本发明涉及一种可再生混合吸收剂吸收硫化氢的工艺方法。具体而言，本发明涉及一种采用碱性功能化离子液体与溶剂按照不同比例配制成的混合物为吸收剂，在-40～80℃、硫化氢分压0.001～200kpa下，吸收天然气或合成气中的硫化氢气体，并用水蒸汽汽提、闪蒸或空气氧化的方法在60～160℃、1～100kpa下实现吸收剂再生的工艺方法。
背景技术：
合成气和天然气在我国生产生活中有着广泛的应用，是我国重要的化学品和燃料来源。然而，合成气和天然气中都含有一定浓度的硫化氢。硫化氢不仅会使催化剂中毒，而且其燃烧会生成二氧化硫造成酸雨，产生严重的环境污染。另一方面，硫化氢是一种重要的化工资源，可用于制备硫磺。随着我国化工行业的快速发展，对硫磺的市场需求日益增长。然而，我国硫磺行业面临产不足需的局面，需要从国外进口大量的硫磺来满足国内市场需求。如果将合成气或天然气中的硫化氢资源化利用，将从一定程度上缓解对国外硫磺的依赖。因此，对于合成气或天然气中硫化氢的捕集以及资源化利用具有重要的社会、经济效益。
目前，合成气或天然气脱硫技术主要有化学吸收法、物理吸收法等，这些技术在生产应用中发挥了重要的作用，但也存在一系列问题。例如，化学吸收法中醇胺水溶液法在处理硫化氢方面应用广泛，但是， 对硫化氢的吸收容量较小，并且由于有机胺的易挥发性，容易造成了有机胺蒸汽进入气相，使吸收剂损失。
近年来，离子液体由于具备蒸汽压低，热稳定性好、气体吸收量大、可以再生等优点，引起了人们的广泛关注。但是，常规离子液体与硫化氢之间仅存在物理作用，因此对硫化氢的吸收量低，当气体中的硫化氢分压极低时，常规离子液体对硫化氢几乎没有吸收量；而功能化离子液体与硫化氢之间存在化学作用，对酸性气体吸收量较大，但是吸收过程中离子液体的黏度增加明显。因此，离子液体难以在大规模生产中应用。
本工艺方法利用碱性功能化离子液体与溶剂配制的混合吸收剂吸收硫化氢。该吸收剂由于碱性功能化离子液体的存在，可以通过化学作用吸收硫化氢，吸收量大，即使对于极低的硫化氢分压，仍能有较高的吸收量；溶剂的存在不仅能有效降低硫化氢吸收过程中的黏度，提高传质性能，而且通过功能化离子液体与溶剂之间的氢键作用可以增加功能化离子液体上氨基的碱性，从而大大促进碱性功能化离子液体的吸收量。与传统化学吸收法、物理吸收法等相比，本方法具有诸多优势，例如吸收剂对硫化氢吸收量大；吸收剂损失量极小。
技术实现要素：
本发明的目的是提高吸收剂对硫化氢的吸收容量，解决吸收剂损失的难题。用碱性功能化离子液体混合吸收剂吸收硫化氢，不仅可以高效的吸收硫化氢，并且吸收剂可以再生，实现硫化氢的资源化利用。
本发明的目的是采用如下技术方案来实现的。
一种利用离子液体混合吸收剂吸收硫化氢的工艺方法，该工艺方法包括利用碱性功能化离子液体与溶剂按照一定比例配制成的混合吸收剂，在一定温度和硫化氢分压下，吸收天然气或合成气中的硫化氢气体，并用水蒸汽汽提法、闪蒸法或空气氧化法在一定温度和压力下实现吸收剂再生的步骤。
上述方法中，所述的离子液体混合吸收剂中碱性功能化离子液体包括季铵基氨基酸盐、季膦基氨基酸盐、咪唑基氨基酸盐、多元胺羧酸盐、季铵基咪唑盐、季膦基咪唑盐。
上述方法中，所述的溶剂包括乙二醇、聚乙二醇、丙三醇、1,3-丙二醇、二甘醇或者水的一种或者多种。
上述方法中，所述的离子液体混合吸收剂中碱性功能化离子液体和溶剂的质量比例为1:0.05～1:10。
上述方法中，所述的离子液体混合吸收剂吸收硫化氢的温度为-40～80℃。
上述方法中，所述的离子液体混合吸收剂吸收硫化氢的硫化氢分压为0.001～200kpa。
上述方法中，所述的离子液体再生方法包括水蒸汽汽提法、闪蒸法以及空气氧化法。
上述方法中，所述的离子液体再生温度为60～160℃。
上述方法中，所述的离子液体再生压力为1～100kpa。
具体实施方式
下面将结合实施例对本发明提供的离子液体混合吸收剂吸收硫化氢以及吸收剂再生的方法做进一步详细的说明，但并不因此而限制本发明。
实施例1
称取1g四乙基胺l-丙氨酸盐置于试管中，然后加入等质量的乙二醇，混合均匀即可得到浓度为50wt％的四乙基胺l-丙氨酸盐离子液体混合吸收剂。将硫化氢分压为5kpa的合成气通入上述混合吸收剂中，吸收温度为40℃。吸收饱和后，吸收剂中硫化氢的吸收容量为2.12molh2s/kg吸收剂。将上述富液加热至100℃，常压下采用闪蒸法进行解吸，6小时后，解吸效率达96％。解吸后的吸收剂在原有条件下，仍能达到2.12molh2s/kg吸收剂的吸收容量。
对比实施例2
称取1g甲基二乙醇胺置于试管中，然后加入1g的水。混合均匀即可得到浓度为50wt％的甲基二乙醇胺水溶液。将硫化氢分压为8.7kpa的合成气通入上述混合吸收剂中，吸收温度为40℃。吸收饱和后，吸收剂中硫化氢的吸收容量为1.13molh2s/kg吸收剂。将上述富液加热至100℃，100kpa下采用水蒸汽汽提法解吸，0.5小时后，解吸效率达98％。解吸后的吸收剂仍能达到1.13molh2s/kg吸收剂的吸收容量。但是，相比实施例1，该传统化学吸收剂吸收容量较小。
对比实施例3
称取1g丁基三乙基胺咪唑-1-乙酸盐置于试管中。将硫化氢分压 为10kpa的天然气通入上述吸收剂中，吸收温度为40℃。吸收饱和后，吸收剂中硫化氢的吸收容量为0.57molh2s/kg吸收剂。将上述富液加热至160℃，1kpa下采用闪蒸法进行气体解吸，0.5小时后，解吸效率达99％。解吸后的吸收剂仍能达到0.57molh2s/kg吸收剂的吸收容量。但是，相比实施例1，单纯功能化离子液体对硫化氢的吸收容量较小。
实施例4
称取1g四乙基胺β-丙氨酸盐置于试管中，然后加入等质量的乙二醇。混合均匀即可得到浓度为50wt％的四乙基胺β-丙氨酸盐离子液体混合吸收剂。将硫化氢分压为5kpa的合成气通入上述混合吸收剂中，吸收温度为40℃。吸收饱和后，吸收剂中硫化氢的吸收容量为2.06molh2s/kg吸收剂。将上述富液加热至80℃，100kpa下采用闪蒸法进行气体解吸，6小时后，解吸效率达90％。解吸后的吸收剂同样条件下仍能达到2.06molh2s/kg吸收剂的吸收容量。
实施例5
称取1g四乙基胺l-丙氨酸盐置于试管中，然后加入9g乙二醇，混合均匀即可得到浓度为10wt％的四乙基胺l-丙氨酸盐离子液体混合吸收剂。将硫化氢分压为5kpa的天然气通入上述混合吸收剂中，吸收温度为40℃。吸收饱和后，吸收剂中硫化氢的吸收容量为0.58molh2s/kg吸收剂。将上述富液加热至100℃，1kpa下通过闪蒸法进行气体解吸，3小时后，解吸效率达98％。解吸后的吸收剂同样条件下仍能达到0.58molh2s/kg吸收剂的吸收容量。
实施例6
称取1g四乙基胺l-丙氨酸盐置于试管中，然后加入1g乙二醇，混合均匀即可得到浓度为50wt％的四乙基胺l-丙氨酸盐离子液体混合吸收剂。将硫化氢分压为5kpa的天然气通入上述混合吸收剂中，吸收温度为50℃。吸收饱和后，吸收剂中硫化氢的吸收容量为2.07molh2s/kg吸收剂。将上述富液加热至60℃，常压下通入空气进行解吸，3小时后，解吸效率达100％，得到固体硫单质。解吸后的吸收剂同样条件下仍能达到2.07molh2s/kg吸收剂的吸收容量。
实施例7
称取1g四乙基胺甘氨酸盐置于试管中，然后加入1g乙二醇，混合均匀即可得到浓度为50wt％的四乙基胺甘氨酸盐离子液体混合吸收剂。将硫化氢分压为5kpa的天然气通入上述混合吸收剂中，吸收温度为40℃。吸收饱和后，吸收剂中硫化氢的吸收容量为2.36molh2s/kg吸收剂。将上述富液加热至100℃，常压下通入水蒸汽汽提解吸，0.5小时后，解吸效率达100％。解吸后的吸收剂同样条件下仍能达到2.36molh2s/kg吸收剂的吸收容量。
实施例8
称取1g四乙基胺l-丙氨酸盐置于试管中，然后加入1g乙二醇，混合均匀即可得到浓度为50wt％的四乙基胺l-丙氨酸盐离子液体混合吸收剂。将硫化氢分压为0.5kpa的天然气通入上述混合吸收剂中，吸收温度为40℃。吸收饱和后，吸收剂中硫化氢的吸收容量为1.25molh2s/kg吸收剂。将上述富液加热至60℃，常压下通入空气进行 解吸，2小时后，解吸效率达100％，得到固体硫单质。解吸后的吸收剂同样条件下仍能达到1.25molh2s/kg吸收剂的吸收容量。
实施例9
称取1g四丁基膦甲基咪唑盐置于试管中，然后加入0.01g乙二醇，混合均匀即可得到四丁基膦甲基咪唑盐离子液体混合吸收剂。将硫化氢分压为200kpa的天然气通入上述混合吸收剂中，吸收温度为-40℃。吸收饱和后，吸收剂中硫化氢的吸收容量为8.48molh2s/kg吸收剂。将上述富液加热至80℃，常压下通入空气进行解吸，4小时后，解吸效率达100％，得到固体硫单质。解吸后的吸收剂同样条件下仍能达到8.48molh2s/kg吸收剂的吸收容量。
实施例10
称取1g三乙烯四胺二乳酸盐置于试管中，然后加入10g乙二醇，混合均匀即可得到三乙烯四胺二乳酸盐离子液体混合吸收剂。将硫化氢分压为0.001kpa的天然气通入上述混合吸收剂中，吸收温度为80℃。吸收饱和后，吸收剂中硫化氢的吸收容量为0.28molh2s/kg吸收剂。将上述富液加热至160℃，1kpa下采用闪蒸法进行解吸，0.5小时后，解吸效率达99％。解吸后的吸收剂同样条件下仍能达到0.28molh2s/kg吸收剂的吸收容量。