一种高效去除焦炉煤气中H2S的醇胺复配水溶液的制作方法

本发明涉及炼焦行业h2s捕集技术领域，更具体的说是涉及一种高效去除焦炉煤气中h2s的醇胺复配水溶液。

背景技术：

现有焦炉煤气中h2s的脱除方式主要为干法工艺和湿法工艺两种：干法脱硫和湿法脱硫。

干法脱硫：主要是指以金属氧化物作为脱硫剂，通过氧化还原反应的方式，在箱式或塔式脱硫设备中对煤气中的硫化氢进行脱除。反应之后的脱硫剂再经过与空气接触等方式进行再生处理，循环利用。

但是，干法脱硫相对限制条件较大，在焦炉煤气净化中难以大面积使用。一般用于处理量小，煤气中h2s含量少的情况，大部分干法脱硫工艺由于需要更换脱硫剂而不能连续操作。实际应用中，脱硫剂再生效果不好，废弃脱硫剂的处理困难，容易对环境造成二次污染。

湿法脱硫：湿法脱硫是利用特定的溶剂，在脱硫设备中与煤气进行逆向接触，脱除其中的硫化氢。而溶剂通过再生后可重新用于脱硫。根据吸收机理的不同，又可分为吸收法和氧化法。

湿式吸收法包括化学吸收、物理吸收和物理化学吸收。主要吸收工艺有氨水法、胺法、改良醇胺法、as循环洗涤法、真空碳酸盐法、sulfiban法等。其中烷醇胺与硫化氢的反应活性好，廉价易得，应用较为普遍。湿法脱硫具有工艺流程简单，可进行连续操作，脱硫效率高等优点。大多数脱硫剂可再生循环利用，运行成本较低。

基于醇胺法的化学吸收技术因其工艺简单、技术成熟、吸收速度快等优点，被认为是很有发展前景的焦炉煤气h2s捕集技术。传统的伯胺(mea)、仲胺(dea)和叔胺(mdea)等胺类吸收剂被广泛应用于煤气中h2s的捕集过程中。然而，传统的胺类水溶液存在再生能耗高、吸收率低等缺点。

因此，如何提供一种低能耗和高吸收率的新型醇胺吸收剂已迫在眉睫。

技术实现要素：

本发明通过改变醇胺的质量分率进而改变其配比，得到一种高效去除h2s的醇胺复配水溶液，满足商业h2s的去除效率(例如，普通煤气一级标准的h2s≤200mg/m³，清洁生产标准炼焦行业hj/t126-2003)。

为了达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种高效去除焦炉煤气中h2s的醇胺复配水溶液，包括n-甲基二乙醇胺(n-methyldiethanolamine,mdea)、促进剂以及水；其中n-甲基二乙醇胺的质量分率为30wt％-50wt％，促进剂的质量分率为2.5wt％-7.5wt％，其余为水。

优选的，所述促进剂为四甲基铵精氨酸盐(tetramethylammoniumarginine，[n1111][arg])。

优选的，所述n-甲基二乙醇胺的质量分率为30wt％，四甲基铵精氨酸盐的质量分率为7.5wt％，其余为水。

优选的，所述n-甲基二乙醇胺的质量分率为50wt％，四甲基铵精氨酸盐的质量分率为2.5wt％，其余为水。

优选的，所述n-甲基二乙醇胺的质量分率为40wt％，四甲基铵精氨酸盐的质量分率为5wt％，其余为水。

进一步地，本发明还提供了最佳复配醇胺-离子液体水溶液组合确定的方法，包括以下步骤：

(1)在给定的g/l，t和np的条件下，固定吸收主体mdea的质量分率为30wt％。改变促进剂([n1111][arg])的质量分率，实验过程中质量分率依次为2.5wt％、5wt％和7.5wt％。通过自制的小型板式塔测定模拟焦炉煤气中h2s的去除效率，吸收实验装置图如图1所示。

(2)在给定的g/l，t和np的条件下，固定吸收主体mdea的质量分率为40wt％。改变促进剂([n1111][arg])的质量分率，实验过程中质量分率依次为2.5wt％、5wt％和7.5wt％。通过自制的小型板式塔测定模拟焦炉煤气中h2s的去除效率，吸收实验装置图如图1所示。

(3)在给定的g/l，t和np的条件下，固定吸收主体mdea的质量分率为50wt％。改变促进剂([n1111][arg])的质量分率，实验过程中质量分率依次为2.5wt％、5wt％和7.5wt％。通过自制的小型板式塔测定模拟焦炉煤气中h2s的去除效率，吸收实验装置图如图1所示。

优选的，所述步骤(1)中的模拟焦炉煤气中的h2s含量为5000ppm。

优选的，所述步骤(1)中的进气流量g固定为2000ml/min，进液流量l固定为50ml/min。

优选的，所述步骤(1)中的实验操作温度t为313.2k。

优选的，所述步骤(1)中的自制小型板式塔的塔板数np分别为2、4。

优选的，所述步骤(2)中的模拟焦炉煤气中的h2s含量为5000ppm。

优选的，所述步骤(2)中的进气流量g固定为2000ml/min，进液流量l固定为50ml/min。

优选的，所述步骤(2)中的实验操作温度t为313.2k。

优选的，所述步骤(2)中的自制小型板式塔的塔板数np分别为2、4。

优选的，所述步骤(3)中的模拟焦炉煤气中的h2s含量为5000ppm。

优选的，所述步骤(3)中的进气流量g固定为2000ml/min，进液流量l固定为50ml/min。

优选的，所述步骤(3)中的实验操作温度t为313.2k。

优选的，所述步骤(3)中的自制小型板式塔的塔板数np分别为2、4。

经由上述的技术方案可知，与现有技术相比，本发明有益效果如下：

1、本发明提出的30wt％-50wt％主体吸收剂mdea与2.5-7.5wt％促进剂[n1111][arg]进行复配。改变主体吸收剂与促进剂之间浓度比，其最小模拟焦炉煤气中h2s去除效率为97.73％(尾气中残留浓度为159mg/m³)满足商业焦炉煤气中h2s的去除效率，最大模拟焦炉煤气中h2s去除效率为100％远大于商业焦炉煤气中h2s的去除效率。

2、与传统单一醇胺水溶捕集焦炉煤气中h2s相比，本发明提出了复配醇胺-离子液体法捕集h2s，综合了两种吸收剂的优点，降低了其缺点。

3、本发明提出的新型复配醇胺-离子液体溶液mdea-[n1111][arg]，在含两块筛板的板式塔中对模拟焦炉煤气中h2s的最小去除效率为91.37％，大于商业h2s去除效率(例如，普通煤气一级标准的h2s≤200mg/m³，清洁生产标准炼焦行业hj/t126-2003)。在含四块筛板的板式塔中的脱除效率更是达到了100％，远大于传统胺类捕集h2s的去除效率。加快了醇胺-离子液体复配法捕集h2s进入大量商业化应用的进程。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1附图为本发明的吸收实验装置图。

具体实施方式

下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1

确定满足商业焦炉煤气中h2s去除效率的新型mdea-[n1111][arg]复配水溶液的最佳配比：

实验装置示意图如图1所示。实验过程中，高压罐内的n2和h2s进入混合气瓶(模拟焦炉煤气浓度5000ppm)。模拟焦炉煤气从塔底进气口进入，进气流量为2000ml/min。配置30wt％mdea-2.5wt％[n1111][arg]醇胺吸收溶液，吸收液从储液罐中泵入板式塔。进液流量为50ml/min。在压差推动的作用下，自下而上在各层塔板的筛孔上逐层鼓泡冒出，与液封的吸收液充分接触使化学反应更加充分。最后，未吸收的h2s从塔板最上面的气体出口排出板式塔，经冷凝去除携带的水蒸气，使用h2s分析仪测定未吸收的h2s气体的体积浓度，并由计算机记录。直到分析浓度基本趋于一稳定值，停止实验。依次配置30wt％mdea-5wt％[n1111][arg]，30wt％mdea-7.5wt％[n1111][arg]，40wt％mdea-2.5wt％[n1111][arg]，40wt％mdea-5wt％[n1111][arg]，40wt％mdea-7.5wt％[n1111][arg]，50wt％mdea-2.5wt％[n1111][arg]，50wt％mdea-5wt％[n1111][arg]，50wt％mdea-7.5wt％[n1111][arg]的醇胺-离子液体水溶液，重复上述实验过程。对实验数据进行处理，结果如表1所示。

表1不同浓度配比吸收剂对h2s的脱除效率

由表1可知，当用包含2块筛板的板式塔进行脱除时，净化过的焦炉煤气中h2s的含量降到了200mg/m³以下，达到了炼焦行业清洁生产标准中普通煤气的一级标准(hj/t126-2003)，完全满足环境保护和一般冶金燃气的质量要求。其中，复配醇胺对h2s的最小脱除效率为97.73％(尾气中残留浓度为159mg/m³),最大脱除效率为98.79％(尾气中残留浓度为85mg/m³)。因此，对含两块筛板的板式塔，吸收剂的最佳配比为30wt％mdea-7.5wt％[n1111][arg]。当用包含4块筛板的板式塔进行脱除时，各个浓度配比的吸收剂均实现了对模拟焦炉煤气中h2s的100％脱除，达到城市煤气对h2s含量的要求。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。