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离子液体脱硫发力工业化

2018-02-13钱伯章

精细石油化工进展 2018年2期
关键词:吡啶中科院工业化

随着环保法规日趋严格,市场对高效脱硫技术需求紧迫。离子液体具有性质稳定、脱硫效率高、可以再生等优点,可作为良好的萃取脱硫剂,具有很好的应用前景,但由于成本较高一直难以工业化。在2017中国化工学会年会暨成立95周年纪念大会上,业内专家就离子液体脱硫新技术进行了探讨。

1)烟气脱硫:已建成中试装置

目前,我国一方面硫污染严重,另一方面硫资源短缺。2016 年,我国SO2排放(以S计)约930万吨,而化肥硫酸需求(以S 计)大约1 500万吨,硫黄进口量超1 100万吨。因此,硫资源的高效利用问题亟待解决。

据中科院过程所介绍, 开发性能稳定、易再生的吸收剂及烟气超净排放工艺是高效利用硫资源的发展趋势,但现有技术仍存在很多问题。如壳牌公司的二元有机胺技术不能超净排放,且胺易降解;国电龙源环保的有机胺脱硫-制酸技术虽能超净排放,但胺易降解。为了解决这些问题,中科院过程所的离子液体脱硫-制酸/硫黄技术可以做到超净排放,而且离子液体稳定。

但是现有的离子液体无法满足工业需求。胍类离子液体稳定性差,咪唑类离子液体价格高,季膦类离子液体合成复杂。为了找到合适优质的离子液体,中科院过程所提出了使用吡啶类离子液体的新思路。吡啶类离子液体稳定性高、价格便宜、生物可降解性好、毒性低。他们设计合成了 10种常规和3种功能化的吡啶类离子液体,初步筛选出一种具有高吸收量、性能稳定的叔胺基功能化离子液体,并且与国电合作于贵州福泉电厂建立了处理量300 m3/h的烟气脱硫中试装置,实现了10天的连续稳定运行,脱硫率超过了98%。

2)柴油脱硫:实现一步法深脱

专家称,除了通过吸收排放的SO2实现高效利用硫资源,对SO2造成大气污染的源头治理也非常重要。柴油燃烧产生SO2,造成环境污染。据了解,目前柴油脱硫方法主要有加氢法、萃取/吸附法、氧化法。其中,加氢法需要在高温(350 ℃)、高压(6 MPa)下进行, 存在能耗高、成本高的缺点;萃取/吸附法单次脱硫效率低; 氧化法虽然可调控和发展空间大,可以避免高温、高压以及高能耗, 但需要先氧化、再萃取,步骤多, 还需要使用易挥发的有机溶剂。

为解决这些问题,江苏大学认为需要设计高效脱硫催化剂,建立适合柴油超深度脱硫的萃取-催化氧化耦合方法。离子液体与常规有机溶剂相比, 具有较强的碱性或酸性,可与溶质形成选择性氢键和静电相互作用,对弱酸性有机溶质和气体的分离选择性是常规有机溶剂的5~20倍,且具有低蒸气压、良好的溶解性和结构可调控等优点。

江苏大学研究了柴油与离子液体液液界面间传递规律与催化耦合机制,建立了离子液体萃取耦合催化氧化深度脱硫体系.买现了离子液体萃取和催化剂催化氧化耦合,进而实现一歩法深度脱硫,催化氧化脱硫效果好。

据了解,该团队的复合/金属基离子液体萃取耦合催化H2O2氧化超深度脱硫方法,可以将硫含量降低到10×10-6以内;负载型离子液体吸附耦合催化H2O2氧化超深度脱硫方法,可将硫含量降低至5×10-6以内,达到国VI标准。

3)工业化:关键在降低成本

虽然离子液体脱硫新技术在脱硫效率、稳定性和可再生等方面具有优势,但这些研究还处于基础阶段。

对于离子液体脱硫技术怎样从基础研究走向应用,研究机构要多与相关公司进行交流合作,需要在批量生产、降低成本等方面开展工作。离子液体脱硫技术工业化应用还有很长一段路要走,工业装置也需要改进。

对于离子液体脱硫新技术能否工业化,进一步降低离子液体生产成本是关键。

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