離子液體脫硫發(fā)力工業(yè)化

隨著環(huán)保法規(guī)日趨嚴(yán)格，市場(chǎng)對(duì)高效脫硫技術(shù)需求緊迫。離子液體具有性質(zhì)穩(wěn)定、脫硫效率高、可以再生等優(yōu)點(diǎn)，可作為良好的萃取脫硫劑，具有很好的應(yīng)用前景，但由于成本較高一直難以工業(yè)化。在2017中國(guó)化工學(xué)會(huì)年會(huì)暨成立95周年紀(jì)念大會(huì)上，業(yè)內(nèi)專家就離子液體脫硫新技術(shù)進(jìn)行了探討。

1)煙氣脫硫：已建成中試裝置

目前，我國(guó)一方面硫污染嚴(yán)重，另一方面硫資源短缺。2016 年，我國(guó)SO2排放(以S計(jì))約930萬噸，而化肥硫酸需求(以S 計(jì))大約1 500萬噸，硫黃進(jìn)口量超1 100萬噸。因此，硫資源的高效利用問題亟待解決。

據(jù)中科院過程所介紹, 開發(fā)性能穩(wěn)定、易再生的吸收劑及煙氣超凈排放工藝是高效利用硫資源的發(fā)展趨勢(shì)，但現(xiàn)有技術(shù)仍存在很多問題。如殼牌公司的二元有機(jī)胺技術(shù)不能超凈排放，且胺易降解；國(guó)電龍?jiān)喘h(huán)保的有機(jī)胺脫硫-制酸技術(shù)雖能超凈排放，但胺易降解。為了解決這些問題，中科院過程所的離子液體脫硫-制酸/硫黃技術(shù)可以做到超凈排放，而且離子液體穩(wěn)定。

但是現(xiàn)有的離子液體無法滿足工業(yè)需求。胍類離子液體穩(wěn)定性差，咪唑類離子液體價(jià)格高，季膦類離子液體合成復(fù)雜。為了找到合適優(yōu)質(zhì)的離子液體，中科院過程所提出了使用吡啶類離子液體的新思路。吡啶類離子液體穩(wěn)定性高、價(jià)格便宜、生物可降解性好、毒性低。他們?cè)O(shè)計(jì)合成了 10種常規(guī)和3種功能化的吡啶類離子液體，初步篩選出一種具有高吸收量、性能穩(wěn)定的叔胺基功能化離子液體，并且與國(guó)電合作于貴州福泉電廠建立了處理量300 m3/h的煙氣脫硫中試裝置,實(shí)現(xiàn)了10天的連續(xù)穩(wěn)定運(yùn)行，脫硫率超過了98%。

2)柴油脫硫：實(shí)現(xiàn)一步法深脫

專家稱，除了通過吸收排放的SO2實(shí)現(xiàn)高效利用硫資源，對(duì)SO2造成大氣污染的源頭治理也非常重要。柴油燃燒產(chǎn)生SO2，造成環(huán)境污染。據(jù)了解，目前柴油脫硫方法主要有加氫法、萃取/吸附法、氧化法。其中，加氫法需要在高溫(350 ℃)、高壓(6 MPa)下進(jìn)行, 存在能耗高、成本高的缺點(diǎn)；萃取/吸附法單次脫硫效率低; 氧化法雖然可調(diào)控和發(fā)展空間大，可以避免高溫、高壓以及高能耗， 但需要先氧化、再萃取，步驟多， 還需要使用易揮發(fā)的有機(jī)溶劑。

為解決這些問題，江蘇大學(xué)認(rèn)為需要設(shè)計(jì)高效脫硫催化劑，建立適合柴油超深度脫硫的萃取-催化氧化耦合方法。離子液體與常規(guī)有機(jī)溶劑相比, 具有較強(qiáng)的堿性或酸性，可與溶質(zhì)形成選擇性氫鍵和靜電相互作用，對(duì)弱酸性有機(jī)溶質(zhì)和氣體的分離選擇性是常規(guī)有機(jī)溶劑的5～20倍，且具有低蒸氣壓、良好的溶解性和結(jié)構(gòu)可調(diào)控等優(yōu)點(diǎn)。

江蘇大學(xué)研究了柴油與離子液體液液界面間傳遞規(guī)律與催化耦合機(jī)制，建立了離子液體萃取耦合催化氧化深度脫硫體系.買現(xiàn)了離子液體萃取和催化劑催化氧化耦合，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)一歩法深度脫硫，催化氧化脫硫效果好。

據(jù)了解，該團(tuán)隊(duì)的復(fù)合/金屬基離子液體萃取耦合催化H2O2氧化超深度脫硫方法,可以將硫含量降低到10×10-6以內(nèi)；負(fù)載型離子液體吸附耦合催化H2O2氧化超深度脫硫方法，可將硫含量降低至5×10-6以內(nèi)，達(dá)到國(guó)VI標(biāo)準(zhǔn)。

3)工業(yè)化：關(guān)鍵在降低成本

雖然離子液體脫硫新技術(shù)在脫硫效率、穩(wěn)定性和可再生等方面具有優(yōu)勢(shì)，但這些研究還處于基礎(chǔ)階段。

對(duì)于離子液體脫硫技術(shù)怎樣從基礎(chǔ)研究走向應(yīng)用，研究機(jī)構(gòu)要多與相關(guān)公司進(jìn)行交流合作，需要在批量生產(chǎn)、降低成本等方面開展工作。離子液體脫硫技術(shù)工業(yè)化應(yīng)用還有很長(zhǎng)一段路要走，工業(yè)裝置也需要改進(jìn)。

對(duì)于離子液體脫硫新技術(shù)能否工業(yè)化，進(jìn)一步降低離子液體生產(chǎn)成本是關(guān)鍵。