乳化液膜法用于乙二醇脱硫的研究

2011年第8期广东化工第38卷总第220期www.gdchem.com乳化液膜法用于乙二醇脱硫的研究李杰,王力搏2(1.中国石油大庆石化工程有限公司,黑龙江大庆163714;2.中国石油化工研究院大庆化工研究中心,黑龙江大庆163714)摘要]文章采用乳化液膜法对含硫的乙一醇溶液进行脱硫研究,考察了乳化液制备中表面活性剂种类、载体浓度、油内比和传质分离过程←中乳外比等因素对脱除率的影响。优选了最佳表面活性剂为高氮聚异丁烯丁二酰亚胺(T54),确定了乳化液膜配方及操作条件,脱硫率可达9%以上。降圈糟膜法:乙二醇:脱硫[文献标识码A[文章编号]0071865(2011)09005102The Research of Ethylene Glycol Desulfurization Using Emulsion LiquidMembrane(L. Daqing Petrochemical Engineering Limited Corporation, Daqing 163714: 2. Petrochemical Research Institute, Daqing 163714, China)Abstract: Ethylene glycol desulfurization using Emulsion Liquid Membrane method has been studied in the paper. the effect of factors such as surfactant type,carriers concentration during elusion preparation had been investigated, and identified the best surfactant was polyisobutylene succinimide nitrogen (T154)optimized the formula and operating conditions of emulsion membrane, then the desulfurization rate could be up to 96%液膜分离技术利用三相两界面体系对物质进行分离,具有的KOH溶液并摇匀,再滴入46滴双硫腙(以呈微黄最佳),用适作单画交能分快大选抖作气称分漆碎,运高定的体点,记录满定未时滴定剂的体积数值,以用来计目前其应用并取得长足发展。在天然气脱水、运输过程中,杂质H2S极易算硫含量赦脱水剂乙亚形吸收腐蚀股水系统的管线和设备,:影响产2结果与讨论研究21表面活性剂种类对脱硫的影响1试验部分三种表面活性剂对脱硫效果的影响如图1所示。传质时间小于30min时,脱硫率随时间增长明显增大,Tl51优于其它两1.1试剂及仪器表面活性剂。这是因为T151分子质量小,所形成的乳化液膜薄单烯基丁二酰亚胺(T151),分析纯:双烯基丁传质阻力小,传质速度快,因而脱除率高于其余两者。而T154分析纯;高氮聚异二酰亚胺(T154),分析纯成的乳化液膜厚,传质阻力大,较短的时间内分析纯;液体石蜡,分析纯;工业煤油,分析纯能达到较高的脱除率。而当传质时间大于30min时,随时间增纯;氢氧化钠,分析纯:氧以T154为表面活性剂的乳化液的脱硫率好于其余二者。原因是酸,分析纯;硝酸,分析纯;硫化钠,分析纯。FA25乳化机,上T154所形成的乳化液膜厚,稳定性好,在较长的搅拌时间内,T154海 FLUKO公司。的脱硫率升高,而T151所形成的乳化液膜薄,在长时间搅拌下2试验方法易破碎,因此脱硫率反而低于T154121乳化液的制备量取一定量的表面活性剂,用适量煤油溶解,彻底互溶后再依次加入载体乙二胺和液体石蜡,并按一定的油内比(膜相与内相试剂的体积之比)加入NaOH溶液,再用高速乳化机在10000rmin转速下搅拌,制得乳白色的油包水(WO)型乳化液122破乳率的计将一定量的乳化液置于比色管中放置24b,按下式计算破乳n=放置24b后乳化液破乳量x10%乳化液初始体积123H2S脱除试验T154技一定的乳外比取乳化液,以乳化液与外相溶液的体积比加T51入到乙二醇溶液中,将混合液放入精密定时电动搅拌器上进行搅T52拌,根据试验的设计,调整一定的搅拌转速并控制传质搅拌时间搅拌WO型乳化液分散到料液中,形成WoOW型双搅拌完将混合液静置片刻待分层后,取出少量下层清夜进行硫含量的测定,记录脱硫操作前后乙二醇溶液的硫含量,并计注:试验条件为表面活性剂3%,液体石蜡2%乙二胺2%50mL浓算脱硫率,以此来评价乳化液的脱硫效果脱硫率(Y)的计算方法:度为1m的氢氧化钠液油内比1:1乳外比1:2传质时间30mm,物料初始硫浓度-脱硫后残留硫浓度物料初始硫浓度x100%图1不同表面活性传质时间对脱硫的影响124测定方法Fig. 1 The effect of different surfactant to Desulfurization本研究采用汞量滴定法测定硫含量。首先配制基准汞离子溶液试剂,05moL的KOH溶液以及指示剂双硫踪。选用适量的22乙二胺浓度对脱硫的影响三角瓶(其容量为取样量的2倍以上),取少量料液(大约1mL)置载体对脱硫效果影响如图2所示。载体在液膜中充当“运输于三角锥形瓶中,同时以大约1:25的比例加入已配好的05moL泵”,在外相界面与分离物质发生络合反应,形成载体络合物在膜[收稿日期]20110419作者简介李杰1982广东化工2011年第8期52www.gdchem.com第38卷总第220期内传递,到达内相后进行解络,起到促进传递的作用。在开始阶增加了传质阻力,导致脱硫率降低,当油内比达到5:5后曲线趋段,脱硫率随着载体浓度的增大而增大,当载体浓度达到2%后,勢平缓,原因是油内比逐渐减小,内相的相对量增大,乳化液膜脱硫率随着载体浓度的增大而减小,导致这一现象的原因是:载薄,这有利于加快传质速率一方面,随着油内比增大传质速率增大,脱硫率提髙:当载体量达到2%时,脱硫率易破裂,导致乳化液稳定性下降,进而脱硫率降低。这两者之间最高,说明载体量已经达到了最佳值,当载体浓度再增加时,载字在矛盾,因而随油内比增大,脱硫率变化趋势不明显,甚至可分载体能通过膜相与外相的界面渗透到外相中,与外相中的H2S比为1:1络合,形成的络合物再问到膜相的传质阻力很大,传质速率慢24乳外比对脱硫的影响使外相中残留的H2S量增大,这导致脱硫率下降乳外比是乳化液体积与外相的体积之比,它关系到处理效果和经济效益。从图4可看出,脱硫率随乳外比的减小而减小。其原因是乳外比越大,乳化液相对量增多,用于富集H2S的内水相的量增大,此外,乳外比越大,在传质过程中膜与外相的接触面积越大,从而可加快传质速率,提高脱硫率。反之,脱硫率则降三种表面活性剂找的乳化液当乳外比为1均在94%以上,而当乳外比再变小时,脱硫率不能达到预期的脱硫效果,因而,实验将乳外比定为1:2T154一T51T152载体乙二肢含量%注:试验条件为表面活性剂3%,液体石蜡2%,乙二1%2%3%、4%、5%、6%50mL浓度为 I molL的氢氧油内比11,乳外比1:2,传质时间30min,传质搅拌速度料液的初始硫含量分别130、111,136mgL图2载体含量对脱硫效果的影响Fig. 2 The effect of carrier content to Desulfurizati乳外比注:试验条件为表面活性剂3%,液体石蜡2%,载体乙二胺2%,50mL23油内比对脱硫的影响浓度为1 molLNaoH溶液,油内比1:1,传质时间30min,传质搅拌遠度300rmin,料液的初始硫含量为:122、1、122mgL图4乳外比对脱硫效果的影响Fig 4 The effect of emulsion/extemal ratio to Desulfurization3结论采用表面活性剂T154,在表面活性剂3%液体石蜡2%载体乙二胺2%体积含暈),油内比1:1、乳外比1:2、传质时间为30min的制备和操作条件下,分离乙二醇溶液中的HS硫率可达96%。T151参考文献T152[ULi NN, Somerset N J, Separating hydrocarbons with liquidmembrane[P]. US Pat: 3410794, 1968-11-12油内比[2]M Teresa, A Reis Jorge MR. Carvalho. Modelling of zinc extraction from注:试验条件为表面活性剂3%,液体石蜡2%,乙二胺2%,50mL浓 ulphate solutions with bis2 ethylhexyl)thiophosphoric acid by度为1moL的氢氧化钠溶,乳外比1:2,传质时间30mim,传质搅拌速 liquid membranes. Joumal of Membrane Sciene,200,237(12度300rmin,料液的初始硫含量分别为;120、1149mg[]un Yan, RajinderPal. Effects of aqueous-phase acidity anduid membranes under图3油内比对脱硫效果的影响conditions[J]. Joumal of Membrane Science, 2004, 244( 1-2): 193-203Fig3 The effect of oil/inner ratio to Desulfurization4陈靖,王士柱极性溶剂提高电破乳效率的研究叮膜科学与技术,1995,1s(1);5l-55如图3所示,随着油内比减小,脱硫率增大。原因是相对较小的内相试剂影响了硫化氢与载体形成的络合物解络,降低了S2(本文文献格式:李杰,王力搏.乳化液膜法用于乙二醇脱硫的研向内相传递;同时油相包裹的内相液减少,使油膜相对厚度变大究[J].广东化工,2011,38(8):51-52)(上接第56页)ndustry,2007,27(3):276-279supported by bentoite]. Journal of Safety and Environment, 2005, 5(I)(本文文献格式:吴志玲,吴新华,石英砂负载壳聚糖对镍离子吸5JYin Jingzhou, Yang Wenlan, Xia Shipeng. Adsorption of heavy metal ions附性研究[J.广东化工,2011,38(8):55-58)attapulgite modified by chitosan]. Environmental Protection of Chemical