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1,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二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『二酰亚胺(T154)确定了乳化液限配方及操作条件,脱硫率可达96%以上。降圈膜法:乙二醇;脱硫YE89[文献标识码A文章编号]1007-186(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 acarriers 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 toKeywords: emulsion liquid membrane: ethylene glycol: desulfurizatio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黄最佳)操能、分离快、选择性好和经济节能等特点当浓度的目前其应用已涉及湿法冶金、废水体分离等领域达到滴定值,以用来计并取得长足发展。在天然气脱水、运输过程中,杂质H2S算硫含量被脱水剂乙二醇吸收,腐蚀脱水系统的管线和设备,影响生产运输。文章采用乳化液膜法,对含硫的乙二醇溶液进行了脱硫2结果与讨论21表面活性剂种类对脱硫的影响1试验部分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,T151优于其它两科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(Tl5I),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;高氮聚异丁烯丁二酰亚胺(T54,分析纯分子量大,所形成的乳化液膜厚,传质阻力大,较短的时间内不分析纯;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,随时间增长,纯;氢氧化钠,分析纯;氧化汞,分析纯;双硫以Tl54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。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Tl51所形成的乳化液膜薄,在长时间搅拌下12试验方法易破碎,因此脱硫率反而低于Tl54121乳化液的制备量取一定量的表面活性剂,量煤油溶解,彻底互溶后,再依次加入载体乙二胶和液体石蜡,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1.22破乳率的计算将一定量的乳化液置于比色管中放置24b,按下式计算破乳率(n)放置24h后乳化液破乳量乳化液初始体积100%1.23H2S脱除试验T154按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T152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wOw型双重乳化液搅拌完成后,将混合液静置片刻待分层后,取出少量下层清夜进传质时闻m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1molL的氢氧化钠溶液,油内比1:1,乳外比1:2,传质时间30min,物料初始硫浓度一脱硫后残留硫浓度传质搅拌速度300 r/min,料液的初始硫含量分别为;120、116、166mgL物料初始硫浓度不同表面活性传质时间对脱硫的影响124测定方法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中国煤化工 to desulfurization液试剂,0.5moL的KOH溶液以及指示剂双硫腙。选用适录的2三角瓶(其容量为取样量的2倍以上),取少量料液(大约1mL)置CNMH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”,在外相界面与分高物质发生络合反应,形成载体络合物在膜收稿日期2011-0419[作者简介李杰(1982),女,黑龙江密山人,本科,工程师,主要从事炼油与化工工艺设计工作广东化工201l年第8期www.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,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%后势平缓,原因是油相的相对量增大,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变薄,这有利于加面,随着油内比增大体量较小时,随着载体量的增大,待分离物质可与载体更好的络相试剂逐渐增加油膜越来越薄,乳化液膜极合,传质速率增大,脱硫率提高:当载体量达到2%时,脱易破裂,导致乳化而脱硫率降低。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,载存在矛盾,因而随率变化趋势不明显,甚至可体与H2S充分络合的同时,在膜相中还存在有过剩的载体,这部能导致脱硫率下稳定性和脱硫率,优选油内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络合,形成的络合物再问到膜相的传质阻力很大,传质速率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,脱硫率则降低。三种表面活性剂所形成的乳化液当乳外比为1:2时的脱硫率均在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1:2●T154T151T152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%、4%、5%、6%50mL浓度为1moL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、1l、136mgn图2载体含量对脱硫效果的影响Fig. 2 The effect of carrier content to Desulfurizatio注:试验条件为表面活性剂3%,液体石蜡2%,载体乙二胺2%,50mL油内比对脱硫的影响浓度为1 moVLNaOH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、115、122mgL图4乳外比对脱硫效果的影响Fig 4 The effect of emulsion/extemal ratio to Desulfurization3结论采用表面活性在表面活性剂3%、液体石蜡2%载体乙二胺2%体油内比1:1、乳外比1:2、传质时间为30min的制备件下,分离乙二醇溶液中的H2S,脱硫率可达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 R. 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sulphate solutions with bis(2-ethylhexyl)thiophosphoric acid by emulsion度为1moL的氢氧化钠溶,乳外比1:2,传质时间30min,传质搅拌速liquid membranes [J]. Joumal of Membrane Scienc, 2004, 237(1-2): 97-107.度300rmin,料液的初始硫含量分别为;120、114、119mgL[]un Yan, RajinderPal. Effects of aqueous-phase acidity and salinity onisotonic swelling of w/o/w emulsion liquid membranes under agitation图3油内比对脱硫效果的影响conditions[]. Journal of Membrane Science, 2004, 244(1-2): 193-203Fig 3 The effect of oil/inner ratio to Desulfurization[4陈靖王士柱极性溶剂提高电破乳效率的研究U膜科学与技术,199515(1):51-5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S(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)接第56页)中国煤化工supported by bentoiteJ]. Journal of Safety and Environment, 2005, 5(I)4143CNMHG负载壳聚糖对镶离子吸JYin Jingzhou, Yang Werllan, Xia Shipeng, Adsorption of heavy metal ions附性研究[J].广东化工,2011,38(8):55-56)on attapulgite modified by chitosan]. Environmental Protection of Chemic