專利名稱：含有離子液體的二氧化碳吸收劑的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于精細(xì)化工技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種捕集氣體混合物中的二氧化碳的含有離子液體的吸收劑。
背景技術(shù)：
全球氣候變暖已經(jīng)越來(lái)越嚴(yán)重，工業(yè)排放的二氧化碳被認(rèn)為是導(dǎo)致氣候變暖的主要原因。因此，二氧化碳的捕集已成為全球關(guān)注的“熱點(diǎn)”問題。二氧化碳的捕集技術(shù)包括溶劑吸收法、吸附法、低溫分離法、膜分離法等，但目前存在著過程能耗高、設(shè)備腐蝕嚴(yán)重、 吸收液變質(zhì)速度快、揮發(fā)性強(qiáng)造成吸收劑損失等問題。因此，需要開發(fā)高效、環(huán)境友好的捕集二氧化碳的方法和材料。離子液體是由特定的有機(jī)陽(yáng)離子和有機(jī)或無(wú)機(jī)陰離子組成的在室溫或近室溫下呈液態(tài)的熔鹽體系，具有良好的熱穩(wěn)定性和化學(xué)穩(wěn)定性、蒸汽壓極低，不易揮發(fā)、毒性很低、 結(jié)構(gòu)可設(shè)計(jì)等優(yōu)勢(shì)，是一類新型的綠色介質(zhì)。近年來(lái)，采用離子液體捕集酸性氣體的研究越來(lái)越受到人們的重視。例如 Bates 等[Bates E D, Mayton R D, Ntai I，Davis J H J. CO2 Capture by a Task-Specific Ionic Liquid. J. Am. Chem. Soc. , 2002, 124(6): 926-927]合成了含有氨基(-NH2)官能團(tuán)的功能化離子液體1_ (3-氨丙基)-3-丁基咪唑四氟硼酸鹽，發(fā)現(xiàn)其對(duì)(X)2的吸收較不含-NH2官能團(tuán)的常規(guī)離子液體顯著提高。^iang等采用氨基酸離子液體的水溶液^iang等[Zhang J Μ, Zhang S J, Dong K, Zhang Y Q, Shen YQ, Lu X M. Supported Absorption of CO2 by Tetrabutylphosphonium, Amino Acid Ionic Liquids. Chem. Eur. J.，2006，12: 4021-4026]開發(fā)了四丁基膦氨基酸離子液體 [P4444] [AA]，研究發(fā)現(xiàn)Imol純離子液體對(duì)二氧化碳的飽和吸收量為0. 5mol。研究表明，離子液體能夠有效解決目前二氧化碳捕集技術(shù)中存在的溶劑揮發(fā)性強(qiáng)、吸收液變質(zhì)速度快等問題，但是，仍存在著離子液體的成本高，吸收和再生性能難以同時(shí)得到優(yōu)化等問題，極大的限制了離子液體在二氧化碳捕集領(lǐng)域的大規(guī)模應(yīng)用。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提出一種用于捕集氣體混合物中二氧化碳的新型的含有離子液體的吸收劑。本發(fā)明吸收劑具有良好的穩(wěn)定性、不易揮發(fā)、毒性低、結(jié)構(gòu)可設(shè)計(jì)等優(yōu)勢(shì)。同時(shí)， 吸收劑含有一種或多種醇胺，能夠在保證二氧化碳高吸收能力的同時(shí)有效減少再生過程能耗，降低捕集過程成本，因此在大規(guī)模二氧化碳捕集領(lǐng)域具有很好的前景。本發(fā)明含有離子液體的二氧化碳吸收劑，包含離子液體的含量為5 50wt%，醇胺 5 50wt%，水 0 90wt%。一般地，本發(fā)明所述吸收劑還包含緩蝕劑和抗氧劑，其用法和用量是本領(lǐng)域技術(shù)人員所公知的。所述的離子液體可以是具有氨基酸結(jié)構(gòu)的陰離子，氨基酸的結(jié)構(gòu)式為H2N-R-COOH(R=CnH2n, η=Γ5)；也可以是有機(jī)胺鹽陽(yáng)離子、有機(jī)醇胺類陽(yáng)離子；醇胺為一乙醇胺、二乙醇胺、三乙醇胺、N-甲基二乙醇胺、2-氨基-2-甲基-1-丙醇；而且離子液體及醇胺都不限于上述幾種，可以是其中的任意一種或多種。所述的有機(jī)胺鹽陽(yáng)離子可以為伯胺、仲胺或叔胺。本發(fā)明含有離子液體的吸收劑捕集二氧化碳的溫度為22;3ΙΓ523Κ、壓力為80個(gè)大氣壓以內(nèi)。本發(fā)明含有離子液體的吸收劑可用于捕集煙道氣、天然氣、各種合成氣、汽車尾氣等各種氣體混合物中的二氧化碳。使氣流中的二氧化碳通過與本發(fā)明的含有離子液體的吸收劑接觸而被除去，本領(lǐng)域任何公知的設(shè)備都可以用于吸收、再生和其它的步驟。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明用以下實(shí)例說(shuō)明，但本發(fā)明并不限于下述實(shí)施例。在不脫離前后所述宗旨的范圍下，變化實(shí)施都包含在本發(fā)明的技術(shù)范圍內(nèi)。實(shí)施例1
將37. 537g甘氨酸(0. 5mol)與36. 570g正丁胺(0. 5mol)混合后向其中加入N-甲基二乙醇胺59. 6g (0. 5mol),以去離子水定容至1000mL。量取吸收劑IOmL至于一吸收瓶中， 吸收瓶至于30°C恒溫水浴中，以lOmL/min的速度向吸收瓶中通入(X)2氣體，每隔一段時(shí)間稱量吸收瓶重量，吸收瓶重量不再變化可視為吸收達(dá)到平衡。最終所吸收的(X)2為0. 308g。 將吸收后的體系于80°C下再生30min，再生率為47. 7%。實(shí)施例2
將37. 537g甘氨酸(0. 5mol)與36. 570g正丁胺(0. 5mol)混合后向其中加入2-氨基-2-甲基-1-丙醇44. 57g (0. 5mol),以去離子水定容至1000mL。量取吸收劑IOmL至于一吸收瓶中，吸收瓶至于30°C恒溫水浴中，以lOmL/min的速度向吸收瓶中通入CO2氣體，每隔一段時(shí)間稱量吸收瓶重量，吸收瓶重量不再變化可視為吸收達(dá)到平衡。最終所吸收的ω2 為0. 385g。將吸收后的體系于80°C下再生，再生率為65. 4%。實(shí)施例3
將22. 522g甘氨酸(0. 3mol)溶解于200mL去離子水中，向其中加入30. 357g三乙胺(0. 3mol),將體系于室溫下攪拌反應(yīng)Mh，然后向其中加入N-甲基二乙醇胺83. 44g (0. 7mol)，將體系采用去離子水定容至1000 mL。量取吸收劑IOmL至于一吸收瓶中，吸收瓶至于30°C恒溫水浴中，以lOmL/min的速度向吸收瓶中通入(X)2氣體，每隔一段時(shí)間稱量吸收瓶重量，吸收瓶重量不再變化可視為吸收達(dá)到平衡。最終所吸收的C02* 0.277g。將吸收后的體系于80°C下再生，再生率為45. 1%。
權(quán)利要求
1.含有離子液體的二氧化碳吸收劑，其特征是所述吸收劑包含離子液體含量為 5 50wt%，醇胺 5 50wt%，水 0 90wt%。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的吸收劑，其特征在于吸收劑包含緩蝕劑和抗氧劑。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的吸收劑，其特征在于所述離子液體為具有氨基酸結(jié)構(gòu)的陰離子，氨基酸的結(jié)構(gòu)式為H2N-R-COOH,其中R=CnH2n, n=l 5。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的吸收劑，其特征在于所述離子液體為有機(jī)胺鹽陽(yáng)離子、有機(jī)醇胺類陽(yáng)離子的任意一種或多種。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的吸收劑，其特征在于所述有機(jī)胺鹽陽(yáng)離子為伯胺、仲胺或叔胺。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的吸收劑，其特征在于所述醇胺為一乙醇胺、二乙醇胺、三乙醇胺、N-甲基二乙醇胺、2-氨基-2-甲基-I-丙醇的一種或多種。
7.根據(jù)權(quán)利要求I所述吸收劑，其特征在于該含有離子液體的吸收劑捕集二氧化碳的壓力在80個(gè)大氣壓以內(nèi)。
8.根據(jù)權(quán)利要求I所述吸收劑，其特征在于該含有離子液體的吸收劑捕集二氧化碳的溫度為223K 523K。
9.根據(jù)權(quán)利要求I所述吸收劑，其特征在于該含有離子液體的吸收劑用于捕集煙道氣、天然氣、各種合成氣或汽車尾氣中的二氧化碳。
10.根據(jù)權(quán)利要求I或9所述吸收劑，其特征在于該含有離子液體的吸收劑通過與氣流接觸而除去其中的二氧化碳。
全文摘要
用于捕集二氧化碳的含有離子液體的吸收劑，屬于精細(xì)化工技術(shù)領(lǐng)域。該吸收劑中離子液體的含量為5~50wt%，醇胺5~50wt%，水的含量為0~90wt%；陰離子為具有氨基酸結(jié)構(gòu)的陰離子，氨基酸的結(jié)構(gòu)式為H2N-R-COOH(R=CnH2n，n=1~5)；陽(yáng)離子為有機(jī)胺鹽陽(yáng)離子、有機(jī)醇胺類陽(yáng)離子；醇胺為一乙醇胺、二乙醇胺、三乙醇胺、N-甲基二乙醇胺、2-氨基-2-甲基-1-丙醇；也可加入緩蝕劑和抗氧劑，其用法和用量是本領(lǐng)域技術(shù)人員所公知的。該吸收劑具有良好的穩(wěn)定性、不易揮發(fā)、毒性低、結(jié)構(gòu)可設(shè)計(jì)、二氧化碳吸收能力強(qiáng)、再生能耗低等優(yōu)勢(shì)，因此在大規(guī)模二氧化碳捕集領(lǐng)域具有很好的前景。
文檔編號(hào)B01D53/14GK102527192SQ20111043798
公開日2012年7月4日 申請(qǐng)日期2011年12月23日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月23日
發(fā)明者毛松柏, 江洋洋 申請(qǐng)人:中國(guó)石油化工股份有限公司, 南化集團(tuán)研究院