CN102294169B - 一种利用水包油离子液体乳化液强化二氧化碳吸收的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种利用水包油离子液体乳化液强化二氧化碳吸收的方法，其特征在于：采用离子液体为分散液相，制备出水包油离子液体乳化液，通过离子液体分散体系对气体吸收的作用，用水包油离子液体乳化液分散体系强化吸收二氧化碳，分别对物理吸收和化学吸收二氧化碳的传质过程进行强化，增强二氧化碳在气—液间的传质速率；分别针对物理吸收和化学吸收二氧化碳的过程强化吸收速率，针对不同吸收过程采用不同强化吸收二氧化碳的工艺流程，强化物理吸收，吸收速率可以提高原来的50%；强化化学吸收，三乙醇胺用量减少原来的29%，从而减少胺溶液对设备的腐蚀，减小对环境的污染，并降低溶剂再生的温度，从而降低溶剂再生能耗。

Description

一种利用水包油离子液体乳化液强化二氧化碳吸收的方法
技术领域
本发明涉及一种强化二氧化碳吸收的方法，特别是涉及一种利用水包油离子液体乳化液分散体系强化二氧化碳吸收的方法。
背景技术
控制二氧化碳环境排放量是治理大气环境污染的重要途径，此举既可抑制石油等化石资源过度使用的趋势，又可间接抑制其它有害气体、固体颗粒向大气的过度排放，因此二氧化碳的回收、捕集、封存和利用技术已成为分离领域的一个重要的研究方向。
目前国际上二氧化碳的分离捕集技术主要包括吸收法，吸附法，低温分离法，膜分离法和生物分离法，其中以吸收法最为成熟。采用何种技术分离捕集二氧化碳与二氧化碳的来源及采用的降碳策略有关。空气中二氧化碳含量的3/4来源于化石燃料的燃烧，其中，火力发电贡献了全球二氧化碳排放量的1/3以上，其次包括如化工、水泥、运输等工业过程，因此控制电厂烟气二氧化碳排放量是减排的重点。国际上对烟气降碳策略主要包括三个方向：燃烧后降碳、燃烧前降碳和富氧燃烧降碳。研究报道表明燃烧前降碳和富氧燃烧降碳经济性好，且由于烟气二氧化碳浓度和分压高，适宜采用再生能耗低、无设备腐蚀的物理吸收方法，其应用前景较好。燃烧后降碳是目前应用领域最广的降碳情况，对此采用的二氧化碳回收技术中最成熟的是化学吸收方法。物理吸收方法的主要缺点是吸收速率低，而强化气—液传质是非常重要的提高传质速率的有效途径。化学吸收法尽管吸收速率相对较高，但其设备腐蚀性强、再生能耗低，故在保持现有吸收速度下减少化学吸收剂的用量是研究的目标，这一过程也可通过强化传质的方式实现。强化气—液传质是化工过程强化的重要分支，在该领域中，采用分散相粒子强化传质是研究的热点。
离子液体是近十年被广泛研究的对象，其中离子液体对二氧化碳的高溶解度是离子液体应用研究的一个重要方面。正是由于离子液体对二氧化碳气体的溶解度大于吸收剂，二氧化碳易于溶解在离子液体，实现促进传递作用。离子液体同时具有的可设计性，使离子液体既有极性体系，又有非极性体系，这有利于制备多种分散体系，如水包油或是油包水乳化液。离子液体几乎无蒸气压的特性，具有良好的热稳定性，离子液体可以在较低的温度下完成解吸并循环使用，故再生能耗低，可以和连续相吸收剂在同样的条件下同步完成解吸，所以离子液体具有强化二氧化碳吸收的特性。
发明内容
发明目的：
本发明提出了一种利用水包油离子液体乳化液分散体系强化二氧化碳吸收的方法，对于物理吸收二氧化碳过程，主要的目的是提高气体吸收速率，对于化学吸收二氧化碳过程，目的是通过提高气体传质速率而减少化学吸收剂的用量，从而达到减少化学吸收剂对设备的腐蚀，同时降低吸收剂再生能耗的作用。
技术方案：
一种利用水包油离子液体乳化液强化二氧化碳吸收的方法，其特征在于：采用离子液体为分散液相，制备出水包油离子液体乳化液，通过离子液体分散体系对气体吸收的作用，用水包油离子液体乳化液分散体系强化吸收二氧化碳，分别对物理吸收和化学吸收二氧化碳的传质过程进行强化，增强二氧化碳在气—液间的传质速率；步骤如下：
（1）水包油离子液体乳化液的制备：
首先制备质量分数为0.25％的表面活性剂吐温80溶液，在搅拌过程中加入离子液体分散相，采用剪切制乳机，在剪切搅拌转速为3000～5000转/分钟条件下，搅拌20分钟后，制成平均粒径为1～5微米的水包油离子液体乳化液；物理吸收时吐温80溶液与离子液体的体积比为90:1，化学吸收时吐温80溶液与离子液体的体积比为50:1；
（2）强化吸收过程：
物理强化吸收过程：将步骤（1）得到的物理吸收所用的水包油离子液体乳化液作为吸收剂，在物理吸收流程的吸收器中强化吸收二氧化碳；
化学强化吸收过程：将步骤（1）中得到的水包油离子液体乳化液加入到体积百分比为1.67％的吸收剂三乙醇胺溶液中，在化学吸收流程的吸收器中强化吸收二氧化碳，其中加入的水包油离子液体乳化液与三乙醇胺溶液的体积比是1:6；
（3）吸收完成后进行吸收剂再生。
上述步骤（1）中所述的离子液体为油溶性的对二氧化碳具有大溶解度的1-辛基-3甲基咪唑六氟磷酸盐离子液体或1-丁基-3甲基咪唑六氟磷酸盐离子液体。
上述步骤（2）中所述二氧化碳的物理强化吸收过程中，气体经过稳压阀稳定输出压力稳定的气体，操作温度在12～30摄氏度，吸收器的搅拌转速为130～330转/分钟，吸收压力在0.1～0.5兆帕，吸收过程中使用皂泡流量计记录进出吸收器的二氧化碳的量，进而得到吸收的二氧化碳的量，吸收达到平衡后停止实验。
上述步骤（2）中所述二氧化碳的化学强化吸收过程中，操作温度在12～30摄氏度，吸收器的搅拌转速为130～330转/分钟，吸收过程中使用水银压差计记录吸收器内压差的变化，进而得到吸收的二氧化碳的量，当达到一稳定压力值后，吸收平衡，吸收达到平衡后停止实验。
上述步骤（3）中所述的吸收剂再生，物理吸收二氧化碳的再生对象是水包油离子液体乳化液，采用对该水包油离子液体乳化液进行升温解吸，解吸温度为70摄氏度。
物理吸收结束后，对水包油离子液体乳化液吸收剂进行解吸，将从吸收器中取出的吸收液加热到70℃，加热时间100分钟后解吸完成，再次乳化，乳化转速5000转/分，制乳5分钟，而后可以重新作为吸收剂吸收二氧化碳气体。
上述步骤（3）中所述的吸收剂再生，化学吸收二氧化碳的解吸再生对象为含有水包油离子液体乳化液的三乙醇胺溶液，解吸温度为100摄氏度。
化学吸收结束后，从吸收器中取出的吸收液加热到100℃，加热时间100分钟后解吸完成，再次乳化，乳化转速5000转/分，制乳5分钟，而后可以重新作为吸收剂吸收二氧化碳气体。
对于物理吸收二氧化碳过程，利用二氧化碳在离子液体的溶解度大于其在连续相的溶解度，且平均粒径小于5微米的特点，在搅拌作用下，离子液体分散相显著提高传质速率，增强气体吸收效果。
对于化学吸收二氧化碳过程，在采用一定量的有机胺溶液吸收二氧化碳时，加入一定量的水包油离子液体乳化液分散体系，构成分散有离子液体的有机胺溶液，采用该体系吸收二氧化碳，可以提高二氧化碳的传质速率，减少有机胺的用量，减轻对设备的腐蚀程度，并降低溶剂再生的能耗。
优点及效果：
本发明具有如下优点：
水包油离子液体乳化液强化二氧化碳的物理吸收过程，可以提高了二氧化碳的吸收效率，可达到原来的1.5倍，制备乳化液所使用的离子液体可再生，反复使用，降低了成本，而且发明中所使用的离子液体是绿色溶剂，大大降低了对环境的污染。
水包油离子液体乳化液强化化学吸收过程，通过离子液体的加入，在保证原有的吸收速率条件下，通过加入离子液体水包油乳化液，可降低了醇胺的加入量，改善了传统的醇胺溶液对设备的严重腐蚀，降低了对环境的污染，并且吸收液可以再生，反复使用，降低成本。
附图说明：
图1是强化物理吸收二氧化碳的工艺流程图；
图2是强化化学吸收二氧化碳的工艺流程图；
图3是水包油离子液体乳化液强化物理吸收二氧化碳的吸收速率图；
图4是水包油离子液体乳化液强化化学吸收二氧化碳的吸收速率图；
图5是离子液体的加入对三乙醇胺用量的影响图。
附图标记说明：
1、气瓶；2、总阀；3、减压阀；4稳压阀；5、缓冲罐；6第一压力表；7、恒温水浴；8、调节阀；9、第一皂泡流量计；10、搅拌器；11、第二压力表；12、吸收器；13、气体分布器；14、支架；15、温度计；16、第二皂泡流量计；17、测温热电偶；18转速控制仪；19、控制阀；20、放空阀；21、水银压差计；22、真空泵；23、温度显示仪；a、进气口；b、出气口；c、测压口；d、加料口；e、测温口；f、取样口；g、放料口；h、搅拌器口。
具体实施方式：
本发明的工作原理如下：
强化物理吸收的过程如图1中所示，从气瓶1释放出的含有二氧化碳的气体通过总阀2，减压阀3，稳压阀4输出稳定压力后，稳定输出压力稳定的的气体，进入设在恒温水浴7里的缓冲罐5，流量通过调节阀8进行调节和控制，而后经过第一皂泡流量计9测定流量后，经进气口a进入设在支架14上方的吸收器12发生吸收，吸收压力在0.1～0.5兆帕，操作温度在12～30摄氏度，气体进入吸收器12后经气体分布器13和搅拌器10的搅拌后实现快速吸收，吸收器的搅拌转速为130～330转/分钟，吸收器12内的压力和温度分别通过第二压力表11和温度计15读出，未吸收气体由吸收器12出气口b流出并经过第二流量计16测定出口流量，当流程体系温度稳定、压力稳定、流量稳定后，由吸收器12的加料口d把水包油离子液体乳化液加入到吸收器12中。
强化化学吸收的过程如图2中所示，从气瓶1释放出的含有二氧化碳的气体经总阀2，减压阀3，并通过稳压阀4稳压后，进入设在恒温水浴7内的缓冲罐5，水包油离子液体乳化液加进吸收器12之前，应先对恒温水浴7预热到指定温度，指定温度范围在12～30摄氏度，然后通过真空泵22将其抽成真空，将缓冲罐5中的气体经调节阀8通入到吸收器12中，同时打开加料口d进料，把水包油离子液体乳化液与三乙醇胺的混合液加入到吸收器12中，进料后整个系统处于密封状态，开启搅拌器10，通过转速控制仪18调节搅拌转数为130～330转/分钟，观察记录水银压差计21的示数变化，当达到一稳定压力值后，吸收平衡，结束吸收过程，气体进入吸收器12后经气体分布器13和搅拌器10的搅拌后实现快速吸收，吸收器12内的温度通过测温热电偶17和温度显示仪23读出，吸收器12的温度由恒温水浴7控制，这样做可以确保缓冲罐5和吸收器12的温度一致。
所述吸收器12的特征为：耦合磁力搅拌，吸收器的极限搅拌转速在50～2000转/分钟范围内，气体入口插至近器底，设备承压1.5兆帕。物理吸收过程中吸收器12通过夹套式的恒温水浴7和设置在外部的控制箱的信号连接，实现恒温操作；在化学吸收中把夹套拆掉，吸收器12直接放到恒温水浴7中，采用恒温水浴7给吸收器恒温。
如图3中所示，图中横坐标是吸收时间（分钟），纵坐标是吸收二氧化碳的吸收速率（摩尔/秒），去离子水对二氧化碳的平均吸收速率可达到8.9×10-6摩尔/秒，而含有质量分数为0.25%吐温80溶液和1-辛基-3甲基咪唑六氟磷酸盐离子液体按体积比90:1混合制备水包油离子液体乳化液，采用该体系吸收二氧化碳，该体系对二氧化碳的平均吸收速率可达到11.44×10-6摩尔/秒，吸收速率增加了28.5%。
如图4中所示，图中横坐标是吸收时间（分钟），纵坐标是吸收的二氧化碳的吸收速率（摩尔/秒），含有体积百分比为1.67%的三乙醇胺溶液对二氧化碳的平均吸收速率可达到8.79×10-6摩尔/秒，含有质量分数为0.25%吐温80溶液和1-辛基-3甲基咪唑六氟磷酸盐离子液体按体积比50:1混合制备水包油离子液体乳化液，水包油离子液体乳化液与体积百分比为1.67%的三乙醇胺溶液按体积比为1:6混合吸收二氧化碳，吸收速率可达到了1.12×10-5摩尔/秒，吸收速率增加了27.4%。
如图5中所示，图中横坐标是吸收时间（分钟），纵坐标是吸收的二氧化碳的摩尔数，水包油离子液体乳化液与体积百分比为1.67%的三乙醇胺溶液按体积比为1:6混合吸收二氧化碳，对比体积百分比为2.33%的三乙醇胺溶液吸收二氧化碳，在吸收量接近的条件下，减少29%的胺量。胺用量的减少，会带来三个好处，胺量减少设备腐蚀减弱，胺量减少，再生能耗降低，少量的离子液体代替胺溶液，离子液体因其不挥发性没有挥发损失，胺量减少则减少了胺挥发损失。
下面通过具体实施例对本发明做进一步的说明：
实施例1
首先制备质量分数为0.25％的吐温80溶液，采用剪切制乳机在剪切搅拌转速为5000转/分钟的条件下，按体积比为90:1与1-辛基-3甲基咪唑六氟磷酸盐离子液体混合搅拌，搅拌20分钟，制备平均粒径为1微米的水包油离子液体乳化液分散体系，采用此体系在图1所示的物理吸收流程中作为吸收剂吸收二氧化碳。气体经过稳压阀4稳定输出压力稳定的气体，操作温度25摄氏度，吸收器12的搅拌转速为230转/分钟，吸收压力在0.2兆帕，吸收过程中使用第一皂泡流量计9和第二皂泡流量计16记录进出吸收器12的二氧化碳的量，进而得到吸收的二氧化碳的量，吸收达到平衡后停止实验，纯水为吸收剂吸收二氧化碳量的平均吸收速率，与本实施例条件下分散体系吸收二氧化碳的平均吸收速率的比值是1:1.29，即采用水包油离子液体乳化液分散体系后，吸收速率增加原来的29%。吸收结束后，对水包油离子液体乳化液吸收剂进行解吸，将从吸收器12中取出的吸收液加热到70℃，加热时间100分钟后解吸完成，再次乳化，乳化转速5000转/分，制乳5分钟，而后可以重新作为吸收剂吸收二氧化碳气体。
实施例2
首先制备质量分数为0.25％的吐温80溶液，采用剪切制乳机在剪切搅拌转速为5000转/分钟的条件下，按体积比为90:1与1-辛基-3甲基咪唑六氟磷酸盐离子液体混合搅拌，搅拌20分钟，制备平均粒径为1微米的水包油乳化液分散体系，采用此体系在图1所示的物理吸收流程中作为吸收剂吸收二氧化碳。气体经过稳压阀4稳定输出压力稳定的气体，操作温度12摄氏度，吸收器12的搅拌转速为130转/分钟，吸收压力在0.5兆帕，吸收过程中使用第一皂泡流量计9和第二皂泡流量计16记录进出吸收器12的二氧化碳的量，进而得到吸收的二氧化碳的量，吸收达到平衡后停止实验。纯水为吸收剂吸收二氧化碳量的平均吸收速率与本实施例条件下分散体系吸收二氧化碳的平均吸收速率的比值是1:1.5，即采用离子液体乳化液分散体系后，吸收速率增加原来的50%。吸收结束后，对水包油离子液体乳化液吸收剂进行解吸，将从吸收器12中取出的吸收液加热到70℃，加热时间100分钟后解吸完成，再次乳化，乳化转速5000转/分，制乳5分钟，而后可以重新作为吸收剂吸收二氧化碳气体。
实施例3
首先制备质量分数为0.25％的吐温80溶液，采用剪切制乳机在剪切搅拌转速为4000转/分钟的条件下，按体积比为90:1与1-丁基-3甲基咪唑六氟磷酸盐离子液体混合搅拌，搅拌20分钟，制备平均粒径为3微米的水包油乳化液分散体系，采用此体系在图1所示的物理吸收流程中作为吸收剂吸收二氧化碳。气体经过稳压阀4稳定输出压力稳定的气体，操作温度30摄氏度，吸收器12的搅拌转速为330转/分钟，吸收压力在0.1兆帕，吸收过程中使用第一皂泡流量计9和第二皂泡流量计16记录进出吸收器12的二氧化碳的量，进而得到吸收的二氧化碳的量，吸收达到平衡后停止实验，纯水为吸收剂吸收二氧化碳量与本实施例条件下离子液体乳化液分散体系吸收二氧化碳的平均吸收速率的比值是1:1.05，即吸收速率增加原来的5%。吸收结束后，对水包油离子液体乳化液吸收剂进行解吸，将从吸收器12中取出的吸收液加热到70℃，加热时间100分钟后解吸完成，再次乳化，乳化转速5000转/分，制乳5分钟，而后可以重新作为吸收剂吸收二氧化碳气体。
实施例4
首先制备质量分数为0.25％的吐温80溶液，采用剪切制乳机在剪切搅拌转速为3000转/分钟的条件下，按体积比为90:1与1-辛基-3甲基咪唑六氟磷酸盐离子液体混合搅拌，搅拌20分钟，制备平均粒径为5微米的水包油乳化液分散体系，采用此体系在图1所示的物理吸收流程中作为吸收剂吸收二氧化碳。气体经过稳压阀4稳定输出压力稳定的气体，操作温度20摄氏度，吸收器12的搅拌转速为300转/分钟，吸收压力在0.1兆帕，吸收过程中使用第一皂泡流量计9和第二皂泡流量计16记录进出吸收器12的二氧化碳的量，进而得到吸收的二氧化碳的量，吸收达到平衡后停止实验，纯水为吸收剂吸收二氧化碳量与本实施例条件下的离子液体乳化液分散体系吸收二氧化碳的平均吸收速率的比值是1:1.1，即吸收速率增加原来的10%。吸收结束后，对水包油离子液体乳化液吸收剂进行解吸，将从吸收器12中取出的吸收液加热到70℃，加热时间100分钟后解吸完成，再次乳化，乳化转速5000转/分，制乳5分钟，而后可以重新作为吸收剂吸收二氧化碳气体。
实施例5
首先制备质量分数为0.25％的吐温80溶液，采用剪切制乳机在剪切搅拌转速为5000转/分钟的条件下，按体积比为50:1与1-辛基-3甲基咪唑六氟磷酸盐离子液体混合搅拌，搅拌20分钟，制备平均粒径为1微米的水包油离子液体乳化液，将制得的水包油离子液体乳化液和体积百分比为1.67％的三乙醇胺溶液，按体积比为1:6混合作为二氧化碳的吸收剂，采用该体系在图2所示的化学吸收流程中作为吸收剂吸收二氧化碳。操作温度25摄氏度，吸收器12的搅拌转速为330转/分钟，吸收过程中使用水银压差计21记录吸收器12内压差的变化，进而得到吸收的二氧化碳的量，吸收达到平衡后停止实验，胺溶液为吸收剂吸收二氧化碳量与本实施例条件下离子液体乳化液分散体系吸收二氧化碳的平均吸收速率的比值是1:1.16，即采用水包油离子液体乳化液分散体系强化化学吸收后，吸收速率增加了原来的16%。吸收结束后，从吸收器12中取出的吸收液加热到100℃，加热时间100分钟后解吸完成，再次乳化，乳化转速5000转/分，制乳5分钟，而后可以重新作为吸收剂吸收二氧化碳气体。
实施例6
首先制备质量分数为0.25％的吐温80溶液，采用剪切制乳机在剪切搅拌转速为5000转/分钟的条件下，按体积比为50:1与1-辛基-3甲基咪唑六氟磷酸盐离子液体混合搅拌，搅拌20分钟，制备平均粒径为1微米的水包油离子液体乳化液，将制得的水包油离子液体乳化液和体积百分比为1.67％的三乙醇胺溶液，按体积比为1:6混合作为二氧化碳的吸收剂，采用此体系在图2所示的化学吸收流程中作为吸收剂吸收二氧化碳。操作温度12摄氏度，吸收器12的搅拌转速为130转/分钟，吸收过程中使用水银压差计21记录吸收器12内压差的变化，进而得到吸收的二氧化碳的量，吸收达到平衡后停止实验，其吸收二氧化碳的量与用体积分数为2.33％的三乙醇胺作为吸收剂的吸收量相当，即离子液体乳化液的加入减少了三乙醇胺的用量，减少量为原来的29%。吸收结束后，从吸收器12中取出的吸收液加热到100℃，加热时间100分钟后解吸完成，再次乳化，乳化转速5000转/分，制乳5分钟，而后可以重新作为吸收剂吸收二氧化碳气体。
实施例7
首先制备质量分数为0.25％的吐温80溶液，采用剪切制乳机在剪切搅拌转速为4000转/分钟的条件下，按体积比为50:1与1-辛基-3甲基咪唑六氟磷酸盐离子液体混合搅拌，搅拌20分钟，制备平均粒径为3微米的水包油离子液体乳化液，将制得的水包油离子液体乳化液和体积百分比为1.67％的三乙醇胺溶液，按体积比为1:6混合作为二氧化碳的吸收剂，采用该体系在图2所示的化学吸收流程中作为吸收剂吸收二氧化碳。操作温度12摄氏度，吸收器12的搅拌转速为130转/分钟，吸收过程中使用水银压差计21记录吸收器12内压差的变化，进而得到吸收的二氧化碳的量，吸收达到平衡后停止实验，胺溶液为吸收剂吸收二氧化碳量与本实施例条件下离子液体乳化液分散体系吸收二氧化碳的平均吸收速率的比值是1:1.19，即采用水包油离子液体乳化液分散体系强化化学吸收后，吸收速率增加了原来的19%。吸收结束后，从吸收器12中取出的吸收液加热到100℃，加热时间100分钟后解吸完成，再次乳化，乳化转速5000转/分，制乳5分钟，而后可以重新作为吸收剂吸收二氧化碳气体。
实施例8
首先制备质量分数为0.25％的吐温80溶液，采用剪切制乳机在剪切搅拌转速为3000转/分钟的条件下，按体积比为50:1与1-辛基-3甲基咪唑六氟磷酸盐离子液体混合搅拌，搅拌20分钟，制备平均粒径为5微米的水包油离子液体乳化液，将制得的水包油离子液体乳化液和体积百分比为1.67％的三乙醇胺溶液，按体积比为1:6混合作为二氧化碳的吸收剂，采用该体系在图2所示的化学吸收流程中作为吸收剂吸收二氧化碳。操作温度30摄氏度，吸收器12的搅拌转速为250转/分钟，吸收过程中使用水银压差计21记录吸收器12内压差的变化，进而得到吸收的二氧化碳的量，吸收达到平衡后停止实验，胺溶液为吸收剂吸收二氧化碳量与本实施例条件下离子液体乳化液分散体系吸收二氧化碳的平均吸收速率的比值是1:1.09，即采用水包油离子液体乳化液分散体系强化化学吸收后，吸收速率增加了原来的9%。吸收结束后，从吸收器12中取出的吸收液加热到100℃，加热时间100分钟后解吸完成，再次乳化，乳化转速5000转/分，制乳5分钟，而后可以重新作为吸收剂吸收二氧化碳气体。
实施例9
首先制备质量分数为0.25％的吐温80溶液，采用剪切制乳机在剪切搅拌转速为5000转/分钟的条件下，按体积比为50:1与1-丁基-3甲基咪唑六氟磷酸盐离子液体混合搅拌，搅拌20分钟，制备平均粒径为1微米的水包油离子液体乳化液，将制得的水包油离子液体乳化液和体积百分比为1.67％的三乙醇胺溶液，按体积比为1:6混合作为二氧化碳的吸收剂，采用该体系在图2所示的化学吸收流程中作为吸收剂吸收二氧化碳。操作温度20摄氏度，吸收器12的搅拌转速为200转/分钟，吸收过程中使用水银压差计21记录吸收器12内压差的变化，进而得到吸收的二氧化碳的量，吸收达到平衡后停止实验，胺溶液为吸收剂吸收二氧化碳量与本实施例条件下离子液体乳化液分散体系吸收二氧化碳的平均吸收速率的比值是1:1.15，即采用水包油离子液体乳化液分散体系强化化学吸收后，吸收速率增加了原来的15%。吸收结束后，从吸收器12中取出的吸收液加热到100℃，加热时间100分钟后解吸完成，再次乳化，乳化转速5000转/分，制乳5分钟，而后可以重新作为吸收剂吸收二氧化碳气体。

Claims (5)

1.一种利用水包油离子液体乳化液强化二氧化碳吸收的方法，其特征在于：采用离子液体为分散液相，制备出水包油离子液体乳化液，通过离子液体分散体系对气体吸收的作用，用水包油离子液体乳化液分散体系强化吸收二氧化碳，分别对物理吸收和化学吸收二氧化碳的传质过程进行强化，增强二氧化碳在气—液间的传质速率；步骤如下：
（1）水包油离子液体乳化液的制备：
首先制备质量分数为0.25％的表面活性剂吐温80溶液，在搅拌过程中加入离子液体分散相，采用剪切制乳机，在剪切搅拌转速为3000～5000转/分钟条件下，搅拌20分钟后，制成平均粒径为1～5微米的水包油离子液体乳化液；物理吸收时吐温80溶液与离子液体的体积比为90:1，化学吸收时吐温80溶液与离子液体的体积比为50:1；
（2）强化吸收过程：
物理强化吸收过程：将步骤（1）得到的物理吸收所用的水包油离子液体乳化液作为吸收剂，在物理吸收流程的吸收器中强化吸收二氧化碳；
化学强化吸收过程：将步骤（1）中得到的水包油离子液体乳化液加入到体积百分比为1.67％的吸收剂三乙醇胺溶液中，在化学吸收流程的吸收器中强化吸收二氧化碳，其中加入的水包油离子液体乳化液与三乙醇胺溶液的体积比是1:6；
（3）吸收完成后进行吸收剂再生；
步骤（1）中所述的离子液体为油溶性的对二氧化碳具有大溶解度的1-辛基-3甲基咪唑六氟磷酸盐离子液体或1-丁基-3甲基咪唑六氟磷酸盐离子液体。
2.根据权利要求1所述的一种利用水包油离子液体乳化液强化二氧化碳吸收的方法，其特征在于：步骤（2）中所述二氧化碳的物理强化吸收过程中，气体经过稳压阀稳定输出压力稳定的气体，操作温度在12～30摄氏度，吸收器的搅拌转速为130～330转/分钟，吸收压力在0.1～0.5兆帕，吸收过程中使用皂泡流量计记录进出吸收器的二氧化碳的量，进而得到吸收的二氧化碳的量，吸收达到平衡后停止实验。
3.根据权利要求1所述的一种利用水包油离子液体乳化液强化二氧化碳吸收的方法，其特征在于：步骤（2）中所述二氧化碳的化学强化吸收过程中，操作温度在12～30摄氏度，吸收器的搅拌转速为130～330转/分钟，吸收过程中使用水银压差计记录吸收器内压差的变化，进而得到吸收的二氧化碳的量，吸收达到平衡后停止实验。
4.根据权利要求1所述的一种利用水包油离子液体乳化液强化二氧化碳吸收的方法，其特征在于：步骤（3）中所述的吸收剂再生，物理吸收二氧化碳的再生对象是水包油离子液体乳化液，采用对该水包油离子液体乳化液进行升温解吸，解吸温度为70摄氏度。
5.根据权利要求1所述的一种利用水包油离子液体乳化液强化二氧化碳吸收的方法，其特征在于：步骤（3）中所述的吸收剂再生，化学吸收二氧化碳的解吸再生对象为含有水包油离子液体乳化液的三乙醇胺溶液，解吸温度为100摄氏度。
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