CN113244761B - 一种通过相变捕集酸性气体的混合硅油及其制备方法 - Google Patents

一种通过相变捕集酸性气体的混合硅油及其制备方法 Download PDF

Info

Publication number
CN113244761B
CN113244761B CN202110511304.4A CN202110511304A CN113244761B CN 113244761 B CN113244761 B CN 113244761B CN 202110511304 A CN202110511304 A CN 202110511304A CN 113244761 B CN113244761 B CN 113244761B
Authority
CN
China
Prior art keywords
silicone oil
silane
absorbent
acid gas
amine
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN202110511304.4A
Other languages
English (en)
Other versions
CN113244761A (zh
Inventor
赵文波
万芦锐
童向鑫
王凯
陈媛
李艳红
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Kunming University of Science and Technology
Original Assignee
Kunming University of Science and Technology
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Kunming University of Science and Technology filed Critical Kunming University of Science and Technology
Priority to CN202110511304.4A priority Critical patent/CN113244761B/zh
Publication of CN113244761A publication Critical patent/CN113244761A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN113244761B publication Critical patent/CN113244761B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
    • B01D53/34—Chemical or biological purification of waste gases
    • B01D53/74—General processes for purification of waste gases; Apparatus or devices specially adapted therefor
    • B01D53/77—Liquid phase processes
    • B01D53/78—Liquid phase processes with gas-liquid contact
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
    • B01D53/34—Chemical or biological purification of waste gases
    • B01D53/46—Removing components of defined structure
    • B01D53/48—Sulfur compounds
    • B01D53/50—Sulfur oxides
    • B01D53/507—Sulfur oxides by treating the gases with other liquids
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
    • B01D53/34—Chemical or biological purification of waste gases
    • B01D53/46—Removing components of defined structure
    • B01D53/48—Sulfur compounds
    • B01D53/52—Hydrogen sulfide
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
    • B01D53/34—Chemical or biological purification of waste gases
    • B01D53/46—Removing components of defined structure
    • B01D53/62—Carbon oxides
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
    • B01D53/34—Chemical or biological purification of waste gases
    • B01D53/96—Regeneration, reactivation or recycling of reactants
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2258/00—Sources of waste gases
    • B01D2258/02—Other waste gases
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02C—CAPTURE, STORAGE, SEQUESTRATION OR DISPOSAL OF GREENHOUSE GASES [GHG]
    • Y02C20/00—Capture or disposal of greenhouse gases
    • Y02C20/40—Capture or disposal of greenhouse gases of CO2

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Developing Agents For Electrophotography (AREA)
  • Solid-Sorbent Or Filter-Aiding Compositions (AREA)

Abstract

本发明涉及一种通过相变捕集酸性气体的混合硅油，属于环境保护和气体净化领域。该混合硅油由吸收剂和有机硅溶剂组成；所述吸收剂的质量分数为25‑80％，所述有机硅溶剂的质量分数为20‑75％；所述吸收剂由含卤硅烷和胺通过取代反应制备，所述含卤硅烷为卤代硅烷、卤代烷基硅烷、卤代烷基卤硅烷或芳基卤代烷基硅烷中的一种或两种，所述胺为一级胺、二级胺或链状多胺中的一种；所述有机硅溶剂为二甲基硅油、二乙基硅油、苯基硅油、聚醚硅油、甲基含氢硅油中的一种。本发明提出的混合硅油化学稳定性好，可以高效的捕集烟气中CO2、SO2、H2S等酸性气体，吸收产物可以通过高温或简单的化学反应解吸，实现降低解吸能耗，吸收剂、溶剂的循环利用。

Description

一种通过相变捕集酸性气体的混合硅油及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种通过相变捕集酸性气体的混合硅油，属于环境保护和气体净化技术领域。
背景技术
能源短缺和环境污染问题依旧是当下国际关注的焦点，目前大气污染物主要有颗粒物、酸性氧化物等，大气污染不仅危害人类身体健康，更会影响天气和气候，酸性气指硫化氢或含硫、碳、氮的氧化物，主要来源于燃油和煤等化石燃料的燃烧，需进行处理达标后才能排放。其中CO2是主要的温室气体，过量排放会导致全球变暖问题，是对全球气候最主要的影响；H2S是天然气、原油、沼气中的常见成分，是一种有剧毒、强腐蚀性及强刺激性的酸性气体，对人体有很大危害，低浓度的H2S会引起头晕、呼吸困难，高浓度的H2S则会导致窒息，甚至危及生命。在工业上，即使较低浓度也会引起设备和管路的腐蚀、催化剂的中毒；SO2对人体呼吸道有刺激作用，影响呼吸系统和心肺功能，还会与水形成酸雨，造成土壤酸化。与此同时，H2S、SO2中的硫资源也是工业生产中的重要原料，广泛应用于化肥、冶金、石油、医药等行业，若能把工业废气中的硫资源高效的捕集回收利用，将其作为硫酸等工业原料的一部分，不仅可以解决废气排放带来的污染问题，还能降低工业生产成本。因此化石能源清洁化利用对于促进环境保护、资源高效利用，实现经济可持续发展具有重要意义。
目前，常见的脱硫技术可以分为湿法、半干法和干法三类。其中，湿法烟气脱硫由于其技术成熟，工艺简单，效率高，因此在工业生产中应用广泛，主要包括钙法、双碱法、氨法和有机胺法等。常见的脱碳技术主要有物理吸附法、化学吸收、物理吸收、膜分离法、生物法等，其中相对成熟的是溶剂吸收法，常用的化学溶剂是有机胺及其混合物的水溶液，此方法已在中试规模和实际工业中有较多的应用。此外，也有学者提出用离子液体及其类似物低共熔溶剂捕集酸性气体。但由于受到挥发性和粘度的影响，尚未实现工业化应用。从现有文献资料和工艺生产中可以发现胺类吸收剂在脱硫、脱碳中应用非常广泛，但这些传统的胺类吸收剂都各自存在一定的缺点，比如，氨法副产的亚硫酸铵附加值低，导致整个工艺成本较高；有机胺吸收剂再生能耗高；离子液体制备过程复杂、且受到粘度的影响。
近年来人们提出采用相变吸收体系来捕集酸性气体，相变体系通常由吸收剂和溶剂两部分组成，吸收剂通常为有机胺溶液，可以与被捕集的气体发生反应，而溶剂可以起到降低体系粘度和挥发性的作用。而对于发生相变反应的吸收剂，再生时只需对气体富相进行解吸再生，气体贫相可以直接循环再使用，从而可以减少再生过程的处理量，降低解吸能耗，并且含有碳、硫的吸收产物可用于下游工业产品生产，实现资源高效利用。该体系相对于离子液体、低共熔溶剂等有更大的优势，但依然存在一些不足，一是溶剂具有潜在的燃烧风险，二是有机胺溶液具有较高挥发性。因此，需要在确保吸收剂对酸性气体有较高吸收容量的同时降低其再生能耗，开发更加安全稳定的吸收剂是非常有必要的。
发明内容
针对上述现有技术存在的问题及不足，本发明基于有机胺再生法脱硫、脱碳技术的研究，提供一种通过相变捕集酸性气体的混合硅油的制备方法，本发明提出的混合硅油化学稳定性好，可以高效的捕集烟气中CO2、SO2、H2S等酸性气体，吸收产物可以通过高温或简单的化学反应解吸，实现降低解吸能耗，吸收剂、溶剂的循环利用。本发明通过以下技术方案实现：
一种通过相变捕集酸性气体的混合硅油，其特征在于：该混合硅油由吸收剂和有机硅溶剂组成；所述吸收剂的质量分数为25-80％，所述有机硅溶剂的质量分数为20-75％；所述吸收剂由含卤硅烷和胺通过取代反应制备，所述含卤硅烷为卤代硅烷、卤代烷基硅烷、卤代烷基卤硅烷或芳基卤代烷基硅烷中的一种或两种，所述胺为一级胺、二级胺或链状多胺中的一种；所述有机硅溶剂为二甲基硅油、二乙基硅油、苯基硅油、聚醚硅油、甲基含氢硅油中的一种。
卤代硅烷、卤代烷基硅烷、卤代烷基卤硅烷或芳基卤代烷基硅烷的结构式为：
Figure BDA0003060403000000021
Figure BDA0003060403000000031
由于采用上述方法，本发明基于有机胺再生法脱硫、脱碳技术的研究，提供一种混合硅油的制备方法，采用混合硅油相变捕集CO2、SO2、H2S等酸性废气，该混合硅油以氨基硅油/硅烷为酸性气体吸收剂，常规硅油为溶剂，所制备的混合硅油在吸收酸性气体后实现分相，再生时只需对气体富相进行解吸再生，气体贫相可以直接循环再使用，这类混合硅油可以减少再生时的处理量，从而降低解吸能耗，利用氮原子的碱性，强化吸收容量，利用常规硅油调节体系的挥发性和粘度，减少吸收剂挥发，从而达到降低挥发度和解吸能耗的效果。
优选地，所述卤代硅烷为三甲基氯硅烷、二甲基异丙基氯硅烷、二甲基乙烯基氯硅烷中的一种。
优选地，所述卤代烷基硅烷为双二氯甲基二甲基硅烷、溴甲基三甲基硅烷、(2-氯乙基)-三甲基硅烷中的一种。
优选地，所述卤代烷基卤硅烷为氯甲基二甲基氯硅烷、(二氯甲基)二甲基氯硅烷、双(氯甲基)甲基氯硅烷中的一种。
优选地，所述芳基卤代烷基硅烷为氯甲基-甲基-苯基-氯硅烷、氯甲基二甲基苯基硅烷中的一种。
优选地，所述一级胺为异丙胺、乙二胺、环己二胺中的一种。
优选地，所述二级胺为二乙胺、二正丙胺、二异丙胺、二正丁胺、吡咯、N、N’-二甲基丙烷-1,3-二胺中的一种。
优选地，所述链状多胺为二乙烯三胺、三乙烯四胺中的一种。
本发明利用的脱硫原理如下：
Figure BDA0003060403000000032
本发明利用的脱碳原理如下：
Figure BDA0003060403000000041
本发明提出的氨基硅油、氨基硅烷经核磁共振碳谱、氢谱、红外光谱、质谱等检测手段检测目标产物是否合成。
本发明的有益效果是：
1.本发明提出的混合硅油具有合成原料丰富，易购买，且结构可调，具有低毒、低挥发性、低粘度等优点，可通过对溶剂的选择和配比调控体系的挥发性和黏度，使吸收体系不易挥发，不易燃，化学稳定性好。
2.本发明提出的混合硅油化学稳定性好，可以高效的捕集烟气中CO2、SO2、H2S等酸性气体，吸收产物可以通过高温或简单的化学反应解吸，实现降低解吸能耗，吸收剂、溶剂的循环利用；该混合硅油在吸收酸性气体后发生相变，经分离后气体富相经过简单处理可重复使用，气体贫相可以直接再利用，有效降低解吸能耗。
3.本发明的混合硅油吸收体系吸收酸性气体的优选温度是20～50℃，解吸酸性气体的优选温度是70～110℃。酸性气体脱除率最高可达99％，酸性气体的吸收容量高，超过0.5g酸性气体/g氨基硅油，循环质量吸收量超过0.2g酸性气体/g气体富相。
4.本发明的一种通过相变捕集CO2、SO2、H2S等酸性气体的混合硅油吸收体系在吸收烟气中SO2的后，其排放气中SO2浓度可降至28mg/m3，达到国家排放标准(GB 31570-2015、GB 31571-2015、GB-13271-2014)。
附图说明
图1是本发明的混合硅油在吸收酸性气体后的相变示意图。
具体实施方式
为了进一步理解本发明，下面结合实施例对本发明优选实施方案进行描述，但是应当理解，这些描述只是为进一步说明本发明的特征和优点，而不是对本发明权利要求的限制。
下面结合具体实施方式，对本发明作进一步说明。
实施例1：
通过相变捕集酸性气体的混合硅油，该混合硅油由吸收剂和有机硅溶剂组成；吸收剂的质量分数为60％，有机硅溶剂的质量分数为40％；吸收剂由含卤硅烷和胺通过取代反应制备；具体的，含卤硅烷为卤代烷基卤硅烷中的氯甲基二甲基氯硅烷，胺为二级胺中的二乙胺，有机硅溶剂为二甲基硅油。
即，向三颈烧瓶中加入80ml水，由滴液漏斗加入10ml氯甲基二甲基氯硅烷，在搅拌过程中缓慢滴加氯甲基二甲基氯硅烷，滴加完毕后在20℃下反应1小时。反应完成后，利用二氯甲烷萃取出粗产物，取上层有机相进行减压蒸馏，提纯至95％以上，得到1,3-双氯甲基-1,1,3,3-四甲基二硅氧烷。
反应方程式如下：
Figure BDA0003060403000000051
将所制备的1,3-双氯甲基-1,1,3,3-四甲基二硅氧烷与50ml二乙胺、60ml正己烷在100℃恒温反应20小时。反应完成后冷却至室温，用去离子水反复洗涤，去除水相后进行蒸馏提纯得到(3-二乙氨基甲基-1,1,3,3-四甲基-二硅氧烷基甲基)-二乙胺。
反应方程式如下：
Figure BDA0003060403000000052
在所制备的(3-二乙氨基甲基-1,1,3,3-四甲基-二酰氧基甲基)-二乙胺中加入质量比为40％二甲基硅油有机硅溶剂即得到混合硅油，在30℃和1atm下，饱和蒸气压为1.08kPa，黏度为4.23mPa·s，通入SO2后发生液-液分相，最大吸收量为0.72g/g，SO2/CO2混合气体的选择性系数为90g/g。吸收后黏度为20mPa·s，循环质量吸收量为0.208g SO2/下相，经过5次吸收/解吸实验循环实验后吸收剂质量几乎没有损失。
实施例2：
通过相变捕集酸性气体的混合硅油，该混合硅油由吸收剂和有机硅溶剂组成；吸收剂的质量分数为47％，有机硅溶剂的质量分数为53％；吸收剂由含卤硅烷和胺通过取代反应制备；具体的，含卤硅烷为卤代烷基硅烷中的溴甲基三甲基硅烷，胺为链状多胺中的三乙烯四胺，有机硅溶剂为二甲基硅油。
即，在氮气保护下，向三颈烧瓶中加入20g的溴甲基三甲基硅烷和43g三乙烯四胺，在100℃恒温油浴中反应24小时，反应完成后用碳酸钠溶液萃取，分离出上相溶液，用去离子水洗涤后加入无水硫酸钠干燥，经过减压蒸馏后得到N-[2-(2-氨基-乙胺)-乙基]-N-三甲基硅烷基甲基-乙烷-1,2-二胺。
反应方程式如下：
Figure BDA0003060403000000061
在所合成的N-[2-(2-氨基-乙胺)-乙基]-N-三甲基硅烷基甲基-乙烷-1,2-二胺中加入质量比为53％的二甲基硅油，即得到混合硅油。所制备的混合硅油的饱和蒸气压为1.20kPa，粘度为2.56mPa·s，吸收SO2后发生液-液分相，SO2吸收产物主要集中在下相，在30℃、1atm下最大的质量吸收量为0.0565g/g，SO2/CO2混合气体的选择性系数为36g/g。吸收后黏度为20mPa·s，循环质量吸收量为0.208g SO2/下相，经过5次吸收/解吸实验循环实验后吸收剂质量几乎没有损失。
实施例3：
通过相变捕集酸性气体的混合硅油，该混合硅油由吸收剂和有机硅溶剂组成；吸收剂的质量分数为35％，有机硅溶剂的质量分数为65％；吸收剂由含卤硅烷和胺通过取代反应制备；具体的，含卤硅烷为芳基卤代烷基硅烷中的氯甲基二甲基苯基硅烷，胺为二级胺中的二正丁胺，有机硅溶剂为聚醚硅油。
即，在氮气保护下，在烧瓶中加入18.47g氯甲基二甲基苯基硅烷和100g二正丁胺，在90℃下恒温反应10小时，反应完成后用碳酸氢钠溶液萃取，分离出有机层，用去离子水反复洗涤后加入无水硫酸镁干燥，经过减压蒸馏后得到二丁基-[(二甲基苯基硅烷基)-甲基]-胺。
反应方程式如下：
Figure BDA0003060403000000071
在所合成的吸收剂二丁基-[(二甲基苯基硅烷基)-甲基]-胺中加入质量比为65％的聚醚硅油，即得到混合硅油。所制备的混合硅油粘度为4.46mPa·s，在20℃、30ml/min的N2吹扫下失重率为0.38wt％。吸收SO2后发生液-液分相，在25℃、1atm下最大的质量吸收量为0.64g/g，用80℃、60ml/min氮气吹扫实现SO2解吸，循环质量吸收量为0.24，SO2/CO2混合气体的选择性系数为55g/g。经过5次吸收/解吸实验循环实验后吸收剂质量几乎没有损失。
实施例4：
通过相变捕集酸性气体的混合硅油，该混合硅油由吸收剂和有机硅溶剂组成；吸收剂的质量分数为33％，有机硅溶剂的质量分数为67％；吸收剂由含卤硅烷和胺通过取代反应制备；具体的，含卤硅烷为卤代烷基硅烷中的双二氯甲基二甲基硅烷，胺为二级胺中的二正丙胺，有机硅溶剂为苯基硅油。
在氮气保护下，向三颈烧瓶中加入10g双二氯甲基二甲基硅烷和40g二正丙胺，在80℃恒温油浴中反应16小时，反应完成后用氢氧化钠溶液萃取，分离出有机层，用去离子水反复洗涤加入氧化钙干燥，经过减压蒸馏后得到[(二丙胺甲基二甲基硅烷基)-甲基]-二丙胺。
反应方程式如下：
Figure BDA0003060403000000072
在所合成的[(二丙胺甲基二甲基硅烷基)-甲基]-二丙胺吸收剂中加入质量比为67％的苯基硅油，即得到混合硅油。所制备的混合硅油的粘度为9.51mPa·s，在30℃、0.2atm下最大的质量吸收量为0.63g/g。吸收H2S后发生液-固分相，将固体分离并洗涤、干燥，采用微波加热的方法实现H2S解吸，经过五次连续循环吸收-解吸后其最高循环吸收容量基本不变。
实施例5：
通过相变捕集酸性气体的混合硅油，该混合硅油由吸收剂和有机硅溶剂组成；吸收剂的质量分数为45％，有机硅溶剂的质量分数为55％；吸收剂由含卤硅烷和胺通过取代反应制备；具体的，含卤硅烷为卤代烷基卤硅烷中的氯甲基二甲基氯硅烷和卤代硅烷中的三甲基氯硅烷，胺为二级胺中的二正丁胺，有机硅溶剂为二乙基硅油。
0℃条件下，在三颈烧瓶中加入23g氯甲基二甲基氯硅烷，30g三甲基氯硅烷，通过滴液漏斗滴加21ml去离子水，搅拌反应半个小时后加入无水碳酸钠除去水和盐酸。通过减压蒸馏收集148-152℃的组分，得到1-氯甲基-1,1,3,3,3-五甲基二硅氧烷。
反应方程式如下：
Figure BDA0003060403000000081
将上述制备的1-氯甲基-1,1,3,3,3-五甲基二硅氧烷与二正丁胺按摩尔比1:8加入烧瓶中，60℃下反应30小时，冷却至室温后用去离子水反复洗涤，分液取出上层溶液，在120℃下减压蒸馏得到二丁基-(1,1,3,3,3-五甲基-二硅氧烷基甲基)-胺。
反应方程式如下：
Figure BDA0003060403000000082
在所合成的吸收剂二丁基-(1,1,3,3,3-五甲基-二硅氧烷基甲基)-胺中加入质量比为55％的二乙基硅油，即得到混合硅油。所制备的混合硅油的粘度为8.46mPa·s，吸收H2S后发生液-液分相，在常温常压下最大的吸收量为0.81g/g。在75℃，1atm下以60ml/min氮气吹扫实现H2S的解吸，循环质量吸收量为0.385g H2S/g下相。经过5次吸收/解吸实验循环实验后吸收剂质量几乎没有损失。
实施例6：
通过相变捕集酸性气体的混合硅油，该混合硅油由吸收剂和有机硅溶剂组成；吸收剂的质量分数为65％，有机硅溶剂的质量分数为35％；吸收剂由含卤硅烷和胺通过取代反应制备；具体的，含卤硅烷为卤代烷基卤硅烷中的氯甲基二甲基氯硅烷，胺为一级胺中的异丙胺，有机硅溶剂为二甲基硅油。
即，在10℃下，将41g氯甲基二甲基氯硅烷和170g甲苯滴加到由80g三苯基硅醇、25g吡啶和40g甲苯组成的混合液中，在30℃下搅拌反应2h，然后用去离子水洗涤，取出有机相减压蒸馏得到1-氯甲基-1,1-二甲基-3,3,3-三苯基二硅氧烷。
反应方程式如下：
Figure BDA0003060403000000091
在所制备的三苯基氯甲基硅氧烷中加入过量的异丙胺，在75℃下反应30小时，然后用去离子水反复洗涤，取出有机相减压蒸馏得到(1,1-二甲基-3,3,3-三苯基-二硅氧烷基甲基)-异丙胺。
反应方程式如下：
Figure BDA0003060403000000092
在所制备的1,1-二甲基-3,3,3-三苯基-二硅氧烷基甲基)-异丙胺中加入质量比为35％的二甲基硅油，即得到混合硅油。所制备的混合硅油的饱和蒸气压为1.39kPa，粘度为9.7mPa·s，吸收H2S后发生液-液分相，在30℃、1.5atm下最大的吸收量为0.538mol/mol，H2S吸收产物主要集中在下相。吸收产物在86℃，1atm下以65ml/min氮气吹扫实现H2S解吸，循环质量吸收量为0.48g H2S/g下相。经过5次吸收/解吸实验循环实验后吸收剂质量几乎没有损失。
实施例7
通过相变捕集酸性气体的混合硅油，该混合硅油由吸收剂和有机硅溶剂组成；吸收剂的质量分数为20％，有机硅溶剂的质量分数为80％；吸收剂由含卤硅烷和胺通过取代反应制备；具体的，含卤硅烷为卤代烷基卤硅烷中的氯甲基二甲基氯硅烷，胺为二级胺中的N,N'-二甲基丙烷-1,3-二胺，有机硅溶剂为聚醚硅油。
即，在三颈烧瓶中加入15g氯甲基二甲基氯硅烷和10g三甲基硅醇，在40℃下反应7小时，用去离子水洗涤，取出有机相减压蒸馏得制备出1-氯甲基-1,1,3,3,3-五甲基二硅氧烷。
反应方程式如下：
Figure BDA0003060403000000101
在所制备的1-氯甲基-1,1,3,3,3-五甲基二硅氧烷中加入20gN,N'-二甲基丙烷-1,3-二胺，90℃恒温反应15小时，反应完成后用8wt％的碳酸钾洗涤，无水硫酸钙干燥，120℃下减压蒸馏得到N,N'-二甲基-N-(1,1,3,3,3-五甲基-二硅氧烷基甲基)-丙烷-1,3-二胺。
反应方程式如下：
Figure BDA0003060403000000102
在上述制备的N,N'-二甲基-N-(1,1,3,3,3-五甲基-二硅氧烷基甲基)-丙烷-1,3-二胺中加入质量比为80％的聚醚硅油，即得到混合硅油。所制备的混合硅油粘度为5.63mPa·s，以100ml/min的流速在连续的搅拌下向反应器中鼓泡纯CO2气体，吸收体系出现液—固分相，25℃、1atm下的吸收量为1.26g/g，过滤分离出固体，采用微波加热完成解吸，循环质量吸收量为0.35g/g。经过5次吸收/解吸实验循环实验后吸收剂质量几乎没有损失。
实施例8:
通过相变捕集酸性气体的混合硅油，该混合硅油由吸收剂和有机硅溶剂组成；吸收剂的质量分数为30％，有机硅溶剂的质量分数为70％；吸收剂由含卤硅烷和胺通过取代反应制备；具体的，含卤硅烷为卤代烷基硅烷中的(2-氯乙基)-三甲基硅烷，胺为二级胺中的吡咯，有机硅溶剂为甲基含氢硅油。
在三颈烧瓶中加入(2-氯乙基)-三甲基硅烷和吡咯，在90℃下反应15小时，反应完成后用去离子水洗涤三次，取出有机相减压蒸馏得到1-(2-三甲基硅烷基乙基)-吡咯。
反应方程式如下：
Figure BDA0003060403000000111
在所制备出的1-(2-三甲基硅烷基乙基)-吡咯中加入质量比为70％甲基含氢硅油，即得到混合硅油，所制备的混合硅油粘度为4.76mPa·s，通入CO2以后出现液-液分相，35℃、1atm下的最大吸收量为0.67g/g，取出下相溶液，在100℃，1atm下，50ml/min氮气吹扫下实现CO2解吸，循环质量吸收量为0.33g/g。。经过5次吸收/解吸实验循环实验后吸收剂质量几乎没有损失。
实施例9:
通过相变捕集酸性气体的混合硅油，该混合硅油由吸收剂和有机硅溶剂组成；吸收剂的质量分数为45％，有机硅溶剂的质量分数为55％；吸收剂由含卤硅烷和胺通过取代反应制备；具体的，含卤硅烷为卤代烷基卤硅烷中的(二氯甲基)二甲基氯硅烷，胺为二级胺中的二异丙胺，有机硅溶剂为羟基硅油
在聚四氟乙烯水热反应釜中按1:24的比例加入(二氯甲基)二甲基氯硅烷和二异丙胺，60℃恒温反应48h，反应完成后离心取上清液，通过减压蒸馏得到(二异丙胺基二甲基硅烷基)-N，N，N'，N'-四异丙基甲二胺。
反应方程式如下：
Figure BDA0003060403000000121
在所制备出的二异丙胺基二甲基硅烷基)-N，N，N'，N'-四异丙基甲二胺中加入质量比为55％的羟基硅油，即得到混合硅油。所制备的混合硅油粘度为7.60mPa·s，通入CO2以后出现液-液分相，30℃、1atm下的最大吸收量为0.87g/g，取出下相溶液，在120℃，1atm下，80ml/min氮气吹扫下实现CO2解吸，循环质量吸收量为0.27g/g。。经过5次吸收/解吸实验循环实验后吸收剂质量几乎没有损失。
实施例10:
通过相变捕集酸性气体的混合硅油，该混合硅油由吸收剂和有机硅溶剂组成；吸收剂的质量分数为50％，有机硅溶剂的质量分数为50％；吸收剂由含卤硅烷和胺通过取代反应制备；具体的，含卤硅烷为卤代烷基卤硅烷中的双(氯甲基)甲基氯硅烷和卤代硅烷中的三甲基氯硅烷，胺为一级胺中的乙二胺，有机硅溶剂为羟基硅油。
在三颈烧瓶中加入17.75g双(氯甲基)甲基氯硅烷、21.728g三甲基氯硅烷和70ml去离子水，室温下搅拌反应1小时后离心取出上层油相，通过减压蒸馏得到1,1-双氯甲基-1,3,3,3-四甲基二硅氧烷
反应方程式如下：
Figure BDA0003060403000000122
将所制备的1,1-双氯甲基-1,3,3,3-四甲基二硅氧烷与乙二胺按摩尔比1:6加入烧瓶中，70℃下反应10小时，冷却至室温后用去离子水反复洗涤，分液取出上层溶液，在110℃下减压蒸馏得到N-{1-[(2-氨基-乙胺)-甲基]-1,3,3-四甲基-二硅氧烷基甲基}-乙烷-1,2-二胺。
反应方程式如下：
Figure BDA0003060403000000131
在所合成的N-{1-[(2-氨基-乙胺)-甲基]-1,3,3-四甲基-二硅氧烷基甲基}-乙烷-1,2-二胺中加入质量比为50％的羟基硅油，即得到混合硅油。所制备的混合硅油的粘度为7.36mPa·s，吸收CO2后发生液-液分相，在常温常压下最大的吸收量为0.92g/g。在80℃，1atm下以40ml/min氮气吹扫实现CO2的解吸，循环质量吸收量为0.235g H2S/g下相。经过5次吸收/解吸实验循环实验后吸收剂质量几乎没有损失。
实施例11:
通过相变捕集酸性气体的混合硅油，该混合硅油由吸收剂和有机硅溶剂组成；吸收剂的质量分数为35％，有机硅溶剂的质量分数为65％；吸收剂由含卤硅烷和胺通过取代反应制备；具体的，含卤硅烷为芳基卤代烷基硅烷中的氯甲基-甲基-苯基-氯硅烷和卤代硅烷中的二甲基乙烯基氯硅烷，胺为一级胺中的环己二胺，有机硅溶剂为二甲基硅油。
在三颈烧瓶中加入20.52g氯甲基-甲基-苯基-氯硅烷、12.07g二甲基乙烯基氯硅烷和30ml去离子水，室温下搅拌反应1.5小时后离心取出上层油相，通过减压蒸馏得1-氯甲基-1,3,3-三甲基-1-苯基-3-乙烯基二硅氧烷。
反应方程式如下：
Figure BDA0003060403000000132
在1-氯甲基-1,3,3-三甲基-1-苯基-3-乙烯基二硅氧烷中加入过量的环己二胺，120℃下反应12小时，然后用去离子水反复洗涤，取出有机相减压蒸馏得到N-(1,3,3-三甲基-1-苯基-3-乙烯基-二硅氧烷基甲基)-环己烷-1,2-二胺。
反应方程式如下：
Figure BDA0003060403000000141
在所合成的N-(1,3,3-三甲基-1-苯基-3-乙烯基-二硅氧烷基甲基)-环己烷-1,2-二胺中加入质量比为65％的二甲基硅油，即得到混合硅油。所制备的混合硅油粘度为9.26mPa·s，在25℃、45ml/min的N2吹扫下失重率为0.52wt％。吸收SO2后发生液-液分相，在25℃、1atm下最大的质量吸收量为0.54g/g，用100℃、70ml/min氮气吹扫实现SO2解吸，循环质量吸收量为0.36，SO2/CO2混合气体的选择性系数为63g/g。经过5次吸收/解吸实验循环实验后吸收剂质量几乎没有损失。
实施例12:
通过相变捕集酸性气体的混合硅油，该混合硅油由吸收剂和有机硅溶剂组成；吸收剂的质量分数为55％，有机硅溶剂的质量分数为45％；吸收剂由含卤硅烷和胺通过取代反应制备；具体的，含卤硅烷为卤代硅烷中的二甲基异丙基氯硅烷和卤代烷基卤硅烷中的氯甲基二甲基氯硅烷，胺为链状多胺中的二乙烯三胺，有机硅溶剂为聚醚硅油。
在三颈烧瓶中加入13.67g二甲基异丙基氯硅烷、28.62g氯甲基二甲基氯硅烷和50ml去离子水，室温下搅拌反应1小时后离心取出上层油相，通过减压蒸馏得1-氯甲基-3-异丙基-1,1,3,3-四甲基二硅氧烷。
反应方程式如下：
Figure BDA0003060403000000142
在1-氯甲基-3-异丙基-1,1,3,3-四甲基二硅氧烷中按质量比1:6加入二乙烯三胺，120℃下反应12小时，然后离心取出有机液相，减压蒸馏得到N-(2-氨基乙基)-N-(3-异丙基-1,1,3,3-四甲基-二硅氧烷基甲基)-乙烷-1,2-二胺。
反应方程式如下：
Figure BDA0003060403000000151
在所合成的N-(2-氨基乙基)-N-(3-异丙基-1,1,3,3-四甲基-二硅氧烷基甲基)-乙烷-1,2-二胺中加入质量比为45％的聚醚硅油，即得到混合硅油。所制备的混合硅油粘度为7.23mPa·s，在30℃、45ml/min的N2吹扫下失重率为0.55wt％。吸收SO2后发生液-液分相，在30℃、1atm下最大的质量吸收量为0.72g/g，用100℃、60ml/min氮气吹扫实现SO2解吸，循环质量吸收量为0.38，SO2/CO2混合气体的选择性系数为53g/g。经过5次吸收/解吸实验循环实验后吸收剂质量几乎没有损失。
以上所述仅是本发明的优选实施方式,应当指出，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，在不偏离本发明宗旨的前提下还可以进行各种改变并且可以用等效物替换其元素,这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种通过相变捕集酸性气体的混合硅油，其特征在于：该混合硅油由吸收剂和有机硅溶剂组成；所述吸收剂的质量分数为25-80%，所述有机硅溶剂的质量分数为20-75%；所述吸收剂由含卤硅烷和胺通过取代反应制备，所述含卤硅烷为卤代硅烷、卤代烷基硅烷、卤代烷基卤硅烷或芳基卤代烷基硅烷中的一种或两种，所述胺为一级胺、二级胺或链状多胺中的一种；所述有机硅溶剂为二甲基硅油、二乙基硅油、苯基硅油、聚醚硅油、甲基含氢硅油中的一种；
所述混合硅油在吸收烟气中的CO2、SO2、H2S酸性气体后实现分相。
2.根据权利要求1所述的通过相变捕集酸性气体的混合硅油，其特征在于：所述卤代硅烷为三甲基氯硅烷、二甲基异丙基氯硅烷、二甲基乙烯基氯硅烷中的一种。
3.根据权利要求1所述的通过相变捕集酸性气体的混合硅油，其特征在于：所述卤代烷基硅烷为双二氯甲基二甲基硅烷、溴甲基三甲基硅烷、（2-氯乙基）-三甲基硅烷中的一种。
4.根据权利要求1所述的通过相变捕集酸性气体的混合硅油，其特征在于：所述卤代烷基卤硅烷为氯甲基二甲基氯硅烷、(二氯甲基)二甲基氯硅烷、双(氯甲基)甲基氯硅烷中的一种。
5.根据权利要求1所述的通过相变捕集酸性气体的混合硅油，其特征在于：所述芳基卤代烷基硅烷为氯甲基-甲基-苯基-氯硅烷、氯甲基二甲基苯基硅烷中的一种。
6.根据权利要求1所述的通过相变捕集酸性气体的混合硅油，其特征在于：所述一级胺为异丙胺、乙二胺、环己二胺中的一种。
7.根据权利要求1所述的通过相变捕集酸性气体的混合硅油，其特征在于：所述二级胺为二乙胺、二正丙胺、二异丙胺、二正丁胺、吡咯、N、N’-二甲基丙烷-1,3-二胺中的一种。
8.根据权利要求1所述的通过相变捕集酸性气体的混合硅油，其特征在于：所述链状多胺为二乙烯三胺、三乙烯四胺中的一种。
CN202110511304.4A 2021-05-11 2021-05-11 一种通过相变捕集酸性气体的混合硅油及其制备方法 Active CN113244761B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202110511304.4A CN113244761B (zh) 2021-05-11 2021-05-11 一种通过相变捕集酸性气体的混合硅油及其制备方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202110511304.4A CN113244761B (zh) 2021-05-11 2021-05-11 一种通过相变捕集酸性气体的混合硅油及其制备方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN113244761A CN113244761A (zh) 2021-08-13
CN113244761B true CN113244761B (zh) 2023-07-07

Family

ID=77222710

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202110511304.4A Active CN113244761B (zh) 2021-05-11 2021-05-11 一种通过相变捕集酸性气体的混合硅油及其制备方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN113244761B (zh)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113908665A (zh) * 2021-10-19 2022-01-11 北京盖雅环境科技有限公司 一种非聚合氨基硅烷二氧化碳吸收液及其使用方法

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103241738A (zh) * 2012-02-06 2013-08-14 通用电气公司 用于捕获二氧化碳的系统和方法

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8030509B2 (en) * 2008-12-24 2011-10-04 General Electric Company Carbon dioxide absorbent and method of using the same
US9440182B2 (en) * 2008-12-24 2016-09-13 General Electric Company Liquid carbon dioxide absorbents, methods of using the same, and related systems
KR20130131406A (ko) * 2010-12-27 2013-12-03 다우 코닝 코포레이션 경화성 실리케이트-실록산 혼합된 매트릭스 멤브레인 조성물
CN105727893A (zh) * 2016-04-27 2016-07-06 中国科学院青海盐湖研究所 酸吸附材料及其制备和再生方法
CN107866133B (zh) * 2016-09-28 2020-11-24 中国石油化工股份有限公司 一种氨烃基硅烷系列脱碳溶剂及脱碳方法
CN106732410B (zh) * 2017-02-28 2019-10-25 太原理工大学 一种氨基改性的硅基二氧化碳吸附剂的制备方法

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103241738A (zh) * 2012-02-06 2013-08-14 通用电气公司 用于捕获二氧化碳的系统和方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN113244761A (zh) 2021-08-13

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN102549001B (zh) 二氧化碳吸收剂及其使用方法
FI56556C (fi) Foerfarande foer avlaegsnande av kvicksilver ur gaser
CN109499334B (zh) 一种高效捕集分离h2s和co2及资源化的方法
CN108840311A (zh) 一种以低共熔溶剂为介质的硫化氢液相氧化脱除法
CN109876601B (zh) 一种功能化离子液体吸收烟气中二氧化硫并用克劳斯反应低温再生的工艺方法
CN113244761B (zh) 一种通过相变捕集酸性气体的混合硅油及其制备方法
CN103826723A (zh) 一种胺吸收剂和捕集co2的方法
AU2017278080B2 (en) Process, method and system for removal of mercury in a gas dehydration process
US9039807B2 (en) Regenerative adsorption process for removal of silicon-containing contaminants from process gas using a neutral adsorbent media
CN112076728B (zh) 一种烟气脱硫脱硝用绿色吸附剂制备和使用及再生方法
CN101053746A (zh) 乙二醇脱除烟道气中SOx的方法
CN107519940B (zh) 一种用于脱除黄磷尾气中砷和汞的催化剂及其制备方法
JP6211013B2 (ja) 水蒸気を含有する流体の流れからの酸性ガスの除去
US9474999B2 (en) Bi-directional reactor and supported monoethenalamine for CO2 separation
CN114288823B (zh) 甲基氯硅烷合成产生的尾气中氯甲烷的处理方法和装置
Gebald Development of amine-functionalized adsorbent for carbon dioxide capture from atmospheric air
RU2559627C2 (ru) Катализатор извлечения серы на основе оксида алюминия и способ его получения
CN113101782B (zh) 一种功能化离子液体吸收液及其制备方法和应用
JP7333674B2 (ja) 二酸化炭素吸収材、二酸化炭素吸収材の製造方法、二酸化炭素分離体および二酸化炭素分離回収装置
JPH07265662A (ja) アミノ官能性ケイ素化合物使用によるガスの選択的分離法
CN111375274B (zh) 一种含so2气体的处理方法及装置
KR20150024190A (ko) 탈거공정 개선을 통한 산성가스 포집시스템 및 이를 이용한 산성가스 포집방법
CN105498451B (zh) 用于吸收so2的醚基双咪唑离子液体二元体系及其制备方法和使用方法
US10765997B1 (en) Regenerable non-aqueous basic immobilized amine slurries for removal of CO2 from a gaseous mixture and a method of use thereof
CN106799210A (zh) 一种海泡石基吸附剂的制备方法及应用

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant