CN113289456A - 一种用于气体硫碳协同脱除提质的深共晶溶剂及其制备与应用方法 - Google Patents

一种用于气体硫碳协同脱除提质的深共晶溶剂及其制备与应用方法 Download PDF

Info

Publication number
CN113289456A
CN113289456A CN202110556217.0A CN202110556217A CN113289456A CN 113289456 A CN113289456 A CN 113289456A CN 202110556217 A CN202110556217 A CN 202110556217A CN 113289456 A CN113289456 A CN 113289456A
Authority
CN
China
Prior art keywords
deep eutectic
eutectic solvent
ethanolamine
choline chloride
carbon
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.)
Pending
Application number
CN202110556217.0A
Other languages
English (en)
Inventor
严密
还群
徐璋
白庆
陈诚
戴彦丞
夏禹浩
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.)
Zhejiang University of Technology ZJUT
Original Assignee
Zhejiang University of Technology ZJUT
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 Zhejiang University of Technology ZJUT filed Critical Zhejiang University of Technology ZJUT
Priority to CN202110556217.0A priority Critical patent/CN113289456A/zh
Publication of CN113289456A publication Critical patent/CN113289456A/zh
Pending legal-status Critical Current

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
    • B01D53/14—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 by absorption
    • B01D53/1456—Removing acid components
    • B01D53/1462—Removing mixtures of hydrogen sulfide and carbon dioxide
    • 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
    • B01D53/14—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 by absorption
    • B01D53/1456—Removing acid components
    • B01D53/1468—Removing 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
    • B01D53/14—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 by absorption
    • B01D53/1456—Removing acid components
    • B01D53/1475—Removing carbon dioxide
    • 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
    • B01D53/14—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 by absorption
    • B01D53/1493—Selection of liquid materials for use as absorbents
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2252/00—Absorbents, i.e. solvents and liquid materials for gas absorption
    • B01D2252/20—Organic absorbents
    • B01D2252/204—Amines
    • B01D2252/20478—Alkanolamines
    • B01D2252/20484—Alkanolamines with one hydroxyl group
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2252/00—Absorbents, i.e. solvents and liquid materials for gas absorption
    • B01D2252/20—Organic absorbents
    • B01D2252/205—Other organic compounds not covered by B01D2252/00 - B01D2252/20494
    • B01D2252/2053—Other nitrogen compounds
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2252/00—Absorbents, i.e. solvents and liquid materials for gas absorption
    • B01D2252/50—Combinations of absorbents
    • B01D2252/504—Mixtures of two or more absorbents
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2256/00—Main component in the product gas stream after treatment
    • B01D2256/16—Hydrogen
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2256/00—Main component in the product gas stream after treatment
    • B01D2256/24—Hydrocarbons
    • B01D2256/245—Methane
    • 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

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Gas Separation By Absorption (AREA)

Abstract

本发明公开了一种用于气体硫碳协同脱除提质的深共晶溶剂及其制备与应用方法，其为氯化胆碱和乙醇胺混合所得的深共晶溶剂，并加水改性；所述氯化胆碱的化学式为C5H14ClNO，所述乙醇胺的化学式为C2H7NO；氯化胆碱与乙醇胺的摩尔比为1:5，溶剂中的含水率为质量比75％。本发明的深共晶溶剂脱碳脱硫效率高，无二次污染；既能缓解对资源、能源的大量消耗和对环境的污染，还能对可燃合成气进行提质以制备低二氧化碳、硫化氢的高值可燃气进行资源化利用，具有良好的环境效益、经济效益和社会效益。

Description

一种用于气体硫碳协同脱除提质的深共晶溶剂及其制备与应 用方法
技术领域
本发明属于深共晶溶剂制备和有机固废资源化利用领域，具体涉及一种用于气体硫碳协同脱除提质的深共晶溶剂及其制备方法以及其在有机固废超临界水气化合成气和发酵沼气提质中的应用。
背景技术
目前，通过有机固废气化技术与沼气发酵可使部分固废能源化清洁利用。但无论是气化还是发酵制备可燃气，均面临相同的挑战，即合成气中含大量有毒气体(主要是硫化氢)以及二氧化碳(尤其是在超临界水气化技术中)，为了制备高值可燃气，通常需要对合成气进行提质，通过硫碳协同脱除制备富氢和富甲烷高值可燃气。
常用的二氧化碳与硫化氢捕集方法主要包括化学吸收法、物理吸附法、膜分离法。传统的化学吸收方法吸收效率低、吸收剂损失太大、再生能耗较高、存在系统腐蚀；物理吸收法选择性差、回收率低、经济性不佳、运行成本和能耗都比较高、在工业中很少应用；膜分离法需要前级处理、脱水和过滤、应用范围有限。
深共晶溶剂作为一种新型的绿色溶剂，与离子液体具有类似性质，但深共晶溶剂制备相较于离子液体更加简单、快速、成本低廉，并且毒性更低，主要由氢键供体(HBD)和氢键受体(HBA)通过氢键结合，所形成的共晶溶剂最显著的物理性质就是溶剂熔点的降低。
深共晶溶剂在二氧化碳与硫化氢的吸收性能方面展现出良好的性质，氯化胆碱+尿素、氯化胆碱+甘油以及氯化胆碱+乙二醇所组成的深共晶溶剂已显示出作为二氧化碳与硫化氢吸收溶剂的潜力。但深共晶溶剂的高粘度成为其在工业应用中的一个主要挑战，本发明中通过添加适量水降粘提质，可显著提升吸收性能。
基于以上背景，提出一种绿色、高效、制备简单的深共晶溶剂用于气体硫碳协同脱除提质是有前景的。
发明内容
解决的技术问题：本发明针对上述问题提供一种用于气体硫碳协同脱除提质的深共晶溶剂，同时提供其制备方法，并将其应用于有机固废超临界水气化合成气和发酵沼气的硫碳协同脱除提质中，制备高值可燃气，解决现有吸收方法中吸收效率低、成本高、存在污染腐蚀等问题。
本发明采用的技术方案是：
一种用于气体硫碳协同脱除提质的深共晶溶剂，其特征在于：
其为氯化胆碱和乙醇胺混合所得的深共晶溶剂，并加水改性；所述氯化胆碱的化学式为C5H14ClNO，所述乙醇胺的化学式为C2H7NO；氯化胆碱与乙醇胺的摩尔比为1:5，溶剂中的含水率为质量比75％。
所述的深共晶溶剂，由以下办法制备获得：
(1)将氯化胆碱按所述的摩尔比和乙醇胺混合密封，在50-70℃下加热，充分混合；
(2)将步骤(1)所得样品按所述的质量比与水混合，充分混合后得到降粘提质后的深共晶溶剂。
本发明还涉及所述深共晶溶剂在有机固废超临界水气化合成气和发酵沼气的硫碳协同脱除提质中的应用，所述应用中的吸收工况为40-60℃、0.75-1.0MPa。
与现有技术相比，本发明的有益效果主要体现在：
本发明的深共晶溶剂脱碳脱硫效率高；无二次污染；对设备无腐蚀；溶剂制备简单；既能缓解对资源、能源的大量消耗和对环境的污染，还能对可燃合成气进行提质以制备低二氧化碳、硫化氢的高值可燃气进行资源化利用，具有良好的环境效益、经济效益和社会效益。
附图说明
以下结合附图和本发明的实施方式来作进一步详细说明
图1为本发明的流程框图。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行进一步描述，但本发明的保护范围并不仅限于此：
实施例1：吸收剂制备及二氧化碳吸收实验
按1:5的摩尔比将氯化胆碱和乙醇胺混合密封，加热并充分混合后得到的透明白色均质液体置于密封容器中静置待其稳定，加其离子水并充分混合得到所用吸收剂，其中吸收剂含水率为75％。
使用实施例1制备的吸收剂吸收二氧化碳：将吸收剂置于反应釜中，使用氮气将装置内空气排空，升温至40℃，往反应釜中通入合成气(40％二氧化碳、60％氮气)至釜内压强达到1.0MPa，并在气液充分接触下进行吸收，吸收达到平衡后，收集合成气并使用气相色谱仪检测气体组分，最终得到吸收剂对二氧化碳的吸收量为0.50(mol-CO2/mol-DES)。
实施例2：硫化氢吸收实验
使用实施例1制备的吸收剂吸收硫化氢：将吸收剂置于反应釜中，使用氮气将装置内空气排空，升温至40℃，往反应釜中通入合成气(5000ppm硫化氢，剩余为氮气)至釜内压强达到1.0MPa，并在气液充分接触下进行吸收，吸收达到平衡后，收集合成气并使用气相色谱仪检测气体组分，最终合成气中硫化氢浓度可降低至0.1ppm以下。
实施例3：有机固废超临界水气化合成气提质应用
使用实施例1制备的吸收剂提质：将吸收剂置于反应釜中，使用氮气将装置内空气排空，升温至40℃，往反应釜中通入模拟有机固废超临界水气化合成气合成气(5％一氧化碳、5％甲烷、40％二氧化碳、50％氢气、2000ppm硫化氢)至釜内压强达到1.0MPa，并在气液充分接触下进行吸收，吸收达到平衡后，收集合成气并使用气相色谱仪检测气体组分，气体组分见表1。
表1实施例3气体组分
一氧化碳 甲烷 二氧化碳 氢气 硫化氢
提质前 5％ 5％ 40％ 50％ 2000ppm
提质后 8.3％ 8.3％ ＜0.1％ 83.3％ ＜0.1ppm
实施例4：发酵沼气提质应用
使用实施例1制备的吸收剂提质：将吸收剂置于反应釜中，使用氮气将装置内空气排空，升温至40℃，往反应釜中通入模拟发酵沼气(4％氮气、1％氢气、25％二氧化碳、70％甲烷、5000ppm硫化氢)至釜内压强达到1.0MPa，在气液充分接触下进行吸收，吸收达到平衡后，收集合成气并使用气相色谱仪检测气体组分，气体组分见表2。
表2实施例4气体组分
Figure BDA0003077318390000031
Figure BDA0003077318390000041
通过实验研究证实，本发明具有良好效果，且成本低，无污染，在气体硫碳协同脱除和有机固废化资源化利用领域具有良好的应用前景。

Claims (3)

1.一种用于气体硫碳协同脱除提质的深共晶溶剂，其特征在于：
其为氯化胆碱和乙醇胺混合所得的深共晶溶剂，并加水改性；所述氯化胆碱的化学式为C5H14ClNO，所述乙醇胺的化学式为C2H7NO；氯化胆碱与乙醇胺的摩尔比为1:5，溶剂中的含水率为质量比75％。
2.一种权利要求1所述的深共晶溶剂的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
(1)将氯化胆碱按所述的摩尔比和乙醇胺混合密封，在50-70℃下加热，充分混合；
(2)将步骤(1)所得样品按所述的质量比与水混合，充分混合后得到降粘提质后的深共晶溶剂。
3.权利要求1所述深共晶溶剂在有机固废超临界水气化合成气和发酵沼气的硫碳协同脱除提质中的应用。
CN202110556217.0A 2021-05-21 2021-05-21 一种用于气体硫碳协同脱除提质的深共晶溶剂及其制备与应用方法 Pending CN113289456A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202110556217.0A CN113289456A (zh) 2021-05-21 2021-05-21 一种用于气体硫碳协同脱除提质的深共晶溶剂及其制备与应用方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202110556217.0A CN113289456A (zh) 2021-05-21 2021-05-21 一种用于气体硫碳协同脱除提质的深共晶溶剂及其制备与应用方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN113289456A true CN113289456A (zh) 2021-08-24

Family

ID=77323478

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202110556217.0A Pending CN113289456A (zh) 2021-05-21 2021-05-21 一种用于气体硫碳协同脱除提质的深共晶溶剂及其制备与应用方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN113289456A (zh)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115058240A (zh) * 2022-06-30 2022-09-16 常州大学 一种提高低渗砂岩油藏采收率的驱油剂的制备方法及其应用
WO2024058048A1 (ja) * 2022-09-15 2024-03-21 Dic株式会社 二酸化炭素分離回収システム及び二酸化炭素分離回収方法

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104887723A (zh) * 2015-06-18 2015-09-09 天津理工大学 一种利用低共熔溶剂提取银杏叶中黄酮类化合物的方法
CN106823744A (zh) * 2017-02-20 2017-06-13 中国科学院过程工程研究所 一种高选择性脱硫系统及其脱硫剂的复配方法
CN107485969A (zh) * 2017-09-15 2017-12-19 东莞理工学院 一种二氧化碳气体吸收剂及其制备方法和应用
WO2020025970A1 (en) * 2018-08-03 2020-02-06 Imperial College Of Science, Technology And Medicine Recycling of lead- and tin-based materials
CN112500838A (zh) * 2020-12-31 2021-03-16 舟山冰池新能源科技发展有限公司 一种新型粘度可调节可逆吸收的胆碱类低共熔溶剂

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104887723A (zh) * 2015-06-18 2015-09-09 天津理工大学 一种利用低共熔溶剂提取银杏叶中黄酮类化合物的方法
CN106823744A (zh) * 2017-02-20 2017-06-13 中国科学院过程工程研究所 一种高选择性脱硫系统及其脱硫剂的复配方法
CN107485969A (zh) * 2017-09-15 2017-12-19 东莞理工学院 一种二氧化碳气体吸收剂及其制备方法和应用
WO2020025970A1 (en) * 2018-08-03 2020-02-06 Imperial College Of Science, Technology And Medicine Recycling of lead- and tin-based materials
CN112500838A (zh) * 2020-12-31 2021-03-16 舟山冰池新能源科技发展有限公司 一种新型粘度可调节可逆吸收的胆碱类低共熔溶剂

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
HARYO WIBOWO ET AL.: "Study on the effect of operating parameters towards CO2 absorption behavior of choline chloride – Monoethanolamine deep eutectic solvent and its aqueous solutions", 《CHEMICAL ENGINEERING AND PROCESSING - PROCESS INTENSIFICATION》 *

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115058240A (zh) * 2022-06-30 2022-09-16 常州大学 一种提高低渗砂岩油藏采收率的驱油剂的制备方法及其应用
CN115058240B (zh) * 2022-06-30 2023-08-08 常州大学 一种提高低渗砂岩油藏采收率的驱油剂的制备方法及其应用
WO2024058048A1 (ja) * 2022-09-15 2024-03-21 Dic株式会社 二酸化炭素分離回収システム及び二酸化炭素分離回収方法

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN107758617B (zh) 一种沼气类生物质制氢方法
CN113289456A (zh) 一种用于气体硫碳协同脱除提质的深共晶溶剂及其制备与应用方法
CN108310918B (zh) 一种半贫液吸收低温甲醇洗系统及方法
CN106554831B (zh) 一种沼气提纯及二氧化碳同步甲烷化转化的设备及工艺
CN111569821A (zh) 一种用于沼气脱硫脱碳的复合型吸附剂及其制备方法和应用
CN102703149B (zh) 一种天然气脱硫及脱硫废液的资源化利用的方法
CN103657352B (zh) 高纯度硫化氢回收装置及回收方法
CN111575075A (zh) 一种固体废弃物和废碱液联合进行沼气脱硫脱碳的方法
US20210106943A1 (en) Method for recovering co2 in the rectisol process and recovery system
Maile et al. The potency of monoethanolamine in biogas purification and upgrading
CN109593583B (zh) 一种硫化氢的脱除系统及脱硫方法
CN114405474A (zh) 一种气化渣基固态胺二氧化碳吸附剂制备方法
CN103261092A (zh) 由合成气体制备二氧化碳
CN105498449B (zh) 一种co2吸收溶液
CN103113947A (zh) 一种沼气分离净化装置及其碱法吸收co2净化沼气的方法
CN203212538U (zh) 一种沼气分离净化装置
CN110152452B (zh) 一种三元非水固-液相变吸收体系及其应用
CN102764578A (zh) 一种co2吸收分离装置及其热钾碱法吸收分离co2的方法
CN202427318U (zh) 一种dmf合成塔尾气的回收利用装置
CN202605975U (zh) 一种用于烟气脱碳的高、中压再生装置
CN107754558B (zh) 一种聚乙二醇二甲醚脱硫提浓方法
CN203807422U (zh) 一种碳酸丙烯酯提纯沼气的装置
CN104096453B (zh) 一种高选择性物理法脱碳吸收剂
Tomczak et al. Biogas upgrading using a single-membrane system: A review
CN102500193B (zh) 一种用于dmf合成塔尾气的回收利用方法及装置

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
RJ01 Rejection of invention patent application after publication

Application publication date: 20210824

RJ01 Rejection of invention patent application after publication