CN113491934A - 一种离子液体二氧化碳吸收剂 - Google Patents
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Abstract
本发明属于气体分离技术领域，涉及一种用于捕集二氧化碳的离子液体溶液，该溶液保持较好的吸收、再生性能的同时，还能够解决传统有机胺吸收剂挥发损耗大、易降解的问题在二氧化碳捕集领域具有很好的应用前景。
Description
技术领域
本发明涉及一种离子液体二氧化碳吸收剂，捕集能力及能耗均优于MEA且运行成本低，此外该发明对环境友好，且能显著降低有脱碳废液的排放。从而创造较好的经济社会效益。因此，在气体净化或分离等化工领域展现出良好的应用前景。
背景技术
现代工业中，仍旧以化石燃料的使用为主要能源，燃烧过程中所排放的酸性气体对于环境，气候等均造成了较为严重的影响，其中CO2的直接危害性尽管不如氮氧化物、二氧化硫等强酸性气体，但由于其排放量巨大而导致的全球温室效应已经引起了导致各种极端天气频发，导致发生各种严重的灾害。
目前，工业上对于燃烧后CO2的捕集技术以湿法为主。其核心在于吸收剂的性能，目前工业上所使用的吸收剂均以醇胺类溶剂为主导，主要包括位阻胺、一乙醇胺、N-甲基二乙醇胺等。
有机胺溶剂在装置运行过程中，由于其固有蒸气压的存在，往往会造成大量的挥发损耗，同时也不利于再生气中CO2的进一步纯化。此外，醇胺中的羟基是易被氧化的基团，故而在热氧的作用下发生降解而大量的消耗，进而还带来环保问题。
考虑到上述问题的存在，亟需要开发一种挥发损耗少、热氧稳定性好的吸收剂。
离子液体吸收剂由于其盐溶液的特性而无饱和蒸气压，且具有较强的热氧稳定性、环境友好、成本低廉以及无挥发损耗等特点，能较好的解决连续工艺挥发损耗大以及易发生热氧降解的问题。基于相关基础试验研究，在一定条件下，离子液体吸收剂对二氧化碳的捕集能力显著高于MEA水溶液。
发明内容
本发明目的在于，提出一种离子液体二氧化碳捕集溶剂。由于该离子液体具有多元胺的特性，其每摩尔吸收CO2的能力大大高于MEA，故而可通过降低离子液体的摩尔浓度，从而降低吸收剂的粘度，使之完全适用于工业装置运行，同时也保持对CO2优异的整体捕集能力和较低的能耗值。此外本吸收剂运行成本较低，适合含有CO2的各种气源。
本发明解决的技术问题所采用的方案：离子液体二氧化碳吸收剂,其特征是吸收剂包含离子液体、去离子水。
一般滴，所述离子液体通过氨基酸与无机铵盐反应得到。
所述氨基酸与无机铵盐反应过程包含亲核加成反应、离子交换反应、萃取纯化、减压蒸馏等步骤。
所述离子液体的摩尔浓度为1mol/L-6mol/L，更优的浓度范围是1.5mol/L-4.5mol/L。
所述氨基酸可由一种或多种组成，典型适合的氨基酸为氨基乙酸，氨基丙酸、肌氨酸、2-氨基异丁酸等；该组分的主要作用为形成离子液体的阴离子部分，增加其水溶性并且吸收CO2后不易析出晶体。
所述无机铵盐可由一种或多种组成，典型适合的无机铵盐为四甲基氢氧化铵、四甲基氯化铵、四丁基氢氧化铵溶液、十六烷基三甲基氢氧化铵等；该组分的主要作用为形成离子液体的阳离子部分，用于吸收二氧化碳。
本发明提供的离子液体二氧化碳吸收剂适用于钢铁厂、化工厂、水泥厂各种含有CO2的气源。
所述的吸收剂适用CO2的气源为低分压。
本发明提供的用于捕集二氧化碳的离子液体吸收剂，在保持较好的吸收、再生性能的同时，还能够解决传统有机胺吸收剂挥发损耗大、易降解的问题，在二氧化碳捕集领域具有很好的应用前景。
附图说明
图1为本发明实施例中的连续试验装置示意图。
具体实施方式
下面结合具体实施例和附图对本发明作进一步说明。
实施例中的连续试验在如附图1装置上进行，含有CO2的原料气从吸收塔下部进入，在吸收塔中与从塔上部喷淋而下的吸收剂逆向接触，通过酸碱反应，实现吸收剂对CO2的吸收，净化气从吸收塔顶部进入冷凝分离器（冷凝液可从分离器下端取样口得到），然后从系统中排出；吸收剂吸收CO2后成为富液，经过富液泵与贫液在换热器中进行热交换，然后进入再生塔上部，在再生塔内完成CO2的解吸和吸收剂的再生过程。解吸所得CO2从再生塔顶部排出系统。再生后得到的贫液由贫液泵输送至换热器，并与富液进行热交换，然后贫液重新进入吸收塔，与CO2进行酸碱吸收过程。
试验条件：进气量6L/min，循环量22ml/min，再生加热功率0.8kw（间歇式加热）。
通过连续试验测得吸收剂的运行损耗，以及捕集能力。其中运行损耗主要来自于吸收剂随净化气的排放所释放到体系外的损耗，以净化气冷凝液的碱度计；捕集能力则以吸收剂的捕集能力由贫、富液酸气之间的差值来表示。
实施例1
本实施例的方法具有以下步骤：
（1）配置3mol/L的一乙醇胺水溶液共2000ml，其余为去离子水，进行连续试验
（2）分别测定净化气的冷凝液的碱度，以及吸收剂的贫、富液中的酸气含量（差值用来表示捕集能力）。
结果见后表。
实施例2
本实施例的方法具有以下步骤：
（1）配置4mol/L的一乙醇胺水溶液共2000ml，其余为去离子水，进行连续试验
（2）分别测定净化气的冷凝液的碱度，以及吸收剂的贫、富液中的酸气含量（差值用来表示捕集能力）。
结果见后表。
实施例3
本实施例的方法具有以下步骤：
（1）配置2mol/L的离子液体水溶液（由肌氨酸和四甲基氢氧化铵反应得到）共2000ml，其余为去离子水，进行连续试验
（2）分别测定净化气的冷凝液的碱度，以及吸收剂的贫、富液中的酸气含量（差值用来表示捕集能力）。
结果见后表。
实施例4
本实施例的方法具有以下步骤：
（1）配置3mol/L的离子液体水溶液（由肌氨酸和四甲基氢氧化铵反应得到）共2000ml，其余为去离子水，进行连续试验
（2）分别测定净化气的冷凝液的碱度，以及吸收剂的贫、富液中的酸气含量（差值用来表示捕集能力）。
结果见后表。
实施例5
本实施例的方法具有以下步骤：
（1）配置2mol/L的离子液体水溶液（由丙氨酸和四甲基氢氧化铵反应得到）共2000ml，其余为去离子水，进行连续试验
（2）分别测定净化气的冷凝液的碱度，以及吸收剂的贫、富液中的酸气含量（差值用来表示捕集能力）。
结果见后表。
实施例6
本实施例的方法具有以下步骤：
（1）配置3mol/L的离子液体水溶液（由丙氨酸和四甲基氢氧化铵反应得到）共2000ml，其余为去离子水，进行连续试验
（2）分别测定净化气的冷凝液的碱度，以及吸收剂的贫、富液中的酸气含量（差值用来表示捕集能力）。
结果见后表。
实施例7
本实施例的方法具有以下步骤：
（1）配置2mol/L的离子液体水溶液（由丙氨酸和四丁基氢氧化铵反应得到）共2000ml，其余为去离子水，进行连续试验
（2）分别测定净化气的冷凝液的碱度，以及吸收剂的贫、富液中的酸气含量（差值用来表示捕集能力）。
结果见后表。
实施例8
本实施例的方法具有以下步骤：
（1）配置3mol/L的离子液体水溶液（由丙氨酸和四丁基氢氧化铵反应得到）共2000ml，其余为去离子水，进行连续试验
（2）分别测定净化气的冷凝液的碱度，以及吸收剂的贫、富液中的酸气含量（差值用来表示捕集能力）。
结果见后表。
实验结果
Claims (9)
1.一种离子液体二氧化碳吸收剂,其特征是吸收剂包含离子液体、去离子水。
2.根据权利要求1所述的吸收剂，其特征是离子液体通过氨基酸与无机铵盐反应得到。
3.根据权利要求2所述的吸收剂，其特征是氨基酸与无机铵盐反应过程包含亲核加成反应、离子交换反应、萃取纯化、减压蒸馏步骤。
4.根据权利要求2或3所述的吸收剂，其特征是氨基酸选自氨基乙酸，氨基丙酸、肌氨酸、2-氨基异丁酸的一种或多种。
5.根据权利要求2或3所述的吸收剂，其特征是无机铵盐选自四甲基氢氧化铵、四甲基氯化铵、四丁基氢氧化铵溶液、十六烷基三甲基氢氧化铵的一种或多种。
6.根据权利要求1或2所述的吸收剂，其特征是离子液体的摩尔浓度为1mol/L-6mol/L。
7.根据权利要求6所述的吸收剂，其特征是离子液体的摩尔浓度为1.5mol/L-4.5mol/L。
8.根据权利要求1所述的吸收剂，其特征是适用于钢铁厂、化工厂、水泥厂各种含有CO2的气源。
9.根据权利要求8所述的吸收剂，其特征是CO2的气源为低分压。
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