CN114870572A - 一种二级配方的二氧化硫低共熔吸收剂 - Google Patents

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吴有庭
张效敏
吴杭之
胡兴邦
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Abstract

本发明公开了一种低成本、低粘度的SO2吸收剂,由双吗啉基二乙基醚甲氧基乙酸盐、A组分(N‑甲基吡咯烷酮与2‑吡咯烷酮混合)、B组分(1‑烷基咪唑与咪唑混合)、C组分(2‑咪唑烷酮与1,3‑二甲基咪唑烷酮混合)与水按特定质量比混合而成。该类低共熔溶剂可用于各类含硫气源中SO2的脱除。而且这类低共熔溶剂廉价易制备、粘度低、对SO2气体具有优良的脱除效率,是一类有重要工业应用前景的SO2吸收剂。

Description

一种二级配方的二氧化硫低共熔吸收剂
技术领域
本发明针对绿色化工中酸性气体的分离,具体涉及一类低成本的低共熔溶剂的制备及用于二氧化硫的脱除,属于化工分离领域。
背景技术
近年来,工业上煤炭和石油的大量使用产生了大量二氧化硫(SO2)使得环境严重污染。受SO2污染的空气不仅造成局部或全球气候反常现象,还会直接威胁到人类健康和社会安全。因此,如何经济有效地控制燃煤过程和工业烟气中SO2的排放,是我国乃至世界能源和环境领域急需解决的关键性问题。现有工业中常用的SO2脱除方法主要石灰石-石膏法脱硫技术,但是这类方法会产生大量的副产物石膏,而且吸收剂很难循环利用。
低共熔溶剂(Deep Eutectic Solvents,简称DESs)是近年快速发展的一类绿色溶剂,具有原料易得、价格便宜、合成简便、无需提纯、生物相容性好等优点,在很多领域中有重要的应用潜力,比如有机合成、工业催化、气体脱除、萃取分离以及电化学等领域。在DESs用于SO2的脱除方面,专利CN111744326A报道了咪唑离子液体和吡啶离子液体做成的DESs用于SO2的脱除,但是原料成本较高,不利于工业化。专利CN110448996A与CN111821813A报道了基于咪唑氯盐的二元或三元DESs用于SO2的脱除,然而氯盐对设备腐蚀性较大,很难获得工业应用。专利CN109529555A报道了咪唑氯盐或咪唑六氟磷酸盐与丁二腈制备的DESs用于SO2的分离,一方面氯盐对设备腐蚀严重;另外工业尾气中通常含有一定量的水汽,六氟磷酸盐遇水分解成HF气体,严重腐蚀设备,工业应用困难。
本发明报道了一种二级配方的DESs用于SO2的脱除,在保证SO2有较高脱除率的前提下,成本较低,粘度较小且吸收剂蒸气压低;且本发明所设计的脱硫剂可面向各种类型的含硫气源中的SO2气体,高效地实现对SO2的选择性脱除,有重要的工业应用前景。
发明内容
本发明的目的在于公开一种低成本低粘度的SO2配方吸收剂用于不同气源中 SO2的脱除。这类吸收剂主要由离子液体、低共熔溶剂与水按照特定比例在室温下混合而成。其中离子液体是双吗啉基二乙基醚甲氧基乙酸盐(具体结构见下式),低共熔溶剂主要是由基于同系物的两种有机溶剂混合而成。这种SO2吸收剂具有制备方法简易、成本低廉、粘度小、再生能耗低等优点。
Figure BSA0000275145260000021
图1.离子液体的结构图
一种低成本低粘度的SO2配方吸收剂,质子型离子液体、低共熔溶剂与水所占的质量比范围分别是20%~40%、40%~50%与10~20%。
上述基于同系物的低共熔溶剂,由A组分(1-烷基咪唑与咪唑)、B组分(N- 甲基吡咯烷酮与2-吡咯烷酮)与C组分(2-咪唑烷酮与1,3-二甲基咪唑烷酮组成)按照特定比例混合而成。A组分中所述的1-烷基咪唑的结构如下:
Figure BSA0000275145260000022
其中R为己基、丁基、乙基。
基于同系物的低共熔溶剂,A组分中1-烷基咪唑与咪唑的摩尔比范围为5∶1~1∶3;B组分中N-甲基吡咯烷酮与2-吡咯烷酮的摩尔比范围为5∶1~1∶5;C组分中2-咪唑烷酮与1,3-二甲基咪唑烷酮的摩尔比范围为3∶1~1∶5。
一种低成本低粘度的SO2配方吸收剂,吸收SO2的工作温度为室温~80℃, SO2脱除浓度范围为0~20v/v%。
一种低成本低粘度的SO2配方吸收剂,其再生温度为60~80℃。
具体实施例
1.称取2.0g含双吗啉基二乙基醚甲氧基乙酸盐20wt.%,A组分30wt.%(其中 1-乙基咪唑与咪唑按等摩尔比混合而成),B组分20wt.%(N-甲基吡咯烷酮与2- 吡咯烷酮的摩尔比为1∶2),C组分20wt.%(2-咪唑烷酮与1,3-二甲基咪唑烷酮的摩尔比为1∶1),水含量为10wt.%的吸收剂,室温下SO2浓度为5000ppm时测得溶解度为0.046g SO2/g DESs。
2.按照实施例1中的条件,改变SO2吸收剂的组成,具体结果见下表:
Figure BSA0000275145260000031
Figure BSA0000275145260000041
以上所述的实施例仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述,并非对本发明的范围进行限定,在不脱离本发明设计精神的前提下,本领域普通技术人员对本发明的技术方案作出的各种变形和改进,均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。

Claims (8)

1.一种二级配方的SO2吸收剂,其由质子型离子液体、低共熔溶剂与水按照特定比例混合而成。
2.根据权利要求1所述的SO2吸收剂,质子型离子液体为双吗啉基二乙基醚甲氧基乙酸盐,由双吗啉基二乙基醚与甲氧基乙酸按照等摩尔比在常温下混合而成。
3.根据权利要求1所述的SO2吸收剂,质子型离子液体、低共熔溶剂与水所占的质量比范围分别是20%~40%、40%~50%与10~20%。
4.根据权利要求1所述的低共熔溶剂,由A组分(1-烷基咪唑与咪唑)、B组分(N-甲基吡咯烷酮与2-吡咯烷酮)与C组分(2-咪唑烷酮与1,3-二甲基咪唑烷酮组成)按照特定比例混合而成。
5.根据权利要求1所述的SO2吸收剂,SO2的吸收温度为室温~80℃,SO2气源中SO2的浓度脱除范围为0~20v/v%。
6.根据权利要求1所述的SO2吸收剂,其再生温度为50~80℃。
7.根据权利要求3所述的吸收剂,A组分中1-烷基咪唑是指1-己基咪唑、1-丁基咪唑、1-乙基咪唑。
8.根据权利要求3所述的低共熔溶剂,A组分中1-烷基咪唑与咪唑的摩尔比范围为5∶1~1∶3;B组分中N-甲基吡咯烷酮与2-吡咯烷酮的摩尔比范围为5∶1~1∶5;C组分中2-咪唑烷酮与1,3-二甲基咪唑烷酮的摩尔比范围为3∶1~1∶5。
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RU2467788C1 (ru) * 2011-06-02 2012-11-27 Сергей Анатольевич Щелкунов Способ очистки отходящих газов от диоксида серы
CN107261765A (zh) * 2017-08-16 2017-10-20 天津大学 利用基于质子化离子液体的低共熔溶剂分离烯烃/烷烃的方法
CN108840311A (zh) * 2018-06-22 2018-11-20 南京大学 一种以低共熔溶剂为介质的硫化氢液相氧化脱除法
CN113578018A (zh) * 2021-07-21 2021-11-02 盐城师范学院 一种采用基于超强碱的低共熔溶剂吸收一氧化氮的方法

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