CN116429981A - 一种基于吸收剂热力学性质的复配溶剂筛选方法 - Google Patents
一种基于吸收剂热力学性质的复配溶剂筛选方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN116429981A CN116429981A CN202310446956.3A CN202310446956A CN116429981A CN 116429981 A CN116429981 A CN 116429981A CN 202310446956 A CN202310446956 A CN 202310446956A CN 116429981 A CN116429981 A CN 116429981A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- solvent
- carbon dioxide
- eutectic
- absorbent
- absorption
- 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
Links
- 239000002904 solvent Substances 0.000 title claims abstract description 100
- 239000002250 absorbent Substances 0.000 title claims abstract description 26
- 230000002745 absorbent Effects 0.000 title claims abstract description 26
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 26
- 238000012216 screening Methods 0.000 title claims abstract description 14
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 title claims abstract description 12
- CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N Carbon dioxide Chemical compound O=C=O CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 118
- 239000001569 carbon dioxide Substances 0.000 claims abstract description 59
- 229910002092 carbon dioxide Inorganic materials 0.000 claims abstract description 59
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 claims abstract description 56
- 230000005496 eutectics Effects 0.000 claims abstract description 53
- 239000003960 organic solvent Substances 0.000 claims abstract description 20
- 230000000694 effects Effects 0.000 claims abstract description 16
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims abstract description 11
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 claims abstract description 8
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 claims abstract description 6
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims abstract description 5
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 claims abstract description 3
- 239000000654 additive Substances 0.000 claims abstract 3
- 230000000996 additive effect Effects 0.000 claims abstract 3
- LYCAIKOWRPUZTN-UHFFFAOYSA-N Ethylene glycol Chemical compound OCCO LYCAIKOWRPUZTN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 19
- PEDCQBHIVMGVHV-UHFFFAOYSA-N Glycerine Chemical compound OCC(O)CO PEDCQBHIVMGVHV-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 18
- IAZDPXIOMUYVGZ-UHFFFAOYSA-N Dimethylsulphoxide Chemical compound CS(C)=O IAZDPXIOMUYVGZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 17
- -1 alcohol amine compound Chemical class 0.000 claims description 17
- LRHPLDYGYMQRHN-UHFFFAOYSA-N N-Butanol Chemical compound CCCCO LRHPLDYGYMQRHN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 14
- 239000001763 2-hydroxyethyl(trimethyl)azanium Substances 0.000 claims description 10
- 235000019743 Choline chloride Nutrition 0.000 claims description 10
- SGMZJAMFUVOLNK-UHFFFAOYSA-M choline chloride Chemical compound [Cl-].C[N+](C)(C)CCO SGMZJAMFUVOLNK-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 10
- 229960003178 choline chloride Drugs 0.000 claims description 10
- HZAXFHJVJLSVMW-UHFFFAOYSA-N 2-Aminoethan-1-ol Chemical compound NCCO HZAXFHJVJLSVMW-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- 238000002156 mixing Methods 0.000 claims description 8
- 230000008859 change Effects 0.000 claims description 5
- 238000001179 sorption measurement Methods 0.000 claims description 4
- 238000001816 cooling Methods 0.000 claims description 3
- ZBCBWPMODOFKDW-UHFFFAOYSA-N diethanolamine Chemical compound OCCNCCO ZBCBWPMODOFKDW-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 claims description 3
- CRVGTESFCCXCTH-UHFFFAOYSA-N methyl diethanolamine Chemical compound OCCN(C)CCO CRVGTESFCCXCTH-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 229910052698 phosphorus Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 238000005303 weighing Methods 0.000 abstract description 10
- 230000008569 process Effects 0.000 abstract description 8
- 238000004090 dissolution Methods 0.000 abstract description 4
- 239000000463 material Substances 0.000 abstract description 4
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 abstract description 3
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 abstract description 3
- 230000001276 controlling effect Effects 0.000 description 9
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 8
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 8
- 238000005265 energy consumption Methods 0.000 description 6
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 6
- UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N Carbon monoxide Chemical compound [O+]#[C-] UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 4
- 239000003546 flue gas Substances 0.000 description 4
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 4
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- YMWUJEATGCHHMB-UHFFFAOYSA-N Dichloromethane Chemical compound ClCCl YMWUJEATGCHHMB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- XEKOWRVHYACXOJ-UHFFFAOYSA-N Ethyl acetate Chemical compound CCOC(C)=O XEKOWRVHYACXOJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N Methanol Chemical compound OC OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 238000009835 boiling Methods 0.000 description 3
- 238000013329 compounding Methods 0.000 description 3
- 238000003795 desorption Methods 0.000 description 3
- 229920006395 saturated elastomer Polymers 0.000 description 3
- ZWEHNKRNPOVVGH-UHFFFAOYSA-N 2-Butanone Chemical compound CCC(C)=O ZWEHNKRNPOVVGH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- YTPLMLYBLZKORZ-UHFFFAOYSA-N Thiophene Chemical compound C=1C=CSC=1 YTPLMLYBLZKORZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 2
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 description 2
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 description 2
- 238000011161 development Methods 0.000 description 2
- FKRCODPIKNYEAC-UHFFFAOYSA-N ethyl propionate Chemical compound CCOC(=O)CC FKRCODPIKNYEAC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- WGCNASOHLSPBMP-UHFFFAOYSA-N hydroxyacetaldehyde Natural products OCC=O WGCNASOHLSPBMP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- TZIHFWKZFHZASV-UHFFFAOYSA-N methyl formate Chemical compound COC=O TZIHFWKZFHZASV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 2
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 2
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 2
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 2
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- RJUFJBKOKNCXHH-UHFFFAOYSA-N Methyl propionate Chemical compound CCC(=O)OC RJUFJBKOKNCXHH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- XBDQKXXYIPTUBI-UHFFFAOYSA-M Propionate Chemical compound CCC([O-])=O XBDQKXXYIPTUBI-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- KXKVLQRXCPHEJC-UHFFFAOYSA-N acetic acid trimethyl ester Natural products COC(C)=O KXKVLQRXCPHEJC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 150000001298 alcohols Chemical class 0.000 description 1
- 150000001335 aliphatic alkanes Chemical class 0.000 description 1
- 150000001336 alkenes Chemical class 0.000 description 1
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000003153 chemical reaction reagent Substances 0.000 description 1
- 238000007796 conventional method Methods 0.000 description 1
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 1
- 238000006477 desulfuration reaction Methods 0.000 description 1
- 230000023556 desulfurization Effects 0.000 description 1
- IEJIGPNLZYLLBP-UHFFFAOYSA-N dimethyl carbonate Chemical compound COC(=O)OC IEJIGPNLZYLLBP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000012528 membrane Substances 0.000 description 1
- 229940017219 methyl propionate Drugs 0.000 description 1
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000005457 optimization Methods 0.000 description 1
- XNLICIUVMPYHGG-UHFFFAOYSA-N pentan-2-one Chemical compound CCCC(C)=O XNLICIUVMPYHGG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 125000001997 phenyl group Chemical class [H]C1=C([H])C([H])=C(*)C([H])=C1[H] 0.000 description 1
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 1
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 description 1
- 238000011160 research Methods 0.000 description 1
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 1
- 238000004088 simulation Methods 0.000 description 1
- 238000003756 stirring Methods 0.000 description 1
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 description 1
- 229930192474 thiophene Natural products 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N33/00—Investigating or analysing materials by specific methods not covered by groups G01N1/00 - G01N31/00
-
- 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
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Food Science & Technology (AREA)
- Medicinal Chemistry (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Biochemistry (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Immunology (AREA)
- Pathology (AREA)
- Gas Separation By Absorption (AREA)
Abstract
本发明属于气体吸收剂制备技术领域，具体涉及一种基于低共熔溶剂热力学性质的复配溶剂筛选方法。该CO2吸收剂包括质量比为1:(1‑4)的低共熔溶剂和有机溶剂添加剂。本发明利用所述基于低共熔溶剂热力学性质的复配溶剂筛选方法，具体包括如下步骤：首先将低共熔溶剂溶于49种有机溶剂中，观察溶解情况，通过HSPiP技术算得低共熔溶剂的三维溶解度参数，再根据待选溶剂色散溶解度参数、极性溶解度参数和氢键溶解度参数选出与低共熔溶剂完全互溶、极性分量较高以及与二氧化碳空间距离较近的作为优选溶剂与低共熔溶剂进行混合。使含二氧化碳的气体缓慢通入吸收剂中，控制CO2分压和温度，吸收过程中进行称重，直至盛有吸收液容器的质量不再变化即可判断其吸收效果。本发明较传统方法大大缩短了筛选周期，降低了工作量。同时，节省了实验材料的消耗，具有筛选溶剂宽、实用性和通用性强的特点，提高了工作效率，降低了操作成本，对生产实践具有指导作用。
Description
技术领域
本发明涉及CO2吸附捕集领域，具体涉及一种基于低共熔溶剂热力学性质的复配溶剂的筛选方法。
背景技术
自全球工业革命以来，大气环境中的二氧化碳含量急剧增加，大量的二氧化碳排放到空气中，会逐渐使地球表面温度升高，引起灾难性气候变化和海平面上升等问题，制约了国民经济的发展，而燃煤电厂是目前最大最集中的二氧化碳排放源，占全球碳排放37％，燃煤电厂二氧化碳捕集成为最具潜力实施二氧化碳捕集的行业。对其开展二氧化碳捕集工作刻不容缓。
现有的二氧化碳吸收方法主要包括溶剂吸收法、膜分离法、变压吸附法等。目前工业中应用最多、最成熟的方法是采用醇胺类有机溶剂水溶液作为吸收剂来对燃煤电厂烟气中的二氧化碳进行吸收捕集，醇胺溶液对二氧化碳的吸收量大、选择性高，即使在烟气中二氧化碳分压较低的情况下也可以达到很好的吸收效果。但是其易挥发，设备腐蚀程度高，能消耗大的缺点成了目前制约工业发展的最大瓶颈。
低共熔溶剂(DES)是由氢键供体(HBD)和氢键受体(HBA)组成的新型绿色溶剂，它具有极低的蒸汽压和较强的耐腐蚀性，同时其原料廉价易得、合成简单，因此近年来在CO2吸收领域得到了广泛的研究。但是通常情况下，低共熔溶剂与二氧化碳之间仅仅是发生物理反应，对CO2的吸收量非常小。而将醇胺溶液作为氢键供体又同样存在吸收之后粘度大的缺点，导致低共熔溶剂吸收CO2的能力受限。将DES与水混合可以有效的降低体系粘度，但是大量水分的引入会导致吸收解吸时反应热过高从而带来能耗大的问题。
发明内容
本发明从醇胺类低共熔溶剂自身的热力学性质入手，研究其三维溶解度参数并筛选合适的有机溶剂复配来降低体系吸收前后的粘度，一方面保留了低共熔溶剂饱和蒸气压低、性质稳定的优点，另一方面在降粘的同时避免了加水降粘导致的反应热过高带来的能耗大问题。制备了多种二氧化碳吸收量大、能耗较低的新型吸收剂，用于二氧化碳吸收领域中弥补上述不足。
为此，本发明提供了以下技术方案：
本发明涉及在CO2吸附捕集领域，是一种基于低共熔溶剂和待选溶剂的三维溶解度参数筛选出合适的复配溶剂；根据溶解性实验，利用HSPiP软件测定出了低共熔溶剂的三维溶解度参数，用来筛选与低共熔溶剂完全混溶的有机溶剂。将二氧化碳与有机溶剂的色散溶解度参数、极性溶解度参数和氢键溶解度参数对总溶解度参数的贡献值D、P和H进行对比并利用软件计算其空间距离。根据极性强弱和空间距离的远近可以准确筛选出吸收效果较好的复配溶剂。本发明通过建立的低共熔溶剂和待选溶剂的三维溶解度参数能够快速准确的确定不同低共熔溶剂再生的复配有机溶剂，本发明较传统方法大大缩短了筛选周期，降低了工作量，同时节省了实验材料的消耗，具有筛选溶剂宽、实用性和通用性强的特点，提高了工作效率，降低了操作成本，对生产实践具有指导作用。
下面是对上述发明技术方案的进一步优化或/和改进：
所述醇胺类低共熔溶剂包括摩尔比为1:(5-10)的氯化胆碱(ChCl)和醇胺类化合物。所述醇胺类化合物为乙醇胺(MEA)、二乙醇胺(DEA)、和N-甲基二乙醇胺(MDEA)中的至少一种。制备方法包括将氯化胆碱和醇胺化合物混合，在70-90℃下混合均匀，冷却后不发生相变，得到低共熔溶剂。
将醇胺类低共熔溶剂在有机溶剂中的真实溶解情况进行对比，进而选出低共熔溶剂的良溶剂；此外，在数据模拟库找出二氧化碳以及49种有机溶剂的HSP，绘制出三角形网状图，通过计算二氧化碳与醇胺类低共熔溶解良有机溶剂之间的空间位置距离，以及有机溶剂自身的极性、沸点等性质，优选出了二氧化碳空间距离较近、极性强、沸点高的良溶剂。通过低共熔溶剂与优选出的有机溶剂进行混合形成新的吸收剂，对二氧化碳吸收能力进行验证。
本发明利用所述高效吸收CO2的低共熔溶剂体系吸收CO2的方法，具体包括如下步骤：使含CO2的气体缓慢通入盛有所述CO2吸收液的容器中，控制二氧化碳分压和温度，吸收过程中进行称重，直至容器的质量不再变化即可。
本发明技术方案，具有如下优点：
本发明通过建立的低共熔溶剂和待选溶剂的三维溶解度参数能够快速准确的确定不同低共熔溶剂再生的复配有机溶剂，本发明较传统方法大大缩短了筛选周期，降低了工作量，同时节省了实验材料的消耗，具有筛选溶剂广、实用性和通用性强的特点，提高了工作效率，降低了操作成本，对生产实践具有指导作用。此外本发明根据筛选结果制备了基于低共熔溶剂的CO2吸收液，具有吸收量大、溶剂挥发性低、损失小，热稳定性好的优点；原因是一方面保留低共熔溶剂低饱和蒸气压、性质稳定的优点，另一方面避免了传统醇胺溶液加水导致的解吸能耗大的缺点。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明试验例中进行吸收/解吸测试的装置；
图2为ChCl/MEA/DMSO复配吸收剂不同温度和CO2分压下的吸收结果；
具体实施方式
提供下述实施例是为了更好地进一步理解本发明，并不局限于所述最佳实施方式，不对本发明的内容和保护范围构成限制，任何人在本发明的启示下或是将本发明与其他现有技术的特征进行组合而得出的任何与本发明相同或相近似的产品，均落在本发明的保护范围之内。
下述实施例中所使用的实验方法如无特殊说明，均为常规方法。
下述实施例中所用的材料、试剂等，如无特殊说明，均可从商业途径得到。
实施例1：
本实施例提供了一种基于低共熔溶剂的CO2吸收液，包括10g低共熔溶剂和10g二甲基亚砜，其中，低共熔溶剂包括摩尔比为1:8的氯化胆碱和乙醇胺。
上述低共熔溶剂的制备方法，包括以下步骤：
将氯化胆碱和乙醇胺按照一定的摩尔比混合，在80℃下持续搅拌直至形成均一透明的溶液，冷却至室温后不发生相态变化，得到低共熔溶剂。
实施例2：
在容量为50mL的吸收瓶中，加入约10g本发明实施例1制备的低共熔溶剂ChCl-MEA(1:8)，然后加入10g二甲基亚砜，搅拌一小时充分混匀。缓慢通入二氧化碳气体，二氧化碳流量控制为50mL/min，控制温度为30℃，吸收过程中通过电子分析天平进行称重，间隔10分钟称量吸收瓶的质量直至不再变化。计算得出每克溶剂吸收二氧化碳的吸收容量为0.1775g。
实施例3：
在容量为50mL的吸收瓶中，分别加入约10g本发明实施例1制备的低共熔溶剂和10g乙二醇，搅拌一小时充分混匀。然后缓慢通入二氧化碳气体，流量为50mL/min，控制温度为30℃，吸收过程中通过电子分析天平进行称重，间隔十分钟称量玻璃试管的质量直至不再变化。计算得出每克溶剂吸收二氧化碳的吸收容量为0.155g。
实施例4：
在容量为50mL的吸收瓶中，分别加入约10g本发明实施例1制备的低共熔溶剂和10g丙三醇，搅拌一小时充分混匀。然后缓慢通入二氧化碳气体，流量为50mL/min，控制温度为30℃，吸收过程中通过电子分析天平进行称重，间隔十分钟称量玻璃试管的质量直至不再变化。计算得出每克溶剂吸收二氧化碳的吸收容量为0.162g。
实施例5：
在容量为50mL的吸收瓶中，分别加入约10g本发明实施例1制备的低共熔溶剂和10g正丁醇，搅拌一小时充分混匀。然后缓慢通入二氧化碳气体，流量为50mL/min，控制温度为30℃，吸收过程中通过电子分析天平进行称重，间隔十分钟称量玻璃试管的质量直至不再变化。计算得出每克溶剂吸收二氧化碳的吸收容量为0.133g。
应用实施例1：
吸收剂的粘度对二氧化碳在溶剂中的质量传递有着十分显著的影响，为考察复配之后的吸收剂与复配前低共熔溶剂的降粘效果，采用旋转粘度计测定了两种溶剂吸收后粘度的变化。以实施例1所述低共熔溶剂为例，达到饱和吸收之后体系粘度为1130mPa·s。实施例2所述复配吸收剂达到饱和吸收之后体系粘度为693mPa·s。体系粘度降低了40％左右，具有更低的粘度和更好传质效果。
应用实施例2：
在实际烟气中二氧化碳的捕获过程中，由于实际脱硫脱硝后的烟气以氮气为主，二氧化碳分压较低，通常在二氧化碳含量在15％～30％之间。因此，本发明考察了二氧化碳不同分压和温度下的吸收效果。在容量为50mL的吸收瓶中，加入约20g本发明实施例2中所制备的吸收剂，然后通入一定量的CO2、N2，调节不同的CO2分压，CO2分压可为10～101.325kPa。气体总流量为50mL/min，温度为30～60℃，间隔十分钟称量玻璃试管的重量直至质量不再变化，记为吸收平衡。具体结果如图2所示。从图2中可以看出，该吸收剂即使在较低二氧化碳分压和各种温度下都可以保持良好的吸收效果，可以适应工业中的各种工况。
应用实施例3：
根据实施例6得到的结果，采用吉布斯-杜亥姆方程计算了实施例2中所制备的吸收剂在吸收过程的反应热，并将吸收效果和反应热与传统工业中最常用的醇胺溶液进行了对比，结果如表1所示。从表1中可以看出，与传统的MEA水溶液相比，实施例2中所制备的吸收剂吸收率提高48％，反应热降低约64％。说明本发明所制得吸收剂对比工业中最普遍的吸收剂具有更好的吸收效果和更低的反应能耗。
表1实例2吸收剂与工业醇胺溶剂的二氧化碳反应热和吸收量
将ChCl/MEA溶解于49种有机溶剂中，观察溶解情况，甲醇、乙醇、丁醇、乙二醇等醇类和甲酸甲酯、二甲基亚砜、二氯甲烷、碳酸二甲酯为低共熔溶剂的良溶剂，烷烃、烯烃、苯类化合物以及乙酸甲酯、乙酸乙酯、丙酸甲酯、丙酸乙酯、噻吩、丁酮、戊酮等为低共熔溶剂的不良溶剂，输入到HSPiP软件模拟得到低共熔溶剂的三维溶解度参数δD＝15.14，δP＝14.42，δH＝19.11。
取ChCl/MEA良溶剂，根据HSPiP软件中溶剂的三维溶解度参数挑选极性(δP)较强、沸点高的有机溶剂并计算其与二氧化碳之间的空间距离，根据溶剂之间的“相似相容”原理，当二氧化碳与溶剂之间的空间距离越小时，表明二氧化碳与该溶剂的Hansen溶解度相近，其对二氧化碳的溶解度越高。与之相反的是当空间距离增大时，这种溶剂对二氧化碳的溶解能力逐渐减弱。待选溶剂自身三维溶解度参数以及与二氧化碳之间空间距离如表2所示。
表2溶剂三维溶解度参数及与CO2之间空间距离
四种复配溶剂的最终吸收效果小到大的顺序为：丁醇、乙二醇、丙三醇、二甲基亚砜。而这四种溶剂极性溶解度参数从小到大的顺序为：丁醇、乙二醇、丙三醇、二甲基亚砜；四种溶剂与二氧化碳空间距离从小到大的顺序为：二甲基亚砜、正丁醇、乙二醇、丙三醇。其中正丁醇、乙二醇、丙三醇与二氧化碳空间距离差距不大，影响作用小于极性对吸收效果的影响。结果表明：待选溶剂中需要有较强的极性以及与二氧化碳之间的空间距离更小，最终与低共熔溶剂组成的吸收剂吸收效果越好。
显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引申出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。
Claims (9)
1.本发明涉及在CO2吸附捕集领域，是一种基于低共熔溶剂和待选有机溶剂的三维溶解度参数筛选出合适的复配溶剂；根据溶解性实验，利用HSPiP软件测定出了低共熔溶剂的三维溶解度参数，用来筛选与低共熔溶剂完全混溶的有机溶剂。将二氧化碳与有机溶剂的色散溶解度参数、极性溶解度参数和氢键溶解度参数对总溶解度参数的贡献值D、P和H进行对比并利用软件计算其空间距离。根据极性强弱和空间距离的远近可以准确筛选出吸收效果较好的复配溶剂。
2.根据权利要求1所述的低共熔溶剂，其特征在于，所述低共熔溶剂包括摩尔比为1:(5-10)的氯化胆碱和醇胺类化合物。
3.根据权利要求2所述的二氧化碳吸收剂，其特征在于，所述醇胺类化合物为乙醇胺、二乙醇胺、N-甲基二乙醇胺的至少一种。
4.根据权利要求1-3任一项所述的二氧化碳吸收剂，其特征在于，所述有机溶剂添加剂为乙二醇、丙三醇、正丁醇、二甲基亚砜中的至少一种。
5.一种制备权利要求1-4任一项所述的二氧化碳吸收剂的方法，其特征在于，将低共熔溶剂和有机溶剂添加剂混合均匀后得到二氧化碳吸收剂。
6.根据权利要求5所述的二氧化碳吸收剂的方法，其特征在于，所述低共熔溶剂的制备方法包括将氯化胆碱和醇胺类化合物混合，在70-90℃下混合均匀，冷却后不发生相变，得到低共熔溶剂。
7.根据权利要求1所述的应用，其特征在于，所述二氧化碳吸收剂在捕集燃煤电厂排放的气体中二氧化碳的应用。
8.一种利用权利要求1所述的吸收剂吸收二氧化碳的方法，包括如下步骤：将所述二氧化碳吸收液与含二氧化碳的气体接触吸收，即能吸收二氧化碳。
9.根据权利要求7或8所述的应用，其特征在于，所述二氧化碳气体的温度为30-60℃。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202310446956.3A CN116429981A (zh) | 2023-04-24 | 2023-04-24 | 一种基于吸收剂热力学性质的复配溶剂筛选方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202310446956.3A CN116429981A (zh) | 2023-04-24 | 2023-04-24 | 一种基于吸收剂热力学性质的复配溶剂筛选方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN116429981A true CN116429981A (zh) | 2023-07-14 |
Family
ID=87092529
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202310446956.3A Pending CN116429981A (zh) | 2023-04-24 | 2023-04-24 | 一种基于吸收剂热力学性质的复配溶剂筛选方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN116429981A (zh) |
-
2023
- 2023-04-24 CN CN202310446956.3A patent/CN116429981A/zh active Pending
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Zhang et al. | Development of MEA-based CO2 phase change absorbent | |
| Feng et al. | Regeneration performance of amino acid ionic liquid (AAIL) activated MDEA solutions for CO2 capture | |
| Liu et al. | CO2 separation by supported ionic liquid membranes and prediction of separation performance | |
| JP5700668B2 (ja) | 二酸化炭素吸収用ポリマー、該ポリマーを利用した二酸化炭素の分離回収方法 | |
| JP5646892B2 (ja) | 二酸化炭素吸収剤及びそれを用いた二酸化炭素の分離方法 | |
| CN103381330B (zh) | 一种用于捕集或分离二氧化碳的吸收剂及其应用 | |
| KR101746561B1 (ko) | 이산화탄소 흡수제 및 이산화탄소 흡수제의 재생방법 | |
| Li et al. | CO2 capture using ZIF-8/water-glycol-2-methylimidazole slurry with high capacity and low desorption heat | |
| Chen et al. | A new approach to the upgrading of the traditional propylene carbonate washing process with significantly higher CO2 absorption capacity and selectivity | |
| Meng et al. | Effects of hydroxyethyl group on monoethanolamine (MEA) derivatives for biomethane from biogas upgrading | |
| CN103170216A (zh) | 一种含醇胺型离子液体捕集二氧化碳的复合吸收剂 | |
| CN116429981A (zh) | 一种基于吸收剂热力学性质的复配溶剂筛选方法 | |
| Aronu et al. | Impact of heat stable salts on equilibrium CO2 absorption | |
| Kim et al. | Enhanced kinetic performance of amine-infused hydrogels for separating CO2 from CH4/CO2 gas mixture | |
| CN111603894A (zh) | 一种基于低共熔溶剂的co2吸收液及其制备方法和应用 | |
| CN103736382B (zh) | 一种基于1-丁基-3-甲基咪唑醋酸盐[Bmim][Oac]二氧化碳吸收剂的粘度控制方法 | |
| Zareie-Kordshouli et al. | Post-combustion CO2 capture using [Emim][Ac] ionic liquid, piperazine activated N-methyldiethanolamine and promoted K2CO3 in a bench scale | |
| CN112915747B (zh) | 一种石灰石-石膏湿法烟气脱硫复合添加剂及其制备方法和应用 | |
| AU2022231105A1 (en) | Functionalised hydrogels | |
| CN102895844A (zh) | 液态的二氧化碳吸收剂及其制备方法 | |
| Shakir et al. | Improvement of CO2 Absorption/Desorption Rate Using New Nano-Fluid | |
| CN110368902A (zh) | 一种沸石咪唑酯骨架材料的保护方法 | |
| Neerup et al. | Impact of Energy-Promoters/Additives on Co2 Capture, for Biogas Upgrading | |
| JP7165388B2 (ja) | 二酸化炭素回収方法 | |
| Zhao et al. | CO2 Absorption Characteristic of a Type? Porous Liquids Modified by Tetraethylenepentamine |
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 |