WO2012037736A1

WO2012037736A1 - 离子液体溶剂和气体净化方法

Info

Publication number: WO2012037736A1
Application number: PCT/CN2010/077326
Authority: WO
Inventors: 张香平; 赵延松; 曾少娟; 张锁江; 董海峰; 甄颖朋; 黄磊
Original assignee: 中国科学院过程工程研究所
Priority date: 2010-09-26
Filing date: 2010-09-26
Publication date: 2012-03-29
Also published as: JP2013542848A; JP5717112B2; US20130255496A1; US9358497B2

Description

离子液体溶剂和气体净化方法

技术领域

木发明主要涉及离子液体溶剂法气体净化工艺，： 1体地，涉及 -种新型离子液体溶剂及采用该离子液忭溶剂的气休净化方法。

背景技术

离子液体作为一种新型绿色溶剂，由 f其具有循环利用性好、低挥发性、低污染 tt、低能耗性、结构和性能可调、良好的物理化学稳定性和环境友好性等优点，近年來广泛地应用于分离、催化、气体吸收等领域，成为气体净化的理想溶剂。

前，二氧化碳等气体净化的吸收剂主要是醇胺类化合物或其混合物，但其存在能耗过高、吸收剂挥发损失过大等不足。而单纯采常规离子液体净化二氧化碳等气体，则可能存在溶剂粘度大、传递效率差等问题。因此，特别需要粘度低，适合于二氧化碳、二氧化硫、氯化氢、硫化氢等气体的净化，吸收量大且吸收气体后解吸较传统工艺容易，能耗低、稳定性好、可循环利用性高的离子液体溶剂。

发明内容

本发明 - 方面涉及一种新型的用于气体净化与分离的离子液体溶剂。本发明的离子液体溶剂山主吸收剂、主吸收剂调节剂、助吸收剂、活化剂、抗氧化剂和水组成，其中含有 2-95%质量浓度的醇胺类功能化离子液休作为主吸收剂； 0-30%质量浓度的杂环类离子液体或氨基酸类离子液体作为主吸收剂调节剂；0.1 -30%质量浓度的醇胺类有机溶剂作为助吸收剂； 0-5%质量浓度的活化剂、 0.1 -1%质量浓度的抗氧化剂和

0.1 -50%质量浓度的水。

本发明的另一方面涉及种基于离子液体溶剂气体化的方法，所述方法采用上述的木发明离子液体溶剂，其中离液体溶剂可在力为 0.1MPa-10MPa、温度为 1 "C -98°C下吸收气体，在压力 i 0.1 MPa-5MPa、温度为 40°C-300°C下解吸气体。

本发明中的新型离子液体溶剂在实际应用中采用低温吸收，加热再生的工艺，其中所采用的离子液体合成成本低，粘度小，吸收容量高，易于再生和循环使用。使用本溶剂采用传统的吸收再生工艺净化气体，与传统工艺相比，具有吸收能力大、能耗低、操作成本低等优点。

附图说明 m l是本发明基于离子液体溶剂气体净化的方法中釆用的多级吸收塔气体净化原删; 阁 2是本发明的离子液体溶剂法气体净化的工艺流程略阁。

具体实施方式

本发明中离了液体溶剂的主吸收剂山醇胺类离子液体中的一种或者多种构成，该醇胺类离子液体具有以下结构通式： AB, 其中 A具有如下所示结构通式：

式中 R,, R₂, Ri符合以下规则： R,为 C_nH_2n+lOH (l=¾n¾Sl5), R₂， R₃分别为 H或者 C_mH_2m+l(OH)_x(l ni 15,x=l或 0): 所述的 B为以― F阴离子：氯离子（CD、溴离子（Bf)、碘离子（Γ：)、四氟硼酸根离子（131^)、六氟磷酸根离子（PF₆_)、氢氧根离子（OH―)、碳酸根离子（C0₃ ²— )、碳酸氢根离子（H:C0₃_)、醋酸根离子（C¾COO 羧酸根 (RCOO -)、醇盐 (RO -)、酚盐 (PhO -)、三鼠甲基硫酰胺离子 (Tf₂N -)、三氣甲基磺酸根离子（CF₃SO )、六氟锑酸根离子（SbF₆—)、硫酸根离子（S0₄ ²_)、硫酸氢根离子 (HS(V)、磷酸根离子（P0₄ ³ 磷酸二氢根离子（H₂P(V)、四氯合铁离子（FeC )、四氯合铝离子 (A1C1₄— )、四溴合铝离子 (AlBr₄—)、四碘合铝离子 (Α1Ι₄·)、硫氰根（SCN -)、硝酸根离子 (NO 和三氟甲丁酸根离子（CF₃CF₂CF₂CF₂S( )中的一种或者多种。本发明中，主吸收剂的浓度范围在 2-95%时净化气体效果较好。另外，主吸收剂的浓度范围在 2-95%时解吸能耗较低。主吸收剂的更优选浓度范围为 25-80%质量浓度杂环类离子液体及基酸类离子液体可作为主吸收剂的调节剂。杂环类离子液体阳离子主要包括：螺吡喃类、呋喃类、吡啶类、吩噻类、以及咪唑类、吡咯类、吡唑类、唑类、噻唑类、吲哚类、吡輕、哒嗪类、喹啉类、吗啉类、喹唑啉类、哌嗪类、哌啶类、唑类、 ¹恶唑啉、喁嗉类杂环化合物阳离子中的一种或者多种；杂环类离了液体阴离子主要包括：氯离子（cr)、渙离于（Bf)、碘离子（Γ)、四氟硼酸根离子 (BF₄"), 六氟磷酸根离子（PF₆_)、氢氧根离子（OH―)、碳酸根离子（CO —)、碳酸氢根离子（HC(V)、醋酸根离子（C COCT)、羧酸根 (RCOO 、醇盐 (RCT)、酚盐（PhO 、三氟甲基硫酰胺离子揮―)、三氟甲基磺酸根离子 (CF₃S0₃— )、六氟锑酸根离子 (SbF₆—)、硫酸根离子（S0₄ ²— )、硫酸氢根离子（HS0₄ 磷酸根离了（P0₄ ³ 、磷酸二氢根.离了 (¾PCV)、四氯合铁离子（FeCV)、四氯合铝离子 (A1CLT )、四溴合 fl离子 (AlBr₄— )、四碘合铝离子 (Α1Ι₄-)、硫醫 (SCN -)、 ¾酸根离子 (N0₃—)和二氟甲厂酸根离子（CF3CF2CF2CF2SO )¹ i ¹的一种或者多种。木发明屮的凋节剂可以 )Η于调节主吸收剂的物理化学性质，如粘度、密度、酸碱性、腐蚀性等，其浓度范围根据加入调节剂后离子液体溶剂的物理化学性能适: ώ地在 0-30%质量浓度范围内选择，更优选 0.1 10% 质量浓度，最优选 0.5-5%质量浓度。

本发明中的助吸收剂醇胺类有机溶剂是由乙醇胺、二乙醇胺、三乙醇胺、 Ν-甲基二乙醇胺和二甘醇胺等具有以下结构一种或多种物质組成：

式屮 R, , R₂，符合以下规则： R 为 C„H₂„wOH (1 η¾≤15), R₂, R₃为 11或 C_mH_{2m H}(OH)_x (1 m≤S l 5， x=l或 0)。助吸收剂可以有效提高单位质量主吸收剂净化气体的量，但是助吸收剂的量过高可能影响离子液体溶剂净化气体效果，因此，助吸收剂的浓度范围优选为 0.5- 30%质量浓度，更优选为 0.5-20%质量浓度。

本发明中的活化剂是氨基乙酸、咪唑、甲基咪唑、环丁砜、哌嗪、羟乙基二胺、乙二胺、四甲基丙二胺及其衍生物中的一种或多种组成。活化剂可以有效提高单位质量主吸收剂净化气体速度，其浓度范围优选为 0-5%质量浓度。

抗氧化剂是由对苯二酚、丹宁、葸醌中的一种或两种以 ..... ll组成，用于提高离子液体溶剂的稳定性，其浓度范围在不影响离子液体溶剂其他性能的情况下适: έί地为 0.卜 1%质量浓度。

本发明中的由 .....1:：述组分组成的离子液体溶剂可在压力为 O.lMPa-lOMPa、温度为 1 。C-98。C― F吸收气体，在压力为 0.1MPa-5MPa、温度为 40Ό-300Γ下解吸气体，因此，采用本发明的离子液体溶剂，可以提供基于离子液体溶剂净化气体的方法。

本发明的气体净化方法涉及的气体包括：二氧化碳、二氧化硫、氯化氢、硫化氢、氮氧化合物 ( N(:V)、硫氧化合物（SO、）、氨气、氢气、一氧化碳、垸、乙垸、丙垸、醚、乙醚、乙烯、丙烯、乙炔、甲醛、穩、一垸、二氯甲烷、氣气、氧气中的一种或多种。本发明中离子液体溶剂对于脱除二氧化碳等酸性气体特别有效，但也 nj以用于酸性气体以外的气体，包括以上提及的中性气体或者一些弱喊性气体。 F而参考附^〗和 2描述本发明的离了液体溶剂法气体 ^化工艺。

本发明的净化工艺采用多段塔对气体进行净化，其的是降低气体吸收过程中的能量消耗。本专利屮多段吸收塔具有良好的操作弹性，即可以进行单段吸收、两段吸收，也可以进行史多段吸收。以 F以两段吸收塔为例，对其原理进行阐述：如图 1所小，两段吸收塔主耍山 k、下两个塔段（一级塔段和二级塔段）组成，内设有温度和力的显示、控制装赏；进料口与出料口设有温度、 £11力装晋及物料量控制装靑。不同塔段间可以设有过渡^ 多级吸收塔 nf为鼓泡塔、填料塔和塔。塔体材料为合金钢，塔体内部涂有防腐材料，主耍包括硅酸锌涂料、醇酸红丹防锈底漆、醇酸铁红防锈底漆、醇酸云铁防锈底漆或中间漆、醇酸磁漆、环氧红丹漆、环氧富锌漆、环氧铁红漆、环氧磷酸漆环氧铁漆、氟碳涂料、有机硅涂料。两段吸收塔的进料方式如图 I所示。

以二段吸收 /解吸工艺为例，对本发明的工艺流程进行阐述。如图 2所示，新鲜溶剂和贫液混合后山多级吸收塔 Il段进入，半贫液由塔中进入，两股进料与塔底部的原料气进料逆流接触吸收，净化气由塔顶出料，进入净化器分离器，除去所夹带液体；吸收气体进入液相，形成富液流股，山塔底出料，进入富液闪蒸罐，以除去所夹带的其他气体，随后经山溶剂换热器后进入解吸塔上段，受热解吸，气相山塔顶端出料，经山再生冷却器后，进入再生气分离器，得到高纯再生气体；分离器底部液体出料进入气提再生塔底部，迸一步受热解吸，得到全贫液，并由塔底出料，在与解析塔下部的半贫液出料进行换热后，经由溶剂荥、换热器，与新鲜溶剂混合，循环使用；而经换热后的半贫液山泵直接送至吸收塔中部，循环使用。

上述工艺中，多级吸收塔和解吸塔有耐高温高压材料，耐高温高压材料为陶瓷材料或丁基橡胶；多级吸收塔有耐高温高压喷淋管；多级吸收塔和解吸塔有搅拌装 S¹; 多级吸收塔、解吸塔、再生冷却器、再生气分离罐、净化气分离器有热交换装置，还可以具 ¾1涂雾器，除雾器材料为耐高温高 1 玻璃或陶瓷。另外，多级吸收塔可以冇除器和沉淀池；解吸塔可以有沉淀池。

优选的是，多级吸收塔和解吸塔内部具有连续分布的鳞片状结构；鳞片状结构横断面为梯形或圆形。

以下实施例用于更具体地说明本发明，但本发明并不限于 1、'述实施例，在不脱离前后所述宗旨的范围卜'，变化实施都包含在本发明的技术范围内。

实施例 1 实验装覽由四口烧瓶、回流冷凝管、机械搅拌器和水银温度计组成。准确称量

105.14g的二乙醇胺和 219.612g四鼠硼酸 (质量分数为 40%)。将二乙醇胺溶于 27.1 ml 乙醇后加入四口烧瓶屮，然后将四氟硼酸与 56.2ml乙醇相混肾入滴液漏斗' I ¹。打丌机械搅拌器，在搅袢下用滴液漏斗将四氟硼酸溶液缓慢滴入二乙醇胺溶液屮， 30分钟滴完。并在常温常压下反应 24 小时，水银温度计指示反应器内温度。最后将所得液休于 ¾空干燥箱中 50°C干燥 40小时，得到 NH₂(CH₂C¾OH)₂BF₄离子液体 192.912g，产率 99.97%。

实施例 2

实验装置如上。准确称量 61.08g 乙醇胺和 219.613g 四氟硼酸。将乙醉:胺溶于 12.9ml 乙醇后加入四 IJ烧瓶中，然后将四氣硼酸与 56.3ml 乙醉相混合置入滴液漏斗中。打） Γ机械搅拌器，在搅袢下用滴液漏斗将四氟硼酸溶液缓慢滴入乙醉胺溶液中，在 30分钟滴完。并在常温常压下反应 24小时，最后将所得液体于真空千燥箱中 50Ό T燥 40小吋，得到 N (CH₂C¾OH)BF₄离子液体 148.830g，产率 99.94%。

实施例 3

实验装赏如 I：：。准确称 :等物质的：置的 149.192g三乙醇胺和 219.602四氟硼酸。将三乙醇胺溶于 31.5ml乙醇后加入四口烧瓶中，然后将四氟硼酸与 56.1ml乙醇相混合置入滴液漏斗中。打开机械搅拌器，在搅拌 1、'用滴液漏斗将四氟硼酸溶液缓慢滴入三乙醇胺溶液中，在 30分钟滴完。并在常温常压下反应 24小时，最后将所得液体于 ¾空千燥筘中 50°C千燥 40小时，得到 NH(CH₂CH₂OH)₃BF₄离子液体 237.001 g, 产率 99.99%。

实施例 4

¾验装 S如上。准确称量等物质的量的 ] 19.202gN-甲基二乙醇胺和 95.947g盐酸。将 N-甲基二乙醉胺溶于 25.2ml乙醇后加入四 1 1烧瓶中，然后将盐酸与 56.3ml乙醉相混合入滴液漏斗中。打丌机械搅拌器，在搅拌下用滴液漏斗将盐酸溶液缓慢滴入 N-甲基二乙醇胺溶液中，在 30分钟滴完。并在常温常压下反应 24小时，最后将所得液体于真空干燥箱中 50°C千燥 40 小时，得到 (CH₃)NH(CH₂CH₂0H)₂C1 离子液体 155.7g, 产率 99 %。

实施例 5

实验装覽如上。准确称量等物质的量的 1 19.202gN-甲基二乙醇胺和 145.972g六氟磷酸。将 N-甲基二乙醉胺溶于 25.2ml 乙醉后加入四 UJ烧瓶中，然后将六氟磷酸与 30.7ml乙醇相混合 S入滴液漏斗中。打开机械搅拌器，在搅拌 ^ F用滴液漏斗将六氟磷酸溶液缓慢滴入 N-甲基二乙醇胺胺溶液中，在 30分钟滴完。并在常温常压下反应 24 小时，最后将所得液体于真空干燥箱屮 50°C 干燥 40 小时，得到 (CH.,)NH(CH₂CH₂OH)₂PF₆离子液体 265.102g，产率 99.97%。

实施例 6

吸收实验装置主要山吸收反应釜和气相色谱组成。称取一定量的乙醇胺和水（质量比 =3/7) 约 600ml混合均匀，倒入吸收反应釜。采用气体质量流量计定量通入氮气和二氧化碳的混合气体，其中 N₂流量 300ml/nihi, C0₂流量 10()ml/min。吸收温度 30°C , 压力 1.6MPa, 吸收过程中通过在线的气相色谱检测 C0₂的吸收情况，直至 C0₂吸收平衡为 ± , 平衡时间约 8-10 小吋。根据气相色谱所【己录的数据可计算出吸收容量 0.0530gCO₂/g吸收剂。

实施例 7

吸收实验装置主要由吸收反应釜和气相色谱组成。称取一定量的二乙醇胺和水 (质量比 =3/7) 约 600ml混合均匀，倒入吸收反应釜。釆用气体质量流量计定量通入氮气和二氧化碳的混合气体，其中 N₂流量 300ml/min, C0₂流量 100ml/min。吸收温度 30Ό，压力 1.6MPa, 吸收过程中通过在线的气相色谱检测 C0₂的吸收情况，直至 C0₂吸收平衡为止，平衡时间约 8-10小时。根据气相色谱所记录的数据可计算出吸收容量 0.0853gC()₂/g吸收剂。

实施例 8

吸收实验装置主耍由吸收反应釜和气相色谱组成。称取一定量的三乙醇胺和水

(质量比 =3/7 ) 约 600ml混合均匀，倒入吸收反应釜。采用气体质量流量计定量通入氮气和二氧化碳的混合气体，其中 N₂流量 30()ml/niin， C0₂流量 100ml/min。吸收温度 30°C，压力 1.6MPa, 吸收过程中通过在线的气相色谱检测 C0₂的吸收情况，直 C0₂吸收平衡为止，平衡时间约 8-10小吋。根据气相色谱所记录的数据可计算出吸收容量 0.110gCO₂/g吸收剂。

实施例 9

按照与 -. I：述合成实施例中类似的方法合成离子液体乙醇胺三氟甲基磺酸盐 NH.₃(CH₂CH OH)CF.3S03 , 将其放入真空干燥箱千燥除去水分，准确称取一定量的乙醇胺三氟甲基磺酸盐、乙醇胺、咪唑、丹宁和水 (质量比 =70/2/1/0.5/26.5 ) 约 600ml 混合均匀，倒入吸收反应釜。采用气体质量流量计定量通入氮气和：氧化碳的混合气体，其屮 N₂流量 300ml/min, C0₂流量 100ml/min。吸收温度 3(TC， Hill 1.6MPa, 吸收过程中通过在线的气相色¾检测 C0₂的吸收情况，直¾〔0₂吸收平衡为止，平衡时 I'nJ约 8-10小时。根据气相色谱所记录的数据可计算出吸收容量 0.125 gC0₂/g吸收剂。

实施例 10

将合成好的离子液体二乙醉胺氟硼酸盐 NH₂(CH₂CH₂OH)₂ BF₄放入真空 T燥筘 T 燥除水分，准确称取一定 ' 的： .乙 '胺慨硼酸盐、乙醉胺、咪咪、丹和水 (质 ii: 比 =70/2/1/0.5/26.5 ) 约 6()()nil混合均 6j，倒入吸收反应釜。采用气休质量流 ffiil定 : 通入氮气和二氧化碳的混合气体，其中 N₂流量 300ml/min， C0₂流量 100ml/min。吸收温度 30Ό，压力 1.6MPa, 吸收过程中通过在线的气相色谱检测 C0₂的吸收情况，直 C0₂吸收平衡为止，平衡时间约 8-10小时。根据气相色谱所记录的数据可计算出吸收容量 0.137 gC0₂/g吸收剂。

实施例 11

按照与 ... h述合成实施例中类似的方法合成离子液体三乙醇胺溴盐 NH(CH₂CH₂OH)₃Br,将其放入真空千燥箱干燥除去水分，准确称取一定量的三乙醇胺溴盐、乙醇胺、咪唑、丹宁和水（质量比 =70/2/1/0.5/26.5 ) 约 600ml混合均匀，倒入吸收反应釜。釆用气体质量流量计定量通入氮气和二氧化碳的混合气体，其中 N₂流 I： 300ml/min, C0₂流最 100ml/min。吸收温度 3(TC，压：力 1.6MPa，吸收过程屮通过在线的气相色谱检测 C0₂的吸收情况，直至 C0₂吸收平衡为 ih, 平衡时约 8-10小时。根据气相色谱所 i己 ^的数据可计算出吸收容 S 0.155 gC0₂/g吸收剂。

实施例 12

按照与上述合成实施例中类似的方法合成离子液体乙醉胺三氟甲基磺酸盐 NH₃(CH₂CH₂OH)CF₃S0₃ , 将其放入真空千燥箱千燥除去水分，准确称取一定量的乙醉胺二氟甲基磺酸盐、乙醇胺、咪唑、丹宁和水 (质量比 =68/0.5/1/0.5/30 ) 约 600ml 混合均匀，倒入吸收反应釜。用气体质量流量计定 it通入氮气和二氧化碳的混气体，其流量 300ml/inin， C0₂流量 100ml/niin。吸收温度压力 1.6MPa，吸收过程中通过在线的气相色谘检测 co₂的吸收情况， ¾至 co₂吸收平衡为止，平衡吋

I'nj约 8-10小时。根据气相色谱所记录的数据可计算出吸收容量 0.134 gC0₂/g吸收剂。

实施例 13

将合成好的离子液体二乙醇胺盐酸盐 NH₂(CH₂CH₂0H)₂C1放入真空千燥筘干燥除去水分，约 600ml倒入吸收反应釜。采用气休质置流置计定置通入氮气和二氧化碳的混合气体，其中 N₂流 it 300ml/min, C0₂流量 l OOml/min。吸收温度 40 °C， ffi力 1.6MPa, 吸收过程中迎过在线的气相色谱检测 co₂的吸收情况，直: ¾ co₂吸收平衡为止，平衡时 I'nj约 8-10小时。根据气相色谱所 I己录的数据可计舁出吸收容：厥 0.127 gC0₂/g吸收剂。

实施例 14

准确称二乙醇胺、丹宁和水 (质 ¾比 =30/0.5/69.5 ) 约 600ml混合均匀，倒入吸收反应釜。采用气休质 ¾流量计定量通入 ¾ί气和 : : ¾化碳的混合气休, 中 Ν₂流量 300nil/min， C0₂流¾ 〗00ml/min。吸收温度 3()°C，压力 1 .6MPa, 吸收过程中通过在线的气相色检测 C0₂的吸收情况，直至 C0₂吸收平衡为止，平衡 H、j间约 8-10小时。根据气相色谱所 Id录的数据可计算出吸收容量 0.129 gC0₂/g吸收剂。

实施例 15

准确称二乙醇胺盐酸盐、二乙醇胺、丹宁和水 (质量比 =30/30/0.5/39.5 )约 600ml 混合均匀，倒入吸收反应，然后加入 5-15mL氨基酸类离了液体 3-丙 1基三丁基辚氨基酸盐为丄吸收剂调节剂。釆用 ^体质 ¾流 M: ^定量通入氮和二氧化碳的混合气体，其屮 N:；流量 300ml/min， C0₂流: 100ml/rain。吸收温度 30'C , 压力 1.6MPa, 吸收过程屮通过在线的气相色谱检测 C0₂的吸收情况，直至 C0₂吸收平衡为止，平衡时问约 5-6小时，平衡时间优于加入主吸收剂调节剂之前（较实施例 14 )。根据气相色谱所记录的数据可计算出吸收容量 0.162 gC0₂/g吸收剂，吸收量优于加入主吸收剂调节剂之前。

实施例 16

准确称二乙醇胺盐酸盐、二乙醇胺、宁和水（质量比 =30/30/0.5/39.5 ) ^ 600ml 混合均匀，倒入吸收反应盖，然后加入 5- 15mL杂环类离子液体 1 -辛基- 3-甲基咪唑二 (三氟甲基磺酰亚胺） OmimTftN为主吸收剂调节剂。釆用气体质量流量计定量通入氮气和二氧化碳的混合气体，其中 N₂流量 300ml/min, C0₂流量 100ml/min。吸收温度 30Ό , jk力 1.6MPa, 吸收过程中通过在线的气相色谱检测 C0₂的吸收情况，直? g C0₂ 吸收平衡为止，平衡时间约 5-6小时，平衡时间优于加入主吸收剂调 W剂之前（较实施例 14 )。根据气相色谱所 I己录的数据可计算出吸收容量 0.158 gC0₂/g吸收剂，吸收量优于加入主吸收剂调节剂之前。

实施例 17

将实施例 6-12中己吸收二氧化碳饱和的离子液体溶剂 ffl 1^气提的方法进行解吸。采用气休质 ¾流计定量通入氮气，其中 ₂流量 300ml/min , 解吸温度 70 °C .90。C，力 0.1 -0.5 MPa,解吸过程中通过在线的气相色谱检测 C0₂的解吸情况。发现在解吸约 2小吋后，。0₂解吸 ^全。

工艺实施例

釆 jlj ffl图 2所不的生产工艺，以氮气、二氧化硫与二氧化碳混合气为原料气（气体体积比为 70: 15: 15 )。气体预热到 40°C后压入多级吸收^。塔体下段进原料气、上段进离子液休溶剂 ( . '.乙醉胺盐酸盐、乙醇胺、哌嗪、丹宁和水，质]！比为 30/30/3/0.5/36.5 ) o多级吸收塔塔体内温度和压力分别控制在 40°C~6(rC、 0.2〜1.5MPa 范围内。多级解吸塔内，富气离子液体溶剂在压力 0.1 MPa、0.3MPa、温度 70Γ〜120 V 的范围内解吸。解吸后的^子液体溶剂循环打入多级吸收塔。发低能耗的新工艺，新工^捕集系统捕集到的 C0₂纯度为 99.5% , 进歩精制后产出的液体 C0₂纯度 ¾ 99.997% , 达到国家食品级标准，与现有二氧化碳吸收工艺能耗 ( 3.7 GJ/ton C0₂ ) 相比，节能效果>30%, 达到世界先进水平。单位质量新溶剂吸收二氧化碳总成本较现有二氧化碳吸收工艺总成本降低 13%，単位质量新溶剂吸收二氧化碳量较现有二氧化碳吸收工艺^位质量溶剂吸收二氧化碳量提高 10%以 ...匕新溶剂挥发性低，二氧化碳吸收解吸过程中每次溶剂损失量<0.5%。解吸效率>99%，解吸时间较现有二氧化碳吸收工艺缩短 30%。

Claims

权利要求一种川于气体的净化与分离的离子液体溶剂，所述离子液体溶剂山丄吸收剂、上吸收剂调节剂、助吸收剂、活化剂、抗氧化剂和水组成；其屮以离子液体溶剂的总质景计，所述离子液体溶剂屮含有 2-95%质量浓度的醇胺类功能化离子液体作为 ΐ吸收剂； 0-30%质 ¾浓度的杂环类离子液休或氨基酸类离子液体作为主吸收剂调节剂； 0.1 -30%质 :浓度的醉胺类有机溶剂作为助吸收剂； 0-5%质量浓度的活化剂、 0.1-1%质量浓度的抗氧化剂和 0.1- 50%质量浓度的水。

根据权利要求 1 所述的离子液体溶剂，其中所述醇胺类功能化离子液体主吸收剂的浓度为 20- 80%质量浓度。

根据权利要求 1所述的离子液体溶剂，其中所 M.吸收剂调节剂的浓度 X/ 0.5-5% 质量浓度。

根据权利要求 1所述的离亍液体溶剂，其中所述醇胺类有机溶剂助吸收剂的浓度为 0.5-20%质 ]3浓度。

5. 根据权利耍求 1所述的离子液体溶剂，其屮所述的醇胺类功能化离子液体具有以 F结构通式： AB, 其中 A具有如式：

式中 R,， ₂, Rj符合以下规则： R, ¾

( l s£n≤S l 5). R₂， R₃分别为 H或者 C_mH_2m+l(OH)_x (l m 15，x=l或 0); 所述的 B为以下阴离子：氯离子 ( CD, 溴离子 ( Bf：)、碘离子（Γ)、四氟硼酸根离子 ( BF₄) 六 ¾磷酸根离子 (P )、氢氧根离子 (OH"), 碳酸根离子（C0₃ ²— )、碳酸氢根离子（HCO )、醋酸根离子（CH₃COO 醇盐 (RCT)、酚盐（Ph(T)、三氟甲基硫酰胺离子（T N -)、二氟甲基磺酸根离子（CF₃S0₃ 六氟锑酸根离子（SbF₆ 硫酸根离子（S0₄ 、硫酸氢根离子（HS0₄ 磷酸根离子 (P0₄ ³ 磷酸二氢根离子（H₂P0₄— )、四 It合铁离子（FeCL 、四氯合 ^离子（A1CLT)、四溴合铝离子（AlBr_ 、四碘合铝离子（All₄—)、硫氰根（SCN 硝酸根离子 (NO )和 ≡Μ 1 '酸根离子（CF₃CF₂CF₂CF₂S0₃—)中的一种或者多种。

6. 根据权利耍求 1所述的离子液休溶剂，其中所述的作为主吸收剂调节剂的杂环类离子液体包括：螺吡喃类、呋喃类、吡啶类、噻吩类、以及咪唑类、吡咯类、吡唑类、唑类、噻唑类、吲哚类、吡嗪类、哒嗪类、喳啉类、吗啉类、喹唑啉类、哌 ί秦类、哌啶类、唑类、 ^Ρ恶唑啉、嗪类杂环化合物离子液体中的 -种或者多种；杂环类离子液体阴离子包括：氯离子 ( CD , 澳离了 ( Br") , 碘离子（Γ)、四鼠硼酸根离子（BF₄— )、六氟磷酸根离子（PF^ 氮氧根离子（OH 、碳酸根离子 (C0₃ ²—)、碳酸氫根离子（HCO.n、醋酸根离子（C COO―)、羧酸根 (RCOO— )、醇盐 (RO— )、酚盐（PhCT)、三氟甲硫酰胺离子（Τί^Π、二氟甲 ¾磺酸根离子（CFjS0₃ 六^锑酸根离子（SbFfT^ 硫酸根离子（S0₄ ²— )、硫酸根离子（HS V )、磷酸根离子 (Ρ0₄ ³ )、磷酸二氢根离子（Ή₂ΡΟΓ)、四氯合铁离子（FeCl₄— )、 | 氛合铝离子（AiCI₄— )、 I川溴合铝离子 (AlBr₄-)、碘合铝离子 (Α1Ι₄-)、硫讓 (SCN -)、硝酸根离子 (NCV) 和—氣甲丁酸根离子（CF₃CF₂CF₂CF₂SO )中的种或者多种。

7. 根据权利要求 1 所述的离子液体溶剂，其中所述的作为助吸收剂的醇胺类有机溶剂由具有以下结构通式的一种或多：

式屮 R, , R₂， R₃符合以 F规则：为 C„H_2n+lOH (1 η¾Ξ ΐ 5)， R₂， R_;i为 H 或 # C_{m m+1}(OH)_x ( l m 15. x=l或 0)。

8. 根据权利耍求 1所述的离子液体溶剂，其中所述.的作为助吸收剂的醇胺类有机溶剂是乙醇胺、二乙醇胺、三乙醇胺、 N-甲基二乙醇胺和二甘醇胺中的一种或多种。

9. 根&;权利耍求 1 所述的离子液体溶剂，其中所述的活化剂是 i [基乙酸、咪唑、甲基咪唑、环丁砜、哌嗪、羟乙基二胺、乙二胺、四甲基丙二胺中的一种或多种。

10. 根据权利耍求 1 所述的离子液体溶剂，其中所述的抗氧化剂是对苯二酚、丹宁、葸醌中的 ¾少一种。

1 1. 一种采用根据权利要求〗所述的离子液体溶剂净化气体的方法，其中所述离子液体溶剂在压力为 O.lMPa-lOMPa , 温度为 1 °C-98°C下吸收气体, 在压力为 0.1 MPa-5MPa、温度为 40Ό-300Γ下解吸气体。

12. 裉据权利要求 10所述的方法，其中被挣化的气体包括：二氧化碳、二氧化硫、 ¾化氢、硫化 t、氮氧化合物（NO_x )、硫氧化合物（SO_x)、氨气、氢气、一氧化碳、甲垸、乙烷、丙垸、甲醚、乙醚、乙烯、丙烯、乙炔、甲醛、甲酸、 -一氯甲烷、二氯甲烷、氯气、氧气中的一种或多种。

13. 根据权利耍求 10所述的方法，其中气体的吸收在多级吸收塔中进行。

14. 根据权利耍求 13所述的方法，其中所述多级吸收塔为鼓泡塔、填料塔或 $塔。

5. 根据权利要求 1 3所述的方法，其中气体的解吸在多级解吸塔中进行。

6. 根据权利耍求 1 5 所述的方法，其中多级吸收塔和解吸塔具 '连续分布的鱗片状结构，鱗片状结构横断而为梯形或圆形。

7. 根掘权利要求 15 所述的力'法，其中新鲜溶剂和贫液混合后由多级吸收塔上段进入，半贫液 ill塔中进入, W股进料与塔底部的原料气进利逆流接触吸收，净化气山^顶出料，进入净化器分离器，除去所夹带液体；吸收气体进入液相，形成 a 液流股，山褡底出料，进入 ω液闪蒸罐，以除去所火带的其他气体，随后经山溶剂换热器后进入多级解吸塔上段，受热解吸，气相 ill塔顶端出料，经山再生冷却器后，进入再生气分离器，得到高纯再生气体；再生气分离器底部液体出料进入气提再生塔底部，进一受热解吸，得到全贫液，并山塔底出料，在与解析塔下部的半贫液出料进行换热后，经山贫液泵、换热器，新鲜溶剂混合，循环使用；而经换热后的半贫液由泵直接送吸收塔中部，循环使 ¾。