[发明专利]一种利用水包油离子液体乳化液强化二氧化碳吸收的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种强化二氧化碳吸收的方法，特别是涉及一种利用水包油离子液体乳化液分散体系强化二氧化碳吸收的方法。

背景技术

控制二氧化碳环境排放量是治理大气环境污染的重要途径，此举既可抑制石油等化石资源过度使用的趋势，又可间接抑制其它有害气体、固体颗粒向大气的过度排放，因此二氧化碳的回收、捕集、封存和利用技术已成为分离领域的一个重要的研究方向。

目前国际上二氧化碳的分离捕集技术主要包括吸收法，吸附法，低温分离法，膜分离法和生物分离法，其中以吸收法最为成熟。采用何种技术分离捕集二氧化碳与二氧化碳的来源及采用的降碳策略有关。空气中二氧化碳含量的3/4来源于化石燃料的燃烧，其中，火力发电贡献了全球二氧化碳排放量的1/3以上，其次包括如化工、水泥、运输等工业过程，因此控制电厂烟气二氧化碳排放量是减排的重点。国际上对烟气降碳策略主要包括三个方向：燃烧后降碳、燃烧前降碳和富氧燃烧降碳。研究报道表明燃烧前降碳和富氧燃烧降碳经济性好，且由于烟气二氧化碳浓度和分压高，适宜采用再生能耗低、无设备腐蚀的物理吸收方法，其应用前景较好。燃烧后降碳是目前应用领域最广的降碳情况，对此采用的二氧化碳回收技术中最成熟的是化学吸收方法。物理吸收方法的主要缺点是吸收速率低，而强化气—液传质是非常重要的提高传质速率的有效途径。化学吸收法尽管吸收速率相对较高，但其设备腐蚀性强、再生能耗低，故在保持现有吸收速度下减少化学吸收剂的用量是研究的目标，这一过程也可通过强化传质的方式实现。强化气—液传质是化工过程强化的重要分支，在该领域中，采用分散相粒子强化传质是研究的热点。

离子液体是近十年被广泛研究的对象，其中离子液体对二氧化碳的高溶解度是离子液体应用研究的一个重要方面。正是由于离子液体对二氧化碳气体的溶解度大于吸收剂，二氧化碳易于溶解在离子液体，实现促进传递作用。离子液体同时具有的可设计性，使离子液体既有极性体系，又有非极性体系，这有利于制备多种分散体系，如水包油或是油包水乳化液。离子液体几乎无蒸气压的特性，具有良好的热稳定性，离子液体可以在较低的温度下完成解吸并循环使用，故再生能耗低，可以和连续相吸收剂在同样的条件下同步完成解吸，所以离子液体具有强化二氧化碳吸收的特性。

发明内容

发明目的：

本发明提出了一种利用水包油离子液体乳化液分散体系强化二氧化碳吸收的方法，对于物理吸收二氧化碳过程，主要的目的是提高气体吸收速率，对于化学吸收二氧化碳过程，目的是通过提高气体传质速率而减少化学吸收剂的用量，从而达到减少化学吸收剂对设备的腐蚀，同时降低吸收剂再生能耗的作用。

技术方案：

一种利用水包油离子液体乳化液强化二氧化碳吸收的方法，其特征在于：采用离子液体为分散液相，制备出水包油离子液体乳化液，通过离子液体分散体系对气体吸收的作用，用水包油离子液体乳化液分散体系强化吸收二氧化碳，分别对物理吸收和化学吸收二氧化碳的传质过程进行强化，增强二氧化碳在气—液间的传质速率；步骤如下：

（1）水包油离子液体乳化液的制备：

首先制备质量分数为0.25％的表面活性剂吐温80溶液，在搅拌过程中加入离子液体分散相，采用剪切制乳机，在剪切搅拌转速为3000～5000转/分钟条件下，搅拌20分钟后，制成平均粒径为1～5微米的水包油离子液体乳化液；物理吸收时吐温80溶液与离子液体的体积比为90:1，化学吸收时吐温80溶液与离子液体的体积比为50:1；

（2）强化吸收过程：

物理强化吸收过程：将步骤（1）得到的物理吸收所用的水包油离子液体乳化液作为吸收剂，在物理吸收流程的吸收器中强化吸收二氧化碳；

化学强化吸收过程：将步骤（1）中得到的水包油离子液体乳化液加入到体积百分比为1.67％的吸收剂三乙醇胺溶液中，在化学吸收流程的吸收器中强化吸收二氧化碳，其中加入的水包油离子液体乳化液与三乙醇胺溶液的体积比是1:6；

（3）吸收完成后进行吸收剂再生。

上述步骤（1）中所述的离子液体为油溶性的对二氧化碳具有大溶解度的1-辛基-3甲基咪唑六氟磷酸盐离子液体或1-丁基-3甲基咪唑六氟磷酸盐离子液体。

上述步骤（2）中所述二氧化碳的物理强化吸收过程中，气体经过稳压阀稳定输出压力稳定的气体，操作温度在12～30摄氏度，吸收器的搅拌转速为130～330转/分钟，吸收压力在0.1～0.5兆帕，吸收过程中使用皂泡流量计记录进出吸收器的二氧化碳的量，进而得到吸收的二氧化碳的量，吸收达到平衡后停止实验。