[发明专利]一种专用于CO2

说明书

本发明公开了一种专用于CO₂吸收分离的功能化离子液体非水体系，它由如下的质量组分组成：乙二醇或丙二醇：70～90％；氨基功能化离子液体：5～15％；哌嗪5～15％，其中所述的氨基功能化离子液体的阳离子是N，N‑甲基胺乙基哌嗪阳离子，阴离子是氨基酸根阴离子。功能化离子液体非水体系达CO₂吸收饱和后的富液体系可通过升温和减压再生，达到循环使用的目的。本发明的非水液态复合体系，提高了炼油尾气中CO₂吸收‑解吸过程的传质性能；由于是高沸点溶剂和功能化离子液体，使用过程中吸收剂损耗非常小；同时吸收剂再生时能耗较低，运行成本较低，是一种节能、绿色环保的碳捕集体系。

技术领域

本发明涉及一种能可逆吸收CO₂的非水液态体系，具体地说，是一种专用于CO₂吸收分离的功能化离子液体非水体系。

背景技术

由CO₂排放导致的温室效应已引起世界各国的广泛关注，具有法律效力的《巴黎协定》中对各签约国规定了其排放量逐年减少的义务。同时，CO₂作为一种重要的C1资源，可生产出多种重要的工业原料；石油化学工业生产中，炼油尾气中的脱碳是十分重要的一个环节；另外，各种合成气、氢能源制备气等混合气体中也含有各种不同浓度且对过程有害的CO₂，将其脱除是一道必不可少的生产工序。总的来说，CO₂的脱除在环境保护、工业生产等方面有着极其重要的意义。

近年来，CO₂的吸收利用发展极为迅速，目前主要用来吸收二氧化碳的方法有，物理吸收法、化学吸收法和膜吸收法。其中化学吸收法具有脱除效果好、技术成熟等特点，是脱除、回收低浓度气源中CO₂的主要方法。所谓化学吸收法，指的是采用液相溶液，通过化学反应选择性地自气相中脱除易溶于吸收液成分的方法。化学吸收法脱除CO₂实质是利用碱性吸收剂溶液与烟气中的CO₂接触并发生化学反应，形成不稳定的盐类，而盐类在一定的条件下会逆向分解释放出CO₂而再生，从而达到将CO₂从烟气中分离脱除。常用的吸收剂是有机胺水溶液，一般是将乙醇胺(MEA)、二乙醇胺(DEA)、二异丙醇胺(DIPA)，以及甲基二乙醇胺(MDEA)与水配成混合溶液使用。该法虽然CO₂吸收效果良好，但是存在吸收剂易挥发或降解、腐蚀性强、能耗高等缺陷，无形中增加了生产成本。因此有机胺水溶液吸收法不是一个节能环保的绿色过程工艺，将会被其它更绿色的节能环保过程工艺取代或淘汰。

离子液体作为一种新型的绿色媒介，它是由特定的阳离子和阴离子组成，在室温及相邻温度下呈现液态，液态温度范围较大，具有导电性，其最大的特点是蒸汽压极低，挥发性也就极低，热稳定性好，已应用于多个领域。另外相对于其它气体(如N₂、O₂、CO、CH₄、H₂、C₂H₆、C₂H₄等)而言，其对CO₂的溶解度大且分离选择性高。因此，采用功能性离子液体复合吸收剂可有效地消除水汽以及有机胺的挥发损失，既节省能耗和资源，也有效地保护了环境。在这方面的研究时有报道，在J.Am.Chem.Soc.,2002,124(6),926-927文献中报道了咪唑离子液体用于CO₂的吸收，以及J.Am.Chem.Soc.,2005,127,2398-2399、Chem.Eur.J.,2006,12,4021-4026和RCS Advance 2013,3,6859-6864等文献中报道了功能性离子液体用于CO₂的吸收，其吸收CO₂的量可达近0.5～1.5molCO₂/mo1离子液体，吸收能力与传统有机胺吸收剂的吸收能力相当甚至更好，而且对设备没有腐蚀性，在反复吸收-解吸二氧化碳的过程中吸收剂不变性也无挥发损失。