[发明专利]一种用于二氧化碳捕集的功能化离子液体相变体系及应用

说明书

本发明公开了一种用于二氧化碳捕集的功能化离子液体相变体系及应用，该吸收剂为功能化离子液体二乙烯三胺三氮唑([DETA][Tz])、正丙醇与水构成的三元混合体系，该[DETA][Tz]的总浓度为0.5～1mol/L，且正丙醇与水的体积比为5:5‑8:2；该体系吸收二氧化碳温度为30‑60℃，再生温度为100‑120℃。该功能化离子液体相变体系除了具有分相特性，能有效降低技术的再生能耗外，还具有高效的CO₂捕集性能，与传统的相变吸收剂最大的差异在于，主吸收剂是功能化离子液体，能克服传统有机胺相变体富液粘度大、再生困难的缺陷，具有广泛的应用前景。

技术领域

本发明属于二氧化碳捕集技术领域，具体涉及一种用于二氧化碳捕集的功能化离子液体相变体系及应用。

背景技术

由温室气体引起的全球气候变化是当今世界最为显著的环境问题之一。二氧化碳(CO₂)作为最主要的温室气体，其控制与减排是近年来各国关注的热点。基于目前全球能源结构仍然以化石燃料为主的现状，在众多碳减排与控制技术中，碳捕集与封存技术(CCS)被认为最具有发展前景，该技术的关键是将CO₂从能源系统，如火力发电厂等CO₂集中排放源的烟气中分离出来。乙醇胺(MEA)因与CO₂反应迅速、选择性好，是目前工业应用最广泛的吸收剂，但存在易发泡、易氧化降解、再生能耗高等缺陷。以MEA为例，其质量浓度一般不超过30％，热解吸能耗为3.7GJ/t CO₂。由于溶剂水具有较大的比热容和蒸发焓，再生过程中大量能耗主要用于水分加热和蒸发过程。

相变吸收剂，在这样的情形下应运而生。相变吸收剂在室温下能溶于水，通过一定手段调节，其吸收CO₂后将变成液-液或者液-固两相，且CO₂仅富集于其中一相；因而只需将CO₂富相送至再生塔内解吸，如此将大幅度减少进入再生塔内的液体流量，进而减少该体系的再生能耗。目前已有的相变吸收剂，大多是胺类试剂。相变胺能有效降低捕集CO₂的能耗，但相变胺富液粘度大，这将加剧设备腐蚀并导致传输成本增加；且已有的相变胺一般是在N₂吹扫加热条件才具有较高的再生效率，最终收集到的气体为N₂/CO₂混合气体，不利于CCS后期的封存处理，该技术要求CO₂封存浓度大于95％。

离子液体(Ionic liquids,ILs)作为一种绿色溶剂，因具有性质稳定、结构可设计等优点，引起研究者的广泛关注。在常规离子液体的基础上，通过调整阴阳离子组合或引入特定功能化基团，可获得具有特殊功能、任务专一的功能化离子液体。

由上述可知，功能化离子液体具有结构可设计的优点，但其水溶液体系再生过程中仍存在能耗高的缺陷。与此同时，相变吸收剂具有巨大的节能潜力，但现有的相变胺及相变离子液体吸收CO₂分相后，均存在富液粘度大的缺陷。受到相变胺及相变离子液体的启发，基于功能化离子液体的新型相变吸收剂，该新体系兼具功能化离子液体及相变吸收剂的优点，且弥补各自的缺陷，将为碳捕集提供高效、经济的新思路。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足之处，提供了一种用于二氧化碳捕集的功能化离子液体相变体系及应用，解决了上述背景技术中二氧化碳捕集效率低、吸收剂再生困难等问题。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：提供了一种用于二氧化碳捕集的功能化离子液体相变体系，为由功能化离子液体二乙烯三胺三氮唑([DETA][Tz])、正丙醇与水构成的三元混合体系，其中二乙烯三胺三氮唑的总浓度为0.5～1mol/L，正丙醇与水的体积比为5:5-8:2。

式Ⅰ为所述功能化离子液体二乙烯三胺三氮唑([DETA][Tz])的化学式：