[发明专利]一种用多孔离子液体可逆捕集烟道气中NOx

说明书

本发明涉及一种用多孔离子液体可逆捕集烟道气中NO_x的方法以及适用于该方法的装置，针对烟道气需要降低其中NO_x含量、达标后排放的现状。该方法采用咪唑作为阳离子、[NTf₂]作为阴离子合成的离子液体与ZIFs材料合成的多孔离子液体作为吸收剂，利用离子液体对NO_x具有良好吸收效果的特点，实现了从烟道气中高效捕集较高纯度NO_x、达标排放的目标。与传统有机化学剂吸收的方法相比，减少溶剂损失，没有副反应，减少腐蚀，大幅降低了能耗，节省了设备费用。吸收剂难挥发的特性可采用闪蒸罐实现NO_x解吸，多孔离子液体可回用至吸收塔，降低了原料成本。本发明具有显著的实用性及经济效益。

技术领域

本发明涉及一种多孔离子液体作为吸收剂可逆捕集烟道气中NO_x的方法。本发明属于化工分离纯化技术领域。

背景技术

我国是以煤炭为主要能源的国家，75％的一次能源来自于煤炭燃烧。燃煤发电是煤炭的主要利用方式，其产生的烟道气中含有二氧化硫(SO₂)和氮氧化物(NO_x)等酸性气体，会造成酸雨、光化学烟雾等环境问题。因此，控制燃煤烟道气污染物的排放是我国治理环境问题重要任务之一。

烟气中NO_x的主要成分是一氧化氮(NO)，它在水溶液中的溶解度很低，因此很难去除。另一方面，NO是化工生产硝酸的重要中间体。因此，研究可再生、高效的NO吸附剂具有重要的社会意义。目前，控制烟气中NO_x排放的主要工业技术有选择性催化还原(SCR)和选择性非催化还原(SNCR)。但这些技术无法从烟气中回收NO。此外，传统脱硝技术还面临着脱除温度高、催化剂易中毒、催化剂频繁更换等问题，成本较高。与上述干法脱硝相比，湿法脱硝因其成本低、设备简单等优点而备受关注。然而，NO在水溶液中的吸收能力很低。为了解决这个问题，需要研制一种吸附效果更好、适用范围更广的新型气体吸附材料及相应的吸收方法。

离子液体是指一种由氮或磷杂环的有机阳离子和无机阴离子组成的盐，在室温条件下呈液态。本身具有化学稳定性高、热力学稳定性高、难挥发性、良好的导电性等优点可用于高压条件下的反应。这些特殊的结构和物性特性为离子液体的应用带来了广阔的发展空间，尤其是离子液体对有机以及无机化合物有很好的溶解能力，使之在固定转化和利用氮氧化物方面具有极大的应用潜力。

多孔离子液体是含离子液体或具有离子液体结构的高分子聚合物，多孔离子液体吸附/脱附酸性气体的速度比离子液体更快、选择性好、并且吸附/脱附完全可逆。多孔离子液体聚合物具有发达的孔结构，能更有效的提高NO_x的吸附量。

文献(Fuel processing technology,2018,178,7-12)设计了一种金属功能离子液体(IL)[Bmim]₂FeCl₄，并将其应用于模拟烟气中NO的高效可逆吸收。随着温度的降低和NO浓度的增加，IL对NO的吸收能力增加。在30℃时，IL对浓度为0.2％的NO的吸收容量高达0.205mol/mol-IL，在80℃时可从IL中解吸，再生实验表明，IL可重复使用，在4个吸附/解吸循环中，其吸收容量无变化。尽管该方法可以实现对NO的高容量吸附，但是其制备方法复杂。

专利(CN109939531A)涉及一种利用离子液体同时脱除SO₂和NO_x的方法和装置。本发明在整个过程充分利用了电厂压缩冷凝的条件和烟气中存在的氧化气氛，具有占地面积小，结构紧凑，经济高效和吸收剂可重复利用等优点，但是无法对SO₂和NO_x进行选择性吸收。