[发明专利]一种用于气体硫碳协同脱除提质的深共晶溶剂及其制备与应用方法

说明书

本发明公开了一种用于气体硫碳协同脱除提质的深共晶溶剂及其制备与应用方法，其为氯化胆碱和乙醇胺混合所得的深共晶溶剂，并加水改性；所述氯化胆碱的化学式为C₅H₁₄ClNO，所述乙醇胺的化学式为C₂H₇NO；氯化胆碱与乙醇胺的摩尔比为1:5，溶剂中的含水率为质量比75％。本发明的深共晶溶剂脱碳脱硫效率高，无二次污染；既能缓解对资源、能源的大量消耗和对环境的污染，还能对可燃合成气进行提质以制备低二氧化碳、硫化氢的高值可燃气进行资源化利用，具有良好的环境效益、经济效益和社会效益。

技术领域

本发明属于深共晶溶剂制备和有机固废资源化利用领域，具体涉及一种用于气体硫碳协同脱除提质的深共晶溶剂及其制备方法以及其在有机固废超临界水气化合成气和发酵沼气提质中的应用。

背景技术

目前，通过有机固废气化技术与沼气发酵可使部分固废能源化清洁利用。但无论是气化还是发酵制备可燃气，均面临相同的挑战，即合成气中含大量有毒气体(主要是硫化氢)以及二氧化碳(尤其是在超临界水气化技术中)，为了制备高值可燃气，通常需要对合成气进行提质，通过硫碳协同脱除制备富氢和富甲烷高值可燃气。

常用的二氧化碳与硫化氢捕集方法主要包括化学吸收法、物理吸附法、膜分离法。传统的化学吸收方法吸收效率低、吸收剂损失太大、再生能耗较高、存在系统腐蚀；物理吸收法选择性差、回收率低、经济性不佳、运行成本和能耗都比较高、在工业中很少应用；膜分离法需要前级处理、脱水和过滤、应用范围有限。

深共晶溶剂作为一种新型的绿色溶剂，与离子液体具有类似性质，但深共晶溶剂制备相较于离子液体更加简单、快速、成本低廉，并且毒性更低，主要由氢键供体(HBD)和氢键受体(HBA)通过氢键结合，所形成的共晶溶剂最显著的物理性质就是溶剂熔点的降低。

深共晶溶剂在二氧化碳与硫化氢的吸收性能方面展现出良好的性质，氯化胆碱+尿素、氯化胆碱+甘油以及氯化胆碱+乙二醇所组成的深共晶溶剂已显示出作为二氧化碳与硫化氢吸收溶剂的潜力。但深共晶溶剂的高粘度成为其在工业应用中的一个主要挑战，本发明中通过添加适量水降粘提质，可显著提升吸收性能。

基于以上背景，提出一种绿色、高效、制备简单的深共晶溶剂用于气体硫碳协同脱除提质是有前景的。

发明内容

解决的技术问题：本发明针对上述问题提供一种用于气体硫碳协同脱除提质的深共晶溶剂，同时提供其制备方法，并将其应用于有机固废超临界水气化合成气和发酵沼气的硫碳协同脱除提质中，制备高值可燃气，解决现有吸收方法中吸收效率低、成本高、存在污染腐蚀等问题。

本发明采用的技术方案是：

一种用于气体硫碳协同脱除提质的深共晶溶剂，其特征在于：

其为氯化胆碱和乙醇胺混合所得的深共晶溶剂，并加水改性；所述氯化胆碱的化学式为C₅H₁₄ClNO，所述乙醇胺的化学式为C₂H₇NO；氯化胆碱与乙醇胺的摩尔比为1:5，溶剂中的含水率为质量比75％。

所述的深共晶溶剂，由以下办法制备获得：

(1)将氯化胆碱按所述的摩尔比和乙醇胺混合密封，在50-70℃下加热，充分混合；

(2)将步骤(1)所得样品按所述的质量比与水混合，充分混合后得到降粘提质后的深共晶溶剂。

本发明还涉及所述深共晶溶剂在有机固废超临界水气化合成气和发酵沼气的硫碳协同脱除提质中的应用，所述应用中的吸收工况为40-60℃、0.75-1.0MPa。

与现有技术相比，本发明的有益效果主要体现在：