非水相高沸点离子液体-哌嗪混合型CO2吸收剂及其制备方法、应用

摘要

本发明涉及一种非水相高沸点离子液体‑哌嗪混合型CO2吸收剂及其制备方法、应用。本发明吸收剂由烷基咪唑类离子液体、哌嗪、非水溶剂混合而成。与传统CO2吸收剂相比，本发明不仅采用醇溶剂体系替代了传统的水溶剂体系，而且优化调整了吸收剂中的活性成分，在显著提高CO2捕集速率的同时，实现了低能耗条件下快速高效捕集混合气中CO2的目的。本发明提供的CO2吸收剂还具有吸收速率快、循环容量大、再生能耗低、循环使用损耗小等优点，即便多次循环吸收‑解吸CO2后，依然维持较高的吸收速率和溶解度。

说明书

技术领域

本发明涉及气体净化及复合材料技术领域，具体涉及一种非水相高沸点离子液体-哌嗪混合型CO

背景技术

随着化石燃料的使用量日益增加，CO

在利用溶剂吸收捕集二氧化碳的过程中，化学吸收法中的醇胺法是目前应用最为广泛、研究最多的技术。该方法虽然有一些优点，但是仍存在一些问题需要克服，例如吸收剂易挥发、吸收剂再生成本高、热量利用率低、吸附剂的腐蚀性及对设备的损耗、操作要求较高等。

检索发现，中国专利CN103381330A公开了一种用于捕集或分离二氧化碳的吸收剂，该吸收剂由离子液体1-丁基-3-甲基咪唑醋酸盐和胺类水溶液组成，其中胺类限定为哌嗪或N-甲基环己胺MCA。中国专利CN103084146A公开了一种脱碳吸收剂，该吸收剂包含一乙醇胺、胍类活化剂和水。中国专利CN102549001A公开了一种含有氨基-硅氧烷组合物的二氧化碳吸收剂。

综上可知，目前工业上常见的CO

发明内容

本发明的目的在于提供一种非水相高沸点离子液体-哌嗪混合型CO

进一步的，吸附剂中活性组分(烷基咪唑类离子液体+哌嗪)的总浓度为0.5-2.5mol/L，烷基咪唑类离子液体与非水溶剂的摩尔比为X:(1-X)，其中1≤X≤5。

进一步的，所述烷基咪唑类离子液体选自(C

优选的，所述吸附剂由[C

本发明的第二重目的在于利用上述非水相高沸点离子液体-哌嗪混合型CO

进一步的，吸附温度为10-50℃，吸附压力为1-2bar，吸附时间为0.5-2h。

进一步的，所述待处理废气具体为纯二氧化碳气体、化石燃料电厂烟道气、汽车尾气、化工合成气、燃煤电厂烟气或石灰窑气体等所有含CO

进一步的，该方法还包括再生步骤：采用加热、减压、闪蒸、汽提中的至少一种方式对吸附分离所得富液进行再生。

进一步的，吸附富液再生解吸温度为70-120℃，压力为0.8-1bar。

与现有技术相比，本发明的有益效果体现在以下几个方面：

(1)摒弃了以水作为溶剂的传统CO

(2)与水相比，本申请选用的乙二醇沸点更高且不易挥发，作为CO

(3)本发明提供的CO

(4)水是所有溶剂中比热最大的，本申请选用的乙二醇的比热比水小，因此本申请提供的CO

附图说明

图1为本发明CO

图2为本发明CO

其中1-氮气钢瓶；2-CO

具体实施方式

为使本领域普通技术人员充分理解本发明的技术方案和有益效果，以下结合具体实施例及附图进行进一步说明。

本发明各实施例使用的CO

实施例1

将1.90g[C

采用如图1所示装置进行了CO

上式中，A-气液界面接触面积，此处具体值为0.00136m

为了减小由于CO

实验结果表明，实施例1测得的CO

常压下采用氮气吹扫，将吸收后的富液用图2所示解吸装置在90℃下解吸再生30分钟，按照公式(2)计算所得的解吸率为98％。

上式中，η-解吸率(％)；V

实施例2

将2.15[C

采用如图1所示装置进行CO

常压下采用氮气吹扫，将吸收后的富液用图2所示解吸装置在80℃下解吸再生30分钟，计算所得解吸率为70％。

本发明配制所得吸收剂的沸点就是乙二醇的沸点，实验结果表明该吸附剂的吸收速率在3.10mmol/s·m