一种二氧化碳捕集方法技术

本发明专利技术公开一种二氧化碳捕集方法。所述二氧化碳捕集方法，包括采用含伯胺基的离子液体水溶液作为CO2的捕获工质对CO2进行吸收并形成CO2水合物的步骤。该方法综合了离子液体法和水合物法两种CO2捕获方式，实现离子液体水溶液和气体水合物对CO2的双重捕获，大为提升对CO2的捕捉效率，从而提高了脱碳效率。本发明专利技术克服了现有的离子液体法受离子液体吸收能力的限制，同时也突破了单纯水合物脱碳的压力和CO2含量要求高的局限性；具有更好的工业应用价值。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及二氧化碳捕集与分离领域，具体涉及一种以离子液体水溶液为工质的对CO2同时进行吸收及形成水合物的双捕获方法。
技术介绍
近年来，全球的灾难性的气候事件频发，全球气温日益变暖，各国政府和公众高度关注。科学家普遍认为，全球气候变暖最主要的原因是人类的生产生活所排放温室气体引起。其中二氧化碳被认为是最主要的温室气体。大气中二氧化碳浓度:工业革命以前280ppm, 2005年379ppm，2012年达到新高393.lppm。因此减少二氧化碳的排放，应对全球气候问题，维持人类社会可持续发展显得非常迫切和必要。传统的CO2捕集方法有吸收法、吸附法、低温蒸馏法及膜分离法，这些方法都存在各自的缺点，在实际应用中没有被大规模米用。离子液体作为新型的绿色溶剂，完全由离子组成，在室温或者接近室温下呈液体状态的低温熔融盐，具有不挥发、液态存在的温度范围宽、不易燃、溶解能力强、阴阳离子可设计性等特性。一系列研究表明，CO2在离子液体中的溶解度比其他气体大得多，所以可以用离子液体来吸收二氧化碳，实现CO2的分离。Blanchard等首次发现CO2可以溶解在1-丁基-3-甲基咪唑六氟磷酸盐([BMM] [PF6])中，而[BMM] [PF6]几乎不溶于CO2。Bate等在阳离子中引入-NH2，合成了含有氨基的功能型离子液体1-氨丙烯基-3-丁基咪唑四氟硼酸盐([NH2P-bim] [BF4])，其对CO2的吸收能力达到0.5molC02/molILO离子液体存在粘度大的问题，不利于离子液体对CO2的吸收，于是，吴永良等和阳涛等分别采用离子液体1-(1-氨基丙基)-3-甲基咪唑溴盐([NH2P-Hiim] Br)、1-氨丙基-3-甲基咪唑溴盐([APMM]Br)水溶液吸收CO2，在常温常压下，CO2在离子液体水溶液中的溶解度接近理论吸收量。水能减小离子液体本身的粘度，改善其流动性，促进对CO2的吸收。吴有庭等在专利CN100999498中提出一种可作为传统有机胺替代品的氨基离子液体化合物。陆建刚等在专利CN102008870中报道了一种优良的功能型离子液体，能应用于塔柱类反应器和膜吸收过程。然而，由于离子液体对CO2的吸收能力受到离子液体的结构限制，存在上限值，难以进行突破。气体水合物是小分子气体(如:C02、甲烷及H2S等)在一定温度压力下和水形成的笼状晶体混合物。不同气体与水生成水合物的条件存在差异，如在相同的温度下，CO2形成水合物比N2形成水合物所需要的压力要低。因此可以利用水合物法从混合物中分离提纯气体。与传统的方法相比，水合物法具有污染小、能耗低、工艺流程简单及成本低等优点，在CO2的捕获、分离和储存方面十分有潜力。Dwain F.Spencer等在专利US6797039B2中报道了用水合物法从混合气体中分离出CO2方法及系统。Dennis Leppin等在专利US20050120878中公开了一种利用水合物技术分离甲烷气体中的CO2的工艺。陈朝阳等在专利CN101456556A中公开了一种水合物法混合气体中CO2工业化分离提纯系统及方法，可应用于烟道气、IGCC合成气、生物质合成气、天然气、煤层气等混合气体中CO2的工业化连续分离提纯。为了提高水合物生成速率和分离效率、降低水合物形成条件，往往需要采用不同种类的添加剂。而添加剂本身较难获得，限制了水合物法的应用。另外，由于CO2水合物是固体，容易沉积聚结，堵塞设备，影响体系的流动性，直接影响了对混合气体的分离效果。综上所述，现有技术中，尽管对CO2的捕获有多种方法，但其各有不足，有需要对现有技术作进一步优化改进。
技术实现思路
本专利技术的目的在于针对现有技术的不足，提供，该方法有机地结合了离子液体法及水合物法，可以大大提高对CO2的捕获效果，同时其工艺条件较现有技术更有益，更容易在工业上实现，并且具有高的脱碳效率。本专利技术的上述目的通过如下技术方案予以实现: ，包括采用含伯胺基的离子液体水溶液作为CO2的捕获工质对CO2进行吸收并形成CO2水合物的步骤。现有技术中，已经对能捕获CO2的离子液体作了详尽的研究，研究人员发现，当离子液体中含有伯胺基时，其对CO2具有较佳的捕获性能。同时，研究人员为了改善离子液体的粘度，把具有上述功能的离子液体制备成具有水溶性的离子液体也属于现有技术。本专利技术中，采用的工质正是现有技术中能形成水溶液的以及具有伯胺基的离子液体。专利技术人发现，当选用对CO2有选择性吸收的功能型离子液体时，由于离子液体的存在提高了 CO2在水 相中的含量(可以理解为增加了 CO2在水相中的溶解度)，使体系更容易形成CO2的气体水合物，实现离子液体溶液和气体水合物对CO2的双重捕获，使得捕获效率大大提闻。离子液体水溶液的加入，使得CO2水合物的形成条件相对纯水体系变得更容易实现(温度略高，压力略低)，同时，由于在气体水合物形成的过程中，离子液体溶液不会完全冻结，能够使体系保持较好的流动性，使工业上具有更好的应用价值。优选地，所述含伯胺基的离子液体的阳离子为含有伯胺基的咪唑基化合物。优选地，所述含伯胺基的离子液体的阳离子为1-氨丙基-3-甲基咪唑离子，其具有如下结构式:本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种二氧化碳捕集方法，其特征在于，包括采用含伯胺基的离子液体水溶液作为CO2的捕获工质对CO2进行吸收并形成CO2水合物的步骤。

【技术特征摘要】
1.一种二氧化碳捕集方法，其特征在于，包括采用含伯胺基的离子液体水溶液作为CO2的捕获工质对CO2进行吸收并形成CO2水合物的步骤。2.根据权利要求1所述的二氧化碳捕集方法，其特征在于，所述含伯胺基的离子液体的阳离子为含有伯胺基的咪唑基化合物。3.根据权利要求1所述的二氧化碳捕集方法，其特征在于，所述含伯胺基的离子液体的阳离子为1-氨丙基-3-甲基咪唑离子，其具有如下结构式: 4.根据权利要求1所述的二氧化碳捕集方法，其特征在于，所述含伯胺基的离子液体的阴离子为卤离子。5.根据权利要求1所述的二氧化碳捕集方法，其特征在于，所述含伯胺基的离子液体水溶液中，离子液体占溶液质量的5~35%，水占溶液质量的65、5%。6.根据权利要求1所述的二氧化碳捕集方法，其特征在于...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭开华，李松，毕崟，杨翠莲，皇甫立霞，
申请(专利权)人：中山大学，
类型：发明
国别省市：广东;44