一种相变吸收酸性气体的方法技术

本发明专利技术公开一种相变吸收酸性气体的方法，将三级胺溶解于溶剂中，制得混合溶液；将混合溶液移入吸收装置中，通入酸性气体反应分相，至吸收装置重量不变停止通气；将吸收装置中的贫相移出，富相移入75~100℃冷凝回流的方式解吸，将吸收装置中的贫相与解吸后所得液相混合，用于循环吸收；本发明专利技术的原料采用含有碳环的三级胺和高沸点有机溶剂，实现了非水体系下液‑固或液液相变吸收酸性气体，实现了吸收‑解吸可逆循环吸收工业酸性气体，解决了传统吸收技术解吸能耗高，溶剂损失严重等问题，可以将其应用于化工行业酸性气体的捕集领域。

【技术实现步骤摘要】
一种相变吸收酸性气体的方法
本专利技术涉及一种相变吸收酸性气体的方法，属于吸收分离工业废气、烟道气中的酸性气体及环境保护应用领域。
技术介绍
随着经济和社会的快速发展，化石燃料广泛应用于现代生活中，这导致酸性气体如CO2和SO2的过度排放。前者CO2被认为是造成全球变暖的主要原因，后者SO2是导致酸性雨水，疾病和建筑物的腐蚀的主要因素。另外酸性气体H2S主要是炼油厂和天然气厂排出的剧毒气体，它对设备和人类的健康有着巨大的危害，因此酸性气体捕集技术的发展成了关键。到现在为止，很多种类的材料已被用于研究酸性气体CO2和SO2、H2S的捕获，如钙基材料，沸石，碳材料，低共熔溶剂和金属有机物框架，有机胺水溶液是一种商业化的酸性气体吸收剂，可以用于SO2、CO2、H2S的捕集。虽然有机胺水溶液对于除去酸性气体是有效和可靠的，但由于水的蒸发和高热容，它需要消耗大量的能量；离子液体具有低挥发性、可再生、结构可调的特性，通过引入一系列的官能团来不断改善其吸收酸性气体的性能，这使得离子液体在酸性气体捕集的领域有广泛的研究，但是离子液体吸收酸性气体的键合力比较强，解吸困难，同样存在着解吸能耗高的问题。为了减少CO2去除期间的能量消耗，研究者们已经提出了许多材料和技术。其中，相变溶剂被认为是有工业应用前景的方法。在吸收过程中，这些均相溶剂会与CO2发生液-液或液-固相变反应，形成两个不混溶的相：CO2的富相和贫相。这时只需将CO2富相送到汽提塔进行再生，且CO2贫相可以直接重复使用，所以需要的总溶剂再生能量将大大降低。IFPEnergiesnouvelles专利技术了一种DMX™技术，DMX溶剂会在特定条件下形成两种不混溶的液相。此技术再生能量过程（2.3GJ/tCO2）远低于30wt％单乙醇胺(MEA)溶液(3.7GJ/tCO2)。在非水系统中，一些链烷醇胺-醇混合物比如由MEA/异辛醇和DEA/异辛醇溶液吸收CO2后也会形成两个液液相。在含水体系中，碱金属碳酸盐、氨、氨基酸盐如脯氨酸钾和肌氨酸钾可与CO2反应形成碳酸氢盐沉淀。除此之外室温离子液体（RTIL）也可实现液-固相变吸收CO2，如MEA，DEA和2-氨基-2-甲基-1-丙醇（AMP）可与CO2反应生成氨基甲酸酯，其是一种从离子液体中沉淀出来的铵盐。
技术实现思路
本专利技术的目的以三级胺为主要吸收剂，在于不同非水溶剂中，通过相变吸收来解决工业烟道气中低含量酸性气体捕集难、传统吸收技术中解吸能耗高、吸收溶剂损失严重等问题。一种相变吸收酸性气体的方法，具体步骤如下：（1）将三级胺溶解于溶剂中，制得混合溶液；（2）将步骤（1）制得的混合溶液移入吸收装置中，在混合溶液中通入酸性气体，在19～35℃下反应分相，至吸收装置重量不变停止通气；（3）将步骤（2）吸收装置中的贫相移出，贫相是与富相相对的，为酸性气体富集量少的那一相，富相移入75~100℃的恒温油浴中，采用冷凝回流的方式解吸，解吸时间为30~60min；（4）将步骤（2）吸收装置中的贫相与步骤（3）解吸后所得液相混合，用于步骤（2）进行循环吸收。步骤（1）所述三级胺为带有碳环的三级胺，为N,N,N,N-四甲基对苯二胺、N,N-二甲基苯胺、二苯胺、二苄胺、N-甲基苄胺、N-乙基苄胺、N,N-二甲基环己胺、N-甲基-N-环己苄基胺、N,N-二甲基苄胺、N-甲基二环己基胺、1-甲基苯并咪唑、1-苄基咪唑中的一种。步骤（1）所述溶剂为有机溶剂，所述有机溶剂为醇、醚、酮、酯、有机酸中的一种，所述醇为正丁醇、乙二醇、异丁醇、二乙二醇中的一种；所述醚为乙二醇乙醚、二乙二醇二甲醚、二乙二醇二乙醚、苯基醚中的一种；所述酮为N-甲基吡咯烷酮；所述酯为碳酸丙烯酯、醋酸丁酯、碳酸乙烯酯中的一种；所述有机酸为甲酸、乙酸、丙酸、乳酸、苯甲酸、丙烯酸中的一种。所述有机溶剂为醇、醚、酮、酯时，按照有机溶剂与三级胺的质量比为(4~10)：1的比例将三级胺溶解于有机溶剂；所述有机溶剂为有机酸时，按照有机溶剂与三级胺的摩尔比为(1~2)：1的比例将三级胺溶解于有机溶剂。步骤（2）所述酸性气体为SO2、H2S中的一种或两种任意比例混合。步骤（3）所述冷凝回流为水冷冷凝回流或空冷冷凝回流。本专利技术所述方法可应用于工业酸性气体捕集与分离。与现有的传统合成方法相比，本专利技术具有以下优点：（1）本专利技术的原料采用含有碳环的三级胺和高沸点有机溶剂，实现了非水体系下液-固或液液相变吸收酸性气体，可以将其应用于化工行业酸性气体的捕集领域。（2）本专利技术实现了吸收-解吸可逆循环吸收工业酸性气体，解决了传统吸收技术解吸能耗高，溶剂损失严重等问题。（3）本专利技术吸收液经多次吸收/解吸后，其吸收能力仍然很稳定，且吸收效果良好。具体实施方式下面结合实例对本专利技术做进一步详细说明，但本专利技术的保护不限于所述内容。实施例1一种相变吸收酸性气体的方法，具体步骤如下：（1）常温常压，将N,N,N,N-四甲基对苯二胺与正丁醇以质量比1:4制得混合溶液；（2）将步骤（1）制得的混合溶液移入三口烧瓶中，在混合溶液中通入酸性气体SO2，在19℃下反应分相，至吸收装置重量不变停止通气，得到液固相变吸收产物；（3）将步骤（2）吸收装置中的贫相即液相移出，贫相是与富相相对的，为酸性气体富集量少的那一相，富相即剩余固相移入75℃的恒温油浴中，采用水冷冷凝的方式冷凝回流进行解吸，解吸时间为30min；（4）将步骤（2）吸收装置中的贫相与步骤（3）解吸后所得液相混合，用于步骤（2）进行循环吸收酸性气体，五个循环后，其吸收能力基本没有下降。实施例2一种相变吸收酸性气体的方法，具体步骤如下：（1）常温常压，将N,N-二甲基苯胺与乙二醇乙醚以质量比1:6制得混合溶液；（2）将步骤（1）制得的混合溶液移入三口烧瓶中，在混合溶液中通入酸性气体SO2，在25℃下反应分相，至吸收装置重量不变停止通气，得到液固相变吸收产物；（3）将步骤（2）吸收装置中的贫相即液相移出，贫相是与富相相对的，为酸性气体富集量少的那一相，富相即剩余固相移入85℃的恒温油浴中，采用空冷冷凝的方式冷凝回流进行解吸，解吸时间为40min；（4）将步骤（2）吸收装置中的贫相与步骤（3）解吸后所得液相混合，用于步骤（2）进行循环吸收酸性气体，五个循环后，其吸收能力基本没有下降。实施例3一种相变吸收酸性气体的方法，具体步骤如下：（1）常温常压，将二苯胺与N-甲基吡咯烷酮以质量1:10制得混合溶液；（2）将步骤（1）制得的混合溶液移入三口烧瓶中，在混合溶液中通入酸性气体SO2，在35℃下反应分相，至吸收装置重量不变停止通气，得到液固相变吸收产物；（3）将步骤（2）吸收装置中的贫相即液相移出，贫相是与富相相对的，为酸性气体富集量少的那一相，富相即剩余固相移入100℃的恒温油浴中，采用水冷冷凝的方式冷凝回流进行解吸，解吸时间为60min；（4）将步骤（2）吸收装置中的贫相与步骤（3）解吸后所得液相混合，用于步骤（2）进行循环吸收酸性气体，五个循环后，其吸收能力基本没有下降。实施例4一种相变吸收酸性气体的方法，具体步骤如下：（1）常温常压，将二苄胺与碳酸丙烯酯以质量比1:4制得混合溶液；（2）将步骤（1）制得的混合溶液移入三口烧瓶中，在混合溶液中通入酸性气体H2S，在19℃下本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种相变吸收酸性气体的方法，其特征在于，具体步骤如下：（1）将三级胺溶解于溶剂中，制得混合溶液；（2）在步骤（1）制得的混合溶液中通入酸性气体，在19～35℃下反应分相，至吸收装置重量不变停止通气；（3）将步骤（2）中的贫相移出，富相在75~100℃冷凝回流解吸，解吸时间为30~60min；（4）将步骤（2）的贫相与步骤（3）解吸后所得液相混合，用于步骤（2）进行循环吸收酸性气体。

【技术特征摘要】
1.一种相变吸收酸性气体的方法，其特征在于，具体步骤如下：（1）将三级胺溶解于溶剂中，制得混合溶液；（2）在步骤（1）制得的混合溶液中通入酸性气体，在19～35℃下反应分相，至吸收装置重量不变停止通气；（3）将步骤（2）中的贫相移出，富相在75~100℃冷凝回流解吸，解吸时间为30~60min；（4）将步骤（2）的贫相与步骤（3）解吸后所得液相混合，用于步骤（2）进行循环吸收酸性气体。2.根据权利要求1所述相变吸收酸性气体的方法，其特征在于，步骤（1）所述三级胺为带有碳环的三级胺，为N,N,N,N-四甲基对苯二胺、N,N二甲基苯胺、二苯胺、二苄胺、N-甲基苄胺、N-乙基苄胺、N,N-二甲基环己胺、N-甲基-N-环己苄基胺、N,N-二甲基苄胺、N-甲基二环己基胺、1-甲基苯并咪唑、1-苄基咪唑中的一种。3.根据权利要求1所述相变吸收酸性气体的方法，其特征在于，步骤（1）所述溶剂为有机溶剂，...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵文波，陈玲，李根明，柴牧原，徐志勇，陈媛，
申请(专利权)人：昆明理工大学，
类型：发明
国别省市：云南,53