一种气体捕集剂及其制备方法和应用技术

本发明专利技术提供了一种气体捕集剂及其制备方法和应用。该气体捕集剂包括主溶剂和吸附剂，或者进一步含有：助溶剂和/或添加剂；主溶剂为酰胺类极性溶剂；吸附剂为沸石咪唑酯骨架材料；助溶剂为乙二醇；添加剂为2‑甲基咪唑。本发明专利技术的气体捕集剂可以捕集炼厂干气、天然气、催化干气、焦炉煤气、烟道气、煤层气，而且具有较好的分离效果。

A gas catcher and its preparation and Application

The invention provides a gas catcher and a preparation method and application thereof. The gas catcher comprises a main solvent and an adsorbent, or further comprises: a cosolvent and / or an additive; the main solvent is a polar solvent of amide type; the adsorbent is a zeolite imidazole ester skeleton material; the cosolvent is glycol; and the additive is 2 \u2011 methylimidazole. The gas catcher of the invention can catch refinery dry gas, natural gas, catalytic dry gas, coke oven gas, flue gas and coalbed gas, and has good separation effect.

【技术实现步骤摘要】
一种气体捕集剂及其制备方法和应用
本专利技术涉及一种分离试剂，尤其涉及一种气体的捕集分离的组合物，属于气体分离

技术介绍
近几年发展起来的一种高效气体净化方法是采用吸收-吸附耦合法分离混合气体。该方法是将具有较大比表面积和孔容以及良好化学和热稳定性的多孔材料分散于溶剂中，形成悬浮浆液，进行气体分离。一方面，该方法结合了吸收分离法和吸附分离法各自的优点，各取所长，强化了MOF材料的捕集分离效果，事半功倍；另一方面，采用浆液法，增加了MOF材料的流动性，提高了其分散性，节约动力，使得MOF材料的浆液在搅拌作用下混合均匀，捕集效果更好且使工业化连续运转成为可能。沸石咪唑酯骨架材料(zeoliticimidazolateframeworks,ZIFs)是MOFs材料的一种，它是一种由过渡金属离子与咪唑或其衍生物相连而生成的新型拓扑结构，不仅具有比表面积大、孔隙率高、孔体积大、孔道尺寸可调及骨架可修饰等优点，而且化学及热稳定性良好，广泛应用于气体储存与分离、光化学材料、磁性材料，催化以及医学领域。传统的浆液法分离气体是以水或其与乙二醇的混合溶液作为溶剂，以ZIF-8/ZIF-67等沸石咪唑酯骨架材料作为吸附剂，辅以2-甲基咪唑强化吸收，但该体系在固相含率仅为25％的条件下就具有很高的粘度，且传质速率低，不利于进一步提高单组份气体捕集量与混合气体分离效果。在高温负压浆液重生过程中该体系起泡、沾壁现象严重易导致管线堵塞，且由于水沸点较低，损失量巨大，需在实际操作过程中不断补充水，不利于工业连续化操作。r>因此，开发一种可以吸附效果好的，可以用于气体捕集与分离的浆液成为了本领域亟待解决的问题之一。
技术实现思路
为了解决上述技术问题，本专利技术的目的在于提供一种具有较好分离效果的气体捕集剂。为了实现上述技术目的，本专利技术提供了一种气体捕集剂，该气体捕集剂包括主溶剂和吸附剂，或者进一步包括：助溶剂和/或添加剂；其中，主溶剂为酰胺类极性溶剂；吸附剂为沸石咪唑酯骨架材料；助溶剂为乙二醇；添加剂为2-甲基咪唑。本专利技术的气体捕集剂以酰胺类极性溶剂代替水作为介质，在增加吸附剂固相含率(40％)、增大单组份气体吸附量与混合气体分离效果的同时，仍具有良好的流动性(粘度小)。本专利技术的气体捕集剂中以酰胺类极性溶剂代替水作为主溶剂，使气体捕集剂的固相含率升高(气体捕集剂的固含量可以达到40％)。固含率增加，相同浆液体积中含有固体更多，单组份气体吸附量提高，混合气的分离效果也由于单位体积中固体增加而提高。本专利技术的气体捕集剂中以酰胺类极性溶剂为主溶剂，粘度低、沸点高、化学稳定性高，流动性仍然很好；以酰胺类极性溶剂作为主要组成的吸附剂(浆液体系)不沾壁，在吸附剂重生过程中不易起泡、不易堵塞管道。另外，本专利技术的气体捕集剂通过采用酰胺类极性溶剂作为主溶剂，捕集剂的传质效率高，传质时间快，在气体分离中型实验以及后期工业应用中具有其它溶剂无可比拟的优越性。而且，本专利技术的气体捕集剂的重复利用性高，在重复利用三次后，吸附性能仅降低不到1％。本专利技术的气体捕集剂吸收气体饱和后，可以通过加热减压将气体解吸出来，实现浆液重生，回收的浆液可以重复利用，重新吸收气体。在本专利技术的气体捕集剂中，主溶剂用于溶解、分散吸附剂；同时可以吸收待捕集的气体，当处理混合气时，也可以起到选择分离的作用(因为对不同气体的溶解度不同)。在本专利技术的一具体实施方式中，采用的主溶剂可以为N,N-二甲基甲酰胺、N,N-二甲基乙酰胺和N,N-二乙基甲酰胺中一种两种以上的组合。更进一步地，采用的主溶剂可以为N,N-二甲基乙酰胺。在本专利技术的气体捕集剂中，助溶剂用于增强辅助的作用。助溶剂可以不添加。助溶剂(乙二醇)可以在吸附剂周围形成一层选择性透过膜，有些气体可以通过，有些气体通过困难，可以在吸附剂的基础上，起到辅助选择的作用。在本专利技术的一具体实施方式中，助溶剂可以为乙二醇。在本专利技术的气体捕集剂中，吸附剂用于选择性吸附待捕集气体。在本专利技术的一具体实施方式中，采用的吸附剂可以为ZIF-8沸石咪唑酯骨架材料或ZIF-67沸石咪唑酯骨架材料。具体地，采用的吸附剂可以为ZIF-8沸石咪唑酯骨架材料。在本专利技术的气体捕集剂中，添加剂作为吸附剂的配体，可以保护吸附剂在酸性环境中的骨架仍保持完整。在气体捕集剂中可以根据需要选择是否添加。在本专利技术的一具体实施方式中，以该气体捕集剂的总质量浓度为100％计，助溶剂的含量为0％-10％，吸附剂的含量为10％-45％，添加剂的含量为0％-10％，余量为主溶剂。具体地，助溶剂的含量可以为1wt％、2wt％、3wt％、4wt％、5wt％、6wt％、7wt％、8wt％、9wt％等。具体地，吸附剂的含量可以为10wt％、20wt％、30wt％、35wt％、40wt％、42wt％等。具体地，添加剂的含量可以为1wt％、2wt％、3wt％、4wt％、5wt％、6wt％、7wt％、8wt％、9wt％等。本专利技术的气体捕集剂的固含量为10％-40％，并且在相同固含量的条件下，本专利技术的气体捕集剂的粘度要低于现有的气体捕集剂的粘度。本专利技术的气体捕集剂的制备方法包括以下步骤：将吸附剂溶于主溶剂和助溶剂(当含有助溶剂时)中，搅拌，加入添加剂(当含有添加剂时)，混合搅拌，得到所述气体捕集剂。本专利技术的气体捕集剂可以用于捕集炼厂干气、天然气、催化干气、焦炉煤气、烟道气、煤层气。比如，可以捕集如C1、C2的烷烃或烯烃，过滤掉无用或者有害的N2、CO2等，若有需要，有益组分可以进一步分离提纯；或可以捕集CO2、N2等，回收通过的H2等组分。本申请的气体捕集剂的捕集效果好，固相分散程度好、粘度小，传质快、不易起泡、不沾壁、浆液重复利用性能高。附图说明图1为本专利技术实施例2与对比例2所测得的甲烷溶解度曲线对比图。图2为本专利技术实施例2与对比例2所测得的甲烷吸附动力学曲线对比图。图3为本专利技术实施例3所测得的甲烷溶解度曲线图。图4为本专利技术实施例4所测得的二氧化碳溶解度曲线图。图5为本专利技术实施例5所测得的甲烷溶解度曲线图。具体实施方式为了对本专利技术的技术特征、目的和有益效果有更加清楚的理解，现对本专利技术的技术方案进行以下详细说明，但不能理解为对本专利技术的可实施范围的限定。实施例1本实施例提供了一种气体捕集剂，该气体捕集剂以N,N-二甲基乙酰胺为溶剂；ZIF-8作为固相吸附剂。在室温(23.5℃)、固相含率分别为10％、20％、30％、40％条件下进行粘度测试，测试结果如表1所示。(粘度单位：mPa·s)。对比例1本对比例提供了一种常规气体捕集和分离的浆液组成，以水作为溶剂，ZIF-8作为固相吸附剂。在室温(23.5℃)、固相含率分别为10％、20％、30％、40％条件下进行粘度测试，测试结本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种气体捕集剂，其特征在于，该气体捕集剂包括主溶剂和吸附剂，或者进一步包括：助溶剂和/或添加剂；其中，/n所述主溶剂为酰胺类极性溶剂；/n所述吸附剂为沸石咪唑酯骨架材料；/n所述助溶剂为乙二醇；/n所述添加剂为2-甲基咪唑。/n

【技术特征摘要】
1.一种气体捕集剂，其特征在于，该气体捕集剂包括主溶剂和吸附剂，或者进一步包括：助溶剂和/或添加剂；其中，
所述主溶剂为酰胺类极性溶剂；
所述吸附剂为沸石咪唑酯骨架材料；
所述助溶剂为乙二醇；
所述添加剂为2-甲基咪唑。


2.根据权利要求1所述的气体捕集剂，其特征在于，所述主溶剂为N,N-二甲基甲酰胺、N,N-二甲基乙酰胺和N,N-二乙基甲酰胺中一种或两种以上的组合。


3.根据权利要求1所述的气体捕集剂，其特征在于，所述主溶剂为N,N-二甲基乙酰胺。


4.根据权利要求1所述的气体捕集剂，其特征在于，以该气体捕集剂的总质量浓度为100％计，所述吸附剂的含量为10％-45％，所述助溶剂的含量为0％-10％，所述添加剂的含量为0％-10％，余量为主溶剂。


5.根据权...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈光进，杨明科，孙长宇，邹恩宝，陈婉，
申请(专利权)人：中国石油大学北京，
类型：发明
国别省市：北京;11