一种具有自萃取特性的功能化离子液体二氧化碳相变吸收体系及其应用制造技术

本发明专利技术提供一种具有自萃取特性的功能化离子液体二氧化碳相变吸收体系及其应用，该相变吸收体系为由功能化离子液体N,N

【技术实现步骤摘要】
一种具有自萃取特性的功能化离子液体二氧化碳相变吸收体系及其应用


[0001]本专利技术涉及二氧化碳捕集
，且特别涉及一种具有自萃取特性的功能化离子液体二氧化碳相变吸收体系及其应用。

技术介绍

[0002]大气中二氧化碳(CO2)的显著增长是全球变暖和气候变化的主要原因。二氧化碳捕获、利用与封存技术(CCUS)被广泛认为是未来减少二氧化碳排放、保障能源安全和实现可持续发展的重要手段。因其可靠、技术成熟，能够处理大量的气体，使得有机胺吸收法成为目前应用最普遍的二氧化碳捕获技术。然而，该技术存在高资金成本、高能耗汽提塔、设备腐蚀、溶剂降解等缺点，从而阻碍了其在世界范围内的大规模应用。此外，胺类溶剂需要在120～140℃的高温下进行再生，因而造成了巨大的能量损失，占总运行成本的70％左右。
[0003]双相吸收剂在这样的情形下应运而生。双相吸收剂分为两类，目前研究的大部分双相吸收剂是第一类相变吸收剂，其在吸收前为均相，吸收CO2饱和后发生相变，通过减少再生液的体积可有效降低再生能耗，但由于富液粘度大，因而不利于后续相分离和操作。第二类相变吸收剂，其吸收前在室温下为两相，吸收二氧化碳饱和后均相体系，在热再生过程中重新发生相变，由于自萃取作用可促进再生的进行，因此可以降低再生温度节约能耗。第二类双相吸收剂可以有效降低再生能耗，但是目前关于第二类相变吸收剂的报道较少。现有的第二类双相吸收剂的吸收性能还无法达到基准MEA的水平，自萃取的速度很慢且自萃取效果不明显，需要额外添加大量萃取剂，成本高，同时无法规避加入的惰性萃取剂后续多级蒸馏的问题，蒸馏分离额外添加的惰性萃取剂消耗了总能耗的30％。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于提供一种具有自萃取特性的功能化离子液体二氧化碳相变吸收体系，该二氧化碳相变吸收体系具有较高的二氧化碳吸收负荷、高再生效率和低再生能耗。
[0005]本专利技术的另一目的在于提供所述的具有自萃取特性的功能化离子液体二氧化碳相变吸收体系的应用。
[0006]本专利技术解决其技术问题是采用以下技术方案来实现的。
[0007]本专利技术提出一种具有自萃取特性的功能化离子液体二氧化碳相变吸收体系，其特征在于，由功能化离子液体N,N
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二丁基
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1,3
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丙二胺咪唑与水构成的二元混合体系，所述功能化离子液体N,N
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丙二胺咪唑的总浓度为0.5～1mol/L。
[0008]本专利技术提出上述的具有自萃取特性的功能化离子液体二氧化碳相变吸收体系的应用，以所述功能化离子液体N,N
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丙二胺咪唑为吸收剂，以水作为溶剂，通过调控CO2负荷，实现体系相变和CO2捕集。
[0009]本专利技术实施例的具有自萃取特性的功能化离子液体二氧化碳相变吸收体系及其
应用的有益效果是：
[0010]1、本专利技术采用了功能化离子液体双相吸收剂，通过调节阴阳离子组合，在满足高负荷的同时，通过热解吸的方式自萃取再生，其具有高效的CO2捕集性能(吸收负荷为1.3～1.5mol CO2/mol吸收剂)及再生性能(再生效率为64％～93％)。
[0011]2、因功能化离子液体的可设计性，通过调节阴阳离子组合，满足高效的CO2吸收负荷。而且通过热解吸的方式自萃取再生，有效避免了使用N2吹扫加热再生，保证最终收集得到的CO2气体纯度，利于CCUS后期的封存处理。
[0012]3、再生过程中，再生出来的功能化离子液体在溶液上方形成有机相，自发的将再生的离子液体萃取到贫相中(自萃取作用)，从而促进再生反应正向进行，不仅克服了传统有机胺再生难的缺陷，而且还可以实现低温再生，从而极大降低再生能耗，更有利于工业化推广。
附图说明
[0013]为了更清楚地说明本专利技术实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本专利技术的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
[0014]图1为不同浓度的[DBAPAH][Im]‑
水二元体系的CO2吸收性能示意图；
[0015]图2为本专利技术实施例1的具有自萃取特性的功能化离子液体二氧化碳相变吸收体系吸收CO2前后及再生后的溶液分相情况实物照片；
[0016]图3为不同再生温度下采用热解吸方式的再生效率示意图。
具体实施方式
[0017]为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。
[0018]下面对本专利技术实施例的具有自萃取特性的功能化离子液体二氧化碳相变吸收体系及其应用进行具体说明。
[0019]本专利技术实施例提供的一种具有自萃取特性的功能化离子液体二氧化碳相变吸收体系，由功能化离子液体N,N
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丙二胺咪唑与水构成的二元混合体系，所述功能化离子液体N,N
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丙二胺咪唑的总浓度为0.5～1mol/L。
[0020]离子液体(Ionic liquids,ILs)具有可忽略的蒸气压、高的热稳定性和结构可调的特性，因而在二氧化碳捕获方面表现出良好的性能，有望取代传统的烷醇胺吸附剂。由于离子液体具有结构可设计的特性，所以可以在常规离子液体的基础上，通过调节阴阳离子组合或引入特定功能化基团，以获得具有特殊功能、任务专一的功能化离子液体。本专利技术的具有自萃取特性的功能化离子液体二氧化碳相变吸收体系的主吸收剂为功能化离子液体，通过基团设计使得该体系具有超高的CO2吸收剂负荷。另一方面，由于体系具有“自萃取”特性，即吸收前二元溶液为液液两相，吸收CO2饱和后产物相变消失变为均一液相溶液；热解
吸过程，又重新变为液液两相。由于功能化离子液体在解吸过程的“自萃取”作用，可使吸收剂从产物中快速分离，从而促进解吸的进行。
[0021]进一步地，在本专利技术较佳实施例中，所述功能化离子液体N,N
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丙二胺咪唑的化学式为：
[0022][0023]进一步地，在本专利技术较佳实施例中，所述二元混合体系吸收的二氧化碳为纯二氧化碳或混合气体中体积比为5～20％的二氧化碳。
[0024]进一步地，在本专利技术较佳实施例中，所述二氧化碳的吸收温度为30～60℃，吸收负荷为1.3～1.5mol CO2/mol吸收剂。
[0025]进一步地，在本专利技术较佳实施例中，所述二元混合体系在吸收二本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种具有自萃取特性的功能化离子液体二氧化碳相变吸收体系，其特征在于，由功能化离子液体N,N
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丙二胺咪唑与水构成的二元混合体系，所述功能化离子液体N,N
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丙二胺咪唑的总浓度为0.5～1mol/L。2.根据权利要求1所述的具有自萃取特性的功能化离子液体二氧化碳相变吸收体系，其特征在于，所述功能化离子液体N,N
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二丁基
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丙二胺咪唑的化学式为：3.根据权利要求1所述的具有自萃取特性的功能化离子液体二氧化碳相变吸收体系，其特征在于，所述二元混合体系吸收的二氧化碳为纯二氧化碳或混合气体中体积比为5～20％的二氧化碳。4.根据权利要求3所述的具有自萃取特性的功能化离子液体二氧化碳相变吸收体系，其特征在于，所述二氧化碳的吸收温度为30～60℃，吸收负荷为1.3～1.5mol CO2/mol吸收剂。5.根据权利要求1所述的具有自萃取特性的功能化离子液体二氧化碳相变吸收体系，其特征在于，所...

【专利技术属性】
技术研发人员：荆国华，吕碧洪，王琛，周作明，
申请(专利权)人：华侨大学，
类型：发明
国别省市：