用混合离子液体捕集和干燥烟气中CO2的方法及装置制造方法及图纸

本申请公开了一种用混合离子液体捕集和干燥烟气中CO2的方法及装置，混合离子液体为对CO2具有吸收效果的离子液体与亲水性离子液体的混合。装置包括依次连接的吸收塔、精馏塔和闪蒸罐。本发明专利技术将对CO2具有吸收效果的离子液体与亲水性离子液体结合起来形成混合离子液体，在捕集烟气中CO2的同时进行干燥，以此使得烟气达标排放的同时获得干燥的高纯CO2产品。本装置具有捕集效果好，吸收剂分离简单且能耗低的优点。能耗低的优点。能耗低的优点。

【技术实现步骤摘要】
用混合离子液体捕集和干燥烟气中CO2的方法及装置


[0001]本申请涉及污染气体修复
，具体而言，涉及一种用混合离子液体捕集和干燥烟气中CO2的方法及装置。

技术介绍

[0002]二氧化碳(Carbon dioxide，CO2)是主要的温室气体之一，其大量排放已对全球的气候环境造成严重影响。近年来，经济的快速发展促进了人们对能源需求的不断增长，工业和人类活动规模空前增大，全球能源消耗持续增加，造成了CO2大量的排放，全球平均气温快速上升，因此迫切需要开发经济有效的二氧化碳捕集技术。
[0003]目前，二氧化碳捕集技术主要有吸收分离法、吸附分离法、膜分离法和低温分离法。在工业中常采用乙醇胺(MEA)等有机胺溶液作为吸收剂进行燃烧后烟气中CO2气体的捕集，但有机胺溶液具有较高的挥发性，且会对设备造成腐蚀。
[0004]离子液体具有无毒无害，几乎不挥发，高化学稳定性和热稳定性，对CO2溶解度高等优点。采用离子液体作为吸收剂时，使用寿命长。在溶剂回收阶段，离子液体几乎不挥发，通过简单的闪蒸就可以回收再利用，流程简单，能耗低，符合工业上节能减排的要求。在实际的CO2捕集中，通常烟气中是含有饱和水分的，由于CO2溶解度大的离子液体通常是一些高疏水性的，对水的吸收能力较弱，因此单一的离子液体几乎不可能同时进行捕集CO2和干燥。专利申请CN114471173A公开了一种用于捕集CO2气体的复配离子液体分离膜，其将胆碱脯氨酸功能化离子液体与几种常规的离子液体([Bmim][PF6]、[EMIm][N(CN)2]和[HMIm][NTf2])混合负载于聚醚砜膜上进行CO2与N2的分离，同时实现了高渗透通量和高选择性。但该专利申请仅针对两种气体的分离，在实际的应用中会有很大的局限，并且该专利申请中还需用到合成成本高且高粘度的胆碱脯氨酸功能化离子液体。
[0005]专利申请CN209475947U公开了一种利用离子液体吸收合成气中酸性气体的装置，并公开了其使用离子液体作为吸收剂综合利用脱水装置、吸收塔、精馏塔、换热器、冷凝器、混合器、压缩机和闪蒸罐进行合成气中硫化氢和二氧化碳的洗脱。该专利申请使离子液体能够实现回收再利用，降低了分离难度；利用闪蒸罐回收离子液体，能耗低且工艺简单；设备投资费用也大幅降低，实现了节能、低投入、低排放的目标。但此装置中仍然需要额外设置脱水装置，未能使能耗降到最低。

技术实现思路

[0006]本专利技术提供了一种用混合离子液体捕集和干燥烟气中CO2的方法，所述混合离子液体为对CO2具有吸收效果的离子液体与亲水性离子液体的混合；所述对CO2具有吸收效果的离子液体为咪唑类醋酸盐离子液体 [C
n
MIM][Ac]或者咪唑类双三氟甲磺酰亚胺离子液体 [C
n
MIM][Tf2N]；所述亲水性离子液体为咪唑类四氟硼酸离子液体 [C
n
MIM][BF4]、咪唑类甲磺酸离子液体 [C
n
MIM][MESO3]或咪唑类醋酸盐离子液体 [C
n
MIM][Ac]，其中n为整数且2 ≤ n ≤ 6。所述对CO2具有吸收效果的离子液体与亲水性离子液体的摩尔比为3
‑
1：1。
其中，咪唑类醋酸盐离子液体 [C
n
MIM][Ac]既对CO2具有吸收效果又具有亲水性，所述混合离子液体中对CO2具有吸收效果的离子液体与亲水性离子液体不能同时选择咪唑类醋酸盐离子液体 [C
n
MIM][Ac]。
[0007]所述方法包括如下步骤：
[0008]（1）在吸收塔中采用所述混合离子液体对待处理烟气进行处理；
[0009]（2）在两级精馏塔中对步骤（1）排出的液体分别进行脱N2处理和脱CO2处理；
[0010]（3）在闪蒸罐中对步骤（2）处理后的液体进行脱水处理得到可循环使用的混合离子液体。
[0011]具体的，所述方法包括如下（1）
‑
（9）项中的一项或多项：
[0012]（1）所述吸收塔操作条件为温度
‑
30
‑
10℃、压力0.1
‑
5MPa、理论塔板数为4
‑
10；
[0013]（2）吸收塔中混合离子液体与待处理烟气的质量流量比为1
‑
10：1；
[0014]（3）进行脱N2处理时，所述精馏塔的理论塔板数设置为5，压力为1
‑
5MPa，回流比1
‑
3；
[0015]（4）进行脱CO2处理时，所述精馏塔的理论塔板数设置为5块理论塔板，压力0.1
‑
5MPa，回流比1
‑
3；
[0016]（5）所述闪蒸罐的操作条件为温度 80
‑
200℃，压力0.001
‑
0.1Mpa；
[0017]（6）脱N2处理产生的气体作为循环气与待处理烟气一同进入吸收塔中处理；
[0018]（7）待处理烟气进入吸收塔前进行冷却处理；
[0019]（8）脱水处理产生的气体做冷却处理；
[0020]（9）所述步骤（1）排出的液体通过换热器后再进入精馏塔中处理。
[0021]优选的，所述吸收塔理论塔板数为8；和/或，所述吸收塔中混合离子液体与待处理烟气的质量流量比为4
‑
6.5:1。
[0022]本专利技术还提供一种用混合离子液体捕集和干燥烟气中CO2的装置，所述装置包括吸收塔、精馏塔、闪蒸罐，所述精馏塔包括第一精馏塔、第二精馏塔；所述吸收塔塔底的排液口与第一精馏塔进料口连通，所述第一精馏塔底部排料口与第二精馏塔的进料口连通，所述第二精馏塔底部排料口与闪蒸罐进料口连通，所述闪蒸罐底部的排液口与吸收塔塔顶的进液口连通；
[0023]待处理烟气从塔底的进气口进入所述吸收塔，混合离子液体从塔顶的进液口进入所述吸收塔，净化后的烟气从吸收塔塔顶的排气口排出；采用第一精馏塔进行脱N2处理，脱除混合离子液体中夹带的少量N2原料气；第一精馏塔塔顶排出的烟气作为循环气与待处理烟气混合后进入吸收塔；采用第二精馏塔进行脱CO2处理，实现混合离子液体与CO2的分离；采用闪蒸罐进行脱水处理，闪蒸脱除混合离子液体中吸收的H2O，高纯度的离子液体从闪蒸罐底部采出，并循环使用；
[0024]所述混合离子液体为对CO2具有吸收效果的离子液体与亲水性离子液体的混合；所述对CO2具有吸收效果的离子液体为咪唑类醋酸盐离子液体 [C
n
MIM][Ac]或者咪唑类双三氟甲磺酰亚胺离子液体 [C
n
MIM][Tf2N]；所述亲水性离子液体为咪唑类四氟硼酸离子液体 [C
n
MIM][BF4]、咪唑类甲磺酸离子液体 [C
n
MIM][MESO3]或咪唑类醋酸盐离子液体 [C
n
MIM][Ac]，其中n为整数且2 ≤ n ≤ 本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用混合离子液体捕集和干燥烟气中CO2的方法，其特征在于，所述混合离子液体为对CO2具有吸收效果的离子液体与亲水性离子液体的混合；所述对CO2具有吸收效果的离子液体为咪唑类醋酸盐离子液体 [C
n
MIM][Ac]或者咪唑类双三氟甲磺酰亚胺离子液体 [C
n
MIM][Tf2N]；所述亲水性离子液体为咪唑类四氟硼酸离子液体 [C
n
MIM][BF4]、咪唑类甲磺酸离子液体 [C
n
MIM][MESO3]或咪唑类醋酸盐离子液体 [C
n
MIM][Ac]，其中n为整数且2 ≤ n ≤ 6。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述对CO2具有吸收效果的离子液体与亲水性离子液体的摩尔比为3
‑
1：1。3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，包括如下步骤：（1）在吸收塔中采用所述混合离子液体对N2、CO2、H2O混合烟气进行处理；（2）在两级精馏塔中对步骤（1）排出的液体分别进行脱N2处理和脱CO2处理；（3）在闪蒸罐中对步骤（2）处理后的液体进行脱水处理得到可循环使用的混合离子液体。4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，包括如下（1）
‑
（9）项中的一项或多项：（1）所述吸收塔操作条件为温度
‑
30
‑
10℃、压力0.1
‑
5MPa、理论塔板数为4
‑
10；（2）吸收塔中混合离子液体与待处理烟气的质量流量比为1
‑
10：1；（3）进行脱N2处理时，所述精馏塔的理论塔板数设置为5，压力为1
‑
5MPa，回流比1
‑
3；（4）进行脱CO2处理时，所述精馏塔的理论塔板数设置为5块理论塔板，压力0.1
‑
5MPa，回流比1
‑
3；（5）所述闪蒸罐的操作条件为温度 80
‑
200℃，压力0.001
‑
0.1Mpa；（6）脱N2处理产生的气体作为循环气与待处理烟气一同进入吸收塔中处理；（7）待处理烟气进入吸收塔前进行冷却处理；（8）脱水处理产生的气体做冷却处理；（9）所述步骤（1）排出的液体通过换热器后再进入精馏塔中处理。5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述吸收塔理论塔板数为8；和/或，所述吸收塔中混合离子液体与待处理烟气的质量流量比为4
‑
6.5:1。6.一种用混合离子液体捕集和干燥烟气中CO2的装置，其特征在于，所述装置包括吸收塔（1）、精馏塔、闪蒸罐（4），所述精馏塔包括第一精馏塔（2）、第二精馏塔（3）；所述吸收塔（1）塔底的排液口与第一精馏塔（2）进料口连通，所述第一精馏塔（2）底部排料口与第二精馏塔（3）的进料口连通，所述第二精馏塔（3）底部排料口与闪蒸罐（4）进料口连通，所述闪蒸罐（4...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘茹飞，刘涛，苏红玉，蔡辉，刘杰，李小飞，杨晶博，
申请(专利权)人：中城院北京环境科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：