采用离子液体作为膜吸收捕集二氧化碳的捕集溶剂的方法技术

一种采用离子液体作为膜吸收捕集CO2的捕集溶剂的方法，其特征是采用膜吸收?再生耦合工艺过程，以离子液体作为捕集溶剂，从含有CO2的气流中捕集CO2。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术属气体分离
，涉及一种采用离子液体作为膜吸收法捕集CO2的捕集溶剂的方法，离子液体捕集溶剂除具有良好的稳定性、不易挥发、毒性低、结构可设计等优势外，对CO2具有很好的吸收和再生能力，不容易湿润疏水性微孔膜，并具有和膜材料相匹配、相兼容的特性，对CO2具有很好的捕集效果和再生性能，因此在膜吸收捕集烟气CO2领域具有很好的前景。【专利说明】
本专利技术属气体分离
，具体涉及一种从含CO2的烟道气中分离捕集CO2的方法。
技术介绍
全球气候变暖已经越来越严重，工业排放的CO2被认为是导致气候变暖的主要原因。对主要CO2排放源排出的CO2进行分离捕集、封存及利用，是实现CO2减排的一项重要措施。因此，CO2捕集技术的研发与产业化是目前世界各国高度重视的热点问题。CO2的捕集方法主要有吸收分离法、吸附法、膜分离法、膜吸收法和低温蒸馏法等。国际能源署和英国温室气体研究与发展组织对上述几种脱CO2方法的调查研究表明，对烟道气CO2捕集最有前途的是膜吸收法和化学吸收法。膜吸收法是将膜和普通吸收相结合而出现的一种新型吸收过程。膜吸收法采用的主要设备为中空纤维膜(HFM, Hollow Fiber Membrane)接触器。在膜吸收法中，所处理的混合气体和吸收液不直接接触，二者分别在膜两侧流动，膜本身对气体没有选择性，只是起到隔离混合气体和吸收液的作用，微孔膜上的微孔足够大，理论上可以允许膜一侧被分离的气体分子不需要很高的压力就可以穿过微孔膜到膜另一侧，该过程主要依靠膜另一侧吸收液的选择性吸收达到分离混合气体中某一组分的目的。膜吸收法由于其在传质性能、操作、能耗等方面具有的优点，使得该技术具有很好的应用前景。在膜吸收法捕集烟气CO2过程中，高性能CO2捕集溶剂及其与膜材料之间的配伍性是此领域研究的重点方向之一。膜吸收脱CO2常用吸收液有:无机盐类，强碱如NaOH具有吸收速度快，但不可解析；传统的醇胺溶液如MDEA、MEA、AMP、PZ及其复配脱碳溶液等是研究的重点；另外学者也研究新式高效的脱碳剂如氨基酸盐、多胺类等。理想的用于膜吸收过程的CO2捕集溶剂不仅要对CO2具有较好的吸收能力，还要具有较大的表面张力，不易于润湿膜孔，从而达到更好的捕集效率；同时要求对CO2具有较好的再生性能，以降低捕集过程的能耗。氨基酸盐水溶液被作为CO2的吸收剂已引起研究者的注意和兴趣，荷兰TNO环境与能源中心针对氨基酸盐的水溶液进行了研究，开发了将氨基酸盐溶液(商业名称CORAL)应用于膜吸收工艺中。研究表明，氨基酸盐溶液是良好的膜基吸收酸性气体的吸收剂，具有稳定的物理性质，不容易湿润聚丙烯微孔膜。但是传统的氨基酸盐对二氧化碳的再生能耗偏高，导致捕集过程的经济性下降。离子液体是由特定的有机阳离子和有机或无机阴离子组成的在室温或近室温下呈液态的熔盐体系，具有良好的热稳定性和化学稳定性、蒸汽压极低，不易挥发、毒性很低、结构可设计等优势，是一类新型的绿色介质。近年来，采用离子液体捕集酸性气体的研究越来越受到人们的重视。
技术实现思路
本专利技术目的是提出一种。本专利技术是采用膜吸收-再生耦合工艺过程捕集CO2,其主要特点是采用对CO2捕集效率高的离子液体作为捕集溶剂，从含有CO2的气流中脱除co2。所述的膜吸收-再生耦合工艺为捕集溶剂通过疏水性中空纤维膜组件捕集吸收气体中的二氧化碳；并通过解析塔再生系统再生后进行循环吸收。所述离子液体捕集溶剂包含阳离子5?40wt%，阴离子含量为5?40wt%，水20?90wt%。所述的阴离子为具有氨基酸结构的阴离子；阳离子为有机胺盐阳离子、有机醇胺类阳离子；而且阴阳离子都不限于上述几种，可以是其中的任意一种或多种。所述的有机胺盐阳离子可以为伯胺、仲胺或叔胺。本专利技术尤其适用于从烟道气中脱除CO2，但气源对本专利技术来说不是关键的，任何含有CO2的气流都适用于本专利技术的气源，包括例如天然气、合成气和各种炼厂气。典型地，这些气源中，CO2的含量大约在2%?50% (mol)。本专利技术采用离子液体作为膜吸收捕集烟气CO2过程的吸收剂，对CO2具有更好的捕集效率，同时有效减少再生过程能耗。本专利技术采用离子液体作为膜吸收捕集烟气CO2过程的捕集溶剂，离子液体吸收剂除具有良好的稳定性、不易挥发、毒性低、结构可设计等优势外，对CO2具有较好的吸收和再生能力，能够在保证CO2高吸收能力的同时有效减少再生过程能耗，另外该离子液体吸收剂不容易湿润聚丙烯微孔膜，并具有和聚丙烯膜材料相匹配、相兼容的特性，因此在膜吸收捕集烟气CO2领域具有很好的前景。【专利附图】【附图说明】 附图1为本专利技术实施例胺溶液膜吸收法捕集气体中二氧化碳工艺流程简图。图中:1-膜吸收器，2-富液泵，3-贫液冷却器，4-贫液泵，5-溶液换热器，6_再生塔，7-再沸器，8-再生气冷却器。图2为膜吸收器I的结构示意图。【具体实施方式】以下通过实施实例对本专利技术作进一步说明，但其并不限制本专利技术的保护范围。实施例本实施例方法如附图1所示，原料气经除尘冷却系统、由风机引入系统进入膜吸收器I的中空纤维膜组件的壳程(图2B区)；捕集溶剂经溶液过滤系统和冷却系统3，由溶液泵2进入中空纤维膜组件管程(图2A区)进行二氧化碳吸收；气体中的二氧化碳通过中空纤维膜的表面微孔与捕集溶剂发生反应，使二氧化碳被吸收；吸收后的捕集溶剂从膜吸收器I出，经贫富液换热器5回收能量后由再生塔6顶部进入再生塔进行再生，再生塔6底部采用煮沸器7进行加热解析，解析出来的二氧化碳经冷凝分离器8分离水分后获得二氧化碳产品气。应用实施1:采用3mol/L的四甲基铵丙氨酸离子液体作为捕集溶剂，采用实施例所述的装置及流程捕集CO2,原料气组成:(V%) N2 87.5%，CO2 12.5%，原料气流量0.8mVh0中空纤维膜组件选用聚丙烯中空纤维膜，其微孔径为0.02、.1 μ m,空隙率在~40%，膜装填率~45%。净化气CO2 0.1%，产品气(即再生气)CO2≥99.5% (干基)，再生能耗2.95 X 103kcal/Nm3C02。应用实施例2: 采用3mol/L的正丁胺甘氨酸离子液体作为捕集溶剂，采用实施例所述的装置及流程捕集CO2,原料气组成:(V%) N2 87.5%，CO2 12.5%，原料气流量0.8mVh0中空纤维膜组件选用聚丙烯中空纤维膜，其微孔径为0.02、.1 μ m,空隙率在~40%，膜装填率~45%。净化气CO2 0.2%，产品气(即再生气)CO2 ^ 99.5% (干基)，再生能耗 2.83X 103kcal/Nm3C02。对比实施例1 采用3mol/L的MEA水溶液作为捕集溶剂，采用实施例所述的装置及流程捕集CO2,原料气组成:(V%) N2 87.5%，CO2 12.5%，原料气流量0.8m3/h。中空纤维膜组件选用聚丙烯中空纤维膜，其微孔径为0.02、.1 μ m,空隙率在~40%，膜装填率~45%。净化气CO2 1.7%，产品气(即再生气)CO2 ^ 99.5% (干基)，再生能耗 3.24X 103kcal/Nm3C02。对比实施例2 采用3mol/L的甘氨酸钠水溶液作为捕集溶剂，采用实施例所述的装置及流程捕集CO2,原料气组成:(V%)本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种采用离子液体作为膜吸收捕集CO2的捕集溶剂的方法，其特征是采用膜吸收?再生耦合工艺过程，以离子液体作为捕集溶剂，从含有CO2的气流中捕集CO2。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：毛松柏，江洋洋，汪东，丁雅萍，黄晓燕，
申请(专利权)人：中国石油化工股份有限公司，南化集团研究院，
类型：发明
国别省市：