专利名称：一种氮唑金属盐溶液酸性气体吸收剂及其应用的制作方法
技术领域：
本发明涉及酸性气体吸收技术，尤其涉及一种氮唑金属盐溶液酸性气体吸收剂及其应用。
背景技术：
随着世界工业文明的发展，人类生活方式的改变，大量酸性气体的排放带来了各种各样的环境问题。这些环境问题已经直接影响到人类的生存与发展，人类居住环境也面临着严峻的挑战。人类曾引以为豪的高速GDP增长也因为环境污染、气候变化等问题而黯然失色，这些问题已经开始引起人类的忧虑，在学术界和工业界也得到了广泛的关注。
酸性气体排放导致的环境问题主要有以下几个方面(I)石化原料的开采利用、火力发电过程的煤炭燃烧、汽车尾气排放、及农村麦秸杆焚烧等生产生活过程中排放的C02、S02、H2S等酸性气体污染着大气，影响人居环境，危害人类健康；(2) CO2等主要温室气体的大量排放，导致了全球气候变暖问题，由此引发的厄尔尼诺效应、冰山融化海平面上升、各种极端气候灾害等一系列问题；(3) SO2, H2S等酸性气体的排放导致的酸雨问题，对于农业生产、建筑寿命以及文物保护都有着无法估量的损失。面对诸多环境问题，急需要世界各国协同减少或控制酸性气体的排放。我国作为一个产煤、燃煤大国，进行co2、so2、H2s等酸性气体的捕集，在环境保护、节能减排、减少设备腐蚀等方面都有着重要的意义。2005年2月16日，《京都议定书》正式生效。2009年的哥本哈根会议上，中国承诺在2020年将碳排放下降到40 45%，这对我国的传统的工业模式以及酸性气体的捕集技术等都提出了新的挑战。目前对于酸性气体的捕集与分离方法主要有化学吸收法和物理吸附法。物理吸附法采用活性炭、沸石分子筛、硅胶等具有高比表面积高孔隙率的固体吸附剂进行吸附，吸收快速，能耗较低，但是总的来说吸附能力有限，处理量小，吸附选择性不高，技术上还不够成熟。化学吸收法是目前被广泛采用的吸收方法，工艺路线也较为成熟。化学吸收法通常采用有机醇胺的水溶液作为吸收剂，其中含有的伯胺、仲胺等基团与酸性气体发生化学反应。这类化学吸收剂具有吸收快速、吸收量大等优点。但是这些溶剂再生困难、水耗能耗较大、吸收剂容易降解挥发而造成损失，并且会造成严重的设备腐蚀。近年来许多研究者对传统的有机胺溶液类酸性气体吸收剂进行了改性、共混，提闻了原有的性能。申请号为200910244197. 2的中国专利公开了一种将醇胺类化合物和甘醇类化合物混合配制成吸收剂，对二氧化碳进行吸收分离的方法。该方法采用的吸收剂能够高效吸收CO2，对设备腐蚀较小，可实现二氧化碳的再生以及吸收剂的循环利用。申请号为201010152946. I的中国专利在N-乙基乙醇胺溶液中添加了 10 40wt%的环丁砜组分，具有提高解吸效果和降低水的挥发量的作用。但是，醇胺类吸收剂的挥发性较强，会造成吸收剂的损耗；其中的氨基基团与CO2作用力较强，并且水的热容较大，因此解吸过程的能耗和水耗仍然较高。
离子液体作为一种新兴的绿色溶剂，由于其不挥发、结构可设计、热稳定好、良好的气体溶解性等特点，近年来成为酸性气体吸收的研究热点之一。文献报道，离子液体 TMGL(Angew. Chem. Int. Ed.，2004，43，2415)和负载化 TMGL(Ind. Eng. Chem. Res. ,2009,48，2142)，对于SO2有很好的吸收效果。特定功能化的离子液体[apim][BF4]中由于引入了氨基基团，对CO2具有很高的吸收量(J. Am. Chem. Soc.，2002，124，926);申请号为200510073345. O的中国专利文献将氨基酸类离子液体负载到多孔载体中来吸收CO2，也具有良好的吸收效果。但是，这类氨基功能化的离子液体的合成过程比较复杂，原料及合成成本往往很高，粘度也很大，因此限制了它们的实际应用。因此，研究开发具有优良吸收分离性能、易于制备、成本较低、热稳定性高、特别是解吸能耗低的新型吸收剂，仍是亟待解决的技术问题。
发明内容
本发明提供一种成本低、稳定性好、吸收量大、吸收/解吸快、解吸能耗低的氮唑金属盐溶液酸性气体吸收剂。 一种氮唑金属盐溶液酸性气体吸收剂，按重量百分比计，原料组成为氮唑金属盐1 50%;极性良溶剂余量。作为优选，所述的原料组成为氮唑金属盐5 20% ;极性良溶剂余量。其中，氮唑金属盐是由唑类与氢氧化锂、氢氧化钠、氢氧化钾等碱类通过简单的中和反应生成。氮唑金属盐中的氮唑阴离子，可在常温下与酸性气体反应，所生成的弱键在高温下易于断键，如咪唑阴离子与CO2反应的方程式为
权利要求
1.一种氮唑金属盐溶液酸性气体吸收剂，其特征在于，按重量百分比计，原料组成为 氮唑金属盐1 50% ; 极性良溶剂余量。
2.如权利要求I所述的氮唑金属盐溶液酸性气体吸收剂，其特征在于，所述的原料组成为 氮唑金属盐5 20% ； 极性良溶剂余量。
3.如权利要求I或2所述的氮唑金属盐溶液酸性气体吸收剂，其特征在于，所述的氮唑金属盐为咪唑盐、三氮唑盐、四氮唑盐中的一种或其任意组成的混合物，其结构式从左到右依次如下N—^N—^N—NO () V NNNM M M 其中，M为Li，Na或K。
4.如权利要求I或2所述的氮唑金属盐溶液酸性气体吸收剂，其特征在于，所述的极性良溶剂为聚乙二醇、聚丙二醇、水、二甲基亚砜、环丁砜、碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯、甘油、聚甘油中的一种或其任意组成的混合物。
5.如权利要求4所述的氮唑金属盐溶液酸性气体吸收剂，其特征在于，所述的聚乙二醇的分子量为200 1000,聚丙二醇的分子量为400 1000。
6.如权利要求I所述的氮唑金属盐溶液酸性气体吸收剂的应用，其特征在于，所述的氮唑金属盐溶液酸性气体吸收剂用于捕集或分离气体混合物中的C02、SO2saH2S0
7.如权利要求6所述的氮唑金属盐溶液酸性气体吸收剂的应用，其特征在于，所述的气体混合物包括烟道气、炼厂气或天然气。
8.如权利要求6所述的氮唑金属盐溶液酸性气体吸收剂的应用，其特征在于，所述捕集或分离C02、SO2或H2S的工艺条件为吸收温度为0 80°C，吸收压力为I 20个大气压；解吸温度为80 150°C，解吸压力为20毫米汞柱至I个大气压。
全文摘要
本发明公开了一种氮唑金属盐溶液酸性气体吸收剂，按重量百分比计，原料组成为氮唑金属盐1～50％；极性良溶剂余量。其中，氮唑金属盐为咪唑盐、三氮唑盐、四氮唑盐中的一种或其任意组成的混合物；极性良溶剂为聚乙二醇、聚丙二醇、水、二甲基亚砜、环丁砜、碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯、甘油、聚甘油中的一种或其任意组成的混合物。本发明还公开了一种所述的氮唑金属盐溶液酸性气体吸收剂的应用，主要用于从气体混合物中吸收分离CO2、SO2或H2S等酸性气体，具有成本低、吸收容量大、吸收/解吸速度快、解吸能耗低、选择性高、可多次循环使用等优点。
文档编号B01D53/14GK102764566SQ201210265179
公开日2012年11月7日 申请日期2012年7月27日 优先权日2012年7月27日
发明者吴林波 申请人:浙江大学