用于二氧化碳捕集的双氨基离子液体-mdea复合吸收剂的制作方法
【专利摘要】一种用于二氧化碳捕集的双氨基离子液体-MDEA复合溶剂，属于二氧化碳吸收【技术领域】。复合溶剂中双氨基离子液体的含量为5%-20%，MDEA含量为5%-50%，水的含量为30%-90%；双氨基离子液体的阳离子为膦类阳离子，P原子上所带基团为含有一个氨基的值链烷烃取代基或支链烷烃取代基等；阴离子为氨基酸、氨基酸衍生物结构离子，氨基酸为赖氨酸、丝氨酸、甘氨酸、丙氨酸、精氨酸等氨基酸和氨基酸衍生物。本发明吸收剂具有吸收速率快、吸收量大、解吸温度低、对设备腐蚀性小等优点，可用于烟道气、天然气、变换气和合成气等气体中CO2的净化。
【专利说明】用于二氧化碳捕集的双氨基离子液体复合吸收剂
【技术领域】
[0001]本发明属于二氧化碳吸收【技术领域】，涉及一种捕集二氧化碳的新型复合溶剂，从而实现二氧化碳高容量、低能耗、可循环的捕集。
【背景技术】
[0002]二氧化碳的过量排放，给全球气候环境造成了严重的负面影响。二氧化碳的排放控制直接关系着工业生产、气候、人类健康和能源利用等方面，因此对脱碳技术的研究显得尤为重要和迫切。
[0003]脱除二氧化碳的方法和技术有很多种，主要包括溶剂吸收法、吸附法、低温分离法和膜分离法等。目前工业上使用较多的是有机胺吸收法，但该法仍存在诸多的缺点，如12八虽然吸收(?速率快，但腐蚀性强且再生能耗高，而10私有较高的(?吸收负荷和较低的再生能耗，但其吸收速率较慢，因此常常需要添加某种添加剂以提高吸收速率。
[0004]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，具有稳定性好、挥发性低、二氧化碳溶解能力强、可设计性等优点，在二氧化碳捕集方面具有很大的应用潜力。现有研究表明，常规烷基咪唑离子液体在常压下捕集二氧化碳的能力较弱，以物理吸收为主导(似加代，399，28，
八111.0^6111.800.2002，124，926)首次采用阳离子上含胺基的咪唑型离子液体来吸收二氧化碳，表明该离子液体在常压下可吸收约0.511101 二氧化碳离子液体，但是其粘度会随着二氧化碳吸收量的增加而增加，最终影响二氧化碳的吸收和脱附。本课题组曾在专利⑶102527292八中，公开了一种含有离子液体的二氧化碳吸收剂。该吸收剂能够克服离子液体粘度大的缺点，具有较大的二氧化碳吸收量和较好的再生速率。因此将离子液体和有机胺复配使用在二氧化碳捕集研究中具有较大的潜力。
[0005]双阳离子型离子液体指的是其阳离子是由具有两个正电荷中心的双阳离子构成的一类离子液体。八等人(了.^111.0116111.800.2005, 127，593)以不同长度烧基(3-9个碳)连接两个咪唑或吡啶为阳离子，与81'-、为阴离子搭配组合，第一次合成了 39种咪唑、吡啶类双阳离子型离子液体，发现与同类型的单阳离子型离子液体相比其具有较好的热稳定性。马静文等(高002负荷的离子液体复合吸收剂，南京大学，2012)合成了一批双季铵型氨基酸离子液体，并将其用于与醇胺水溶液混合，研究捕集二氧化碳的吸收性能。结果发现季铵型氨基酸离子液体能够提高二氧化碳的吸收速率，但该体系的吸收量较低。目前，关于双阳离子型离子液体的研究报道基本都是对其理化性质的研究，而很少有关于其在(?吸收方面的研究。
【发明内容】
[0006]本发明的目的是提供一种用于捕集二氧化碳的新型复合吸收剂。
[0007]本发明所述吸收剂中双胺基离子液体含量为5被%-20被％，10私含量为5界1:%-50被％，水含量为30被％-90界七％。
[0008]本发明所述吸收剂还包含缓蚀剂和抗氧化剂，其用法和用量是本领域技术人员所公知的。
[0009]本发明所述吸收剂中双胺基离子液体的阳离子为膦类阳离子，阴离子为氨基酸、氨基酸衍生物结构离子。
[0010]所述的膦类阳离子的？原子上所带基团为含有一个氨基的值链烷烃取代基或支链烷烃取代基，氨基酸为赖氨酸、丝氨酸、甘氨酸、丙氨酸、精氨酸中的任意一种。
[0011]本发明所述吸收剂捕集二氧化碳的吸收温度为201 -801，吸收压力为0.1~8^？80
[0012]本发明所述吸收剂可用于捕集烟道气、天然气、变换气和合成气等气体中二氧化碳。
[0013]将原料气与本发明所述的吸收剂接触，二氧化碳被吸收到溶液中，形成富液，吸收有二氧化碳的富液加热再生，产生二氧化碳产品以及贫液，贫液再进行循环吸收。
[0014]本发明所述复合吸收剂，能够在保证二氧化碳高吸收能力的同时提高二氧化碳的吸收速率，降低再生能耗，因此在大规模二氧化碳捕集领域具有很好应用的前景。
【具体实施方式】
[0015]本发明用一下实例说明，但本发明并不限于下述实例，在不脱离前后所述宗旨的范围下，变化实施都包含在本发明的技术范围内。
[0016]实施例1
将三丁基膦和溴丙胺溴化氢溶于乙氰中，801下搅拌48匕旋蒸除去乙氰，801真空干燥2处得到产物(3-胺丙基)三丁基膦溴氢溴酸盐[#4443] [81-]-耶1~。将[#4443][此]481'通过强碱性阴离子交换树脂(0?型)得到[逆4443] [0?].然后与稍过量浓度的甘氨酸(07)水溶液在常温下进行中和反应，反应时间为121反应产物脱水后用乙氰和甲醇的混合溶剂进行萃取，旋转蒸发去除溶剂后得到(3-胺丙基)三丁基膦甘氨酸匕?4443][咖]。
[0017]将15被％匕？4443〕[07]和30被%10私混合，用去离子水定溶至5001111。量取2001111吸收剂置于吸收瓶中，磁力搅拌，控制吸收温度为301，然后缓慢通入二氧化碳气体，控制二氧化碳流量为25001/011每隔一段时间取吸收剂采用气体发生法分析，直至吸收剂中二氧化碳含量不变。最终达到吸收平衡的时间为30111111，所吸收的(?含量为1.111101 00,/11101溶剂。将吸收后的溶剂于701再生，再生率达到48.1%。
[0018]实施例2
将15被％匕？4443〕[07]和40被%10私混合，用去离子水定溶至50001。量取20001吸收剂置于吸收瓶中，磁力搅拌，控制吸收温度为301，然后缓慢通入二氧化碳气体，控制二氧化碳流量为25001/011每隔一段时间取吸收剂采用气体发生法分析，直至吸收剂中二氧化碳含量不变。最终达到吸收平衡的时间为50111111，所吸收的(?含量为1.3511101 00,/11101溶剂。将吸收后的溶剂于701再生，再生率达到53.2%。
[0019]实施例3
将15被％匕？4443〕[07]和50被%10私混合，用去离子水定溶至50001。量取20001吸收剂置于吸收瓶中，磁力搅拌，控制吸收温度为301，然后缓慢通入二氧化碳气体，控制二氧化碳流量为250ml/min，每隔一段时间取Iml吸收剂采用气体发生法分析，直至吸收剂中二氧化碳含量不变。最终达到吸收平衡的时间为190min，所吸收的CO2含量为1.75mol CO2/mo I溶剂。将吸收后的溶剂于70°C再生，再生率达到65.4%。
[0020]从以上实施例可以看出，本发明吸收剂具有吸收速率快、吸收量大、解吸温度低、对设备腐蚀性小等优点，可用于烟道气、天然气、变换气和合成气等气体中CO2的净化。
【权利要求】
1.一种用于二氧化碳捕集的双氨基离子液体-MDEA复合吸收剂，其特征在于该吸收剂包含5wt%_20wt%的双氨基离子液体、5wt%_50wt%的MDEA和30wt%_90wt%的水。
2.根据权利要求1所述的复合吸收剂，其特征在于吸收剂包含缓蚀剂和抗氧化剂。
3.根据权利要求1所述的复合吸收剂，其特征在于所述双氨基离子液体的阳离子为膦类阳离子，阴离子为氨基酸、氨基酸衍生物结构离子。
4.根据权利要求3所述的复合吸收剂，其特征在于所述膦类阳离子的P原子上所带基团为含有一个氨基的值链烷烃取代基或支链烷烃取代基。
5.根据权利要求3所述的复合吸收剂，其特征在于所述的氨基酸为赖氨酸、丝氨酸、甘氨酸、丙氨酸、精氨酸中的任意一种。
6.根据权利要求1所述的复合吸收剂，其特征在于该吸收剂适用的吸收温度为200C _80°C，吸收压力为 0.l-8MPa0
7.根据权利要求1所述的复合吸收剂，其特征在于该吸收剂用于捕集烟道气、天然气、变换气和合成气中的二氧化碳。
8.根据权利要求1或7所述的复合吸收剂，其特征在于该吸收剂通过与气体接触而除去其中的二氧化碳。
【文档编号】B01D53/14GK104415642SQ201310362336
【公开日】2015年3月18日 申请日期:2013年8月20日 优先权日:2013年8月20日
【发明者】毛松柏, 郑园园, 江洋洋 申请人:中国石油化工股份有限公司, 南化集团研究院