多胺基有机胺、离子液体复合型co2吸收剂及其制备方法、应用
技术领域
1.本发明涉及气体分离及co2捕集技术领域，具体涉及一种多胺基有机胺、离子液体复合型co2吸收剂及其制备方法、应用。
背景技术：
[0002]“碳排放”引起的气候变化已成为世界性问题。2016年4月22日，包括中国在内的100多个国家和地区在纽约共同签署了《巴黎协定》。在此愿景下，碳捕集利用与封存技术(ccs)逐渐成为各国实现碳中和目标的重要途径之一。
[0003]
在利用溶剂吸收捕集二氧化碳的过程中，化学吸收法中的醇胺法是目前应用最为广泛、研究最多的一项技术。该方法具有吸收量大、吸收效果好、成本低、吸收剂可回收利用、能回收高纯co2等优点，然而如何降低解吸过程的能耗成本、如何再生溶剂仍然十分关键。因此能否实现低成本的醇胺法二氧化碳捕集技术，对我国工业发展和环境保护都具有非常重要的意义。
[0004]
目前工业上常见的co2吸收剂大多为含水的醇胺类吸收剂，然而水的比热较高，导致在解吸过程中大量能量用于升高水的温度，醇胺类吸收剂较高的再生温度也导致了较高的能耗。此外醇胺类吸收剂易挥发，吸收co2和溶剂再生过程中不少醇胺挥发逃逸，造成了大量的物料损耗。如果能有效降低吸收液中的含水量，并采用再生温度更低且难挥发的吸收剂，将有利于降低co2捕集过程中的能耗、物耗及成本。因此，寻找一种再生能耗低、损耗低并且对co2具有突出捕集效果的吸收剂成为了研究重点。
技术实现要素：
[0005]
本发明的目的之一在于提供一种多胺基有机胺、离子液体复合型 co2吸收剂，该吸收剂包括至少3种组分：多胺基有机胺、离子液体、溶剂。
[0006]
进一步的，所述多胺基有机胺选自二乙烯三胺、三乙烯四胺中的至少一种。
[0007]
进一步的，所述离子液体选自1-乙基-3-甲基咪唑甘氨酸(或谷氨酸、丙氨酸、组氨酸、赖氨酸、精氨酸)盐离子液体、1-丁基-3-甲基咪唑甘氨酸(或谷氨酸、丙氨酸、组氨酸、赖氨酸、精氨酸)盐离子液体、1
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己基-3甲基咪唑甘氨酸(或谷氨酸、丙氨酸、组氨酸、赖氨酸、精氨酸) 盐离子液体、1-辛基-3-甲基咪唑甘氨酸(或谷氨酸、丙氨酸、组氨酸、赖氨酸、精氨酸)盐离子液体、甘氨酸钠、甘氨酸钾、氨基磺酸钾中的至少一种。
[0008]
进一步的，所述溶剂选自水、脂肪醇中的至少一种，所述脂肪醇包括乙醇、异丙醇、丁醇、戊醇、辛醇、乙二醇等。
[0009]
进一步的，所述吸收剂中多胺基有机胺、离子液体的总物质量浓度为0.2-6.0mol/l，并且多胺基有机胺与离子液体的物质量之比为x： (1-x)，1≤x≤9。
[0010]
本发明的第二重目的在于提供上述多胺基有机胺、离子液体复合型 co2吸收剂的制备方法，该方法具体步骤为：按照配方准备好原料，将多胺基有机胺与离子液体混合，再加入部分溶剂使其完全溶解，最后加入剩余溶剂搅拌均匀即可。
[0011]
本发明的第三重目的在于提供一种利用上述多胺基有机胺、离子液体复合型吸收剂分离co2的方法，包括以下步骤：将含有co2的待处理气体与复合型吸收剂充分接触进行吸收，得到处理后的气体和富液，将富液再生后重复进行吸收。
[0012]
进一步的，吸收温度不超过55℃，吸收压力为1-2bar。
[0013]
进一步的，待处理气体具体为纯二氧化碳气体、化石燃料电厂烟道气、汽车尾气、化工合成气、钢铁厂尾气、石灰窑气体等所有含co2的气体。
[0014]
进一步的，待处理气体中co2的体积分数为1％-100％。
[0015]
进一步的，富液采用加热或汽提的方式进行解吸再生，解吸温度为 70-130℃，解吸压力为0.8-1.2bar。
[0016]
与现有工业上主要使用的醇胺吸收剂相比，本发明提供的复合型吸收剂中包含了挥发性低且再生温度低的离子液体，因而物料损耗低；解吸过程能耗相比现有醇胺类吸收剂更低，因而co2捕集成本低。即便反复多次循环吸收-解吸后，依然具有较好的co2吸收效果。另外现有工业上常用的醇胺吸收剂主要为一乙醇胺、二乙醇胺或三乙醇胺，这些有机胺均只含有一个胺基，本发明采用了含有多个胺基的有机胺，因此相对现有醇胺吸收剂具有更高的吸收容量。
具体实施方式
[0017]
为使本领域普通技术人员充分理解本发明的技术方案和有益效果，以下结合具体实施例进行进一步说明。
[0018]
实施例1
[0019]
将8.50g二乙烯三胺、1.94g甘氨酸钠加入到100ml烧杯中，再加入50ml丁醇与水的混合液(v
醇
/v
水
＝1:1),搅拌使其完全溶解，所得混合物转移至100ml容量瓶中，用1:1的丁醇水溶液定容后摇匀，得到复合型吸收剂产品。
[0020]
采用cn113842748a或cn113842749a所示的装置进行了co2吸附实验，水浴温度稳定在40℃，常压下向吸收装置中通入流量为 121ml/min的n2和20ml/min的co2。待便携式红外煤气分析仪中co2含量稳定后，取40ml配制好的吸收剂通过注射器注入双釜搅拌器中进行吸附。计算可知co2吸收速率为8.60mmol/s
·
m2，达到了现有常规吸收剂的水平。
[0021]
常压下采用氮气吹扫，将吸收后的富液用cn113842748a或 cn113842749a所示的装置于90℃下解吸再生1h，计算可知解吸率为 85％。
[0022]
再生后的溶液又在同样条件下进行吸收，如此反复吸收-解吸4次后，计算得到的吸收速率仍达到了8.55mmol/s
·
m2。
[0023]
实施例2
[0024]
将7.31g三乙烯四胺、21.27g 1-丁基-3-甲基咪唑谷氨酸盐离子液体加入到100ml烧杯中，再加入乙二醇水溶液(v
醇
/v
水
＝6:4)并搅拌使其完全溶解，所得混合物转移至100ml容量瓶中，用上述水溶液定容后摇匀，得到复合型吸收剂产品。
[0025]
采用cn113842748a或cn113842749a所示的装置进行了co2吸附实验，水浴温度稳定在30℃，常压下向吸收装置中通入流量为 150ml/min的n2和25ml/min的co2。待便携式红外煤气分析仪中co2含量稳定后，取40ml配制好的吸收剂通过注射器注入双釜搅拌器中进行吸附。计算可知co2吸收速率为9.13mmol/s
·
m2，具有较高的吸收速率。
[0026]
常压下采用氮气吹扫，将吸收后的富液用cn113842748a或 cn113842749a所示的装置于93℃下解吸再生40分钟，计算可知解吸率为87％。
[0027]
吸收富液经过吸收-解吸循环5次之后，吸收速率仍达到了9.05 mmol/s
·
m2，说明具备循环使用的能力。
[0028]
实施例3
[0029]
将7.40g三乙烯四胺、5.90g二乙烯三胺和9.27g 1-乙基-3-甲基咪唑甘氨酸盐离子液体加入到50ml烧杯中，再加入乙醇水溶液(v
醇
/v
水
＝7:3)定容摇匀，得到复合型吸收剂产品。
[0030]
采用cn113842748a或cn113842749a所示的装置进行了co2吸附实验，水浴温度稳定在30℃，常压下向吸收装置中通入流量为 140ml/min的n2和25ml/min的co2。待便携式红外煤气分析仪中co2含量稳定后，取40ml配制好的吸收剂通过注射器注入双釜搅拌器中进行吸附。计算可知co2吸收速率为12.09mmol/s
·
m2，这说明该吸收剂具有较高的吸收速率。
[0031]
常压下采用氮气吹扫，将吸收后的富液用cn113842748a或 cn113842749a所示的装置于100℃下解吸再生50分钟，计算可知解吸率为85.5％。
[0032]
吸收富液经过吸收-解吸循环5次之后，吸收速率仍达到了11.98 mmol/s
·
m2，这说明该吸收剂的确具备循环使用的能力。
[0033]
实施例4
[0034]
将11.80g二乙烯三胺、10.10g 1-乙基-3-甲基咪唑丙氨酸盐、15.61g 1-己基-3-甲基咪唑赖氨酸盐离子液体加入到100ml烧杯中，再加入乙二醇水溶液(v
醇
/v
水
＝4:6)定容摇匀，得到复合型吸收剂产品。
[0035]
采用cn113842748a或cn113842749a所示的装置进行了co2吸附实验，水浴温度稳定在50℃，常压下向吸收装置中通入流量为90ml/min 的n2和16ml/min的co2。待便携式红外煤气分析仪中co2含量稳定后，取40ml配制好的吸收剂通过注射器注入双釜搅拌器中进行吸附。计算可知co2吸收速率为9.21mmol/s
·
m2，这说明该吸收剂具有较高的吸收速率。
[0036]
常压下采用氮气吹扫，将吸收后的富液用cn113842748a或 cn113842749a所示的装置于105℃下解吸再生半小时，计算可知解吸率为90.2％。
[0037]
吸收富液经过吸收-解吸循环4次之后，吸收速率仍达到了 9.18mmol/s
·
m2，这说明该吸收剂具备循环使用的能力。