復(fù)式離子液體和制備方法及其作為捕集劑的應(yīng)用的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及離子液體和氣液分離領(lǐng)域，特別是涉及離子液體結(jié)構(gòu)和煙氣脫硫脫碳領(lǐng)域，具體涉及一種復(fù)式離子液體和制備方法及其作為捕集劑的應(yīng)用。該復(fù)式離子液體為氨基酸乳酸烷基二胺復(fù)式離子液體，該復(fù)式離子液體的結(jié)構(gòu)如下：式中R1為含2-4碳的烷基，R2為H或含1-2碳的烷基。本發(fā)明提出的復(fù)式離子液體應(yīng)用于脫除SO2和CO2，能夠極大地提高吸收劑的吸收量以及脫除效率，具有原料來源豐富，易購買，價(jià)格便宜，合成方法簡單易行等特點(diǎn),適用于煙氣脫碳脫硫。
【專利說明】復(fù)式離子液體和制備方法及其作為捕集劑的應(yīng)用

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及離子液體和氣液分離領(lǐng)域，特別是涉及離子液體結(jié)構(gòu)和煙氣脫硫脫碳領(lǐng)域，更為具體的說是涉及一種復(fù)式離子液體脫除SO2和co2。
[0002]

【背景技術(shù)】
[0003]燃煤電廠、冶金行業(yè)等煙氣中含有CO2和SO2等酸性氣體，SO2是大氣主要污染物之一，是酸雨的形成源，CO2是主要溫室氣體，是目前引起氣候變化的主因之一。隨著環(huán)境保護(hù)對(duì)大氣污染物排放要求的日益提高，在煙氣凈化過程中，如何高效合理地選用脫碳脫硫工藝，以較低投資和運(yùn)行費(fèi)用達(dá)到煙氣脫碳脫硫的凈化目的，既使煙氣中SO2排放符合國家排放標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定，又能降低CO2排放量，是目前燃煤電廠、冶金行業(yè)等健康發(fā)展的關(guān)鍵問題。因此，各種高性能CO2和SO2捕集劑的開發(fā)是此領(lǐng)域研究的主題之一，近幾年來，離子液體作為一類新型的綠色介質(zhì)，由于其獨(dú)特的性能一直是本領(lǐng)域研究與開發(fā)的熱門課題。
[0004]對(duì)于同一種煙氣，脫碳和脫硫是分別進(jìn)行的，目前已實(shí)現(xiàn)工業(yè)化的煙氣脫碳主要是胺法(即MEA洗滌法)，屬于濕法。煙氣脫硫按脫硫劑的種類常見的方法有:以CaCO3 (石灰石)為基礎(chǔ)的鈣法，以MgO為基礎(chǔ)的鎂法，以Na2SO3為基礎(chǔ)的鈉法，以NH3為基礎(chǔ)的氨法，以有機(jī)堿為基礎(chǔ)的有機(jī)堿法。世界上90%以上的商業(yè)化煙氣脫硫采用鈣法脫硫技術(shù)，鈣法分為濕法、干法和半干(半濕)法。濕法技術(shù)是采用含有吸收劑的溶液或漿液處理煙氣，該法具有脫硫反應(yīng)速度快、設(shè)備簡單、脫除效率高等優(yōu)點(diǎn)，但普遍存在腐蝕嚴(yán)重、運(yùn)行維護(hù)費(fèi)用高及造成二次污染等問題。干法脫硫技術(shù)是吸收過程和產(chǎn)物的處理均在無水狀態(tài)下進(jìn)行，該法具有無廢酸污水排出、設(shè)備腐蝕較輕，煙氣溫度無明顯降低、二次污染少等優(yōu)點(diǎn)，但存在脫硫效率低，反應(yīng)速度較慢、設(shè)備龐大等問題。另外，還有半干法脫硫技術(shù)是指脫硫劑在干燥狀態(tài)下脫硫、在濕狀態(tài)下再生(如水洗活性炭再生流程)，或者在濕狀態(tài)下脫硫、在干狀態(tài)下處理脫硫產(chǎn)物(如噴霧干燥法)的煙氣脫硫技術(shù)。特別是在濕狀態(tài)下脫硫、在干狀態(tài)下處理脫硫產(chǎn)物的半干法，以其既有濕法脫硫反應(yīng)速度快、脫硫效率高的優(yōu)點(diǎn)，又有干法無污水廢酸排出、脫硫后產(chǎn)物易于處理的優(yōu)勢(shì)而受到人們廣泛的關(guān)注。已在工業(yè)應(yīng)用的脫硫劑(如鈣基等)具有很大優(yōu)勢(shì)，其可實(shí)現(xiàn)硫捕集，具有捕集效率高，節(jié)能，原料價(jià)格低廉，吸附劑成本低，經(jīng)濟(jì)性高等優(yōu)點(diǎn)。但脫硫劑在吸附過程中，捕集能力往往會(huì)逐漸衰減，吸附劑在較高溫度時(shí)引起燒結(jié)，吸附能力惡化，吸附劑在微觀結(jié)構(gòu)上，如表面積、孔體積和結(jié)構(gòu)形態(tài)，都會(huì)對(duì)反應(yīng)特性造成影響。捕集劑的初始反應(yīng)活性尤其重要，在捕集煙氣碳硫氧化物過程中，捕集劑性能從根本上決定了 CO2和SO2捕集操作的效率，因而對(duì)捕集劑性能有很高的要求，而捕集劑性能主要取決于捕集劑化學(xué)結(jié)構(gòu)。
[0005]離子液體具有獨(dú)特的化學(xué)結(jié)構(gòu)，作為一種綠色溶劑，其獨(dú)特性體現(xiàn)在離子液體的可設(shè)計(jì)性和多尺度的構(gòu)效關(guān)系。
[0006]


【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明的目的在于提供一種復(fù)式離子液體，該復(fù)式離子液體可用于脫除煙氣中CO2和S02，具有高吸收容量和脫除率。
[0008]本發(fā)明另一目的是提供上述復(fù)式離子液體的合成方法。
[0009]本發(fā)明還是目的是提供上述復(fù)式離子液體的作為捕集劑的應(yīng)用。
[0010]本發(fā)明的具體技術(shù)方案如下:
一種復(fù)式離子液體，該復(fù)式離子液體為氨基酸乳酸烷基二胺復(fù)式離子液體，該復(fù)式離子液體的結(jié)構(gòu)如下:
-，2+「 ] —「 — _
/WH1CHs OOC
%OOCCH S-1-CH3
_ \職 L OH __ WH2
式中R1為含2-4碳的烷基，R2為H或含1-2碳的烷基。
[0011]本發(fā)明的進(jìn)一步設(shè)計(jì)在于:
氨基酸乳酸烷基二胺復(fù)式離子液體優(yōu)選為:甘氨酸乳酸乙二胺、甘氨酸乳酸丙二胺、甘氨酸乳酸丁二胺、氨基丙酸乳酸乙二胺、氨基丙酸乳酸丙二胺、氨基丙酸乳酸丁二胺、甘氨酸乳酸甲基丙二胺或氨基丁酸乳酸乙二胺。
[0012]本發(fā)明還提供上述復(fù)式離子液體制備方法，該方法的具體步驟如下:
1)將定量的烷基二胺加水形成溶液，置于一個(gè)三口容器中，三口容器的一側(cè)接口安裝滴液漏斗，中間接口安裝攪拌器，另一側(cè)作為固體加料口 ；
2)將定量的乳酸置于滴液漏斗中；
3)將三口容器置于恒溫水浴中，水浴溫度控制在30-60°C，啟動(dòng)攪拌器；
4)啟動(dòng)滴液漏斗開關(guān)，使乳酸逐滴滴入烷基二胺溶液中，滴完后繼續(xù)反應(yīng)l_3h；
5)將定量的氨基酸通過固料口逐匙加入上步反應(yīng)溶液中，加完后繼續(xù)反應(yīng)l_3h，終止反應(yīng)；反應(yīng)體系中乳酸、氨基酸和烷基二胺的摩爾比為1:1:1，
6)反應(yīng)完成后的溶液即為產(chǎn)品氨基酸乳酸烷基二胺復(fù)式離子液體溶液。
[0013]步驟I)中烷基二胺和水的質(zhì)量比為1:(5.5飛3.0)。
[0014]步驟I)中所述烷基二胺選用乙二胺、丙二胺、丁二胺或甲基丙二胺。
[0015]步驟3)中反應(yīng)攪拌速度800-1200r/min。
[0016]步驟4)中反應(yīng)滴加速率80-120滴/min。
[0017]步驟6)中制備的產(chǎn)品氨基酸乳酸烷基二胺復(fù)式離子液體濃度0.2-1.8mol/kg。
[0018]本發(fā)明還提供上述復(fù)式離子液體作為CO2和SO2捕集劑的應(yīng)用。
[0019]本發(fā)明相比現(xiàn)有技術(shù)具有如下優(yōu)點(diǎn):
本申請(qǐng)發(fā)明人在離子液體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和構(gòu)效關(guān)系方面做了大量實(shí)驗(yàn)和研究工作，提出了一種復(fù)式離子液體脫除SO2和C02，該方法簡單易行，該離子液體能夠高效地捕集煙氣中CO2和SO2，具有高吸收容量和脫除率，目前在煙氣凈化CO2和SO2領(lǐng)域未見使用和報(bào)道。
[0020]本發(fā)明提出的復(fù)式離子液體，在結(jié)構(gòu)上不同于其它離子液體，其它離子液通常只有一個(gè)陽離子和一個(gè)陰離子組成，而復(fù)式離子液的結(jié)構(gòu)由一個(gè)陽離子和兩個(gè)陰離子組成，這種獨(dú)特的化學(xué)結(jié)構(gòu)具有多尺度的構(gòu)效效應(yīng)，體現(xiàn)獨(dú)特的功能性，即對(duì)CO2和SO2顯示多重物理和化學(xué)反應(yīng)機(jī)理，研究發(fā)現(xiàn)，復(fù)式離子液同時(shí)出現(xiàn)兩性機(jī)理，親和機(jī)理，穿梭機(jī)理和酸堿中和機(jī)理等，這些機(jī)理能夠極大地提高離子液反應(yīng)速率，經(jīng)測(cè)試，復(fù)式離子液體反應(yīng)速率是其它離子液體(例如[apmim] [BF4])的2-3倍。
[0021]本發(fā)明提出的復(fù)式離子液體，化學(xué)結(jié)構(gòu)中羥基、多羧基和多氨基在反應(yīng)過程中形成新的共價(jià)和離子化合態(tài)，同時(shí)形成分子內(nèi)和分子間氫鍵，這些化學(xué)和物理形態(tài)大大地促進(jìn)物質(zhì)擴(kuò)散、傳遞和過程，提高了復(fù)式離子液體吸收容量。經(jīng)測(cè)試，復(fù)式離子液體吸收容量是其它離子液體(例如[apmim] [BF4])的2.8倍以上。
[0022]

【專利附圖】

【附圖說明】
[0023]圖1為本發(fā)明提供的一種用于評(píng)價(jià)復(fù)式離子液體捕集CO2和SO2性能裝置圖(鼓泡塔反應(yīng)器)。
[0024]其中:1 —?dú)馄浚?—?dú)怏w流量計(jì)，3-鼓泡反應(yīng)器，4—恒溫夾套，P—壓力計(jì)，A-取樣點(diǎn)。
[0025]

【具體實(shí)施方式】
[0026]下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步詳細(xì)描述。
[0027]實(shí)施例1
在一個(gè)恒溫?cái)嚢璺磻?yīng)體系中，108g乙二胺和595g水加入三口容器中；將162g乳酸置于滴液漏斗中，將水浴升溫至反應(yīng)溫度60°C，并恒溫；啟動(dòng)攪拌器，控制攪拌速度100r/min ;啟動(dòng)滴液漏斗開關(guān),乳酸逐滴滴入乙二胺溶液中，滴加速率120滴/min,滴完后繼續(xù)反應(yīng)lh。將135g甘氣酸逐匙加入上步溶液中，在30min內(nèi)加完，加完后繼續(xù)反應(yīng)Ih,終止反應(yīng)。反應(yīng)完成后的溶液即為產(chǎn)品甘氨酸乳酸乙二胺復(fù)式離子液體溶液，濃度為1.8mol/kg,產(chǎn)品無需脫水純化，直接作為CO2和SO2捕集劑。
[0028]將合成的產(chǎn)品裝入鼓泡塔反應(yīng)器，通入模擬煙氣進(jìn)行性能評(píng)價(jià)。煙氣壓力0.12MPa，模擬煙氣組成(體積百分比)12%C02、0.1%S02、3%02、其余為N2 ;吸收溫度40°C，煙氣流量50-500 mL /min。測(cè)定吸收容量和脫除率。
[0029]取同濃度MEA (—乙醇胺)裝入鼓泡塔反應(yīng)器(采用圖1裝置，以下同)，通入模擬煙氣進(jìn)行性能評(píng)價(jià)。煙氣壓力0.12MPa，模擬煙氣組成(體積百分比)12%C02,0.1%S02、3%02、其余為N2 ;吸收溫度40°C，煙氣流量50-500 mL /min。測(cè)定吸收容量和脫除率，測(cè)定值作為對(duì)比數(shù)據(jù)。
[0030]復(fù)式離子液體捕集CO2和SO2的性能與普通吸收劑MEA進(jìn)行了比較，評(píng)價(jià)結(jié)果見表I所示。
[0031]實(shí)施例2
在一個(gè)恒溫?cái)嚢璺磻?yīng)體系中，104g丙二胺和665g水加入三口容器中；將126g乳酸置于滴液漏斗中，將水浴升溫至反應(yīng)溫度50°C，并恒溫；啟動(dòng)攪拌器，控制攪拌速度SOOr/min ;啟動(dòng)滴液漏斗開關(guān),乳酸逐滴滴入丙二胺溶液中，滴加速率110滴/min,滴完后繼續(xù)反應(yīng)2h。將105g甘氣酸逐匙加入上步溶液中，在30min內(nèi)加完，加完后繼續(xù)反應(yīng)2h,終止反應(yīng)。反應(yīng)完成后的溶液即為產(chǎn)品甘氨酸乳酸丙二胺復(fù)式離子液體溶液，濃度為1.4mol/kg，產(chǎn)品無需脫水純化，直接作為CO2和SO2捕集劑。
[0032]將合成的產(chǎn)品裝入鼓泡塔反應(yīng)器，通入模擬煙氣進(jìn)行性能評(píng)價(jià)。煙氣壓力0.12MPa，模擬煙氣組成(體積百分比)12%C02、0.1%S02、3%02、其余為N2 ;吸收溫度40°C，煙氣流量50-500 mL /min。測(cè)定吸收容量和脫除率。
[0033]取同濃度MEA裝入鼓泡塔反應(yīng)器，通入模擬煙氣進(jìn)行性能評(píng)價(jià)。煙氣壓力0.12MPa，模擬煙氣組成(體積百分比)12%C02、0.1%S02、3%02、其余為N2 ;吸收溫度40°C，煙氣流量50-500 mL /min。測(cè)定吸收容量和脫除率，測(cè)定值作為對(duì)比數(shù)據(jù)。
[0034]復(fù)式離子液體捕集CO2和SO2的性能與普通吸收劑MEA進(jìn)行了比較，評(píng)價(jià)結(jié)果見表I所示。
[0035]實(shí)施例3
在一個(gè)恒溫?cái)嚢璺磻?yīng)體系中，88g 丁二胺和747g水加入三口容器中df90g乳酸置于滴液漏斗中，將水浴升溫至反應(yīng)溫度45°C，并恒溫；啟動(dòng)攪拌器，控制攪拌速度1200r/min ；啟動(dòng)滴液漏斗開關(guān)，乳酸逐滴滴入丁二胺溶液中，滴加速率120滴/min，滴完后繼續(xù)反應(yīng)3h。將75g甘氣酸逐匙加入上步溶液中，在30min內(nèi)加完，加完后繼續(xù)反應(yīng)2h,終止反應(yīng)。反應(yīng)完成后的溶液即為產(chǎn)品甘氨酸乳酸丁二胺復(fù)式離子液體溶液，濃度為1.0mol/kg，產(chǎn)品無需脫水純化，直接作為CO2和SO2捕集劑。
[0036]將合成的產(chǎn)品裝入鼓泡塔反應(yīng)器，通入模擬煙氣進(jìn)行性能評(píng)價(jià)。煙氣壓力0.12MPa，模擬煙氣組成(體積百分比)12%C02、0.1%S02、3%02、其余為N2 ;吸收溫度40°C，煙氣流量50-500 mL /min。測(cè)定吸收容量和脫除率。
[0037]取同濃度MEA裝入鼓泡塔反應(yīng)器，通入模擬煙氣進(jìn)行性能評(píng)價(jià)。煙氣壓力
0.12MPa，模擬煙氣組成(體積百分比)12%C02、0.1%S02、3%02、其余為N2 ;吸收溫度40°C，煙氣流量50-500 mL /min。測(cè)定吸收容量和脫除率，測(cè)定值作為對(duì)比數(shù)據(jù)。
[0038]復(fù)式離子液體捕集CO2和SO2的性能與普通吸收劑MEA進(jìn)行了比較，評(píng)價(jià)結(jié)果見表I所示。
[0039]實(shí)施例4
在一個(gè)恒溫?cái)嚢璺磻?yīng)體系中，72g乙二胺和713g水加入三口容器中；將108g乳酸置于滴液漏斗中，將水浴升溫至反應(yīng)溫度55°C，并恒溫；啟動(dòng)攪拌器，控制攪拌速度1100r/min ；啟動(dòng)滴液漏斗開關(guān)，乳酸逐滴滴入乙二胺溶液中，滴加速率90滴/min，滴完后繼續(xù)反應(yīng)2h。將107g氣基丙酸逐匙加入上步溶液中，在30min內(nèi)加完，加完后繼續(xù)反應(yīng)2h,終止反應(yīng)。反應(yīng)完成后的溶液即為產(chǎn)品氨基丙酸乳酸乙二胺復(fù)式離子液體溶液，濃度為1.2mol/kg，產(chǎn)品無需脫水純化，直接作為CO2和SO2捕集劑。
[0040]將合成的產(chǎn)品裝入鼓泡塔反應(yīng)器，通入模擬煙氣進(jìn)行性能評(píng)價(jià)。煙氣壓力
0.12MPa，模擬煙氣組成(體積百分比)12%C02、0.1%S02、3%02、其余為N2 ;吸收溫度40°C，煙氣流量50-500 mL /min。測(cè)定吸收容量和脫除率。
[0041]取同濃度MEA裝入鼓泡塔反應(yīng)器，通入模擬煙氣進(jìn)行性能評(píng)價(jià)。煙氣壓力
0.12MPa，模擬煙氣組成(體積百分比)12%C02、0.1%S02、3%02、其余為N2 ;吸收溫度40°C，煙氣流量50-500 mL /min。測(cè)定吸收容量和脫除率，測(cè)定值作為對(duì)比數(shù)據(jù)。
[0042]復(fù)式離子液體捕集CO2和SO2的性能與普通吸收劑MEA進(jìn)行了比較，評(píng)價(jià)結(jié)果見表I所示。
[0043]實(shí)施例5
在一個(gè)恒溫?cái)嚢璺磻?yīng)體系中，59g丙二胺和798g水加入三口容器中；將72g乳酸置于滴液漏斗中，將水浴升溫至反應(yīng)溫度30°C，并恒溫；啟動(dòng)攪拌器，控制攪拌速度1200r/min ；啟動(dòng)滴液漏斗開關(guān)，乳酸逐滴滴入丙二胺溶液中，滴加速率100滴/min，滴完后繼續(xù)反應(yīng)2h。將71g氣基丙酸逐匙加入上步溶液中，在30min內(nèi)加完，加完后繼續(xù)反應(yīng)2h,終止反應(yīng)。反應(yīng)完成后的溶液即為產(chǎn)品氨基丙酸乳酸丙二胺復(fù)式離子液體溶液，濃度為0.8mol/kg，產(chǎn)品無需脫水純化，直接作為CO2和SO2捕集劑。
[0044]將合成的產(chǎn)品裝入鼓泡塔反應(yīng)器，通入模擬煙氣進(jìn)行性能評(píng)價(jià)。煙氣壓力
0.12MPa，模擬煙氣組成(體積百分比)12%C02、0.1%S02、3%02、其余為N2 ;吸收溫度40°C，煙氣流量50-500 mL /min。測(cè)定吸收容量和脫除率。
[0045]取同濃度MEA (—乙醇胺)裝入鼓泡塔反應(yīng)器，通入模擬煙氣進(jìn)行性能評(píng)價(jià)。煙氣壓力0.12MPa，模擬煙氣組成(體積百分比)12%C02、0.1%S02、3%02、其余為N2 ;吸收溫度40°C，煙氣流量50-500 mL /min。測(cè)定吸收容量和脫除率，測(cè)定值作為對(duì)比數(shù)據(jù)。
[0046]復(fù)式離子液體捕集CO2和SO2的性能與普通吸收劑MEA進(jìn)行了比較，評(píng)價(jià)結(jié)果見表I所示。
[0047]實(shí)施例6
在一個(gè)恒溫?cái)嚢璺磻?yīng)體系中，35g 丁二胺和893g水加入三口容器中；將36g乳酸置于滴液漏斗中，將水浴升溫至反應(yīng)溫度40°C，并恒溫；啟動(dòng)攪拌器，控制攪拌速度850r/min ；啟動(dòng)滴液漏斗開關(guān)，乳酸逐滴滴入丁二胺溶液中，滴加速率80滴/min，滴完后繼續(xù)反應(yīng)lh。將36g氣基丙酸逐匙加入上步溶液中，在30min內(nèi)加完，加完后繼續(xù)反應(yīng)Ih,終止反應(yīng)。反應(yīng)完成后的溶液即為產(chǎn)品氨基丙酸乳酸丁二胺復(fù)式離子液體溶液，濃度為0.4mol/kg，產(chǎn)品無需脫水純化，直接作為CO2和SO2捕集劑。
[0048]將合成的產(chǎn)品裝入鼓泡塔反應(yīng)器，通入模擬煙氣進(jìn)行性能評(píng)價(jià)。煙氣壓力
0.12MPa，模擬煙氣組成(體積百分比)12%C02、0.1%S02、3%02、其余為N2 ;吸收溫度40°C，煙氣流量50-500 mL /min。測(cè)定吸收容量和脫除率。
[0049]取同濃度MEA裝入鼓泡塔反應(yīng)器，通入模擬煙氣進(jìn)行性能評(píng)價(jià)。煙氣壓力
0.12MPa，模擬煙氣組成(體積百分比)12%C02、0.1%S02、3%02、其余為N2 ;吸收溫度40°C，煙氣流量50-500 mL /min。測(cè)定吸收容量和脫除率，測(cè)定值作為對(duì)比數(shù)據(jù)。
[0050]復(fù)式離子液體捕集CO2和SO2的性能與普通吸收劑MEA進(jìn)行了比較，評(píng)價(jià)結(jié)果見表I所示。
[0051]實(shí)例7
在一個(gè)恒溫?cái)嚢璺磻?yīng)體系中，18g甲基丙二胺和949g水加入三口容器中；將18g乳酸置于滴液漏斗中，將水浴升溫至反應(yīng)溫度30°C，并恒溫；啟動(dòng)攪拌器，控制攪拌速度100r/min ;啟動(dòng)滴液漏斗開關(guān)，乳酸逐滴滴入甲基丙二胺溶液中，滴加速率90滴/min，滴完后繼續(xù)反應(yīng)2h。將15g甘氣酸逐匙加入上步溶液中，在30min內(nèi)加完，加完后繼續(xù)反應(yīng)2h,終止反應(yīng)。反應(yīng)完成后的溶液即為產(chǎn)品甘氨酸乳酸甲基丙二胺復(fù)式離子液體溶液，濃度為
0.2mol/kg，產(chǎn)品無需脫水純化，直接作為CO2和SO2捕集劑。
[0052]將合成的產(chǎn)品裝入鼓泡塔反應(yīng)器，通入模擬煙氣進(jìn)行性能評(píng)價(jià)。煙氣壓力0.12MPa，模擬煙氣組成(體積百分比)12%C02、0.1%S02、3%02、其余為N2 ;吸收溫度40°C，煙氣流量50-500 mL /min。測(cè)定吸收容量和脫除率。
[0053]取同濃度MEA裝入鼓泡塔反應(yīng)器，通入模擬煙氣進(jìn)行性能評(píng)價(jià)。煙氣壓力
0.12MPa，模擬煙氣組成(體積百分比)12%C02、0.1%S02、3%02、其余為N2 ;吸收溫度40°C，煙氣流量50-500 mL /min。測(cè)定吸收容量和脫除率，測(cè)定值作為對(duì)比數(shù)據(jù)。
[0054]復(fù)式離子液體捕集CO2和SO2的性能與普通吸收劑MEA進(jìn)行了比較，評(píng)價(jià)結(jié)果見表I所示。
[0055]實(shí)例8
在一個(gè)恒溫?cái)嚢璺磻?yīng)體系中，30g乙二胺和873g水加入三口容器中；將458乳酸置于滴液漏斗中，將水浴升溫至反應(yīng)溫度35°C，并恒溫；啟動(dòng)攪拌器，控制攪拌速度1000r/min ；啟動(dòng)滴液漏斗開關(guān)，乳酸逐滴滴入乙二胺溶液中，滴加速率100滴/min，滴完后繼續(xù)反應(yīng)lh。將52g氣基丁酸逐匙加入上步溶液中，在30min內(nèi)加完，加完后繼續(xù)反應(yīng)Ih,終止反應(yīng)。反應(yīng)完成后的溶液即為產(chǎn)品氨基丁酸乳酸乙二胺復(fù)式離子液體溶液，濃度為0.5mol/kg，產(chǎn)品無需脫水純化，直接作為CO2和SO2捕集劑。
[0056]將合成的產(chǎn)品裝入鼓泡塔反應(yīng)器，通入模擬煙氣進(jìn)行性能評(píng)價(jià)。煙氣壓力
0.12MPa，模擬煙氣組成(體積百分比)12%C02、0.1%S02、3%02、其余為N2 ;吸收溫度40°C，煙氣流量50-500 mL /min。測(cè)定吸收容量和脫除率。
[0057]取同濃度MEA裝入鼓泡塔反應(yīng)器，通入模擬煙氣進(jìn)行性能評(píng)價(jià)。煙氣壓力
0.12MPa，模擬煙氣組成(體積百分比)12%C02、0.1%S02、3%02、其余為N2 ;吸收溫度40°C，煙氣流量50-500 mL /min。測(cè)定吸收容量和脫除率，測(cè)定值作為對(duì)比數(shù)據(jù)。
[0058]復(fù)式離子液體捕集CO2和SO2的性能與普通吸收劑MEA進(jìn)行了比較，評(píng)價(jià)結(jié)果見表I所示。
[0059]表I復(fù)式離子液體捕集CO2和SO2的性能評(píng)價(jià)實(shí)例評(píng)價(jià)指標(biāo)夏式離子液體IvffiA 提高倍數(shù)
吸收額 moL.mol 0.83?.46 1.8&
1銳除率 SOi__mi__6SJ__I.4?
+? CO: 91.1SS.e L+03
吸收容望 mdmol OJj.0—46 L80
2賤除率 SO^ M3δ? L51 ^.? CO: Sf ,2ΜΛ 1.+03
吸收寄璧 moVmol C<830.4§ L80
3S0.亂 S61.9.1.60
CO: 83.485.7 LDB
吸收麵 moLmol 0.83CM LSO
4脫除率 ~SOtS-SJ?.2 1.54
+? CO: S9.6841 L+Ci
吸收額 md..md &J!0.44 IJi
5臟率—~Sft^ 98.161.1 IM
+? CO: 8..584.5 1.03
RIfeSI I moln1l 0.82.0.44 L86
5 Ι? 率 set 97.5?0.2 I ￡2
+? CO: S5.1SlJ 1.03
吸收容望 moLmol OJi0.44 1J4
7麻今車 SCt &5,856.7 L.69
+% CO: S2.7乃.& 1.09
吸收容屋腸&.S20.44 1.86
8B3$M SCt 9*6.151.5 1.-64
、 COi S4.180.5 L04
結(jié)果表明:復(fù)式離子液體捕集CO2和SO2的性能優(yōu)于普通吸收劑MEA，吸收容量和脫除率均高于普通吸收劑MEA，復(fù)式離子液體吸收容量是普通吸收劑MEA的1.8-1.86倍，SO2脫除率是普通吸收劑MEA的約1.45-1.69倍，CO2脫除率略高于MEA，本發(fā)明復(fù)式離子液體能高效地脫除煙氣中SO2和CO2，且具有對(duì)SO2高選擇性。
【權(quán)利要求】
1.一種復(fù)式離子液體，其特征是:該復(fù)式離子液體為氨基酸乳酸烷基二胺復(fù)式離子液體，該復(fù)式離子液體的結(jié)構(gòu)如下:—2+—I ? P_/?MsCH* OOC/I 3I'OOCCH Sa-CH3\麗3CMWH2l_I L-J L一 式中R1為含2-4碳的烷基，R2為H或含1-2碳的烷基。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述復(fù)式離子液體，其特征是:氨基酸乳酸烷基二胺復(fù)式離子液體優(yōu)選為:甘氨酸乳酸乙二胺、甘氨酸乳酸丙二胺、甘氨酸乳酸丁二胺、氨基丙酸乳酸乙二胺、氨基丙酸乳酸丙二胺、氨基丙酸乳酸丁二胺、甘氨酸乳酸甲基丙二胺或氨基丁酸乳酸乙二胺。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的復(fù)式離子液體制備方法，其特征是:該方法的具體步驟如下: 1)將定量的烷基二胺加水形成溶液，置于一個(gè)三口容器中，三口容器的一側(cè)接口安裝滴液漏斗，中間接口安裝攪拌器，另一側(cè)作為固體加料口 ； 2)將定量的乳酸置于滴液漏斗中； 3)將三口容器置于恒溫水浴中，水浴溫度控制在30-60°C，啟動(dòng)攪拌器； 4)啟動(dòng)滴液漏斗開關(guān)，使乳酸逐滴滴入烷基二胺溶液中，滴完后繼續(xù)反應(yīng)l_3h； 5)將定量的氨基酸通過固料口逐匙加入上步反應(yīng)溶液中，加完后繼續(xù)反應(yīng)l_3h，終止反應(yīng)；反應(yīng)體系中乳酸、氨基酸和烷基二胺的摩爾比為1:1:1， 6)反應(yīng)完成后的溶液即為產(chǎn)品氨基酸乳酸烷基二胺復(fù)式離子液體溶液。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的復(fù)式離子液體的合成方法，其特征是:步驟I)中烷基二胺和水的質(zhì)量比為I:(5.5?53.0)。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的復(fù)式離子液體的合成方法，其特征是:步驟I)中所述烷基二胺選用乙二胺、丙二胺、丁二胺或甲基丙二胺。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的復(fù)式離子液體的合成方法，其特征是:步驟3)中反應(yīng)攪拌速度 800-1200r/min。
7.根據(jù)權(quán)利要求3所述的復(fù)式離子液體的合成方法，其特征是:步驟4)中反應(yīng)滴加速率 80—120 滴 /min。
8.根據(jù)權(quán)利要求3所述的復(fù)式離子液體的合成方法，其特征是:步驟5)中所述氨基酸選用甘氨酸、氨基丙酸或氨基丁酸。
9.根據(jù)權(quán)利要求3所述的復(fù)式離子液體的合成方法，其特征是:步驟6)中制備的產(chǎn)品氨基酸乳酸烷基二胺復(fù)式離子液體濃度0.2-1.8mol/kg。
10.權(quán)利要求1所述復(fù)式離子液體作為CO2和SO2捕集劑的應(yīng)用。
【文檔編號(hào)】C07C227/18GK104174275SQ201410405562
【公開日】2014年12月3日 申請(qǐng)日期:2014年8月18日 優(yōu)先權(quán)日:2014年8月18日
【發(fā)明者】陸建剛, 高柳, 陳敏東, 王讓會(huì), 許正文, 曹雙, 孫云杰 申請(qǐng)人:南京信息工程大學(xué)