專利名稱：一種利用水包油離子液體乳化液強(qiáng)化二氧化碳吸收的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種強(qiáng)化二氧化碳吸收的方法，特別是涉及一種利用水包油離子液體乳化液分散體系強(qiáng)化二氧化碳吸收的方法。
背景技術(shù)：
控制二氧化碳環(huán)境排放量是治理大氣環(huán)境污染的重要途徑，此舉既可抑制石油等化石資源過(guò)度使用的趨勢(shì)，又可間接抑制其它有害氣體、固體顆粒向大氣的過(guò)度排放，因此二氧化碳的回收、捕集、封存和利用技術(shù)已成為分離領(lǐng)域的一個(gè)重要的研究方向。目前國(guó)際上二氧化碳的分離捕集技術(shù)主要包括吸收法，吸附法，低溫分離法，膜分離法和生物分離法，其中以吸收法最為成熟。采用何種技術(shù)分離捕集二氧化碳與二氧化碳的來(lái)源及采用的降碳策略有關(guān)。空氣中二氧化碳含量的3/4來(lái)源于化石燃料的燃燒，其中， 火力發(fā)電貢獻(xiàn)了全球二氧化碳排放量的1/3以上，其次包括如化工、水泥、運(yùn)輸?shù)裙I(yè)過(guò)程，因此控制電廠煙氣二氧化碳排放量是減排的重點(diǎn)。國(guó)際上對(duì)煙氣降碳策略主要包括三個(gè)方向燃燒后降碳、燃燒前降碳和富氧燃燒降碳。研究報(bào)道表明燃燒前降碳和富氧燃燒降碳經(jīng)濟(jì)性好，且由于煙氣二氧化碳濃度和分壓高，適宜采用再生能耗低、無(wú)設(shè)備腐蝕的物理吸收方法，其應(yīng)用前景較好。燃燒后降碳是目前應(yīng)用領(lǐng)域最廣的降碳情況，對(duì)此采用的二氧化碳回收技術(shù)中最成熟的是化學(xué)吸收方法。物理吸收方法的主要缺點(diǎn)是吸收速率低，而強(qiáng)化氣一液傳質(zhì)是非常重要的提高傳質(zhì)速率的有效途徑?；瘜W(xué)吸收法盡管吸收速率相對(duì)較高，但其設(shè)備腐蝕性強(qiáng)、再生能耗低，故在保持現(xiàn)有吸收速度下減少化學(xué)吸收劑的用量是研究的目標(biāo)，這一過(guò)程也可通過(guò)強(qiáng)化傳質(zhì)的方式實(shí)現(xiàn)。強(qiáng)化氣一液傳質(zhì)是化工過(guò)程強(qiáng)化的重要分支，在該領(lǐng)域中，采用分散相粒子強(qiáng)化傳質(zhì)是研究的熱點(diǎn)。離子液體是近十年被廣泛研究的對(duì)象，其中離子液體對(duì)二氧化碳的高溶解度是離子液體應(yīng)用研究的一個(gè)重要方面。正是由于離子液體對(duì)二氧化碳?xì)怏w的溶解度大于吸收劑，二氧化碳易于溶解在離子液體，實(shí)現(xiàn)促進(jìn)傳遞作用。離子液體同時(shí)具有的可設(shè)計(jì)性，使離子液體既有極性體系，又有非極性體系，這有利于制備多種分散體系，如水包油或是油包水乳化液。離子液體幾乎無(wú)蒸氣壓的特性，具有良好的熱穩(wěn)定性，離子液體可以在較低的溫度下完成解吸并循環(huán)使用，故再生能耗低，可以和連續(xù)相吸收劑在同樣的條件下同步完成解吸，所以離子液體具有強(qiáng)化二氧化碳吸收的特性。

發(fā)明內(nèi)容
發(fā)明目的
本發(fā)明提出了一種利用水包油離子液體乳化液分散體系強(qiáng)化二氧化碳吸收的方法，對(duì)于物理吸收二氧化碳過(guò)程，主要的目的是提高氣體吸收速率，對(duì)于化學(xué)吸收二氧化碳過(guò)程， 目的是通過(guò)提高氣體傳質(zhì)速率而減少化學(xué)吸收劑的用量，從而達(dá)到減少化學(xué)吸收劑對(duì)設(shè)備的腐蝕，同時(shí)降低吸收劑再生能耗的作用。技術(shù)方案一種利用水包油離子液體乳化液強(qiáng)化二氧化碳吸收的方法，其特征在于采用離子液體為分散液相，制備出水包油離子液體乳化液，通過(guò)離子液體分散體系對(duì)氣體吸收的作用， 用水包油離子液體乳化液分散體系強(qiáng)化吸收二氧化碳，分別對(duì)物理吸收和化學(xué)吸收二氧化碳的傳質(zhì)過(guò)程進(jìn)行強(qiáng)化，增強(qiáng)二氧化碳在氣一液間的傳質(zhì)速率；步驟如下
(1)水包油離子液體乳化液的制備
首先制備質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0. 25%的表面活性劑吐溫80溶液，在攪拌過(guò)程中加入離子液體分散相，采用剪切制乳機(jī)，在剪切攪拌轉(zhuǎn)速為3000 5000轉(zhuǎn)/分鐘條件下，攪拌20分鐘后， 制成平均粒徑為1 5微米的水包油離子液體乳化液；物理吸收時(shí)吐溫80溶液與離子液體的體積比為90:1，化學(xué)吸收時(shí)吐溫80溶液與離子液體的體積比為50:1 ；
(2)強(qiáng)化吸收過(guò)程
物理強(qiáng)化吸收過(guò)程將步驟(1)得到的物理吸收所用的水包油離子液體乳化液作為吸收劑，在物理吸收流程的吸收器中強(qiáng)化吸收二氧化碳；
化學(xué)強(qiáng)化吸收過(guò)程將步驟(1)中得到的水包油離子液體乳化液加入到體積百分比為 1.67%的吸收劑三乙醇胺溶液中，在化學(xué)吸收流程的吸收器中強(qiáng)化吸收二氧化碳，其中加入的水包油離子液體乳化液與三乙醇胺溶液的體積比是1:6 ；
(3)吸收完成后進(jìn)行吸收劑再生。上述步驟(1)中所述的離子液體為油溶性的對(duì)二氧化碳具有大溶解度的1-辛基-3甲基咪唑六氟磷酸鹽離子液體或1-丁基-3甲基咪唑六氟磷酸鹽離子液體。上述步驟(2)中所述二氧化碳的物理強(qiáng)化吸收過(guò)程中，氣體經(jīng)過(guò)穩(wěn)壓閥穩(wěn)定輸出壓力穩(wěn)定的氣體，操作溫度在12 30攝氏度，吸收器的攪拌轉(zhuǎn)速為130 330轉(zhuǎn)/分鐘， 吸收壓力在0. 1 0. 5兆帕，吸收過(guò)程中使用皂泡流量計(jì)記錄進(jìn)出吸收器的二氧化碳的量， 進(jìn)而得到吸收的二氧化碳的量，吸收達(dá)到平衡后停止實(shí)驗(yàn)。上述步驟(2)中所述二氧化碳的化學(xué)強(qiáng)化吸收過(guò)程中，操作溫度在12 30攝氏度，吸收器的攪拌轉(zhuǎn)速為130 330轉(zhuǎn)/分鐘，吸收過(guò)程中使用水銀壓差計(jì)記錄吸收器內(nèi)壓差的變化，進(jìn)而得到吸收的二氧化碳的量，當(dāng)達(dá)到一穩(wěn)定壓力值后，吸收平衡，吸收達(dá)到平衡后停止實(shí)驗(yàn)。上述步驟(3)中所述的吸收劑再生，物理吸收二氧化碳的再生對(duì)象是水包油離子液體乳化液，采用對(duì)該水包油離子液體乳化液進(jìn)行升溫解吸，解吸溫度為70攝氏度。物理吸收結(jié)束后，對(duì)水包油離子液體乳化液吸收劑進(jìn)行解吸，將從吸收器中取出的吸收液加熱到70°c，加熱時(shí)間100分鐘后解吸完成，再次乳化，乳化轉(zhuǎn)速5000轉(zhuǎn)/分，制乳5分鐘，而后可以重新作為吸收劑吸收二氧化碳?xì)怏w。上述步驟(3)中所述的吸收劑再生，化學(xué)吸收二氧化碳的解吸再生對(duì)象為含有水包油離子液體乳化液的三乙醇胺溶液，解吸溫度為100攝氏度?；瘜W(xué)吸收結(jié)束后，從吸收器中取出的吸收液加熱到100°C，加熱時(shí)間100分鐘后解吸完成，再次乳化，乳化轉(zhuǎn)速5000轉(zhuǎn)/分，制乳5分鐘，而后可以重新作為吸收劑吸收二氧化碳?xì)怏w。對(duì)于物理吸收二氧化碳過(guò)程，利用二氧化碳在離子液體的溶解度大于其在連續(xù)相的溶解度，且平均粒徑小于5微米的特點(diǎn)，在攪拌作用下，離子液體分散相顯著提高傳質(zhì)速率，增強(qiáng)氣體吸收效果。
對(duì)于化學(xué)吸收二氧化碳過(guò)程，在采用一定量的有機(jī)胺溶液吸收二氧化碳時(shí)，加入一定量的水包油離子液體乳化液分散體系，構(gòu)成分散有離子液體的有機(jī)胺溶液，采用該體系吸收二氧化碳，可以提高二氧化碳的傳質(zhì)速率，減少有機(jī)胺的用量，減輕對(duì)設(shè)備的腐蝕程度，并降低溶劑再生的能耗。優(yōu)點(diǎn)及效果 本發(fā)明具有如下優(yōu)點(diǎn)
水包油離子液體乳化液強(qiáng)化二氧化碳的物理吸收過(guò)程，可以提高了二氧化碳的吸收效率，可達(dá)到原來(lái)的1.5倍，制備乳化液所使用的離子液體可再生，反復(fù)使用，降低了成本，而且發(fā)明中所使用的離子液體是綠色溶劑，大大降低了對(duì)環(huán)境的污染。水包油離子液體乳化液強(qiáng)化化學(xué)吸收過(guò)程，通過(guò)離子液體的加入，在保證原有的吸收速率條件下，通過(guò)加入離子液體水包油乳化液，可降低了醇胺的加入量，改善了傳統(tǒng)的醇胺溶液對(duì)設(shè)備的嚴(yán)重腐蝕，降低了對(duì)環(huán)境的污染，并且吸收液可以再生，反復(fù)使用，降低成本。


圖1是強(qiáng)化物理吸收二氧化碳的工藝流程圖； 圖2是強(qiáng)化化學(xué)吸收二氧化碳的工藝流程圖； 圖3是水包油離子液體乳化液強(qiáng)化物理吸收二氧化碳的吸收速率圖； 圖4是水包油離子液體乳化液強(qiáng)化化學(xué)吸收二氧化碳的吸收速率圖； 圖5是離子液體的加入對(duì)三乙醇胺用量的影響圖。附圖標(biāo)記說(shuō)明
1、氣瓶；2、總閥；3、減壓閥；4穩(wěn)壓閥；5、緩沖罐；6第一壓力表；7、恒溫水??；8、調(diào)節(jié)閥；9、第一皂泡流量計(jì)；10、攪拌器；11、第二壓力表；12、吸收器；13、氣體分布器；14、支架；15、溫度計(jì)；16、第二皂泡流量計(jì)；17、測(cè)溫?zé)犭娕迹?8轉(zhuǎn)速控制儀；19、控制閥；20、放空閥；21、水銀壓差計(jì)；22、真空泵；23、溫度顯示儀；a、進(jìn)氣口 ；b、出氣口 ；C、測(cè)壓口 ；d、加料口 ；e、測(cè)溫口 ；f、取樣口 ；g、放料口 ；h、攪拌器口。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明的工作原理如下
強(qiáng)化物理吸收的過(guò)程如圖1中所示，從氣瓶1釋放出的含有二氧化碳的氣體通過(guò)總閥 2，減壓閥3，穩(wěn)壓閥4輸出穩(wěn)定壓力后，穩(wěn)定輸出壓力穩(wěn)定的的氣體，進(jìn)入設(shè)在恒溫水浴7里的緩沖罐5，流量通過(guò)調(diào)節(jié)閥8進(jìn)行調(diào)節(jié)和控制，而后經(jīng)過(guò)第一皂泡流量計(jì)9測(cè)定流量后， 經(jīng)進(jìn)氣口 a進(jìn)入設(shè)在支架14上方的吸收器12發(fā)生吸收，吸收壓力在0. 1 0. 5兆帕，操作溫度在12 30攝氏度，氣體進(jìn)入吸收器12后經(jīng)氣體分布器13和攪拌器10的攪拌后實(shí)現(xiàn)快速吸收，吸收器的攪拌轉(zhuǎn)速為130 330轉(zhuǎn)/分鐘，吸收器12內(nèi)的壓力和溫度分別通過(guò)第二壓力表11和溫度計(jì)15讀出，未吸收氣體由吸收器12出氣口 b流出并經(jīng)過(guò)第二流量計(jì) 16測(cè)定出口流量，當(dāng)流程體系溫度穩(wěn)定、壓力穩(wěn)定、流量穩(wěn)定后，由吸收器12的加料口 d把水包油離子液體乳化液加入到吸收器12中。強(qiáng)化化學(xué)吸收的過(guò)程如圖2中所示，從氣瓶1釋放出的含有二氧化碳的氣體經(jīng)總閥2，減壓閥3，并通過(guò)穩(wěn)壓閥4穩(wěn)壓后，進(jìn)入設(shè)在恒溫水浴7內(nèi)的緩沖罐5，水包油離子液體乳化液加進(jìn)吸收器12之前，應(yīng)先對(duì)恒溫水浴7預(yù)熱到指定溫度，指定溫度范圍在12 30攝氏度，然后通過(guò)真空泵22將其抽成真空，將緩沖罐5中的氣體經(jīng)調(diào)節(jié)閥8通入到吸收器 12中，同時(shí)打開(kāi)加料口 d進(jìn)料，把水包油離子液體乳化液與三乙醇胺的混合液加入到吸收器12中，進(jìn)料后整個(gè)系統(tǒng)處于密封狀態(tài)，開(kāi)啟攪拌器10，通過(guò)轉(zhuǎn)速控制儀18調(diào)節(jié)攪拌轉(zhuǎn)數(shù)為130 330轉(zhuǎn)/分鐘，觀察記錄水銀壓差計(jì)21的示數(shù)變化，當(dāng)達(dá)到一穩(wěn)定壓力值后，吸收平衡，結(jié)束吸收過(guò)程，氣體進(jìn)入吸收器12后經(jīng)氣體分布器13和攪拌器10的攪拌后實(shí)現(xiàn)快速吸收，吸收器12內(nèi)的溫度通過(guò)測(cè)溫?zé)犭娕?7和溫度顯示儀23讀出，吸收器12的溫度由恒溫水浴7控制，這樣做可以確保緩沖罐5和吸收器12的溫度一致。所述吸收器12的特征為耦合磁力攪拌，吸收器的極限攪拌轉(zhuǎn)速在50 2000轉(zhuǎn) /分鐘范圍內(nèi)，氣體入口插至近器底，設(shè)備承壓1.5兆帕。物理吸收過(guò)程中吸收器12通過(guò)夾套式的恒溫水浴7和設(shè)置在外部的控制箱的信號(hào)連接，實(shí)現(xiàn)恒溫操作；在化學(xué)吸收中把夾套拆掉，吸收器12直接放到恒溫水浴7中，采用恒溫水浴7給吸收器恒溫。如圖3中所示，圖中橫坐標(biāo)是吸收時(shí)間(分鐘)，縱坐標(biāo)是吸收二氧化碳的吸收速率 (摩爾/秒)，去離子水對(duì)二氧化碳的平均吸收速率可達(dá)到8. 9 X ΙΟ"6摩爾/秒，而含有質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0. 25%吐溫80溶液和1-辛基-3甲基咪唑六氟磷酸鹽離子液體按體積比90:1混合制備水包油離子液體乳化液，采用該體系吸收二氧化碳，該體系對(duì)二氧化碳的平均吸收速率可達(dá)到11. 44X 10_6摩爾/秒，吸收速率增加了 28. 5%。如圖4中所示，圖中橫坐標(biāo)是吸收時(shí)間(分鐘)，縱坐標(biāo)是吸收的二氧化碳的吸收速率(摩爾/秒)，含有體積百分比為1. 67%的三乙醇胺溶液對(duì)二氧化碳的平均吸收速率可達(dá)到8. 79 X 10_6摩爾/秒，含有質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0. 25%吐溫80溶液和1-辛基-3甲基咪唑六氟磷酸鹽離子液體按體積比50:1混合制備水包油離子液體乳化液，水包油離子液體乳化液與體積百分比為1. 67%的三乙醇胺溶液按體積比為1:6混合吸收二氧化碳，吸收速率可達(dá)到 T 1. 12 X IO"5摩爾/秒，吸收速率增加了 27. 4%。如圖5中所示，圖中橫坐標(biāo)是吸收時(shí)間(分鐘)，縱坐標(biāo)是吸收的二氧化碳的摩爾數(shù)，水包油離子液體乳化液與體積百分比為1. 67%的三乙醇胺溶液按體積比為1:6混合吸收二氧化碳，對(duì)比體積百分比為2. 33%的三乙醇胺溶液吸收二氧化碳，在吸收量接近的條件下，減少四％的胺量。胺用量的減少，會(huì)帶來(lái)三個(gè)好處，胺量減少設(shè)備腐蝕減弱，胺量減少，再生能耗降低，少量的離子液體代替胺溶液，離子液體因其不揮發(fā)性沒(méi)有揮發(fā)損失，胺量減少則減少了胺揮發(fā)損失。下面通過(guò)具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步的說(shuō)明 實(shí)施例1
首先制備質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0. 25%的吐溫80溶液，采用剪切制乳機(jī)在剪切攪拌轉(zhuǎn)速為5000 轉(zhuǎn)/分鐘的條件下，按體積比為90:1與1-辛基-3甲基咪唑六氟磷酸鹽離子液體混合攪拌， 攪拌20分鐘，制備平均粒徑為1微米的水包油離子液體乳化液分散體系，采用此體系在圖 1所示的物理吸收流程中作為吸收劑吸收二氧化碳。氣體經(jīng)過(guò)穩(wěn)壓閥4穩(wěn)定輸出壓力穩(wěn)定的氣體，操作溫度25攝氏度，吸收器12的攪拌轉(zhuǎn)速為230轉(zhuǎn)/分鐘，吸收壓力在0. 2兆帕， 吸收過(guò)程中使用第一皂泡流量計(jì)9和第二皂泡流量計(jì)16記錄進(jìn)出吸收器12的二氧化碳的量，進(jìn)而得到吸收的二氧化碳的量，吸收達(dá)到平衡后停止實(shí)驗(yàn)，純水為吸收劑吸收二氧化碳量的平均吸收速率，與本實(shí)施例條件下分散體系吸收二氧化碳的平均吸收速率的比值是 1:1.29,即采用水包油離子液體乳化液分散體系后，吸收速率增加原來(lái)的四％。吸收結(jié)束后，對(duì)水包油離子液體乳化液吸收劑進(jìn)行解吸，將從吸收器12中取出的吸收液加熱到70°C，加熱時(shí)間100分鐘后解吸完成，再次乳化，乳化轉(zhuǎn)速5000轉(zhuǎn)/分，制乳5分鐘，而后可以重新作為吸收劑吸收二氧化碳?xì)怏w。實(shí)施例2
首先制備質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0. 25%的吐溫80溶液，采用剪切制乳機(jī)在剪切攪拌轉(zhuǎn)速為5000 轉(zhuǎn)/分鐘的條件下，按體積比為90:1與1-辛基-3甲基咪唑六氟磷酸鹽離子液體混合攪拌， 攪拌20分鐘，制備平均粒徑為1微米的水包油乳化液分散體系，采用此體系在圖1所示的物理吸收流程中作為吸收劑吸收二氧化碳。氣體經(jīng)過(guò)穩(wěn)壓閥4穩(wěn)定輸出壓力穩(wěn)定的氣體， 操作溫度12攝氏度，吸收器12的攪拌轉(zhuǎn)速為130轉(zhuǎn)/分鐘，吸收壓力在0. 5兆帕，吸收過(guò)程中使用第一皂泡流量計(jì)9和第二皂泡流量計(jì)16記錄進(jìn)出吸收器12的二氧化碳的量，進(jìn)而得到吸收的二氧化碳的量，吸收達(dá)到平衡后停止實(shí)驗(yàn)。純水為吸收劑吸收二氧化碳量的平均吸收速率與本實(shí)施例條件下分散體系吸收二氧化碳的平均吸收速率的比值是1:1. 5， 即采用離子液體乳化液分散體系后，吸收速率增加原來(lái)的50%。吸收結(jié)束后，對(duì)水包油離子液體乳化液吸收劑進(jìn)行解吸，將從吸收器12中取出的吸收液加熱到70°C，加熱時(shí)間100分鐘后解吸完成，再次乳化，乳化轉(zhuǎn)速5000轉(zhuǎn)/分，制乳5分鐘，而后可以重新作為吸收劑吸收二氧化碳?xì)怏w。實(shí)施例3
首先制備質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0. 25%的吐溫80溶液，采用剪切制乳機(jī)在剪切攪拌轉(zhuǎn)速為4000 轉(zhuǎn)/分鐘的條件下，按體積比為90 1與1-丁基-3甲基咪唑六氟磷酸鹽離子液體混合攪拌， 攪拌20分鐘，制備平均粒徑為3微米的水包油乳化液分散體系，采用此體系在圖1所示的物理吸收流程中作為吸收劑吸收二氧化碳。氣體經(jīng)過(guò)穩(wěn)壓閥4穩(wěn)定輸出壓力穩(wěn)定的氣體， 操作溫度30攝氏度，吸收器12的攪拌轉(zhuǎn)速為330轉(zhuǎn)/分鐘，吸收壓力在0. 1兆帕，吸收過(guò)程中使用第一皂泡流量計(jì)9和第二皂泡流量計(jì)16記錄進(jìn)出吸收器12的二氧化碳的量，進(jìn)而得到吸收的二氧化碳的量，吸收達(dá)到平衡后停止實(shí)驗(yàn)，純水為吸收劑吸收二氧化碳量與本實(shí)施例條件下離子液體乳化液分散體系吸收二氧化碳的平均吸收速率的比值是1:1. 05， 即吸收速率增加原來(lái)的5%。吸收結(jié)束后，對(duì)水包油離子液體乳化液吸收劑進(jìn)行解吸，將從吸收器12中取出的吸收液加熱到70°C，加熱時(shí)間100分鐘后解吸完成，再次乳化，乳化轉(zhuǎn)速 5000轉(zhuǎn)/分，制乳5分鐘，而后可以重新作為吸收劑吸收二氧化碳?xì)怏w。實(shí)施例4
首先制備質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0. 25%的吐溫80溶液，采用剪切制乳機(jī)在剪切攪拌轉(zhuǎn)速為3000 轉(zhuǎn)/分鐘的條件下，按體積比為90:1與1-辛基-3甲基咪唑六氟磷酸鹽離子液體混合攪拌， 攪拌20分鐘，制備平均粒徑為5微米的水包油乳化液分散體系，采用此體系在圖1所示的物理吸收流程中作為吸收劑吸收二氧化碳。氣體經(jīng)過(guò)穩(wěn)壓閥4穩(wěn)定輸出壓力穩(wěn)定的氣體， 操作溫度20攝氏度，吸收器12的攪拌轉(zhuǎn)速為300轉(zhuǎn)/分鐘，吸收壓力在0. 1兆帕，吸收過(guò)程中使用第一皂泡流量計(jì)9和第二皂泡流量計(jì)16記錄進(jìn)出吸收器12的二氧化碳的量，進(jìn)而得到吸收的二氧化碳的量，吸收達(dá)到平衡后停止實(shí)驗(yàn)，純水為吸收劑吸收二氧化碳量與本實(shí)施例條件下的離子液體乳化液分散體系吸收二氧化碳的平均吸收速率的比值是1:1. 1， 即吸收速率增加原來(lái)的10%。吸收結(jié)束后，對(duì)水包油離子液體乳化液吸收劑進(jìn)行解吸，將從吸收器12中取出的吸收液加熱到70°C，加熱時(shí)間100分鐘后解吸完成，再次乳化，乳化轉(zhuǎn)速5000轉(zhuǎn)/分，制乳5分鐘，而后可以重新作為吸收劑吸收二氧化碳?xì)怏w。實(shí)施例5
首先制備質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0. 25%的吐溫80溶液，采用剪切制乳機(jī)在剪切攪拌轉(zhuǎn)速為5000 轉(zhuǎn)/分鐘的條件下，按體積比為50:1與1-辛基-3甲基咪唑六氟磷酸鹽離子液體混合攪拌， 攪拌20分鐘，制備平均粒徑為1微米的水包油離子液體乳化液，將制得的水包油離子液體乳化液和體積百分比為1.67%的三乙醇胺溶液，按體積比為1:6混合作為二氧化碳的吸收劑，采用該體系在圖2所示的化學(xué)吸收流程中作為吸收劑吸收二氧化碳。操作溫度25攝氏度，吸收器12的攪拌轉(zhuǎn)速為330轉(zhuǎn)/分鐘，吸收過(guò)程中使用水銀壓差計(jì)21記錄吸收器12 內(nèi)壓差的變化，進(jìn)而得到吸收的二氧化碳的量，吸收達(dá)到平衡后停止實(shí)驗(yàn)，胺溶液為吸收劑吸收二氧化碳量與本實(shí)施例條件下離子液體乳化液分散體系吸收二氧化碳的平均吸收速率的比值是1:1. 16，即采用水包油離子液體乳化液分散體系強(qiáng)化化學(xué)吸收后，吸收速率增加了原來(lái)的16%。吸收結(jié)束后，從吸收器12中取出的吸收液加熱到100°C，加熱時(shí)間100分鐘后解吸完成，再次乳化，乳化轉(zhuǎn)速5000轉(zhuǎn)/分，制乳5分鐘，而后可以重新作為吸收劑吸收二氧化碳?xì)怏w。實(shí)施例6
首先制備質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0. 25%的吐溫80溶液，采用剪切制乳機(jī)在剪切攪拌轉(zhuǎn)速為5000 轉(zhuǎn)/分鐘的條件下，按體積比為50:1與1-辛基-3甲基咪唑六氟磷酸鹽離子液體混合攪拌， 攪拌20分鐘，制備平均粒徑為1微米的水包油離子液體乳化液，將制得的水包油離子液體乳化液和體積百分比為1.67%的三乙醇胺溶液，按體積比為1:6混合作為二氧化碳的吸收劑，采用此體系在圖2所示的化學(xué)吸收流程中作為吸收劑吸收二氧化碳。操作溫度12攝氏度，吸收器12的攪拌轉(zhuǎn)速為130轉(zhuǎn)/分鐘，吸收過(guò)程中使用水銀壓差計(jì)21記錄吸收器12內(nèi)壓差的變化，進(jìn)而得到吸收的二氧化碳的量，吸收達(dá)到平衡后停止實(shí)驗(yàn)，其吸收二氧化碳的量與用體積分?jǐn)?shù)為2. 33%的三乙醇胺作為吸收劑的吸收量相當(dāng)，即離子液體乳化液的加入減少了三乙醇胺的用量，減少量為原來(lái)的四％。吸收結(jié)束后，從吸收器12中取出的吸收液加熱到100°C，加熱時(shí)間100分鐘后解吸完成，再次乳化，乳化轉(zhuǎn)速5000轉(zhuǎn)/分，制乳5分鐘， 而后可以重新作為吸收劑吸收二氧化碳?xì)怏w。實(shí)施例7
首先制備質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0. 25%的吐溫80溶液，采用剪切制乳機(jī)在剪切攪拌轉(zhuǎn)速為4000 轉(zhuǎn)/分鐘的條件下，按體積比為50:1與1-辛基-3甲基咪唑六氟磷酸鹽離子液體混合攪拌， 攪拌20分鐘，制備平均粒徑為3微米的水包油離子液體乳化液，將制得的水包油離子液體乳化液和體積百分比為1.67%的三乙醇胺溶液，按體積比為1:6混合作為二氧化碳的吸收劑，采用該體系在圖2所示的化學(xué)吸收流程中作為吸收劑吸收二氧化碳。操作溫度12攝氏度，吸收器12的攪拌轉(zhuǎn)速為130轉(zhuǎn)/分鐘，吸收過(guò)程中使用水銀壓差計(jì)21記錄吸收器12 內(nèi)壓差的變化，進(jìn)而得到吸收的二氧化碳的量，吸收達(dá)到平衡后停止實(shí)驗(yàn)，胺溶液為吸收劑吸收二氧化碳量與本實(shí)施例條件下離子液體乳化液分散體系吸收二氧化碳的平均吸收速率的比值是1:1. 19，即采用水包油離子液體乳化液分散體系強(qiáng)化化學(xué)吸收后，吸收速率增加了原來(lái)的19%。吸收結(jié)束后，從吸收器12中取出的吸收液加熱到100°C，加熱時(shí)間100分鐘后解吸完成，再次乳化，乳化轉(zhuǎn)速5000轉(zhuǎn)/分，制乳5分鐘，而后可以重新作為吸收劑吸收二氧化碳?xì)怏w。
實(shí)施例8
首先制備質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0. 25%的吐溫80溶液，采用剪切制乳機(jī)在剪切攪拌轉(zhuǎn)速為3000 轉(zhuǎn)/分鐘的條件下，按體積比為50:1與1-辛基-3甲基咪唑六氟磷酸鹽離子液體混合攪拌， 攪拌20分鐘，制備平均粒徑為5微米的水包油離子液體乳化液，將制得的水包油離子液體乳化液和體積百分比為1.67%的三乙醇胺溶液，按體積比為1:6混合作為二氧化碳的吸收劑，采用該體系在圖2所示的化學(xué)吸收流程中作為吸收劑吸收二氧化碳。操作溫度30攝氏度，吸收器12的攪拌轉(zhuǎn)速為250轉(zhuǎn)/分鐘，吸收過(guò)程中使用水銀壓差計(jì)21記錄吸收器12 內(nèi)壓差的變化，進(jìn)而得到吸收的二氧化碳的量，吸收達(dá)到平衡后停止實(shí)驗(yàn)，胺溶液為吸收劑吸收二氧化碳量與本實(shí)施例條件下離子液體乳化液分散體系吸收二氧化碳的平均吸收速率的比值是1 1. 09，即采用水包油離子液體乳化液分散體系強(qiáng)化化學(xué)吸收后，吸收速率增加了原來(lái)的9%。吸收結(jié)束后，從吸收器12中取出的吸收液加熱到100°C，加熱時(shí)間100分鐘后解吸完成，再次乳化，乳化轉(zhuǎn)速5000轉(zhuǎn)/分，制乳5分鐘，而后可以重新作為吸收劑吸收二氧化碳?xì)怏w。實(shí)施例9
首先制備質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0. 25%的吐溫80溶液，采用剪切制乳機(jī)在剪切攪拌轉(zhuǎn)速為5000 轉(zhuǎn)/分鐘的條件下，按體積比為50:1與1-丁基-3甲基咪唑六氟磷酸鹽離子液體混合攪拌， 攪拌20分鐘，制備平均粒徑為1微米的水包油離子液體乳化液，將制得的水包油離子液體乳化液和體積百分比為1.67%的三乙醇胺溶液，按體積比為1:6混合作為二氧化碳的吸收劑，采用該體系在圖2所示的化學(xué)吸收流程中作為吸收劑吸收二氧化碳。操作溫度20攝氏度，吸收器12的攪拌轉(zhuǎn)速為200轉(zhuǎn)/分鐘，吸收過(guò)程中使用水銀壓差計(jì)21記錄吸收器12 內(nèi)壓差的變化，進(jìn)而得到吸收的二氧化碳的量，吸收達(dá)到平衡后停止實(shí)驗(yàn)，胺溶液為吸收劑吸收二氧化碳量與本實(shí)施例條件下離子液體乳化液分散體系吸收二氧化碳的平均吸收速率的比值是1:1. 15，即采用水包油離子液體乳化液分散體系強(qiáng)化化學(xué)吸收后，吸收速率增加了原來(lái)的15%。吸收結(jié)束后，從吸收器12中取出的吸收液加熱到100°C，加熱時(shí)間100分鐘后解吸完成，再次乳化，乳化轉(zhuǎn)速5000轉(zhuǎn)/分，制乳5分鐘，而后可以重新作為吸收劑吸收二氧化碳?xì)怏w。
權(quán)利要求
1.一種利用水包油離子液體乳化液強(qiáng)化二氧化碳吸收的方法，其特征在于采用離子液體為分散液相，制備出水包油離子液體乳化液，通過(guò)離子液體分散體系對(duì)氣體吸收的作用，用水包油離子液體乳化液分散體系強(qiáng)化吸收二氧化碳，分別對(duì)物理吸收和化學(xué)吸收二氧化碳的傳質(zhì)過(guò)程進(jìn)行強(qiáng)化，增強(qiáng)二氧化碳在氣一液間的傳質(zhì)速率；步驟如下(1)水包油離子液體乳化液的制備首先制備質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0. 25%的表面活性劑吐溫80溶液，在攪拌過(guò)程中加入離子液體分散相，采用剪切制乳機(jī)，在剪切攪拌轉(zhuǎn)速為3000 5000轉(zhuǎn)/分鐘條件下，攪拌20分鐘后， 制成平均粒徑為1 5微米的水包油離子液體乳化液；物理吸收時(shí)吐溫80溶液與離子液體的體積比為90:1，化學(xué)吸收時(shí)吐溫80溶液與離子液體的體積比為50:1 ；(2)強(qiáng)化吸收過(guò)程物理強(qiáng)化吸收過(guò)程將步驟(1)得到的物理吸收所用的水包油離子液體乳化液作為吸收劑，在物理吸收流程的吸收器中強(qiáng)化吸收二氧化碳；化學(xué)強(qiáng)化吸收過(guò)程將步驟(1)中得到的水包油離子液體乳化液加入到體積百分比為 1.67%的吸收劑三乙醇胺溶液中，在化學(xué)吸收流程的吸收器中強(qiáng)化吸收二氧化碳，其中加入的水包油離子液體乳化液與三乙醇胺溶液的體積比是1:6 ；(3)吸收完成后進(jìn)行吸收劑再生。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種利用水包油離子液體乳化液強(qiáng)化二氧化碳吸收的方法， 其特征在于步驟(1)中所述的離子液體為油溶性的對(duì)二氧化碳具有大溶解度的1-辛基-3 甲基咪唑六氟磷酸鹽離子液體或1- 丁基-3甲基咪唑六氟磷酸鹽離子液體。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種利用水包油離子液體乳化液強(qiáng)化二氧化碳吸收的方法， 其特征在于步驟(2)中所述二氧化碳的物理強(qiáng)化吸收過(guò)程中，氣體經(jīng)過(guò)穩(wěn)壓閥穩(wěn)定輸出壓力穩(wěn)定的氣體，操作溫度在12 30攝氏度，吸收器的攪拌轉(zhuǎn)速為130 330轉(zhuǎn)/分鐘， 吸收壓力在0. 1 0. 5兆帕，吸收過(guò)程中使用皂泡流量計(jì)記錄進(jìn)出吸收器的二氧化碳的量， 進(jìn)而得到吸收的二氧化碳的量，吸收達(dá)到平衡后停止實(shí)驗(yàn)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種利用水包油離子液體乳化液強(qiáng)化二氧化碳吸收的方法， 其特征在于步驟(2)中所述二氧化碳的化學(xué)強(qiáng)化吸收過(guò)程中，操作溫度在12 30攝氏度，吸收器的攪拌轉(zhuǎn)速為130 330轉(zhuǎn)/分鐘，吸收過(guò)程中使用水銀壓差計(jì)記錄吸收器內(nèi)壓差的變化，進(jìn)而得到吸收的二氧化碳的量，吸收達(dá)到平衡后停止實(shí)驗(yàn)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種利用水包油離子液體乳化液強(qiáng)化二氧化碳吸收的方法， 其特征在于步驟(3)中所述的吸收劑再生，物理吸收二氧化碳的再生對(duì)象是水包油離子液體乳化液，采用對(duì)該水包油離子液體乳化液進(jìn)行升溫解吸，解吸溫度為70攝氏度。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種利用水包油離子液體乳化液強(qiáng)化二氧化碳吸收的方法， 其特征在于步驟(3)中所述的吸收劑再生，化學(xué)吸收二氧化碳的解吸再生對(duì)象為含有水包油離子液體乳化液的三乙醇胺溶液，解吸溫度為100攝氏度。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種利用水包油離子液體乳化液強(qiáng)化二氧化碳吸收的方法，其特征在于采用離子液體為分散液相，制備出水包油離子液體乳化液，通過(guò)離子液體分散體系對(duì)氣體吸收的作用，用水包油離子液體乳化液分散體系強(qiáng)化吸收二氧化碳，分別對(duì)物理吸收和化學(xué)吸收二氧化碳的傳質(zhì)過(guò)程進(jìn)行強(qiáng)化，增強(qiáng)二氧化碳在氣液間的傳質(zhì)速率；分別針對(duì)物理吸收和化學(xué)吸收二氧化碳的過(guò)程強(qiáng)化吸收速率，針對(duì)不同吸收過(guò)程采用不同強(qiáng)化吸收二氧化碳的工藝流程，強(qiáng)化物理吸收，吸收速率可以提高原來(lái)的50%；強(qiáng)化化學(xué)吸收，三乙醇胺用量減少原來(lái)的29%，從而減少胺溶液對(duì)設(shè)備的腐蝕，減小對(duì)環(huán)境的污染，并降低溶劑再生的溫度，從而降低溶劑再生能耗。
文檔編號(hào)B01D53/62GK102294169SQ20111016377
公開(kāi)日2011年12月28日 申請(qǐng)日期2011年6月17日 優(yōu)先權(quán)日2011年6月17日
發(fā)明者于大偉, 劉紅晶, 姚輝, 莊殿錚, 張瑩, 楊旭鵬 申請(qǐng)人:沈陽(yáng)工業(yè)大學(xué)