復(fù)式離子液體及其合成方法與應(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合成和煙氣脫碳脫硫領(lǐng)域，更為具體的說(shuō)為一種復(fù)式離子液體及其合成方法與應(yīng)用。該復(fù)式離子液體為一種氨基酸乳酸烷基哌嗪復(fù)式離子液體，該離子液體的具體結(jié)構(gòu)如下：式中R1、R2和R3為H或含1-2碳的烷基該離子液體由氨基酸、乳酸和烷基哌嗪合成，產(chǎn)品無(wú)需脫水純化，直接作為CO2和SO2捕集劑。本發(fā)明提出的復(fù)式離子液體脫硫劑，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(lái)源豐富，易購(gòu)買，價(jià)格便宜，合成方法簡(jiǎn)單易行等特點(diǎn),適用于煙氣脫碳脫硫。
【專利說(shuō)明】復(fù)式離子液體及其合成方法與應(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(shuō)是涉及一種復(fù)式離子液體及其應(yīng)用。
[0002]

【背景技術(shù)】
[0003] 燃煤電廠、冶金行業(yè)等煙氣中含有0)2和S02等酸性氣體，S0 2是大氣主要污染物之 一，是酸雨的形成源，C02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(guò)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so 2排放符合國(guó)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(wèn)題。 因此，各種高性能co 2和so2捕集劑的開(kāi)發(fā)是此領(lǐng)域研究的主題之一，近幾年來(lái)，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(kāi)發(fā)的熱門(mén)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(jiàn)的方法有：以CaC0 3 (石 灰石）為基礎(chǔ)的鈣法，以MgO為基礎(chǔ)的鎂法，以Na2S03為基礎(chǔ)的鈉法，以NH 3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(jiǎn)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(wèn)題。干法脫硫技術(shù)是吸收過(guò)程和產(chǎn)物的處理均在無(wú)水狀態(tài)下進(jìn)行， 該法具有無(wú)廢酸污水排出、設(shè)備腐蝕較輕，煙氣溫度無(wú)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(wèn)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(wú)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(guò)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(guò)程中， 捕集劑性能從根本上決定了 C02和S02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 C02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)明還一目的是提供上述復(fù)式離子液體的應(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，其特征是：該復(fù)式離子液體為一種氨基酸乳酸烷基哌嗪復(fù)式離子 液體，該離子液體的具體結(jié)構(gòu)如下：

【權(quán)利要求】
1. 一種復(fù)式離子液體，其特征是：該復(fù)式離子液體為一種氨基酸乳酸烷基哌嗪復(fù)式離 子液體，該離子液體的具體結(jié)構(gòu)如下：
式中&、R2和R3為Η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：所述氨基酸乳酸烷基哌嗪復(fù)式離子 液體優(yōu)選為：甘氨酸乳酸哌嗪、甘氨酸乳酸甲基哌嗪、甘氨酸乳酸二甲基哌嗪、氨基丙酸乳 酸哌嗪、氨基丙酸乳酸甲基哌嗪、氨基丙酸乳酸二甲基哌嗪、甘氨酸乳酸甲基乙基哌嗪或氨 基丁酸乳酸哌嗪。
3. 權(quán)利要求1或2所述的復(fù)式離子液體的合成方法，其特征是：合成步驟如下： 1) 將定量的烷基哌嗪加水形成溶液，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，并啟動(dòng)攪拌器； 4) 啟動(dòng)滴液漏斗開(kāi)關(guān)，使乳酸逐滴滴入燒基哌嗪溶液中，滴完后繼續(xù)反應(yīng)l_3h ; 5) 將定量的氨基酸通過(guò)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、甘氨酸和烷基哌嗪的摩爾比為1:1:1 ; 6) 反應(yīng)完成后的溶液即為產(chǎn)品氨基酸乳酸烷基哌嗪復(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1)中烷基哌嗪和 水的質(zhì)量比為1 :(3. 5?36)。
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1)中所述烷基哌 嗪選用哌嗪、甲基哌嗪、二甲基哌嗪、甲基乙基哌嗪。
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)中乳酸滴加速 率 80_120 滴 /min。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的復(fù)式離子液體的合成方法，其特征是：步驟6)中所得產(chǎn) 品氨基酸乳酸烷基哌嗪復(fù)式離子液體濃度〇. 2-1. 8mol/kg。
9. 權(quán)利要求1所述復(fù)式離子液體作為C02和S02捕集劑。
【文檔編號(hào)】B01D53/50GK104151264SQ201410405394
【公開(kāi)日】2014年11月19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, 許正文, 陳敏東, 王讓會(huì), 孫云杰, 曹雙 申請(qǐng)人:南京信息工程大學(xué)