[发明专利]用于二氧化碳捕集的双氨基离子液体-MDEA复合吸收剂

说明书

技术领域

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

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。

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MEA虽然吸收CO₂速率快，但腐蚀性强且再生能耗高，而MDEA有较高的CO₂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。

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（Nature, 399, 28, 1999）。其后Davis等(J. Am. Chem. Soc. 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0.5mol二氧化碳/mol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CN 102527292 A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。

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。Armstrong等人（J. Am. Chem. Soc. 2005, 127, 593）以不同长度烷基(3-9个碳)连接两个咪唑或吡啶为阳离子，与Br^-、NTfz^-、BF4^-、PF6^-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CO₂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CO₂吸收方面的研究。

发明内容

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。

本发明所述吸收剂中双胺基离子液体含量为5wt%-20wt%，MDEA含量为5wt%-50wt%，水含量为30wt%-90wt%。

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。

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。

所述的膦类阳离子的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，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。

本发明所述吸收剂捕集二氧化碳的吸收温度为20℃-80℃，吸收压力为0.1-8MPa。

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。

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。

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

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。

实施例 1