[发明专利]一种离子液体脱硫剂及其制备方法和应用

说明书

技术领域

本发明涉及离子液体和气液分离领域，特别是涉及离子液体合成和烟气脱硫领域，更为具体的说是涉及一种离子液体脱硫剂及其合成方法。 

  

背景技术

燃煤电厂、冶金行业等烟气中含有SO₂等酸性气体，SO₂是大气主要污染物之一，是酸雨的形成源。随着环境保护对大气污染物排放要求的日益提高,在烟气净化过程中,如何高效合理地选用脱硫工艺,以较低投资和运行费用达到烟气脱硫的净化目的，使烟气中SO₂排放符合国家排放标准的规定，是目前燃煤电厂、冶金行业等健康发展的关键问题。因此，各种高性能SO₂捕集剂的开发是此领域研究的主题之一，近几年来，离子液体作为一类新型的绿色介质,由于其独特的性能一直是本领域研究与开发的热门课题。 

烟气脱硫按脱硫剂的种类常见的方法有：以CaCO₃（石灰石）为基础的钙法，以MgO为基础的镁法，以Na₂SO₃为基础的钠法，以NH₃为基础的氨法，以有机碱为基础的有机碱法。世界上90%以上的商业化烟气脱硫采用钙法脱硫技术，钙法分为湿法、干法和半干（半湿）法。湿法技术是采用含有吸收剂的溶液或浆液处理烟气，该法具有脱硫反应速度快、设备简单、脱除效率高等优点，但普遍存在腐蚀严重、运行维护费用高及造成二次污染等问题。干法脱硫技术是吸收过程和产物的处理均在无水状态下进行，该法具有无废酸污水排出、设备腐蚀较轻，烟气温度无明显降低、二次污染少等优点，但存在脱硫效率低，反应速度较慢、设备庞大等问题。另外，还有半干法脱硫技术是指脱硫剂在干燥状态下脱硫、在湿状态下再生（如水洗活性炭再生流程），或者在湿状态下脱硫、在干状态下处理脱硫产物（如喷雾干燥法）的烟气脱硫技术。特别是在湿状态下脱硫、在干状态下处理脱硫产物的半干法，以其既有湿法脱硫反应速度快、脱硫效率高的优点，又有干法无污水废酸排出、脱硫后产物易于处理的优势而受到人们广泛的关注。已在工业应用的脱硫剂（钙基吸附剂等）具有很大优势，其可实现硫捕集，具有捕集效率高，节能，原料价格低廉，吸附剂成本低，经济性高等优点。但脱硫剂在吸附过程中，捕集能力往往会逐渐衰减，吸附剂在较高温度时引起烧结，吸附能力恶化，吸附剂在微观结构上，如表面积、孔体积和结构形态，都会对反应特性造成影响。捕集剂的初始反应活性尤其重要，在捕集烟气硫氧化物过程中，捕集剂性能从根本上决定了SO₂捕集操作的效率，因而对捕集剂性能有很高的要求，而捕集剂性能主要取决于捕集剂化学结构。 

离子液体具有独特的化学结构，作为一种绿色溶剂，其独特性体现在离子液体的可设计性和多尺度的构效关系。 

  

发明内容

本发明的目的在于提供一种离子液体脱硫剂，该脱硫剂可用于脱除烟气中SO₂，具有高吸收容量和脱除率。 

本发明另一目的是提供上述离子液体脱硫剂的制备方法。 

本发明还是目的是提供上述离子液体脱硫剂的应用。 

本发明的具体技术方案如下： 

一种离子液体脱硫剂，该离子液体脱硫剂的结构如下：

 

式中R为含2-4碳的烷基。

该离子液体脱硫剂优选为：苹果酸乙二胺、苹果酸丙二胺、苹果酸丁二胺或苹果酸甲基丙二胺。 

上述的离子液体脱硫剂的制备方法，制备步骤如下： 

1)将定量的苹果酸和水配置于一个三口容器中；

2)将定量的烷基二胺置于滴液漏斗中，滴液漏斗安装于三口容器的一接口上，形成向容器滴液状，三口容器的另两个接口，一个安装搅拌器，另一个接N₂源；

3)将三口容器置于恒温水浴中，水浴温度控制在70-95℃，启动搅拌器，控制一定的搅拌速度，容器中形成苹果酸水溶液，启动N₂源开关，使反应体系处于N₂气氛中；由此体系整体形成一个恒温搅拌N₂源气氛的液液反应体系；反应体系中苹果酸和烷基二胺的摩尔比为1:1；

4)启动滴液漏斗开关，使烷基二胺逐滴滴入苹果酸溶液中，滴完后继续反应4-6h，体系反应完成。

5)反应完成后的溶液即为产品苹果酸烷基二胺离子液体溶液。 

步骤1）中苹果酸和水的质量比为1：（0.9~11.0）。 

步骤2）中所述烷基二胺优先选用乙二胺、丙二胺、丁二胺或甲基丙二胺。