[发明专利]一种用于捕集二氧化碳的离子液体

说明书

本发明属于气体中CO₂捕集技术领域，涉及采用新型离子液体用于CO₂捕集。所采用的离子液体由同时含有氨基和醚氧基的阳离子及阴离子组成。本发明CO₂捕集体系可用于捕集天然气、炼厂气、液化气、炼厂FCC装置催化剂再生排放气等气体中的CO₂。本发明通过采用同时含有氨基和醚氧基的离子液体，显著提高了吸收速率、吸收容量及再生能耗，因此在大规模CO₂捕集领域具有很好的前景。

技术领域

本发明属于气体中二氧化碳捕集技术领域，涉及一种用于CO₂捕集的离子液体。

技术背景

二氧化碳的捕集已成为全球关注的“热点”问题。二氧化碳的捕集技术包括溶剂吸收法、吸附法、低温分离法、膜分离法等。传统的醇胺法已广泛应用于CO₂的捕集。但是存在过程能耗高、设备腐蚀严重、胺的变质速度快、吸收液具有较强的挥发性，造成环境污染及吸收剂损失等技术难题。因此，新型高效低能耗低消耗的二氧化碳捕集方法和技术如离子液体法、膜分离法等的开发，将会大幅降低现有技术的能耗，从而达到降低捕集分离成本、提高技术市场竞争力的效果。

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，是新型的结构可设计的绿色环保溶剂。离子液体的不挥发性、不易氧化降解、腐蚀性低，结构和性质的可设计性、热稳定性是传统有机吸收剂不可比拟的优势。

目前采用离子液体法捕集分离CO₂的研究仍主要集中在实验室阶段，目前的研究主要包括以下几方面：常规离子液体物理吸收CO₂重点在于离子液体高压吸收CO₂的热力学研究以及作用机理的探讨。羧酸根离子液体捕集CO₂：美国Chevron公司以及DuPont公司分别开发了含有羧酸根官能团的离子液体捕集气体混合物中CO₂的方法，对CO₂的饱和吸收量为4.6 wt%，反应热仅为-40 kJ/mol，与MEA法相比能降低过程的能耗。含氨基官能团的离子液体捕集CO₂，采用多种含氨基功能基团的离子液体用于捕集CO₂，并从吸收能力及再生热耗等角度研究分析离子液体捕集CO₂的可行性。离子液体与醇胺、水、聚乙二醇等分子溶剂混合，提高捕集性能，降低粘度。例如中科院过程所张锁江课题组采用离子液体[C₂OHmim][DCA]、[Bmim][DCA]与30wt%MEA水溶液混合形成离子液体与醇胺混合水溶液用于捕集CO₂。他们测定了CO₂在溶液中的溶解度及粘度，研究结果表明，加入离子液体能够减少再生塔中由于溶液中水的气化造成的能量消耗，从而降低再生能耗，通过模拟计算得到的能耗较MEA降低27%，同时减少MEA的挥发性损失。离子液体用于捕集CO₂如烟道气CO₂的文献专利报道很多，但工业用于鲜有报道。关键问题在于离子液体捕集CO₂的捕集效率需进一步提高，再生能耗需进一步降低，从而降低捕集过程的运行成本。

发明内容

本发明的目的是提出新型的用于CO₂捕集的离子液体。

本发明所采用的离子液体由同时含有氨基和醚氧基的阳离子及阴离子组成。