[發明專利]用于吸收酸性氣體的含胺基離子液體及其制備方法與應用

有效

• 申請號: 201010279634.7
• 申請日: 2010-09-10
• 公開（公告）號: CN101993378A
• 公開（公告）日: 2011-03-30
• 發明（設計）人: 劉植昌;孟祥海;張睿;徐春明;梁雙雙
• 申請（專利權）人: 中國石油大學(北京)
• 主分類號: C07C211/14
• 分類號: C07C211/14;C07C209/02;C07C309/30;C07C303/32;C07C63/08;C07C53/10;C07C51/41;B01D53/78;B01D53/81;B01D53/62;B01D53/50;B01D53/52
• 代理公司: 北京三友知識產權代理有限公司 11127
• 代理人: 韓蕾

技術領域

本發明是關于化工領域中一種含胺基的功能化離子液體及其制備方法與應用，特別是利用該含胺基離子液體吸收酸性氣體或者進行含酸氣體脫酸凈化的方法。

背景技術

天然氣、煉廠氣、油田伴生氣、沼氣、煤層氣、煤氣、合成氣等往往含有CO₂、H₂S等酸性氣體，這些酸性氣體的存在對氣體的后續加工和利用都會產生不良的影響，因此需要對其進行脫酸處理。此外，煙氣、機動車尾氣等一般含有CO₂、SO₂等酸性氣體，這些酸性氣體會污染空氣，并導致溫室效應，因此在排放前需要脫除SO₂，或者是將CO₂等收集并封存。酸性氣體的吸收及脫除在工業生產、家居利用、環境改善、大氣保護等方面均有著及其重要的意義。

目前，醇胺法是工業生產中廣泛應用的氣體脫酸方法。該方法以有機醇胺(例如一乙醇胺MEA、二乙醇胺DEA、二異丙醇胺DIPA、N-甲基二乙醇胺MDEA等)的水溶液作為吸收劑，用于CO₂、H₂S、SO₂等酸性氣體的吸收。醇胺溶液對酸性氣體有著較大的吸收能力，常溫常壓下每摩爾醇胺能吸收CO₂、SO₂或H₂S約0.5摩爾。盡管醇胺法具有凈化純度高、烴類吸收少、工業經驗豐富等優點，但是醇胺本身具有一定的揮發性，在使用過程中會因為揮發而對需要凈化的氣體造成二次污染，并造成環境污染和吸收劑損失。

離子液體是由陰陽離子構成的且在常溫附近呈液態的鹽類，是一種新興的溶劑、反應介質和催化劑。離子液體具有不揮發、離子結構可設計、液態存在溫度范圍寬、穩定性好、環境友好等優點，在萃取分離、催化反應、氣體吸收等方面有著廣闊的應用前景。離子液體用作酸性氣體的吸收劑，可以彌補傳統醇胺揮發的缺點，不會污染需要凈化的氣體和環境，不會因為揮發而造成吸收劑損失。目前，已有一些研究者在離子液體吸收酸性氣體方面進行了有益的探索。

US20060251558A1報道用丁基甲基咪唑四氟硼酸鹽([bmim]⁺[BF₄]^-)和丁基甲基咪唑乙酸鹽([bmim]⁺[CH₃COO]^-)兩種離子液體的水溶液吸收CO₂，在吸收溫度24℃、CO₂分壓0.3MPa、水含量14％時，CO₂在丁基甲基咪唑乙酸鹽離子液體中的平衡吸收量接近0.25mol/mol離子液體；在吸收溫度24℃、CO₂分壓0.7MPa、水含量0.2％時，CO₂在丁基甲基咪唑四氟硼酸鹽離子液體中的平衡吸收量接近0.10mol/mol離子液體；該類離子液體對CO₂的吸收能力遠小于傳統的醇胺吸收劑。

Eleanor?D.Bates等(J.Am.Chem.Soc.，2002，124(6)：926-927)報道用[1-丁基-3-(1-胺基丙基)咪唑]四氟硼酸鹽離子液體吸收CO₂，在常溫常壓下吸收3h，CO₂在離子液體中的吸收量接近0.5mol/mol離子液體，其吸收能力與傳統的一乙醇胺、二異丙醇胺等傳統吸收劑的吸收能力相當，但是該離子液體的粘度大，合成成本高。

CN1709553A報道了以氨基酸為陰離子的離子液體，可用于CO₂的吸收，常溫常壓下CO₂在離子液體中的吸收量可達0.5mol/mol離子液體。

WO2008/123651A1公開了用烷基咪唑鹽、烷基吡咯鹽、烷基哌啶鹽、烷基吡啶鹽、烷基嗎啉鹽離子液體吸收SO₂，發現烷基咪唑鹽的吸收效果遠優于其它四類離子液體。30℃附近，SO₂在咪唑鹽離子液體中的最佳吸收量接近1.7mol/mol離子液體；該類離子液體合成步驟復雜，成本高，粘度大，限制了其應用。

Jun?Huang等(Chem.Commun.，2006，4027-4029)報道用1，1，3，3-四甲基胍為陽離子的離子液體吸收SO₂，20℃時SO₂在離子液體中的吸收量達到1.6mol/mol離子液體；該類離子液體的成本高，限制了其應用范圍。