[發明專利]一種復式離子液體脫硫脫碳劑及其制備方法和應用

有效

• 申請號: 201410405451.3
• 申請日: 2014-08-18
• 公開（公告）號: CN104162342A
• 公開（公告）日: 2014-11-26
• 發明（設計）人: 陸建剛;高柳;許正文;曹雙;孫云杰;陳敏東;王讓會
• 申請（專利權）人: 南京信息工程大學
• 主分類號: B01D53/14
• 分類號: B01D53/14;C07C309/14;C07C303/32;C07C209/00;C07C211/10;C07C211/11;C07C211/09;C07C51/42;C07C59/08
• 代理公司: 南京匯盛專利商標事務所(普通合伙) 32238
• 代理人: 張立榮

技術領域

本發明屬離子液體和氣液分離領域，具體屬于離子液體結構和煙氣脫硫脫碳領域，涉及一種復式離子液體脫硫脫碳劑。

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背景技術

燃煤電廠、冶金行業等煙氣中含有CO₂和SO₂等酸性氣體，SO₂是大氣主要污染物之一，是酸雨的形成源，CO₂是主要溫室氣體，是目前引起氣候變化的主因之一。隨著環境保護對大氣污染物排放要求的日益提高,在煙氣凈化過程中,如何高效合理地選用脫碳脫硫工藝,以較低投資和運行費用達到煙氣脫碳脫硫的凈化目的，既使煙氣中SO₂排放符合國家排放標準的規定，又能降低CO₂排放量，是目前燃煤電廠、冶金行業等健康發展的關鍵問題。因此，各種高性能CO₂和SO₂捕集劑的開發是此領域研究的主題之一，近幾年來，離子液體作為一類新型的綠色介質,由于其獨特的性能一直是本領域研究與開發的熱門課題。

對于同一種煙氣，脫碳和脫硫是分別進行的,目前已實現工業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的方法有：以CaCO₃（石灰石）為基礎的鈣法，以MgO為基礎的鎂法，以Na₂SO₃為基礎的鈉法，以NH₃為基礎的氨法，以有機堿為基礎的有機堿法。世界上90%以上的商業化煙氣脫硫采用鈣法脫硫技術，鈣法分為濕法、干法和半干（半濕）法。濕法技術是采用含有吸收劑的溶液或漿液處理煙氣，該法具有脫硫反應速度快、設備簡單、脫除效率高等優點，但普遍存在腐蝕嚴重、運行維護費用高及造成二次污染等問題。干法脫硫技術是吸收過程和產物的處理均在無水狀態下進行，該法具有無廢酸污水排出、設備腐蝕較輕，煙氣溫度無明顯降低、二次污染少等優點，但存在脫硫效率低，反應速度較慢、設備龐大等問題。另外，還有半干法脫硫技術是指脫硫劑在干燥狀態下脫硫、在濕狀態下再生（如水洗活性炭再生流程），或者在濕狀態下脫硫、在干狀態下處理脫硫產物（如噴霧干燥法）的煙氣脫硫技術。特別是在濕狀態下脫硫、在干狀態下處理脫硫產物的半干法，以其既有濕法脫硫反應速度快、脫硫效率高的優點，又有干法無污水廢酸排出、脫硫后產物易于處理的優勢而受到人們廣泛的關注。已在工業應用的脫硫劑（如鈣基等）具有很大優勢，其可實現硫捕集，具有捕集效率高，節能，原料價格低廉，吸附劑成本低，經濟性高等優點。但脫硫劑在吸附過程中，捕集能力往往會逐漸衰減，吸附劑在較高溫度時引起燒結，吸附能力惡化，吸附劑在微觀結構上，如表面積、孔體積和結構形態，都會對反應特性造成影響。捕集劑的初始反應活性尤其重要，在捕集煙氣碳硫氧化物過程中，捕集劑性能從根本上決定了CO₂和SO₂捕集操作的效率，因而對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結構。

離子液體具有獨特的化學結構，作為一種綠色溶劑，其獨特性體現在離子液體的可設計性和多尺度的構效關系。

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發明內容

本發明的目的在于提供一種復式離子液體，該用于脫除煙氣中CO₂和SO₂，具有高吸收容量和脫除率。

本發明另一目的是提供上述復式離子液體的合成方法。

本發明還是目的是提供上述復式離子液體的應用。

本發明的具體技術方案如下：?

一種復式離子液體脫硫脫碳劑，該復式離子液體脫硫脫碳劑為氨基磺酸乳酸烷基二胺復式離子液體，該離子液體的結構如下：

式中R₁為含2-4碳的烷基，R₂為含1-3碳的烷基。

本發明的進一步設計在于：

該氨基磺酸乳酸烷基二胺復式離子液體優選為：牛磺酸乳酸乙二胺、牛磺酸乳酸丙二胺、牛磺酸乳酸丁二胺、氨基甲磺酸乳酸乙二胺、氨基甲磺酸乳酸丙二胺、氨基甲磺酸乳酸丁二胺、牛磺酸乳酸甲基丙二胺、氨基丙磺酸乳酸乙二胺等。

本發明還提供上述復式離子液體脫硫脫碳劑的制備方法，具體制備步驟如下：

1)將定量的烷基二胺加水形成溶液，置于一個三口容器中，三口容器的一側接口安裝滴液漏斗，中間接口安裝攪拌器，另一側作為固體加料口；

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℃，啟動攪拌器；?