[發明專利]一種固體胺吸附劑的制備方法

在審

• 申請號: 201710895343.2
• 申請日: 2017-09-28
• 公開（公告）號: CN109569517A
• 公開（公告）日: 2019-04-05
• 發明（設計）人: 毛松柏;黃漢根;陳曦;江洋洋;汪東
• 申請（專利權）人: 中國石油化工股份有限公司;南化集團研究院
• 主分類號: B01J20/22
• 分類號: B01J20/22;B01J20/30;B01D53/02
• 代理公司: 南京天翼專利代理有限責任公司 32112
• 代理人: 湯志武

本發明涉及一種超聲協同制備負載型固體胺吸附劑的方法。將正硅酸乙酯溶于醇類的混合溶液中，攪拌并加熱，正硅酸乙酯與醇類的混合溶液質量比在0.1~1：8，加熱溫度為30℃~120℃；加入有機胺于上述溶液中，然后，開啟超聲，再加入蒸餾水，反應生成膠狀物，膠狀物在室溫下老化后，即得目標產物。本發明能夠制備比表面積大，活性高，碳捕集性能好，且循環利用次數多的優異CO₂吸附劑，有利于燃燒后干法捕集CO₂的研究和應用的需要。

技術領域

本發明屬于氣體分離、氣體凈化和材料化學等領域，涉及一種超聲協同制備固體胺吸附劑的方法。

背景技術

工業上需要進行CO₂捕集的領域很多，如天然氣、煙氣、煤層氣、沼氣、合成氣、煉廠氣、焦爐氣、窯爐氣等。目前，絕大部分商業CO₂捕集技術是基于液體吸收法、固體吸附法、膜分離法原理而開發的。傳統的醇胺溶液吸收法已廣泛應用CO₂的捕集，但是存在過程能耗高、設備腐蝕嚴重、胺的變質速度快、吸收液具有較強的揮發性，造成環境污染及吸收劑損失等技術難題。因此，一種節能、環保的新型高效固體吸附法成為了近期CO₂捕集領域的研究熱點。

吸附法捕集CO₂使用固體吸附劑通過物理吸附和（或）化學吸附捕集氣體中的CO₂。相對于占主導地位的溶液吸收法捕集CO₂，固體吸附法可以使用的溫度范圍寬廣，容易達到較高和極高的凈化度，滿足后加工對精制氣體中雜質的苛刻要求，過程簡單，動力消耗低，易于實現自動化操作。另外，固體吸附法不限定被吸收組分的分壓，沒有吸附劑腐蝕設備等現象。在踐行綠色、環保、節能的工業發展理念下，固體吸附法CO₂捕集技術具有廣泛的應用前景。

筆者針對硅膠、活性炭、氧化鋁及其他多孔碳基、硅基吸附劑的CO₂吸附工作容量小、選擇性差和有機胺水溶液化學吸收捕集CO₂存在的不足等問題，提出一種在多孔載體上用有機胺修飾其表面結構而制備固體胺吸附材料的方法，以得到固體胺吸附材料。該吸附材料是綜合利用吸附法和化學吸收的優點來實現CO₂捕集的新材料，用以提高對CO₂的吸附量和選擇性。使用有機胺修飾介孔硅基材料得到的吸附劑即為固體胺吸附劑，是一種具有良好應用前景的脫碳介質，得到了國內外研究者的重視。本專利提出了一種新的固體胺吸附劑的制備方法，即使用超聲波技術制備固體胺吸附劑。

超聲波是一種在媒介中傳播的彈性機械波，頻率一般為20 kHz ~ 2 MHz。超聲對有機化學的促進作用越來越受到人們的關注，它為化學工作者提供了一條能夠把能量引人到分子中的不同尋常的途徑和方法，它能改進化學反應條件，縮短反應時間，改變化合物晶體的表面形貌，并能夠提高反應產率和選擇性。

CN 102443168 A提供了一種多孔固體胺及其制備方法，用環氧化物、多胺為原料，硼酸為減緩反應激烈程度的緩沖劑，采用交聯聚合的方法，制備出多孔固體胺。CN104080830 A公布了制備胺加成物的方法，所述胺加成物特別適用作潤濕劑和分散劑，尤其是用于漆應用和塑料應用。CN 103801193 A提供了一種二氧化碳捕獲系統，包括固體吸附劑材料，所述固體吸附劑材料包括通過共價鍵連接應用到其上的胺。“超枝化固體胺吸附分離煙氣中二氧化碳”采用浸漬方法將四乙烯五胺(TEPA)負載到KIT-6介孔硅材料孔道表面上合成超枝化固體胺KIT-6（TEPA），并對其吸附CO₂性能進行研究。“固體胺纖維的制備及其對CO₂的吸附再生性能研究”以聚丙烯腈(PAN)纖維為基體，通過預輻照接枝改性在纖維表面引入胺基制備得一種固態胺纖維(PAN-AF)。

發明內容