專利名稱：一種綠色高效可循環(huán)的SO₂氣體吸收劑及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種氣體吸收劑及其制備方法，具體地說是一種可循環(huán)使用的S02氣體吸收劑及其制備與吸附脫附處理。二、 背景技術(shù)S02是一種酸性氣體，在大氣中可以轉(zhuǎn)化生成含硫的酸性物質(zhì)等污染物，對人體健康和 生態(tài)環(huán)境產(chǎn)生有害的影響。近年來，我國大氣S02污染相當(dāng)嚴(yán)重，導(dǎo)致我國已成為世界上 S02污染最嚴(yán)重的國家之一。如何經(jīng)濟(jì)有效地控制燃煤過程和工業(yè)煙氣中S02的排放，是我國乃至世界能源和環(huán)保領(lǐng)域急需解決的關(guān)鍵性問題。煙氣脫硫技術(shù)(FGD)被認(rèn)為是控制燃煤S02排放最有效的途徑之一。目前S02處理的方法主要可分為1、鈣法(以石灰石/石灰-石膏為主)；2、氨法(氨或碳銨)；3、鎂法(氧化鎂)；4、鈉法(碳酸鈉、氫氧化鈉)；5、 有機堿法；6、活性炭法；7、海水法等。這些工藝及裝置存在著運行費用高、占地面積大、 廢水排放、設(shè)備和管道易結(jié)垢的問題；同時有些方法的副產(chǎn)石膏或其它產(chǎn)品，銷售非常困難， 大部分方法在脫硫時產(chǎn)生的物質(zhì)無法利用，只好將其拋棄，對硫資源造成極大浪費；此外， 在脫硫過程中還常常存在二次污染的問題。因此，開發(fā)符合國情，簡單經(jīng)濟(jì)適用，具有自主 知識產(chǎn)權(quán)脫硫技術(shù)乃當(dāng)務(wù)之急，是我國脫硫技術(shù)及設(shè)備國產(chǎn)化的必經(jīng)之路。離子液體是近年發(fā)展起來的一種新型物質(zhì)。離子液體主要有陽離子和陰離子構(gòu)成，不同 結(jié)構(gòu)的陽離子和陰離子組合，產(chǎn)生性質(zhì)不同的離子液體。離子液體是一類可以在室溫及鄰近 范圍為液態(tài)的離子型物質(zhì)，被稱為"綠色可設(shè)計溶劑"。離子液體脫硫技術(shù)能克服傳統(tǒng)脫硫 方法的缺點，具有較大的應(yīng)用前景?；陔x子液體具有優(yōu)良的可設(shè)計性，通過采用不同的陽、 陰離子組合來調(diào)節(jié)離子液體的物理和化學(xué)性質(zhì)，獲得能吸收S02的離子液體?；陔x子液體 的液態(tài)溫度范圍寬、溶解范圍廣、蒸汽壓低、穩(wěn)定性好、酸堿性可調(diào)和易于循環(huán)利用性質(zhì)， 可以獲得綠色高效可循環(huán)的吸收S02氣體的吸收劑及其吸脫附處理技術(shù)?；诃h(huán)境保護(hù)要求，己有人用液體作為S02氣體吸收劑。申請?zhí)枮?00510069406.6專 利文獻(xiàn)中合成液體吸收劑，采用該類液體吸收S02氣體。而合成的物質(zhì)為醇胺羧酸鹽，其陽 離子是乙醇胺、二乙醇胺、三乙醇胺和二苷醇胺，陰離子是乙酸和乳酸。申請?zhí)枮?200510073345.0專利文獻(xiàn)利用氨基酸類離子液體吸收酸性氣體，主要是用來吸收C02氣體， 沒有S02吸收實施例，制備得到的氨基酸類離子液體成本高，不利于工業(yè)化。該專利文獻(xiàn)合成氨基酸離子液體是一種咪唑型離子液體，是將氨基酸作為一個基團(tuán)，接在五元環(huán)的一個氮原子上。三、發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明旨在提供一種綠色高效且可循環(huán)使用的離子液體作為S02氣體的吸收劑及其相 應(yīng)的吸、脫附處理方法，所要解決的技術(shù)問題是遴選適宜的胺類陽離子和羧酸陰離子并構(gòu)建 相應(yīng)的制備方法。本發(fā)明所稱的so2氣體吸收劑為離子液體吸收劑，是以下化學(xué)式所示的胺的二元羧酸鹽<formula>formula see original document page 4</formula>
式中Rt、 R2、 R3選自C廣Q的直鏈或者支鏈烴基或者有羥基或烯基取代的烴基或者為 氫(H)，R2、 R3可以相同，也可以不相同，且只能有一個為氫(H)。R5、 R6、 R7選自d C8的直鏈或支鏈烴基或者有羥基或烯基取代的烴基或者為氫(H)， R5、 R6、 R7可以相同，也可以不相同，且只能有一個為氫(H)。R4選自CnH^2或者CmH2m的直鏈或者支鏈的飽和或不飽和烴基或者有羥基取代的烴基，其中11=2~8、 m=0~8。具體地說，Rh R2、 R3選自甲基或乙基或正丙基或異丙基或正丁基或支鏈丁基或正戊基 或支鏈戊基或正己基或支鏈己基或正庚基或支鏈庚基或正辛基或支鏈辛基或二異丙醇基或 二烯丙基等。R5、 R6、 R7選自甲基或乙基或正丙基或異丙基或正丁基或支鏈丁基或正戊基或支鏈戊 基或正己基或支鏈己基或正庚基或支鏈庚基或正辛基或支鏈辛基或二異丙醇基或二烯丙基等。有機胺選自三乙胺或者二乙胺或者三正丙胺或者三甲胺或者二異丁胺或者二異丙胺或 者三正戊胺或者二正己胺或者二烯丙基胺或者三正辛胺或者二異丙醇胺或者三異辛胺或者 三異丙胺或者三正丁胺或者三異戊胺或者三正己胺或者二甲胺或者二正丙胺或者二正丁胺 或者二正戊胺或者二異戊胺或者二正辛胺或者二異辛胺或者N，N-二甲基乙基胺或者N,N-二 甲基丙基胺或者N,N-二甲基正丁基胺或者N,N-二甲基正戊基胺或者N，N-二乙基甲基胺或者N,N-二乙基丙基胺或者N,N-二乙基正丁基胺或者N,N 二乙基正戊基胺或者N，N-二正丙基甲 基胺或者N，N-二正丙基乙基胺或者N,N-二正丙基正丁基胺或者N，N-二正丙基正戊基胺或者 N,N-二正丁基甲基胺或者N,N-二正丁基乙基胺或者N,N-二正丁基丙基胺或者N,N-二正丁基 正戊基胺或者N,N-二正戊基甲基胺或者N,N-二正戊基乙基胺或者N,N-二正戊基丙基胺或者 N,N-二正戊基正丁基胺或者N-甲基-N-乙基丙基胺或者N-甲基-N-乙基正丁基胺或者N-甲基 -N-乙基正戊基胺或者N-甲基-N-丙基正丁基胺或者N-甲基-N-丙基正戊基胺或者N-乙基-N-丙基正丁基胺或者N-乙基-N-丙基正戊基胺或者N-丙基-N-正丁基正戊基胺或者N-甲基-N-正丁基戊基胺或者N-乙基-N-正丁基正戊基胺等。二元羧酸選自草酸或者丙二酸或者丁二酸或者羥基丁二酸(DL-蘋果酸)或者戊二酸或 者己二酸或者庚二酸或者辛二酸或者壬二酸或者癸二酸或者反丁烯二酸或者順丁烯二酸等。以上所述的S02氣體吸收劑的制備方法，是以胺和二元羧酸為原料，包括反應(yīng)過程和分 離過程，所述的反應(yīng)過程是在溶劑中于10 9(TC條件下反應(yīng)2 24小時，所述的溶劑選自蒸 餾水或者乙醇或者蒸餾水和乙醇的混合溶劑，反應(yīng)結(jié)束后分離脫去溶劑和過量的反應(yīng)物得到 吸收劑。以上所述的S02氣體吸收劑的制備方法，是以胺和二元羧酸為原料，包括反應(yīng)過程和分 離過程，所述的反應(yīng)過程是胺和二元羧酸在90 160'C條件下無溶劑直接反應(yīng)1 24小時，反 應(yīng)結(jié)束后蒸去過量的反應(yīng)物得到吸收劑。本吸收劑多為液體，少數(shù)為固體粉末狀，可以在室溫下或10 5(TC恒溫條件下快速高效 地吸收S02氣體，并有極高的選擇性。所謂快速是指在1 3小時內(nèi)即可達(dá)到吸附平衡。所謂 高效是指首次S02吸附量與吸收劑的摩爾比^2.5，多次循環(huán)后其吸收摩爾比仍^1.9。所謂選 擇性是指可吸收廢氣比如煙道氣、機動車尾氣和石油采出氣等廢氣中的S02。其中一些吸收 劑吸附S02后有晶體析出，脫附后晶體消失。本吸收劑吸附S02達(dá)到平衡后可以通過加熱使S02脫附，2小時內(nèi)脫附率一般>卯％， 有的高達(dá)99%。脫附后的吸收劑仍可以循環(huán)使用，在實驗室中循環(huán)已經(jīng)大于300多次，仍具 有快速、有效的吸附性能。本發(fā)明涉及離子液體吸收和脫附S02酸性氣體優(yōu)點如下a) 吸收劑具有選擇吸收性，可用于混合氣體中S02的吸收；b) 吸收S02氣體后，大部分吸收劑發(fā)生相變，產(chǎn)生固體，易于分離； C)吸收的S02能可逆脫附出來并且作為硫資源回收；d)吸脫附S02氣體操作條件溫和，時間短；e) 吸收劑可以循環(huán)使用；f) 設(shè)備操作簡單，對設(shè)備要求低；g) 吸收劑物質(zhì)穩(wěn)定，吸收劑合成條件溫和，時間短。從該吸收劑中脫附的S02可以轉(zhuǎn)變?yōu)榧兊腟02或者其它含硫化合物，可將脫硫與含硫資 源的利用相結(jié)合，與傳統(tǒng)的脫硫工藝相比，縮短了流程，簡化了工藝，并且還提高了脫硫效 果，具有S02去除率高、運行費用低、經(jīng)濟(jì)效益明顯和不產(chǎn)生二次污染的優(yōu)點。所以離子液 體吸收及脫附S02氣體的工藝技術(shù)應(yīng)用前景相當(dāng)廣闊。具體實施例方式本發(fā)明用以下實施例說明，但本發(fā)明并不限于下述實施例，在不脫離前后所述宗旨的范 圍下，變化實施都包括在本發(fā)明的技術(shù)范圍內(nèi)。 實施例1實驗裝置主要是由三口燒瓶，上置冷凝回流管，并裝有封口滴液漏斗和攪拌裝置。去結(jié) 晶水的草酸與三乙胺的摩爾量之比為1:2，以乙醇為溶劑。溫度控制在25t:，滴加三乙胺， 并在25t:反應(yīng)10小時。將混合液體7(TC減壓旋轉(zhuǎn)蒸餾去除未反應(yīng)的原料和溶劑，最后得到 三乙胺草酸淺黃色固體。準(zhǔn)確稱取三乙胺草酸固體，溶解于少量乙醇中，與等量的活性炭混合，在7crc蒸發(fā)除去溶劑，然后將混合物裝入吸收器，常溫向吸收器中通入二氧化硫氣體進(jìn)行S02吸收；將吸收平衡的離子液體置于8(TC環(huán)境中，進(jìn)行S02脫附試驗。循環(huán)使用后，2h達(dá)到吸附平衡；1小時達(dá)到平衡脫附量90%。實施例2將三口燒瓶，冷凝回流管，封口滴液漏斗和攪拌裝置組裝一起。丙二酸與三乙胺的摩爾 量之比為1:2，以乙醇為溶劑。溫度控制在l(TC，滴加三乙胺，反應(yīng)10小時。將混合液體 7(TC減壓旋轉(zhuǎn)蒸餾去除未反應(yīng)的原料和溶劑，最后得到三乙胺丙二酸無色離子液體，產(chǎn)率為 86.5%。準(zhǔn)確稱取三乙胺丙二酸離子液體置于吸收器中，吸收器置于25。C的恒溫體系中f向吸 收器中通入S02氣體，離子液體變成黃色透明，將吸收平衡的離子液體置于90'C的環(huán)境中， 進(jìn)行S02脫附試驗，1小時達(dá)到平衡吸收量94.2%， l小時達(dá)到脫附平衡，脫附率達(dá)到90%。 實施例3實驗裝置主要是由三口燒瓶，上置冷凝回流管，并裝有封口滴液漏斗和攪拌裝置。丁二 酸與三乙胺的摩爾量之比為1:2，以蒸餾水為溶劑，在40。C反應(yīng)10小時。放在140。C條件下的加熱去除未反應(yīng)的原料和溶劑，最后得到三乙胺丁二酸淺黃色離子液體。準(zhǔn)確稱取三乙胺丁二酸離子液體置于吸收器中，吸收器置于l(TC的恒溫體系中，向吸 收器中通入S02氣體，有晶體產(chǎn)生。將吸收平衡的離子液體置于IOO'C的環(huán)境中，進(jìn)行S02 脫附試驗，3小時可以達(dá)到理論值吸附量93.4%， 2小時可以完全脫附。50次循環(huán)后吸收S02 與三乙胺丁二酸的摩爾比為2，脫附率高于99.5%; 100次循環(huán)后吸收SO2與三乙胺丁二酸 的摩爾比為1.84，脫附率達(dá)到99.5%。 實施例4實驗裝置主要是由三口燒瓶，上置冷凝回流管，并裝有封口滴液漏斗和攪拌裝置。丁二 酸與三乙胺的摩爾量之比為1:2，以蒸餾水為溶劑，在9(TC反應(yīng)8小時。干燥，最后得到三 乙胺丁二酸淺黃色離子液體，產(chǎn)率為90%。丁二酸與三乙胺的摩爾量之比為1:2， 丁二酸以蒸餾水為溶劑，三乙胺以乙醇為溶劑， 在6(TC反應(yīng)10小時。之后將得到的混合液體7(TC減壓旋轉(zhuǎn)蒸餾去除未反應(yīng)的原料和溶劑， 最后得到三乙胺丁二酸淺黃色離子液體。將丁二酸與三乙胺按摩爾1:2.1、 1:2.2和1:2.3的比例分別裝入密封容器中，無溶劑合成， 環(huán)境溫度升至15(TC，反應(yīng)10h，之后得到的產(chǎn)物在敞開的容器中于10(TC的環(huán)境下蒸發(fā)去 除未反應(yīng)的原料，最后得到三乙胺丁二酸淺黃色離子液體。準(zhǔn)確稱取三乙胺丁二酸離子液體置于吸收器中，吸收器置于25'C的恒溫體系中，向吸 收器中通入S02氣體，有晶體產(chǎn)生，3小時可以達(dá)到理論吸收量的99.2%。將吸收平衡的離 子液體置于10(TC的環(huán)境中，進(jìn)行S02脫附試驗，2小時可以達(dá)到理論脫附量的92.2%。首 次S02的吸收量與離子液體的摩爾比高達(dá)2.71 。 實施例5實驗裝置主要是由三口燒瓶，上置冷凝回流管，并裝有封口滴液漏斗和攪拌裝置。己二 酸與三乙胺的摩爾量之比為1:2，以乙醇為溶劑，待體系溫度達(dá)到30。C時。滴加三乙胺，并 持續(xù)反應(yīng)6小時。之后將得到的混合液體7(TC減壓旋轉(zhuǎn)蒸餾去除未反應(yīng)的原料和溶劑，最 后得到三乙胺已二酸無色離子液體。準(zhǔn)確稱取離子液體置于吸收器中，吸收器置于25t:的恒溫體系中，向吸收器中通入S02 氣體，有晶體產(chǎn)生，3小時可以達(dá)到平衡吸附量的95.9%。將吸收平衡的離子液體置于10(TC的環(huán)境中，進(jìn)行S02脫附試驗，2小時達(dá)到平衡脫附 量的90.5%，再進(jìn)行循環(huán)操作。首次S02的吸收量與離子液體的摩爾比高達(dá)2.52。 實施例6將癸二酸與二異丙醇胺按摩爾量1:2比例在密封容器中，以乙醇為溶劑，環(huán)境溫度升至 IO(TC，反應(yīng)2h，之后得到的離子液體產(chǎn)物在敞開的容器中于IO(TC的環(huán)境下蒸發(fā)去除未反應(yīng)的原料，最后得到離子液體。再將吸收劑二異丙醇胺癸二酸進(jìn)行吸脫附S02試驗。準(zhǔn)確稱取二異丙醇胺癸二酸離子液體置于吸收器中，吸收器置于l(TC下，向吸收器中 通入S02氣體，每隔一段時間稱量吸收器重，2小時可以達(dá)到平衡吸收量的94.0%。將吸收平衡的離子液體置于150。C的環(huán)境中，進(jìn)行S02脫附試驗，3小時可以達(dá)到平衡 脫附量92%，然后再進(jìn)行循環(huán)操作試驗。 實施例7實驗裝置主要是由三口燒瓶，上置冷凝回流管，并裝有封口滴液漏斗和攪拌裝置。癸二 酸與三乙胺的摩爾量之比為1:2，以乙醇為溶劑，待體系溫度達(dá)到6(TC時。滴加三乙胺，并 持續(xù)反應(yīng)10小時。干燥，最后得到三乙胺癸二酸透明離子液體。準(zhǔn)確稱取三乙胺癸二酸離子液體置于吸收器中，吸收器置于25匸的恒溫體系中，向吸 收器中通入S02氣體，有晶體產(chǎn)生，1小時達(dá)到平衡吸收量的98.3%。將吸收平衡的離子液體置于10(TC的環(huán)境中，進(jìn)行S02脫附試驗，2小時達(dá)到平衡，脫 附率達(dá)到90%，再進(jìn)行循環(huán)操作。 實施例8將丁二酸與三異丙胺按摩爾量1:2比例在密封容器中，無溶劑合成，環(huán)境溫度升至90 °C，反應(yīng)2h，之后得到的離子液體產(chǎn)物在敞開的容器中于10(TC的環(huán)境下蒸發(fā)去除未反應(yīng)的原料，最后得到離子液體。再將吸收劑三異丙胺丁二酸進(jìn)行吸脫附S02試驗。準(zhǔn)確稱取三異丙胺丁二酸離子液體置于吸收器中，吸收器置于l(TC下，向吸收器中通 入S02氣體，每隔一段時間稱量吸收器重，2小時可以達(dá)到平衡吸收量的93.0%。將吸收平衡的離子液體置于10(TC的環(huán)境中，進(jìn)行S02脫附試驗。3小時可以達(dá)到平衡 脫附量卯％，然后再進(jìn)行循環(huán)操作試驗。 實施例9實驗裝置主要是由三口燒瓶，上置冷凝回流管，并裝有封口滴液漏斗和攪拌裝置。DL-蘋果酸與三乙胺的摩爾量之比為1:2，以乙醇為溶劑，待體系溫度達(dá)到7(TC時。滴加三乙胺， 并持續(xù)反應(yīng)10小時。之后將得到的混合液體7(TC減壓旋轉(zhuǎn)蒸餾去除未反應(yīng)的原料和溶劑， 最后得到三乙胺DL-蘋果酸無色離子液體。準(zhǔn)確稱取離子液體置于吸收器中，吸收器置于25'C的恒溫體系中，向吸收器中通入S02 氣體。18分鐘S02吸收量可以達(dá)到平衡吸收量的81.1%。將吸收平衡的離子液體置于15(TC的環(huán)境中，進(jìn)行S02脫附試驗，l小時可以達(dá)到平衡 脫附量85%，進(jìn)行循環(huán)操作。 實施例10實驗裝置主要是由三口燒瓶，上置冷凝回流管，并裝有封口滴液漏斗和攪拌裝置。己二 酸與二乙胺的摩爾量之比為1:2，以乙醇為溶劑。在6(TC反應(yīng)10小時，之后將得到的混合 液體7(TC減壓旋轉(zhuǎn)蒸餾去除未反應(yīng)的原料和溶劑，最后得到二乙胺己二酸淺黃色固體。準(zhǔn)確稱取二乙胺己二酸固體，溶解于少量乙醇中，與多孔硅膠混合，在7(TC蒸發(fā)除去 溶劑。常溫常壓在二氧化硫氣氛下進(jìn)行二氧化硫氣體的吸收，半小時即達(dá)到吸附平衡。將吸收平衡的離子液體置于IO(TC環(huán)境中，進(jìn)行S02脫附試驗，l小時達(dá)到平衡，進(jìn)行 循環(huán)操作。 實施例11實驗裝置主要是由三口燒瓶，上置冷凝回流管，并裝有封口滴液漏斗和攪拌裝置。丁二 酸與三正丙胺的摩爾量之比為1:2，以蒸餾水為溶劑，在7(TC反應(yīng)10小時。放在140。C的加 熱器中去除未反應(yīng)的原料和溶劑，最后得到三正丙胺丁二酸淺黃色離子液體。準(zhǔn)確稱取三正丙胺丁二酸離子液體置于吸收器中，吸收器置于l(TC的恒溫體系中，向 吸收器中通入S02氣體，有晶體產(chǎn)生。將吸收平衡的離子液體置于140'C的環(huán)境中，進(jìn)行S02 脫附試驗，3.5小時可以達(dá)到理論吸附量93.4%, 3小時可以完全脫附。 實施例12將丁二酸與二異丙胺按摩爾量1:2比例在密封容器中，無溶劑合成，環(huán)境溫度升至160 °C，反應(yīng)3h，之后得到的離子液體產(chǎn)物在敞開的容器中于10(TC的環(huán)境下蒸發(fā)去除未反應(yīng)的原料，最后得到離子液體。再將吸收劑二異丙胺丁二酸進(jìn)行吸脫附S02試驗。準(zhǔn)確稱取二異丙胺丁二酸離子液體置于吸收器中，吸收器置于25'C下，向吸收器中通 入S02氣體，每隔一段時間稱量吸收器重，2小時可以達(dá)到平衡吸收量的91.5%。將吸收平衡的離子液體置于12(TC的環(huán)境中，進(jìn)行S02脫附試驗，3小時可以達(dá)到平衡 脫附量92%，然后再進(jìn)行循環(huán)操作試驗。 實施例13實驗裝置主要是由三口燒瓶，上置冷凝回流管，并裝有封口滴液漏斗和攪拌裝置。丁二 酸與三乙胺的摩爾量之比為1:2，以蒸餾水為溶劑，在9(TC反應(yīng)2小時。之后將得到的混合 液體7(TC減壓旋轉(zhuǎn)蒸餾去除未反應(yīng)的原料和溶劑，最后得到三乙胺丁二酸淺黃色離子液體。準(zhǔn)確稱取三乙胺丁二酸離子液體置于吸收器中，吸收器置于5(TC下，向吸收器中通入S02氣體，每隔一段時間稱量吸收器重，3小時可以達(dá)到平衡吸收量的96.9%。將吸收平衡的離子液體置于200'C的環(huán)境中，進(jìn)行S02脫附試驗，0.5小時可以達(dá)到理 論吸附量的96.1%，進(jìn)行循環(huán)操作。 實施例14將己二酸與二乙胺按摩爾量1:2.1比例在密封容器中，無溶劑合成，環(huán)境溫度升至150 °C，反應(yīng)2h，之后得到的二乙胺己二酸產(chǎn)物在敞開的容器中于10(TC的環(huán)境下蒸發(fā)去除未反應(yīng)的原料，最后得到淺黃色粉末，再將吸收劑二乙胺己二酸進(jìn)行吸脫附S02試驗。準(zhǔn)確稱取二乙胺己二酸離子液體置于吸收器中，吸收器置于25匸下，向吸收器中通入 S02氣體，每隔一段時間稱量吸收器重，1小時可以達(dá)到平衡吸收量的90.2%。將吸收平衡的離子液體置于10(TC的環(huán)境中，進(jìn)行S02脫附試驗。2小時可以達(dá)到平衡 脫附量卯％，然后再進(jìn)行循環(huán)操作試驗。 實施例15將丙二酸與三異辛胺按摩爾量1:2比例在密封容器中，無溶劑合成，環(huán)境溫度升至160 'C，反應(yīng)2h，之后得到的離子液體產(chǎn)物在敞開的容器中于12(TC的環(huán)境下蒸發(fā)去除未反應(yīng)的原料，最后得到離子液體。再將吸收劑三異辛胺丙二酸進(jìn)行吸脫附S02試驗。準(zhǔn)確稱取三異辛胺丙二酸離子液體置于吸收器中，吸收器置于l(TC下，向吸收器中通 入S02氣體，每隔一段時間稱量吸收器重，2小時可以達(dá)到平衡吸收量的92.0%。將吸收平衡的離子液體置于10(TC的環(huán)境中，進(jìn)行S02脫附試驗，3小時可以達(dá)到平衡 脫附量93%，然后再進(jìn)行循環(huán)操作試驗。 實施例16將DL-蘋果酸與二乙胺按摩爾量1:2.1比例在密封容器中，無溶劑合成，環(huán)境溫度升至 15(TC，反應(yīng)2h，之后得到的二乙胺DL-蘋果酸離子液體產(chǎn)物在敞開的容器中于IO(TC的環(huán) 境下蒸發(fā)去除未反應(yīng)的原料，最后得到深黃色離子液體，產(chǎn)率為78.5%。再將吸收劑二乙胺 DL-蘋果酸進(jìn)行吸脫附S02試驗。準(zhǔn)確稱取二乙胺DL-蘋果酸離子液體置于吸收器中，吸收器置于1(TC下，向吸收器中通 入S02氣體，每隔一段時間稱量吸收器重，1小時可以達(dá)到平衡吸收量的95.0%。將吸收平衡的離子液體置于IOO'C的環(huán)境中，進(jìn)行S02脫附試驗，3小時可以達(dá)到平衡 脫附量95%，然后再進(jìn)行循環(huán)操作試驗。 實施例17將丙二酸與二正己胺按摩爾量1:2比例在密封容器中，無溶劑合成，環(huán)境溫度升至140°C，反應(yīng)lh，之后得到的離子液體產(chǎn)物在敞開的容器中于10(TC的環(huán)境下蒸發(fā)去除未反應(yīng)的 原料，最后得到離子液體。再將吸收劑二正己胺丙二酸進(jìn)行吸脫附S02試驗。準(zhǔn)確稱取二正己胺丙二酸離子液體置于吸收器中，吸收器置于5(TC下，向吸收器中通 入S02氣體，每隔一段時間稱量吸收器重，3小時可以達(dá)到平衡吸收量的91.0%。將吸收平衡的離子液體置于IO(TC的環(huán)境中，進(jìn)行S02脫附試驗，3小時可以達(dá)到平衡 脫附量卯％，然后再進(jìn)行循環(huán)操作試驗。 實施例18將癸二酸與二乙胺按摩爾量1:2比例在密封容器中，無溶劑合成，環(huán)境溫度升至15(TC, 反應(yīng)2h，之后得到的離子液體產(chǎn)物在敞開的容器中于IO(TC的環(huán)境下蒸發(fā)去除未反應(yīng)的原 料，最后得到棕黃色離子液體。再將吸收劑二乙胺癸二酸進(jìn)行吸脫附S02試驗。準(zhǔn)確稱取二乙胺癸二酸離子液體置于吸收器中，吸收器置于25'C下，向吸收器中通入 S02氣體，每隔一段時間稱量吸收器重，2小時可以達(dá)到平衡吸收量的92.0%。將吸收平衡的離子液體置于10(TC的環(huán)境中，進(jìn)行S02脫附試驗，2小時可以達(dá)到平衡 脫附量92%，然后再進(jìn)行循環(huán)操作試驗。 實施例19將丁二酸與二異丁胺按摩爾量1:2比例在密封容器中，無溶劑合成，環(huán)境溫度升至120 °C，反應(yīng)2h，之后得到的離子液體產(chǎn)物在敞開的容器中于10(TC的環(huán)境下蒸發(fā)去除未反應(yīng)的原料，最后得到離子液體。再將吸收劑二異丁胺丁二酸進(jìn)行吸脫附S02試驗。準(zhǔn)確稱取二異丁胺丁二酸離子液體置于吸收器中，吸收器置于l(TC下，向吸收器中通 入S02氣體，每隔一段時間稱量吸收器重，2小時可以達(dá)到平衡吸收量的92.0%。將吸收平衡的離子液體置于12(TC的環(huán)境中，進(jìn)行S02脫附試驗，3小時可以達(dá)到平衡 脫附量90%，然后再進(jìn)行循環(huán)操作試驗。 實施例20將癸二酸與三甲胺鹽酸鹽按摩爾量1:2比例在密封容器中，無溶劑合成，環(huán)境溫度升至 15(TC，反應(yīng)2h，之后得到的離子液體產(chǎn)物在敞開的容器中于120'C的環(huán)境下蒸發(fā)去除未反 應(yīng)的原料，最后得到淺黃色離子液體。再將吸收劑三甲胺癸二酸進(jìn)行吸脫附S02試驗。準(zhǔn)確稱取三甲胺癸二酸離子液體置于吸收器中，吸收器置于25'C下，向吸收器中通入 S02氣體，每隔一段時間稱量吸收器重，1.5小時可以達(dá)到平衡。將吸收平衡的離子液體置于10(TC的環(huán)境中，進(jìn)行S02脫附試驗，1小時可以達(dá)到平衡 脫附量80%，然后再進(jìn)行循環(huán)操作試驗。實施例21將丙二酸與三正辛胺按摩爾量1:2比例在密封容器中，無溶劑合成，環(huán)境溫度升至150 'C，反應(yīng)4h，之后得到的離子液體產(chǎn)物在敞開的容器中于120'C的環(huán)境下蒸發(fā)去除未反應(yīng)的原料，最后得到離子液體。再將吸收劑三正辛胺丙二酸進(jìn)行吸脫附S02試驗。準(zhǔn)確稱取三正辛胺丙二酸離子液體置于吸收器中，吸收器置于30'C下，向吸收器中通 入S02氣體，每隔一段時間稱量吸收器重，2小時可以達(dá)到平衡吸收量的93.5%。將吸收平衡的離子液體置于14(TC的環(huán)境中，進(jìn)行S02脫附試驗，3小時可以達(dá)到平衡 脫附量92%，然后再進(jìn)行循環(huán)操作試驗。 實施例22將DL-蘋果酸與三甲胺按摩爾量1:2比例在密封容器中，無溶劑合成，環(huán)境溫度升至150 °C，反應(yīng)2h，之后得到的離子液體產(chǎn)物在敞開的容器中于10(TC的環(huán)境下蒸發(fā)去除未反應(yīng)的 原料，最后得到淺黃色離子液體。再將吸收劑三甲胺DL-蘋果酸進(jìn)行吸脫附S02試驗。準(zhǔn)確稱取三甲胺DL-蘋果酸離子液體置于吸收器中，吸收器置于室溫下，向吸收器中通 入S02氣體，每隔一段時間稱量吸收器重，2小時可以達(dá)到平衡。將吸收平衡的離子液體置于10(TC的環(huán)境中，進(jìn)行S02脫附試驗，3小時可以達(dá)到平衡 脫附量90%，然后再進(jìn)行循環(huán)操作試驗。 實施例23將丁二酸與三甲胺按摩爾量1:2比例在密封容器中，無溶劑合成，環(huán)境溫度升至15(TC， 反應(yīng)2h，之后得到的離子液體產(chǎn)物在敞開的容器中于10(TC的環(huán)境下蒸發(fā)去除未反應(yīng)的原 料，最后得到淺黃色離子液體。再將吸收劑三甲胺丁二酸進(jìn)行吸脫附S02試驗。準(zhǔn)確稱取三甲胺丁二酸離子液體置于吸收器中，吸收器置于室溫下，向吸收器中通入 S02氣體，每隔一段時間稱量吸收器重，1小時可以達(dá)到平衡吸收量的94.0%。將吸收平衡的離子液體置于100'C的環(huán)境中，進(jìn)行S02脫附試驗，然后再進(jìn)行循環(huán)操作 試驗。 實施例24將丁二酸與三戊胺按摩爾量1:2比例在密封容器中，無溶劑合成，環(huán)境溫度升至15(TC， 反應(yīng)2h，之后得到的離子液體產(chǎn)物在敞開的容器中于10(TC的環(huán)境下蒸發(fā)去除未反應(yīng)的原料，最后得到離子液體。再將吸收劑三戊胺丁二酸進(jìn)行吸脫附S02試驗。準(zhǔn)確稱取三戊胺丁二酸離子液體置于吸收器中，吸收器置于25'C下，向吸收器中通入 S02氣體，每隔一段時間稱量吸收器重，1小時可以達(dá)到平衡吸收量的90.0%。將吸收平衡的離子液體置于12(TC的環(huán)境中，進(jìn)行S02脫附試驗，3小時可以達(dá)到平衡 脫附量90%，然后再進(jìn)行循環(huán)操作試驗。 實施例25將己二酸與二烯丙基胺按摩爾量1:2比例在密封容器中，無溶劑合成，環(huán)境溫度升至90 °C，反應(yīng)3h，之后得到的離子液體產(chǎn)物在敞開的容器中于120'C的環(huán)境下蒸發(fā)去除未反應(yīng)的原料，最后得到離子液體。再將吸收劑二烯丙基胺己二酸進(jìn)行吸脫附S02試驗。準(zhǔn)確稱取二烯丙基胺己二酸離子液體置于吸收器中，吸收器置于25'C下，向吸收器中 通入S02氣體，每隔一段時間稱量吸收器重，2小時可以達(dá)到平衡吸收量的96.5%。將吸收平衡的離子液體置于10(TC的環(huán)境中，進(jìn)行S02脫附試驗，2小時可以達(dá)到平衡 脫附量90%,然后再進(jìn)行循環(huán)操作試驗。 實施例26實驗裝置主要是由三口燒瓶，上置冷凝回流管，并裝有封口滴液漏斗和攪拌裝置。丁二 酸與戊基胺衍生物的摩爾量之比為1:2，以乙醇為溶劑。戊基胺衍生物主要有N,N-二甲基正 戊基胺，N,N-二乙基正戊基胺，N,N-二正丙基正戊基胺，N,N-二正丁基正戊基胺，N-甲基-N-乙基正戊基胺，N-甲基-N-丙基正戊基胺，N-乙基-N-丙基正戊基胺，N-丙基-N-正丁基正戊 基胺，N-甲基-N-正丁基正戊基胺，N-乙基-N-正丁基正戊基胺等。在6(TC反應(yīng)15小時，之 后將得到的混合液體70'C減壓旋轉(zhuǎn)蒸餾去除未反應(yīng)的原料和溶劑，最后得到離子液體吸收 劑。準(zhǔn)確稱取離子液體置于吸收器中，吸收器置于25'C下，向吸收器中通入S02氣體，每 隔一段時間稱量吸收器重。將吸收平衡的離子液體置于10(TC的環(huán)境中，進(jìn)行S02脫附試驗，然后再進(jìn)行循環(huán)操作 試驗。 實施例27實驗裝置主要是由三口燒瓶，上置冷凝回流管，并裝有封口滴液漏斗和攪拌裝置。丙 二酸與乙基胺衍生物的摩爾量之比為1:2，以乙醇為溶劑。乙基胺衍生物主要有N,N-二甲基 乙基胺，N,N-二正丙基乙基胺，N,N-二正丁基乙基胺，N，N-二正戊基乙基胺等。在室溫反應(yīng) 15小時，之后將得到的混合液體7(TC減壓旋轉(zhuǎn)蒸餾去除未反應(yīng)的原料和溶劑，最后得到離 子液體吸收劑。準(zhǔn)確稱取離子液體置于吸收器中，吸收器置于25'C下，向吸收器中通入S02氣體，每 隔一段時間稱量吸收器重。將吸收平衡的離子液體置于14(TC的環(huán)境中，進(jìn)行S02脫附試驗，然后再進(jìn)行循環(huán)操作 試驗。 實施例28實驗裝置主要是由三口燒瓶，上置冷凝回流管，并裝有封口滴液漏斗和攪拌裝置。丁二 酸與丙基胺衍生物的摩爾量之比為1:2，以乙醇為溶劑。丙基胺衍生物主要有N，N-二甲基丙 基胺，N，N-二乙基丙基胺，N,N-二正丁基丙基胺，N,N-二正戊基丙基胺，N-甲基-N-乙基丙 基胺。在室溫反應(yīng)20小時，之后將得到的混合液體7(TC減壓旋轉(zhuǎn)蒸餾去除未反應(yīng)的原料和 溶劑，最后得到離子液體吸收劑。準(zhǔn)確稱取離子液體置于吸收器中，吸收器置于25'C下，向吸收器中通入S02氣體，每 隔一段時間稱量吸收器重。將吸收平衡的離子液體置于10(TC的環(huán)境中，進(jìn)行S02脫附試驗，然后再進(jìn)行循環(huán)操作 試驗。 實施例29實驗裝置主要是由三口燒瓶，上置冷凝回流管，并裝有封口滴液漏斗和攪拌裝置。丙二 酸與正丁基胺衍生物的摩爾量之比為1:2，以乙醇為溶劑。丁基胺衍生物主要有N,N-二甲基 正丁基胺，N,N-二正丙基正丁基胺，N,N-二正戊基正丁基胺，N-甲基-N-乙基正丁基胺，N-甲基-N-丙基正丁基胺，N-乙基-N-丙基正丁基胺等。在室溫反應(yīng)15小時，之后將得到的混 合液體7(TC減壓旋轉(zhuǎn)蒸餾去除未反應(yīng)的原料和溶劑，最后得到離子液體吸收劑。準(zhǔn)確稱取離子液體置于吸收器中，吸收器置于25'C下，向吸收器中通入S02氣體，每 隔一段時間稱量吸收器重。將吸收平衡的離子液體置于10(TC的環(huán)境中，進(jìn)行S02脫附試驗，然后再進(jìn)行循環(huán)操作 試驗。 實施例30實驗裝置主要是由三口燒瓶，上置冷凝回流管，并裝有封口滴液漏斗和攪拌裝置。己二 酸與甲基胺衍生物的摩爾量之比為1:2，以乙醇為溶劑。甲基胺衍生物主要有N,N-二乙基甲 基胺，N,N-二正丙基甲基胺，N，N-二正丁基甲基胺，N,N-二正戊基甲基胺等。在室溫反應(yīng) 24小時，之后將得到的混合液體7CTC減壓旋轉(zhuǎn)蒸餾去除未反應(yīng)的原料和溶劑，最后得到離 子液體吸收劑。準(zhǔn)確稱取離子液體置于吸收器中，吸收器置于25'C下，向吸收器中通入S02氣體，每 隔一段時間稱量吸收器重。將吸收平衡的離子液體置于10(TC的環(huán)境中，進(jìn)行S02脫附試驗，然后再進(jìn)行循環(huán)操作 試驗。 實施例31
實驗裝置主要是由三口燒瓶，上置冷凝回流管，并裝有封口滴液漏斗和攪拌裝置。丁二 酸與三正丁胺，三異戊胺，三正己胺，二正丁胺，二正戊胺，二異戊胺，二正辛胺，二異辛 胺按摩爾量之比為1:2，以乙醇為溶劑。在室溫反應(yīng)24小時，之后將得到的混合液體70°C 減壓旋轉(zhuǎn)蒸餾去除未反應(yīng)的原料和溶劑，最后得到離子液體吸收劑。
準(zhǔn)確稱取離子液體置于吸收器中，吸收器置于25'C下，向吸收器中通入S02氣體，每 隔一段時間稱量吸收器重。
將吸收平衡的離子液體置于10(TC的環(huán)境中，進(jìn)行S02脫附試驗，然后再進(jìn)行循環(huán)操作 試驗。 實施例32
實驗裝置主要是由三口燒瓶，上置冷凝回流管，并裝有封口滴液漏斗和攪拌裝置。順丁 烯二酸，反丁烯二酸與三乙胺按摩爾量之比為1:2，以乙醇為溶劑。在50。C下反應(yīng)12小時， 之后將得到的混合液體7(TC減壓旋轉(zhuǎn)蒸餾去除未反應(yīng)的原料和溶劑，最后得到離子液體吸 收劑。
準(zhǔn)確稱取離子液體置于吸收器中，吸收器置于室溫下，向吸收器中通入S02氣體，每隔 一段時間稱量吸收器重。
將吸收平衡的離子液體置于12(TC的環(huán)境中，進(jìn)行S02脫附試驗，然后再進(jìn)行循環(huán)操作 試驗。
權(quán)利要求
1. 一種綠色高效可循環(huán)的SO2氣體吸收劑，其特征在于由以下化學(xué)式所示的胺的二元羧酸鹽id="icf0001" file="S2008100250247C00011.gif" wi="95" he="26" top= "49" left = "57" img-content="drawing" img-format="tif" orientation="portrait" inline="no"/>式中R1、R2、R3選自C1～C8的直鏈或者支鏈烴基或者有羥基或烯基取代的烴基或者為氫(H)，R1、R2、R3可以相同，也可以不相同，且只能有一個為氫(H)；R5、R6、R7選自C1～C8的直鏈或者支鏈烴基或者有羥基或烯基取代的烴基或者為氫(H)，R5、R6、R7可以相同，也可以不相同，且只能有一個為氫(H)；R4選自CnH2n-2或者CmH2m的直鏈或者支鏈的飽和或不飽和烴基或者有羥基取代的烴基，其中n＝2～8、m＝0～8。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的吸收劑，其特征在于式中Ri、 R2、 R3選自甲基或乙基或正丙基或異丙基或正丁基或支鏈丁基或正戊基或支鏈戊基 或正己基或支鏈己基或正庚基或支鏈庚基或正辛基或支鏈辛基或二異丙醇基或二烯丙基jR5、 &、 R7選自甲基或乙基或正丙基或異丙基或正丁基或支鏈丁基或正戊基或支鏈戊 基或正己基或支鏈己基或正庚基或支鏈庚基或正辛基或支鏈辛基或二異丙醇基或二烯丙基)二元羧酸選自草酸或者丙二酸或者丁二酸或者羥基丁二酸(DL-蘋果酸)或者戊二酸或 者己二酸或者庚二酸或者辛二酸或者壬二酸或者癸二酸或者反丁烯二酸或者順丁烯二酸等。
3、 由權(quán)利要求1所述的吸收劑的制備方法，是以胺和二元羧酸為原料，包括反應(yīng)過程和 分離過程，所述的反應(yīng)過程是在溶劑中于10 90'C條件下反應(yīng)2~24小時，所述的溶劑選自 蒸餾水或者乙醇或者蒸餾水和乙醇的混合溶劑。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的吸收劑的制備方法，是以胺和二元羧酸為原料，包括反應(yīng)過程 和分離過程，其特征在于所述的反應(yīng)過程是胺和二元羧酸在90 16(TC條件下無溶劑直接 反應(yīng)1~24小時。
全文摘要
一種綠色高效可循環(huán)的SO₂氣體吸收劑及其制備方法，所述的吸收劑是一種堿性離子液體，由以下化學(xué)式所示的胺的二元羧酸鹽式中R₁、R₂、R₃、R₅、R₆、R₇選自C₁～C₈的烴基或取代烴基或為氫(H)，R₄選自C_nH_2n-2或者C_mH_2m的烴基或取代羥基，其中n＝2～8、m＝0～8。本吸收劑的制備方法是以胺和二元羧酸為原料或者在溶劑中或者無溶劑直接進(jìn)行反應(yīng)。SO₂的吸收量與吸收劑的摩爾量比高達(dá)2∶1，并可脫附多次循環(huán)使用，并能快速達(dá)到吸、脫附平衡，脫附率＞90％。
文檔編號B01D53/14GK101264414SQ20081002502
公開日2008年9月17日 申請日期2008年4月23日 優(yōu)先權(quán)日2008年4月23日
發(fā)明者席俊松, 李學(xué)良, 華 汪, 梅 羅, 陳潔潔, 陳祥迎 申請人:合肥工業(yè)大學(xué)