專利名稱：一種氮唑金屬鹽溶液酸性氣體吸收劑及其應(yīng)用的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及酸性氣體吸收技術(shù)，尤其涉及一種氮唑金屬鹽溶液酸性氣體吸收劑及其應(yīng)用。
背景技術(shù)：
隨著世界工業(yè)文明的發(fā)展，人類生活方式的改變，大量酸性氣體的排放帶來了各種各樣的環(huán)境問題。這些環(huán)境問題已經(jīng)直接影響到人類的生存與發(fā)展，人類居住環(huán)境也面臨著嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。人類曾引以為豪的高速GDP增長(zhǎng)也因?yàn)榄h(huán)境污染、氣候變化等問題而黯然失色，這些問題已經(jīng)開始引起人類的憂慮，在學(xué)術(shù)界和工業(yè)界也得到了廣泛的關(guān)注。

酸性氣體排放導(dǎo)致的環(huán)境問題主要有以下幾個(gè)方面(I)石化原料的開采利用、火力發(fā)電過程的煤炭燃燒、汽車尾氣排放、及農(nóng)村麥秸桿焚燒等生產(chǎn)生活過程中排放的C02、S02、H2S等酸性氣體污染著大氣，影響人居環(huán)境，危害人類健康；(2) CO2等主要溫室氣體的大量排放，導(dǎo)致了全球氣候變暖問題，由此引發(fā)的厄爾尼諾效應(yīng)、冰山融化海平面上升、各種極端氣候?yàn)?zāi)害等一系列問題；(3) SO2, H2S等酸性氣體的排放導(dǎo)致的酸雨問題，對(duì)于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、建筑壽命以及文物保護(hù)都有著無法估量的損失。面對(duì)諸多環(huán)境問題，急需要世界各國協(xié)同減少或控制酸性氣體的排放。我國作為一個(gè)產(chǎn)煤、燃煤大國，進(jìn)行co2、so2、H2s等酸性氣體的捕集，在環(huán)境保護(hù)、節(jié)能減排、減少設(shè)備腐蝕等方面都有著重要的意義。2005年2月16日，《京都議定書》正式生效。2009年的哥本哈根會(huì)議上，中國承諾在2020年將碳排放下降到40 45%，這對(duì)我國的傳統(tǒng)的工業(yè)模式以及酸性氣體的捕集技術(shù)等都提出了新的挑戰(zhàn)。目前對(duì)于酸性氣體的捕集與分離方法主要有化學(xué)吸收法和物理吸附法。物理吸附法采用活性炭、沸石分子篩、硅膠等具有高比表面積高孔隙率的固體吸附劑進(jìn)行吸附，吸收快速，能耗較低，但是總的來說吸附能力有限，處理量小，吸附選擇性不高，技術(shù)上還不夠成熟。化學(xué)吸收法是目前被廣泛采用的吸收方法，工藝路線也較為成熟。化學(xué)吸收法通常采用有機(jī)醇胺的水溶液作為吸收劑，其中含有的伯胺、仲胺等基團(tuán)與酸性氣體發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。這類化學(xué)吸收劑具有吸收快速、吸收量大等優(yōu)點(diǎn)。但是這些溶劑再生困難、水耗能耗較大、吸收劑容易降解揮發(fā)而造成損失，并且會(huì)造成嚴(yán)重的設(shè)備腐蝕。近年來許多研究者對(duì)傳統(tǒng)的有機(jī)胺溶液類酸性氣體吸收劑進(jìn)行了改性、共混，提聞了原有的性能。申請(qǐng)?zhí)枮?00910244197. 2的中國專利公開了一種將醇胺類化合物和甘醇類化合物混合配制成吸收劑，對(duì)二氧化碳進(jìn)行吸收分離的方法。該方法采用的吸收劑能夠高效吸收CO2，對(duì)設(shè)備腐蝕較小，可實(shí)現(xiàn)二氧化碳的再生以及吸收劑的循環(huán)利用。申請(qǐng)?zhí)枮?01010152946. I的中國專利在N-乙基乙醇胺溶液中添加了 10 40wt%的環(huán)丁砜組分，具有提高解吸效果和降低水的揮發(fā)量的作用。但是，醇胺類吸收劑的揮發(fā)性較強(qiáng)，會(huì)造成吸收劑的損耗；其中的氨基基團(tuán)與CO2作用力較強(qiáng)，并且水的熱容較大，因此解吸過程的能耗和水耗仍然較高。
離子液體作為一種新興的綠色溶劑，由于其不揮發(fā)、結(jié)構(gòu)可設(shè)計(jì)、熱穩(wěn)定好、良好的氣體溶解性等特點(diǎn)，近年來成為酸性氣體吸收的研究熱點(diǎn)之一。文獻(xiàn)報(bào)道，離子液體 TMGL(Angew. Chem. Int. Ed.，2004，43，2415)和負(fù)載化 TMGL(Ind. Eng. Chem. Res. ,2009,48，2142)，對(duì)于SO2有很好的吸收效果。特定功能化的離子液體[apim][BF4]中由于引入了氨基基團(tuán)，對(duì)CO2具有很高的吸收量(J. Am. Chem. Soc.，2002，124，926);申請(qǐng)?zhí)枮?00510073345. O的中國專利文獻(xiàn)將氨基酸類離子液體負(fù)載到多孔載體中來吸收CO2，也具有良好的吸收效果。但是，這類氨基功能化的離子液體的合成過程比較復(fù)雜，原料及合成成本往往很高，粘度也很大，因此限制了它們的實(shí)際應(yīng)用。因此，研究開發(fā)具有優(yōu)良吸收分離性能、易于制備、成本較低、熱穩(wěn)定性高、特別是解吸能耗低的新型吸收劑，仍是亟待解決的技術(shù)問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供一種成本低、穩(wěn)定性好、吸收量大、吸收/解吸快、解吸能耗低的氮唑金屬鹽溶液酸性氣體吸收劑。 一種氮唑金屬鹽溶液酸性氣體吸收劑，按重量百分比計(jì)，原料組成為氮唑金屬鹽1 50%;極性良溶劑余量。作為優(yōu)選，所述的原料組成為氮唑金屬鹽5 20% ;極性良溶劑余量。其中，氮唑金屬鹽是由唑類與氫氧化鋰、氫氧化鈉、氫氧化鉀等堿類通過簡(jiǎn)單的中和反應(yīng)生成。氮唑金屬鹽中的氮唑陰離子，可在常溫下與酸性氣體反應(yīng)，所生成的弱鍵在高溫下易于斷鍵，如咪唑陰離子與CO2反應(yīng)的方程式為
權(quán)利要求
1.一種氮唑金屬鹽溶液酸性氣體吸收劑，其特征在于，按重量百分比計(jì)，原料組成為 氮唑金屬鹽1 50% ; 極性良溶劑余量。
2.如權(quán)利要求I所述的氮唑金屬鹽溶液酸性氣體吸收劑，其特征在于，所述的原料組成為 氮唑金屬鹽5 20% ； 極性良溶劑余量。
3.如權(quán)利要求I或2所述的氮唑金屬鹽溶液酸性氣體吸收劑，其特征在于，所述的氮唑金屬鹽為咪唑鹽、三氮唑鹽、四氮唑鹽中的一種或其任意組成的混合物，其結(jié)構(gòu)式從左到右依次如下N—^N—^N—NO () V NNNM M M 其中，M為L(zhǎng)i，Na或K。
4.如權(quán)利要求I或2所述的氮唑金屬鹽溶液酸性氣體吸收劑，其特征在于，所述的極性良溶劑為聚乙二醇、聚丙二醇、水、二甲基亞砜、環(huán)丁砜、碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯、甘油、聚甘油中的一種或其任意組成的混合物。
5.如權(quán)利要求4所述的氮唑金屬鹽溶液酸性氣體吸收劑，其特征在于，所述的聚乙二醇的分子量為200 1000,聚丙二醇的分子量為400 1000。
6.如權(quán)利要求I所述的氮唑金屬鹽溶液酸性氣體吸收劑的應(yīng)用，其特征在于，所述的氮唑金屬鹽溶液酸性氣體吸收劑用于捕集或分離氣體混合物中的C02、SO2saH2S0
7.如權(quán)利要求6所述的氮唑金屬鹽溶液酸性氣體吸收劑的應(yīng)用，其特征在于，所述的氣體混合物包括煙道氣、煉廠氣或天然氣。
8.如權(quán)利要求6所述的氮唑金屬鹽溶液酸性氣體吸收劑的應(yīng)用，其特征在于，所述捕集或分離C02、SO2或H2S的工藝條件為吸收溫度為0 80°C，吸收壓力為I 20個(gè)大氣壓；解吸溫度為80 150°C，解吸壓力為20毫米汞柱至I個(gè)大氣壓。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種氮唑金屬鹽溶液酸性氣體吸收劑，按重量百分比計(jì)，原料組成為氮唑金屬鹽1～50％；極性良溶劑余量。其中，氮唑金屬鹽為咪唑鹽、三氮唑鹽、四氮唑鹽中的一種或其任意組成的混合物；極性良溶劑為聚乙二醇、聚丙二醇、水、二甲基亞砜、環(huán)丁砜、碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯、甘油、聚甘油中的一種或其任意組成的混合物。本發(fā)明還公開了一種所述的氮唑金屬鹽溶液酸性氣體吸收劑的應(yīng)用，主要用于從氣體混合物中吸收分離CO2、SO2或H2S等酸性氣體，具有成本低、吸收容量大、吸收/解吸速度快、解吸能耗低、選擇性高、可多次循環(huán)使用等優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號(hào)B01D53/14GK102764566SQ201210265179
公開日2012年11月7日 申請(qǐng)日期2012年7月27日 優(yōu)先權(quán)日2012年7月27日
發(fā)明者吳林波 申請(qǐng)人:浙江大學(xué)