[发明专利]液态的二氧化碳吸收剂及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种气体吸收剂及其制备方法，具体涉及一种液态的二氧化碳吸收剂及其制备方法，属于新型化工材料及其制备技术领域。

背景技术

温室效应导致的全球变暖被认为是现今最紧迫和严重的环境问题之一。现在通常认为，温室效应的主要原因是所谓的温室气体向大气中的释放。其中，最主要的温室气体是二氧化碳，它主要由化石燃料如煤、石油和天然气的燃烧而释放。    

削减二氧化碳释放的一种方式是从其来源中有效并且经济地吸收二氧化碳。二氧化碳一旦被吸收可以被隔绝在地质岩系中，也可以被用作原料合成有机燃料和化工产品。

目前，有多种方法如吸收、吸附及膜分离等被用于从烟道气或天然气中吸收二氧化碳。其中，工业规模上使用最广泛的方法是吸收法，使用的吸收剂主要是烷醇胺水溶液，如单乙醇胺、N-甲基二乙醇胺、二乙醇胺及三乙醇胺等。烷醇胺水溶液与二氧化碳发生化学结合而吸收，当向其施加热量，吸收剂与二氧化碳之间的化学结合键被破坏，使得二氧化碳被解吸，吸收剂再生，并且再生的吸收剂重新用于吸收二氧化碳。然而，烷醇胺水溶液吸收剂存在一些缺点，如吸收剂再生过程中用来破坏吸收剂与二氧化碳之间化学结合键的高温会导致烷醇胺发生不可逆的分解，烷醇胺本身或分解产物对吸收装置有一定的腐蚀性，大量的分散介质水导致再生过程能耗很高。因此，有必要开发新型二氧化碳吸收剂。

近年来，离子液体型二氧化碳吸收剂受到人们的关注。离子液体是一种低温熔融盐，在低于100 ℃条件下，完全由阴离子和阳离子构成的液体。美国专利公开号6, 849, 774、美国专利公开号6, 623, 659及中国专利申请公布号CN 101935311 A中公开了不同结构的离子液体型二氧化碳吸收剂，这些吸收剂具有热稳定性高、挥发性低及再生能耗低等特点。但这些吸收剂与烷醇胺吸收剂相比较，吸收二氧化碳的能力显著降低，且制造成本非常高。

Bates等（Bates E D, Mayton R D, Ntai I, Davis J H. CO₂ capture by a task-specific ionic liquid. J. Am. Chem. Soc., 2002, 124: 926-927）公开了一种阳离子上含有胺基的离子液体型二氧化碳吸收剂，这种吸收剂在常温常压下的二氧化碳吸收量可达到0.5 mol_二氧化碳/mol_吸收剂，吸收能力与烷醇胺吸收剂相当。但这种吸收剂合成工艺较复杂，并且吸收二氧化碳后，吸收剂的粘度会显著上升，这限制了其在烟道气或天然气中吸收二氧化碳的应用。

中国专利申请公布号CN 101700454 A、中国专利申请公布号CN 102451597 A及中国专利申请公布号CN 101804292 A中公开了使用离子液体型吸收剂和烷醇胺吸收剂组成混合型吸收剂的新策略，这种混合型吸收剂具有吸收量大、吸收速度快和吸收后粘度增幅小等优点，但存在烷醇胺挥发性大及循环能力差等问题。

Zhang等（Zhang J M, Zhang S J, Dong K, Zhang Y Q, Shen Y Q, Lu X M. Supported absorption of CO₂ by tcetrabutylphosphonium amino acid ionic liquids. Chem. Eur. J., 2006, 12: 4021-4026）和中国专利申请公布号CN 102008870 A中公开了氨基酸类离子液体型二氧化碳吸收剂，在常温常压下的二氧化碳吸收量可接近0.5 mol_二氧化碳/mol_吸收剂，吸收能力与烷醇胺吸收剂相当，而且对设备没有腐蚀性，在反复吸收-解吸二氧化碳的过程中吸收剂不变性也无挥发损失。这类吸收剂具有较高的粘度，这限制了其在烟道气或天然气中吸收二氧化碳的应用。

针对二氧化碳吸收剂存在的问题，开发一种吸收量大、稳定性高、粘度低并且再生能耗低的离子液体型二氧化碳吸收剂是十分必要的。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种液态的二氧化碳吸收剂，所述二氧化碳吸收剂具有吸收量大、稳定性高、粘度低及再生能耗低等特点，特别适合用于吸收烟道气或天然气中的二氧化碳；为此本发明同时提供这类吸收剂的制备方法。

为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案是：

本发明提供一种液态的二氧化碳吸收剂，其结构式如下：