[发明专利]一种离子液体膜分离氨碳的方法

说明书

本发明公开了一种离子液体膜分离氨气和二氧化碳的方法，属于气体分离与净化技术领域。所述方法中的离子液体膜由离子液体与聚合物制备而成，置于膜分离器中，气体经膜分离器一侧与离子液体膜发生相互作用，通过氢键及络合作用使氨气优先渗透通过至膜的另一侧，实现氨气和二氧化碳的高效分离。该方法具有流程简单、高效环保、易于放大、设备占地面积小等优点，是一种极具应用前景的氨碳分离回收的方法。

技术领域

本发明涉及气体分离与净化技术领域，尤其涉及一种离子液体膜分离氨碳的方法。

背景技术

在三聚氰胺、合成氨、尿素生产等工业过程中不可避免会产生大量含氨和二氧化碳的气体。氨的过量排放是形成PM2.5，造成雾霾污染的重要原因之一，但同时氨也是工业及农业生产的基础原料，如氮肥、制药等，也可用作储氢材料、电子行业高端芯片等的生产。二氧化碳的大量排放会导致温室效应，但其也是重要的碳资源，可合成碳酸二甲酯、聚碳等化学化工产品。因此，实现氨碳的有效分离与回收对节能环保、资源循环利用等，提高经济效益和可持续发展等具有重要意义。

工业上采用传统的溶剂吸收法进行分离，以水或酸为吸收剂，虽然技术相对成熟，但溶剂消耗量大、再生困难、产生大量含氨废水，且回收得到的气体因纯度不够难以高值化利用。开发绿色高效的氨碳分离新技术，降低分离能耗、物耗及二次污染问题等是发展趋势。

专利ZL201410501500.3公开了一种三聚氰胺尾气中氨碳分离的方法，采用的是吸收分离的方法，利用喷射器加水吸收，制得低碳氨水，再通过蒸馏使液相中的氨和二氧化碳蒸发出来，经过精馏和脱碳达到氨碳分离的效果。专利ZL201410382748.2公开了一种三胺尾气中氨碳分离装置及其分离工艺，三胺尾气经压缩系统依次进入二氧化碳分离塔和洗涤塔进行二氧化碳与氨的分离，其中得到的甲铵液再经过解吸塔进行解吸，最后气体送入氨精馏塔，经过精馏、压缩、冷凝后得到纯液氨产品。专利ZL201510711096.7公开了一种氨碳分离工艺，将氨碳混合气依次通过碳化氨水和浓氨水进行吸收与洗涤，其中得到的甲铵液经过碳分离塔得到二氧化碳，粗氨气经过多级压缩处理最后得到纯液氨。以上方法均采用的是吸收方法，与本发明专利的离子液体膜分离法有本质区别。

本发明专利开发了一种离子液体膜分离氨碳的方法，采用的是膜分离的方法。利用离子液体对不同气体分离的可设计性和高亲和性、不易挥发、稳定性好等特点，与聚合物结合，调控膜材料微观结构和性质，制备出适用于氨碳分离的新型离子液体膜，再通过膜分离器，使气体与离子液体膜一侧接触并发生相互作用，氨优先透过膜进行另一侧富集，从而实现氨碳的有效分离。该方法在分离氨气和二氧化碳时具有分离效率高、流程简单、操作灵活方便、无相变及化学污染等优势，是一种极具应用前景的氨碳分离回收新技术，适用于三聚氰胺、合成制尿素等不同浓度氨碳气体的分离。

发明内容

本发明的目的在于提供一种离子液体膜分离氨碳的方法。

本发明所述方法中的离子液体膜由离子液体和聚合物构成，制备过程如下：将聚酰亚胺或磺化聚合物或聚醚嵌段共聚物，加入乙醇、水、二氯甲烷、四氢呋喃、N,N-二甲基甲酰胺中的一种或两种混合溶剂中完全溶解后，加入离子液体，离子液体的添加量占总质量的0～80％，经过搅拌和超声至少三次，得到均匀的离子液体-聚合物铸膜液，倒入制膜模具中，待溶剂挥发24h以上，真空干燥10h以上，得到离子液体膜。

本发明所述方法中离子液体为结构式(1)和结构式(2)中的任意一种或至少两种；

(1)(2)