[发明专利]一种连续分离捕集CO2

说明书

本发明公开了一种连续分离捕集COsubgt;2/subgt;的水合物促进剂及方法，促进剂包括烷基咪唑四氯化铁和/或烷基咪唑四氯化铁的衍生物；COsubgt;2/subgt;的捕集方法为：含有COsubgt;2/subgt;的气体先通入膜分离器初步分离，然后通入水合物促进剂水溶液中进行反应。本发明采用铁基离子液体作为促进剂，其分子自身的聚集以及其铁基阴离子具有较大的自由体积，能够形成传质通道，加速Hsubgt;2/subgt;O分子和COsubgt;2/subgt;分子的扩散速率，促进COsubgt;2/subgt;水合物能快速成核并生长；本发明的COsubgt;2/subgt;捕集方法，通过膜分离提浓混合气体中COsubgt;2/subgt;的浓度，再利用促进剂提高COsubgt;2/subgt;水合物的生成速率，不仅可以降低膜分离技术的制备成本、提高膜重复使用的寿命，同时弥补了水合物法一步分离混合气体的局限性。

技术领域

本发明涉及气体分离技术领域，具体而言，涉及一种连续分离捕集CO₂的水合物促进剂及方法。

背景技术

随着人类社会和工业的发展，温室气体CO₂排放量达到了14000MtCO₂/年，使大气中CO₂浓度逐年增加，到2021年已经增加至413.8ppm。发电厂烟气的大量排放是温室气体增加的主要贡献者，造成一系列气候和环境问题出现，比如全球气候变暖、冰川融化、海平面上升等。因此对烟气进行分离，并将CO₂捕集、封存以及资源化利用去减少其排放变得尤为迫切。

传统的烟气捕集与分离技术有物理吸收法、化学吸收法、吸附法、膜分离法、低温蒸馏法和化学循环燃烧法等。上述技术在吸收和吸附过程中，存在着气体选择性差、吸收剂和吸附剂在吸收和吸附过程中损失、环境污染和再生后重复使用率低等缺点。此外，膜分离的膜制备成本高，低温蒸馏的能耗也特别高，达到6-10MJ/kgCO₂；化学循环燃烧法存在氧化还原的载氧剂经过多次氧化还原反应后性能能否稳定等问题。

水合物技术作为一种潜在气体分离捕集方法，理论上1m³水合物能储存170m³的气体。与传统吸收、吸附等捕集技术相比，水合物技术是一种环境友好型的绿色工艺，不仅提高了捕集效率，也能够将能耗降低至0.57kWh/kgCO₂，节约了能耗成本。同时，水合物技术能和吸附技术进行耦合，从而弥补吸附剂的气体选择性，提高混合气的分离效率。此外，水合物技术和膜分离法结合也能进一步增强CO₂的捕集效率，减少能耗。但水合物技术存在着水合物成核时间长、生长速率慢等缺点，因此限制了其发展，并且常规搅拌、喷淋等物理方式及添加表面活性剂的方法对改善CO₂水合物的生成动力学也具有局限性。

因此，为了实现混合气体中CO₂的连续快速分离与捕集，寻找一种高效的水合物动力学促进剂和分离捕集工艺也是尤为迫切的。

鉴于此，特提出本申请。

发明内容

本发明要解决的技术问题是，现有CO₂分离捕集技术能耗、成本高，而水合物法分离CO₂存在着成核时间长、生长速率低的缺点，目的在于提供一种连续分离捕集CO₂的水合物促进剂及方法，先通过膜分离提浓混合气体中CO₂的浓度，再利用铁基离子液体促进剂提高CO₂水合物的生成速率，不仅可以降低膜分离技术的制备成本、提高膜重复使用的寿命，同时弥补了水合物法一步分离混合气体的局限性。

本发明通过下述技术方案实现：

一种铁基离子液体水合物促进剂，包括烷基咪唑四氯化铁和/或烷基咪唑四氯化铁衍生物。