[发明专利]一种低温下咪唑类离子液体吸收CO2气体的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种离子液体吸收CO₂气体的方法，特别涉及一种低温下咪唑类离子液体吸收CO₂气体，属于CO₂吸收技术领域。

背景技术

二氧化碳作为温室气体，对全球气温变暖具有重要的影响，为了降低温室效应给社会和经济带来的负面影响，CO₂吸收是气体处理工艺中的一个重要部分。

离子液体是指由有机阳离子或有机阴离子组成的有机盐，在室温或接近室温下通常呈现液态。离子液体具有良好的热稳定性、难以挥发、易于分离回收、可再生循环使用以及功能可设计性等物性特性。这些特殊的结构和物性特征给离子液体的应用带来了广阔的发展空间，尤其是离子液体本身的“非”挥发性和独特的大量溶解CO₂的能力，使之在固定转化和利用CO₂方面具有极大的应用潜力。

专利CN1709553提出用氨基酸类离子液体在常温常压下对含有CO₂的酸性气体进行吸收，但氨基酸类离子液体成本较高，制备繁琐。专利CN102294169A利用水包油离子液体乳化液吸收CO₂，专利CN101804292A利用功能化离子液体活化的和MEA配方溶液吸收分离CO₂气体，证明了使用离子液体可以强化CO₂的吸收，但是对于离子液体与普通有机溶剂的混合吸收剂，由于有机溶剂的挥发性，在工业化应用中对仪器具有腐蚀性，且不利于离子液体的回收使用。

咪唑基离子液体具有制备简单，成本低的优点，且部分离子液体熔点很低，在低温下也呈现出液体状态。目前文献报道的离子液体吸收CO₂的温度区间都在0℃以上，研究表明，常温常压下CO₂在咪唑离子液体中的溶解度比较小。咪唑基离子液体吸收CO₂为物理吸收，由物理吸收规律可推测在低温下离子液体吸收CO₂的溶解度和选择性要高于常温。本发明是在考虑上述问题的基础上，使用离子液体在低温下吸收二氧化碳。

发明内容

本发明的目的在于提出一种溶解度和选择性都高的CO₂气体的吸收方法，采用咪唑类离子液体作为吸收剂，吸收效率好，绿色无污染。

一种低温下咪唑类离子液体吸收CO₂气体的方法，其特征在于，采用的离子液体为咪唑类离子液体，且在-45℃-0℃呈液体的离子化合物，包括以下步骤：将离子液体在60℃进行真空干燥处理24小时，置于反应器内，抽真空，设定吸收温度-45℃-0℃，通入CO₂气体或CO和CO₂的混合气体后，搅拌进行吸收，达到平衡。

其中咪唑类离子液体优选阳离子为1-丁基-3-甲基咪唑基([bmim]⁺)或1-己基-3-甲基咪唑基([hmim]⁺)，阴离子为四氟硼酸根([BF₄]^-)或六氟磷酸根([PF₆]^-)，但不限于上述阳离子和阴离子。

离子液体更优选如下：：1-丁基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐[bmim][BF₄]，1-己基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐[hmim][BF₄]，1-己基-3-甲基咪唑六氟磷酸盐[hmim][PF₆]。

吸收直至压力保持2小时稳定不变，则可视为吸收已达到饱和，记录达到平衡后的压力，CO₂气体的平衡压力在0.2MPa与2.8MPa之间。由于在低温下离子液体挥发度极小，可以忽略不计，因此对于纯CO₂气体的溶解度测定，采用如下方法：使用25ml的不锈钢取样器在反应器液相取样口取得少量样品，进行准确的称重后在80℃高温下进行CO₂解吸，采用质量差量法计算气体在溶剂中的溶解度。