專利名稱：一種氮唑金屬鹽溶液酸性氣體吸收劑及其應用的制作方法
技術領域：
本發明涉及酸性氣體吸收技術，尤其涉及一種氮唑金屬鹽溶液酸性氣體吸收劑及其應用。
背景技術：
隨著世界工業文明的發展，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境問題。這些環境問題已經直接影響到人類的生存與發展，人類居住環境也面臨著嚴峻的挑戰。人類曾引以為豪的高速GDP增長也因為環境污染、氣候變化等問題而黯然失色，這些問題已經開始引起人類的憂慮，在學術界和工業界也得到了廣泛的關注。
酸性氣體排放導致的環境問題主要有以下幾個方面(I)石化原料的開采利用、火力發電過程的煤炭燃燒、汽車尾氣排放、及農村麥秸桿焚燒等生產生活過程中排放的C02、S02、H2S等酸性氣體污染著大氣，影響人居環境，危害人類健康；(2) CO2等主要溫室氣體的大量排放，導致了全球氣候變暖問題，由此引發的厄爾尼諾效應、冰山融化海平面上升、各種極端氣候災害等一系列問題；(3) SO2, H2S等酸性氣體的排放導致的酸雨問題，對于農業生產、建筑壽命以及文物保護都有著無法估量的損失。面對諸多環境問題，急需要世界各國協同減少或控制酸性氣體的排放。我國作為一個產煤、燃煤大國，進行co2、so2、H2s等酸性氣體的捕集，在環境保護、節能減排、減少設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年的哥本哈根會議上，中國承諾在2020年將碳排放下降到40 45%，這對我國的傳統的工業模式以及酸性氣體的捕集技術等都提出了新的挑戰。目前對于酸性氣體的捕集與分離方法主要有化學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，技術上還不夠成熟。化學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。化學吸收法通常采用有機醇胺的水溶液作為吸收劑，其中含有的伯胺、仲胺等基團與酸性氣體發生化學反應。這類化學吸收劑具有吸收快速、吸收量大等優點。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而造成損失，并且會造成嚴重的設備腐蝕。近年來許多研究者對傳統的有機胺溶液類酸性氣體吸收劑進行了改性、共混，提聞了原有的性能。申請號為200910244197. 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，對二氧化碳進行吸收分離的方法。該方法采用的吸收劑能夠高效吸收CO2，對設備腐蝕較小，可實現二氧化碳的再生以及吸收劑的循環利用。申請號為201010152946. I的中國專利在N-乙基乙醇胺溶液中添加了 10 40wt%的環丁砜組分，具有提高解吸效果和降低水的揮發量的作用。但是，醇胺類吸收劑的揮發性較強，會造成吸收劑的損耗；其中的氨基基團與CO2作用力較強，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、結構可設計、熱穩定好、良好的氣體溶解性等特點，近年來成為酸性氣體吸收的研究熱點之一。文獻報道，離子液體 TMGL(Angew. Chem. Int. Ed.，2004，43，2415)和負載化 TMGL(Ind. Eng. Chem. Res. ,2009,48，2142)，對于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，對CO2具有很高的吸收量(J. Am. Chem. Soc.，2002，124，926);申請號為200510073345. O的中國專利文獻將氨基酸類離子液體負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際應用。因此，研究開發具有優良吸收分離性能、易于制備、成本較低、熱穩定性高、特別是解吸能耗低的新型吸收劑，仍是亟待解決的技術問題。
發明內容
本發明提供一種成本低、穩定性好、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，原料組成為氮唑金屬鹽1 50%;極性良溶劑余量。作為優選，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單的中和反應生成。氮唑金屬鹽中的氮唑陰離子，可在常溫下與酸性氣體反應，所生成的弱鍵在高溫下易于斷鍵，如咪唑陰離子與CO2反應的方程式為
權利要求
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，原料組成為 氮唑金屬鹽1 50% ; 極性良溶劑余量。
2.如權利要求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，其結構式從左到右依次如下N—^N—^N—NO () V NNNM M M 其中，M為Li，Na或K。
4.如權利要求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.如權利要求I所述的氮唑金屬鹽溶液酸性氣體吸收劑的應用，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.如權利要求6所述的氮唑金屬鹽溶液酸性氣體吸收劑的應用，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.如權利要求6所述的氮唑金屬鹽溶液酸性氣體吸收劑的應用，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個大氣壓；解吸溫度為80 150°C，解吸壓力為20毫米汞柱至I個大氣壓。
全文摘要
本發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，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、可多次循環使用等優點。
文檔編號B01D53/14GK102764566SQ201210265179
公開日2012年11月7日 申請日期2012年7月27日 優先權日2012年7月27日
發明者吳林波 申請人:浙江大學