專(zhuān)利名稱(chēng)：一種采用高穩(wěn)定取代酚基離子液體捕集二氧化碳的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種采用高穩(wěn)定的取代酚基離子液體，其應(yīng)用于二氧化碳的化學(xué)捕集中，實(shí)現(xiàn)二氧化碳高容量、低能耗、可循環(huán)的捕集，為二氧化碳的工業(yè)捕集提供一種有潛力的方法。
背景技術(shù)：
隨著經(jīng)濟(jì)社會(huì)的快速發(fā)展，溫室效應(yīng)所帶來(lái)的氣候變化已經(jīng)越來(lái)越成為人類(lèi)所面臨的重大問(wèn)題，嚴(yán)重影響了人類(lèi)的生存環(huán)境。近些年來(lái)，二氧化碳作為一種主要的溫室氣體，其排放量逐年升高，加劇了溫室效應(yīng)，其捕集、封存和利用引起了國(guó)內(nèi)外的廣泛關(guān)注。此外，二氧化碳是重要的碳一原料，可以轉(zhuǎn)化為各種有機(jī)化工原料或化學(xué)燃料。因此，開(kāi)發(fā)高效、低能的二氧化碳吸收分離新技術(shù)是全球共同關(guān)注的熱點(diǎn)問(wèn)題。目前，傳統(tǒng)的工業(yè)捕集二氧化碳的方法主要是醇胺吸收法，具有生產(chǎn)成本低、吸收速度快、吸收容量大等優(yōu)點(diǎn)，但也存在一些局限性如溶劑易揮發(fā)，設(shè)備易腐蝕，吸收劑易氧化，再生能耗高等，據(jù)統(tǒng)計(jì)，火力發(fā)電廠如果采用該方法捕集二氧化碳，其能量輸出將下降30%。近些年來(lái)，離子液體由于具有穩(wěn)定性好、揮發(fā)性低、液程寬、二氧化碳溶解能力強(qiáng)、 可設(shè)計(jì)性等優(yōu)點(diǎn)，為二氧化碳的工業(yè)捕集提供了很有潛力的替代方法。許多研究者采用實(shí)驗(yàn)及理論方法研究了二氧化碳在不同離子液體中的溶解性。如Blanchard等O； Phys. Chem. 2001, 105, 2437)測(cè)定了二氧化碳在6種不同咪唑型離子液體中不同壓力下的溶解度，表明二氧化碳在離子液體中的溶解度在高壓下較大，但在常壓下較小。和醇胺法相比， 二氧化碳在離子液體中的物理捕集的吸收焓較小，約為20kJ πιοΓ1，僅為醇胺法的四分之一左右。另一種方法是采用功能化的離子液體來(lái)進(jìn)行二氧化碳的化學(xué)捕集。如，Davis等O； Am. Chem. Soc. 2002，124, 926)首次采用含胺基的咪唑型離子液體來(lái)吸收二氧化碳，表明該離子液體在常壓下可吸收約0. 5摩爾二氧化碳每摩爾離子液體。后來(lái)，許多研究者發(fā)展了其它含氨基的季磷型、咪唑型離子液體及含氨基酸陰離子的季磷型離子液體。目前，功能化離子液體化學(xué)捕集的主要問(wèn)題是，吸收焓大，一般大于80kJ πιοΓ1，不易脫附。此外，研究表明加壓下二氧化碳在聚離子液體中的溶解度約為普通咪唑型離子液體的6-8倍，但常壓下吸收容量仍然較小，一般小于0. 1摩爾二氧化碳每摩爾離子液體。因此，在各種利用離子液體捕集二氧化碳的方法中，物理吸收盡管吸收能較小，但吸收容量太??；而化學(xué)吸收盡管吸收容量大，但吸收焓較大。需要發(fā)展一種新的二氧化碳吸收焓低(< 40 kj πιοΓ1)、但吸收容量大、吸附速率快的新型離子液體捕集的方法。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種吸收焓低、容量高的取代酚基離子液體捕集二氧化碳的新方法。本發(fā)明提供的一種離子液體捕集二氧化碳的吸收焓低、容量高的方法，是以一種新型的季磷型取代酚基離子液體為吸收劑，來(lái)吸收二氧化碳?xì)怏w，可實(shí)現(xiàn)二氧化碳高容量、 低能耗、快速的吸收。本發(fā)明的具體技術(shù)方案如下
本發(fā)明是一種采用高穩(wěn)定取代酚基離子液體捕集二氧化碳的方法，是以一種弱堿性的季磷型離子液體為吸收劑，來(lái)吸收二氧化碳?xì)怏w，吸收壓力為0. 0001 0. 2 MPa,吸收溫度為20°C 80°C下，吸收時(shí)間為0. 1 2小時(shí)；吸收的二氧化碳是十分容易脫附的，脫附溫度在60 150°C之間，脫附時(shí)間在0. 1 3小時(shí)之間。本發(fā)明所用的弱堿性季磷型離子液體為十四烷基三己基磷對(duì)氯苯酚、十四烷基三己基磷鄰氯苯酚、十四烷基三己基磷間氯苯酚、十四烷基三己基磷對(duì)三氟甲基苯酚、十四烷基三己基磷對(duì)硝基苯酚、丙基三己基磷對(duì)氯苯酚、丙基三己基磷鄰氯苯酚、丙基三己基磷間氯苯酚、丙基三己基磷對(duì)硝基苯酚、丁基三己基磷對(duì)氯苯酚、丁基三己基磷鄰氯苯酚、丁基三己基磷間氯苯酚、丁基三己基磷對(duì)硝基苯酚、乙基三丁基磷對(duì)氯苯酚、乙基三丁基磷鄰氯苯酚、乙基三丁基磷間氯苯酚和乙基三丁基磷對(duì)硝基苯酚中的一種。本發(fā)明所述的二氧化碳?jí)毫稍谝粋€(gè)較寬的范圍內(nèi)變化，通常在0. 0001到0. 2 MPa大氣壓之間，并優(yōu)選在0. 01到0. IMPa之間。本發(fā)明所述的二氧化碳吸收溫度可在20°C 80°C之間，并優(yōu)選在20°C 50°C之間。本發(fā)明所述的二氧化碳吸收時(shí)間在0. 1 2小時(shí)之間，并優(yōu)選在0. 5 1小時(shí)之間。本發(fā)明所述的二氧化碳吸收能在-10 kj mo Γ1到-40 kj mo Γ1之間，并優(yōu)選為吸收能在-40 kj mo Γ1 到-30 kj mo Γ1 之間。本發(fā)明所述的吸收的二氧化碳是十分容易脫附的，脫附溫度可在60 150°C之間，并優(yōu)選70°C 90°C之間。本發(fā)明吸收的二氧化碳脫附時(shí)間在0. 1 3小時(shí)之間，并優(yōu)選在0. 4 1小時(shí)之間。與傳統(tǒng)方法相比，本發(fā)明所采用的方法是十分新穎的，具有如下特性和有益效果 1)采用高穩(wěn)定的季磷型堿性離子液體為催化劑，避免了體系吸收二氧化碳后氫鍵網(wǎng)絡(luò)的形成，降低了體系吸收二氧化碳后的粘度，明顯加快了反應(yīng)的速度；2)由于采用了功能化的取代酚基離子液體來(lái)捕集二氧化碳，使吸收容量明顯提高，一般接近1摩爾/摩爾離子液體； 3)由于采用了弱堿性的離子液體，降低了二氧化碳的吸收能，使二氧化碳的化學(xué)吸收能低于 40kJ mo Γ1。
具體實(shí)施例方式以下通過(guò)實(shí)施例對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案作進(jìn)一步說(shuō)明。 實(shí)施例1
在一內(nèi)徑為Icm的5ml玻璃容器中，加入離子液體十四烷基三己基磷對(duì)氯苯酚([P66614] [4-Cl-PhO] ) 1. 2g(0. 02mol)，然后緩慢通入二氧化碳?xì)怏w，流量60ml/min，壓力0. IMPa，控制吸收溫度為30°C，控制吸收時(shí)間為0. 5小時(shí)，稱(chēng)重表明該離子液體中二氧化碳的吸收容
量為0. 82摩爾/摩爾離子液體。該離子液體的吸收能為πιοΓ1。
實(shí)施例2-7
類(lèi)似于實(shí)施例1，控制二氧化碳?xì)怏w壓力為0. 1 MPa，吸收溫度為30°C，改變離子液體的種類(lèi)，二氧化碳吸收的結(jié)果如下表(表1)
表1不同離子液體種類(lèi)對(duì)二氧化碳捕集的影響
權(quán)利要求
1.一種采用高穩(wěn)定取代酚基離子液體捕集二氧化碳的方法，其特征是以一種弱堿性的季磷型離子液體為吸收劑，來(lái)吸收二氧化碳?xì)怏w，吸收壓力為0. 0001 0. 2 MPa,吸收溫度為20°C 80°C下，吸收時(shí)間為0. 1 2小時(shí)；吸收的二氧化碳是十分容易脫附的，脫附溫度在60 150°C之間，脫附時(shí)間在0. 1 3小時(shí)之間。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于所用的弱堿性季磷型離子液體為十四烷基三己基磷對(duì)氯苯酚、十四烷基三己基磷鄰氯苯酚、十四烷基三己基磷間氯苯酚、十四烷基三己基磷對(duì)三氟甲基苯酚、十四烷基三己基磷對(duì)硝基苯酚、丙基三己基磷對(duì)氯苯酚、丙基三己基磷鄰氯苯酚、丙基三己基磷間氯苯酚、丙基三己基磷對(duì)硝基苯酚、丁基三己基磷對(duì)氯苯酚、丁基三己基磷鄰氯苯酚、丁基三己基磷間氯苯酚、丁基三己基磷對(duì)硝基苯酚、乙基三丁基磷對(duì)氯苯酚、乙基三丁基磷鄰氯苯酚、乙基三丁基磷間氯苯酚和乙基三丁基磷對(duì)硝基苯酚中的一種。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于所用的弱堿性季磷型離子液體為十四烷基三己基磷對(duì)氯苯酚。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述的方法，其特征在于所述的二氧化碳?jí)毫υ?.01到 0. IMPa大氣壓之間。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述的方法，其特征在于所述的二氧化碳吸收溫度在 20°C 50°C之間。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述的方法，其特征在于所述的二氧化碳吸收時(shí)間在0.5 1小時(shí)之間。
7.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述的方法，其特征在于所述的吸收的二氧化碳是十分容易脫附的，脫附溫度可在70°C 90°C之間。
8.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述的方法，其特征在于所述的二氧化碳脫附時(shí)間在0.4 1小時(shí)之間。
9.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述的方法，其特征在于所述的二氧化碳具有吸收能，其吸收能在-10 kj mo Γ1 到-40 kj mo Γ1 之間。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其特征在于所述的吸收能在-30kj mo Γ1到-40 kj mo Γ1之間。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種合成采用高穩(wěn)定取代酚基離子液體捕集二氧化碳的方法，是以一種弱堿性的季磷型離子液體為吸收劑，來(lái)吸收二氧化碳?xì)怏w，吸收壓力為0.0001～0.2MPa，吸收溫度為20℃～80℃下，吸收時(shí)間為0.1～2小時(shí)；脫附溫度在60～150℃之間，脫附時(shí)間在0.1～3小時(shí)之間。本發(fā)明具有離子液體穩(wěn)定性好、吸收容量高、易脫附等優(yōu)點(diǎn)，是一種較具工業(yè)應(yīng)用潛力的捕集二氧化碳的方法。
文檔編號(hào)B01D53/14GK102274674SQ20111016535
公開(kāi)日2011年12月14日 申請(qǐng)日期2011年6月20日 優(yōu)先權(quán)日2011年6月20日
發(fā)明者戴勝, 李浩然, 王從敏, 錢(qián)晨陽(yáng) 申請(qǐng)人:浙江大學(xué)