專利名稱：一種利用水包油離子液體乳化液強化二氧化碳吸收的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種強化二氧化碳吸收的方法，特別是涉及一種利用水包油離子液體乳化液分散體系強化二氧化碳吸收的方法。
背景技術(shù)：
控制二氧化碳環(huán)境排放量是治理大氣環(huán)境污染的重要途徑，此舉既可抑制石油等化石資源過度使用的趨勢，又可間接抑制其它有害氣體、固體顆粒向大氣的過度排放，因此二氧化碳的回收、捕集、封存和利用技術(shù)已成為分離領(lǐng)域的一個重要的研究方向。目前國際上二氧化碳的分離捕集技術(shù)主要包括吸收法，吸附法，低溫分離法，膜分離法和生物分離法，其中以吸收法最為成熟。采用何種技術(shù)分離捕集二氧化碳與二氧化碳的來源及采用的降碳策略有關(guān)?？諝庵卸趸己康?/4來源于化石燃料的燃燒，其中， 火力發(fā)電貢獻了全球二氧化碳排放量的1/3以上，其次包括如化工、水泥、運輸?shù)裙I(yè)過程，因此控制電廠煙氣二氧化碳排放量是減排的重點。國際上對煙氣降碳策略主要包括三個方向燃燒后降碳、燃燒前降碳和富氧燃燒降碳。研究報道表明燃燒前降碳和富氧燃燒降碳經(jīng)濟性好，且由于煙氣二氧化碳濃度和分壓高，適宜采用再生能耗低、無設(shè)備腐蝕的物理吸收方法，其應(yīng)用前景較好。燃燒后降碳是目前應(yīng)用領(lǐng)域最廣的降碳情況，對此采用的二氧化碳回收技術(shù)中最成熟的是化學吸收方法。物理吸收方法的主要缺點是吸收速率低，而強化氣一液傳質(zhì)是非常重要的提高傳質(zhì)速率的有效途徑?；瘜W吸收法盡管吸收速率相對較高，但其設(shè)備腐蝕性強、再生能耗低，故在保持現(xiàn)有吸收速度下減少化學吸收劑的用量是研究的目標，這一過程也可通過強化傳質(zhì)的方式實現(xiàn)。強化氣一液傳質(zhì)是化工過程強化的重要分支，在該領(lǐng)域中，采用分散相粒子強化傳質(zhì)是研究的熱點。離子液體是近十年被廣泛研究的對象，其中離子液體對二氧化碳的高溶解度是離子液體應(yīng)用研究的一個重要方面。正是由于離子液體對二氧化碳氣體的溶解度大于吸收劑，二氧化碳易于溶解在離子液體，實現(xiàn)促進傳遞作用。離子液體同時具有的可設(shè)計性，使離子液體既有極性體系，又有非極性體系，這有利于制備多種分散體系，如水包油或是油包水乳化液。離子液體幾乎無蒸氣壓的特性，具有良好的熱穩(wěn)定性，離子液體可以在較低的溫度下完成解吸并循環(huán)使用，故再生能耗低，可以和連續(xù)相吸收劑在同樣的條件下同步完成解吸，所以離子液體具有強化二氧化碳吸收的特性。

發(fā)明內(nèi)容
發(fā)明目的
本發(fā)明提出了一種利用水包油離子液體乳化液分散體系強化二氧化碳吸收的方法，對于物理吸收二氧化碳過程，主要的目的是提高氣體吸收速率，對于化學吸收二氧化碳過程， 目的是通過提高氣體傳質(zhì)速率而減少化學吸收劑的用量，從而達到減少化學吸收劑對設(shè)備的腐蝕，同時降低吸收劑再生能耗的作用。技術(shù)方案一種利用水包油離子液體乳化液強化二氧化碳吸收的方法，其特征在于采用離子液體為分散液相，制備出水包油離子液體乳化液，通過離子液體分散體系對氣體吸收的作用， 用水包油離子液體乳化液分散體系強化吸收二氧化碳，分別對物理吸收和化學吸收二氧化碳的傳質(zhì)過程進行強化，增強二氧化碳在氣一液間的傳質(zhì)速率；步驟如下
(1)水包油離子液體乳化液的制備
首先制備質(zhì)量分數(shù)為0. 25%的表面活性劑吐溫80溶液，在攪拌過程中加入離子液體分散相，采用剪切制乳機，在剪切攪拌轉(zhuǎn)速為3000 5000轉(zhuǎn)/分鐘條件下，攪拌20分鐘后， 制成平均粒徑為1 5微米的水包油離子液體乳化液；物理吸收時吐溫80溶液與離子液體的體積比為90:1，化學吸收時吐溫80溶液與離子液體的體積比為50:1 ；
(2)強化吸收過程
物理強化吸收過程將步驟(1)得到的物理吸收所用的水包油離子液體乳化液作為吸收劑，在物理吸收流程的吸收器中強化吸收二氧化碳；
化學強化吸收過程將步驟(1)中得到的水包油離子液體乳化液加入到體積百分比為 1.67%的吸收劑三乙醇胺溶液中，在化學吸收流程的吸收器中強化吸收二氧化碳，其中加入的水包油離子液體乳化液與三乙醇胺溶液的體積比是1:6 ；
(3)吸收完成后進行吸收劑再生。上述步驟(1)中所述的離子液體為油溶性的對二氧化碳具有大溶解度的1-辛基-3甲基咪唑六氟磷酸鹽離子液體或1-丁基-3甲基咪唑六氟磷酸鹽離子液體。上述步驟(2)中所述二氧化碳的物理強化吸收過程中，氣體經(jīng)過穩(wěn)壓閥穩(wěn)定輸出壓力穩(wěn)定的氣體，操作溫度在12 30攝氏度，吸收器的攪拌轉(zhuǎn)速為130 330轉(zhuǎn)/分鐘， 吸收壓力在0. 1 0. 5兆帕，吸收過程中使用皂泡流量計記錄進出吸收器的二氧化碳的量， 進而得到吸收的二氧化碳的量，吸收達到平衡后停止實驗。上述步驟(2)中所述二氧化碳的化學強化吸收過程中，操作溫度在12 30攝氏度，吸收器的攪拌轉(zhuǎn)速為130 330轉(zhuǎn)/分鐘，吸收過程中使用水銀壓差計記錄吸收器內(nèi)壓差的變化，進而得到吸收的二氧化碳的量，當達到一穩(wěn)定壓力值后，吸收平衡，吸收達到平衡后停止實驗。上述步驟(3)中所述的吸收劑再生，物理吸收二氧化碳的再生對象是水包油離子液體乳化液，采用對該水包油離子液體乳化液進行升溫解吸，解吸溫度為70攝氏度。物理吸收結(jié)束后，對水包油離子液體乳化液吸收劑進行解吸，將從吸收器中取出的吸收液加熱到70°c，加熱時間100分鐘后解吸完成，再次乳化，乳化轉(zhuǎn)速5000轉(zhuǎn)/分，制乳5分鐘，而后可以重新作為吸收劑吸收二氧化碳氣體。上述步驟(3)中所述的吸收劑再生，化學吸收二氧化碳的解吸再生對象為含有水包油離子液體乳化液的三乙醇胺溶液，解吸溫度為100攝氏度?；瘜W吸收結(jié)束后，從吸收器中取出的吸收液加熱到100°C，加熱時間100分鐘后解吸完成，再次乳化，乳化轉(zhuǎn)速5000轉(zhuǎn)/分，制乳5分鐘，而后可以重新作為吸收劑吸收二氧化碳氣體。對于物理吸收二氧化碳過程，利用二氧化碳在離子液體的溶解度大于其在連續(xù)相的溶解度，且平均粒徑小于5微米的特點，在攪拌作用下，離子液體分散相顯著提高傳質(zhì)速率，增強氣體吸收效果。
對于化學吸收二氧化碳過程，在采用一定量的有機胺溶液吸收二氧化碳時，加入一定量的水包油離子液體乳化液分散體系，構(gòu)成分散有離子液體的有機胺溶液，采用該體系吸收二氧化碳，可以提高二氧化碳的傳質(zhì)速率，減少有機胺的用量，減輕對設(shè)備的腐蝕程度，并降低溶劑再生的能耗。優(yōu)點及效果 本發(fā)明具有如下優(yōu)點
水包油離子液體乳化液強化二氧化碳的物理吸收過程，可以提高了二氧化碳的吸收效率，可達到原來的1.5倍，制備乳化液所使用的離子液體可再生，反復使用，降低了成本，而且發(fā)明中所使用的離子液體是綠色溶劑，大大降低了對環(huán)境的污染。水包油離子液體乳化液強化化學吸收過程，通過離子液體的加入，在保證原有的吸收速率條件下，通過加入離子液體水包油乳化液，可降低了醇胺的加入量，改善了傳統(tǒng)的醇胺溶液對設(shè)備的嚴重腐蝕，降低了對環(huán)境的污染，并且吸收液可以再生，反復使用，降低成本。


圖1是強化物理吸收二氧化碳的工藝流程圖； 圖2是強化化學吸收二氧化碳的工藝流程圖； 圖3是水包油離子液體乳化液強化物理吸收二氧化碳的吸收速率圖； 圖4是水包油離子液體乳化液強化化學吸收二氧化碳的吸收速率圖； 圖5是離子液體的加入對三乙醇胺用量的影響圖。附圖標記說明
1、氣瓶；2、總閥；3、減壓閥；4穩(wěn)壓閥；5、緩沖罐；6第一壓力表；7、恒溫水??；8、調(diào)節(jié)閥；9、第一皂泡流量計；10、攪拌器；11、第二壓力表；12、吸收器；13、氣體分布器；14、支架；15、溫度計；16、第二皂泡流量計；17、測溫熱電偶；18轉(zhuǎn)速控制儀；19、控制閥；20、放空閥；21、水銀壓差計；22、真空泵；23、溫度顯示儀；a、進氣口 ；b、出氣口 ；C、測壓口 ；d、加料口 ；e、測溫口 ；f、取樣口 ；g、放料口 ；h、攪拌器口。
具體實施例方式
本發(fā)明的工作原理如下
強化物理吸收的過程如圖1中所示，從氣瓶1釋放出的含有二氧化碳的氣體通過總閥 2，減壓閥3，穩(wěn)壓閥4輸出穩(wěn)定壓力后，穩(wěn)定輸出壓力穩(wěn)定的的氣體，進入設(shè)在恒溫水浴7里的緩沖罐5，流量通過調(diào)節(jié)閥8進行調(diào)節(jié)和控制，而后經(jīng)過第一皂泡流量計9測定流量后， 經(jīng)進氣口 a進入設(shè)在支架14上方的吸收器12發(fā)生吸收，吸收壓力在0. 1 0. 5兆帕，操作溫度在12 30攝氏度，氣體進入吸收器12后經(jīng)氣體分布器13和攪拌器10的攪拌后實現(xiàn)快速吸收，吸收器的攪拌轉(zhuǎn)速為130 330轉(zhuǎn)/分鐘，吸收器12內(nèi)的壓力和溫度分別通過第二壓力表11和溫度計15讀出，未吸收氣體由吸收器12出氣口 b流出并經(jīng)過第二流量計 16測定出口流量，當流程體系溫度穩(wěn)定、壓力穩(wěn)定、流量穩(wěn)定后，由吸收器12的加料口 d把水包油離子液體乳化液加入到吸收器12中。強化化學吸收的過程如圖2中所示，從氣瓶1釋放出的含有二氧化碳的氣體經(jīng)總閥2，減壓閥3，并通過穩(wěn)壓閥4穩(wěn)壓后，進入設(shè)在恒溫水浴7內(nèi)的緩沖罐5，水包油離子液體乳化液加進吸收器12之前，應(yīng)先對恒溫水浴7預(yù)熱到指定溫度，指定溫度范圍在12 30攝氏度，然后通過真空泵22將其抽成真空，將緩沖罐5中的氣體經(jīng)調(diào)節(jié)閥8通入到吸收器 12中，同時打開加料口 d進料，把水包油離子液體乳化液與三乙醇胺的混合液加入到吸收器12中，進料后整個系統(tǒng)處于密封狀態(tài)，開啟攪拌器10，通過轉(zhuǎn)速控制儀18調(diào)節(jié)攪拌轉(zhuǎn)數(shù)為130 330轉(zhuǎn)/分鐘，觀察記錄水銀壓差計21的示數(shù)變化，當達到一穩(wěn)定壓力值后，吸收平衡，結(jié)束吸收過程，氣體進入吸收器12后經(jīng)氣體分布器13和攪拌器10的攪拌后實現(xiàn)快速吸收，吸收器12內(nèi)的溫度通過測溫熱電偶17和溫度顯示儀23讀出，吸收器12的溫度由恒溫水浴7控制，這樣做可以確保緩沖罐5和吸收器12的溫度一致。所述吸收器12的特征為耦合磁力攪拌，吸收器的極限攪拌轉(zhuǎn)速在50 2000轉(zhuǎn) /分鐘范圍內(nèi)，氣體入口插至近器底，設(shè)備承壓1.5兆帕。物理吸收過程中吸收器12通過夾套式的恒溫水浴7和設(shè)置在外部的控制箱的信號連接，實現(xiàn)恒溫操作；在化學吸收中把夾套拆掉，吸收器12直接放到恒溫水浴7中，采用恒溫水浴7給吸收器恒溫。如圖3中所示，圖中橫坐標是吸收時間(分鐘)，縱坐標是吸收二氧化碳的吸收速率 (摩爾/秒)，去離子水對二氧化碳的平均吸收速率可達到8. 9 X ΙΟ"6摩爾/秒，而含有質(zhì)量分數(shù)為0. 25%吐溫80溶液和1-辛基-3甲基咪唑六氟磷酸鹽離子液體按體積比90:1混合制備水包油離子液體乳化液，采用該體系吸收二氧化碳，該體系對二氧化碳的平均吸收速率可達到11. 44X 10_6摩爾/秒，吸收速率增加了 28. 5%。如圖4中所示，圖中橫坐標是吸收時間(分鐘)，縱坐標是吸收的二氧化碳的吸收速率(摩爾/秒)，含有體積百分比為1. 67%的三乙醇胺溶液對二氧化碳的平均吸收速率可達到8. 79 X 10_6摩爾/秒，含有質(zhì)量分數(shù)為0. 25%吐溫80溶液和1-辛基-3甲基咪唑六氟磷酸鹽離子液體按體積比50:1混合制備水包油離子液體乳化液，水包油離子液體乳化液與體積百分比為1. 67%的三乙醇胺溶液按體積比為1:6混合吸收二氧化碳，吸收速率可達到 T 1. 12 X IO"5摩爾/秒，吸收速率增加了 27. 4%。如圖5中所示，圖中橫坐標是吸收時間(分鐘)，縱坐標是吸收的二氧化碳的摩爾數(shù)，水包油離子液體乳化液與體積百分比為1. 67%的三乙醇胺溶液按體積比為1:6混合吸收二氧化碳，對比體積百分比為2. 33%的三乙醇胺溶液吸收二氧化碳，在吸收量接近的條件下，減少四％的胺量。胺用量的減少，會帶來三個好處，胺量減少設(shè)備腐蝕減弱，胺量減少，再生能耗降低，少量的離子液體代替胺溶液，離子液體因其不揮發(fā)性沒有揮發(fā)損失，胺量減少則減少了胺揮發(fā)損失。下面通過具體實施例對本發(fā)明做進一步的說明 實施例1
首先制備質(zhì)量分數(shù)為0. 25%的吐溫80溶液，采用剪切制乳機在剪切攪拌轉(zhuǎn)速為5000 轉(zhuǎn)/分鐘的條件下，按體積比為90:1與1-辛基-3甲基咪唑六氟磷酸鹽離子液體混合攪拌， 攪拌20分鐘，制備平均粒徑為1微米的水包油離子液體乳化液分散體系，采用此體系在圖 1所示的物理吸收流程中作為吸收劑吸收二氧化碳。氣體經(jīng)過穩(wěn)壓閥4穩(wěn)定輸出壓力穩(wěn)定的氣體，操作溫度25攝氏度，吸收器12的攪拌轉(zhuǎn)速為230轉(zhuǎn)/分鐘，吸收壓力在0. 2兆帕， 吸收過程中使用第一皂泡流量計9和第二皂泡流量計16記錄進出吸收器12的二氧化碳的量，進而得到吸收的二氧化碳的量，吸收達到平衡后停止實驗，純水為吸收劑吸收二氧化碳量的平均吸收速率，與本實施例條件下分散體系吸收二氧化碳的平均吸收速率的比值是 1:1.29,即采用水包油離子液體乳化液分散體系后，吸收速率增加原來的四％。吸收結(jié)束后，對水包油離子液體乳化液吸收劑進行解吸，將從吸收器12中取出的吸收液加熱到70°C，加熱時間100分鐘后解吸完成，再次乳化，乳化轉(zhuǎn)速5000轉(zhuǎn)/分，制乳5分鐘，而后可以重新作為吸收劑吸收二氧化碳氣體。實施例2
首先制備質(zhì)量分數(shù)為0. 25%的吐溫80溶液，采用剪切制乳機在剪切攪拌轉(zhuǎn)速為5000 轉(zhuǎn)/分鐘的條件下，按體積比為90:1與1-辛基-3甲基咪唑六氟磷酸鹽離子液體混合攪拌， 攪拌20分鐘，制備平均粒徑為1微米的水包油乳化液分散體系，采用此體系在圖1所示的物理吸收流程中作為吸收劑吸收二氧化碳。氣體經(jīng)過穩(wěn)壓閥4穩(wěn)定輸出壓力穩(wěn)定的氣體， 操作溫度12攝氏度，吸收器12的攪拌轉(zhuǎn)速為130轉(zhuǎn)/分鐘，吸收壓力在0. 5兆帕，吸收過程中使用第一皂泡流量計9和第二皂泡流量計16記錄進出吸收器12的二氧化碳的量，進而得到吸收的二氧化碳的量，吸收達到平衡后停止實驗。純水為吸收劑吸收二氧化碳量的平均吸收速率與本實施例條件下分散體系吸收二氧化碳的平均吸收速率的比值是1:1. 5， 即采用離子液體乳化液分散體系后，吸收速率增加原來的50%。吸收結(jié)束后，對水包油離子液體乳化液吸收劑進行解吸，將從吸收器12中取出的吸收液加熱到70°C，加熱時間100分鐘后解吸完成，再次乳化，乳化轉(zhuǎn)速5000轉(zhuǎn)/分，制乳5分鐘，而后可以重新作為吸收劑吸收二氧化碳氣體。實施例3
首先制備質(zhì)量分數(shù)為0. 25%的吐溫80溶液，采用剪切制乳機在剪切攪拌轉(zhuǎn)速為4000 轉(zhuǎn)/分鐘的條件下，按體積比為90 1與1-丁基-3甲基咪唑六氟磷酸鹽離子液體混合攪拌， 攪拌20分鐘，制備平均粒徑為3微米的水包油乳化液分散體系，采用此體系在圖1所示的物理吸收流程中作為吸收劑吸收二氧化碳。氣體經(jīng)過穩(wěn)壓閥4穩(wěn)定輸出壓力穩(wěn)定的氣體， 操作溫度30攝氏度，吸收器12的攪拌轉(zhuǎn)速為330轉(zhuǎn)/分鐘，吸收壓力在0. 1兆帕，吸收過程中使用第一皂泡流量計9和第二皂泡流量計16記錄進出吸收器12的二氧化碳的量，進而得到吸收的二氧化碳的量，吸收達到平衡后停止實驗，純水為吸收劑吸收二氧化碳量與本實施例條件下離子液體乳化液分散體系吸收二氧化碳的平均吸收速率的比值是1:1. 05， 即吸收速率增加原來的5%。吸收結(jié)束后，對水包油離子液體乳化液吸收劑進行解吸，將從吸收器12中取出的吸收液加熱到70°C，加熱時間100分鐘后解吸完成，再次乳化，乳化轉(zhuǎn)速 5000轉(zhuǎn)/分，制乳5分鐘，而后可以重新作為吸收劑吸收二氧化碳氣體。實施例4
首先制備質(zhì)量分數(shù)為0. 25%的吐溫80溶液，采用剪切制乳機在剪切攪拌轉(zhuǎn)速為3000 轉(zhuǎn)/分鐘的條件下，按體積比為90:1與1-辛基-3甲基咪唑六氟磷酸鹽離子液體混合攪拌， 攪拌20分鐘，制備平均粒徑為5微米的水包油乳化液分散體系，采用此體系在圖1所示的物理吸收流程中作為吸收劑吸收二氧化碳。氣體經(jīng)過穩(wěn)壓閥4穩(wěn)定輸出壓力穩(wěn)定的氣體， 操作溫度20攝氏度，吸收器12的攪拌轉(zhuǎn)速為300轉(zhuǎn)/分鐘，吸收壓力在0. 1兆帕，吸收過程中使用第一皂泡流量計9和第二皂泡流量計16記錄進出吸收器12的二氧化碳的量，進而得到吸收的二氧化碳的量，吸收達到平衡后停止實驗，純水為吸收劑吸收二氧化碳量與本實施例條件下的離子液體乳化液分散體系吸收二氧化碳的平均吸收速率的比值是1:1. 1， 即吸收速率增加原來的10%。吸收結(jié)束后，對水包油離子液體乳化液吸收劑進行解吸，將從吸收器12中取出的吸收液加熱到70°C，加熱時間100分鐘后解吸完成，再次乳化，乳化轉(zhuǎn)速5000轉(zhuǎn)/分，制乳5分鐘，而后可以重新作為吸收劑吸收二氧化碳氣體。實施例5
首先制備質(zhì)量分數(shù)為0. 25%的吐溫80溶液，采用剪切制乳機在剪切攪拌轉(zhuǎn)速為5000 轉(zhuǎn)/分鐘的條件下，按體積比為50:1與1-辛基-3甲基咪唑六氟磷酸鹽離子液體混合攪拌， 攪拌20分鐘，制備平均粒徑為1微米的水包油離子液體乳化液，將制得的水包油離子液體乳化液和體積百分比為1.67%的三乙醇胺溶液，按體積比為1:6混合作為二氧化碳的吸收劑，采用該體系在圖2所示的化學吸收流程中作為吸收劑吸收二氧化碳。操作溫度25攝氏度，吸收器12的攪拌轉(zhuǎn)速為330轉(zhuǎn)/分鐘，吸收過程中使用水銀壓差計21記錄吸收器12 內(nèi)壓差的變化，進而得到吸收的二氧化碳的量，吸收達到平衡后停止實驗，胺溶液為吸收劑吸收二氧化碳量與本實施例條件下離子液體乳化液分散體系吸收二氧化碳的平均吸收速率的比值是1:1. 16，即采用水包油離子液體乳化液分散體系強化化學吸收后，吸收速率增加了原來的16%。吸收結(jié)束后，從吸收器12中取出的吸收液加熱到100°C，加熱時間100分鐘后解吸完成，再次乳化，乳化轉(zhuǎn)速5000轉(zhuǎn)/分，制乳5分鐘，而后可以重新作為吸收劑吸收二氧化碳氣體。實施例6
首先制備質(zhì)量分數(shù)為0. 25%的吐溫80溶液，采用剪切制乳機在剪切攪拌轉(zhuǎn)速為5000 轉(zhuǎn)/分鐘的條件下，按體積比為50:1與1-辛基-3甲基咪唑六氟磷酸鹽離子液體混合攪拌， 攪拌20分鐘，制備平均粒徑為1微米的水包油離子液體乳化液，將制得的水包油離子液體乳化液和體積百分比為1.67%的三乙醇胺溶液，按體積比為1:6混合作為二氧化碳的吸收劑，采用此體系在圖2所示的化學吸收流程中作為吸收劑吸收二氧化碳。操作溫度12攝氏度，吸收器12的攪拌轉(zhuǎn)速為130轉(zhuǎn)/分鐘，吸收過程中使用水銀壓差計21記錄吸收器12內(nèi)壓差的變化，進而得到吸收的二氧化碳的量，吸收達到平衡后停止實驗，其吸收二氧化碳的量與用體積分數(shù)為2. 33%的三乙醇胺作為吸收劑的吸收量相當，即離子液體乳化液的加入減少了三乙醇胺的用量，減少量為原來的四％。吸收結(jié)束后，從吸收器12中取出的吸收液加熱到100°C，加熱時間100分鐘后解吸完成，再次乳化，乳化轉(zhuǎn)速5000轉(zhuǎn)/分，制乳5分鐘， 而后可以重新作為吸收劑吸收二氧化碳氣體。實施例7
首先制備質(zhì)量分數(shù)為0. 25%的吐溫80溶液，采用剪切制乳機在剪切攪拌轉(zhuǎn)速為4000 轉(zhuǎn)/分鐘的條件下，按體積比為50:1與1-辛基-3甲基咪唑六氟磷酸鹽離子液體混合攪拌， 攪拌20分鐘，制備平均粒徑為3微米的水包油離子液體乳化液，將制得的水包油離子液體乳化液和體積百分比為1.67%的三乙醇胺溶液，按體積比為1:6混合作為二氧化碳的吸收劑，采用該體系在圖2所示的化學吸收流程中作為吸收劑吸收二氧化碳。操作溫度12攝氏度，吸收器12的攪拌轉(zhuǎn)速為130轉(zhuǎn)/分鐘，吸收過程中使用水銀壓差計21記錄吸收器12 內(nèi)壓差的變化，進而得到吸收的二氧化碳的量，吸收達到平衡后停止實驗，胺溶液為吸收劑吸收二氧化碳量與本實施例條件下離子液體乳化液分散體系吸收二氧化碳的平均吸收速率的比值是1:1. 19，即采用水包油離子液體乳化液分散體系強化化學吸收后，吸收速率增加了原來的19%。吸收結(jié)束后，從吸收器12中取出的吸收液加熱到100°C，加熱時間100分鐘后解吸完成，再次乳化，乳化轉(zhuǎn)速5000轉(zhuǎn)/分，制乳5分鐘，而后可以重新作為吸收劑吸收二氧化碳氣體。
實施例8
首先制備質(zhì)量分數(shù)為0. 25%的吐溫80溶液，采用剪切制乳機在剪切攪拌轉(zhuǎn)速為3000 轉(zhuǎn)/分鐘的條件下，按體積比為50:1與1-辛基-3甲基咪唑六氟磷酸鹽離子液體混合攪拌， 攪拌20分鐘，制備平均粒徑為5微米的水包油離子液體乳化液，將制得的水包油離子液體乳化液和體積百分比為1.67%的三乙醇胺溶液，按體積比為1:6混合作為二氧化碳的吸收劑，采用該體系在圖2所示的化學吸收流程中作為吸收劑吸收二氧化碳。操作溫度30攝氏度，吸收器12的攪拌轉(zhuǎn)速為250轉(zhuǎn)/分鐘，吸收過程中使用水銀壓差計21記錄吸收器12 內(nèi)壓差的變化，進而得到吸收的二氧化碳的量，吸收達到平衡后停止實驗，胺溶液為吸收劑吸收二氧化碳量與本實施例條件下離子液體乳化液分散體系吸收二氧化碳的平均吸收速率的比值是1 1. 09，即采用水包油離子液體乳化液分散體系強化化學吸收后，吸收速率增加了原來的9%。吸收結(jié)束后，從吸收器12中取出的吸收液加熱到100°C，加熱時間100分鐘后解吸完成，再次乳化，乳化轉(zhuǎn)速5000轉(zhuǎn)/分，制乳5分鐘，而后可以重新作為吸收劑吸收二氧化碳氣體。實施例9
首先制備質(zhì)量分數(shù)為0. 25%的吐溫80溶液，采用剪切制乳機在剪切攪拌轉(zhuǎn)速為5000 轉(zhuǎn)/分鐘的條件下，按體積比為50:1與1-丁基-3甲基咪唑六氟磷酸鹽離子液體混合攪拌， 攪拌20分鐘，制備平均粒徑為1微米的水包油離子液體乳化液，將制得的水包油離子液體乳化液和體積百分比為1.67%的三乙醇胺溶液，按體積比為1:6混合作為二氧化碳的吸收劑，采用該體系在圖2所示的化學吸收流程中作為吸收劑吸收二氧化碳。操作溫度20攝氏度，吸收器12的攪拌轉(zhuǎn)速為200轉(zhuǎn)/分鐘，吸收過程中使用水銀壓差計21記錄吸收器12 內(nèi)壓差的變化，進而得到吸收的二氧化碳的量，吸收達到平衡后停止實驗，胺溶液為吸收劑吸收二氧化碳量與本實施例條件下離子液體乳化液分散體系吸收二氧化碳的平均吸收速率的比值是1:1. 15，即采用水包油離子液體乳化液分散體系強化化學吸收后，吸收速率增加了原來的15%。吸收結(jié)束后，從吸收器12中取出的吸收液加熱到100°C，加熱時間100分鐘后解吸完成，再次乳化，乳化轉(zhuǎn)速5000轉(zhuǎn)/分，制乳5分鐘，而后可以重新作為吸收劑吸收二氧化碳氣體。
權(quán)利要求
1.一種利用水包油離子液體乳化液強化二氧化碳吸收的方法，其特征在于采用離子液體為分散液相，制備出水包油離子液體乳化液，通過離子液體分散體系對氣體吸收的作用，用水包油離子液體乳化液分散體系強化吸收二氧化碳，分別對物理吸收和化學吸收二氧化碳的傳質(zhì)過程進行強化，增強二氧化碳在氣一液間的傳質(zhì)速率；步驟如下(1)水包油離子液體乳化液的制備首先制備質(zhì)量分數(shù)為0. 25%的表面活性劑吐溫80溶液，在攪拌過程中加入離子液體分散相，采用剪切制乳機，在剪切攪拌轉(zhuǎn)速為3000 5000轉(zhuǎn)/分鐘條件下，攪拌20分鐘后， 制成平均粒徑為1 5微米的水包油離子液體乳化液；物理吸收時吐溫80溶液與離子液體的體積比為90:1，化學吸收時吐溫80溶液與離子液體的體積比為50:1 ；(2)強化吸收過程物理強化吸收過程將步驟(1)得到的物理吸收所用的水包油離子液體乳化液作為吸收劑，在物理吸收流程的吸收器中強化吸收二氧化碳；化學強化吸收過程將步驟(1)中得到的水包油離子液體乳化液加入到體積百分比為 1.67%的吸收劑三乙醇胺溶液中，在化學吸收流程的吸收器中強化吸收二氧化碳，其中加入的水包油離子液體乳化液與三乙醇胺溶液的體積比是1:6 ；(3)吸收完成后進行吸收劑再生。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種利用水包油離子液體乳化液強化二氧化碳吸收的方法， 其特征在于步驟(1)中所述的離子液體為油溶性的對二氧化碳具有大溶解度的1-辛基-3 甲基咪唑六氟磷酸鹽離子液體或1- 丁基-3甲基咪唑六氟磷酸鹽離子液體。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種利用水包油離子液體乳化液強化二氧化碳吸收的方法， 其特征在于步驟(2)中所述二氧化碳的物理強化吸收過程中，氣體經(jīng)過穩(wěn)壓閥穩(wěn)定輸出壓力穩(wěn)定的氣體，操作溫度在12 30攝氏度，吸收器的攪拌轉(zhuǎn)速為130 330轉(zhuǎn)/分鐘， 吸收壓力在0. 1 0. 5兆帕，吸收過程中使用皂泡流量計記錄進出吸收器的二氧化碳的量， 進而得到吸收的二氧化碳的量，吸收達到平衡后停止實驗。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種利用水包油離子液體乳化液強化二氧化碳吸收的方法， 其特征在于步驟(2)中所述二氧化碳的化學強化吸收過程中，操作溫度在12 30攝氏度，吸收器的攪拌轉(zhuǎn)速為130 330轉(zhuǎn)/分鐘，吸收過程中使用水銀壓差計記錄吸收器內(nèi)壓差的變化，進而得到吸收的二氧化碳的量，吸收達到平衡后停止實驗。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種利用水包油離子液體乳化液強化二氧化碳吸收的方法， 其特征在于步驟(3)中所述的吸收劑再生，物理吸收二氧化碳的再生對象是水包油離子液體乳化液，采用對該水包油離子液體乳化液進行升溫解吸，解吸溫度為70攝氏度。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種利用水包油離子液體乳化液強化二氧化碳吸收的方法， 其特征在于步驟(3)中所述的吸收劑再生，化學吸收二氧化碳的解吸再生對象為含有水包油離子液體乳化液的三乙醇胺溶液，解吸溫度為100攝氏度。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種利用水包油離子液體乳化液強化二氧化碳吸收的方法，其特征在于采用離子液體為分散液相，制備出水包油離子液體乳化液，通過離子液體分散體系對氣體吸收的作用，用水包油離子液體乳化液分散體系強化吸收二氧化碳，分別對物理吸收和化學吸收二氧化碳的傳質(zhì)過程進行強化，增強二氧化碳在氣液間的傳質(zhì)速率；分別針對物理吸收和化學吸收二氧化碳的過程強化吸收速率，針對不同吸收過程采用不同強化吸收二氧化碳的工藝流程，強化物理吸收，吸收速率可以提高原來的50%；強化化學吸收，三乙醇胺用量減少原來的29%，從而減少胺溶液對設(shè)備的腐蝕，減小對環(huán)境的污染，并降低溶劑再生的溫度，從而降低溶劑再生能耗。
文檔編號B01D53/62GK102294169SQ20111016377
公開日2011年12月28日 申請日期2011年6月17日 優(yōu)先權(quán)日2011年6月17日
發(fā)明者于大偉, 劉紅晶, 姚輝, 莊殿錚, 張瑩, 楊旭鵬 申請人:沈陽工業(yè)大學