功能化离子液体同时脱除合成气中CO2和H2S的基础研究

Syngas is a vital raw gas in chemical industry. With the development of China's economy, the demand of syngas increases. However, acidic gases exist in syngas, such as CO2 and H2S, and they are harmful to the synthesis of chemicals. Therefore, it is important to capture CO2 and H2S from syngas in chemical industry. Based on the capture technolgies in China and the world, this project will study on the simultaneous capture of CO2 and H2S from syngas using functional ionic liquids as absorbents. The project will solve a series of basic problems on the simultaneous capture, and can reduce the evaporation of absorbents and energy cost. The basic problems are as follows: learn the mechanism of simultaneous capture and step-by-step desorption of CO2 and H2S to design functional ionic liquids; learn the connection among the interaction between ionic liquids and the gases, the structure of ionic liquids and temperatures. Finally, this project can obtain a new process of simultaneous capture of CO2 and H2S from syngas using functional ionic liquids, and make the process energy-efficient and environmental-friendly.

随着我国经济社会的不断发展，作为化学工业中极其重要的原料气，合成气的需求量日益增加。由于合成气中含有CO2和H2S等酸性气体，而这些酸性气体对合成化学品有很大的副作用，因此合成气中脱除CO2和H2S一直是化学工业领域重要的研究方向。结合我国合成气脱除CO2和H2S现状及国内外研究热点，本项目拟采用离子液体作为CO2和H2S的吸收剂，开展功能化离子液体同时脱除合成气中CO2和H2S的研究，旨在解决同时脱除CO2和H2S的一系列基础问题，以期减少合成气净化过程中吸收剂挥发和能量消耗。具体包括：认识功能化离子液体同时吸收、分步解吸CO2和H2S的机理，实现离子液体的定向制备；掌握离子液体和CO2、H2S之间作用力与温度、离子液体结构之间的关系。最终形成一种功能化离子液体用于合成气同时脱硫脱碳的新工艺，实现合成气净化过程的节能、高效、环保。

合成气是化工行业重要的原料气，其中含有的CO2和H2S等酸性气体在合成化学品时对催化剂等有较大的副作用，传统溶剂可以有效脱除酸性气体，但由于溶剂的挥发性大或作用力较强，易造成溶剂损失或高能耗。基于以上问题，本项目引入功能化离子液体作为CO2和H2S的吸收剂，开展了同时脱除合成气中CO2和H2S的研究。.本项目合成了30余种功能化离子液体，包括季胺基氨基酸盐、氨基氯盐、咪唑基疏水型离子液体、多乙烯多胺离子液体、季胺基酚盐等，表征了其结构，并对其物化性质进行了研究。发现了阴离子为氨基酸的离子液体，其阴离子上氨基的pKb越大与酸性气体作用力越强，实现了离子液体的定向制备。通过添加少量乙二醇等溶剂，获得了一系列功能化离子液体混合吸收剂，发现了乙二醇等溶剂对含氨基离子液体吸收酸性气体的促进作用。.研究了不同温度、压力和气体组成下，离子液体及其混合吸收剂与CO2和H2S的相平衡关系，并对吸收解吸动力学进行了研究，获得了高H2S吸收量的离子液体混合吸收剂，在40℃，0.005 MPa H2S分压下，吸收量可达2.36 mol H2S/kg吸收剂，这也是目前报道的同样条件下H2S吸收量最高的吸收剂。.通过本项目的研究，获得了离子液体及其混合吸收剂吸收、解吸酸性气体的相互作用本质，阐明了温度、离子液体结构及离子液体与酸性气体之间作用力的内在关系，以及溶剂的促进机理。