離子液體低溫吸收合成氣中二氧化碳的科學與技術基礎

《離子液體低溫吸收合成氣中二氧化碳的科學與技術基礎》是依託北京化工大學，由代成娜擔任項目負責人的青年科學基金項目。

基本介紹

• 中文名：離子液體低溫吸收合成氣中二氧化碳的科學與技術基礎
• 依託單位：北京化工大學
• 項目類別：青年科學基金項目
• 項目負責人：代成娜

項目摘要

吸收作為化學工業中重要的分離技術，適宜的分離劑篩選是其關鍵。本項目針對目前工業脫除合成氣中CO2過程（如低溫甲醇洗）存在的高物耗、高能耗等問題，提出以離子液體或複合溶劑（離子液體+離子液體、離子液體+有機溶劑）為分離劑在低溫條件強化吸收的新思路。重點研究離子液體低溫吸收過程中的科學和工程問題，包括低溫下離子液體結構（陰陽離子類型、陽離子烷基鏈長度和烷基鏈分支效應等）與單一氣體吸收及氣體混合物分離性能（溶解度及選擇性）間的關係，複合溶劑配比、其它氣體（CO、H2等）濃度、溫度及壓力等對分離性能的影響規律；建立適用於該體系的預測型熱力學模型，用以考察低溫下離子液體吸收氣體後的體積溶脹特性、探索其分離機理、篩選合適的分離劑，從而形成系統的分子熱力學理論體系。在此基礎上建立低溫吸收-解吸過程的平衡級和非平衡級數學模型，對工藝流程進行最佳化設計、能耗物耗分析，為大規模工業化提供基礎數據及可行性分析。

結題摘要

吸收作為化學工業中重要的分離技術，適宜的分離劑篩選是其關鍵。目前工業脫除合成氣中CO2過程（如低溫甲醇洗）存在的高物耗、高能耗等問題，鑒於此，項目提出以離子液體或複合溶劑（離子液體+離子液體、離子液體+有機溶劑）為分離劑在低溫條件強化吸收的新思路，充分發揮離子液體綠色高效的分離特點，且不改變主要工藝路線和生產設備。本項目針對合成氣中CO2氣體的吸收系統研究了離子液體低溫吸收過程中的科學和工程問題，包括低溫下單一及離子液體混合物離子液體結構、混合物配比、操作溫度等對CO2、CO、H2氣體溶解度的影響規律，建立並發展了適用於該體系的預測型熱力學模型（UNIFAC-Lei和COSMO-RS模型）用以考察低溫下離子液體吸收氣體後的體積溶脹特性、探索其分離機理、篩選合適的分離劑；首次考察了CO2、CO和H2氣體在長鏈咪唑陽離子（CnMIM, n=12）基離子液體中的溶解規律；從分子水平考察離子液體吸收氣體的相互作用，揭示分離機制；進而在熱力學及預測型模型的研究基礎上建立了低溫吸收-解吸過程的數學模型，對工藝流程進行最佳化設計、能耗物耗分析，為大規模工業化提供基礎數據及可行性分析。