离子液体废气吸收

一、      项目介绍及研究内容

1：项目介绍：

废气中的有害气体是全球环境研究热点问题，离子液体作为新型的绿色环保介质，具有不挥发性、热稳定性及分子可设计性等优点。目前，离子液体吸收气体的应用研究主要有环保领域如对CO2和S02的吸收。气体在离子液体中的溶解性能是离子液体作为环境友好介质并用于对气体吸收领域的关键。

离子液体是由两部分构成，一部分是有机阳离子，另一部分则是无机或有机阴离子，两个部分可以进行自由组合，而且阴阳离子本身的种类非常多，这样自由组合的方式就可能组成亿万种的离子液体，数量、种类巨大。离子液体无蒸汽压，挥发性极小可忽略不计，即使在很多苛刻条件下，也能呈现稳定的液体状态，是负压体系理想的介质。离子液体对气体的溶解范围广，热稳定性良好，保证了其长周期运转的寿命。离子液体的分子可设计性是离子液体在气体吸收领域应用的前景保证。通过分子设计合成，得到对气体溶解度大，吸收选择性高，传质扩散性能优的离子液体，广泛应用于气体吸收、分离、储存，及气体作为反应物的有机反应。

废气吸收是节能环保型技术，防止污染性废气造成的大气污染，消除安全隐患，通过提高对能源的利用率，减小经济损失，从而得到可观的效益回报。常见的方法有吸附法、吸收法、冷凝法和膜分离法等系统。

用离子液体作为CO2、SO2、H2S、NO等气体的吸收剂，由于吸收过程可逆，操作简单，因此该方向研究的工业化前景较大。此外，吸收的CO2和SO2可以作为碳和硫资源循环使用。离子液体的种类繁多，且通过分子可设计可得到对特定气体吸收效果理想的功能化离子液体。通过离子液体材料实现工业废气中气体的分离吸收，得到纯的气体或直接用于转化为有用的化学产品或中间体，将具有重大的意义。但目前离子液体用于气体吸收依然处于起步阶段，离子液体与相互作用本质的揭露，气体在离子液体中传质机理的研究，具有良好吸收性能的功能化离子液体的合成及离子液体材料的应用研究仍然需要作大量的研究。酸碱作用，负电荷强化，吸电子基削弱，两性分子吸收是离子液体吸收酸性气体最有效的手段，离子液体具有可设计性，可针对特定酸性废气设计出最优的离子液体。

2：研究路线：

1)   采用合适的热力学方法拟合计算离子液体的基础物性参数，SO2 在烟气中的含量只有大约2000 ppm，研究离子液体吸收低浓度下的烟气，

2)   研究开发循环利用离子液体且达到要求的完整工艺, 工艺中主要操作参数进行优化设计。

3） 搭建废气回收装置进行工程试验, 对离子液体吸收含氯含硫废气工艺进行中试放大研究，以期对工业化应用提供数据支撑。



二、      项目创新性分析

基于研究生课题离子液体与能源装备事业部工作提出离子液体用于废气吸收的课题研究。目前离子液体吸收废气处于研发阶段，国内外同行应用离子液体较少，与离子液体本身制造成本较高有关，但随着离子液体制造工艺成熟，现离子液体的价格已有效降低，利用离子液体吸收废气，通过选用合适的离子液体吸收废气，达到相应的环保排放要求，是工厂无法实施高架火炬和焚烧炉解决废气问题的备用选项。

离子液体作为废气回收工艺具有能耗低、流程短、吸收容量大和吸收剂可循环等特点，适合将其作为治理工业含氯含硫废气的新技术进行推广，加快该工艺用于治理含氯含硫废气的工业化进程。离子液体的加入使得CO2等有害气体的捕集与转化可以在更温和的条件下进行，降低了 CO2 等污染物质利用过程中的能耗。特定离子液体具有高 NO ，SO2，H2S吸收量的同时又可以在特定条件下将其进行缓释。烟气中的含硫化合物会使催化剂中毒，需要很高的操作温度，使用的 NH3 易造成设备的腐蚀等。所以，利用离子液体的物化性质，作为NO 吸收剂很有必要。

选用高效离子液体（碱性离子液体，结构简单可调）进行废气吸附，并建立离子液体废气吸附工艺流程降低工程成本是本项目创新点。



三、      项目效益分析

离子液体可重复使用，无挥发性，降低吸收剂的补充，并提高回收产品的纯度，长期使用可降低吸收剂成本。

目前环保要求趋高，离子液体针对废气污染性组分高吸收的能力，相对于焚烧炉和火炬的高投入具有显著优势。

因吸附剂离子液体物理特性，只需闪蒸就可以将吸附剂与废气分离，完成吸附剂的回收，不需要换热器，无换热器、蒸汽投入。对化工厂区缺少蒸汽具有明显优势。