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一种三元低共熔溶剂及其制备方法和应用


技术摘要:
本发明提供了一种三元低共熔溶剂及其制备方法和应用。该三元低共熔溶剂由组分A、组分B和组分C按照一定的摩尔比例组成,其中组分A为烷基咪唑盐酸盐、吡啶盐酸盐、三烷基胺盐酸盐中的一种,组分B为氯化亚铜、氯化钴中的一种,组分C为氯化锌。该三元低共熔溶剂可以用于在  全部
背景技术:
一氧化碳是一种重要的碳一化工基础原料,用于制造醋酸、醋酐、草酸酯、乙二醇、 二甲基甲酰胺、碳酸二甲酯等,以及光气合成进一步制造TDI、MDI等重要的化学品。从碳一 化工、资源化利用和环境保护等要求出发,发展高效的一氧化碳捕集与分离技术,有着重要 的科学发展意义和工业应用价值。 目前,分离一氧化碳的方法有深冷精馏法、铜氨溶液法、COSORB法和变压吸附法。 但是,这些方法都有它们固有的缺陷,例如:深冷精馏法很难将一氧化碳和氮气分开,铜氨 溶液法和COSORB法会产生挥发性有机蒸汽且需要在低温下吸收一氧化碳,变压吸附法能耗 高、操作繁琐,吸附二氧化碳后易中毒而导致吸附剂失活。此外,化学过程工业中排放的焦 炉煤气、转炉煤气、高炉煤气、电石和黄磷尾气温度通常都很高,采用吸收剂和吸附剂难以 在高温苛刻工况下捕集与分离一氧化碳。 低共熔溶剂作为一种类离子液体,具有与离子液体相似的性质。它由氢键受体和 氢键供体组合而成的两组分或三组分低共熔混合物,具有低熔点、宽液程、高热稳定性、高 选择性溶解能力等特点。文献(David  O  C ,Zarca  G ,Gorri  D ,et  al .On  the  improved  absorption  of  carbon  monoxide  in  the  ionic  liquid  1-hexyl-3-methylimidazolium  chlorocuprate[J].Separation  and  Purification  Technology,2012,97:65-72)报道了 一种低共熔溶剂CuCl/[hmim][Cl],在温度30℃和压力1.0bar下其对CO的吸收量为20mmol  mol-1,这种低共熔溶剂在80℃及以上的高温下吸收一氧化碳的吸收量低至5mmol  mol-1以 下。
技术实现要素:
本发明的目的在于提供一种三元低共熔溶剂及其制备方法和应用。 本发明提供的一种三元低共熔溶剂,由组分A、组分B和组分C按照一定的摩尔比例 组成,其中组分A为烷基咪唑盐酸盐、吡啶盐酸盐、三烷基胺盐酸盐中的一种,组分B为氯化 亚铜、氯化钴中的一种,组分C为氯化锌。 优选的,所述烷基咪唑盐酸盐具有式(I)所示的结构: 式中R1为乙基、正丙基或正丁基。 优选的,所述吡啶盐酸盐具有式(II)所示的结构: 3 CN 111569611 A 说 明 书 2/4 页 优选的,所述三烷基胺盐酸盐具有式(III)所示的结构: 式中R1为乙基、正丙基或正丁基。 优选的,所述组分A、组分B和组分C的摩尔比例为1:1:0.5~1.2。 优选的,所述三元低共熔溶剂由N-乙基咪唑盐酸盐、氯化亚铜、氯化锌按照1:1: 0.5的摩尔比例组成。 优选的,所述三元低共熔溶剂由N-丙基咪唑盐酸盐、氯化钴、氯化锌按照1:1:1.2 的摩尔比例组成。 所述三元低共熔溶剂的制备方法,包括以下步骤: (1)将组分A和组分B按照1:1摩尔计量比,在室温下搅拌1~3h,得到混合液体; (2)按n(组分A):n(组分C)=1:x的摩尔计量比,在所述的混合液体中加入组分C, 在室温下搅拌均匀1~2h,得到三元低共熔溶剂,其中所述的x值为0.5~1.2。 所述三元低共熔溶剂是一种高效的高温可逆吸收一氧化碳的吸收剂,能广泛应用 于吸收焦炉煤气、转炉煤气、高炉煤气、电石和黄磷尾气中的一氧化碳,或纯的一氧化碳。所 述三元低共熔溶剂吸收一氧化碳的温度在80℃至120℃之间,所述三元低共熔溶剂吸收一 氧化碳的分压范围在10bar以内。 相对现有技术,本发明具有如下优点: (1)三元低共熔溶剂在高温下能高效的吸收一氧化碳,在80℃高温和1bar压力下, 其一氧化碳吸收量高达74mmol  mol-1,是相同条件下其他吸收剂对CO吸收量的10倍以上; (2)三元低共熔溶剂制备方法简易、成本低廉、吸收选择性高,循环使用三元低共 熔溶剂时,不存在产生甲苯、氯化氢等可挥发性蒸汽; (3)三元低共熔溶剂作为一氧化碳的高温吸收剂,能显着地减少一氧化碳吸收的 操作费用,使得过程的能耗下降20%以上。 附图说明 图1显示了实施例2、6和8的三元低共熔溶剂在不同温度下的粘度。 图2显示了实施例1、2、4、6和8的三元低共熔溶剂对一氧化碳的吸收量。
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