專利名稱：液態(tài)的二氧化碳吸收劑及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種氣體吸收劑及其制備方法，具體涉及一種液態(tài)的二氧化碳吸收劑及其制備方法，屬于新型化工材料及其制備技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
溫室效應(yīng)導(dǎo)致的全球變暖被認(rèn)為是現(xiàn)今最緊迫和嚴(yán)重的環(huán)境問(wèn)題之一?，F(xiàn)在通常認(rèn)為，溫室效應(yīng)的主要原因是所謂的溫室氣體向大氣中的釋放。其中，最主要的溫室氣體是二氧化碳，它主要由化石燃料如煤、石油和天然氣的燃燒而釋放。
削減二氧化碳釋放的一種方式是從其來(lái)源中有效并且經(jīng)濟(jì)地吸收二氧化碳。二氧化碳一旦被吸收可以被隔絕在地質(zhì)巖系中，也可以被用作原料合成有機(jī)燃料和化工產(chǎn)品。目前，有多種方法如吸收、吸附及膜分離等被用于從煙道氣或天然氣中吸收二氧化碳。其中，工業(yè)規(guī)模上使用最廣泛的方法是吸收法，使用的吸收劑主要是烷醇胺水溶液，如單乙醇胺、N-甲基二乙醇胺、二乙醇胺及三乙醇胺等。烷醇胺水溶液與二氧化碳發(fā)生化學(xué)結(jié)合而吸收，當(dāng)向其施加熱量，吸收劑與二氧化碳之間的化學(xué)結(jié)合鍵被破壞，使得二氧化碳被解吸，吸收劑再生，并且再生的吸收劑重新用于吸收二氧化碳。然而，烷醇胺水溶液吸收劑存在一些缺點(diǎn)，如吸收劑再生過(guò)程中用來(lái)破壞吸收劑與二氧化碳之間化學(xué)結(jié)合鍵的高溫會(huì)導(dǎo)致烷醇胺發(fā)生不可逆的分解，烷醇胺本身或分解產(chǎn)物對(duì)吸收裝置有一定的腐蝕性，大量的分散介質(zhì)水導(dǎo)致再生過(guò)程能耗很高。因此，有必要開(kāi)發(fā)新型二氧化碳吸收劑。近年來(lái)，離子液體型二氧化碳吸收劑受到人們的關(guān)注。離子液體是一種低溫熔融·鹽，在低于100 °C條件下，完全由陰離子和陽(yáng)離子構(gòu)成的液體。美國(guó)專利公開(kāi)號(hào)6，849，774、美國(guó)專利公開(kāi)號(hào)6，623，659及中國(guó)專利申請(qǐng)公布號(hào)CN 101935311 A中公開(kāi)了不同結(jié)構(gòu)的離子液體型二氧化碳吸收劑，這些吸收劑具有熱穩(wěn)定性高、揮發(fā)性低及再生能耗低等特點(diǎn)。但這些吸收劑與烷醇胺吸收劑相比較，吸收二氧化碳的能力顯著降低，且制造成本非常高。Bates 等(Bates E D, Mayton R D, Ntai I, Davis J H. CO2 capture by atask-specific ionic liquid. J. Am. Chem. Soc. , 2002, 124: 926-927)公開(kāi)了一種陽(yáng)離子上含有胺基的離子液體型二氧化碳吸收劑，這種吸收劑在常溫常壓下的二氧化碳吸收量可達(dá)到O. 5 mol吸收能力與燒醇胺吸收劑相當(dāng)。但這種吸收劑合成工藝較復(fù)雜，并且吸收二氧化碳后，吸收劑的粘度會(huì)顯著上升，這限制了其在煙道氣或天然氣中吸收二氧化碳的應(yīng)用。中國(guó)專利申請(qǐng)公布號(hào)CN 101700454 A、中國(guó)專利申請(qǐng)公布號(hào)CN 102451597 A及中國(guó)專利申請(qǐng)公布號(hào)CN 101804292 A中公開(kāi)了使用離子液體型吸收劑和烷醇胺吸收劑組成混合型吸收劑的新策略，這種混合型吸收劑具有吸收量大、吸收速度快和吸收后粘度增幅小等優(yōu)點(diǎn)，但存在烷醇胺揮發(fā)性大及循環(huán)能力差等問(wèn)題。Zhang 等(Zhang J M, Zhang S J, Dong K, Zhang Y Q, Shen YQ, Lu X M.Supported absorption of CO2 by tcetrabutylphosphonium amino acid ionic liquids.Chem. Eur. J.，2006, 12: 4021-4026)和中國(guó)專利申請(qǐng)公布號(hào)CN 102008870 A中公開(kāi)了
氨基酸類離子液體型二氧化碳吸收劑，在常溫常壓下的二氧化碳吸收量可接近O. 5 mo I 二氧 /moI 吸收能力與烷醇胺吸收劑相當(dāng)，而且對(duì)設(shè)備沒(méi)有腐蝕性，在反復(fù)吸收-解吸二氧化碳的過(guò)程中吸收劑不變性也無(wú)揮發(fā)損失。這類吸收劑具有較高的粘度，這限制了其在煙道氣或天然氣中吸收二氧化碳的應(yīng)用。針對(duì)二氧化碳吸收劑存在的問(wèn)題，開(kāi)發(fā)一種吸收量大、穩(wěn)定性高、粘度低并且再生能耗低的離子液體型二氧化碳吸收劑是十分必要的。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種液態(tài)的二氧化碳吸收劑，所述二氧化碳吸收劑具有吸收量大、穩(wěn)定性高、粘度低及再生能耗低等特點(diǎn)，特別適合用于吸收煙道氣或天然氣中的二氧化碳；為此本發(fā)明同時(shí)提供這類吸收劑的制備方法。為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明所采取的技術(shù)方案是
本發(fā)明提供一種液態(tài)的二氧化碳吸收劑，其結(jié)構(gòu)式如下
H
權(quán)利要求
1.一種液態(tài)的二氧化碳吸收劑，其特征在于，所述吸收劑的化 學(xué)式如式(I)所示
2.如權(quán)利要求I所述的液態(tài)的二氧化碳吸收劑的制備方法，其特征在于，將1，8-二氮雜二環(huán)[5. 4. O] i^一碳-7-烯滴加到裝有氨基酸和有機(jī)溶劑的反應(yīng)瓶中，控制滴加速度，使反應(yīng)瓶?jī)?nèi)溫度低于10 °C，滴加完畢，升高溫度至30 35 °C，攪拌反應(yīng)10 12小時(shí)，減壓蒸餾除盡有機(jī)溶劑，冷卻到室溫，即得所述吸收劑。
3.如權(quán)利要求2所述的液態(tài)的二氧化碳吸收劑的制備方法，其特征在于，所述的1，8-二氮雜二環(huán)[5. 4. O] i^一碳-7-烯與氨基酸的摩爾比為I :1。
4.如權(quán)利要求2所述的液態(tài)的二氧化碳吸收劑的制備方法，其特征在于，所述滴加過(guò)程是在冰水浴中進(jìn)行，以控制反應(yīng)瓶?jī)?nèi)溫度。
5.如權(quán)利要求2所述的液態(tài)的二氧化碳吸收劑的制備方法，其特征在于，所述氨基酸選自甘氨酸、L-纈氨酸、DL-亮氨酸、L-亮氨酸、L-丙氨酸和L-絲氨酸之一。
6.如權(quán)利要求2所述的液態(tài)的二氧化碳吸收劑的制備方法，其特征在于，所述有機(jī)溶劑選自丙酮或四氫呋喃。
7.如權(quán)利要求I至6所述的液態(tài)的二氧化碳吸收劑的制備方法，其特征在于，所述吸收劑在吸收二氧化碳后以一相的形式存在。
8.如權(quán)利要求I至6所述的液態(tài)的二氧化碳吸收劑的制備方法，其特征在于，所述吸收劑吸收二氧化碳的溫度在40 50 °C之間。
9.如權(quán)利要求I至6所述的液態(tài)的二氧化碳吸收劑的制備方法，其特征在于，所述吸收劑吸收二氧化碳的壓力在O. I 1.0 MPa之間。
10.如權(quán)利要求I至9所述的液態(tài)的二氧化碳吸收劑的制備方法，其特征在于，所述吸收劑吸收的二氧化碳通過(guò)通入氮?dú)饨馕?，使吸收劑再生，并且再生的吸收劑重新用于吸收二氧化碳?br> 11.如權(quán)利要求10所述的液態(tài)的二氧化碳吸收劑的制備方法，其特征是通過(guò)通入氮?dú)馐刮談┰偕?，所述氮?dú)獾募兌雀哂?9. 99%。
12.如權(quán)利要求10所述的液態(tài)的二氧化碳吸收劑的制備方法，其特征是通過(guò)通入氮?dú)馐刮談┰偕?，所述吸收劑再生的溫度?0 70 °C之間。
13.如權(quán)利要求10所述的液態(tài)的二氧化碳吸收劑的制備方法，其特征是通過(guò)通入氮?dú)馐刮談┰偕鑫談┰偕膲毫υ贠. 01 O. I MPa之間。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種液態(tài)的二氧化碳吸收劑及其制備方法，屬于新型化工材料及其制備技術(shù)領(lǐng)域。所述二氧化碳吸收劑的化學(xué)式如式(Ⅰ)所示，其中，AA-為氨基酸根，其具體為下列之一甘氨酸根、L-纈氨酸根、DL-亮氨酸根、L-亮氨酸根、L-丙氨酸根、L-絲氨酸根。所述制備方法為將1,8-二氮雜二環(huán)[5.4.0]十一碳-7-烯與氨基酸在有機(jī)溶劑中反應(yīng)，反應(yīng)液經(jīng)減壓蒸餾除盡有機(jī)溶劑得本發(fā)明的二氧化碳吸收劑。本發(fā)明的吸收劑用于吸收二氧化碳具有吸收量大、穩(wěn)定性高及再生能耗低的特點(diǎn)，可用于吸收煙道氣和天然氣中的二氧化碳。(Ⅰ)
文檔編號(hào)C07D471/04GK102895844SQ20121038001
公開(kāi)日2013年1月30日 申請(qǐng)日期2012年10月10日 優(yōu)先權(quán)日2012年10月10日
發(fā)明者徐海濤, 陳樂(lè)平 申請(qǐng)人:南昌航空大學(xué)