[發(fā)明專利]羥丙基哌嗪類有機(jī)胺脫硫劑及其制備方法和應(yīng)用

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201810055497.5
• 申請(qǐng)日: 2018-01-19
• 公開（公告）號(hào): CN108079748A
• 公開（公告）日: 2018-05-29
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 崔鵬;荊丹琳;胡健;魏鳳玉;史成武
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 合肥工業(yè)大學(xué)
• 主分類號(hào): B01D53/14
• 分類號(hào): B01D53/14
• 代理公司: 北京格旭知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11443
• 代理人: 雒純丹

本發(fā)明涉及煙氣脫硫技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種羥丙基哌嗪類有機(jī)胺脫硫劑及其制備方法和應(yīng)用，所述脫硫劑包括主料和輔料；所述主料包括：N,N’?二(2?羥丙基)哌嗪和N?(2?羥丙基)哌嗪；所述輔料包括：N?(1?甲基?2?羥乙基)哌嗪、N,N’?二(1?甲基?2?羥乙基)哌嗪、丙二醇和烯丙醇；在所述主料和輔料的用量比例中，所述主料的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為80?100％，所述輔料的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0?20％。本發(fā)明所述脫硫劑具有綠色、環(huán)保、無(wú)需分離、可直接調(diào)配為脫硫劑水溶液等特點(diǎn)，所制得脫硫劑結(jié)晶溫度低、在脫硫過(guò)程中不易堵塞管道。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及煙氣脫硫技術(shù)領(lǐng)域，主要涉及煙氣脫硫并資源化回收二氧化硫技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種羥丙基哌嗪類有機(jī)胺脫硫劑及其制備方法和應(yīng)用。

背景技術(shù)

煙氣是氣體和煙塵的混合物，煙氣中含有的二氧化硫氣體不僅危害人體健康，形成的酸雨對(duì)地球生態(tài)環(huán)境和人類社會(huì)經(jīng)濟(jì)產(chǎn)生了嚴(yán)重的影響和破壞，所以迫切需要一種高效的二氧化硫吸收劑。目前國(guó)際上普遍采用的石灰石/石膏法脫硫率雖高于95％，但其副產(chǎn)物難以處理。

申請(qǐng)?zhí)枮?00910117195.7的發(fā)明專利公開了1,4-二(2-羥丙基)哌嗪的制備方法。該方法以哌嗪和環(huán)氧丙烷為原料，以甲醇為溶劑，合成1,4-二(2-羥丙基)哌嗪。如果將其配制成1,4-二(2-羥丙基)哌嗪有機(jī)胺脫硫劑的水溶液，先需要蒸發(fā)甲醇溶劑，接著離心分離并烘干得到1,4-二(2-羥丙基)哌嗪固體、且1,4-二(2-羥丙基)哌嗪的甲醇母液需循環(huán)使用，最后再將1,4-二(2-羥丙基)哌嗪固體溶于水得到1,4-二(2-羥丙基)哌嗪有機(jī)胺脫硫劑的水溶液。該制備方法需要使用甲醇作為有機(jī)溶劑，生產(chǎn)過(guò)程能耗大、步驟多，產(chǎn)品和溶劑在分離過(guò)程中會(huì)有損失。

申請(qǐng)?zhí)枮?01610745489.4的發(fā)明專利公開了以1,4-二(2-羥丙基)哌嗪為主要成分的復(fù)配型哌嗪類有機(jī)胺脫硫劑的制備。該脫硫劑的制備是通過(guò)單純的物理方法將N-羥乙基哌嗪等多種物質(zhì)進(jìn)行復(fù)配、混合，復(fù)配過(guò)程中必須使用高純度、價(jià)格昂貴的N-羥乙基哌嗪和1,4-二(2-羥丙基)哌嗪，且需要加熱和攪拌以形成均勻的脫硫劑水溶液，沒(méi)有直接從化學(xué)反應(yīng)的角度設(shè)計(jì)脫硫劑的組成。

申請(qǐng)?zhí)枮?01410134956.0的發(fā)明專利公開了使用一種用于回收工業(yè)廢氣中二氧化硫的有機(jī)胺鹽水溶液的制備方法。其中有機(jī)胺是通過(guò)將哌嗪溶于水后通入一定量環(huán)氧乙烷制得。環(huán)氧乙烷在常溫下為氣態(tài)，在反應(yīng)過(guò)程中難以精確計(jì)量，且環(huán)氧乙烷的反應(yīng)活性高，與哌嗪劇烈反應(yīng)大量放熱，副反應(yīng)多。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明解決的技術(shù)問(wèn)題是：在現(xiàn)有技術(shù)中，1,4-二(2-羥丙基)哌嗪在制備過(guò)程中存在需要使用、分離、回收有機(jī)溶劑，合成工藝繁瑣的問(wèn)題。

本發(fā)明的目的是：減少1,4-二(2-羥丙基)哌嗪制備過(guò)程中的反應(yīng)步驟，降低生產(chǎn)成本，本發(fā)明提供一種綠色、環(huán)保、無(wú)需分離、組成可控的羥丙基哌嗪類有機(jī)胺脫硫劑及其制備方法。

本發(fā)明采用水為溶劑，通過(guò)調(diào)節(jié)原料哌嗪與環(huán)氧丙烷的配比、哌嗪與水的配比、反應(yīng)溫度與反應(yīng)時(shí)間等工藝條件，直接得到N,N’-二(2-羥丙基)哌嗪和N-(2-羥丙基)哌嗪為主要成分，N-(1-甲基-2-羥乙基)哌嗪、N,N’-二(1-甲基-2-羥乙基)哌嗪、丙二醇、烯丙醇為輔助成分的羥丙基哌嗪類有機(jī)胺脫硫劑。該方法可通過(guò)調(diào)節(jié)反應(yīng)條件控制產(chǎn)物中N,N’-二(2-羥丙基)哌嗪、N-(2-羥丙基)哌嗪及輔助成分的比例，從而實(shí)現(xiàn)羥丙基哌嗪類有機(jī)胺脫硫劑的吸收和解吸性能的可控調(diào)節(jié)。本發(fā)明以水為溶劑取代了有機(jī)胺脫硫劑制備中常用的甲醇、乙醇等有機(jī)溶劑，具有綠色、環(huán)保、無(wú)需分離、可直接調(diào)配為脫硫劑水溶液等特點(diǎn)，所制得脫硫劑結(jié)晶溫度低、在脫硫過(guò)程中不易堵塞管道。

具體來(lái)說(shuō)，針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供了如下技術(shù)方案：