[發明專利]一種羥烷基哌嗪基碳捕集劑的制備方法與應用

有效

• 申請號: 202210361121.3
• 申請日: 2022-04-07
• 公開（公告）號: CN114699900B
• 公開（公告）日: 2023-05-09
• 發明（設計）人: 崔鵬;賈邵竣;鄭松濤;李義;黃鈺涵
• 申請（專利權）人: 合肥工業大學
• 主分類號: B01D53/78
• 分類號: B01D53/78;B01D53/79;B01D53/62
• 代理公司: 合肥英特力知識產權代理事務所(普通合伙) 34189
• 代理人: 孫健;李偉

1.一種羥烷基哌嗪基碳捕集劑的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：以N-胺烷基哌嗪或1-Boc-4-胺烷基哌嗪、環氧烷烴為原料，在10～70℃下發生親核加成反應，生成羥烷基哌嗪基有機胺化合物粗品溶液，經分離純化后獲得羥烷基哌嗪基有機胺溶液，經與溶劑、添加劑、助劑復配可制得羥烷基哌嗪基碳捕集劑；

所述羥烷基哌嗪基有機胺化合物具有如下結構式的A或B化合物：

所述A和B中，R¹包括甲基、乙基、正丙基、異丙基；R²包括亞甲基、亞乙基、亞丙基、亞丁基。

2.根據權利要求1所述的一種羥烷基哌嗪基碳捕集劑的制備方法，其特征在于，所述合成原料為N-胺烷基哌嗪或1-Boc-4-胺烷基哌嗪、環氧烷烴，即具有如下結構式的C、D、E化合物：

化合物C為N-胺烷基哌嗪，化合物D為1-Boc-4-胺烷基哌嗪，化合物E為環氧烷烴；結構式中的R¹包括甲基、乙基、正丙基、異丙基；R²包括亞甲基、亞乙基、亞丙基、亞丁基。

3.根據權利要求2所述的一種羥烷基哌嗪基碳捕集劑的制備方法，其特征在于，所述羥烷基哌嗪基有機胺化合物的制備方法，具體操作步驟如下：

(1)所述羥烷基哌嗪基有機胺為A結構式化合物時，制備方法為：化合物C、E和水按一定比例混合，10～70℃下發生親核加成反應，后經分離純化得到A化合物溶液，反應方程式為：

(2)所述羥烷基哌嗪基有機胺為B結構式化合物時，制備方法為：化合物D、E和水按一定比例混合，10～70℃下發生親核加成反應，后經酸解、分離純化得到B化合物溶液，反應方程式為：

4.根據權利要求3所述的一種羥烷基哌嗪基碳捕集劑的制備方法，其特征在于，所述羥烷基哌嗪基有機胺化合物的制備方法中，將化合物C溶解于溶劑中配置成質量分數為10～70％的溶液，充分混合后，在10～60℃下向反應混合液中緩慢加入與化合物C摩爾比為1～1.5:1的化合物E，進行加成反應，持續反應5h后，經分離純化得到化合物A。

5.根據權利要求3所述的一種羥烷基哌嗪基碳捕集劑的制備方法，其特征在于，所述羥烷基哌嗪基有機胺化合物的制備方法中，將化合物D溶解于溶劑中配置成質量分數為10～70％的溶液，充分混合后，在10～30℃下向反應混合液中緩慢加入與化合物D摩爾比為1～1.5：1的化合物E，進行加成反應，持續反應8h后，得到中間體。

6.根據權利要求5所述的一種羥烷基哌嗪基碳捕集劑的制備方法，其特征在于，將中間體加入到質量分數為50％的三氟乙酸的二氯甲烷溶液，進行脫Boc基團，持續反應2h后經分離純化得到化合物B。

7.根據權利要求1所述的一種羥烷基哌嗪基碳捕集劑的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：常溫攪拌條件下，羥烷基哌嗪基有機胺按照質量分數為5～70％，與溶劑、添加劑、助劑均質復配，即可制得羥烷基哌嗪基碳捕集劑。

8.根據權利要求1～7任意一項所述的羥烷基哌嗪基碳捕集劑的制備方法，其特征在于，所述羥烷基哌嗪基碳捕集劑或以所述方法制備的羥烷基哌嗪基有機胺為主要成分的復合型碳捕集劑，應用于燃煤發電、鋼鐵、冶金、水泥建材、石油化工、玻璃、超細粉體產業工業煙氣中二氧化碳的捕集、回收與利用。