4-((2-羥乙基)(甲基)氨基)-2-丁醇在吸收酸性氣體方面的應(yīng)用
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了4?((2?羥乙基)(甲基)氨基)?2?丁醇在吸收酸性氣體方面的應(yīng)用，4?((2?羥乙基)(甲基)氨基)?2?丁醇的結(jié)構(gòu)式為本發(fā)明合成了一種全新的酸性氣體吸收劑4?((2?羥乙基)(甲基)氨基)?2?丁醇；此酸性氣體吸收劑的制備方法簡(jiǎn)便，成本低；此酸性氣體吸收劑的具有較大的吸收容量，較快的吸收速率，特別適合二氧化碳的吸收。
【專利說(shuō)明】
4- ((2-羥乙基）（甲基)氨基)-2-丁醇在吸收酸性氣體方面的 應(yīng)用
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明涉及4-((2-羥乙基）（甲基)氨基)-2-丁醇在吸收酸性氣體方面的應(yīng)用，屬 于酸性氣體吸收劑技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002] 近年來(lái)，溫室效應(yīng)導(dǎo)致的全球氣候變化問(wèn)題日益威脅人類的生存和發(fā)展，而二氧 化碳則是公認(rèn)最主要的溫室氣體之一。
[0003] 目前主要存在燃燒前捕獲、富氧燃燒捕獲和燃燒后捕獲這三種碳捕獲技術(shù)，燃燒 后捕獲技術(shù)是符合當(dāng)前經(jīng)濟(jì)發(fā)展可行的最成熟的技術(shù)，燃燒后煙道氣脫碳技術(shù)主要包括化 學(xué)吸收法、物理吸附法和膜分離法等。
[0004] 化學(xué)溶劑吸收法中，有機(jī)胺溶劑因其快吸收速率，大吸收容量和可再生等特性被 廣泛應(yīng)用于工業(yè)化規(guī)模生產(chǎn)過(guò)程中。
[0005] 目前主要存在的有機(jī)胺溶劑主要有：?jiǎn)我掖及罚?-氨基-2-甲基-1-丙醇，二乙醇 胺，N-甲基二乙醇胺，三乙醇胺，哌嗪等，同時(shí)一大批潛在的吸收劑正在被研究，如二乙胺基 乙醇，4-二乙胺基-2-丁醇，二乙烯三胺，氨乙基乙醇胺，3-甲氨基丙胺等。
[0006] 現(xiàn)有的這些胺溶劑的二氧化碳等酸性氣體的捕獲能力不強(qiáng)，需要進(jìn)一步提高。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 本發(fā)明解決的技術(shù)問(wèn)題是，提供一種新的酸性氣體脫除劑，用于進(jìn)一步提高溶劑 吸收(或稱脫除/捕獲)酸性氣體(特別是二氧化碳?xì)怏w)的能力。
[0008] 本發(fā)明的技術(shù)方案是，提供4-((2-羥乙基）（甲基)氨基)-2-T醇在吸收酸件氣體 方面的應(yīng)用，4-((2-羥乙基）（甲基）氨基)-2_丁醇的結(jié)構(gòu)式為： 酸 〇 性氣體主要是指含N〇x，S〇x，H2S或二氧化碳的氣體。
[0009] 進(jìn)一步地，以濃度為0.5mol/L-5.5mol/L的4-( (2-羥乙基）（甲基)氨基)-2-丁醇的 水溶液作為酸性氣體吸收液。
[0010] 進(jìn)一步地，4-((2-羥乙基）（甲基）氨基）-2-丁醇的水溶液的濃度為1.5mol/L-2·5mol/L〇
[0011] 進(jìn)一步地，4-( (2-羥乙基）（甲基）氨基）-2-丁醇吸收二氧化碳的溫度為20°C-90 Γ。
[0012] 進(jìn)一步地，4-((2-羥乙基）（甲基）氨基）-2-丁醇吸收二氧化碳的溫度為20°C-60 Γ。
[0013] 進(jìn)一步地，所述酸性氣體中的酸性成分為二氧化碳。
[0014] 進(jìn)一步地，待吸收的酸性氣體的壓力為0. l_3MPa。
[0015] 進(jìn)一步地，所述酸性氣體中二氧化碳的體積分?jǐn)?shù)為0.5-99%。
[0016] 進(jìn)一步地，所述酸性氣體中二氧化碳的體積分?jǐn)?shù)為5-60%。
[0017] 進(jìn)一步地，4-( (2-輕乙基）（甲基)氨基)-2-丁醇的具體制備方法為：
[0018] (1)在冰浴條件下，將lmol的2-甲氨基乙醇逐滴加入lmol 丁烯酮中；滴加完畢后持 續(xù)攪拌lh，再將反應(yīng)至于室溫條件下繼續(xù)攪拌6h;
[0019] ⑵將反應(yīng)混合液重新置于冰浴條件下，加入30mL甲醇稀釋，加入lmol硼氫化鈉， 繼續(xù)攪拌lh;之后將反應(yīng)至于室溫條件下繼續(xù)攪拌6h;在冰浴條件下，將30mL的水加入到混 合物中，持續(xù)攪拌2h ;將得到的反應(yīng)混合液過(guò)濾；將過(guò)濾后的混合液在133-135 °C和20-22inHg的條件下進(jìn)行減壓蒸餾得到4-((2-羥乙基）（甲基)氨基)-2-丁醇。
[0020] 本發(fā)明的有益效果是，合成了一種全新的酸性氣體吸收劑4-((2-羥乙基）（甲基） 氨基)-2_ 丁醇;此酸性氣體吸收劑的制備方法簡(jiǎn)便，成本低;此酸性氣體吸收劑的具有較大 的吸收容量，較快的吸收速率，特別適合二氧化碳的吸收。
【附圖說(shuō)明】
[0021] 圖1表示C02吸收溶解度測(cè)定的實(shí)驗(yàn)裝置圖；其中1 一 C02氣體鋼瓶氣體，2-閥門， 3-質(zhì)量流量計(jì)，4一電加熱器，5-飽和裝置，6-反應(yīng)裝置，7-控溫儀，8-冷凝器，9 一恒溫 水槽；
[0022]圖2表示不同⑶2分壓下4-((2-羥乙基）（甲基）氨基）-2-丁醇(HEMAB)的水溶液的 C02吸收容量與單乙醇胺(MEA)水溶液的C02吸收容量對(duì)比；?為MEA，·為HEMAB;
[0023]圖3表示4-((2-羥乙基）（甲基）氨基)-2-丁醇的⑶2循環(huán)容量與單乙醇胺(MEA)水 溶液的C02循環(huán)容量對(duì)比。
【具體實(shí)施方式】
[0024]下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明。
[0025] 實(shí)施例1:4- ((2-輕乙基）（甲基)氨基)-2-丁醇(HEMAB)的合成方法 [0026]
[0027] 在冰浴條件下，將75 · 1 lg( lmol)的2-甲氨基乙醇逐滴加入70g( lmol) 丁烯酮中；滴 加完畢后持續(xù)攪拌lh。將反應(yīng)在室溫(20-30 °C)條件下繼續(xù)攪拌6h。將混合物重新置于冰浴 條件下，加入30mL甲醇稀釋，加入37.9g (lmol)硼氫化鈉，繼續(xù)攪拌lh;之后將反應(yīng)在室溫條 件下繼續(xù)攪拌6h。在冰浴條件下，緩慢將30mL的水加入到混合物中，持續(xù)攪拌2h。將得到的 產(chǎn)物過(guò)濾除去產(chǎn)物中的硼氫化鈉;將得到的產(chǎn)物在133-135Γ溫度條件下以及和20-22inHg 條件下進(jìn)行減壓蒸餾，得到4.55g的最終產(chǎn)物4-((2-羥乙基）（甲基)氨基)-2-丁醇，產(chǎn)率為 57.48%。將4-((2-羥乙基）（甲基)氨基)-2-丁醇進(jìn)行分析測(cè)試，得到的結(jié)果如下:NMR測(cè)試 2.25(lH，m)，2.37(3H，m)，3.43(2H，t，J = 6Hz)，3 22.9(CH3,q),34.0(CH2,t),41.6(CH3,t),55.9(CH 2,t),58.6(CH2,t),59.0(CH2,t),67.7 (CH，d). GC-MS測(cè)試:4-( (2-羥乙基）（甲基）氨基）-2-丁醇的化學(xué)式為，分子量為 147〇
[0028]實(shí)施例2: C02吸收容量的測(cè)定
[0029] 將4-((2-羥乙基）（甲基)氨基)-2-丁醇(HEMAB)配制成濃度為2mol/L的水溶液作 為二氧化碳吸收液，在常壓O.IMPa的條件下，控制C02體積分?jǐn)?shù)為15%(即C02的分壓為 15kPa)，8-10小時(shí)達(dá)到吸收平衡，測(cè)得HEMAB的吸收容量。測(cè)試裝置屬于現(xiàn)有技術(shù)，其結(jié)構(gòu)如 圖1所示。
[0030]實(shí)施例3:被吸收氣體中C02分壓考察
[0031]將4-((2-羥乙基）（甲基)氨基)-2-丁醇配制成濃度為2mol/L的水溶液作為二氧化 碳吸收液，控制吸收劑的溫度為25°C，在常壓0.1 MPa下，測(cè)量HEMAB的C02吸收容量與C02分壓 之間的關(guān)系，并與相同條件下的MEA的C0 2吸收容量的對(duì)比，如圖2所示。圖2為不同分壓下4-((2-羥乙基）（甲基）氨基)-2-丁醇的水溶液的⑶2吸收容量與MEA水溶液的⑶ 2吸收容量對(duì) 比，?為MEA，·為HEMAB。
[0032]由圖2可見(jiàn)，HEMAB吸收劑可以適用于較寬的⑶2體積分?jǐn)?shù)(0.5 % -99 %均可行，優(yōu) 選5%-60%)，且在不同的C02分壓的下，與MEA相比都具有較大的吸收容量。
[0033] 實(shí)施例4: C02循環(huán)容量測(cè)定
[0034] 分別測(cè)量HEMAB在298K和353K溫度下的吸收容量，兩個(gè)溫度下⑶2容量的差值，即 為C02循環(huán)容量。圖3為4-((2-羥乙基）（甲基)氨基)-2-丁醇(HEMAB)的水溶液的C02循環(huán)容量 與MEA水溶液的C0 2循環(huán)容量對(duì)比。由圖3可見(jiàn)，HEMAB作為C02吸收劑時(shí)，與MEA相比都具有較 大的C0 2循環(huán)容量;在C02吸收解吸的全流程中，捕獲相同總量C02的情況下，需要的HEMAB較 少。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.4-( (2-羥乙基）（甲基）氨基）-2-丁醇在吸收酸性氣體方面的應(yīng)用，4-( (2-羥乙基） (甲基)氨基)-2-丁醇的結(jié)構(gòu)式為:； 〇2. 如權(quán)利要求1所述的應(yīng)用，其特征在于，以濃度為0.5mol/L-5.5mo VL的4-( (2-羥乙 基）（甲基)氨基)-2_丁醇的水溶液作為酸性氣體吸收液。3. 如權(quán)利要求2所述的應(yīng)用，其特征在于，4-((2-羥乙基）（甲基)氨基）-2-丁醇的水溶 液的濃度為 1.5mol/L_2.5mol/L。4. 如權(quán)利要求1所述的應(yīng)用，其特征在于，4-( (2-羥乙基）（甲基)氨基)-2-丁醇吸收酸 性氣體的溫度為20°C_90°C。5. 如權(quán)利要求4所述的應(yīng)用，其特征在于，4-((2-羥乙基）（甲基)氨基)-2-丁醇吸收酸 性氣體的溫度為20°C_60°C。6. 如權(quán)利要求1所述的應(yīng)用，其特征在于，所述酸性氣體中的酸性成分為二氧化碳。7. 如權(quán)利要求6所述的應(yīng)用，其特征在于，待吸收的酸性氣體的壓力為0. l-3MPa。8. 如權(quán)利要求6所述的應(yīng)用，其特征在于，所述酸性氣體中二氧化碳的體積分?jǐn)?shù)為0.5-99% 〇9. 如權(quán)利要求8所述的應(yīng)用，其特征在于，所述酸性氣體中二氧化碳的體積分?jǐn)?shù)為5-60% 〇
【文檔編號(hào)】B01D53/14GK105854521SQ201610340713
【公開(kāi)日】2016年8月17日
【申請(qǐng)日】2016年5月20日
【發(fā)明人】梁志武, 劉賀磊, 素德卡暖·辛托, 蘇帕瓦·坦塔亞努, 童柏棟, 崴法爾·伊迪梅
【申請(qǐng)人】湖南大學(xué)