哌嗪鎓三氟乙酸盐化合物和使用该物的二氧化碳吸收剂制造技术

本发明专利技术提供一种通过将哌嗪与三氟乙酸反应制备的一种新的哌嗪鎓三氟乙酸盐化合物，以及通过将该化合物溶解在离子液体或有机溶剂中而制备得二氧化碳吸收剂。根据本发明专利技术，二氧化碳吸收剂具有优异的二氧化碳吸收能力和很低的溶剂损失，并且显著地减少二氧化碳吸收和解吸所需的能量消耗。

【技术实现步骤摘要】

本申请涉及一种新的哌嗪鐺三氟乙酸盐(piperaziniumtrifluoroacetate)化合 物和包括该化合物的二氧化碳吸收剂。
技术介绍
多种方法诸如吸收、吸附、膜分离和低温分离被用于从化工厂、发电厂或大容量锅 炉的废气中或从天然气中分离二氧化碳。当排放的二氧化碳的浓度很低时，广泛地使用吸 收或吸附法。该方法在工业上使用，因为其可以选择性地分离可良好地吸收或吸附到吸收 剂或吸附剂中的特定气体；然而，由于在分离过程中吸收剂或吸附剂变得化学和/或物理 失活，因此必须定期更换吸收剂或吸附剂。其中使用液体吸收剂的吸收法被广泛用于纯化大量的废气或用于气体分离，因为 很容易更换吸收剂；然而，液体吸收剂可能变得化学和/或物理失活。作为二氧化碳吸收剂，广泛使用胺溶液，诸如单乙醇胺(MEA)、N-甲基二乙醇胺 (MDEA)、二乙醇胺(DEA)等，因为胺吸收剂与二氧化碳发生化学结合，并且，当向其施加热 量时，二氧化碳和吸收剂之间的化学键被破坏，使得二氧化碳可以被脱除并回收，并且吸收 剂可以再循环。然而，该方法存在一些问题诸如，由于在吸收剂的再循环过程中用来破坏 二氧化碳和吸收剂之间的化学键的高温，使得胺发生不可逆的分解；吸收剂的补充；胺本 身或分解产物对吸收装置的腐蚀；以及通过吸收剂的蒸汽压而再循环的气体的污染。已报道有使用有机溶剂诸如Selexol、IFPexol, NFM等物理性吸收二氧化碳的多 种方法。有机溶剂吸收剂优于含水胺吸收剂的一个优点在于回收二氧化碳和使溶剂再循 环所需的能量较低，因为二氧化碳的吸收是通过溶剂和二氧化碳之间的物理作用，而不是 如在含水胺吸收剂的情况下那样通过化学键来完成的。更具体地，在胺吸收剂的情况下，二 氧化碳的回收和溶剂的再循环需要高耗能的高温汽提工艺；另一方面，在物理吸收的情况 下，可以通过简单地改变压力而不是通过增加温度来回收溶解在溶剂中的二氧化碳。然而，物理吸收法有一些缺点。例如，由于有机溶剂表现出的二氧化碳吸收能力明 显低于胺的水溶液，因此，吸收剂的循环率很高，从而需要相对较大的装置。另外，由于使用 有机溶剂的物理吸收法要求的吸收剂循环率比胺的水溶液要高得多，因此需要较大的资金 和较高的设备成本。此外，由于物理吸收方法中使用的溶剂沸点很低，因此其在吸收和再循 环工艺的过程中容易损失。已经进行了许多尝试来使用热稳定性高、且在低于100°C的低温下保持其液相的 非挥发性离子液体作为吸收剂，如美国专利第6，849，774B2号、美国专利第6，623，659 B2 号和美国专利申请公开第20080146849A1号中所公开。离子液体是具有极性、并含有有机4阳离子和有机或无机阴离子的盐化合物。吸收到离子液体中的气体的溶解度根据气体和离 子液体之间的相互作用程度而变化。因此，如果通过适当地改变离子液体的阳离子和阴离 子结构来改变离子液体的极性、酸度、碱度和亲核性，则可以在一定程度上调节特定气体的 溶解度。通常，离子液体吸收剂含有含氮的有机阳离子和阴离子，含氮的有机阳离子的例 子有季铵，包括咪唑鐺、吡唑鐺、三唑鐺、吡啶鐺、哒嗪鐺和嘧啶鐺，阴离子的例子有卤素 (例如，Cr、Br"和 Γ)、BF4\ PF6\ (CF3SO) 2N\ CF3SOp MeSOf、NO” CF3CO2-和 CH3CO2^ 具体 地，据报道含氟原子的阴离子具有相对较高的二氧化碳吸收能力。然而，这些离子液体吸收 剂的问题在于，与胺吸收剂相比，二氧化碳吸收能力明显较低，或其制造成本非常高，从而 降低了经济效率。在此
技术介绍
部分中公开的上述信息仅用于增强对本专利技术
技术介绍
的理解，并因 此其可以包含不形成本国家本领域的普通技术人员已经知晓的现有技术的信息。
技术实现思路
本专利技术提供一种新的哌嗪鐺三氟乙酸盐化合物以及使用该化合物的二氧化碳吸 收剂，其克服了上述问题以及下文讨论的其他问题。一方面，本专利技术提供了由下式1表示的哌嗪鐺三氟乙酸盐化合物权利要求一种哌嗪鎓三氟乙酸盐化合物，其由下式1表示其中R1代表H或C1 8烷基、羟基或胺基。F2009102256651C0000011.tif2.根据权利要求1所述的哌嗪鐺三氟乙酸盐化合物，其中所述哌嗪鐺三氟乙酸盐通过 将哌嗪与三氟乙酸反应而制备。3.根据权利要求2所述的哌嗪鐺三氟乙酸盐化合物，其中所述哌嗪具有由下式2表示4.根据权利要求2所述的哌嗪鐺三氟乙酸盐化合物，其中哌嗪与三氟乙酸的摩尔比为 1 0. 25 至 1 0. 75。5.根据权利要求3所述的哌嗪鐺三氟乙酸盐化合物，其中所述哌嗪包括选自1-甲基哌 嗪、1-乙基哌嗪、1-(2_氨基乙基)哌嗪和1-(2_羟基乙基)哌嗪的至少一种。6.一种二氧化碳吸收剂，其通过将3-60wt. %的由下式1表示的哌嗪鐺三氟乙酸盐化 合物溶解在离子液体或有机溶剂中而制备7.根据权利要求6所述的二氧化碳吸收剂，其中所述离子液体包括选自二甲基咪唑鐺二甲基磷酸盐、二甲基咪唑鐺甲基亚磷酸盐、乙基甲基咪唑鐺二乙基磷酸盐、乙基甲基咪唑 鐺乙基亚磷酸盐、二乙基咪唑鐺二乙基磷酸盐、二乙基咪唑鐺乙基亚磷酸盐、乙基甲基咪唑 鐺二甲基磷酸盐、乙基甲基咪唑鐺甲基亚磷酸盐、丁基甲基咪唑鐺二甲基磷酸盐、丁基甲基 咪唑鐺甲基亚磷酸盐、丁基甲基咪唑鐺二丁基磷酸盐、丁基甲基咪唑鐺丁基亚磷酸盐、丁基 乙基咪唑鐺二丁基磷酸盐、丁基乙基咪唑鐺丁基亚磷酸盐、丁基乙基咪唑鐺二乙基磷酸盐、 丁基乙基咪唑鐺乙基亚磷酸盐、二丁基咪唑鐺二丁基磷酸盐和二丁基咪唑鐺丁基亚磷酸盐 的至少一种。8.根据权利要求6所述的二氧化碳吸收剂，其中所述有机溶剂包括选自二甲基乙酰的结构胺、乙二醇和二甲基甲酰胺的至少一种。9. 一种吸收二氧化碳的方法，其使用如权利要求1所述的二氧化碳吸收剂在-20至 800C的吸收温度下，在20至120°C的解吸温度下，在从常压至IOOatm的吸收压力下，和在从 O-IOatm的解吸压力下进行。全文摘要本专利技术提供一种通过将哌嗪与三氟乙酸反应制备的一种新的哌嗪鎓三氟乙酸盐化合物，以及通过将该化合物溶解在离子液体或有机溶剂中而制备得二氧化碳吸收剂。根据本专利技术，二氧化碳吸收剂具有优异的二氧化碳吸收能力和很低的溶剂损失，并且显著地减少二氧化碳吸收和解吸所需的能量消耗。文档编号C07C53/18GK101935311SQ20091022566公开日2011年1月5日 申请日期2009年11月27日 优先权日2009年6月29日专利技术者J·帕利古纳迪, 姜诸殷, 崔锡镇, 李起春, 郑圣烨, 金薰植 申请人:现代自动车株式会社;起亚自动车株式会社本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种哌嗪鎓三氟乙酸盐化合物，其由下式１表示：　　［式１］　　＊＊＊　　其中Ｒ↑［１］代表Ｈ或Ｃ↓［１－８］烷基、羟基或胺基。

【技术特征摘要】
...

【专利技术属性】
技术研发人员：郑圣烨，李起春，崔锡镇，金薰植，J帕利古纳迪，姜诸殷，
申请(专利权)人：现代自动车株式会社，起亚自动车株式会社，
类型：发明
国别省市：KR[韩国]