一種新型氨基硅氧烷系列脫碳溶劑及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及氣體分離技術(shù)領(lǐng)域的一種新型脫碳溶劑及其制備方法，具體涉及一種 新型氨基硅氧烷系列脫碳溶劑及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 醇胺法脫碳技術(shù)是目前商業(yè)上最可行也是最有效的酸氣捕集技術(shù)，該技術(shù)是以 MEA、MDEA、DEA等有機(jī)醇胺類溶劑為代表，由于醇胺類溶劑具有優(yōu)良的化學(xué)和物理性能而 被廣泛應(yīng)用于天然氣、燃煤煙氣、煉廠氣等氣體的凈化。醇胺法脫除C0 2效果好，工藝成熟， 但缺點(diǎn)也較多，溶劑易降解、易揮發(fā)、再生能耗高、需要配套使用大量助劑如抗氧劑、緩蝕劑 等。隨著〇) 2捕集技術(shù)的發(fā)展，對(duì)C0 2捕集溶劑的吸收和再生性能要求越來越高，特別是對(duì) 于化學(xué)穩(wěn)定性、再生能耗等指標(biāo)提出了更高的要求，傳統(tǒng)的胺類溶劑在這方面由于受到其 自身結(jié)構(gòu)和性質(zhì)的制約，在多年的配方改良工作的基礎(chǔ)上已經(jīng)做到最大程度潛力的挖掘， 難以再有大幅度的突破性進(jìn)展。
[0003] 針對(duì)醇胺法脫碳技術(shù)的這些弊端和發(fā)展瓶頸，最近國(guó)際上同行專家提出"第三代 脫碳溶劑"的概念。"第三代脫碳溶劑"是基于功能化的分子設(shè)計(jì)的新一代〇) 2捕集溶劑，無 論從能耗角度，還是從環(huán)保角度講，第三代溶劑將遠(yuǎn)遠(yuǎn)優(yōu)于傳統(tǒng)的醇胺溶劑，因此第三代溶 劑已逐步成為當(dāng)前脫碳溶劑領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)，得到了廣泛的關(guān)注和支持。其中以美國(guó)通用 電氣公司的羅伯特·詹姆斯?佩里博士所帶團(tuán)隊(duì)研發(fā)的氨基硅氧烷系列脫碳溶劑最具代表 性和革命性。
[0004] 我國(guó)目前在第三代新型溶劑的研發(fā)上基本還處于起步階段，發(fā)展基于分子設(shè)計(jì)的 功能化氨基硅氧烷系列第三代溶劑，緊跟國(guó)際前沿，可確保我們?cè)趪?guó)際低碳技術(shù)領(lǐng)域的競(jìng) 爭(zhēng)力，占領(lǐng)未來脫碳技術(shù)領(lǐng)域的制高點(diǎn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明針對(duì)現(xiàn)有醇胺類溶劑易降解、易揮發(fā)、再生能耗高、需要配套使用大量助劑 如抗氧劑、緩蝕劑等缺點(diǎn)，旨在提供一種基于功能化的分子設(shè)計(jì)的新型氨基硅氧烷系列脫 碳溶劑及其制備方法，克服了現(xiàn)有技術(shù)中現(xiàn)有技術(shù)中制備方法條件苛刻，成本高的問題。
[0006] 為實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明的一種新型氨基硅氧烷系列脫碳溶劑，其制備工藝 包括如下步驟： (1) 將反應(yīng)原料含碳碳不飽和雙鍵的有機(jī)胺及鉬催化劑加入帶冷凝回流的裝置中，混 合攪拌均勻； (2) 打開加熱設(shè)備，滴加入反應(yīng)原料含氫硅氧烷，緩慢升溫、保溫； (3) 保溫結(jié)束后開始補(bǔ)加鉬催化劑，升溫、保溫，最后抽低沸。
[0007] 作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，步驟（1)中所述的反應(yīng)原料含碳碳不飽和雙鍵的有機(jī) 胺為烯丙胺等。
[0008] 作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，步驟（1)所述鉬催化劑為karstedt催化劑，鉬催化劑 用量占催化劑總用量的70%。
[0009] 作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，步驟（2)中所述的反應(yīng)原料含氫硅氧烷為低含氫硅 油、含氫雙封頭、含氫環(huán)體等。
[0010] 作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，步驟（2)中所述的溫度50~80 °C，60 °C為佳。
[0011] 作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，步驟（2)中所述的保溫溫度為50~80 °C，優(yōu)選60 °C， 保溫時(shí)間1~3 h，優(yōu)選2 h。
[0012] 作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，步驟（3)中所述的鉬催化劑用量占催化劑總用量的 30% 〇
[0013] 作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，步驟（3)所述的保溫溫度為60~120 °C，優(yōu)選100 °C， 保溫時(shí)間1~3 h，優(yōu)選2 h。
[0014] 作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，步驟（1~4)所述的反應(yīng)原料有機(jī)胺的碳碳不飽和雙鍵 與含氫硅氧烷氫摩爾比為1: 〇. 8~1:1. 2,優(yōu)選1: 1，鉬催化劑總用量1~10 ppm(以金屬鉬計(jì))， 優(yōu)選5 ppm。
[0015] 根據(jù)上述制備方法制備的新型氨基硅氧烷系列脫碳溶劑，其結(jié)構(gòu)式為：
其中，A代表含氨基的經(jīng)類；R代表Η或烷烴；*代表含氨基的經(jīng)類或烷烴；η表τκ聚合 度，η彡1〇
[0016] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是：本發(fā)明的氨基硅氧烷系列產(chǎn)品主要分為 側(cè)基型、端基型、端側(cè)基型以及環(huán)狀四種，本發(fā)明的氨基硅氧烷系列產(chǎn)品的原料簡(jiǎn)單易得， 價(jià)格低廉，反應(yīng)條件溫和，無三廢排放。本發(fā)明的氨基硅氧烷系列脫碳溶劑具有物理吸收和 化學(xué)吸收特性，同時(shí)又兼具較高的熱穩(wěn)定性、高〇) 2吸收載荷、低解吸能量、低揮發(fā)性、高反 應(yīng)速度、低成本、性質(zhì)溫和不腐蝕設(shè)備、綠色環(huán)保等等各項(xiàng)優(yōu)點(diǎn)。本發(fā)明的氨基硅氧烷系列 產(chǎn)品作為脫碳溶劑不需要配成水溶液，不存在水蒸發(fā)能耗。
[0017] 本發(fā)明的氨基硅氧烷系列產(chǎn)品在150 °C下連續(xù)加熱90天，熱失重?fù)p失率低于 20%。鼓泡實(shí)驗(yàn)，C02吸收率高于90%。
【附圖說明】
[0018] 圖1本發(fā)明實(shí)施例中合成的氨基硅氧烷產(chǎn)品與MEA在150 °C下保溫3個(gè)月的熱失 重圖。
【具體實(shí)施方式】
[0019] 下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明加以詳細(xì)描述。
[0020] 實(shí)施例1 : 在帶有冷凝回流管得250 mL三口燒瓶中加入烯丙胺68. 4 g及0. 78 g催化劑（3000 ppm),混合攪拌均勻，然后加入600 g低含氫硅油（含氫量0.20%)，同時(shí)打開加熱設(shè)備，溫度 控制在50~60 °C，反應(yīng)2 h，之后滴加補(bǔ)加0. 33 g催化劑，滴加結(jié)束后升溫至100 °C，保溫 2 h，最后抽低沸。
[0021] 實(shí)施例2: 在帶有冷凝回流管得250 mL三口燒瓶中加入烯丙胺68. 4 g及0. 52 g催化劑（1000 ppm)，混合攪拌均勻，然后加入80. 4 g含氫雙封頭，同時(shí)打開加熱設(shè)備，溫度控制在50~60 °C，反應(yīng)2 h，之后滴加補(bǔ)加0.22 g催化劑，滴加結(jié)束后升溫至100 °C，保溫2 h，最后抽低 沸。
[0022] 實(shí)施例3 : 在帶有冷凝回流管得250 mL三口燒瓶中加入烯丙胺68. 4 g及0. 54 g催化劑（1000 ppm)，混合攪拌均勻，然后加入85. 7g含氫環(huán)體，同時(shí)打開加熱設(shè)備，溫度控制在50~60 °C， 反應(yīng)2 h，之后滴加補(bǔ)加0.23 g催化劑，滴加結(jié)束后升溫至100 °C，保溫2 h，最后抽低沸。
[0023] 實(shí)施例4 : 鼓泡吸收C02實(shí)驗(yàn)，溶劑增重比例見表1。
[0024] 表1實(shí)驗(yàn)結(jié)果
一干：〇)2在與胺反應(yīng)之前經(jīng)過干燥器； 一濕：C02在與胺反應(yīng)之前經(jīng)過水飽和器。
[0025] 實(shí)施例5 : 將合成的氨基硅氧烷產(chǎn)品與MEA在150 °C下保溫三個(gè)月，考察溶劑的失重率。熱失重 實(shí)驗(yàn)，結(jié)果見圖1。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種新型氨基娃氧焼系列脫碳溶劑，其特征在于所述脫碳溶劑結(jié)構(gòu)式如下：其中，A代表含氨基的姪類；R代表Η或焼姪；*代表含氨基的姪類或焼姪；η表示聚合 度,η > 1。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述新型氨基娃氧焼系列脫碳溶劑的制備方法，其特征在于所述脫 碳溶劑按W下步驟制備： (1) 將反應(yīng)原料含碳碳不飽和雙鍵的有機(jī)胺及笛催化劑加入帶冷凝回流的裝置中，混 合攬拌均勻； (2) 打開加熱設(shè)備，滴加入反應(yīng)原料含氨娃氧焼，緩慢升溫后保溫； (3) 保溫結(jié)束后開始補(bǔ)加笛催化劑，升溫后繼續(xù)保溫，最后抽低沸。3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述新型氨基娃氧焼系列脫碳溶劑的制備方法，其特征在于步驟 (1) 所述反應(yīng)原料含碳碳不飽和雙鍵的有機(jī)胺是帰丙胺，笛催化劑為karste化催化劑。4. 根據(jù)權(quán)利要求2所述新型氨基娃氧焼系列脫碳溶劑的制備方法，其特征在于步驟 (2) 所述反應(yīng)原料含氨娃氧焼是低含氨硅油、含氨雙封頭、含氨環(huán)體。5. 根據(jù)權(quán)利要求2所述新型氨基娃氧焼系列脫碳溶劑的制備方法，其特征在于反應(yīng)原 料有機(jī)胺的碳碳不飽和雙鍵與含氨娃氧焼中氨的摩爾比為1:0. 8~1:1. 2,笛催化劑總用量 1~10 ppm (W金屬笛計(jì)）。6. 根據(jù)權(quán)利要求2所述新型氨基娃氧焼系列脫碳溶劑的制備方法，其特征在于反應(yīng)原 料有機(jī)胺的碳碳不飽和雙鍵與含氨娃氧焼中氨的摩爾比為1:1，笛催化劑總用量5 ppm (W 金屬笛計(jì))。7. 根據(jù)權(quán)利要求2所述新型氨基娃氧焼系列脫碳溶劑的制備方法，其特征在于步驟 (1) 笛催化劑用量占催化劑總用量的70%。8. 根據(jù)權(quán)利要求2所述新型氨基娃氧焼系列脫碳溶劑的制備方法，其特征在于步驟 (2) 所述升溫溫度為50~80 °C，所述保溫時(shí)間為1~3 h。9. 根據(jù)權(quán)利要求所述新型氨基娃氧焼系列脫碳溶劑的制備方法，其特征在于步驟（3) 笛催化劑用量占催化劑總用量的30%。10. 根據(jù)權(quán)利要求所述新型氨基娃氧焼系列脫碳溶劑的制備方法，其特征在于步驟 (3) 所述升溫溫度為60~120 °C，所述保溫時(shí)間為1~3 h。
【專利摘要】本發(fā)明屬于氣體分離技術(shù)領(lǐng)域，公開了一種新型氨基硅氧烷系列脫碳溶劑及其制備方法。本發(fā)明制備的氨基硅氧烷系列脫碳溶劑能快速吸收CO2，并形成固體氨基甲酸鹽，氨基硅氧烷系列脫碳溶劑具有蒸汽壓低，結(jié)構(gòu)性質(zhì)穩(wěn)定，功能基團(tuán)可設(shè)計(jì)，脫碳迅速，再生能耗低，性能溫和不腐蝕設(shè)備、環(huán)保無污染等突出優(yōu)點(diǎn)。
【IPC分類】B01D53/62, C08G77/26, C10L3/10, B01D53/14, C08G77/388
【公開號(hào)】CN105566636
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201410539651
【發(fā)明人】毛松柏, 劉鵬, 汪東
【申請(qǐng)人】中國(guó)石油化工股份有限公司, 南化集團(tuán)研究院
【公開日】2016年5月11日
【申請(qǐng)日】2014年10月14日