[发明专利]哌嗪鎓三氟乙酸盐化合物和使用该物的二氧化碳吸收剂

说明书

相关申请的交叉引用

本申请要求于2009年6月29日提交的韩国申请第10-2009-0058340号的优先权，该申请的全部内容引入本文作为参考。

技术领域

本申请涉及一种新的哌嗪鎓三氟乙酸盐(piperaziniumtrifluoroacetate)化合物和包括该化合物的二氧化碳吸收剂。

背景技术

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℃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，包括咪唑鎓、吡唑鎓、三唑鎓、吡啶鎓、哒嗪鎓和嘧啶鎓，阴离子的例子有卤素(例如，Cl^-、Br^-和I^-)、BF4^-、PF6^-、(CF₃SO)₂N^-、CF₃SO₃^-、MeSO₃^-、NO₃^-、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。

在此背景技术部分中公开的上述信息仅用于增强对本发明背景技术的理解，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。

发明内容