[发明专利]一种羟烷基哌嗪基碳捕集剂的制备方法与应用

权利要求书

1.一种羟烷基哌嗪基碳捕集剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：以N-胺烷基哌嗪或1-Boc-4-胺烷基哌嗪、环氧烷烃为原料，在10～70℃下发生亲核加成反应，生成羟烷基哌嗪基有机胺化合物粗品溶液，经分离纯化后获得羟烷基哌嗪基有机胺溶液，经与溶剂、添加剂、助剂复配可制得羟烷基哌嗪基碳捕集剂；

所述羟烷基哌嗪基有机胺化合物具有如下结构式的A或B化合物：

所述A和B中，R¹包括甲基、乙基、正丙基、异丙基；R²包括亚甲基、亚乙基、亚丙基、亚丁基。

2.根据权利要求1所述的一种羟烷基哌嗪基碳捕集剂的制备方法，其特征在于，所述合成原料为N-胺烷基哌嗪或1-Boc-4-胺烷基哌嗪、环氧烷烃，即具有如下结构式的C、D、E化合物：

化合物C为N-胺烷基哌嗪，化合物D为1-Boc-4-胺烷基哌嗪，化合物E为环氧烷烃；结构式中的R¹包括甲基、乙基、正丙基、异丙基；R²包括亚甲基、亚乙基、亚丙基、亚丁基。

3.根据权利要求2所述的一种羟烷基哌嗪基碳捕集剂的制备方法，其特征在于，所述羟烷基哌嗪基有机胺化合物的制备方法，具体操作步骤如下：

(1)所述羟烷基哌嗪基有机胺为A结构式化合物时，制备方法为：化合物C、E和水按一定比例混合，10～70℃下发生亲核加成反应，后经分离纯化得到A化合物溶液，反应方程式为：

(2)所述羟烷基哌嗪基有机胺为B结构式化合物时，制备方法为：化合物D、E和水按一定比例混合，10～70℃下发生亲核加成反应，后经酸解、分离纯化得到B化合物溶液，反应方程式为：

4.根据权利要求3所述的一种羟烷基哌嗪基碳捕集剂的制备方法，其特征在于，所述羟烷基哌嗪基有机胺化合物的制备方法中，将化合物C溶解于溶剂中配置成质量分数为10～70％的溶液，充分混合后，在10～60℃下向反应混合液中缓慢加入与化合物C摩尔比为1～1.5:1的化合物E，进行加成反应，持续反应5h后，经分离纯化得到化合物A。

5.根据权利要求3所述的一种羟烷基哌嗪基碳捕集剂的制备方法，其特征在于，所述羟烷基哌嗪基有机胺化合物的制备方法中，将化合物D溶解于溶剂中配置成质量分数为10～70％的溶液，充分混合后，在10～30℃下向反应混合液中缓慢加入与化合物D摩尔比为1～1.5：1的化合物E，进行加成反应，持续反应8h后，得到中间体。

6.根据权利要求5所述的一种羟烷基哌嗪基碳捕集剂的制备方法，其特征在于，将中间体加入到质量分数为50％的三氟乙酸的二氯甲烷溶液，进行脱Boc基团，持续反应2h后经分离纯化得到化合物B。

7.根据权利要求1所述的一种羟烷基哌嗪基碳捕集剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：常温搅拌条件下，羟烷基哌嗪基有机胺按照质量分数为5～70％，与溶剂、添加剂、助剂均质复配，即可制得羟烷基哌嗪基碳捕集剂。

8.根据权利要求1～7任意一项所述的羟烷基哌嗪基碳捕集剂的制备方法，其特征在于，所述羟烷基哌嗪基碳捕集剂或以所述方法制备的羟烷基哌嗪基有机胺为主要成分的复合型碳捕集剂，应用于燃煤发电、钢铁、冶金、水泥建材、石油化工、玻璃、超细粉体产业工业烟气中二氧化碳的捕集、回收与利用。