[发明专利]一种哌嗪基碳捕集剂的合成方法

权利要求书

1.一种哌嗪基碳捕集剂的合成方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1：将化合物A、化合物B发生取代反应，合成伯胺基保护的N-胺烷基哌嗪中间体；

S2：在极性溶剂中，向N-胺烷基哌嗪中间体中加入化合物C发生加成反应，合成伯胺基保护的羟烷基哌嗪中间体；

S3：向羟烷基哌嗪中间体中加水发生水解反应，生成化合物D粗品；

S4：分离精制得到化合物D，与添加剂、助剂复配，制得哌嗪基碳捕集剂；

化合物A为N-胺烷基哌嗪，化合物B为脂肪酮，化合物C为环氧烷烃，化合物D为羟烷基胺烷基哌嗪；取代反应为单端基保护反应；水解反应为脱保护反应。

2.根据权利要求1所述的一种哌嗪基碳捕集剂的合成方法，其特征在于，所述化合物A、B、C和D分别具有如下所示结构：

所述化合物A、B、C和D中R¹为亚甲基、亚乙基、亚丙基或亚丁基；R²为H质子、甲基、乙基、正丙基或异丙基；R³为C1～C3烷基，R⁴为C3～C6烷基。

3.根据权利要求1所述的一种哌嗪基碳捕集剂的合成方法，其特征在于，所述取代反应为：室温搅拌下，将N-胺烷基哌嗪缓慢加入脂肪酮溶液中发生取代反应，生成N-胺烷基哌嗪中间体；

N-胺烷基哌嗪与脂肪酮的摩尔比为1:0.5～1:5，取代反应方程式如下：

4.根据权利要求1所述的一种哌嗪基碳捕集剂的合成方法，其特征在于，所述加成反应为：30～80℃搅拌条件下，向N-胺烷基哌嗪中间体中先加入极性溶剂搅拌均匀，后加入环氧烷烃发生亲核加成反应，生成羟烷基哌嗪中间体；

环氧烷烃与N-胺烷基哌嗪的摩尔比为1：1～1.5：1，加成反应方程式如下：

所述极性溶剂为甲醇、乙醇、丙醇、二氧六环和四氢呋喃中的一种。

5.根据权利要求1所述的一种哌嗪基碳捕集剂的合成方法，其特征在于，所述水解反应为：室温搅拌下，向羟烷基哌嗪中间体溶液中加入水发生水解反应，生成化合物D粗品；

水与N-胺烷基哌嗪的摩尔比为1:1～5:1，水解反应方程式如下：

6.根据权利要求1所述的一种哌嗪基碳捕集剂的合成方法，其特征在于，所述化合物D分离精制纯化步骤为：将化合物D粗品进行精馏操作，馏出液静置分相，上相作脂肪酮回用，下相作蒸馏水回用；残余液为含有化合物D的混合溶液，采用重结晶操作获得化合物D。

7.根据权利要求1所述的一种哌嗪基碳捕集剂的合成方法，其特征在于，所述哌嗪基碳捕集剂的制备操作为：常温搅拌下，按照质量分数为5～70％将化合物D加入水中，与添加剂、助剂复配，即制得哌嗪基碳捕集剂。

8.根据权利要求1-7任意一项所述的哌嗪基碳捕集剂的合成方法，其特征在于，所述哌嗪基碳捕集剂，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。