[发明专利]一种二氧化碳吸收剂的合成方法及其应用

说明书

本发明公开了一种二氧化碳吸收剂的合成方法及其应用。该二氧化碳吸收剂是2‑((3‑氨基丙基)(乙基)氨基)乙醇。其制备方法是以乙醇胺和丙烯腈为原料，低温反应一段时间，然后短暂加热反应，蒸出未反应物，再加入还原剂反应可获得2‑((3‑氨基丙基)(乙基)氨基)乙醇，收率75％‑80％。2‑((3‑氨基丙基)(乙基)氨基)乙醇用作二氧化碳吸收剂，是将其配置成浓度0.5mol/L‑3mol/L的水溶液，在10℃‑80℃吸收二氧化碳，在80℃‑120℃解吸二氧化碳；被吸收二氧化碳的体积分数可以为0％‑99％；与现有常见的胺类二氧化碳吸收剂相比，本发明提出的2‑((3‑氨基丙基)(乙基)氨基)乙醇吸收二氧化碳的性能要优异，体现在具有较大的吸收容量，较快的吸收速率、解吸速率和较高的循环解吸容量，以及较低的再生能耗。

技术领域

本发明涉及二氧化碳控制与减排领域，具体涉及2-((3-氨基丙基)(乙基)氨基)乙醇的合成方法及其作为二氧化碳吸收剂方面的应用。

背景技术

随着人类社会的不断发展、现代工业脚步的加快，人们大量开采矿业，燃烧物和汽车尾气排放物迅速增加，因此造成大气中的二氧化碳的含量暴涨，地球大气层的厚度增加，导致了全球变暖等一系列的环境问题。而二氧化碳作为潜在的化学资源，如何高效的捕获并储存，已经变为了一项非常重要的国际性研究课题。在二氧化碳的吸收方法中，应用最多的是化学吸收法，采用具有化学活性的吸收剂对气体进行洗涤，二氧化碳和吸收剂发生化学反应生成介稳化合物，然后在一定条件下使生成物分解并释放二氧化碳，解吸后的溶液再循环使用。化学吸收法经历了从热钾碱法、苯菲尔法到有机胺法的发展历程，处理水平也在逐渐升高。

有机胺法吸收二氧化碳是目前研究的热点问题，因为这种方法具有吸收量大、吸收效果好、吸收速率快、吸收剂可以回收利用等特点。

但是目前用于CO₂捕获的有机胺溶剂存在一些缺点，例如，伯胺(MEA)、仲胺(DEA)在CO₂吸收过程中具有较快的反应速率，但是在解吸过程中却需要消耗较大的能量去释放所吸收的CO₂，同时也意味着有较大的溶剂挥发量，造成更高的再生成本；且CO₂被吸收后生成的氨基甲酸盐腐蚀性较强，易对设备造成伤害。叔胺类吸收剂(如N-甲基二乙醇胺，MDEA)在CO₂解吸过程中相比伯、仲胺需要较小的能量消耗，但是其在CO₂吸收过程中的反应速率相比伯、仲胺要低很多，需要加入某些添加剂才能提高其吸收速率。因此，现有的有机胺并不能很好的满足工业化高速率、高容量以及低能耗的要求。

因此，开发高速率、高容量和低能耗的新型吸收剂是二氧化碳捕获领域发展的新趋势。

2-((3-氨基丙基)(乙基)氨基)乙醇结构式为：

目前该化合物主要应用于医药中间体。本发明提供了其作为CO₂吸收剂的用途以及提供了一种2-((3-氨基丙基)(乙基)氨基)乙醇的合成方法，与现有的吸收溶剂相比，2-((3-氨基丙基)(乙基)氨基)乙醇吸收性能优于现有的、常用的吸收溶剂如乙醇胺(MEA)、N-甲基二乙醇胺(MDEA),具有较快的吸收速率，较大的吸收容量，和较低的再生能耗。

发明内容

本发明的技术方案一是：

一种2-((3-氨基丙基)(乙基)氨基)乙醇的合成方法，包括：

(1)丙烯腈(化合物Ⅰ)与乙醇胺(化合物Ⅱ)一定温度下搅拌反应一段时间；反应完成后，将混合物短暂加热；然后于100℃-120℃真空蒸馏出未反应物，得到3-[乙基(2-羟乙基)氨基]丙腈(化合物Ⅲ)；

(2)将催化剂与3-[乙基(2-羟乙基)氨基]丙腈分别溶于溶剂，低温下缓慢滴加3-[乙基(2-羟乙基)氨基]丙腈到催化剂溶液中反应1.5-3h，反应完成后淬灭反应，蒸出溶剂，得到2-((3-氨基丙基)(乙基)氨基)乙醇(化合物Ⅲ)。