[发明专利]一种用于捕集酸性气体的氮撑化合物及其应用

说明书

技术领域

本发明涉及分离技术领域，特别是用于捕集酸性气体的氮撑化合物。

背景技术

全球气候变暖、环境污染日趋严峻，已受到世界各国的高度关注，二氧化碳和硫化氢等酸性气体因具有温室效应和高毒性及恶臭等原因，被认为需要捕集和回收的主要污染物。捕集废气等混合气中的二氧化碳，减少其排放，实现低碳经济，降低大气中二氧化碳浓度，是人类面临的共同难题和挑战。回收废气等混合气中的硫化氢，以达到环保排放标准，是环境保护的基本要求。各种高效低能耗可行的分离和捕集酸性气体技术受到各国的高度重视。各种高性能酸性气体捕集剂的开发是此领域研究的主题之一，近几年来，一些具有特殊分子结构的化合物，由于其在捕集性能上的优异性，已成为酸性气体捕集剂的研究热门课题和开发的主要对象。

有机胺类化合物具有中强碱的优良性能，在捕集酸性气体过程中可提供较高的吸收容量、吸收速率和再生速率，在工业上已得到了广泛应用。这些化合物如有机醇胺（如一乙醇胺（MEA）、二乙醇胺（DEA）、N-甲基二乙醇胺（MDEA）等）、氨基酸盐（如甘氨酸盐）等。国内外有大量的相关专利，如US4,895,670和US4,892,674提出的酸性气体捕集剂，由有机醇胺溶剂和位阻胺盐或位阻氨基酸形成；CN1356157A提出一种吸收剂由MDEA和一种空间位阻胺组成。CN1354036A提出一种胺溶剂由MEA和一种活性胺组成。CN1895738公开了由氨基酸盐和活化组分组成的复合溶液，具有优良的吸收和再生性能，并优于单一组分。这些专利涉及的捕集剂主要用于捕集CO₂和选择性脱除混合气中H₂S。

目前，用于捕集酸性气体的化合物主要集中在复合吸收剂上，单一吸收剂的吸收性能尚需要进一步提高，大多数吸收剂存在吸收容量小，价格昂贵，再生热较高，以及溶剂侵蚀材质等缺点。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有技术中存在的缺陷，提供一种对酸性气体具有高反应活性和高吸收容量的氮撑化合物。

为了达到上述目的，本发明提供了一种用于捕集酸性气体的氮撑化合物，其分子结构式如下：

式中R＝(-CH₂CH₂NH-)_nH，其中3≥n≥1。

典型的代表有：

本发明还提供了上述氮撑化合物在捕集酸性气体上的应用，撑化合物溶于水中制备成水溶液后，用于吸收酸性气体；水溶液中氮撑化合物的浓度为0.01～2.5mol/L，更优选的值为0.1～1.5mol/L。

本发明相比现有技术具有以下优点：本发明氮撑化合物以一N原子为核心，对称性叉撑三条胺基支链，对酸性气体的吸收容量远高于目前通用的吸收剂MEA。配置成水溶液对酸性气体进行吸收，浓度低，化合物易溶于水中，配制方便，但水溶液中氮撑化合物的浓度过低会影响吸收容量；水溶液中氮撑化合物的浓度高，吸收容量大，但浓度过高，化合物不易溶于水中，难以配制。因此在使用本发明氮撑化合物进行酸性气体吸收时，需要在合理的浓度范围内配制，才能达到较好的吸收效果。本发明氮撑化合物具有低浓度高吸收容量的特点。

附图说明

图1为对本发明氮撑化合物吸收容量进行测定的装置结构示意图。

图中，1-气瓶，2-气体流量计，3-吸收反应器，4-皂膜流量计，P-压力计，A-取样点。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明氮撑化合物进行详细说明。

实施例一

本发明氮撑化合物为：

溶于水中配制浓度为0.1mol/L的水溶液。

实施例二

本发明氮撑化合物为：

溶于水中配制浓度为2.5mol/L的水溶液。

实施例三

本发明氮撑化合物为：

溶于水中配制浓度为1.0mol/L的水溶液。

实施例四

本发明氮撑化合物为：

溶于水中配制浓度为1.5mol/L的水溶液。

实施例五

本发明氮撑化合物为：

溶于水中配制浓度为0.01mol/L的水溶液。

实施例六

本发明氮撑化合物为：

溶于水中配制浓度为0.05mol/L的水溶液。

实施例七

本发明氮撑化合物为：

溶于水中配制浓度为0.1mol/L的水溶液。

效果实施例