[发明专利]一种绿色高效的分离碳稳定同位素的方法

说明书

本发明属于化学交换法分离碳稳定同位素技术领域，尤其涉及一种绿色高效的分离稳定同位素(13C/12C)的化学交换溶剂组合物和筛选组合物的方法，化学交换溶剂组合物其中化学交换溶剂以胺类为主，可以为二元或三元体系，使用该溶剂组合物的分离方法与目前工业使用的低温精馏法相比，主要优势在于常温操作，工艺过程绿色低碳，安全可靠，同位素交换反应的分离效果更好。

技术领域

本发明属于化工传质分离技术领域，尤其涉及一种化学交换法分离碳稳定同位素的方法。

背景技术

我国是胃癌高发区域，而幽门螺旋杆菌是导致胃癌的最直接的因素之一。由于其对健康造成的巨大影响，因此对其及时检查和准确治疗至关重要。目前幽门螺旋杆菌的检测主要是通过13C-尿素和14C-尿素呼气试验进行，对比发现13C-尿素呼气试验较为安全，无辐射并且检测更为准确，但是该试验的检测药物完全依赖进口，成本很高。因此开发独立自主的同位素分离技术，实现药物的自主研发制备具有重要的实际价值。

目前已经实现工业化的方法是低温精馏法，但是其分离因子较低且耗能巨大，而且低温操作对设备要求高，原料前处理复杂，这些因素限制了其快速发展。国内目前由上海化工研究院正在进行相关的工作。相比较而言，化学交换法由于其操作简便，设备及前期投资较小在轻同位素分离中受到青睐，目前主要应用于2H、13C、15N、18O、34S等同位素分离，其中D2O绝大多数生产都是通过化学交换法实现的。化学交换法的核心是化学交换溶剂体系的筛选，目前常见体系的单级分离因子相对于低温精馏法较高，但是其平衡时间长，产量小，限制了其目前的广泛使用。针对目前化学交换法分离稳定同位素的工艺中存在的问题，采用三元体系设计得到化学交换法分离碳稳定同位素的新工艺，为未来稳定同位素的生产提供借鉴。

发明内容

发明要解决的技术问题

为了克服上述低温精馏过程存在的问题，本发明的目的是提供一种绿色高效的分离碳稳定同位素的分离用液体组合物的筛选方法及分离方法。

用于解决技术问题的方法

针对上述问题，本发明提出了一种分离稳定性碳同位素工艺中筛选同位素分离用液体组合物的方法，其包括以下步骤：

1)通过热力学平衡实验筛选得到用于碳同位素分离的胺类；

2)将筛选得到的胺类溶于有机溶剂中，测定得到二元体系的热力学分离因子；

3)在筛选得到的体系基础上，通过溶剂复配，构建由化学交换溶剂、助溶剂和稀释剂组成三元体系，并测定该混合体系的热力学分离因子；

4)通过多级分离塔装置进行三元体系的放大分离，并测定效果。

一种实施方式为，化学交换溶剂为有机胺类，有胺类包括：二丙胺，1,3-丙二胺，二丁胺，二乙烯三胺，三乙烯四胺，哌嗪，N-甲基哌嗪，N,N-二乙基乙醇胺，N-甲基-1,3-丙二胺，二戊胺，二己胺中的一种。

一种实施方式为，助溶剂和稀释剂包括去离子水，甲醇，乙醇，丙醇，丁醇，戊醇，己醇，辛醇，丙酮，乙酸乙酯，乙腈，正辛烷，甲苯，苯，三乙胺，异丙醇、甲基溶纤剂、乙醇胺、吡啶、乙二醇和三乙二醇乙醚中的至少一种。

根据本发明的第二方面，提供一种利用同位素分离用液体组合物分离稳定性碳同位素的方法，其包括以下步骤：

使用上述的方法筛选得到的组合物作为同位素分离用液体组合物；

将同位素分离用液体组合物溶液送入同位素分离塔设备中，初始原料二氧化碳气体加湿后从吸收塔底部加入，经过冷凝降温的同位素分离用液体组合物在吸收塔中与初始原料二氧化碳并流；

饱和后的同位素分离用液体组合物在吸收塔顶经过气液分离器分离，分离后的同位素分离用液体组合物溶液进入交换塔与解吸塔中解吸出来的二氧化碳进行同位素交换；