CN108079748A - 羟丙基哌嗪类有机胺脱硫剂及其制备方法和应用 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及烟气脱硫技术领域,具体涉及一种羟丙基哌嗪类有机胺脱硫剂及其制备方法和应用,所述脱硫剂包括主料和辅料;所述主料包括:N,N’‑二(2‑羟丙基)哌嗪和N‑(2‑羟丙基)哌嗪;所述辅料包括:N‑(1‑甲基‑2‑羟乙基)哌嗪、N,N’‑二(1‑甲基‑2‑羟乙基)哌嗪、丙二醇和烯丙醇;在所述主料和辅料的用量比例中,所述主料的质量分数为80‑100%,所述辅料的质量分数为0‑20%。本发明所述脱硫剂具有绿色、环保、无需分离、可直接调配为脱硫剂水溶液等特点,所制得脱硫剂结晶温度低、在脱硫过程中不易堵塞管道。
Description
技术领域
本发明涉及烟气脱硫技术领域,主要涉及烟气脱硫并资源化回收二氧化硫技术领域,具体涉及一种羟丙基哌嗪类有机胺脱硫剂及其制备方法和应用。
背景技术
烟气是气体和烟尘的混合物,烟气中含有的二氧化硫气体不仅危害人体健康,形成的酸雨对地球生态环境和人类社会经济产生了严重的影响和破坏,所以迫切需要一种高效的二氧化硫吸收剂。目前国际上普遍采用的石灰石/石膏法脱硫率虽高于95%,但其副产物难以处理。
申请号为200910117195.7的发明专利公开了1,4-二(2-羟丙基)哌嗪的制备方法。该方法以哌嗪和环氧丙烷为原料,以甲醇为溶剂,合成1,4-二(2-羟丙基)哌嗪。如果将其配制成1,4-二(2-羟丙基)哌嗪有机胺脱硫剂的水溶液,先需要蒸发甲醇溶剂,接着离心分离并烘干得到1,4-二(2-羟丙基)哌嗪固体、且1,4-二(2-羟丙基)哌嗪的甲醇母液需循环使用,最后再将1,4-二(2-羟丙基)哌嗪固体溶于水得到1,4-二(2-羟丙基)哌嗪有机胺脱硫剂的水溶液。该制备方法需要使用甲醇作为有机溶剂,生产过程能耗大、步骤多,产品和溶剂在分离过程中会有损失。
申请号为201610745489.4的发明专利公开了以1,4-二(2-羟丙基)哌嗪为主要成分的复配型哌嗪类有机胺脱硫剂的制备。该脱硫剂的制备是通过单纯的物理方法将N-羟乙基哌嗪等多种物质进行复配、混合,复配过程中必须使用高纯度、价格昂贵的N-羟乙基哌嗪和1,4-二(2-羟丙基)哌嗪,且需要加热和搅拌以形成均匀的脱硫剂水溶液,没有直接从化学反应的角度设计脱硫剂的组成。
申请号为201410134956.0的发明专利公开了使用一种用于回收工业废气中二氧化硫的有机胺盐水溶液的制备方法。其中有机胺是通过将哌嗪溶于水后通入一定量环氧乙烷制得。环氧乙烷在常温下为气态,在反应过程中难以精确计量,且环氧乙烷的反应活性高,与哌嗪剧烈反应大量放热,副反应多。
发明内容
本发明解决的技术问题是:在现有技术中,1,4-二(2-羟丙基)哌嗪在制备过程中存在需要使用、分离、回收有机溶剂,合成工艺繁琐的问题。
本发明的目的是:减少1,4-二(2-羟丙基)哌嗪制备过程中的反应步骤,降低生产成本,本发明提供一种绿色、环保、无需分离、组成可控的羟丙基哌嗪类有机胺脱硫剂及其制备方法。
本发明采用水为溶剂,通过调节原料哌嗪与环氧丙烷的配比、哌嗪与水的配比、反应温度与反应时间等工艺条件,直接得到N,N’-二(2-羟丙基)哌嗪和N-(2-羟丙基)哌嗪为主要成分,N-(1-甲基-2-羟乙基)哌嗪、N,N’-二(1-甲基-2-羟乙基)哌嗪、丙二醇、烯丙醇为辅助成分的羟丙基哌嗪类有机胺脱硫剂。该方法可通过调节反应条件控制产物中N,N’-二(2-羟丙基)哌嗪、N-(2-羟丙基)哌嗪及辅助成分的比例,从而实现羟丙基哌嗪类有机胺脱硫剂的吸收和解吸性能的可控调节。本发明以水为溶剂取代了有机胺脱硫剂制备中常用的甲醇、乙醇等有机溶剂,具有绿色、环保、无需分离、可直接调配为脱硫剂水溶液等特点,所制得脱硫剂结晶温度低、在脱硫过程中不易堵塞管道。
具体来说,针对现有技术的不足,本发明提供了如下技术方案:
一种羟丙基哌嗪类有机胺脱硫剂,其特征在于,包括主料和辅料;所述主料包括:N,N’-二(2-羟丙基)哌嗪和N-(2-羟丙基)哌嗪;所述辅料包括:N-(1-甲基-2-羟乙基)哌嗪、N,N’-二(1-甲基-2-羟乙基)哌嗪、丙二醇和烯丙醇;
在所述主料和辅料的用量比例中,所述主料的质量分数为80-100%,所述辅料的质量分数为0-20%。
优选的,上述脱硫剂中,所述主料的质量分数为≥80%且<100%,所述辅料的质量分数为>0%,且≤20%。
优选的,上述脱硫剂中,所述主料的质量分数为≥90%且<100%,所述辅料的质量分数>0%且≤10%。
优选的,上述脱硫剂中,所述N,N’-二(2-羟丙基)哌嗪和N-(2-羟丙基)哌嗪的质量比为1:100-100:1,优选为1:100-20:1,更优选为1:100-10:1,更优选为1:100-9:1。
优选的,上述脱硫剂中,在所述主料和辅料的用量比例中,所述N-(1-甲基-2-羟乙基)哌嗪质量分数为0-5%,所述N,N’-二(1-甲基-2-羟乙基)哌嗪质量分数为0-5%,所述丙二醇质量分数为0-5%,所述烯丙醇质量分数为0-5%。
优选的,上述脱硫剂中,在所述主料和辅料的用量比例中,所述丙二醇质量分数为>0且≤5%,优选为0.05-5%。,更优选为1-5%。
优选的,上述脱硫剂中,在所述主料和辅料的用量比例中,所述N-(1-甲基-2-羟乙基)哌嗪质量分数为0-2%。
优选的,上述脱硫剂中,在所述主料和辅料的用量比例中,所述N,N’-二(1-甲基-2-羟乙基)哌嗪质量分数为1-5%。
优选的,上述脱硫剂中,在所述主料和辅料的用量比例中,所述烯丙醇质量分数为0.1-5%。
优选的,上述脱硫剂中,所述脱硫剂还包括水,所述主料和辅料的总质量浓度为3-60%,优选为20-60%,更优选为30-60%。
优选的,上述脱硫剂中,所述脱硫剂采用含有下述组分的原料制成:哌嗪、环氧丙烷和水;所述哌嗪与环氧丙烷的物质的量之比为1:(1.0-2.5),所述哌嗪与水的质量比为1:(2.0-50.0)。
优选的,上述脱硫剂中,所述哌嗪与环氧丙烷的物质的量之比为1:(1.5-2.5)。
优选的,上述脱硫剂中,所述哌嗪与水的质量比为1:(2.0-20.0),优选为1:(2.0-10.0)。
优选的,上述脱硫剂中,所述脱硫剂的结晶温度为-1~-26℃,优选为-5~-26℃。
本发明还提供上述羟丙基哌嗪类有机胺脱硫剂的制备方法,其特征在于,包括下述步骤:
将哌嗪加入水中,滴加环氧丙烷,反应后得到所述有机胺脱硫剂;其中,所述哌嗪与环氧丙烷的物质的量之比为1:(1.0-2.5),所述哌嗪与水的质量比为1:(2.0-50.0)。
优选的,上述制备方法中,所述反应温度为-10~75℃,优选为0-75℃,更优选为20-75℃。
优选的,上述制备方法中,所述反应时间为1-12h。
优选的,上述制备方法中,所述反应后还包括将产物干燥的过程。
优选的,上述制备方法中,所述反应后还包括在产物中添加溶剂的过程,优选的,所述溶剂选自水或有机溶剂。
本发明还提供上述羟丙基哌嗪类有机胺脱硫剂在烟气脱硫技术领域的应用。
本发明的有益效果是:
(1)本方法使用的溶剂为水,来代替目前羟丙基哌嗪类有机胺脱硫剂制备过程中使用的甲醇、乙醇等有机溶剂,具有绿色、环保、无需分离、可直接调配为脱硫剂水溶液等特点。
(2)本方法可以直接得到不同含量的N,N’-二(2-羟丙基)哌嗪和N-(2-羟丙基)哌嗪为主要成分,N-(1-甲基-2-羟乙基)哌嗪、N,N’-二(1-甲基-2-羟乙基)哌嗪、丙二醇与烯丙醇为辅助成分的羟丙基哌嗪类有机胺脱硫剂。通过制备不同组成的羟丙基哌嗪类有机胺脱硫剂可调控其吸收能力和解吸性能,且具有结晶温度低、在脱硫过程中不易堵塞管道的特点。
(3)本方法可通过调节原料哌嗪和环氧丙烷的配比、哌嗪与溶剂水的配比、反应温度和反应时间等工艺条件,所得羟丙基哌嗪类有机胺脱硫剂中,在所述主料和辅料的用量比例中,N,N’-二(2-羟丙基)哌嗪与N-(2-羟丙基)哌嗪总质量含量为80~100%(其中N,N’-二(2-羟丙基)哌嗪与N-(2-羟丙基)哌嗪物质的量之比为1:100~100:1),N-(1-甲基-2-羟乙基)哌嗪质量含量为0~5%,N,N’-二(1-甲基-2-羟乙基)哌嗪质量含量为0~5%,丙二醇质量含量为0~5%,烯丙醇质量含量为0~5%。
附图说明
图1为实施例2所述脱硫剂的气相色谱图。
图2为实施例2中1,4-二(2-羟丙基)哌嗪的质谱图。
具体实施方式
鉴于目前有机胺脱硫剂的制备工艺繁琐,成本较高,环保性和脱硫效果都有待提高的问题,本发明提供一种羟丙基哌嗪类有机胺脱硫剂及其制备方法和应用。
本发明所述制备方法是以水为溶剂,通过调节原料哌嗪和环氧丙烷的配比、哌嗪与水的配比、反应温度和反应时间等工艺条件,一步制得化学组成与含量可控的N,N’-二(2-羟丙基)哌嗪和N-(2-羟丙基)哌嗪为主要成分,N-(1-甲基-2-羟乙基)哌嗪、N,N’-二(1-甲基-2-羟乙基)哌嗪、丙二醇与烯丙醇为辅助成分的复合产物。
本发明所述羟丙基哌嗪类有机胺脱硫剂指的是链端含有羟丙基的哌嗪类有机胺脱硫剂。
所述的N,N’-二(2-羟丙基)哌嗪结构式如下:
所述的N-(2-羟丙基)哌嗪结构式如下:
主反应方程式为:
副反应方程式为:
一种优选的实施方式中,该方法的特征在于采用水为溶剂,通过调节原料哌嗪和环氧丙烷的配比、哌嗪与水的配比、反应温度和反应时间等工艺条件,直接制备出化学组成与含量可控的N,N’-二(2-羟丙基)哌嗪和N-(2-羟丙基)哌嗪为主要成分,N-(1-甲基-2-羟乙基)哌嗪、N,N’-二(1-甲基-2-羟乙基)哌嗪、丙二醇与烯丙醇为辅助成分的羟丙基哌嗪类有机胺脱硫剂。
优选的,上述方法中,通过调节原料哌嗪和环氧丙烷的物质的量比为1:1.0~1:2.5,哌嗪和溶剂水的质量比为1:2.0~1:50.0,反应温度为-10~75℃和反应时间为1~12h等工艺条件,可以直接得到N,N’-二(2-羟丙基)哌嗪和N-(2-羟丙基)哌嗪为主要成分的复合产物。
优选的,所述脱硫剂中,N,N’-二(2-羟丙基)哌嗪与N-(2-羟丙基)哌嗪总质量含量为80~100%(其中N,N’-二(2-羟丙基)哌嗪与N-(2-羟丙基)哌嗪物质的量之比为1:100~100:1),N-(1-甲基-2-羟乙基)哌嗪质量含量为0~5%,N,N’-二(1-甲基-2-羟乙基)哌嗪质量含量为0~5%,丙二醇质量含量为0~5%,烯丙醇质量含量为0~5%。
本发明所述脱硫剂的制备方法中,采用水为溶剂取代了目前羟丙基哌嗪类有机胺脱硫剂制备过程中使用的甲醇、乙醇等有机溶剂,具有绿色、环保、无需分离、可直接调配为脱硫剂水溶液等特点。通过制备不同组成的羟丙基哌嗪类有机胺脱硫剂可调控其吸收能力和解吸性能。
本发明中,所述N,N’-二(2-羟丙基)哌嗪和1,4-二(2-羟丙基)哌嗪指的是相同的物质。
另一种优选的实施方式中,水相直接制备羟丙基哌嗪类有机胺脱硫剂的具体操作步骤如下:
将一定量哌嗪溶解于水中,在回流冷凝搅拌下,滴加摩尔比为1.0~2.5倍的环氧丙烷,滴加过程中反应温度控制在-10~75℃,滴加完毕后继续在该温度下反应1~12h,即得N,N’-二(2-羟丙基)哌嗪与N-(2-羟丙基)哌嗪总质量含量为80~100%(其中N,N’-二(2-羟丙基)哌嗪与N-(2-羟丙基)哌嗪物质的量之比为1:100~100:1),N-(1-甲基-2-羟乙基)哌嗪质量含量为0~5%,N,N’-二(1-甲基-2-羟乙基)哌嗪质量含量为0~5%,丙二醇质量含量为0~5%,烯丙醇质量含量为0~5%的羟丙基哌嗪类有机胺脱硫剂。
下面通过具体实施例来进一步说明本发明所述有机胺脱硫剂及其制备方法和应用。
下面实施例中所用到各试剂和仪器来源如下:
无水哌嗪的生产企业是国药集团化学试剂有限公司;
环氧丙烷的生产企业是国药集团化学试剂有限公司。
实施例1
将17.23g无水哌嗪溶解于100mL水中,在回流冷凝搅拌下,滴加11.62g环氧丙烷,滴加过程中温度控制在25~30℃,滴加完毕后保持温度于25℃,继续反应3h,即得羟丙基哌嗪类有机胺脱硫剂水溶液。
对上述产物的成分进行分析检测,结果表明:N,N’-二(2-羟丙基)哌嗪与N-(2-羟丙基)哌嗪物质的量比为1:100,N,N’-二(2-羟丙基)哌嗪与N-(2-羟丙基)哌嗪总质量含量为98%,N-(1-甲基-2-羟乙基)哌嗪的质量含量为2.0%,N,N’-二(1-甲基-2-羟乙基)哌嗪、丙二醇与烯丙醇未检出。
其中,检测过程所用仪器为气相色谱仪。厂家为:天美(中国)科学仪器有限公司;型号为:GC7900;检测方法参数为:载气:氮气,进样口温度:210℃,柱箱温度:160℃,检测器温度:210℃。
实施例2
将17.23g无水哌嗪溶解于100mL水中,在回流冷凝搅拌下,滴加入22.07g环氧丙烷,滴加过程中温度控制在25~30℃,滴加完毕后保持温度于25℃,继续反应3h,即得羟丙基哌嗪类有机胺脱硫剂水溶液。
对上述产物的成分进行分析检测,结果表明:N,N’-二(2-羟丙基)哌嗪与N-(2-羟丙基)哌嗪物质的量之比为8.95:1.05,N,N’-二(2-羟丙基)哌嗪与N-(2-羟丙基)哌嗪总质量含量为97.13%,N-(1-甲基-2-羟乙基)哌嗪的质量含量为0.1%,N,N’-二(1-甲基-2-羟乙基)哌嗪的质量含量为2.50%,烯丙醇的质量含量为0.22%,丙二醇的质量含量为0.05%。。
实施例2所述有机胺脱硫剂的气相色谱图如图1所示,由图可知,时间为1.219处的峰表明脱硫剂中存在烯丙醇,1.313处的峰表明存在丙二醇,2.579处的峰表明存在N-(2-羟丙基)哌嗪,3.148处的峰表明存在N-(1-甲基-2-羟乙基)哌嗪,7.783处的峰表明存在N,N’-二(2-羟丙基)哌嗪,9.593处的峰表明存在N,N’-二(1-甲基-2-羟乙基)哌嗪。
图2为实施例2中所述N,N’-二(2-羟丙基)哌嗪的质谱图,所用仪器为气质联用色谱仪,厂家为:Finnigan公司,型号为:Trace GC/ISQ MS,检测方法为:GC条件色谱柱:TRACETR-5MS(30m×0.25mm×0.25μm);载气:He气(纯度99.999%);柱流量:1mL·min-1;分流比:50:1;进样量:0.5μL;进样口温度:250℃;柱箱温度:起始温度40℃,停留3min,以15℃·min-1升温至260℃,停留5min。
MS条件离子源:EI源;离子源温度:230℃;电子能量:70ev;扫描方式:SCAN;扫描范围:33~550amu;色谱-质谱连接口温度:280℃。
由图2可以看出,当核质比(M/Z)为70.06、84.08、98.08、114.11、142.11、157.13、187.14和201.16处的峰值表明N,N’-二(2-羟丙基)哌嗪的存在。
由图1和图2可以充分说明按照实施例2成功的合成了含N-(2-羟丙基)哌嗪、N,N’-二(2-羟丙基)哌嗪、N-(1-甲基-2-羟乙基)哌嗪、N,N’-二(1-甲基-2-羟乙基)哌嗪、丙二醇及烯丙醇的复合型脱硫剂。
实施例3
将17.23g无水哌嗪溶解于100mL水中,在回流冷凝搅拌下,滴加入29.04g环氧丙烷,滴加过程中温度控制在25~30℃,滴加完毕后保持温度于25℃,继续反应3h,即得羟丙基哌嗪类有机胺脱硫剂水溶液。
对上述产物的成分进行分析检测,结果表明:N,N’-二(2-羟丙基)哌嗪与N-(2-羟丙基)哌嗪物质的量之比为100:1,N,N’-二(2-羟丙基)哌嗪与N-(2-羟丙基)哌嗪总质量含量为92.5%,N,N’-二(1-甲基-2-羟乙基)哌嗪的质量含量为2.00%,烯丙醇的质量含量为4.00%,丙二醇的质量含量为1.50%,N-(1-甲基-2-羟乙基)哌嗪未检出。
实施例4
将2.00g无水哌嗪溶解于100mL水中,在回流冷凝搅拌下,滴加入2.56g环氧丙烷,滴加过程中温度控制在25~30℃,滴加完毕后保持温度于25℃,继续反应3h,即得羟丙基哌嗪类有机胺脱硫剂水溶液。
对上述产物的成分进行分析检测,结果表明:N,N’-二(2-羟丙基)哌嗪与N-(2-羟丙基)哌嗪物质的量之比为8.95:1.05,N,N’-二(2-羟丙基)哌嗪与N-(2-羟丙基)哌嗪总质量含量为97.14%,N-(1-甲基-2-羟乙基)哌嗪的质量含量为0.1%,N,N’-二(1-甲基-2-羟乙基)哌嗪的质量含量为2.47%,烯丙醇的质量含量为0.25%,丙二醇的质量含量为0.04%。
实施例5
将2.00g无水哌嗪溶解于100mL水中,在回流冷凝搅拌下,滴加入2.56g环氧丙烷,滴加过程中温度控制在0~5℃,滴加完毕后保持温度于0℃,继续反应12h,即得羟丙基哌嗪类有机胺脱硫剂水溶液。
对上述产物的成分进行分析检测,结果表明:N,N’-二(2-羟丙基)哌嗪与N-(2-羟丙基)哌嗪物质的量之比为9:1,N,N’-二(2-羟丙基)哌嗪与N-(2-羟丙基)哌嗪总质量含量为98.2%,N-(1-甲基-2-羟乙基)哌嗪的质量含量为0.1%,N,N’-二(1-甲基-2-羟乙基)哌嗪的质量含量为1.55%,烯丙醇的质量含量为0.14%,丙二醇的质量含量为0.01%。
实施例6
将50.0g无水哌嗪溶解于100mL水中,在回流冷凝搅拌下,滴加入64.05g环氧丙烷,滴加过程中温度控制在65~70℃,滴加完毕后保持温度于65℃,继续反应1h,即得羟丙基哌嗪类有机胺脱硫剂水溶液。
对上述产物的成分进行分析检测,结果表明:N,N’-二(2-羟丙基)哌嗪与N-(2-羟丙基)哌嗪物质的量之比为8.9:1.1,N,N’-二(2-羟丙基)哌嗪与N-(2-羟丙基)哌嗪总质量含量为94.91%,N-(1-甲基-2-羟乙基)哌嗪的质量含量为0.5%,N,N’-二(1-甲基-2-羟乙基)哌嗪的质量含量为4.00%,烯丙醇的质量含量为0.50%,丙二醇的质量含量为0.09%。
实施例7
将17.23g无水哌嗪溶解于100mL水中,在回流冷凝搅拌下,滴加入29.04g环氧丙烷,滴加过程中温度控制在65~70℃,滴加完毕后保持温度于65℃,继续反应3h,即得羟丙基哌嗪类有机胺脱硫剂水溶液。
干燥后对产物的成分进行分析检测,结果表明:N,N’-二(2-羟丙基)哌嗪与N-(2-羟丙基)哌嗪物质的量之比为19:1,N,N’-二(2-羟丙基)哌嗪与N-(2-羟丙基)哌嗪总质量含量为83.5%,N-(1-甲基-2-羟乙基)哌嗪的质量含量为1.3%,N,N’-二(1-甲基-2-羟乙基)哌嗪的质量含量为4.98%,烯丙醇的质量含量为5.00%,丙二醇的质量含量为5.00%。
1.结晶温度
检测方法:降温结晶。
所用仪器为:加热制冷型恒温油浴,厂家:德国HUBER公司,型号:Ministnt240。
实施例1-实施例7所述脱硫剂的结晶温度如表1所示:
表1脱硫剂的结晶温度
脱硫剂 | 实施例1 | 实施例2 | 实施例3 | 实施例4 | 实施例5 | 实施例6 | 实施例7 |
结晶温度 | -5.5℃ | -5.9℃ | -5.6℃ | -1.6℃ | -1.2℃ | -20℃ | -7.0℃ |
说明结晶温度低,在脱硫过程中不易堵塞管道。
2.脱硫实验
检测方法:将脱硫剂配置成吸收液,通入模拟烟气,通过吸收液对模拟烟气进行吸收,测定吸收液对模拟烟气中SO2吸收性能;再向吸收液中通入解吸气,使SO2进行解吸。其中,模拟烟气的成分为:SO2与N2的混合气体,SO2质量浓度为:5000mg/m3;解吸气成分为:N2。
检测参数:吸收温度:102℃,解吸温度:50℃;气流量:吸收气(即模拟烟气)流量:0.5L/min,解吸气流量:0.1L/min;吸收液中脱硫剂浓度:0.3mol/L;所用检测仪器:SO2烟气分析仪,厂家:Kane Interrnational Limited.UK,型号:SGA 94。
其中,吸收液的配制方法为:通过电位滴定法测定溶液中有机胺的浓度,通过气相色谱法测得不同物质间的校正因子和相对含量,结合两种方法可计算出溶液中溶质的浓度,后再加水配成目标浓度的吸收液。
结果表明:实施例1-实施例7所述脱硫剂对SO2的饱和吸收容量和解吸率结果如表2所示:
表2脱硫剂对SO2的饱和吸收容量和解吸率
其中,所述饱和吸收量指的是:在一定条件下,单位物质的量的吸收剂所能吸收的SO2的最大量;所述解吸率计算公式为:解吸率=1-解吸后吸收液中SO2的物质的量/解吸前吸收液中SO2的物质的量。
综上所述,在水相直接制备羟丙基哌嗪类有机胺脱硫剂的过程中,通过调节原料哌嗪和环氧丙烷的配比及相应的反应温度和反应时间等工艺条件,即可得到组分不同的脱硫剂水溶液。
Claims (11)
1.一种羟丙基哌嗪类有机胺脱硫剂,其特征在于,包括主料和辅料;所述主料包括:N,N’-二(2-羟丙基)哌嗪和N-(2-羟丙基)哌嗪;所述辅料包括:N-(1-甲基-2-羟乙基)哌嗪、N,N’-二(1-甲基-2-羟乙基)哌嗪、丙二醇和烯丙醇;
在所述主料和辅料的用量比例中,所述主料的质量分数为80-100%,所述辅料的质量分数为0-20%。
2.根据权利要求1所述脱硫剂,其中,所述主料的质量分数为≥80%且<100%,所述辅料的质量分数为>0%,且≤20%。
3.根据权利要求1或2所述脱硫剂,其中,所述N,N’-二(2-羟丙基)哌嗪和N-(2-羟丙基)哌嗪的质量比为1:100-100:1,优选为1:100-20:1,更优选为1:100-10:1。
4.根据权利要求1-3任一项所述脱硫剂,其中,在所述主料和辅料的用量比例中,所述N-(1-甲基-2-羟乙基)哌嗪质量分数为0-5%,所述N,N’-二(1-甲基-2-羟乙基)哌嗪质量分数为0-5%,所述丙二醇质量分数为0-5%,所述烯丙醇质量分数为0-5%。
5.根据权利要求1-4任一项所述脱硫剂,其中,在所述主料和辅料的用量比例中,所述丙二醇质量分数为>0且≤5%,优选为0.05-5%,更优选为1-5%。
6.根据权利要求1-5任一项所述脱硫剂,其中,所述脱硫剂还包括水,所述主料和辅料的总质量浓度为3-60%,优选为20-60%,更优选为30-60%。
7.根据权利要求1-6任一项所述脱硫剂,其中,所述脱硫剂的结晶温度为-1~-26℃,优选为-5~-26℃。
8.根据权利要求1所述脱硫剂,其中,所述脱硫剂采用含有下述组分的原料制成:哌嗪、环氧丙烷和水;所述哌嗪与环氧丙烷的物质的量之比为1:(1.0-2.5),优选为1:(1.5-2.5),所述哌嗪与水的质量比为1:(2.0-50.0)。
9.根据权利要求8所述脱硫剂,其中,所述哌嗪与水的质量比为1:(2.0-20.0),优选为1:(2.0-10.0)。
10.权利要求1所述羟丙基哌嗪类有机胺脱硫剂的制备方法,其特征在于,包括下述步骤:
将哌嗪加入水中,滴加环氧丙烷,反应后得到所述有机胺脱硫剂;其中,所述哌嗪与环氧丙烷的物质的量之比为1:(1.0-2.5),所述哌嗪与水的质量比为1:(2.0-50.0),优选的,所述反应温度为-10~75℃。
11.权利要求1-9任一项所述羟丙基哌嗪类有机胺脱硫剂在烟气脱硫技术领域的应用。
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Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN112107967A (zh) * | 2020-09-28 | 2020-12-22 | 绍兴兴欣新材料股份有限公司 | 一种有机胺脱硫溶液及其生产方法和应用 |
CN112973419A (zh) * | 2021-02-05 | 2021-06-18 | 合肥工业大学 | 一种比例可控的复合羟烷基哌嗪脱硫剂及其制备方法和应用 |
CN114367173A (zh) * | 2020-10-15 | 2022-04-19 | 北京荣华康都环境技术有限公司 | 液体海绵脱硫剂 |
CN114699900A (zh) * | 2022-04-07 | 2022-07-05 | 合肥工业大学 | 一种羟烷基哌嗪基碳捕集剂的制备方法与应用 |
Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN101185831A (zh) * | 2007-09-15 | 2008-05-28 | 中国石油化工集团公司 | 一种可再生吸收剂及其应用 |
-
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Patent Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN101185831A (zh) * | 2007-09-15 | 2008-05-28 | 中国石油化工集团公司 | 一种可再生吸收剂及其应用 |
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
魏文德主编: "《有机化工原料大全 中》", 31 January 1999, 北京:化学工业出版社 * |
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN112107967A (zh) * | 2020-09-28 | 2020-12-22 | 绍兴兴欣新材料股份有限公司 | 一种有机胺脱硫溶液及其生产方法和应用 |
CN114367173A (zh) * | 2020-10-15 | 2022-04-19 | 北京荣华康都环境技术有限公司 | 液体海绵脱硫剂 |
CN112973419A (zh) * | 2021-02-05 | 2021-06-18 | 合肥工业大学 | 一种比例可控的复合羟烷基哌嗪脱硫剂及其制备方法和应用 |
CN114699900A (zh) * | 2022-04-07 | 2022-07-05 | 合肥工业大学 | 一种羟烷基哌嗪基碳捕集剂的制备方法与应用 |
CN114699900B (zh) * | 2022-04-07 | 2023-05-09 | 合肥工业大学 | 一种羟烷基哌嗪基碳捕集剂的制备方法与应用 |
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