专利名称：：一种乙醇胺乳酸盐离子液体合成方法
技术领域：
：本发明涉及化工领域中用于吸收S02气体的季铵盐类离子液体的合成方法，尤其是乙醇胺乳酸盐离子液体合成方法。
背景技术：
：离子液体是由有机阳离子和无机或有机阴离子构成的、在常温或常温附近温度下呈液体状态的盐。离子液体蒸气压低，对气相污染小，它能取代传统的易挥发对环境有害的有机溶剂，是一种用于吸收so2的新型绿色溶剂。目前，醇胺羧酸盐离子液体常采用传统合成方法制备，中科院过程所张锁江等分别在中国专利200510069406.6和200510069408.5中提出一种醇胺羧酸盐功能化离子液体的合成方法。它是在常温下，乙醇胺、二乙醇胺、三乙醇胺等和乙酸、乳酸等羧酸进行中和反应。称量乙醇胺置于烧瓶中，进行搅拌，并在高速搅拌过程中，用60min完成等摩尔量乳酸溶液的逐滴滴加，然后在室温下反应20h。最后再将所得液体于真空干燥箱中50。C干燥48h，得到乙醇胺乳酸盐离子液体。称量一定量的乙醇胺乳酸盐离子液体置于吸收瓶中，25'C下，以5mLmin—'的速度向吸收瓶中通入S02气体，直到吸收瓶重不再变化可视其达到平衡。大约3h达到平衡，最终得所吸收的S02与乙醇胺乳酸盐离子液体的摩尔比为0.89:1。上述专利采用的离子液体合成方法，它的主要不足是操作工艺比较繁琐，合成反应时间也较长，接近一天，不利于所制备的离子液体的性质和性能实验地及时进行。
发明内容本发明的目的是提供一种新的乙醇胺乳酸盐离子液体的合成方法。此方法具有制备步骤简单、合成反应时间短、制备的乙醇胺乳酸盐离子液体具有良好的脱硫性能等优点。本发明所述的一种乙醇胺乳酸盐离子液体的合成新方法，其特征在于它是按照以下工艺步骤制备a、按摩尔比称取一定量的乙醇胺和乳酸分别加入到微波专用三口烧瓶和平衡加液器内待用；b、将装有乙醇胺的三口烧瓶置于一个装有冷水的烧杯中，使冷水液面略高于三口烧瓶中液体液面，形成水浴；C、将装有三口烧瓶的烧杯放入微波反应器内，使三口烧瓶通过微波反应器对应接口分别与装有乳酸的平衡加液器和一个N2气导气管相连接，启动微波反应器进行反应；d、通入N2气，并使平衡加液器中的乳酸在反应时间的1/2内全部滴加入三口烧瓶内；同时调节搅拌控制旋钮，通过磁力或机械力对三口烧瓶内的反应物料进行搅拌，整个反应时间为10min30min;.e、反应结束后，粗产物用丙酮反复洗涤，然后用旋转蒸发仪蒸去大部分溶剂，再置于真空干燥箱内，5(TC下干燥至恒重，即得到纯化后的乙醇胺乳酸盐离子液体。上述反应中，乙醇胺与乳酸的摩尔比为0.901.10，反应时，设定微波反应器的微波功率为300w700w，合成反应温度为25°C65°C，反应物料的搅拌速度为350rmin"450r'min—1，在反应步骤中，对三口烧瓶内反应物料的搅拌，可以采用磁力搅拌，也可以采用机械搅拌。采用磁力搅拌时，需预先在三口烧瓶内放入转子，反应时，置于微波反应器中三口烧瓶内的转于在磁力作用下作旋转运动，完成对反应物料的搅拌；采用机械力搅拌时，是在三口烧瓶一个接口处通过导向管插入机械搅拌杆，在电机带动下完成对反应物料搅拌；为了提高反应产率，反应时，三口烧瓶还可以连接一个球形冷凝管，以冷凝加热时易挥发的组分；通入N2气可保证反应在无氧环境下工作，N2气流量的大小以使反应物不溢出为限，可以在0.20.3Lmin—'范围。本发明反应时，物料在微波磁场作用下，分子高速运动，分子之间相互剧烈碰撞、摩擦，促进了中和反应发生，能快速合成目标产物。由于微波有极强的穿透作用，可以使反应物均匀迅速地加热，故中和反应速率大大提高，但对于放热反应，微波加热的同时反应本身也放热，所以设定温度与反应物温度存在温度差，采用水浴微波法合成乙醇胺乳酸盐离子液体能很好地解决此问题，水浴不仅可以移走热量，而且还能减弱微波的作用，使温度得到很好地控制。本发明采用水浴微波合成离子液体，大大縮短了合成反应时间，整个反应时间由原来的20小时縮减为30分钟，所制备的乙醇胺乳酸盐离子液体还具有平衡时间短、脱硫性能好等优点。可广泛用作烟气脱硫剂。具体实施方式下面以反应采用磁力搅拌模式为例，结合具体实施例，对本发明加以详细描述，但本发明并不限于下述实施例，在不脱离前后所述宗旨的范围内，变化实施都包含在本发明的技术范围内。实施例1:1、在微波专用三口烧瓶内加入转子，再按摩尔比为1:1.1称取0.5mol乙醇胺和0.55mol乳酸分别加入到lOOmL微波专用三口烧瓶和平衡加液器中待用；2、将装有乙醇胺的三口烧瓶置于一个装有冷水的烧杯中，使冷水液面略高于三口烧瓶中液体液面，形成水浴；3、将装有三口烧瓶的烧杯放入微波反应器内，使三口烧瓶的年个接口通过微波反应器的对应接口分别与装有乳酸的平衡加液器、N2导气管以及一个球形冷凝管相连接；4、设定微波反应器的微波功率300w,反应温度65'C，通入N2气，其流量选择为0.2L.min—1或0.3LTnin"，以使反应物不溢出为限，且保证反应在无氧环境下进行，同时调节搅拌旋钮，采用磁力对三口烧瓶内的反应物料进行搅拌，搅拌速度设定为360r/min，并在15min将平衡加液器中的乳酸逐滴全部加入三口烧瓶中；启动微波反应器反应30min;5、反应结束后，粗产物用适量的丙酮反复洗涤数次，然后用旋转蒸发仪蒸去大部分溶剂，再置于真空干燥箱内，50'C下干燥至恒重，即得到纯,后的乙醇胺乳酸盐离子液体。经称量，计算产率为92.72%。实施例2:工艺步骤与实施例1相同，所不同的是加入的乙醇胺和乳酸的摩尔比为0.90:1，反应温度25。C，微波功率和反应时间分别为300w和10min，重复上述合成步骤。即可得到纯化后的离子液体，经称量，该例计算产率为84.37%。实施例3:工艺步骤与实施例1相同，所不同的是加入的乙醇胺和乳酸的摩尔比为1:1.1，反应温度65°C，微波功率和反应时间分别为700w和10min，重复上述合成步骤。即可得到纯化后的离子液体，经称量，该例的计算产率为86.36%。实施例4:工艺步骤与实施例l相同，所不同的是加入的乙醇胺和乳酸的摩尔比为1:1,反应温度45。C，微波功率和反应时间分别为500w和10min，重复上述合成步骤。即可得到纟屯化后的离子液体，经称量，该例的计算产率为89.14%。在上述反应中，若采用机械搅拌，其连接方式是在三口烧瓶一个接口处通过玻璃导向管插入机械搅拌杆，并在与之连接的电机带动下可完成对反应物料搅拌；在三口烧瓶的另一个接口接N2导气管，第三个接口通过导向管接入一个三颈连接管，三颈连接管的一口接球形冷凝管，另一口接装有乳酸的平衡加液器，该三颈连接管的第三口不起作用，可用玻璃塞塞住。.水浴微波法合成的乙醇胺乳酸盐离子液体的脱硫性能测试l.产率比较将通过水浴微波法合成与传统合成法合成的离子液体对比，产率的差异见表1。<table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table>水浴微波合成法所得乙醇胺乳酸盐离子液体产率高，有原有的77.56%提高到92.72%，同时反应时间大大縮短，由20h缩短至0.5h，且水浴微波法不需要使用溶剂，降低了成本。水浴微波法反应条件温和，避免了局部受热。'2.吸收容量对照称取5g离子液体装入吸收管内，同时S02以100ml'min—1的流速通入。反应温.lMpa下进行吸收实验。每隔一定时间称量吸收管重，直至吸收管质量不再变化可视其达到平衡，测定溶液中S02的吸收量，实验结果见表2。表2ILS吸收容量的比较项目吸收平衡时摩尔比达到平衡时所需时间溶液(min)传统合成法0.89180水浴微波合成法1.06150水浴微波法合成的乙醇胺乳酸盐离子液体具有较大的吸收容量，所吸收的so2与乙醇胺乳酸盐的摩尔比由传统合成法的0.89提高到1.06。达到吸收S02平衡时所需时间相应縮短了30min。3.吸收效果随温度变化实验称取5g离子液体装入吸收管内，同时S02以100ml'min—1的流速通入。不同温度下离子液体的吸收容量如表3所列。表3不同温度下ILS吸收容量的比较(，w温度25°C45°C65°C溶液微波合成法1.060.750.50水浴微波法合成的乙醇胺乳酸盐离子液体吸收容量随温度升高而减小，25'C时，吸收容量较大，"s。2:可达1.06。4.吸收率随时间变化实验本发明采用初始浓度为236g'm—3S02混合气体作为待处理气源。采用常规的脱硫装置采集经过离子液体脱硫后的S02混合气体。应用碘量法滴定采集了S02混合气体的吸收液，通过计算得到乙醇胺乳酸盐离子液体对S02气体的脱硫效率。1)S02吸收液的制备称取11.0g氨基磺酸铵，7.0g硫酸铵，溶入少量水中，加水至1000mL，摇匀后用0.1mo1.1/1的硫酸溶液和氨水调节pH，常温下pH值调至5.40，贮存于玻璃瓶中。2)碘标准溶液的制备①碘贮备液C-0.10mol七"的制备和标定称取40.0g碘化钾，12.7g碘，加少量水溶解后，用水稀释至1000mL。加3滴盐酸，贮于棕色瓶中，保存于暗处，每月用硫代硫酸钠溶液标定一次。吸取O.IOmoK/1碘贮备液25.00mL，用0.10mo'U1硫代硫酸钠标准溶液标定，至溶液由红棕色变为淡黄色后，加淀粉指示剂5.00mL，继续用硫代硫酸钠溶液滴定至蓝色刚好消失为止。通过精确计算，得到碘贮备溶液的准确摩尔浓度。②碘标准溶液的制备吸取O.IOmol七"碘贮备液100.0mL于lOOOmL容量瓶中，用水稀释至标线，混匀。贮存于棕色瓶中，冰箱保存。3)S02浓度测定采样后，将分别吸收吸收管进、出口S02的吸收液全部转入锥形瓶中，然后用少量蒸馏水洗涤两个吸收瓶12次，洗涤液并入锥形瓶中，摇匀后加0.5%的淀粉溶液6滴，以0.01mol七—1的碘标准溶液滴定至蓝色，记下消耗点标准溶液的体积V。4)依据消耗碘标准溶液的体积V，精确计算出乙醇胺乳酸盐离子液体脱硫效率。称取5g离子液体，在25'C和0.1Mpa下，脱硫效率随时间的变化见表4所列。表4脱硫效率随时间的变化时间5min25min45min溶液^\微波合成法99.8299.7598.37水浴微波法合成的乙醇胺乳酸盐离子液体脱硫率随时间变化不大，45min时仍高达98.37%，吸收效果好。8权利要求1、一种乙醇胺乳酸盐离子液体的合成新方法，其特征在于它是按照以下工艺步骤制备a、按摩尔比称取一定量的乙醇胺和乳酸分别加入到微波专用三口烧瓶和平衡加液器内待用；b、将装有乙醇胺的三口烧瓶置于一个装有冷水的烧杯中，使冷水液面略高于三口烧瓶中液体液面，形成水浴；c、将装有三口烧瓶的烧杯放入微波反应器内，使三口烧瓶通过微波反应器对应接口分别与装有乳酸的平衡加液器和一个N2气导气管相连接，启动微波反应器进行反应；d、通入N2气，并使平衡加液器中的乳酸在反应时间的1/2内全部滴加入三口烧瓶内；同时调节搅拌控制旋钮，通过磁力或机械力对三口烧瓶内的反应物料进行搅拌，整个反应时间为10min～30min；e、反应结束后，粗产物用丙酮反复洗涤，然后用旋转蒸发仪蒸去大部分溶剂，再置于真空干燥箱内，50℃下干燥至恒重，即得到纯化后的乙醇胺乳酸盐离子液体。2、根据权利要求1所述乙醇胺乳酸盐离子液体的合成新方法，其特征在于乙醇胺与乳酸的摩尔比为0.901.10。3、根据权利要求1所述乙醇胺乳酸盐离子液体的合成新方法，其特征在于反应时，设定微波反应器的微波功率为300w700w，合成反应温度为25°C65°C，反应物料的搅拌速度为SSOrmin-'-ASOrmin-1,N2气通入流量为0.20.3LTnin—1。4、根据权利要求1所述乙醇胺乳酸盐离子液体的合成新方法，其特征在于反应步骤中，采用磁力搅拌时，在三口烧瓶内加入转子，采用机械力搅拌时，在三口烧瓶插入机械搅拌杆，机械搅拌杆由电机带动旋转。5、根据权利要求1所述乙醇胺乳酸盐离子液体的合成新方法，.其特征在于三口烧瓶还连接一个用于冷凝加热时易挥发组分的球形冷凝管。全文摘要本发明涉及化工领域中用于吸收SO<sub>2</sub>气体的乙醇胺乳酸盐离子液体的合成方法。其特征是采用水浴微波法制备该离子液体，通过微波作用可快速合成目标产物，对于此放热反应，水浴能够移走过多热量，减弱微波作用，较好地控制了反应温度。此方法使合成反应时间大大缩短，合成反应仅需30分钟完成。所制备的乙醇胺乳酸盐离子液体具有产率高、平衡时间短、脱硫效率高等优点。可广泛用作烟气脱硫剂。文档编号C07C215/40GK101628876SQ200810124419公开日2010年1月20日申请日期2008年7月15日优先权日2008年7月15日发明者翟林智,秦钟申请人:南京理工大学