一种空间位阻胺类脱硫剂及制备方法
【专利摘要】本发明属化工试剂的制备【技术领域】，特别是涉及一种空间位阻胺脱硫剂1,3-二叔丁胺基-2丙醇的制备方法。将比例为1:2～4的1,3-二氯-2丙醇与叔丁胺及按重量百分比计为原料总投料量的20～200wt％的反应介质加入反应釜中在进行自压反应2～3小时，反应产物经碱中和反应、萃取，干燥、过滤、减压蒸馏、冷却结晶后可制得1,3-二叔丁胺基-2丙醇晶体。本发明合成的脱硫剂空间位阻大，沸点高，使脱硫过程选择性大大提高，使用范围大大扩展，从而提高含硫天然气、炼厂气、液化气等气体净化工艺的经济效益，环境效益及社会效益。
【专利说明】 一种空间位阻胺类脱硫剂及制备方法
【技术领域】
[0001]本发明属化工试剂的制备【技术领域】，特别是涉及一种空间位阻胺脱硫剂1，3_ 二叔丁胺基-2-丙醇的制备方法。
【背景技术】
[0002]含硫天然气、炼厂气、液化气都必须经过脱硫处理才能使用，其方法主要采用胺法脱硫。近年来，在CO2大量存在的条件下，选择性吸收H2S的技术受到了越来越多的重视。因为它不仅节省设备投资，减少操作费用，而且能处理高C02/H2S比例的CLAUS装置尾气，满足日益严格的环保要求。
[0003]目前，实现选择性脱除H2S的方法有两个:热力学选择性脱硫和动力学选择性脱硫。热力学选择性脱硫是通过研究反应过程条件对化学反应平衡常数的影响实现的，现阶段，反应平衡常数的计算方法对于模型的依赖性很大，且模型的建立十分复杂。大量的研究也表明，影响脱硫过程选择性的是反应速率而非过程条件。通过改变过程条件即热力学方法提高脱硫过程的选择性，目前还没有比较令人满意的方法。
[0004]动力学选择性脱硫是利用胺类吸收剂与H2S、CO2的反应速度不同这一特点实现的。净化工艺中的各种胺与H2S的反应是一个质子交换反应，这是一个瞬时反应，该吸收过程为气膜控制，因此在工业吸收条件下，H2S吸收速率实际上对各种胺都相同。而0)2和胺之间的反应十分复杂，大量的研究表明，CO2和伯胺、仲胺及叔胺的反应机理不同，反应速率相差悬殊。一般认为在工业吸收条件下，CO2的吸收过程是反应速率与液膜扩散双重控制的慢反应。
[0005]以动力学选择性脱硫为出发点而进行的研究大致经历以下几个发展阶段:
(1)以MEDA水溶液为主体，加入一定量的助剂,从而提高吸收过程的选择性；
(2)通过将MEDA与物理溶剂相结合，来提高硫负荷，改善吸收效果；
(3)从分子设计角度出发，合成一系列选择性更高，吸收效果更好的空间位阻胺类脱硫剂。
【发明内容】
[0006]本发明的目的在于:以【背景技术】为依据，设计和制备出一种高选择性空间位阻胺类脱硫剂1，3- 二叔丁胺基-2丙醇，这种脱硫剂空间位阻大，沸点高，使脱硫过程选择性大大提闻，使用范围大大扩展，从而提闻经济效益等。
[0007]本发明的技术方案如下:叔丁胺与1，3_ 二氯异丙醇在反应介质中，进行加热自压反应，反应产物经碱中和反应、萃取，干燥、过滤、精馏、冷却结晶后可制得1，3-二叔丁胺基-2丙醇。
[0008]该方法包括以下步骤:
(a)加热、自压反应:首先将原料叔丁胺、1，3-二氯异丙醇及反应介质(水、甲醇、乙醇类低碳醇)按要求比例投入反应釜内、升温，在130?160°C温度下自压反应2.0?3.0小时；所加入原料之间的摩尔比为1，3-二氯异丙醇:叔丁胺=I: 2.0?4.0，而所加入反应介质的量按重量百分比计为原料总投料量的20?200被％ ；
(b)中和反应:将上述反应物冷却至60?70°C后倒出，加入饱和的NaOH溶液，对反应物进行中和处理0.5?1.0小时；
(c)萃取:用乙酸乙酯对中和处理后的溶液进行萃取(三次)，得上层萃取液；
(d)干燥、过滤:将c中萃取液用无水硫酸镁进行干燥2小时,进行过滤；
(e)减压蒸馏:对d中液体进行减压蒸馏可得晶体1，3-二叔丁胺基异丙醇，压力
0.01 ?0.05MPa。
(f)e中蒸馏剩余组分冷却结晶后，可得针状目标晶体。
[0009]上述原料叔丁胺、2-氯乙氧基乙醇和反应介质(甲醇、乙醇)以及所用到的NaOH的纯度(含量)均为分析纯，水为UP级纯水。
[0010]本发明所生产的产品经检测其沸点为292.(TC，位阻系数-Es = 3.4，活性系数PKa=10.04±0.1。以上特点使得本发明具有脱硫选择性好，吸收容量大，应用范围广，溶剂循环量少，操作费用低，对气体的净化效益高等优势。
[0011]【专利附图】
【附图说明】:附图1为1，3-二叔丁胺基-2-丙醇的核磁共振氢谱图。
[0012]具体实施方法:
[0013]实施例1
A、将纯度为彡99.0 %的叔丁胺103.90ml，含量为98%的I, 3-二氯-2-丙醇32.9121g、无水乙醇10ml投入反应釜内，加热到130?145°C，自压反应2.0小时；
B、将上述反应物冷却至70°C后倒出，加入饱和的NaOH溶液(10%)，在回流条件下中和反应0.5小时后，冷却至彡30°C ；
C、用乙酸乙酯对中和处理后的溶液进行萃取(3X70ml)，得上层萃取液；
D、将C中萃取液用无水硫酸镁进行干燥2小时,进行过滤。
E、对D中液体进行减压蒸馏、冷却结晶，可得目标晶体48.6015g，经红外，核磁色谱分析为1，3-二叔丁胺基异丙醇，产率为96.1%。
[0014]实施例2本实施例的工艺步骤与实施例1相同。
首先将纯度为彡99.0 %的叔丁胺52..20ml,含量为98 %的1，3- 二氯-2-丙醇16.4846g、UP级纯水50ml投入反应釜内，加热到130?145°C，自压反应2.0小时，冷却至65°C左右倒出，再加入饱和的NaOH溶液并在80°C下回流中和处理0.5小时，然后冷却至25°C左右，用EA萃取，再经干燥、过滤、减压蒸馏后冷却结晶，可得1，3- 二叔丁胺基异丙醇24.1796g，产率为 95.6%0
[0015]实施例3本实施例以蒸懼水与无水乙醇作反应介质,将51.90ml叔丁胺、16.4832g
1,3- 二氯-2-丙醇及25ml水，25ml无水乙醇混合，置于反应釜中，反应温度130?145°C，自压反应2.0小时后，连同反应釜冷却至65°C倒出，再加入饱和的NaOH溶液在70°C回流中和处理0.5小时，将温度降至室温(28°C左右)，用EA萃取，再经干燥、过滤、减压蒸馏后，冷却结晶可得1，3- 二叔丁胺基异丙醇24.，2793g，产率为96.0%。
[0016]实施例4本实施例以50ml无水乙醇作为反应介质，连同52.1Oml叔丁胺、16.4827gl, 3- 二氯-2-丙醇置于反应釜内，在140°C温度下自压反应3.0小时，冷却到65°C后倒出，再加入饱和的NaOH溶液在70°C回流中和处理0.5小时，将温度降至室温(25°C左右)，用EA萃取，再经干燥、过滤、减压蒸馏后冷却结晶，可得1，3- 二叔丁胺基异丙醇24.，8119g，产率为98.1 %，对比四个实例，此方案纯度最高产率最高。
【权利要求】
1.一种合成空间位阻胺类脱硫剂，其特征在于:该脱硫剂标号为F由以下组分合成:A:叔丁胺、B:1，3- 二氯-2-丙醇、C:氢氧化钠、D:无水乙醇、E:UP级蒸馏水。其中A的体积分数为彡99.0%,B的质量分数为98%、C需配成饱和溶液(10% ) ;E为UP级纯水。
2.一种合成空间位阻胺类脱硫剂的制备方法，其特征在于:该方法包括以下步骤: (a)在钢制反应釜中按照权利要求书1中比例放入A、B和D，加热到130?145。。，自压反应2.0小时； (b)将a中反应产物冷却至70°C后，加入饱和的NaOH溶液(10%)，在回流条件下中和反应0.5小时后，冷却至彡30°C ； (c)用乙酸乙酯对中和处理后的溶液进行萃取，得上层萃取液； (d)将c中萃取液用无水硫酸镁进行干燥2小时，进行过滤； (e)对d中液体进行精馏，冷却后可得F晶体。
3.根据权利要求2所述的一种合成空间位阻胺类脱硫剂的制备方法，其特征在于:所述所选用的反应介质为UP级纯水。
4.根据权利要求3所述的一种合成空间位阻胺类脱硫剂的制备方法，其特征在于:所述所选用的反应介质为纯水和无水乙醇，两者的体积比为1:1。
5.根据权利要求4所述的一种合成空间位阻胺类脱硫剂的制备方法，其特征在于:选取最佳的反应条件，使F纯度最闻，广量最闻。
【文档编号】C07C215/18GK104353326SQ201410558597
【公开日】2015年2月18日 申请日期:2014年10月21日 优先权日:2014年10月21日
【发明者】诸林, 郭晓丹, 杨超越, 陈倬, 唐诗, 焦文超 申请人:西南石油大学