【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及二氧化碳捕集，尤其涉及一种多胺基杂环化合物及其制备方法和应用、多胺基杂环化合物组合溶液。
技术介绍
1、二氧化碳是首要的温室气体，过量排放的工业废气会导致大气二氧化碳浓度骤增，造成以全球变暖为代表的气候变迁。碳捕集、利用与封存技术(ccus)是当前应对过量工业二氧化碳排放的最有效对策，也是实现我国“碳减排”和“碳中和”目标的重要手段。快速、高容量、低能耗、低损耗的碳捕集流程构成ccus技术的物质基础，也是决定ccus技术发展与落实的根本前提。
2、依托醇胺溶液的二氧化碳化学吸收法(反应式1)是目前工业界最成熟和应用最广泛的碳捕集策略，具有响应快速、二氧化碳选择性高、设备简单和胺液成本低廉等优势，国内外相关企业业已落成多套示范性装置。然而，由于醇胺类吸收剂自身结构的局限性，其分子中羟基与胺基之间仅间隔两个碳原子，导致羟基的拉电子诱导效应对胺基碱性影响较大，削弱了醇胺在二氧化碳化学吸收过程中的反应性。此外，醇胺类化合物的胺基含量也偏低，多数分子内仅含有一个活性胺基，同样限制其在实际生产中的二氧化碳循环捕集容量。
3、反应式1:
4、
5、上述分子层面的本质性缺点成为了醇胺类二氧化碳化学吸收剂在进一步优化和发展过程中难以克服的瓶颈，因此学术和工业界亟需设计开发下一代具有更高反应活性和捕集容量的全新化学吸收体系，以便从源头上解决醇胺类分子在反应驱动力方面的不足。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于提供一种多胺基杂环化合物及其
2、为了实现上述专利技术目的，本专利技术提供以下技术方案：
3、本专利技术提供了一种多胺基杂环化合物，具有式i所示结构：
4、
5、所述式i中，x为ch2、o或nh；r为c1～c4烷基，优选为甲基、乙基、正丙基、异丙基、正丁基、异丁基或叔丁基。
6、进一步地，具有式i-1至式i-15任一项所示结构：
7、
8、本专利技术提供了上述方案所述多胺基杂环化合物的制备方法，包括以下步骤：
9、将金属催化剂、化合物1和化合物2在醚类溶剂中混合，随后通入氢气，进行加压高温烷基化反应，得到所述多胺基杂环化合物；
10、
11、所述化合物1中，x为ch2、o或nh；
12、所述化合物2中，r为c1～c4烷基。
13、进一步地，本专利技术优选先将化合物2溶解于醚类溶剂中，然后将化合物1、溶解有化合物2的醚类溶剂和金属催化剂加入到高压反应釜中，反应釜密封后以氮气吹扫排出釜内空气，待吹扫完毕后通入氢气，进行加压高温烷基化反应。
14、进一步地，在本专利技术中，所述加压高温烷基化反应优选在搅拌条件下进行。本专利技术对所述搅拌的速率没有特殊要求，在本专利技术的实施例中具体为500r/min。
15、进一步地，完成所述加压高温烷基化反应后，本专利技术优选将所得反应料液冷却后过滤，使用醚类溶剂洗涤滤饼，洗液和滤液合并后，利用旋转蒸发仪将溶剂除净，减压蒸馏得多胺基杂环化合物。
16、进一步地，所述化合物1和化合物2的摩尔比为1:(1～1000)，优选为1:(1～100)，更优选为1:(1～25)。
17、进一步地，所述金属催化剂为镍基催化剂或铜基催化剂，所述镍基催化剂优选为骨架镍、氧化镍或镍粉；铜基催化剂优选为骨架铜、氧化铜、氧化亚铜或铜粉；所述金属催化剂的质量为化合物1与化合物2总质量的0.01～35％，优选为1～20％，更优选为2～15％。
18、进一步地，醚类溶剂为二氧六环、四氢呋喃、乙二醇二甲醚、二乙二醇二甲醚、三乙二醇二甲醚中的一种或两种以上，本专利技术对所述醚类溶剂的用量没有特殊要求，能够将原料溶解即可。
19、进一步地，所述加压高温烷基化反应的温度为80～350℃，优选为120～280℃，更优选为150～210℃；加压高温烷基化反应的时间为1～48h，优选为5～36h，更优选为10～18h；氢气压力为0.1～15mpa，优选为1～6mpa。
20、本专利技术提供了上述方案所述多胺基杂环化合物或上述方案所述制备方法制备得到的多胺基杂环化合物在吸收二氧化碳中的应用。
21、进一步地，本专利技术的多胺基杂环化合物组合溶液用于吸收二氧化碳时，二氧化碳体积浓度优选为1～95％，混合气流压力优选为0.1～3mpa；吸收温度优选为15～75℃，组合溶液再生温度优选为80～160℃。
22、进一步地，本专利技术对所述二氧化碳的来源没有特殊要求，本领域熟知的来源均可，具体如发电厂烟道气、炼油厂尾气、炼钢厂尾气、水泥厂尾气、石化厂尾气、水煤气、沼气、天然气或碳酸盐矿石分解气。本专利技术通过吸收二氧化碳可以达到捕集二氧化碳或脱除含二氧化碳混合气流中二氧化碳的目的。
23、本专利技术提供了一种多胺基杂环化合物组合溶液，以质量百分含量计，包括上述方案所述的多胺基杂环化合物或上述方案所述制备方法制备得到的多胺基杂环化合物1～99％(具体可以为10％、15％、20％、25％、30％、40％、50％、60％、70％、80％、90％，这里不再穷举)、溶剂1～98％和助剂0～98％。在本专利技术的实施例中，所述多胺基杂环化合物组合溶液是由30wt％的多胺基杂环化合物、5wt％的助剂和65wt％的溶剂组成；实施例中助剂为哌嗪，溶剂为水。
24、进一步地，本专利技术对所述多胺基杂环化合物组合溶液的制备方法没有特殊要求，直接将各组分混合均匀即可。
25、进一步地，所述助剂包括活化剂、抗氧化剂、抗腐蚀剂和消泡剂中的一种或两种以上；本专利技术对各助剂的配比不做特殊要求。在本专利技术中，所述活化剂优选为乙醇胺、n-甲基乙醇胺、n1,n2-二甲基乙二胺、2-羟基乙基乙二胺、哌嗪、1,3-二氨基-2-羟基丙烷、2,2-二甲基-1,3-丙二胺、2-甲基哌嗪、4-甲基哌嗪、2,4-二甲基哌嗪、2-氨基乙基哌嗪、2-氨基丙基哌嗪、2-氨基丙基吗啉、2-氨基丙基哌啶、二乙烯三胺、三乙烯四胺中的一种或两种以上；所述抗氧化剂优选为乙醛肟、丙酮肟、丁酮肟、邻苯三酚、碳酰肼、四(3-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸)季戊四醇酯、n1,n2-双(亚水杨基)-1,2-丙二胺中的一种或两种以上；所述抗腐蚀剂优选为乙二酸钠和/或丙二酸钠；所述消泡剂优选为苯甲酸钠、苯乙酸钠、苯丙酸钠、乙酸钠、丙酸钠、甘氨酸钠、丙氨酸钠、碳酸氢钠、碳酸钠、碳酸氢钾和碳酸钾中的一种或两种以上。
26、进一步地，所述溶剂为水、有机溶剂或有机溶剂与水的混合物，所述有机溶剂优选为甲醇、乙醇、丙醇、甲氧基乙醇、乙二醇、二乙二醇、三乙二醇、二乙二醇甲醚、三乙二醇甲醚、二乙醇二甲醚、三乙二醇二甲醚、环丁砜、n-甲基吡咯烷酮、二甲亚砜中的一种或两种以上。
27、本专利技术提供的多胺基杂环化合物利用含氮杂环易于结构修本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种多胺基杂环化合物，其特征在于，具有式I所示结构：
2.根据权利要求1所述的多胺基杂环化合物，其特征在于，具有式I-1至式I-15任一项所示结构：
3.根据权利要求1或2所述多胺基杂环化合物的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述化合物1和化合物2的摩尔比为1:(1～1000)。
5.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述金属催化剂为镍基催化剂或铜基催化剂；所述金属催化剂的添加质量为化合物1与化合物2总质量的0.01～35％。
6.根据权利要求3～5任一项所述的制备方法，其特征在于，所述加压高温烷基化反应的温度为80～350℃，时间为1～48h，氢气压力为0.1～15MPa。
7.权利要求1或2所述多胺基杂环化合物或权利要求3～6任一项所述制备方法制备得到的多胺基杂环化合物在吸收二氧化碳中的应用。
8.一种多胺基杂环化合物组合溶液，其特征在于，以质量百分含量计，包括权利要求1或2所述多胺基杂环化合物或权利要求3～6任一项所述制备方法制
9.根据权利要求8所述的多胺基杂环化合物组合溶液，其特征在于，所述助剂为活化剂、抗氧化剂、抗腐蚀剂和消泡剂中的一种或两种以上。
10.根据权利要求8所述的多胺基杂环化合物组合溶液，其特征在于，所述溶剂为水、有机溶剂或有机溶剂与水的混合物。
...【技术特征摘要】
1.一种多胺基杂环化合物，其特征在于，具有式i所示结构：
2.根据权利要求1所述的多胺基杂环化合物，其特征在于，具有式i-1至式i-15任一项所示结构：
3.根据权利要求1或2所述多胺基杂环化合物的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述化合物1和化合物2的摩尔比为1:(1～1000)。
5.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述金属催化剂为镍基催化剂或铜基催化剂；所述金属催化剂的添加质量为化合物1与化合物2总质量的0.01～35％。
6.根据权利要求3～5任一项所述的制备方法，其特征在于，所述加压高温烷基化反应的温度为80～350℃，时间为...
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