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羟烷基哌嗪是重要的医药中间体及有机化工原料,但其合成过程中常采用醇类有机溶剂,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。本论文采用水为反应溶剂来代替目前羟烷基哌嗪类有机胺制备过程中使用的甲醇、乙醇等醇类有机溶剂,一步制备N,N′-二(2-羟丙基)哌嗪(HPP)、N,N′-二(2-羟乙基)哌嗪(BHEP)和N-(2-羟丙基)哌嗪(HPPZ)水溶液,具有清洁、廉价、无需分离过程、可直接调配为脱硫剂水溶液的特点。论文以哌嗪(PZ)和环氧丙烷(PO)为原料,直接制备出N,N′-二(2-羟丙基)哌嗪有机胺水溶液。通过热力学分析,对反应过程中主反应和可能发生副反应的热力学参数进行了计算,为采用水为溶剂合成HPP的研究提供了基础。对反应原料配比、反应温度等工艺条件进行了优化并采用GC和GC-MS对产物进行表征。在PZ与PO的摩尔比为1比2.05,反应温度为5℃,反应时间12h,缓慢加入PO的优化条件下,制得产物中HPP含量96.77%。测定了产物吸收和解吸SO2性能,该脱硫剂对二氧化硫的饱和吸收量为0.7273mol/mol,解吸率为98.29%,结果表明直接由产物配制的吸收剂具有良好的二氧化硫吸收能力,并且可以通过热解吸重复使用。对工艺路线进行底物扩展,以哌嗪(PZ)和环氧乙烷(EO)为原料,一步法制备N,N′-二(2-羟乙基)哌嗪有机胺水溶液。通过热力学分析,计算出反应过程中主反应和可能发生副反应均为放热反应。对原料PZ和EO的摩尔比、反应温度、反应压力进行了优化并采用GC和GC-MS对产物进行表征。在PZ与EO的摩尔比为1比2.05,反应温度为10℃,反应时间6h,反应压力-0.09MPa的条件下制得产物中BHEP的含量为95.93%,对其吸收和解吸SO2性能研究表明,该溶液的二氧化硫的饱和吸收量为0.7476mol/mol,解吸率为97.11%。采用氢离子作为氮端基保护剂,以PZ和PO为原料反应合成N(-2-羟丙基)哌嗪。研究了氢源、原料摩尔比、反应温度对反应的影响,优化的反应条件为:选用柠檬酸作为端基保护剂,哌嗪与柠檬酸的摩尔比为1:0.367,哌嗪与环氧丙烷的摩尔比为1:1,反应温度5℃时,产物中HPPZ的含量达到79.50%;当选用硫酸作为端基保护剂,pH值为7.50,哌嗪与环氧丙烷的摩尔比为1:0.8,反应温度25℃时,产物中HPPZ的含量达到78.14%。该制备方法绿色环保,保护和脱保护工艺简单,具有较良好的经济效益。