含n-官能化咪唑的系統(tǒng)及使用方法
【專利摘要】本文描述了含有咪唑或咪唑和胺的摻合物的系統(tǒng)。本文還描述了其制備和使用方法。使用所述系統(tǒng)的方法包括減少來自氣體流和液體流的揮發(fā)性化合物。
【專利說明】含N-官能化咪唑的系統(tǒng)及使用方法
[0001]與優(yōu)先權(quán)申請的交叉引用
[0002]本申請要求2011年3月28日提交的美國臨時申請N0.61/468，314的優(yōu)先權(quán)利益，其通過引用整體并入本文。
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0003]本文公開的主題一般涉及含有咪唑或咪唑-胺摻合物的系統(tǒng)及其制備方法。同樣，本文所述主題一般涉及使用本文所述系統(tǒng)捕獲并減少來自氣體流和液體流的揮發(fā)性化合物的方法。
[0004]發(fā)明背景 [0005]全世界對捕獲并隔離或再利用二氧化碳(CO2)排放物以穩(wěn)定氣候很有興趣。在整個天然氣產(chǎn)業(yè)廣泛使用的經(jīng)由化學(xué)反應(yīng)減少來自氣體流的CO2的水胺法代表評價CO2捕獲技術(shù)的基準(NETL, Carbon Sequestration Technology Roadmap and ProgramPlan (2007) ;Rochelle, G.T., “Amine Scrubbing for CO2Capture,，，Science, 325:1652-1654 (2009))。雖然減少來自氣體流的CO2有效，但是胺法是高能源密集型，胺再生期間許多能源損耗是由于沸水。因此，水胺法將自然遭受大能源損耗。然而，有很少或沒有揮發(fā)性的新溶劑可提供期望的能源效率。
[0006]離子液體作為0)2捕獲的溶劑已經(jīng)受到重大關(guān)注(Bara, J.E.等，“Guide toCO2Separations in ImidazoIium-based Room-Temperature 1nic Liquids,，，Ind.Eng.Chem.Res.，48:2739-2751 (2009))。因為離子液體不揮發(fā)，所以它們潛在地提供了大大提高的能源效率。然而，由于其物理和熱力學(xué)性質(zhì)的限制，離子液體用于CO2捕獲的使用尚未擴大。關(guān)于一直引用的離子液體的問題是CO2載量非常低、粘度高和成本極高(NETL, Existing Plants, Emissions and Capture - Setting CO2Program Goals, DOE/NETL-2009/1366)。離子液體中胺官能的包含(即，“特定任務(wù)”離子液體)或使離子液體與商品胺例如單乙醇胺(MEA)摻合大大提高了溶劑的CO2容量并且還降低了能源需要(NETL, Existing Plants, Emissions and Capture - Setting CO2ProgramGoals, D0E/NETL-2009/1366 ；Camper, D.等，“Room-Temperature 1nic Liquid - AmineSolutions: Tunable Solvents for Efficient and Reversible Capture of CO2,，，Ind.Eng.Chem.Res.，47:8496-8498 (2008))。雖然使用離子液體-胺摻合物有希望，但是需要克服離子液體的粘度和成本限制的替代揮發(fā)性溶劑。
[0007]發(fā)明概述
[0008]根據(jù)如本文具體化和大致描述的公開材料、化合物、組合物和方法的目的，公開的主題一方面涉及化合物和組合物及制備和使用此類化合物和組合物的方法。另一方面，公開的主題涉及可用于工業(yè)和商業(yè)天然氣生產(chǎn)和發(fā)電行業(yè)中揮發(fā)性化合物的捕獲的系統(tǒng)。更具體地，本文描述了用于減少揮發(fā)性化合物的系統(tǒng)。所述系統(tǒng)包含N-官能化咪唑并且可任選包括胺。用于公開系統(tǒng)中的N-官能化咪唑在中性條件下為非離子型(例如，在酸性質(zhì)子不可用的條件下)。在其它實例中，N-官能化咪唑在兩個氮原子上未官能化。[0009]本文進一步提供了減少來自流(例如，氣體流或液體流)的0)2、502或仏5的方法。所述方法包括使所述流與有效量的包含N-官能化咪唑和(任選)胺的系統(tǒng)接觸，其中所述N-官能化咪唑在中性條件下為非離子型。
[0010]本文還提供了使天然氣進料流脫硫的方法。所述方法包括使天然氣進料流與有效量的本文所述系統(tǒng)接觸以形成凈化天然氣進料流和富氣系統(tǒng)并且使凈化天然氣進料流與富氣系統(tǒng)分離。所述方法可進一步包括通過，例如，加熱或加壓所述富氣系統(tǒng)再生所述系統(tǒng)。
[0011]另外的優(yōu)點將部分在以下描述中闡明，并且部分將從描述中顯而易見，或可通過下述方面的實踐學(xué)習(xí)到。通過所附權(quán)利要求中特別指出的要素和組合將認識并得到下述優(yōu)點。應(yīng)理解，前面的概述和以下詳述僅為示例性和說明性而非限制性。
[0012]附圖簡述
[0013]并入并構(gòu)成本說明書的一部分的附圖舉例說明了本發(fā)明的幾個方面并與描述一起用于解釋本發(fā)明的原理。
[0014]圖1為氣體溶解度裝置的示意圖。
[0015]圖2為描繪25°C下80:20(v/v) 1- 丁基咪唑-胺混合物中CO2分壓與每個初始胺分子的載量之間的關(guān)系的圖表。
[0016]圖3為描繪25_80°C下80:20 (v/v) 1-丁基咪唑+N-甲基乙醇胺(NMEA)混合物中CO2分壓與載量之間的關(guān)系的圖表。
[0017]發(fā)明詳述
[0018]參考以下對公開主題的特`定方面和本文包括的實施例的詳細描述可更易于理解本文所述的材料、化合物、組合物、物品和方法。
[0019]在公開和描述現(xiàn)有材料、化合物、組合物、試劑盒和方法之前，應(yīng)理解下面描述的方面不限于特定合成方法或特定試劑，同樣，當(dāng)然可能不同。還應(yīng)理解，本文所用術(shù)語是僅僅是為了描述特殊方面而非旨在限制。
[0020]同樣，在整篇說明書中，參考了各種出版物。這些出版物的公開內(nèi)容整體據(jù)此通過引用并入本說明書中，以便更全面地描述公開題材所屬領(lǐng)域的技術(shù)發(fā)展水平。公開的參考文獻也通過本文對其中所含的與參考文獻連用的句子中討論的材料的引用單獨明確地并入本文。
[0021]A.一般定義
[0022]在本說明書和以下的權(quán)利要求中，將提到許多術(shù)語，應(yīng)定義為具有下列含義:
[0023]在本說明書的整個描述和權(quán)利要求中，詞“包含(comprise) ”和所述詞的其它形式，例如“包含(comprising) ”和“包含(comprises) ”,意思是包括但不限于,并非旨在排除(例如)其它添加劑、組分、整數(shù)或步驟。
[0024]如描述和所附權(quán)利要求中所使用，除非上下文另有明確規(guī)定，單數(shù)形式“一個”、“一種”和“所述”包括復(fù)數(shù)個指示物。因此，例如，提到“一種組合物”包括兩種或更多種此類組合物的混合物，提到“一種化合物”包括兩種或更多種此類化合物的混合物等。
[0025]“任選”或“任選地”意思是隨后描述的事件或情況能或不能發(fā)生，并且描述包括所述事件或情況發(fā)生的情形和不發(fā)生的情形。
[0026]本文將范圍表示為從“約”一個特定值，和/或至“約”另一個特定值。當(dāng)表示此類范圍時，另一方面包括從所述一個特定值和/或至另一特定值。類似地，通過使用先行詞“約”將值表示為近似值時，應(yīng)理解所述特定值形成另一方面。應(yīng)進一步理解，每個范圍的端點無論是關(guān)于另一端點還是獨立于另一端點均很重要。還應(yīng)理解，本文公開了許多值，并且除所述值本身外，本文還將每個值公開為“約”該特定值。例如，如果公開值“10”，則還公開了“約10”。還應(yīng)理解公開一個值時，則如技術(shù)人員所適當(dāng)理解一樣，還公開了“小于或等于”所述值、“大于或等于所述值”和介于值之間的可能范圍。例如，如果公開值“ 10”，則還公開了 “小于或等于10”以及“大于或等于10”。還應(yīng)理解，在整篇申請中以許多不同格式提供數(shù)據(jù)并且這種數(shù)據(jù)表示端點和起點及數(shù)據(jù)點任何組合的范圍。例如，如果公開特定數(shù)據(jù)點“10”和特定數(shù)據(jù)點“15”，應(yīng)理解為視為公開了大于、大于或等于、小于、小于或等于和等于10和15以及介于10和15之間。還應(yīng)理解，還公開了介于兩個特定單位之間的每個單位。例如，如果公開10和15，則還公開了 11、12、13和14。
[0027]用“減少(reduce)”或所述詞的其它形式，例如“減少(reducing) ”或“減少(reduction) ”指事件或特征(例如,流中的揮發(fā)性化合物)的降低。應(yīng)理解，這通常與一些標(biāo)準或期望值有關(guān)，換言之是相對的，但是對于要提到的標(biāo)準或相對值而言不一定必需。例如，“減少CO2”意思是相對于標(biāo)準或?qū)φ?，減少流中的CO2量。如本文所使用，減少可包括完全去除。在公開的方法中，減少可指與標(biāo)準或?qū)φ障啾葴p少10%、20%、30%、40%、50%、60%、70%、80%、90%或100%。應(yīng)理解，“隔離”、“捕獲”、“去除”和“分離”與術(shù)語“減少”同義使用。
[0028]用“處理(treat)”或所述詞的其它形式，例如“經(jīng)處理的(treated) ”或“處理(treatment) ”指在適當(dāng)條件下添加或混合兩種或更多種化合物、組合物或材料以產(chǎn)生預(yù)期產(chǎn)物或效果(例如，減少或消除特定特征或事件，例如CO2減少)。術(shù)語“接觸”和“反應(yīng)”與術(shù)語“處理”同義使用。
[0029]應(yīng)理解，本說明書從頭至尾，標(biāo)識符“第一”和“第二”只是用于幫助區(qū)分公開主題的各種組分和步驟。標(biāo) 識符“第一”和“第二”并非旨在暗示任何特定順序、數(shù)量、對這些術(shù)語修飾的組分或步驟的優(yōu)先選擇或重視。
[0030]B.化學(xué)定義
[0031]在說明書和最后的權(quán)利要求中提到組合物中特定元素或組分的重量份表示所述元素或組分與為其表示重量份的組合物或物品中任何其它元素或組分之間的重量關(guān)系。因此，在含2個重量份的組分X和5個重量份的組分Y的化合物中，X和Y以2:5的重量比存在，并且不管化合物中是否含有另外的組分均以此比例存在。
[0032]除非特別聲明相反，組分的重量百分比(wt.%)基于其中包括所述組分的制劑或組合物的總重量。
[0033]如本文所使用，術(shù)語“離子”指含電荷的任何分子、分子的一部分、分子簇、分子絡(luò)合物、部分或原子(一個分子、分子簇、分子絡(luò)合物或部分內(nèi)正電荷、負電荷或同時兩種(例如，兩性離子))。
[0034]術(shù)語“陰離子”是一種類型的離子并且包括在術(shù)語“離子”的含義內(nèi)?！瓣庪x子”是含凈負電荷的任何分子、分子的一部分(例如，兩性離子)、分子簇、分子絡(luò)合物、部分或原子。
[0035]術(shù)語“陽離子”是一種類型的離子并且包括在術(shù)語“離子”的含義內(nèi)。“陽離子”是含凈正電荷的任何分子、分子的一部分(例如，兩性離子)、分子簇、分子絡(luò)合物、部分或原子。
[0036]如本文所使用，術(shù)語“非離子”指沒有離子基團或易于在水中基本上電離的基團?！胺请x子”化合物在中性PH下(例如，在6.7-7.3的pH下)不含電荷。然而，可在酸性或堿性條件下或通過本領(lǐng)域已知的方法，例如質(zhì)子化、去質(zhì)子化、氧化、還原、烷基化、乙?；Ⅴセ?、脫酯化、水解等使非離子化合物具有電荷。因此，公開的“非離子”化合物可在(例如)酸性質(zhì)子可用以質(zhì)子化所述化合物的條件下變?yōu)殡x子型。
[0037]如本文所使用，術(shù)語“揮發(fā)性化合物”指能夠大量蒸發(fā)或在環(huán)境條件下呈氣體存在的化學(xué)化合物。在流中發(fā)現(xiàn)本文所述“揮發(fā)性化合物”并且具有比所述流，例如天然氣進料更高的蒸汽壓。揮發(fā)性化合物的實例包括輕氣體和酸性氣體，例如C02、02、N2, CH4, H2、烴、H2S、SO2, NO、N02、COS、CS2 等。
[0038]如本文所使用，預(yù)期術(shù)語“取代的”包括有機化合物的所有可容許的取代基。在一個廣泛的方面，可容許的取代基包括有機化合物的無環(huán)和環(huán)狀、直鏈和支鏈、碳環(huán)和雜環(huán)及芳族和非芳族取代基。例如，說明性取代基包括下述取代基?？扇菰S的取代基可為一個或多個并且對于適當(dāng)有機化合物而言相同或不同。為了本公開的目的，雜原子，例如氮可具有氫取代基和/或本文所述有機化合物的滿足雜原子的化合價的任何可容許的取代基。并非旨在以任何方式用有機化合物的可容許取代基限制本公開。同樣，術(shù)語“取代”或“用取代”包括此類取代依照取代原子和取代基的允許化合物，并且取代產(chǎn)生穩(wěn)定化合物，例如不自發(fā)(例如)通過重排、轉(zhuǎn)化、消去等進行轉(zhuǎn)化的化合物的隱含條件。
[0039]本文使用“AU’、“A2”、“A3”和“A4”作為表示各種特定取代基的通用符號。這些符號可為任何取代基，不限于本文公開的取代基，并且當(dāng)在一種情形下將其定義為某些取代基時，在另一情形下可將其定義為一些其它取代基。
[0040]如本文所使用，術(shù)語“脂族”指非芳族烴基并且包括支鏈和非支鏈的烷基、烯基或
炔基?！?br> [0041]如本文所使用，術(shù)語“烷基”為I至24個碳原子的支鏈或非支鏈的飽和烴基，例如甲基、乙基、正丙基、異丙基、正丁基、異丁基、叔丁基、戊基、己基、庚基、辛基、壬基、癸基、十二烷基、十四烷基、十TK烷基、二十烷基、二十四烷基等。烷基也可是取代或未取代的。燒基可用一個或多個基團取代，包括但不限于如下所述的烷基、鹵代烷基、烷氧基、烯基、炔基、芳基、雜芳基、醛、氨基、羧酸、S旨、醚、鹵化物、羥基、酮、硝基、甲硅烷基、硫代-氧代、磺?；㈨?、亞砜或巰基。
[0042]在整篇說明書中，“烷基”通常用于指未取代的烷基和取代的烷基；然而，還通過標(biāo)識所述烷基上的特定取代基具體指出本文中取代的烷基。例如，術(shù)語“鹵代烷基”具體指用一種或多種鹵化物，例如氟、氯、溴或碘取代的烷基。術(shù)語“烷氧基烷基”具體指用一個或多個如下所述的烷氧基取代的烷基。術(shù)語“烷氨基”具體指用一個或多個如下所述的氨基取代的烷基，等等。當(dāng)在一種情形下使用“烷基”而在另一情形下使用特定術(shù)語例如“烷基醇”，并非意在暗示術(shù)語“烷基”不是也指特定術(shù)語例如“烷基醇”等。
[0043]這種準則也用于本文所述其它基團。即，雖然術(shù)語例如“環(huán)烷基”指未取代和取代的環(huán)烷基部分，但是本文可另外具體標(biāo)識取代的部分；例如，特定的取代環(huán)烷基可稱為，例如“烷基環(huán)烷基”。類似地，取代的烷氧基可具體稱為，例如“鹵代烷氧基”，特定的取代烯基可為(例如)“烯醇”，等等。同樣，使用通用術(shù)語(例如“環(huán)烷基”)和特定術(shù)語(例如“烷基環(huán)烷基”)的準則并非意在暗示通用術(shù)語不是也包括特定術(shù)語。
[0044]如本文所使用，術(shù)語“烷氧基”是通過單個末端醚鍵結(jié)合的烷基；即，可將“烷氧基”基團定義為-0A1，其中A1是如以上定義的烷基。
[0045]如本文所使用，術(shù)語“烯基”是具有2至24個碳原子，結(jié)構(gòu)式含有至少一個碳-碳雙鍵的烴基。不對稱結(jié)構(gòu)例如(A1A2)C=CM3A4)旨在包括E和Z異構(gòu)體。這可在本文的結(jié)構(gòu)式中推測出，其中存在不對稱烯烴，或可用鍵符號C=C明確指出。烯基可用一個或多個基團取代，包括但不限于如下所述的烷基、鹵代烷基、烷氧基、烯基、炔基、芳基、雜芳基、醒、氣基、羧酸、酯、醚、鹵化物、羥基、酮、硝基、甲硅烷基、硫代-氧代、磺?；㈨?、亞砜或巰基。
[0046]如本文所使用，術(shù)語“炔基”是具有2至24個碳原子，結(jié)構(gòu)式含有至少一個碳-碳三鍵的烴基。炔基可用一個或多個基團取代，包括但不限于如下所述的烷基、鹵代烷基、烷氧基、烯基、炔基、芳基、雜芳基、醒、M基、竣酸、酷、釀、1?化物、羥基、麗、硝基、甲娃烷基、硫代-氧代、磺?；?、砜、亞砜或巰基。
[0047]如本文所使用，術(shù)語“芳基”是含有任何碳基芳族基的基團，包括但不限于苯、萘、苯基、聯(lián)苯基、苯氧基苯等。術(shù)語“雜芳基”定義為含有具有至少一個雜原子并入芳族基環(huán)內(nèi)的芳族基的基團。雜原子的實例包括但不限于氮、氧、硫和磷。包括在術(shù)語“芳基”內(nèi)的術(shù)語“非雜芳基”定義了含有不含雜原子的芳族基的基團。芳基和雜芳基可以是取代或未取代的。芳基和雜芳基可用一個或多個基團取代，包括但不限于如本文所述的烷基、鹵代烷基、烷氧基、烯基、炔基、芳基、雜芳基、醒、M基、竣酸、酷、釀、1?化物、羥基、麗、硝基、甲娃烷基、硫代-氧代、磺?；?、砜、亞砜或巰基。術(shù)語“聯(lián)芳基”是特定類型的芳基并且包括在芳基的定義中。聯(lián)芳基指如萘中經(jīng)由稠環(huán)結(jié)構(gòu)結(jié)合在一起，或如聯(lián)苯基中經(jīng)由一個或多個碳-碳鍵連接的兩個芳基。
[0048]如本文所使用，術(shù)語“環(huán)烷基”是由至少三個碳原子構(gòu)成的非芳族碳基環(huán)。環(huán)烷基的實例包括但不限于環(huán)丙基、環(huán)丁基、環(huán)戊基、環(huán)己基等。術(shù)語“雜環(huán)烷基”是如以上定義的其中所述環(huán)的至少一個碳原子用 雜原子，例如但不限于氮、氧、硫或磷取代的環(huán)烷基。環(huán)烷基和雜環(huán)烷基可以是取代或未取代的。環(huán)烷基和雜環(huán)烷基可用一個或多個基團取代，包括但不限于如本文所述的烷基、烷氧基、烯基、炔基、芳基、雜芳基、醒、氣基、竣酸、酷、釀、鹵化物、羥基、酮、硝基、甲硅烷基、硫代-氧代、磺?；?、砜、亞砜或巰基。
[0049]如本文所使用，術(shù)語“環(huán)烯基”是由至少三個碳原子構(gòu)成并且含有至少一個雙鍵，即C=C的非芳族碳基環(huán)。環(huán)烯基的實例包括但不限于環(huán)丙烯基、環(huán)丁烯基、環(huán)戊烯基、環(huán)戊二烯基、環(huán)己烯基、環(huán)己二烯基等。術(shù)語“雜環(huán)烯基”是一類如以上定義的環(huán)烯基，并且包括在術(shù)語“環(huán)烯基”的含義內(nèi)，其中所述環(huán)的至少一個碳原子用雜原子，例如但不限于氮、氧、硫或磷取代。環(huán)烯基和雜環(huán)烯基可以是取代或未取代的。環(huán)烯基和雜環(huán)烯基可用一個或多個基團取代，包括但不限于如本文所述的烷基、烷氧基、烯基、炔基、芳基、雜芳基、醛、氨基、羧酸、酯、醚、鹵化物、羥基、酮、硝基、甲硅烷基、硫代-氧代、磺?；?、砜、亞砜或巰基。
[0050]本文使用術(shù)語“環(huán)狀基團”指芳基或非芳基(即，環(huán)烷基、雜環(huán)烷基、環(huán)烯基和雜環(huán)烯基)或二者。環(huán)狀基團具有一個或多個可以是取代或未取代的環(huán)系。環(huán)狀基團可含有一個或多個芳基、一個或多個非芳基，或一個或多個芳基和一個或多個非芳基。
[0051]如本文所使用的術(shù)語“醛”用式一C(O)H表示。本說明書從頭至尾，“C(0) ”或“CO”是C=O的速記符號。[0052]如本文所使用的術(shù)語“氨基”用式一NA1A2表示，其中A1和A2可各自為如本文所述的取代基團，例如上述的氫、烷基、鹵代烷基、烯基、炔基、芳基、雜芳基、環(huán)烷基、環(huán)烯基、雜環(huán)烷基或雜環(huán)烯基。
[0053]如本文所使用的術(shù)語“羧酸”用式一C (O) OH表示。如本文所使用的“羧酸酯”或“羧基”用式一 c(o)o_表示。
[0054]如本文所使用的術(shù)語“酯”用式一OC(O)A1或一C(O)OA1表示，其中A1可為上述的烷基、鹵代烷基、烯基、炔基、芳基、雜芳基、環(huán)烷基、環(huán)烯基、雜環(huán)烷基或雜環(huán)烯基。
[0055]如本文所使用的術(shù)語“醚”用式A1OA2表示，其中A1和A2可獨立地為上述的烷基、鹵代烷基、烯基、炔基、芳基、雜芳基、環(huán)烷基、環(huán)烯基、雜環(huán)烷基或雜環(huán)烯基。
[0056]如本文所使用的術(shù)語“酮”用式A1C(O)A2表示，其中A1和A2可獨立地為上述的烷基、鹵代烷基、烯基、炔基、芳基、雜芳基、環(huán)烷基、環(huán)烯基、雜環(huán)烷基或雜環(huán)烯基。
[0057]如本文所使用的術(shù)語“鹵化物”或“鹵素”指氟、氯、溴和碘。
[0058]如本文所使用的術(shù)語“羥基”用式一OH表示。
[0059]如本文所使用的術(shù)語“硝基”用式一NO2表示。
[0060]如本文所使用的術(shù)語“甲硅烷基”用式+SiA1A2A3表示，其中A1、A2和A3可獨立地為上述的氣、烷基、鹵代烷基、烷氧基、烯基、炔基、芳基、雜芳基、環(huán)烷基、環(huán)烯基、雜環(huán)烷基或雜環(huán)烯基。
[0061 ] 本文使用術(shù)語“磺?；敝赣檬揭籗 (O) 2kl表示的硫代-氧代基團，其中可A1可為上述的龜!、烷基、鹵代烷基、烯基、炔基、芳基、雜芳基、環(huán)烷基、環(huán)烯基、雜環(huán)烷基或雜環(huán)烯基。
[0062]如本文所使用的術(shù)語“磺?；被被颉盎酋０贰庇檬揭籗 (O) 2NH—表示。
[0063]如本文所使用的術(shù)語“巰基”用式一SH表示。
[0064]如本文所使用的術(shù)語“硫代”用式一S—表示。
[0065]如本文所使用，其中η為某一整數(shù)的“#”、“!?2”、“!?3”、“!?11 ”等可獨立地具有一個或
多個以上列出的基團。例如，如果R1為直鏈烷基，烷基的其中一個氫原子可任選地用羥基、烷氧基、胺基、烷基、鹵化物等取代。根據(jù)所選基團，第一基團可并入第二基團內(nèi)或，可選地，第一基團可懸掛(即，連接)于第二基團上。例如，關(guān)于短語“包含氨基的烷基”，氨基可并入烷基的主鏈內(nèi)?？蛇x地，氨基可與烷基的主鏈連接。所選基團的性質(zhì)將決定第一基團是嵌入還是連接至第二基團。
[0066]應(yīng)理解，本文提供的化合物可含有手性中心。此類手性中心可具有(R-)或(S-)構(gòu)型。本文提供的化合物可為對映體純，或為非對映異構(gòu)體或?qū)τ钞悩?gòu)體混合物。
[0067]如本文所使用，基本上純凈意思是足夠均勻，經(jīng)標(biāo)準分析方法，例如薄層色譜法(TLC)、核磁共振(NMR)、凝膠電泳、高效液相色譜法(HPLC)和質(zhì)譜法(MS)、氣相-色譜質(zhì)譜法(GC-MS)和本領(lǐng)域技術(shù)人員用于評估此類純度的類似方法測定似乎沒有可容易地測出的雜質(zhì)，或足夠純凈以致進一步純化不會可測出地改變物質(zhì)的物理和化學(xué)性質(zhì)，例如酶和生物活性。純化化合物以產(chǎn)生基本上化學(xué)純的化合物的傳統(tǒng)和現(xiàn)代方法均為本領(lǐng)域的技術(shù)人員所知。然而，基本上化學(xué)純的化合物可為立體異構(gòu)體的混合物。
[0068]除非聲明相反，具有僅顯示為實線而非楔形或虛線的化學(xué)鍵的公式涵蓋每種可能的異構(gòu)體，例如每種對映異構(gòu)體、非對映異構(gòu)體和內(nèi)消旋化合物及異構(gòu)體的混合物，例如外消旋或非外消旋混合物。[0069]現(xiàn)將詳細參考公開的材料、化合物、組合物、物品和方法的特定方面，在所附實施例中舉例說明了其實例。
[0070]C.材料和組合物
[0071]N-官能化咪唑
[0072]本文提供了包含N-官能化咪唑的系統(tǒng)。這些化合物對減少來自氣體流和液體流的揮發(fā)性化合物，例如二氧化碳(CO2)、一氧化碳(CO)、二氧化硫(SO2)、硫化氫(H2S)、一氧化氮(NO)、二氧化氮(NO2)、羰基硫(COS)和二硫化碳(CS2) UlH2CKOyHyN2X1-CJ^ (例如，甲烷和丙烷)、揮發(fā)性有機化合物及這些和其它揮發(fā)性化合物的混合物有用。N-官能化咪唑在中性條件下為非離子化合物(即，咪唑在中性條件下不含電荷)。中性條件包括無可用質(zhì)子與N-官能化咪唑反應(yīng)(即，質(zhì)子化N-官能化咪唑)的條件?？纱嬖谫|(zhì)子，但是系統(tǒng)的條件，包括N-官能化咪唑的堿性，為不發(fā)生大量的N-官能化咪唑質(zhì)子化，即，所述條件不產(chǎn)生咪唑鎗離子。對于N-官能化咪唑的中性條件包括系統(tǒng)的pH從約6.7至約7.3的條件。在一些實例中，系統(tǒng)的pH可為約6.7、約6.8、約6.9、約7.0、約7.1、約7.2、約7.3等，其中任何設(shè)定值均可形成范圍的上或下端點。本文相對于特定咪唑使用術(shù)語“中性條件”，因此該術(shù)語指其中咪唑未質(zhì)子化(即，成為陽離子型)的條件。例如，系統(tǒng)的PH可從約6.8至約7.2，或從約6.9至約7.1。進一步地，本文所述N-官能化咪唑并非離子液體(即，在所有條件下均含有離子的液體)的組分。
[0073]本文所述N-官能化咪唑用式1:
[0074]
【權(quán)利要求】
1.一種減少來自流中的二氧化碳的方法，包括: 使所述流與包含N-官能化咪唑和胺的系統(tǒng)接觸， 其中所述N-官能化咪唑在中性條件下為非離子型。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述N-官能化咪唑為N-烷基咪唑、N-烯基咪唑、N-炔基咪唑、N-芳基咪唑或其混合物。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法，其中所述N-官能化咪唑具有以下結(jié)構(gòu):
4.根據(jù)權(quán)利要求1-3中任一項所述的方法，其中所述胺選自伯胺、仲胺、叔胺、環(huán)胺或其混合物。
5.根據(jù)權(quán)利要求1-4中任一項所述的方法，其中所述胺具有以下結(jié)構(gòu):
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其中所述伯胺選自單乙醇胺、二甘醇胺、2-氨基-2-甲基丙醇或其混合物。
7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其中所述仲胺選自二乙醇胺、二異丙醇胺或其混合物。
8.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其中所述叔胺為N-甲基二乙醇胺。
9.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其中所述環(huán)胺為取代或未取代的哌嗪。
10.根據(jù)權(quán)利要求1-9中任一項所述的方法，其中所述胺為單胺、二胺或多胺。
11.根據(jù)權(quán)利要求1-10中任一項所述的方法，其中所述N-官能化咪唑包含所述系統(tǒng)的至少10重量％。
12.根據(jù)權(quán)利要求1-11中任一項所述的方法，其中所述N-官能化咪唑包含所述系統(tǒng)的至少25重量％。
13.根據(jù)權(quán)利要求1-12中任一項所述的方法，其中所述N-官能化咪唑包含所述系統(tǒng)的至少50重量％。
14.根據(jù)權(quán)利要求1-13中任一項所述的方法，其中所述胺包含所述系統(tǒng)的至少10重量％。
15.根據(jù)權(quán)利要求1-14中任一項所述的方法，其中所述胺包含所述系統(tǒng)的至少25重量％。
16.根據(jù)權(quán)利要求1-15中任一項所述的方法，其中所述胺包含所述系統(tǒng)的至少50重量％。
17.根據(jù)權(quán)利要求1-16中任一項所述的方法，其中所述N-官能化咪唑和所述胺以9:1至1:9的比例存在。
18.根據(jù)權(quán)利要求1-17中任一項所述的方法，其中所述N-官能化咪唑和所述胺以2:1的比例存在。`
19.根據(jù)權(quán)利要求1-18中任一項所述的方法，其中所述系統(tǒng)基本上不含揮發(fā)性化合物。
20.根據(jù)權(quán)利要求1-19中任一項所述的方法，其中所述N-官能化咪唑的粘度在24°C下小于10cP。
21.根據(jù)權(quán)利要求1-19中任一項所述的方法，其中所述N-官能化咪唑的粘度在24°C下小于8cP。
22.根據(jù)權(quán)利要求1-19中任一項所述的方法，其中所述N-官能化咪唑的粘度在24V下小于5cP。
23.—種減少來自流中的二氧化碳、二氧化硫或硫化氫的方法，包括: 使所述流與包含N-官能化咪唑的系統(tǒng)接觸， 其中所述N-官能化咪唑在中性條件下為非離子型。
24.根據(jù)權(quán)利要求23所述的方法，其中所述N-官能化咪唑為N-烷基咪唑、N-烯基咪唑、N-炔基咪唑、N-芳基咪唑或其混合物。
25.根據(jù)權(quán)利要求23或24所述的方法，其中所述N-官能化咪唑具有以下結(jié)構(gòu):
26.根據(jù)權(quán)利要求23-25中任一項所述的方法，其中所述系統(tǒng)進一步包含胺。
27.根據(jù)權(quán)利要求26所述的方法，其中所述胺選自伯胺、仲胺、叔胺、環(huán)胺或其混合物。
28.根據(jù)權(quán)利要求26或27所述的方法，其中所述胺具有以下結(jié)構(gòu):
29.根據(jù)權(quán)利要求27所述的方法，其中所述伯胺選自單乙醇胺、二甘醇胺、2-氨基-2-甲基丙醇或其混合物。
30.根據(jù)權(quán)利要求27所述的方法，其中所述仲胺選自二乙醇胺、二異丙醇胺或其混合物。
31.根據(jù)權(quán)利要求27所述的方法，其中所述叔胺為N-甲基二乙醇胺。
32.根據(jù)權(quán)利要求27所述的方法，其中所述環(huán)胺為取代或未取代的哌嗪。
33.根據(jù)權(quán)利要求26-32中任一項所述的方法，其中所述胺為單胺、二胺或多胺。
34.根據(jù)權(quán)利要求23-33中任一項所述的方法，其中所述N-官能化咪唑包含所述系統(tǒng)的至少10重量％。
35.根據(jù)權(quán)利要求23-34中任一項所述的方法，其中所述N-官能化咪唑包含所述系統(tǒng)的至少25重量％。
36.根據(jù)權(quán)利要求23-35中任一項所述的方法，其中所述N-官能化咪唑包含所述系統(tǒng)的至少50重量％。
37.根據(jù)權(quán)利要求23-36中任一項所述的方法，其中所述胺包含所述系統(tǒng)的至少10重量％。
38.根據(jù)權(quán)利要求23-37中任一項所述的方法，其中所述胺包含所述系統(tǒng)的至少25重量％。
39.根據(jù)權(quán)利要求23-38中任一項所述的方法，其中所述胺包含所述系統(tǒng)的至少50重量％。
40.根據(jù)權(quán)利要求23-39中任一項所述的方法，其中所述N-官能化咪唑和所述胺以9:1至1:9的比例存在。
41.根據(jù)權(quán)利要求23-39中任一項所述的方法，其中所述N-官能化咪唑和所述胺以2:1的比例存在。
42.根據(jù)權(quán)利要求23-41中任一項所述的方法，其中所述系統(tǒng)基本上不含揮發(fā)性化合物。
43.根據(jù)權(quán)利要求23-42中任一項所述的方法，其中所述N-官能化咪唑的粘度在24°C下小于10cP。
44.根據(jù)權(quán)利要求23-42中任一項所述的方法，其中所述N-官能化咪唑的粘度在24°C下小于8cP。
45.根據(jù)權(quán)利要求23-42中任一項所述的方法，其中所述N-官能化咪唑的粘度在24°C下小于5cP。
46.根據(jù)權(quán)利要求1-錯誤！未發(fā)現(xiàn)參考源中任一項所述的方法，其中所述流為氣體流或液體流。
47.根據(jù)權(quán)利要求46所述的方法，其中所述氣體流為天然氣流或煙氣流。
48.—種使天然氣進料流脫硫的方法,包括: 使所述天然氣進料流與包含N-官能化咪唑的系統(tǒng)接觸,其中所述N-官能化咪唑在中性條件下為非離子型，以形成凈化天然氣進料流和富氣系統(tǒng)；并且將所述凈化天然氣進料流與所述富氣系統(tǒng)分離。
49.根據(jù)權(quán)利要求48所述的方法，其中所述系統(tǒng)進一步包含胺。
50.根據(jù)權(quán)利要求48或49所述的方法，進一步包括使所述天然氣進料流與包含N-官能化咪唑的第二系統(tǒng)接觸，其中所述N-官能化咪唑在中性條件下為非離子型。
51.根據(jù)權(quán)利要求50所述的方`法，其中所述第二系統(tǒng)進一步包含胺。
52.根據(jù)權(quán)利要求48-51中任一項所述的方法，進一步包括再生所述系統(tǒng)。
53.根據(jù)權(quán)利要求52所述的方法，其中通過加熱所述富氣系統(tǒng)再生所述系統(tǒng)。
54.根據(jù)權(quán)利要求52所述的方法，其中通過加壓所述富氣系統(tǒng)再生所述系統(tǒng)。
55.一種用于減少揮發(fā)性化合物的系統(tǒng)，包含: N-官能化咪唑，其中所述N-官能化咪唑在中性條件下為非離子型；和選自二氧化碳、硫化氫、二氧化硫、一氧化氮、二氧化氮、羰基硫、二硫化碳的揮發(fā)性化合物或其混合物。
56.根據(jù)權(quán)利要求55所述的系統(tǒng)，進一步包含胺。
【文檔編號】C07D233/12GK103596932SQ201280025608
【公開日】2014年2月19日 申請日期:2012年3月27日 優(yōu)先權(quán)日:2011年3月28日
【發(fā)明者】J·E·巴拉 申請人:阿拉巴馬大學(xué)理事會