離子液體及其使用方法
2023-11-12 03:28:27
專利名稱:離子液體及其使用方法
技術領域:
本申請公開了包含離子液體和胺化合物的組合物,以及使用和生產所述組合物的 方法。在一些實施方式中,本文公開的組合物在減少流體介質中或固體基底中雜質的量的 方面是有用的。
背景技術:
離子液體是「綠色」材料,其具有很大潛力替代在工業和實驗室設施(settings) 中普遍使用的揮發性有機溶劑。離子液體是基本上僅含離子的液體。一些離子液體如硝酸 乙銨處於動態平衡,其中在任何時間超過99. 99%的液體由離子而不是分子種類組成。術語 「離子液體」通常用於熔點相對較低(例如低於100°C)的鹽。室溫下為液體的鹽被稱作室 溫離子液體或RTIL。當考慮使用者的安全和環境影響時,相較於傳統的溶劑,RTIL擁有明 顯的優勢。在許多情況下,RTIL具有可以忽略的蒸汽壓,很大程度上易燃,並展現出熱穩定 性和化學穩定性。但是,以各種方式修整RTIL溶劑的化學性質和性能的能力提供了更多有 用的特徵,例如,對離子液體進行改性以調整胺化合物和/或雜質的溶解性。因為燃料應用、要求和成本的增加,增強並且高度有效分離「輕的」氣體(例如C02、 02、N2、CH4、H2和烴)是重要的。在其它能量密集型技術如胺淨化(amine scrubbing)中 RTIL已被研究用於俘獲「酸性」氣體(C02、H2S, SO2等)。在世界各地許多天然氣田中酸性 氣體的存在不利地影響那些來源的質量和壽命。近來,由於減少溫室氣體排放物的緊迫需求,CO2俘獲(capture)和隔離 (sequestration)備受關注。據估計,需要減少超過60%的這樣的排放物以穩定氣候。大 部分ω2捕獲研究目前致力於在大氣壓下從燃燒煤或燃燒氣體的煤氣廠捕獲C02。從煙道 氣除去另外的雜質如CO、氧化氮和氧化硫已成為目標。在近期,完成該燃燒後捕獲——特別 是捕獲CO2——的最可行的方法是通過化學吸附——一種有很大改進空間的方法。從天然氣除去(X)2可用於增加每體積天然氣的能量含量和減少管道腐蝕。從天然 氣除去H2S也是重要的,這是因為H2S非常有害並且甚至可以是致命的;H2S燃燒導致形成 SO2——另一種毒性氣體並且是形成酸雨的組分。基於胺的「淨化」被用在95%的美國天然 氣「脫硫」操作中。在該方法中,CO2 (和H2S)與胺反應形成水性氨基甲酸鹽。如果溶液被 加熱和/或分壓降低,那麼CO2 (和H2Q可以被釋放。一般而言,從天然氣捕獲酸性氣體在高於燃燒後過程的壓力下進行。通常地,捕獲 壓力大於latm,並常常為至少約6atm。在一些情況下,在給定應用中有效的胺的類型與流 中酸性氣體的分壓相關,所述流具有分別適用於低壓、中壓和高壓的伯(1° )鏈烷醇胺(例如單乙醇胺(MEA))、仲)鏈烷醇胺(例如二乙醇胺(DEA))和叔(3° )鏈烷醇胺(例 如三乙醇胺(TEA))。在一些情況下,叔胺也能夠將H2S與CO2分離。雖然基於胺的淨化方 法對於將ω2與其它氣體分離有效,但它是能量密集型的。因此,需要更有能量效率的從流體介質除去雜質或不期望物質的方法。
發明內容
本申請的一些方面涉及組合物,以及從源減少或除去雜質和/或不期望材料的方 法,所述方法包括將源與這樣的組合物接觸。一方面是減少流體流中雜質氣體的量的方法, 所述方法包括在足以從流體流減少雜質氣體的量的條件下,使所述流體流與包含離子液 體和胺化合物的雜質清除混合物接觸;其中所述離子液體包括非羧酸鹽陰離子;並且所述 胺化合物是一元胺、二元胺、多胺、聚乙烯胺、胺基酸、中性N-雜環或中性N-雜環烷基胺。本申請的另一方面是用於從氣態排放流減少一種或多種雜質的量的方法,所述方 法包括在足以減少所述氣態流中一種或多種雜質的量的條件下,使所述氣態排放流與包 含離子液體和胺化合物的雜質清除混合物接觸。在一個方面,本申請公開了包含離子液體(IL)和雜烷基胺化合物的組合物,其中 所述離子液體包括選自以下的陰離子MeS04、OTf、BF4, PF6, Tf2N,滷化物、二氰胺、烷基磺酸 鹽和芳基磺酸鹽。在另一方面,本申請公開了包含離子液體和胺化合物的組合物,其中所述離子液 體相對於所述離子液體和所述胺化合物的總體積的相對體積%為約60Vol%或更少,其中 所述離子液體包括選自以下的陰離子MeS04、OTf、BF4, PF6, Tf2N,滷化物、二氰胺、烷基磺酸 鹽和芳基磺酸鹽,並且其中所述胺化合物是一元胺、二元胺、多胺、聚乙烯胺、胺基酸、中性 N-雜環或中性N-雜環烷基胺。在仍有進一步的方面,本申請公開了從固體基底表面除去雜質以產生乾淨的固體 基底表面的方法,所述方法包括在足以從所述固體基底表面除去雜質的條件下使所述固體 基底表面與雜質清除混合物接觸以產生乾淨的固體基底表面;所述雜質清除混合物一般地 包括離子液體和胺化合物。在仍有另一方面,本申請公開了從流體介質除去雜質以產生純化的流體流的方 法。所述方法一般包括在足以從所述流體介質除去所述雜質的條件下使所述流體介質與雜 質清除混合物接觸以產生純化的流體流。
圖1是典型的水性胺氣體處理裝置的圖示。圖2是CO2攝取作為加中和等摩爾化合物加-MDEA溶液中壓力的函數的曲線圖。圖3A是等摩爾化合物加-MEA溶液中攝取的(X)2壓力數據的曲線圖。圖;3B是( 至MEA-氨基甲酸鹽的轉化作為時間的函數的曲線圖。圖4是在100°C、減壓下從化合物加中的MEA-氨基甲酸鹽釋放CO2作為時間的函 數的圖。圖5是顯示100°C下化合物2b_DEA中隨(X)2壓力增加而增加的(X)2攝取的曲線圖。圖6是40°C下亨利常數(Henry' s constant)的平均自然對數相對於平均測得的混合物摩爾體積的-4/3次冪的圖,其中線表示每種氣體的正規溶液理論(RST)模型(eq 6)。圖7A是40°C下,(X)2相對於N2,溶解度選擇性相對於IL的平均測得的摩爾體積的 圖,其中線表示RST模型的預測。圖7B是40°C下,CO2相對於CH4,溶解度選擇性相對於IL的平均測得的摩爾體積 的圖,其中線表示RST模型的預測。圖8A是Iatm和40°C下對於C02,氣體負載量作為摩爾體積的函數的圖,其中線表 示由純RTIL溶解度數據研發的RST模型。圖8B是Iatm和40°C下對於隊,氣體負載量作為摩爾體積的函數的圖,其中線表 示由純RTIL溶解度數據研發的RST模型。圖8C是Iatm和40°C下對於CH4,氣體負載量作為摩爾體積的函數的圖,其中線表 示由純RTIL溶解度數據研發的RST模型。圖9是顯示氨基甲酸鹽沉澱點與IL化合物的V01%之間的關係的圖。
具體實施例方式除非上下文另外要求,術語「隔離」、「減少」、「除去」和「分離」在本文可被互換使 用,一般指這樣的技術或實踐其部分或整個效果是從給定材料(例如流體介質或固體基 底)減少一種或多種雜質或不期望物質的量或從中除去一種或多種雜質或不期望物質,如 氣體混合物、氣體源或點排放源。在一些實施方式中,除去的雜質和/或不期望物質(除非 上下文另外要求,下文統稱為「雜質(impurity)」或「多種雜質(impurities)」)以一些形 式或另外的形式儲存以阻止其釋放。這些術語的使用不排除任何形式的描述的實施方式考 慮雜質和/或不期望物質「隔離」、「減少」、「除去」或「分離」技術。一般而言,術語「隔離」、 「減少」、「除去」和「分離」指從源除去至少約60%的雜質;可選地,約75%的雜質被除去。 在其它變化中,從源除去至少約90%或至少約99%的雜質。除非上下文另作要求,術語「雜質」、「不期望材料」和「不期望物質」在本文可互換 使用,指液體、氣體或固體中的物質,其不同於材料或化合物的期望化學組分。雜質可以是 天然生成的或是在合成化學品或商業產品的過程中添加的。在生產期間,雜質可以被有意 地、意外地、不可避免地或附帶地添加進物質或被產生,或者它可以在一開始就存在。該術 語指存在於液體、氣體或固體中的物質,人們希望減少其量或將之完全除去。術語「酸性氣體」指與鹼反應的任何氣體。當與水結合時一些酸性氣體形成酸,一 些酸性氣體具有酸性質子(例如,PKa小於水的pKa)。示例性的酸性氣體包括但不限於二 氧化碳、硫化氫(H2S)、COS、二氧化硫(SO2)等。「烷基」指1至20個、通常1至12個、更常見1至6個碳原子的飽和直鏈單價烴部 分,或者指3至20個、通常3至12個、更常見3至6個碳原子的飽和支鏈單價烴部分。示 例性的烷基包括但不限於甲基、乙基、正丙基、2-丙基、叔丁基、戊基、己基等。「亞烷基」指以上定義的飽和直鏈的飽和二價烷基部分。示例性的亞烷基包括但不 限於亞甲基、亞乙基、亞丙基、亞丁基、亞戊基、亞己基等。「烯基」指包含至少一個碳碳雙鍵的2至20個、通常2至12個、更常見2至6個碳 原子的直鏈單價烴部分,或者3至20個、通常3至12個、更常見3至6個碳原子的支鏈單價烴部分。示例性的烯基包括但不限於乙烯基、丙烯基等。「炔基」指包含至少一個碳碳三鍵的2至20個、通常2至12個、更常見2至6個碳 原子的直鏈單價烴部分,或者3至20個、通常3至12個、更常見3至6個碳原子的支鏈單 價烴部分。示例性的炔基包括但不限於乙炔基、丙炔基等。「胺化合物」指包含式-NRaRb取代基的有機化合物,其中Ra和Rb每個都獨立地是 氫、烷基、雜烷基、商代烷基、芳基、芳烷基、環烷基、(環烷基)烷基、雜芳基、雜芳烷基、雜環 烷基或(雜環烷基)烷基。一般地,Ra和Rb每個都獨立地是氫、烷基、雜烷基、商代烷基、芳 基、芳烷基、環烷基或(環烷基)烷基。Ra和Rb每個常常獨立地是氫、烷基、雜烷基或滷代 烷基。更常見地,Ra和Rb每個都獨立地是氫、烷基或雜烷基。胺化合物也可以包括雜環胺 化合物如哌嗪、咪唑、吡啶、卩惡唑、噻唑等,其每個都可以被任選地取代。「一元胺化合物」指 具有一個-NRaRb取代基的有機化合物,「二元胺化合物」指具有兩個-NRaRb取代基的有機化 合物,其中Ra和Rb每個都獨立地是本段中所定義的那些。「烷基胺化合物」指包含式-NRaRb取代基的烴化合物,其中每個Ra和Rb獨立地是 氫、烷基、滷代烷基、芳基、芳烷基、環烷基或(環烷基)烷基。一般地,每個Ra和Rb獨立地 是氫、烷基、芳基、芳烷基、環烷基或(環烷基)烷基。常見地,每個Ra和Rb獨立地是氫或烷基。「雜烷基胺化合物」指如本文所定義的、其中Ra是雜烷基的胺化合物。特別地,雜 烷基胺化合物指包含式-NRaRb取代基的有機化合物,其中Ra為雜烷基,Rb為氫、烷基、雜烷 基、滷代烷基、芳基、芳烷基、環烷基、(環烷基)烷基、雜芳基、雜芳烷基、雜環烷基或(雜環 烷基)烷基。一般地,Ra為雜烷基,Rb為氫、烷基、雜烷基、滷代烷基、芳基、芳烷基、環烷基 或(環烷基)烷基。常見地,Ra為雜烷基,Rb為氫、烷基、雜烷基或滷代烷基。更常見地,Ra 為雜烷基,Rb為氫、烷基或雜烷基。甚至更常見地,Ra為雜烷基,Rb為氫或烷基。「雜環的(cyclic) 」和「雜環(heterocycle) 」指包含至少一個雜原子的3至6個 原子或3至10個原子的芳香族環狀基團或非芳香族環狀基團。在一個實施方式中,這些基 團包含1至3個雜原子。合適的雜原子包括氧、硫和氮。這樣的基團可以被任選地取代。 示例性的雜環基團包括但不限於吡咯烷基、哌啶基、嗎啉基、哌嗪基、吡啶基(pyridinyl)、 吡啶基(pyridyl)、呋喃基、苯硫基、噻唑基、異噻唑基、三唑基、咪唑基、異P惡唑基、吡咯基、 吡唑基、嘧啶基、苯並呋喃基、異苯並呋喃基、苯並噻唑基、苯並異噻唑基、苯並三唑基、吲哚 基、異吲哚基、苯並II惡唑基、喹啉基、異喹啉基、苯並咪唑基、苯異卩惡唑基、苯並苯硫基和二苯 並呋喃。「N-雜環」和「中性N-雜環的」每個指包含至少一個氮原子的3至6個原子或3至 10個原子的芳香族或非芳香族環狀基團。在一個實施方式中,這些基團包含1或2個其它 雜原子;合適的其它雜原子包括氧、硫和氮。示例性的N-雜環包括但不限於吡咯烷、嗎啉、 嗎啉代乙基、哌嗪、吡啶、咪唑、噻唑、異噻唑、三唑、批唑、嗯唑、異噁唑、批咯、批唑、嘧啶、苯 並噻唑、苯並異噻唑、苯並三唑、吲哚、異吲哚、苯並Ii惡唑、喹啉、異喹啉、苯並咪唑和苯異蝶 唑。「中性N-雜環-烷基-胺」指Y-Rw-NRaRb,其中Y是N-雜環,Rw是亞烷基,-NRaRb 如本文所定義。含氮雜環也可以經碳原子或氮原子——一般是通過碳原子——連接至亞烷 基。亞烷基一般包含1至8個碳原子,可選地3至6個碳原子或1至4個碳原子。
「鏈烷醇胺化合物」指本文所定義的、其中Ra為烷醇基的胺化合物。特別地,鏈烷 醇胺化合物指包含式-NRaRb取代基的有機化合物,其中Ra是烷醇,Rb是氫、烷基、雜烷基、滷 代烷基、芳基、芳烷基、環烷基、(環烷基)烷基、雜芳基、雜芳烷基、雜環烷基或(雜環烷基) 烷基。一般地,Ra是烷醇,Rb是氫、烷基、雜烷基、滷代烷基、芳基、芳烷基、環烷基或(環烷 基)烷基。常見地,Ra是烷醇,Rb是氫、烷基、雜烷基或滷代烷基。更常見地,Ra是烷醇,Rb 是氫、烷基或雜烷基。甚至更常見地,Ra是烷醇,Rb是氫、烷基或烷醇。「芳基」指6至15個環原子的單價單環、雙環或三環芳香族烴部分,其可任選地在 環結構內被一個或多個通常是一個、兩個或三個取代基取代。當芳基中存在兩個或更多個 取代基時,獨立地選擇每個取代基。示例性的芳基包括苯基和萘基。常見地芳基被任選地 取代,更常見地為未取代的苯基。芳基的示例性取代基包括滷根(滷化物)、烷氧基和烷基。「芳烷基」指式-R' -R 〃部分,其中R'是亞烷基,R 〃是芳基,如本文所定義的。示 例性的芳烷基包括但不限於苄基、苯乙基、3-(3-氯苯基)-2-甲基戊基等。「環烷基」指3至10個環碳的非芳香族的——通常是飽和的——單價的單環或雙 環烴部分。環烷基可任選地在環結構內被一個或多個通常是一個、兩個或三個取代基取代。 當環烷基內存在兩個或更多個取代基時,獨立選擇每個取代基。常見地,環烷基是飽和的單 環烴部分;這樣的部分包括但不限於環丙基、環丁基、環戊基和環己基。「 (環烷基)烷基」指式-Rx-Ry的部分,其中Ry是環烷基,Rx是亞烷基或雜亞烷基, 如本文所定義的。通常Rx是亞烷基。術語「滷代」、「滷素」和「滷化物」可在本文互換使用,指氟代、氯代、溴代或碘代。「滷代烷基」指本文所定義的烷基,其中一個或多個氫原子被相同或不同的滷原子 代替。術語「滷代烷基」也包括全滷化烷基,其中所有的烷基氫原子被滷素原子代替。示例 性的滷代烷基包括但不限於_CH2CI、-CF3、-CHFCH2F, -CH2CF3> -CH2CCI3等。「滷代亞烷基」指以上定義的支鏈的或無支鏈的飽和的二價滷代烷基部分。「雜烷基」指支鏈的或無支鏈的飽和的烷基部分,其包含碳、氫以及一個或多個雜 原子如氧、氮或硫——代替碳原子。示例性的雜烷基包括但不限於2-甲氧基乙基、2-氨基 乙基、3-羥基丙基、3-硫代丙基等。「雜亞烷基」指以上定義的支鏈的或無支鏈的飽和的二價雜烷基部分。術語「烷醇」和「羥基烷基」在本文可互換使用,指具有一個或多個通常為一個羥 基(-0H)的烷基。示例性的羥基烷基包括但不限於2-羥基乙基、6-羥基己基、3-羥基己基寸。「雜芳基」指本文所定義的芳基,其中一個或多個——通常為一個或兩個、常見為 一個——的環碳原子被選自0、N和S的雜原子取代。示例性的雜芳基包括但不限於吡啶 基、呋喃基、苯硫基、噻唑基、異噻唑基、三唑基、咪唑基、異聰唑基、吡咯基、吡唑基、嘧啶基、 苯並呋喃基、異苯並呋喃基、苯並噻唑基、苯並異噻唑基、苯並三唑基、吲哚基、異吲哚基、苯 並II惡唑基、喹啉基、異喹啉基、苯並咪唑基、苯異 唑基、苯並苯硫基、二苯並呋喃和苯並二 氮雜#:.-2-酮-5-基等。「雜芳烷基」指式-Rm-Rn的部分,其中Rm是亞烷基,Rn是雜芳基,如本文所定義的。「烴」指具有氫和碳的直鏈、支鏈、環狀或芳香族化合物。
「甲矽烷基」和「甲矽烷氧基」分別指式-SiR6RfRg和-OSiR6RfRg的部分,其中每個 Re、Rf* Rg獨立地是氫、烷基、環烷基或(環烷基)烷基,或者兩個或更多個Re、Rf* Rg結合 以形成環烷基或(環烷基)烷基。「胺基酸」指天然的胺基酸及其立體異構體、以及非標準胺基酸的基團。非標準氨 基酸一般通過特種酶反應由各種代謝前軀體合成。非標準胺基酸的實例包括被磷酸化了 的、乙醯化了的、羥基化了的、烷基化了的或羧基化了的標準的胺基酸(或其衍生物)。非標 準胺基酸的定義進一步包括磺酸類似物如牛磺酸。胺基酸的定義另外包括兩性離子形式的 胺基酸以及胺基酸鹽,一般為NHR' -CHR0-COO^的形式,其中M+是鹼離子如K+。「非羧酸鹽陰離子」指不含羧酸鹽組分的帶負電的部分。「保護基」指當連接至分子中的反應性基團時掩蔽、減小或阻止該反應性的部 分,烷基除外。保護基的實例可以在T.W.Greene和P. G.M. Wuts,Protective Groups in Organic Synthesis, 3rd edition,John Wiley & Sons,New York,1999,以及 Harrison 和 Harrison 等,Compendium of Synthetic Organic Methods,Vols. 1-8(John Wiley and Sons, 1971-1996)中發現,其通過引用以其整體併入本文。代表性的羥基保護基包括醯基、 苄基和三苯甲基醚、四氫吡喃醚、三烷基甲矽烷基醚和烯丙基醚。代表性的氨基保護基包 括甲醯基、乙醯基、三氟代乙醯基、苄基、苄氧羰基(CBD、叔丁氧羰基(Boc)、三甲基甲矽烷 基(TMS)、2_三甲基甲矽烷基-乙磺醯基(SES)、三苯甲基和取代的三苯甲基、烯丙氧羰基、 9-芴基甲氧羰基(FMOC)、硝基-藜蘆氧基羰基(NVOC)等。「相應的保護基」指與所附連的雜原子(即N、0、P或S)相應的合適的保護基。當描述化學反應時,術語「處理」、「接觸」和「反應」在本文可互換使用,指在合適的 條件下添加或混合兩種或更多種試劑以產生指定的和/或期望的產物。應當理解,產生指 定的和/或期望的產物的反應可以不一定直接由最初添加的兩種試劑的結合來產生,即, 在混合物中可以產生一種或多種中間物,其最終導致形成指定的和/或期望的產物。組合物本申請的一個方面公開了包含離子液體和胺化合物的組合物,其中所述離子液體 包含非羧酸鹽陰離子,所述胺化合物是一元胺、二元胺、多胺、聚乙烯胺、胺基酸、中性N-雜 環或中性N-雜環烷基胺。可選地,所述離子液體包括選自以下的陰離子MeS04、OTf、BF4, PF6、Tf2N、滷化物、二氰胺、烷基磺酸鹽和芳基磺酸鹽。一般而言,所述離子液體相對於所述 離子液體和所述胺化合物的總體積的相對體積%為約70Vol%或更少。可選地,所述離子 液體的相對體積%為約60Vol%或更少。在一些情況下,所述離子液體的相對體積%為約 50vo 1 %或更少,甚至為約40vo 1 %或更少。用於本文公開的組合物的合適的離子液體為熔點相對較低的鹽(例如,^ IOO0C, 通常< 50°C )。在室溫下為液體的鹽被稱作室溫離子液體或RTIL,其常常用於本文公開 的組合物中。一般地,任何RTIL都可以用於這樣的組合物中。適合用於本文公開的組合 物中的示例性的離子液體包括但不限於基於咪唑錯鹽的RTIL(參見例如,Anthony等, Int. J. Environ. Technol. Manage. , 2004, 4,105 ;Baltus 等,Sep. Sci. Technol. , 2005, 40, 525 ;Zhang 等,AIChE J.,2008,54,2717 ;Finotello 等,J. Phys. Chem. B,2008,112,2335 ; Kilaru 等,Ind. Eng. Chem. Res.,2008,47,910 ;KiIaru 等,Ind. Eng. Chem. Res.,2008,47, 900 ;Anderson 等,Ace. Chem. Res.,2007,40,1208 ;Hou 等,Ind. Eng. Chem. Res.,2007,46,8166 ;Schilderman 等,fluid Phase Equilibr. ,2007,260,19 ;Finotello 等,Ind. Eng. Chem. Res.,2008,47,3453 Jacquemin 等,J. Solution Chem.,2007,36,967 ;Shifiett 等, J. Phys. Chem. B, 2007,111,2070 ;Kumelan 等,J. Chem. Thermodyn.,2006,38,1396 ;Camper 等,Ind. Eng. Chem. Res. , 2006,45, 6279 ;Kumelan 等,J. Chem. Eng. Data, 2006, 51,1802 ; Fu 等,J. Chem. Eng. Data, 2006,57,371 ;Shifiett 等,Ind. Eng. Chem. Res.,2005,44,4453 ; Anthony 等,J. Phys. Chem. B, 2005,7 0P, 6366 ;Scovazzo 等,hd. Eng. Chem. Res.,2004,43, 6855 ;Cadena 等,J. Am. Chem. Soc, 2004, 726, 5300 ;Camper 等,Ind. Eng. Chem. Res. , 2004, 43,3049 ;Baltus 等,J. Phys. Chem. B.,2004,70S, 721 ;Morgan 等,Ind. Eng. Chem. Res., 2005,44,4815 ;Ferguson 等,Ind. Eng. Chem. Res.,2007,46,1369 ;以及 Camper 等,Ind. Eng. Chem. Res.,2006,45,445.)、基於磷錨的 RTIL (參見例如,Kilaru 等,hd. Eng. Chem. Res.,2008,47,910 ;KiIaru 等,Ind. Eng. Chem. Res.,2008,47,900 ;以及 Ferguson 等,Ind. Eng. Chem. Res.,2007,46,1369.)、基於銨的 RTIL(參見例如,Kilaru 等,hd. Eng. Chem. Res.,2008,47,910 ;KiIaru 等,Ind. Eng. Chem. Res.,2008,47,900 ;以及 Jacquemin 等, J. Solution Chem.,2007,36,967.)、基於吡啶鑥的 RTIL(參見例如,Anderson 等,Ace. Chem. Res.,2007,40,1208 ;以及 Hou 等,Ind. Eng. Chem. Res.,2007,46,8166.)、基於鋶的 RTIL、基於f惡唑銀(oxazolium)的RTIL、基於噻唑錯的RTIL、基於噻唑鎮的RTIL和基於 四唑錯的RTIL。取決於期望的具體性能,本文公開的組合物可以包括單獨的離子液體化合 物,或者可以為兩種或更多種不同的離子化合物的混合物。在一個實施方式中,離子液體是基於咪唑錯鹽的IL,通常為基於咪唑:錯鹽的 RTIL。用於生產基於咪唑輸鹽的IL的示例性方法被公開在於2008年12月11日提交的、 共同轉讓的 PCT 專利申請、名稱為〃 Heteroaryl Salts and Methods for Producing and Using the Same"的PCT/US08/864;34中,其通過引用以其整體被併入本文。RTIL可以被 合成為定製的(custom)或「任務特定的(task-specific)」化合物,這些化合物帶有增強 物理性能、提供增強的與溶質的相互作用的官能團,或其本身是化學反應性的。多個點可用 於基於咪唑錯鹽的IL內的修整(tailoring),這提供看似無限數量的設計IL與感興趣的 各溶質匹配的機會。此外,許多基於咪唑撥鹽的IL彼此是易混的或者與其它溶劑易混;因 此,IL的混合物用於增加產生任何特定應用的期望溶劑的可能性。涉及液體或氣體的分離 僅為一個領域,其中選擇性IL的設計具有極大的用處和重要性。在一些實施方式中,離子液體包括咪唑核結構部分。在一個實施方式中,離子液體 是基於咪唑輸鹽的RTIL。一方面,本申請公開了包含離子液體和胺化合物的組合物,所述離子液體包含非 羧酸鹽陰離子,所述胺化合物選自一元胺、二元胺、多胺、聚乙烯胺、胺基酸、中性N-雜環和 中性N-雜環-烷基-胺。在本文公開的任一方面的實施方式中,離子液體具有式I :
權利要求
1.減少流體流中雜質氣體的量的方法,所述方法包括在足以從所述流體流減少雜質氣體的量的條件下,使所述流體流與包含離子液體和胺 化合物的雜質清除混合物接觸;其中所述離子液體包括非羧酸鹽陰離子;以及其中所述胺化合物是一元胺、二元胺、多胺、聚乙烯胺、胺基酸、中性N-雜環或中性 N-雜環烷基胺。
2.根據權利要求1所述的方法,其中所述胺化合物是(a)式A的一元胺化合物
3.根據權利要求1所述的方法,其中所述胺化合物是式A的一元胺化合物
4.根據權利要求3所述的方法,其中所述離子液體具有式I或IA,其中式I為
5.根據權利要求4所述的方法,其中所述一元胺化合物選自一(羥基烷基)胺、二(羥 基烷基)胺、三(羥基烷基)胺及其組合。
6.根據權利要求5所述的方法,其中所述一元胺化合物選自單乙醇胺、二甘醇胺、二乙 醇胺、二異丙基胺、三乙醇胺、甲基二乙醇胺或其組合。
7.根據權利要求3所述的方法,其中所述離子液體是基於咪唑錯鹽的室溫離子液體 (RTIL)。
8.根據權利要求7所述的方法,其中所述離子液體具有式I
9.根據權利要求4所述的方法,其中所述雜質氣體包括C02、CO、COS、H2S、SO2, NO、N2O,烷基硫醇、H2O, 02、H2, N2, CrC8鏈烴或其組合。
10.根據權利要求9所述的方法,其中所述雜質氣體包括C02、&S、SO2或其組合。
11.根據權利要求10所述的方法,其中所述雜質氣體包括co2。
12.根據權利要求4所述的方法,其中所述雜質清除混合物進一步包括第二離子液體, 其中所述第二離子液體是室溫離子液體。
13.根據權利要求4所述的方法,其中所述雜質清除混合物進一步包括第二胺,其中所 述第二胺選自(a)式C的多胺
14.包含離子液體和雜烷基胺化合物的組合物,其中所述離子液體包括選自MeS04、0Tf、BF4、PF6、Tf2N、滷化物、二氰胺、烷基磺酸鹽和芳基磺酸鹽的陰離子。
15.根據權利要求14所述的組合物,其中所述離子液體包括式I的化合物
16.根據權利要求15所述的組合物,其中所述雜烷基胺化合物是鏈烷醇胺化合物。
17.根據權利要求15所述的組合物,其中(a)所述離子液體包括[C6mim][Tf2N]以及所述雜烷基胺包括N-甲基二乙醇胺;(b)所述離子液體包括[C6mim][Tf2N]以及所述雜烷基胺包括N-甲基二乙醇胺和單乙 醇胺;(c)所述離子液體包括[C4mim][dca]以及所述雜烷基胺包括N-甲基二乙醇胺和2-氨 基-2-甲基-1-丙醇;(d)所述離子液體包括[C4mim][OTf]以及所述雜烷基胺包括二甘醇胺和二乙醇胺;或者(e)所述離子液體包括[C4mim][dca]以及所述雜烷基胺包括單乙醇胺。
18.包含離子液體和胺化合物的組合物,其中所述離子液體相對於所述離子液體和所 述胺化合物的總體積的相對體積%為約60Vol%或更少,其中所述離子液體包括選自以下 的陰離子MeS04、OTf、BF4, PF6, Tf2N,滷化物、二氰胺、烷基磺酸鹽和芳基磺酸鹽,並且其中所述胺化合物是一元胺、二元胺、多胺、聚乙烯胺、胺基酸、中性N-雜環或中性 N-雜環烷基胺。
19.根據權利要求18所述的組合物,其中所述胺化合物是式A的一元胺化合物
20.根據權利要求18所述的組合物,其中所述胺化合物是鏈烷醇胺化合物。
21.權利要求20所述的組合物,包括第二鏈烷醇胺化合物。
22.根據權利要求1所述的方法,其中至少約75%的所述雜質從所述流體流中被除去。
23.根據權利要求22所述的方法,其中至少約90%的所述雜質從所述流體流中被除去。
24.根據權利要求22所述的方法,其中所述離子液體是室溫離子液體(RTIL)。
25.根據權利要求22所述的方法,其中所述胺化合物是雜烷基胺化合物。
26.根據權利要求25所述的方法,其中所述雜烷基胺化合物是選自單乙醇胺、二甘醇 胺、二乙醇胺、二異丙基胺、三乙醇胺、甲基二乙醇胺或其組合的鏈烷醇胺化合物。
27.根據權利要求25所述的方法,其中所述雜質氣體包括C02、CO、COS、H2S,SO2, NO、 N2O, H2O, 02、H2、隊、揮發性有機化合物或其組合。
28.根據權利要求27所述的方法,其中所述揮發性有機化合物是有機硫醇化合物、烴 或其混合物。
29.根據權利要求27所述的方法,其中所述雜質氣體是C02、SO2^H2S或其組合。
30.根據權利要求四所述的方法,其中所述雜質氣體是C02。
31.根據權利要求M所述的方法,其中所述使所述流體介質與所述雜質清除化合物接 觸的步驟在壓力下進行。
32.根據權利要求M所述的方法,其中所述流體介質包括天然氣、油或其組合。
33.根據權利要求M所述的方法,其中所述使所述流體介質與所述雜質清除化合物接 觸的步驟在所述雜質和所述胺化合物之間生成複合物。
34.從固體基底表面除去雜質以產生乾淨的固體基底表面的方法,所述方法包括 在足以從所述固體基底表面除去所述雜質的條件下使所述固體基底表面與雜質清除混合物接觸以產生乾淨的固體基底表面; 所述雜質清除混合物包括 離子液體;和 胺化合物。
35.根據權利要求34所述的方法,其中所述離子液體包括非羧酸鹽陰離子;並且其中 所述胺化合物是一元胺、二元胺、多胺、聚乙烯胺、胺基酸、中性N-雜環或中性N-雜環烷基 胺。
36.根據權利要求35所述的方法,其中所述胺化合物選自 (a)式A的一元胺化合物
37.根據權利要求36所述的方法,其中所述胺化合物是式A的一元胺化合物
38.根據權利要求37所述的方法,其中所述固體基底包括半導體。
全文摘要
本申請公開了含有離子液體和胺化合物的組合物,以及使用和生產這些組合物的方法。在一些實施方式中,本文公開的組合物可用於減少流體介質或固體基底中雜質的量。
文檔編號C11D7/32GK102099095SQ200980128496
公開日2011年6月15日 申請日期2009年5月21日 優先權日2008年5月21日
發明者D·E·坎珀三世, D·L·吉恩, J·巴拉, R·D·諾布爾 申請人:科羅拉多大學校董事會,法人