磷酸酯类离子液体萃取精馏分离2-丁酮-乙醇物系的研究

发布时间：2020-05-23 04:06

【摘要】：2-丁酮和乙醇是重要的有机化工原料。工业上在生产木醋酸时,其馏出液中含有2-丁酮和乙醇。在常压下,2-丁酮和乙醇会以共沸物的形式存在,普通的精馏方法无法将它们分开。萃取精馏通常用来分离共沸体系或近沸体系。在萃取精馏中,萃取剂的选择是关键步骤。目前,离子液体作为绿色溶剂‖,以其蒸汽压极低、结构可设计性强等优点,逐步显示出取代传统有机萃取剂的趋势。实验研究内容主要包括:(1)本文合成了1-乙基-3-甲基咪唑磷酸二乙酯盐([EMIM][DEP])和1-丁基-3-甲基咪唑磷酸二丁酯盐([BMIM][DBP]),然后对这两种离子液体并进行表征。(2)在常压下,测定了二元物系(2-丁酮-乙醇)和三元物系(2-丁酮-乙醇-[EMIM][DEP]、2-丁酮-乙醇-1-丁基-3-甲基咪唑磷酸二乙酯盐([BMIM][DEP])和2-丁酮-乙醇-[BMIM][DBP])的气液相平衡数据,进行对比分析考察三种离子液体对2-丁酮-乙醇共沸物系相平衡行为的影响。(3)采用NRTL模型对实验数据进行拟合并回归出二元交互作用参数。(4)通过Aspen Plus软件对以[EMIM][DEP]为萃取剂的2-丁酮-乙醇共沸体系的萃取精馏过程进行了具体模拟计算和灵敏度分析。实验结果表明:(1)两种合成的离子液体满足后续实验的要求,其合成方法可靠,工艺合理。(2)三种磷酸酯类离子液体均消除了2-丁酮和乙醇体系的共沸现象。(3)离子液体的阴阳离子碳链越短,分离能力越强,三种离子液体的分离能力为:[EMIM][DEP][BMIM][DEP][BMIM][DBP]。(4)NRTL模型拟合值与实验值吻合度良好,表明NRTL模型可用于该物系的数据拟合。(5)以塔顶得到摩尔分数为99.9%的2-丁酮为标准,得到实现萃取精馏分离任务的最佳操作条件。
【图文】：

示意图,连续萃取,精馏流程,间歇萃取

目前，萃取精馏工艺一般是以连续精馏的方式被普遍地应用于化学工业生产中[27人们对连续精馏过程的研究也比较熟练和全面，关于其操作控制、塔特性和设计等各方面已经有大量文献进行报道[29,30]，但其仍有设备投资费用高等缺点有待解决。（2）间歇萃取精馏 BED（Batch Extractive Distillation）间歇萃取精馏是一个相对而言研究不甚深入的领域。但是，在近些年得到众多学关注[31]。间歇萃取精馏是在 1955 年由 Berg[32]首次提出的一种操作方式，和连续萃取馏相比较，其流程和操作方法的差异是整个操作过程是在单塔内实现的。间歇萃取精

示意图,间歇萃取,精馏,示意图

间歇萃取精馏技术是将间歇精馏技术和萃取精馏技术进行了结合，间歇萃取精馏[33具有设备较为简单、操作条件比较灵活的优点，通过一个塔可将多个组分分离开，适用于生产小批量产品，因此在一些制药和精细化工生产中受到广泛关注，但其也存在操作步骤复杂、待回收溶剂在再沸器中积累造成再沸器体积增大，增加设备成本等缺点，因此不适用于大量生产等问题。1.3.4 萃取剂的类型萃取剂的选择性和被分离组分的极性有关[34]。按照其生成氢键能力的强弱可将萃取剂分为以下五种基本类型[35]：N 型溶剂：它们不能形成氢键，分子与分子之间电负性较小。如苯、环己烷、四氯化碳等，不可形成氢键。A 型溶剂：即接受电子的溶剂。如溴代乙烷、氯代丁烷等，可形成氢键。B 型溶剂：即给予电子的溶剂。如丙酮、2-丁酮、甲醛和乙酸乙酯等，可形成氢键。ABⅠ型溶剂：即可接受可给予电子的溶剂。如水、甲醇、乙醇、醋酸等，可形成氢键。
【学位授予单位】：沈阳化工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TQ21;TQ028.3

【参考文献】