离子液体作为萃取剂分离乙腈-甲醇共沸体系的相平衡研究及过程模拟

发布时间：2020-07-21 06:59

【摘要】：在一些化工生产过程中会产生乙腈和甲醇混合物,如乙腈和甲醇为反应原料可以合成盐酸乙脒。甲醇和乙腈在常压形成共沸,开展以绿色溶剂离子液体作为分离剂的萃取精馏分离技术的研究对强化分离共沸混合物具有重要的经济价值。本文选用了四种离子液体(氯化1-丁基-3-甲基咪唑[BMIM][Cl]、溴化1-丁基-3-甲基咪唑[BMIM][Br]、1-丁基-3-甲基咪唑磷酸二乙酯[BMIM][DEP]和1-丁基-3-甲基咪唑醋酸盐[BMIM][OAc])作为萃取剂萃取精馏分离乙腈-甲醇共沸体系,并制备了其中三种离子液体([BMIM][Cl]、[BMIM][Br]和[BMIM][OAc])。通过对合成的离子液体进行了核磁共振氢谱、离子色谱、含水量的表征,确保了制备的离子液体满足后期相平衡实验要求。在常压下,采用平衡釜法测定甲醇-乙腈二元体系和含离子液体的三元体系的等压气液相平衡数据,并使用NRTL热力学模型对实验数据进行拟合,回归得出模型的相关参数,对比分析不同离子液体对体系的相平衡行为的影响。通过Aspen Plus软件对离子液体分离乙腈-甲醇共沸体系的萃取精馏过程进行模拟优化。供后期实际工业应用中的理论支持。实验结果表明:四种离子液体均可明显提高乙腈对甲醇的相对挥发度,并能有效的打破共沸体系;四种离子液体的分离能力为:[BMIM][OAc][BMIM][DEP][BMIM][Cl][B MIM][Br]。且打破共沸现象的最小摩尔分数分别是0.116,0.122,0.138,0.183;NRTL模型方程关联实验数据,拟合值和实验值吻合度较好,说明NRTL模型适用于该体系的数据关联;通过Aspen plus软件模拟工艺流程,最佳操作参数:理论板数20块,原料进料位置第8块,回流比1.1,塔顶采出量45kmol/h,萃取剂进料量45kmol/h(溶剂比2.47)。与有机溶剂环丁砜进行了对比分析,结果表明离子液体在用量上和能耗两方面均优于有机溶剂。
【学位授予单位】：沈阳化工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TQ028.3;O642.42;O645.1
【图文】：

212211 yx以很直观的得到相对挥发度的大小主要是由活度系数[39-系中各个组分比例关系改变了，溶液的组成也跟着发生也发生变化，相对挥发性也增加，有利于精馏分离的运计实验的，萃取精馏技术的关键在于萃取剂的选择。类按照操作形式来分类，与普通精馏过程相似，也是可以种[41]。精馏 CED（Continuous Extractive Distillation）[42]中，待分离的原料（A+B）被连续地从塔的中部送入塔塔顶处加入。通过萃取剂 S 的加入，改变了 A 对 B 的相顶蒸出，并从底部釜液流出难挥发性组分 B 和萃取剂 S个操作过程基本上都处于稳态，见示意图 1-1。

进一步减少下降物流中轻组分A的含量的萃取剂，这将导致萃取剂的损失，需要广泛地用于化工生产过程中。经过查阅大：针对连续精馏过程的研究，涉及到的主计信息以及熟练掌握对其的操作控制等方[43-45]。BED（Batch Extractive Distillation）erg[46]首次提出的操作方式。间歇萃取精馏出的操作特性，又结合了萃取精馏依靠萃ED 这种分离技术尤其在精细化工、制药等广泛的关注[47-49]。虽然兼具了间歇精馏和萃取精馏的双面优下方面：1.原料进料、萃取剂的加入 2.萃单塔内实现的。因此 BED 更适用于小批量广为推崇。

图 1-3 阳离子结构图Figure 1- 3 Cation structure离子类型，以金属卤化物（主要是氯化物）为主的为多核阴离子类，如[AlxCly]-，[CuxCl]-，[SbxFy]-，这类通常是亲水性的，在水和空气中稳定性差。卤盐类和酸类均称为单类[66-67]。这类阴离子是碱性的或中性的。离子液体中常见的阴离子结构如图 1-4 所

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本文编号：2764058