亚铜基低共熔离子液体分离乙烯/乙烷的性能研究

发布时间：2023-02-19 11:06

　　乙烯是石油化工行业的基础原料,其生产量体现了一个国家或地区的经济实力。但在其生产过程中,多以烯烃/烷烃混合物的形式存在,故而从混合物中分离出乙烯是石化工业的一个关键工序。工业上应用的低温精馏工艺设备投资高且分离过程高能耗。因此,一种低能耗、经济性的分离工艺亟待开发。低共熔离子液体是一类具有可设计性、低挥发性、100%原子经济、价格低廉的溶剂。亚铜基低共熔离子液体可用于乙烯/乙烷的吸收分离,同时,也可以作为膜液,应用到支撑液膜分离乙烯/乙烷。本文设计并合成了四种不同的低共熔离子液体ChCl-G、ChCl-EG、[Bmim]ClG、和[Bmim]Cl-EG,测定了四类低共熔的黏度,并通过红外图谱和核磁表征分析了低共熔体系内氢键网络的形成;用质谱表征分析了亚铜的存在形式;用扫描电镜表征了液膜的制备。实验测试分析了低共熔种类、亚铜离子浓度、跨膜压力、温度和时间对气体分离选择性和渗透系数的影响。借助于吸收实验和一阶吸收平衡模型分析了络合反应的平衡常数、活度系数和有效的亚铜离子浓度。通过支撑液膜分离实验研究发现,溶解氯化亚铜的ChCl-EG具有很好的渗透通量和一定的乙烯选择性。在298 K和1.1...

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中文摘要
ABSTRACT
第1章 文献综述
    1.1 研究背景
    1.2 烯烃/烷烃分离技术研究进展
        1.2.1 低温精馏
        1.2.2 吸附分离
        1.2.3 吸收分离
        1.2.4 膜分离
    1.3 π-络合理论
    1.4 低共熔离子液体在烯烃/烷烃分离中的应用
        1.4.1 低共熔离子液体的定义及性质
        1.4.2 低共熔离子液体制备与表征
        1.4.3 低共熔离子液体吸收分离烯烃/烷烃
        1.4.4 低共熔离子液体支撑液膜分离烯烃/烷烃
    1.5 本课题研究意义与内容
第2章 亚铜基低共熔离子液体的制备及表征
    2.1 亚铜基低共熔离子液体的制备
        2.1.1 实验试剂
        2.1.2 实验仪器
        2.1.3 制备步骤
    2.2 亚铜基低共熔离子液体的表征
        2.2.1 含水量
        2.2.2 黏度
        2.2.3 飞行时间质谱
        2.2.4 核磁共振光谱
        2.2.5 傅里叶变换红外光谱
    2.3 本章小结
第3章 纯气体吸收实验测试及结果分析
    3.1气体吸收实验
        3.1.1 实验装置
        3.1.2 实验测试流程
        3.1.3 数据处理
    3.2 乙烯乙烷纯气体吸收实验结果与讨论
        3.2.1 不同种类的低共熔离子液体对气体的吸收
        3.2.2 不同亚铜浓度下吸收平衡曲线的拟合及参数确定
    3.3 本章小结
第4章 气体渗透实验测试及结果分析
    4.1 支撑液膜的制备
        4.1.1 实验材料及装置
        4.1.2 制备流程
    4.2 气体渗透实验流程
        4.2.1 实验装置
        4.2.2 实验测试流程
    4.3 数据处理
    4.4 乙烯/乙烷混合气体渗透实验结果与讨论
        4.4.1 不同种类的CuCl/DESs对C₂H₄/C₂H₆渗透分离的影响
        4.4.2 CuCl浓度对C₂H₄/C₂H₆渗透分离的影响
        4.4.3 跨膜压差对C₂H₄/C₂H₆渗透分离的影响
        4.4.4 操作温度对C₂H₄/C₂H₆渗透分离的影响
        4.4.5 稳定性实验
        4.4.6 性能评价
    4.5 本章小结
第5章 结论与展望
    5.1 结论
    5.2 展望
参考文献
研究成果及发表的学术论文
致谢



本文编号：3746103