离子液体对混合C4碱液萃取脱硫过程强化的基础研究

发布时间：2017-07-18 20:12

  本文关键词：离子液体对混合C4碱液萃取脱硫过程强化的基础研究

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【摘要】：工业混合C4是炼油厂的主要副产物,主要成分是丁烯、丁烷和丁二烯,过去主要作为燃料,现在要利用其中的丁烯和丁二烯作为化工原料,因此必须先对其进行纯化处理,既脱硫脱氮。C4组分中的硫化物主要有硫化氢(H2S)、硫醇(RSH)、硫醚(RSR)等。工业上主要通过Merox法脱除,具体思路为将这些硫化物(主要是硫醇)从C4中萃取到碱液中,然后利用氧化过程把硫醇转化成二硫化物,最后通过反萃取的方法进行碱液再生,再生后的碱液重复使用。离子液体是一种低熔点的有机盐,具有很多独特的性质。既和强极性的物质有较强的亲和作用,也和非极性的物质相容,因此是一种非常有效的萃取添加剂。能够起到强化萃取过程的作用。通过物理手段(如提高搅拌转速、增加传热翅片、采用超重力设备)或化学手段(添加萃取助剂、夹带剂)等强化化工过程,如传热,传质(萃取)等,是近年来化学工程研究的热点。由于传统的碱液萃取脱硫醇的效率并不高,因此可通过添加离子液体来强化该过程,使C4中的硫化物能够更高效的被萃取到碱液相中。本文首先合成了几种比较常见的离子液体,并对所合成的离子液体收率进行了计算、结构进行了表征。之后对比了纯碱液和添加了离子液体的碱液体系脱硫的能力,然后又进行了变量实验,研究不同温度、油剂比、搅拌时间和添加不同离子液体情况下萃取能力的差异,对比分析其中的规律,并找出实验范围内最适合工业化应用的一种体系——[HMIM]Ac-NaOH体系,进行最优化的条件测试,发现在常温常压,油剂总比30：1的情况下可满足工业脱硫醇要求。最后结合实验数据进行了工业化设计,完成了新工艺的设备选型和参数计算,同时证实了该过程的可行性。
【关键词】：离子液体 脱硫醇 过程强化 Merox工艺 工艺设计
【学位授予单位】：北京化工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TQ028;O645.1
【目录】：

• 摘要4-6
• ABSTRACT6-16
• 第一章 绪论16-30
• 1.1 离子液体16-18
• 1.1.1 离子液体的特性16
• 1.1.2 离子液体的发展史16-17
• 1.1.3 离子液体的种类17-18
• 1.1.4 离子液体的应用18
• 1.2 工业液化石油气脱硫醇技术进展18-26
• 1.2.1 碱洗法19
• 1.2.2 Merox脱硫醇工艺19-21
• 1.2.3 无碱脱硫醇工艺21-22
• 1.2.4 固定床吸附脱硫醇工艺22-23
• 1.2.5 纤维膜脱硫醇工艺23-25
• 1.2.6 溶剂抽提脱硫醇工艺25
• 1.2.7 络合脱除法25
• 1.2.8 催化氧化-吸附法25-26
• 1.3 离子液体脱硫研究进展26-27
• 1.4 本论文的研究思路27-30
• 第二章 实验设计30-34
• 2.1 实验原料及实验设备30-31
• 2.2 离子液体的表征手段31
• 2.3 脱硫实验分析方法31-33
• 2.4 本章小结33-34
• 第三章 离子液体的合成方法及表征分析34-56
• 3.1 引言34
• 3.2 [BMIM]型离子液体的合成方法34-36
• 3.2.1 [BMIM]Br的合成34-35
• 3.2.2 [BMIM]BF_4的合成35-36
• 3.2.3 [BMIM]OH的合成36
• 3.2.4 [BMIM]Ac的合成36
• 3.3 [EMIM]型离子液体的合成方法36-37
• 3.3.1 [EMIM]BF_4的合成36-37
• 3.3.2 [EMIM]OH的合成37
• 3.3.3 [EMIM]Ac的合成37
• 3.4 [HMIM]型离子液体的合成方法37-38
• 3.4.1 [HMIM]Br的合成37
• 3.4.2 [HMIM]BF_4的合成37-38
• 3.4.3 [HMIM]OH的合成38
• 3.4.4 [HMIM]Ac的合成38
• 3.5 [OMIM]型离子液体的合成方法38-39
• 3.5.1 [OMIM]Br的合成38
• 3.5.2 [OMIM]BF_4的合成38-39
• 3.5.3 [OMIM]OH的合成39
• 3.5.4 [OMIM]Ac的合成39
• 3.6 吡啶类离子液体的合成39-40
• 3.6.1 [BPy]BF_4的合成39
• 3.6.2 [EPy]BF_4的合成39-40
• 3.6.3 [HPy]BF_4的合成40
• 3.6.4 [OPy]BF_4的合成40
• 3.7 离子液体的红外表征40-46
• 3.7.1 咪唑类Br~-型离子液体的红外表征40-41
• 3.7.2 咪唑类BF_4~-型离子液体的红外表征41-42
• 3.7.3 咪唑类OH~-型离子液体的红外表征42-43
• 3.7.4 咪唑类Ac~-型离子液体的红外表征43-44
• 3.7.5 吡啶类离子液体的红外表征44-46
• 3.8 离子液体的核磁表征46-55
• 3.8.1 [HMIM]Br的核磁共振氢谱46-47
• 3.8.2 [OMIM]Br的核磁共振氢谱47-48
• 3.8.3 [BMIM]BF_4的核磁共振氢谱48-49
• 3.8.4 [EMIM]BF_4的核磁共振氢谱49-51
• 3.8.5 [EMIM]Ac的核磁共振氢谱51-52
• 3.8.6 [OMIM]Ac的核磁共振氢谱52-53
• 3.8.7 [BPy]BF_4的核磁共振氢谱53-55
• 3.9 本章小结55-56
• 第四章 萃取实验条件的确定56-84
• 4.1 萃取温度的确定56-57
• 4.2 萃取相比例的确定57-58
• 4.3 不同离子液体萃取实验58-71
• 4.3.1 NaOH萃取脱硫实验58-59
• 4.3.2 [BMIM]型离子液体-NaOH体系萃取脱硫实验59-62
• 4.3.3 [EMIM]型离子液体-NaOH体系萃取脱硫实验62-64
• 4.3.4 [HMIM]型离子液体-NaOH体系萃取脱硫实验64-66
• 4.3.5 [OMIM]型离子液体-NaOH体系萃取脱硫实验66-68
• 4.3.6 吡啶型离子液体-NaOH体系萃取脱硫实验68-71
• 4.4 脱硫实验结果分析71-79
• 4.4.1 [BMIM]型离子液体-NaOH体系萃余相硫醇变化71-72
• 4.4.2 [EMIM]型离子液体-NaOH体系萃余相硫醇变化72
• 4.4.3 [HMIM]型离子液体-NaOH体系萃余相硫醇变化72-73
• 4.4.4 [OMIM]型离子液体-NaOH体系萃余相硫醇变化73-74
• 4.4.5 BF_4~-咪唑类离子液体-NaOH体系萃余相硫醇变化74-75
• 4.4.6 OH~-咪唑类离子液体-NaOH体系萃余相硫醇变化75-76
• 4.4.7 Br~-咪唑类离子液体-NaOH体系萃余相硫醇变化76-77
• 4.4.8 Ac~-咪唑类离子液体-NaOH体系萃余相硫醇变化77-78
• 4.4.9 吡啶类离子液体-NaOH体系萃余相硫醇变化78-79
• 4.5 萃取体系的优化79-81
• 4.6 本章小结81-84
• 第五章 年产100万吨LPG脱硫醇工艺设计84-92
• 5.1 工艺背景84
• 5.2 工艺原理84-85
• 5.3 工艺流程85-86
• 5.4 工艺步骤86-87
• 5.4.1 预碱洗工段86
• 5.4.2 抽提工段86-87
• 5.4.3 水洗工段87
• 5.4.4 氧化-再生工段87
• 5.5 分析样品及采样周期87-88
• 5.6 设备参数88-90
• 5.7 本章小结90-92
• 第六章 结论92-94
• 参考文献94-98
• 致谢98-100
• 作者和导师简介100-101
• 附件101-102

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

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本文编号：559571