采用过渡金属离子液体和NMP作为溶剂对轻量的饱和和不饱和烃类进行分离

发布时间：2017-06-12 04:00

  本文关键词：采用过渡金属离子液体和NMP作为溶剂对轻量的饱和和不饱和烃类进行分离，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：烯烃,如乙烯和丙烯,是重要的化学中间体。它们在化学工业合成的过程中占有很重要的地位,目前有很多种将烯烃从烯烃/烷烃的混合物中分离出来的技术。其中低温蒸馏技术分离烯烃是不容易实现的,因为烯烃和烷烃具有相似的分子尺寸和挥发性质。与此同时,该技术分离过程需要巨大的操作和资本成本。利用过渡金属与烯烃形成π-络合作用反应性吸收烯烃,该方法已经被证明是低温蒸馏技术的理想替代品,由于该技术具有吸收率高,乙烯生产能力大,对烯烃选择性高,操作成本低等优点。有机溶剂具有容易挥发、污染环境等缺点,而离子液体具有低挥发性、高热稳定性、可忽略不计的蒸汽压力等独特的优点,使其比有机溶剂更有优势。但是,离子液体也具有粘度高的严重缺点,导致生产成本提高。一个新的新的离子液体吸收分离乙烯/乙烷的方法是通过基-离子液体或将离子液体和有机溶剂复配。在本文的设计中的气体吸收是测定乙烯/乙烷在铜基咪唑离子液体和N-甲基吡咯烷酮(NMP)复配液中的溶解度。六种铜基离子液体的制备是采用了不同浓度的氯化亚铜和溴化亚铜和氯代咪唑。其摩尔比分别为：CuCl-{BMIM}Cl(1.0 m,1.5 m 2.0 m), CuBr-{BMIM}Cl(1.0 m,1.5 m 2.0 m).同时NMP和离子液体的复配液以合成的离子液体质量比为20%混合而成,并将其用于在0.2-0.8MPa下测定C2H4/C2H6在复配液中的溶解度,测量温度分别为298K、303K、313K。亚铜易溶于这类离子液体,乙烯/乙烷混合体系的分离是依靠其与铜基离子液体的化学键键合作用,如Cu(Ⅰ)与C2H4通过π键作用。气体吸收溶解度主要通过不同温度、压力和不同铜盐浓度来考察。实验研究结果表明,铜基离子液体显示对C2H4/C2H6具有高效的分离性能。当温度为298K、压力为0.1-0.8MPa时,CuBr-{BMIM}Cl(2.OM)和NMP复配体系对乙烯的选择吸收达到0.735、11.25 mol/L,铜基离子液体和NMP复配体系对于乙烯的选择吸收能力大小为r{Bmim}BrCuBr+NMP{Bmim}BrCuBr{BMIM}CICuCl+NMP{BMIM}Cl-CuCl。随着温度降低和压力升高、亚铜浓度的升高,乙烯的溶解度升高。
【关键词】：助溶剂 离子液体 亚铜盐 乙烯 乙烷 吸收
【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
【目录】：

• ABSTRACT4-6
• 摘要6-11
• Chapter 1 Introduction and Literature review11-25
• 1.1 Introduction11
• 1.2 Market size and demand of olefins paraffin11-12
• 1.3 Literature Review12-18
• 1.3.1 Olefins12-13
• 1.3.2 Significant and Applications13-14
• 1.3.3 Alternative method for Ethylene and Ethane separation process14
• 1.3.4 Physical methods for olefins paraffin separation14-15
• 1.3.5 Cryogenic distillation15-16
• 1.3.6 Membrane Separations16
• 1.3.7 Chemical Methods for Olefin/Paraffin Separation16
• 1.3.8 Olefin π-complexation mechanism16-18
• 1.4 Ionic liquid and its application in separation process18-23
• 1.4.1 Introduction of ionic liquids18-19
• 1.4.2 Physiochemical properties of ionic liquids19-20
• 1.4.3 Application of ionic liquid in gas separation20-21
• 1.4.4 Ethylene and ethane separation ionic liquids as absorbent21-23
• 1.5 The purpose, significance and main research contents of the thesis23-25
• Chapter 2 Design of absorption equipment and procedure25-35
• 2.1 Gas absorption equipment25-26
• 2.1.1 Gravimetric method25
• 2.1.2 Chromatography25
• 2.1.3 The density method25-26
• 2.1.4 Constant Volume method26
• 2.2 Absorption Apparatus design and Absorption Measurements26-27
• 2.2.1 Absorption apparatus design26-27
• 2.3 Absorption experiment procedure27-28
• 2.3.1 Volume of equipment measurements27-28
• 2.4 Gas Solubility measurements and calculations28-33
• 2.4.1 Experimental principle28-30
• 2.4.2 Kinetics study for absorption of ethylene30-33
• 2.5 Conclusion33-35
• Chapter 3 Ionic liquids for the Ethylene and Ethane Absorption propertiesdetermination and synthesis35-53
• 3.1 Introduction35-36
• 3.2 Experimental instruments and reagents36-37
• 3.2.1 Experimental Apparatus36-37
• 3.2.2 Experimental Reagents37
• 3.3 Synthesis of [BMIM] ClCuCl ionic liquids37-38
• 3.3.1 Synthesis of [Bmim]Cl37-38
• 3.3.2 Synthesis process for [BMIM] ClCuCl Ionic Liquid38
• 3.4 Result and Discussion38-40
• 3.4.1 FTIR Analysis38-39
• 3.4.2 Determination of anions structure39-40
• 3.5 [BMIM]Cl-CuCl ionic liquids for Ethylene and Ethane absorption40-44
• 3.5.1 Effect of Cu+1 concentration and pressure on Ethylene absorption41-42
• 3.5.2 Effect of temperature on solubility of ethylene42-43
• 3.5.3 Effect of pressure and Cu+1 on ethane absorption43-44
• 3.5.5 Temperature effect on the absorption of Ethane44
• 3.6 Prediction of the separation performance of ethylene and ethane with ionic liquid [BMIM]Cl-CuCl44-45
• 3.7 [BMIM] Cl-CuCl ionic liquid and organic solvent (NMP) as co solvent for Ethylene andethane absorption Measurements45-50
• 3.7.1 Effect of pressure and Cu+1 concentration46-47
• 3.7.2 Temperature Effect47-48
• 3.7.3 Temperature influence on ethane absorption48-49
• 3.7.4 Prediction of separation performance of ionic liquid [BMIM] Cl-CuCl and NMPmixture for ethylene and ethane49-50
• 3.8 Kinetics study of ethylene50
• 3.9 Summary of the chapter50-53
• Chapter4 Imidazolium based ionic liquids and NMP as a co solvent forEthylene Ethane absorption and separation53-75
• 4.1 Introduction53-54
• 4.2 Material and Method54-55
• 4.2.1 Experimental Apparatus54-55
• 4.2.2 Experimental Reagents55
• 4.3 Synthesis of [BMIM] Br ionic liquid55-56
• 4.4 Results and Discussion56-57
• 4.4.1 Characterization of ionic liquids56-57
• 4.5 Ethylene and Ethane absorption properties determination in[BMIM][Br]CuBr ionicliquid57-64
• 4.5.1 Effect of Cu+1 concentration and pressure on gas absorption behavior of ethylene inionic liquid58-59
• 4.5.2 Absorption of Ethane59-60
• 4.5.3 Temperature effect on the absorption of gas in ionic liquid60-61
• 4.5.4 Temperature Effect on Ethane Absorption61-62
• 4.5.5 To predict the separation performance of ethylene and ethane in ionicLiquid[BMIM]Br-CuBr62-64
• 4.6 Ionic liquids co solvent system for ethylene ethane absorption64-69
• 4.6.1 Introduction64
• 4.6.2 Effect of Cu+ concentration and pressure on gas absorption behavior of ethylene in ionicliquid and co solvent system64-66
• 4.6.3 Ethane absorption behavior in ionic liquid and co solvent system66
• 4.6.4 Temperature effect on the absorption of gas in ionic liquid co solvent system66-67
• 4.6.7 Temperature effect for ethane solubility in ionic liquids co solvent system67-68
• 4.6.8 Prediction of the separation performance of ethylene and ethane in mixture of NMPionic Liquid [BMIM] Br-CuBr68-69
• 4.7 Comparison of absorption properties of ethylene and ethane in different ionic liquids andNMP ionic liquid solvent system69-71
• 4.8 Summary71-72
• 4.9 Conclusions72-75
• References75-79
• Acknowledgements79-81
• Vita81-83
• Professor Vita83-84
• 附件84-85

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