丙酮和甲醇作為重要的有機溶劑和化工原料在化學(xué)工業(yè)上具有非常重要的地位。常壓下,二者會形成共沸物,普通的精餾方法無法將其分離。本文采用萃取精餾技術(shù)來分離共沸物系。而萃取劑是萃取精餾過程中的關(guān)鍵,因此選擇合適的萃取劑是本文工作的重點。離子液體作為一種綠色無毒的新型萃取劑有非常重要的應(yīng)用價值,引起了研究者們的廣泛注意。本文采用COSMO-RS方法,并結(jié)合文獻(xiàn)報道,對用于分離丙酮-甲醇體系的離子液體進行了篩選,選擇了10種陰離子和10種陽離子組成的100種離子液體作為篩選對象,為了探究不同基團的離子液體對丙酮-甲醇體系分離效果的影響,最終選擇并合成了三種離子液體:1-丙基-3-甲基咪唑溴鹽([PMIM]Br)、1-烯丙基-3-甲基咪唑溴鹽([AMIM]Br)和1-烯丙基-3-甲基咪唑氯鹽([AMIM]Cl),并對其結(jié)構(gòu)進行表征,分析了其純度以及含水量。然后通過氣液相平衡實驗測得丙酮+甲醇和丙酮+甲醇+離子液體的二元、三元氣液平衡數(shù)據(jù)。結(jié)果顯示,離子液體的加入對丙酮-甲醇的相平衡行為有顯著的影響,并且丙酮對甲醇的相對揮發(fā)度有較大的提高,三種離子液體都能打破共沸現(xiàn)象,三種離子液體的分離效果為:[AMIM]Cl[AMIM]Br[PMIM]Br,且與COSMO-RS篩選的結(jié)果一致。最后,使用NRTL模型對實驗數(shù)據(jù)進行關(guān)聯(lián),關(guān)聯(lián)結(jié)果表明實驗值與擬合值吻合程度較好,證明NRTL模型適用于該體系的數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)。
【學(xué)位單位】：沈陽化工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：TQ21;TQ028
【部分圖文】：

萃取精餾工藝，通常都是以連續(xù)萃取精餾的形式被廣泛地用于化工生產(chǎn)中[22-25]，苯和甲苯的回收、間二氯苯和對二氯苯的分離、烷烴和烯烴的分離等[26]，對 CED 過的研究比較全面和熟練，關(guān)于操作、塔的特性和設(shè)計等各方面[27]都有大量報道的文獻(xiàn)但是仍然有一些問題需要解決，如需要特定的溶劑回收塔及設(shè)備投資金額較大等。（2）間歇萃取精餾 BED（Batch Extractive Distillation）間歇萃取精餾技術(shù)是由 Berg 于 1955 年首次提出的一種操作方式[28-30]，在實際工生產(chǎn)中，一些生產(chǎn)量較小或者進料組成改變頻繁的產(chǎn)品生產(chǎn)過程中，一般采用間歇萃

間歇萃取精餾技術(shù)結(jié)合了間歇精餾技術(shù)和萃取精餾技術(shù)的優(yōu)點[34]：設(shè)備投資較小用盡量少的塔設(shè)備將多組分混合物分離，得到多個產(chǎn)品。但由于間歇萃取精餾的過程較為復(fù)雜，溶劑在回收前會大量的堆積在再沸器中，需要較大的再沸器體積，因此增加了能耗以及設(shè)備的成本。Safrit 等人設(shè)計出了一種帶有中間儲罐的精餾塔，解決了間歇萃取精餾操作成本高，熱負(fù)荷大的問題[35,36]。1.2.4 萃取劑的分類萃取劑的選擇性和被分離組分的極性有關(guān)，也就是相似相溶原理[37]。按照其生成氫鍵能力的強弱可將萃取劑分為以下五種基本類型[38]：N 型溶劑：它們不能形成氫鍵，分子與分子之間電負(fù)性較小。如苯、環(huán)己烷、四氯化碳等，不可形成氫鍵。A 型溶劑：即接受電子的溶劑。如溴代乙烷、氯代丁烷等，可形成氫鍵。B 型溶劑：即給予電子的溶劑。如丙酮、丁酮、甲醛和乙酸乙酯等，可形成氫鍵。ABⅠ型溶劑：即可接受可給予電子的溶劑。如水、甲醇、乙醇、醋酸等，可形成氫鍵。

沈陽化工大學(xué)碩士學(xué)位論文 第一章 文獻(xiàn)綜述離子液體一般是由較大的有機陽離子和較小的有機或無機陰離子組成，因為陰、陽離子的數(shù)量相同，使得整體上呈現(xiàn)電中性。與傳統(tǒng)的有機溶劑相比，離子液體具有不易揮發(fā)、不易燃、溶解性較好等特點，故作為一種新型的萃取劑受到廣泛關(guān)注。國際期刊上發(fā)表的 SCI 論文數(shù)量從 1996 年的幾篇以指數(shù)速度增加到 2017 年的 6000 多篇，超過了其他科學(xué)領(lǐng)域的年增長率。1.3.2 離子液體分類離子液體作為綠色溶劑被廣泛使用，不僅僅因為離子液體的一些基本的物化性質(zhì)，更是因為離子液體的可設(shè)計性強，工業(yè)應(yīng)用性強。離子液體的數(shù)量繁多[52]，是由于組成離子液體的陰、陽離子種類也比較多，常見的陰離子[54,55]結(jié)構(gòu)如圖 1-3 所示；陽離子[53]主要為有機陽離子，并且可以根據(jù)陽離子種類的不同對離子液體進行分類，主要包括咪唑類、吡啶類、哌啶類、吡咯類、唑烷類、喹啉類、季磷類、季銨類等，結(jié)構(gòu)式如圖 1-4所示。目前研究較多的主要為含有咪唑類、吡啶類、季磷類與季銨類四種陽離子的離子液體。

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 李群生;郭凡;;化工分離中相平衡研究進展[J];北京化工大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版);2014年06期

2 張德超;張麗鵬;于先進;陳恩澤;董濤;李恒;;1-丁基-3-甲基咪唑六氟磷酸鹽離子液體合成與表征[J];化工時刊;2012年02期

3 王艷果;張青山;楊振強;傅經(jīng)國;;新型二茂鐵甲基季銨鹽離子液體的合成與表征[J];化學(xué)研究;2011年04期

4 劉奇琳;;淺析萃取精餾技術(shù)的研究[J];佳木斯教育學(xué)院學(xué)報;2010年06期

5 沈江南;阮慧敏;吳東柱;章杰;;離子液體支撐液膜的研究及應(yīng)用進展[J];化工進展;2009年12期

6 胡興蘭;周榮琪;;萃取精餾技術(shù)及其在分離過程中的應(yīng)用[J];化學(xué)世界;2009年07期

7 姜嵐;李爭寧;趙德峰;;N-雜環(huán)卡賓及其金屬絡(luò)合物的合成[J];化學(xué)進展;2009年06期

8 趙晶瑩;李洪濤;;精餾分離技術(shù)研究新進展[J];現(xiàn)代化工;2008年S1期

9 姚淑梅;王曉剛;張輝;劉宗耀;;離子液體固定化利用CO_2研究進展[J];化工進展;2008年05期

10 張進;樸香蘭;朱慎林;;離子液體在化工分離過程中的應(yīng)用進展[J];化學(xué)試劑;2007年05期

本文編號：2811560