二氯甲烷和甲醇是在化工生產中常見的有機溶劑,兩者在常壓下會形成共沸組成為0.849的共沸物,這在工業(yè)上常用性價比較高的萃取精餾法來分離。萃取精餾分離共沸物的核心是選用良好的萃取劑。離子液體作為一種特殊的新型綠色離子化合物,具有常溫下呈液態(tài),幾乎無蒸氣壓,溶解性能好,高溫下狀態(tài)穩(wěn)定,無毒環(huán)保等優(yōu)良特性,是一種萃取潛力很大的溶劑。然而目前關于使用離子液體在萃取精餾分離方面的研究偏少,熱力學性質方面的數據也不全面,因此本文旨在研究離子液體對二氯甲烷-甲醇共沸物系的實際分離效果,同時研究常見的熱力學模型對該物系的關聯效果,以擴充對離子液體的研究進展。本文選擇了三種離子液體來進行實驗,分別是1-丁基-3-甲基咪唑四氟硼酸鹽([Bmim][BF4]),1-己基-3-甲基咪唑雙三氟甲磺酰亞胺鹽([Hmim][NTf2])以及1-丁基-3-甲基咪唑雙三氟甲磺酰亞胺鹽([Bmim][NTf2])。1.首先在實驗前選擇了 24種常見的離子液體,通過UNIFAC模型來使用基團貢獻法來分析二氯甲烷以及甲醇在這24種離子液體中的無限稀釋活度系數,進而分析出這些離子液體對二氯甲烷以及甲醇的選擇性。由此便可得到潛在的能夠對二氯甲烷-甲醇物系具有良好分離效果的離子液體。通過該步驟我們選取了[Bmim][BF4],[Hmim][NTf2]以及[Bmim][NTf2]來進行我們的后續(xù)實驗。2.實驗使用的主要裝置為改進的Othmer汽液平衡釜,在常壓下分別測量了加入不同種類的離子液體,不同濃度的離子液體的二氯甲烷-甲醇共沸物系的汽液相平衡數據,對實驗結果進行研究發(fā)現,離子液體的加入會使得原共沸物系的汽液相平衡曲線發(fā)生偏離,表現為原二元物系間的相對揮發(fā)度增大,使得共沸點有消失的趨勢,且離子液體的濃度越高,趨勢越明顯。另外在比較三種離子液體的分離差異時發(fā)現在分離能力上[Bmim][BF4][Hmim][NTf2][Bmim][NTf2]。3.本文使用了四種常見的熱力學模型來對汽液相平衡數據進行關聯:Wilson模型,NRTL模型,UNIQUAC方程以及e-NRTL模型。研究結果表明Wilson模型,NRTL模型,UNIQUAC方程三種熱力學模型能夠比較好的對含有離子液體的物系進行熱力學分析,其平均相對偏差不超過3%。而e-NRTL模型的擬合結果則不太好,不推薦用來對含離子液體的物系進行擬合計算。4.實驗最后使用了 Aspen Plus軟件來模擬含有離子液體的二氯甲烷-甲醇共沸物系的萃取精餾過程,使用的物性方法為NRTL。模擬結果表明使用離子液體作為萃取劑能夠得到高純度的產品,同時優(yōu)化了流程中的各項操作參數,如塔板數,回流比,進料位置等,使得在滿足產品要求的情況下顯著降低了流程的能耗。
【學位單位】：北京化工大學
【學位級別】：碩士
【學位年份】：2018
【中圖分類】：O642.42
【部分圖文】：

其引入回收塔Ｂ中。在回收塔Ｂ中對性質差異較大的重組分和萃取劑進行分離，逡逑由于萃取劑一般蒸氣壓很低，所以重組分從回收塔頂采出，萃取劑從塔釜采出進逡逑行回收和再加工后進入萃取塔Ａ進行循環(huán)利用。整個流程圖如圖１所示：逡逑３逡逑

第二章甄選離子液體，缺失的數據比較多，在表格中用“一”代替。另外，本表數據（除特別標注２５邋°Ｃ以下測得。逡逑團拆分法原理逡逑選擇好后備的離子液體后，在使用ＵＮＩＦＡＣ模型對其進行分析前，液體進行基團拆分。離子液體基團的構造十分復雜，這主要是由于體的相對分子質量偏大，造成其分子結構多，如果按照現在通常的行拆分的話會得到較多的基團種數和基團數量，這會對計算結果的性造成不利的影響。在對離子液體進行拆分前，在這里先簡單介紹的幾種拆分方法。逡逑

圖３－１汽液平衡實驗裝置逡逑Ｆｉｇ．３－１邋Ｍｏｄｉｆｉｅｄ邋ｏｔｈｅｍｉ邋ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ邋ｄｅｖｉｃｅ逡逑通電銅棒；２，液相采樣口；邋３，汽液平衡室；４，溫度計；５，冷凝管；６，控器；７，干燥球；８，汽相采樣口；邋９，氧氣瓶逡逑次實驗中，我們采用ＣＥ－２型改進ｏｔｈｍｅｒ汽液平衡釜來進行實驗測定核心來搭建本次的實驗裝置，搭建好的裝置如圖所示，除平衡釜外，加熱器，冷凝器，控制器，溫度計，真空泵等。下面來對裝置的三進行一個簡單的講解：逡逑１）平衡釜本體逡逑置的主體為ｏｔｈｍｅｒ汽液平衡釜本身，其材質為玻璃，從外殼到內部真空室，汽液平衡室，沸騰室以及加熱室。其內部體積約為１２０邋ｃｍ３，始時會加入６０邋ｏｎ３配好的樣品，然后通過加熱室來對平衡釜的底部進熱源為通電銅棒，加熱時將其置入加熱室并進行固定，其溫度可通過。，

【參考文獻】

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本文編號：2817698