目前我國特種環(huán)保型溶劑油不僅品種少,而且在采用萃取精餾方法制備時,萃取劑存在選擇性低、用量大、易揮發(fā)等問題。為了獲得高純特種溶劑油,需要選擇優(yōu)良高效的萃取劑。離子液體作為擁有諸多優(yōu)良性質(zhì)的綠色溶劑,被廣泛應(yīng)用于近沸體系或共沸體系的分離過程中。但離子液體的數(shù)量巨大,針對特定體系的采取實(shí)驗(yàn)方法篩選離子液體不切實(shí)際,因此發(fā)展基于理論預(yù)測的計算機(jī)輔助設(shè)計方法尤為重要。本文以溶劑油中代表性的烷烴和環(huán)烷烴混合物(正己烷-甲基環(huán)戊烷、正庚烷-甲基環(huán)己烷)為研究對象,采用計算機(jī)輔助設(shè)計方法并結(jié)合Aspen Plus流程模擬軟件以確定具有最優(yōu)分離性能的離子液體作為萃取劑。首先收集大量甲基環(huán)戊烷及甲基環(huán)己烷在不同離子液體內(nèi)的無限稀釋活度系數(shù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù),以及相關(guān)體系的三元汽液相平衡實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù),用來驗(yàn)證UNIFAC-IL模型對本文研究體系的適用性。然后聯(lián)合UNIFAC-IL模型和離子液體物性預(yù)測模型,把N-甲基吡咯烷酮作為基準(zhǔn)物質(zhì),以無限稀釋條件下的活度系數(shù)、分配系數(shù)、選擇性為熱力學(xué)指標(biāo)形成離子液體設(shè)計問題并求解。將針對兩個體系設(shè)計獲得的排名靠前的離子液體分別導(dǎo)入Aspen Plus,經(jīng)過過程模擬和優(yōu)化后,確定了分離兩個體系性能最優(yōu)的離子液體均為[C9Im][SCN]。最后通過經(jīng)濟(jì)分析,說明了離子液體工藝的全年總花費(fèi)更低,以及正己烷-甲基環(huán)戊烷體系更易分離。
【學(xué)位單位】：華東理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：TQ028.31
【部分圖文】：

個離子液體主基團(tuán)。他所采用的基團(tuán)劃分方式與Ｒｏｕｇｈｔｏｎ相同，將在第三章詳述。在??擬合獲得ＵＮＩＦＡＣ－ＩＬ參數(shù)后，計算各溶質(zhì)在離子液體中的廣和包含離子液體的三元體??系ＬＬＥ數(shù)據(jù)（如圖２．６所示兩個典型體系），然后與實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)比較，發(fā)現(xiàn)誤差極小。值??得一提的是，用ＣＯＳＭＯ－ＲＳ模型對相同物質(zhì)在離子液體中的廣和相同體系的ＬＬＥ進(jìn)行??計算，其結(jié)果與實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的誤差相對較大，也進(jìn)一步證明了?ＵＮＩＦＡＣ－ＩＬ模型的可靠性。??表２．２不同物質(zhì)在不同離子液體中的廣數(shù)據(jù)??Ｔａｂｌｅ?２．２?Ｔｈｅ?ｄａｔａ?ｐｏｉｎｔｓ?ｏｆ?ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ?ｓｏｌｕｔｅｓ?ｉｎ?ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ?ＩＬｓ??溶質(zhì)?離子液體數(shù)量?溫度范圍（ｋ）?數(shù)據(jù)點(diǎn)個數(shù)?ｒ范圍??噻吩?４０５?０．４２－２．４１??芳烴?１１６７?０．４３－２３．６９??８６?２９８．１５－３８８．１５??烷烴?１１０４?１．０３－１０１６．００??環(huán)烷烴?９７７?１．１７－３２２．１３??〇■〇〇?…??（ａ）?Ａ１＇００?．Ｅｘｐ．??０．００?０．２５?０．５０?０．７５?１．００??［Ｃ２ＭＩｍ］［ＮＴｆ２］??

圖３．１?３種離子液體基團(tuán)劃分方式（以［Ｃ６ＭＩｍ］［ＢＦ４］為例）??Ｆｉｇ．?３．１?Ｔｈｒｅｅ?ａｐｐｒｏａｃｈｅｓ?ｔｏ?ｄｅｃｏｍｐｏｓｅ?ＩＬｓ?ｉｎｔｏ?ｆｕｎｃｔｉｏｎａｌ?ｇｒｏｕｐｓ?（［Ｃ６ＭＩｍ］［ＢＦ４］）??根據(jù)雷志剛等［８３］的總結(jié)，目前有三種劃分方式，如圖３．１所示。（１）圖３．１ａ中，??［Ｃ６ＭＩｍ］［ＢＦ４］離子液體被劃分為１個陽離子［Ｃ６ＭＩｍ］基團(tuán)和１個陰離子［ＢＦ４］基團(tuán)。這種??劃分方法不僅得需要大量不同基團(tuán)的參數(shù)，而且還不能反映出陽離子（或陰離子）上取??代基結(jié)構(gòu)的變化對分離性能的影響。（２）圖３．１ｂ中，離子液體被劃分為多個基團(tuán)，但是??陽離子與陰離子的骨架被認(rèn)為是一個具有很強(qiáng)靜電作用的完整組合，即由１個ＣＨ３基團(tuán)，??５個ＣＨ２基團(tuán)，還有１個［ＭＩｍ］［ＢＦ４］基團(tuán)組成。這種方法因?yàn)榘央x子液體分解為了呈電??中性的基團(tuán)從而很好地規(guī)避了長程靜電相互作用的附加效果，所以被很多研究者使用。??但是這種劃分方式減少了設(shè)計過程中陰離子和陽離子主基團(tuán)的組合形式，從而縮小了離??子液體的設(shè)計范圍。（３）圖３．１ｃ中，［Ｃ６ＭＩｍ］［ＢＦ４］也被劃分為多個基團(tuán)，其中１個帶有?

—?（Ｃ）??圖３．１?３種離子液體基團(tuán)劃分方式（以［Ｃ６ＭＩｍ］［ＢＦ４］為例）??Ｆｉｇ．?３．１?Ｔｈｒｅｅ?ａｐｐｒｏａｃｈｅｓ?ｔｏ?ｄｅｃｏｍｐｏｓｅ?ＩＬｓ?ｉｎｔｏ?ｆｕｎｃｔｉｏｎａｌ?ｇｒｏｕｐｓ?（［Ｃ６ＭＩｍ］［ＢＦ４］）??根據(jù)雷志剛等［８３］的總結(jié)，目前有三種劃分方式，如圖３．１所示。（１）圖３．１ａ中，??［Ｃ６ＭＩｍ］［ＢＦ４］離子液體被劃分為１個陽離子［Ｃ６ＭＩｍ］基團(tuán)和１個陰離子［ＢＦ４］基團(tuán)。這種??劃分方法不僅得需要大量不同基團(tuán)的參數(shù)，而且還不能反映出陽離子（或陰離子）上取??代基結(jié)構(gòu)的變化對分離性能的影響。（２）圖３．１ｂ中，離子液體被劃分為多個基團(tuán)，但是??陽離子與陰離子的骨架被認(rèn)為是一個具有很強(qiáng)靜電作用的完整組合，即由１個ＣＨ３基團(tuán)，??５個ＣＨ２基團(tuán)，還有１個［ＭＩｍ］［ＢＦ４］基團(tuán)組成。這種方法因?yàn)榘央x子液體分解為了呈電??中性的基團(tuán)從而很好地規(guī)避了長程靜電相互作用的附加效果，所以被很多研究者使用。??但是這種劃分方式減少了設(shè)計過程中陰離子和陽離子主基團(tuán)的組合形式，從而縮小了離??子液體的設(shè)計范圍。（３）圖３．１ｃ中
【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 劉立新;李魯閩;劉桂麗;何康;孫蘭義;;碳酸二甲酯-甲醇共沸體系分離的模擬與控制[J];化工進(jìn)展;2017年03期

2 翟建;劉育良;李魯閩;王秋圓;孫蘭義;;萃取精餾分離苯/環(huán)己烷共沸體系模擬與優(yōu)化[J];化工學(xué)報;2015年09期

3 曹鋒民;;萃取精餾法制取高純度正庚烷的過程模擬[J];化學(xué)工程與裝備;2015年05期

4 MEINDERSMA G. Wytze;DE HAAN André B.;;Cyano-containing ionic liquids for the extraction of aromatic hydrocarbons from an aromatic/aliphatic mixture[J];Science China(Chemistry);2012年08期

5 李春利;靳紅星;呂建華;李玉杰;孫玉潔;;正己烷-甲基環(huán)戊烷-N-甲基吡咯烷酮三組分物系汽液平衡的測定及萃取精餾的模擬[J];石油化工;2011年09期

6 于洋;白鵬;莊瓊紅;;萃取精餾分離甲醇-乙腈的研究[J];化學(xué)工程;2011年06期

7 李群生;黃小僑;張繼國;王寶華;倪健;;乙酸乙酯-乙醇-1-辛基-3-甲基咪唑四氟硼酸鹽物系汽液平衡數(shù)據(jù)的測定[J];石油化工;2009年11期

8 朱久娟;張繼國;李群生;邢風(fēng)英;;乙酸乙酯-乙醇-離子液體等壓汽液平衡數(shù)據(jù)的測定[J];北京化工大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版);2009年03期

9 王孝科;田敉;;離子液體萃取精餾分離苯-環(huán)己烷物系[J];石油化工;2008年09期

10 蘇復(fù);顧正桂;;從120號溶劑油中提取正庚烷并回收甲基環(huán)己烷的研究[J];南京師范大學(xué)學(xué)報(工程技術(shù)版);2006年02期

相關(guān)博士學(xué)位論文 前1條

1 宋震;油品深度萃取脫硫過程的離子液體溶劑計算機(jī)輔助篩選與設(shè)計方法[D];華東理工大學(xué);2017年

本文編號：2848597