磷酸酯类离子液体萃取精馏分离2-丁酮-乙醇物系的研究

作     者：李琳皓 

作者单位：沈阳化工大学 

学位级别：硕士

导师姓名：李文秀

授予年度：2018年

学科分类：081702[工学-化学工艺] 081704[工学-应用化学] 08[工学] 0817[工学-化学工程与技术] 081701[工学-化学工程] 

主      题：离子液体 2-丁酮 乙醇 NRTL模型 Aspen Plus 

摘      要：2-丁酮和乙醇是重要的有机化工原料。工业上在生产木醋酸时,其馏出液中含有2-丁酮和乙醇。在常压下,2-丁酮和乙醇会以共沸物的形式存在,普通的精馏方法无法将它们分开。萃取精馏通常用来分离共沸体系或近沸体系。在萃取精馏中,萃取剂的选择是关键步骤。目前,离子液体作为―绿色溶剂‖,以其蒸汽压极低、结构可设计性强等优点,逐步显示出取代传统有机萃取剂的趋势。实验研究内容主要包括:(1)本文合成了1-乙基-3-甲基咪唑磷酸二乙酯盐([EMIM][DEP])和1-丁基-3-甲基咪唑磷酸二丁酯盐([BMIM][DBP]),然后对这两种离子液体并进行表征。(2)在常压下,测定了二元物系(2-丁酮-乙醇)和三元物系(2-丁酮-乙醇-[EMIM][DEP]、2-丁酮-乙醇-1-丁基-3-甲基咪唑磷酸二乙酯盐([BMIM][DEP])和2-丁酮-乙醇-[BMIM][DBP])的气液相平衡数据,进行对比分析考察三种离子液体对2-丁酮-乙醇共沸物系相平衡行为的影响。(3)采用NRTL模型对实验数据进行拟合并回归出二元交互作用参数。(4)通过Aspen Plus软件对以[EMIM][DEP]为萃取剂的2-丁酮-乙醇共沸体系的萃取精馏过程进行了具体模拟计算和灵敏度分析。实验结果表明:(1)两种合成的离子液体满足后续实验的要求,其合成方法可靠,工艺合理。(2)三种磷酸酯类离子液体均消除了2-丁酮和乙醇体系的共沸现象。(3)离子液体的阴阳离子碳链越短,分离能力越强,三种离子液体的分离能力为:[EMIM][DEP][BMIM][DEP][BMIM][DBP]。(4)NRTL模型拟合值与实验值吻合度良好,表明NRTL模型可用于该物系的数据拟合。(5)以塔顶得到摩尔分数为99.9%的2-丁酮为标准,得到实现萃取精馏分离任务的最佳操作条件。