萃取精馏分离环己烷-环己烯溶剂的筛选

通过一个简单的汽液平衡装置,研究了N,N-二甲基甲酰胺、N,N-二甲基乙酰胺、N-甲基吡咯烷酮、二甲基亚砜、γ-丁内酯、N-甲酰基吗啉溶剂以及混合溶剂在萃取精馏分离环己烷-环己烯过程中的分离性能。结果发现二甲基亚砜单独作为溶剂时表现出最佳的分离性能。溶解性好的溶剂往往分离性能一般,而分离性能好的溶剂又存在溶解性差的问题。进一步通过萃取精馏实验证明了溶剂的实际分离效果由溶剂的分离性能与溶解性共同决定。结果表明:二甲基亚砜和N,N-二甲基甲酰胺混合溶剂表现最佳的实际分离效果。     

低共熔溶剂萃取水中二甲基甲酰胺的研究

N,N-二甲基甲酰胺(DMF)是一种工业上常用的溶剂,经使用后部分DMF不可避免地会进入废水中。为从废水中回收DMF,采用低共熔溶剂(DES)为萃取剂萃取水中的DMF。研究了DES的种类、温度、有机相与水相质量比、DMF初始浓度、辛酸占比等因素对萃取效果的影响,并研究了DES的重复使用性能。结果表明,采用由辛酸、月桂酸物质的量比为3:1的DES为萃取剂,在温度为303K、DMF初始质量分数为20%时,萃取率可达41.6%,此时相应的平衡二相中DMF的分配系数为0.571,选择性系数为11.6。且在此条件下的DES经过9次回用后萃取率仍可达35.4%。该研究结果可为工业废水中DMF的处理提供参考。     

变压精馏及萃取精馏分离乙醇-苯共沸物

使用Aspen Plus分别研究变压精馏及萃取精馏分离乙醇-苯二元共沸物的工艺流程。两种分离流程的塔设备费用相近,萃取精馏工艺较传统变压精馏工艺节能显著,再沸器节能约34%;热集成变压精馏工艺较萃取精馏工艺节能约17.2%,且所需蒸汽品位更低。     

新型银基低共熔溶剂制备及其在1-己烯/正己烷分离中的应用

相同碳数的正构烯烃与正构烷烃因其结构相似,使其相对挥发度较小、分离难度较大。低共熔溶剂（DES）作为一种可设计的绿色分离介质被广泛应用于该类混合物的分离中,此外过渡金属与烯烃双键之间的化学络合作用是促进正构烯烃/烷烃分离的一个重要方法。鉴于此,开发了新型银基低共熔溶剂（Ag-DES）,并将其应用于1-己烯/正己烷的分离,系统探究了原料中烯烃浓度、银离子与烯烃摩尔比、分离温度等对1-己烯分离性能的影响,结果显示Ag-DES具有良好的1-己烯/正己烷分离选择性,选择性在3.5~18之间,并具有出色的循环稳定性。进一步通过FT-Raman表征和量化计算揭示了Ag-DES与烯烃之间的化学络合作用和较强氢键作用是实现其与烷烃分离的本质原因,表明应用Ag-DES的反应萃取分离强化方法可实现从F-T合成油中绿色高效分离C₆α-烯烃。     

加盐萃取-精馏耦合分离苯-环己烷共沸物

采用N,N-二甲基甲酰胺(DMF)+硫氰酸钾(KSCN)萃取分离苯-环己烷共沸物,并用常规间歇精馏处理富含苯的萃取液。考察了不同溶剂与原料液的体积比、盐质量分数对该体系分配系数及选择系数的影响,并进行了多级错、逆流萃取实验及精馏实验。实验结果表明:7级错流萃取可得摩尔分数大于97%(脱溶剂摩尔分数)的环己烷;5级逆流可得摩尔分数大于75%(脱溶剂摩尔分数)的环己烷;精馏后的萃取液,苯摩尔分数可达98%以上,DMF+KSCN摩尔分数可达96%以上。加盐萃取-精馏耦合分离苯-环己烷共沸物可得到令人满意的分离效果,是一种绿色节能的新方法。     

甲醇-丙酮共沸物分离的研究进展

主要介绍了甲醇-丙酮共沸物系变压精馏和萃取精馏两种分离方法的研究进展。经过比较,萃取精馏方法在经济成本方面更具有显著优势。关于萃取精馏,首先阐述了萃取剂的选取以及近些年来萃取剂的研究,主要集中在3个方面:传统单一溶剂、各种盐类和离子液体。其次还介绍了各种萃取剂所对应的气液平衡模型的应用情况和操作条件的优化等方面,并对萃取精馏及其萃取剂的应用提出了展望。     

低共熔溶剂在乙腈-水体系分离中的应用

分别以乙二醇、氯化胆碱/乙二醇(摩尔比1∶2,DES1)、氯化胆碱/乙醇酸(摩尔比1∶3,DES2)低共熔溶剂为萃取剂,设计萃取精馏和萃取隔壁塔流程,模拟分离乙腈和水形成的共沸体系。使用灵敏度分析对上述流程分别进行了参数优化。结果表明,与乙二醇萃取精馏工艺相比,使用低共熔溶剂DES1不能有效降低能耗和费用;低共熔溶剂DES2用量降低52. 5%,能耗降低81. 9%,操作费用降低12%,年度总费用(TAC)降低53. 8%;采用隔壁塔萃取精馏工艺后,一定程度上都能节能减耗。DES2作为萃取剂的萃取精馏工艺为最优工艺,节能优势明显。     

连续萃取精馏分离环己烯-环己烷的模拟与优化

利用化工流程模拟软件Aspen Plus V8.6,以N, N-二甲基乙酰胺为萃取剂对环己烯-环己烷体系进行萃取精馏模拟及优化。通过灵敏度分析工具确定了环己烯萃取精馏塔的最佳工艺操作参数为:全塔采用74块理论板数,萃取剂进料位置在17块理论板,原料进料位置在第40块理论板,回流比为12.8,溶剂比为7.6,此时环己烯分离塔顶环己烯质量分数≤1.5%,萃取剂N, N-二甲基乙酰胺质量分数≤0.002 1%,塔釜环己烯回收率≥99.7%,满足工艺分离要求。对现有生产工艺进行了优化,优化后系统能耗降低了约9.6%。     

动态法辅助筛选萃取精馏分离环己烷-苯混合物的溶剂

采用基于UNIFAC模型(改进UNIFAC模型)的较严谨的"动态法"替代传统的"静态法",以FORTRAN语言开发了萃取精馏法分离沸点接近液体混合物(含共沸物)的萃取剂筛选和多元气液平衡预测程序. 经文献中的乙醇-水体系气液平衡实验数据验证,UNIFAC模型和改进UNIFAC模型的平衡气相组成预测结果平均相对误差分别为3.26%和1.74%,表明所开发的程序具有良好的可靠性和适用性. 采用基于改进UNIFAC模型的"动态法"对萃取精馏法分离环己烷-苯混合物的萃取剂进行了计算机高通量筛选,根据适宜萃取剂选取原则和计算结果,经综合考虑选出较好的萃取剂为二氯甲烷和1,2,3-三氯丙烷. 选取二氯甲烷做实验验证,测定了环己烷-苯-二氯甲烷分离体系的部分气液平衡实验数据,结果表明实验值与计算值吻合良好. 以二氯甲烷作为萃取剂具有能耗低、待分离体系热稳定性好和有效能损失小的优点.     

低共熔溶剂分离异丙醇-水体系的研究

分别以乙二醇和氯化胆碱/乙二醇(摩尔比1∶2)低共熔溶剂为萃取剂,设计萃取精馏和隔壁塔萃取精馏流程,模拟分离异丙醇和水形成的共沸体系。使用Aspen Plus中Sensitivity对2种流程进行参数优化。结果表明:与乙二醇萃取精馏相比,低共熔溶剂用量减少32%,能耗降低8%,年度总费用(TAC)降低8.5%;采用隔壁塔萃取精馏,乙二醇为萃取剂时能耗降低12%,TAC降低9%;低共熔溶剂为萃取剂能耗降低12%,TAC降低15.2%。采用低共熔溶剂的萃取隔壁塔流程节能优势明显。     

深共融溶剂法合成盐酸吗啉双胍

在吗啉盐酸盐和双氰胺组成的深共融溶剂体系的条件下,以吗啉、浓盐酸、双氰胺为原料通过缩合反应合成盐酸吗啉双胍。讨论反应温度、时间、反应物摩尔比等因素对盐酸吗啉双胍合成收率的影响,重点考察深共融溶剂体系组分间不同摩尔比对体系熔点的影响,以及研究产物的分离和纯化的方法。研究结果表明:在由吗啉盐酸盐和双氰胺组成的深共融溶剂体系的条件下以吗啉、浓盐酸、双氰胺为原料通过缩合反应合成盐酸吗啉双胍的方法简单,产品易于分离。吗啉盐酸盐/双氰胺(mol)为1.0∶0.8和1.0∶1.8时,深共融溶剂体系熔点为48℃。通过对影响因素的考察,找到了使用该法合成盐酸吗啉双胍的最佳合成条件:缩合反应温度为140℃;最佳反应时间为3h;物料配比(mol)为1∶0.8。     

四氢呋喃-乙醇变压精馏分离

共沸混合物分离是化工过程中常见的分离难题。变压精馏是根据物系压力改变而使液体混合物共沸点组成发生变化,进而使共沸物系得以分离的一种有效分离方法。在热力学分析基础上,提出了四氢呋喃-乙醇液体混合物变压精馏分离双塔工艺流程。以NRTL-RK为物性计算方法,利用Aspen Plus模拟软件对变压精馏分离工艺过程进行分析及模拟,并对工艺参数进行优化。研究结果表明:在常压塔和0.8 MPa高压塔组成的双塔流程中变压精馏可将四氢呋喃-乙醇最低共沸混合物进行较好的分离。     

深共融溶剂在燃油脱除有机硫化物中的应用

深共融溶剂（deep eutectic solvents,DESs）萃取脱硫技术具有操作简易、条件温和、成本低、脱硫效果好等优点,为燃油中有机硫化物的绿色深度脱除开辟了一条新的途径。本文综述了近5年DESs在燃油脱除有机硫化物中的最新研究成果,主要从直接萃取脱硫和氧化/萃取脱硫两方面对DESs脱硫进行综述。首先对不同DESs的脱硫效果进行了归纳总结,如以四丁基溴化铵/聚乙二醇直接萃取脱硫,3次萃取后,二苯并噻吩的脱除率可达100%;以氯化胆碱/乙酸为萃取剂氧化萃取脱硫,对二苯并噻吩模拟油的氧化萃取脱硫率也可达100%,可满足超低硫要求。同时对影响DESs脱硫效果的因素,如DESs的结构、脱硫的温度、时间、剂油比、硫化物的种类及浓度、氧化剂等进行了分析。然后对DESs的回收方法进行了总结,指出了回收过程中面临的问题并讨论了不同DESs的萃取脱硫机理。最后指出DESs脱硫面临的问题并展望了DESs在燃油脱硫中未来的发展前景。     

Extractive desulfurisation of gasoline with tetrabutyl ammonium chloride-based deep eutectic solvents

In this study, three tetrabutyl ammonium chloride (TBAC)-based deep eutectic solvents (DESs) were synthesised and used for desulfurising model and real gasolines. Extraction efficiencies of different DESs followed the order of TBAC/ethylene glycol > TBAC/glycerol > TBAC/malonic acid. After five extraction cycles, the extraction efficiencies of TBAC/ethylene glycol, TBAC/glycerol and TBAC/malonic acid reached 99.5, 99.3 and 99.2%, respectively. Additionally, the structures of original and recycled DESs were analysed and the results showed that DESs maintained their original structures after regeneration. Finally, the desulfurisation performance of DESs for real gasoline was also investigated. This work will provide new green extractants for gasoline desulfurisation.     

Extractive desulfurization of fuel with methyltriphenyl phosphonium bromide- tetraethylene glycol-based eutectic solvents

ABSTRACT

In this investigation, we synthesized deep eutectic solvents (DESs) based on methyltriphenyl phosphonium bromide/tetra ethylene glycol (MTPPBr/TetEG) in different molar ratios ranging 1:2, 1:3, 1:4, and 1:6 and characterized by FTIR. The densities and viscosities were also measured at different temperatures. Dibenzothiophene (DBT) was extracted using the synthesized DES. Results concluded that at a single stage extraction, a 45% reduction of DBT sulfur compounds from model oil was found even at low-temperature 20°C.     

Evaluating ternary deep eutectic solvents as novel media for extraction of flavonoids from Ginkgo biloba

Ternary deep eutectic solvents (TDESs) as media are used to extract two flavonoids from Ginkgo biloba. The influence factors of extraction efficiency such as types of TDESs, concentrations of TDESs, solid/liquid ratio, and extraction methods have been investigated. The optimal composition of TDESs is synthesized with choline chloride, oxalic acid, and ethylene glycol (n/n/n, 1/1/3). The extraction of flavonoids is optimized using water-TDESs (50 vol% TDES in water-TDESs) as solvents in heating process (60°C) for 30 min at solid/liquid ratio of 1:10 g/mL. Under this condition, extraction yields of quercetin and myricetin are 1.40 and 1.11 mg/g, respectively.     

油酚分离过程低共熔溶剂的筛选及萃取性能研究

低温煤焦油中酚类化合物的高效分离在工业上具有重要意义。采用COSMO-RS模型对40种用于间甲酚-异丙苯分离的低共熔溶剂进行筛选,结合σ-profile和σ-potential对筛选得到的低共熔溶剂的高萃取性能进行分析。并采用液液相平衡实验对筛选结果进行验证,优化了萃取工艺条件。结果表明,COSMO-RS模型筛选得到的氯化胆碱(ChCl)∶乙二醇(EG)(1∶2)、ChCl∶丙三醇(Gly)(1∶2)、ChCl∶乳酸(LA)(1∶2)三种低共熔溶剂与间甲酚之间存在较强的氢键相互作用,与异丙苯之间存在排斥作用。液液相平衡实验证实了COSMO-RS筛选结果的可靠性,其中ChCl∶EG(1∶2)具有最高的分配系数和选择性系数,且黏度最低,被选定为最佳的低共熔溶剂。在25℃、ChCl∶EG(1∶2)与模型油质量比为1∶1时,ChCl∶EG(1∶2)对间甲酚萃取率高达98.41%,同时异丙苯夹带量仅为8.41%,并且具有良好的循环使用性能。     

油酚分离过程低共熔溶剂的筛选及萃取性能研究

低温煤焦油中酚类化合物的高效分离在工业上具有重要意义。采用COSMO-RS模型对40种用于间甲酚-异丙苯分离的低共熔溶剂进行筛选,结合σ-profile和σ-potential对筛选得到的低共熔溶剂的高萃取性能进行分析。并采用液液相平衡实验对筛选结果进行验证,优化了萃取工艺条件。结果表明,COSMO-RS模型筛选得到的氯化胆碱(ChCl)∶乙二醇(EG)(1∶2)、ChCl∶丙三醇(Gly)(1∶2)、ChCl∶乳酸(LA)(1∶2)三种低共熔溶剂与间甲酚之间存在较强的氢键相互作用,与异丙苯之间存在排斥作用。液液相平衡实验证实了COSMO-RS筛选结果的可靠性,其中ChCl∶EG(1∶2)具有最高的分配系数和选择性系数,且黏度最低,被选定为最佳的低共熔溶剂。在25℃、ChCl∶EG(1∶2)与模型油质量比为1∶1时,ChCl∶EG(1∶2)对间甲酚萃取率高达98.41%,同时异丙苯夹带量仅为8.41%,并且具有良好的循环使用性能。     

动态法筛选萃取精馏分离乙酸丁酯-丁醇-水共沸物的溶剂

采用基于改进UNIFAC模型的动态法对萃取精馏法分离乙酸丁酯-丁醇-水共沸物的萃取剂进行了计算机高通量筛选,根据适宜萃取剂选取原则和计算结果,经综合考虑选出较好的萃取剂为甲醇、乙醇、环氧乙烷。选取乙醇进行实验验证,测定了乙酸丁酯-丁醇-水-乙醇体系的部分汽液平衡实验数据;泡点温度tb、加入溶剂后平衡汽相组成的计算值与实验值吻合良好;以乙醇作为萃取剂具有热负荷小、毒性低和热稳定性好的优点。结果表明,采用基于改进UNIFAC模型的动态法筛选萃取精馏法的溶剂具有良好的可靠性和适用性,可以极大地节省人力、物力和财力。     

Effective separation of aromatic hydrocarbons by pyridine‐based deep eutectic solvents

Many promising qualities of deep‐eutectic solvents made them suitable solvents in separation process. In this work, the pyridine‐based deep eutectic solvents were designed and synthesized with N‐ethylpyridinium bromide and two HBDs (N‐formyl morpholine and levulinic acid). Two ternary systems, benzene + cyclohexane + DES and toluene + n‐heptane + DES, were studied by the liquid‐liquid extraction. The effect of different HBDs, extraction time, volume ratio of DES to system solution, and the initial concentration of aromatic were studied. The DES with N‐formyl morpholine showed better separation performance than that with levulinic acid. The liquid‐liquid extraction equilibrium could be obtained in 10 minutes. The volume ratio of DES to system solution was set as 1:1. Both DESs showed their best separation performance at low temperatures (20°C) and low aromatic concentration system. For the benzene + cyclohexane system, the distribution coefficient of benzene was 1.733 and the selectivity was 23.8 at 20°C. For the toluene + n‐heptane system, the distribution coefficient of toluene was 0.853 and the selectivity was 40.7. Tie‐lines for two ternary systems were obtained, and the Othmer‐Tobias correlation was used to check the reliability of the obtained liquid‐liquid extraction experimental data. The experimental LLE data were correlated using the NRTL model and the calculated data correlated significantly with the experimental data.