离子液体萃取剂萃取精馏分离丙酸甲酯+甲醇共沸物

以离子液体(ILs)[BMIM][NTF₂]和[HMIM][NTF₂]为萃取剂，萃取精馏分离丙酸甲酯+甲醇共沸物，通过分子模拟分析了ILs促进目标共沸物的分离机理；基于汽液平衡实验数据，获得新的NRTL热力学模型参数；选用常规的二组分双塔分离流程，实现了目标共沸体系的分离。作为对比，同时构建了以苯酚为萃取剂的萃取精馏和变压精馏流程。基于Aspen Plus软件平台，分析了上述各流程分离单元主要操作参数对分离过程性能的影响，考察并对比了各流程能耗、年总成本(TAC)和碳排放。结果表明：离子液体工艺可实现丙酸甲酯+甲醇共沸物的有效分离，产品纯度达到99.9%(质量分数)，[HMIM][NTF₂]工艺与[BMIM][NTF₂]、苯酚及变压精馏工艺相比，TAC降低11.68%～43.68%、CO₂排放减少32.11%～68.46%。结果可为共沸物丙酸甲酯+甲醇分离新工艺设计及优化提供理论支撑和实际指导。     

[Bmim][BF4]/MEA混合水溶液的CO2汽液平衡和解吸能耗分析

搭建汽液平衡实验台,对液液分相CO₂吸收剂1-丁基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐（[Bmim][BF₄]）/乙醇胺（MEA）混合水溶液与CO₂的汽液平衡进行了实验测量与分析,并对该吸收剂解吸能耗进行计算。结果表明,随着温度的升高,相同担载量溶液对应的CO₂分压升高,[Bmim][BF₄]质量分数的改变对汽液平衡的影响不明显。与传统有机胺溶液30%（质量）MEA相比,该吸收剂在能耗方面主要优势在于解吸过程中显热和潜热的减小。其反应热在担载量大于0.45之后明显减小,潜热的减小主要由于解吸塔内H₂O气相分压和摩尔分数的减小,当[Bmim][BF₄]质量分数大于30%时,显热可以减少30%以上,减少的原因主要为比热容的降低和富液胺浓度的提升。     

DMC-甲醇-水三元混合物的萃取精馏分离工艺

运用Aspen Plus软件回归文献数据校正了碳酸二甲酯（DMC）-水（H₂O）混合物的UNIQUAC热力学模型参数,并以该模型为基础分析了水作为萃取剂萃取精馏分离DMC-甲醇（CH₃OH）-水三元混合物的分离原理,结合混合组分的三角相图和物料组成设计了反向萃取精馏工艺,发现选用水为萃取剂可以利用DMC-水的部分互溶特性,通过三塔精馏即可分离DMC-甲醇-水三元混合物,沸点较高的DMC和少量水由塔顶馏出,而沸点较低的甲醇和大部分水由塔底采出,避免了DMC-甲醇二元共沸物的形成。同时,在相同分离要求下设计了变压精馏工艺,通过对两个精馏工艺参数模拟优化,发现萃取精馏工艺的总冷凝负荷和总加热负荷分别为888.7kW和898.2kW,其总能耗较变压精馏工艺节约了47.2%,萃取精馏工艺的年总费用（TAC）比变压精馏工艺下降了48.8%。     

基于离子液体的“可设计性”和“软酸”性质萃取分离电镀污泥中Cr6+/Fe3+

基于离子液体的"可设计性"和"软酸"性质对于其在电镀污泥酸浸液中铬铁萃取分离方面的应用及其机理进行研究。结果表明：咪唑环上烷基链的长度对于铬铁萃取分离效果有较大的影响,阴离子为[BF₄]^-的离子液体对于铬铁萃取分离能力大于阴离子为[PF₆]^-的离子液体。在所研究的离子液体中,[Omim] [BF₄]对于铬铁具有较好的萃取分离效果,实现了电镀污泥中铬铁分离。结合斜率法、红外光谱分析、Raman光谱分析,[Omim] [BF₄]萃取铬符合离子缔合机理,可推测[Omim] [BF₄]咪唑阳离子与Cr₂O₇^2-阴离子形成离子缔合物而进入有机相,达到萃取分离,从而实现电镀污泥资源化目的,具有一定的应用性。     

双溶剂协同萃取精馏分离乙酸甲酯-甲醇-水工艺模拟

针对乙酸甲酯-甲醇-水体系,在筛选萃取剂的基础上,提出了双溶剂四塔萃取精馏、单溶剂三塔萃取精馏及双溶剂协同萃取精馏3种分离工艺.用Aspen Plus软件模拟萃取精馏过程,并以能耗和年总费用作为评价指标,用SR-Polar方程计算各萃取精馏工艺合适的操作参数和设备参数.结果表明,水和乙二醇是分离该体系较合适的萃取剂,单溶剂三塔萃取精馏工艺较双溶剂四塔萃取精馏工艺优异,能耗减少约37.9%,年总费用降低约38.9%.双溶剂协同萃取精馏工艺比双溶剂四塔萃取精馏工艺和单溶剂三塔萃取精馏工艺能耗分别减少约45.6%和12.4%,年总费用分别降低约43.5%和11.6%.     

用ASPEN模拟结果优化甲醇和碳酸二甲酯共沸物萃取精馏

介绍酯交换法生产聚碳酸酯工艺中的副产品,甲醇和碳酸二甲酯共沸物的分离。以萃取精馏工艺,选用苯酚为萃取剂,利用萃取精馏塔和萃取剂再生塔精馏回收,分离甲醇和碳酸二甲酯共沸物。采用Aspen Plus软件中的设计规定和灵敏度分析工具对分离流程进行模拟设计和优化。从结果分析:可实现甲醇和碳酸二甲酯的工业化分离,并将再生塔回收的萃取剂重复循环利用,具有很好的工业价值。考察萃取剂进料位置、萃取剂与恒沸物的摩尔比和回流比等操作参数对分离性能的影响,给出各塔的优化操作参数,总结其热负荷和分离效果。     

离子液体液液萃取分离正辛烷/邻二甲苯

将直馏石脑油分离为脂肪烃和芳烃有助于实现石脑油资源的优化利用,溶剂萃取是芳烃/脂肪烃分离的重要途径,萃取剂的设计与优选对萃取过程至关重要。实验探究了多种离子液体对正辛烷/邻二甲苯混合物萃取分离的效果,以萃取选择性、分配系数和萃取性能指数作为评价指标优选出1-丁基-2,3-二甲基咪唑四氯化铁([Bm₂im][FeCl₄])萃取剂。对于中低浓度芳烃体系(<33%),在30℃、溶剂质量比为4时,邻二甲苯萃取选择性在45以上,分配系数在0.38~0.40,萃取性能指数在18以上,单次萃取脱芳率可达60%以上。相比传统的环丁砜萃取剂,[Bm₂im][FeCl₄]萃取剂可以使体系具有更大的两相区,易于正辛烷/邻二甲苯的分离。利用量子化学软件探究[Bm₂im][FeCl₄]与正辛烷/邻二甲苯的弱相互作用,并计算其结合能,解释离子液体高选择性萃取邻二甲苯的原因。     

常压下甲醇-碳酸二甲酯汽液平衡测定及其萃取剂选择

甲醇( MeOH)与尿素催化合成碳酸二甲酯的工艺路线是目前最有发展前途的一种合成方法,但该过程中由于使用了过量的甲醇,在合成中形成了碳酸二甲酯和甲醇的共沸物,分离困难.已报道的分离方法中萃取精馏,在经济效益、操作和安全方面都优于其他方法.草酸二甲酯,碳酸乙烯酯,碳酸丙烯酯均可作为萃取精馏分离DMC的萃取剂,但MeOH-...     

离子液体/低共熔溶剂用于NH3分离过程的热力学分析

氨气（NH₃）作为一种有害气体,其传统吸收技术存在诸多缺陷,亟需开发性能优越的NH₃吸收剂,以开发新型NH₃分离技术。离子液体和低共熔溶剂作为气体分离过程的潜在吸收剂,因低挥发性、良好的热稳定性以及灵活的可调控性等特点受到越来越多的关注。但离子液体和低共熔溶剂数量众多,筛选困难。采用热力学分析方法分析离子液体和低共熔溶剂用于NH₃分离过程,基于Gibbs自由能变,拟合出分离过程的最佳操作条件,将总能耗和离子液体用量作为筛选标准,筛选出性能良好的[Omim][BF₄]。将[Omim][BF₄]与传统NH₃吸收剂水对比,发现[Omim][BF₄]具有更低的能耗。最后,拟合出筛选标准与离子液体/低共熔溶剂的临界性质间的规律,为开发新的NH₃吸收剂和新的分离技术提供依据。     

碳酸二甲酯-甲醇共沸体系分离的模拟与控制

作为一种新环保型化工产品,碳酸二甲酯近年来在各行业中得到了广泛应用。由于碳酸二甲酯产品中常含有与之形成共沸物的甲醇,因此需要特殊工艺对其进行分离。本文利用Aspen Plus软件建立了严格稳态模型,对比了萃取精馏、共沸精馏和变压精馏分离碳酸二甲酯-甲醇二元共沸物的3种分离工艺,并以系统能耗为目标进行单变量分析,得到最低能耗下的萃取精馏、共沸精馏、变压精馏工艺参数。稳态分析结果表明:萃取精馏过程能耗只占变压精馏的29.0%、占共沸精馏的30.2%,其节能优势明显。在此基础上,采用Aspen Dynamics软件对萃取精馏最佳工艺进行了控制研究,提出了两种控制结构。结果表明,含有固定再沸器/进料比例的改进控制结构能够有效地应对进料流量与进料组成扰动,保证碳酸二甲酯和甲醇产品纯度。     

SEPARATION OF AROMATIC AND ALIPHATIC HYDROCARBONS WITH IONIC LIQUIDS

Naphtha cracker feeds may contain 10-25 wt% aromatic compounds. Removal of these aromatic compounds from the feed to the cracker would offer several advantages: higher capacity, higher thermal efficiency, and less coke formation. In this work, we investigated the separation of toluene from heptane by extraction with ionic liquids.

Several ionic liquids are suitable for extraction of toluene from toluene/heptane mixtures. The selectivities for the aromatic/aliphatic hydrocarbon separation with all ionic liquids tested increase with decreasing aromatic content in the feed. The toluene/heptane selectivities at 10% toluene in the feed at T = 40°C and 75°C with several ionic liquids ([emim]HSO₄, [mmim] methylsulfate, [emim] ethylsulfate, [bmim]BF₄, [emim] tosylate, [mebupy]BF₄, and [mebupy] methylsulfate) are a factor of 1.5-2.5 higher than those obtained with sulfolane, which is a conventional solvent for the extraction of aromatic hydrocarbons from a mixed aromatic/aliphatic hydrocarbon stream. The three most suitable ionic liquids from the ionic liquids tested for the separation of aromatic and aliphatic hydrocarbons are [mebupy]BF₄, [mebupy]CH₃SO₄, and [bmim]BF₄ and at 75°C also [emim] tosylate. The ionic liquid [mebupy]BF₄ is selected for further testing in our extraction pilot plant.

Because ionic liquids have a negligible vapor pressure, evaporating the extracted hydrocarbons from the ionic liquid phase could achieve the recovery of the ionic liquid. A conceptual process scheme for the extraction has been set up. Preliminary calculations show that both the investment costs and the energy costs will be considerably lower with ionic liquids than with sulfolane as the solvent.     

离子液体用于燃油萃取脱硫的选择与过程优化

针对基于COSMO-SAC模型分子设计方法的准确性问题,采用离子液体脱硫机理分析和实验的方法对其进行了验证,即对[HMIM] [BF₄]、[HMIM] [PF₆]、[BMIM] [BF₄]、[BMIM] [PF₆]、[EMIM] [BF₄]、[EMIM] [PF₆] 6种离子液体作萃取剂时的脱硫效果进行了脱硫机理的分析和实验的验证,得到的脱硫性能排序与离子液体分子设计结果基本一致,且均认为[HMIM] [PF₆]脱硫率较高。以[HMIM] [PF₆]为萃取剂,通过液相色谱法测定萃取后的液相组成,考察萃取时间、萃取温度、剂油比3个因素对脱硫率、分配系数和选择性系数的影响。通过正交实验设计确定了萃取时间40 min、萃取温度20℃、剂油比2：1为较优操作条件,单次脱硫率为72.74%,四级萃取可将模型油的含硫量由1200 μg·g^-1降至6.98 μg·g^-1,符合国Ⅴ标准。     

Effects of imidazolium-based ionic liquids on the isobaric vapor–liquid equilibria of methanol + dimethyl carbonate azeotropic systems

The separation of methanol(MeOH) and dimethyl carbonate(DMC) is important but difficult due to the formation of an azeotropic mixture. In this work, isobaric vapor–liquid equilibrium(VLE) data for the ternary systems containing different imidazolium–based ionic liquids(ILs), i.e. MeOH + DMC + 1-butyl-3-methy-limidazolium bis[(trifluoromethyl)sulfonyl]imide([Bmim][Tf_2N]), MeOH + DMC + 1-ethyl-3-methyl-imidazolium bis[(trifluoromethyl)sulfonyl]imide([Emim][Tf_2N]), and MeOH + DMC + 1-ethyl-3-methylimidazolium hexafluorophosphate([Emim][PF6])) were measured at 101.3 kPa. The mole fraction of IL was varied from0.05 to 0.20. The experimental data were correlated with the NRTL and Wilson equations, respectively. The results show that imidazolium-based ILs were beneficial to improve the relative volatility of MeOH to DMC,and [Bmim][Tf_2 N] showed a much more excellent performance on the activity coefficient of MeOH. The interaction energies of system components were calculated using Gaussian program, and the effects of cation and anion on the separation coefficient of the azeotropic system were discussed.     

The combination of 1-octyl-3-methylimidazolium tetrafluorborate with TBAB or THF on CO2 hydrate formation and CH4 separation from biogas

[C₈min] BF₄ was used in this work to combine with TBAB or THF for the investigation about thermodynamic and kinetic additives on CO₂ and CH₄/CO₂ hydrates. The results show that[C₈min] BF₄ has the inhibition effect on the equilibrium of hydrate formation. About the kinetic study,[C₈min] BF₄ could improve the rate of CO₂ hydrate formation and increase the gas uptake in hydrate phase. At the same time, the combination of TBAB and[C₈min] BF₄ could increase the mole friction of CH₄ in residual gas comparing with the data in THF solution. CH₄ separation efficiency was strongly enhanced. Since that the size of CO₂ and CH₄ molecules are similar, CH₄ and CO₂ could form the similar hydrate, so the recovery of CH₄ from biogas decreases lightly. The CH₄ content in biogas can purified from 67 mol% to 77 mol% after one-stage hydrate formation. In addition, the combination of THF and[C₈min] BF₄ do not have obvious promoting effect on CH₄ separation comparing with the gas separation results in pure THF solution.     

丁二烯抽提工艺中离子液体添加剂的筛选及分离性能

提出以离子液体为第三组分的丁二烯抽提新工艺,通过考察不同结构的离子液体对C₄组分在复合萃取剂中相对挥发度的影响,并结合量化计算的方法,研究了该工艺中萃取剂和第三组分与C₄组分的相互作用机理,从而优选出适用于该工艺的离子液体添加剂[Emim][PF₆]。另外研究了该离子液体在工业条件下对C₄组分分离性能的影响,并对改进前后的工艺进行全流程模拟计算。结果表明：与现有乙腈法相比,离子液体的加入有利于提高C₄在新型萃取剂中的相对挥发度,具有很好的分离效果。含离子液体的新工艺可使能耗降低约6.62%,乙腈消耗量降低约24%,而且离子液体能够回收利用,回收率高达98%（质量分数）以上,因此基于离子液体的乙腈法抽提丁二烯新技术具有很好的工业应用前景。     

[NH2-emim]Br/[Bmim]BF4离子液体中二氧化碳的电化学还原

以2-溴乙胺氢溴酸和N-甲基咪唑盐为原料合成了氨基功能化离子液体1-（2-胺乙基）-3-甲基咪唑溴盐（[NH₂-emim]Br）,用¹H NMR和IR对所制备的离子液体进行了表征,测得25℃下[NH₂-emim]Br的黏度26.691 Pa·s、电导率0.1130 mS·cm^-1,CO₂的溶解饱和度82%（摩尔分数）,将不同含量的[NH₂-emim]Br与[Emim]BF₄、[Bmim]BF₄、[Bmim]PF₆组成二元复合离子液体,并用于CO₂电化学还原研究,循环伏安研究表明,CO₂在[NH₂-emim]Br（0.5%）-[Bmim]BF₄复合离子液体中的还原峰电位较[Bmim]BF₄正移0.4 V,还原峰电流增大9倍,黏度降低为0.08227 Pa·s,电导率增大至1.317 mS·cm^-1,是一种较好的CO₂电化学还原离子液体体系。     

2,6-二甲氧基苯酚在1-丁基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐水溶液中溶解行为的红外光谱分析

利用衰减全反射红外光谱(ATR-IR)和二维相关红外技术研究2, 6-二甲氧基苯酚(2, 6-DMP)在1-丁基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐([C₄mim]BF₄)水溶液(离子液体摩尔分数x_IL=1.0～0.02)中的溶解行为。随着水量增大, 2, 6-DMP溶解度先增大而后急剧减小, 对应的x_IL阈值为0.1。2, 6-DMP与[C₄mim]BF₄之间存在强相互作用, 2, 6-DMP上的甲氧基是重要作用位点之一;当少量的水加入[C₄mim]BF₄(x_IL=0.1～1.0), 致密的离子簇结构被解离, 2, 6-DMP容易与[C₄mim]BF₄作用, 溶解度增大;随着大量水加入(0.02IL<0.1), 离子簇完全解离为大分子水簇包围的离子对, 憎水的2, 6-DMP与[C₄mim]BF₄作用困难, 溶解度减小。这种由于水量改变引起的[C₄mim]BF₄水溶液微观结构变化影响2, 6-DMP溶解行为。