离子液体萃取精馏叔丁醇-水二元共沸体系流程模拟

采用Aspen Plus流程模拟软件对叔丁醇-水体系的萃取精馏过程进行流程模拟,采用离子液体1-乙基-3-甲基咪唑醋酸盐([EMIM][AC])和传统溶剂乙二醇分别作为萃取剂,并对二者分别作为萃取剂的流程进行对比.通过灵敏度分析工具(Sensitivity)考查了溶剂比、理论塔板数、回流比、原料进料位置和溶剂进料位置对分离效果的影响.结果显示,采用[EMIM][AC]萃取分离叔丁醇-水二元共沸体系的最佳工艺优化条件为:全塔理论塔板数为25,回流比为0.9,溶剂比为0.7,原料和萃取剂进料位置分别为第15块理论板和第2块理论板,塔顶关键轻组分叔丁醇质量分数为0.999,收率为99.9％,同时,[EMIM][AC]的回收率达到100％.与乙二醇相比,[EMIM][AC]作为萃取剂的萃取精馏塔塔顶和塔底能耗分别减少了32.72％和45.19％.     

[Emim]AC萃取精馏分离乙酸甲酯和甲醇工艺模拟

以离子液体1-乙基-3-甲基咪唑醋酸盐([Emim]AC)为萃取剂,萃取精馏分离乙酸甲酯和甲醇共沸体系。采用Aspen Plus流程模拟软件,对萃取精馏工艺进行了模拟和优化。考察了溶剂比、全塔理论塔板数、原料进料位置、萃取剂进料位置和回流比等工艺参数对分离效果的影响。萃取精馏塔的最佳工艺参数为:全塔理论板数30,原料和萃取剂进料位置分别为第23块和第2块理论板,回流比为1.0,溶剂比为0.7。闪蒸罐操作温度和压力分别为85℃和20 kPa。在最优工艺条件下,产品乙酸甲酯的质量分数达到99.95%,甲醇的质量分数达到99.54%,均满足分离要求。说明采用离子液体[Emim]AC作为萃取剂分离乙酸甲酯和甲醇共沸物具有工业应用前景。     

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][BF_4]、[HMIM][PF_6]、[BMIM][BF_4]、[BMIM][PF_6]、[EMIM][BF_4]、[EMIM][PF_6]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][PF_6]脱硫率较高。以[HMIM][PF_6]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1200μg·g~(-1)降至6.98μg·g~(-1),符合国Ⅴ标准。     

基于COSMO-RS方法筛选离子液体分离乙酸乙酯-乙腈共沸物

采用COSMO-RS方法探究了不同离子液体在分离乙酸乙酯-乙腈共沸物系中的应用;通过预测值与实验值的对比,验证了COSMO-therm X预测离子液体分离效果的准确性。离子液体的选择性和不同离子液体对乙酸乙酯-乙腈近沸点处相对挥发度的影响为指标,计算和分析了17种阳离子和13种阴离子组成的221种离子液体对乙酸乙酯-乙腈共沸物系的分离效果的影响规律。结果表明,含有[OAc]-和[Cl]-的离子液体对于乙酸乙酯-乙腈混合物的分离具有更好的促进效果,而阳离子的变化对于乙酸乙酯-乙腈混合物分离的促进效果差异较小。应用表面电荷密度分布(σ-profile)进一步研究了阴离子[OAc]-和[Cl]-对共沸物的影响,研究发现,阴离子[OAc]-和[Cl]-对乙酸乙酯-乙腈的分离效果影响顺序为[OAc]-[Cl]-;综合筛选结果,得出离子液体[BMIM][OAc]有望在乙酸乙酯-乙腈共沸混合物分离过程中成为一种高效的萃取剂。     

1-乙基-3-甲基咪唑二氨腈盐中各类溶质无限稀释活度系数的测定

采用反相气相色谱法将离子液体作为固定相测定了27种溶质(烷烃、芳烃,卤代甲烷、醇、酮、醚、酯、三乙胺、二硫化碳、四氢呋喃、乙腈、吗啡啉、吡啶和水)在离子液体1-乙基-3-甲基咪唑二氨腈盐([EMIM][N(CN)2])323.15 K, 333.15 K, 343.15 K和353.15 K下的无限稀释活度系数γ∞1,3.通过计算不同溶质无限稀释活度系数的比值,探讨了[EMIM][N(CN)2]作为共沸、萃取精馏和萃取操作中的夹带剂或萃取剂的可行性.结果显示[EMIM][N(CN)2]在含水以及极性不对称性较大的共沸二元体系中有很好的选择性.此外,通过温度与γ∞1,3值的关系得到溶质的无限稀释偏摩尔焓.     

离子液体萃取精馏分离丙酮-甲醇共沸体系过程模拟

使用Aspen Plus过程模拟软件,模拟了离子液体1-甲基-3-甲基咪唑磷酸二甲酯([MMIM][DMP])作为萃取剂,萃取精馏分离丙酮和甲醇共沸物的过程.分析了全塔理论板数、原料进料位置、回流比、塔顶产品产出量等因素对分离丙酮和甲醇共沸物分离效果的影响.获得的最佳工艺条件为:萃取精馏塔的全塔理论板为40块,原料进料...     

萃取精馏分离甲醇-丁酮萃取剂的选择

为了解决工业生产中甲醇-丁酮共沸体系难分离的问题,本研究采用一步法合成了N-乙基吡啶溴盐([EPy][Br])、N-丁基吡啶溴盐([BPy][Br])和N-己基吡啶溴盐([HPy][Br])3种离子液体(IL),测定了101.3 kPa下这3种离子液体对甲醇-丁酮共沸物系的溶剂选择性,并考察了溶剂比对其选择性的影响,同时将离子液体的分离性能与有机溶剂进行了比较。实验结果表明:合成的3种离子液体都可提高甲醇对丁酮的相对挥发度,它们的选择性大小顺序为[EPy][Br]> [BPy][Br]> [HPy][Br],同时,它们的选择性随溶剂比的增加而增大,与常规有机溶剂相比,离子液体作为萃取剂具有显著优势。因此,可以选用[EPy][Br]作为分离甲醇-丁酮共沸物系的萃取剂。     

基于COSMO-RS方法筛选离子液体分离乙酸乙酯-乙腈共沸物

采用COSMO-RS方法探究了不同离子液体在分离乙酸乙酯-乙腈共沸物系中的应用;通过预测值与实验值的对比,验证了COSMO-thermX预测离子液体分离效果的准确性。离子液体的选择性和不同离子液体对乙酸乙酯-乙腈近沸点处相对挥发度的影响为指标,计算和分析了17种阳离子和13种阴离子组成的221种离子液体对乙酸乙酯-乙腈共沸物系的分离效果的影响规律。结果表明,含有[OAc]^－和[Cl]^－的离子液体对于乙酸乙酯-乙腈混合物的分离具有更好的促进效果,而阳离子的变化对于乙酸乙酯-乙腈混合物分离的促进效果差异较小。应用表面电荷密度分布（σ-profile）进一步研究了阴离子[OAc]^－和[Cl]^－对共沸物的影响,研究发现,阴离子[OAc]^－和[Cl]^－对乙酸乙酯-乙腈的分离效果影响顺序为[OAc]^－>[Cl]^－;综合筛选结果,得出离子液体[BMIM][OAc]有望在乙酸乙酯-乙腈共沸混合物分离过程中成为一种高效的萃取剂。     

萃取精馏分离乙腈-正丙醇的研究

采用萃取精馏的方法分离乙腈-正丙醇的共沸物系。首先利用溶剂选择原理和UNIFAC基团贡献法选出N-甲基吡咯烷酮作为萃取精馏的萃取剂,同时采用NRTL模型对常压下乙腈-正丙醇物系和加入萃取剂N-甲基吡咯烷酮后的汽液平衡进行模拟和实验验证,模拟结果与实验数据吻合较好。然后通过间歇萃取精馏实验进一步考察所选萃取剂的分离效果。结果表明,N-甲基吡咯烷酮能够打破共沸,有效分离乙腈-正丙醇共沸物系。采用有28块理论板的填料塔,萃取剂进料位置为第4块板,溶剂比为1.0,回流比为3,可以从塔顶得到质量分数为98.6%的乙腈产品。最后,用Aspen Plus软件对乙腈-正丙醇物系的连续萃取精馏流程进行了模拟,得出的参数为进一步的工业应用奠定基础。     

离子液体萃取精馏分离乙醇-环己烷共沸物

在0.101 MPa压力下,测定了不同离子液体对乙醇-环己烷共沸物相对挥发度的影响,研究了溶剂比(萃取剂与原料液体积比)对体系相对挥发度、离子液体加入速率和回流比对萃取精馏的影响,按实验确定的最佳工艺条件进行了重复实验. 结果表明,离子液体作为萃取剂可以消除乙醇-环己烷物系的共沸点,提高该物系的相对挥发度. 采用[bmim]PF6作为萃取剂,溶剂比为0.5,离子液体加入速率为6 mL/min,回流比为3,可得到纯度大于99.8%的环己烷. 釜液采用闪蒸分离回收乙醇和离子液体,乙醇的回收率达99.9%以上. 离子液体的循环使用不影响分离性能.     

离子液体对乙腈-水共沸物系汽液平衡的影响

选择离子液体1-丁基-3-甲基咪唑氯盐（Bmin[Cl]）作为分离乙腈-水共沸物系的溶剂。在0.101MPa下测定了在离子液体Bmin[Cl]含量为10%、20%和30%时乙腈-水物系的汽液平衡数据。实验结果表明,离子液体Bmin[Cl] 可以提高乙腈对水的相对挥发度,离子液体Bmin[Cl]含量在20%以上时可以消除乙腈-水物系的共沸点。离子液体Bmin[Cl]可以用作分离乙腈-水物系的萃取剂。用改进的Furter方程对数据进行了关联,得到了离子液体Bmin[Cl]对乙腈-水物系的盐效应参数。     

离子液体用于四氢呋喃-乙醇-水三元共沸物系分离的研究

以离子液体1-丁基-3-甲基咪唑二氰胺（[BMIM] [DCA]）为萃取剂,采用流程模拟和机理分析两种方法,对离子液体用于四氢呋喃（THF）-乙醇-水三元共沸物的分离进行了研究。通过COSMO-RS理论,以选择性为性能指标筛选出合适的离子液体[BMIM][DCA],并且以[BMIM][DCA]为萃取剂,在适合的操作条件下建立了萃取精馏过程,模拟结果表明THF、乙醇和水的质量分数都接近1。通过对[BMIM][DCA]和三种溶质的σ-谱图分析,发现[BMIM][DCA]可分别与三种溶质形成更强的氢键,从而打破三种溶质间的固有氢键,进而消除它们的共沸现象。     

离子液体萃取精馏分离乙醇和2-丁酮共沸体系的过程模拟

以离子液体1,3-二甲基咪唑磷酸二甲酯盐([DMIM]DMP)为萃取剂,分离乙醇和2-丁酮共沸体系。采用Aspen Plus流程模拟软件,对乙醇和2-丁酮体系的萃取精馏过程进行了模拟。考察了溶剂比、全塔理论塔板数、原料进料位置、萃取剂进料位置和回流比等因素对分离效果的影响,获得了萃取精馏分离乙醇和2-丁酮体系的最佳工艺优化条件为:萃取精馏塔的全塔理论板数为22,原料和萃取剂进料位置分别为第11块和第3块理论板,回流比为0.5,溶剂比为0.5。在此条件下,产品2-丁酮的摩尔分数达到99.98%,乙醇的摩尔分数达到99.99%,再生的萃取剂[DMIM]DMP的摩尔分数达到100%。说明以[DMIM]DMP为萃取剂萃取分离乙醇和2-丁酮共沸物具有很好的效果。     

乙腈+水+离子液体等压汽液平衡测定与计算

采用改进的Ellis平衡蒸馏仪测定了乙腈+水+1-乙基-3-甲基咪唑磷酸二乙酯盐([EMIM][DEP])、乙腈+水+{1-乙基-3-甲基咪唑醋酸盐([EMIM][OAC])+[EMIM][DEP]}常压(101.3 kPa)等压汽液平衡(VLE)数据。实验结果表明,备选离子液体可促进水+乙腈混合物的分离并消除其共沸点。借助NRTL模型成功关联了含离子液体的三元和四元VLE实验数据,获得了乙腈-[EMIM][DEP]、水-[EMIM][DEP]和[EMIM][OAC]-[EMIM][DEP]二元交互作用参数。应用COSMO-SAC预测了实验VLE,结果令人满意。量化计算表明可与水形成强相互作用的离子液体更易促进乙腈与水的分离。     

乙腈+水+离子液体等压汽液平衡测定与计算

采用改进的Ellis平衡蒸馏仪测定了乙腈+水+1-乙基-3-甲基咪唑磷酸二乙酯盐([EMIM][DEP])、乙腈+水+{1-乙基-3-甲基咪唑醋酸盐([EMIM][OAC])+[EMIM][DEP]}常压(101.3 kPa)等压汽液平衡(VLE)数据。实验结果表明，备选离子液体可促进水+乙腈混合物的分离并消除其共沸点。借助NRTL模型成功关联了含离子液体的三元和四元VLE实验数据，获得了乙腈-[EMIM][DEP]、水-[EMIM][DEP]和[EMIM][OAC]-[EMIM][DEP]二元交互作用参数。应用COSMO-SAC预测了实验VLE，结果令人满意。量化计算表明可与水形成强相互作用的离子液体更易促进乙腈与水的分离。     

萃取精馏分离异丙醇-水共沸体系的模拟与优化

对异丙醇-水共沸体系的萃取精馏过程进行模拟与优化。以乙二醇为萃取剂,基于UNIFAC模型,使用Aspen Plus化工模拟软件中的RadFrac模块进行萃取精馏模拟,并利用灵敏度分析模块对各工艺参数进行灵敏度分析与优化。结果表明,以乙二醇做萃取剂分离异丙醇-水共沸体系是可行的。对于处理流量5000kg·h-1的异丙醇-水共沸溶液,精馏塔具有22块塔板时,原料进料位置在第16块塔板,萃取液进料位置在第3块塔板,摩尔回流比为1.4,萃取剂与原料的进料比为2∶1,塔顶异丙醇质量分数可达0.9981,萃取精馏塔的分离效果和热负荷达到最优。模拟和优化的结果对工业化设计和生产具备指导意义。     

离子液体应用于丙酮-甲醇体系萃取精馏的技术研究

使用Aspen Plus过程模拟软件,模拟了离子液体1-烯丙基-3-甲基咪唑氯盐([AMIM] Cl)作为萃取剂,萃取精馏分离丙酮和甲醇共沸物的过程.分析了全塔理论板数、原料进料位置、回流比、塔顶产品产出量等因素对分离丙酮和甲醇共沸物分离效果的影响.获得的最佳工艺条件为:萃取精馏塔的全塔理论板为27块,原料进料位置为第...     

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。     

离子液体萃取精馏分离甲醇-甲乙酮共沸物的模拟及优化

采用模拟软件Aspen Plus,以离子液体[HMIM][NTf_2]为萃取剂,对甲醇-甲乙酮共沸物的萃取精馏进行了模拟优化。确定了离子液体作为甲醇-甲乙酮萃取精馏萃取剂的可行性,分析考察了萃取精馏塔的塔板数、萃取剂流量、闪蒸罐压力等因素对年总费用TAC的影响,并对流程进行了热集成分析,结果表明,与常规萃取精馏相比,热集成流程的TAC下降了18.7%。     

对二甲苯萃取精馏分离乙醇-丙酸乙酯共沸物

利用COSMO-SAC模型对常用萃取剂进行筛选,进而确定对二甲苯适合作为分离乙醇-丙酸乙酯二元共沸物系的萃取剂,并利用汽液平衡实验验证了所选萃取剂的分离效果。结果表明对二甲苯能够分离乙醇-丙酸乙酯共沸物系。采用Aspen Plus模拟软件对乙醇-丙酸乙酯-对二甲苯三元体系进行了连续萃取精馏模拟,并获得了适宜的工艺参数：萃取精馏塔中,理论塔板数为60块,原料进料位置为第50块塔板,萃取剂进料位置为第25块塔板,回流比为7,溶剂比为0.8,塔顶乙醇的含量可达到99.85%;溶剂回收塔中,理论塔板数为30块,进料塔板的位置为第11块塔板,回流比为6,塔顶得到丙酸乙酯的质量分数为99.0%。