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。     

离子液体分离乙酸乙酯-乙醇共沸体系研究进展

乙酸乙酯(EA)是一种用途广泛且需求量较大的精细化工产品。在乙酸乙酯的生产中存在大量乙酸乙酯与乙醇的混合物,乙酸乙酯与乙醇两者易形成共沸物,普通的精馏方法无法有效分离两种物质。离子液体因其良好的物理、化学性质和对环境友好,结构可灵活调节,在化工萃取分离方面有良好的表现。对离子液体分离乙酸乙酯混合物研究进展进行介绍,总结了单一离子液体、混合离子液体对共沸物系的分离效果,并对离子液体分离共沸物的机理进行研究。     

离子液体用于乙酸乙酯-甲醇共沸物系的研究

选择铵盐类离子液体作为萃取精馏分离乙酸乙酯-甲醇共沸体系的萃取剂。测出了101.3 kPa下含有离子液体三丁基甲基醋酸铵([N_(4441)][Ac])或三丁基甲基丙酸铵([N_(4441)][Pr])的乙酸乙酯-甲醇共沸混合物的三元汽液平衡数据。使用非随机双液体模型(NRTL)对实验数据进行关联,并得到相关参数。[N_(4441)][Ac]和[N_(4441)][Pr]的加入都对体系产生了显著的盐析效应。随着[N_(4441)][Ac]或[N_(4441)][Pr]摩尔分数的增大,盐析效应愈发明显,最终共沸现象都能够被完全打破。通过NRTL方程拟合得出[N_(4441)][Ac]和[N_(4441)][Pr]最小打破共沸的摩尔分数分别为0.045和0.047。2种离子液体的分离能力为[N_(4441)][Ac][N_(4441)][Pr]。     

乙醇-乙腈共沸物系分离方法的研究

本文应用化工过程模拟软件Aspen Plus对乙醇-乙腈共沸物系的物性方法和分离方法的选择进行了研究。根据误差分析筛选出最优的热力学模型。通过相对挥发度数据和不同压力下共沸组成的分析,论证萃取精馏和变压精馏的可行性。     

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.     

毛细管精馏分离乙酸乙酯-乙醇共沸物

基于高效分离共沸物的目的,实验采用内部具有毛细管结构的活性氧化铝颗粒作为精馏填料,对乙酸乙酯-乙醇进行分离,为开发一种填料毛细管精馏技术高效分离共沸物提供研究基础。文中主要考察了原料组成、回流比和填料高度等单因素对塔顶乙酸乙酯纯度的影响,并通过均匀设计实验确定了最佳组合因素条件,然后又考察了活性氧化铝填料的回收使用情况,得出单因素最佳条件分别为:质量分数w_(F1)=70%,R=5,H=1.5 m;最佳组合因素条件为:质量分数w_(F1)=81%,R=5.86,H=1.39 m;填料回收:活性氧化铝填料重复使用仍可达到原始最佳水平,具有良好的回收再利用价值。     

基于COSMO-RS方法筛选离子液体用于焦油脱除

焦油的脱除是生物质气化规模化应用的难题。离子液体具有饱和蒸气压低、分子结构可设计等优势,在催化和吸收领域有广泛的应用前景,但在脱除焦油方面鲜有探索。以改进的COSMO-RS方法为基础,借助COSMOtherm软件推算离子液体对苯、甲苯、苯酚和萘等焦油模拟物的无限稀释活度系数。并进一步通过偏摩尔过量焓验证以上筛选结果。结果表明,优选的两取代基咪唑类离子液体对四种焦油模拟物的无限稀释活度系数值主要分布在0.4~1之间,预计具有良好的吸收性能。当阴离子相同时,两取代基咪唑阳离子随着R₁位置烷基侧链的增长吸收性能变好,其中[C₈MIM][NTf₂]表现出了较佳性能,吸收苯、甲苯和萘的γ^∞分别为0.95、1.24和1.36,但此时离子液体黏度较大;对于苯酚体系,[BF₄]^-阴离子性能较佳。     

变压精馏分离乙腈-异丙醇共沸物的研究

本文采用化工过程模拟软件Aspen Plus对乙腈-异丙醇混合物分离工艺进行了模拟与优化,物性方法选用WILSON方程。以产品纯度和再沸器热负荷为目标变量,对各项操作变量如理论塔板数、进料位置以及回流比进行了优化。在最佳工艺条件下,最终产品异丙醇的质量纯度为99. 9%,乙腈的质量纯度为99. 9%。     

变压精馏分离乙酸乙酯-正己烷共沸物的动态特性

乙酸乙酯和正己烷均为重要的有机溶剂,广泛应用于医药、橡胶、油漆等领域。由于乙酸乙酯和正己烷常压下形成共沸物,需采用特殊工艺对其进行分离。基于乙酸乙酯-正己烷二元共沸体系的压力敏感性,利用Aspen Plus软件,以年度总费用(TAC)最小为目标函数,模拟和优化了变压精馏稳态工艺,其中高压塔和低压塔的操作压力分别采用6 atm和1 atm,所得乙酸乙酯和正己烷产品纯度均大于99.9%。在此基础上,利用Aspen Dynamics软件考察了变压精馏工艺不同控制方案的有效性。结果表明:Q_R/F比例控制结构能够有效地应对进料流量扰动,且响应速度快,但在处理进料组分干扰时稍显不足。组分-温度串级控制能有效的改善进料组分扰动对产品纯度的影响。Q_R/F比例控制结构与组分-温度串级控制结构联用在变压精馏工艺中可实现稳健的控制,能够有效保证乙酸乙酯和正己烷产品纯度。     

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%。     

COSMO-RS筛选桉叶油萃取精馏的离子液体

采用COSMO-RS方法预测1,8-桉叶油素、柠檬烯、对聚散花素和γ-松油烯在离子液体中的选择性和溶解能力。结果表明:对选择性和溶解能力影响最好的阴离子为[NTf_2]~-。阳离子对1,8-桉叶油素、柠檬烯、对聚散花素和γ-松油烯的选择性和溶解能力一般遵从如下规律:溶解能力的强弱和选择性大小呈现相反的趋势;离子液体中烷基取代基的碳链长度越长、数目越多,与桉叶油的溶解能力越强,选择性反而越弱。含有羧基、羟基、胺基及不完全取代的铵盐类离子液体在分离1,8-桉叶油素的实际应用中前景较好。     

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。     

间歇萃取精馏分离乙腈-甲苯共沸体系

应用UNIFAC基团贡献法推导出的萃取剂选择模型,选出异丙苯、对叔丁基甲苯、对二乙基苯为乙腈-甲苯体系的萃取剂,通过气液平衡试验测定了乙腈-甲苯体系和乙腈-甲苯在萃取剂存在下的气液平衡关系,并应用UNIFAC活度系数模型进行气液平衡计算。通过间歇萃取精馏试验考察了不同萃取剂的效果,结果表明,对二乙基苯是最佳的萃取剂,同时研究了回流比、溶剂比对间歇萃取精馏的影响。     

基于COSMO-RS模型的分离油酚混合物的离子液体萃取剂筛选

低温煤焦油中酚类化合物的分离对其充分利用具有重要意义。基于COSMO-RS模型,以间甲酚和异丙苯作为模型化合物,研究了离子液体在分离油酚体系中的应用;利用Turbomole软件建立了包含27种离子液体阴离子和48种离子液体阳离子的s-图谱数据库,结合COSMOtherm软件对组成的1296种离子液体进行筛选,探讨了阴阳离子对间甲酚分离效果的影响,并对筛选得到适宜的离子液体进行液液相平衡实验验证。结果表明,离子液体阴离子对间甲酚分离效果影响较大,以Cl^-和CH₃COO^-为阴离子的离子液体与间甲酚之间具有较强的氢键相互作用,因此具有较好的分离效果;阳离子对间甲酚分离效果影响较小,碳链或支链的增加能适当提高离子液体对间甲酚的分离效果。实验得到的bmimOAc、bmimCl、emimOAc、TPAC四种离子液体-间甲酚-异丙苯的液液相平衡数据表明,四种离子液体对间甲酚均具有较大的分配系数和选择性,且萃取分离效果的顺序为：emimOAc > bmimOAc > TPAC > bmimCl,与COSMO-RS模拟筛选得到的结果一致,表明筛选具有较高的准确性。     

正己烷-乙酸乙酯共沸物萃取精馏工艺模拟研究

本文应用化工过程模拟软件Aspen Plus对正己烷-乙酸乙酯共沸物系的萃取精馏过程进行了模拟与优化。以糠醛为萃取剂,运用灵敏度分析工具确定了萃取精馏塔和萃取剂再生塔的最佳工艺参数,在此工艺条件下:正己烷的质量分数达99.5%,乙酸乙酯的质量分数也达到99.1%。     

碳酸二甲酯-甲醇二元共沸物的分离方法

讨论了分离碳酸二甲酸－甲醇二元共沸物的各种方法，重点介绍了最有工业化前景的萃取精馏法，并对萃取剂的选择作了较为详细的讨论。     

基于COSMO-RS模型的分离油酚混合物的离子液体萃取剂筛选

低温煤焦油中酚类化合物的分离对其充分利用具有重要意义。基于COSMO-RS模型,以间甲酚和异丙苯作为模型化合物,研究了离子液体在分离油酚体系中的应用;利用Turbomole软件建立了包含27种离子液体阴离子和48种离子液体阳离子的σ-图谱数据库,结合COSMOtherm软件对组成的1296种离子液体进行筛选,探讨了阴阳离子对间甲酚分离效果的影响,并对筛选得到适宜的离子液体进行液液相平衡实验验证。结果表明,离子液体阴离子对间甲酚分离效果影响较大,以Cl~-和CH_3COO~-为阴离子的离子液体与间甲酚之间具有较强的氢键相互作用,因此具有较好的分离效果;阳离子对间甲酚分离效果影响较小,碳链或支链的增加能适当提高离子液体对间甲酚的分离效果。实验得到的bmim OAc、bmim Cl、emim OAc、TPAC四种离子液体-间甲酚-异丙苯的液液相平衡数据表明,四种离子液体对间甲酚均具有较大的分配系数和选择性,且萃取分离效果的顺序为:emim OAcbmim OAcTPACbmim Cl,与COSMO-RS模拟筛选得到的结果一致,表明筛选具有较高的准确性。     

碳酸二甲酯-甲醇二元共沸物的分离方法

论述了分离碳酸二甲酯-甲醇二元共沸物的各种方法,重点介绍了萃取精馏法,并对萃取剂的选择作了较为详细的报道.