作為重要的石油化工基礎(chǔ)原料,工業(yè)上對苯和環(huán)己烷的分離有很大的需求。但因為苯和環(huán)己烷結(jié)構(gòu)類似,性質(zhì)相近,且會形成共沸物,普通的分離技術(shù)不能滿足分離要求,二者的分離一直是工業(yè)上的難題。而萃取精餾是工業(yè)上分離共沸體系的一種高效的特殊蒸餾方法,其中選取合適的分離劑是關(guān)鍵。鑒于工業(yè)上常用的有機溶劑溶劑比大、揮發(fā)性高的缺點,本論文提出在有機溶劑中添加一部分離子液體組成混合溶劑以發(fā)揮兩者優(yōu)勢,并通過實驗和模擬研究了不同配比混合溶劑的分離效果,同時從分子層面進行了分析和解釋。本文應(yīng)用COSMO-RS模型計算了溶解度和選擇性,在48種常見離子液體中進行篩選。綜合考慮溶解度和選擇性后,結(jié)合離子液體的穩(wěn)定性、腐蝕性、價格等基本性質(zhì),并就熱穩(wěn)定性和腐蝕性進行了實驗分析和驗證,最后選擇了[EMIM]+[BF4]-與有機溶劑混合作為萃取劑。通過測定環(huán)己烷-苯-NMP（環(huán)丁砜）體系和環(huán)己烷-苯-NMP（環(huán)丁砜）-[EMIM]+[BF4]-體系全濃度范圍內(nèi)的汽液平衡數(shù)據(jù),分析得到:四種萃取劑均能提高環(huán)己烷和苯的相對揮發(fā)度,打破共沸;相比純?nèi)軇?IL的加入一方面能夠略微提高相對揮發(fā)度,另一方面能夠有效降低氣相中的傳統(tǒng)溶... 

【文章來源】：北京化工大學北京市 211工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：92 頁

【學位級別】：碩士

【文章目錄】：
學位論文數(shù)據(jù)集
摘要
ABSTRACT
第一章 緒論
    1.1 研究背景
    1.2 苯和環(huán)己烷混合物的分離方法
        1.2.1 液液萃取法
        1.2.2 共沸精餾法
        1.2.3 滲透蒸發(fā)法
        1.2.4 萃取精餾法
    1.3 萃取精餾分離苯和環(huán)己烷的萃取劑的選擇
        1.3.1 萃取劑的選擇依據(jù)
        1.3.2 萃取劑的選擇方法
        1.3.3 萃取劑的類型
    1.4 熱力學模型介紹
        1.4.1 COSMO-RS模型
        1.4.2 UNIFAC-Lei模型
    1.5 Aspen Plus萃取精餾工藝流程模擬
    1.6 量化計算分析萃取精餾機理
    1.7 課題意義及研究內(nèi)容
        1.7.1 課題意義
        1.7.2 研究內(nèi)容
第二章 預(yù)測型熱力學模型的應(yīng)用
    2.1 COSMO-RS模型篩選離子液體
        2.1.1 COSMO-RS模型計算原理
        2.1.2 COSMO-RS模型計算方法
        2.1.3 COSMO-RS模型篩選結(jié)果
    2.2 UNIFAC-Lei模型基團參數(shù)擴展
        2.2.1 UNIFAC-Lei模型的基團劃分方法
        2.2.2 UNIFAC-Lei模型的計算
        2.2.3 基團相互作用參數(shù)的關(guān)聯(lián)
    2.3 本章小結(jié)
第三章 汽液平衡實驗
    3.1 實驗原料及性質(zhì)分析
        3.1.1 實驗原料
+[BF₄]^-性質(zhì)測定">        3.1.2 離子液體[EMIM]⁺[BF₄]^-性質(zhì)測定
    3.2 實驗裝置、步驟和分析方法
        3.2.1 實驗裝置
        3.2.2 實驗步驟
        3.2.3 分析方法
    3.3 實驗數(shù)據(jù)處理
        3.3.1 平衡溫度的校正
        3.3.2 活度系數(shù)的計算
        3.3.3 相對揮發(fā)度的計算
    3.4 實驗裝置可靠性驗證
    3.5 純NMP和混合萃取劑（NMP+IL）分離苯和環(huán)己烷性能研究
        3.5.1 NMP中IL的加入對相對揮發(fā)度的影響
        3.5.2 NMP中IL的加入對萃取劑在氣相中含量的影響
    3.6 純環(huán)丁砜和混合萃取劑（環(huán)丁砜+IL）分離苯和環(huán)己烷性能研究
    3.7 四種萃取劑分離性能的比較
    3.8 本章小結(jié)
第四章 萃取精餾流程模擬
    4.1 流程建立
        4.1.1 萃取精餾工藝流程
        4.1.2 初始條件和參數(shù)的設(shè)置
    4.2 工藝參數(shù)優(yōu)化
        4.2.1 溶劑回收塔的回流罐壓力
        4.2.2 萃取精餾塔的原料進料位置
        4.2.3 萃取精餾塔的萃取劑進料位置
        4.2.4 萃取精餾塔的溶劑比和回流比
        4.2.5 萃取劑的溫度
        4.2.6 溶劑回收塔的回流比和進料位置
+[BF₄]^-）性能對比">    4.3 NMP和混合萃取劑（NMP+[EMIM]⁺[BF₄]^-）性能對比
    4.4 本章小結(jié)
第五章 分子水平上的熱力學研究
    5.1 過剩焓分析
        5.1.1 COSMO-RS模型在過剩焓分析上的應(yīng)用
        5.1.2 過剩焓計算細節(jié)
        5.1.3 過剩焓結(jié)果分析
    5.2 結(jié)合能分析
        5.2.1 DFT密度泛函理論介紹
        5.2.2 構(gòu)型優(yōu)化
        5.2.3 優(yōu)化結(jié)果分析
    5.3 本章小結(jié)
第六章 結(jié)論
參考文獻
附錄
致謝
研究成果及發(fā)表的學術(shù)論文
作者和導(dǎo)師簡介
附件



本文編號：2962061