本文選題：汽液相平衡 + 離子液體�。� 參考：《北京化工大學(xué)》2017年碩士論文

【摘要】：甲醇和甲乙酮是工業(yè)生產(chǎn)中常見的溶劑和化工合成的原料,二者形成共沸物,非特殊手段不能分離。近年來,離子液體作為萃取劑進(jìn)行共沸物的萃取精餾成為一個研究熱點(diǎn)。離子液體結(jié)合了傳統(tǒng)有機(jī)溶劑和固體鹽的優(yōu)點(diǎn),作為萃取劑具有選擇性高、溶劑比小、易操作、安全環(huán)保等特點(diǎn)。本文針對甲醇-甲乙酮共沸物系,首先篩選出了合適的離子液體,繼而測得了含離子液體體系的汽液相平衡數(shù)據(jù),分析了離子液體對共沸體系的影響,并研究常用活度系數(shù)模型對含離子液體多元體系的適用性,最后對離子液體萃取精餾過程進(jìn)行了計算機(jī)模擬。主要工作如下:1、利用UNIFAC模型計算了 19種離子液體對甲醇-甲乙酮體系的在無限稀釋條件下的選擇性和溶劑能力,定義并計算了共沸組成下的相對揮發(fā)度增強(qiáng)因子EF。通過比較發(fā)現(xiàn)不同陰離子的選擇性和溶劑能力差異較大,其大小排序:[NTf2] [PF6] [OTf] [BF4] [SCN] [DMP]。通過分析研究增強(qiáng)因子 EF,進(jìn)一步發(fā)現(xiàn)[EMIM][NTf2]、[BMIM][NTf2]和[HMIM][NTf2]三種離子液體對甲醇-甲乙酮體系的萃取分離能力較強(qiáng),并預(yù)測了含離子液體的三元體系的汽液相平衡。2、在101.3 kPa下利用改進(jìn)的Othmer汽液相平衡釜測定了甲醇-甲乙酮-[EMIM][NTf2]、甲醇-甲乙酮-[BMIM][NTf2]和甲醇-甲乙酮-[HMIM][NTf2]三個體系的汽液相平衡數(shù)據(jù)。實驗數(shù)據(jù)表明,三種離子液體對體系均存在較強(qiáng)的鹽效應(yīng),降低了甲乙酮在體系中的活度系數(shù),從而使得甲醇在汽相中的含量增加,增大了體系的相對揮發(fā)度。在離子液體液相摩爾分?jǐn)?shù)大于0.05時,就可以完全打破甲醇-甲乙酮共沸。三種離子液體萃取分離效果排序:[HMIM][NTf2] [BMIM][NTf2] [EMIM][NTf2]。3、采用四種活度系數(shù)模型Wilson、NRTL、UNIQUAC和e-NRTL對甲醇-甲乙酮體系和甲醇-甲乙酮-離子液體三元體系的汽液相平衡數(shù)據(jù)進(jìn)行了回歸并得到模型參數(shù)。Wilson、NRTL和UNIQUAC均能夠較好地再現(xiàn)實驗數(shù)據(jù),平均相對偏差較小,不超過2%,對含離子液體體系具有較強(qiáng)的適用性。e-NRTL回歸的平均相對偏差較大,不適合用來回歸含離子液體的多元體系。此外,研究發(fā)現(xiàn)UNIFAC模型的預(yù)測結(jié)果在離子液體濃度較低時較準(zhǔn)確。4、利用Aspen Plus軟件,采用NRTL模型,對離子液體做萃取劑萃取精餾分離甲醇和甲乙酮的工藝過程進(jìn)行計算模擬,得到了質(zhì)量合格的產(chǎn)品,并優(yōu)化了設(shè)備和操作參數(shù),三種離子液體的萃取效果排序:[HMIM][NTf2] [BMIM][NTf2] [EMIM][NTf2]。模擬結(jié)果與二乙基酮作萃取劑進(jìn)行了比較,發(fā)現(xiàn)了離子液體做萃取劑的諸多優(yōu)勢。最后研究了萃取精餾塔內(nèi)汽液分布和塔內(nèi)溫度分布,確定了靈敏板的位置。
[Abstract]:Methanol and methyl ethyl ketone are common solvents and raw materials for chemical synthesis in industrial production. They form azeotrope and can not be separated by special means. In recent years, the extraction distillation of azeotrope with ionic liquid as extractant has become a research hotspot. Ionic liquids combine the advantages of traditional organic solvents and solid salts. As extractants, they are characterized by high selectivity, low solvent ratio, easy operation, safety and environmental protection. In this paper, a suitable ionic liquid was screened out for the methanol-methyl ethyl ketone azeotrope system, then the vapor liquid equilibrium data of the ionic liquid system were measured, and the effect of ionic liquid on the azeotropic system was analyzed. The applicability of the commonly used activity coefficient model to the ionic liquid multicomponent system was studied. Finally, the extraction distillation process of the ionic liquid was simulated by computer. The main work is as follows: 1. The selectivity and solvent ability of 19 ionic liquids to methanol-methyl ethyl ketone system under infinite dilution are calculated by UNIFAC model. The relative volatilization enhancement factor (EF) under azeotropic composition is defined and calculated. It was found that the selectivity and solvent ability of different anions varied greatly, and the order of their size was as follows: [NTf2] [PF6] [OTF] [BF4] [SCN] [DMP]. By analyzing the enhancement factor EF2, it was further found that three ionic liquids [EMIM] [NTf2], [BMIM] [NTf2] and [HMIM] [NTf2] had strong extraction and separation ability for methanol-methyl ethyl ketone system. The vapor-liquid equilibrium of ternary system containing ionic liquids was predicted. The vapor-liquid equilibrium data of three systems, methanol-methyl ethanone [EMIM] [NTf2], methanol-methyl ethanone [BMIM] [NTf2] and methanol-methyl ethanone [HMIM] [NTf2], were determined by using the modified Othmer vapor-liquid equilibrium kettle at 101.3 KPA. The experimental data show that the three ionic liquids have strong salt effect and decrease the activity coefficient of methyl ethyl ketone in the system, thus increasing the content of methanol in the vapor phase and increasing the relative volatilization of the system. When the liquid phase molar fraction of ionic liquid is greater than 0.05, the azeotropic effect of methanol and methyl ethyl ketone can be completely broken. The extraction and separation effects of three kinds of ionic liquids were ranked as follows: [HMIM] [NTf2] [BMIM] [NTf2] [EMIM] [NTf2] [NTf2] .3.The vapor-liquid equilibrium data of methanol-methyl ethanone system and methanol-methyl ethane-ionic liquid ternary system were regressed using four activity coefficient models, Wilsonian NRTL UNIQUAC and e-NRTL. The model parameters. Wilsonian NRTL and UNIQUAC can reproduce the experimental data well. The average relative deviation is smaller and less than 2. It is applicable to the ionic liquid system. The average relative deviation of e-NRTL regression is large, so it is not suitable to be used to regress the multicomponent system containing ionic liquid. In addition, it is found that the predicted results of UNIFAC model are more accurate when the concentration of ionic liquids is low. By using Aspen Plus software and NRTL model, the process of separation of methanol and methyl ethyl ketone by extractive distillation with ionic liquids as extractant is calculated and simulated. The high quality products were obtained, and the equipment and operation parameters were optimized. The extraction effects of three kinds of ionic liquids were ranked as follows: [HMIM] [NTf2] [BMIM] [NTf2] [EMIM] [NTf2] [NTf2]. The simulation results were compared with that of diethylketone as extractant, and many advantages of ionic liquid as extractant were found. Finally, the vapor-liquid distribution and temperature distribution in the extraction distillation column were studied, and the position of the sensitive plate was determined.
【學(xué)位授予單位】：北京化工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號】：O642.42

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本文編號：1998944