二氯甲烷和甲醇是在化工生產(chǎn)中常見的有機(jī)溶劑,兩者在常壓下會(huì)形成共沸組成為0.849的共沸物,這在工業(yè)上常用性價(jià)比較高的萃取精餾法來分離。萃取精餾分離共沸物的核心是選用良好的萃取劑。離子液體作為一種特殊的新型綠色離子化合物,具有常溫下呈液態(tài),幾乎無(wú)蒸氣壓,溶解性能好,高溫下狀態(tài)穩(wěn)定,無(wú)毒環(huán)保等優(yōu)良特性,是一種萃取潛力很大的溶劑。然而目前關(guān)于使用離子液體在萃取精餾分離方面的研究偏少,熱力學(xué)性質(zhì)方面的數(shù)據(jù)也不全面,因此本文旨在研究離子液體對(duì)二氯甲烷-甲醇共沸物系的實(shí)際分離效果,同時(shí)研究常見的熱力學(xué)模型對(duì)該物系的關(guān)聯(lián)效果,以擴(kuò)充對(duì)離子液體的研究進(jìn)展。本文選擇了三種離子液體來進(jìn)行實(shí)驗(yàn),分別是1-丁基-3-甲基咪唑四氟硼酸鹽([Bmim][BF4]),1-己基-3-甲基咪唑雙三氟甲磺酰亞胺鹽([Hmim][NTf2])以及1-丁基-3-甲基咪唑雙三氟甲磺酰亞胺鹽([Bmim][NTf2])。1.首先在實(shí)驗(yàn)前選擇了 24種常見的離子液體,通過UNIFAC模型來使用基團(tuán)貢獻(xiàn)法來分析二氯甲烷以及甲醇在這24種離子液體中的無(wú)限稀釋活度系數(shù),進(jìn)而分析出這些離子液體對(duì)二氯甲烷以及甲醇的選擇性。由此便可得到潛在的能夠?qū)Χ燃淄?甲醇物系具有良好分離效果的離子液體。通過該步驟我們選取了[Bmim][BF4],[Hmim][NTf2]以及[Bmim][NTf2]來進(jìn)行我們的后續(xù)實(shí)驗(yàn)。2.實(shí)驗(yàn)使用的主要裝置為改進(jìn)的Othmer汽液平衡釜,在常壓下分別測(cè)量了加入不同種類的離子液體,不同濃度的離子液體的二氯甲烷-甲醇共沸物系的汽液相平衡數(shù)據(jù),對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行研究發(fā)現(xiàn),離子液體的加入會(huì)使得原共沸物系的汽液相平衡曲線發(fā)生偏離,表現(xiàn)為原二元物系間的相對(duì)揮發(fā)度增大,使得共沸點(diǎn)有消失的趨勢(shì),且離子液體的濃度越高,趨勢(shì)越明顯。另外在比較三種離子液體的分離差異時(shí)發(fā)現(xiàn)在分離能力上[Bmim][BF4][Hmim][NTf2][Bmim][NTf2]。3.本文使用了四種常見的熱力學(xué)模型來對(duì)汽液相平衡數(shù)據(jù)進(jìn)行關(guān)聯(lián):Wilson模型,NRTL模型,UNIQUAC方程以及e-NRTL模型。研究結(jié)果表明Wilson模型,NRTL模型,UNIQUAC方程三種熱力學(xué)模型能夠比較好的對(duì)含有離子液體的物系進(jìn)行熱力學(xué)分析,其平均相對(duì)偏差不超過3%。而e-NRTL模型的擬合結(jié)果則不太好,不推薦用來對(duì)含離子液體的物系進(jìn)行擬合計(jì)算。4.實(shí)驗(yàn)最后使用了 Aspen Plus軟件來模擬含有離子液體的二氯甲烷-甲醇共沸物系的萃取精餾過程,使用的物性方法為NRTL。模擬結(jié)果表明使用離子液體作為萃取劑能夠得到高純度的產(chǎn)品,同時(shí)優(yōu)化了流程中的各項(xiàng)操作參數(shù),如塔板數(shù),回流比,進(jìn)料位置等,使得在滿足產(chǎn)品要求的情況下顯著降低了流程的能耗。
【學(xué)位單位】：北京化工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：O642.42
【部分圖文】：

其引入回收塔Ｂ中。在回收塔Ｂ中對(duì)性質(zhì)差異較大的重組分和萃取劑進(jìn)行分離，逡逑由于萃取劑一般蒸氣壓很低，所以重組分從回收塔頂采出，萃取劑從塔釜采出進(jìn)逡逑行回收和再加工后進(jìn)入萃取塔Ａ進(jìn)行循環(huán)利用。整個(gè)流程圖如圖１所示：逡逑３逡逑

第二章甄選離子液體，缺失的數(shù)據(jù)比較多，在表格中用“一”代替。另外，本表數(shù)據(jù)（除特別標(biāo)注２５邋°Ｃ以下測(cè)得。逡逑團(tuán)拆分法原理逡逑選擇好后備的離子液體后，在使用ＵＮＩＦＡＣ模型對(duì)其進(jìn)行分析前，液體進(jìn)行基團(tuán)拆分。離子液體基團(tuán)的構(gòu)造十分復(fù)雜，這主要是由于體的相對(duì)分子質(zhì)量偏大，造成其分子結(jié)構(gòu)多，如果按照現(xiàn)在通常的行拆分的話會(huì)得到較多的基團(tuán)種數(shù)和基團(tuán)數(shù)量，這會(huì)對(duì)計(jì)算結(jié)果的性造成不利的影響。在對(duì)離子液體進(jìn)行拆分前，在這里先簡(jiǎn)單介紹的幾種拆分方法。逡逑

圖３－１汽液平衡實(shí)驗(yàn)裝置逡逑Ｆｉｇ．３－１邋Ｍｏｄｉｆｉｅｄ邋ｏｔｈｅｍｉ邋ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ邋ｄｅｖｉｃｅ逡逑通電銅棒；２，液相采樣口；邋３，汽液平衡室；４，溫度計(jì)；５，冷凝管；６，控器；７，干燥球；８，汽相采樣口；邋９，氧氣瓶逡逑次實(shí)驗(yàn)中，我們采用ＣＥ－２型改進(jìn)ｏｔｈｍｅｒ汽液平衡釜來進(jìn)行實(shí)驗(yàn)測(cè)定核心來搭建本次的實(shí)驗(yàn)裝置，搭建好的裝置如圖所示，除平衡釜外，加熱器，冷凝器，控制器，溫度計(jì)，真空泵等。下面來對(duì)裝置的三進(jìn)行一個(gè)簡(jiǎn)單的講解：逡逑１）平衡釜本體逡逑置的主體為ｏｔｈｍｅｒ汽液平衡釜本身，其材質(zhì)為玻璃，從外殼到內(nèi)部真空室，汽液平衡室，沸騰室以及加熱室。其內(nèi)部體積約為１２０邋ｃｍ３，始時(shí)會(huì)加入６０邋ｏｎ３配好的樣品，然后通過加熱室來對(duì)平衡釜的底部進(jìn)熱源為通電銅棒，加熱時(shí)將其置入加熱室并進(jìn)行固定，其溫度可通過。，

【參考文獻(xiàn)】

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