【摘要】：苯和環(huán)己烷是芳烴和非芳烴體系中最難分離的二元組分,探尋苯和環(huán)己烷的高效分離技術(shù)一直是當(dāng)前石油化工分離領(lǐng)域探究的熱點(diǎn)之一。萃取精餾是芳烴和非芳烴分離的常用工藝,一般使用二甲基亞砜、環(huán)丁楓等作為萃取劑,但是存在萃取劑相對(duì)用量大、易揮發(fā)、能耗高、投資高等缺點(diǎn)。因此開發(fā)綠色高效萃取劑一直是芳烴分離領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。低共熔溶劑作為新型綠色溶劑,其結(jié)構(gòu)、性質(zhì)與氫鍵供體和受體的組合可調(diào),在萃取精餾領(lǐng)域具有巨大的應(yīng)用潛力。本文制備了三種低共熔溶劑DES1、DES2和DES3,系統(tǒng)研究了低共熔溶劑的物性特征和結(jié)構(gòu),在常壓常溫下進(jìn)行苯-環(huán)己烷-低共熔溶劑的汽液相平衡實(shí)驗(yàn),分析篩選出最佳萃取劑為DES1,最佳氫鍵受體和供體摩爾配比為1:2,最佳摩爾濃度為0.1,結(jié)果表明:加入DES1(1:2)(摩爾濃度0.1)體系的相對(duì)揮發(fā)度全濃度范圍內(nèi)大于1(α1),具有最好的萃取效果。針對(duì)低共熔溶劑的設(shè)計(jì)和優(yōu)化過程進(jìn)行汽液平衡模型化研究,利用UNIQUAC、NRTL和Wilson三種熱力學(xué)模型對(duì)苯-環(huán)己烷-低共熔溶劑汽液相平衡數(shù)據(jù)進(jìn)行擬合,通過比較相關(guān)指數(shù)R2選擇最佳適用熱力學(xué)模型為NRTL,得出了模型參數(shù)。其中苯-環(huán)己烷-DES1(1:2)(摩爾濃度0.1)體系R2為0.8771,NRTL模型二元交互作用參數(shù)為:Aij,-17.895;Aji,,26.168;Bij,10000;bji,-10000;Cij,0.1717(i=環(huán)己烷,j=苯)。機(jī)理分析結(jié)果表明有萃取效果的低共熔溶劑即DES1(1:2)與苯之間存在較強(qiáng)的氫鍵和π-π鍵作用,這種作用打破了苯和環(huán)己烷共沸物;無萃取效果的低共熔溶劑與苯之間的氫鍵和π-π鍵作用較弱,驗(yàn)證了低共熔溶劑的篩選結(jié)果。
【學(xué)位授予單位】：中國(guó)科學(xué)院大學(xué)(中國(guó)科學(xué)院過程工程研究所)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：TQ028.3;TQ202
【圖文】：

逡逑圖１．３為苯和環(huán)己烷汽液平衡相圖，可以看到，達(dá)到共沸時(shí)，苯氣液兩相摩逡逑爾分?jǐn)?shù)相同，兩者相對(duì)揮發(fā)度為１邋（ａ＝ｌ），共沸物組成為摩爾比５５：４５邋（苯：環(huán)逡逑己烷），此組成為此二元混合物用普通精餾所能達(dá)到的最高濃度。逡逑Ｉ邐逡逑Ｓ邋．邐／逡逑１０４邐Ｚ逡逑0．0邋４＾邐邐邐１邐■邐１邐■邐１邐邐邐．邐邐邐逡逑０．０邐０．２邐０．４邐０．６邐０．８邐１．０逡逑Ｘ－液相中苯的摩爾分?jǐn)?shù)逡逑圖１．３苯和環(huán)己烷汽液平衡相圖逡逑Ｆｉｇｕｒｅ邋１．３邋Ｔｈｅ邋ｖａｐｏｒ－ｌｉｑｕｉｄ邋ｅｑｕｉｌｉｂｒｉｕｍ邋ｐｈａｓｅ邋ｄｉａｇｒａｍ邋ｏｆ邋ｂｅｎｚｅｎｅ邋ａｎｄ邋ｃｙｃｌｏｈｅｘａｎｅ逡逑１．４．１液液萃取技術(shù)逡逑液液萃取是根據(jù)溶解度不同實(shí)現(xiàn)分離的方法。適合采用液液萃取分離的情況逡逑是：１）混合液的相對(duì)揮發(fā)度小或者形成共沸物；２）混合液濃度較低，采用精餾逡逑方法能耗太大；３）混合液含熱敏性物質(zhì)；４）溶劑對(duì)混合液兩組分具有較高的選逡逑擇性；５）溶劑在被分離混合物中溶解性要��；６）溶劑與被分離組分之間的相對(duì)逡逑揮發(fā)度較大（陳敏恒等，２０１０）。在工業(yè)上一般需要經(jīng)過反復(fù)多次萃�。ㄒ步绣义隙嗉�(jí)萃�。�，才能將絕大部分目標(biāo)組分提取出來。逡逑環(huán)己烷和苯液液萃取常用萃取劑為揮發(fā)性的有機(jī)極性溶劑，例如二甲基亞逡逑砜、Ｎ－甲酰嗎琳、Ｎ－甲基吡咯烷酮、環(huán)丁砜等。目前開發(fā)的具有潛力的萃取劑有逡逑加鹽復(fù)合溶劑Ｎ，Ｎ－二甲基甲酰胺和硫氰酸鉀（董紅星等，２０１０）、超支化銨鹽逡逑（楊磊磊

圖１．４苯和環(huán)己烷萃取精餾裝置流程圖逡逑Ｆｉｇｕｒｅ邋１．４邋Ｆｌｏｗ邋ｃｈａｒｔ邋ｏｆ邋ｂｅｎｚｅｎｅ邋ａｎｄ邋ｃｙｃｌｏｈｅｘａｎｅ邋ｅｘｔｒａｃｔｉｖｅ邋ｄｉｓｔｉｌｌａｔｉｏｎ邋ｕｎｉｔ逡逑工業(yè)上苯和環(huán)己烷萃取精餾過程如圖１．４所示，本裝置由萃取精餾塔和溶劑逡逑回收塔組成，萃取劑從萃取精餾塔上部加入，芳烴和非芳烴（主要為苯和環(huán)己烷）逡逑從萃取精餾塔中部加入，塔內(nèi)部經(jīng)過汽液相平衡作用，提純后的環(huán)己烷產(chǎn)品從塔逡逑上部蒸出，萃取劑攜帶苯從塔釜流出，進(jìn)入溶劑回收塔回收其中的萃取劑，提純逡逑后的苯從塔上部蒸出，萃取劑從塔釜流出，回到萃取精餾塔，進(jìn)行萃取劑再循環(huán)，逡逑由于整個(gè)過程中萃取劑會(huì)有部分流失，需要補(bǔ)充一定量的萃取劑。逡逑１．５低共熔溶劑逡逑１．５．１低共熔溶劑的定義與組成逡逑低共熔溶劑（Ｄｅｅｐ邋Ｅｕｔｅｃｔｉｃ邋Ｓｏｌｖｅｎｔｓ，邋ＤＥＳ）也叫類離子液體、深共晶溶劑，逡逑是指由一定比例的氫鍵受體和氫鍵供體組合而成的兩組分或者三組分混合物，其逡逑凝固點(diǎn)顯著低于其中純物質(zhì)的熔點(diǎn)。常用的氫鍵受體有季銨鹽

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2715971