目前我國(guó)特種環(huán)保型溶劑油不僅品種少,而且在采用萃取精餾方法制備時(shí),萃取劑存在選擇性低、用量大、易揮發(fā)等問題。為了獲得高純特種溶劑油,需要選擇優(yōu)良高效的萃取劑。離子液體作為擁有諸多優(yōu)良性質(zhì)的綠色溶劑,被廣泛應(yīng)用于近沸體系或共沸體系的分離過程中。但離子液體的數(shù)量巨大,針對(duì)特定體系的采取實(shí)驗(yàn)方法篩選離子液體不切實(shí)際,因此發(fā)展基于理論預(yù)測(cè)的計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)方法尤為重要。本文以溶劑油中代表性的烷烴和環(huán)烷烴混合物(正己烷-甲基環(huán)戊烷、正庚烷-甲基環(huán)己烷)為研究對(duì)象,采用計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)方法并結(jié)合Aspen Plus流程模擬軟件以確定具有最優(yōu)分離性能的離子液體作為萃取劑。首先收集大量甲基環(huán)戊烷及甲基環(huán)己烷在不同離子液體內(nèi)的無(wú)限稀釋活度系數(shù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù),以及相關(guān)體系的三元汽液相平衡實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù),用來驗(yàn)證UNIFAC-IL模型對(duì)本文研究體系的適用性。然后聯(lián)合UNIFAC-IL模型和離子液體物性預(yù)測(cè)模型,把N-甲基吡咯烷酮作為基準(zhǔn)物質(zhì),以無(wú)限稀釋條件下的活度系數(shù)、分配系數(shù)、選擇性為熱力學(xué)指標(biāo)形成離子液體設(shè)計(jì)問題并求解。將針對(duì)兩個(gè)體系設(shè)計(jì)獲得的排名靠前的離子液體分別導(dǎo)入Aspen Plus,經(jīng)過過程模擬和優(yōu)化后,確定了分離兩個(gè)體系性能最優(yōu)的離子液體均為[C9Im][SCN]。最后通過經(jīng)濟(jì)分析,說明了離子液體工藝的全年總花費(fèi)更低,以及正己烷-甲基環(huán)戊烷體系更易分離。
【學(xué)位單位】：華東理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：TQ028.31
【部分圖文】：

個(gè)離子液體主基團(tuán)。他所采用的基團(tuán)劃分方式與Ｒｏｕｇｈｔｏｎ相同，將在第三章詳述。在??擬合獲得ＵＮＩＦＡＣ－ＩＬ參數(shù)后，計(jì)算各溶質(zhì)在離子液體中的廣和包含離子液體的三元體??系ＬＬＥ數(shù)據(jù)（如圖２．６所示兩個(gè)典型體系），然后與實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)比較，發(fā)現(xiàn)誤差極小。值??得一提的是，用ＣＯＳＭＯ－ＲＳ模型對(duì)相同物質(zhì)在離子液體中的廣和相同體系的ＬＬＥ進(jìn)行??計(jì)算，其結(jié)果與實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的誤差相對(duì)較大，也進(jìn)一步證明了?ＵＮＩＦＡＣ－ＩＬ模型的可靠性。??表２．２不同物質(zhì)在不同離子液體中的廣數(shù)據(jù)??Ｔａｂｌｅ?２．２?Ｔｈｅ?ｄａｔａ?ｐｏｉｎｔｓ?ｏｆ?ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ?ｓｏｌｕｔｅｓ?ｉｎ?ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ?ＩＬｓ??溶質(zhì)?離子液體數(shù)量?溫度范圍（ｋ）?數(shù)據(jù)點(diǎn)個(gè)數(shù)?ｒ范圍??噻吩?４０５?０．４２－２．４１??芳烴?１１６７?０．４３－２３．６９??８６?２９８．１５－３８８．１５??烷烴?１１０４?１．０３－１０１６．００??環(huán)烷烴?９７７?１．１７－３２２．１３??〇■〇〇?…??（ａ）?Ａ１＇００?．Ｅｘｐ．??０．００?０．２５?０．５０?０．７５?１．００??［Ｃ２ＭＩｍ］［ＮＴｆ２］??

圖３．１?３種離子液體基團(tuán)劃分方式（以［Ｃ６ＭＩｍ］［ＢＦ４］為例）??Ｆｉｇ．?３．１?Ｔｈｒｅｅ?ａｐｐｒｏａｃｈｅｓ?ｔｏ?ｄｅｃｏｍｐｏｓｅ?ＩＬｓ?ｉｎｔｏ?ｆｕｎｃｔｉｏｎａｌ?ｇｒｏｕｐｓ?（［Ｃ６ＭＩｍ］［ＢＦ４］）??根據(jù)雷志剛等［８３］的總結(jié)，目前有三種劃分方式，如圖３．１所示。（１）圖３．１ａ中，??［Ｃ６ＭＩｍ］［ＢＦ４］離子液體被劃分為１個(gè)陽(yáng)離子［Ｃ６ＭＩｍ］基團(tuán)和１個(gè)陰離子［ＢＦ４］基團(tuán)。這種??劃分方法不僅得需要大量不同基團(tuán)的參數(shù)，而且還不能反映出陽(yáng)離子（或陰離子）上取??代基結(jié)構(gòu)的變化對(duì)分離性能的影響。（２）圖３．１ｂ中，離子液體被劃分為多個(gè)基團(tuán)，但是??陽(yáng)離子與陰離子的骨架被認(rèn)為是一個(gè)具有很強(qiáng)靜電作用的完整組合，即由１個(gè)ＣＨ３基團(tuán)，??５個(gè)ＣＨ２基團(tuán)，還有１個(gè)［ＭＩｍ］［ＢＦ４］基團(tuán)組成。這種方法因?yàn)榘央x子液體分解為了呈電??中性的基團(tuán)從而很好地規(guī)避了長(zhǎng)程靜電相互作用的附加效果，所以被很多研究者使用。??但是這種劃分方式減少了設(shè)計(jì)過程中陰離子和陽(yáng)離子主基團(tuán)的組合形式，從而縮小了離??子液體的設(shè)計(jì)范圍。（３）圖３．１ｃ中，［Ｃ６ＭＩｍ］［ＢＦ４］也被劃分為多個(gè)基團(tuán)，其中１個(gè)帶有?

—?（Ｃ）??圖３．１?３種離子液體基團(tuán)劃分方式（以［Ｃ６ＭＩｍ］［ＢＦ４］為例）??Ｆｉｇ．?３．１?Ｔｈｒｅｅ?ａｐｐｒｏａｃｈｅｓ?ｔｏ?ｄｅｃｏｍｐｏｓｅ?ＩＬｓ?ｉｎｔｏ?ｆｕｎｃｔｉｏｎａｌ?ｇｒｏｕｐｓ?（［Ｃ６ＭＩｍ］［ＢＦ４］）??根據(jù)雷志剛等［８３］的總結(jié)，目前有三種劃分方式，如圖３．１所示。（１）圖３．１ａ中，??［Ｃ６ＭＩｍ］［ＢＦ４］離子液體被劃分為１個(gè)陽(yáng)離子［Ｃ６ＭＩｍ］基團(tuán)和１個(gè)陰離子［ＢＦ４］基團(tuán)。這種??劃分方法不僅得需要大量不同基團(tuán)的參數(shù)，而且還不能反映出陽(yáng)離子（或陰離子）上取??代基結(jié)構(gòu)的變化對(duì)分離性能的影響。（２）圖３．１ｂ中，離子液體被劃分為多個(gè)基團(tuán)，但是??陽(yáng)離子與陰離子的骨架被認(rèn)為是一個(gè)具有很強(qiáng)靜電作用的完整組合，即由１個(gè)ＣＨ３基團(tuán)，??５個(gè)ＣＨ２基團(tuán)，還有１個(gè)［ＭＩｍ］［ＢＦ４］基團(tuán)組成。這種方法因?yàn)榘央x子液體分解為了呈電??中性的基團(tuán)從而很好地規(guī)避了長(zhǎng)程靜電相互作用的附加效果，所以被很多研究者使用。??但是這種劃分方式減少了設(shè)計(jì)過程中陰離子和陽(yáng)離子主基團(tuán)的組合形式，從而縮小了離??子液體的設(shè)計(jì)范圍。（３）圖３．１ｃ中
【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2848597