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离子液体用于苯—环已烷萃取分离的研究

作　者: 周腾
导　师: 漆志文
学　校: 华东理工大学
专　业: 化学工程
关键词: 苯环己烷离子液体液液相平衡萃取分离
分类号: TQ202
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
下　载: 26次
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内容摘要

由于苯和环己烷的沸点非常接近,它们的分离一直以来都是石油化工行业的难题之一。为了提高苯和环己烷的分离效果,本文考察了三种离子液体,1-丁基-吡啶四氟硼酸盐([Bpy][BF4]),1-丁基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐([Bmim][BF4]),1-丁基-3-甲基咪唑硫氰酸盐([Bmim][SCN])作为萃取溶剂。首先实验测定了在298.15 K下三元体系(环己烷+苯+离子液体)的液液相平衡数据,然后采用Othmer-Tobias关联式验证了平衡连接线的可靠性,计算了苯的分配系数和溶剂的选择性系数,并分析和评价了溶剂的分离效率。结果表明,对于工业环己烷脱苯,所考察的三种离子液体均为合适的溶剂,它们的分离效率顺序为[Bmim][BF4]> [Bpy][BF4]> [Bmim][SCN]。采用NRTL热力学模型关联了所测定的三元液液平衡数据,并得到模型参数。在温度为298.15 K,压力为101.3 kPa条件下,模拟了苯-环己烷的萃取分离流程,并优化了操作参数,对于三种离子液体溶剂[Bpy][BF4]、[Bmim][BF4]、[Bmim][SCN],优化后的塔板数分别为8,6,12,溶剂量与进料量的摩尔比分别为2.2,2.0和3.3。环己烷产品的摩尔纯度可达0.997,环己烷和苯的回收率分别为96.9%和98.1%。研究证明本文所研究的离子液体对于环己烷脱苯具有很好的分离效果,离子液体萃取过程具有流程简单,绿色无污染,溶剂可循环等优点,在替代传统的苯-环己烷萃取分离过程中必定会发挥很好的作用。

全文目录

摘要  5-6
Abstract  6-9
第1章绪论  9-11
  1.1 研究背景  9
  1.2 研究内容  9-11
第2章文献综述  11-26
  2.1 引言  11
  2.2 苯和环己烷物性  11-13
    2.2.1 苯  11
    2.2.2 环己烷  11-13
  2.3 苯和环己烷分离技术进展  13-16
    2.3.1 共沸精馏  13-14
    2.3.2 萃取精馏  14-15
    2.3.3 液液萃取  15-16
  2.4 离子液体  16-26
    2.4.1 离子液体的结构和分类  16-17
    2.4.2 离子液体的合成方法  17-18
    2.4.3 离子液体的性能优势  18-19
    2.4.4 离子液体在萃取分离中的应用  19-26
第3章液液平衡实验  26-36
  3.1 引言  26
  3.2 实验部分  26-30
    3.2.1 实验试剂与仪器  26-27
    3.2.2 实验步骤  27
    3.2.3 实验现象  27-28
    3.2.4 实验分析条件与方法  28-30
  3.3 三元体系液液平衡  30-33
  3.4 Othmer-Tobias方程拟合  33
  3.5 浓度分布曲线  33-35
  3.6 本章小结  35-36
第4章液液平衡模型化研究  36-45
  4.1 引言  36
  4.2 液液分相的热力学诠释  36
  4.3 描述液液平衡的热力学模型  36-40
    4.3.1 经验模型  37
    4.3.2 理论型状态方程模型  37-38
    4.3.3 活度系数模型  38-40
  4.4 三元体系液液平衡计算方法  40-41
    4.4.1 液液相平衡准则  40-41
    4.4.2 三元体系液液平衡计算  41
  4.5 环己烷+苯+离子液体三元体系液液相平衡研究  41-42
  4.6 模型误差分析  42-44
  4.7 本章小结  44-45
第5章萃取过程设计与优化  45-55
  5.1 溶剂分离效率评价  45-47
  5.2 萃取过程设计  47-50
    5.2.1 软件简介  47-48
    5.2.2 物性和计算方法  48
    5.2.3 萃取流程模拟  48-50
  5.3 萃取过程优化  50-52
  5.4 不同溶剂的萃取工艺对比  52-53
  5.5 本章小结  53-55
第6章总结与展望  55-56
参考文献  56-63
致谢  63-64
攻读硕士学位期间的研究成果  64

离子液体用于苯—环已烷萃取分离的研究

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