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共沸物系的离子液体萃取精馏

作　者: 尹伟超
导　师: 崔现宝
学　校: 天津大学
专　业: 化学工程
关键词: COSMO-SAC模型萃取精馏离子液体 NRTL方程汽液平衡
分类号: TQ028.31
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要

乙腈是一种重要的应用广泛的有机溶剂,乙腈-水共沸物的分离具有重要的意义。本文研究了离子液体对乙腈-水共沸物系的影响,并进行了离子液体萃取精馏过程的研究。利用COSMO-SAC模型,对乙腈-水-离子液体体系的汽液平衡进行了理论预测。然后采用平衡釜法,测定了加入不同离子液体时,乙腈-水的汽液平衡数据,对理论预测进行了验证。通过实验发现,当加入离子液体的摩尔分率为0.2时,1-乙基-3-甲基咪唑硝酸盐（[Emim][NO3]）和1-乙基-3-甲基咪唑二腈胺盐（[Emim][N（CN）2]）两种离子液体可以完全消除乙腈和水的共沸点,而1-乙基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐（[Emim][BF₄]）、1-丁基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐（[Bmim][BF₄]）和1-乙基-3-甲基咪唑三氟甲烷磺酸盐（[Emim][CF3SO3]或[Emim][OTf]）三种离子液体能够提高共沸组成中乙腈的摩尔分率,但并不能使乙腈-水的共沸点完全消失。当加入离子液体的摩尔分率为0.4时,对[Emim][BF₄]、[Bmim][BF₄]和[Emim][N（CN）₂]三种离子液体进行了汽液平衡测定,结果表明与离子液体摩尔分率为0.2相比,在乙腈低浓度段乙腈-水的相对挥发性变小了,而在乙腈高浓度段乙腈-水的相对挥发性变大了。利用所得的汽液平衡数据回归出了乙腈、水与离子液体间的NRTL方程可调参数及非随机作用参数。使用ChemCAD软件模拟离子液体萃取精馏过程,研究了萃取剂进料位置、原料进料位置、溶剂温度、回流比及溶剂比等五个因素对离子液体萃取精馏的影响。

全文目录

摘要  3-4
ABSTRACT  4-7
第一章文献综述  7-24
  1.1 萃取精馏操作方式  7-11
    1.1.1 连续萃取精馏  7-9
    1.1.2 间歇萃取精馏  9-11
  1.2 萃取精馏溶剂的选择  11-14
    1.2.1 萃取精馏溶剂的选择方法  12-14
    1.2.2 萃取精馏溶剂选择的实验验证方法  14
  1.3 离子液体简介  14-21
    1.3.1 离子液体的历史和现状  14-15
    1.3.2 离子液体的含义  15-17
    1.3.3 离子液体的物理化学性质  17-21
  1.4 离子液体萃取精馏  21-24
    1.4.1 离子液体对汽液平衡的影响  21-22
    1.4.2 离子液体萃取精馏  22-24
第二章离子液体萃取精馏溶剂选择的理论计算  24-32
  2.1 离子液体的选择  24-25
  2.2 汽液平衡的理论计算  25-32
    2.2.1 COSMO-RS的基本概念  25-26
    2.2.2 COSMO-SAC的基本概念和原理  26-28
    2.2.3 汽液相平衡数据的理论预测  28-32
第三章汽液平衡的实验测定  32-50
  3.1 实验装置及方法  32-34
    3.1.1 实验试剂  32
    3.1.2 分析方法  32-33
    3.1.3 实验装置及设备  33-34
    3.1.4 实验方法  34
  3.2 实验结果及数据的处理与讨论  34-50
    3.2.1 汽液平衡釜可靠性验证  34-35
    3.2.2 含离子液体的乙腈-水汽液平衡数据  35-39
    3.2.3 汽液平衡数据的关联及计算  39-45
    3.2.4 汽液平衡相图及结果讨论  45-50
第四章共沸物系的萃取精馏模拟  50-61
  4.1 不同离子液体的分离效果比较  50-53
  4.2 离子液体萃取精馏的影响因素  53-61
    4.2.1 萃取剂进料位置的影响  53-54
    4.2.2 原料进料位置的影响  54-56
    4.2.3 萃取剂温度的影响  56-57
    4.2.4 溶剂比的影响  57-59
    4.2.5 回流比的影响  59-61
第五章结论  61-62
参考文献  62-67
发表论文和参加科研情况说明  67-68
致谢  68

共沸物系的离子液体萃取精馏

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