几种离子液体对甲醇—甲乙酮体系的汽液相平衡及其萃取精馏计算机模拟的研究

几种离子液体对甲醇—甲乙酮体系的汽液相平衡及其萃取精馏计算机模拟的讨论甲醇和甲乙酮是工业生产中常见的溶剂和化工合成的原料,二者形成共沸物,非特别手段不能分离。近年来,离子液体作为萃取剂进行共沸物的萃取精馏成为一个讨论热点。离子液体结合了传统有机溶剂和固体盐的优点,作为萃取剂具有选择性高、溶剂比小、易操作、安全环保等特点。本文针对甲醇-甲乙酮共沸物系,首先筛选出了合适的离子液体,继而测得了含离子液体体系的汽液相平衡数据,分析了离子液体对共沸体系的影响,并讨论常用活度系数模型对含离子液体多元体系的适用性,最后对离子液体萃取精馏过程进行了计算机模拟。主要工作如下:1、利用 UNIFAC 模型计算了 19 种离子液体对甲醇-甲乙酮体系的在无限稀释条件下的选择性和溶剂能力,定义并计算了共沸组成下的相对挥发度增强因子 EF。通过比较发现不同阴离子的选择性和溶剂能力差异较大,其大小排序:[NTf2] > [PF6] > [OTf] > [BF4] > [SCN] > [DMP]。通过分析讨论增强因子 EF,进一步发现[EMIM][NTf2]、[BMIM][NTf2]和[HMIM][NTf2]三种离子液体对甲醇-甲乙酮体系的萃取分离能力较强,并预测了含离子液体的三元体系的汽液相平衡。2、在 101.3 kPa 下利用改进的 Othmer汽液相平衡釜测定了甲醇-甲乙酮-[EMIM][NTf2]、甲醇-甲乙酮-[BMIM][NTf2]和甲醇-甲乙酮-[HMIM][NTf2]三个体系的汽液相平衡数据。实验数据表明,三种离子液体对体系均存在较强的盐效应,降低了甲乙酮在体系中的活度系数,从而使得甲醇在汽相中的含量增加,增大了体系的相对挥发度。在离子液体液相摩尔分数大于 0.05 时,就可以完全打破甲醇-甲乙酮共沸。三种离子液体萃取分离效果排序:[HMIM][NTf2] > [BMIM][NTf2] > [EMIM][NTf2]。3、采纳四种活度系数模型 Wilson、NRTL、UNIQUAC 和 e-NRTL对甲醇-甲乙酮体系和甲醇-甲乙酮-离子液体三元体系的汽液相平衡数据进行了回归并得到模型参数。Wilson、NRTL 和 UNIQUAC 均能够较好地再现实验数据,平均相对偏差较小,不超过 2%,对含离子液体体系具有较强的适用性。e-NRTL 回归的平均相对偏差较大,不适合用来回归含离子液体的多元体系。此外,讨论发现 UNIFAC 模型的预测结果在离子液体浓度较低时较准确。4、利用 Aspen Plus 软件,采纳 NRTL 模型,对离子液体做萃取剂萃取精馏分离甲醇和甲乙酮的工艺过程进行计算模拟,得到了质量合格的产品,并优化了设备和操作参数,三种离子液体的萃取效果排序:[HM...