含离子液体的环己烷-1,2-二氯乙烷体系汽液相平衡测定与分离过程研究

摘要

环己烷和1，2-二氯乙烷作为重要的化工溶剂，广泛应用于化学工业。某化工厂生产过程中，产生了大量含有环己烷-1，2-二氯乙烷的废液，存在最低共沸体系，常压下共沸点为75.2℃，共沸点组成为环己烷0.534（质量分数）。通过研究废液的分离回收工艺，提高原料利用率，达到节约成本，减少污染物的排放，防止污染环境的目的。因此，本课题的研究对化工工业的绿色清洁生产和环境保护都有重要的意义。
　　论文使用双循环汽液平衡釜测定了101.3kPa下环己烷-1，2-二氯乙烷与1-乙基-3-甲基咪唑氯盐（[EMIM]Cl）、1-丁基-3-甲基咪唑氯盐（[BMIM]Cl）、1-辛基-3-甲基咪唑氯盐（[OMIM]Cl）、1-乙基-3-甲基咪唑醋酸盐（[EMIM]OAc）和1-乙基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐（[EMIM]BF4）五种离子液体所形成的三元体系的汽液相平衡数据。使用NRTL和UNIQUAC模型，关联了这五种三元体系的汽液相平衡数据，发现使用NRTL模型关联效果十分理想。
　　通过对比发现[EMIM]Cl、[BMIM]Cl、[OMIM]Cl、[EMIM]OAc和[EMIM]BF4均可以提高环己烷-1，2-二氯乙烷的共沸点，并且对于同一种离子液体，体系中离子液体质量分数越大，提高共沸点能力就越强。当向环己烷-1，2-二氯乙烷共沸体系中加入的离子液体为质量分数30％的[EMIM]Cl或质量分数40%的[BMIM]Cl时，可以消除共沸点。这五种离子液体的盐析效应强弱顺序为：阴离子相同时，[EMIM]Cl>[BMIM]Cl>[OMIM]Cl；阳离子相同时，[EMIM]Cl>[EMIM]OAc>[EMIM]BF4。
　　进行间歇萃取精馏实验，验证了[EMIM]Cl和[BMIM]Cl都可以作为萃取精馏的萃取剂进行分离环己烷-1，2-二氯乙烷共沸体系。
　　使用Aspen Plus软件模拟了以离子液体为溶剂连续萃取精馏分离环己烷-1，2-二氯乙烷共沸体系的工艺。讨论了溶剂比、回流比、理论板数、萃取剂进料位置等因素的影响。确定了[EMIM]Cl为较优的萃取剂，理论塔板数为26，萃取剂进料位置为第2块理论板，溶剂比为0.25，回流比为1.40，经模拟所得塔顶环己烷质量分数为99.4%。通过连续萃取精馏实验验证，发现当溶剂比为0.3，回流比为1.5时，塔顶产物环己烷的质量分数为99.1%。因此，模拟过程所得操作参数合理可靠，可为日后工艺设计提供可靠的工艺参数。

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符号说明

第一章 绪论

1.1 前言

1.2 物料的化学性质

1.3 离子液体概述

1.4 汽液相平衡

1.5 萃取精馏

1.6 本论文的主要研究内容

第二章 实验试剂及装置

2. 1实验试剂和实验仪器

2.2实验装置及分析方法

2.3热力学一致性检验

第三章 环己烷-1，2-二氯乙烷-离子液体三元体系汽液相平衡数据的测定

3.1环己烷-1，2-二氯乙烷-离子液体的汽液相平衡数据

3.2相平衡数据分析

3.3汽液相平衡数据回归分析

3.4 本章小结

第四章 环己烷-1，2-二氯乙烷分离过程实验研究和初步设计

4.1 间歇萃取精馏实验

4.2 间歇萃取精馏实验结果

4.3 分离工艺设计初步

4.4连续萃取精馏实验

4.5 本章小结

第五章 结论

参考文献

附录A

附录B

攻读学位期间所取得的相关科研成果

致谢