离子液体用于乙酸乙酯与乙醇共沸体系分离的汽液平衡研究

摘要

乙酸乙酯作为应用广泛的脂肪酸酯之一，在生产过程中会产生与乙醇的混合物，形成共沸体系，很难用普通精馏方法进行分离，需要选择特殊精馏方法。工业上萃取精馏的分离方法重点在于萃取剂的选择，有机溶剂存在用量大、易挥发损失等缺点。离子液体作为一种室温熔融盐，其良好的稳定性、溶解性能够弥补传统溶剂萃取技术的缺点，对共沸体系具有明显的盐析和盐溶效应，并且易于回收利用，因此得到广泛的关注。
　　本文通过一步亲核反应制备了1-甲基-3-甲基咪唑磷酸二甲酯([MMIM][DMP])、1-乙基-3-甲基咪唑磷酸二乙酯([EMIM][DEP])、1-丁基-3-甲基咪唑磷酸二丁酯([BMIM][DBP])三种离子液体。采用CE-2型汽液平衡测定仪来测量等压的二元、三元汽液平衡数据，考察三种离子液体对于乙酸乙酯-乙醇共沸体系的分离效果。
　　实验测定了等压条件下的二元体系包括乙酸乙酯-乙醇、ILs与乙酸乙酯/乙醇的汽液平衡数据。实验研究结果表明，在实验浓度范围内，乙酸乙酯的活度系数随着离子液体含量的增加而增大，增幅存在着[MMIM][DMP]＞[EMIM][DEP]＞[BMIM][DBP]的关系，乙醇活度系数变化趋势和幅度与此相反。
　　实验测定了等压下的三元体系乙酸乙酯-乙醇-ILs汽液平衡数据。实验数据结果显示，当加入的离子液体含量为0.15时，三种离子液体均可打破乙酸乙酯-乙醇的共沸点。而对于乙酸乙酯-乙醇体系，[MMM][DMP]的分离效果最好，[EMIM][DEP]、[BMIM][DBP]依次减弱。
　　采用电解质有规双液模型（e-NRTL模型）对实验测定的二元及三元体系的实验数据进行了关联。对比分析二元和三元体系的实验值和e-NRTL模型关联的计算值，结果表明e-NRTL模型能够用来描述二元和三元体系的热力学行为，并且数值准确可靠。
　　实验结果表明，三种磷酸酯类离子液体能够应用到乙酸乙酯与乙醇共沸体系的分离工艺中。

目录

声明

摘要

符号说明

第一章 文献综述

1．1 研究背景

1．1．1 化工分离过程的应用背景

1．1．2 共沸物及共沸精馏体系

1．1．3 乙酸乙醋与乙醇共沸物

1．2 离子液体

1．2．1 离子液体概况

1．2．2 离子液体合成制备方法

1．2．3 离子液体在化工行业中的应用

1．2．4 离子液体在萃取分离中的应用

1．2．5 离子液体在共沸体系分离的研究进展

1．2．6 乙酸乙醋与乙醇共沸物分离

1．3 汽液相平衡的研究

1．3．1 汽液相平衡的理论基础

1．3．2 汽液平衡数据的测定

1．3．3 用热力学方法计算气液相平衡

1．4 本章小结

第二章 离子液体的合成与结构表征

2．1 引言

2．2 实验器材与药品

2．2．1 实验原材料

2．2．2 实验仪器

2．3 离子液体的制备

2．3．1 N-甲基咪唑减压蒸馏

2．3．2 合成1-甲基-3-甲基咪唑磷酸二甲酯

2．3．3 合成1-乙基-3-甲基咪唑磷酸二乙酯

2．3．4 合成1-丁基-3-甲基咪唑磷酸二丁酯

2．4 离子液体的结构表征与分析

2．5 测量合成离子液体的含水量

2．6 本章小结

第三章 乙酸乙酯-乙醇体系等压汽液平衡行为的研究

3．1 引言

3．2 实验部分

3．2．1 实验仪器

3．2．2 实验药品及原料

3．2．3 实验设备搭建及方法概述

3．2．4 实验具体操作过程

3．2．5 实验分析方法

3．3 结果分析及讨论

3．3．1 乙酸乙酯-乙醇体系等压汽液平衡数据的测定及分析

3．3．2 含ILs二元体系等压汽液平衡数据的测定及分析

3．3．3 含ILs三元体系等压汽液平衡数据的测定及分析

3．4 比较不同离子液体对乙酸乙酯-乙醇的分离效果

3．4．1 ILs种类对平衡温度的影响

3．4．2 ILs种类对体系活度系数的影响

3．4．3 ILs种类对体系相对挥发度的影响

3．5 本章小结

第四章 热力学模型关联的汽液相平衡研究

4．1 引言

4．2 汽液平衡模型化方法选择

4．2．1 e-NRTL热力学模型的介绍

4．2．2 e-NRTL热力学模型参数的关联结果

4．3 e-NRTL模型关联二元及三元汽液平衡数据

4．3．1 e-NRTL模型对乙酸乙酯(1)+乙醇(2)的关联

4．3．2 e-NRTL模型对乙酸乙酯(1)+ILs(3)的关联

4．3．3 e-NRTL模型对乙醇(2)+ILs(3)的关联

4．3．4 e-NRTL模型对乙酸乙酯(1)+乙醇(2)+[MMIM][DMP](3)的关联

4．3．5 e-NRTL模型对乙酸乙酯(1)+乙醇(2)+[EMIM][DEP](3)的关联

4．3．6 e-NRTL模型对乙酸乙酯(1)+乙醇(2)+[BMIM][DBP](3)的关联

4．4 本章小结

第五章 结论

参考文献

附录

致谢

研究成果及发表的学术论文

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