一种离子液体液液萃取-闪蒸分离正己烷和丙酮的方法

摘要

本发明涉及种离子液体液液萃取‑闪蒸分离正己烷和丙酮混合物的方法以及适用于该方法的装置。该方法利用咪唑类离子液体作为萃取剂，正己烷和丙酮首先进入液液萃取塔进行萃取分离，液液萃取塔上部的物料进入闪蒸罐进行分离，在闪蒸罐顶部得到高纯度的正己烷，液液萃取塔下部的物料进入另一闪蒸罐进行分离，在闪蒸罐顶部得到高纯度的丙酮，萃取剂从两闪蒸罐底部采出后循环使用。该方法具有能耗低，工艺简单，分离后正己烷和丙酮的纯度高等优点，所采用的萃取剂咪唑盐类离子液体几乎不挥发，减少了萃取剂的损失，且易于回收、化学热稳定性好、绿色无污染。

说明书

技术领域

本发明属于化工分离纯化领域，具体涉及一种离子液体液液萃取-闪蒸分离正己烷和丙酮混合物的方法，进一步说，是涉及一种以咪唑盐类离子液体作为萃取剂先采用萃取塔、再采用闪蒸罐液液萃取-闪蒸分离正己烷和丙酮的方法。

背景技术

丙酮、正己烷、苯系物在印刷、喷漆、家具制造等行业使用较广泛，是日常生活中常见的化学物质。丙酮是一种有机化合物，沸点为56.5℃，通常用于炸药、塑料、橡胶、纤维、制革、油 脂、喷漆等行业中，也可作为合成烯酮、醋酐、碘仿、聚异戊二烯橡胶、甲基丙烯酸甲酯、氯仿、环氧树脂等物质的重要原料。正己烷是一种非常重要的有机化工原料和有机溶剂，可用作各种油脂、精油类的萃取用溶剂、精油稀释剂、橡胶糊用溶剂、精密仪器洗涤剂。在化工、制药生产过程中，丙酮和正己烷有时会因为同时参与到同一生产工艺中而发生混溶大量共存，因此需要对其混合物进行分离以回收利用。但丙酮与异丙烷形成共沸，这增加了分离难度。

文章《丙酮和正己烷共沸体系萃取精馏的模拟优化》中公开了一种以N-甲基吡咯烷酮为萃取剂对丙酮和正己烷共沸物系的双塔连续萃取精馏过程，萃取精馏塔理论板数为32，萃取粮馏塔塔顶产品正己烷含量达到99.84%，萃取剂回收塔塔顶丙醑含量达到99.88%，但该方法能耗高。

本发明采用液液萃取-闪蒸装置实现了丙酮-正己烷混合物中丙酮的高纯度回收，以咪唑盐类离子液体为萃取剂，利用丙酮在该萃取剂溶解度大的特性，实现分离后的丙酮纯度高达99.95%以上；利用萃取剂沸点高、不溶于水的特性，使其能够实现回收再利用，降低了分离成本，该方法能耗低且工艺简单。

发明内容

[要解决的技术问题]

本发明的目的是提供一种离子液体液液萃取-闪蒸分离正己烷和丙酮的装置。

本发明的另一个目的是提供使用所述装置液液萃取-闪蒸分离正己烷和丙酮的方法。

本发明的另一个目的是提供咪唑类离子液体在液液萃取-闪蒸分离正己烷和丙酮中作为萃取剂的用途。

[技术方案]

本发明是通过下述技术方案实现的。

一种离子液体液液萃取-闪蒸分离正己烷和丙酮的方法，其特征在于实现该方法的装置主要包括以下部分：液液萃取塔（LET）、闪蒸罐（F1）、闪蒸罐（F2）、冷凝器（C1）、冷凝器（C2）、冷却器（E1）、预热器（E2）、加热器（H1）、加热器（H2）；其中液液萃取塔（LET）顶部与加热器（H1）相连接入闪蒸罐（F1），液液萃取塔（LET）底部与预热器(E2)、加热器（H2）依次相连接入闪蒸罐（F2），冷凝器（C1）和冷凝器（C2）分别连接在闪蒸罐（F1）和闪蒸罐（F2）的顶部，冷却器（E1）连接在萃取剂循环物流的管路上；

该分离方法主要包括以下步骤：

（1）丙酮和正己烷混合物从液液萃取塔（LET）的底部进入，萃取剂从液液萃取塔（LET）的顶部进入，经有效接触萃取分离后，萃余相正己烷和萃取剂的混合物从液液萃取塔（LET）塔顶经加热器（H1）加热后进入闪蒸罐（F1），萃取相丙酮和萃取剂的混合物从液液萃取塔（LET）塔顶经加热器（H2）加热后进入闪蒸罐（F2）；

（2）经闪蒸罐（F1）闪蒸后，顶部物流经冷凝器（C1）冷凝后采出高纯度的正己烷，经闪蒸罐（F2）闪蒸后，顶部物流经冷凝器（C2）冷凝后采出高纯度的丙酮，闪蒸罐（F1）和闪蒸罐（F2）底部均采出几乎纯的萃取剂，闪蒸罐（F2）底部的物流经预热器（E2）与液液萃取塔（LET）塔底物流换热后与闪蒸罐（F1）底部物流汇集一同进入冷却器（E1）冷却降温，然后进入液液萃取塔（LET）循环使用；

所述萃取剂为咪唑类离子液体。

根据本发明的另一优选实施方式，其特征在于：液液萃取塔（LET）操作压力为常压，塔板数为5-10块，液液萃取塔（LET）温度为25~35℃，闪蒸罐（F1）的操作压力为0.01~0.02 atm，闪蒸罐（F2）的操作压力为0.01~0.02 atm。

根据本发明的另一优选实施方式，其特征在于：所述萃取剂为咪唑类离子液体，包括1-己基-3-甲基咪唑双（三氟甲磺酰）盐，1-丁基-3-甲基咪唑三氟甲基磺酸盐和1-己基-3-甲基咪唑三氟甲烷磺酸盐等离子液体。

根据本发明的另一优选实施方式，其特征在于：所述萃取剂与丙酮-正己烷混合物的进料流量质量比为0.5~2。

根据本发明的另一优选实施方式，其特征在于：所述的丙酮-正己烷二元混合液中，丙酮质量分数为52%~55%、正己烷质量分数为45%~48%。。

根据本发明的另一优选实施方式，其特征在于：闪蒸罐（F1）罐底回收的正己烷纯度高于99.95%，收率高于99.95%，闪蒸罐（F2）罐底回收的丙酮纯度高于99.95%，收率高于99.95%。

[有益效果]

本发明与现有技术相比，主要有以下有益效果：

（1）采用该方法分离丙酮和正己烷，得到了高纯度的正己烷和丙酮，从二元共沸混合物中得到高纯度组分，解决了丙酮和正己烷难以分离的难题。

（2）该方法具有工艺简单，投资设备少，分离后丙酮和正己烷的纯度高等优点，所采用的萃取剂烷基硼酸盐类离子液体易于回收、化学热稳定性好、绿色无污染。

（3）该方法中采用的萃取剂烷基硼酸盐类离子液体几乎不挥发，减少了萃取剂的损失，避免了丙酮和正己烷的二次污染，此外，萃取剂易于回收利用，降低了分离成本。

附图说明

图1是本发明液液萃取-闪蒸分离丙酮和正己烷的工艺流程图。

图中，LET-液液萃取塔；F1、F2-闪蒸罐；C1、C2-冷凝器；E1-冷却器；E2-预热器；H1、H2-加热器。

具体实施方式

实施例1：

进料流量为140kg/h，进料中含丙酮52%、正己烷48%（质量分数），液液萃取塔（LET）理论板数为5块，丙酮和正己烷混合物从液液萃取塔（LET）的底部进入，萃取剂从液液萃取塔（LET）的顶部进入，萃取剂为1-己基-3-甲基咪唑双（三氟甲磺酰）盐离子液体，流量为280kg/h（萃取剂与丙酮-正己烷混合物的进料流量质量比为2），液液萃取塔（LET）的温度为25℃。闪蒸罐（F1）的操作压力为0.015atm，闪蒸罐（F2）的操作压力为0.01，分离后丙酮的纯度为99.95%，收率为99.95%，正己烷的纯度为99.95%，收率为99.95%。

实施例2：

进料流量为140kg/h，进料中含丙酮55%、正己烷45%（质量分数）。液液萃取塔（LET）理论板数为10块，丙酮和正己烷混合物从液液萃取塔（LET）的底部进入，萃取剂从液液萃取塔（LET）的顶部进入，萃取剂为1-丁基-3-甲基咪唑三氟甲基磺酸盐离子液体，流量为70kg/h（萃取剂与丙酮-正己烷混合物的进料流量质量比为0.5），液液萃取塔（LET）的温度为35℃。闪蒸罐（F1）的操作压力为0.01atm，闪蒸罐（F2）的操作压力为0.02，分离后丙酮的纯度为99.97%，收率为99.97%，正己烷的纯度为99.97%，收率为99.97%。

实施例3：

进料流量为140kg/h，进料中含丙酮54%、正己烷46%（质量分数）。液液萃取塔（LET）理论板数为8块，丙酮和正己烷混合物从液液萃取塔（LET）的底部进入，萃取剂从液液萃取塔（LET）的顶部进入，萃取剂为1-己基-3-甲基咪唑三氟甲烷磺酸盐离子液体，流量为140kg/h（萃取剂与丙酮-正己烷混合物的进料流量质量比为1），液液萃取塔（LET）的温度为28℃。闪蒸罐（F1）的操作压力为0.02atm，闪蒸罐（F2）的操作压力为0.015，分离后丙酮的纯度为99.96%，收率为99.96%，正己烷的纯度为99.96%，收率为99.96%。