CN102452882B - 一种基于离子液体的碳五分离用混合溶剂 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种基于离子液体的碳五分离用混合溶剂。所述混合溶剂包含主溶剂和离子液体，主溶剂和离子液体的重量比为(70～99)∶(30～1)，主溶剂为乙腈、二甲基甲酰胺、N-甲基吡咯烷酮中的一种；离子液体为以下物质中的一种：阳离子为咪唑阳离子，阴离子为氟磷酸阴离子或卤素阴离子的咪唑类离子液体；双季膦盐类离子液体、醇胺类离子液体、季胺类离子液体。采用本发明的混合溶剂萃取精馏分离碳五组分，可提高碳五组分间相对挥发度，可大大降低溶剂比、减少萃取精馏塔板数，降低生产成本，节省物耗和能耗。

Description

一种基于离子液体的碳五分离用混合溶剂
技术领域
本发明涉及石油化工领域，进一步地说，是涉及一种基于离子液体的碳五分离用混合溶剂。
背景技术
碳五馏分是乙烯生产装置的重要联产品，其中异戊二烯、环戊二烯和间戊二烯等皆是有机化工和精细化工的重要原料。随着石油化工的发展，碳五馏分的分离和利用对合理利用资源、提高乙烯装置的经济性有重要意义。裂解碳五馏分中各组分不仅沸点相近，还可相互形成二组分及三组分共沸物，采用普通蒸馏的方法难以得到高纯度产品。分离工艺一般采用溶剂通过萃取精馏来分离异戊二烯、间戊二烯和环戊二烯等，工业上常用的溶剂有乙腈(ACN)、二甲基甲酰胺(DMF)、N-甲基吡咯烷酮(NMP)等。
乙腈抽提法，简称ACN法，是国外广泛采用的C5馏分分离方法之一。乙腈法的特点是来源丰富，价格低廉，对设备腐蚀小。由于乙腈粘度低，故萃取蒸馏塔的塔板效率较高。同时由于沸点低，使系统温度较低，可以节省能耗。乙腈法的缺点是溶剂选择性较低，要求理论板数较高，并且回流比较大，沸点低虽然会使能耗较低，但同时也使产品夹带少量溶剂，需要水洗。
DMF法又称GPI法，最早由日本瑞翁公司于1971年开发。DMF法的缺点是溶剂稳定性较差，极易水解、热容高、沸点高。并且，DMF的毒性相对较高，对操作人员的身体健康有着潜在的不良影响。
综上所述，现有工艺存在着溶剂选择性较差的问题。
发明内容
为解决现有技术中存在的溶剂选择性差的问题，本发明提供了一种基于离子液体的碳五分离用混合溶剂，可提高碳五各组分间相对挥发度、提高溶剂选择性。
本发明的目的是提供一种基于离子液体的碳五分离用混合溶剂。
所述混合溶剂包含主溶剂和离子液体，所述主溶剂和离子液体的重量比为(70～99)∶(30～1)，优选为(80～98)∶(2～20)。
所述主溶剂为乙腈、二甲基甲酰胺、N-甲基吡咯烷酮中的一种；
所述离子液体为以下物质中的一种：阳离子为咪唑阳离子，阴离子为氟磷酸阴离子或卤素阴离子的咪唑类离子液体；双季膦盐类离子液体、醇胺类离子液体、季胺类离子液体。
优选以下物质中的一种：1-乙基-3-甲基咪唑溴盐、1-丁基-3-甲基咪唑溴盐、1-己基-3-甲基咪唑溴盐、1-辛基-3-甲基咪唑溴盐、1-癸基-3-甲基咪唑溴盐、1-丁基-3-甲基咪唑六氟磷酸盐、双季膦溴盐、乙醇胺乙酸、苄基三甲基氢氧化铵乙酰水杨酸、1-丁基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐。
离子液体兼具盐和溶剂两种特性，可溶于萃取剂中。离子液体在一定程度上提高了烃类物质相互之间的相对挥发度和溶解度，增强了溶剂的选择性，提高萃取剂的分离效果。
本发明利用的是“盐溶”效应来提高各组分间的相对挥发度。所谓的盐效应是在互成平衡的两相体系中，加入不挥发的盐，使平衡点发生迁移。对二元汽液平衡，它表现为增大某组分的挥发度的“盐析”效应和减小另一组分挥发度的“盐溶”效应。通过盐的加入，可进一步提高溶剂中各组分间的相对挥发度，增加溶剂的选择性。
本发明的混合溶剂可采用简单直接混合的方式，将离子液体按照所述比例加入到主溶剂中，搅拌均匀后即可。
采用本发明的混合溶剂萃取精馏分离碳五组分，可提高碳五组分间相对挥发度，可大大降低溶剂比、减少萃取精馏塔板数，降低生产成本，节省物耗和能耗。
具体实施方式
下面结合实施例，进一步说明本发明。但是本发明不局限于这些实施例。
实施例1
在室温下，在1升的烧杯中加入到900克N-甲基吡咯烷酮(NMP，上海福森化工有限公司生产)，再加入100克的离子液体1-丁基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐(上海成捷化学公司生产)，搅拌10分钟，混合均匀即可；NMP与1-丁基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐的重量比为90∶10。
实施例2
在室温下，在1升的烧杯中加入到850克N-甲基吡咯烷酮(NMP，上海福森化工有限公司生产)，再加入50克的离子液体1-丁基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐(上海成捷化学公司生产)，再加入100克的水，搅拌10分钟，混合均匀即可；
NMP与1-丁基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐的重量比为85∶5。
实施例3
制备方法同实施例1，取二甲基甲酰胺(DMF，上海朗瑞精细化学品有限公司生产)950克、1-乙基-3-甲基咪唑溴盐(溧阳东郊化工厂生产)50克，搅拌混合均匀；DMF与1-乙基-3-甲基咪唑溴盐的重量比为95∶5。
实施例4
制备方法同实施例1，取乙腈(ACN，上海朗瑞精细化学品有限公司生产)800克、1-丁基-3-甲基咪唑溴盐200克(溧阳东郊化工厂生产)，搅拌混合均匀，ACN与1-丁基-3-甲基咪唑溴盐的重量比为80∶20。
实施例5
制备方法同实施例1，取乙腈(ACN，上海朗瑞精细化学品有限公司生产)900克、1-丁基-3-甲基咪唑六氟磷酸盐100克(市售，溧阳东郊化工厂生产)，搅拌混合均匀，ACN与1-己基-3-甲基咪唑溴盐的重量比为90∶10。
实施例6
制备方法同实施例1，取二甲基甲酰胺(DMF，上海朗瑞精细化学品有限公司生产)970克、1-癸基-3-甲基咪唑溴盐30克(上海比阳实业有限公司)，搅拌混合均匀，DMF与1-癸基-3-甲基咪唑溴盐的重量比为97∶3。
试验1
在一气相单循环的玻璃汽液平衡釜中测定气液相平衡数据，进行了对比实验。在沸腾室内加入已配好的原料液，开始加热；在其上方的冷凝管中通入冷却水，一定时间后溶液开始沸腾。当温度达到稳定后，再平衡1～2小时，然后同时取汽、液两相样品进行色谱分析，计算各组分的相对挥发度。
分别采用了实施例1中的混合溶剂与纯NMP溶剂，测定了异戊烷、正戊烷、2-甲基-1-丁烯等碳五组分对异戊二烯的相对挥发度，其结果如下表所示：
  相对挥发度   NMP  实施例1
  异戊烷   3  4.1
  正戊烷   2.4  3.1
  2-甲基-1-丁烯   1.75  2.2
  1-戊烯   1.86  2.35
  2-甲基-2-丁烯   1.4  1.6
  异戊二烯   1  1
  2-丁炔   0.997  0.95
  反-1，3-戊二烯   0.78  0.65
  顺-1，3-戊二烯   0.71  0.6
  环戊二烯   0.62  0.55
  1-戊炔   0.54  0.45
由上表数据可以看出，混合溶剂提高了各组分之间的相对挥发度。
试验2
分别采用纯NMP溶剂和实施例2中的混合溶剂，在碳五萃取精馏装置上做对比试验，萃取精馏装置为填料塔，碳钢材质，塔径50mm，填料为不锈钢丝环填料，塔釜采用电加热。流量为10kg/h的碳五原料(主要组成为碳四8.4％，戊烷11.6％，戊烯19.2，炔烃0.2％，异戊二烯21.4％，环戊二烯17.2％，间戊二烯13.9％，碳六8.1％)从塔中加入，萃取剂从塔顶加入，改变萃取剂用量，分析塔顶、塔釜采出物料的组成。
试验结果如下：
在达到同样的异戊二烯回收率(塔顶采出物流中异戊二烯含量相同)的条件下，当采用纯NMP萃取剂时，萃取精馏塔的溶剂比为5.3(萃取剂质量流量与碳五原料质量流量比)，萃取精馏塔塔顶压力0.15MPa(绝)、塔釜温度155℃；采用实施例2中的混合溶剂时，萃取精馏塔的溶剂比为2.0(质量比)，塔顶压力0.15MPa(绝)，塔釜温度150℃。
结果表明，使用本发明的混合溶剂，可以大大降低溶剂比，节省物耗和能耗。

Claims (1)

1.一种基于离子液体的碳五分离用混合溶剂，其特征在于：
所述混合溶剂包含N-甲基吡咯烷酮和1-丁基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐；N-甲基吡咯烷酮和1-丁基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐的重量比为85：5；
所述混合溶剂用于碳五萃取精馏装置。
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