CN102850170B - 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

本发明提供一种基于离子液体的碳五分离用混合溶剂，属于有机化工领域。该混合溶剂，以重量百分比计，含有1～50％的离子液体，0.5～20％的电解质盐，余量为主溶剂N-甲基吡咯烷酮(NMP)。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，可降低溶剂比，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
本发明涉及一种碳五分离用溶剂，具体涉及一种基于离子液体的碳五分离用混合溶剂，属于石油有机化工领域。
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二甲基甲酰胺DMF、乙腈ACN、N-甲基吡咯烷酮NMP等。NMP法具有流程简单、溶剂无毒的特点，但是由于溶剂NMP的选择性较差，该方法存在溶剂用量大、工艺能耗高的问题。
目前的发展趋势是开发出分离效果更好的萃取剂以提高萃取效率，降低能耗。
离子液体作为一种新型的绿色溶剂，具有一些独特性质：(1)可通过设计离子液体的阴、阳离子部分以达到所需要的某种特性；(2)几乎没有蒸汽压、不挥发、不易燃、不易氧化、粘度可调，良好的热稳定性；(3)对水和空气稳定，便于操作处理，易于回收；(4)对许多有机化合物和金属离子均有良好的溶解性。离子液体作为萃取溶剂能很好地应用于液—液萃取、液相微萃取等。
本发明的任务是找到一种新的溶剂，能够进一步提高碳五组分之间的相对挥发度，改善萃取精馏的操作条件，提高萃取分离效果。
发明内容
本发明要解决的技术问题：
为了进一步提高溶剂的选择性，本发明提供了一种基于离子液体的碳五分离用混合溶剂，在传统的萃取剂N-甲基吡咯烷酮NMP中，引入离子液体和盐类为萃取添加剂，可提高碳五各组分间相对挥发度、提高溶剂选择性，其萃取分离效果有明显提高。
本发明采用的技术方案：
一种基于离子液体的碳五分离用混合溶剂，其特征在于以重量百分比计，该混合溶剂含有1～50％的离子液体，0.5～20％的电解质盐，余量为主溶剂N-甲基吡咯烷酮NMP。
所述的离子液体包括阳离子型离子液体、阴离子型离子液体中的任意一种。
所述的阳离子型离子液体包括咪唑阳离子、烷基咪唑阳离子或烷基季铵离子中的任意一种或多种。
所述的阴离子型离子液体包括四氟硼酸根阴离子、氟磷酸阴离子或卤素阴离子中的任意一种或多种。
所述的阳离子型离子液体包括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-甲基咪唑溴盐中的任意一种或多种。
所述的阴离子型离子液体包括1-丁基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐、1-己基-3-甲基咪唑六氟硼酸盐、1-乙基-3-甲基咪唑六氟磷酸盐、1-乙基-3-甲基咪唑三氟甲磺酸盐中的任意一种或多种。
所述的电解质盐包括硫氰酸钾、硫氰酸钠、硫氰酸铵、硝酸钠、硝酸钾、碘化钾、氯化锌、氯化铜、溴化钠、溴化钾中任意一种或多种。
本发明利用的是“盐溶”效应来提高各组分间的相对挥发度。所谓的盐溶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。离子液体兼具盐和溶剂两种特性，可溶于萃取剂中。
离子液体和盐类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，提高了溶剂的选择性，增强萃取剂的分离效果。
本发明的混合溶剂可采用简单直接混合的方式，将离子液体和盐按照所述比例加入到主溶剂中，搅拌均匀即可。
本发明的有益效果：
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，可降低溶剂比，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1L的烧杯中加入到800gN-甲基吡咯烷酮(NMP，南京金龙化工有限公司生产)，再加入150g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50g的硫氰酸钾(河南淇县天水化工厂生产)，搅拌10min，混合均匀即可。
实施例2
在室温下，在1L的烧杯中加入到650gN-甲基吡咯烷酮(NMP，南京金龙化工有限公司生产)，再加入250g的离子液体1-己基-3-甲基咪唑六氟硼酸盐(上海成捷化学公司生产)，再加入100g的硫氰酸钠(河南淇县天水化工厂生产)，搅拌10min，混合均匀即可。
实施例3
在室温下，在1L的烧杯中加入到845gN-甲基吡咯烷酮(NMP，南京金龙化工有限公司生产)，再加入5g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150g的硫氰酸钠(河南淇县天水化工厂生产)，搅拌10min，混合均匀即可。
实施例4
在室温下，在1L的烧杯中加入到900gN-甲基吡咯烷酮(NMP，南京金龙化工有限公司生产)，再加入40g的离子液体1-己基-3-甲基咪唑六氟硼酸盐(上海成捷化学公司生产)，再加入60g的硫氰酸钾(河南淇县天水化工厂生产)，搅拌10min，混合均匀即可。
实施例5
在室温下，在1L的烧杯中加入到640gN-甲基吡咯烷酮(NMP，南京金龙化工有限公司生产)，再加入350g的离子液体1-乙基-3-甲基咪唑六氟磷酸盐(上海成捷化学公司生产)，再加入10g的硫氰酸钾(河南淇县天水化工厂生产)，搅拌10min，混合均匀即可。
实施例6
在室温下，在1L的烧杯中加入到480gN-甲基吡咯烷酮(NMP，南京金龙化工有限公司生产)，再加入500g的离子液体1-己基-3-甲基咪唑溴盐(上海成捷化学公司生产)，再加入20g的硫氰酸钾(河南淇县天水化工厂生产)，搅拌10min，混合均匀即可。
以实施例2为例在同样的气液平衡釜中作的对比试验结果如下：
在一气液平衡釜中测定气液相平衡数据。在平衡釜内按照萃取剂质量浓度为75％的比例加入碳五化合物和萃取剂，在50℃、常压条件下，搅拌2个小时至气液相达到平衡，平衡后分别取气、液相分析其组成。
采用实施例2中的混合溶剂与纯NMP溶剂进行了对比实验，分别测定50℃、常压条件下异戊烷、正戊烷、2-甲基-1-丁烯、异戊二烯等碳五组分与溶剂的气液相平衡数据，并计算相对挥发度，结果如下表所示：
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。
以实施例2为例在同样的碳五萃取精馏装置上作的对比试验结果如下：
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(主要组成为碳四9.4％，戊烷11.2％，戊烯15.2％，炔烃0.16％，异戊二烯21.2％，环戊二烯17.2％，间戊二烯13.7％，碳六6.1％)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：
在同样压力、达到同样的异戊二烯回收率的条件下，当采用纯NMP萃取剂时，萃取精馏塔的溶剂比(萃取剂质量流量与碳五原料质量流量比)为5.8；采用实施例2中的混合溶剂时，萃取精馏塔的溶剂比为4.5。
结果表明，使用本发明的混合溶剂，可以大大降低溶剂比，降低物耗、能耗。

Claims (6)

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用于萃取精馏分离碳五组分，以重量百分比计，该混合溶剂含有1～15％的离子液体，0.5～20％的电解质盐，余量为N-甲基吡咯烷酮NMP；
所述电解质盐包括硫氰酸钾、硫氰酸铵、硝酸钠、硝酸钾、碘化钾、氯化锌、氯化铜、溴化钠、溴化钾中任意一种或多种。
2.根据权利要求1所述的混合溶剂，其特征在于离子液体包括阳离子型离子液体、阴离子型离子液体中的任意一种。
3.根据权利要求2所述的混合溶剂，其特征在于阳离子型离子液体包括咪唑阳离子、烷基咪唑阳离子或烷基季铵离子中的任意一种或多种。
4.根据权利要求2所述的混合溶剂，其特征在于阴离子型离子液体包括四氟硼酸根阴离子、氟磷酸阴离子或卤素阴离子中的任意一种或多种。
5.根据权利要求1所述的混合溶剂，其特征在于阳离子型离子液体包括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-甲基咪唑溴盐中的任意一种或多种。
6.根据权利要求1所述的混合溶剂，其特征在于阴离子型离子液体包括1-丁基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐、1-己基-3-甲基咪唑六氟硼酸盐、1-乙基-3-甲基咪唑六氟磷酸盐、1-乙基-3-甲基咪唑三氟甲磺酸盐中的任意一种或多种。
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