CN105802651B - 一种利用离子液体提取中低温煤焦油中酚类化合物的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种利用离子液体提取中低温煤焦油中酚类化合物的方法，具体步骤为：（1）向中低温煤焦油中加入单乙醇胺甲酸离子液体，反应后获得混合液；（2）混合液静置，使两相分层，将下层液转移至另一容器中，向容器中加入乙醚，静置分层，下层液为乙醚和酚类化合物的混合物；（3）蒸馏出乙醚，即得酚类化合物。本发明简单容易操作，对环境污染小，且提酚率高达98%。

Description

一种利用离子液体提取中低温煤焦油中酚类化合物的方法
技术领域
一种利用离子液体提取中低温煤焦油中酚类化合物的方法，属于煤焦油回收利用领域。
背景技术
煤焦油是媒在高温炼焦过程中，从所生产的荒媒气中回收下来的液态产物。煤在焦炉化室热解所需的热量，是由平行于碳化室两侧的炉墙提供的。装入炭化室里的煤料，首先析出吸附在煤中的水、二氧化碳和甲烷等。随着煤料温度的升高，煤含氧多的分子结构分解为水和二氧化碳等。当煤层温度达到300-500℃，则发生煤大分子侧链和基团的断裂，所得产物为初次热解产物，即初煤焦油。初煤焦油主要含有脂肪族化合物，烷基取代的芳香族化合物及酚类。初次热解产物，少部分通过炭化室中心的煤层，大部分经过赤热的焦炭层及沿着炉墙进入炭化室顶部空间，在800-1000℃的条件下，发生深度热分解，所得产物为二次热解产物，即高温煤焦油。高温煤焦油主要含有稠环芳香族化合物。高温煤焦油实质是初煤焦油在高温作用下经热化学转化形成的。
中低温煤焦油是干馏生产兰炭和煤气的副产品之一，煤焦油中含有大量附加值很高的化学物质，其中，酚类化合物含量最高。但是，由于分离和检测技术的落后，对煤焦油中化学物质的提取的研究鲜有报道。目前主要是将煤焦油加氢后变成液体燃料基础油使用，对资源造成极大的浪费。目前，主要采用碱洗法、过热水抽提法以及盐类水溶液抽提法等对煤焦油中酚类化合物进行提取，虽然具有一定的提取效果，但是仍存在提取率低、环境污染大、后期处理花费大、纯度不高等问题，严重制约了煤焦油向清洁、附加值高的化学品的发展。因此，探索寻找一种绿色、环保、经济、节能、高效的提酚工艺方法，对煤焦油的深度转化，向精细化发展具有重要的现实意义。
发明内容
本发明的目的在于提供一种利用离子液体提取中低温煤焦油中酚类化合物的方法，本发明操作简单，对环境污染小，提酚率达到了98%。本发明的技术方案如下：
一种利用离子液体提取中低温煤焦油中酚类化合物的方法，具体步骤为：
（1）量取20-30份中低温煤焦油置于反应釜中，然后加入5-10份单乙醇胺甲酸离子液体，在25-35℃下水浴加热，搅拌30min；
（2）步骤（1）获得的混合液（中低温煤焦油与单乙醇胺甲酸离子液体的混合液）静置30 min，使两相分层，分离两相，将下层液转移至另一容器中，向容器中加入10-20份的乙醚，25℃下搅拌30min后静置至混合液彻底分层，所得到下层液为乙醚和酚类化合物的混合物；
（3）45℃条件下，蒸馏出乙醚和酚类化合物的混合物中的乙醚，即得酚类化合物。
经检测，酚类化合物的提取率为90-98%。
所述单乙醇胺甲酸离子液体的制备方法如下：
（1）将单乙醇胺于容器A中，容器A放于冰水浴中，取等摩尔量的甲酸倒入恒压漏斗中，使甲酸逐滴滴入单乙醇胺中，使得乙酸与单乙醇胺在冰水浴中反应，滴定结束后，继续于冰水中反应两小时；
（3）待反应结束后，将反应液倒入容器B中，加入丙酮，丙酮与单乙醇胺摩尔比为2.7:5.0，磁力搅拌30min，萃取出去未反应完全的单乙醇胺和甲酸，将反应液倒入分液漏斗中静置20min，取下层液体，上层回收；
（4）将下层液体重复步骤（3），得含有丙酮的单乙醇胺甲酸离子液体；
（5）在0.1Mpa、80℃条件下，将单乙醇胺甲酸离子液体用旋转蒸发仪减压旋转蒸发48小时除去丙酮，得单乙醇胺甲酸离子液体。
在上述技术方案的基础上，反应釜包括反应釜壳体，所述壳体包括内壳和外壳，内壳和外壳间设有间距，内壳和外壳间形成腔体，腔体的一端设有进水口，另一端设有出水口，壳体顶部设有搅拌器，搅拌器与显示器相连，搅拌器的末端设有检测器，显示器与检测器连接的导线设于搅拌器的内部，反应釜壳体顶部近边缘处设有进料口，壳体底部连接有储存器，储存器上设有出料口，出料口上设有开关，所述储存器为透明材质。所述反应釜中储存器为漏斗状；搅拌器包括第一搅拌桨片和第二搅拌桨片；所述检测器设于第一搅拌桨片或第二搅拌桨片的末端，或者第一搅拌桨片和第二搅拌桨片的末端均设有检测器；所述第一搅拌桨片和第二搅拌桨片设置为倒“V”型。
本方法采用单乙醇胺甲酸离子液体对中低温煤焦油中酚类化合物进行提取，本发明反应釜可以直接进行水浴加热，并且可以检测反应温度，此外，反应釜底部的出料口与漏斗状储存器相连，可以方便且准确的分离反应后的下层液体。本发明简单容易操作，对环境污染小，且提酚率高达98%。
附图说明
图1为本发明反应釜结构示意图。
符号说明：
1.反应釜壳体、2.内壳、3.外壳、4.腔体、5.进水口、6.出水口、7.搅拌器、8.显示器、9.检测器、10.进料口、11.储存器、12.出料口、13.开关、14.第一搅拌桨片、15.第二搅拌桨片。
具体实施方式
下面结合具体实施例来进一步描述本发明，本发明的优点和特点将会随着描述而更为清楚。但实施例仅是范例性的，并不对本发明的范围构成任何限制。本领域技术人员应该理解的是，在不偏离本发明的精神和范围下可以对本发明技术方案的细节和形式进行修改或替换，但这些修改和替换均落入本发明的保护范围内。
实施例1 一种利用离子液体提取中低温煤焦油中酚类化合物的方法，具体步骤为：
（1）量取25份中低温煤焦油置于反应釜中，然后加入7份单乙醇胺甲酸离子液体，在30℃下水浴加热，搅拌30min；
（2）步骤（1）获得的混合液（中低温煤焦油与单乙醇胺甲酸离子液体的混合液）静置30 min，使两相分层，分离两相，将下层液转移至另一容器中，向容器中加入15份的乙醚，25℃下搅拌30min后静置至混合液彻底分层，所得到下层液为乙醚和酚类化合物的混合物；
（3）45℃条件下，蒸馏出乙醚和酚类化合物的混合物中的乙醚，即得酚类化合物。
经检测，酚类化合物的提取率为96%。
实施例2 一种利用离子液体提取中低温煤焦油中酚类化合物的方法，具体步骤为：
（1）量取28份中低温煤焦油置于反应釜中，然后加入9份单乙醇胺甲酸离子液体，在34℃下水浴加热，搅拌30min；
（2）步骤（1）获得的混合液（中低温煤焦油与单乙醇胺甲酸离子液体的混合液）静置30 min，使两相分层，分离两相，将下层液转移至另一容器中，向容器中加入18份的乙醚，25℃下搅拌30min后静置至混合液彻底分层，所得到下层液为乙醚和酚类化合物的混合物；
（3）45℃条件下，蒸馏出乙醚和酚类化合物的混合物中的乙醚，即得酚类化合物。
经检测，酚类化合物的提取率为95%。
实施例3 一种利用离子液体提取中低温煤焦油中酚类化合物的方法，具体步骤为：
（1）量取21份中低温煤焦油置于反应釜中，然后加入5份单乙醇胺甲酸离子液体，在27℃下水浴加热，搅拌30min；
（2）步骤（1）获得的混合液（中低温煤焦油与单乙醇胺甲酸离子液体的混合液）静置30 min，使两相分层，分离两相，将下层液转移至另一容器中，向容器中加入11份的乙醚，25℃下搅拌30min后静置至混合液彻底分层，所得到下层液为乙醚和酚类化合物的混合物；
（3）45℃条件下，蒸馏出乙醚和酚类化合物的混合物中的乙醚，即得酚类化合物。
经检测，酚类化合物的提取率为93%。
实施例4实施例1-3中所使用的单乙醇胺甲酸离子液体，其制备方法如下
（1）将单乙醇胺于容器A中，容器A放于冰水浴中，取等摩尔量的甲酸倒入恒压漏斗中，使甲酸逐滴滴入单乙醇胺中，使得乙酸与单乙醇胺在冰水浴中反应，滴定结束后，继续于冰水中反应两小时；
（3）待反应结束后，将反应液倒入容器B中，加入丙酮，丙酮与单乙醇胺摩尔比为2.7:5.0，磁力搅拌30min，萃取出去未反应完全的单乙醇胺和甲酸，将反应液倒入分液漏斗中静置20min，取下层液体，上层回收；
（4）将下层液体重复步骤（3），得含有丙酮的单乙醇胺甲酸离子液体；
（5）在0.1Mpa、80℃条件下，将单乙醇胺甲酸离子液体用旋转蒸发仪减压旋转蒸发48小时除去丙酮，得单乙醇胺甲酸离子液体。
实施例5 实施例1-3中所使用的反应釜，如图1所示，包括反应釜壳体1，所述壳体1包括内壳2和外壳3，内壳2和外壳3间设有间距，内壳和外壳间形成腔体4，腔体4的一端设有进水口5，另一端设有出水口6，壳体1顶部设有搅拌器7，搅拌器7与显示器8相连，搅拌器7的末端设有检测器9，显示器8与检测器9连接的导线设于搅拌器7的内部，反应釜壳体1顶部近边缘处设有进料口10，壳体1底部连接有储存器11，储存器11上设有出料口12，出料口12上设有开关13，所述储存器11为透明材质。所述反应釜中储存器11为漏斗状；搅拌器7包括第一搅拌桨片14和第二搅拌桨片15；所述检测器9设于第一搅拌桨片14或第二搅拌桨片15的末端，或者第一搅拌桨片14和第二搅拌桨片15的末端均设有检测器9；所述第一搅拌桨片14和第二搅拌桨片15设置为倒“V”型。

Claims (7)

1.一种利用离子液体提取中低温煤焦油中酚类化合物的方法，具体步骤为：
（1）量取20-30份中低温煤焦油置于反应釜中，然后加入5-10份单乙醇胺甲酸离子液体，在25-35℃下水浴加热，搅拌30min；
（2）步骤（1）获得的混合液静置30 min，使两相分层，将下层液转移至另一容器中，向容器中加入10-20份的乙醚，25℃下搅拌30min后静置至混合液彻底分层，所得到下层液为乙醚和酚类化合物的混合物；
（3）45℃条件下，蒸馏出乙醚和酚类化合物的混合物中的乙醚，即得酚类化合物；
所述步骤（2）中单乙醇胺甲酸离子液体的制备方法如下：
①将单乙醇胺于容器A中，容器A放于冰水浴中，取等摩尔量的甲酸倒入恒压漏斗中，使甲酸逐滴滴入单乙醇胺中，使得乙酸与单乙醇胺在冰水浴中反应，滴定结束后，继续于冰水中反应两小时；
②待反应结束后，将反应液倒入容器B中，加入丙酮，丙酮与单乙醇胺摩尔比为2.7:5.0，磁力搅拌30min，萃取出去未反应完全的单乙醇胺和甲酸，将反应液倒入分液漏斗中静置20min，取下层液体，上层回收；
③将下层液体重复步骤②，得含有丙酮的单乙醇胺甲酸离子液体；
④在0.1Mpa、80℃条件下，将单乙醇胺甲酸离子液体用旋转蒸发仪减压旋转蒸发48小时除去丙酮，得单乙醇胺甲酸离子液体。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤（1）中反应釜包括反应釜壳体，所述壳体包括内壳和外壳，内壳和外壳间设有间距，内壳和外壳间形成腔体，腔体的一端设有进水口，另一端设有出水口，壳体顶部设有搅拌器，搅拌器与显示器相连，搅拌器的末端设有检测器，显示器与检测器连接的导线设于搅拌器的内部，反应釜壳体顶部近边缘处设有进料口，壳体底部连接有储存器，储存器上设有出料口，出料口上设有开关，所述储存器为透明材质。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述反应釜中储存器为漏斗状。
4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述搅拌器包括第一搅拌桨片和第二搅拌桨片。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述检测器设于第一搅拌桨片或第二搅拌桨片的末端。
6.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述检测器设于第一搅拌桨片和第二搅拌桨片的末端均设有检测器。
7.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述第一搅拌桨片和第二搅拌桨片设置为倒“V”型。
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