CN108774540A - 一种利用胍基离子液体提取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双碱性位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)向煤焦油中加入胍类离子液体，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)旋转蒸发出乙醚，即得酚类化合物。本发明简单容易操作，离子液体可重复使用，对环境污染小，且提酚率高达98％。
Description
技术领域
一种利用胍基离子液体提取煤焦油中酚类化合物的方法，属于煤化工中煤焦油、液化油回收利用领域。
背景技术
中低温煤焦油主要来自于阶级煤(褐煤、长焰煤、不粘煤、弱粘煤或气煤)等热解生成的产物。低温干馏，是煤干馏方法之一，指采用较低的加热终温(500～600℃)使煤在隔绝空气条件下，受热分解生成半焦、低温煤焦油、煤气和热解水的过程。目前普遍认为煤的干馏过程是自由基反应的过程。煤的干馏首先是弱键受热断裂，主要是-CH2-、-CH2-CH2-、-O-、-S-S-和-CH2-O-等一些与结构单元相连接的桥键发生裂解变成自由基。通过电子顺磁共振的研究发现，在不断的加热过程中，温度达到300℃左右时，煤中就会产生自由基，且自由基的浓度随着温度的升高会不断增多，这个过程与热解低级烃的过程相似，都是按照自由基的链式机理进行的。自由基紧接着与氢结合转变成挥发分，如果反应因缺少氢而不能进行，则自由基之间相互发生聚合生成焦炭(半焦)或者煤焦油。
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煤焦油、液化油中酚类化合物的方法：
一种利用离子液体提取煤焦油、液化油中酚类化合物的方法，具体步骤为：
(1)量取20～30g模型油于锥形瓶中，然后加入5～10g胍类离子液体，在25～80℃的水浴震荡器中震荡10～60min；
(2)步骤(1)获得的混合液静置30min，使两相分层，将下层液转移至另一容器中，向容器中加入10～20g乙醚，25℃下搅拌30min，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中的乙醚，即得酚类化合物。
经检测，酚类化合物的提取率为80-99％。
所述四甲基胍脯氨酸离子液体的制备方法如下:
(1)称取一份脯氨酸于250mL圆底烧瓶中(分多次加入以使脯氨酸全部反应)，烧瓶置于冰水浴中。
(2)称取一份四甲基胍(与脯氨酸摩尔比1:1，为确保反应完全进行，四甲基胍可过量1％左右)加入烧瓶上方接的恒压滴液漏斗中，开始搅拌，并调节滴液漏斗开关，使四甲基胍逐滴滴下，待四甲基胍滴落完全后，持续搅拌2h。
(3)在反应完成后加入乙酸乙酯除去未反应的四甲基胍和脯氨酸，静置20min分层，取下层液体，上层回收；
(4)将下层液体重复步骤(3)，得到含乙酸乙酯的四甲基胍离子液体；
(5)将步骤(4)所得离子液体，用旋转蒸发仪除去残余乙酸乙酯，即得四甲基胍脯氨酸离子液体。
在上述技术方案的基础上，根据权利要求1所述的方法，其特征在于步骤(1)中所述胍类离子液体主要包含以下三类：①四甲基胍脯氨酸离子液体；②四甲基胍乙酸离子液体；③四甲基胍四氟硼酸离子液体。
胍类离子液体主要应用于煤化工中煤焦油、液化油等领域的提酚操作，萃取率高达96％。
附图说明
图1为本发明双碱性位胍基离子液体提取煤焦油中酚类化合物的装置示意图。
符号说明：V1：离子液体储液罐；V2：乙醚储液罐；E1：酚油萃取塔；E2：离子液体回收塔；T1：精馏塔
图2为本发明胍基离子液体制备装置结构示意图。
符号说明：1-恒压滴液漏斗；2-冰水浴；3-单口烧瓶；4-磁力搅拌子；5-磁力搅拌器
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煤焦油、液化油中酚类化合物的方法，具体步骤为：
(1)量取20g模型油于锥形瓶中，然后加入5g四甲基胍脯氨酸离子液体，在45℃的水浴震荡器中震荡30min；
(2)步骤(1)获得的混合液静置30min，使两相分层，将下层液转移至另一容器中，向容器中加入15g乙醚，25℃下搅拌30min，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中的乙醚，即得酚类化合物。
经检测，酚类化合物的提取率为70％。
实施例2一种利用离子液体提取煤焦油、液化油中酚类化合物的方法，具体步骤为：
(1)量取20g模型油于锥形瓶中，然后加入5g四甲基胍乙酸离子液体，在45℃的水浴震荡器中震荡15min；
(2)步骤(1)获得的混合液静置30min，使两相分层，将下层液转移至另一容器中，向容器中加入15g乙醚，25℃下搅拌30min，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中的乙醚，即得酚类化合物。
经检测，酚类化合物的提取率为91％。
实施例3一种利用离子液体提取煤焦油、液化油中酚类化合物的方法，具体步骤为：
(1)量取20g模型油于锥形瓶中，然后加入5g四甲基胍四氟硼酸离子液体，在45℃的水浴震荡器中震荡10min；
(2)步骤(1)获得的混合液静置30min，使两相分层，将下层液转移至另一容器中，向容器中加入15g乙醚，25℃下搅拌30min，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中的乙醚，即得酚类化合物。
经检测，酚类化合物的提取率为92％。
实施例4一种利用离子液体提取煤焦油、液化油中酚类化合物的方法，具体步骤为：
(1)量取20g模型油于锥形瓶中，然后加入6g四甲基四氟硼酸离子液体，在45℃的水浴震荡器中震荡30min；
(2)步骤(1)获得的混合液静置30min，使两相分层，将下层液转移至另一容器中，向容器中加入15g乙醚，25℃下搅拌30min，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中的乙醚，即得酚类化合物。
经检测，酚类化合物的提取率为98％。
实施例5一种利用双碱性位离子液体提取煤焦油、液化油中酚类化合物的方法，具体步骤为：
(1)量取20g模型油于锥形瓶中，然后加入6g四甲基胍乙酸离子液体，在45℃的水浴震荡器中震荡30min；
(2)步骤(1)获得的混合液静置30min，使两相分层，将下层液转移至另一容器中，向容器中加入15g乙醚，25℃下搅拌30min，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中的乙醚，即得酚类化合物。
经检测，酚类化合物的提取率为97％。
Claims (4)
1.一种利用胍基离子液体提取温煤焦油中酚类化合物的方法，其特征在于包括如下步骤：
(1)量取20～30g煤焦油于锥形瓶中，然后加入1～10g胍基离子液体，在10～80℃的水浴震荡器中震荡5～60min；
(2)步骤(1)获得的混合液静置30min，使两相分层，将下层液转移至另一容器中，向容器中加入10～20mL乙醚，25℃下搅拌30min，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中的乙醚，即得酚类化合物。
2.根据权利要求1所述方法，其特征在于所述步骤(1)中胍类离子液体(四甲基胍脯氨酸、四甲基胍乙酸和四甲基胍四氟硼酸离子液体)的制备方法如下：
(1)称取一份脯氨酸于250mL圆底烧瓶中(分多次加入以使脯氨酸全部反应)，烧瓶置于冰水浴中。
(2)称取一份四甲基胍(与脯氨酸摩尔比1:1，为确保反应完全进行，四甲基胍可过量1％左右)加入烧瓶上方接的恒压滴液漏斗中，开始搅拌，并调节滴液漏斗开关，使四甲基胍逐滴滴下，待四甲基胍滴落完全后，持续搅拌2h。
(3)在反应完成后加入乙酸乙酯除去未反应的四甲基胍和脯氨酸，静置20min分层，取下层液体，上层回收；
(4)将下层液体重复步骤(3)，得到含乙酸乙酯的四甲基胍离子液体；
(5)将步骤(4)所得离子液体，用旋转蒸发仪除去残余乙酸乙酯，即得四甲基胍脯氨酸离子液体。
(6)分别用乙酸和四氟硼酸替代脯氨酸，重复步骤(1)——(5)，将分别得到四甲基胍乙酸和四甲基胍四氟硼酸离子液体。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于步骤(1)中所述双碱性位胍类离子液体主要包含以下三类：①四甲基胍脯氨酸离子液体；②四甲基胍乙酸离子液体；③四甲基胍四氟硼酸离子液体。
4.根据权利要求3所述的方法，该胍类离子液体主要应用于煤化工中煤焦油、液化油等领域的提酚操作。
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