CN112812800B - 一种利用质子型离子液体萃取分离煤焦油中碱性氮化物的方法 - Google Patents

一种利用质子型离子液体萃取分离煤焦油中碱性氮化物的方法 Download PDF

Info

Publication number
CN112812800B
CN112812800B CN202011533950.2A CN202011533950A CN112812800B CN 112812800 B CN112812800 B CN 112812800B CN 202011533950 A CN202011533950 A CN 202011533950A CN 112812800 B CN112812800 B CN 112812800B
Authority
CN
China
Prior art keywords
ionic liquid
tower
extraction
proton type
type ionic
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN202011533950.2A
Other languages
English (en)
Other versions
CN112812800A (zh
Inventor
高军
王丹
马艺心
徐冬梅
张连正
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Shandong University of Science and Technology
Original Assignee
Shandong University of Science and Technology
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Shandong University of Science and Technology filed Critical Shandong University of Science and Technology
Priority to CN202011533950.2A priority Critical patent/CN112812800B/zh
Publication of CN112812800A publication Critical patent/CN112812800A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN112812800B publication Critical patent/CN112812800B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10C—WORKING-UP PITCH, ASPHALT, BITUMEN, TAR; PYROLIGNEOUS ACID
    • C10C1/00—Working-up tar
    • C10C1/18—Working-up tar by extraction with selective solvents
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D3/00—Distillation or related exchange processes in which liquids are contacted with gaseous media, e.g. stripping
    • B01D3/14—Fractional distillation or use of a fractionation or rectification column

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Extraction Or Liquid Replacement (AREA)

Abstract

本发明提供了一种利用质子型离子液体萃取分离煤焦油中碱性氮化物的方法，属化工分离领域。本发明提出的技术方案为：质子型离子液体N‑甲基吡咯烷酮硫酸氢盐和四乙基硫酸氢铵为萃取剂，从萃取塔顶部引入，煤焦油（模型油）从萃取塔底部引入，进行多级逆流萃取，萃余相（模型油）从塔顶采出，萃取相（离子液体和碱性氮化物）从塔底经转料泵引入常压精馏塔中，在精馏塔塔顶得到碱性氮化物，塔底得到质子型离子液体，离子液体经循环泵输送至萃取塔循环使用。该方法所采用的质子型离子液体合成工艺简单、萃取效率高；采用萃取和精馏工艺相结合的分离工艺简单、易操作，处理后的碱性氮化物回收率高。

Description

一种利用质子型离子液体萃取分离煤焦油中碱性氮化物的 方法
技术领域
本发明属于化工分离领域，涉及一种利用质子型离子液体萃取分离煤焦油中碱性氮化物的方法，特别是利用质子型离子液体萃取剂液液萃取分离煤焦油中碱性氮化物。
背景技术
煤焦油是煤在高温干馏和气化过程中副产的黏稠状液体产品，产率大约占炼焦干煤的3％～4％。煤焦油包括多种杂原子化合物，其中含有不同类型的酚类化合物、含氮化合物、中性脂肪族和芳香族化合物。其中，含氮化合物可分为碱性和非碱性两大类，碱性氮化物主要有吡啶、喹啉及其衍生物，目前已广泛应用于医药、农药、香料、染料、塑料等领域。同时煤焦油中的碱性氮化物对在对煤焦油的深加工过程、油品储存和环境都会产生极为不利的影响。因此，将煤焦油中的碱性氮化物经济高效的提取出来，将很大程度上提升煤焦油的整体利用价值。由于煤焦油组分过于复杂，研究者采用一种等效简化的方法配置模型油(含碱性氮化物吡啶和喹啉)代替煤焦油并通过液液萃取加常规精馏的方法进行实验研究。本发明涉及一种利用质子型离子液体萃取分离煤焦油中碱性氮化物的方法。
文献[Remarkable adsorptive removal of nitrogen-containing compoundsfrom hydrotreated fuel by molecularly imprinted poly-2-(1H-imidazol-2-yl)-4-phenol nanofibers.RSC Adv.2018,8, 8039–8050]使用磷酸基烷基咪唑离子液体、二烷基和磷酸二氢根烷基咪唑离子液体萃取分离煤焦油中的氮化物。
文献[Extractive denitrogenation of fuel oils with dicyanamide-basedionic liquids.Green Chem.2011,13,3300]使用1-乙基-3-甲基咪唑甲磺酸酯([C2mim]MeSO3)分离模型燃料中的氮化物，[C2mim]MeSO3对非碱性氮化合物(吡咯和吲哚)的萃取效率高于对碱性氮化合物 (吡啶和喹啉)的。
文献[Extraction desulfurization and denitrogenation of fuels usingionie liquids.Ind Eng Chem Res.2004,43,614-622.]使用[Bmim][BF4]为萃取剂，能从模型油中去除45％的碱性氮化物(吡啶)，阴离子HSO4 -、H2PO4 -咪唑类离子液体对油品中的碱性氮化物萃取率为90％。
专利[一种高效脱除油品中氮化物的方法，CN107699274B]利用多磺酸根离子液体对油品中的非碱性氮化物进行质子化脱除，油品中的碱性氮化物进行磺酸化脱除。
上述分离技术中存在的缺点和不足是：分离过程采用的离子液体做萃取剂萃取煤焦油中碱性氮化物的效率低，而且成本较高。我们先采用质子型离子液体做萃取剂，利用常压液液萃取使碱性氮化物从煤焦油中脱离，然后使用常规精馏法分离离子液体和碱性氮化物，得到碱性氮化物和回收萃取剂质子型离子液体。本发明的优点是使用的质子型离子液体萃取效率高，而且萃取塔和常规精馏塔相结合，大大提高了煤焦油中碱性氮化物的脱除率，工艺简单，装置合理；质子型离子液体回收纯度高，节约能源，降低成本。
发明内容
[要解决的技术问题]
本发明针对背景技术存在的问题，提供一种适宜的利用质子型离子液体为萃取剂萃取分离煤焦油中的碱性氮化物，同时实现萃取剂质子型离子液体循环利用的方法。
[技术方案]
本发明提出一种利用质子型离子液体萃取分离煤焦油中碱性氮化物的方法，该方法使用质子型离子液体作为萃取剂，采用液液萃取和常规精馏。同时，本发明克服现有技术中的缺点，提出了一种先液液萃取，再常规精馏分离煤焦油中碱性氮化物的方法。本发明利用质子型离子液体和碱性氮化物之间的高效作用，利用液液萃取和常规精馏从煤焦油中分离碱性氮化物，同时实现质子型离子液体的回收利用。该方法解决了目前常规分离碱性氮化物的诸多问题，降低了分离成本，提高了产品的纯度。
本发明通过以下技术方案实现的：
按摩尔比1:1准确称量合成质子型离子液体所用的质子供体和浓硫酸，先将质子供体放入圆底烧瓶中，置于磁力搅拌恒温油浴锅中，不断搅拌；将浓硫酸逐滴加入质子供体中，逐步升温至80℃，反应12h，然后用有机溶剂洗涤产物，有机溶剂与产物的体积比为1:4，洗涤后的产品在旋转蒸发器中蒸发40min，重复洗涤蒸发三次，最后在真空干燥箱中以70℃干燥 24h后制得质子型离子液体；
将质子型离子液体从萃取塔顶部引入，模型油从萃取塔底部引入，质子型离子液体与模型油进料摩尔比为0.3～0.5，采用五级逆流萃取，萃取塔理论板数为9～17块，萃取温度为25～40℃，萃取压力为1atm，待质子型离子液体与模型油在萃取塔中逆流充分接触后，塔底得到含碱性氮化物的离子液体相，塔顶为脱除碱性氮化物后的油相；
对含碱性氮化物的离子液体相进行精馏，精馏塔理论板数为30-50块，塔底温度为115-140℃，回流比2-6，在精馏塔塔顶得到碱性氮化物，塔底得到质子型离子液体并输送至萃取塔循环使用。
该分离方法所采用的装置包括顺次连接的萃取塔(T1)、转料泵(P1)、常压精馏塔(D1)、循环泵(P2)，其中所述的萃取塔(T1)塔底出口和所述的转料泵(P1)进料口连接，所述的转料泵(P1)出料口和所述的常压精馏塔(D1)进料口连接，所述的常压精馏塔(D1)塔底出料口和所述的循环泵(P2)进料口连接，所述的循环泵(P2)出料口和萃取塔(T1)离子液体进料口连接。
上述技术方案中，本发明所用的质子型离子液体为N-甲基吡咯烷酮硫酸氢盐和四乙基硫酸氢铵。
上述技术方案中，所述的有机溶剂为乙酸乙酯和二氯甲烷。
上述技术方案中，本发明所用的煤焦油是由一种等效简化的方法配置的模型油代替，本发明以甲苯和正己烷的质量混合比为1:4，碱性氮化物质量分数为5％制备模型油。
上述技术方案中，本发明经萃取从塔顶得到的煤焦油中的碱性氮化物的萃取效率为 96.0％～99.9％。
上述技术方案中，本发明经萃取和精馏得到的碱性氮化物的萃取效率为96.8％～99.9％。
上述技术方案中，本发明经精馏得到的质子型离子液体的回收率为98.0％～99.9％。
[附图说明]
图1为本发明的从煤焦油中分离碱性氮化物的液液萃取-常规精馏工艺流程图。
T1-萃取塔；D1-常规精馏塔；P1-转料泵；P2-循环泵。
[具体实施方式]
本发明用以下实施例说明采用N-甲基吡咯烷酮硫酸氢盐和四乙基硫酸氢铵为萃取剂，一个萃取塔和一个常规精馏相结合分离煤焦油(模型油)中的碱性氮化物(吡啶或喹啉)。但本发明并不限于下述实施例，在不脱离前后所述宗旨的范围内，变化实施例都包含在本发明的技术范围内。
模型油的配制：准确称量3.95g碱性氮化物溶于60g正己烷和15g甲苯中，配制成含氮量为5％的模型油。
离子液体的配制：
(1)按摩尔比1:1准确称量N-甲基吡咯烷酮和浓硫酸，先将N-甲基吡咯烷酮放入圆底烧瓶中，置于磁力搅拌恒温油浴锅中，不断搅拌；将浓硫酸逐滴加入N-甲基吡咯烷酮中，逐步升温至80℃，反应12h，然后用乙酸乙酯洗涤产物，乙酸乙酯与产物的体积比为1:4，洗涤后的产品在旋转蒸发器中蒸发40min，重复洗涤蒸发三次，最后在真空干燥箱中以70℃干燥 24h后制得N-甲基吡咯烷酮硫酸氢盐；
(2)按摩尔比1:1准确称量四乙基溴化铵和浓硫酸，先将四乙基溴化铵放入圆底烧瓶中，置于磁力搅拌恒温水浴锅中，不断搅拌，然后将浓硫酸逐滴加入烧瓶中，在室温下搅拌12h，然后用二氯甲烷洗涤产物，二氯甲烷与产物的体积比为1:4，洗涤后的产品在旋转蒸发器中蒸发40min，重复洗涤蒸发三次，最后在真空干燥箱中以70℃干燥24h后制得四乙基硫酸氢铵。
实施例1
如图一所示，将所选离子液体N-甲基吡咯烷酮硫酸氢盐从萃取塔T1中上部引入，模型油从萃取塔下部引入，N-甲基吡咯烷酮硫酸氢盐与模型油的进料摩尔流量比为0.3，采用五级逆流萃取，萃取温度为25℃，压力为1atm，萃取塔板数为9。萃取相从萃取塔T1塔顶采出，萃余相从塔底采出，得到的模型油的脱氮率为96.0％。萃取相经转料泵P1从精馏塔D1中部引入。精馏塔塔釜温度为120℃，压力是1atm，回流比为2，精馏塔塔板数为30，精馏塔顶部采出的碱性氮化物(吡啶)的摩尔分数为96.8％，底部得到的离子液体N-甲基吡咯烷酮硫酸氢盐的摩尔分数为98.0％，经循环泵P2循环回萃取塔T1，重复利用。
实施例2
如图一所示，将所选离子液体N-甲基吡咯烷酮硫酸氢盐从萃取塔T1中上部引入，模型油从萃取塔下部引入，N-甲基吡咯烷酮硫酸氢盐与模型油的进料摩尔流量比为0.4，采用五级逆流萃取，萃取温度为40℃，压力为1atm，萃取塔板数为17。萃取相从萃取塔T1塔顶采出，萃余相从塔底采出，得到的模型油的脱氮率为99.3％。萃取相经转料泵P1从精馏塔D1中部引入。精馏塔塔釜温度为124℃，压力是1atm，回流比为3，精馏塔塔板数为44，精馏塔顶部采出的碱性氮化物(喹啉)的摩尔分数为99.0％，底部得到的离子液体N-甲基吡咯烷酮硫酸氢盐的摩尔分数为98.7％，经循环泵P2循环回萃取塔T1，重复利用。
实施例3
如图一所示，将所选离子液体四乙基硫酸氢铵从萃取塔T1中上部引入，模型油从萃取塔下部引入，四乙基硫酸氢铵与模型油的进料摩尔流量比为0.4，采用五级逆流萃取，萃取温度为30℃，压力为1atm，萃取塔板数为12。萃取相从萃取塔T1塔顶采出，萃余相从塔底采出，得到的模型油的脱氮率为99.4％。萃取相经转料泵P1从精馏塔D1中部引入。精馏塔塔釜温度为115℃，压力是1atm，回流比为3，精馏塔塔板数为37，精馏塔顶部采出的碱性氮化物(吡啶)的摩尔分数为99.2％，底部得到的离子液体四乙基硫酸氢铵的摩尔分数为99.7％，经循环泵P2循环回萃取塔T1，重复利用。
实施例4
如图一所示，将所选离子液体四乙基硫酸氢铵从萃取塔T1中上部引入，模型油从萃取塔下部引入，四乙基硫酸氢铵与模型油的进料摩尔流量比为0.5，采用五级逆流萃取，萃取温度为35℃，压力为1atm，萃取塔板数为15。萃取相从萃取塔T1塔顶采出，萃余相从塔底采出，得到的模型油的脱氮率为98.9％。萃取相经转料泵P1从精馏塔D1中部引入。精馏塔塔釜温度为140℃，压力是1atm，回流比为4，精馏塔塔板数为50，精馏塔顶部采出的碱性氮化物(喹啉)的摩尔分数为99.9％，底部得到的离子液体四乙基硫酸氢铵的摩尔分数为99.9％，经循环泵P2循环回萃取塔T1，重复利用。

Claims (3)

1.一种利用质子型离子液体萃取分离煤焦油中碱性氮化物的方法，其特征在于：该方法包括以下步骤：
（1）将质子型离子液体N-甲基吡咯烷酮硫酸氢盐和四乙基硫酸氢铵从萃取塔顶部引入，模型油从萃取塔底部引入，质子型离子液体与模型油进料摩尔比为0.3~0.5，采用五级逆流萃取，萃取塔理论板数为9~17块，萃取温度为25~40℃，萃取压力为1atm，待质子型离子液体与模型油在萃取塔中逆流充分接触后，塔底得到含碱性氮化物的离子液体相，塔顶为脱除碱性氮化物后的油相；
（2）对含碱性氮化物的离子液体相进行精馏，精馏塔理论板数为30-50块，塔底温度为115-140℃，回流比为2-6，在精馏塔塔顶得到碱性氮化物，塔底得到质子型离子液体并输送至萃取塔循环使用，分离得到的模型油中碱性氮化物的萃取效率为：96.0%~99.0%；
该分离方法所采用的装置包括顺次连接的萃取塔（T1）、转料泵（P1）、常压精馏塔（D1）、循环泵（P2），其中所述的萃取塔（T1）塔底出口和所述的转料泵（P1）进料口连接，所述的转料泵（P1）出料口和所述的常压精馏塔（D1）进料口连接，所述的常压精馏塔（D1）塔底出料口和所述的循环泵（P2）进料口连接，所述的循环泵（P2）出料口和萃取塔（T1）离子液体进料口连接；
质子型离子液体N-甲基吡咯烷酮硫酸氢盐和四乙基硫酸氢铵可按如下步骤制得：按摩尔比1: 1准确称量合成质子型离子液体所用的质子供体和浓硫酸，先将质子供体放入圆底烧瓶中，置于磁力搅拌恒温油浴锅中，不断搅拌；将浓硫酸逐滴加入质子供体中，逐步升温至80℃，反应12h，然后用有机溶剂乙酸乙酯和二氯甲烷洗涤产物，有机溶剂与产物的体积比为1:4，洗涤后的产品在旋转蒸发器中蒸发40min，重复洗涤、蒸发三次，最后在真空干燥箱中以70℃干燥24h后即得。
2.根据权利要求1所述的一种利用质子型离子液体萃取分离煤焦油中碱性氮化物的方法，其特征在于：所述的煤焦油是由一种等效简化的方法配制的模型油代替，模型油中甲苯和正己烷的质量比为1:4，碱性氮化物质量分数为5%。
3.根据权利要求1所述的一种利用质子型离子液体萃取分离煤焦油中碱性氮化物的方法，其特征在于：分离得到的碱性氮化物的回收率为：96.8%~99.9%。
CN202011533950.2A 2020-12-23 2020-12-23 一种利用质子型离子液体萃取分离煤焦油中碱性氮化物的方法 Active CN112812800B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202011533950.2A CN112812800B (zh) 2020-12-23 2020-12-23 一种利用质子型离子液体萃取分离煤焦油中碱性氮化物的方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202011533950.2A CN112812800B (zh) 2020-12-23 2020-12-23 一种利用质子型离子液体萃取分离煤焦油中碱性氮化物的方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN112812800A CN112812800A (zh) 2021-05-18
CN112812800B true CN112812800B (zh) 2022-09-23

Family

ID=75853675

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202011533950.2A Active CN112812800B (zh) 2020-12-23 2020-12-23 一种利用质子型离子液体萃取分离煤焦油中碱性氮化物的方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN112812800B (zh)

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5964987A (en) * 1997-09-15 1999-10-12 Dakota Gasification Company Neutral oil removal from natural cresylic acid mixtures
US6194344B1 (en) * 1996-05-31 2001-02-27 Maruzen Petrochemical Co., Ltd Process for preparing carbonaceous material carrying ultrafinely dispersed metal
WO2002062923A2 (en) * 2001-02-08 2002-08-15 Bp Corporation North America Inc. Transportation fuels

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6824750B2 (en) * 2000-02-16 2004-11-30 Shell Oil Company Vertical extending liquid/liquid contacting column
CN103059894A (zh) * 2011-10-20 2013-04-24 中国科学院过程工程研究所 一种基于离子液体的煤含碳残渣萃取分离的方法
CN103525443B (zh) * 2013-10-18 2015-02-04 安徽工业大学 一种利用离子液体预处理提高褐煤热解焦油产率的方法
US20150136660A1 (en) * 2013-11-19 2015-05-21 Uop Llc Process for removing a contaminant from coal tar
CN107501051B (zh) * 2017-09-14 2020-09-04 北京化工大学 一种用季氨基双阳离子液体萃取分离油酚混合物中酚类化合物的方法
CN110028386B (zh) * 2019-05-23 2022-07-19 山东科技大学 一种利用疏水性咪唑类离子液体萃取分离四氟丙醇和水的方法
CN110590512B (zh) * 2019-10-16 2022-08-12 山东科技大学 一种咪唑基离子液体分离煤焦油中苯酚的方法

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6194344B1 (en) * 1996-05-31 2001-02-27 Maruzen Petrochemical Co., Ltd Process for preparing carbonaceous material carrying ultrafinely dispersed metal
US5964987A (en) * 1997-09-15 1999-10-12 Dakota Gasification Company Neutral oil removal from natural cresylic acid mixtures
WO2002062923A2 (en) * 2001-02-08 2002-08-15 Bp Corporation North America Inc. Transportation fuels

Also Published As

Publication number Publication date
CN112812800A (zh) 2021-05-18

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN106431812A (zh) 一种萃取精馏分离甲苯‑甲醇‑水共沸物的方法及装置
CN110028386B (zh) 一种利用疏水性咪唑类离子液体萃取分离四氟丙醇和水的方法
CN111138347B (zh) 一种乙烯基吡啶类化合物分水工业化方法和装置
CN110668989B (zh) 一种dcb-nmp混合物的节能分离方法及系统
CN112812800B (zh) 一种利用质子型离子液体萃取分离煤焦油中碱性氮化物的方法
CN115057756A (zh) 一种渗透汽化萃取精馏工艺分离环己烷-异丙醇-水的方法
CN216677026U (zh) 一种高效的nmp精馏提纯系统
CN111170823B (zh) 一种从焦油中同时提取酚和萘的方法
CN111517920B (zh) 一种三塔间歇精馏分离四氢呋喃-甲醇-水的工艺
CN209759339U (zh) 一种头孢呋辛酸生产中二氯甲烷的回收装置
CN113185409B (zh) 一种离子液体萃取分离正庚烷-碳酸二甲酯的方法
CN107382743A (zh) 一种萃取精馏提纯精制三乙胺的方法
CN201292325Y (zh) 重整碳十芳烃生产均四甲苯的装置
CN111606918B (zh) 一种从油樟粗油中制备高纯1,8-桉叶素的方法
CN210595851U (zh) 一种烷烃溴化反应系统
CN103772329B (zh) 从糠醛汽提蒸汽冷凝液中同时萃取回收糠醛和醋酸的方法
CN110698340A (zh) 一种反应精馏隔壁塔技术生产乳酸乙酯的工艺方法
CN109134390B (zh) 一种氟烷基氟醚唑的连续化提纯方法
CN112225636A (zh) 一种离子液体液液萃取-闪蒸分离正己烷和丙酮的方法
CN100575343C (zh) 精制咔唑的工艺方法
CN221107018U (zh) 一种分离二甲基甲酰胺溶液的系统装置
CN111747829B (zh) 一种草蒿脑的分离提纯方法
CN110156747B (zh) 一种用于三聚甲醛的分隔壁反应精馏生产工艺方法及装置
CN113214048B (zh) 一种三塔热集成变压精馏分离异丁醇、乙酸异丁酯、乙醇的方法
CN111635425B (zh) 一种用于分离甲苯和硅醚的方法及系统

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant