【摘 要】
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石脑油是乙烯裂解的重要原料,而降低石脑油中的芳烃含量是提高乙烯收率和减少设备结焦的关键,对石脑油中芳烃/烷烃混合物进行高效分离,在促进乙烯产业发展的同时,对于实现石油资源的高效综合利用具有重要的意义。液液萃取是有效的分离方法之一,其关键是高效萃取剂的设计与开发。低共熔溶剂（DESs）因具有结构可设计性、合成简单、挥发性低等特点,是有较好应用前途的萃取溶剂。本文以甲苯-正庚烷体系和甲苯-环己烷体系为
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石脑油是乙烯裂解的重要原料,而降低石脑油中的芳烃含量是提高乙烯收率和减少设备结焦的关键,对石脑油中芳烃/烷烃混合物进行高效分离,在促进乙烯产业发展的同时,对于实现石油资源的高效综合利用具有重要的意义。液液萃取是有效的分离方法之一,其关键是高效萃取剂的设计与开发。低共熔溶剂（DESs）因具有结构可设计性、合成简单、挥发性低等特点,是有较好应用前途的萃取溶剂。本文以甲苯-正庚烷体系和甲苯-环己烷体系为模拟油体系,设计并合成了以吡啶基离子液体（Epy Cl）为氢键受体（HBA）和乙酰丙酸（LA）为氢键供体（HBD）的低共熔溶剂,主要根据萃取剂和芳烃/烷烃分子间π-π相互作用力,以及极性萃取剂对芳烃/烷烃产生不同的诱导偶极矩,引起芳烃/烷烃分子间极性偶极矩的差异,根据“极性相似相溶”的原理,实现芳烃/烷烃的有效分离。确定了HBA与HBD摩尔配比为Epy Cl:LA（2:1）,系统考察了料液相初始浓度、操作温度和剂油比等因素的影响,结果表明,在298 K,甲苯摩尔含量为10%的条件下,对于甲苯-正庚烷和甲苯-环己烷体系,甲苯的选择性分别达到为69.57和24.41,所设计合成的DESs萃取剂有较好萃取选择性、循环使用性能和稳定性。为进一步提高所合成的DESs对芳烃/烷烃混合物的分离性能,揭示DESs萃取规律和机理。从C=O与芳烃中的苯环发生π-π相互作用的角度强化萃取效果,结合“极性相似相溶”定律,以咪唑类离子液体为HBAs,酰胺类化合物为HBDs,设计并合成了一系列咪唑类离子液体基DESs。系统考察了HBA与HBD的配比、HBA的烷基侧链长度和HBD的结构等因素,确定了Emim Cl:DMU（2:1）为用于芳烃/烷烃分离的最佳萃取剂。并通过量化计算研究了DES与甲苯/正庚烷/环己烷之间的分离机理。在298.15 K,芳烃含量为10 mol%的条件下,对甲苯-正庚烷体系,芳烃的选择性分别达到113.95,在甲苯-环己烷体系中的选择性与吡啶基DES效果一致。该DES可重复使用6次以上,分离性能无明显降低。采用Othmer-Tobias方程检验实验数据的可靠性,相关系数接近于1,实验数据可靠。利用NRTL热力学模型可以将两种体系的液液平衡数据进行关联。本文设计并合成的离子液体基低共熔溶剂在萃取分离芳烃/烷烃混合物表现出良好的萃取性能,通过量化计算初步探讨了萃取机理,这将为石脑油高效利用的高效萃取剂的设计提供理论指导。
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