离子液体用于丙酮甲醇共沸体系分离的汽液相平衡行为研究

来源 :北京化工大学 | 被引量 : 9次 | 上传用户:aierlansi
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丙酮-甲醇作为工业上常见的待分离体系,由于其在101.3kPa下,当丙酮摩尔分数x1=0.776时存在最低共沸点,所以使用普通精馏的方式难以对其进行分离。工业上常采用萃取精馏的方式来解决这一问题,但是目前现有的萃取剂大多为有机溶剂,其挥发性和毒性抑制了这一类其在工业上的应用;而加盐精馏由于固体盐存在着易腐蚀塔板和堵塞塔板的缺点,也难以在工业上应用。所以我们需要一种新型的萃取剂用于共沸物体系的分离。本实验选取了一系列磷酸酯类离子液体通过测定其在丙酮-甲醇体系中的汽液平衡数据的方法,研究其对该体系的分离性能。本实验研究的磷酸酯类离子液体为:1-烷基-3-甲基咪唑磷酸二烷基酯盐-[AMIM][DAP],其中选取的烷基为甲基(CH3)、乙基(C2H5)和丁基(C4H9)。这一系列离子液体具有合成简单,成本低廉等优势。首先实验测定了丙酮(1)+甲醇(2)、丙酮(1)+离子液体(3)以及甲醇(2)+离子液体(3)的二元体系等压汽液平衡数据,并研究了随着离子液体加入,对于丙酮和甲醇活度系数的影响,发现:随着离子液体的加入,丙酮和甲醇的活度系数会出现不同的变化,分别得到升高和降低。实验研究了含有离子液体的三元体系等压汽液平衡行为,结果表明:丙酮(1)-甲醇(2)体系的汽液平衡曲线(x`1-y1)会随着离子液体的加入出现明显的上移,表明丙酮的挥发性能得到了增强;通过计算可以得到离子液体加入对于丙酮相对挥发度的影响,随着离子液体的加入,丙酮相对于甲醇的相对挥发度得到大幅度的提升,对于所研究的三种离子液体,在其摩尔分数为0.05时,α12大于1。且通过分析可得,三种磷酸酯类离子液体对于本体系分离性能的比较为:[BMIM][DBP]<[EMIM][DEP]<[MMIM][DMP]。本实验采用了电解质有规双液模型(electrolyte non-random two liquid, e-NRTL)对于实验所测得的汽液平衡数据进行关联,关联的最大相对偏差对于二元体系和三元体系分别是:3.768%和4.765%,关联温度的最大绝对偏差为:0.93K和0.88K。证明对于本实验所测得的汽液平衡数据,可以使用e-NRTL模型进行关联。实验研究结果表明,磷酸酯类离子液体可以作为分离丙酮(1)-甲醇(2)共沸体系的萃取剂。
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