離子液體在乙烯-乙烷、1-己烯-正己烷分離中的應(yīng)用基礎(chǔ)研究.pdf

1、低碳烯烴、烷烴是重要的基礎(chǔ)化工原料，然而兩者的分子結(jié)構(gòu)相似、揮發(fā)度相近，其分離已成為化工分離領(lǐng)域難度較大、耗能較高的過(guò)程之一。本文利用離子液體幾乎不揮發(fā)、結(jié)構(gòu)性質(zhì)易調(diào)控等特點(diǎn)，以離子液體為萃取劑或吸收劑分離乙烯/乙烷、1-己烯/正己烷，探索基于離子液體的烯烴/烷烴分離新方法。
　　本文設(shè)計(jì)合成了一系列結(jié)構(gòu)上含有氨基、氰基、酰胺基等具有不飽和π電子基團(tuán)的單、雙取代功能化咪唑型離子液體，其中酰胺雙取代功能化離子液體[(CON)2im]

2、[NTf2]為首次合成。利用此類基團(tuán)與烯烴雙鍵的π-π、氫鍵等作用，提高離子液體對(duì)烯烴/烷烴的分離選擇性。采用核磁共振、紅外光譜和熱重分析等方法表征了功能化離子液體的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)。
　　研究了16種離子液體對(duì)1-己烯/正己烷的萃取分離性能，考察陰離子結(jié)構(gòu)、陽(yáng)離子烷基側(cè)鏈和取代基結(jié)構(gòu)對(duì)分離性能的影響。研究表明離子液體具有良好的1-己烯/正己烷分離選擇性，選擇性在1.5-3.0之間。離子液體陰離子的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)顯著影響分離性能，其中陰離子

3、為[NTf2]的離子液體具有較高的分配系數(shù)，1-己烯的分配系數(shù)隨著咪唑陽(yáng)離子烷基側(cè)鏈長(zhǎng)度的增加而增大，在[C6mim][NTf2]中的分配系數(shù)達(dá)到0.27，約為[C2mim][NTf2]的3倍，陽(yáng)離子上氰基、酰胺基等功能基團(tuán)的引入可提高離子液體的分離選擇性，但分配系數(shù)有所降低，其中陽(yáng)離子酰胺基功能化離子液體[CONmim][NTf2]的分離選擇性達(dá)到2.93。
　　測(cè)定了0.5-1.1 bar下乙烯和乙烷在氰基單、雙取代功能化離子

4、液體中的溶解度，考察功能基團(tuán)對(duì)分離的影響。乙烯在常規(guī)離子液體[Bmim][NTf2]、氰基單雙取代離子液體[CPmim][NTf2]、[(CP)2im][NTf2]中的亨利系數(shù)分別為75.4 bar、124bar和131 bar，與乙烷的選擇性分別為1.32、1.67和2.17，結(jié)果表明氰基功能基團(tuán)的引入可顯著提高對(duì)乙烯/乙烷的分離選擇性。
　　研究了含銀鹽離子液體對(duì)烯烴/烷烴的分離性能，建立了烯烴的萃取和吸收平衡模型。銀鹽的加入

5、可顯著提高烯烴的溶解度，而烷烴的溶解度幾乎不變，因此含銀鹽離子液體具有良好烯烴/烷烴分離選擇性。離子液體對(duì)1-己烯/正己烷的萃取分離選擇性隨著原料中1-己烯/正己烷體積比的下降而增大，當(dāng)1-己烯體積濃度為0.05時(shí)，分離選擇性高達(dá)14.8。平衡模型研究表明當(dāng)Ag/1-己烯摩爾比為1.56至0.09時(shí)，1-己烯與銀離子主要以1∶2形式絡(luò)合，而當(dāng)Ag/乙烯摩爾比為0.31至0.20時(shí)，乙烯與銀離子主要以1∶1形式絡(luò)合。
　　采用氣相色