專利名稱：一種基于離子液體的碳五分離用混合溶劑的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及石油化工領(lǐng)域，進(jìn)一步地說，是涉及一種基于離子液體的碳五分離用混合溶劑。
背景技術(shù)：
碳五餾分是乙烯生產(chǎn)裝置的重要聯(lián)產(chǎn)品，其中異戊二烯、環(huán)戊二烯和間戊二烯等皆是有機(jī)化工和精細(xì)化工的重要原料。隨著石油化工的發(fā)展，碳五餾分的分離和利用對合理利用資源、提高乙烯裝置的經(jīng)濟(jì)性有重要意義。裂解碳五餾分中各組分不僅沸點(diǎn)相近，還可相互形成二組分及三組分共沸物，采用普通蒸餾的方法難以得到高純度產(chǎn)品。分離工藝一般采用溶劑通過萃取精餾來分離異戊二烯、間戊二烯和環(huán)戊二烯等，工業(yè)上常用的溶劑有乙腈(ACN)、二甲基甲酰胺(DMF)、N-甲基吡咯烷酮(NMP)等。乙腈抽提法，簡稱ACN法，是國外廣泛采用的C5餾分分離方法之一。乙腈法的特點(diǎn)是來源豐富，價(jià)格低廉，對設(shè)備腐蝕小。由于乙腈粘度低，故萃取蒸餾塔的塔板效率較高。同時(shí)由于沸點(diǎn)低，使系統(tǒng)溫度較低，可以節(jié)省能耗。乙腈法的缺點(diǎn)是溶劑選擇性較低，要求理論板數(shù)較高，并且回流比較大，沸點(diǎn)低雖然會使能耗較低，但同時(shí)也使產(chǎn)品夾帶少量溶劑， 需要水洗。DMF法又稱GPI法，最早由日本瑞翁公司于1971年開發(fā)。DMF法的缺點(diǎn)是溶劑穩(wěn)定性較差，極易水解、熱容高、沸點(diǎn)高。并且，DMF的毒性相對較高，對操作人員的身體健康有著潛在的不良影響。綜上所述，現(xiàn)有工藝存在著溶劑選擇性較差的問題。

發(fā)明內(nèi)容
為解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的溶劑選擇性差的問題，本發(fā)明提供了一種基于離子液體的碳五分離用混合溶劑，可提高碳五各組分間相對揮發(fā)度、提高溶劑選擇性。本發(fā)明的目的是提供一種基于離子液體的碳五分離用混合溶劑。所述混合溶劑包含主溶劑和離子液體，所述主溶劑和離子液體的重量比為(70 99) (30 1)，優(yōu)選為(80 98) O 20)。所述主溶劑為乙腈、二甲基甲酰胺、N-甲基吡咯烷酮中的一種；所述離子液體為以下物質(zhì)中的一種陽離子為咪唑陽離子，陰離子為氟磷酸陰離子或鹵素陰離子的咪唑類離子液體；雙季膦鹽類離子液體、醇胺類離子液體、季胺類離子液體。優(yōu)選以下物質(zhì)中的一種1-乙基-3-甲基咪唑溴鹽、1-丁基-3-甲基咪唑溴鹽、 1-己基-3-甲基咪唑溴鹽、1-辛基-3-甲基咪唑溴鹽、1-癸基-3-甲基咪唑溴鹽、1-丁基-3-甲基咪唑六氟磷酸鹽、雙季膦溴鹽、乙醇胺乙酸、芐基三甲基氫氧化銨乙酰水楊酸、 1- 丁基-3-甲基咪唑四氟硼酸鹽。離子液體兼具鹽和溶劑兩種特性，可溶于萃取劑中。離子液體在一定程度上提高了烴類物質(zhì)相互之間的相對揮發(fā)度和溶解度，增強(qiáng)了溶劑的選擇性，提高萃取劑的分離效^ ο本發(fā)明利用的是“鹽溶”效應(yīng)來提高各組分間的相對揮發(fā)度。所謂的鹽效應(yīng)是在互成平衡的兩相體系中，加入不揮發(fā)的鹽，使平衡點(diǎn)發(fā)生遷移。對二元汽液平衡，它表現(xiàn)為增大某組分的揮發(fā)度的“鹽析”效應(yīng)和減小另一組分揮發(fā)度的“鹽溶”效應(yīng)。通過鹽的加入， 可進(jìn)一步提高溶劑中各組分間的相對揮發(fā)度，增加溶劑的選擇性。本發(fā)明的混合溶劑可采用簡單直接混合的方式，將離子液體按照所述比例加入到主溶劑中，攪拌均勻后即可。采用本發(fā)明的混合溶劑萃取精餾分離碳五組分，可提高碳五組分間相對揮發(fā)度， 可大大降低溶劑比、減少萃取精餾塔板數(shù)，降低生產(chǎn)成本，節(jié)省物耗和能耗。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合實(shí)施例，進(jìn)一步說明本發(fā)明。但是本發(fā)明不局限于這些實(shí)施例。實(shí)施例1在室溫下，在1升的燒杯中加入到900克N-甲基吡咯烷酮(NMP，上海福森化工有限公司生產(chǎn))，再加入100克的離子液體1- 丁基-3-甲基咪唑四氟硼酸鹽(上海成捷化學(xué)公司生產(chǎn))，攪拌10分鐘，混合均勻即可；NMP與1-丁基-3-甲基咪唑四氟硼酸鹽的重量比為 90 10。實(shí)施例2在室溫下，在1升的燒杯中加入到850克N-甲基吡咯烷酮(NMP，上海福森化工有限公司生產(chǎn))，再加入50克的離子液體1- 丁基-3-甲基咪唑四氟硼酸鹽(上海成捷化學(xué)公司生產(chǎn))，再加入100克的水，攪拌10分鐘，混合均勻即可；NMP與1- 丁基-3-甲基咪唑四氟硼酸鹽的重量比為85 5。實(shí)施例3制備方法同實(shí)施例1，取二甲基甲酰胺(DMF，上海朗瑞精細(xì)化學(xué)品有限公司生產(chǎn))950克、1-乙基-3-甲基咪唑溴鹽(溧陽東郊化工廠生產(chǎn))50克，攪拌混合均勻；DMF與 1-乙基-3-甲基咪唑溴鹽的重量比為95 5。實(shí)施例4制備方法同實(shí)施例1，取乙腈(ACN，上海朗瑞精細(xì)化學(xué)品有限公司生產(chǎn))800克、 1-丁基-3-甲基咪唑溴鹽200克(溧陽東郊化工廠生產(chǎn))，攪拌混合均勻，ACN與1-丁基-3-甲基咪唑溴鹽的重量比為80 20。實(shí)施例5制備方法同實(shí)施例1，取乙腈(ACN，上海朗瑞精細(xì)化學(xué)品有限公司生產(chǎn))900克、 1- 丁基-3-甲基咪唑六氟磷酸鹽100克(市售，溧陽東郊化工廠生產(chǎn))，攪拌混合均勻，ACN 與1-己基-3-甲基咪唑溴鹽的重量比為90 10。實(shí)施例6制備方法同實(shí)施例1，取二甲基甲酰胺(DMF，上海朗瑞精細(xì)化學(xué)品有限公司生產(chǎn))970克、1-癸基-3-甲基咪唑溴鹽30克(上海比陽實(shí)業(yè)有限公司)，攪拌混合均勻，DMF 與1-癸基-3-甲基咪唑溴鹽的重量比為97 3。
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試驗(yàn)1在一氣相單循環(huán)的玻璃汽液平衡釜中測定氣液相平衡數(shù)據(jù)，進(jìn)行了對比實(shí)驗(yàn)。在沸騰室內(nèi)加入已配好的原料液，開始加熱；在其上方的冷凝管中通入冷卻水，一定時(shí)間后溶液開始沸騰。當(dāng)溫度達(dá)到穩(wěn)定后，再平衡1 2小時(shí)，然后同時(shí)取汽、液兩相樣品進(jìn)行色譜分析，計(jì)算各組分的相對揮發(fā)度。分別采用了實(shí)施例1中的混合溶劑與純NMP溶劑，測定了異戊烷、正戊烷、2-甲基-ι- 丁烯等碳五組分對異戊二烯的相對揮發(fā)度，其結(jié)果如下表所示
相對揮發(fā)度NMP實(shí)施例1
異戊燒3O
正戊燒2^43Λ
2- 甲基-1- 丁烯1775 2 2
1-戊烯 Γ86 2 35
2-甲基-2-丁烯L4Γθ 異戊二烯 1 1
2- 丁塊0.997 0 95
反-1，3-戊二烯0 78 0 65
順-1，3-戊二烯07 06
環(huán)戊二烯062 0 55
~1- 戊塊0 54 0 45由上表數(shù)據(jù)可以看出，混合溶劑提高了各組分之間的相對揮發(fā)度。試驗(yàn)2分別采用純NMP溶劑和實(shí)施例2中的混合溶劑，在碳五萃取精餾裝置上做對比試驗(yàn)，萃取精餾裝置為填料塔，碳鋼材質(zhì)，塔徑50mm，填料為不銹鋼絲環(huán)填料，塔釜采用電加熱。流量為10kg/h的碳五原料(主要組成為碳四8.4%，戊烷11.6%，戊烯19. 2，炔烴 0.2%，異戊二烯21.4%，環(huán)戊二烯17. 2%，間戊二烯13.9%，碳六8. 1% )從塔中加入，萃取劑從塔頂加入，改變萃取劑用量，分析塔頂、塔釜采出物料的組成。試驗(yàn)結(jié)果如下在達(dá)到同樣的異戊二烯回收率(塔頂采出物流中異戊二烯含量相同)的條件下， 當(dāng)采用純NMP萃取劑時(shí)，萃取精餾塔的溶劑比為5. 3 (萃取劑質(zhì)量流量與碳五原料質(zhì)量流量比)，萃取精餾塔塔頂壓力0. 15MPa(絕)、塔釜溫度155°C ；采用實(shí)施例2中的混合溶劑時(shí)， 萃取精餾塔的溶劑比為2. 0(質(zhì)量比)，塔頂壓力0. 15MPa(絕)，塔釜溫度150°C。
結(jié)果表明，使用本發(fā)明的混合溶劑，可以大大降低溶劑比，節(jié)省物耗和能耗。
權(quán)利要求
1.一種基于離子液體的碳五分離用混合溶劑，其特征在于所述混合溶劑包含主溶劑和離子液體，所述主溶劑和離子液體的重量比為(70 99) (30 1)，所述主溶劑為乙腈、二甲基甲酰胺、N-甲基吡咯烷酮中的一種； 所述離子液體為以下物質(zhì)中的一種陽離子為咪唑陽離子，陰離子為氟磷酸陰離子或鹵素陰離子的咪唑類離子液體；雙季膦鹽類離子液體、醇胺類離子液體、季胺類離子液體。
2.如權(quán)利要求1所述的一種基于離子液體的碳五分離用混合溶劑，其特征在于 所述離子液體為以下物質(zhì)中的一種1-乙基-3-甲基咪唑溴鹽、1-丁基-3-甲基咪唑溴鹽、1-己基-3-甲基咪唑溴鹽、1-辛基-3-甲基咪唑溴鹽、1-癸基-3-甲基咪唑溴鹽、1- 丁基-3-甲基咪唑六氟磷酸鹽、雙季膦溴鹽、乙醇胺乙酸、芐基三甲基氫氧化銨乙酰水楊酸、1-丁基-3-甲基咪唑四氟硼酸鹽。
3.如權(quán)利要求1或2所述的一種基于離子液體的碳五分離用混合溶劑，其特征在于 所述主溶劑和離子液體的重量比為(80 98) 0 20)。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種基于離子液體的碳五分離用混合溶劑。所述混合溶劑包含主溶劑和離子液體，主溶劑和離子液體的重量比為(70～99)∶(30～1)，主溶劑為乙腈、二甲基甲酰胺、N-甲基吡咯烷酮中的一種；離子液體為以下物質(zhì)中的一種陽離子為咪唑陽離子，陰離子為氟磷酸陰離子或鹵素陰離子的咪唑類離子液體；雙季膦鹽類離子液體、醇胺類離子液體、季胺類離子液體。采用本發(fā)明的混合溶劑萃取精餾分離碳五組分，可提高碳五組分間相對揮發(fā)度，可大大降低溶劑比、減少萃取精餾塔板數(shù)，降低生產(chǎn)成本，節(jié)省物耗和能耗。
文檔編號C07C7/08GK102452882SQ20101051136
公開日2012年5月16日 申請日期2010年10月19日 優(yōu)先權(quán)日2010年10月19日
發(fā)明者劉智信, 廖麗華, 李東風(fēng), 李曉峰, 程建民, 羅淑娟 申請人:中國石油化工股份有限公司, 中國石油化工股份有限公司北京化工研究院