[发明专利]一种离子液体作为萃取精馏分离苯和环己烷的溶剂的应用

说明书

技术领域

本发明涉及一种离子液体的应用，特别涉及一种离子液体作为溶剂在萃取精馏分离苯和环己烷过程中的应用。

背景技术

在石油加工工业中，苯和环己烷因为沸点相近(苯为80.1℃，环己烷为80.74℃)，相对挥发度接近于1，所以利用普通精馏的办法很难将其分离，所需的理论板数很多，或者需要采用很大回流比，操作费用远远高于一般体系的分离。

表1列出了一定分离要求下，用普通蒸馏分离不同相对挥发度的体系所需的理论板数近似值。由此可知，体系的相对挥发度越大越容易分离，若能使物质的相对挥发度从1.02增加到1.2，则理论塔板数可减少至1/9.3。因此工业上常采用萃取蒸馏的方法，向混合物中加入第三种组分作溶剂，改变体系的相对挥发度，从而使物系用精馏的办法容易分离，达到减少精馏分离所需塔板数，降低操作费用的目的。

表1相对挥发度对所需理论塔板数的影响

工业上广泛使用两塔萃取精馏法，其过程如附图1所示。

具体工艺是：在塔1中，将有机溶剂加入苯/环己烷体系，改变汽-液平衡关系，通过蒸馏使轻组分环己烷从塔1顶逸出，塔釜中的苯/有机溶剂混合物抽出后被送入塔2中通过普通蒸馏分离，较纯的环己烷和苯产品分别由塔1和塔2顶得到，而塔2釜底再生的有机溶剂则循环使用。

目前常用的萃取剂有二乙二醇醚、三乙二醇醚、环丁砜、糠醛和N-甲基-吡络烷酮(NMP)等，但存在一些应用问题，表现在以下几个方面：

(1)有机溶剂对苯的选择性不理想，因此当要求环己烷的纯度高于98.5％时，分离工艺大为复杂、分离能耗急剧增加；

(2)有机溶剂在操作温度范围内具有蒸汽压，因此与苯的分离(溶剂再生)也需要用蒸馏的方法，能耗高，溶剂损失大；

(3)现有萃取溶剂的相对密度较小，不利于两相分离，影响塔设备的处理量；

(4)有机溶剂的热稳定性、化学稳定性较差，容易发生分解、歧化等副反应，因此再生过程需要低压蒸馏，增加了设备投资和分离能耗。

发明内容

目前常用的萃取精馏有机溶剂在对原料的选择性、挥发性、稳定性以及其他一些物性方面存在局限性，使得现有的萃取精馏工艺存在分离过程复杂、设备投资和分离能耗高等问题，这些都已经由实际工业应用所证实。

离子液体作为一类具有特殊性质的新型液体，在低温(小于100℃)下即呈液态，因此也称为低温熔盐，一般由有机阳离子和有机或无机阴离子构成，与传统的有机溶剂和萃取介质相比，具有很多无可比拟的优点：

(1)离子液体的阴、阳离子可以根据设计要求选定，可调节其对无机物、水、有机物及聚合物的选择性；

(2)在常压下离子液体几乎没有蒸气压，不会挥发；

(3)对大多数的无机、有机以及高分子材料表现出良好的溶解能力，并且由于其结构不同，与不同溶剂的相溶性也不同，具有高溶解性与弱配位性或非配位性，是许多有机、无机物的优良溶剂；

(3)热稳定性、化学稳定性更高，具有很宽的液态温度范围(可宽达-96～400℃)，可以避免分解、歧化等副反应的发生；

(4)无毒、无腐蚀、无燃性，粘度低。

本发明的目的在于提供一种离子液体溶剂，通过萃取精馏工艺实现苯和环己烷体系分离。离子液体可以大大增加苯对环己烷的相对挥发度，而且离子液体具有不挥发的特性，在萃取精馏塔中只存在于液相中，所以对于分离出的轻组份(环己烷)不必进行与离子液体之间的进一步分离提纯，同时离子液体与重组份(苯)的沸点差很大，分离只需要简单的蒸发器就可以，将大大降低工艺的复杂性、设备投资和操作能耗。

一种离子液体作为萃取精馏分离苯和环己烷的溶剂的应用，在苯和环己烷混合物中加入离子液体后在精馏塔中精馏分离，所述离子液体阳离子为咪唑阳离子，离子液体阴离子为氟磷酸阴离子或卤素阴离子，离子液体含水量为0％～20％，离子液体溶剂加入量在摩尔浓度5％～90％范围内，在精馏塔顶得到低沸点的轻组分环己烷，在塔釜得到离子液体和苯的混合物。

所述离子液体溶剂加入量摩尔浓度优选10％～70％。

咪唑阳离子为烷基咪唑阳离子，优选1-丁基-3-甲基咪唑阳离子或1-戊基-3-甲基咪唑阳离子。氟磷酸阴离子优选六氟磷酸阴离子。卤素阴离子优选氯或溴阴离子。

塔釜馏出的离子液体与苯的分离使用蒸发器分离，或者过热水蒸汽或惰性气体的汽提分离。

离子液体溶剂为一种离子液体或者两种或两种以上离子液体的复配。

其中：1-丁基-3-甲基咪唑六氟磷酸盐时，其结构式为：