[发明专利]利用基于质子化离子液体的低共熔溶剂分离烯烃/烷烃的方法

说明书

本发明创造提供了一种用基于质子化离子液体的低共熔溶剂分离烯烃/烷烃的方法，包括如下步骤：(1)将咪唑、胺或酰胺类有机物与无机酸按摩尔比为1:1配比制备质子化离子液体；(2)将步骤(1)所制的质子化离子液体与氢键供体按摩尔配比1:1～1:3混合得到低共熔溶剂；(3)将步骤(2)所制的低共熔溶剂和能与烯烃配位的金属盐混合得到含有金属盐的活性低共熔溶剂；(4)将步骤(3)制备的活性低共熔溶剂作为吸收剂用于烯烃/烷烃分离。本发明创造具有优良烯烃/烷烃分离性能、易于制备、成本较低、对银盐和铜盐有较高的溶解度。

技术领域

本发明属于化工技术和气体分离纯化领域，尤其是涉及采用基于质子化离子液体的低共熔溶剂分离烯烃/烷烃的方法。

背景技术

不饱和轻烃(C₂～C₄)在化学工业中作为重要的原料。石化工业中，烯烃的主要生产工艺为烷烃的催化脱氢，催化裂化，蒸汽裂解。在烯烃的生产中往往得到烯烃和烷烃的混合组分。因此，需要采用适当的方法对烯烃和烷烃进行分离。然而，由于相似的物理化学性质，比如分子尺寸，沸点和溶解性能，烯烃/烷烃分离难度较大，特别是具有相同碳原子数目的烯烃和烷烃。在大规模的短链烯烃/烷烃分离中，低温精馏是最有效的方法，然而低温精馏过程需要消耗巨大的能量费用和设备费用。对于中小规模的烯烃/烷烃分离中，有机溶剂吸收和萃取工艺具有操作简便、成本相对较低的优点。但是，有机溶剂具有挥发性，在分离中容易对烯烃造成污染，增加后续溶剂分离的费用和溶剂循环使用的难度，溶剂的消耗较大，并对环境造成污染。同时，有机溶剂对烯烃/烷烃的分离选择性较低，从而增加了有机溶剂的用量，提高分离的成本。

为了提高烯烃/烷烃分离选择性，载体络合理论被应用到烯烃/烷烃分离。过渡金属离子能够选择性可逆的与烯烃络合形成烯烃-金属离子络合物，从而获得较高的分离选择性。常用于烯烃/烷烃分离的过渡金属盐为铜盐和银盐，然而其较差的稳定性限制它们在工业上的应用。因此，研究开发具有优良烯烃/烷烃分离性能、易于制备、成本较低、对银盐和铜盐有较高的溶解度，稳定性高的新型分离介质仍是函待解决的技术问题。

低共熔溶剂作为新一代绿色可设计溶剂引起了研究者极大兴趣。低共熔溶剂是由氢键供体和氢键受体在合适的比例下混合形成的一种熔点低于任何一种组分熔点的混合液体。氢键供体与氢键受体之间形成的氢键网络使整个体系中电荷发生离域，从而降低体系作用力使混合后熔点降低。常用的氢键受体为季铵盐，而常用氢键供体为羧酸、多元醇、尿素等。低共熔溶剂具有较宽电化学稳定窗口，很高的热稳定性而且蒸汽压很小，将其作为气体分离介质不但能够减少环境污染，而且易于回收利用。同时，低共熔溶剂也具有原料易得，制备简单、合成过程原子利用率达100％，易于大规模工业应用，无毒性、较高生物相容性和生物降解等独特的特性。目前，低共熔溶剂已引起了世界各国研究者的广泛重视，并在分离过程、化学反应、功能材料和电化学等领域显示出良好的应用前景。然而，目前还没有利用低共熔溶剂分离烯烃/烷烃的报道。

发明内容

有鉴于此，本发明创造旨在提出一种利用基于质子化离子液体的低共熔溶剂分离烯烃/烷烃的方法，以低共熔溶剂零挥发性和高的稳定性克服了传统吸收剂污染烯烃的问题，减少环境污染，易于回收利用。同时利用载体络合理论，在低共熔体系中引入能与烯烃络合的金属载体制备活性低共熔溶剂，极大提高了分离性能。低共熔溶剂具有良好的可设计性，通过改变溶剂中，阴阳离子种类、氢键供体种类，以及组成配比调节溶剂特性，控制金属盐在低共熔体系中的溶解度和解离程度，进而制备出性能可控的烯烃/烷烃分离介质。最重要的是，本发明采用质子化离子液体作为氢键受体，其提供的质子环境，解决了银盐和铜盐不稳定的难题。

为达到上述目的，本发明创造的技术方案是这样实现的：

利用基于质子化离子液体的低共熔溶剂分离烯烃/烷烃的方法，包括如下步骤：

(1)将咪唑、胺或酰胺类有机物与无机酸按摩尔比为1:1配比制备质子化离子液体；