離子液體在乙烯-乙烷、1-己烯-正己烷分離中的應用基礎研究.pdf

1、低碳烯烴、烷烴是重要的基礎化工原料，然而兩者的分子結構相似、揮發(fā)度相近，其分離已成為化工分離領域難度較大、耗能較高的過程之一。本文利用離子液體幾乎不揮發(fā)、結構性質易調控等特點，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。
　　本文設計合成了一系列結構上含有氨基、氰基、酰胺基等具有不飽和π電子基團的單、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。利用此類基團與烯烴雙鍵的π-π、氫鍵等作用，提高離子液體對烯烴/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構和性質。
　　研究了16種離子液體對1-己烯/正己烷的萃取分離性能，考察陰離子結構、陽離子烷基側鏈和取代基結構對分離性能的影響。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構和性質顯著影響分離性能，其中陰離子

3、為[NTf2]的離子液體具有較高的分配系數，1-己烯的分配系數隨著咪唑陽離子烷基側鏈長度的增加而增大，在[C6mim][NTf2]中的分配系數達到0.27，約為[C2mim][NTf2]的3倍，陽離子上氰基、酰胺基等功能基團的引入可提高離子液體的分離選擇性，但分配系數有所降低，其中陽離子酰胺基功能化離子液體[CONmim][NTf2]的分離選擇性達到2.93。
　　測定了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，考察功能基團對分離的影響。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，結果表明氰基功能基團的引入可顯著提高對乙烯/乙烷的分離選擇性。
　　研究了含銀鹽離子液體對烯烴/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1-己烯體積濃度為0.05時，分離選擇性高達14.8。平衡模型研究表明當Ag/1-己烯摩爾比為1.56至0.09時，1-己烯與銀離子主要以1∶2形式絡合，而當Ag/乙烯摩爾比為0.31至0.20時，乙烯與銀離子主要以1∶1形式絡合。
　　采用氣相色