離子液體萃取精餾分離醋酸和水的方法
【專利摘要】本發明公開了一種離子液體萃取精餾分離醋酸和水的方法。該方法以親水性離子液體為添加劑，陽離子為烷基咪唑陽離子，陰離子為烷基磷酸酯陰離子或烷基四氟硼酸陰離子，離子液體質量百分含量為10～80％，為一種或兩種及以上的離子液體復配。同時，加入質量百分含量為0.5～10％醋酸鹽作為助劑，調節醋酸水溶液體系pH值，加強堿性離子液和醋酸的酸堿絡合鍵結合。分離中，精餾塔頂得到輕組分水，在塔釜得到離子液體和醋酸的混合物，混合物通過閃蒸回收離子液體。該方法采用離子液體為添加劑，不以傳統有機溶劑為萃取劑，是一種綠色分離方法，同時可簡化工藝流程，降低能耗，有顯著的經濟效益。
【專利說明】離子液體萃取精溜分離醋酸和水的方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及萃取精觸法分離醋酸水溶液的領域，特別用親水性離子液體作為醋酸 水萃取精觸添加劑。
【背景技術】
[0002] 醋酸是一種重要的有機化工原料，作為原料、溶劑或副產物廣泛存在基本有機合 成、醫藥、食品、染料、香料和農藥等行業，在該些生產過程中產生大量醋酸廢水。如不經回 收醋酸而直接排放，既污染環境，又浪費資源。因此，研究醋酸/水體系的分離對于環境保 護和資源利用均具有重要意義。目前，國內外研究醋酸水溶液的分離方法很多，主要有精觸 法、萃取法、醋化法、中和法、吸附法和膜分離法等。其中，精觸法是一種比較成熟、生產能力 大的醋酸水分離工藝。但常壓下醋酸和水的相對揮發度接近于1，對于中低濃度醋酸水溶液 普通精觸法分離時所需的理論板數較多、操作回流比大，能耗大，生產成本高，而萃取精觸 分離醋酸和水技術已被證實為一種有效的改進方法。
[0003] 國內外專利中，用于萃取精觸法分離醋酸水溶液的萃取劑包括；US3951755專利 描述了 N-甲基己醜胺為萃取劑；US2588268專利選用異佛爾麗為萃取劑；US4729818專利 中選擇硝基苯、苯己麗、正庚酸等極性有機溶劑；US5167774專利中采用二甲基亞諷、環下 諷、二甲基甲醜胺、己二膳等溶劑；CN101306989A嘗試N-甲基化咯焼麗、N-甲基嗎林、環下 諷及叔胺類作為溶劑。
[0004] 傳統有機溶劑存在的問題；1)分離過程中采用大量傳統有機溶劑作為萃取劑，會 對環境造成嚴重的二次污染；2)有機溶劑在操作溫度范圍內具有蒸汽壓，培頂產品也需要 精觸方法與水分離，工藝復雜，能耗高；3)有機溶劑的熱穩定性和化學穩定性較差，容易發 生分解，歧化等副反應，溶劑損耗大。
[0005] 可見，上述萃取精觸萃取劑只是從分離效果來進行評價，并未對其節能和環保性 給予重視，該在關注節能、綠色化學不斷發展的今天，是不夠的。
[0006] 近年，離子液體作為一種環境友好的綠色溶劑，其替代傳統有機溶劑的可能性成 為研究的熱點，研究發現，離子液體的"鹽效應"可W顯著改善組分的相對揮發度，可作為一 種新型的精觸萃取劑。Arlt等人首先提出的離子液體作為共沸混合物的分離，后來陸續出 現含不同離子液體體系的等壓汽液平衡數據報道，例如：劉等（己醇+水+IL系統），李等 (甲醇+碳酸二甲醋+IL系統，己醇+水+IL系統），陳等人（甲苯+己醇+IL系統，甲苯+ 異丙醇+IL系統），趙等（己醇+水+己醇+甲醇+IL系統，IL系統），化Ivar等（己醇+ 水+IL系統），化chill e等人（醋酸甲醋+甲醇+IL系統，1-丙醇+水+IL系統），和張等 (水+異丙醇+IL系統）。然而，該些研究幾乎都是關于含離子液體的醇/水共沸體系，然 而，對醋酸+水低相對揮發度和近沸點體系的研究報道卻很少。
【發明內容】
[0007] 本發明所要解決的技術問題是為了克服傳統有機溶劑的不足，尋找一款合適的離 子液體作為醋酸/水體系的萃取精觸添加劑。
[0008] 通過相對揮發度實驗，系統篩選具有不同陽離子和陰離子的離子液體。我們發現 陽離子為焼基咪哇陽離子，陰離子為焼基磯酸醋陰離子或焼基四氣測酸陰離子的離子液體 能有效提高醋酸和水的相對揮發度。該類離子液中能提供孤對電子，屬于有機路易斯堿，可 通過較強的酸堿絡合作用與醋酸形成絡合物，使醋酸的揮發度降低，因此水對醋酸的相對 揮發度得到明顯提高，組分水較易分離。此外，此類離子液體可W通過一步反應，具有產量 高，易制備和純化，反應收率高（> 90% )，成本低（為普通離子液體的30?40% )，對環 境的毒性低的優點，該使它們有希望在工業推廣使用。
[0009] 本發明的優點在于：
[0010] 1)離子液體的品種很多，其水溶性的調變范圍很寬，對于特定的難分離體系總能 找到一種合適的離子液體來強化分離效果；
[0011] 2)常壓下離子液體幾乎沒有蒸汽壓，不會揮發，汽相中只含有醋酸和水，培頂可W 省去一般萃取精觸后萃取劑與水的再分離過程；
[0012] 3)醋酸與離子液體的分離不需要再要第二個精觸培，而只需要一個簡單的閃蒸發 就可W實現，流程和操作得到大大簡化；
[0013] 4)離子液體無毒，無腐蝕，無燃性，安全指數高；
[0014]
【專利附圖】
【附圖說明】；離子液體用于萃取精觸分離醋酸和水的流程圖；
【具體實施方式】
[0015] 下面結合實施例對本發明進一步說明。
[001引 實施例1
[0017] 采用改進的Rose汽液平衡蓋測定等壓汽液平衡數據，用二級壓力精密控制儀控 制壓力，壓力波動范圍（±0.03)kPa，用經標定的精密水銀溫度計（精度0.化）測量平衡溫 度。在101. 32kPa下，把1-己基-3-甲基咪哇磯酸二己醋鹽（圧MIM]巧EP])加入醋酸水溶 液（X水=0. 9)中，其加入量對水（1) +醋酸（2)難分離點（X水=0. 9)的相對揮發度a 12的 影響，見表1 ;
[0018] 表 1
[0019]
【權利要求】
1. 一種離子液體用于萃取精餾分離醋酸和水的分離，其特征是包括如下步驟： (1) 離子液體陽離子為咪唑烷基陽離子，陰離子為磷酸烷基酯陰離子或四氟硼酸烷基 陰尚子，尚子液體質量百分含量為10?80%，尚子液體為一種或兩種及以上的尚子液體復 配； (2) 加入質量百分含量為0. 5?10%醋酸鹽作為助劑，調節醋酸水溶液體系pH值，力口 強堿性離子液和醋酸的酸堿絡合鍵結合； (3) 分離中，精餾塔頂得到輕組分水，在塔釜得到離子液體和醋酸的混合物，混合物通 過閃蒸回收離子液體； (4) 該方法采用離子液體為添加劑，不使用其他有機溶劑，是一種綠色分離方法，同時 可簡化工藝流程，降低能耗，有顯著的經濟效益。
2. 根據權利要求1所述分離方法，其特征在于所使用的親水性離子液體，一種或兩種 及以上的離子液體復配。 1，3-二甲基咪唑磷酸二甲酯鹽、1-乙基-3-甲基咪唑磷酸二乙酯鹽、1-乙基-3-甲基 咪唑磷酸二甲酯鹽、1- 丁基-3-甲基咪唑磷酸二丁酯鹽、1，2, 3-三甲基咪唑磷酸二甲酯鹽、 1，3_二甲基咪唑四氟硼酸鹽、1-乙基-3-甲基咪唑四氟硼酸鹽、1-丙基-3-甲基咪唑四氟 硼酸鹽、1- 丁基-3-甲基咪唑四氟硼酸鹽、1-戊基-3-甲基咪唑四氟硼酸鹽、1-己基-3-甲 基咪唑四氟硼酸鹽、1-庚基-3-甲基咪唑四氟硼酸鹽、1-辛基-3-甲基咪唑四氟硼酸鹽、 1-癸基-3-甲基咪唑四氟硼酸鹽、1-十二烷基-3-甲基咪唑四氟硼酸鹽、1-十四烷基-3-甲 基咪唑四氟硼酸鹽、1-十六烷基-3-甲基咪唑四氟硼酸鹽、1-乙烯基-3-丁基咪唑四氟硼 酸鹽、1-乙烯基-3-己基咪唑四氟硼酸鹽。
3. 根據權利要求1所述分離方法，其特征在于離子液體質量百分含量為10?80%。
4. 根據權利要求1所述分離方法，其特征在于醋酸鹽包括：醋酸鈉、醋酸鉀、醋酸銨、醋 酸鉛、醋酸鋅。加入質量百分含量為0. 5?10%醋酸鹽作為助劑，調節醋酸水溶液體系pH 值，加強堿性離子液和醋酸的酸堿絡合鍵結合。
【文檔編號】B01D3/40GK104341290SQ201310334663
【公開日】2015年2月11日 申請日期:2013年7月30日 優先權日:2013年7月30日
【發明者】彭勇 申請人:浙江科技學院