离子液体萃取精馏分离醋酸和水的方法
【专利摘要】本发明公开了一种离子液体萃取精馏分离醋酸和水的方法。该方法以亲水性离子液体为添加剂，阳离子为烷基咪唑阳离子，阴离子为烷基磷酸酯阴离子或烷基四氟硼酸阴离子，离子液体质量百分含量为10～80％，为一种或两种及以上的离子液体复配。同时，加入质量百分含量为0.5～10％醋酸盐作为助剂，调节醋酸水溶液体系pH值，加强碱性离子液和醋酸的酸碱络合键结合。分离中，精馏塔顶得到轻组分水，在塔釜得到离子液体和醋酸的混合物，混合物通过闪蒸回收离子液体。该方法采用离子液体为添加剂，不以传统有机溶剂为萃取剂，是一种绿色分离方法，同时可简化工艺流程，降低能耗，有显著的经济效益。
【专利说明】离子液体萃取精溜分离醋酸和水的方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及萃取精觸法分离醋酸水溶液的领域，特别用亲水性离子液体作为醋酸 水萃取精觸添加剂。
【背景技术】
[0002] 醋酸是一种重要的有机化工原料，作为原料、溶剂或副产物广泛存在基本有机合 成、医药、食品、染料、香料和农药等行业，在该些生产过程中产生大量醋酸废水。如不经回 收醋酸而直接排放，既污染环境，又浪费资源。因此，研究醋酸/水体系的分离对于环境保 护和资源利用均具有重要意义。目前，国内外研究醋酸水溶液的分离方法很多，主要有精觸 法、萃取法、醋化法、中和法、吸附法和膜分离法等。其中，精觸法是一种比较成熟、生产能力 大的醋酸水分离工艺。但常压下醋酸和水的相对挥发度接近于1，对于中低浓度醋酸水溶液 普通精觸法分离时所需的理论板数较多、操作回流比大，能耗大，生产成本高，而萃取精觸 分离醋酸和水技术已被证实为一种有效的改进方法。
[0003] 国内外专利中，用于萃取精觸法分离醋酸水溶液的萃取剂包括；US3951755专利 描述了 N-甲基己醜胺为萃取剂；US2588268专利选用异佛尔丽为萃取剂；US4729818专利 中选择硝基苯、苯己丽、正庚酸等极性有机溶剂；US5167774专利中采用二甲基亚讽、环下 讽、二甲基甲醜胺、己二膳等溶剂；CN101306989A尝试N-甲基化咯焼丽、N-甲基吗林、环下 讽及叔胺类作为溶剂。
[0004] 传统有机溶剂存在的问题；1)分离过程中采用大量传统有机溶剂作为萃取剂，会 对环境造成严重的二次污染；2)有机溶剂在操作温度范围内具有蒸汽压，培顶产品也需要 精觸方法与水分离，工艺复杂，能耗高；3)有机溶剂的热稳定性和化学稳定性较差，容易发 生分解，歧化等副反应，溶剂损耗大。
[0005] 可见，上述萃取精觸萃取剂只是从分离效果来进行评价，并未对其节能和环保性 给予重视，该在关注节能、绿色化学不断发展的今天，是不够的。
[0006] 近年，离子液体作为一种环境友好的绿色溶剂，其替代传统有机溶剂的可能性成 为研究的热点，研究发现，离子液体的"盐效应"可W显著改善组分的相对挥发度，可作为一 种新型的精觸萃取剂。Arlt等人首先提出的离子液体作为共沸混合物的分离，后来陆续出 现含不同离子液体体系的等压汽液平衡数据报道，例如：刘等（己醇+水+IL系统），李等 (甲醇+碳酸二甲醋+IL系统，己醇+水+IL系统），陈等人（甲苯+己醇+IL系统，甲苯+ 异丙醇+IL系统），赵等（己醇+水+己醇+甲醇+IL系统，IL系统），化Ivar等（己醇+ 水+IL系统），化chill e等人（醋酸甲醋+甲醇+IL系统，1-丙醇+水+IL系统），和张等 (水+异丙醇+IL系统）。然而，该些研究几乎都是关于含离子液体的醇/水共沸体系，然 而，对醋酸+水低相对挥发度和近沸点体系的研究报道却很少。
【发明内容】
[0007] 本发明所要解决的技术问题是为了克服传统有机溶剂的不足，寻找一款合适的离 子液体作为醋酸/水体系的萃取精觸添加剂。
[0008] 通过相对挥发度实验，系统筛选具有不同阳离子和阴离子的离子液体。我们发现 阳离子为焼基咪哇阳离子，阴离子为焼基磯酸醋阴离子或焼基四氣测酸阴离子的离子液体 能有效提高醋酸和水的相对挥发度。该类离子液中能提供孤对电子，属于有机路易斯碱，可 通过较强的酸碱络合作用与醋酸形成络合物，使醋酸的挥发度降低，因此水对醋酸的相对 挥发度得到明显提高，组分水较易分离。此外，此类离子液体可W通过一步反应，具有产量 高，易制备和纯化，反应收率高（> 90% )，成本低（为普通离子液体的30?40% )，对环 境的毒性低的优点，该使它们有希望在工业推广使用。
[0009] 本发明的优点在于：
[0010] 1)离子液体的品种很多，其水溶性的调变范围很宽，对于特定的难分离体系总能 找到一种合适的离子液体来强化分离效果；
[0011] 2)常压下离子液体几乎没有蒸汽压，不会挥发，汽相中只含有醋酸和水，培顶可W 省去一般萃取精觸后萃取剂与水的再分离过程；
[0012] 3)醋酸与离子液体的分离不需要再要第二个精觸培，而只需要一个简单的闪蒸发 就可W实现，流程和操作得到大大简化；
[0013] 4)离子液体无毒，无腐蚀，无燃性，安全指数高；
[0014]
【专利附图】
【附图说明】；离子液体用于萃取精觸分离醋酸和水的流程图；
【具体实施方式】
[0015] 下面结合实施例对本发明进一步说明。
[001引 实施例1
[0017] 采用改进的Rose汽液平衡蓋测定等压汽液平衡数据，用二级压力精密控制仪控 制压力，压力波动范围（±0.03)kPa，用经标定的精密水银温度计（精度0.化）测量平衡温 度。在101. 32kPa下，把1-己基-3-甲基咪哇磯酸二己醋盐（圧MIM]巧EP])加入醋酸水溶 液（X水=0. 9)中，其加入量对水（1) +醋酸（2)难分离点（X水=0. 9)的相对挥发度a 12的 影响，见表1 ;
[0018] 表 1
[0019]
【权利要求】
1. 一种离子液体用于萃取精馏分离醋酸和水的分离，其特征是包括如下步骤： (1) 离子液体阳离子为咪唑烷基阳离子，阴离子为磷酸烷基酯阴离子或四氟硼酸烷基 阴尚子，尚子液体质量百分含量为10?80%，尚子液体为一种或两种及以上的尚子液体复 配； (2) 加入质量百分含量为0. 5?10%醋酸盐作为助剂，调节醋酸水溶液体系pH值，力口 强碱性离子液和醋酸的酸碱络合键结合； (3) 分离中，精馏塔顶得到轻组分水，在塔釜得到离子液体和醋酸的混合物，混合物通 过闪蒸回收离子液体； (4) 该方法采用离子液体为添加剂，不使用其他有机溶剂，是一种绿色分离方法，同时 可简化工艺流程，降低能耗，有显著的经济效益。
2. 根据权利要求1所述分离方法，其特征在于所使用的亲水性离子液体，一种或两种 及以上的离子液体复配。 1，3-二甲基咪唑磷酸二甲酯盐、1-乙基-3-甲基咪唑磷酸二乙酯盐、1-乙基-3-甲基 咪唑磷酸二甲酯盐、1- 丁基-3-甲基咪唑磷酸二丁酯盐、1，2, 3-三甲基咪唑磷酸二甲酯盐、 1，3_二甲基咪唑四氟硼酸盐、1-乙基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐、1-丙基-3-甲基咪唑四氟 硼酸盐、1- 丁基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐、1-戊基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐、1-己基-3-甲 基咪唑四氟硼酸盐、1-庚基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐、1-辛基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐、 1-癸基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐、1-十二烷基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐、1-十四烷基-3-甲 基咪唑四氟硼酸盐、1-十六烷基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐、1-乙烯基-3-丁基咪唑四氟硼 酸盐、1-乙烯基-3-己基咪唑四氟硼酸盐。
3. 根据权利要求1所述分离方法，其特征在于离子液体质量百分含量为10?80%。
4. 根据权利要求1所述分离方法，其特征在于醋酸盐包括：醋酸钠、醋酸钾、醋酸铵、醋 酸铅、醋酸锌。加入质量百分含量为0. 5?10%醋酸盐作为助剂，调节醋酸水溶液体系pH 值，加强碱性离子液和醋酸的酸碱络合键结合。
【文档编号】B01D3/40GK104341290SQ201310334663
【公开日】2015年2月11日 申请日期:2013年7月30日 优先权日:2013年7月30日
【发明者】彭勇 申请人:浙江科技学院