二氯甲烷-甲醇-丙酮-水體系的萃取劑篩選研究

論文題目： 二氯甲烷-甲醇-丙酮-水體系的萃取劑篩選研究作者：準考證號：指導教師：X年 X月 X日目錄xxxxxxxxxxPAGEPAGE2摘要 2第一章概述 3二氯甲烷的性質及用途 3二氯甲烷的性質 3二氯甲烷的用途 4二氯甲烷的制備方法 4天然氣氯化法 4氯甲烷氯化法 5國內外研究現(xiàn)狀及趨勢 5一步法 5兩步法 6多步法 7第二章萃取溶劑的篩選 8萃取劑的篩選原則 8定量估算 8定性選擇 8極性判斷 8分子間的相互作用力 8第三章萃取劑的篩選實驗 12實驗原料與儀器 12裝置可靠性驗證 13實驗步驟 13第四章數據處理 144.1數據處理 14結論 17參考文獻 18致謝 19摘要1,3N,NN-甲基吡咯烷酮、二甲基亞砜和環(huán)丁酚為萃關鍵詞：汽液平衡；溶劑ABSTRACTThispaperreviewsthenatureofmethylenechloride,useandpreparationmethods,thestatusofdichloromethaneandtrendsathomeandabroadwerestudied.Analysisofpolarandotherfactorsonmethylenechloride,acetone,methanol,waterandafewforce-winginfluence,throughaccesstoalargenumberofdocumentsandmanualssolvent,weremeasuredindifferentsolventsonthewaterundertheeffectofacetone,methylenechlorideonthewater,acetone,methanolandacetoneontherelativevolatilityofmethanol,thefinalchoicefortheseparationofethyleneglycol,methanol,waterandmethylenechloride,acetoneextractionagent.Weatherchromatographyusingvaporphaseandliquidcontentofeachcomponenttousingtheoriginsoftwaretomakeaconclusiongraphdata,andcompared.Inordertoachievethepurposeofselectingthebestextractant.xxxxx大學本科畢業(yè)論文Keywords:vapor-liquidequilibrium;extractant.第一章 概述二氯甲烷是甲烷分子中兩個氫原子被氯取代而生成的化合物料溶劑、金屬脫脂劑，氣煙霧噴射劑、脫模劑、脫漆劑等。二氯甲烷的性質及用途二氯甲烷的性質二氯甲烷，英文別名為Methylenedichloride，是由甲烷分子中兩個氫原子被氯取代而生成的化合物。其化學式為CH2Cl2，相對分子質量是84.93，結構式為見圖1-1:圖1-1二氯甲烷結構式二氯甲烷是無色、透明、比水重、易揮發(fā)的液體，有類似醚的氣味和甜味，不燃燒，與高濃度氧混合后形成爆炸的混合物。二氯甲烷微溶于水，與絕大多數常用的有機溶劑互溶，與其他含氯溶劑、酚、醛、酮、磷酸三乙酯乙醇也可以任意比例混溶。室溫下二氯甲烷難溶于液氨中，能很快溶解在、甲酰胺、乙酰乙酸乙酯中。并且可與乙醇、乙醚和 N，N-二甲基甲酰胺混溶，溶于約50份水中。其相對密度(d204)1.3255，凝固點-95℃，沸點39.75℃及折光率(n20D)1.4244。低毒，半數致死量(大鼠，經口)2524mg/kg。高濃度蒸氣有麻醉性。有刺激[1]3xxxxx大學本科畢業(yè)論文純二氯甲烷無閃點，含等體積的二氯甲烷和汽油、溶劑石腦油或甲苯的溶劑混合物是純二氯甲烷無閃點，含等體積的二氯甲烷和汽油、溶劑石腦油或甲苯的溶劑混合物是不易燃的，然而當二氯甲烷與丙酮或甲醇液體以106.2%～15.0%（體積。二氯甲烷是甲烷氯化物中毒性最小的，其毒性僅為四氯化碳毒性的0.11%。如果二氯甲烷直接濺入眼中，有疼痛感并有腐蝕作用。二氯甲烷的蒸汽有麻醉作用。當發(fā)生嚴重的中毒危險時應立即脫離接觸并移至新鮮空氣處，一些中毒癥狀就會得到緩解或消失，不會引起持久性的損害。二氯甲烷的用途作為溶劑其地幾乎跟無機鹽化學中水相當。由于二氯甲烷具有溶解能力強和毒性低的優(yōu)點，大量用于制造安全電影膠片、聚碳酸酯，其余用作涂料溶劑、金屬脫脂劑，氣煙霧噴射劑、聚氨酯發(fā)泡劑、脫模劑、脫漆劑。二氯甲烷為無色液體，在制藥工業(yè)中做反應介質，用于制備氨芐青霉素、羥芐青霉素和先鋒霉素等；還用作膠片生產中的溶劑、石油脫蠟溶劑、氣溶膠推進劑、有機合成萃取劑、金屬清洗劑等。二氯甲烷在中國主要用于膠片生產和醫(yī)藥領域。其中用于膠片生產的消費量占總消費50%20%20%10%。二氯甲烷也用在工業(yè)制冷系統(tǒng)中用作載冷劑使用，但危害很大，與明火或灼熱的物體接觸時能產生劇毒的光氣。遇潮濕空氣能水解生成微量的氯化氫，光照亦能促[2]。二氯甲烷的制備方法[3-4]天然氣氯化法天然氣與氯氣反應，經水吸收氯化氫副產鹽酸后，用堿液除去殘余微量的氯化氫，再經干燥、壓縮、冷凝、蒸餾，得成品。3000~5000A的光源輻射來實現(xiàn)氯分子的活化。在工業(yè)操作中，為保持一個穩(wěn)定的自由基連鎖反應，需要將操作溫度維持在380~450°C。其反應為強煩熱反應，反應溫度控制十分重要，為此，在工業(yè)中已成功采用采用流化床反應器。當采用內循環(huán)式反應器時的工藝操作條件為：反應溫度為380~400°C；氯：甲烷：循環(huán)4xxxxx大學本科畢業(yè)論文3 =2:1:-40~-5°CHCl48CHCl35%CHCl14、CCl3%二氯甲烷蒸餾塔操作壓力為303.9kP（表壓，塔頂溫度為80，年產6000t二氯1-13 表1-1生產二氯甲烷產品的消耗定額氯甲烷氯化法4000kW≥98%746≥99.5%85430%221。氯甲烷生產二氯甲烷時，僅生成1mol氯化氫，此氯化氫可返回甲醇氯化氫裝置作為知80%15%氯仿、5%四氯化碳。氯甲烷熱氯化可采用與甲烷熱氯化相似的反應設備和產物回收分1979年開發(fā)了高壓低溫氯化氯甲烷的技術。主要包括氫氯工序、氯化工序、精致工序。氯化反應器的工藝操作條件：壓力位1019.5kPa~3039kPa;80~110°C；氯轉化率100%101.3kPa;58°C0.91t170kW*h,1.66t,160m3.過由於各自沸點拉開的距離比較大，可以方便地通過普通的分餾技術來分離提純。國內外研究現(xiàn)狀及趨勢目前國內外已報道的從含二氯甲烷的多元混合液中分離二氯甲烷的方法主要分為三大5xxxxx大學本科畢業(yè)論文類：一步法（萃取精餾法）,通常溶劑液料比均在5-10以上,板效率低,,,[5]人采用0.15g/ml,-甲醇-水母液采用加鹽萃取精餾法進行實驗室規(guī),,1-2：圖1-2加鹽萃取精餾流程圖瑞士專利CH605494烷甲醇，采用水為萃取精餾的萃取劑。兩步法（精餾吸附）所謂兩步法[6]是指對含二氯甲烷的多元混合液先進行精餾，然后進行吸附脫除水分的方法。王利學、付海龍[7]依據吸附分離原理用4A型硅鋁酸鹽分子篩對一次蒸餾后的二氯甲烷圖1-3分子篩吸附除水工藝流程圖6xxxxx大學本科畢業(yè)論文進行處理，使其含水量從0.2%以上降至0.1%以下。這樣在滿足生產條件的同時減少了二氯甲烷的損耗，降低了能量的消耗，并且操作簡單、安全、實用。其流程圖見圖1-3。[8]的利用率，同時還解決了二氯甲烷的水分問題，保證生產的正常進行。其流程圖見圖1-4：圖:1-4固堿吸附除水工藝流程圖多步法[9]Timofeev,V.S.[10]Regenerationofmethylenechlorideandmethanolformedduringantibioticproduction[11]Regenerationofamethylene7xxxxxxxxxxPAGEPAGE9chloride-methanol-acetone-waterindustrialmixture》中所報道的方法都是先將含二氯甲烷的多Timofeev,V.S

人所述的方法中甲醇水，萃取劑為水；而甲醇丙酮水，萃取劑為水。紀利俊、朱家文等[12]得發(fā)明專利涉及一種從包含二氯甲烷、甲醇、吡啶、三乙胺和水胺和水的混合液進行二氯甲烷回收時存在的回收的二氯甲烷純度及回收率較低且回收成本收率達到93%[4]。

第二章萃取溶劑的篩選萃取劑的篩選成了首要任務。一般萃取劑應具備降低容積循環(huán)速度和減少能耗的性質。一般來說，萃取的選擇應該注意以下幾點[12]：對被分離物有大的萃取容量。溶劑的萃取容量越大，其需要的循環(huán)量越少：溶解；學反應；應當能夠再生，即被萃取物容易與溶劑分離，溶劑可以多次反復利用；f.應當沒有毒性和腐蝕性，而且對于被處理的物流沒有嚴重的污染；g.粘度應足夠低，易用于泵的輸送；h.i.不應當形成乳濁液而無法使兩相充分分開；j.可以形成不互溶的液相。對于萃取劑的選擇應該綜合考慮各種因素，權衡利弊然后選出最佳的萃取劑。萃取劑的篩選原則定量估算定量估算是指計算加入萃取劑后被分離組分之間相對揮發(fā)度或選擇度，由式2-1可知，只要知道混合物中各組分的含量，即可求出其相對揮發(fā)度，對其進行計算。α=(A/yB)/(xA/xB) 式2-1定性選擇極性判斷甲醇丙酮水體系中，水是強極性物質，而剩下的物質的極性大小為二氯甲烷<丙酮<甲醇。根據相似相容原理，極性物質易分子間的相互作用力]水和甲和縮醛類、酮類、酸和酸酐類、之類、含氫類、含硫類、多功能團（元醇等）及無極溶劑。各種典型溶劑形成氫鍵能力見表2-1，形成氫鍵的質子授體情況見表2-2。由于烷烴不能形成氫鍵且沸點低，屬于惰性溶劑；醇類可以與水、甲醇、丙酮以及二沸點的溶劑可以考慮。 xxxxx大學本科畢業(yè)論文 PAGEPAGE11表2-1分子按形成氫鍵的能力分類類型特砒實例I有一個或多個質子授體，無質子受體無質子役體，有一個或多個質子受體既肖質子授體，又有質子受體既無屋子授體，亦笐質子受體I鹵仿，多鹵化物，快ll異蔚舊，水，局，，伯胺＇仲臟IV飽和燒，四氧化碳'.:.硫化碳表2-2能形成氫鍵的質子授體和受體質子授體實質子授體實例0-“H-，0-（永；R－O-』醇，酚(R,Ri硅醇；|一0刁（棱酸）N-HH＼H(伯胺）；RIR:－N一（仲胺i.Ni(阰咯;上。凡， （酰舷）s-ffR-S-II（硫醇，誡酚）X-HF-,i（氧化氫）；l-i（氧化氫） C-ii3--'氧仿):R云 （快： 虧 （經氪酸）'－HR1P-（屙： -H（磷畿酣）質子受體實例||iHH-0-H(水：R-(I-H(醇，酚）H,<』IRt- o=O（酮；R1 0（酣：（狻酸）fI西=0 心 ；時 ＝0(氧化磷;i正0｛嚨院-N氧II化物}R1-0-i（蹺；RI-s-.(硫鏈）實例I質子受體/－(E(.n,)：Rlil-S-H（硫醇）H-0-RIRRNl1(伯胺）RR1-仲胺；RI:R（叔胺；`N-（咄R, |3咯）；|,"N-（毗院！/一氧素；Rwx（季胺鹽）rI,-＼R-有機鹵化物）H-氪化氫）一RNC(異儲）｀電子系統(tǒng)lR1二R（塊， CH6<苯rRN（庸）水的高沸點試劑進行研究。通過查詢溶劑手冊，基本滿足上述條件。溶劑性質見表2-3：表2-3試劑物性[1]PAGEPAGE12xxxxx大學本科畢業(yè)論文萃取劑摩爾質量沸點密度粘度偶極矩是否溶于甲醇和水乙二醇g/mol62.07℃197.6g/m3(20℃)1.1145MPa.S25.6610-c.m0.067溶于水、醇類1,2-丙二醇76.09187.21.038156.07.51溶于水1,3-丁二醇90.12207.51.0196易溶于水N,N-二甲基乙酰胺87.12166.10.93660.9212.41與水和大多數有機溶劑混溶N-甲基吡咯烷酮99.13204.01.02791.6513.64與水、醇互溶二甲基亞砜78.13189.01.09581.99613.34溶于水，乙醇等環(huán)丁砜120.162851.26010.3416.04溶于水第三章萃取劑的篩選實驗利用實驗方法對萃取劑進行篩選的方法比較多，本文采用的是平衡釜法測定萃取劑存在下兩組分的相對揮發(fā)度，此法的優(yōu)點是直接、可靠。3-1，溫度用精密水銀溫度計測量，其精度為0.1°C。分別取相同體積的原料和溶劑（不同溶劑）0.5°C，分別測定汽相樣品及液相樣品組成，通過氣相色譜分析結果，計算相對揮發(fā)度。圖3-1單級循環(huán)汽液平衡釜1,3溫度計；2汽相提升管；4電熱絲；5液相取樣口；6磁子；7冷凝管；8汽相冷凝液接受器；9汽相取樣口xxxxx大學本科畢業(yè)論文實驗原料與儀器實驗所用的化學試劑及儀器見表3-1、3-2所示。3-1試劑物性沸點℃密度g/m3(20℃)摩爾質量g/mol純度來源二氯甲烷39.751.326084.93A.R上海凌峰化學試劑有限公司甲醇64.510.791332.04A.R上海凌峰化學試劑有限公司丙酮56.120.790658.08A.R國藥集團化學試劑有限公司水1000.998218.023-2儀器 型號 廠家13xxxxx大學本科畢業(yè)論文單級循環(huán)汽液平衡釜數顯智能磁力攪拌器SZCL實驗室自制上海司樂儀器廠調壓器TDGC2-1KVA氣相色譜儀SP-6800山東魯南色譜工作站N2000浙江大學裝置可靠性驗證[15,16,17測定了該體系在常壓下的汽液平衡數據，見表3-3。表3-3甲醇-水體系的VLE數據（101.3kPa)T/℃x1/mol%y1/mol%T/℃x1/mol%y1/mol%90.50.08730.389977.40.33520.728085.20.14780.501574.90.45390.774783.70.17940.563569.70.71560.90382從圖上可以看到測定的甲醇-水體系汽液平衡實驗數據與文獻值基本吻合，由此可見，該實驗裝置是可靠的。14xxxxxxxxxxPAGEPAGE16實驗步驟30-40從汽液相取樣口取樣，并用氣相色譜儀分析樣品。甲醇丙酮1,2-1,3-N,N-N-4-1汽相色譜調試及操作條件：汽相色譜儀采用熱導檢測儀，載氣為氫氣，載氣流速為50~80ml/min，操作條件如下：色譜柱為填充柱，其華氏溫度為250°C，熱導溫度為150°C，柱溫為110°C。第四章數據處理及結論溶劑的相對揮發(fā)度按式2-1計算。丙酮對水、丙酮對甲醇、二氯甲烷對水以及二氯甲對甲醇在溶劑中的相對揮發(fā)度α大小是衡量溶劑選擇性的標志，α 越偏離1，分離能力越強。4.1數據處理由實驗得到的二氯甲烷-甲醇-丙酮-水混合液分別與乙二醇、1,2-丙二醇、1,3-丁二醇、N,N-二甲基乙酰胺、N-甲基吡咯烷酮、二甲基亞砜和環(huán)丁酚的汽液平衡數據見表4-1：含量液相含量含量液相含量汽相含量萃取劑x1x2x3x4y1y2y3y4乙二醇0.29610.31560.04060.00670.11180.47460.19790.13941,2-丙二醇0.31930.31370.03800.00870.16030.53320.18260.12391,3-丁二醇0.43320.40970.05990.01390.12730.50220.19900.1464N,N-二甲基乙酰胺0.28000.34630.05250.063