本發(fā)明涉及石油化工萃取精餾領(lǐng)域，更具體地涉及一種用于芳烴分離的低共熔溶劑及其在萃取精餾中的應(yīng)用。

背景技術(shù)：

芳香烴簡稱芳烴，為苯及其衍生物的總稱，是指分子結(jié)構(gòu)中含有一個(gè)或者多個(gè)苯環(huán)的烴類化合物。其名稱的來源是由于在有機(jī)化學(xué)發(fā)展初期，這一類化合物幾乎都在有揮發(fā)性、有香味的物質(zhì)中發(fā)現(xiàn)；后來通常指分子中含有苯環(huán)結(jié)構(gòu)的碳?xì)浠衔?。芳烴主要來源于煤、焦油和石油。芳烴不溶于水，溶于有機(jī)溶劑；一般比水輕，沸點(diǎn)隨分子量的增加而升高；芳烴易發(fā)生取代反應(yīng)，在一定條件下也能發(fā)生加成反應(yīng)。芳烴主要用于制藥、染料等工業(yè)。

非芳烴為不含苯環(huán)的烴類化合物，例如鏈烴、環(huán)烷烴等。某些芳烴和非芳烴可以形成共沸物(例如苯-環(huán)己烷共沸點(diǎn)約77.54℃)，芳烴生產(chǎn)過程中，芳烴和非芳烴的分離是重要且困難的一步。工業(yè)上有很多芳烴分離工藝，例如芳烴抽提、萃取精餾等。

萃取精餾是一種特殊精餾分離技術(shù)，適用共沸體系的分離，具有產(chǎn)品純度高，使用萃取劑可回收循環(huán)使用等顯著優(yōu)點(diǎn)；其是通過往精餾塔的上部連續(xù)加入萃取劑以改變原組分間的相對揮發(fā)度來達(dá)到分離目的。開發(fā)高效、綠色、經(jīng)濟(jì)的萃取劑是萃取精餾的研究熱點(diǎn)。

目前有很多研究針對芳烴和非芳烴中最難分離的代表——苯和環(huán)己烷的分離。現(xiàn)有技術(shù)中存在采用離子液體的方案，但離子液體合成方法復(fù)雜、價(jià)格昂貴且有毒。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對上述技術(shù)問題，本發(fā)明的主要目的在于提供一種用于芳烴分離的低共熔萃取劑，以解決上述技術(shù)問題中的至少之一。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，作為本發(fā)明的一個(gè)方面，本發(fā)明提供了一種用于芳烴分離的低共熔萃取劑，其中：

所述低共熔溶劑由氫鍵受體和氫鍵供體組成，所述氫鍵受體與氫鍵供體的摩爾比為1∶1至1∶10；以及在70℃～100℃時(shí)，將混合的所述氫鍵受體與氫鍵供體攪拌至均一透明狀態(tài)即得所述低共熔溶劑。

作為本發(fā)明的另一個(gè)方面，本發(fā)明還提供了一種如上所述的低共熔溶劑作為含芳烴混合物的萃取精餾中的萃取劑的應(yīng)用。

基于上述技術(shù)方案可知，本發(fā)明的用于芳烴分離的低共熔萃取劑及萃取方法具有如下有益效果：該萃取劑克服了傳統(tǒng)有機(jī)溶劑用量大、易揮發(fā)、毒性高和離子液體溶劑昂貴、制備復(fù)雜的缺點(diǎn)，具有制備簡單、價(jià)格便宜、難揮發(fā)、低毒性、用量少的優(yōu)點(diǎn)，可以用于煤焦油和石油中芳烴和非芳烴的分離過程。

具體實(shí)施方式

為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合具體實(shí)施例，對本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)說明。

本發(fā)明的目的在于研發(fā)一種用于芳烴分離的低共熔萃取劑，需要克服傳統(tǒng)有機(jī)溶劑用量大、易揮發(fā)、毒性高和離子液體溶劑昂貴、制備復(fù)雜等缺點(diǎn)，由此本發(fā)明的發(fā)明人提出了一種新的解決方案，即采用低共熔溶劑作為萃取劑來進(jìn)行萃取精餾。

低共熔溶劑，也叫深共熔溶劑，是一類新型的離子液體，由氫鍵受體和氫鍵供體組成。它除了具有離子液體的優(yōu)點(diǎn)，還合成簡單、價(jià)格便宜且低毒，采用其作為萃取劑更有優(yōu)勢，因此低共熔溶劑作為新型綠色萃取劑可代替離子液體萃取精餾分離共沸物。目前國內(nèi)外尚未見公開發(fā)表的采用低共熔溶劑作為芳烴-非芳烴共沸體系萃取精餾萃取劑的資料。

具體地，本發(fā)明公開了一種用于芳烴分離的低共熔溶劑，該低共溶溶劑由氫鍵受體和氫鍵供體按一定比例，例如摩爾比1∶1-1∶10組成，在70℃～100℃時(shí)，攪拌至均一透明狀態(tài)即得。

其中，低共溶溶劑組成中氫鍵受體可以選擇以下物質(zhì)中的至少一種：四丁基氟化銨、四丁基氯化銨、四丁基溴化銨、四丁基碘化銨、四丁基氟化磷、四丁基氯化磷、四丁基溴化磷、四丁基碘化磷、氯化膽堿、甜菜堿、氯化芐基三乙基銨、硫酸氫四丁基銨。

氫鍵供體可以選擇以下物質(zhì)中的至少一種：酰胺類如甲酰胺、乙酰胺、丙酰胺，多元醇類如乙二醇、丙二醇、丙三醇、異丙醇、己二醇、山梨醇、丁二醇，酸類如乙醇酸、蘋果酸、乳酸、檸檬酸、馬來酸、烏頭酸、乙酰丙酸，氨基酸類如賴氨酸、色氨酸、苯丙氨酸、甲硫氨酸、蘇氨酸、異亮氨酸、亮氨酸、纈氨酸、丙氨酸、谷氨酸、天門冬氨酸、甘氨酸、胱氨酸、脯氨酸、酪氨酸、絲氨酸，糖類如葡萄糖、果糖、木糖、蔗糖、麥芽糖等。

本發(fā)明所使用的低共熔溶劑，優(yōu)選具有100℃或者更低的熔點(diǎn)或玻璃化轉(zhuǎn)化溫度，更優(yōu)選50℃或者更低，并且最優(yōu)選該低共熔溶劑具有低于25℃的熔點(diǎn)或玻璃化轉(zhuǎn)化溫度。在這里可以給出部分本發(fā)明的低共熔溶劑的具體實(shí)例，如表1所示。

表1

本發(fā)明所使用的低共熔溶劑，作為萃取劑使用時(shí)與原料之比優(yōu)選1∶50～1∶0.5，更優(yōu)選為1∶20～1∶1，且最優(yōu)選為1∶15～1∶5。

本發(fā)明還公開了一種如上所述的低共熔溶劑作為含芳烴混合物的萃取精餾中的萃取劑的應(yīng)用。

其中，該低共熔溶劑作為萃取劑使用時(shí)與原料的摩爾比優(yōu)選為1∶50～1∶0.5，進(jìn)一步優(yōu)選為1∶20～1∶1，再進(jìn)一步優(yōu)選為1∶15～1∶5。

為更好理解本發(fā)明的技術(shù)內(nèi)容，下面通過具體實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步闡述說明。

實(shí)施例1

稱取四丁基溴化銨∶乙酰丙酸＝1∶2(摩爾比)，在100℃時(shí)，攪拌至均一透明狀態(tài)即得本發(fā)明所述的低共熔溶劑。間歇萃取精餾塔釜加入苯-環(huán)己烷混合物，苯含量40wt％，環(huán)己烷60wt％。加熱全回流1h后，將該低共熔溶劑作為萃取劑預(yù)熱后，從塔上部加入，繼續(xù)全回流1h后，調(diào)節(jié)回流比，待穩(wěn)定后，當(dāng)塔頂環(huán)己烷含量合格后依次采出產(chǎn)品和過渡段產(chǎn)品。經(jīng)測試，環(huán)己烷和苯產(chǎn)品含量可以達(dá)到99％。

實(shí)施例2-10

實(shí)驗(yàn)步驟同實(shí)施例1，區(qū)別僅在于其中氫鍵受體、氫鍵供體、兩者摩爾比、試驗(yàn)用的芳烴及其質(zhì)量分?jǐn)?shù)等可能存在區(qū)別，實(shí)驗(yàn)結(jié)果如表2所示。

對比例1-3

實(shí)驗(yàn)步驟同實(shí)施例1，區(qū)別僅在于其中未采用氫鍵受體和氫鍵供體的配對，實(shí)驗(yàn)條件和結(jié)果也如表2所示。

對比例4-6

實(shí)驗(yàn)步驟同實(shí)施例1，區(qū)別僅在于其低共熔溶劑中氫鍵受體和氫鍵供體的摩爾比不同，實(shí)驗(yàn)條件和結(jié)果也如表2所示。

表2

通過上述試驗(yàn)可知，本發(fā)明的用于芳烴分離的低共熔萃取劑由于通過氫鍵供體和受體形成一類新型的離子液體，從而克服了傳統(tǒng)有機(jī)溶劑易揮發(fā)且萃取分離效率低的問題，同時(shí)又不存在傳統(tǒng)的離子液體溶劑昂貴、制備復(fù)雜等缺點(diǎn)，屬于一個(gè)非常有實(shí)用價(jià)值的創(chuàng)新，可以用于煤焦油和石油中芳烴和非芳烴的分離過程。

以上所述的具體實(shí)施例，對本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和有益效果進(jìn)行了進(jìn)一步詳細(xì)說明，應(yīng)理解的是，以上所述僅為本發(fā)明的具體實(shí)施例而已，并不用于限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所做的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。