应用化学-二氯甲烷-甲醇-丙酮-水体系的萃取剂筛选研究(编辑修改稿)

应用化学-二氯甲烷-甲醇-丙酮-水体系的萃取剂筛选研究(编辑修改稿)内容摘要：

温度为 58176。 C。 每吨产品消耗定额：甲醇 ，氯气 ，电 170kW*h,蒸汽 ,冷却水 160m3. 工业一般通过甲烷的氯化来合成。 甲烷氯化得到包括四种氯甲烷在内的一堆混合物，不过由於各自沸点拉开的距离比较大，可以方便地通过普通的分馏技术来分离提纯。 国内外研究现状及趋势 目前国内外已报道的从含二氯甲烷的多元混合液中分离二氯甲烷的方法主要分为三大类： 一步 法（萃取精馏法） 普通萃取精馏的主要缺点是溶剂用量大 , 通常溶剂液料比均在 510 以上 , 板效率低 , 增加了操作成本。 近十年来 , 盐效应应用于萃取精馏方面的研究在国内外已引起广泛的重视 , xxxxx大学本科毕业论文 6 并已在工业上应用成功。 柯凌进、黄燕等 [5]人采用 g/ml 醋酸钾乙二醇溶液作为分离剂 , 对合成某抗生素原药后所产生的二氯甲烷 甲醇 水母液采用加盐萃取精馏法进行实验室规模的分离 , 研究了分离方法和分离剂的循环套用对分离效果的影响 , 以及加盐萃取精馏段的收率。 其流程见图 12： 图 12 加盐萃取精馏流程图 瑞士专利 CH605494 所述的方法也是萃取精馏法，其混合液组成为：二氯甲烷 三氯甲烷 甲醇，采用水为萃取精馏的萃取剂。 两步法（精馏 +吸附） 所谓两步法 [6]是指对含二氯甲烷的多元混合液先进行精馏，然后进行吸附脱除水分的方法。 王利学、付海龙 [7]依据吸附分 离原理用 4A 型硅铝酸盐分子筛对一次蒸馏后的二氯甲烷 图 13 分子筛吸附除水工艺流程图 xxxxx大学本科毕业论文 7 进行处理，使其含水量从 %以上降至 %以下。 这样在满足生产条件的同时减少了二氯甲烷的损耗，降低了能量的消耗，并且操作简单、安全、实用。 其流程图见图 13。 刘建峰等 [8]人在生产中选用价格低廉、脱水效果好的固碱对蒸馏回收后的二氯甲烷进行脱水精制，取得较好的效果。 固碱的使用不但可以缩短蒸馏的时间，节约能耗，提高塔设备的利用率，同时还解决了二氯甲烷的水分问题，保证生产的正常进行。 其流程图见图 14： 图 :14 固碱吸附除水工艺流程图 多步法 [9] Timofeev, [10]人在《 Regeneration of methylene chloride and methanol formed during antibiotic production 》 中 及 Shalygin,. 等 [11] 人在《 Regeneration of a methylene chloridemethanolacetonewater industrial mixture》中所报道的方法都是先将含二氯甲烷的多元混合液进行精馏，然后萃取，最后再进行两步精馏。 其中 Timofeev,涉及的混合液组成为：二氯甲烷 甲醇 丁基乙基乙酸 水，萃取剂为水；而 Shalygin,所述的方法中涉及的混合液组成为：二氯甲烷 甲醇 丙酮 水，萃取剂为水。 纪利俊、朱家文等 [12]得发明专利涉及一种从包含二氯甲烷、甲醇、吡啶、三乙 胺和水的多元混合液中回收二氯甲烷的方法。 其主要步骤为：先进行两步萃取，然后在变回流比得条件下，进行常压间歇精馏。 该发明克服了采用现有技术对含二氯甲烷，甲醇。 吡啶、三乙胺和水的混合液进行二氯甲烷回收时存在的回收的二氯甲烷纯度及回收率较低且回收成本高的缺陷。 采用该发明所述方法回收得到二氯甲烷，其纯度≥ %，二氯甲烷的平均回收率达到 93%[4]。 xxxxx大学本科毕业论文 8 第二章 萃取溶剂的筛选 由于最近几年以来，由于生命科学、精细化工和材料科学等新兴科学的快速发展，现代分离技 术手段得到了极为广泛的应用，使得分离科学的理论逐渐完善，分离技术也不断提高，逐步发展成为一门独立的学科。 所以萃取毋庸置疑的成为一门相当重要的操作技术。 其本质是利用萃取剂将物质由亲水性转化为疏水性，最终达到分离的目的。 因此，萃取精过程中，萃取剂的筛选成了首要任务。 一般萃取剂应具备降低容积循环速度和减少能耗的性质。 一般来说，萃取的选择应该注意以下几点 [12]：。 溶剂的萃取容量越大，其需要的循环量越少：。 能在很大程度上溶解一个活多个被分离组 分，而对另一些组分则很少溶解；。 即它不应与尽量物流中的组分或于再生期间发生不可逆的化学反应； ，即被萃取物容易与溶剂分离，溶剂可以多次反复利用； ，从而维持溶剂在系统中循环量和补充溶剂损失的费用不大； ，而且对于被处理的物流没有严重的污染； ，易用于泵的输送； ，使两相逆流流动和分离容易； 分开；。 对于萃取剂的选择应该综合考虑各种因素，权衡利弊然后选出最佳的萃取剂。 萃取剂的筛选原则 定量估算 定量估算是指计算加入萃取剂后被分离组分之间相对挥发度或选择度，由式 21 可知，只要知道混合物中各组分的含量，即可求出其相对挥发度，对其进行计算。 α=(yA /yB )/(xA /xB ) 式 21 定性选择 极性判断 常用的物质的极性大小因分子结构而 异，可按下列顺序排列：碳氢化合物、醚、醛、酮、酯、醇、水，从左到右，记性越来越强。 所以在二氯甲烷 甲醇 丙酮 水体系中，水是强极性 xxxxx大学本科毕业论文 9 物质，而剩下的物质的极性大小为二氯甲烷 丙酮 甲醇。 根据相似相容原理，极性物质易溶于极性溶剂，非极性物质易溶于非极性溶剂。 所以选择的萃取剂应具有较强的极性，即可将其余的物质萃取出来。 另外，为了使被分离组分的相对挥发度增大并避免形成废物，可以从醇类、酮类等物质中选取高沸点溶剂，并且采用高沸点溶剂进行萃取精馏，可节省能耗20~40%。 分子间的相互作用力 溶剂的非理性性根源在于不同组分分子之间的特殊的相互作用。 溶液的互溶度和分子间力有关。 分子间的互相作用包括物理作用及化学作用。 物理作用有静电作用、诱导作用发及色散作用。 一般来说，极性物质的静电力、诱导力及色散力比较大。 化学作用和物理作用的主要区别在于有饱和性和方向性。 从力的本性来说，主要有氢键和电荷转移 [13]。 水和甲醇为给受电子型溶剂可与氢键缔合，二氯甲烷和丙酮为给电子溶剂，可以与电子接受体形成氢键。 根据各类溶剂间相互溶解的规律以及可以形成氢键的情况来推断。 由于形成氢键的过程是释放能量的过程，如果混合以后 生成的氢键数目比混合以前多或者强度更大，则有利于互溶，否则不利于互溶。 作为溶剂总体上可以分为十二类：烃类、卤代烃、醇类、酚类、醚和缩醛类、酮类、酸和酸酐类、之类、含氢类、含硫类、多功能团（如醇醚、胺醇、卤代多元醇等）及无极溶剂。