一种复合吸收剂及其用于环氧乙烷分离纯化的方法技术

本发明专利技术提供了一种复合吸收剂及其用于环氧乙烷分离纯化的方法，所述吸收剂包括离子液体和碳酸乙烯酯，所述离子液体的结构如式I所示。本发明专利技术所述复合吸收剂中含有特定结构的离子液体，使得将所述吸收剂用于环氧乙烷分离纯化时，不仅对环氧乙烷具有较高的吸收能力而且可以显著增加环氧乙烷吸收分离的选择性，同时还能有效降低吸收剂的蒸汽压，减少解吸过程中溶剂的损失，具有工艺流程简单、操作弹性高、能耗低、吸收效果显著等特点，工业应用前景较好。

A composite absorbent and its application in the separation and purification of ethylene oxide

The invention provides a composite absorbent and a method for the separation and purification of ethylene oxide, the absorbent comprises an ionic liquid and a vinyl carbonate, and the structure of the ionic liquid is shown in formula I. The composite absorbent of the invention contains ionic liquid with specific structure, so when the absorbent is used for the separation and purification of ethylene oxide, it not only has high absorption capacity for ethylene oxide, but also can significantly increase the selectivity of the absorption and separation of ethylene oxide, at the same time, it can effectively reduce the vapor pressure of the absorbent, reduce the loss of solvent in the desorption process, and has a simple process flow Single, high operation flexibility, low energy consumption, significant absorption effect and other characteristics, industrial application prospects are good.

【技术实现步骤摘要】
一种复合吸收剂及其用于环氧乙烷分离纯化的方法
本专利技术涉及分离
，具体涉及一种复合吸收剂及其用于环氧乙烷分离纯化的方法。
技术介绍
环氧乙烷(EO)是一种重要的石化产品，具有优良的杀菌消毒效果，主要用于洗涤、制药和印染行业。目前，环氧乙烷的主要生产方法为乙烯氧化法，乙烯和氧气在银催化剂条件下生成环氧乙烷，但是由于转化率和选择性较低，生成环氧乙烷的同时还会有部分甲烷、乙烷、二氧化碳等气体的生成以及未参与反应的乙烯存在，工业上为了制得较纯的环氧乙烷，通常使用水为吸收剂，然后经过解吸、浓缩、精制获得较纯的环氧乙烷。水为吸收剂的工艺目前存在流程复杂、操作弹性差、能耗高等问题，国内外许多专利针对这一点做出了改进的措施。US3948621A1公开了以甲醇作为吸收剂，用于分离提纯环氧乙烷，此吸收剂吸收效果好，而且在解吸过程中能耗低，但是甲醇易与环氧乙烷反应，吸收温度需严格控制，而且解吸时甲醇易随解吸气挥发而流失。US4221727A1公开了一种以碳酸乙烯酯为吸收剂吸收分离环氧乙烷，以碳酸乙烯酯为吸收剂不仅吸收效果好，而且在吸收过程中能够避免副反应发生，但是在解吸过程中，解吸温度为150℃，压力为5KPa，此时部分碳酸乙烯酯会随解吸气挥发，造成溶剂损失。类似地，US5559255A公开了采用碳酸丙烯酯作为吸收剂，CN102911137A公开了以碳酸乙烯酯与水的混合液作为环氧乙烷吸收剂，但都未解决气提过程中溶剂挥发损失问题。因此，为了更好地实现乙烯氧化后的混合气中环氧乙烷的分离，仍需要研究新型的吸收剂，使之既不影响吸收剂的损失，又能降低吸收能耗。
技术实现思路
鉴于现有技术中存在的问题，本专利技术提供了一种复合吸收剂及其用于环氧乙烷分离纯化的方法，所述吸收剂包括离子液体和碳酸乙烯酯，所述离子液体的结构如式I所示。本专利技术复合吸收剂中含有特定结构的离子液体，将该复合吸收剂用于分离纯化环氧乙烷时能够有效提高环氧乙烷的吸收率和该复合吸收剂的循环利用率，降低成本，减少能耗。为达此目的，本专利技术采用以下技术方案：第一方面，本专利技术提供了一种复合吸收剂，所述复合吸收剂包括离子液体和碳酸乙烯酯，所述离子液体的结构如式I所示：其中，R1和R2各自独立地选自取代或未取代的C1-C6烷基、取代或未取代的C2-C6烯基、取代或未取代的C2-C6炔基、取代或未取代的C6-C30芳基、取代或未取代的C3-C30杂芳基或取代或未取代的C1-C6烷氧基中的任意一种；阴离子X-选自BF4-、PF6-、Tf2N-、RCOO-、Cl-或Br-中的任意一种；R选自烷基、烯基或炔基中的任意一种。本专利技术所用术语“C1-C6烷基”是指具有1、2、3、4、5或6个碳原子的直链或支链烷基，非限制性地包括甲基、乙基、正丙基、异丙基、正丁基、异丁基、仲丁基、特丁基、正戊基、异戊基、正己基等。术语“C2-C6烯基”是指具有2、3、4、5或6个碳原子的直链或支链烯基，其分子链中至少包括一个双键，非限制性地包括-CH＝CH(CH3)、-CH＝C(CH3)2、-C(CH3)＝CH2、-C(CH3)＝CH(CH3)、-C(CH2CH3)＝CH2、丁二烯基、戊二烯基或己二烯基等。术语“C2-C6炔基”是指具有2、3、4、5或6个碳原子的直链或支链炔基，非限制性地包括-C≡CH、-C≡C(CH3)、-C≡C(CH2CH3)、-CH2C≡CH、-CH2C≡C(CH3)或-CH2C≡C(CH2CH3)等。术语“C6-C30芳基”是具有6-30个碳原子的芳基，例如可以包含6个、12个或18个碳原子等，非限制性地包括苯基、萘基或联苯基等。术语“C3-C30杂芳基”是指单环、双环或三环等的具有3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17、18、19、20、21、22、23、24、25、26、27、28、29或30等个环原子的芳族环体系，并且其含有至少一个可以相同或不同的杂原子，所述杂原子是诸如氧、氮或硫，并且此外在各个情况中可以是苯并稠合的，非限制性地包括噻吩基、呋喃基、吡咯基、噁唑基、噻唑基、咪唑基、吡唑基、异噁唑基、异噻唑基、噁二唑基、三唑基、苯并呋喃基、苯并噻吩基、苯并噁唑基、苯并异噁唑基、苯并咪唑基、苯并三唑基、吲唑基、吲哚基、异吲哚基、吡啶基、哒嗪基、嘧啶基、吡嗪基、三嗪基、喹啉基、喹唑啉基、异喹啉基等。术语“C1-C6烷氧基”是指具有1、2、3、4、5或6个碳原子的直链或支链烷氧基，非限制性地包括甲氧基、乙氧基、正丙氧基、异丙氧基或特丁氧基等。本专利技术含有所述离子液体的复合吸收剂不仅对环氧乙烷具有较高的吸收能力而且可以显著增加环氧乙烷吸收分离的选择性，同时还能有效降低吸收剂的蒸汽压，减少解吸过程中溶剂的损失，具有工艺流程简单、操作弹性高、能耗低、吸收效果显著等特点，工业应用前景较好。优选地，R1和R2中所述取代的基团各自独立地选自羟基、氨基、硝基、醛基、酯基、羧基或巯基中的任意一种。优选地，R1和R2中所述取代的基团为羟基或氨基。优选地，所述阴离子X-为BF4-或PF6-。作为本专利技术的优选技术方案，所述离子液体选自1-羟乙基-3-甲基咪唑六氟磷酸盐、1-羟乙基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐、1-胺乙基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐、1-胺乙基-3-甲基咪唑六氟磷酸盐、1-羟乙基-3-乙基咪唑六氟磷酸盐或1-羟乙基-3-乙基咪唑四氟硼酸盐中的任意一种或至少两种的组合。优选地，所述离子液体在所述复合吸收剂中的质量占比为10-60％，例如可以是10％、12％、15％、17％、19％、20％、23％、25％、27％、30％、33％、35％、37％、38％、40％、42％、45％、49％、50％、53％、55％、59％或60％等，优选为30-50％。本专利技术优选将离子液体和碳酸乙烯酯的质量比控制在上述范围，是由于当离子液体含量过高，复合吸收剂的粘度增加，无法和环氧乙烷充分接触，可能会降低环氧乙烷的吸收效率，而如果离子液体含量过低，那么复合吸收剂的选择吸收性减弱，也会影响环氧乙烷的吸收效果。第二方面，本专利技术还提供了一种环氧乙烷分离纯化的方法，所述方法使用如第一方面所述的复合吸收剂。本专利技术所述环氧乙烷分离纯化的方法使用所述离子液体和碳酸乙烯酯的复合吸收剂，能有效提高对原料气中环氧乙烷的吸收能力，简化工艺流程，增加装置的操作弹性，减少能耗，为连续化生产纯化环氧乙烷提供了技术支撑。优选地，所述方法包括如下步骤：将所述复合吸收剂与含有环氧乙烷的原料气接触，脱环氧乙烷后的贫混合气返回乙烯氧化阶段，富环氧乙烷吸收液进行解吸得到环氧乙烷。本专利技术所述原料气的组分及其摩尔百分含量分别为：环氧乙烷2.6％、甲烷52.77％、乙烯32.53％、氧气4.9％、二氧化碳1.5％、氩气4.18％、氮气1％和乙烷0.52％组成。本专利技术使用的所述原料气中环氧乙烷的含量低，而通过离子液体和碳酸乙烯酯的复合吸收剂进行分离纯化，能得到纯度较高的环氧乙烷，吸收效率得到显著提高。进一步优选地，所述本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种复合吸收剂，其特征在于，所述复合吸收剂包括离子液体和碳酸乙烯酯，所述离子液体的结构如式I所示：/n

【技术特征摘要】
1.一种复合吸收剂，其特征在于，所述复合吸收剂包括离子液体和碳酸乙烯酯，所述离子液体的结构如式I所示：



其中，R1和R2各自独立地选自取代或未取代的C1-C6烷基、取代或未取代的C2-C6烯基、取代或未取代的C2-C6炔基、取代或未取代的C6-C30芳基、取代或未取代的C3-C30杂芳基或取代或未取代的C1-C6烷氧基中的任意一种；
阴离子X-选自BF4-、PF6-、Tf2N-、RCOO-、Cl-或Br-中的任意一种；R选自烷基、烯基或炔基中的任意一种。


2.根据权利要求1所述的复合吸收剂，其特征在于，R1和R2中所述取代的基团各自独立地选自羟基、氨基、硝基、醛基、酯基、羧基或巯基中的任意一种；
优选地，R1和R2中所述取代的基团为羟基或氨基；
优选地，所述阴离子X-为BF4-或PF6-。


3.根据权利要求1或2所述的复合吸收剂，其特征在于，所述离子液体选自1-羟乙基-3-甲基咪唑六氟磷酸盐、1-羟乙基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐、1-胺乙基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐、1-胺乙基-3-甲基咪唑六氟磷酸盐、1-羟乙基-3-乙基咪唑六氟磷酸盐或1-羟乙基-3-乙基咪唑四氟硼酸盐中的任意一种或至少两种的组合。


4.根据权利要求1-3任一项所述的复合吸收剂，其特征在于，所述离子液体在所述复合吸收剂中的质量占比为10-60％，优选为30-50％。


5.一种环氧乙烷分离纯化的方法，其特征在于，所述方法使用如权利要求...

【专利技术属性】
技术研发人员：成卫国，褚俊杰，董丽，苏倩，陈嵩嵩，刘一凡，霍锋，张香平，张锁江，
申请(专利权)人：中国科学院过程工程研究所，
类型：发明
国别省市：北京;11