作为用于分离接近沸点或共沸混合物的选择性添加剂的离子液体制造技术

本发明专利技术涉及一种通过使用离子液体分离接近沸点的均相和多相共沸混合物的方法。由于离子液体的选择性和不同寻常的性能组合，就成本和能量而论，该方法优于普通萃取精馏。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及通过使用离子液体作为精馏中的选择性添加剂来分离接近沸点或共沸混合物的工艺和方法。在工业中存在不能通过普通精馏、而首选通过萃取精馏分离的许多液体混合物。这种形势归因于混合物各组分的类似沸点特性，也就是说它们在规定压力和规定温度下以几乎或完全等摩尔的比例在气相和液相中分布它们本身的性能。通过精馏分离由组分i和j组成的二元液体混合物所要作出的努力反映在所谓的分离系数αij，它是组分i和j的分布系数。分离系数的值越接近1，通过普通精馏分离混合物各组分需要作出的努力越大，因为必须要增加蒸馏塔中的理论塔板数和/或塔顶的回流比。如果分离系数值假定为1，那么达到共沸点和混合物各组分的进一步富集不再可能，即使增加理论塔板数或回流比也是如此。一般，当使用分离系数时，必须记住，它可以大于或小于1，这取决于低沸点物质的分布系数是分子还是分母。一般将低沸点物质设定为分子，使得分离系数大于1。工业上常用于分离接近沸点体系(例如是指分离系数低于1.2)或共沸体系的工序包括将选择性添加剂(通常称为共沸剂)加入到萃取精馏中。适合的添加剂通过与一种或多种混合物组分的选择性相互作用而影响了分离系数，使得混合物的接近沸点或共沸组分的分离成为可能。在萃取精馏中，由于共沸剂的作用而在塔顶部和塔底部获得的各组分是塔的目标组分。共沸剂与混合物的一种或多种组分之间相互作用的强度的衡量标准用所谓的选择性来提供。选择性被定义为组分i的极限活度系数与组分j的极限活度系数的比率，组分i和j以无限稀释度存在于共沸剂中。如由Schult等人所详细说明的那样，较高的共沸剂选择性导致了较高的相对挥发性、较低的回流比和进而较低的分离成本。如在后面公开的那样，目的是获得尽可能高的选择性，例如高于1.3，优选高于2.0。以下示出了一些离子液体根据共沸剂选择性和分离系数来分离共沸和/或接近沸点混合物的适宜性的令人惊奇的发现。对在无限稀释下的共沸剂选择性具有重要作用的活度系数可以通过各种方法测定，优选通过使用气-液色谱法(GLC或GLPC)以及在Schult等人的后来出版物中使用的等式(4)和(6)来测定。就成本来说，目的是将所使用的添加剂的量减到最少。共沸剂有利地主要存在于塔内的液相中。大体积会使得塔的直径增大，但总是导致了塔内汽相的压力损失增加，因此也导致了较大的能量损失。因此，共沸剂用量的增加导致了资本和操作成本的增加。对于既定塔长度和相同的回流比，较高的分离系数获得了更纯的产物，或对于既定的塔长度和塔顶馏出物的纯度，较高的分离系数导致了较低的回流比和进而节约能量。对于既定纯度和既定回流比，共沸剂用量的增加和较高的分离系数由于缩短了塔的长度而节约了资本成本。采用这些手段，设计工程师具有根据现场特定情况将资本或运行成本(能量成本)减到最少的能力。本专利技术涉及其中使用一类新型物质、即离子液体用于分离接近沸点或共沸液体混合物的工艺和方法，因为这些离子液体令人惊奇地优于普通添加剂。该优势可以直接在选择性和分离系数上看到。当使用适合的离子液体时，从1的值中进一步除去在共沸点的分离系数，当使用等同量的普通添加剂时，情况也是如此。所谓离子液体是指由Wasserscheid和Keim在Angewandte Chemie2000，112，3926-3945中所定义的那些。离子液体类物质表示一类新型溶剂。如在以上出版物中所指出的那样，离子液体是能在相对低的温度下熔化的非分子性的、离子性质的盐。它们在低于200℃、优选低于150℃、尤其优选低于100℃的相对低温下已处于熔融状态，同时具有相对低的粘度。它们在大量有机、无机和聚合物质中高度溶解。与离子盐相比，离子液体在明显更低的温度下(原则上低于200℃)熔融和常常具有在0℃以下的熔点，在一些情况下低至-96℃，这对于萃取蒸馏的工业实施是重要的。而且，离子液体通常是不可燃、非腐蚀性的，具有低粘度，并且因为具有不可测量的蒸汽压而是非常独特的。根据本专利技术的被称为离子液体的化合物是这样的离子液体，它具有至少一个正电荷和至少一个负电荷，但总电荷是中性，并且具有在200℃以下、优选在100℃以下、尤其优选在50℃以下的熔点。离子液体还可以具有多个正电荷或负电荷，例如1-5个、优选1-4个、尤其优选1-3个、更尤其优选1-2个、但特别是各有一个负电荷和一个正电荷。电荷可以存在于分子内的各个定域或离域区域，即象甜菜碱那样，或在各种情况下分布在单独的阴离子和阳离子上。由至少一个阳离子和至少一个阴离子组成的那些离子液体是优选的。如上所述，阳离子和阴离子可以带有单个或多个电荷，优选单个电荷。当然，还可以考虑不同离子液体的混合物。优选的阳离子是铵或鏻离子，或含有具有至少一个磷或氮原子和任选的氧或硫原子的至少一个5-6元杂环的那些阳离子，尤其优选含有具有1、2或3个氮原子和硫或氧原子的至少一个5-6元杂环的那些化合物，更尤其优选具有一个或两个氮原子的那些。尤其优选的离子液体是具有低于1000g/mol、更尤其优选低于350g/mol的分子量的那些。此外，选自下式(Ia)-(Iw)的化合物中的那些阳离子，以及含有这些结构的低聚物或聚合物是优选的 其中R1、R2、R3、R4、R5、R6和R7彼此独立地代表C1-C18烷基，任选被一个或多个氧和/或硫原子和/或一个或多个取代或未取代亚胺基团间隔的C2-C18烷基，C6-C12芳基，C5-C12环烷基或具有氧、氮和/或硫原子的5-6元杂环，或它们中的两个连在一起形成任选被一个或多个氧和/或硫原子和/或一个或多个取代或未取代亚胺基团间隔的不饱和、饱和或芳族环，其中所述残基各自可以被官能团、芳基、烷基、芳氧基、烷氧基、卤素、杂原子和/或杂环取代。R1、R2、R3、R4、R5和R6另外可以表示氢。此外，R7可以表示C1-C18烷酰基(烷基羰基)，C1-C18烷氧基羰基，C5-C12环烷基羰基或C6-C12芳酰基(芳基羰基)，其中所述残基可以被官能团、芳基、烷基、芳氧基、烷氧基、卤素、杂原子和/或杂环取代。其中任选被官能团、芳基、烷基、芳氧基、烷氧基、卤素、杂原子和/或杂环取代的C1-C18烷基例如代表甲基，乙基，丙基，异丙基，正丁基，仲丁基，叔丁基，戊基，己基，庚基，辛基，2-乙基己基，2，4，4-三甲基戊基，癸基，十二烷基，十四烷基，十七烷基，十八烷基，1，1-二甲基丙基，1，1-二甲基丁基，1，1，3，3-四甲基丁基，苄基，1-苯乙基，2-苯乙基，α，α-二甲基苄基，二苯甲基，对甲苯基甲基，1-(对丁基苯基)乙基，对氯苄基，2，4-二氯苄基，对甲氧基苄基，间乙氧基苄基，2-氰基乙基，2-氰基丙基，2-甲氧基羰基乙基，2-乙氧基羰基乙基，2-丁氧基羰基丙基，1，2-二(甲氧基羰基)乙基，2-甲氧基乙基，2-乙氧基乙基，2-丁氧基乙基，二乙氧基甲基，二乙氧基乙基，1，3-二氧戊环-2-基，1，3-二噁烷-2-基，2-甲基-1，3-二氧戊环-2-基，4-甲基-1，3-二氧戊环-2-基，2-异丙氧基乙基，2-丁氧基丙基，2-辛氧基乙基，氯甲基，2-氯乙基，三氯甲基，三氟甲基，1，1-二甲基-2-氯乙基，2-甲氧基异丙基，2-乙氧基乙基，丁基硫甲基，2-十二烷基硫乙基，2-苯基硫乙基，2，2，2-三本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种分离液体或凝聚态的可冷凝气体的方法，包括：　　　　使用属于离子液体且能使所要分离的各组分的分离系数产生彼此相异的变化的共沸剂；　　　　该离子液体以５－９０摩尔％、优选１０－７０摩尔％的总浓度存在于液相中。

【技术特征摘要】
...

【专利技术属性】
技术研发人员：W阿尔特，M塞勒，C乔克，T施奈德，
申请(专利权)人：巴斯福股份公司，
类型：发明
国别省市：DE[德国]