阅读说明：本技术 一种利用咪唑基离子液体萃取分离含酚油中甲酚的方法 (Method for extracting and separating cresol from phenol-containing oil by using imidazolyl ionic liquid ) 是由 高军 李傲 徐鑫 马艺心 张连正 徐冬梅 赵萍萍 于 2019-10-16 设计创作，主要内容包括：本发明提供了一种使用咪唑基离子液体萃取分离含酚油中甲酚的方法。咪唑基离子液体如1-乙基-3-甲基咪唑硫氰酸盐、1-乙基-3-甲基咪唑硫酸甲酯盐和1-丁基-3-甲基咪唑磷酸二甲酯盐均具有分离效果。本发明提出的技术方案为：将含酚油由萃取塔的塔底引入,离子液体萃取剂由萃取塔的塔顶引入,二者进行多级逆流萃取。萃取后油相从塔顶采出,含甲酚的离子液体经过减压后进入精馏塔,减压操作可降低甲酚的沸点,从而减少耗能。甲酚由精馏塔的塔顶采出,离子液体从精馏塔塔底采出,回到常压后可循环至萃取塔再利用。该方法工艺简单,易实现连续操作,处理后可得高纯度的甲酚。用离子液体作萃取剂可以提高萃取效果,减少有机萃取剂对环境的污染。(The invention provides a method for extracting and separating cresol from phenol-containing oil by using imidazolyl ionic liquid. Imidazole-based ionic liquids such as 1-ethyl-3-methylimidazole thiocyanate, 1-ethyl-3-methylimidazole methyl sulfate and 1-butyl-3-methylimidazole dimethyl phosphate have a separating effect. The technical scheme provided by the invention is as follows: introducing the phenolic oil from the bottom of the extraction tower, introducing the ionic liquid extractant from the top of the extraction tower, and performing multi-stage countercurrent extraction on the phenolic oil and the ionic liquid extractant. The extracted oil phase is extracted from the top of the tower, the cresol-containing ionic liquid is decompressed and then enters a rectifying tower, and the decompression operation can reduce the boiling point of cresol, thereby reducing energy consumption. Cresol is extracted from the top of the rectifying tower, ionic liquid is extracted from the bottom of the rectifying tower, and the ionic liquid can be recycled to the extraction tower after returning to normal pressure. The method has simple process, is easy to realize continuous operation, and can obtain the cresol with high purity after treatment. The ionic liquid is used as an extracting agent, so that the extraction effect can be improved, and the pollution of an organic extracting agent to the environment can be reduced.)

一种利用咪唑基离子液体萃取分离含酚油中甲酚的方法

技术领域

本发明属于化工分离领域，涉及一种使用离子液体萃取分离含酚油中甲酚的方法，特别是使用离子液体萃取剂液液萃取分离含酚油中甲酚，再通过减压精馏得到纯甲酚，同时回收离子液体的方法。

背景技术

煤热解过程中产生的煤焦油作为重要的高附加值产品来源，在化工、医药、染料、农药、塑料、合成纤维、合成橡胶、耐火高温材料、国防工业和碳素等行业得到了广泛的应用，其中的一部分多环芳烃化合物是石油工业无法替代的。煤焦油中酚类物质的含量很高，达到25%-30%。其中，甲酚是一种重要的化工原料，具有高附加值，是生产消毒剂、防腐剂、橡胶防老化剂、农药医药、***等多个精细化工行业的宝贵原料和重要的精细化工中间体。因此，将煤焦油中的甲酚经济高效的提取出来，将很大程度上提升煤焦油的综合加工利用价值。由于煤焦油组分过于复杂，研究者采用一种等效简化的方法配置含酚油代替煤焦油进行实验研究。本发明涉及一种采用咪唑基离子液体分离煤焦油等效含酚油中甲酚的方法。

文献[Separation of Phenols from Oil Using Imidazolium-BasedIonicLiquids. Ind. Eng. Chem. Res. 2013, 52, 18071−18075]使用烟酰胺作为萃取剂，使用萃取-反萃取-精馏的方式，大约85%的萃取剂能够循化再利用。反萃取剂的使用增加了操作步骤同时降低了甲酚的纯度。

文献[Screening Monoethanolamine As Solvent to Extract PhenolsfromAlk-ane.energy&fuels.2017, 31, 12997−13009]选用单乙醇胺作为萃取剂，使用萃取-精馏的方法得到纯甲酚并实现萃取剂的再利用。

专利[一种从中低温煤焦油粗酚中分离多种酚的方法和装置]使用磷酸和硫酸为萃取剂，不利于环境保护。

上述分离技术中存在的缺点和不足是：分离过程的成本高；使用的有机萃取剂在一定程度上会污染环境，不符合当下绿色化学的宗旨；反萃取剂的使用使得体系内引入其他物质，在一定程度上影响产品纯度；工艺流程相对复杂。

本发明采用先常压萃取，后减压精馏回收萃取剂的方法。具体的讲，本发明利用压力降低甲酚沸点降低，而离子液体具有蒸汽压极低，不挥发的优点，易于与甲酚分离。首先通过液液萃取塔，将含酚油中的甲酚选择性的萃取出来，然后甲酚与离子液体的混合物进入减压精馏塔，在20kPa的压力下，甲酚沸点约148℃，容易通过蒸馏的方式实现甲酚与离子液体的分离，分离后的离子液体可以循环利用。本发明没有引入其他组分，节约成本又能保证甲酚产品的质量；工艺简单，装置合理；可同时制得高纯度的甲酚并实现离子液体萃取剂的循环利用。

发明内容

[要解决的技术问题]

本发明的目的是提供一种使用离子液体萃取分离含酚油中的甲酚，开发了一种适宜的工艺流程，同时实现离子液体循环利用的分离方法。

[技术方案]

本发明提出一种用咪唑基离子液体萃取分离甲酚和含酚油的方法，该方法采用咪唑基离子液体作为萃取剂进行液液萃取和减压精馏操作。同时，本发明克服现有技术中的缺点，提出了一种先液液萃取，再减压精馏分离煤焦油中甲酚的方法。本发明利用甲酚沸点随着压力的变化，采用减压精馏的方式分离得到高质量的甲酚，同时实现离子液体的回收利用。该方法解决了目前常规分离甲酚序列的诸多问题，不使用有机反萃取剂，降低了分离成本，提高了产品的纯度。

本发明通过以下技术方案实现的。

1、本发明以咪唑基离子液体作为萃取剂，实现含酚油中甲酚的分离，该方法包括以下步骤。

（1）使用咪唑基离子液体作为萃取剂，在萃取塔中与含酚油逆流接触，塔底得到含甲酚的离子液体相，塔顶为脱酚后油相。

（2）对含甲酚的离子液体进行减压精馏，塔顶得到甲酚产品，塔底得到咪唑基离子液体，离子液体在恢复常压后循环使用。

（3）该分离方法所采用的装置包括顺次连接的液液萃取塔（Ext）、减压泵（P1）、减压精馏塔（Dis）、加压泵（P2），其中所述的液液萃取塔（Ext）塔底出口和所述的减压泵（P1）连接，所述的减压泵（P1）出口和所述的减压精馏塔（Dis）进口连接，所述的减压精馏塔（Dis）塔底出口和所述的加压泵（P2）进口连接，所述的加压泵（P2）出口和液液萃取塔（Ext）萃取剂进料口连接。

2、在本发明中，液液萃取塔的操作压力为1atm，操作温度为25~35℃，理论板数为4~12块。

3、在本发明中，减压精馏塔的操作压力为20kPa，理论板数为35~60块，回流比为1~3。

4、本发明所使用的含酚油与萃取溶剂的质量比为1~10:1，萃取剂为设计的离子液体，阳离子为1-乙基-3-甲基咪唑（EMIM）、1-丁基-3-甲基咪唑（BMIM），阴离子为硫氰酸盐（-SCN）、硫酸甲酯盐（-DMP）和磷酸二甲酯盐（-CH₃SO₄），所述的阴阳离子任意组合得到离子液体结构。

5、本发明所采用的装置还包括离子液体循环物流和新鲜离子液体萃取剂的混合器。

6、本发明中甲酚的萃取效率为：92.36~99.85%，离子液体的回收率为98.00%~99.50%。

[有益效果]

本发明与现有的技术相比，主要有以下有益效果。

（1）降低了分离过程的成本。

（2）产品未使用反萃取剂，产品纯度得以提高。

（3）实现了离子液体萃取回收工艺，工艺简单，装置合理。

（4）甲酚产品收率提高，所用萃取剂为绿色萃取剂，不会对环境造成污染。

（5）所提供的液液萃取和减压精馏系统均为连续精馏操作，有利于实现大规模工业化生产。

[附图说明]

附图1为从含酚油中分离甲酚的液液萃取-减压精馏工艺流程图。

附图标记：

Ext-液液萃取塔；P1-减压泵；Dis-减压精馏塔；P2-加压泵；其它数字表示各物流。

[

具体实施方式

]

下面将对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1

从煤焦油中得到的含酚油原料包括如下组分：正己烷60wt%，甲苯10wt%，对甲酚10wt%，邻甲酚10wt%，间甲酚10wt%。含酚油与萃取溶剂的质量比为10:1，离子液体萃取剂为[EMIM][SCN]。液液萃取塔的操作温度25℃，压力1atm，理论板数4块，含酚油在塔底进料，萃取剂在塔顶进料。减压精馏塔理论板数35块，在精馏塔中段进料，塔压为20kpa，回流比为1.0。塔顶采出99.16wt%的甲酚产品，萃取效率为92.36%。塔底采出99.56wt%的离子液体，回收率为98.50%，离子液体循环回液液萃取塔，重复利用。

实施例2

从煤焦油中得到的含酚油原料包括如下组分：正己烷60wt%，甲苯10wt%，对甲酚10wt%，邻甲酚10wt%，间甲酚10wt%。含酚油与萃取溶剂的质量比为5:1，离子液体萃取剂为[EMIM][CH₃SO₄]。液液萃取塔的操作温度为30℃，压力1atm，理论板数8块，含酚油在塔底进料，循环萃取剂在塔顶进料。减压精馏塔理论板数50块，在精馏塔中段进料，塔压为20kpa，回流比为3.0。塔顶采出99.34wt%甲酚产品，萃取效率为98.80%。塔底采出99.62wt%离子液体，回收率为99.50%，离子液体循环回液液萃取塔，重复利用。

实施例3

从煤焦油中得到的含酚油原料包括如下组分：正己烷60wt%，甲苯10wt%，对甲酚10wt%，邻甲酚10wt%，间甲酚10wt%。含酚油与萃取溶剂的质量比为5:1，离子液体萃取剂为[EMIM][DMP]。液液萃取塔的操作温度为35℃，压力1atm，理论板数12块，含酚油在塔底进料，循环萃取剂在塔顶进料。减压精馏塔理论板数60块，在精馏塔中段进料，塔压为20kpa，回流比为3.0。塔顶采出98.15wt%甲酚产品，萃取效率为96.25%。塔底采出99.56wt%离子液体，回收率为99.32%，离子液体循环回液液萃取塔，重复利用。

实施例4

从煤焦油中得到的含酚油原料包括如下组分：正己烷60wt%，甲苯10wt%，对甲酚10wt%，邻甲酚10wt%，间甲酚10wt%。含酚油与萃取溶剂的质量比为8:1，离子液体萃取剂为[EMIM][CH₃SO₄]。液液萃取塔的操作温度为30℃，压力1atm，理论板数12块，含酚油在塔底进料，循环萃取剂在塔顶进料。减压精馏塔理论板数48块，在精馏塔中段进料，塔压为20kpa，回流比为3.0。塔顶采出99.15wt%甲酚产品，萃取效率为95.32%。塔底采出99.26wt%离子液体，回收率为99.63%，离子液体循环回液液萃取塔，重复利用。

实施例5

从煤焦油中得到的含酚油原料包括如下组分：正己烷60wt%，甲苯10wt%，对甲酚10wt%，邻甲酚10wt%，间甲酚10wt%。含酚油与萃取溶剂的质量比为2:1，离子液体萃取剂为[EMIM][CH₃SO₄]。液液萃取塔的操作温度为25℃，压力1atm，理论板数12块，含酚油在塔底进料，循环萃取剂在塔顶进料。减压精馏塔理论板数35块，在精馏塔中段进料，塔压为20kpa，回流比为3.0。塔顶采出99.36wt%甲酚产品，萃取效率为99.25%。塔底采出99.43wt%离子液体，回收率为99.26%，离子液体循环回液液萃取塔，重复利用。

实施例6

从煤焦油中得到的含酚油原料包括如下组分：正己烷60wt%，甲苯10wt%，对甲酚10wt%，邻甲酚10wt%，间甲酚10wt%。含酚油与萃取溶剂的质量比为10:1，离子液体萃取剂为[EMIM][DMP]。液液萃取塔的操作温度为35℃，压力1atm，理论板数12块，含酚油在塔底进料，循环萃取剂在塔顶进料。减压精馏塔理论板数60块，在精馏塔中段进料，塔压为20kpa，回流比为3.0。塔顶采出98.86wt%甲酚产品，萃取效率为92.36%。塔底采出99.73wt%离子液体，回收率为98.00%，离子液体循环回液液萃取塔，重复利用。

实施例7

从煤焦油中得到的含酚油原料包括如下组分：正己烷60wt%，甲苯10wt%，对甲酚10wt%，邻甲酚10wt%，间甲酚10wt%。含酚油与萃取溶剂的质量比为1:1，离子液体萃取剂为[EMIM][SCN]。液液萃取塔的操作温度为35℃，压力1atm，理论板数8块，含酚油在塔底进料，循环萃取剂在塔顶进料。减压精馏塔理论板数48块，在精馏塔中段进料，塔压为20kpa，回流比为2.5。塔顶采出99.85wt%甲酚产品，萃取效率为92.69%。塔底采出99.68wt%离子液体，回收率为99.50%，离子液体循环回液液萃取塔，重复利用。

注：甲酚的萃取效率计算方法为：（塔顶采出邻、间、对甲酚质量之和/进料中邻、间、对甲酚质量之和）×100%。