类离子液体支撑液膜分离乙烯_乙烷的性能研究

《类离子液体支撑液膜分离乙烯_乙烷的性能研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、类离子液体支撑液膜分离乙烯/乙烷的性能研究ResearchonPropertiesofSupportedDESMembraneforSeparationofEthylene/Ethane学科专业：化学工程作者姓名：毕汉戎指导教师：孙永利研究员天津大学化工学院2017年6月独创性声明本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作和取得的研究成果，除了文中特别加以标注和致谢之处外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得天津大学或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。学

2、位论文作者签名：签字日期：年月日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解天津大学有关保留、使用学位论文的规定。特授权天津大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，并采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编以供查阅和借阅。同意学校向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘。（保密的学位论文在解密后适用本授权说明）学位论文作者签名：导师签名：签字日期：年月日签字日期：年月日2摘要乙烯工业作为石油化工产业的支柱，代表了国家或地区的化工生产水平，为人类生活和工业发展提供物质和能量。在乙烯的生产过程中，产物多为烯烃/烷烃混合物，对混合体系的提纯是乙烯工业的重要环节。

3、由于同碳数的烯烃、烷烃物理化学性质接近，常规低温精馏法能耗大、设备投资高，急需寻找高效、经济的分离新工艺。支撑液膜用于气体分离具有制备简单、选择性高、渗透通量大的特点。有机-无机低共熔类离子液体具有原子经济、低挥发性、可设计性的特点。将亚铜基类离子液体应用到支撑液膜分离烯烃/烷烃，可以发挥其高载体含量、低挥发性、物理化学性质可控、成本低廉的优点。本文以亚铜基类离子液体支撑液膜分离乙烯/乙烷，测试了低共熔配比、跨膜压差、温度、时间对于渗透系数、渗透选择性的影响，并利用全反射红外、场发射扫描电镜表征了支撑液膜的制备，用飞行时间质谱、拉曼光谱分析了亚铜基类离子液体的结构，在此基础上

4、利用氢核磁共振及量子化学计算探究了分离机理。性能实验表明亚铜基类离子液体支撑液膜的渗透通量与体系黏度变化趋势相似，随着CuCl/[Bmim][Cl]]配比的增加先减小后增大；渗透选择性随CuCl含量近似线性增加，当低共熔配比为2:1时，渗透系数达到2653barrer，渗透选择性为11.8，超过乙烯/乙烷聚合物膜分离upperbound曲线，且具有较长时间的稳定性。质谱及拉曼结果表明亚铜基类离子液体由咪唑阳离子及多种亚铜基阴离子簇构成，随CuCl/[Bmim][Cl]]配比增加，由CuCl--2向Cu2Cl3转变。分子模拟结果表明Cu+经sp轨道杂化与Cl-形成阴离子簇，具有

5、未饱和的烯烃吸附位点，同时阴离子簇的形成削弱了[Bmim][Cl]分子内氢键，导致了低共熔现象。Cu-2Cl3络合吸附乙烯的过程中，实际参与络合的吸附位点只有一个Cu+，但另一个Cu+通过诱导-共轭作用强化了吸附位点的络合强度。本研究为烯烃/烷烃分离提供了一种经济、高效的方法，并从应用性能和分离机理层面展开深入研究，对烯烃/烷烃分离工艺的发展做出贡献。关键词：乙烯/乙烷分离，支撑液膜，亚铜基类离子液体，渗透系数/渗透选择性，促进传递IABSTRACTTheindustryofethylene,asthepillarofpetrochemicalindustry,indicat

6、esthedevelopmentlevelofsomecountriesorareaandprovidesthematerialandenergyforthehuman’slifeandindustrialproduction.Intheproductprocessofethylene,thesystemsofolefin/paraffinalwaysexist,sothemixtures’purificationsarenecessary.Becausetheolefin/paraffinwithsamecarbonnumbershowsimilarphysicalandc

7、hemicalproperties,thetraditionalcryogenicdistillationcostmuchinenergyandequipment.Itissosignificanttosearchanovelolefin/paraffinseparationmethodwithhighefficientandlowcost.Supportedliquidmembraneusedforthegasseparationperformseasypreparation,highselectiv