过程工程学报 ›› 2023, Vol. 23 ›› Issue (8): 1220-1230.DOI: 10.12034/j.issn.1009-606X.223168
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牛典1, 钱建国1, 陈健2, 詹国雄3*
Dian NIU1, Jianguo QIAN1, Jian CHEN2, Guoxiong ZHAN3*
摘要: 从混合溶液中高效、低能耗地回收离子液体,一直是实现其再利用的难点。本研究提出纳滤、闪蒸回收溶液中离子液体的耦合工艺,即先将较低浓度的离子液体水溶液通过纳滤提浓,获得较高浓度的离子液体水溶液通过减压闪蒸工艺获得纯离子液体并实现离子液体的高效分离回收。在模拟研究过程中,以1-辛基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐([C8Mim][BF4])和1-乙基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐([C2Mim][BF4])作为模型化合物,来探究耦合工艺的离子液体回收效果。基于文献报道数据,采用回归方法构建起离子液体主要物性和离子液体-水之间的热力学模型,采用Aspen Plus模拟软件建立分离回收过程的耦合新工艺模型,考察不同操作条件对工艺分离效果的影响变化规律,获得工艺最佳操作方案。同时,对回收过程进行换热改造,提高回收工艺的热效率,降低公用工程消耗量。对不同分离过程的能耗进行分析评价,以明确耦合新工艺的分离回收优势。研究结果表明,经过换热改造后,[C8Mim][BF4]和[C2Mim][BF4]的回收工艺热公用工程分别为改造前的11%和13%,冷公用工程分别为改造前的15%和19%。2级膜分离-闪蒸耦合工艺的综合能耗最低为3.9 GJ thermal-eq/t IL([C8Mim][BF4])和4.5 GJthermal-eq/t IL([C2Mim][BF4]),仅为直接闪蒸工艺的20% ([C8Mim][BF4])和27% ([C2Mim][BF4])。本研究结果可为未来离子液体回收工艺的工业化应用提供理论依据和指导。