蒽油(Ⅰ)分离溶剂体系及工艺路线研究的研究

1项目编号：河南城建学院科学研究基金项目申请书项目名称：高效蒽油（Ⅰ）分离溶剂体系的研究申请者：丁明洁所在单位：化学与化学工程系申请日期：2009年12月29河南城建学院科研处二00八年制2简表研究项目名称蒽油（Ⅰ）高效分离溶剂体系的研究项目类别A、自然□B、社科□A、基础研究B、应用研究□C、实验开发申请金额21000万元起止时间2010年1月至2012年12月申请者情况姓名丁明洁性别女出生年月1967年6月所在单位化学与化学工程系职称副教授联系电话[phone]学位博士授予单位中国矿业大学授予时间2008年6月项目主要成员姓名年龄职称所在单位年参加月数丁明洁67.6副教授化学与化学工程系6王要令79．9讲师化学与化学工程系3刘向云75.7讲师化学与化学工程系3杜玲枝69.11副教授化学与化学工程系3陈松涛65.3教授化学与化学工程系1李可伟88．9本科学生化学与化学工程系2主要研究内容摘要（不超过150字）结合国内外生产情况，选择多种溶剂，进行实验筛选，在现有分离体系中，使用低分子脂环烃代替一类溶剂中的苯类，探索和寻找价廉低毒、选择性好、分离效果好的溶剂体系，提高分离效率和环保效益、简化和完善现有分离设备系统。3一、本研究项目的立项依据和目标1、本项目研究的意义及同类研究工作国内外研究现状与存在的问题，列出主要参考文献蒽、菲和咔唑是煤焦油中的重要组分，在煤焦油初馏时被富集于蒽油Ⅰ馏分中，即300-360℃之间的馏分（以下简称蒽油）。蒽、菲、咔唑都是重要的化工中间体，广泛用于染料、颜料、医药、农药及化工助剂等的生产[1-4]。随着精细化工的发展及有机合成技术进步，蒽和咔唑的需求日益增加，菲的利用途径也在不断开发。目前为止，作为化工原料的蒽、菲和咔唑都是从煤焦油中提取的。蒽油中还含有荧蒽、芘、芴和苊等组分[1]，这些也都是珍贵的精细化学品[1]。因此研究和开发蒽油分离技术、提高蒽油的分离精制水平，具有显著的经济效益和社会效益。目前蒽油的分离工艺主要以溶剂萃取结晶为主。该法首先采用冷却结晶方法制取粗蒽，然后以粗蒽为原料，使用第一类溶剂（苯类）从粗蒽中萃取出菲、芴等杂质，富集蒽和咔唑，再使用第二类溶剂（吡啶类）萃取提取咔唑。经两种溶剂萃取后的萃余相经离心干燥得固体蒽产品；第二类溶剂萃取的粗咔唑，主要杂质为菲等，用第一类溶剂洗涤数次，经离心干燥得咔唑产品[5]。另外还有溶剂法与精馏工艺相结合、直接以蒽油为原料的的溶剂-精馏法和精馏-溶剂法[2-8]及溶剂-化学法[9-10]、区域熔融法[11-12]和乳状液膜法[13]等，这些是较新的分离方法，目前多停留在实验阶段。我国的蒽油分离工艺主要还是溶剂萃取法，所用溶剂体系，第一类溶剂主要是苯类，第二类主要是醇类，前者沸点高且毒性大，后者极性大，沸点高，不能获得理想的分离效果，设备系统复杂，且主要以蒽和咔唑的分离为主，其它组分的分离未受到重视。探索和寻找价廉低毒、选择性好的溶剂体系、对开发蒽油分离综合性工艺、提高分离效率、简化和完善现有分离工艺、开发新的分离工艺具有重要的意义。参考文献：1．肖瑞华编著.煤焦油化工学[M].北京：冶金工业出版社地，2002.52．朱富斌，陈光明.从蒽油中提取精蒽和精咔唑的新工艺[J].燃料与化工，2003，34(6):321-3233．周卫国，吴旭洲.煤焦油中蒽、菲、咔唑的精制及利用[J].煤化工，2002，(1):1~54．杨建民.精蒽生产技术进展[J].煤化工，2004，(4):13-155．孟贺，薛永强，王志忠.蒽、菲、咔唑的分离提纯方法[J].山西化工，2003，23(4):4-76．赵振波.粗蒽分离精制过程中的溶剂选择[D].硕士论文，太原:太原理工大学，20037．谢秋生.萃取法生产咔唑的研究[J].燃料与化工，2003，34(3):153-1548．李建，张大戈，石林.工业菲的制取方法[P].CN1212250A.1999-03-319．柳来栓，许文林，刘有智.反应一水解法从粗蒽中提取高纯度咔唑[J].化学工程，2001，(6):58-5910．张永华，杨锦宗.菲的提纯[J].首都师范大学学报(自然科学版)，2000，21(3)：51-5411．郭存悦，王志忠.粗蒽精制方法评述[J].煤化工，1999，(l):20-23.12．周霞萍，高晋生.精蒽加工工艺的研究现状和进展[J].煤炭转化，1995，18(3)：22-2613．王志忠，郭存悦，米杰.液膜分离法制精蒽工艺[P]:12s5339A.2001-02-2842、本项目的研究内容、特色和创新之处及立项根据研究内容：结合国内外生产情况，选择多种溶剂，进行实验筛选，大胆使用低级脂环烃，探索和寻找价廉低毒、选择性好、分离效果好的溶剂体系，提高分离效率和环保效益、简化和完善现有分离设备系统。特色和创新点：①在第一类溶剂中，使用低级脂环烃，代替现有使用的苯类溶剂，并通过试验复配，探索和寻找价廉低毒、选择性好、分离效果好的溶剂体系，提高分离效率和环保效益。②沸点较低溶剂，可降低能耗；③简化和完善分离设备系统。立项根据：我国的蒽油分离工艺主要还是溶剂萃取法，且主要以蒽和咔唑的分离为主，其它组分的分离未受到重视。需要改进的方面是：①寻找价廉低毒、选择性好的溶剂；②开发蒽油分离综合性工艺，提高分离效率；③综合溶剂萃取、结晶和重结晶、减压精馏、化学方法等多种分离方法，完善现有分离工艺，开发新的分离工艺；④研究新型分离技术。3、研究工作的预期成果或目标及提供形式样机（主要技术参数，数量）：论文：重要期刊：篇，核心期刊：篇；其他CN期刊：篇；会议论文：篇。软件：字节。研究报告：40千字。其它：专利一项或核心期刊论文一篇预期成果水平：国际领先□国际先进□国内领先国内先进□省内先进□5二、研究方法和技术路线1、拟采取的理论分析、计算、实验方法和步骤及可行性论性一、利用现代先进分离与分析技术，充分分离分析蒽油的组成结构。二、对国内外蒽油分离中所用各溶剂进行广泛的试验，并大胆尝试新溶剂，获得充足的蒽油各组分的溶剂性参数，筛选出优良溶剂。三、以价廉低毒、分离效果好、选择性好为目的，设计蒽油萃取结晶分离的复合溶剂体系，在实验基础上改进和完善。三、根据所得溶剂体系，简化并设计蒽油分离的设备系统。四、可行性：溶剂萃取法是目前我国蒽油分离的主要方法，溶剂体系的选择和建立是技术的关键。现用溶剂体系中，第一类溶剂为苯类，毒性大，沸点高，能耗高；第二类溶剂为丙酮类，沸点低易挥发，溶剂损失大，且对芳香族组分的选择性低。利用低分子脂环烃的沸点和挥发性中等、毒性小的优点，结合原有溶剂体系，复合设计新型高效溶剂体系，提高分离效率和环保效益、简化和完善现有分离设备系统。2、研究工作的总体安排及进度2009.12－3问题调研，项目申报，查阅资料、制订实验方案、选订实验样品2010.03—2010.06蒽油的组成分析，及溶解性试验2010.07—2010.12蒽油分离的复合溶剂体系设计及试验改进2011.01—2012.06根据所得溶剂体系，简化并设计蒽油分离的设备系统。2011.07－2011.12撰写结项报告，论文投稿，专利申报6三、实现本项目预期目标已具备的条件申请者主要研究工作简历，与本项目有关的工作基础，近期发表的论文论著和科研成果名称及获奖情况项目申报人科研基础比较扎实，发表过多篇高水平的论文，参与过多项国家或省部科研项目。项目申报人在博士学习期间，参与西部弱还原性煤的多尺度表征及热化学转化特性研究（国家自然科学基金西部能源重大研究计划重点项目90410018）、煤炭资源高附加值利用的工艺研究（江苏省六大人才高峰培养对象基金项目）、大规模煤直接液化的基础研究（国家重点基础研究发展规划项目2004CB217601-2）的科研工作，已对原煤溶剂可溶组分、煤直接液化油和液化残渣进行了较为系统地精细分离与分析，取得了一定的成绩。其中参与完成的煤资源高效利用的化学基础获2009年全国高校科研优秀成果自然科学一等奖。项目组其它成员在精细有机分离方面都有一定的基础和经验。近期发表的论文论著和科研成果名称及获奖情况：1．DingMJ,etal.GroupseparationandanalysisoforganiccomponentsfromaChinesebituminouscoal,JournalofChinaUniversityofMiningandTechnology,2008,18(1):27-32；2．DingMJ,etal.IsolationandanalysisoffattyacidamidesfromChineseShenglicoal,EnergyandFuels,2008，22(4):2419-2421；3．DingMJ,etal.Isolationandanalysisofaromatichydrocarbonsfromsomecoals,JournalofChinaUniversityofMiningandTechnology,2008，18(3):432-436；4．丁明洁．《仪器分析》（39万字），化学工业出版社，2008年3月出版，主编；四、申请项目经费预算表经费来源预算经费支出预算科目金额（元）科目金额（元）学校拨款21000样机制作费所在单位匹配试验测试费12000其它资料印刷/论文发表费5000差旅费4000合计合计210007承担单位（系、部）意见：（公章）单位负责人（签字）年月日科研处意见：负责人（签字）年月日院学术委员会意见：主任（签字）年月日