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离子液体特殊蒸馏与特殊吸收 离子液体特殊蒸馏与特殊吸收: 提出新技术 离子液体特殊蒸馏与特殊吸收: 关键科学问题 预测型分子热力学：基础研究成果 应用事例：离子液体UNIFAC模型应用情况目录 离子液体萃取蒸馏：提出新技术 应用事例：离子液体萃取蒸馏强化技术 离子液体特殊吸收：提出新技术 离子液体特殊吸收：揭示构效关系 离子液体特殊吸收：揭示构效关系 离子液体特殊吸收：主要学术成绩 离子液体特殊吸收：主要学术成绩 离子液体特殊吸收：过程强化（热力学） 离子液体特殊吸收：过程强化（动力学） 离子液体特殊吸收：过程强化（动力学） 离子液体气体干燥的数学模型 结论 致谢 中国化工信息中心提供的学术交流平台 国家自然科学基金委 国家科技部 国家教育部 …… 敬 请 批 评 指 导 ！ 谢 谢！ Top Cited AIChE Journal Papers from 2014 什么是 MOFs (metal organic frameworks)材料? 有机配体与金属离子通过络合作用自组装而成的超分子多孔材料 沸石咪唑酯骨架材料ZIFs(Zeolitic imidazolate frameworks)是一种具有水热稳定性的 MOFs材料（金属离子：Zn；有机配体：二甲基咪唑） ZIF - 8 ZIF - 7 离子液体特殊吸收：过程强化 ZIFs + ILs混合分离剂用于气体分离的优点: 具有非挥发性（象离子液体一样） 利用ZIFs材料高的CO2吸附容量 可调变的物化性质 粉末状ZIF-8 成型 ZIF-8 高的床层压降 连续化吸附操作困难 吸附容量降低32-63% 过程强化策略: 粉末状ZIFs + ILs的混合溶液均质化 离子液体特殊吸收：过程强化 在离子液体中添加少量MOFs材料强化气体溶解度，由此构建了一种化工新单元操作 - 吸附吸收 吸收功能(离子液体) 吸附功能(ZIFs) WCO2 P (bar) [OMIM]+[PF6]- ZIF-8 5 wt% 15 wt% WCO2 P (bar) [OMIM]+[Tf2N]- 258.2 K ZIF-8 5 wt% 15 wt% 243.2 K UNIFAC 模型 GCMC模拟 + 吸附吸收 Lei, Z. et al. (2015) Chem. Eng. Sci. 127, 260-268. 在动力学强化方面，用特殊塔内构件技术（高效导向-浮阀筛板）强化气液传质 Li, Q. et al. (2013) Chem. Eng. Res. Des. 91, 970-976. Li, Q. et al. (2014) Ind. Eng. Chem. Res. 53, 4480-4488. 高效导向-浮阀筛板 (FGS-VT) 高效导向筛板 (FGST) Lw = 13.5 m3/(m h) ●, Glitsch V1 ■, FGST ▲, FGS-VT F0, (m s-1)·(kg m-3)0.5 EML, % 用BH型高效填料强化气液传质 折线式结构 BH型高效填料 DP (Pa·m -1) ug (m·s-1) [EMIM]+[Tf2N]- + CO2 [EMIM]+[Tf2N]- + CO2 Kxa (kmol·s-1·m-3) ug (m·s-1) 雷志刚等. (2015) 化工学报. 66 (8), 2953-2961. 石油化工（CO2、C4) 分离强化：离子液体气体干燥技术与科学基础 研究方向 煤化工（CO、H2） 天然气（页岩气）化工 （CH4） 石油 煤炭 天然气 + 化工 （分子筛、挥发性有机溶剂脱水） 存在共性问题： 挥发性溶剂损失 能耗高 收率低 首次提出离子液体气体干燥新技术 雷志刚等. CN 201510191695.0, 国家发明专利. 离子液体对CO2/水的选择性高 (S: 102 – 108 ) T = 298 K 108 预测型热力学模型理论计算 107 106 105 104 103 102 冷凝器 QD V1 U1 D=V1+U1 1 F2 Fj-2 Fj-1 F3 Fj Fj+1 Fj+2 Fn-2 Fn-1 Q2 Q3 Qj-2 Qj-1 Qj Qj+1 Qj+2 Qn-2 Qn-1 U2 Uj-2 Uj-1 Uj Uj+1 Un-2 W2 W3 Wj-1 Wj Wj+1 Wj+2 Wn-1 Qn 2 3 j-2 j-1 j j+1 j+2 n-1 n 再沸器 物料平衡(M)方程 焓平衡(H)方程 相平衡(E)方程 分子分数加和(S)方程 平衡级数学模型 离子液体UNIFAC模型 离子液体 气体 * 实验值与模拟结果对比 进料离子液体含水量的影响 离子液体进料流量的