[发明专利]一种用离子液萃取焦化苯中噻吩的方法

说明书

技术领域

本发明属于煤化工技术领域，涉及焦化苯中噻吩的回收，特别是一种以离子液为萃取剂，分离除去粗苯中微量噻吩，得到浓缩噻吩苯的方法。

背景技术

噻吩是一种昂贵的化工原料。主要用于制药（如维生素H以及半合成头孢菌素等）以及用作生产各种染料、香料、特种塑料、刺激素、杀虫剂、增亮剂、络合物、化妆品和生物活化物质等的原料。

焦化苯中噻吩含量普遍较高，一般为0.3%~0.7%，最高可达1.0%。无论是加氢工艺还是酸洗工艺，都无法实现噻吩的回收。

对于深度净化苯中分离和提取噻吩较有前途的方法是萃取精馏。至今为止，对苯-噻吩一体溶液的萃取精馏中，所应用的溶剂主要有N,N-二甲基甲酰胺(DMF)、单乙醇胺、1,2-乙二胺、N-甲基吡咯烷酮(NMP)以及四甘醇等。通过加入这些溶剂，噻吩和苯的相对挥发度可提高到约1.4-1.5。如美国专利US5494572和US5582714中，分别使用DMF、NMP和四甘醇等作为萃取剂对燃料油中含噻吩环的有机硫进行脱除，达到的脱硫系数为0.21~1.59，脱硫效果不够理想，这些溶剂的回收处理也比较困难。

因此，迫切需要寻找一种可反复循环使用并对环境友好的绿色溶剂作为提取噻吩的萃取剂。离子液是一种非常规的绿色介质，在分离时不会因蒸馏等单元操作导致溶剂损失和环境污染，是传统挥发性溶剂的理想替代品。

吡啶类离子液体【BPy】BF₄阳离子与噻吩都具有芳香环结构，离子液体阳离子含有的大π键，与噻吩类含硫化合物接触中，由于硫分子易被极化，与离子液体相互作用形成络合物，从而将噻吩类化合物萃取到离子液体相中。离子液体与噻吩之间的沸点差异较大，因此，可以通过蒸馏方法将噻吩与离子液体分离开。

公告号为CN101003742A的发明专利涉及烷基咪唑的磷酸酯类离子液体，以此类离子液体作萃取剂，萃取脱除含噻吩环的有机硫，属于燃料油脱硫技术领域。

目前，有关吡啶类离子液作溶剂，萃取粗苯中微量噻吩的专利，尚未见报道。

发明内容

本发明的目的是提供一种以吡啶类离子液为萃取剂，通过萃取使焦化粗苯中噻吩的含量降到0.1%以下，基本可替代石油苯，并通过回收高浓度（质量浓度4%左右）噻吩的苯溶液，达到回收噻吩的目的。

因此，本发明提供了一种用离子液萃取焦化苯中噻吩的方法，其特征在于，所述离子液具有如下通式I所示的结构：

通式I

其中，R为C₂~C₄直链或支链烷基，优选为乙基或丁基；

R₁为氢或C₂~C₄酰基，优选为氢或乙酰基。

本发明中，更优选地，所述离子液为N-丁基吡啶四氟硼酸盐或N-乙基3-乙酰基吡啶四氟硼酸盐。

本发明中，优选地，上述方法包括以下步骤：

步骤1）作为萃取剂的上述通式I所示的离子液的制备：使通式II所示的化合物与通式III所示的化合物反应制得通式I所示的化合物，

通式II    通式III    通式I    通式IV

其中，R和R₁的定义如上所述：

M⁺为一价金属离子，优选为Li⁺、Na⁺、K⁺，更优选为Na⁺；

X^－为卤素离子，优选为Cl^-、Br^-、I^-。

本发明中，使用卤化吡啶盐和四氟硼酸盐为原料合成上述离子液，以此作为萃取剂，通过萃取蒸馏除去粗苯中的噻吩。

具体地，上述通式I所示的离子液的制备方法包括以下步骤：（1）以通式II所示的卤化吡啶盐和通式III所示的四氟硼酸盐为原料合成离子液，经过滤、分离、洗涤、烘干后制得所述离子液。

步骤2）将焦化粗苯通过蒸馏截取馏程在125℃以下的焦化苯，将上述焦化苯、萃取剂和0.5~3倍萃取剂质量的水加入到一级萃取装置中(其中，焦化苯与萃取剂的质量比为0.3~10)，搅拌后静置，清晰分层，上层液体为噻吩含量小于0.1%的苯溶液（即纯化苯），下层液体为含萃取到的噻吩和溶解的少量苯的离子液。