Multilevel Comparison of Ionic Liquid Separation of a Methanol/Methyl Acetate/Water Mixture

离子液体 相对波动率 非随机双液模型 共沸物 化学 萃取蒸馏 分离过程 硫氰酸盐 蒸馏 过程模拟 甲醇 热力学 过程(计算) 有机化学 色谱法 活度系数 催化作用 水溶液 计算机科学 物理 操作系统
作者
Chao Guo,Long Du,H. Liu,Yuqing Cao,Size Zheng,Ge He
出处
期刊:Industrial & Engineering Chemistry Research [American Chemical Society]
卷期号:62 (4): 1936-1945 被引量:6
标识
DOI:10.1021/acs.iecr.2c04318
摘要

This paper aimed to investigate whether ionic liquids (ILs) with excellent phase equilibrium abilities were also economically superior at the process level. Comprehensive comparisons of seven different types of ILs for the separation of a methanol/methyl acetate/water mixture were performed from molecular, phase equilibrium, to the process level. The validated NRTL model was used for phase equilibria and process simulation and COSMO-based sigma profiles for mechanism analysis. Energy consumption, energy cost, and total annual cost (TAC) were carried out to quantify process performances. Heat pump-assisted IL-extractive distillation processes were proposed. The results indicated that the heat pump-assisted schemes saved the TAC up to 51.2%. The process economic performances of 1-ethyl-3-methylimidazolium acetate ([EMIM][Ac]), 1-hexyl-3-methylimidazolium chloride, 1-ethyl-3-methylimidazolium methylsulfate, and 1-ethyl-3-methylimidazolium thiocyanate were equally well, while that of 1-butyl-3-methylimidazolium bis(trifluoromethylsulfonyl)imide was the worst at all levels. The TAC savings of the [EMIM][Ac] process ranged from 3.4 to 48.2% compared with the latter six ILs. The order of performance of ILs in terms of relative volatility or binary phase diagram was nearly the same as the process level, while using the minimum amount of ILs required to break azeotropes as an indicator was of a different order.
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