離子液體應(yīng)用實(shí)例課件

定義：

離子液體是由陰離子和陽離子構(gòu)成的，在室溫附近呈液態(tài)的鹽類物質(zhì)。特性：

“零”蒸氣壓低熔點(diǎn)，-70℃

寬液程，-70－300℃

電導(dǎo)率高,1mS/cm

電化學(xué)窗口寬,4V

良好的溶解能力高的熱/化學(xué)穩(wěn)定性結(jié)構(gòu)-性質(zhì)的可設(shè)計(jì)性結(jié)構(gòu)：陽離子陰離子離子液體的定義、結(jié)構(gòu)和特性定義：結(jié)構(gòu)：陽離子陰離子離子液體的定義、結(jié)構(gòu)和特性離子液體的合成規(guī)模實(shí)驗(yàn)室（少量）工廠（大規(guī)模）純度多品種規(guī)模制備中科院過程工程研究所合作單位——林州科能材料離子液體的合成規(guī)模實(shí)驗(yàn)室（少量）工廠（大規(guī)模）純度19141948199219981999200220032006？應(yīng)用電鍍、有機(jī)合成有機(jī)合成、催化反應(yīng)、分離工程和電化學(xué)等手性合成、萃取分離、環(huán)境工程等拓展了離子液體的功能和應(yīng)用范圍在分離純化及應(yīng)用領(lǐng)域的拓展德國BASF公司成功開發(fā)了BASIL工藝規(guī)?；苽淙鹗块_發(fā)出ILs濕度傳感器，現(xiàn)已商品化在能源環(huán)境材料等領(lǐng)域的大規(guī)模工業(yè)應(yīng)用基礎(chǔ)第一種IL([EtNH3]NO3)第一代ILs([Emim]AlCl4)第二代ILs([Emim]BF4)第三代ILs(功能化ILs）ILs與CO2結(jié)合ILs開關(guān)原理ILs雙水相體系ILs具有揮發(fā)性ILs多尺度結(jié)構(gòu)及生物相容性從基礎(chǔ)研究到廣泛應(yīng)用1914應(yīng)用基礎(chǔ)從基礎(chǔ)研究到廣泛應(yīng)用離子液體的應(yīng)用實(shí)例離子液體的應(yīng)用實(shí)例5石油化工1:乙二醇/碳酸酯集成技術(shù)

乙二醇(EG)是重要化工原料,主要用來生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)聚酯樹脂,還可用作薄膜、橡膠、醇酸樹脂、增塑劑、防凍液等。我國年需求636萬噸,進(jìn)口>400萬噸,目前采用的水合法,水比高、能耗高、效益差。本項(xiàng)目開發(fā)低能耗的催化水解新工藝。項(xiàng)目特色：

新工藝采用催化水解法，與傳統(tǒng)的直接水合法相比，水比從22:1降至1.2:1，能耗降低30%以上具有自主知識產(chǎn)權(quán)的離子液體催化劑、工藝及成套技術(shù)，已建立連續(xù)模式裝置EG產(chǎn)品質(zhì)量遠(yuǎn)高于國家優(yōu)級品標(biāo)準(zhǔn)，并可根據(jù)市場靈活生產(chǎn)EC,DMC,EG等預(yù)計(jì)20萬噸裝置將新增產(chǎn)值14億元/年，利稅2.3億元/年，節(jié)能6000萬元/年相關(guān)專利共6項(xiàng):

200610064914.X；200610065602.010噸/年連續(xù)試驗(yàn)裝置水解工藝醇解工藝5石油化工1:乙二醇/碳酸酯集成技術(shù)乙二醇(E6石油化工2:基于“離子開關(guān)”的油品脫酸工藝原油酸值的不斷升高對煉制和下游加工造成了嚴(yán)重的安全隱患和經(jīng)濟(jì)損失,油品脫酸成為煉油行業(yè)迫切解決的一大難題。石油酸(環(huán)烷酸)也是重要的化工原料,可廣泛用于油漆催干劑、防腐劑等。本項(xiàng)目采用的“離子開關(guān)”油品脫酸新技術(shù)，具有脫酸效率高、過程清潔、能耗低、投資成本低的優(yōu)勢，且可回收高附件加值的環(huán)烷酸產(chǎn)品。技術(shù)原理項(xiàng)目特色：

脫酸效率高,操作費(fèi)用低,設(shè)備投資小,零排放形成離子化合物易分層,油品不乳化,損失小脫酸劑可循環(huán)使用,環(huán)烷酸可回收完成25萬噸/年潤滑油脫酸裝置設(shè)計(jì)，預(yù)計(jì)新增產(chǎn)值約7500萬元/年,新增利稅約400萬元/年油品適應(yīng)性廣,可擴(kuò)展至潤滑油、汽柴油、生物質(zhì)油等實(shí)驗(yàn)室脫酸連續(xù)裝置圖相關(guān)專利共5項(xiàng):

ZL200610011380.4；200610011871.9；......6石油化工2:基于“離子開關(guān)”的油品脫酸工藝7石油化工3:低溫油品脫硫新技術(shù)含硫油品+IL硫化物IL硫化物IL清潔油品油品IL+硫化物脫硫再生隨著原油硫含量的不斷升高和環(huán)保要求的不斷提高,燃油的深度脫硫成為亟待解決的難題，傳統(tǒng)加氫法高溫高壓、能耗高、投資大,且對油品質(zhì)量有影響。本項(xiàng)目開發(fā)了基于離子液體綠色介質(zhì)的氧化-萃取脫硫節(jié)能新技術(shù)。項(xiàng)目特色：

常溫常壓操作,設(shè)備投資小、操作費(fèi)用低，無需氫源，深度脫硫,溶劑循環(huán)使用，無廢水廢渣排放技術(shù)適應(yīng)性廣,可用于液化氣、石腦油、汽柴油等油品的深度脫硫多級連續(xù)油品脫硫裝置相關(guān)專利:

200710100275.2；200710121670.9脫酸效果7石油化工3:低溫油品脫硫新技術(shù)含硫油品硫化物IL硫化物I8煤化工1:CO2捕集/轉(zhuǎn)化MEA法IL溶劑法再生能耗(GJ/hr)576.49322.94噸產(chǎn)品能耗（GJ/tCO2)3.612.02節(jié)能效果（t標(biāo)煤/tCO2）0.054能耗成本降低（元/tCO2)64.8能耗成本節(jié)約（萬元/年）2820.1節(jié)能效果44%吸收容量可提高1.2-2.3倍,再生能耗較醇胺法降低44％,吸收-解吸速度快,設(shè)備投資小8煤化工1:CO2捕集/轉(zhuǎn)化MEA法IL溶劑法再生能耗(G9IL=SolventCS2NaOHCS2NaOHH2O,H2SO4傳統(tǒng)工藝Since1892DissolvingPulpAlkali-CelluloseAlkali-CelluloseViscosesolutionReshaping&CoagulationProductsIL=Solvent離子液體新工藝H2ODissolvingPulpDirectdissolutionInILReshaping&CoagulationProductsDryWet工藝復(fù)雜，流程長；使用大量有毒，有害污染；能耗高，溶劑回收率低可再生能源1:纖維素溶解9IL=SolventCS2NaOHCS2NaOHH2O,10可再生能源2:PET聚酯(塑料)的催化降解

PET作為重要的基礎(chǔ)原料，如何實(shí)現(xiàn)其生產(chǎn)、加工、回收利用的良性循環(huán)，已成為當(dāng)前聚酯工業(yè)的重要課題之一。本項(xiàng)目采用具有獨(dú)立知識產(chǎn)權(quán)的新型催化劑代替常規(guī)酸堿、可溶鹽作為PET聚酯降解的新型催化劑，建立了PET聚酯的催化降解新工藝。廢舊PET催化反應(yīng)離子液體超強(qiáng)酸催化離子液體溶劑降解單體BHET小分子低聚物乙二醇溶劑工藝路線項(xiàng)目特色：

催化劑熱穩(wěn)定性高，易與產(chǎn)品分離，可循環(huán)利用高的PET降解率\單體的全程回收率相關(guān)專利共4項(xiàng):

200710175704.2;200810101969.2;……原料及降解裝置固載化催化劑10可再生能源2:PET聚酯(塑料)的催化降解11電化學(xué)1:鋰電池/鋅空電池離子液體在電化學(xué)領(lǐng)域有廣泛的應(yīng)用前景。當(dāng)前本實(shí)驗(yàn)室開展的離子液體電化學(xué)應(yīng)用領(lǐng)域有低溫電解、電鍍技術(shù)，鋰離子電池，燃料電池等。其中離子液體低溫電鍍鋁技術(shù)經(jīng)系統(tǒng)研究證明具有鍍層質(zhì)量好、能耗低等特點(diǎn)，是較具工業(yè)推廣價(jià)值的一項(xiàng)技術(shù)。離子液體作為電解質(zhì)在鋰離子電池、燃料電池方面的應(yīng)用研究已搭建相關(guān)研究測試平臺。電池研發(fā)平臺11電化學(xué)1:鋰電池/鋅空電池離子液體在電化學(xué)領(lǐng)域有廣泛的12離子液體低溫電解技術(shù)新體系:

AlCl3

-[emim]X

電解溫度：100～300℃電流密度：5-30mA/cm2電流效率：80％左右電耗：5～7kW·h·kg-1

石墨電極電解鋁裝置電解鋁電解鎂電化學(xué)2:電解/電鍍Al/Mg采用新型電鍍液和配套工藝在不同材料上獲得優(yōu)良的金屬/合金鍍層，改善材料性能在較低的溫度下進(jìn)行，能耗低，成本低，對基材無破壞離子液體電鍍新工藝12離子液體低溫電解技術(shù)新體系:AlCl3-[emi13材料:離子熱合成分子篩規(guī)?；苽渥鳛橹匾拇呋牧稀⑽讲牧虾碗x子交換材料，分子篩多孔材料廣泛應(yīng)用于石油加工、石油化工、煤化工與精細(xì)化工等領(lǐng)域，應(yīng)用前景十分廣闊。目前國內(nèi)4A分子篩的需求量在10萬噸以上，而實(shí)際生產(chǎn)能力只有4萬多噸。本項(xiàng)目開發(fā)的離子熱合成方法，綠色、安全、高效，是一種可完全替代現(xiàn)有溶劑法的全新技術(shù)。

項(xiàng)目特色：

常壓合成，反應(yīng)過程安全

避免揮發(fā)性有機(jī)溶劑的使用，環(huán)境友好離子液體種類繁多結(jié)構(gòu)獨(dú)特,反應(yīng)過程中易得到新型結(jié)構(gòu)的分子篩

離子液體已規(guī)?；a(chǎn)且可循環(huán)使用，體現(xiàn)了過程的綠色化

離子熱合成的產(chǎn)品（GIS型分子篩）相關(guān)專利:

200810105982.5

技術(shù)原理13材料:離子熱合成分子篩規(guī)?；苽渥鳛橹匾亩x：

離子液體是由陰離子和陽離子構(gòu)成的，在室溫附近呈液態(tài)的鹽類物質(zhì)。特性：

“零”蒸氣壓低熔點(diǎn)，-70℃

寬液程，-70－300℃

電導(dǎo)率高,1mS/cm

電化學(xué)窗口寬,4V

良好的溶解能力高的熱/化學(xué)穩(wěn)定性結(jié)構(gòu)-性質(zhì)的可設(shè)計(jì)性結(jié)構(gòu)：陽離子陰離子離子液體的定義、結(jié)構(gòu)和特性定義：結(jié)構(gòu)：陽離子陰離子離子液體的定義、結(jié)構(gòu)和特性離子液體的合成規(guī)模實(shí)驗(yàn)室（少量）工廠（大規(guī)模）純度多品種規(guī)模制備中科院過程工程研究所合作單位——林州科能材料離子液體的合成規(guī)模實(shí)驗(yàn)室（少量）工廠（大規(guī)模）純度19141948199219981999200220032006？應(yīng)用電鍍、有機(jī)合成有機(jī)合成、催化反應(yīng)、分離工程和電化學(xué)等手性合成、萃取分離、環(huán)境工程等拓展了離子液體的功能和應(yīng)用范圍在分離純化及應(yīng)用領(lǐng)域的拓展德國BASF公司成功開發(fā)了BASIL工藝規(guī)?；苽淙鹗块_發(fā)出ILs濕度傳感器，現(xiàn)已商品化在能源環(huán)境材料等領(lǐng)域的大規(guī)模工業(yè)應(yīng)用基礎(chǔ)第一種IL([EtNH3]NO3)第一代ILs([Emim]AlCl4)第二代ILs([Emim]BF4)第三代ILs(功能化ILs）ILs與CO2結(jié)合ILs開關(guān)原理ILs雙水相體系ILs具有揮發(fā)性ILs多尺度結(jié)構(gòu)及生物相容性從基礎(chǔ)研究到廣泛應(yīng)用1914應(yīng)用基礎(chǔ)從基礎(chǔ)研究到廣泛應(yīng)用離子液體的應(yīng)用實(shí)例離子液體的應(yīng)用實(shí)例18石油化工1:乙二醇/碳酸酯集成技術(shù)

乙二醇(EG)是重要化工原料,主要用來生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)聚酯樹脂,還可用作薄膜、橡膠、醇酸樹脂、增塑劑、防凍液等。我國年需求636萬噸,進(jìn)口>400萬噸,目前采用的水合法,水比高、能耗高、效益差。本項(xiàng)目開發(fā)低能耗的催化水解新工藝。項(xiàng)目特色：

新工藝采用催化水解法，與傳統(tǒng)的直接水合法相比，水比從22:1降至1.2:1，能耗降低30%以上具有自主知識產(chǎn)權(quán)的離子液體催化劑、工藝及成套技術(shù)，已建立連續(xù)模式裝置EG產(chǎn)品質(zhì)量遠(yuǎn)高于國家優(yōu)級品標(biāo)準(zhǔn)，并可根據(jù)市場靈活生產(chǎn)EC,DMC,EG等預(yù)計(jì)20萬噸裝置將新增產(chǎn)值14億元/年，利稅2.3億元/年，節(jié)能6000萬元/年相關(guān)專利共6項(xiàng):

200610064914.X；200610065602.010噸/年連續(xù)試驗(yàn)裝置水解工藝醇解工藝5石油化工1:乙二醇/碳酸酯集成技術(shù)乙二醇(E19石油化工2:基于“離子開關(guān)”的油品脫酸工藝原油酸值的不斷升高對煉制和下游加工造成了嚴(yán)重的安全隱患和經(jīng)濟(jì)損失,油品脫酸成為煉油行業(yè)迫切解決的一大難題。石油酸(環(huán)烷酸)也是重要的化工原料,可廣泛用于油漆催干劑、防腐劑等。本項(xiàng)目采用的“離子開關(guān)”油品脫酸新技術(shù)，具有脫酸效率高、過程清潔、能耗低、投資成本低的優(yōu)勢，且可回收高附件加值的環(huán)烷酸產(chǎn)品。技術(shù)原理項(xiàng)目特色：

脫酸效率高,操作費(fèi)用低,設(shè)備投資小,零排放形成離子化合物易分層,油品不乳化,損失小脫酸劑可循環(huán)使用,環(huán)烷酸可回收完成25萬噸/年潤滑油脫酸裝置設(shè)計(jì)，預(yù)計(jì)新增產(chǎn)值約7500萬元/年,新增利稅約400萬元/年油品適應(yīng)性廣,可擴(kuò)展至潤滑油、汽柴油、生物質(zhì)油等實(shí)驗(yàn)室脫酸連續(xù)裝置圖相關(guān)專利共5項(xiàng):

ZL200610011380.4；200610011871.9；......6石油化工2:基于“離子開關(guān)”的油品脫酸工藝20石油化工3:低溫油品脫硫新技術(shù)含硫油品+IL硫化物IL硫化物IL清潔油品油品IL+硫化物脫硫再生隨著原油硫含量的不斷升高和環(huán)保要求的不斷提高,燃油的深度脫硫成為亟待解決的難題，傳統(tǒng)加氫法高溫高壓、能耗高、投資大,且對油品質(zhì)量有影響。本項(xiàng)目開發(fā)了基于離子液體綠色介質(zhì)的氧化-萃取脫硫節(jié)能新技術(shù)。項(xiàng)目特色：

常溫常壓操作,設(shè)備投資小、操作費(fèi)用低，無需氫源，深度脫硫,溶劑循環(huán)使用，無廢水廢渣排放技術(shù)適應(yīng)性廣,可用于液化氣、石腦油、汽柴油等油品的深度脫硫多級連續(xù)油品脫硫裝置相關(guān)專利:

200710100275.2；200710121670.9脫酸效果7石油化工3:低溫油品脫硫新技術(shù)含硫油品硫化物IL硫化物I21煤化工1:CO2捕集/轉(zhuǎn)化MEA法IL溶劑法再生能耗(GJ/hr)576.49322.94噸產(chǎn)品能耗（GJ/tCO2)3.612.02節(jié)能效果（t標(biāo)煤/tCO2）0.054能耗成本降低（元/tCO2)64.8能耗成本節(jié)約（萬元/年）2820.1節(jié)能效果44%吸收容量可提高1.2-2.3倍,再生能耗較醇胺法降低44％,吸收-解吸速度快,設(shè)備投資小8煤化工1:CO2捕集/轉(zhuǎn)化MEA法IL溶劑法再生能耗(G22IL=SolventCS2NaOHCS2NaOHH2O,H2SO4傳統(tǒng)工藝Since1892DissolvingPulpAlkali-CelluloseAlkali-CelluloseViscosesolutionReshaping&CoagulationProductsIL=Solvent離子液體新工藝H2ODissolvingPulpDirectdissolutionInILReshaping&CoagulationProductsDryWet工藝復(fù)雜，流程長；使用大量有毒，有害污染；能耗高，溶劑回收率低可再生能源1:纖維素溶解9IL=SolventCS2NaOHCS2NaOHH2O,23可再生能源2:PET聚酯(塑料)的催化降解

PET作為重要的基礎(chǔ)原料，如何實(shí)現(xiàn)其生產(chǎn)、加工、回收利用的良性循環(huán)，已成為當(dāng)前聚酯工業(yè)的重要課題之一。本項(xiàng)目采用具有獨(dú)立知識產(chǎn)權(quán)的新型催化劑代替常規(guī)酸堿、可溶鹽作為PET聚酯降解的新型催化劑，建立了PET聚酯的催化降解新工藝。廢舊PET催化反應(yīng)離子液體超強(qiáng)酸催化離子液體溶劑降解單體BHET小分子低聚物乙二醇溶劑工藝路線項(xiàng)目特色：

催化劑熱穩(wěn)定性高，易與產(chǎn)品分離，可循環(huán)利用高的PET降解率\單體的全程回收率相關(guān)專利共4項(xiàng):

200710175704.2;200810101969.2;……原料及降解裝置固載化催化劑10可再生能源2:PET聚酯(塑料)的催化降解24電化學(xué)1:鋰電池/鋅空電池離子液體在電化學(xué)領(lǐng)域有廣泛的應(yīng)用前景。當(dāng)前本實(shí)驗(yàn)室開展的離子液體電化學(xué)應(yīng)用領(lǐng)域有低溫電解、電鍍技術(shù)