346
Ученые из Института общей и неорганической химии им. Н.С. Курнакова РАН разработали новый способ реализации ректификационного разделения нераздельнокипящих (азеотропных) и близкокипящих систем. Предложенное решение основано на применении в качестве специальных добавок протонных ионных жидкостей, что позволяет эффективно разделять сложные системы на чистые компоненты. Результаты работы опубликованы в Journal of Chemical and Engineering Data.
Процессы ректификации являются одними из наиболее высокопроизводительных и в то же время энергоемких методов разделения веществ в органических и нефтехимических производствах. Создание современной, экологически и экономически целесообразной технологии получения химических продуктов (например, фторорганических соединений для медицины и специальных растворителей для микроэлектроники) является весьма актуальной задачей для химиков-технологов. Особую сложность представляет задача разделения компонентов с близкими температурами кипения, что связано с усложнением и удорожанием технологического процесса и оборудования.
Ученые из ИОНХ РАН разработали новый способ интенсификации процессов ректификационного разделения азеотропных и близкокипящих смесей. Работу прокомментировал научный сотрудник Лаборатории теоретических основ химической технологии ИОНХ РАН, кандидат химических наук Андрей Полковниченко: «Ионные жидкости представляют собой обширный класс веществ с различными вариантами сочетания катионов и анионов, что позволяет управлять их физико-химическими свойствами, решая конкретную технологическую задачу. Здесь хотелось бы отметить, что проблема, на решение которой направлена наша научная работа, связана с выделением фторорганических соединений из промышленных смесей, в частности, выделением фторированных эфиров. Последние являются низкомолекулярными субстратами в производстве фармацевтической и агрохимической продукции, используются в качестве специальных растворителей в электронике и при синтезе полимеров, применяются в электрохимических элементах (например, как присадка к электролитам, ингибирующая рост дендритов), входят в состав смазочных материалов, а также широко распространены в процессах сверхкритической экстракции.
На примере промышленной системы фторированная кислота – фторированный эфир нами была предложена идея использовать ионные жидкости в качестве разделяющих агентов, где один из ее компонентов также входит в состав разделяемой смеси.
Новый подход позволит существенно снизить себестоимость конечного продукта за счет увеличения таких показателей процесса как выход и конверсия; перейти от крупногабаритного оборудования к более простым аппаратам, что весьма перспективно для микро- и малотоннажной химии. По своей сути полученные данные являются основой промышленного комплекса и первым этапом предпроектной разработки как отдельных аппаратов, так и технологических схем в целом. Если говорить более глобально, работа направлена на разработку собственного отечественного производственного сырьевого базиса и укрепление технологического суверенитета России».
Представленный способ ректификационного разделения в присутствии протонных ионных жидкостей оказался весьма эффективным и показал очевидный практический потенциал. В дальнейшем авторы планируют продолжать исследование фундаментальных физико-химических явлений, лежащих в основе процесса ректификации смесей в присутствии протонных ионных жидкостей, в рамках решения весьма актуальной в настоящее время задачи производства низкомолекулярных фторорганических субстратов, входящих в состав фармацевтических аэрозольных композиций и используемых при получении радиационно-чувствительных смол (гептафторбутилацетат), компоненты батарейных модулей, прекурсоров управляемых радикальных инициаторов и фторполимерных композиций с триазиновой группой (эфиры трифторуксусной кислоты), а также других объектов основного химических производств.
Работа выполнена при финансовой поддержке Минобрнауки России в рамках государственного задания ИОНХ РАН.
Источник: Andrei V. Polkovnichenko, Egor V. Lupachev, Sergei Ya. Kvashnin, Nikolai N. Kulov, Andrey A. Voshkin. Methylpyrrolidonium trifluoroacetate protic ionic liquid: distillation boundary in the ethyl trifluoroacetate – trifluoroacetic acid – n-methyl-2-pyrrolidone system // J. Chem. Eng. Data. 2023. DOI: 10.1021/acs.jced.3c00259