浅谈混合二甲苯的分离方法.doc

浅谈混合二甲苯的分离方法摘要:混合二甲苯的分离技术是世界上一个非常活跃的研究课题，除传统的精密精馏法、常压低温结晶法等方法外，现已开发出多种新工艺，尤其是作为吸附剂填料的分子筛改性技术的研究，大大加速了用吸附分离法分离混合二甲苯的进程，并有很好的发展势头.关键词:精密精馏法;常温低压结晶法;深冷结晶法及加压结晶法;络合法和吸附分离法众所周知，全球混合二甲苯的生产能力很大，工业上混合二甲苯主要来源于四个方面:催化重整、蒸气裂解、甲苯歧化和煤焦油，混合二甲苯中的主要成分是邻、间、对二甲苯三种同分异构体，其组成如表工业上混合二甲苯主要用作溶剂和汽油的掺合组分，资源利用率低.而我们知三种二甲苯异构体在混合二甲苯中的含量均较高，且都是重要的化工原料，可进一步制备成重要的中间体或化工产品，如对二甲苯(PX)、令体二甲苯(OX)是作为聚醋和苯配的原料间二甲苯(OX)经氨氧化，制间苯二精(MBN)，MBN是合成特种树脂、高效低毒农药、燃料和增塑剂的重要中间体.因此找到一种有效的分离方法分离提纯各二甲苯异构体，提高资源利用率和产品附加值具有现实的意义.1精密精馏法此法是国内普遍使用的分离方法，基本工艺为多塔流程.先从第一塔塔釜分离出相对挥发度较低的邻二甲苯(Tb=144.40)纯度约为98%，该塔需110一120块理论塔板，回流比为尺二14一18，塔顶对、间二甲苯等进人第二塔第二塔塔顶馏出物为95%以上的甲苯，当甲苯在混合二甲苯中浓度低于某一值时塔顶馏出物为99%以上的乙苯，塔釜分离出间、对二甲苯，该塔需360块塔板，回流比R=90一100.精密精馏法的优点是技术工艺成熟，缺点是能耗高、设备复杂并且间、对二甲苯不能完全分离，国外正逐渐淘汰这种分离方法.但在传统的精密精馏方法基础上，提出新的工艺方案，以节省能耗、降低设备费用，也是一种可行的研究，尤其节能是多塔工艺更应多加考虑改进的地方.2常压低温结晶法常压低温结晶法是利用各异构体在混合物中凝固点的不同和不同温度下晶体溶解度的差异，通过常压低温，使各异构体依照对位、邻位、间位的顺序在不同的温度区间析出.该法是目前世界上工业化程度最高的方法，也是最早实现工业化的方法.但混合二甲苯为液相多元体系，其固液相图十分复杂，理论上能形成多个低共熔点，长期以来各国学者在此方面做了大量工作，力图增加低温结晶法的理论依据.3深冷结晶法及加压结晶法这两种方法都是利用混合二甲苯中各异构体凝固点的差异(Tmx、= 一47.9，Tox= 一25.2，Tpx=13.3).对二甲苯凝固点最高，加之对二甲苯分子结构对称，易于结晶的特点有助于进行分离.所用工艺一般为二次结晶，第一次结晶在于达到一定的收率以利于提高整个工艺的收率，第二次结晶则侧重于提高产品纯度，以提高产品的附加值.加压结晶法是对被分离混合物加压，利用高压下的固液相变来分离液相混合物.两种方法均需参考混合二甲苯的固液相图，相图较复杂，但国内外已有许多专家对这方面的问题作了深人的研究，因此可咨询参考.这两种方法的优点是操作时间短、不需搅拌、容器较小、能耗低，但缺点是压力很大，对设备及操作的要求较高.4全蒸发过程中加四澳化碳分离间二甲苯多步低温结晶虽然可以分离混合二甲苯，但由于低共熔点共晶体的存在，对二甲苯的回收率受到限制，若用四澳化碳或四氯化碳，由于它们能选择性地与对二甲苯形成配合物，可克服共晶难点，这样对二甲苯的损失可降低大约10%.具体做法是在低于5下，进料中加人24%摩尔比例的四澳化碳，便会产生一种对对二甲苯极具选择性的全蒸发过程.5吸附分离法吸附分离法是近三十年才发展起来的一项技术，但已被各国普遍采用.因为混合二甲苯中对二甲苯的特殊对称性结构，使得其分子动力学直径相比其它异构体要小一些，这样就可被很多吸附剂选择吸附，从而达到分离的目的.经过吸附、洗脱、精馏洗脱液等工序可分离提纯对二甲苯且有很好的收率和纯度.此法最先用于分离对二甲苯，代表性工艺为u0P(美国环球油品公司)的Parex，工艺和日本Toray公司的Aromax工艺，但现在UOP公司已开发出吸附分离间二甲苯的Sorbex工艺.吸附根据吸附质的状态可分为气相吸附和液相吸附两种如Parex、Aromax工艺均为液相吸附，而Sorbex工艺则在低压气相条件下，通过多柱串联吸附后再从吸余液中分离出高纯度的间二甲苯(操作原理后述)吸附分离法所用设备是多柱串联吸附柱或模拟移动床.所谓模拟移动床即吸附剂在吸附塔内固定不动，塔上按一定距离开有24个进出料口，通过旋转阀依次改变进出料口的位置，形成物流与吸附剂的相对运动，其效果就如同进出料口不动而床层是移动的，模拟移动床名称由此而得.实际生产中一般只有4个或稍多些进、出料口开放，其它料口均关闭3.所用吸附剂一般要求高吸附容量、高吸附选择性，对被吸附的组分吸附脱附速度快，使用寿命长及操作条件稳定等优点.吸附剂根据类型可分为亲水型和疏水型.脱附剂要求与吸附剂及原料中各组分相匹配且脱附剂的引入不能干扰吸附剂对原料中各组分的选择吸附，在适当的流速下，既能迅速地将吸附剂吸附的各组分置换出来，同时脱附剂又不被强烈地吸附.脱附剂应易从每一体系的流出液混合物中分离出来，沸点与原料中各组分的沸点差应)8.3.符合此条件的常见脱附剂有甲苯、混合二乙苯、对二乙苯+正构烷烃、纯对二乙苯等.操作原理根据操作方式有两种:固定床多柱串联及模拟移动床固定床多柱串联流程如图1.被分离原料A+B进人吸附区第一 :吸出物:A十D吸余物“D图l多柱串联吸附分离流程柱8，由最后一柱10流出吸余物B十D，提纯油(主要含组分A)由柱5进人，使吸附相浓度提高，提纯区流出物继续流人吸附区，脱附剂D进人柱1，由柱4流出吸出物A+D，在柱10、柱1之间，柱4、柱5之间连通阀关闭 .当柱10流出的吸余物中出现组分A且含量达到规定浓度时即切换进出口位置，此时柱1已基本脱附完全，柱5亦已充分提纯，原料改由柱9进入，吸余物由柱1流出，其它进出口也相应向后推移一个吸附柱，至柱1流出的吸余物中组分A又达到规定浓度时，再如上切换，连续循环操作5j，模拟移动床吸附分离原理与多柱串联一样，只是操作方式有所环循泵不同，模拟移动床吸附分离流程见图2闭.模拟移动床工艺技术主要有三个部分构成:原料精制、吸附分离、精馏提纯.模拟移动床的吸附共分4个区:1区为吸附区，2区为模拟精馏区，3区为解析区，4区为缓冲区，各区所拥有的塔节数视所分离的物系及分离要求而定，一般C，芳烃分离所采用的塔节数分别为9、9、4、Zt，.吸附分离法的优点是可获得高收率(90%)、高纯度(99.5%以上)的对二甲苯或间二甲苯，且处理量较大，吸附剂可循环使用，适用于大规模生产.但目前影响此工艺推广的主要因素有两图2模拟移动床吸附分离流刊个:一是设备技术，二是分子筛改性技术.许多学者在分子筛改性方面做了大量的工作，用分子筛择形吸附分离混二甲苯取得了较大的进展，因此用吸附分离法分离各二甲苯异构体具有很好的发展前景培养学生的实验操作能力要遵循学生的认知规律并考虑他们的接受能力.为此，教师在教学过程中要重视课堂演示实验的教学.教师的操作要规范，准确，实事求是，边操作边讲述，告诉学生应该做什么，怎么做.同时，教师还要指导学生观察实验现象，并根据现象分析其中的化学原理，从而培养学生对实验的分析能力和推理能力.除了重视课堂的演示实验外，更要重视实验课的教学，针对忽视实验课教学的弱点，应引起足够的重视.通过实验课确实提高学生的动手能力，避免走形式，纠正学生玩一玩，看看热闹的实验课态度，真正达到实验课的目的.在实验过程中，除了要培养学生的动手能力外，还要培养学生严谨求实，一丝不苟，尊重科学的良好品质.这是完成一个实验哪怕是极其简单的实验所必需的.实验结论固然重要，得出结论的过程更重要，既然是实验，误差是不可避免的，关键是指导学生如何在操作过程中减小误差，学会分析误差产生的原因，从中积累宝贵的实验经验，养成一定的分析判断能力和百折不挠的优秀品质.只有把化学理论与化学实验紧密联系在一起，在理论中认识实验，在实验中验证理论，发展理论，才能活学活用，使化学这门学科不断向前发展，更具有生命力.3要让学生较多地接触和了解化学发展的最新动态化学的发展日新月异.要想使学生所学的化学知识能紧跟时代的步伐，能更好地适应社会发展的需要，在教学过程中教师必须适时地介绍化学发展的最前沿动态，把握化学发展的脉搏.只有这样，才能清楚我们应该学什么，怎么学;才能把所学的理论知识与实际应用联系起来，使化学更好地为社会发展服务.只有这样，才能把看似神秘的东西现实化，提高学生的认知能力;才能增强学生进行化学研究和化学探索的信心，素质教育对化学教学提出的要求将会随着素质教育的发展而不断提高，化学教学必须不断改进以适应素质教育的要求，为我国的科教兴国战略服务.不论教育怎样发展，它对化学教学提出的要求都离不开知识与知识的应用这两个方面.只要我们的化学教学不脱离这两个方面而是紧紧围绕这两个方面来进行，我们的化学教学就一定能始终适应素质教育的新要求.(责任编辑高亚华.于海)参考文献:l陆承东，冯马丽C，芳烃的分离技术J.钢铁研究，1997.(3):57一62.2郭国清，龙英才.吸附分离对二甲苯的技术进展J.上海化工.2000，12(2):24一27.3赵毓章.高纯度间二甲苯生产技术及下游产品的开发应用J.石油炼制与化