间二甲苯的发展技术及发展前景浅析.doc

优秀毕业设计 摘要 本文概述了间二甲苯的用途 对国内外的生产现状进行了比较详细的描述 着 重介绍了间二甲苯的各种生产技术 包括络合法 吸附分离法 磺化法 反应蒸馏法 共沸精馏法 并稍微提及了间二甲苯的回收技术 通过对国内外间二甲苯市场进行分 析对间二甲苯的市场前景进行了预测与展望 关键词关键词 间二甲苯 络合 吸附分离 磺化 蒸馏 优秀毕业设计 ABSTRACT This article outlines the use of xylene the production situation at home and abroad a more detailed description highlighting the variety of m xylene production technology including complexation adsorption separation sulfonation the reaction distillation azeotropic distillation and little reference to the xylene recovery technology Through the analysis of domestic and international market for m xylene m xylene were predicted market prospects and prospects Keywords M xylene Complex Adsorption separation Sulfonation Distillation 优秀毕业设计 目录 前前 言言 1 第一章 间二甲苯的发展现状 2 1 间二甲苯的用途 2 1 1 间苯二甲酸 IPA 2 1 2 间苯二腈 3 1 3 间苯二酰氯 3 1 4 偏苯三酸酐 3 1 5 间甲基苯甲酸 3 1 6 间 2 二甲基苯胺 3 1 7 硝基麝香 3 1 8 酚类产品 3 2 国际上间二甲苯的发展概况 4 2 1 美国 4 2 2 西欧 5 2 3 日本 5 2 4 其它地区 5 3 国内间二甲苯的发展概况 6 3 1 区域分布 6 3 2 生产现状 6 3 3 我国间二甲苯工业生产的主要产品 7 第二章 间二甲苯的生产技术 9 1 二甲苯的来源 9 2 间二甲苯的合成技术 10 2 1 络合法 10 2 2 吸附分离法 11 第三章 间二甲苯的市场展望 17 1 间二甲苯极具市场潜力的下游产品 17 1 1 间苯二甲酸 17 优秀毕业设计 1 2 间甲苯甲酸 17 1 3 间苯二腈 17 1 4 2 4 一二甲墓苯胺和 2 6 一二甲基苯胺 17 1 5 偏苯三酸醉 17 1 6 3 5 一二甲基叔丁苯 18 2 市场需求及展望 19 2 1 全球市场综述 19 2 2 间二甲苯的国内外供需状况 20 2 3 间二甲苯市场预测与展望 21 总结 22 参考文献 23 致谢 24 优秀毕业设计 前言 间二甲苯不经提纯异构化为邻 对位二甲苯或者直接作为普通淳荆 用于淙料和 农药等工业中 高纯问二甲苯的生产还满足不了市场需要 络合分离是日本三菱瓦斯 公司开发的方法 是有效分离间二甲苯的工业化方法 产品纯度大干 99 5 芳烃 与 HF BF3 络合 24 处理时 形成两层 在无 BF3 存在下 烃酸相互溶解度小于 10 6 在 B 存在下 问二甲苯选择性的溶于 HF 相 搅拌后迅速分层 随着加入稀释 荆的增大 间二甲苯的选择性增大 间二甲苯市场前景馏分是石油芳烃的主要馏分 其中混合二甲苯中的部二甲苯和 对二甲苯已得到充分利用 问二甲苯音量最高 但问二甲苯大都分不经提纯 而作为 普通溶剂使用 高纯闻二甲苯在我国消费量逐年上升 供需矛盾日淅突出 是紧缺的 化工犀料 我国高纯闻二甲苯的生产能力倪为 1 万吨 巴陵石化公司产量最大 每年 5 千吨 其他有江朋利潜精细化工厂 重庆有机化工厂肇 在农药 医药 染料等方 面 间二甲苯的需求量 割 2000 年需 9 千吨 年增长率 10 闻二甲苯主要的用途 是生产闻苯二甲破 闻苯二甲暖取代或部舟取代鄙苯二甲暖 在醇暖树脂 饱和树脂 PET 树脂辱方面赋于产品特殊的优异性能 优秀毕业设计 第一章 间二甲苯的发展现状 间二甲苯 MX 是混合二甲苯和C8 芳烃的一种组分 混合二甲苯含邻二甲苯 OX 对二甲苯 PX 和MX 3 种二甲苯异构体 C8芳烃除含有以上3 种二甲苯异构体之外 一般还含有乙苯 在混合二甲苯中 MX 的含量最大 但是目前它在工业上的用量却 远不及其它两种异构体 这主要是MX 的性质与其它异构体的性质接近 特别是MX 和PX的沸点相差很小 长期以来人们找不到用比较经济的方法从异构体中分离出高纯 度MX 的方法 因此 MX在工业中多异构成PX和OX 或用作调和汽油的组分 或 以混合二甲苯的形式当作溶剂使用 随着近代石油化工工业的发展 人们不断发现分 离高纯度MX 的方法 经分离和氧化MX 生成的间苯二甲酸 IPA 及其衍生物是生 产改性不饱和树脂 醇酸树脂 油墨 聚酯纤维染色改性剂 农药和染料中间体的重 要的有机化工原料 因此也就带动了MX工业的发展 我国MX 在分离和应用方面都 起步较晚 直到2000年9月燕山石化公司正式投产35k t a 的MX装置 我国才出现规 模较大的MX装置 之前有上海新联公司8k t a 的MX 装置 其它厂家的规模都很小 大多不足1kt a我国MX 的应用也在研究开发之中 仅有少数厂家将MX 应用到IPA 香料和农药等工业中 1 间二甲苯的用途 MX 主要有以下应用 第一做异构化的原料 生产 PX 和 OX 第二作溶剂或调 和汽油的组分 第三生产树脂和精细化工产品 其中利用 MX 生产其衍生物是新兴 开发的用途 具有广阔的发展前景 利用 MX 可以生产下述产品 1 1 间苯二甲酸 IPA MX 通过氧化反应可以制取 IPA IPA 的最大应用是生产不饱和聚酯树脂 这种 树脂可以应用在建筑 交通和海洋领域 IPA 可以提高树脂材料的强度 韧性 抗疲 劳和抗腐蚀性 IPA 第二大应用是作为表面涂料 它可以和多羟基醇反应生成聚酯树 脂 用在聚酯和氨基甲酸乙酯表面涂料上 少量也可以用作醇酸树脂 使用 IPA 而 不用低成本的邻苯二甲酸 可以提高表面涂料的水解稳定性 具有更高的耐久性和 抗气候性 这些产品典型地用于高耐久性 高固含量或粉末状涂料中 这些应用在近 些年中会有所增加 因为它们比传统的溶液涂料在环境问题上更容易让人们接受 IPA 另一个主要应用是作为生产改性 PET 树脂而与 PTA 共聚的单体 它可以降低树 优秀毕业设计 脂的熔化点 减缓结晶速率 因此可以扩大树脂的加工参数 此外还可以提高颜料的 着色性 这种 IPA 改性的 PET 广泛地应用到包装行业 IPA 还可以用来生产磺化间苯 二甲酸酯 这种酯类化合物用于制造聚酯纤维 更少量的 IPA 也用于制取一些特殊产 品 如聚酰胺纤维 液体结晶聚合物 聚芳酯以及其它需求量较少的产品 1 2 间苯二腈 MX 经氨氧化可制取间苯二腈 它是高效 广谱 低毒 低残留的杀菌剂百菌清 的中间原料 也是生产胍基树脂和间苯二甲基二胺的中间体 并用于生产环氧树脂固 化剂 1 3 间苯二酰氯 MX 先经氧化再与光气反应即可制得间苯二酰氯 由间苯二酰氯与间苯二胺合成 的聚间苯二甲酰间苯二胺树脂可制成纤维 薄膜和涂料 这种树脂制成的芳族聚酰胺 纤维 即芳纶 具有优异的耐热性 尺寸稳定性和电绝缘性 1 4 偏苯三酸酐 偏苯三酸酐制备工艺有两种 一种以偏三甲苯为原料 另一种以 MX 为原料 后 者是以 MX 先与 CO 反应合成间二甲基苯甲醛 然后经氧化 脱水制得偏苯三酸酐 偏苯三酸酐是发展新型材料的重要原料 主要用于生产聚氯乙烯耐热增塑剂 聚酰亚 胺工程塑料 水溶性醇酸树脂涂料 环氧树脂固化剂等价值很高的精细化学品 特别 是在机电工业方面 由偏苯三酸酐与芳香二胺合成制备的聚酰胺 2 酰亚胺 具有很高 的耐热性能及良好的绝缘性能 用于耐热电线绝缘漆 可在 220 条件下长期使用 1 5 间甲基苯甲酸 MX 经空气氧化可制取间甲基苯甲酸 该品可作药物甲苯二乙胺的中间体 也可 用于农药的生产 1 6 间 2 二甲基苯胺 间 2 二甲基苯胺别名 2 4 2 二甲基苯胺和 2 6 2 二甲基苯胺 该产品是以 MX 为原 料 进行硝化 异构体分离 镍催化剂液相加氢制得 间二甲基苯胺是合成农药 兽 药 医药和染料等的重要中间体 1 7 硝基麝香 硝基麝香化学名称为 2 4 6 2 三硝基 2 5 2 叔丁基间二甲苯 可用 MX 为原料生产 1 8 酚类产品 优秀毕业设计 MX 经过磺化 碱溶可得到酚类产品 作为多种农药的原料 以及生产偶氮染料 增塑剂 橡胶防老剂 环氧树脂固化剂等 2 国际上间二甲苯的发展概况 2004 年世界上邻二甲苯的总生产能力约为 441 万吨 年 产量约为 348 万吨 年 装置平均开工率约为 78 9 其中亚洲地区的生产能力为 216 万吨 年 产最为 180 万吨 年 装置平均开工率约为 83 0 产能和产量位居世界第一位 其中中国是世 界上最大的邻二甲苯生产国 生产能力约为 53 4 万吨 年 约占世界邻二甲苯总生产 能力的 12 1 2004 年世界上最大的邻二甲苯生产商是美国的埃克森美孚公司 其生产能力为 49 0 万吨 年 约占世界总产能的 11 0 1 其次是中国石化集团公司 其生产能力为 40 万吨 年 约占总产能的 9 0 2004 年世界邻二甲苯的总消费量约为 324 6 万吨 总体低于供应量 目前 世界上用于生产苯酑的邻二甲苯占其总消费量的 94 苯酐的产能及消费 量代表着邻二甲苯的消费量的增减 据美国 SRl 咨询公司分析 2 2004 年世界邻苯二 甲酸酐需求的年均增长速度为 4 5 预计未来几年仍将继续以这一速度增长 在未 来几年 由于邻二甲苯受下游产品需求的变化 各国 各地区生产能力将有所改变 由于美国苯酐需求疲软 邻二甲苯消费量缩 生产能力变小 欧洲及亚洲生产能力及 消费量有所上升 预计到 2008 年 世界邻二甲苯的总生能力将达到 460 3 万吨 总消 费量将达到约 395 8 万吨 2 1 美国 截止到 2001 年 1 月 1 日 BP 公司和 Koch 工业公司是美国间二甲苯的生产厂家 两家生产能力共计 267kt a 见表 1 1 表1 1 美国间二甲苯生产厂家 厂址生产能力 BP得州德克萨斯市217 Koch得州 Corpus Christi50 BP 当时的Amoco 在1977年开始生产高纯度间二甲苯 大于98 5 当时投产能 力为80kt a 之后扩至100 kt a 最后生产能力达到217 kt a 其产品运至伊利诺斯州 Joliet用于生产间苯二甲酸 Koch工业公司在1998 年涉及MX 业务 采用Sorbex工艺 优秀毕业设计 装置生产能力为50 kt a 产品供给Eastman化学公司在田纳西州Kingsport的70kt a的IPA 装置 美国大部分MX用于生产IPA 少量MX用于生产间甲苯酸 间苯二腈及其它化 合物 1999年 美国生产化学中间体所用的MX估计为85kt 预计2004年 需求量将达 到105kt a 期间年平均增长率为4 4 2 2 西欧 西欧唯一的MX生产厂家是意大利的AgipPetroli SPA 其芳烃装置由EniChem公司 管理 厂址在Sarroch 2001年1月生产能力为75kt a 2001年1月 西欧IPA生产能力 为326kt a 生产该产品所需MX的最大量为220kt 以生产1kg的IPA需0 68kg的MX计 西欧的MX产量不能满足地区内IPA装置的生产需求 近年需从美国和远东进口大部分 MX以弥补缺口 2 3 日本 位于岗山县水岛市的三菱气体化学有限公司是日本MX唯一生产商 生产能力为 140kt a 日本三菱气体化学有限公司生产的MX大部分供给日本的AG国际化学公司用 于生产IPA 2000年1月 IPA生产能力为120kt a 还有一些用于其它衍生物 主要是偏 苯三酸酐 的生产 衍生物生产能力为15 20kt a 另有一部分MX出口到美国和西欧 日本生产MX衍生物所需MX的最大量为92kt a 日本三菱气体化学有限公司使用MX生 产多种MX衍生物 如间二甲苯二胺 2 6 2二甲苯酚 间甲苯甲酸和偏苯三酸酐等 2 4 其它地区 世界其它国家和地区现有的 MX 生产能力中 其中韩国 kohl 公司采用 UOPMXSorbex 技术 1998 年投产 产品用于该公司的一套 70KT A 的 IPA 装置 沙 特阿拉伯 IbnRushd 公司生产一些纯度不高 高间组分的 MX 原料 它的芳香化合物 工厂设在 AlJubail 新加坡 Lonza 公司采用 UOP 技术生产 MX 装置 1999 年完工 并建一套 70kt a 的 IPA 装置 见表 1 2 的 IPA 装置 沙特阿拉伯 IbnRushd 公司生产 一些纯度不高 高间组分的 MX 原料 它的芳香化合物工厂设在 AlJubail 新加坡 Lonza 公司采用 UOP 技术生产 MX 装置 1999 年完工 并建一套 70kt a 的 IPA 装置 见表 1 2 表 1 2 世界其他地区 MX 生产能力 生产能力 优秀毕业设计 韩国 Kohl 公司50 沙特阿拉伯 Ibn Rushd 公司35 70 新加坡 Lonza 公司50 3 国内间二甲苯的发展概况 3 1 区域分布 表1 3 我国邻二甲苯产能的区域分布 单位 千吨 年 地区华东华南山东华北东北及 西北 产能3380350180 比例 61 1206 33032 55 3 2 生产现状 到目前为止 国内较大的间二甲苯生产装置主要有两套 见表1 3 以前上海新 联化工厂的MX产品由江苏正丹集团经销 另外还有一些小厂 因规模太小 有的已 经停产 目前 我国邻二甲苯的消费量为71 9万吨 进口量为24 2万吨 产品严重短 缺 我国的邻二甲苯主要用于生产苯酐 苯酐是一种重要的有机原料 用途十分广泛 主要用于增塑剂和醇酸树脂 不饱和树脂 聚酯多元醇 涤纶树脂的生产 还可用于 糖精 颜料 染料 医药 农药生产的中间体 随着苯酐下游产品应用的不断扩大 特别是随着我国建筑业和交通 电子 航空业的发展 防腐材料的广泛应用 不饱和 聚酯树脂和醇酸树脂的大量使用 市场出现了产品供不应求和激烈竞争的局面 2004年我国邻二甲苯市场价格从年初开始振荡攀升 10 11月保持平稳 年未有 所回落 2004年我国邻二甲苯市场价格从年初的5950元 吨逐步上升到11月中旬的年 内最高价格8900元 吨 年平均价格为7400元 吨 国内邻二甲苯价格变化主要受以下 原因的影响 1 国际原油和石脑油价格不断上涨 2 国际市场行情变化 3 国内 市场供需状况的影响 四季度后期随着国际原油价格的振荡下滑及下游 些产品价格 的回落 国内邻二甲苯价格也有所下滑 表1 4 国内主要间二甲苯生产能力 生产能力 北京燕山石化公司350 优秀毕业设计 上海新联化工厂80 目前 我国邻二甲苯的总生产能力为53 4万吨 年 2004年产量为47 7万吨 我国 邻二甲苯生产商一般采用上下游加工一体化的生产模式 即生产的邻二甲苯大都供自 己下游生产线作原料 将其作为商品的流通量不大 这样保证了大部分产品都能够及 时用于下游生产 不会因为库存或者其它什么原因而导致大量耗费 随着我国邻二甲 苯下游产品苯酐需求量迅速增加 邻二甲苯的进口量急剧上升 我国邻二甲苯发展滞 后的问题明显暴露出来 主要表现在 1 生产能力不足 我国邻二甲苯生产能力远远不能满足市场需求 进口量相对 较大 并且比重有不断增加的趋势 过分依赖进口 必然受国际市场供应和价格波动 的影响较大 不利于自身产业和下游产业苯酐生产企业整体配套 从而制约我国苯酐 工业的健康发展 2 企业规模偏小 我国邻二甲苯装置生产规模普遍偏小 与世界邻二甲苯装置 生产能力差距较大 3 竞争力不强 迄今为止 我国的邻二甲苯装置几乎全部从国外成套引进 致 使邻二甲苯装置单位能力投资较大 生产成本过高 因此 今后我国邻二甲苯应该积 极扩大生产能力 新建装置应该在5万吨 年以上 同时积极研究开发新技术 降低生 产成本 提高市场竞争力 自从分离高纯度间二甲苯的工业方法出现以后 间二甲苯的产量开始增长 在美 国 日本和西欧工业发达国家都建有间二甲苯工业分离装置 美国Amoco化学公司是 世界上最大的间二甲苯生产厂家 生产能力为110kt a 其次是日本三菱瓦斯化学公司 生产能力为55kt a 国内较大的间二甲苯生产装置主要有江苏东联化工有限公司 巴 菱石油化工公司 江苏江阴利港精细化工厂 江苏吴江市三友化工厂 生产能力为 16kt a 但装置产量与产能之间仍有较大差距 3 世界间二甲苯的消费量约为230kt a 与发达国家相比 我国高纯度间二甲苯的消费还比较落后 不足万吨 主要用于生产 间苯二腈 二甲基苯胺等 需求量最大的间苯二甲酸国内尚无供应 因此 生产间二 甲苯有着广阔的市场前景 我国各大石化企业都有较丰富的间二甲苯资源 国内生产 厂家要加强生产工艺的研究 降低成本并形成规模生产 淘汰工艺落后的磺化法 提 高产品质量 同时加大下游产品的技术开发 以满足国内实际生产的需要 3 3 我国间二甲苯工业生产的主要产品 优秀毕业设计 3 3 1 间苯二腈 间苯二腈 IPN 是制备有机化合物的重要中间体 IPN经氯化反应制得四氯间苯二 腈 百菌清 百菌清是一种高效 广谱 低毒 低残留的农药杀菌剂和防霉剂 IPN 经加氢反应制得间苯二甲胺 是性能优良且用途广泛的环氧树脂固化剂 也是合成聚 氨酯树脂及尼龙树脂的原料 我国间苯二腈的主要生产厂家有云南化工厂 湖南农药 厂 湖南化工研究院等 生产能力约为1 2kt a 3 3 2 间苯二甲酸 间苯二甲酸的最大用途是制造不饱和聚酯树脂 以及制造醇酸树脂 也用作增塑 剂 感光材料 聚酯纤维 染色改性剂 诊断药物 随着我国建筑业的发展和人民生活水平的不断提高 不饱和聚酯 建材 卫生洁 具 玻璃钢制品及高级聚酯涂料和高档聚酯面料等将有更大的发展 对间苯二甲酸的 需求也将迅速增长 燕山石化公司利用该厂的36kt a对苯二甲酸生产装置改产间苯二 甲酸 将改变我国间苯二甲酸完全依靠进口的局面 间苯二甲酸在我国开发应用前景 十分广阔 3 3 3 间甲苯甲酸 间甲苯甲酸主要用作药物甲苯二乙胺的中间体 以及农药及其它化工产品的生产 国内主要生产厂家为南京市护国化工厂 年产1000t 3 3 4 间苯二甲酸二甲酯 2 5 2 磺酸钠 SIPM 国内改性涤纶的发展已具一定规模 每年以100kt左右的速度递增 目前国内生产 第三单体SIPM的厂家有江苏省扬州有机化工厂 山东省华源化工有限公司等 由于 污染严重 收率低 实际产量仅200kt a左右 远不能满足改性涤纶的发展速度 市场 缺口达3500kt a左右 国内高质量的阳离子染料可染聚酯纤维 所用第三单体95 以 上从国外进口 花费大量外汇 环保问题是制约现有国内外生产商扩产的最大障碍 开发无公害的新工艺将具有广阔前景 优秀毕业设计 第二章 间二甲苯的生产技术 间二甲苯是混合二甲苯的成分之一 在混合二甲苯的 3 种异构体中 间二甲苯的 含量最高 70 年代以后 日本三菱瓦斯化学公司开发了络合法分离高纯度间二甲苯的 生产工艺 高纯度间二甲苯分离工艺的开发 为间二甲苯的工业应用提供了前提条件 目前 间二甲苯生产间苯二甲酸的工业应用已具有一定的规模 1996 年全球间苯二甲 酸生产能力达 34 1 万 t a 除了用于生产间苯二甲酸用于制造树脂 间二甲苯还用于 医药 染料 农药 化纤 香料等行业 1 二甲苯的来源 工业上间二甲苯的来源有 4 种 即催化重整油 蒸汽裂解汽油 甲苯歧化和煤焦 油 前种来自石油 后一种来自煤 这 4 者也是混二甲苯的来源 1993 年全世界混二 甲苯生产能力为 1952 2 万 t a 1998 年将达 2365 3 万 t a 表2 1 不同来源混二甲苯异构体的组成 来源 组成 重整油热裂解油甲苯歧化煤焦化 对二甲苯20152620 间二甲苯45405050 邻二甲苯20152420 乙苯1530 催化重整过程包括了加氢处理和催化重整两大部分 可以处理多种原料 经过催 化重整过程 原料中的环烷烃转化成为芳烃 烷烃转化为芳烃或燃料气 原料类型对 产品结构有很大影响 轻馏份原料有利于生成苯 重馏份有利于生成二甲苯 以石脑 油为原料的重整油 芳烃含量一般在 50 到 60 其中 C8芳烃占 22 左右 裂解汽油是生产乙烯的副产品 也是芳烃的来源之一 典型的裂解汽油含有质量 分数 0 5 到 0 8 的芳烃成份 由于裂解汽油中含有二烯烃等易聚合成胶状物的极活泼 化合物 在裂解汽油进一步加工前必须先加氢处理 甲苯歧化生成苯和二甲苯 歧化过程不生成乙苯 分离二甲苯比较容易 但二甲 苯的生产成本比催化重整或裂解汽油高 煤焦化的主要产品是焦炭 收率为 65 到 75 同时放出 25 到 35 的煤焦气 优秀毕业设计 煤焦气由煤气 焦油和水组成 其中焦油中含有甲苯和二甲苯 世界各国芳烃原料构成各不相同 美国芳烃的主要来源是催化重整油 因此美国 乙烯生产的原料三分之二以上是天然气和凝析油 裂解汽油中回收的芳烃很少 欧洲 和日本生产乙烯普遍采用石脑油作为原料 因此大规模乙烯工业副产的裂解汽油成为 欧洲和日本芳烃的主要原料 同时日本钢铁工业也十分重视焦油芳烃的回收 焦油在 日本芳烃原料中占一定的比例 80 年代以前我国的芳烃原料中 焦油芳烃所占比例较高 年代中期以后 随着石 化总公司系统 4 套乙烯生产装置 大庆石化总厂 齐鲁石化公司 扬子石化公司和上 海石化总厂 的投产 芳烃原料开始转向催化重整 甲苯歧化和裂解加氢汽油 国内 最大的芳烃生产装置扬子石化公司芳烃联合装置采用的是催化重整油 2 间二甲苯的合成技术 一种二甲苯异构体和乙苯由于结构相似而具有相似的物理性质 见表 2 2 表2 2 C8芳烃的物理性质 性质对二甲苯间二甲苯邻二甲苯乙苯 密度 25 g cm3 0 86100 86420 88020 8670 沸点138 37139 12144 41136 19 凝固点 13 263 47 872 25 182 94 975 从表 2 2 中可见 芳烃 4 种异构体的密度接近 沸点相差也很小 邻二甲苯和间 二甲苯的沸点差是 5 29 对二甲苯和乙苯的沸点差是 2 18 对二甲苯和间二甲苯 的沸点差是 0 75 4 种异构体中 对二甲苯的凝固点与其它种相差较大 对二甲苯与间二甲苯的沸点差小 传统精馏方法不能分离这两种异构体 4 目前 采用的方法有络合分离法 吸附分离法 深冷结晶法 反应蒸馏法 共沸蒸馏法 磺 化法等 其中络合法 吸附法和磺化法是可以直接生产间二甲苯的工亚化方法磺化法 是比较落后的工艺 但我国目前仍在沿用深冷结晶法和吸附法是可以直接生产对二甲 苯的工业化方法 反应蒸馏法 共沸蒸馏法可以直接分离出间二甲苯 但目前还未见 工业化报道 2 1 络合法 络合法是利用一些化合物与二甲苯异构体形成络合物的特性来达到分离各异构体 的目的 络合分离法中最成功的是三菱瓦斯化学公司开发的工艺 2 三菱瓦斯化学公 优秀毕业设计 司利用 HF BF3 从混二甲苯中络合萃取分离间二甲苯 称为 MGCC 法 3 MGCC 法认为二甲苯是路易斯碱 能与路易斯酸 比如 HF BF 形成极性络合物 如二甲苯 HBF4 1 1 络合物 EB PX MX 和 OX 的相对碱度是 0 14 1 100 和 2 MX 的碱度最强 优先与 HF BF 生成络合物 络合反应的速度最快 形成的络合 物最稳定 在不加入 BF3时 烃和酸的互溶度99 只有100 下加热 络合物异构生成 3 种二甲苯异构体的平衡混合物 络合分离的间二甲苯可以单独作为产品 也可异构化制取对二甲苯 在异构化时 络合剂 HF 一 BF3 可用作异构化催化剂 MGCC 工艺分离的间二甲苯纯度为 99 工艺流程示意图见图 2 1 图 2 1 MGCC 络合分离法工艺流程 1 萃取塔 2 分解塔 3 分离器 4 异构反应器 5 脱重塔 6 抽余液塔 分离器 8 脱轻塔 9 乙苯精馏塔 10 邻二甲苯分离塔 11 对二甲苯结晶槽 C8芳烃进入萃取塔与 HF BF3及稀释剂接触 间二甲苯 HF BF3络合物送往分解 塔或者异构反应器 在分解塔中 从塔顶分出 塔底物流送往脱重塔脱除重组分得到 间二甲苯产品 提余液送往提余液塔分离出 HF BF3并作进一步处理 国外有两套采用 MGCC 工艺的间二甲苯分离装置 日本三菱瓦斯化学公司 5 5 万 t a 装置和美国阿莫科化学公司 11 万 t a 装置 我国没有络合法间二甲苯生产装置 仅在 湖南湘潭市化工研究院进行了络合法的小试实验 2 2 吸附分离法 优秀毕业设计 2 2 1 国外的吸附分离法 吸附分离法是 70 年代工业化并迅速处于领先地位的二甲苯分离方法 吸附分离 法先用于分离对二甲苯 代表性的技术是 UOP 公司的工艺和日本 Toray 公司的 Aromax 工艺 以后 UOP 公司又开发了吸附分离二甲苯的 Sorbex 工艺 4 工艺流程 示意图见图 2 2 1 吸附塔 2 旋转阀 3 提取相分离塔 4 提余相分离塔 图 2 2 Sorbex 工艺构造图 Sorbex 工艺为液相吸附工艺 吸附塔采用 Sorbex 模拟移动床 分子筛吸附剂 甲苯脱附剂 在模拟移动床中 分子筛固定不动 塔上开多个进出料口 依次改变进 出料口位置 形成相对移动 在一特定时间 只有 4 个口作进出料进料 提取相 提 余相和脱附剂 其它料口关闭 4 个物料口相隔一定距离 每隔一定时间 个料口同 时向前移动一个口 料口的切换靠旋转阀实现 进出料口越多越接近于连续 美国 Amoco 公司使用 UOP 技术在海湾地区建 10 万 t a 间二甲苯装置 预定一年 1997 到 1998 春投产 其它吸附间二甲苯的专利技术有 日本CHIYODA公司采用Na Y型沸石吸附剂 烷基芳烃作脱附剂 日本MITSUBISHI KASAI公司用色谱法从C8 C9芳烃中分离间二 甲苯 SISAS公司用KY型沸石 气相吸附分离间二甲苯 这种专利都未工业化 2 2 2 国内的吸附分离法 国内江苏省丹阳市东联化工有限公司 8000t a 间二甲苯装置采用 异沟 吸附分 优秀毕业设计 离 工艺 以邻二甲苯为原料 采用气相分子筛 RAX1 吸附分离间二甲苯 5 组合工 艺流程见图 2 3 图2 3异构 吸附分离构造图 由图2 3可见 组合工艺由异构化 吸附分离和精密分馏三个单元组成 各种化 工单元设备70余台 原料邻二甲苯或含低乙苯的混合二甲苯与返回的邻 对二甲苯经 与反应产物换热 一起进加热炉 加热到反应温度后进异构化反应器 反应物料经换 热冷却后进脱轻芳烃塔 塔顶脱除轻组份 塔底流出物进脱邻二甲苯塔 塔顶蒸出间 对二甲苯 塔釜物料送入脱重芳烃塔 塔顶蒸出邻二甲苯返回作异构化原料 塔釜出 重芳烃 脱邻二甲苯塔顶蒸出间 对二甲苯经蒸发器蒸发并加热进入吸附柱 吸余液 为间二甲苯 经冷却后进入吸余液罐 吸附剂选择吸附对二甲苯 接近平衡时用经蒸 发 加热的甲苯作脱附剂进行脱附 脱附液经冷却后进入脱附液罐 置换过程是用脱 附下来的对二甲苯作置换剂 经蒸发 加热进入吸附柱 置换出吸附剂中残留的间二 甲苯 置换区出料随吸附进料一起进入吸附区 脱附液经中间罐进入脱附液塔 塔顶 蒸出脱附剂甲苯 塔釜高浓度对二甲苯一部分去吸附作置换剂 其余的返回原料罐作 异构化原料 吸余液经吸余液罐进入吸余塔 塔顶蒸出甲苯作脱附剂 塔釜得到合格 的高纯度间二甲苯产品 优秀毕业设计 与此同时中国石化总公司石油化工科学研究院开发的异构 吸附分离法 6 利用模 拟移动床生产间二甲苯达到生产高纯度的间二甲苯 现简述如下 1 8吸附柱 9 12冷凝器 13 吸余液精馏塔 14 提纯液精馏塔 15 16 回流缸 17 间二甲苯槽 18 对二甲苯槽 图2 4 模拟移动床生产构造图 用独立的吸附柱串联 按照物料进出口位置分为3个区 即脱附区 提纯区 吸 附区 1 吸附区 混合二甲苯F 主要含对二甲苯A和间二甲苯B 由柱7进入 A被吸附 剂优先大量吸附 B被少量吸附 经柱8后几乎不含A 得到吸余物R 主要含B及脱附 剂D R经冷凝至液相后进入吸余液精馏塔13被分离 由塔釜得到产品B 由塔顶得 到的D可循环使用 2 提纯区 提纯油P自柱5进入 其主要成分A被吸附剂不断吸附 同时置换出 吸附剂中被少量吸附的B 经柱6流入吸附区 3 脱附区 在一定压力温度下 脱附剂D由柱1进入 经过连续4次脱附后 吸 附剂中吸附的A被D脱附出来 得到脱附物E A D 再经冷凝后进入提纯液精馏塔14 分离 由塔釜可得重组分A 可作为提纯油使用 其塔顶产物D与吸余液精馏塔塔顶 产物一起作为脱附剂循环利用 采用微机控制阀门的自动切换来改变物料的进出口顺序 实现连续操作 全部吸 附柱彼此串联 内装固体吸附剂 室与室之间用自动控制阀连接 每室有6个阀门 利用这些阀门自动依次切换 不断改变进料液 脱附剂 提纯油 吸余液的进出口顺 序 使固体吸附剂与物料能连续逆向流动 这样 虽然每个室从吸附到脱附 以及精 馏是间歇的 而对整个吸收塔而言 料液和解吸剂却不断地进入 提纯油 吸余液也 不断地流出 达到连续操作的目的 优秀毕业设计 2 2 3 磺化法 磺化法是较早的间二甲苯分离法 国外已淘汰这种方法 但国内仍有磺化法生产 装置 磺化法是将混二甲苯经硫酸磺化 得到间二甲苯磺酸水解间二甲苯磺酸以后 蒸馏切取馏份 得到成品间二甲苯 磺化法的主要缺点是生产过程产生大量废酸 造成环保问题 我国采用磺化法生 产间二甲苯的生产装置有江苏吴江市三友化工厂 1000t a 装置 江苏江阴市利港精细 化工厂 2000t a 装置 2 2 4 反应蒸馏法 反应蒸馏法利用二甲苯异构体在反应选择性上的差别 加人一种添加剂 与间二 甲苯生成难挥发产物 经蒸馏将间二甲苯与其它二甲苯异构体分离 例如 以有机金属化合物异丙苯钠为添加剂 四甲基 1 2 环己胺为鳌合剂进行 反应蔫馏 其中异丙苯钠分别与间二甲苯和对二甲苯达到反应平衡 鳌合剂与对二甲 苯的反应常数 K1等于 125 与间二甲苯的反应平衡常数 K2等于 1160 从反应平衡常 数可以看出 体系达到平衡时 添加剂几乎全部与间二甲苯反应 2 2 5 共沸精馏法 共沸精馏法通过加人共沸剂 改变了二甲苯之间的相对挥发度 达到精馏分离二 甲苯的目的 表 2 5 二甲苯相对挥发度与理论塔板数 实际塔板数 相对会发度理论塔半数 全回流 95 纯度 实 际 塔 半 数 塔板效率 75 1 125270 1 203344 1 252736 1 302331 1 352027 1 401824 表 2 5 列出二甲苯相对挥发度与分离塔塔板数的关系 间二甲苯与对二甲苯的 相对挥发度为1 02 邻二甲苯与间二甲苯的相对挥发度为1 12 从表中可以看出 前 两者之间用精馏法难以分离 后两者之间也较难分离 戊酸甲醋可使间二甲苯与对二 甲苯的相对挥发度提高到1 3以上 丁酸丙醋 甲酸己酷可使间二甲苯与邻二甲苯的相 优秀毕业设计 对挥发度达到1 4以上 2 2 6 回收间二甲苯的新工艺 苏尔寿公司的子公司 苏尔寿化学技术有限公司开发了一项从混合二甲苯中 回收间二甲苯的新工艺 它与苏尔寿公司的对二甲苯分离工艺十分相似 均采用对环 境无害的溶解结晶方法 7 新工艺采用热联合及蒸馏与结晶设备优化联合 降低了装 置的操作费用 回收的间二甲苯产品纯度为99 5 次产品乙苯 EB 纯度为99 6 根据对一个40kt a装置的技术经济论证 新工艺的投资回收期在16个月之内 间 二甲苯用于生产间苯二甲酸 IPA 一种生产聚对苯二甲酸乙醇酯 PET 树脂的共 聚单体 由于PET用量较大 IPA的需求量以每年10 15 的速度稳步增长 新工艺分为三个分离阶段 1 用蒸馏法将EB从混合二甲苯原料中分离出去 2 用蒸馏方法分离出轻产品和邻二甲苯 成为间二甲苯预浓液 3 用溶解结晶法提纯间二甲苯 优秀毕业设计 第三章 间二甲苯的市场展望 1 间二甲苯极具市场潜力的下游产品 1 1 间苯二甲酸 间苯二甲酸用于合成耐疲劳强度优于纤维的特种纤维以及生产不饱和聚酷 醇酸 树脂 印刷油墨树脂 绝缘清漆 涤纶改性染色剂 涂料等产品 目前世界上主要生 产厂有美国 Amoco 公司 A moco 比利时化学公司 日本 A G 化学公司 意大利 SISAS 公司等 总生产能力近 30 万吨 年 它是目前国外间二甲苯消费最主要的去向 间苯二甲酸的生产一般采用间二甲苯液相氧化 以醋酸钻为催化剂 四澳乙烷或 甲乙酮或乙醛为促进剂 醋酸为溶剂 反应温度低温法 100 200 高温法 225 250 压力一般 2Mpa 3Mpa 时间 2 3h 间二甲苯单耗 1 吨 我国湖南化 工研究院曾对此工艺进行了吨年规模的连续氧化试验 获得了与国外质量相当的产品 大连理工大学也对该工艺进行过研究 目前国内高纯度间苯二甲酸完全依赖进口 燕 山石化即将建成的 4 万吨 年生产装置将填补国内空白 1 2 间甲苯甲酸 间甲苯甲酸主要用作卫生杀虫剂避蚊胺的原料和医药中间体 此外也可用于生产 PVC 树脂稳定剂和作为聚合物单体的原料 由间二甲苯空气氧化 以环烷酸钻为催化 剂 反应温度 125 135 压力为 0 25MPa 间二甲苯单耗 0 87 吨 江苏省的南京护 国化工厂 泰兴市沃尔特化工厂 姜堰市扬子化工厂均有生产 其中护国化工厂规模 最大为 1000 吨 年 1 3 间苯二腈 间苯二腈是广谱高效杀菌剂百菌清的中间体 也是生产间苯二甲胺的中间体 世 界上间苯二腈生产厂主要有美国德克萨斯州保护公司Fermenta厂 美国Lummus公司 和日本昭和电工 总生产能力近2万吨 年 由于百菌清需求量增加和合成纤维 塑料 领域对间苯二睛需求量的增加 国际市场间苯二睛处于供不应求的状态 国内 七五 期间由上海石油化工研究院 浙江大学和云南化工厂联合攻关建设的1000吨 年间苯 二睛生产装置已于1995年通过有关部门的验收 生产的间苯二睛基本上供云南化工厂 生产百菌清 另外湖南农药厂也有少量生产 工业上生产间苯二睛均采用间二甲苯氨 氧化法 以为V2O5催化 反应温度400 500 压力0 03Mpa 0 2MPa 间二甲苯单耗 优秀毕业设计 0 1吨 1 4 2 4 一二甲墓苯胺和 2 6 一二甲基苯胺 2 4 二甲基苯胺主要用于农药 医药的生产 特别是农药单甲眯 双甲眯和杀蜻 眯的生产 2 6 二甲基苯胺是合成农药 染料的中间体 如高效杀菌剂甲霜灵 吠霜 灵和苯霜灵 除草剂异丁草胺和特瑞多 国外较大的生产厂家有瑞士 EMS 一 DOTTIKVONAG 德国 Bayer AG 和 Hoechsf Aktiongesllschaff 日本化药公司 三菱 瓦斯化学公司及美国第一化学公司 由间二甲苯硝化 分离再加氢分别生产 2 4 二甲苯胺和 2 6 二甲基苯胺的 工艺 浙江工业大学 湖南化工研究院和天津大学都进行过研究 其中浙江工业大学 开发的变温硝化 低压液相加氢工艺为化工部 七五 攻关项目 1988 年完成中试并 编制 1000 吨 年的基础设计 年通过部级鉴定 目前已转让给温洲电化厂 天津大学 将该技术转让给河北完县化工二厂 间二甲苯硝化原料配比 间二甲苯 浓硝酸 浓 硫酸 1 1 05 到 1 1 约等于 1 25 硫酸浓度以百分之八十为宜 分段变温硝化 硝化异 构体分离后 以复合骨架镍为催化剂 酒精为溶剂液相加氢 压力 0 8 1MPa 温度 75 80 1 5 偏苯三酸醉 偏苯三酸醉主要用于生产 PVC 树脂增塑剂偏苯三酸三辛酷 偏苯三酸三壬醋 环氧树脂固化剂 水溶性醇酸树脂 聚酞亚胺树脂漆等 市场前景较为广阔 目前国 内采用偏三甲苯液相空气氧化技术 主要生产厂有江阴长径醋醉厂吨年和哈尔滨石油 化工厂吨年 由于偏三甲苯来源的限制 生产规模受到一定的限制 每年都从国外进 口一定量的偏三甲苯和偏苯三酸醉 日本三菱瓦斯化学公司开发了由间二甲苯经芳醛 制造偏苯三酸醉的技术 8 并且使用同一装置 将间二甲苯切换成偏三甲苯 制造均 苯四酸二醉 年在水岛建立了 1 8 万吨 年的生产装置 美国阿莫科化学公司和比利时 Geel 公司也分别采用此技术分别建成了 3 5 万吨 年和 2 3 万吨 年的生产装置芳醛合成 条件为反应温度 0 以下 压力 2Mpa 以 HF BF3为催化剂 氧化使用的催化剂为 澳化锰或澳化氢 在溶媒中连续空气氧化 操作温度 200 220 操作压力通常 2Mpa 3MPa 此新工艺的特点是同一装置 通过原料切换 可生产两个品种原料更 廉价 反应选择率高 粗品纯度高氧化过程无蒸汽爆炸危险无硝基化合物副产 整个 生产更清洁 无污染 国内有 CO 的企业 可考虑开发此项技术 1 6 3 5 一二甲基叔丁苯 优秀毕业设计 间二甲苯用氯代叔丁烷或叔丁醇或异丁烯烷基化生成 3 5 一二甲基叔丁苯 可 作为酮赓香 二甲基麝香 Musk 一 Tibetene 麝香等香料中间体 上海新华香料厂 天津香料厂 沈阳香料厂均有生产 2 市场需求及展望 2 1 全球市场综述 国外MX的装置产能约有67 1万 68 1万t a 见表3 2 而实际产量依市场需求而定 9 全球MX市场供求关系的一个显著特点是本地平衡 即跨国境贸易量相对很少 MX 生产装置基本上都有明确的下游装置配套 只有少量MX作为商品销售 表3 2全球MX主要生产公司 生产商地点产能 kt a 1 备注 BP 公司德克萨斯州 城 2181997 年投产 1998 年增加了 100kt a 不分 间二甲苯产品销售到 Flint Hills 签订了长期 供应协议 2006 年后停产 Flint Hills Resources L P TX 城501998 年投产 使用 MX 吸附工艺 产品运 到 Joliet Illinlis 部分销售到 Eastman 生产 间二甲苯酸 意大利 Polimeri Europa SpA2 Tzvenna75 三菱气体化 学有限公司 Mizushima Okayama 县 1402005 年之后一直未满负荷生产 造成日本 国内 MX 需求紧张 上海石化上海金山8已于 2006 年停产 北京燕山石 化 北京35 印度石化公 司 Vadodara G ujarat 10 优秀毕业设计 续表 3 2 生产商地点产能 kt a 1 备注 Kohl 公司韩国蔚山50UOP MX 吸附哦能够以 于 1998 年投产 主要自用生产 IPA Ibn Rushd沙特阿拉伯 35 45 可确定 Ibn Rushd 生产一些 MX 可能是 一种纯度不高 高间二甲苯含量的物流 它的芳香化合物工厂设在 Al Jubail Lonza新加坡50采用 UOP 技术 在 1999 年完工 还有一 套 70kt a 的 IPA 装置 2006 年扩能 主 要与下游装置配套自用 合计671681 2 2 间二甲苯的国内外供需状况 全球 MX 的消费量是二甲苯异构体中产值最小的产品 但其单位价格却远远高于 其它的同分异构体 起初 它只是在美国 欧洲和日本少量生产和使用 主要用在 IPA 生产方面 而且基本上是自产自用 10 2005年全球MX的消费量为40 4万t 预计到2010年将达到59 1万t 2005 2010年 平均消费增长率为7 9 其中美国的年均消费增长率为3 3 西欧的年均消费增长率 为4 8 日本的年均消费增长率为7 3 其它亚洲国家和地区为11 4 从产能上看 美国 西欧和日本近年内均不会有多大变化 而且到2010年 美国和日本总体来说 MX是供大于求 西欧和亚洲其它国家和地区会出现供不应求 化学品市场总是在不断变化之中 特别是对于MX这种总产量并不是很大的产品 来讲 生产商相对集中 上下游供求关系相对明确 任何装置生产出现故障 将对市 场的平衡带来很大的波动 如日本表面上看其供过于求 但从2005年末就一直在境外 寻找MX货源的事实来看 其实际产量并不能满足其消费需求 当然从另一面也可以 看出其MX下游发展较快 特别是其积极扩大IPA的产能以适应市场对IPA产品的需求 另据报道 美国德克萨斯州城BP公司的MX装置从2006年初事故停产至今没有复工迹 优秀毕业设计 象 从而导致全球MX产品市场紧俏 国内对MX的需求主要分为两类 一是用于生产IPA 二是用于生产百菌清 苯胺 间苯二甲胺 间甲基苯甲酸和香料等 从目前看 国内只有燕山石化进行IPA的生产 而且用量大 约占总消费量的一半 近几年随着燕山石化供应充足 品质优良的MX 投放市场 用于第二类产品生产的用量迅速增加 旺盛的需求使国内的MX市场从 2006年起就出现了供不应求的局面 一直延续至今 2 3 间二甲苯市场预测与展望 2 3 1 全球市场 从全球发展来看 MX未来需求的增长 主要依赖于IPA聚酯树脂在环境和性能上 的优势 同时也依赖于PET特别是生产固相树脂所使用IPA作为共聚物单体时的增长 量 据报道 2005 2010年间 世界IPA的年均消费增长率为5 9 按照生产1t IPA消耗MX 0 70t计算 CHE报告的通常算法 那么2005 2010年间IPA消耗MX的年均 增长率为3 5 6 3 另外 除用于生产IPA之外MX的需求量 预计未来几年特别是 在亚洲也有较快的增长 2005年全球MX市场供求基本平衡 2006年的实际情况供略 小于求 如此推算 到2010年 MX的实际生产量必须按年均5 的速度增长 才能基 本满足市场需求 2 3 2 国内市场 根据目前市场对IPA的强劲需求 燕山石化公司正在积极推进IPA装置扩能 第一 步计划将在近两年内产能扩至5万t a 之后将实施10万t a的扩能计划 2006年通过对 公司内催化重整装置的技术改造 扩大了混合二甲苯的产量 为MX扩能提供了保证 通过技术进步 2007年MX装置产能将提高20 适时将实施更大规模的扩产计划 在非IPA生产方面 近年来国内在百菌清 苯胺 间苯二甲胺 间甲基苯甲酸和香料 等生产能力上迅速扩大 如果按这些装置满负荷生产 那么对MX的需求量2005年为 18900t 2006年为22100t 2007年为28300t 预计2010年将达到40000t 2 4 总结 国内的间二甲苯生产商任应充分利用从混合二甲苯 MX 到 IPA 链式发展的整体 优势和多年的生产技术经验 瞄准国际先进生产水平 积极推进技术进步 在产品质 量和节能降耗上下功夫 在保证自用基础上 努力增加 MX 的商品量 以满足日益增 长的市场需求 在企业发展的同时 承担起更大的社会责任 优秀毕业设计 总结总结 尽管经过不断的消化吸收和技术开发 我国的对二甲苯生产技术已有了很大进步 但仍面临加大技术 装备国产化的艰巨