C8芳烃分离技术

C8芳烃分离技术C8芳烃异构体就是指一个分子中有8个碳原子的各芳烃异构体。这些异构体包括:邻二甲苯（ortho—xylene,简称ox）、间二甲苯（metaxylene,简称ox）、对二甲苯（para—xylene,简称PX）与乙基苯（ethyl一benzene,简称EB）。C8芳烃主要来源于石油馏分的催化重整生成油与裂解汽油以及炼焦副产粗苯。1、C8芳烃分离理论基础表1 Q芳坯各异构体的分离特性数据Tab.1了da坦©Cgarom逖icisoimrsip込ration物性OXMXPXEB怫点"14442339.1UL3S.3513619濬点代、-251R-47.87H26-949S相对吸收蔽缩闵子与HF-BF3形成络含■物的相対稔定性220I表l中列举了各C8芳烃异构体的分离特性数据，其物化性质相近,采用一般的精馏技术难以分离出高纯度的产品。表2C8芳烃各组分物理性质性质邻二甲苯何二甲苯对二甲苯療点＜由144.401»10138.8S136-IS擬圜点1X3—25*U-47.K71S.27-珂9&0.5203&0,0介电常戦锐氐乳器2.S3H34EZ(J8L2fibO谐(tJStcnl/moE)325027654m21JT3相对诚度2他10.14表2可知C8芳烃各组分凝固点差别较大，且对二甲苯分子形状就是狭长形的，间二甲苯则接近于圆形•囤此可用低温结晶法分离C8芳烃。C8芳烃各组分的分子形状及偶极矩，极化度均有差别,各异构体与某些溶剂的接合能力也有差异。因此可用溶剂萃取法、分子筛吸附法,反应蒸馏法及膜渗透法（全蒸发过程）等进行分离。表2中间二甲苯性质与其它组分还有一明显差别——相对碱度。因此可用加强酸的化学方法将间二甲苯与其它组分分离。表3C8芳烃各组分挥发度迦度〔工）都二甲苯间二甲苯对二甲莘甲苯乙苯13660CL00的乩76713.35U84-5773&2214475L76M乩17S8L901?9B.32933」25表4C8芳烃各组分相对于邻二甲苯的挥发度ia度2口时十邨g甲衆一特13611$SLI792.4S4bS50144L151hl?32.392k341平均b153M762-4?31-2462、C8的分离技术2、1精密精馏法该方法的基本工艺为多塔流程。先在第一塔中从塔釜分离出相对挥发度较低的邻二甲苯,纯度约为98%。该塔需110〜120块塔板，回流比为R=14〜18。塔顶馏出物对、间二甲苯等进入第二塔,第二塔塔顶馏出物为95%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,塔釜分出对、间二甲苯。该塔共需360块塔板，回流比R=90〜100。精密精馏法的优点就是技术成熟，缺点就是能耗高，设备庞大。2、2结晶分离法结晶分离就是利用原料中不同组分之间凝固点的差异，或者说利用各组分在液一固两相平衡时的浓度差，使一部分组分凝固成固相结晶，而实现分离的。在操作时还可重复运用“部分熔融-部分结晶”来提高分离效果与产品纯度。由表1可见,OX、MX、PX与乙苯的熔点差别很大，特别就是PX熔点较高，可以利用深冷结晶方法把PX从Cs芳烃中分离开。在分子筛吸附分离技术出现之前，结晶分离就是工业上唯一使用的分离PX的方法。PX结晶分离在工业生产中一般采用两段或多段结晶法，固一液分离采用离心机。第一段结晶着眼于提高回收率，尽可能把PX都结晶下来,此时得到的结晶中含PX80%〜90%，其余10%〜20%就是与PX一起结晶出来的其她C8芳烃。第二段结晶着眼于提高产品纯度，把一段滤饼经过重新熔融一结晶或部分熔融一2、3吸附分离法吸附分离法就是目前分离混合二甲苯的主要方法，它利用固体吸附剂对各二甲苯异构体的不同吸附能力而实现各组份的分离。20世纪70年代初出现了模拟移动床吸附分离技术，使C8芳烃的分离技术取得了重大突破，它使分离效率得到了很大提高，能耗也大大降低。80年代以来建设的C8芳烃分离装置，90%以上采用此项技术。吸附分离法的优点就是能一步获得高达90%的对二甲苯收率，且产品纯度可达到99、5%以上;其缺点就是生产中需使用价格昂贵的特殊分子筛做吸附剂，生产操作仍需在较为复杂的自动控制下进行。2、4结晶分离与吸附分离联合法联合方案把结晶分离与吸附分离的优点结合起来。联合方案中的吸附分离部分进行了简化，把原来5个塔段简化为4个塔段。用两个回收塔代替了原来的4个回收塔采用甲苯为解析剂，有较高的生产能力与较少的工序。吸附分离部分得到的PX纯度低（90%〜95%），但PX回收率非常高。来自吸附分离部分的PX在小的单段结晶分离部分进一步纯化，滤液再返回到吸附分离部分去。联合方案可以容易地生产超高纯度的PX（99、9%），经济上也有利。2、5蒸馏冷冻分离该分离方法把减压蒸馏与冷冻结晶融为一体，在有压力梯度的蒸馏冷冻结晶设备内，控制适宜的真空度（温度）+使被分离的组分在绝热条件下连续结晶，并利用结晶过程放出相变热使液体混合物气化，最终把原料分离成气相产物与纯度很高的晶体。蒸馏冷冻结晶工艺主要由蒸馏冷冻结晶、冷凝、熔解三个工序构成。核心工序就是蒸馏冷冻结晶，在不消耗外加热能的情况下,使结晶组分与其它组分分离。在冷凝工序低压蒸气转变为液相副产物。熔解工序熔化晶体,得到高纯度的生成物。在分离混合二甲苯时,对位二甲苯就是主产物。蒸馏冷冻结晶工序有固气并流接触与非接触两种操作方法。从节能、提高主产物收率,降低设备费用等方面考虑,选用并流接触法比较有利。蒸馏冷冻结晶法能以较高的收率从二甲苯混合物中回收高纯度的对二甲苯。2、6络合分离法C8芳烃的一些异构体可与某些化合物生成络合物,这些络合物具有一些特殊性能,如在某些溶剂中溶解度较高等,可以利用这种特性把这些异构体分离。MX与HBr,EB与HBr可分别生成熔点为-77°C与-103°C的等分子络合物。PX与EB都可与4-Y皮考啉二硫代氰酸镍生成络合物。a-环糊精的笼形作用,可以从C8芳烃中分离PX。均苯四甲酸酐与氧代苯甲酸铍生成络合物，用于C8芳烃分离的研究也有进展。四氯化碳只与PX生成1:1、熔点24、8C的络合物。四溴化碳、三氯乙醛亦与PX生成加成物、HF-BF3-MX络合物的生成就是已经工业化的MGCC工艺的依据。MGCC工艺OXiHF+BF.TOXHBF4MX+HF+BF3tMXHBF4PX+HF+UF?tPXHBF.MGCC工艺流程在实际使用时可用各种方案。其目的产品可以就是PX,或只就是MX或把各种C8芳烃异构体都分离出来。把其她C8芳烃异构体送到异构化塔进行异构化，得到化学平衡的组成后重新循环，进行下一步络合分离。其原料也可以多种多样。这些不同方案的建厂条件与技术经济指标都不一样。MGCC工艺采用HF-BF3萃取剂，有腐蚀性。对设备材质要求苛刻。设备维护相当困难，也很易造成环境污染。hf-bf3可循环使用,但仍有一定消耗,增加了成本,如有微量残留在产品中,将影响产品质量、2、7膜分离法膜技术就是一项新兴的高效分离过程，它能够克服上述分离技术的很多缺点，并具有单级选择性好，操作简单，能耗低，对环境污染小等优点。事实上，膜法分离二甲苯异构体的研究工作早在20世纪50年代就已开始，迄今为止，所涉及的膜材料可以分为无机朦与有机高分子膜两大类。2、7、1无机沸石膜沸石就是以硅为主要成分的结晶无机氧化物，具有不到1nm的微孔，呈网状结构排列。分子大小相近的混