特殊精馏法分离二甲苯异构体的研究进展.pdf

第42卷,第1期
安徽化工
Vol 42. No.1
2220164年2月
ANHUI CHEMICAL INDUSTRY
Feb.2016
特殊精慆法分离二甲苯异构体的研究进展
杨玉敏,郝丛,胡洁
(邢台学院化学工程与生物技术学院,河北邢台054001)
摘要:由于二甲苯异构体的沸点相差很小,用普通精馏方法分离二甲苯异构体比较困难,从增大二甲苯异构体之间的相对挥发度入手,
能够使它们部分分离。总结了国内外利用特殊精馏法分离二甲苯异构体的研究进展,并对其进行了展望。
关键词:二甲苯;分离;相对挥发度;萃取
doi:10.39695iss.1008-553X.2016.01.004
中图分类号:TQ241.13
文献标识码:A
文章编号:1008-553X(2016)01-0022-04
混合二甲苯(简称C芳烃)是重要的化工原料,广和乙苯(表1),其中间二甲苯含量为40%~50%,邻二甲
泛用于有机溶剂、合成涂料、医药、树脂、染料和农药等。苯和对二甲苯各为20%左右。在实际应用中,间二甲苯
工业上一般通过甲苯歧化、重整汽油、裂解汽油和煤焦的消耗量最小,但价格却高于对二甲苯和邻二甲苯リ。
油分离得到。主要成分为邻二甲苯、间二甲苯、对二甲苯
表1不同来源混合二甲萃异构体的组成
组分
重整油(%)
热裂解油(%)
甲苯歧化(%)
煤焦化(%)
邻二甲苯
间二甲苯
50
对二甲苯
20
乙苯
15
0
Cg芳烃混合物传统的分离方法有磺化法、络合萃取1.1原理
法、结晶法吸附分离法、膜分离法、精馏法等。磺化
反应精馏法是加人一种反应性夹带剂,该夹带剂与
法已经逐渐被国外海汰;络合萃取法的缺点是生产成本待分离组分的反应选择能力不同,从而生成难挥发性物
高,且采用了毒性抽提剂;结晶法能耗较高;吸附分离法质,极大地提高分离组分的相对挥发度,进而将待分离
效率最高,但流程控制复杂,分子筛价格昂贵四;膜分离组分分离出来。
法又分为无机膜和有机高分子膜两大类,无机膜易龟
在化工生产中,反应精榁过程是将反应和精馏两个
裂,膜脆,限制了它的应用,而有机高分子膜的分离因子过程合在一个设备中进行,生成的产品在反应精馏过程
低,目前无法解决;精馏法中的精密精馏法中的回流较中不断被蒸出,促进反应向正反应方向进行,所以反应
大,并且需要100块塔板以上,操作费用昂贵,特殊精馏精馏过程具有选择性高、节省能源和降低设备投资等优
法在分离其它异构体体系中比较成熟,由于二甲苯异构点。
体中的邻二甲苯的沸点为14.℃,间二甲苯的沸点为1.2反应夹带剂的选择
139.1℃,对二间苯的沸点为138.35℃,用传统的精馏方
反应夹带剂对于反应精馏过程起到了至关重要的
法分离二甲苯异构体比较困难。本文主要从増大相对挥作用,反应夹带剂应满足以下要求:①反应必须是可逆
发度的角度介绍了特殊精馏法分离二甲苯异构体的硏反应,并且是快速反应;②夹带剂能够和待分离组分中
究现状。特殊精馏法主要包括反应精馏、共沸精馏和萃某一组分优先反应:③夹带剂的沸点和待分离组分相
取精馏。
差比较大。
1反应精法
如果该反应夹带剂及反应生成物比待分离组分中
收稿日期:2015-08-31
作者简介:杨玉敏(1969-),女,博士,讲师,从事煤化工产品分离研究工作,0319-3650213,15512814959,muscleman0321@163.com
通讯联系人:胡洁(1983-),女,河北工业大学硕士,讲师,从事化工理论与技术的研究工作,0319-3650213,13273157873,54644382@q.com。
杨玉敏,等:特殊精馏法分离二甲苯异构体的研究进展
的任何组分的沸点都高,则当它与待分离组分一起进入
美国麻省理工学院在分离间、对二间苯异构体课题
精馏塔(1号塔)进行反应,低沸点成分从塔顶蒸出,夹上做了大量研究,最终选择了对二甲苯钠为夹带剂,该
带剂和反应生成物从塔底进入2号塔,在塔内分离开夹带剂与间二甲苯迅速发生反应,在一定程度上増加了
来,高沸点组分从塔项蒸出,夹带剂从塔底得到,并且可间、对二甲苯的相对挥发度,分离效率高于普通精馏法
以返回1号塔继续使用,见图1
10~20倍。
Terrill0没计的工艺流程图如图2所示
原料混合
异构体
反应夹节剂
对二甲苯
对二甲苯,异丙苯
高沸异构体
原料二甲
苯异构体
反应夹带剂
夹带剂和
反应生成物
B间二甲苯
图1分离混合同分异构体的反应蒸馏系统
对于二甲萃异构体来说,利用它们在反应选择性的
异丙苯
差别,加入一种添加剂,与间二甲苯生成难挥发产物,
图2二甲苯分离的反应精流程
从而使之与其它二甲苯异构体分离。有研究报道可以采
间二甲苯和对二甲苯从塔A底端进料,对二甲苯钠
用有机金属(如异丙苯钠)作为反应剂,进行反应精馏
冠瞇溶解在异丙苯中,反应剂从塔A顶端进料,在塔
前,向间、对二甲苯体系中加入四甲基-1,2-环己胺以
A内,间二甲苯与对二甲苯钠反应生成间二甲苯钠和对
加快反应,异丙苯作为溶剂,体系达到平衡时反应剂与
二甲苯,间二甲苯钠和部分异丙苯从塔底流入塔B反
间二甲苯的反应常数是反应剂与对二甲苯的9倍多
°应,从塔B的塔顶可以得到纯度较好的间二甲苯;对二
CAHS-C(CH )Na+PX*- CSHS-C(CH)+P Na
甲苯和部分异丙苯从塔顶流出进入纯化塔C进行纯化
平衡常数K1=125
从而实现间、对二甲苯的分离
C4HS-C(CH )Na+MX CH-C(CH)+ MXNA
2共沸精馏法
平衡常数K2=1160
共沸精馏法通过在该体系中加人新组分,该组分能
也有采用新一代的环状醚(冠醚)作为反应夹带剂,改变二甲苯异构体之间的相对挥发度,从而使二甲苯异
而溶剂为异丙苯,也取得了不错的效果啊。
构体以很经济的方式实现分离
表2二甲苯相对挥发度与理论塔板数、实际塔板数的关系1间
相对挥发度
理论塔板数(全回流,95%纯度
实际塔板数(塔板效率75%)
1.12
70
1.20
1.25
1.35
1.40
邻二甲苯和间二甲苯的相对挥发度是1.12,间、对层塔板的精馏塔将二甲苯异构体分离
甲苯的相对挥发度只有1.02,常规精馏很难将其分
目前,共沸精馏分离二甲苯异构体还停留在实验室
开。如表2所示,如果能够找到合适的共沸剂,使二甲苯研究阶段, Berg Lloyd在共沸精馏这一方法上做了大量
异构体的相对挥发度增加到1.4,那么就可以用只有24的研究,对于邻二甲苯和间二甲苯体系,加入共沸剂前