C8芳烴分離技術(shù)

C8芳烴分離技術(shù)C8芳烴異構(gòu)體就是指一個(gè)分子中有8個(gè)碳原子的各芳烴異構(gòu)體。這些異構(gòu)體包括:鄰二甲苯（ortho—xylene,簡(jiǎn)稱ox）、間二甲苯（metaxylene,簡(jiǎn)稱ox）、對(duì)二甲苯（para—xylene,簡(jiǎn)稱PX）與乙基苯（ethyl一benzene,簡(jiǎn)稱EB）。C8芳烴主要來源于石油餾分的催化重整生成油與裂解汽油以及煉焦副產(chǎn)粗苯。1、C8芳烴分離理論基礎(chǔ)表1 Q芳坯各異構(gòu)體的分離特性數(shù)據(jù)Tab.1了da坦?Cgarom逖icisoimrsip込ration物性O(shè)XMXPXEB怫點(diǎn)"14442339.1UL3S.3513619濬點(diǎn)代、-251R-47.87H26-949S相對(duì)吸收蔽縮閔子與HF-BF3形成絡(luò)含■物的相対稔定性220I表l中列舉了各C8芳烴異構(gòu)體的分離特性數(shù)據(jù)，其物化性質(zhì)相近,采用一般的精餾技術(shù)難以分離出高純度的產(chǎn)品。表2C8芳烴各組分物理性質(zhì)性質(zhì)鄰二甲苯何二甲苯對(duì)二甲苯療點(diǎn)＜由144.401?10138.8S136-IS擬圜點(diǎn)1X3—25*U-47.K71S.27-珂9&0.5203&0,0介電常戦銳氐乳器2.S3H34EZ(J8L2fibO諧(tJStcnl/moE)325027654m21JT3相對(duì)誠(chéng)度2他10.14表2可知C8芳烴各組分凝固點(diǎn)差別較大，且對(duì)二甲苯分子形狀就是狹長(zhǎng)形的，間二甲苯則接近于圓形?囤此可用低溫結(jié)晶法分離C8芳烴。C8芳烴各組分的分子形狀及偶極矩，極化度均有差別,各異構(gòu)體與某些溶劑的接合能力也有差異。因此可用溶劑萃取法、分子篩吸附法,反應(yīng)蒸餾法及膜滲透法（全蒸發(fā)過程）等進(jìn)行分離。表2中間二甲苯性質(zhì)與其它組分還有一明顯差別——相對(duì)堿度。因此可用加強(qiáng)酸的化學(xué)方法將間二甲苯與其它組分分離。表3C8芳烴各組分揮發(fā)度迦度〔工）都二甲苯間二甲苯對(duì)二甲莘甲苯乙苯13660CL00的乩76713.35U84-5773&2214475L76M乩17S8L901?9B.32933」25表4C8芳烴各組分相對(duì)于鄰二甲苯的揮發(fā)度ia度2口時(shí)十邨g甲衆(zhòng)一特13611$SLI792.4S4bS50144L151hl?32.392k341平均b153M762-4?31-2462、C8的分離技術(shù)2、1精密精餾法該方法的基本工藝為多塔流程。先在第一塔中從塔釜分離出相對(duì)揮發(fā)度較低的鄰二甲苯,純度約為98%。該塔需110?120塊塔板，回流比為R=14?18。塔頂餾出物對(duì)、間二甲苯等進(jìn)入第二塔,第二塔塔頂餾出物為95%上的甲苯。當(dāng)甲苯在混合二甲苯中濃度低于某一值時(shí)塔頂餾出物為99%以上的乙苯,塔釜分出對(duì)、間二甲苯。該塔共需360塊塔板，回流比R=90?100。精密精餾法的優(yōu)點(diǎn)就是技術(shù)成熟，缺點(diǎn)就是能耗高，設(shè)備龐大。2、2結(jié)晶分離法結(jié)晶分離就是利用原料中不同組分之間凝固點(diǎn)的差異，或者說利用各組分在液一固兩相平衡時(shí)的濃度差，使一部分組分凝固成固相結(jié)晶，而實(shí)現(xiàn)分離的。在操作時(shí)還可重復(fù)運(yùn)用“部分熔融-部分結(jié)晶”來提高分離效果與產(chǎn)品純度。由表1可見,OX、MX、PX與乙苯的熔點(diǎn)差別很大，特別就是PX熔點(diǎn)較高，可以利用深冷結(jié)晶方法把PX從Cs芳烴中分離開。在分子篩吸附分離技術(shù)出現(xiàn)之前，結(jié)晶分離就是工業(yè)上唯一使用的分離PX的方法。PX結(jié)晶分離在工業(yè)生產(chǎn)中一般采用兩段或多段結(jié)晶法，固一液分離采用離心機(jī)。第一段結(jié)晶著眼于提高回收率，盡可能把PX都結(jié)晶下來,此時(shí)得到的結(jié)晶中含PX80%?90%，其余10%?20%就是與PX一起結(jié)晶出來的其她C8芳烴。第二段結(jié)晶著眼于提高產(chǎn)品純度，把一段濾餅經(jīng)過重新熔融一結(jié)晶或部分熔融一2、3吸附分離法吸附分離法就是目前分離混合二甲苯的主要方法，它利用固體吸附劑對(duì)各二甲苯異構(gòu)體的不同吸附能力而實(shí)現(xiàn)各組份的分離。20世紀(jì)70年代初出現(xiàn)了模擬移動(dòng)床吸附分離技術(shù)，使C8芳烴的分離技術(shù)取得了重大突破，它使分離效率得到了很大提高，能耗也大大降低。80年代以來建設(shè)的C8芳烴分離裝置，90%以上采用此項(xiàng)技術(shù)。吸附分離法的優(yōu)點(diǎn)就是能一步獲得高達(dá)90%的對(duì)二甲苯收率，且產(chǎn)品純度可達(dá)到99、5%以上;其缺點(diǎn)就是生產(chǎn)中需使用價(jià)格昂貴的特殊分子篩做吸附劑，生產(chǎn)操作仍需在較為復(fù)雜的自動(dòng)控制下進(jìn)行。2、4結(jié)晶分離與吸附分離聯(lián)合法聯(lián)合方案把結(jié)晶分離與吸附分離的優(yōu)點(diǎn)結(jié)合起來。聯(lián)合方案中的吸附分離部分進(jìn)行了簡(jiǎn)化，把原來5個(gè)塔段簡(jiǎn)化為4個(gè)塔段。用兩個(gè)回收塔代替了原來的4個(gè)回收塔采用甲苯為解析劑，有較高的生產(chǎn)能力與較少的工序。吸附分離部分得到的PX純度低（90%?95%），但PX回收率非常高。來自吸附分離部分的PX在小的單段結(jié)晶分離部分進(jìn)一步純化，濾液再返回到吸附分離部分去。聯(lián)合方案可以容易地生產(chǎn)超高純度的PX（99、9%），經(jīng)濟(jì)上也有利。2、5蒸餾冷凍分離該分離方法把減壓蒸餾與冷凍結(jié)晶融為一體，在有壓力梯度的蒸餾冷凍結(jié)晶設(shè)備內(nèi)，控制適宜的真空度（溫度）+使被分離的組分在絕熱條件下連續(xù)結(jié)晶，并利用結(jié)晶過程放出相變熱使液體混合物氣化，最終把原料分離成氣相產(chǎn)物與純度很高的晶體。蒸餾冷凍結(jié)晶工藝主要由蒸餾冷凍結(jié)晶、冷凝、熔解三個(gè)工序構(gòu)成。核心工序就是蒸餾冷凍結(jié)晶，在不消耗外加熱能的情況下,使結(jié)晶組分與其它組分分離。在冷凝工序低壓蒸氣轉(zhuǎn)變?yōu)橐合喔碑a(chǎn)物。熔解工序熔化晶體,得到高純度的生成物。在分離混合二甲苯時(shí),對(duì)位二甲苯就是主產(chǎn)物。蒸餾冷凍結(jié)晶工序有固氣并流接觸與非接觸兩種操作方法。從節(jié)能、提高主產(chǎn)物收率,降低設(shè)備費(fèi)用等方面考慮,選用并流接觸法比較有利。蒸餾冷凍結(jié)晶法能以較高的收率從二甲苯混合物中回收高純度的對(duì)二甲苯。2、6絡(luò)合分離法C8芳烴的一些異構(gòu)體可與某些化合物生成絡(luò)合物,這些絡(luò)合物具有一些特殊性能,如在某些溶劑中溶解度較高等,可以利用這種特性把這些異構(gòu)體分離。MX與HBr,EB與HBr可分別生成熔點(diǎn)為-77°C與-103°C的等分子絡(luò)合物。PX與EB都可與4-Y皮考啉二硫代氰酸鎳生成絡(luò)合物。a-環(huán)糊精的籠形作用,可以從C8芳烴中分離PX。均苯四甲酸酐與氧代苯甲酸鈹生成絡(luò)合物，用于C8芳烴分離的研究也有進(jìn)展。四氯化碳只與PX生成1:1、熔點(diǎn)24、8C的絡(luò)合物。四溴化碳、三氯乙醛亦與PX生成加成物、HF-BF3-MX絡(luò)合物的生成就是已經(jīng)工業(yè)化的MGCC工藝的依據(jù)。MGCC工藝OXiHF+BF.TOXHBF4MX+HF+BF3tMXHBF4PX+HF+UF?tPXHBF.MGCC工藝流程在實(shí)際使用時(shí)可用各種方案。其目的產(chǎn)品可以就是PX,或只就是MX或把各種C8芳烴異構(gòu)體都分離出來。把其她C8芳烴異構(gòu)體送到異構(gòu)化塔進(jìn)行異構(gòu)化，得到化學(xué)平衡的組成后重新循環(huán)，進(jìn)行下一步絡(luò)合分離。其原料也可以多種多樣。這些不同方案的建廠條件與技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)都不一樣。MGCC工藝采用HF-BF3萃取劑，有腐蝕性。對(duì)設(shè)備材質(zhì)要求苛刻。設(shè)備維護(hù)相當(dāng)困難，也很易造成環(huán)境污染。hf-bf3可循環(huán)使用,但仍有一定消耗,增加了成本,如有微量殘留在產(chǎn)品中,將影響產(chǎn)品質(zhì)量、2、7膜分離法膜技術(shù)就是一項(xiàng)新興的高效分離過程，它能夠克服上述分離技術(shù)的很多缺點(diǎn)，并具有單級(jí)選擇性好，操作簡(jiǎn)單，能耗低，對(duì)環(huán)境污染小等優(yōu)點(diǎn)。事實(shí)上，膜法分離二甲苯異構(gòu)體的研究工作早在20世紀(jì)50年代就已開始，迄今為止，所涉及的膜材料可以分為無機(jī)朦與有機(jī)高分子膜兩大類。2、7、1無機(jī)沸石膜沸石就是以硅為主要成分的結(jié)晶無機(jī)氧化物，具有不到1nm的微孔，呈網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)排列。分子大小相近的混