毕业论文间二甲苯的发展和技术研究12410.doc
《毕业论文间二甲苯的发展和技术研究12410.doc》由会员分享,可在线阅读,更多相关《毕业论文间二甲苯的发展和技术研究12410.doc(22页珍藏版)》请在三一办公上搜索。
1、 专科生毕业设计(论文)题 目: 间二甲苯的发展和技术 学生姓名: 杨 超 系 别: 化学化工系 专业年级: 2008级应用化工技术专业 指导教师: 时 凤 霞 2011年 5月30日摘 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:间二甲苯;络合;吸附分离;磺化;蒸馏目录第一章 间二甲苯的发展现状11. 间二甲苯的用途11.1 间苯二甲酸( IPA )11.2 间苯二腈21
2、.3 间苯二酰氯21.4 偏苯三酸酐21.5 间甲基苯甲酸21.6 间2二甲基苯胺21.7 硝基麝香21.8 酚类产品2第二章 间二甲苯的生产技术81. 二甲苯的来源82. 间二甲苯的合成技术92.1 络合法92.2 吸附分离法10第三章 间二甲苯的市场展望161. 间二甲苯极具市场潜力的下游产品161.1 间苯二甲酸161.2 间甲苯甲酸161.3 间苯二腈161.4 2,4 一二甲墓苯胺和2,6一二甲基苯胺171.5 偏苯三酸醉171.6 3,5一二甲基叔丁苯172.4 总结20参考文献21致谢22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
3、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
4、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
5、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。I
6、PA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
7、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,
8、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。第二章 间二甲苯的生产技术
9、 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
10、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
11、.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。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
12、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/cm30.86100.86420.88020.8670沸点138.
13、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
14、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HFBF)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
15、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HFBF3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
16、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
17、转阀3-提取相分离塔4-提余相分离塔图2-2Sorbex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CH
18、IYODA公司采用NaY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
19、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
20、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。 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: 18吸附柱 912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
21、,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
22、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。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
23、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
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 毕业论文 间二甲苯 发展 技术研究 12410
链接地址:https://www.31ppt.com/p-3973567.html