case_12吸附法分離溷合二甲苯

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1、分離工程工業(yè)應(yīng)用實(shí)例：吸附法分離混合二甲苯1.工業(yè)上二甲苯的來(lái)源工業(yè)上混合二甲苯的來(lái)源主要有四種，即：催化重整油、蒸氣裂解油、甲苯歧化和煤焦油。前三種來(lái)源于石油化工，而后一種則來(lái)源于煤化工。二甲苯有四種異構(gòu)體；鄰、間、對(duì)二甲苯和乙苯。由于它們都含8個(gè)碳原子，故又稱C8芳烴。表1不同來(lái)源混合二甲苯異構(gòu)體的組成2.混合二甲苯的用途及性質(zhì)混合C8芳烴中各同分異構(gòu)體都是重要的工業(yè)原料，可廣泛應(yīng)用于合成各種有重要用途的醫(yī)藥產(chǎn)品、農(nóng)藥產(chǎn)品及特殊材料。間二甲苯(MX)是C8芳烴中含量最多的組分，約占45%-50%，主要用途是通過(guò)異構(gòu)化反應(yīng)增產(chǎn)對(duì)二甲苯（PX)、鄰二甲苯(OX)

2、，作為聚酷和苯配的原料。70年代以后，間二甲苯的直接化工利用得到了發(fā)展，如間二甲苯經(jīng)氨氧化制間苯二睛(MPDN)等。對(duì)二甲苯在C8組分中含量約占15%-20%，是合成聚酷樹(shù)脂的主要原料。隨著聚酷工業(yè)的發(fā)展，對(duì)二甲苯的生產(chǎn)將迅速增長(zhǎng)，預(yù)計(jì)年增長(zhǎng)率在5.6%左右。鄰二甲苯在C8組分中含量也大約占15%-20%，是生產(chǎn)苯配的主要原料。乙苯在C8組分中含量很低，其用途大多作為溶劑。表2C8芳烴各組分物理性質(zhì)從表2可知，就沸點(diǎn)而言，鄰二甲苯沸點(diǎn)最高，且與其它組分差距比較大(5.3-8.2oC)，故采用精餾方法即可將其分離，乙苯與對(duì)、間二甲苯沸點(diǎn)也相差2oC以上，故用精密精

3、餾方法也可將其分離。唯有對(duì)、間二甲苯沸點(diǎn)相差很小，用精餾法甚至精密精餾法均需很高的塔板數(shù)，在能量消耗和設(shè)備費(fèi)用上均為不利因素。從相對(duì)堿度來(lái)看，間/對(duì)=100，相差很大，這樣可考慮利用它們堿度上的差別來(lái)分離此兩種異構(gòu)體。3.吸附分離吸附分離法是近三十年才發(fā)展起來(lái)的一項(xiàng)技術(shù)，但己被各國(guó)普遍采用。此法最先用于分離對(duì)二甲苯，代表性工藝為UOP(美國(guó)環(huán)球油品公司)的Parex工藝和日本Toray公司的Aromax工藝。因?yàn)榛旌隙妆街袑?duì)二甲苯的特殊對(duì)稱性結(jié)構(gòu)，使得其分子動(dòng)力學(xué)直徑相比其它異構(gòu)體要小一些，這樣就可被很多吸附劑選擇吸附，從而達(dá)到分離的目的。經(jīng)過(guò)吸附、洗脫、精餾

4、洗脫液等工序可分離提純對(duì)二甲苯且有很好的收率和純度。但現(xiàn)在UOP公司己開(kāi)發(fā)出吸附分離間二甲苯的Sorbex工藝。美國(guó)環(huán)球油品公司UOP，于20世紀(jì)60年代推出了Parex工藝。該工藝由高選擇性的吸附劑、脫附劑和模擬移動(dòng)床分離技術(shù)組成/吸附劑采用八面沸石型分子篩。利用分子篩內(nèi)1nm左右的微孔通道對(duì)C8各異構(gòu)體進(jìn)行吸附，而微孔對(duì)于對(duì)二甲苯的吸附能力最強(qiáng)。脫附劑一般采用對(duì)二乙苯或甲苯，它們不僅與原料中各個(gè)組份互溶，而且與C8芳烴中各組份的沸點(diǎn)相差較大，易于回收利用。模擬移動(dòng)床技術(shù)是Parex工藝的核心，吸附塔進(jìn)出物料的周期性分配全部通過(guò)UOP的專利技術(shù)即24通旋轉(zhuǎn)分配

5、閥實(shí)現(xiàn)。Aromax吸附分離法由日本東麗Toray公司開(kāi)發(fā)，與Parex法極為相似，唯一不同的是吸附器為臥式，由許多分割的小室組成，每個(gè)小室都設(shè)計(jì)有進(jìn)出口閥門，操作過(guò)程中物料與吸附劑在各個(gè)小室陸續(xù)接觸，從而實(shí)現(xiàn)了連續(xù)的吸附分離。此外，日本的旭化成公司利用置換色譜原理，用改進(jìn)的沸石固體吸附劑和特殊的脫附劑開(kāi)發(fā)出能同時(shí)分離對(duì)二甲苯和乙苯的Asahi法，并已經(jīng)應(yīng)用于中試裝置。我國(guó)從20世紀(jì)70年代開(kāi)始從C8餾分中吸附分離對(duì)二甲苯的研究。石油化工科學(xué)研究院采用多柱串聯(lián)流程進(jìn)行氣相吸附分離，已完成中試。據(jù)統(tǒng)計(jì)，到1992年為止，世界上已有56套Parex工藝裝置投入運(yùn)轉(zhuǎn)，

6、占全世界對(duì)二甲苯生產(chǎn)總能力的60%左右，而采用Aromax吸附分離工藝的對(duì)二甲苯裝置的生產(chǎn)能力也在2×105t/a以上。吸附分離法要求脫附劑與吸附劑及原料中各組分相匹配且脫附劑的引入不能干擾吸附劑對(duì)原料中各組分的選擇吸附，在適當(dāng)?shù)牧魉傧?，既能迅速地將吸附劑吸附的各組分置換出來(lái)，同時(shí)脫附劑又不被強(qiáng)烈地吸附。脫附劑應(yīng)易從每一體系的流出液混合物中分離出來(lái)，沸點(diǎn)與原料中各組分的沸點(diǎn)差應(yīng)≥8.30oC符合此條件的常見(jiàn)脫附劑有甲苯、混合二乙苯、對(duì)二乙苯+正構(gòu)烷烴、純對(duì)二乙苯等。操作原理根據(jù)操作方式有兩種:固定床多柱串聯(lián)及模擬移動(dòng)床。圖1多柱串聯(lián)吸附分離流程圖被分離原料A+B

7、進(jìn)人吸附區(qū)第一柱8，由最后一柱10流出吸余物B+D，提純油(主要含組分A)由柱5進(jìn)人，使吸附相濃度提高，提純區(qū)流出物繼續(xù)流人吸附區(qū)，脫附劑D進(jìn)人柱1，由柱4流出吸出物A+D，在柱10、柱1之間，柱4、柱5之間連通閥關(guān)閉.當(dāng)柱10流出的吸余物中出現(xiàn)組分A且含量達(dá)到規(guī)定濃度時(shí)即切換進(jìn)出口位置，此時(shí)柱1已基本脫附完全，柱5亦已充分提純，原料改由柱9進(jìn)人，吸余物由柱1流出，其它進(jìn)出)口也相應(yīng)向后推移一個(gè)吸附柱，至柱1流出的吸余物中組分A又達(dá)到規(guī)定濃度時(shí)，再如上切換，連續(xù)循環(huán)操作。模擬移動(dòng)床吸附分離原理與多柱串聯(lián)一樣，只是操作方式有所不同，模擬移動(dòng)床吸附分離流程見(jiàn)圖2。圖

8、2模擬移動(dòng)床吸附分離流程