吴指南《基本有机化工工艺学》课件-第二章2C8芳烃的分离

*,*,单击此处编辑母版标题样式,*,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,第二章 芳烃转化,（12学时）,基本要求：,了解工业芳烃的主要来源及芳烃转化的实际意义；掌握环丁砜法抽提芳烃的生产方法、原理、工艺过程；熟悉芳烃转化的主要方法、途径和催化剂；了解C8芳烃的分离原理和方法；熟悉芳烃的烷基化制烷基苯的用途、生产方法、原理、工艺过程及主要设备,重点：,芳烃转化的主要反应；芳烃烷基化的主要方法和途径。,难点：,芳烃烷基化的主要方法和途径。,第二章 芳烃转化（12学时）,1,第四节 ,芳烃的分离和异构化,一、芳烃的分离,二、芳烃的异构化,第四节 芳烃的分离和异构化一、芳烃的分离,2,第四节 ,芳烃的分离和异构化,第四节 芳烃的分离和异构化,3,一、芳烃的分离,C8芳烃中各异构体的组成与性质,一、芳烃的分离 C8芳烃中各异构体的组成与性质,4,一、芳烃的分离,从C8芳烃中分离邻二甲苯和乙苯,对、间二甲苯的分离,一、芳烃的分离 从C8芳烃中分离邻二甲苯和乙苯,5,从C8芳烃中分离邻二甲苯和乙苯,1、邻二甲苯的分离,用精馏的方法,2、乙苯的分离,精馏,络合物萃取,吸附法,从C8芳烃中分离邻二甲苯和乙苯1、邻二甲苯的分离,6,对、间二甲苯的分离,目前工业上分离对二甲苯的方法主要有：深冷结晶分离法、络合分离法和模拟移动床吸附分离法三种。,1、低温结晶法,2、络合萃取分离法,3、吸附分离法,对、间二甲苯的分离 目前工业上分离,7,1、低温结晶法,对二甲苯与间二甲苯的共熔温度约为-68；,当冷却至-60-75 时，对二甲苯首先被分离出来；,工业上采用二段结晶工艺以提高对二甲苯的纯度；,熔化后的晶粒再冷却至-1021，得到纯度99.5%的对二甲苯,1、低温结晶法对二甲苯与间二甲苯的共熔温度约为-68；,8,2、络合萃取分离法,原理：,C,8,芳烃4个异构体与HF共存时，形成两个互相分离的液层：上层为烃层，下层为HF层；,当加入BF,3,后，烃类发生反应生成在HF中溶解度大的络合物,间二甲苯碱度最大，形成的MXHBF4络合物的稳定性最,大，故在系统中发生置换反应：,M，间二甲苯,P，对二甲苯,O，邻二甲苯,置换结果：HF-BF3层中的间二甲苯浓度越来越高，从,而使间、对二甲苯分离,2、络合萃取分离法原理：间二甲苯碱度最大，形成的MXHBF4,9,2、络合萃取分离法,工艺流程：,2、络合萃取分离法工艺流程：,10,3、吸附分离法,原理,：,利用固体吸附剂吸附二甲苯各异构体的能力不同而进行分离,；,3、吸附分离法原理：,11,3、吸附分离法,吸附剂,脱附剂,模拟移动床分离C8芳烃的基本原理,模拟移动床的作用原理,A、立式吸附塔,B、卧式吸附塔,3、吸附分离法 吸附剂,12,3、吸附分离法,吸附剂,越大（或,-1,）越有利于分离；,x,：组分,1,的浓度，,(,摩尔,),；,y,：组分,2,的浓度，,(,摩尔,),；,A,：代表吸附相；,B,：代表吸余相,(,或称未被吸附相,),3、吸附分离法 吸附剂x：组分1的浓度，(摩尔)；,13,3、吸附分离法,脱附剂,a.,与C8芳烃任一组分都能互溶,b.,与C8芳烃任组分均有足够大的沸点差(至少差15)，以便于用精馏方法与各组分分开；,c.,与对二甲苯有相近的吸附亲合力，值等于或略小于l，以便于对二甲苯进行反复的吸附交换；,d.,当解吸剂存在时，在C8芳烃中的浓度仍低于目的组分中的浓度，吸附剂还能选择吸附对二甲苯；,如：甲苯、混合二乙苯、对二乙苯、C11C13正构烷烃的混合物和纯对二乙苯。,3、吸附分离法 脱附剂,14,3、吸附分离法,模拟移动床分离C8芳烃的基本原理,固定床吸附原理：,作为吸附剂的分子筛都呈多孔的固相物质固定在吸附室，其物料和解吸剂交替进入吸附室，抽出液和抽余液也交替采出，然后再分别处入精馏塔把各组分与解吸剂分离开，实行间歇式操作。,移动床作用原理：,固液移动床方式操作，固体吸附剂和液体作相对移动。A和B为物料，D代表解吸剂，A比B有更强的吸附力。固体吸附剂在移动床吸附塔中由下向上流动，而物料A十B和解吸剂D由上而下流动。凡被固体吸附剂吸附的各组分随吸附剂由下向上运动，凡被解吸剂D解吸下来的D与A、D与B分别从吸附塔引出，经蒸馏将D与A和D与B分开。解吸剂再送回吸附塔循环使用。,3、吸附分离法 模拟移动床分离C8芳烃的基本原理,15,3、吸附分离法,模拟移动床分离C8芳烃的基本原理,3、吸附分离法 模拟移动床分离C8芳烃的基本原理,16,3、吸附分离法,模拟移动床的作用原理,模拟移动床的作用原理在于固体吸附剂以固定床形式不动，而连续改变物料进出口位置，模拟移动床的操作，从而实现分离的目的。,3、吸附分离法 模拟移动床的作用原理,17,3、吸附分离法,模拟移动床的作用原理,A、立式吸附塔,B、卧式吸附塔,3、吸附分离法 模拟移动床的作用原理,18,吴指南基本有机化工工艺学课件-第二章2C8芳烃的分离,19,吴指南基本有机化工工艺学课件-第二章2C8芳烃的分离,20,吴指南基本有机化工工艺学课件-第二章2C8芳烃的分离,21,吴指南基本有机化工工艺学课件-第二章2C8芳烃的分离,22,二、芳烃的异构化,C8芳烃中对二甲苯用途最广，但数量有限，为此寻求用C8芳烃中数量最多、用途较少的间二甲苯异构化成对二甲苯和邻二甲苯。当采用不同催化剂时，也可将乙苯进行异构化生成对、邻二甲苯。,二、芳烃的异构化 C8芳烃中对二,23,二、芳烃的异构化,C8芳烃异构化的化学过程,C8芳烃异构化工艺过程举例,二、芳烃的异构化 C8芳烃异构化的化学过程,24,C8芳烃异构化的化学过程,1、主、副反应及热力学分析,2、动力学分析,3、催化剂,C8芳烃异构化的化学过程1、主、副反应及热力学分析,25,C8芳烃异构化的化学过程,1、主、副反应及热力学分析,C8芳烃异构化时，可能进行的主反应是三种二甲苯异构体之间的相互转化和乙苯与二甲苯之间的转化。,副反应是歧化和芳烃的加氢反应等。,C8芳烃异构化的化学过程1、主、副反应及热力学分析,26,C8芳烃异构化的化学过程,1、主、副反应及热力学分析,平衡组成：,在平衡混合物中、对二甲苯的平衡浓度最高只能达到23.7，并随着温度升高而逐渐降低；间二甲苯的含量最高，随着温度升高而降低；邻二甲苯和乙苯的浓度均随温度升高而增加。,C8芳烃异构化的化学过程1、主、副反应及热力学分析,27,吴指南基本有机化工工艺学课件-第二章2C8芳烃的分离,28,C8芳烃异构化的化学过程,2、动力学分析,（1）二甲苯的异构化过程,二甲苯临氢异构化的总反应图式可表示如下,C8芳烃异构化的化学过程2、动力学分析二甲苯临氢异构化,29,C8芳烃异构化的化学过程,2、动力学分析,（2）乙苯的异构化过程,C8芳烃异构化的化学过程2、动力学分析,30,C8芳烃异构化的化学过程,3、催化剂,主要有无定型 SIO,2,-A1,2,O,3,催化剂、负载型铂催化剂、ZSM分子筛催化剂和HF-BF,3,催化剂等。,C8芳烃异构化的化学过程3、催化剂,31,C8芳烃异构化工艺过程举例,1、工艺流程,该过程为临氢气相异构化，主要由三部分组成。,a.原料准备部分,b.反应部分,c.产品分离部分,2、催化剂的再生,3、异构化条件,C8芳烃异构化工艺过程举例1、工艺流程,32,吴指南基本有机化工工艺学课件-第二章2C8芳烃的分离,33,