吴指南《基本有机化工工艺学》课件第二章2C8芳烃的分离

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Ｃ８芳烃的分离和异构化一、Ｃ８芳烃的分离二、Ｃ８芳烃的异构化第四节Ｃ８芳烃的分离和异构化一、Ｃ８芳烃的分离2第四节Ｃ８芳烃的分离和异构化第四节Ｃ８芳烃的分离和异构化3一、Ｃ８芳烃的分离C8芳烃中各异构体的组成与性质一、Ｃ８芳烃的分离C8芳烃中各异构体的组成与性质4一、Ｃ８芳烃的分离㈠从C8芳烃中分离邻二甲苯和乙苯㈡对、间二甲苯的分离一、Ｃ８芳烃的分离㈠从C8芳烃中分离邻二甲苯和乙苯5㈠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㈠从C8芳烃中分离邻二甲苯和乙苯1、邻二甲苯的分离6㈡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㈡对、间二甲苯的分离目前工业上分离71、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-10~21℃，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℃；82、络合萃取分离法原理：C8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BF3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MXHBF492、络合萃取分离法工艺流程：2、络合萃取分离法工艺流程：103、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：113、吸附分离法①吸附剂②脱附剂③模拟移动床分离C8芳烃的基本原理④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①吸附剂123、吸附分离法①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①吸附剂x：组分1的浓度，％(摩尔)；133、吸附分离法②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，β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、C11～C13正构烷烃的混合物和纯对二乙苯。3、吸附分离法②脱附剂143、吸附分离法③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③模拟移动床分离C8芳烃的基本原理153、吸附分离法③模拟移动床分离C8芳烃的基本原理

3、吸附分离法③模拟移动床分离C8芳烃的基本原理163、吸附分离法④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④模拟移动床的作用原理173、吸附分离法④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④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、Ｃ８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、Ｃ８芳烃的异构化C8芳烃中对二23二、Ｃ８芳烃的异构化㈠C8芳烃异构化的化学过程㈡C8芳烃异构化工艺过程举例二、Ｃ８芳烃的异构化㈠C8芳烃异构化的化学过程24㈠C8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㈠C8芳烃异构化的化学过程1、主、副反应及热力学分析25㈠C8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。㈠C8芳烃异构化的化学过程1、主、副反应及热力学分析26㈠C8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。㈠C8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28㈠C8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㈠C8芳烃异构化的化学过程2、动力学分析二甲苯临氢异构化29㈠C8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㈠C8芳烃异构化的化学过程2、动力学分析30㈠C8芳烃异构化的化学过程3、催化剂主要有无定型SIO2-A12O3催化剂、负载型铂催化剂、ZSM分子筛催化剂和HF-BF3催化剂等。㈠C8芳烃异构化的化学过程3、催化剂31㈡C8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㈡C8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）34第四节Ｃ８芳烃的分离和异构化一、Ｃ８芳烃的分离二、Ｃ８芳烃的异构化第四节Ｃ８芳烃的分离和异构化一、Ｃ８芳烃的分离35第四节Ｃ８芳烃的分离和异构化第四节Ｃ８芳烃的分离和异构化36一、Ｃ８芳烃的分离C8芳烃中各异构体的组成与性质一、Ｃ８芳烃的分离C8芳烃中各异构体的组成与性质37一、Ｃ８芳烃的分离㈠从C8芳烃中分离邻二甲苯和乙苯㈡对、间二甲苯的分离一、Ｃ８芳烃的分离㈠从C8芳烃中分离邻二甲苯和乙苯38㈠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㈠从C8芳烃中分离邻二甲苯和乙苯1、邻二甲苯的分离39㈡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㈡对、间二甲苯的分离目前工业上分离401、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-10~21℃，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℃；412、络合萃取分离法原理：C8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BF3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MXHBF4422、络合萃取分离法工艺流程：2、络合萃取分离法工艺流程：433、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：443、吸附分离法①吸附剂②脱附剂③模拟移动床分离C8芳烃的基本原理④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①吸附剂453、吸附分离法①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①吸附剂x：组分1的浓度，％(摩尔)；463、吸附分离法②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，β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、C11～C13正构烷烃的混合物和纯对二乙苯。3、吸附分离法②脱附剂473、吸附分离法③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③模拟移动床分离C8芳烃的基本原理483、吸附分离法③模拟移动床分离C8芳烃的基本原理

3、吸附分离法③模拟移动床分离C8芳烃的基本原理493、吸附分离法④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④模拟移动床的作用原理503、吸附分离法④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④模拟移动床的作用原理51吴指南《基本有机化工工艺学》课件第二章2C8芳烃的分离52吴指南《基本有机化工工艺学》课件第二章2C8芳烃的分离53吴指南《基本有机化工工艺学》课件第二章2C8芳烃的分离54吴指南《基本有机化工工艺学》课件第二章2C8芳烃的分离55二、Ｃ８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、Ｃ８芳烃的异构化C8芳烃中对二56二、Ｃ８芳烃的异构化㈠C8芳烃异构化的化学过程㈡C8芳烃异构化工艺过程举例二、Ｃ８芳烃的异构化㈠C8芳烃异构化的化学过程57㈠C8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㈠C8芳烃异构化的化学过程1、主、副反应及热力学分析58㈠C8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