CN1136549A - 一种从混二甲苯和乙苯中分离间二甲苯与邻二甲苯的方法 - Google Patents

一种从混二甲苯和乙苯中分离间二甲苯与邻二甲苯的方法 Download PDF

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Abstract

将混二甲苯和乙苯在吸附条件下，以气相状态通过装有MFI型沸石分子筛吸附剂的吸附床，床内吸附剂选择吸附乙苯和对二甲苯，吸余物为间二甲苯和邻二甲苯。被吸附的乙苯和对二甲苯在脱附条件下经脱附剂脱附或减压脱附。吸余物用常规精馏方法，分别制取纯度大于99.5％的间二甲苯和邻二甲苯。

Description

一种从混二甲苯和乙苯中分离间二甲苯与邻二甲苯的方法
本发明涉及的是从混二甲苯和乙苯中分离间二甲苯与邻二甲苯的方法，特别是用沸石分子筛作为固体吸附剂分离间二甲苯与邻二甲苯的方法。
众所周知，间二甲苯和邻二甲苯是重要的有机化工原料，有诸多用途。从混二甲苯和乙苯中分离间、邻二甲苯有多种方法，如络合法、磺化法和吸附分离法。由于吸附分离法具有无污染、产物纯度高之优点，因而发展较快。如UOP公司的专利(U.S.4,326,092，Apr20，1982)，就是采用此法。该法是将混二甲苯和乙苯以液相通过Y型沸石分子筛吸附剂，其中间二甲苯被选择性吸附，然后用脱附剂(甲苯)将被吸附的间二甲苯脱附出来。该方法虽然具有一般吸附分离法的优点，但由于工艺复杂，需模拟移动床，自动控制要求高，因而投资大。此外，由于抽出物和吸余物中均含有脱附剂甲苯，需用精馏回收，因而能耗较高。
本发明的目的在于提供一种工艺合理、设备简单、投资低，能从混二甲苯和乙苯中分离出高纯度的间二甲苯与邻二甲苯的方法。
本发明是这样实现的，将混二甲苯和乙苯在吸附条件下，以气相状态通过装有吸附剂的吸附床，吸附床内的吸附剂选择性地吸附了乙苯和对二甲苯。被吸附的乙苯和对二甲苯，在脱附条件下，经脱附剂脱附或减压脱附。吸余物间二甲苯及邻二甲苯经精馏分离制得。本发明原料中所含的三种二甲苯异构体及乙苯沸点是：对二甲苯为138.37℃；间二甲苯为139.12℃；邻二甲苯为144.41℃；乙苯为136.19℃，(有机化工大全，第三卷，P398.魏文德主编，化工部科技情报研究所出版发行)。由于本发明所用吸附剂选择地吸附了原料中的乙苯和对二甲苯，吸余物中间二甲苯和邻二甲苯的沸点相差较大，为5.3℃，因而可用工业上通用的精馏方法分别制得高纯度(99.5％以上)的间二甲苯和邻二甲苯。
本发明的吸附条件是：温度为140～370℃、压力为常压～0.3MPa、空速为0.1～20/时(重量)。
本发明所用吸附剂为MFI型沸石分子筛吸附剂。MFI型沸石分子筛包括ZSM-5和silicalite-1沸石分子筛(见文献zeolites，1992，12，1，作者Meier W..M)，本发明也可用镁碱沸石(Ferrierite)，但以silicalite-1沸石分子筛吸附剂、特别是无粘结剂silicalite-1沸石分子筛吸附剂(见中国专利，申请号94 112035.x)为佳。因该吸附剂具有吸附容量高、选择性好、热及化学稳定性优良、无催化作用、脱附及再生性能好、使用寿命长等优点。
本发明所用脱附剂为水蒸汽，脱附条件是：温度为140～370℃、压力为常压～1.0MPa、空速为0.2～10/时(重量)、剂水比为0.3～5.0。脱附剂也可用二氧化碳、氢气、氮气、氨和小于C4的低碳烃。
本发明也可用减压脱附代替脱附剂脱附，减压脱附压力为0.001～0.07MPa、温度为140～370℃。
采用本发明水蒸汽作脱附剂或减压脱附，可革除抽出物及吸余物中脱附剂(如甲苯)的回收步骤。
本发明具有如下显著优点：工艺合理、设备简单、投资少、吸附剂寿命长、产品纯度高、易工业化等。
实施例：
实施所用5种原料油A、B、C、D及E组份重量百分组成如下：
原料油                重量百分组成(％)
    乙  苯     对二甲苯     间二甲苯     邻二甲苯
  A     4.37     11.79     69.58     14.25
  B     6.45     22.51     58.44     12.25
  C     5.18     18.17     51.32     25.33
  D     4.84     15.13     78.53     1.50
  E     15.17     19.38     45.33     20.12
实施例1～17的吸附床内装无粘结剂silicalite-1沸石分子筛吸附剂70克，原料油汽化后通入吸附床，经吸附剂吸附了乙苯和对二甲苯后，获得含间二甲苯与邻二甲苯的吸余物。将脱附剂水蒸汽通入吸附床，吹扫出中间馏份油并使无粘结剂silicalite-1沸石分子筛吸附剂中吸附的乙苯与对二甲苯脱附，得到中间馏份与抽出物的混合物。吸余物、中间馏份和抽出物混合物的组份用气相色谱仪分析。吸余物经常规精密分馏制得纯度高于99.5％的间二甲苯与邻二甲苯。
实施例1～9见表1，即不同吸附条件下所得吸余物成分含量。
表1：不同吸附条件下所得吸余物成分含量
实原施料例油 吸    附  条  件              吸    余    物组    成(Wt％)
 进样量(g)   温度(℃)   压力(MPa)   空速(/时)  重量(g)
 乙苯   对二甲苯   间二甲苯   邻二甲苯
1A2A3A4A5B6B7C8E9E  13.015.619.015.610.011.212.07.07.0   140170180340160300160160370   0.100.130.150.300.120.250.120.120.30   0.72.018.010.05.015.00.30.30.1  8.29.08.54.54.02.85.22.91.5  0000.2300000   0000.1900000   83.1583.0583.1983.2882.5282.8767.4670.0269.49   16.8516.9516.8116.3017.4817.1332.5329.9830.51
实施例10～17为不同脱附条件下经水蒸汽脱附或减压脱附所收集到的中间馏份及抽出物成份含量。
实施例10：在实施例1得到8.2克吸余物后，将温度为140℃、压力为0.35MPa、空速为0.5/时(重量)的水蒸汽70克(即剂水比为1)通入吸附床，使吸附于无粘结剂silicalite-1沸石分子筛吸附剂中的乙苯和对二甲苯脱附，收集到的中间馏份及抽出物共4.8克，重量百分组成为：
乙苯--11.83                              对二甲苯--31.36
间二甲苯--46.40                          邻二甲苯--10.41
实施例11：在实施例2得到吸余物9.0克后，将温度为170℃、压力为0.80MPa、空速为9.5/时(重量)的水蒸汽210克(即剂水比为0.33)通入吸附床，使吸附于无粘结剂silicalite-1沸石分子筛吸附剂中的乙苯和对二甲苯脱附，收集到的中间馏份及抽出物共6.6克，重量百分组成为：
乙苯--10.33                                  对二甲苯--27.86
间二甲苯--51.20                              邻二甲苯--10.56
实施例12：在实施例3得到吸余物8.5克后，将温度为180℃、压力为1.0MPa、空速为3.2/时(重量)的水蒸汽30克(即剂水比为2.33)通入吸附床，使吸附于无粘结剂silicalite-1沸石分子筛吸附剂中的乙苯和对二甲苯脱附，收集到的中间馏份及抽出物共10.5克，重量百分组成为：
乙苯--7.91                                    对二甲苯--21.34
间二甲苯--58.58                               邻二甲苯--12.17
实施例13：在实施例4得到吸余物4.5克后，将压力为0.1MPa、50克的水蒸汽(即剂水比为1.4)过热至340℃，以空速0.3/时(重量)通入吸附床，使吸附于无粘结剂silicalite-1沸石分子筛吸附剂中的乙苯和对二甲苯脱附，收集到的中间馏份及抽出物共11.1克，重量百分组成为：
乙苯--6.07                                     对二甲苯--16.53
间二甲苯--64.20                                邻二甲苯--13.20
实施例14：在实施例8得到吸余物2.9克后，将温度为160℃、压力为0.55MPa、空速为1.43/时(重量)的水蒸汽50克(即剂水比为1.40)通入吸附床，使吸附于无粘结剂silicalite-1沸石分子筛中的乙苯和对二甲苯脱附，收集到的中间馏份及抽出物共4.1克，重量百分组成为：
乙苯--25.9                                   对二甲苯--33.10
间二甲苯--27.85                              邻二甲苯--13.15
实施例15：在实施例9得到吸余物1.5克后，将压力为0.1MPa的水蒸汽14克(即剂水比为5.0)过热至370℃，以空速0.1/时(重量)通入吸附床，使吸附于无粘结剂silicalite-1沸石分子筛中的乙苯和对二甲苯脱附，收集到的中间馏份及抽出物共5.5克，重量百分组成为：
乙苯--19.31                                   对二甲苯--24.67
间二甲苯--38.75                               邻二甲苯--17.27
实施例16：在实施例5得到吸余物4.0克后，吸附床减压至0.001MPa，于160℃将吸附于无粘结剂silicalite-1沸石分子筛吸附剂中的乙苯和对二甲苯脱附，连同中间馏份一起收集于冷阱中，重量为5.95克，其重量百分组成为：
乙苯--10.75                                    对二甲苯--37.50
间二甲苯--42.40                                邻二甲苯--9.35
实施例17：在实施例6得到吸余物2.8克后，吸附床减压至0.06MPa，于300℃将吸附于无粘结剂silicalite-1沸石分子筛吸附剂中的乙苯和对二甲苯脱附，连同中间馏份一起收集于冷阱中，重量为8.4克，其重量百分组成为：
乙苯--8.65                                      对二甲苯--30.03
间二甲苯--50.36                                 邻二甲苯--10.95
实施例18～20为吸附床装有不同吸附剂的对比实验。实施例18内装ZSM-5沸石分子筛吸附剂，该吸附剂含粘结剂20％(重量)；实施例19内装silicalite-1沸石分子筛吸附剂，该吸附剂含粘结剂20％(重量)；实施例20内装无粘结剂silicalite-1沸石分子筛吸附剂。上述三个实施例吸附床内所装吸附剂重量均为57.4克，12克原料油D汽化后通入吸附床，床温150℃、空速为0.3/时(重量)、压力为0.11MPa，经吸附剂吸附了乙苯和对二甲苯后获得含间二甲苯与邻二甲苯的吸余物。将脱附剂水蒸汽45克(即剂水比为1.28)通入吸附床，吹扫出中间馏份油并使吸附剂中的乙苯和对二甲苯脱附，得到中间馏份与抽出物的混合物。脱附用水蒸汽，其空速为0.5/时(重量)，温度为150℃，压力为0.3MPa。吸余物、中间馏份和抽出物的重量及组成分别列于表2、表3及表4。
                    表2(实施例18)
    重量(克)                     组    成(％)
    乙 苯     对二甲苯     间二甲苯     邻二甲苯
原料油D     12.0     4.84     15.13     78.53     1.50
吸余物     6.7     0     0     98.30     1.70
中间馏份     3.4     4.41     14.65     79.00     1.94
抽出物     1.9     22.21     69.39     8.00     0.40
                               表3(实施例19)
    重量(克)                   组    成(％)
    乙苯     对二甲苯     间二甲苯   邻二甲苯
原料油D     12.0     4.84     15.13     78.53   1.50
吸余物     7.0     0     0     97.85   2.15
中间馏份     3.0     5.03     14.23     79.87   0.87
抽出物     2.0     21.50     69.45     8.92   0.13
 表4(实施例20)
    重量(克)                      组    成(％)
    乙苯     对二甲苯     间二甲苯     邻二甲苯
原料油D     12.0     4.84     15.13     78.53     1.50
吸余物     8.5     0     0     98.15     1.85
中间馏份     1.5     10.60     29.93     59.40     0.07
抽出物     2.0     21.05     68.35     9.37     1.23

Claims (8)

1：一种从混二甲苯和乙苯中分离间二甲苯与邻二甲苯的方法，是将上述混合物在吸附条件下，通过装有吸附剂的吸附床，其特征是：上述混合物是以气相状态通过吸附剂，吸附剂选择性地吸附乙苯和对二甲苯，吸余物为间二甲苯和邻二甲苯，被吸附的乙苯和对二甲苯，在脱附条件下经脱附剂脱附或减压脱附，吸余物间二甲苯及邻二甲苯经精馏分离制得。
2：根据权利要求1所述的分离间二甲苯与邻二甲苯的方法，其特征是：吸附条件为：温度为140～370℃、压力为常压～0.3MPa、空速：0.1～20/时(重量)。
3：根据权利要求1所述的分离间二甲苯与邻二甲苯的方法，其特征是：吸附剂为MFI型沸石分子筛吸附剂。
4：根据权利要求1所述的分离间二甲苯与邻二甲苯的方法，其特征是：脱附剂为水蒸汽。
5：根据权利要求1所述的分离间二甲苯与邻二甲苯的方法，其特征是：脱附条件为：温度为140～370℃、压力为常压～1.0MPa、空速为0.2～10/时(重量)、剂水比：0.3～5.0。
6：根据权利要求1所述的分离间二甲苯与邻二甲苯的方法，其特征是：减压脱附压力为0.001MPa～0.07MPa、温度为140～370℃。
7：根据权利要求3所述的分离间二甲苯与邻二甲苯的方法，其特征是：吸附剂为silicalite-1沸石分子筛吸附剂。
8：根据权利要求7所述的分离间二甲苯与邻二甲苯的方法，其特征是：吸附剂为无粘结剂silicalite-1沸石分子筛吸附剂。
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