乙苯与三种二甲苯的分离
化学工艺学学习总结
化学工艺学学习总结摘要本文主要是关于芳烃转化过程的综述还有学习心得。
主要从芳烃的来源与生产方法，芳烃的转化，C8芳烃的分离三个方面进行总结。
了解这个课程的研究目的，研究范畴还有研究作用。
了解到关于化工生产原料资源的加工开发，生产工艺流程，反应条件的影响等化学工艺基础。
关键词芳烃转化芳烃生产芳烃分离芳烃的主要来源于焦煤和石油。
由于各国的资源不同，裂解汽油生产的芳烃在石油芳烃中比重也不同。
芳烃裂解的主要目的是为了得到三苯（苯、甲苯、二甲苯），乙苯、异丙苯、十二烷基苯和萘。
这些产品广泛应用于合成树脂、合成纤维、合成橡胶、合成洗涤剂、增塑剂、染料、医药、农药、炸药、香料、专用化学品工业。
化工行业会根据市场需求的变化，选择生产不同的产物，来适应市场需求。
芳烃的生产可分为焦化芳烃生产和石脑油芳烃生产。
前者是在高温作用下，煤在焦炉碳化室内进行干流是，煤质发生一系列的物理化学变化，生成大量焦炭外，还副产粗煤气，粗苯，煤焦油。
粗煤气经初冷、脱氨、脱萘、终冷后，进行初苯回收，再对初苯进行分馏，从而获得有用的芳烃。
石脑油芳烃生产可分为三种方法，催化重整生产芳烃、裂解汽油生产芳烃、轻烃芳构化和重芳烃轻质化。
催化重整芳烃包括环烷脱氢、五元环异构脱氢、烷烃异构加氢裂解等反应需要用热稳性好的贵金属元素做成的催化剂，在425℃~525℃进行。
裂解汽油生产芳烃需要对裂解油进行预处理除去C5馏分，再对其进行加氢。
一段加氢将使易生胶的二烯烃加氢转化为单烯烃以及烯基芳烃转化为芳烃。
二段加氢在较高温条件使单烯烃饱和，并脱除硫氧氮等有机化合物。
轻烃芳构化是利用世界过剩的低价液化石油气（丙烷、丁烷）为原料，经催化脱氢、齐聚、环化和芳构化生产芳烃。
重芳烃轻质化主要利用重整生成油、裂解汽油和焦化器由中的C9重芳烃来生成增塑剂、树脂等产品。
由催化重整和加氢精制的裂解汽油得到的都是芳烃与非芳烃的混合物，由于他们的碳数相近，容易形成共沸物，一般的蒸馏方法难以将其分离。
邻间对二甲苯的分离工艺流程
邻间对二甲苯的分离工艺流程
邻间对二甲苯的分离工艺流程如下：
1. 磺化法：将间二甲苯和对二甲苯的混合物（混二甲苯馏分）与浓硫酸反应，使间二甲苯发生选择磺化，生成间二甲苯磺酸。
对二甲苯不发生磺化反应。
分离得到的间二甲苯磺酸经水解、中和、精馏，可以得到纯度为95～98%
的间二甲苯。
含对二甲苯的不磺化物经碱中和、结晶，可以得到纯度为95%的对二甲苯。
2. 结晶法：对二甲苯和乙苯等在混合物中凝固点较高，沸点较低，在混合物中结晶后加热到其熔点时即可分离。
而对二甲苯的熔点较低，先结晶出来，将结晶出来的对二甲苯加热到其熔点以上，熔化后通入冷凝器中回收；将剩下的未结晶的混合物再加热进行冷却结晶、离心分离、干燥即可得间二甲苯。
通过以上工艺流程，邻、间、对三种异构体都能得到有效的分离和提取。
如需获取更具体的信息，建议查阅专业化学书籍或咨询专业化学人员。
化工工艺学期末考试复习资料
《化工工艺学》课程综合复习资料一、判断题1、各种来源的C8芳烃是三种二甲苯异构体与乙苯的混合物。
习惯上邻二甲苯、间二甲苯和对二甲苯用英文字头来表示，其中MX表示间二甲苯。
答案：√2、邻二甲苯氧化制苯酐采用的原料是空气和邻二甲苯，生产过程中最重要的避免爆炸，它的爆炸下限为每标准立方米空气中含44g邻二甲苯，这样一来，邻二甲苯的浓度就成了关键问题，刚工业化时，进料中邻二甲苯只有40g，被称为40g工艺。
答案：√3、从烃类热裂解的副产C4馏分中得到丁二烯是目前丁二烯的最经济和主要的方法。
答案：√4、从烃类热裂解的副产C4馏分中可以得到丁二烯，C4馏分产量约为乙烯产量的30%～50%。
答案：√5、邻二甲苯氧化制苯酐的生产过程中必须注意爆炸极限的问题，爆炸下限为每标准立方米空气中含40克/米3，故早期的工艺称为40克工艺。
答案：×6、对管式裂解炉而言，大于以下两种情况出现均应停止进料，进行清焦：①裂解炉辐射盘管管壁温度超过设计规定值；②裂解炉辐射段入口压力增加值超过设计值；③燃料用量增加；④出口乙烯收率下降；⑤炉出口温度下降；⑥炉管局部过热等。
答案：×7、在实际过程做物料衡算时应该按一定步骤来进行，才能给出清晰的计算过程和正确的结果、通常遵循六个步骤：第一步，绘出流程的方框图，以便选定衡算系统。
第二步，写出化学反应方程式并配平之。
第三步，选定衡算基准。
第四步，收集或计算必要的各种数据，要注意数据的适用范围和条件。
第五步，设未知数，列方程式组，联立求解。
第六步，计算和核对。
答案：×8、裂解汽油加氢流程中，一段加氢：液相，低于100℃，催化剂Pd/Al2O3，双烯变单烯。
二段加氢：气相，高于100℃，催化剂C o-M o-Al2O3，单烯饱和并脱除S、N、O等有机化合物。
答案：√9、甲烷水蒸气转化过程的主反应生成CO、CO2和H2；而副反应主要是析碳反应。
答案：√10、制造丁二烯有光明前景的是烃类的氧化脱氢工艺，但是其氧化深度的控制是关键问题，会产生“飞温”和爆炸。
二甲苯的制备
二甲苯的制备二甲苯（xylene）是一种有机化合物，化学式为C8H10，是苯的同分异构体之一。
它主要用于溶剂、涂料、塑料和橡胶工业中。
二甲苯的制备有多种方法，下面将介绍其中的几种常见方法。
一、乙苯甲基化制备二甲苯乙苯甲基化是最常用的制备二甲苯的方法之一。
该方法通过将乙苯与甲基化剂反应，将乙苯中的一个氢原子取代为甲基基团，从而得到二甲苯。
乙苯甲基化反应一般在催化剂存在下进行。
常用的催化剂包括铝氯化物（AlCl3）和硫酸（H2SO4）等。
以AlCl3为催化剂时，反应条件一般为高温（100-110℃）和高压（1-2 atm），反应时间为数小时。
以H2SO4为催化剂时，反应条件一般为中温（60-70℃）和中压（0.5-1 atm），反应时间为数小时。
二、苯甲酸还原制备二甲苯苯甲酸还原是另一种制备二甲苯的常用方法。
该方法通过将苯甲酸与还原剂反应，将苯甲酸中的羧基还原为甲基基团，从而得到二甲苯。
苯甲酸还原反应一般在还原剂存在下进行。
常用的还原剂包括金属铝（Al）和氢气（H2）等。
以金属铝为还原剂时，反应条件一般为高温（200-250℃）和高压（10-20 atm），反应时间为数小时。
以氢气为还原剂时，反应条件一般为中温（150-200℃）和中压（5-10 atm），反应时间为数小时。
三、二甲苯异构化制备二甲苯二甲苯异构化是通过将苯与异丙基化剂反应，将苯中的一个氢原子取代为异丙基基团，从而得到二甲苯。
二甲苯异构化反应一般在催化剂存在下进行。
常用的催化剂包括氯化铝（AlCl3）和硫酸（H2SO4）等。
以AlCl3为催化剂时，反应条件一般为高温（100-110℃）和高压（1-2 atm），反应时间为数小时。
以H2SO4为催化剂时，反应条件一般为中温（60-70℃）和中压（0.5-1 atm），反应时间为数小时。
以上是几种常见的二甲苯制备方法。
不同的方法适用于不同的实际情况，选择合适的方法可以提高二甲苯的产率和纯度。
高场不对称波形离子迁移谱分离检测3种二甲苯同分异构体
高场不对称波形离子迁移谱分离检测3种二甲苯同分异构体王晗;刘友江;李山;徐青;胡俊;马贺;陈池来【摘要】二甲苯的3种同分异构体邻二甲苯、间二甲苯和对二甲苯的分离和同时检测难度极大.本研究采用自制的真空紫外光电离源高场不对称波形离子迁移谱仪,提出了\"指纹特征获取-分离参数选择-异构体实验分析\"的同分异构体检测方法,进行了邻二甲苯、间二甲苯、对二甲苯3种同分异构体同时检测的研究.在二甲苯异构体指纹谱图分析的基础上,提取了邻、间、对二甲苯的特征离子峰,基于分离电压幅值-峰位置关系分析,以及谱图叠加的方法,确定了最佳分离条件为分离电压700 V、载气流量400 L/h.在此条件下,得到邻、间、对二甲苯特征离子峰峰位置分别为4.36、14.96和11.16 V,保持了较大的间距,同时与二甲苯混合物检测谱图中峰位置为4.33、14.71和11.25 V的离子峰保持了良好的一一对应关系,误差仅为0.03、0.25和0.09 V.采用本方法实现了二甲苯混合物的同时分离检测,验证了方法的准确性.在保留特征离子峰的前提下,间二甲苯检出限为0.047 mg/m3,低于国家标准GB/T 18883-2002规定的二甲苯室内空气检出量0.20 mg/m3,线性范围为0.24～2.40 mg/m3.本研究为二甲苯异构体的检测提供了技术支持,同时为UV-FAIMS对同分异构体的快速、高精度检测提供了参考方法.【期刊名称】《分析化学》【年(卷),期】2019(047)006【总页数】8页(P933-940)【关键词】高场不对称波形离子迁移谱;同分异构体;二甲苯【作者】王晗;刘友江;李山;徐青;胡俊;马贺;陈池来【作者单位】中国科学院合肥智能机械研究所传感技术国家重点实验室, 合肥230031;中国科学技术大学, 合肥 230026;中国科学院合肥智能机械研究所传感技术国家重点实验室, 合肥 230031;中国科学院合肥智能机械研究所传感技术国家重点实验室, 合肥 230031;中国科学院合肥智能机械研究所传感技术国家重点实验室, 合肥 230031;中国科学院合肥智能机械研究所传感技术国家重点实验室, 合肥230031;中国科学技术大学, 合肥 230026;中国科学院合肥智能机械研究所传感技术国家重点实验室, 合肥 230031;中国科学技术大学, 合肥 230026;中国科学院合肥智能机械研究所传感技术国家重点实验室, 合肥 230031【正文语种】中文1 引言二甲苯是指苯环上具有两个不同位置甲基的芳香烃，包括邻、间、对3种同分异构体。
乙苯与三种二甲苯的分离
乙苯与三种二甲苯的分离邻二甲苯、间二甲苯、对二甲苯是三种反应共生产品，而在工业生产中对二甲苯是主要原料，如何分离三种二甲苯：邻二甲苯（1）、间二甲苯（2）、对二甲苯（3）、乙苯（4）：针对第三项，在较小的温度范围内，P S与T成线性关系，具体关系式如下：T b1-T=3.73*10-4*(P- P s1)T-T b2=3.86*10-4*(P s2- P)T-T b3=3.69*10-4*(P s3- P)T-T b4=3.68*10-4*(P s4- P)根据邻二甲苯与对二甲苯的沸点差按照黄金分割，设定T=413.901，而P=101.3KPa，求得相对挥发度（注解1）α21=1.1354；α31=1.1606；α41=1.226；α32=1.022；α42=1.079；α43=1.056从相对挥发度分析，邻二甲苯与其它三种物质可以通过减压精馏，塔釜取得纯净的邻二甲苯。
第二步，利用乙苯、间二甲苯、对二甲苯具有较大的凝固点差异，可采取熔融结晶法，先行分离乙苯，再进一步采用结晶法分离间二甲苯和对二甲苯；或者在分离乙苯后，利用间二甲苯与对二甲苯的偶极矩的差异（极性差异），利用分子筛进行吸附分离。
(2)间二甲苯沸点138.8对二甲苯沸点：138.4℃间二甲苯与对二甲苯为同分异构体。
异构体挥发度相差较小，不能用精馏的方法分离，这两种物质熔点相差较大，所以工业上用熔融结晶和吸附分离两种物质。
注解1.相对挥发度：习惯上将溶液中易挥发组分的挥发度对难挥发组分的挥发度之比，称为相对挥发度。
以α表示。
α=(yA/yB)/(xA/xB)，yA——气相中易挥发组分的摩尔分数；yB——气相中难挥发组分的摩尔分数；xA——液相中易挥发组分的摩尔分数；xB——液相中难挥发组分的摩尔分数。
液体混合物中两组分的相平衡比的比值。
组分A对组分B的相对挥发度xAB可表示为：αAB＝KA/KB(1)式中KA和KB分别为组分A和B的相平衡比。
间二甲苯分离技术
间二甲苯分离工艺技术（1）磺化水解分离工艺。
这是一个比较老的分离方法。
该法是将原料混合二甲苯经硫酸磺化得间二甲苯磺酸，再经水解，蒸馏切取140-150℃馏分即得成品间二甲苯（mX）。
该工艺现已基本被淘汰。
（2）结晶法。
（a）常压低温结晶法。
常压低温结晶法是利用各同分异构体的凝点不同以及不同温度下晶体熔解度的差异，通过常压降温，使各同分异构体依对位、邻位、间位的顺序在不同温度区间内结晶析出，从而把混合二甲苯分离成所需的各纯组分。
（b）蒸馏冷冻分离法。
蒸馏冷冻分离法是20世纪80年代提出的一种方法。
它把减压蒸馏和冷冻结晶融为一体，在有压力梯度的蒸馏冷冻设备内控制适宜的真空度和温度，使被分离的组分在绝热条件下连续结晶，利用结晶过程放出的相变热使液体混合物气化，把原料分离成气相产物和高纯度结晶体产物。
据称，该法比蒸馏法节能90%-95%。
（c）压力结晶分离法。
压力结晶分离法就是在高压下将杂质除去而获得高纯度的结晶。
（3）三菱气体化学公司工艺。
在Sorbex技术开发并应用于间二甲苯的回收以前，三菱瓦斯化学公司(MGC)开发和工业化实施了一种用HF/BF3分离间二甲苯的工艺。
C8芳烃用HF/BF3处理时，形成了两层。
在不存在BF3时，烃层和酸层的互溶性小于1%。
在存在BF3时，间二甲苯选择性地溶解于HF相中。
搅拌后两层可迅速分离。
加入C8脂肪烃等稀释剂，可增加间二甲苯分离的选择性。
间二甲苯溶解在HF/BF3中是因为形成了1:1的分子络合物，即二甲苯/HBF4。
间二甲苯是二甲苯中碱性最高的异构体，它与HF/BF3形成的络合物最稳定。
用MGC工艺可以制得纯度大于99%的间二甲苯，只有不到1%的间二甲苯由于烃层与络合物/HF层的分离而留在抽余液中。
络合物/HF层通过热分解可释放出络合物的各个组分。
如有必要，间二甲苯和HF/ BF3的络合物也可以升温到低于100℃，进行异构化，HF和BF3被分出，得到接近操作温度下平衡浓度的二甲苯。
二甲苯和乙苯在MIL-53(A1)上的吸附分离性能研究
摘
要 ： 采 用水 热 法合 成 了金 属 一有 机 骨 架材 料 ＭＩ 一 ５ （ ） 用 Ｘ Ｄ 和 氮 气吸 附 脱 附 等 进 行 了表 征 。 利 Ｌ ３ Ａ１并 Ｒ
用 智 能 重 量 分 析 仪 （ＧＡ） 定 了邻 、 、 二 甲苯 和 乙苯 各 同 分异 构体 分 别 在 ３３Ｋ 和 ３３Ｋ 时在 ＭＩ 一 ５ （ ） Ｉ 测 间 对 ０ ７ Ｌ ３ Ａ１上 的 吸 附 等 温 线 。在 ３ ３Ｋ 时吸 附等 温 线属 于典 型 的 Ｉ 吸 附等 温 线 。温 度 为 ３ ３Ｋ 时 ， 架 因为 发 生 了“ ０ 型 ７ 骨 呼吸 ” 用 作 而使 等 温 线 偏 离 了 Ｌ ｎ ｍｕｒ 型 ， ａｇ ｉ模 出现 阶 梯 状 吸 附 。 吸 附 等 温 线 的 测 定 表 明 了邻 二 甲苯 在 此材 料 上 具 有 非 常 好 的
吸 附 能 力 ， 乙苯 的 吸 附效 果 最差 。通 过 固 定床 穿透 实验 和 气相 色谱 的 分析 得 到 了二 元 组 分 混 合 物 的 分 离 因数 ， 而 其 中邻 二 甲苯 ／ 苯取 得 了较 好 的分 离效 果 ， 离 因数 达 到 ９ ２ 乙 分 ．。
关 键 词 ： ＭＩ Ｌ一５ （ ） 二 甲苯 ； 乙苯 ； 吸 附 ； 分 离因 数 ３ Ａ１ ；
中 图 分 类 号 ： ＴＥ ２ ； Ｑ３ ７ ６ ４ Ｔ １
文献标识码 ： Ａ
ｄ ｉ１ ． ９ ９ ｊｉ ｎ １ ０ —３ ６ ． ０ ２ ０ ． ０ ｏ ： ０ ３ ６ ／．ｓ ． ０ ６ ９ Ｘ ２ １ ． ３ ０ ３ ｓ
Ａ ｄｓ ｒ ｉ ｎ ａ ｐ ｒ ｔｏ ｏ ｒ ｉｓ ｏ ｏ ｐｔｏ ｎｄ Ｓｅ ａ ａ ｉ ｎ Ｐｒ ｐｅ ｔｅ ｆＸｙｌｎｅＩ ｏ ｅ ｓａ ｄ ｅ ｓ ｍ ｒ ｎ
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乙苯与三种二甲苯的分离
邻二甲苯、间二甲苯、对二甲苯是三种反应共生产品，而在工业生产中对二甲苯是主要原料，如何分离三种二甲苯：邻二甲苯（1）、间二甲苯（2）、对二甲苯（3）、乙苯（4）：
针对第三项，在较小的温度范围内，P S与T成线性关系，具体关系式如下：
T b1-T=3.73*10-4*(P- P s1)
T-T b2=3.86*10-4*(P s2- P)
T-T b3=3.69*10-4*(P s3- P)
T-T b4=3.68*10-4*(P s4- P)
根据邻二甲苯与对二甲苯的沸点差按照黄金分割，设定T=413.901，而P=101.3KPa，求得相对挥发度（注解1）
α21=1.1354；α31=1.1606；α41=1.226；
α32=1.022；α42=1.079；α43=1.056
从相对挥发度分析，邻二甲苯与其它三种物质可以通过减压精馏，塔釜取得纯净的邻二甲苯。
第二步，利用乙苯、间二甲苯、对二甲苯具有较大的凝固点差异，可采取熔融结晶法，先行分离乙苯，再进一步采用结晶法分离间二甲苯和对二甲苯；或者在分离乙苯后，利用间二甲苯与对二甲苯的偶极矩的差异（极性差异），利用分子筛进行吸附分离。
(2)间二甲苯沸点138.8
对二甲苯沸点：138.4℃
间二甲苯与对二甲苯为同分异构体。
异构体挥发度相差较小，不能用精馏的方法分离，这两种物质熔点相差较大，所以工业上用熔融结晶和吸附分离两种物质。
注解1.相对挥发度：习惯上将溶液中易挥发组分的挥发度对难挥发组分的挥发度之比，称为相对挥发度。
以α表示。
α=(yA/yB)/(xA/xB)，
yA——气相中易挥发组分的摩尔分数；yB——气相中难挥发组分的摩尔分数；
xA——液相中易挥发组分的摩尔分数；xB——液相中难挥发组分的摩尔分数。
液体混合物中两组分的相平衡比的比值。
组分A对组分B的相对挥发度xAB可表示为：αAB＝KA/KB(1)
式中KA和KB分别为组分A和B的相平衡比。
同一混合液中，挥发性大的组分，一般相平衡比大,故易挥发组分对难挥发组分的相对挥发度大于1；反之则小于1。
对于由组分A和B组成的双组分混合液，yA＝1－yB,xA＝1－xB。
据此可以导得：公式.(3)式表明：如果αAB大于1，则yA大于xA，即汽相中组分A得以增浓,A为易挥发组分。
αAB比1大得愈多，则yA 比xA也大得愈多；如αAB小于1,则yA小于xA，也即组分B在汽相得到增浓,B为易挥发组分。
αA 公式3B比1小得愈多,则B在汽相中的增浓愈显著。
当αAB等于1时，则yA等于xA，这表明用蒸馏方法不能分离此混合液。
因此αAB与1偏离的程度是蒸馏操作分离液体混合物难易程度的标志。
当混合物中液相为理想溶液且汽相为理想气体时，应用拉乌尔定律和道尔顿分压定律，可导出：αAB =p2/p1
式中p1和p2分别为组分A和B的饱合蒸气压。
此时相对挥发度为两组分的饱和蒸气压(纯组分挥发性的一种度量)之比。
对于理想系统，相对挥发度与混合液的组成和温度关系很小，工程上可视为常数。
但强非理想系统的浓度对相对挥发度有较大的影响。
此外，在工业上有时还在混合液中加入某种添加物来增大待分离组分间的相对挥发度，使难以用普通蒸馏分离的混合液变得易于进行分离。
这就是萃取精馏、恒沸精馏和加盐精馏等特殊精馏的基本依据。