CN103121908B

CN103121908B - 一种萃取精馏分离均三甲苯的方法

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Publication number: CN103121908B
Application number: CN201110372314.0A
Authority: CN
Inventors: 冯海强; 朱跃辉; 高继东; 赵开径; 鲁耘
Original assignee: Sinopec Beijing Research Institute of Chemical Industry; China Petroleum and Chemical Corp
Current assignee: Sinopec Beijing Research Institute of Chemical Industry; China Petroleum and Chemical Corp
Priority date: 2011-11-21
Filing date: 2011-11-21
Publication date: 2015-03-11
Anticipated expiration: 2031-11-21
Also published as: CN103121908A

Abstract

本发明公开了一种萃取精馏分离均三甲苯的方法，所述方法采用的萃取精馏溶剂为N-甲基-2-吡咯烷酮、2-吡咯烷酮中的一种，优选为N-甲基-2-吡咯烷酮。采用本发明所述的方法具有分离工艺相对简单、操作能耗低、产品收率高的优点。该方法采用的萃取精馏溶剂对均三甲苯与邻甲基乙苯之间的分离效率高，使分离过程可在塔板数较少的萃取精馏塔上实现，而且该溶剂易于回收、化学热稳定好。

Description

一种萃取精馏分离均三甲苯的方法

技术领域

本发明涉及化工领域，进一步地说，是涉及一种萃取精馏分离均三甲苯的方法。

背景技术

均三甲苯是一种宝贵的精细化工原料，经硝化、加氢还原，生产均三甲苯胺，再与1，4二羟基蒽醌缩合、磺化，则生成弱酸性普拉艳兰RAW；另一种染料是均三甲苯经磺化、硝化、还原，制成2，4-二氨基-均三甲苯-6-磺酸，再与溴氨酸缩合成兰色基，然后与乙氧基二氯均三嗪反应，最后生成活性艳兰K-3R及RAN，用于印花和轧染；此外均三甲苯胺与α-氯代丙酸甲酯缩合，可制成麦田除草剂，配成20％溶液使用。此外，以均三甲苯为原料可制成抗氧剂330，均苯三甲酸，2，4，6-三甲酚等多种化工产品及化工中间体，也可以用于合成三甲苯甲醛树脂，它的用途广，附加值很高。炼油厂重整装置二甲苯塔底油中均三甲苯10％左右。目前我国这部分重整碳九资源一直未进一步开发利用，以长岭炼油厂为例，目前该厂年产均三甲苯约0.7万吨，若将其分离提纯，不仅可使石油资源得到合理利用，也可增加企业的经济效益。

由于碳九芳烃混合物中各组分的沸点十分接近，特别是均三甲苯和邻甲基乙苯沸点仅差约0.5℃，相对挥发度为1.009，用普通精馏分离难度较大，若以普通精馏方法对其分离，需要上千块理论板，因此实际上是无法实现的。

迄今为止，人们开发了许多制备均三甲苯的方法，主要有偏三甲苯异构化法、萃取精馏法、分子筛吸附分离法、络合/分离法、烷基化-分离法等多种工艺，以上工艺所采用的原料均来源于碳九芳烃馏分。据报道，在上述的方法中，萃取精馏法产品收率较高，溶剂重复使用，不产生废物，可以综合利用C₉芳烃资源，且没有环保问题，和其它方法相比具有多方面的优势，具有很高的商业价值。萃取精馏法基本原理是借助选择性溶剂的作用，改变均三甲苯和邻甲乙苯之间的相对挥发度，从而达到提纯均三甲苯的目的。因此，萃取精馏溶剂对均三甲苯与邻甲基乙苯分离效率在分离过程的技术经济指标中起着关健的作用。

美国专利US 3220933披露了以邻苯二甲酸二甲酯作为萃取溶剂，对C₉芳烃进行萃取蒸馏，由于该溶剂对均三甲苯和邻甲乙苯的分离效果不佳，仅能得到87％的均三甲苯，远远低于98％(均三甲苯一级品的纯度)。国内南京师范大学对该方法进行了进一步的研究(萃取精馏制取均三甲苯的实验研究.化工时刊.2000，5：18～20.)，由实验结果可知，当回流比为4，溶剂与原料进料物质的质量比为10时，萃取精馏塔理论板数N为102块的条件下，塔顶馏出液中的均三甲苯物质的质量分数可达0.92以上，并对该过程进行了模拟计算，模拟计算表明，当以N＝170，同等条件下塔顶馏出液中的均三甲苯物质的质量分数才可达98％以上，采用邻苯二甲酸二甲酯作为萃取溶剂制备高纯度的均三甲苯所需萃取精馏塔板数目要求过高(N＝170)，溶剂/原料比例过大。

中国专利CN1958538A公开了一种双溶剂萃取分离碳九芳烃的方法，包括将碳九芳烃混合物进行预分馏，截取含均三甲苯和邻甲乙苯的富集馏分；将含均三甲苯和邻甲乙苯的富集馏分引入双溶剂萃取精馏塔的中部，高沸点溶剂从所述双溶剂萃取精馏塔上部注入，低沸点溶剂从所述双溶剂萃取精馏塔下部注入，在两种溶剂协同萃取作用下，塔顶得到含均三甲苯和低沸点溶剂的混合馏分，塔底得到含部邻甲乙苯和高沸点溶剂的混合馏分；将塔顶和塔釜所得的两股混合馏分分别在溶剂回收塔中进行分离，将分离得到的均三甲苯和邻甲基乙苯产品排出系统，两种溶剂回收后重复使用。由于又引入了一种溶剂，必须对该溶剂进行分离和再利用，因而需增加一个低沸点溶剂分离塔。有设备一次性投资和流程相对复杂的缺点。另外，由于低沸点溶剂和均三甲苯和从塔顶排出，导致分离过程能耗增加。

中国专利CN1513818A报道了一种精馏于萃取交错结合分离C₉的工艺，采用N-甲酰吗啉作为萃取精馏溶剂，塔顶馏出液中，均三甲苯的含量可达98.5％以上，由于该溶剂对均三甲苯与邻甲基乙苯的分离效率较低，萃取精馏塔理论板数N多达123块，均三甲苯收率仅为84％。因此，为解决现有技术中的问题，提供了一种萃取精馏分离均三甲苯的方法，具有分离操作相对简单、操作能耗低、产品收率高及投资较低的萃取精馏分离均三甲苯的方法是十分必要的。

发明内容

为解决现有技术中的问题，本发明提供了一种萃取精馏分离均三甲苯的方法，具有分离工艺相对简单、操作能耗低、产品收率高的优点，该方法利用的萃取精馏溶剂对均三甲苯和邻甲基乙苯之间的分离效率高，使其分离过程容易在塔板数较少的萃取精馏塔上实现，而且该溶剂易于回收、化学热稳定好。

本发明的目的是提供一种萃取精馏分离均三甲苯的方法。

所述方法采用的萃取精馏溶剂为N-甲基-2-吡咯烷酮、2-吡咯烷酮中的一种，优选为N-甲基-2-吡咯烷酮。

本发明人经过深入的研究，筛选了大量用于萃取精馏分离均三甲苯的萃取精馏溶剂，惊奇的发现，含氮类化合物N-甲基-2-吡咯烷酮、2-吡咯烷酮可以显著地改变均三甲苯和邻甲乙苯之间的相对挥发度，而且和含有无机盐的溶剂组合物相比，具有不堵塞管道，操作简单的优点。

所述方法包括：

(1)将经脱除轻组分的碳九芳烃混合物引入偏三甲苯塔，塔顶排出含均三甲苯和甲基乙苯的富集馏分，塔釜引出含有均三甲苯的物流；

(2)将偏三甲苯塔塔顶排出含均三甲苯和甲基乙苯的富集馏分从萃取精馏塔的中部引入，所述的萃取精馏溶剂从塔顶引入，经过萃取精馏后，均三甲苯从萃取精馏塔的顶部排出，塔底排出含有邻甲乙苯和溶剂的物流；

(3)将萃取精馏塔塔底排出含有邻甲乙苯和溶剂的物流，引入溶剂回收塔，含有邻甲乙苯得物流从溶剂回收塔顶排出，萃取精馏溶剂从溶剂回收塔底排出后循环利用。

其中，以重量计，所述的萃取精馏溶剂用量为所述的均三甲苯和甲基乙苯的富集馏分进料量的0.5-12倍，优选3-8倍；

(1)步中的脱除轻组分的碳九芳烃混合物的轻组分是指沸点小于均三甲苯的组份，主要是异丙苯，正丙苯，间、对甲基乙苯。(1)步中的脱除碳九芳烃混合物中轻组分的方法可采用现有技术中的精密精馏或萃取精馏技术。

操作条件可采用本领域内通常的操作条件，本发明中可优选：

所述的偏三甲苯塔的理论塔板数为60-100，塔顶回流比为10-20，塔顶温度为150-170℃，塔底温度为170-200℃，塔顶压力为0.08-0.12MPa，塔底压力为0.09-0.14MPa.

所述的萃取精馏塔的理论塔板数为70-120，塔顶回流比为2-5，塔顶温度为150-170℃，塔底温度为190-220℃，塔顶压力为0.08-0.12MPa，塔底压力为0.09-0.14MPa.

所述的回收塔的理论塔板数为10-20，塔顶的回流比为1-3，塔顶温度为155-170℃，塔底温度为190-230℃，塔顶压力为0.08-0.12MPa，塔底压力为0.09-0.14MPa.

所述的碳九芳烃混合物可优选来自铂重整塔底油、二甲苯异构化副产、催化裂化油或裂解石脑油，其中均三甲苯的含量为8重量％-50重量％，邻甲基乙苯的含量为5重量％-50重量％，偏三甲苯的含量为8重量％-60重量％。不同来源的碳九芳烃组成稍有不同，可根据实际情况调节流程和操作手段。

本发明的方法具有以下优点：溶剂对均三甲苯和邻甲基乙苯之间的分离效率高，

1，由于该方法采用的溶剂对均三甲苯和邻甲基乙苯的分离效率高，不仅使均三甲苯的分离可在塔板数较少的萃取精馏塔上实现，而且还降低了萃取精馏溶剂用量(降低了溶剂/均三甲苯和甲基乙苯的富集馏分的质量比)，可达到投资较少，生产过程能耗较低的目的。

2，采用本发明的方法，得到的均三甲苯收率有明显的提高，因此提高了从碳九芳烃中获取均三甲苯产品的经济效益。

附图说明

图1：本发明所述的萃取精馏分离均三甲苯流程示意图

附图标记说明

设备类：T1偏三甲苯塔，T2萃取精馏塔，T3溶剂回收塔

物流类：1脱除轻组分的碳九芳烃混合物，2均三甲苯和甲基乙苯的富集馏分，3偏三甲苯，4均三甲苯，5邻甲乙苯和溶剂，6主要含有邻甲乙苯的物流，7循环溶剂

具体实施方式

下面结合实施例，进一步说明本发明。

实施例：

如图1所示，经脱除轻组分的碳九芳烃混合物1进入偏三甲苯塔T1的中下部，塔顶排出含均三甲苯和部甲基乙苯的富集馏分2，塔釜引出主要含有均三甲苯的物流3；从T1塔顶流出的含均三甲苯和部甲基乙苯的富集馏分2进入萃取精馏塔T2的中下部，循环溶剂7由上部进入萃取精馏塔T2，经过萃取精馏分离，塔顶馏出均三甲苯4，塔底排出主要含有邻甲乙苯和溶剂的物流5；从T2塔釜排出的主要含有邻甲乙苯和溶剂的物流5被引入溶剂回收塔，主要含有邻甲乙苯的物流6从溶剂回收塔顶排出，萃取精馏溶剂7从溶剂回收塔底排出后循环利用。

所用的萃取精馏溶剂为N-甲基-2-吡咯烷酮；

实施例中所用的原料是脱除轻组分的碳九芳烃混合物，其中含35.10重量％的均三甲苯，其具体组分及含量见表1。

表1 脱除轻组分的碳九芳烃混合物组成及沸点

组分名称	含量(重量％)	沸点(℃)
			轻组分	0.40	-
均三甲苯	35.10	164.74
			邻甲乙苯	38.10	165.18
偏三甲苯	26.40	169.38

产品的收率是通过下式计算的：

具体的分离工艺条件、各物流说明、产品的收率及纯度见见表2、表3，表4。

表2 实施例的分离工艺条件

表3 实施例的各物流说明

表4 实施例的各产品收率及纯度

偏三甲苯收率(重量％)	邻甲乙苯收率(重量％)	均三甲苯收率(重量％)
			98.50	99.51	93.20
偏三甲苯纯度(重量％)	邻甲乙苯纯度(重量％)	均三甲苯纯度(重量％)
			99.3	93.38	98.5

对比例：

所用的原料是脱除轻组分的碳九芳烃混合物，其中含35.10重量％的均三甲苯，其具体组分及含量见表1。

萃取精馏溶剂采用中国专CN1513818A利披露的N-甲酰吗啉。按图1所述的从碳九芳烃中富集均三甲苯的方法进行实施，具体的分离工艺条件、各物流说明、产品的收率及纯度见表5、表6，表7.

表5 对比例的分离工艺条件

表6 对比例的各物流说明

表7 对比例的各产品收率及纯度

偏三甲苯收率(重量％)	邻甲乙苯收率(重量％)	均三甲苯收率(重量％)
			98.50	99.8	82.8
偏三甲苯收纯度(重量％)	邻甲乙苯纯度(重量％)	均三甲苯纯度(重量％)
			99.3	85.90	98.50

从表2、5可知，由于采用分离效率较高的萃取精馏溶剂，溶剂/原料(重量流量比)从10降低到7，从而降低了能耗；另外，从表4、7可知，由于采用分离效率较高的萃取精馏溶剂，产品均三甲苯收率从82.3％提高到93.2％，因此提高了从碳九芳烃中获取均三甲苯产品的经济效益。

Claims

1.一种萃取精馏分离均三甲苯的方法，其特征在于：

所述方法采用的萃取精馏溶剂为N-甲基-2-吡咯烷酮、2-吡咯烷酮中的一种；

所述方法包括以下步骤：

(3)将萃取精馏塔塔底排出含有邻甲乙苯和溶剂的物流，引入溶剂回收塔，含有邻甲乙苯的物流从溶剂回收塔顶排出，萃取精馏溶剂从溶剂回收塔底排出后循环利用。

2.如权利要求1所述的萃取精馏分离均三甲苯的方法，其特征在于：

所述萃取精馏溶剂为N-甲基-2-吡咯烷酮。

3.如权利要求1所述的萃取精馏分离均三甲苯的方法，其特征在于：

所述的萃取精馏溶剂用量为所述的均三甲苯和甲基乙苯的富集馏分进料量的0.5-12倍。

4.如权利要求3所述的萃取精馏分离均三甲苯的方法，其特征在于：

所述的萃取精馏溶剂用量为所述的均三甲苯和甲基乙苯的富集馏分进料量的3-8倍。

5.如权利要求1所述的萃取精馏分离均三甲苯的方法，其特征在于：

所述的萃取精馏塔的理论塔板数为70-120,塔顶回流比为2-5，塔顶温度为150-170℃，塔底温度为190-220℃，塔顶压力为0.08-0.12MPa,塔底压力为0.09-0.14MPa。

6.如权利要求1所述的萃取精馏分离均三甲苯的方法，其特征在于：

所述的碳九芳烃混合物来自铂重整塔底油、二甲苯异构化副产品、催化裂化油或裂解石脑油，其中均三甲苯的含量为8重量％-50重量％，邻甲基乙苯的含量为5重量％-50重量％，偏三甲苯的含量为8重量％-60重量％。