间二甲苯的生产技术及分析检验工业分析与检验毕业论文.docx

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间二甲苯的生产技术及分析检验工业分析与检验毕业论文

间二甲苯的生产技术及分析检验

毕业设计（论文）原创性声明和使用授权说明

原创性声明

本人郑重承诺：

所呈交的毕业设计（论文），是我个人在指导教师的指导下进行的研究工作及取得的成果。

尽我所知，除文中特别加以标注和致谢的地方外，不包含其他人或组织已经发表或公布过的研究成果，也不包含我为获得及其它教育机构的学位或学历而使用过的材料。

对本研究提供过帮助和做出过贡献的个人或集体，均已在文中作了明确的说明并表示了谢意。

作者签名：

　　　　　日　期：

指导教师签名：

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使用授权说明

本人完全了解大学关于收集、保存、使用毕业设计（论文）的规定，即：

按照学校要求提交毕业设计（论文）的印刷本和电子版本；学校有权保存毕业设计（论文）的印刷本和电子版，并提供目录检索与阅览服务；学校可以采用影印、缩印、数字化或其它复制手段保存论文；在不以赢利为目的前提下，学校可以公布论文的部分或全部内容。

作者签名：

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学位论文原创性声明

本人郑重声明：

所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。

除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。

对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。

本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。

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日期：

年月日

学位论文版权使用授权书

本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。

本人授权　　　　大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。

涉密论文按学校规定处理。

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日期：

年月日

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日期：

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注意事项

1.设计（论文）的内容包括：

1）封面（按教务处制定的标准封面格式制作）

2）原创性声明

3）中文摘要（300字左右）、关键词

4）外文摘要、关键词

5）目次页（附件不统一编入）

6）论文主体部分：

引言（或绪论）、正文、结论

7）参考文献

8）致谢

9）附录（对论文支持必要时）

2.论文字数要求：

理工类设计（论文）正文字数不少于1万字（不包括图纸、程序清单等），文科类论文正文字数不少于1.2万字。

3.附件包括：

任务书、开题报告、外文译文、译文原文（复印件）。

4.文字、图表要求：

1）文字通顺，语言流畅，书写字迹工整，打印字体及大小符合要求，无错别字，不准请他人代写

2）工程设计类题目的图纸，要求部分用尺规绘制，部分用计算机绘制，所有图纸应符合国家技术标准规范。

图表整洁，布局合理，文字注释必须使用工程字书写，不准用徒手画

3）毕业论文须用A4单面打印，论文50页以上的双面打印

4）图表应绘制于无格子的页面上

5）软件工程类课题应有程序清单，并提供电子文档

5.装订顺序

1）设计（论文）

2）附件：

按照任务书、开题报告、外文译文、译文原文（复印件）次序装订

指导教师评阅书

指导教师评价：

一、撰写（设计）过程

1、学生在论文（设计）过程中的治学态度、工作精神

□优□良□中□及格□不及格

2、学生掌握专业知识、技能的扎实程度

□优□良□中□及格□不及格

3、学生综合运用所学知识和专业技能分析和解决问题的能力

□优□良□中□及格□不及格

4、研究方法的科学性；技术线路的可行性；设计方案的合理性

□优□良□中□及格□不及格

5、完成毕业论文（设计）期间的出勤情况

□优□良□中□及格□不及格

二、论文（设计）质量

1、论文（设计）的整体结构是否符合撰写规范？

□优□良□中□及格□不及格

2、是否完成指定的论文（设计）任务（包括装订及附件）？

□优□良□中□及格□不及格

三、论文（设计）水平

1、论文（设计）的理论意义或对解决实际问题的指导意义

□优□良□中□及格□不及格

2、论文的观念是否有新意？

设计是否有创意？

□优□良□中□及格□不及格

3、论文（设计说明书）所体现的整体水平

□优□良□中□及格□不及格

建议成绩：

□优□良□中□及格□不及格

（在所选等级前的□内画“√”）

指导教师：

（签名）单位：

（盖章）

年月日

评阅教师评阅书

评阅教师评价：

一、论文（设计）质量

1、论文（设计）的整体结构是否符合撰写规范？

□优□良□中□及格□不及格

2、是否完成指定的论文（设计）任务（包括装订及附件）？

□优□良□中□及格□不及格

二、论文（设计）水平

1、论文（设计）的理论意义或对解决实际问题的指导意义

□优□良□中□及格□不及格

2、论文的观念是否有新意？

设计是否有创意？

□优□良□中□及格□不及格

3、论文（设计说明书）所体现的整体水平

□优□良□中□及格□不及格

建议成绩：

□优□良□中□及格□不及格

（在所选等级前的□内画“√”）

评阅教师：

（签名）单位：

（盖章）

年月日

教研室（或答辩小组）及教学系意见

教研室（或答辩小组）评价：

一、答辩过程

1、毕业论文（设计）的基本要点和见解的叙述情况

□优□良□中□及格□不及格

2、对答辩问题的反应、理解、表达情况

□优□良□中□及格□不及格

3、学生答辩过程中的精神状态

□优□良□中□及格□不及格

二、论文（设计）质量

1、论文（设计）的整体结构是否符合撰写规范？

□优□良□中□及格□不及格

2、是否完成指定的论文（设计）任务（包括装订及附件）？

□优□良□中□及格□不及格

三、论文（设计）水平

1、论文（设计）的理论意义或对解决实际问题的指导意义

□优□良□中□及格□不及格

2、论文的观念是否有新意？

设计是否有创意？

□优□良□中□及格□不及格

3、论文（设计说明书）所体现的整体水平

□优□良□中□及格□不及格

评定成绩：

□优□良□中□及格□不及格

教研室主任（或答辩小组组长）：

（签名）

年月日

教学系意见：

系主任：

（签名）

年月日

目录

摘要………………………………………………………………………4

关键词..…………………………………………………………………4

1.间二甲苯的用途……………………………………………………5

1.1间苯二甲酸（IPA）…………………………………………………….5

1.2间苯二腈……………………………………………………………..5

1.3间苯二酰氯………………………………………………………….6

1.4偏苯三酸酐…………………………………………………………..6

1.5间甲基苯甲酸……………………………………………………….6

1.6间2二甲基苯胺……………………………………………………..6

1.7硝基麝香……………………………………………………………..6

1.8酚类产品…………………………………………………………….7

2间二甲苯工业生产的主要产品…………………………………….7

2.1间苯二腈……………………………………………………………..7

2.2间苯二甲酸………………………………………………………….7

2.3间甲苯甲酸………………………………………………………….7

2.4间苯二甲酸二甲酯2，5-2磺酸钠（SIPM）………………………….8

3二甲苯的来源………………………………………………………..8

4间二甲苯的合成技术………………………………………………..9

4.1络合法………………………………………………………………10

4.2吸附分离法…………………………………………………………11

5间二甲苯检验规程………………………………………………….15

5.1范围………………………………………………………………….15

5.2职责………………………………………………………………….15

5.3抽样方法…………………………………………………………….16

5.4标准要求…………………………………………………………….16

5.5检验方法…………………………………………………………….16

6.市场需求及展望………………………………………………….17

6.1全球市场综述………………………………………………………17

6.2间二甲苯的国内外供需状况………………………………………19

6.3间二甲苯市场预测与展望…………………………………………20

6.4总结20

参考文献………………………………………………………………21

致谢…………………………………………………………………22

间二甲苯的生产技术及分析检验

摘要:

本文概述了间二甲苯的用途，对国内外的生产现状进行了比较详细的描述，着重介绍了间二甲苯的各种生产技术，包括络合法、吸附分离法、磺化法、反应蒸馏法、共沸精馏法，并提及了间二甲苯的检验规程。

通过对间二甲苯市场进行分析对间二甲苯的市场前景进行了预测与展望。

关键词：

间二甲苯；络合；吸附分离；磺化；蒸馏

1.间二甲苯的用途

MX主要有以下应用；第一做异构化的原料,生产PX和OX；第二作溶剂或调和汽油的组分；第三生产树脂和精细化工产品。

其中利用MX生产其衍生物是新兴开发的用途,具有广阔的发展前景。

利用MX可以生产下述产品。

1.1间苯二甲酸（IPA）

MX通过氧化反应可以制取IPA。

IPA的最大应用是生产不饱和聚酯树脂,这种树脂可以应用在建筑、交通和海洋领域。

IPA可以提高树脂材料的强度、韧性、抗疲劳和抗腐蚀性。

IPA第二大应用是作为表面涂料,它可以和多羟基醇反应生成聚酯树脂,用在聚酯和氨基甲酸乙酯表面涂料上，少量也可以用作醇酸树脂。

使用IPA而不用低成本的邻苯二甲酸，可以提高表面涂料的水解稳定性、具有更高的耐久性和抗气候性。

这些产品典型地用于高耐久性、高固含量或粉末状涂料中。

这些应用在近些年中会有所增加，因为它们比传统的溶液涂料在环境问题上更容易让人们接受。

IPA另一个主要应用是作为生产改性PET树脂而与PTA共聚的单体，它可以降低树脂的熔化点，减缓结晶速率，因此可以扩大树脂的加工参数;此外还可以提高颜料的着色性。

这种IPA改性的PET广泛地应用到包装行业。

IPA还可以用来生产磺化间苯二甲酸酯，这种酯类化合物用于制造聚酯纤维。

更少量的IPA也用于制取一些特殊产品，如聚酰胺纤维、液体结晶聚合物、聚芳酯以及其它需求量较少的产品。

1.2间苯二腈

MX经氨氧化可制取间苯二腈，它是高效、广谱、低毒、低残留的杀菌剂百菌清的中间原料，也是生产胍基树脂和间苯二甲基二胺的中间体，并用于生产环氧树脂固化剂。

1.3间苯二酰氯

MX先经氧化再与光气反应即可制得间苯二酰氯，由间苯二酰氯与间苯二胺合成的聚间苯二甲酰间苯二胺树脂可制成纤维、薄膜和涂料，这种树脂制成的芳族聚酰胺纤维（即芳纶）具有优异的耐热性、尺寸稳定性和电绝缘性。

1.4偏苯三酸酐

偏苯三酸酐制备工艺有两种，一种以偏三甲苯为原料，另一种以MX为原料。

后者是以MX先与CO反应合成间二甲基苯甲醛，然后经氧化、脱水制得偏苯三酸酐。

偏苯三酸酐是发展新型材料的重要原料，主要用于生产聚氯乙烯耐热增塑剂、聚酰亚胺工程塑料、水溶性醇酸树脂涂料、环氧树脂固化剂等价值很高的精细化学品。

特别是在机电工业方面，由偏苯三酸酐与芳香二胺合成制备的聚酰胺2酰亚胺，具有很高的耐热性能及良好的绝缘性能，用于耐热电线绝缘漆，可在220℃条件下长期使用。

1.5间甲基苯甲酸

MX经空气氧化可制取间甲基苯甲酸，该品可作药物甲苯二乙胺的中间体，也可用于农药的生产。

1.6间2二甲基苯胺

间2二甲基苯胺别名2,4-2二甲基苯胺和2,6-2二甲基苯胺。

该产品是以MX为原料,进行硝化、异构体分离、镍催化剂液相加氢制得。

间二甲基苯胺是合成农药、兽药、医药和染料等的重要中间体。

1.7硝基麝香

硝基麝香化学名称为2,4,6-2三硝基2,5-2叔丁基间二甲苯,可用MX为原料生产。

1.8酚类产品

MX经过磺化、碱溶可得到酚类产品，作为多种农药的原料，以及生产偶氮染料、增塑剂、橡胶防老剂、环氧树脂固化剂等。

2间二甲苯工业生产的主要产品

2.1间苯二腈

间苯二腈（IPN）是制备有机化合物的重要中间体。

IPN经氯化反应制得四氯间苯二腈（百菌清）。

百菌清是一种高效、广谱、低毒、低残留的农药杀菌剂和防霉剂；IPN经加氢反应制得间苯二甲胺，是性能优良且用途广泛的环氧树脂固化剂，也是合成聚氨酯树脂及尼龙树脂的原料。

我国间苯二腈的主要生产厂家有云南化工厂、湖南农药厂、湖南化工研究院等，生产能力约为1.2kt/a。

2.2间苯二甲酸

间苯二甲酸的最大用途是制造不饱和聚酯树脂，以及制造醇酸树脂;也用作增塑剂、感光材料、聚酯纤维、染色改性剂、诊断药物。

随着我国建筑业的发展和人民生活水平的不断提高，不饱和聚酯、建材、卫生洁具、玻璃钢制品及高级聚酯涂料和高档聚酯面料等将有更大的发展，对间苯二甲酸的需求也将迅速增长。

燕山石化公司利用该厂的36kt/a对苯二甲酸生产装置改产间苯二甲酸，将改变我国间苯二甲酸完全依靠进口的局面。

间苯二甲酸在我国开发应用前景十分广阔。

2.3间甲苯甲酸

间甲苯甲酸主要用作药物甲苯二乙胺的中间体，以及农药及其它化工产品的生产。

国内主要生产厂家为南京市护国化工厂，年产1000t。

2.4间苯二甲酸二甲酯2，5-2磺酸钠（SIPM）

国内改性涤纶的发展已具一定规模，每年以100kt左右的速度递增。

目前国内生产第三单体SIPM的厂家有江苏省扬州有机化工厂、山东省华源化工有限公司等。

由于污染严重，收率低，实际产量仅200kt/a左右，远不能满足改性涤纶的发展速度，市场缺口达3500kt/a左右。

国内高质量的阳离子染料可染聚酯纤维，所用第三单体95%以上从国外进口，花费大量外汇。

环保问题是制约现有国内外生产商扩产的最大障碍。

开发无公害的新工艺将具有广阔前景。

3二甲苯的来源

工业上间二甲苯的来源有4种，即催化重整油、蒸汽裂解汽油、甲苯歧化和煤焦油，前种来自石油，后一种来自煤。

这4者也是混二甲苯的来源。

1993年全世界混二甲苯生产能力为1952.2万t/a，1998年将达2365.3万t/a。

表2-1不同来源混二甲苯异构体的组成

来源

组成

重整油

热裂解油

甲苯歧化

煤焦化

对二甲苯

20

15

26

20

间二甲苯

45

40

50

50

邻二甲苯

20

15

24

20

乙苯

15

30

催化重整过程包括了加氢处理和催化重整两大部分，可以处理多种原料。

经过催化重整过程，原料中的环烷烃转化成为芳烃，烷烃转化为芳烃或燃料气。

原料类型对产品结构有很大影响，轻馏份原料有利于生成苯，重馏份有利于生成二甲苯。

以石脑油为原料的重整油，芳烃含量一般在50到60，其中C8芳烃占22%左右。

裂解汽油是生产乙烯的副产品。

也是芳烃的来源之一。

典型的裂解汽油含有质量分数0.5到0.8的芳烃成份。

由于裂解汽油中含有二烯烃等易聚合成胶状物的极活泼化合物，在裂解汽油进一步加工前必须先加氢处理。

甲苯歧化生成苯和二甲苯。

歧化过程不生成乙苯，分离二甲苯比较容易，但二甲苯的生产成本比催化重整或裂解汽油高。

煤焦化的主要产品是焦炭，收率为65%到75%，同时放出25%到35%的煤焦气。

煤焦气由煤气、焦油和水组成，其中焦油中含有甲苯和二甲苯。

世界各国芳烃原料构成各不相同。

美国芳烃的主要来源是催化重整油，因此美国乙烯生产的原料三分之二以上是天然气和凝析油，裂解汽油中回收的芳烃很少。

欧洲和日本生产乙烯普遍采用石脑油作为原料，因此大规模乙烯工业副产的裂解汽油成为欧洲和日本芳烃的主要原料。

同时日本钢铁工业也十分重视焦油芳烃的回收，焦油在日本芳烃原料中占一定的比例。

80年代以前我国的芳烃原料中，焦油芳烃所占比例较高。

年代中期以后，随着石化总公司系统4套乙烯生产装置（大庆石化总厂、齐鲁石化公司、扬子石化公司和上海石化总厂）的投产，芳烃原料开始转向催化重整、甲苯歧化和裂解加氢汽油。

国内最大的芳烃生产装置扬子石化公司芳烃联合装置采用的是催化重整油。

4间二甲苯的合成技术

一种二甲苯异构体和乙苯由于结构相似而具有相似的物理性质，见表2-2。

表2-2C8芳烃的物理性质

性质

对二甲苯

间二甲苯

邻二甲苯

乙苯

密度，25℃，g/cm3

0.8610

0.8642

0.8802

0.8670

沸点

138.37

139.12

144.41

136.19

凝固点，℃

13.263

-47.872

-25.182

-94.975

从表2-2中可见，芳烃4种异构体的密度接近，沸点相差也很小。

邻二甲苯和间二甲苯的沸点差是5.29℃，对二甲苯和乙苯的沸点差是2.18℃，对二甲苯和间二甲苯的沸点差是0.75℃。

4种异构体中，对二甲苯的凝固点与其它种相差较大。

对二甲苯与间二甲苯的沸点差小，传统精馏方法不能分离这两种异构体。

[4]目前采用的方法有络合分离法、吸附分离法、深冷结晶法、反应蒸馏法、共沸蒸馏法、磺化法等。

其中络合法、吸附法和磺化法是可以直接生产间二甲苯的工亚化方法磺化法是比较落后的工艺，但我国目前仍在沿用深冷结晶法和吸附法是可以直接生产对二甲苯的工业化方法反应蒸馏法、共沸蒸馏法可以直接分离出间二甲苯，但目前还未见工业化报道。

4.1络合法

络合法是利用一些化合物与二甲苯异构体形成络合物的特性来达到分离各异构体的目的。

络合分离法中最成功的是三菱瓦斯化学公司开发的工艺[2]。

三菱瓦斯化学公司利用HF-BF3，从混二甲苯中络合萃取分离间二甲苯，称为MGCC法[3]。

MGCC法认为二甲苯是路易斯碱，能与路易斯酸（比如HF－BF）形成极性络合物，如二甲苯-HBF4（1:

1）络合物，EB、PX、MX和OX的相对碱度是0.14、1、100/和2，MX的碱度最强，优先与HF/BF生成络合物，络合反应的速度最快，形成的络合物最稳定，在不加入BF3时，烃和酸的互溶度<1加入BF后，间二甲苯选择性地溶于HF3相，搅拌后迅速分层，加人稀释剂（一般为烷烃）后，间二甲苯分离的选择性加大。

MGCC法分出的间二甲苯纯度>99，只有<1的间二甲苯留在抽余相中。

在比较低的温度压力下加热，MK-HBF络合物分解成原始组份，副反应的损失少。

在较高的温度下（>100℃）下加热，络合物异构生成3种二甲苯异构体的平衡混合物。

络合分离的间二甲苯可以单独作为产品，也可异构化制取对二甲苯。

在异构化时，络合剂HF一BF3。

可用作异构化催化剂。

MGCC工艺分离的间二甲苯纯度为99%。

工艺流程示意图见图2-1。

图2-1MGCC络合分离法工艺流程

1萃取塔2分解塔3分离器4异构反应器5脱重塔6抽余液塔７分离器

8脱轻塔9乙苯精馏塔10邻二甲苯分离塔11对二甲苯结晶槽

C8芳烃进入萃取塔与HF－BF3及稀释剂接触。

间二甲苯-HF-BF3络合物送往分解塔或者异构反应器。

在分解塔中，从塔顶分出，塔底物流送往脱重塔脱除重组分得到间二甲苯产品。

提余液送往提余液塔分离出HF、BF3并作进一步处理。

国外有两套采用MGCC工艺的间二甲苯分离装置:

日本三菱瓦斯化学公司5.5万t/a装置和美国阿莫科化学公司11万t/a装置。

我国没有络合法间二甲苯生产装置，仅在湖南湘潭市化工研究院进行了络合法的小试实验。

4.2吸附分离法

4.2.1国外的吸附分离法

吸附分离法是70年代工业化并迅速处于领先地位的二甲苯分离方法。

吸附分离法先用于分离对二甲苯，代表性的技术是UOP公司的工艺和日本Toray公司的Aromax工艺。

以后，UOP公司又开发了吸附分离二甲苯的Sorbex工艺[4]。

工艺流程示意图见图2-2。

　　　　　1-吸附塔2-旋转阀3-提取相分离塔4-提余相分离塔

图2-2　Sorbex工艺构造图

Sorbex工艺为液相吸附工艺，吸附塔采用Sorbex模拟移动床，分子筛吸附剂，甲苯脱附剂。

在模拟移动床中，分子筛固定不动，塔上开多个进出料口，依次改变进出料口位置，形成相对移动。

在一特定时间，只有4个口作进出料进料、提取相、提余相和脱附剂，其它料口关闭。

4个物料口相隔一定距离，每隔一定时间，个料口同时向前移动一个口。

料口的切换靠旋转阀实现。

进出料口越多越接近于连续。

美国Amoco公司使用UOP技术在海湾地区建10万t/a间二甲苯装置，预定一年1997到1998春投产。

其它吸附间二甲苯的专利技术有：

日本CHIYODA公司采用Na－Y型沸石吸附剂，烷基芳烃作脱附剂；日本MITSUBISHIKASAI公司用色谱法从C8，C9芳烃中分离间二甲苯；SISAS公司用KY型沸石，气相吸附分离间二甲苯、这种专利都未工业化。

4.2.2国内的吸附分离法

国内江苏省丹阳市东联化工有限公司8000t/a间二甲苯装置采用“异沟－吸附分离”工艺，以邻二甲苯为原料，采用气相分子筛RAX1吸附分离间二甲苯。

[5]组合工艺流程见图2-3

图2-3异构－吸附分离构造图

由图2-3可见，组合工艺由异构化、吸附分离和精密分馏三个单元组成，各种化工单元设备70余台。

原料邻二甲苯或含低乙苯的混合二甲苯与返回的邻、对二甲苯经与反应产物换热，一起进加热炉，加热到反应温度后进异构化反应器，反应物料经换热冷却后进脱轻芳烃塔，塔顶脱除轻组份，塔底流出物进脱邻二甲苯塔，塔顶蒸出间、对二甲苯，塔釜物料送入脱重芳烃塔，塔顶蒸出邻二甲苯返回作异构化原料，塔釜出重芳烃。

脱邻二甲苯塔顶蒸出间、对二甲苯经蒸发器蒸发并加热进入吸附柱，吸余液为间二甲苯，经冷却后进入吸余液罐。

吸附剂选择吸附对二甲苯，接近平衡时用经蒸发、加热的甲苯作脱附剂进行脱附，脱附液经冷却后进入脱附液罐。

置换过程是用脱附下来的对二甲苯作置换剂，经蒸发、加热进入吸附柱，置换出吸附剂中残留的间二甲苯，置换区出料随吸附进料一起进入吸附区。

脱附液经中间罐进入脱附液塔，塔顶蒸出脱附剂甲苯，塔釜高浓度对二甲苯一部分去吸附作置换剂，其余的返回原料罐作异构化原料。

吸余液经吸余液罐进入吸余塔，塔顶蒸出甲苯作脱附剂，塔釜得到合格

的高纯度间二甲苯产品。

与此同时中国石化总公司石油化工科学研究院开发的异构-吸附分离法，[6]利用模拟移动床生产间二甲苯达到生产高纯度的间二甲苯，现简述如下：

1～8吸附柱9～12冷凝器13-吸余液精馏塔14-提纯液精馏塔15，16-