二甲苯回收试验研究

论文作者：张旭，汤洁，李玉贞，朱云峰 [ 2006-03-05 ]

摘要：采用新型间歇精馏法对汽车洗漆工业废溶剂油中二甲苯进行了回收试验研究。

通过调整精馏温

度范围和回流比取得最佳条件参数，并改进精馏工艺。试验结果表明，通过精馏方法来回收废溶剂油中的二甲苯纯度高，效果较好。 关键词：精馏；二甲苯；废溶剂油

近年来我国汽车工业发展迅速，油漆使用量大幅度提升，有机溶剂二甲苯的需求逐年增加。在洗漆过程中使用二甲苯而形成的工业废溶剂油成分复杂，黏度大，易挥发产生刺激性气味，对人体神经系统和生态环境危害巨大。

目前这些废溶剂油通常采用稀释法、焚烧法和减压蒸馏法等进行处理。稀释法浪费大量的水资源且造成严重的水体污染；焚烧法虽然能够安全处理液体废弃物，但工艺要求严格，焚烧工艺不达标将产生更为严重的二噁英大气污染；减压蒸馏法由于工艺条件要求，消耗大量的能源。前两种处理方法浪费了废溶剂油中具有经济价值的二甲苯，后者则浪费了能源，均不符合我国建设节约型社会的方针政策，因此寻找一种合理有效的方法来回收工业废溶剂油中的二甲苯是一个亟待解决的问题。 本试验采用蒸馏-间歇精馏结合法来分离并提纯二甲苯，最大程度实现了废溶剂油的资源化并可节省可观的处理费用。经试验研究取得二甲苯精馏过程特性和最佳工艺参数。 1 实验部分 1.1试验仪器

设计数控间歇精馏塔（见图1）。A、B、C、D、E分别为塔釜、提馏段、加料段、精馏段和塔顶回流装置，其中提馏段和精馏段采用温控加热铜丝缠绕并以真空玻璃管保温，柱内采用不锈钢三角填料。分别在A、B、C、D、E五处都设置与计算机相连的铜-康铜温度检测计，在塔顶冷凝处设置新型控制回流比装置。所有温控和加热装置都与同一台微机相连，整个过程由计算机控制。

图1 精馏塔示意图

1.2 分析方法

采用Agilent GC/MS 6890/5973N对精馏产物进行色谱-质谱联机测样，以确定其成分和含量。色质条件：初温50 ℃保持5 min，以6 ℃/min 提高温度至250 ℃，恒温保持15 min。色谱柱：DB5ms 60 m×0.25 mm×0.25 μm。 1.3 实验方法

废溶剂油杂质较多、较粘稠，首先采用常温蒸馏对废溶剂进行预处理以除去其中的悬浮物、大分子和高沸点杂质，收集到一定沸点范围的蒸馏产物。溶剂经预处理后进入精馏塔，控制塔釜、提馏段和精馏段温度、回流比进行试验；在不同温度和回流比条件下，分批提取不同温度范围的蒸馏产物并检测；根据检测结果，划分归类组分相似的精馏产物温度段，确定最佳精馏工艺条件；最后分组的精馏产物进行二次精馏，比较效果，得出结论。 2 二甲苯性质确定

二甲苯是重要的化工原材料，其中混合二甲苯的消费构成主要是油漆、涂料、染料等，占混合二甲苯消费总量的49%，其余用于有机合成及农药制造等。二甲苯为无色透明液体，溶于乙醇和乙醚，不溶于水，比重0.861～0.880，有三种同分异构体，分别为邻二甲苯、间二甲苯和对二甲苯，基本物理化学性质见表1。

表1 二甲苯物理化学性质

A

邻二甲苯

间二甲苯

对二甲苯

乙基苯

144.58 139.27 138.51 136.35

360.2 346.9 346.1 352.1

6.99891

7.00848

6.99184

6.95903

蒸汽压(Antoino方程指数)

B 1474.679

1461.925

1454.328

1425.404

C 213.686

215.073

215.411

213.345

二甲苯同分异构体 沸点/℃ 临界温度/℃

根据二甲苯沸点、临界温度和蒸汽压，并考虑废溶剂油属于复杂多元混合物，二甲苯挥发度会随混合物内组分间相互影响而改变，故选取100～200 ℃作为蒸馏预处理的温度范围。 3 试验结果与讨论 3.1 蒸馏预处理效果

图2 GC-MS分析图

采用常压蒸馏装置对工业废溶剂油进行预处理，得到无色透明的馏出物，产出率为75%，谱图如图2所示，分析统计预处理后溶剂成分如表2所示。

表2 溶剂成分表

物 质 质量分数/%

乙苯 13.652

二甲苯 51.735

C9组分

24.866

C10组分

8.338

其他 1.409

可以看出，蒸馏馏出物里仍含有多种苯系物和烃类，其中乙苯占13.652%，二甲苯同分异构体占总组分的51.735%，C9组分(包括三甲苯和甲基乙基苯)总共占24.866%，C10组分(苯系物)占8.338%。由于乙苯分子量和结构与二甲苯基本相同，仅在苯环所带基团上有所差异，而其物理化学性质与二甲苯非常相似，故分离和提纯二甲苯主要任务是要分离C9和C10组分。 3.2 精馏最佳工艺条件的确定 3.2.1 实验过程及数据

取预处理后获得含水（1#样品）和不含水废溶剂油（2#样品）分别加入蒸馏釜内，连续加热塔釜，开始采样前全回流1 h，稳定后将回流比(R)分别设定为2和3，收集相对稳定的温度段精馏产物（见表3），测定其组成。

表3 不同温度段精馏样品气质联机结果

Ta/℃

Tc/℃

质量分数/%

Ta/℃

Tc/℃

1# R =2

139-141

141-142

114-116

116-117

17.942 —

质量分数/% 1# R =3

18.074 17.861

2# R =2

— 17.359

2# R =3

— 20.504

1# R=2 1# R …… 此处隐藏：3822字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……