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1、第36卷第10期化学工程Vo.l36No.102008年10月CHEMICALENGINEERING(CHINA)Oct.2008甲苯和甲醇烷基化反应热力学分析与计算王莉,朱景利,李华宝,王艳辉(北京化工大学生命科学与技术学院,北京100029)摘要:甲苯甲醇烷基化制备对二甲苯是一条增产对二甲苯的新的工艺路线。文章对甲苯甲醇烷基化反应过程进行了较为详尽的热力学分析,并用Matlab语言计算得到不同温度下相关反应的Gibbs自由能、平衡常数以及产物之间的平衡关系等。结果表明,甲苯甲醇烷基
2、化制备对二甲苯副产低碳烯烃在热力学上均能自发进行并能达到很高限度,但是对二甲苯和低碳烯烃的产率受热力学平衡限制。因此,开发高选择性的催化剂将具有广阔的应用前景。关键词:甲苯;甲醇;烷基化;低碳烯烃;热力学分析中图分类号:O642.4文献标识码:A文章编号:1005-9954(2008)10-0048-04ThermodynamicanalysisandcalculationofalkylationoftoluenewithmethanolWANGL,iZHUJing-l,iLIHua-bao,WANGYan-hui(College
3、ofLifeScienceandTechnology,BeijingUniversityofChemicalTechnology,Beijing100029,China)Abstract:Theprocessforalkylationoftoluenewithmethanolisanewapproachtoenhancetheyieldofp-xylene.Thethermodynamicanalysisofthealkylationoftoluenewithmethanolwascarriedou.tGibbsfreeenergy,equi
4、libriumconstan,tequilibriumrelationshipsamongtheproductsfromreactionsatdifferenttemperatureswerecalculatedthroughMatlab.Theresultsshowthatalkylationoftoluenewithmethanolaswellassidereactionproducinglightolefinscanbothproceedspontaneouslyandgoontoahighexten.tButtheyieldsofp-
5、xyleneandlightolefinsarelimitedbythethermodynamicequilibrium.Thus,developinghigh-selectivitycatalystwillhaveabroadprospectinapplication.Keywords:toluene;methano;lalkylation;lightolefins;thermodynamicanalysis对二甲苯是合成对苯二甲酸二甲酯和对苯二甲1相关反应和平衡常数酸的重要化工原料。20世纪90年代以来,对二甲1.1相关反应[1
6、2]苯的需求量随对苯二甲酸的增长而快速增加。甲苯、甲醇烷基化生产对二甲苯的体系复杂,副反甲苯、甲醇烷基化是生产对二甲苯的新工艺。甲苯、应多。本文只对甲苯、甲醇自身转化体系以及甲苯、甲甲醇来源广,价格低廉,Mobil公司上世纪70年代开醇烷基化生成二甲苯的体系进行热力学分析与计算。(1)甲苯自身转化反应发了ZSM-5沸石,带动了甲苯、甲醇烷基化制对二[34]2Tol=B+o-X甲苯的研究。2Tol=B+m-X低碳烯烃主要指C2C4烯烃。甲苯、甲醇反2Tol=B+p-X[5]应过程中甲醇易转化为低碳烯烃。迄今为止,Tol=7C+4H2
7、有关甲苯、甲醇烷基化反应体系热力学研究还未式中:Tol为甲苯,B为苯,X为二甲苯。见到文献报道。在这样的背景下,本文采用(2)甲醇自身转化反应Matlab计算语言对甲苯甲醇烷基化反应进行了热2CH3OH=CH3OCH3+H2O力学分析与计算,对研究工作具有重要的指导意2CH3OH=C2H4+2H2O义。3CH3OH=C3H6+3H2O作者简介:王莉(1983),女,硕士研究生,研究方向为药物合成;王艳辉,通讯联系人,电话:13641161552,E-mai:lyhwang@mai.lbuct.edu.cn。王莉等甲苯和甲醇烷基化反
8、应热力学分析与计算494CH3OH=C4H8+4H2O反应平衡常数都很高,在热力学上能够进行到很高CH3OH=CO+2H2程度。从表3中可以看出:升高温度
