探讨从煤焦油和石油焦油中分离2,6-二甲基萘

探讨从煤焦油和石油焦油中分离2,6-二甲基萘

何慧平

茂名华粤华隆化工有限公司  广东茂名  525300

摘要：2,6-二甲基萘是一种有机化合物，其氧化后形成的物质无论是在强度方面，还是在阻燃性方面，都优于聚对苯二甲酸乙二醇酯。为确保该物质的提取效率得到提升，本文将围绕二甲基萘的特性与异构化进行分析讨论，并提出从煤焦油和石油焦油中分离2,6-二甲基萘的有效路径，以此提升高性能、高分子材料的应用价值。

关键词：煤焦油；石油焦油；2,6-二甲基萘

引言：通常来说，2,6-二甲基萘可利用合成法与直接提取法进行获取，其中合成法需经过链烷基化、脱色、分离提纯等步骤，而直接提取法，则是将煤焦油与石油焦油作为原料，经过精馏、异构化、吸附，实现2,6-二甲基萘的分离。与合成法相比，直接提取法的设备工艺简单，经济性更强。故笔者将结合国内外学者的研究情况，进行直接提取法的工作总结。

一、二甲基萘的特性分析

2,6-二甲基萘大多存在石油催化与煤焦油洗油的二甲基萘馏分中，根据调查显示我国每年大约有10万吨的二甲基萘馏分，其与2,6-二甲基萘共存的异体特性表现为：1,3-二甲基萘，沸点为263℃；1,4-二甲基萘，熔点在-18℃，沸点为262℃；1,5-二甲基萘，熔点在80~82℃之间，沸点为265℃；1,6-二甲基萘，熔点在-17~-16℃之间，沸点为266℃；1,7-二甲基萘，沸点为263℃；1,8-二甲基萘，熔点在60~62℃之间，沸点为270℃；2,3-二甲基萘，熔点在104~106℃之间，沸点为269℃；2,6-二甲基萘，熔点在108~110℃之间，沸点为262℃；2,7-二甲基萘，熔点在96~98℃之间，沸点为263℃。

根据上述数据可知，二甲基萘的多种异构体沸点极为接近，若采用精馏法无法分离出高纯度的2,6-二甲基萘，且2,6-二甲基萘和2,7-二甲基萘与2,3-二甲基萘能够分别形成低共熔混合物，因此若采用分步结晶也无法分离出高纯度的2,6-二甲基萘。

二、二甲基萘的异构化研究

在二甲基萘蒸馏份中，2,6-二甲基萘含量大约在5%左右，若实现直接分离很容易对分离效率产生不良影响，因此可利用异构化反应来提升2,6-二甲基萘含量。将二甲基萘的多种异构体依照甲基在环中的位置差异性，可细分为以三四组：2,6-二甲基萘组，包括1,5-二甲基萘、1,6-二甲基萘；2,7-二甲基萘组，包括1,7-二甲基萘、1,8-二甲基萘；2,3-二甲基萘组，包括1，3-二甲基萘、1,4-二甲基萘。

与同组异构体的异构化相比，组与组异构体之间的异构化所需能量更多，且组与组异构体之间不可能出现异构化，因此只有1,6-二甲基萘、1,5-二甲基萘含量偏高时，才能保证二甲基萘蒸馏份的异构化有实际意义。现阶段，国外对二甲基萘异构化的研究相对成熟，由于异构化与岐化反应较为接近，因此在实现异构化反应时，如何增加异构化反应转化率、减少岐化反应是目前最重要的研究课题。虽然提高温度可以在一定程度上提升反应速率，但对于1,6-二甲基萘、2,6-二甲基萘的平衡浓度无明显影响。同时，适合的催化剂可以推动岐化反应的发生，也能起到减少异构化反应收率的作用，因此催化剂的科学使用以及异构化反应条件的设置是本文研究的重点。

三、从煤焦油和石油焦油中分离2,6-二甲基萘的路径研究

    如上文所述，若想采用常规的蒸馏方法从二甲基萘蒸馏份多种异构体中分离2,6-二甲基萘，往往是无法实现的，因此想要获取高纯度2,6-二甲基萘，便需要使用全新的分离方法。

（一）吸附法

美国知名学者MAKI，通过将含碱金属作为吸附剂，将二甲苯作为脱附剂，利用固定床吸附来进行2,6-二甲基萘的分离操作。实验过程中，原料2,6-二甲基萘的含量在13%左右，而在吸附分离处理后，产品中的二甲苯为79%、2,7-二甲基萘为0.2%、2,3-二甲基萘为0.1%。在完成二甲苯的蒸馏分离后，2,6-二甲基萘的纯度可达70%，回收率在71%左右。再将分离前的产品从室温冷却至7℃，经过过滤、洗涤、干燥后，2,6-二甲基萘的纯度可提升至99.8%，吸附与结晶分离的收率在16%。

美国知名学者VERDUI，通过团聚的L型沸石结晶体来完成2,6-二甲基萘的吸附分离，该晶体的孔径在3~20nm之间，对于1,5-二甲基萘、2,6-二甲基萘、2,7-二甲基萘具有极强的选择吸附效果。

美国知名学者HOBBS，采用两段法吸附手段来实现2,6-二甲基萘的分离，第一段吸附剂X型沸石，脱附剂为甲苯，在160℃环境下，选择吸附除2,6-二甲基萘外的二甲基萘异构体，使吸附残液中2,6-二甲基萘浓度得到充分富集。之后将残液作为第二吸附段原料，实现二次分离提纯，将CAL型炭作为吸附剂，甲苯作为脱附剂，最终经过两步吸附分离后，可从10%的2,6-二甲基萘中分离出接近96%的2,6-二甲基萘。此外在实验过程中要注意，为了实现吸附分离的有序开展，要求吸附剂的分离系数较大，不可与二甲基萘发生反应，且脱附剂要起到促进分离物质脱附的作用，保证吸附分离高效进行

[1]。

（二）配位法

配位法是指利用2,6-二甲基萘与其他物质生成配位化合物，以此实现2,6-二甲基萘的分离。

日本知名学者铃木在2,6-二甲基萘11%的二甲基萘馏分中加入了一定量的甲醇，在反应后实现2,6-二甲基萘配位化合物的分离，分解后可发现2,6-二甲基萘纯度在80%左右，回收率为90%。之后由SAKATA学者进一步改进了配位法效率，使2,6-二甲基萘与甲醇的配位反应能够在含水系统中进行，利用控制水的方法，进一步提高了分离效率。

欧洲知名学者MIGA，利用三硝基芴作为配合剂，以此实现2,6-二甲基萘的分离提纯，在实验时，配合物要在室温下进行，并在沉淀过滤后使用烷烃洗涤，之后将配合物放在2kpa的环境下实现分解，便可得到99%的2,6-二甲基萘[2]。

结论：综上所述，通过对二甲基萘的特性以及异构化进行分析讨论，提出吸附法、配位法等从煤焦油和石油焦油中分离2,6-二甲基萘的有效路径，以此提高二甲基萘的提取效率，促进高性能、高分子材料的推广。

参考文献：

[1]冯刚,文志辉,周建林.Ni改性SAPO-11分子筛择形催化2-甲基萘烷基化制2,6-二甲基萘[J].河南师范大学学报(自然科学版),2022,50(04):20-27+2.

[2]徐啸峰,王继元,汪洋.氯铝酸盐离子液体催化合成2,6-二甲基萘的工艺研究[J].精细石油化工,2019,36(06):29-32.