基于ASPEN PLUS的甲醇和苯烷基化反应热力学分析

冯志武， 胡 博， 郭旭青

(阳泉煤业化工集团有限责任公司，山西 太原 030021)

引 言

甲醇和苯是用途广泛的基础有机化工原料。近年来，随着煤化工的迅猛发展，我国甲醇和苯的产能迅速增加。到2017年，我国甲醇产能达到了7 855.5万t，但开工率在50%～60%，纯苯的产能达到了1 250万t/a，而总产量为510.41万t，甲醇和苯的产能严重过剩。因此，增加甲醇和苯下游衍生物的需求是化解产能过剩的有效途径。甲醇和苯烷基化反应得到的混合芳烃广泛应用于炼油、乙烯、对二甲苯(PX)、精对苯二甲酸(PTA)、聚酯(PET)、合成纤维、塑料加工等领域，是重要的化工原料，其下游产品广泛应用于高端合成材料、有机原料及各种中间体的制造[1]，而我国的混合芳烃主要依赖进口，近年来进口量超过1 000万t。因此，甲醇与苯烷基化制备混合芳烃可以延长甲醇和苯的产业链，能有效地化解甲醇和苯的过剩产能[2-3]。

甲醇和苯烷基化反应可能的副反应很多，徐亚荣等[4]研究了甲醇和苯烷基化反应在标准压力下，不同反应温度时主副反应的反应焓、反应熵、反应吉布斯自由能变、平衡常数和各产物的平衡关系。甲醇和苯烷基化反应温度一般控制在633 K～773 K，本文在徐亚荣等的研究基础上，利用ASPEN PLUS软件计算了在713 K时不同反应压力下主副反应的反应焓、反应熵、反应吉布斯自由能变、平衡常数和各产物的平衡关系，为该反应提供了非标准压力下的热力学依据。

1 甲醇和苯烷基化反应及ASPEN PLUS热力学数据计算

根据文献[4]中报道，甲醇和苯烷基化反应除了生成甲苯和二甲苯的主反应外，还可能存在分解反应、加氢反应、烷烃裂解反应等，整个反应过程中可能的主副反应如式(1)-式(4)及第17页式(5)-式(17)。……