煤焦油制芳烃项目研究

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前者适用于从宽馏分中分离苯、甲苯、二甲苯等。 后者适用于从芳烃含量高的窄馏分中分离纯度高的单一芳烃。
芳烃抽提----溶剂抽提技术
目前世界上已工业化的芳烃液/液抽提法很多,主要的溶 剂有甘醇类溶剂(Udex法)、环丁砜(Sulfolane法)、 N-甲基吡咯烷酮(Arosolan法)、二甲基亚砜(IFP法) 及N-甲酰基吗啉(Formax法).
异构化催化剂
①无定型SiO2-A12O3催化剂。
特性:无加氢、脱氢功能,不能使乙苯异构化,故乙苯应先 分离除去,否则会发生歧化和裂解等反应而使乙苯损失, 为提高其酸性,可加入有机氯化物、氯化氧和水蒸气等。 控制条件:反应一般在350~500℃常压下进行,为抑制歧化 和生焦等副反应发生常在原料中加入水蒸气。 优点:此类催化剂价廉,操作方便; 缺点:但选择性较差、结焦快,故需频繁再生。
芳烃烷基转移

两个不同芳烃分子之间发生烷基转移的过程。与歧化反应 互为逆反应。
C2H5 C2H5
酸催化剂 +
C2H5
2
C8芳烃的异构化

以不含或少含对二甲苯的C8芳烃为原料,通过催化剂的 作用,转化成浓度接近平衡浓度的C8芳烃,从而达到增 产对二甲苯的目的。 主反应:三种二 甲苯异构体之 间的相互转化 和乙苯与二甲 苯之间的转化; 副反应:歧化和 芳烃的加氢反 应等。
中低温 煤焦油
煤焦油组分及含量

高温煤焦油相对密 度大于1.0,含大量 沥青,几乎完全是 由芳香族化合物组 成的一种复杂混合 物,估计组分总数 在 1 万种左右,从 中分离并已认定的 单种化合物约 500 种,其量约占 焦油总量的55%。
表二 高温煤焦油馏分分布
煤焦油组分及含量

高温焦油中质量分数≥1.0%的化合物只有10余种,分别是: 萘(10.0%) 荧蒽(3.3%) 苊烯(2.0%) 蒽(1.5%) 咔唑(1.5%) 氧芴(1.0%) 菲(5.0%) 芘(2.1%) 芴(2.0%) 2-甲基萘(1.5%) 茚(1.0%)
脱烷基化

条件一 催化脱烷基:烷基苯在催化裂化的条件下可以发 生脱烷基反应生成苯和烯烃。



条件二 催化氧化脱烷基:烷基芳烃在某些氧化催化剂作 用下用空气氧化可生成芳烃母体及二氧化碳和水(此法尚 未工业化,其主要问题是氧化深度难控制,反应选择性较低。 )。 条件三 加氢脱烷基:氢解反应脱去烷基生成母体芳烃和 烷烃(广泛用于从甲苯脱甲基制苯,是近年来扩大苯来源的重要途 径之一)。 条件四 水蒸气脱烷基:在与加氢脱烷基同样的反应条件 下,用水蒸气代替氢气进行的脱烷基反应。
催化重整

最直观的意义就是将原料密度提高 重整之前的原料需要加氢精制除去其中的杂原子
环烷烃脱氢反应
-R
-R + 3H2 ,
-R’ + H2
R-C-C-C-C 烷烃环化脱氢反应
-R” + H 2
脱烷基化

烷基芳烃分子中与苯环直接相连的烷基,在一定的条件下 可以被脱去。 工业上主要应用于甲苯脱甲基制苯、甲基萘脱甲基制萘。





煤焦油的利用情况



高温煤焦油由于其特殊的原料组成及化学性质,现阶段的 应用以常减压蒸馏提取化学品为主,加工主要运用过滤、 沉降、蒸馏、结晶、酸或碱洗涤等生产精细化工新产品。 中低温煤焦油成分集中度更低,获得较高纯度需要的能耗 大,目前以加氢制燃料油为主,技术较为成熟,形成的技 术路线有以下几方面: (1)宽馏分加氢工艺 (2)全馏分加氢工艺 (3)反序串联工艺 (4)延迟焦化-加氢裂化工艺 (5)悬浮床/浆态床加氢裂化工艺

芳烃抽提----抽提蒸馏技术

进一步分离间、 对二甲苯,或把芳烃和某些烷烃,环烷 烃等分开。某些极性溶剂(如 N-甲酰基吗啉)与烃 类混合后,在降低烃类蒸气压的同时,拉大了各种 烃类的沸点差,这样就能使原来不能用蒸馏方法分 离的芳烃可分。
三种蒸馏抽提技术: (1)GT-BTX 法 用 Techtiv-100th溶剂,能够处理宽沸点进料( C5~C9), 且不需要预分馏和改变抽提装置的进料。该工艺能灵活处 理重整和加氢裂解汽油进料,在生产高纯度 BTX 产品时, 对进料指标没有限制。
苯的用途

1、溶剂 清洗金属表面的的脂类 2、汽油添加剂 具有抗爆作用 3、化工原料 合成塑料、橡胶、纤维、染料(苯乙烯、 环己烷、苯酚占据苯消量的80%~90%)
酚醛树脂 医药 苯酚 农药 尼龙

环己烷 环己酮
聚苯乙烯离子交换树脂
己内酰胺
尼龙
甲苯的用途


大部分用作汽油组分 可以作为生产苯、二甲苯的原料 优良的溶剂 用于生产硝基甲苯、苯甲酸和异氰酸酯
CH3 CH3 CH3 CH2CH3 CH2CH2CH3
BTX
什么是芳烃

多环芳烃 的芳烃。
分子中含有两个或两个以上独立的苯环结构
CH
CH=CH
三苯甲烷
1,2-二苯乙烯
联苯
什么是芳烃

稠环芳烃 分子中含有两个或两个以上苯环彼此通过共用 相邻的两个碳原子稠合而成的芳烃。
什么是芳烃

杂环芳烃 分子中可以有苯环也可以没有,除C、H两种 元素外还有N、O、S等元素,其结构、性质与苯环相似的 芳烃。
2,5-二甲基呋喃
吡啶
苯并噻吩
二苯并呋喃
5-溴异喹啉
吲哚
轻芳烃、重芳烃

轻芳烃是指苯、甲苯等C6~C8的芳烃,也指C6~C8芳烃含 量占大多数的溶剂油。 重芳烃指含碳原子数在九个或以上的芳烃,通常用C9+A来 表示。 重芳烃的来源: A、炼油厂催化重整装置副产C9重芳烃; B、涤纶原料厂催化重整装置副产C10重芳烃; C、乙烯装置副产C9~C10重芳烃; D、乙烯装置副产乙烯焦油; E、高温煤焦油副产重芳烃。

芳烃抽提----抽提蒸馏技术


(2)SED 法 以环丁砜为助溶剂,实现双苯抽提。富含芳烃的原料进 入预分馏塔分离出 C8 及以上组分,塔顶 C6、 C7 混合 组分进入抽提蒸馏塔,混合物料中的苯、甲苯被溶剂抽出 后进入溶剂回收塔与溶剂分离后送入苯塔得到苯、 甲苯 产品。 (3)Morphylane 法 引入分壁塔技术,使精馏、 汽提和溶剂回收过程在 1 个 分壁塔内完成,投资费用节省20%。该工艺既可从重整油 和裂解汽油中回收高纯芳烃,同样还可适用焦化轻油的芳 烃回收,其产物苯和甲苯的收率分别达到 99.95%和 99.90%。
二甲苯的用途

对二甲苯
对二甲苯
用量最大。
聚酯纤维 PTA 芳纶 薄膜

邻二甲苯 用作增塑剂、醇酸树脂、不饱和聚酯树脂的 原料。 间二甲苯 可以异构化制成对二甲苯,也可用于医药、 香料、染料的中间体,同时也是生产芳纶的原料。
芳烃的来源


A、以石油为原料: 石脑油重整 乙烯裂解汽油加氢抽提 碳四碳五芳构化 B、以煤为原料: 炼焦厂煤焦化得到的焦化轻油 煤经甲醇芳构化生产 MTO联产工艺
煤焦油制芳烃项目研究
日期Leabharlann Baidu2015.11.30
报告内容
芳烃概况 石化行业中芳烃传统工艺 煤焦油制芳烃

芳烃概况
什么是芳烃


芳烃是芳香族化合物的母体,主要是指分子中含有苯环结 构的烃。少数非苯芳烃,虽不含苯环,但却含有结构、性 质与苯环相似的芳环,芳烃可分为如下四类: 单环芳烃 分子中只有一个苯环。
异构化催化剂
③ZSM分于筛催化剂。 已用的有ZSM-7和经Ni交换的NiHZSM-5。 ④HF-BF3催化剂。 优点:具有异构化温度低、不用氢气等; 缺点:但HF-BF3在水分存在下具有强腐蚀性,故原料必须 经过分子筛仔细干燥并除氧。
芳烃馏分的分离-抽提

由催化重整相加氢精制裂解汽油得到的含芳烃馏分都是由 芳烃与非芳烃组成的混合物。 由于碳数相同的芳烃与非芳烃的沸点非常接近,有时还会 形成共沸物,用一般的蒸馏方法是难以将它们分离的。 为了满足对芳烃纯度的要求,目前工业上实际应用的主要 是溶剂萃取法和萃取蒸馏法。



当以生产高辛烷值汽油为目的时,采用70~180℃馏分,称 重石脑油。
用作溶剂时,则称溶剂石脑油。 来自煤焦油的芳香族溶剂也称重石脑油或溶剂石脑油。

石脑油知识
原油 成品油 烯烃类 石脑油 芳烃类 甲苯
83.3%
12.3% 4.4%
纯苯 混合二甲苯 PX PTA
成品油需求缓慢,原 油库存居高不下; 中东乙烯产能快速放 大,成本较低对乙烯 价格造成冲击; 裂解装置不会因为比 例较小的芳烃类产品 需求好而提升开工率
煤焦油组分及含量

中低温煤焦油由烃类和非烃类组成,非烃类含量很高, 特别是酸性组分,主要是酚类,含量有时高达40%,烃 类中芳香烃占了50%
表一 典型中低温煤焦油的性质及组成
项目
密度 /Kg.m-3 980.0
质量分数/% 残炭 4.0 酚 15.3 硫 0.33 氮 0.79 饱和烃 21.0 芳烃 54.0 胶质+沥青 质 25.0
煤焦油制芳烃
焦化芳烃生产
煤干馏
粗煤气
初冷、净化、终冷 洗油吸收 蒸馏脱吸 分馏 BTX混合馏分 分馏
粗苯
粗 苯
分馏
轻苯 重苯
硫酸精制催化加氢精制 二甲苯 甲苯 苯
煤焦油概况


煤焦油是煤在干馏和气化过程中副产的具有刺激性臭味、 黑色或黑褐色黏稠状的液体产品。 根据干馏温度和工艺的不同可得到以下几种焦油: 低温 (450~650℃)干馏焦油 低温和中温(600~800℃) 发生炉焦油 中温(900~1000℃)立式炉焦油 高温(1000℃)炼焦焦油。 中低温焦油主要来源于对褐煤干馏提质加工生产半焦,长 焰煤、不黏煤和弱黏煤的中低温干馏生产兰炭及固定床气 化炉的干馏段;高温焦油主要来源于炼焦过程。

Sulfolane法和Formax法能耗最低,而芳烃回收率最高, 产品纯度相对也高,但Formax法的溶剂N-甲酰基码啉来源 相对困难,且工业经验较少,应用远没有环丁砜广泛。 由于甘醇类溶剂在国内货源广,且价格相对便宜,加之腐 蚀情况较轻,因而以三乙二醇醚或四乙二醇醚为溶剂简化 的Udex法在国内也有一定市场。
各国芳烃生产模式
★芳烃资源丰富的美国,苯的需要量较大,需通过甲苯脱烷 基制苯补充苯的不足,而对二甲苯与邻二甲苯主要从催化 重整油中分离而得,很少采用烷基转移与二甲苯异构化等 工艺过程。 ★西欧与日本芳烃资源不够丰富,因而采用芳烃转化工艺过 程较多。 ★中国芳烃资源比较少,需充分利用有限的芳烃资源,因而 采用甲苯、C9芳烃的烷基转移,甲苯歧化,二甲苯异构化 等工艺过程,很少采用甲苯脱烷基工艺。
汽油作为生产芳烃的原料由于效益欠佳,欧洲等地区的炼厂关 闭,使得催化重整的产能大大减少。 页岩气和油田伴生气中的乙烷、丙烷等轻质原料是廉价优质的 裂解原料,蒸汽裂解石脑油生产芳烃的总量减少。
石化行业中芳烃传统工艺
芳烃生产过程
石脑油知识

石脑油(naphtha):一部分石油轻馏分的泛称。由原油 蒸馏或石油二次加工切取相应馏分而得。 其沸点范围依需要而定,通常为较宽的馏程,如30-220℃ 。主要用作重整和化工原料。 作为生产芳烃的重整原料,采用70~145℃馏分,称轻石脑 油;
芳烃市场分析

需求增 原料减 缺口大
生产总量已经达到约9500万吨/年,消费量增长更加迅猛 苯和二甲苯的消费量均在4000万吨/年左右,尤其是聚对苯二酸和聚 苯乙烯的需求增长拉动了苯和二甲苯的消费增长 预计2014至2017年,BTX需求增速还将在3.5%-4% 原料减少、替代品增加,全球芳烃的产量增速却在放缓 芳烃的来源还受柴油与汽油供需平衡的影响
脱烷基化

方法四的反应历程:
优势
以廉价的水蒸气代 替氢气作为反应剂, 反应过程不但不消 耗氢气,还副产大 量含氢气体。 劣势 此法与加氢法相比 苯收率较低,一般 在90%~97%,需 用贵金属铑作催化 剂,成本较高。
芳烃歧化

两个相同芳烃分子在酸性催化剂作用下,一个芳烃分子上 的侧链烷基转移到另一个芳烃分子上去的反应。
异构化催化剂
②铂/酸性载体催化剂。
已用的有Pt/ SiO2-A12O3 、Pt/ A12O3和铂/沸石等。 特点:既有加氢、脱氢功能,又且有异构化功能,故不 仅能使二甲苯之间异构化,也可使乙苯异构化为二甲苯, 并具有较好的活性和选择性。 所得产物二甲苯异构体的组成接近热力学平衡值。 选择适宜的氢压和温度能促使乙苯的异构化并提高转化 率。 控制条件:通常于700~500℃和0.98~2.75MPa氢压下 进行异构化反应。
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