芳烃转化过程综述

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芳烃转化过程综述

芳烃转化过程综述

芳烃转化过程综述摘要本文献系统介绍了芳烃的基本定义及其主要产品苯、甲苯、二甲苯的主要特点以及其在工业上的主要应用,综述了近些年来对芳烃生产、转化、分离技术在科学研究与生产发展的概况及国内外芳烃产品生产技术的发展形势与生产格局,并展望了未来芳烃生产新技术的发展趋势。

关键词芳烃,转化,苯,发展1.概述[1]芳烃是芳香族碳氢化合物的简称,亦称芳香烃,也是含苯结构的碳氢化合物的总称。

这类化合物从其碳氢比来看,具有高度不饱和性,但实际确实比较稳定的。

与脂肪烃和脂环烃不同,其化学行为是:比较容易进行取代反应,不易进行加成反应和氧化反应,这种特性曾作为芳香性的标志。

我们常说的芳烃,一般指分子中含有苯环结构的芳烃,而不含苯环结构的芳烃,称为非苯芳烃。

芳烃中的“三苯”(苯、甲苯、二甲苯,简称BTX)和烯烃中的“三烯”(乙烯、丙烯、丁二烯)是化学工业的基础原料,具有重要地位。

芳烃中以苯、甲苯、二甲苯、乙苯、异丙苯、十二烷基苯和萘最为重要,这些产品广泛应用于合成树脂、合成纤维、合成橡胶、合成洗涤剂、增塑剂、染料、医药、农药、炸药、香料、专业化学品等工业。

对发展国民经济、改善人民生活起着极其重要的作用。

化学工业所需要的芳烃主要是苯、甲苯、二甲苯。

苯可以用来合成苯乙烯、环己烷、苯酚、苯胺及烷基苯等;甲苯不仅是有机合成的优良溶剂,而且可以很撑异氰酸酯、甲酚,或通过歧化和脱烷基制备苯;二甲苯和乙苯同属C8 芳烃,二甲苯异构体分别为对二甲苯、邻二甲苯和间二甲苯。

工业上常用术语的“混合二甲苯”实际上是乙苯和三个二甲苯异构体组成的混合物。

对二甲苯主要用于生产对苯二甲酸或对苯二甲酸二甲酯,与乙二醇反应生成的聚酯用于生产纤维、胶片和树脂,是最重要的合成纤维和塑料之一;邻二甲苯主要用途是生产邻苯二甲酸酐,进而生产增塑剂,如邻苯二甲酸二辛酯(DOP)、邻苯二甲酸二丁酯(DBP)等;间二甲苯的主要用途是生产间苯二甲酸及少量的间苯二腈,后者是生产杀菌剂的单体,间苯二甲酸则是生产不饱和聚酯树脂的基础原料;乙苯的主要用途是制取苯乙烯,进而生产丁苯橡胶和苯乙烯塑料等。

4芳烃的转化

4芳烃的转化

大分子烷烃加氢裂解、环 金属氧化物/ 生产航空 正构烷烃和 催化 烷烃加氢开环、芳烃加氢、 硅酸铝分子 煤油、柴 异构烷烃比 加氢 重质油 有机含硫化物、含氮化物、 筛或Al2O3 油、汽油 例相当高, 裂化 有机含氧化物、有机金属 载体 和气体 重芳烃很少 化合物加氢生产烷烃 烃类 C03、C04 热裂 和石脑 解 油 无 高碳烷烃裂解,同时伴有 脱氢、芳构化、结焦 乙烯、丙烯 基本有机 及丁二烯、 化工原料 BTX等
40
②温度
烷基化是放热反应,由热力学分析知道, 在较低的温度下有较好的平衡产率(50~ 200℃范围内,转化率达100%)。随温度 继续升高,乙基苯产率反而下降。温度的 高低还受其他因素的限制。
温度过高,催化络合物容易树脂化而活 性下降,超过120℃络合物则显著树脂化, 受AlCl3络合物催化剂稳定性的限制。
1 芳烃的来源
邻二甲苯 o-xylene
对二甲苯 p-xylene
对苯二甲酸或对苯二甲酸二甲酯, 与乙二醇生产聚酯
间二甲苯 间苯二甲酸、间苯二腈 2 m-xylene 芳烃的供需和芳烃间的相互转化
邻苯二甲酸酐,进而生产增塑剂
3
一、芳烃的来源
(一)从炼焦副产粗苯及煤焦油中获取 粗苯 ,可分离得到苯、甲苯、二甲 苯,其中苯含量50~70%; 煤焦油,分离可得到苯系、萘系,蒽 系等芳烃。
1
主要内容
3.1 概述
3.2 芳烃转化反应的化学过程
3.3 芳烃的烷基化及乙苯生产工艺 流程
2
三苯述 3.1 概
P97
下游产品
苯 苯乙烯、环己烷、苯酚、苯胺和 Benzene 烷基苯等 芳烃是重要的化工原料,其中以苯、
甲苯 甲苯、二甲苯、乙苯、异丙苯、十二 异腈酸酯、甲酚、苯等 Toluene 烷基苯和萘等尤为重要。

芳烃转化过程综述 2

芳烃转化过程综述 2

芳烃转化过程综述摘要:90%左右的有机化工产品上游原料可归结为三烯、三苯、乙炔和萘,还有甲醇。

而芳烃是含苯环结构的碳氢化合物的总称。

本文是通过学习,综述芳烃转化的一些基本情况。

包括芳烃的生产和来源、芳烃的转化和芳烃的分离,达到对芳烃及化学工艺有更深一层的了解以及掌握其学习方法的效果。

一、前言芳烃中的“三苯”是化学工业的基础原料,在化学工艺的生产中具有重要的地位。

其中以苯、甲苯、二甲苯、乙苯、异丙苯、十二烷基苯和萘最为重要。

这些产品都广泛运用于合成树脂、合成纤维、合成橡胶等等工业中。

芳烃中的BTX 是化学工业中主要所需的产品,他们局有多种用途,包括可以合成其他工业原料品和用作溶剂等等。

对于发展国民经济、改善人民生活起着极为重要的作用。

我们需要通过学习,对芳烃的转化有所了解。

二、芳烃的生产芳烃最初的全部来源是煤焦化工业,但是随着有机化工业的发转,芳烃的需要越来远大,单凭煤焦化的芳烃已经满足不了工业生产的要求。

因此,许多科技先进的国家开始利用石油原料来生产芳烃,直至今天,石油生产的芳烃已经成为芳烃生产的主要来源,约占全部芳烃的80%。

2.1焦化芳烃的生产在高温的作用下,煤在焦炉碳化室中进行干馏然后发生一系列的物理化学变化生成大量的焦炭和一些粗煤气,还有少量的粗苯和煤焦油。

其中粗煤气经过初冷、脱氨、脱萘、终冷,可对粗苯进行回收。

粗苯由多种芳烃和其他化合物组成,其中最重要的是苯、甲苯和二甲苯。

粗苯经分馏,可分为轻苯和重苯。

轻苯再经分馏,塔顶馏出低沸物,塔底馏出重馏分BTX混合馏分。

而BTX的精制方法有硫酸精制法和催化加氢精制法。

2.2石油芳烃的生产以石脑油和裂解汽油为原料生产的芳烃的过程大致分为反应、分离和转化三部分。

每个国家因拥有芳烃资源的情况不同而生产模式不同。

以石脑油和裂解汽油为生产原料生产芳烃的方法有以下几种:(一)催化重整生产芳烃催化重整是炼油工业主要的二次加工装置之一,又要生产高辛烷值汽油和三苯等芳烃。

第三章 芳烃的转化

第三章 芳烃的转化

芳烃碱性大小为:
(二)正烃离子的进一步反应
正烃离子具有强的电荷中心,从而具有较高的反应活性,因此可以进一步发生 各种ห้องสมุดไป่ตู้型的转化反应。
芳烃的异构化、歧化与烷基转移和烷基化都是在酸性催化剂作用下按离子型反 应机理进行的反应,而正烃离子是非常活泼的,在其寿命的时限内可以参 加多方面的反应,因此造成各类芳烃转化反应产物的复杂化。至于不同转 化反应之间的竞争,主要决定于离子的寿命和它在有关反应中的活性。
Cyclar工艺:更好地利用石油液化气和油田 伴生气,将其转化为价位更高的芳烃是十分 活跃的研究课题,其中由C3和C4烃类出发, 经脱氢、齐聚和脱氢环化等一系列过程而 转化为苯、甲苯、二甲苯等芳烃的Cyclar工 艺最受重视。该法是以改性的分子筛为催化 剂,在接近常压和500℃的条件进行芳构化。 典型的产品收率见表。由于所得产品含非芳烃 少,故不需经抽提可直接用精馏法分离出苯、 甲苯和C8芳烃。
动力学和工艺条件
动力学:在丝光沸石催化剂上和临氢条件下得到的甲苯歧化初始反应速度方程 式为:
由式可知,在一定压力范围内,歧化速度是随甲苯分压增加而加快。但其加快 的程度随甲苯分压的增加而渐趋缓慢,当甲苯分压大于0.304MPa时,对歧 化速度的影响很小。在临氢条件下,如总压过高会促进苯核加氢分解等副 反应的进行。而适宜压力的选择与氢纯度和催化剂的活性有关,目前生产 上选用总压为2.55-3.40MPa,循环氢气纯度为80%(摩)以上。不临氢时,因 甲苯压力增加会加速芳烃的脱氢绍合成焦反应,故宜在常压下进行。 工艺条件: (1)原料中杂质含量。水使分子筛催化剂的活性下降;有机氮影响 催化剂的酸性,重金属如砷、铅、铜等能促进芳烃脱氢,加速缩合反应。 (2)C9芳烃的浓度和组成。当原料中三甲苯浓度为50%左右时,反应生成液 中C8芳烃的浓度最高。(3)氢烃比。氢气的存在抑制生焦生碳等反应的进行 对改善催化剂表面的积炭程度有显著的效果。一般选用氢与甲苯的摩尔比 为10左右。C9芳烃比甲苯易发生氢解反应,要消耗氢,故需适当提高氢烃 比。(4)液体空速。转化率随空速的减小而增大;随温度的升高而增大。

第二章 芳烃的转化

第二章  芳烃的转化

主反应
副反应
(1)在临氢条件下发生加氢脱烷基反应,生 成甲烷、乙烷、丙烷、苯、甲苯、乙苯等; (2)歧化反应,由二甲苯生成甲苯、三甲苯 等,即主反应中烷基转移的逆过程; (3)烷基转移,如苯和三甲苯生成甲苯和四 甲苯等; (4)芳烃加氢、烃类裂解、苯烃缩聚等。
㈡甲苯歧化产物的平衡组成 甲苯歧化反应是一可逆反应,但因反应热效应很小,温度 对平衡常数的影响不大。如表2 对平衡常数的影响不大。如表2-5(P106)所示。 P106)所示。 甲苯歧化反应过程比较复杂,除生成的二甲苯会发生异构 化反应外,还会发生一系列歧化和烷基转移反应,故所得 歧化产物是多种芳烃的平衡混合物。表2 歧化产物是多种芳烃的平衡混合物。表2-6是甲苯歧化产 物的平衡组成。 ㈢催化剂 目前工业上使用的催化剂可分为硅铝系,硼铝系和分子筛 系三类。 1.硅铝系催化剂 1.硅铝系催化剂 添加氟化物及活性金属(如银、铬、镉、锌等)的SiO 添加氟化物及活性金属(如银、铬、镉、锌等)的SiO2AL2O3系催化剂。 2.硼铝系催化剂 2.硼铝系催化剂 载有活性金属,并添加促进剂的B 载有活性金属,并添加促进剂的B2O3-AL2O3系催化剂。 3.分子筛系催化剂 3.分子筛系催化剂 目前使用的有Y型、M型(即丝光沸石)及ZSM系分子筛 目前使用的有Y型、M型(即丝光沸石)及ZSM系分子筛 催化剂等。
二、催化剂 芳烃转化反应是酸碱型催化反应,其反应速度不仅与芳烃(和烯 烃)的碱性有关,也与酸性催化剂的活性有关,而酸性催化剂的 活性与其酸浓度、酸强度和酸存在的形态均有关。 芳烃转化反应所采用的催化剂主要有下面三类: ㈠无机酸 如:H 如:H2SO4、HF、H3PO4等都是质子酸。活性较高,反应可在低 HF、 温液相条件下进行,但腐蚀性太大,目前工业上已经很少直接使 用。 ㈡酸性卤化物 如:AlB 如:AlBr3、AlCl3、BF3等,这类卤化物分子都是具有接受一对电 子对的能力,是路易氏酸。 这类催化剂主要用于芳烃的烷基化和异构化等反应,反应是在较 低温度和液相中进行,主要缺点是具有强腐蚀性,HF还有较大 低温度和液相中进行,主要缺点是具有强腐蚀性,HF还有较大 的毒性。

4芳烃转化过程详解

4芳烃转化过程详解
溶剂萃取法 从宽馏分中分离苯、甲苯、二甲 苯
萃取蒸馏法 从窄馏分中分离纯度高的单一芳
溶剂萃取 对溶剂性能的基本要求
对芳烃的溶解选择性好、溶解度高 与萃取原料密度差大 蒸发潜热与热容小、蒸汽压小 有良好的化学稳定性与热稳定性、腐
蚀性小
溶剂萃取
工业生产方法
Unex法
二甘醇
Sulfolane法 环丁砜 Arosolvan法 N-甲基吡络烷酮
裂解汽油中的C5馏分
异戊二烯 间戊二烯 环戊二烯
合成橡胶和精细化工原料
二烯烃加氢生成烯烃 汽油
加氢生成C5烷烃
烃裂解原料
一段加氢
二烯烃 烯基芳烃
单烯烃 芳烃
工艺条件:Pd/Al2O3 催化剂 (低温液相反应)
指标:二烯烃含量< 2%
二段加氢
单烯烃
饱和烃
脱除S 、O 、 N 等有机化合物
同部位加入由分离塔闪蒸出来的 氢,从而控制反应温度稳定,
副反应较少
重芳烃的产率较低
MHC法
原料:裂解汽油,非芳烃含量可达30% 特点:原料要预先进行两段加氢处理 可采用低纯度氢气
单程转化率、苯的收率、苯的纯度都高
4.2.2 芳烃的歧化与烷基转移
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
脱烷基产物在高压分离器中分离 原料裂解汽油需预处理
C6-C8馏分进行脱烷基
甲苯热脱烷基制苯 较适宜的反应条件
反应温度700~800℃ 液空速3~6h-1 氢/甲苯(摩尔比)3~5 压力3.98~5.0MPa 接触时间60秒左右
HAD法
原料:甲苯、混合芳烃、裂解汽油 特点:在柱塞流式反应器的六个不

第四章芳烃转化过程

第四章芳烃转化过程

第四章芳烃转化过程4.2芳烃的转化4.2.1概述一、芳烃转化反应的化学过程异构化、歧化与烷基转移、烷基化和脱烷基化等几类反应,都是按离子型反应机理进行,反应历程包括正烃离子的生成及正烃离子的进一步反应。

二、催化剂芳烃转化反应是酸碱型催化反应。

1. 酸性卤化物酸性卤化物与HX构成:A1Br3、A1Cl3、BF3等路易氏酸。

通式HX—MXn。

用于芳烃的烷基化和异构化等反应,较低温度和液相中进行。

2.固体酸1)浸附在适当载体上的质子酸:H2SO4、H3PO3、HF等。

常用的是磷酸/藻土,磷酸/硅胶烷基化反应。

2)浸渍在适当载休上的酸件卤化物:BF3/γ-A12O3催化剂3)混合氧化物催化剂:SiO2-A12O3催化剂4)贵金属-氧化硅-氧化铝:Pt/SiO2-A12O3,具有酸、加氢脱氢功能。

主要用于异构化反应。

5)分子筛:ZSM-5,具有酸功能,还具有热稳定性高和择形性等功能,用于芳烃歧化与烷基转移、异构化和烷基化。

4.2.2芳烃歧化——二甲苯生产一、概述三种异构体的混合物,呈无色透明易挥发有芳香气味的液体,有毒,不溶于水,溶于乙醇和乙醚。

二甲苯性质二甲苯分子式为C6H4(CH3)2,有三种异构体,其各自物理性状分别为:(1)邻二甲苯,熔点-25℃,沸点144℃。

(2)间二甲苯,熔点-47.4C,沸点139.3℃。

(3)对二甲苯,熔点13.2C,沸点138.5℃。

用途:a混合二甲苯主要用作油漆涂料工业的溶剂和航空汽油添加剂。

b对二甲苯可以氧化制得对苯二甲酸,进而可以生产聚酯纤维和聚酯薄膜,c邻二甲苯氧化可制得邻苯二甲酸酐,是制造醇酸树脂和聚酯树脂,以及用作塑料增塑剂的重要中间体,d间二甲苯可氧化成间苯二甲酸,是制造醇酸树脂、饱和及不饱和聚酯塑料的原料。

二、甲苯歧化反应定义:芳烃歧化是指两个相同芳烃分子在酸性催化剂作用下,一个芳烃分子的侧链烷基转移到另一个芳烃分子上去的反应。

芳烃歧化反应的逆反应为烷基转移反应,即两个不同芳烃分子之间发生烷基转移的过程,目的:芳烃联合装置中的芳烃歧化装置就是将分馏装置中的甲苯和C9芳烃歧化,在—定的温度和临氢条件下,在催化剂作用下,转化为苯和C8芳烃,以增产二甲苯。

芳烃转化过程

芳烃转化过程

第四章芳烃转化过程4.2芳烃的转化4.2.1概述一、芳烃转化反应的化学过程异构化、歧化与烷基转移、烷基化和脱烷基化等几类反应,都是按离子型反应机理进行,反应历程包括正烃离子的生成及正烃离子的进一步反应。

二、催化剂芳烃转化反应是酸碱型催化反应。

1. 酸性卤化物酸性卤化物与HX构成:A1Br3、A1Cl3、BF3等路易氏酸。

通式HX—MXn。

用于芳烃的烷基化和异构化等反应,较低温度和液相中进行。

2.固体酸1)浸附在适当载体上的质子酸:H2SO4、H3PO3、HF等。

常用的是磷酸/藻土,磷酸/硅胶烷基化反应。

2)浸渍在适当载休上的酸件卤化物:BF3/γ-A12O3催化剂3)混合氧化物催化剂:SiO2-A12O3催化剂4)贵金属-氧化硅-氧化铝:Pt/SiO2-A12O3,具有酸、加氢脱氢功能。

主要用于异构化反应。

5)分子筛:ZSM-5,具有酸功能,还具有热稳定性高和择形性等功能,用于芳烃歧化与烷基转移、异构化和烷基化。

4.2.2芳烃歧化——二甲苯生产一、概述三种异构体的混合物,呈无色透明易挥发有芳香气味的液体,有毒,不溶于水,溶于乙醇和乙醚。

二甲苯性质二甲苯分子式为C6H4(CH3)2,有三种异构体,其各自物理性状分别为:(1)邻二甲苯,熔点-25℃,沸点144℃。

(2)间二甲苯,熔点-47.4C,沸点139.3℃。

(3)对二甲苯,熔点13.2C,沸点138.5℃。

用途:a混合二甲苯主要用作油漆涂料工业的溶剂和航空汽油添加剂。

b对二甲苯可以氧化制得对苯二甲酸,进而可以生产聚酯纤维和聚酯薄膜,c邻二甲苯氧化可制得邻苯二甲酸酐,是制造醇酸树脂和聚酯树脂,以及用作塑料增塑剂的重要中间体,d间二甲苯可氧化成间苯二甲酸,是制造醇酸树脂、饱和及不饱和聚酯塑料的原料。

二、甲苯歧化反应定义:芳烃歧化是指两个相同芳烃分子在酸性催化剂作用下,一个芳烃分子的侧链烷基转移到另一个芳烃分子上去的反应。

芳烃歧化反应的逆反应为烷基转移反应,即两个不同芳烃分子之间发生烷基转移的过程,目的:芳烃联合装置中的芳烃歧化装置就是将分馏装置中的甲苯和C9芳烃歧化,在—定的温度和临氢条件下,在催化剂作用下,转化为苯和C8芳烃,以增产二甲苯。

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芳烃转化过程综述摘要本文献系统介绍了芳烃的基本定义及其主要产品苯、甲苯、二甲苯的主要特点以及其在工业上的主要应用,综述了近些年来对芳烃生产、转化、分离技术在科学研究与生产发展的概况及国内外芳烃产品生产技术的发展形势与生产格局,并展望了未来芳烃生产新技术的发展趋势。

关键词芳烃,转化,苯,发展1.概述[1]芳烃是芳香族碳氢化合物的简称,亦称芳香烃,也是含苯结构的碳氢化合物的总称。

这类化合物从其碳氢比来看,具有高度不饱和性,但实际确实比较稳定的。

与脂肪烃和脂环烃不同,其化学行为是:比较容易进行取代反应,不易进行加成反应和氧化反应,这种特性曾作为芳香性的标志。

我们常说的芳烃,一般指分子中含有苯环结构的芳烃,而不含苯环结构的芳烃,称为非苯芳烃。

芳烃中的“三苯”(苯、甲苯、二甲苯,简称BTX)和烯烃中的“三烯”(乙烯、丙烯、丁二烯)是化学工业的基础原料,具有重要地位。

芳烃中以苯、甲苯、二甲苯、乙苯、异丙苯、十二烷基苯和萘最为重要,这些产品广泛应用于合成树脂、合成纤维、合成橡胶、合成洗涤剂、增塑剂、染料、医药、农药、炸药、香料、专业化学品等工业。

对发展国民经济、改善人民生活起着极其重要的作用。

化学工业所需要的芳烃主要是苯、甲苯、二甲苯。

苯可以用来合成苯乙烯、环己烷、苯酚、苯胺及烷基苯等;甲苯不仅是有机合成的优良溶剂,而且可以很撑异氰酸酯、甲酚,或通过歧化和脱烷基制备苯;二甲苯和乙苯同属C8 芳烃,二甲苯异构体分别为对二甲苯、邻二甲苯和间二甲苯。

工业上常用术语的“混合二甲苯”实际上是乙苯和三个二甲苯异构体组成的混合物。

对二甲苯主要用于生产对苯二甲酸或对苯二甲酸二甲酯,与乙二醇反应生成的聚酯用于生产纤维、胶片和树脂,是最重要的合成纤维和塑料之一;邻二甲苯主要用途是生产邻苯二甲酸酐,进而生产增塑剂,如邻苯二甲酸二辛酯(DOP)、邻苯二甲酸二丁酯(DBP)等;间二甲苯的主要用途是生产间苯二甲酸及少量的间苯二腈,后者是生产杀菌剂的单体,间苯二甲酸则是生产不饱和聚酯树脂的基础原料;乙苯的主要用途是制取苯乙烯,进而生产丁苯橡胶和苯乙烯塑料等。

C9 芳烃组分中,异丙苯用于生产苯酚/丙酮的量最大,但在C9 芳烃组分中的含量太低,故工业上均由苯烃法生产。

偏三甲苯主要用于生产偏苯三酸,进而生产幼稚增塑剂、醇酸树脂涂料、聚酰亚胺树脂、不饱和聚酯、环氧树脂的固化剂等。

相当数量的偏三甲苯还用于维生素E等药品的生产。

均三甲苯用于生产均苯三酸(进而制取醇酸树脂和增塑剂)以及染料中间体、橡胶和塑料等的稳定剂。

C10 芳烃中均四甲苯的主要用途是生产均苯四酸酐,进而制取聚酰亚胺等耐热性树脂,大量用与国防和航空工业等尖端部门,也用佐环氧树脂的固化剂和耐高温增塑剂。

对二已苯用佐对二甲苯吸附分离中的脱附剂。

萘主要用于生产染料、润滑剂、杀虫剂、防蛀剂等。

2.芳烃的分类芳烃根据结构的不同可分为三类[2]:2.1单环芳烃单环芳烃又称为单环芳香烃,即苯的同系物,指分子中含有一个苯环的芳烃。

如:苯间二甲苯苯及其同系物一般为无色液体,相对密度小于1,但比相对分子质量相近的烷烃和烯烃的相对密度大。

和其他烃相比,不溶于水,可溶于有机溶剂。

单环芳烃具有特殊香味,有毒。

2.2稠环芳烃稠环芳烃又称为稠环芳香烃,指分子中含有两个或多个苯环彼此间通过共用两个相邻碳原子稠合而成的芳烃,如:萘蒽菲2.3多环芳烃多环芳烃又称为多环芳香烃,指分子中含有两个或两个以上独立苯环的芳烃,如:联苯三苯甲烷3.芳烃的来源近二十年来,芳烃生产得到迅速的发展,1986年全世界BTX生产能力仅3291万吨,2003年世界BTX生产能力已达到8738.7万吨;中国2003年BTX生产能力CH3甲苯达到614.8万吨[3]。

3.1从煤焦油分离[2]芳烃最初全部来源于煤焦化工业。

煤经干馏所得的黑色粘稠液体叫煤焦油,其中约含有1万种以上有机物。

按照沸点,可将煤焦油分成若干馏分,各馏分中所含的主要烃类如表3-1所示。

为了从各馏分中获取芳烃,常采用萃取法、磺化法或分子筛吸附法进行分离。

表3-1芳烃在煤焦油各馏分中的大致分布馏分名称沸点范围/℃所含的主要烃类轻油<170 苯,甲苯,二甲苯酚油170~210 异丙苯,均四甲苯等萘油210~230 萘,甲基萘,二甲基萘等洗油230~300 联苯,苊,芴等蒽油300~360 蒽,菲及其衍生物,苊等3.2从石油裂解产品中分离[4]由于有机合成工业的迅速发展,芳烃的需求量上升,煤焦化工业生产的芳烃在数量上、质量上都无法满足需求。

因此许多工业发达的国家开始发展以石油为原料生产石油芳烃,以弥补不足。

以石油原料裂解制乙烯、丙烯时,所得的副产物中含有芳烃。

将副产物分馏可得裂解轻油(裂化汽油)和裂解重油。

裂解轻油所含的芳烃以苯居多。

裂解重油中含有烷基萘。

石油芳烃发展至今,已成为芳烃的主要来源,约占全部芳烃的80%。

芳烃的来源构成如表3-2.1所示。

表3-2.1 芳烃来源构成/%分布石油煤焦化催化重整油裂解汽油美国79.6 19.1 4.0西欧49.4 44.8 5.9日本37.8 52.2 10.0 石油芳烃主要来源于石脑油重整生成油及听裂解生产乙烯副产的裂解汽油,其芳烃含量与组成如表3-2.2所示。

由于各国资源不同,裂解汽油生产的芳烃在石油芳烃中比重也不同。

美国乙烯生产大部分以天然气凝析液为原料,副产芳烃很少,故美国的石油芳烃主要来自催化重整油。

日本与西欧各国乙烯生产主要一石脑油为原料,副产芳烃较多,且从裂解汽油中回收芳烃的投资与操作费用比重整生成油生产芳烃低。

因此日本与西欧各国从裂解汽油中回收芳烃量较大。

表3-2.2 芳烃含量与组成/%组成催化重整油裂解汽油焦化芳烃芳烃含量50~72 54~73 >85 苯6~8 19.6~36 65甲苯20~25 10~15.0 15二甲苯21~30 8~14 5芳烃5~9 5~15 —C9苯乙烯— 2.5~3.7 —非芳烃28~50 27~46 <153.3芳构化石油中一般含芳烃较少。

但在一定温度和压力下,可使石油中的烷烃和环烷烃经催化变成芳烃。

其中所起的主要反应为:环烷烃脱氢形成芳烃、环烷烃异构化、脱氢形成芳烃、烷烃脱氢环化、再脱氢形成芳烃。

上述反应都是从烷烃或环烷烃形成芳烃的反应,成为芳构化反应。

4.芳烃的主要产品及其用途[5]芳烃是石油化工工业的重要基础原料,在总数约八百万种的已知有机化合物中,芳烃化合物占了约30%,其中BTX芳烃(苯、甲苯、二甲苯)被称为一级基本有机原料。

在这三种基本有机原料中,苯的最大用途是生产苯乙烯、环己烷和苯酚,三者占苯消费总量的80%~90%。

其次是硝基苯、顺酐、氯苯、直链烷基苯等。

甲苯大部分用作汽油组分,其次是用作脱烷基制苯和歧化制苯及二甲苯的原料;甲苯也是优良溶剂,它的化工利用主要是生产硝基甲苯、苯甲酸、异氰酸酯等;二甲苯中用量最大的是对二甲苯,是生产聚酯纤维和薄膜的主要原料;邻二甲苯是制造增塑剂、醇酸树脂、不饱和聚酯树脂的原料,大部分间二甲苯异构化制成对二甲苯,也可氧化为间苯二甲酸,以及用于农药、染料、医药的二甲基苯胺的生产。

5.芳烃的生产、转化与分离[6,7]5.1芳烃的主要生产过程随着乙烯工业的发展和依稀原料由轻烃转向石脑油与柴油,以及来自裂解汽油生产的芳烃在世界芳烃产量中的比重将有上升趋势,石脑油蒸汽裂解副产芳烃汽油量约为原料量的25%(质量计)。

焦化芳烃生产受冶金工业的限制,起产量讲维持现状或略有增加。

5.1.1焦化芳烃生产在高温作用下,煤在焦炉炭化室内进行干馏时,煤质发生一系列的物理化学变化。

除生成75%的焦炭外,还副产粗煤气约25%,其中粗苯约1.1%,煤焦油约占4.0%。

粗煤气中含有多种化学品,其组成与数量随炼焦温度和原料配煤不同而有所波动。

粗煤气经初冷、脱氨、脱萘、终冷后,进行粗苯回收。

粗苯由多种芳烃和其他化合物组成,其主要组分是苯、甲苯、二甲苯。

用洗油从粗煤气中吸收粗苯后,经过蒸馏脱吸,得到粗苯,粗苯回收率约90%。

粗苯经分馏,分成轻苯与重苯。

轻苯再经分馏得到BTX产品。

煤焦油经分馏得到轻油、酚油、萘油等油分,再经精馏、结晶等方法分离可得到苯系、萘系、蒽系等芳烃。

5.1.2石油芳烃生产以石脑油和裂解汽油为原料生产芳烃的过程可分为反应、分离和转化三部分。

不同国家的石油芳烃生产模式有所不同,包括:催化重整生产芳烃、裂解汽油生产芳烃、轻烃芳构化与重芳烃的轻质化。

5.1.3芳烃馏分的分离由催化重整和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,用一般的蒸馏方法难以将它们分离。

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。

前者使用于从宽馏分中分离苯、甲苯、二甲苯。

萃取蒸馏法适用于从芳烃含量高的窄馏分中分离高纯度的单一芳烃。

5.1.4芳烃的转化由表1-2可以看出,不同来源的各种芳烃馏分组成是不同的,能得到各种芳烃的产量也不同。

因此如仅从这些俩元来获得各种芳烃的话,必然会发生供需不平衡的矛盾。

因此就开发了芳烃的转化工艺,以便依据时常的供求,调节各种芳烃的产量。

各种芳烃组分中用途最广、需求量最大的是苯与二甲苯,其次是邻二甲苯。

芳烃的转化反应主要有异构化、歧化与烷基转移、烷基化和脱烷基化等几类反应。

芳烃的异构化、歧化与烷基转移、烷基化都是按离子型反应机理进行的,而正烃离子是非常活泼的,在其寿命的时限内可以参加多方面的反应,因此造成各类芳烃转化反应产物的复杂化。

至于不同转化反应之间的竞争,主要决定于例子的寿命和它在有关反应中的活性。

各种芳烃组分中用途最广、需求量最大的是苯与对二甲苯,其次是邻二甲苯。

甲苯、间二甲苯及C9芳烃迄今尚未获得重大的化工利用,而有所过剩。

为解决针对苯与对二甲苯的迫切需求,在20世纪60年代处发展了脱烷基制苯工艺;在20世纪60年代后期又发展了甲苯歧化,甲苯、C9 芳烃烷基转移及二甲苯机构化等芳烃转化工艺。

这些工艺是增产苯与对二甲苯的有效手段,从而得到较快的发展。

5.2.1芳烃的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,此类反应陈炜芳烃的脱烷基化。

工业上主要应用于甲苯脱甲基制苯、甲基萘脱甲基制萘。

脱烷基制苯是甲苯最大的化工利用,也是苯的主要来源之一,但随着苯的使用收到先知,此类装置发展趋于停滞,甚至有点已经关闭。

我国仅有烧炼甲苯用于脱烷基制苯。

脱烷基制苯工艺分为催化脱烷基与热脱烷基两种。

5.2.2芳烃的歧化与烷基转移芳烃的歧化是指两个相同的芳烃分子在酸性催化剂作用下,一个芳烃分子上的侧脸烷基转移到另一个芳烃分子上去的反应。

烷基转移反应是指两个不同芳烃分子之间发生烷基转移的过程。

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