石油化工工艺学 教学课件 ppt 作者 邹长军 主编第8章.ppt

第8章 芳烃及其化工产品生产 目录 苯、甲苯和二甲苯 催化重整生产芳烃 芳烃歧化与烷基转移生产芳烃 芳烃烷基化生产烷基苯 C8芳烃异构化 C8混合芳烃的分离 苯乙烯的生产 环己烷与环己酮生产 对二甲苯氧化生产对苯二甲酸 第一节 苯、甲苯和二甲苯 苯、甲苯、二甲苯(“三苯”）的应用已从炸药、医药、染料、农药等传统化学工业迅速扩大到高分子材料、合成橡胶、合成纤维、合成洗涤剂、表面活性剂、涂料、增塑剂等新型工业。“三苯”联产品，如偏三甲苯、均三甲苯、甲乙苯及均四甲苯等因其特定的分子结构，已成为精细化工产品的重要原料。在生产高温树脂、特种涂料、增塑剂、固化剂等精细化工产品中，充分显示了重芳烃独特的性质。 1.1 苯的性质及化工利用 苯的沸点为80.1℃（760毫米汞柱），在5.5℃时便结成为晶状的固体。 与乙醇、醋酸、乙醚、丙酮、氯仿、二氯化碳及四氯化碳等溶剂可充分混合。 苯分子中的氢、容易被别的氯原子替代，可成为氯苯；苯环上的氢原子被硝基取代，则可成为硝基苯等。但苯不容易起加成反应，因为苯环的碳-碳双链(C=C),不易被氧化。 苯的主要化工利用 1.2 甲苯的化学反应 甲苯、二甲苯的化工利用 第二节 催化重整生产芳烃 芳烃的生产除了煤蒸馏得到有限的液体产品外，目前芳烃主要来自重整油、石脑油或柴油裂解汽油、烃类热裂解等（烃类热裂解反应原理参看第四章）。1949年，美国环球油品公司（UOP）成功地制成了活性高、稳定性好的铂催化剂，极大地提高了芳烃转化率，延长了开工周期，从此催化剂重整一跃成为制取高辛烷值汽油和芳烃的主要炼油工艺。 2.1重整化学反应 2.2重整催化剂 重整催化剂是一种或多种金属元素高度分散在多孔载体上制成，主金属是铂。 重整催化剂是一种双功能催化剂，卤素及载体提供酸性功能，用以促进五元环和六元环等烷烃的异构化；金属组元提供脱氢功能，缺一不可。 2.3重整过程反应条件 （1）反应温度：对强烈吸热的芳构化反应来说，增加反应温度既增加了热力学推动力，又提高了反应速度因而对芳构化反应十分有利。 （2）反应压力：低压增加了环烷烃脱氢和烷烃脱氢环化反应的热力学推动力，并抑制了烷烃和环烷烃的加氢裂解反应，因之有利于芳烃的生成。当压力由40kgf/cm2下降到20 kgf/cm2时，芳烃产率增加4～5%，气体（C1～C4）产率下降2～3倍。 （3）空速：空速指单位体积（或重量）的催化剂在单位时间内处理的原料量。空速和温度可以互换。工业上常用空速为1.5～3.0.处理贫原料时，空速以稍高为好。 （4）氢油比：氢油比对催化剂积炭和运转周期有直接影响。目前实际采用的最低氢油比为3～3.5，最高氢油比对单铂催化剂为7.5～10，对双（多）金属催化剂为5～6。 2.4芳烃生产工艺流程 2.5 石油芳烃抽提 催化重整油和加氢裂解汽油都是芳烃与非芳烃的混合物，故存在芳烃分离间题。由于相同碳原子数的烷烃、环烷烃和芳烃间沸点十分相近，芳烃与许多非芳烃又易形成低沸共沸物，所以用一般精馏法难以获得纯芳烃。在工业生产中，主要采用溶剂抽提（液-液萃取）法。 芳烃抽提溶剂 (1)溶剂对芳烃选择性高，对芳烃的溶解能力大； (2)与抽提原料的密度差大、与抽出物沸点差大； (3)表面张力大； (4)溶剂本身气化潜热小，热容小； (5)凝点低，毒性小，腐蚀性小，化学稳定性和热稳定性高； (6)溶剂价廉易得。 工业上目前用于芳烃抽提的主要溶剂有环丁砜、N—甲基吡咯烷酮、二甲基亚砜、三甘醇、N—甲酰基吗啉等。 环丁砜法芳烃抽提工艺 芳烃抽提后蒸馏工艺流程 环丁砜法芳烃抽提影响因素 (1)温度 温度对溶剂的溶解度和选择性均有较大影响，但其效应恰恰相反。 (2)压力 抽提塔压力要保证抽提过程呈液相操作，即在低于液体的泡点温度条件下操作。 (3)溶剂比和反洗(回流)比 溶剂比和反洗比乃指溶剂与反洗液对原料液的质量比或体积比。 以环丁砜为溶剂的抽提塔的典型操作条件是抽提塔顶温度为94℃，塔顶压力为0.55MPa,溶剂比为2-3.5(体)，反洗比为0.72(体)。 第三节芳烃歧化与烷基转移生产芳烃 3.1 反应原理 3.2 影响因素 （1）催化剂：以固体酸为基础的含金属或金属氧化物的物质。以分子筛作载体的催化剂活性较高。 （2）反应温度：由于热效应较小，温度对化学平衡影响不大。温度升高，反应速度加快。但是，升高温度会带来苯环裂解等副反应增加，造成目的产物收率降低；催化剂积碳加速，使用寿命降低。温度低，虽然副反应少、原料损失少，但转化率低，造成循环量大、运转费用高。综合考虑各方面的因素，歧化和烷基化反应的温度应控制在合适的范围，以确保甲苯有较高的转化率，一般，当温度为400～500℃时，相应的转化率为40～45%