石油化工工艺学 教学课件 作者 邹长军 主编第8章.ppt

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1、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。

2、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。苯的主要化工利用图8-1苯的化工利用1.2甲苯的化学反应取代反应加成反应氧化反应歧化反应硝化反应磺化反应甲苯、二甲苯的化工利用图8-2甲苯的化工利用图8-3二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

3、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）五元环烷烃异构化脱氢（芳构化）反应（3）烷烃的脱氢环化反应（4）烷烃的异构化反应（5）加氢裂化反应（1）六元环烷脱氢（芳构化）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

4、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20kgf/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

5、。（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芳烃生产工艺流程图8-4重整装置各单元组合示意图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

6、；(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1-抽提塔；2-抽余液分离塔；3—抽余液水洗塔；4-抽提液提馏塔；5-溶剂回收塔；6-水蒸出塔；7-溶剂再生塔图8-5环丁砜法芳烃抽提工艺流程芳烃抽提后蒸馏工艺流程1-白土塔；2-苯塔；3—甲苯塔；4-二甲苯塔；5-C9芳烃塔图8-6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

7、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图8-7歧化和烷基转移生成苯和对二甲苯物料平衡示意图3.1反应原理（1）原料甲苯和C9芳烃中的三甲苯是歧化和烷基转移的有效成分；（2）从理论上看，主反应不消耗氢气，但氢气的存在可抑制催化剂的结焦；(3)