石油化工工艺第四章(第一节课件).ppt

知识目标 掌握芳烃系产品生产的反应原理 熟悉芳烃系产品生产的工艺流程 了解芳烃来源 工业生产方法 第四章芳烃的转化 能力目标 芳烃之间的相互转化的机理和催化剂 烷基化反应原理及工艺 三苯 苯 甲苯和二甲苯简称BTX混合二甲苯 乙苯和三个二甲苯异构体组成的混合物C8芳烃 第一节芳烃产品的生产过程 芳烃 苯 甲苯 二甲苯 异丙苯 十二烷基苯和萘等 应用 合成树脂 合成纤维和合成橡胶工业 重要的化工原料 苯 一 芳烃的来源与生产方法 煤焦化芳烃炼焦副产的粗苯 煤焦油石油芳烃 1 石脑油催化重整工艺中获取 2 烃裂解副产的裂解汽油回收 工艺过程 反应分离转化原料 石脑油裂解汽油 石油芳烃生产方法 石油芳烃的生产过程 1 从催化重整工艺中获取芳烃 催化重整 就是利用催化剂对烃类分子结构进行重新排列 使分馏出的汽油 石脑油在铂 铼等催化剂作用下发生异构化 脱氢 芳香化 1 六元环烷烃脱氢反应 2 五元环烷烃异构脱氢反应 3 烷烃的环化脱氢反应 基本化学反应 催化重整对原料的要求 当生产高辛烷值汽油时 一般采用80 180 馏分 生产苯 甲苯 二甲苯时 宜采用60 145 的馏分 馏程 族组成 杂质含量 含环烷烃较多的环烷基原料是良好的重整原料 重整生成油的芳香烃含量高 辛烷值也高 含烷烃较多的混合基原料也是比较好的重整原料 但是其生成油的质量要比环烷基原料的低 重整催化剂对一些杂质特别敏感 砷 铅 铜 硫 氮等都会使催化剂中毒 催化重整的原料 1 反应温度 反应器温度 480 520 采用多个串连反应器前面反应器的温度较低 主要进行环烷脱氢反应后面温度较高 主要进行烷烃环化脱氢反应温度随催化剂活性降低而逐步提高 2 反应压力 铂铼等双金属及多金属催化剂有较高的稳定性和容焦能力 可以采用较低的反应压力 0 29 0 49MPa 工艺条件 3 空速 规定的条件下 单位时间单位体积催化剂处理的气体量 对一定的反应器 空速主要取决于催化剂的活性水平选择空速时还应考虑到原料的性质 对环烷基原料可以采用较高的空速 而对烷基原料则用较低的空速铂重整装置的空速 3h 1左右铂铼重整装置的空速 1 5 2h 1 4 氢油比 在催化重整中 使用循环氢的目的抑制生焦反应 保护催化剂对于稳定性较高的催化剂和生焦倾向性小的原料 可以采用较小的氢油比 反之则采用较大的氢油比铂重整装置采用的氢油比一般为5 8 重整原料的预处理 重整反应 芳烃抽提 精馏芳烃 芳烃 重整氢 非芳烃 苯 甲苯 重整原料 C5烃 重整生成油 二甲苯 重芳烃 预处理一催化重整一溶剂抽提一芳烃精馏的联合过程 装置的示意流程图如下 预分馏 脱砷 加氢 催化重整工艺组成 催化重整工艺流程 预分馏塔 预脱S N O 预加氢 分离器 脱水塔 一二反应器 三四反应器 稳定塔 在一定温度 压力 氢气条件下通过催化剂的作用 将正构烷烃和环烷烃分子中的原子重新调整排列转化生成分子量相近或相等的芳香烃和异构烷烃 从而获得高辛烷值汽油和各种轻质芳香烃 芳烃抽提 初顶汽油 氧 氮 硫及砷的化合物 裂解汽油组成 40 60 C6 C9芳烃 二烯烃 单烯烃 烷烃 受热和光的作用下很易氧化并聚合 对后序生产芳烃工序的催化剂 吸附剂均构成毒物 裂解汽油在芳烃抽提前必须进行预处理 为后加工过程提供合格的原料 目前普遍采用催化加氢精制法 需脱除 2 从裂解汽油中获取芳烃 1 反应原理 裂解汽油与氢气在一定条件下 通过加氢反应器催化剂层时 主要发生两类反应 首先是二烯烃 烯烃不饱和烃加氢生成饱和烃 苯乙烯加氢生成乙苯 其次是含硫 氮 氧有机化合物的加氢分解 又称氢解反应 C S C N C O键分别发生断裂 生成气态的H2S NH3 H2O以及饱和烃 1 反应温度 由于一段加氢采用了高活性催化剂 二烯烃的脱除在中等温度下即可顺利进行 所以反应温度一般为60 110 二段加氢主要是脱除单烯烃以及氧 硫 氮等杂质 一般反应在320 下进行最快 当采用钴一钼催化剂时 反应温度一般为320 360 2 反应压力 一段氢分压约为4 7MPA 二段氢分压约为3 5MPA 3 氢油比 氢油比 指循环氢中氢气的量与原料油量体积之比 第二段氢油比比第一段大 裂解汽油加氢精制过程 工业上用粗裂解汽油生产芳烃一般采用两段法 二烯烃单烯烃烯基芳烃芳烃工艺条件 催化剂 低温80 130 液相反应 指标 二烯烃含量 2 一段加氢 低温液相加氢 二段加氢 高温气相加氢 单烯烃饱和烃脱除S O N等有机化合物工艺条件 催化剂 较高温度280 300 气相反应 指标 含硫 2 10 6 Wt 裂解汽油加氢工艺流程 1 初馏塔2 一段加氢反应器3 第二段进料加热炉4 第二段加氢反应器5 热量回收系统6 稳定塔 80 130 C6 C9 280 300 裂解汽油二段加氢制芳烃流程示意图 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抽提法 22 溶剂萃取法适用于从宽馏分中分离苯 甲苯 二甲苯等 原理 它是利用环丁砜溶剂对欲分离的加氢汽油组分具有较大的溶解能力和较强的选择性来分离的 过程 加氢汽油和环丁砜在塔内逆流接触 溶剂能对芳烃与非芳烃进行选择性溶解 芳烃组分溶解到环丁砜中 而非芳烃则溶解较少 形成组成不同和密度不同的两相 在塔内进行逆流接触并逐步分离 塔底富含芳烃的环丁砜富溶剂再经过萃取蒸馏和减压汽提从而将混合芳烃和环丁砜溶剂进行分离 得到纯净的混合芳烃 8 1芳烃抽提 23 二 芳烃的分离 溶剂抽提法 抽提物 溶解于溶剂中的物质 芳烃 抽提液 溶有抽提物的溶液 芳烃和溶剂 抽余液 抽提出芳烃后的残液 非芳烃和少量溶剂 24 环丁砜萃取分离芳烃流程 轻非芳烃循环的目的 溶剂中溶解度大 使溶解度小的重质非芳烃从萃取塔顶分离 蒸馏系统流程图