化工工艺学-第四章-芳烃转化及生产
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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。
第四章芳烃转化过程4.1概述芳烃主要以苯、甲苯、二甲苯(所谓三苯)、乙苯、异丙苯、十二烷基苯、萘最重要。
主要用于生产三大合成材料、医药、农药、染料、香料、洗涤剂、增塑剂等,也直接作为溶剂。
4.1.1芳烃的来源与生产方法1 芳烃的来源芳烃的来源主要有三:一是来自煤的焦化的副产煤焦油(含10%左右的萘,是萘的主要来源)和粗苯(含55-75%的苯和一定的甲苯、二甲苯)。
约占芳烃构成的10-20%。
二是来自催化重整的重整汽油。
催化重整中有10%左右生产芳烃,90%生产重整汽油,国内各半。
重整汽油中含50-80%的芳烃(重),不含N、O、S化合物,分离前不用加氢处理,可用重整汽油抽提(溶剂萃取)提取芳烃。
三是来自乙烯生产中的裂解汽油。
C5-200℃馏分含含40-60%(50-70%)的芳烃(重),有20%左右的单烯、双烯、烯基芳烃和微量N、O、S化合物,可通过加氢去除。
乙烷、丙烷原料得裂解汽油2-5%(占原料重),石脑油、轻柴原料得裂解汽油15-24%(占原料重)。
裂解汽油预处理:通过分离去除C5、C9、C9+等。
裂解汽油加氢:一段加氢:液相,80-130℃,催化剂Pd/Al2O3,双烯变单烯、烯基芳烃变烯基烷烃。
二段加氢:气相,280-300℃,催化剂C o-M o-Al2O3,单烯变烷烃,N、O、S变成相应的氢化物。
2 芳烃的生产方法(1)美国Chevron公司的Aromax工艺生产芳烃加氢处理的石脑油通过重整得到重整油,再将此重整油芳烃抽提得到芳烃和C6-C8的非芳烃,将C6-C8的非芳烃通过Aromax工艺得到Aromax生成油返回抽提装置。
(2)由C3、C4脱氢、齐聚、环化生产芳烃的Cyclar工艺。
(3)用C9+甲苯的Detal工艺。
4.1.2芳烃馏分的分离不论是从裂解汽油还是从重整汽油得到的含芳烃馏分都是由芳烃和非芳烃构成的混合物,同碳数的芳烃和非芳烃沸点非常相近,有的还形成共沸物,用一般精馏方法不能将它们分离。
第四章芳炷转化过程4.2芳炷的转化4.2.1概述一、芳轻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,反应历程包括正轻离子的生成及正轻离子的进一步反应。
异构化反应歧化反应0-84 kJzmoL 殊基化反应C2H5ICJ (气ECFh==CH三匚](:气)烷基转移反应顷仁(>Hs脱烷基化反应0 川一了〕3△H e( 80OK )= -49.02 kJ /molOCY 3 +H-~^00 +C!U二、催化剂芳轻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、A1C13、BF3等路易氏酸。
通式HX — MXn。
用丁芳轻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/ Y -A1 2O3催化剂3)混合氧化物催化剂:SiO2-A1 2O3催化剂4)贵金届-氧化硅-氧化铝:Pt/SQ2-A12O3,具有酸、加氢脱氢功能。
主要用丁异构化反应。
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,用丁芳轻歧化与烷基转移、异构化和烷基化。
4.2.2芳轻歧化——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,有蠹,不溶于水,溶于乙醇和乙酰。
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-25C,沸点144C。
(2) 问二甲苯,熔点-47.4C,沸点139.3C。
(3) 对二甲苯,熔点13.2C,沸点138.5C。
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酊,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问二甲苯可氧化成问苯二甲酸,是制造醇酸树脂、饱和及不饱和聚酯塑料的原料。