甲苯的生产工艺及检验方法
- 格式：doc
- 大小：227.00 KB
- 文档页数：14
题目：甲苯的生产工艺及检验方法
方法：催化重整油生产甲苯方法
姓名：
学号：
专业：
指导老师：
一、 对甲苯的认识
产品名称：甲苯
英文名：methylbenzene
化学名：甲苯
产品别名：C7H8、C6H5CH3
甲苯（分子式：C7H8），是一种无色，带特殊芳香味的易挥发液体。甲苯是芳香族碳氢化合物的一员，它的很多性质与苯很相像，在现今实际应用中常常替代有相当毒性的苯作为有机溶剂使用，还是一种常用的化工原料，可用于制造炸药、农药、苯甲酸、染料、合成树脂及涤纶等。同时它也是汽油的一个组成成分。
甲苯分子结构
甲苯的球棍模型
甲苯（methylbenzene），甲苯系苯的同系物，亦名“甲基苯”、“苯基甲烷”，具有类似苯的芳香气味，沸点（常压）110.63℃，熔点-94.99℃。甲苯不溶于水，溶于乙醇、乙醚和丙酮。蒸气和空气形成爆炸性混合物，爆炸极限1.2～7.0％（体积）。如甲苯溶解溴后，在光照条件下，甲基上的氢原子被溴原子取代（与甲烷相似）而在铁作催化剂条件下，苯基上的氢原子被溴原子取代（与苯相似）；但甲苯分子中存在着甲基和苯基的相互影响，使得甲苯又具有不同于苯和甲烷的性质，如苯环上的取代反应（卤化、硝化等），甲苯比苯容易进行，甲苯分子中的甲基可以被酸性高锰酸钾溶液氧化,生成苯甲酸。
1、性质参数
外观与状：无色透明液体，有类似苯的芳香气味。
分子式：C7H8 分子量：
pH值：无意义 熔点（℃）：
相对密度（水＝1）： 沸点（℃）：
相对蒸气密度（空气＝1）： 辛醇/水分配系数：
闪点（℃）：4 引燃温度（℃）：535
爆炸上限[％（V/V）]：7 爆炸下限[％（V/V）]：
燃烧热（kJ/mol）： 临界温度（℃）：
临界压力（MPa）：
溶解性：不溶于水，可混溶于苯、醇、醚等多数有机溶剂。
主要用途：用于掺合汽油组成及作为生产甲苯衍生物、炸药、染料中间体、药物等的主要原料。
2、物理性质
甲苯(Toluene）是最简单，最重要的芳烃化合物之一。在空气中，甲苯只能不完全燃烧，火焰呈黄色。甲苯的熔点为-95 ℃，沸点为111 ℃。甲苯带有一种特殊的芳香味（与苯的气味类似），在常温常压下是一种无色透明，清澈如水的液体，密度为0.866 g／cm³，对光有很强的折射作用（折射率：1.4961）。甲苯几乎不溶于水(0,52 g/l)，但可以和二硫化碳，酒精，乙醚以任意比例混溶，在氯仿，丙酮和大多数其他常用有机溶剂中也有很好的溶解性。甲苯的粘性为0.6 mPa·s，也就是说它的粘稠性弱于水。甲苯的热值为40.940 kJ/kg，闪点为4 ℃，燃点为535 ℃。
3、化学性质
甲苯是有机化合物，属芳香烃，结构简式为C6H5CH3。
在常温下呈液体状，无色、易燃。它的沸点为110.8℃，
凝固点为－95℃，密度为0.866 g／cm³。甲苯温度
计正是利用了它的凝固点比水很低，可以在高寒地区使用；
而它的沸点又比水的沸点高，可以测110.8℃以下的温度。
因此从测温范围来看，它优于水银温度计和酒精温度计。
另外甲苯比较便宜，故甲苯温度计比水银温度计也便宜。 甲苯的结构简式 甲苯不溶于水，但溶于乙醇和苯的溶剂中。甲苯容易发生氯化，生成苯—氯甲烷或苯三氯甲烷，它们都是工业上很好的溶剂；它可以萃取溴水中的溴，但不能和溴水反应；它还容易硝化，生成对硝基甲苯或邻硝基甲苯，它们都是染料的原料；一份甲苯和三份硝酸硝化，可得到三硝基甲苯（俗名TNT）；它还容易磺化，生成邻甲苯磺酸或对甲苯磺酸，它们是做染料或制糖精的原料。甲苯与硝酸取代的产物三硝基甲苯是爆炸性物质，因此它可以制造梯恩梯(TNT)炸药。
甲苯与苯的性质很相似，是工业上应用很广的原料。但其蒸汽有毒，可以通过呼吸道对人体造成危害，危害等级为乙类，使用和生产时要防止它进入呼吸器官。
甲苯可发生的化学反应如下：
取代反应 卤素与甲基发生取代反应，一般是在高温和自由基因发下反应，连续生产一氯、二氯和三氯化合物。芳环上的氢活泼，在无阳光有催化剂时，可以生成邻、对位氯甲苯。氯代反应应用的催化剂包括碘、磷、氯化铁、氯化锑和氯化铝等。
1、 加成反应
2、 氧化反应
3、 歧化反应 C7H8 C7H7Cl C7H6Cl2 C7H5Cl3 Cl2 Cl2 Cl2
hr hr hr
C7H8+H2
C7H8+H2 热催化剂 C7H14
C6H6+CH4
C7H8 C7H6O2
Br，Co，Mn O2，50°C
4、 硝化反应
5、 磺化反应
二、 甲苯国内外生产现状
2008年世界石油甲苯生产能力约为2846.0万t／a，平均开工率为74%。从产能分布看，亚洲甲苯生产能力位居世界第一，占世界甲苯总产能的47.6%；其次是北美，占25.6%；西欧、中东欧、中东所占比例较少，各占11.2%、5.9%、6.0%。从2002-2008年世界各地区甲苯产能的增长率来看，亚洲地区甲苯产能年均增长率最快，为6.1%，远远大于世界年均增长率(世界年均增长率为2.9%)；其他地区的增长率都低于世界平均增长率，东欧为1.7%，中东为1.5%，南美、西欧各为0.7%和0.4%，北美、非洲、大洋洲均未增长。2008年世界各地区甲苯产能情况及2012年产能预测 如表1所示。 C7H8+HNO3 C7H7NO2+C7H6N2O4+C7H5N3O6(TNT) H2SO4 C7H8
C7H8+C9HC6H6+C8H10
2C8H10 催化剂
催化剂
C7H8+H2SO4 C7H8SO3
近几年，随着我国大型石油化工装置的相继投产和对二甲苯需求的增长，甲苯的生产能力快速增长。2007年国内甲苯的生产能力和产量分别为343.5万t／a及289.6万t，甲苯市场自给率已上升到82.6%。国内甲苯的生产能力主要集中在中国石化和中国石油两大公司，占国内甲苯总生产能力的95.1%。2008年我国新增甲苯生产能力约50万t／a左右，总生产能力达到398.6万t／a。新增产能主要来自金陵石化的20万t／a甲苯生产装置和宁波中金集团公司的18.6万t／a的甲苯生产装置、山西煤化工有限公司新建3.3万t／a甲苯生产装置等。
近年全球甲苯产能约为19000千吨每年，主要产能分布在亚洲。近年我国国内产能目前约为1872千吨每年，甲苯表现消费量为1922.51千吨，较05年增长5%；其中产量1358千吨，较04年增长339吨。我国甲苯进口累计量为567.14千吨，出口累计量为2.63千吨。、我国甲苯进口以华东，华南为主要进口地区，进口来源有韩国、泰国、日本、美国、新加波、台湾省等。广东地区甲苯主要进口商为东莞化工进出口有限公司，深圳通达，深圳市华润化工，深圳市深房保税贸易等。据估计华南地区每年消费甲苯量为40Kt左右，其中包含粗甲苯。
三、 应用领域及消费状况
1．全球甲苯用途
国际上甲本最主要的用途是调和汽油提高辛烷值，其次是通过脱烷基转化成苯及通不过甲苯歧化转化为苯和二甲苯，还有就是用作溶剂以及生产甲苯二异氰酸酯（TDI）
2．国内甲苯的用途
在我国，甲苯的主要用途是化工合成溶剂，其化工合成上主要用于生产硝基甲苯、苯甲酸、甲苯二异氰酯、甲苯胺、氯化甲苯、甲酚和对甲苯磺酸等，在溶剂方面，甲苯主要用于生产农药的TDI是2、涂料和油漆等。
3．国内外甲苯消费比例 如表2所示
表2 国内甲苯消费比例
下游产品 需求比例% 农药 22
硝基甲苯\邻甲苯胺 18
涂料\染料 30
军工 12
合成材料 4
医药 4
轻工 3
其他 7
2005年全球甲苯消费比例
四、 甲苯生产工艺基本原理
甲苯是用途比较广泛的一种芳烃，主要来自石油，少量来自煤。19世纪后期，煤焦化工业大规模发展，。第一、二次世界大战期间，以甲苯为原料的炸药三硝基甲苯（即TNT）需求量剧增，由石油生产甲苯的工业方法，开始发展。1941年，美国亨布尔石油公司建成世界第一家由石油生产甲苯的工厂。到50年代，世界甲苯主要来源已由焦化副产转变为催化重整和烃类裂解，1982年，石油甲苯已占总产量的96％以上。催化重整油中含芳烃50-60％（体积），其中甲苯含量可达40-45％；裂解汽油中芳烃含量为70％（质量）左右，其中15-20％是甲苯。近30年来，甲苯以每年10%-13%速度增产。各国由石油生产甲苯的途径不尽相同，美国主要来源于催化重整油，西欧和日本等国则主要从裂解汽油中提取。
主要的生产方法有以下三种：
（1），用硫酸洗除粗苯馏分中不饱和烃和杂质，再经碱中和、水洗、精馏，可得到纯度很高的甲苯。
（2）催化重整油 催化重整油中含芳烃50%-60%(体积)，其中甲苯含量可达40%-45%。催化重整油采用二甘醇、环丁砜、甲基吡咯烷酮等溶剂进行萃取以回收芳烃（见芳烃抽提），最后经精馏得到高纯度甲苯。
（3）裂解汽油 裂解汽油中芳烃含量为70%（质量）左右，其中15%－20%是甲苯。裂解汽油经两段加氢脱除二烯烃、单烯烃和微量硫，再经萃取精馏，可得纯度99.5%以上的甲苯。
催化重整油生产甲苯方法：
催化重整是炼油工业中重要的二次加工工艺，以生产高辛烷值汽油为目的，其中富含芳烃。重整过程中主要发生环己烷的脱氢或芳构化、取代环戊烷的脱氢异构化和石蜡烃的脱氢环化作用。铂重整法用常压蒸馏得到的轻汽油（初馏点约138℃），截取大于65℃馏分，先经含钼催化剂，催化加氢脱出有害杂质，再经铂催化剂进行重整，用二乙二醇醚溶剂萃取，然后再逐塔精馏。首先经初馏塔初馏，塔顶得轻苯，塔底得重苯（重苯用作制取古马隆树脂的原料）。轻苯先经初馏塔分离，塔底混合馏分经酸碱洗涤除去杂质，然后进吹苯塔蒸吹，再经精馏塔精馏得到苯、甲苯、二甲苯等产物。
这些反应生成甲苯的情况如下：
五、 催化重整生产工艺流程 C9H20 H2 +C7H12
H2+C8H16 C7H8+H
