芳烃转化过程综述

芳烃转化过程综述

摘要本文献系统介绍了芳烃的基本定义及其主要产品苯、甲苯、二甲苯的主要特点以及其在工业上的主要应用，综述了近些年来对芳烃生产、转化、分离技术在科学研究与生产发展的概况及国内外芳烃产品生产技术的发展形势与生产格局，并展望了未来芳烃生产新技术的发展趋势。

关键词芳烃，转化，苯，发展

1.概述[1]

芳烃是芳香族碳氢化合物的简称，亦称芳香烃，也是含苯结构的碳氢化合物的总称。这类化合物从其碳氢比来看，具有高度不饱和性，但实际确实比较稳定的。与脂肪烃和脂环烃不同，其化学行为是：比较容易进行取代反应，不易进行加成反应和氧化反应，这种特性曾作为芳香性的标志。我们常说的芳烃，一般指分子中含有苯环结构的芳烃，而不含苯环结构的芳烃，称为非苯芳烃。芳烃中的“三苯”（苯、甲苯、二甲苯，简称BTX）和烯烃中的“三烯”（乙烯、丙烯、丁二烯）是化学工业的基础原料，具有重要地位。芳烃中以苯、甲苯、二甲苯、乙苯、异丙苯、十二烷基苯和萘最为重要，这些产品广泛应用于合成树脂、合成纤维、合成橡胶、合成洗涤剂、增塑剂、染料、医药、农药、炸药、香料、专业化学品等工业。对发展国民经济、改善人民生活起着极其重要的作用。化学工业所需要的芳烃主要是苯、甲苯、二甲苯。苯可以用来合成苯乙烯、环己烷、苯酚、苯胺及烷基苯等；甲苯不仅是有机合成的优良溶剂，而且可以很撑异氰酸

酯、甲酚，或通过歧化和脱烷基制备苯；二甲苯和乙苯同属C

芳烃，二甲

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苯异构体分别为对二甲苯、邻二甲苯和间二甲苯。工业上常用术语的“混合二甲苯”实际上是乙苯和三个二甲苯异构体组成的混合物。对二甲苯主要用于生产对苯二甲酸或对苯二甲酸二甲酯，与乙二醇反应生成的聚酯用于生产纤维、胶片和树脂，是最重要的合成纤维和塑料之一；邻二甲苯主要用途是生产邻苯二甲酸酐，进而生产增塑剂，如邻苯二甲酸二辛酯（DOP）、邻苯二甲酸二丁酯（DBP）等；间二甲苯的主要用途是生产间苯二甲酸及少量的间苯二腈，后者是生产杀菌剂的单体，间苯二甲酸则是生产不饱和聚酯树脂的基础原料；乙苯的主要用途是制取苯乙烯，进而生产

芳烃组分中，异丙苯用于生产苯酚/丙酮的丁苯橡胶和苯乙烯塑料等。C

9

芳烃组分中的含量太低，故工业上均由苯烃法生产。偏三量最大，但在C

9

甲苯主要用于生产偏苯三酸，进而生产幼稚增塑剂、醇酸树脂涂料、聚酰亚胺树脂、不饱和聚酯、环氧树脂的固化剂等。相当数量的偏三甲苯还用于维生素E等药品的生产。均三甲苯用于生产均苯三酸（进而制取醇酸树

芳烃中均四甲脂和增塑剂）以及染料中间体、橡胶和塑料等的稳定剂。C

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苯的主要用途是生产均苯四酸酐，进而制取聚酰亚胺等耐热性树脂，大量用与国防和航空工业等尖端部门，也用佐环氧树脂的固化剂和耐高温增塑剂。对二已苯用佐对二甲苯吸附分离中的脱附剂。萘主要用于生产染料、润滑剂、杀虫剂、防蛀剂等。

2.芳烃的分类

芳烃根据结构的不同可分为三类[2]：

2.1单环芳烃

单环芳烃又称为单环芳香烃，即苯的同系物，指分子中含有一个苯环

的芳烃。如：

苯 间二甲苯

苯及其同系物一般为无色液体，相对密度小于1，但比相对分子质量

相近的烷烃和烯烃的相对密度大。和其他烃相比，不溶于水，可溶于有机

溶剂。单环芳烃具有特殊香味，有毒。

2.2稠环芳烃

稠环芳烃又称为稠环芳香烃，指分子中含有两个或多个苯环彼此间通

过共用两个相邻碳原子稠合而成的芳烃，如：

萘 蒽 菲

2.3多环芳烃

多环芳烃又称为多环芳香烃，指分子中含有两个或两个以上独立苯环

的芳烃，如：

联苯 三苯甲烷

CH 3

甲苯

3.芳烃的来源

近二十年来，芳烃生产得到迅速的发展，1986年全世界BTX生产能力仅3291万吨，2003年世界BTX生产能力已达到8738.7万吨；中国2003年BTX生产能力达到614.8万吨[3]。

3.1从煤焦油分离[2]

芳烃最初全部来源于煤焦化工业。煤经干馏所得的黑色粘稠液体叫煤焦油，其中约含有1万种以上有机物。按照沸点，可将煤焦油分成若干馏分，各馏分中所含的主要烃类如表3-1所示。为了从各馏分中获取芳烃，常采用萃取法、磺化法或分子筛吸附法进行分离。

表3-1芳烃在煤焦油各馏分中的大致分布

馏分名称沸点范围/℃所含的主要烃类

轻油<170苯，甲苯，二甲苯

酚油170~210异丙苯，均四甲苯等

萘油210~230萘，甲基萘，二甲基萘等

洗油230~300联苯，苊，芴等

蒽油300~360蒽，菲及其衍生物，苊等3.2从石油裂解产品中分离[4]

由于有机合成工业的迅速发展，芳烃的需求量上升，煤焦化工业生产的芳烃在数量上、质量上都无法满足需求。因此许多工业发达的国家开始发展以石油为原料生产石油芳烃，以弥补不足。以石油原料裂解制乙烯、丙烯时，所得的副产物中含有芳烃。将副产物分馏可得裂解轻油（裂化汽油）和裂解重油。裂解轻油所含的芳烃以苯居多。裂解重油中含有烷基萘。

石油芳烃发展至今，已成为芳烃的主要来源，约占全部芳烃的80%。芳烃的来源构成如表3-2.1所示。

表3-2.1 芳烃来源构成/%

分布

石油

煤焦化催化重整油裂解汽油

美国79.619.1 4.0

西欧49.444.8 5.9

日本37.852.210.0石油芳烃主要来源于石脑油重整生成油及听裂解生产乙烯副产的裂解汽油，其芳烃含量与组成如表3-2.2所示。由于各国资源不同，裂解汽油生产的芳烃在石油芳烃中比重也不同。美国乙烯生产大部分以天然气凝析液为原料，副产芳烃很少，故美国的石油芳烃主要来自催化重整油。日本与西欧各国乙烯生产主要一石脑油为原料，副产芳烃较多，且从裂解汽油中回收芳烃的投资与操作费用比重整生成油生产芳烃低。因此日本与西欧各国从裂解汽油中回收芳烃量较大。

表3-2.2 芳烃含量与组成/%

组成催化重整油裂解汽油焦化芳烃

芳烃含量50~7254~73>85苯6~819.6~3665

甲苯20~2510~15.015

二甲苯21~308~145

C9芳烃5~95~15—

苯乙烯— 2.5~3.7—

非芳烃28~5027~46<15

3.3芳构化

石油中一般含芳烃较少。但在一定温度和压力下，可使石油中的烷烃和环烷烃经催化变成芳烃。其中所起的主要反应为：环烷烃脱氢形成芳烃、环烷烃异构化、脱氢形成芳烃、烷烃脱氢环化、再脱氢形成芳烃。上述反