粗苯的加氢精制

粗苯的加氢精制

1. 粗苯加氢精制的应用历史与现状

所谓“ 粗苯加氢”实质上是“ 轻苯加氢”。即：在一定的温度、压力条件下，在专用催化剂、纯氢气的存在下，通过与氢气进行反应，使轻苯中的不饱和化合物得以饱和；使轻苯中的含硫化合物得以去除，转化成硫化氢气体。然后再对“加氢油”进行精馏，最终可以获得高纯度的苯类产品。显然，采用此工艺，没有污染物产生，产品质量好，越来越得到人们的青睐，是今后的发展方向。

对轻苯进行加氢精制工艺早在20 世纪50 年代就在国外得到了工业应用。目前发达的国家，如美、英、法、德、日等均已广泛采用这个先进的加氢精制工艺。而在国内，直到上世纪70 年代，北京燕山石油化工公司从西德引进第一套“ Pyrotol 制苯” 装置，利用

裂解汽油为原料，经加氢以获得高纯度石油苯；接着，80 年代初，宝钢的一、二期工程从日本引进了一套“ 高温Litol ”加氢装置，对焦化轻苯进行加氢精制；尔后，河南“ 平顶山帘子布厂” 也引进了一套“ 高温Litol ”装置。近年来，石家庄焦化厂、宝钢三期工程引进了德国的“ K.K 技术”，即：“ 中温Litol ”装置。北京焦化厂也建成了国内自行设计的

“ 中温加氢”装置，并已过关。另外，山西太原等地也正在建设了轻苯加氢装置。可见，粗苯加氢精制是国内今后的发展方向。

轻苯的加氢精制工艺方法很多，其中工业应用的有下列几种：

（1）鲁奇法——该法所采用的催化剂为氧化钼、氧化钴和三氧化二铁；反应温度为350~380 C；以焦炉煤气为直接氢气源；操作压力为2.8Mpa。该法的苯精制率较高，加氢油采用共沸蒸馏法或选择萃取法进行分离，可以制得结晶点为5.5 C的高纯度苯。

（2）考柏斯法——该法也是采用氧化钼、氧化钴和三氧化二铁为催化剂；反应

温度也为360~370 C ,操作压力较高，为5.0Mpa ;也可采用焦炉煤气作为

氢气源；苯的精制率为可达到97~98%。

(3)莱托法——该法采用三氧化二铬为催化剂；反应温度为600~650 C ;操作压力为6.0Mpa ，可以采用焦

炉煤气作为氢气源。该法的特点是能够使苯的同系物脱烷基转化成苯，故苯的总收率可高达110%。

此外，还有美国环球石油产品公司以金属钴、钼作为催化剂的U.O.P 催化加氢法；以加氢净化与选择萃取相结合的深度净化的尤迪克斯法等。

以上各法在许多国家均有应用，其中“ Litol 法”虽然于上世纪60 年代才用于工业生产，但由于该法的苯产率高、苯产品纯度高，故获得广泛的应用。其实，宝钢一、二期所采用的就是该“高温Litor 法”。而宝钢三期采用的就是“鲁奇法”。2、催化加氢的反应机理 2.1 催化反应的基本概念在化学反应中，由反应物转变为产物，反应物分子的原子或原子团必须重新组合，要实现这一过程，该反应物分子必须获得足够的能量才行。获得能量的分子称为“活化分子”。但是，对许多化学反应来说，在一般的条件下，活化分子的数量极少，以使反应实际上并不能进行。若要使得反应顺利进行，就必须使大量的反应分子获得至少等于活化能“ E”的额外能量。升高温度是常用的方法之一。但是，在高温下进行工业生产，必然要从外界提供能量，增加能量消耗与生产成本。再说，有很多反应即使在高温下也难以顺利进行。因此，必须采用催化反应，即：加入适当的催化剂，以降低反应的活化能。

显然，在催化反应过程中，催化剂能使反应的活化能降低，即：反应分子不需要具有像非催化过程中那么高的能量就能使反应顺利进行。由于反应速度与活化能呈指数函数的关系。所以，活化能的降低对反

应速度的增加影响极大。但必须注意，催化剂的存在只能改变化学反应大平衡的速度和使化学反应朝向几个可能的方向之一进行，而不能使那些在热力学上不可能进行的反应发生。这就是催化剂的功用所在。

（1）催化剂——

催化剂是一种能够改变化学反应速度、而本身并不参与反应生成最终产物的物质。它可以是单一物质、或几种物质组成的复合物。其存在的状态可以为气体、液体

或固体。其中固体催化剂在工业上的应用最广，也最为重要。

固体催化剂通常由活性物质（金属或金属氧化物，称为“主催化剂”）、助催化剂和载体等物质

组成。有时还添加成型剂或造孔物质，以便于制成所需的形状或改变孔隙的结构与强度。

催化剂的催化功效的大小，一般以催化剂的活性来衡量。对工业催化剂而言，其活性常以单位体积（或重量）催化剂在一定温度、压力、反应物浓度和空速等反应条件下，单位时间内所得到的产品产量来表示。或者以产物的产量换算为“转化率x”表示，即：x= （反应了的克分子数/ 通过催化剂床层的反应物的克分子数）*100% 上述表示式并不严格，只是便于衡量催化剂的能力。当研究物质的催化化学性能时，可采用所谓的“催化剂比活性” 来表示。若1 克催化剂的表面积为S 比，总活性为A,则：比活性A比=A/S比。

当化学反应在理论上可能有几个反应方向时，通常一种催化剂在一定条件下，只对其中一个反应方向起加速作用，这种性能称为“ 催化剂的选择性”。该催化剂的选择性（s ）常以下式表示：

s=（所需产物的克分子数/ 通过催化剂床层后反应了的原料的克分子数）*100%

由于许多工业过程除主反应外，常伴有副反应，所以选择性总是小于100%。固体催化剂的表面能够吸附各种气体或液体分子，这种吸附现象与多相催化作用间有密切关系。

根据分子在固体表面上的吸附性质，可以分为物理吸附与化学吸附。

物理吸附是靠分子间的“范德华力”，即分子间的引力来进行的。该类型的吸附只有在低温下才能呈现；吸附热很小，吸附速度快，易达到平衡，故没有选择性。由于物理吸附是在低温下进行，且吸附的速度随着温度的升高而下降。故此类型的吸附在催化作用中的影响很小。

化学吸附是指被吸附分子与固体能发生某种化学作用，具有化学反应的性质。吸附热一般大于42kj/mol 。在一定的温度范围内，化学吸附的速度随温度的升高而增加。化学吸附有一定的吸附选择性，且常是不可逆的。

工业催化剂在性能上的要求是：活性要高；选择性要好；对热与毒物要稳定；机械强度要高；反应物易于流过；导热性要好等