第三章芳烃的转化详解演示文稿
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芳烃芳香性演示文稿
供电体: 苯环 吸电体: E+, Lewis 酸
第15页，共56页。
芳环上的亲电取代反应
(electrophilic aromatic substitution) :
试剂中的亲电部分从芳环上取代一个
H原子：
磺化
烷基化
硝化
SO3H
R
NO2
酰基化
卤化
X
O
H
CR
图 5.4 芳环上亲电取代反应的类型
第16页，共56页。
苯与发烟H2SO4反应，生成苯磺酸：
O O
H+ S
25 °C 浓H2SO4
OO
S OH O
三氧化硫
苯磺酸
(benzenesulfonic acid)(56%)
发烟H2SO4: H2SO4 和 SO3的混合物 反应机理:
第一步: 亲电试剂的生成
2H2SO4 SO3 + H3O + 2HSO4
第22页，共56页。
• C生H成3X络和合R物CH：2X 不形成碳正离子，而是
RCH2 X AlX3
• 发生重排：
H
+
(CH3)2CHCH2Cl
AlCl3 0 °C
C(CH3)3 + HCl
H
(66%)
CH3 C CH2 Cl AlCl3 CH3 C CH3 + Cl AlCl3
CH3
CH3
第25页，共56页。
• Friedel–Crafts 烷基化反应可以通过醇和 烯烃生成碳正离子
5.8.2 非苯芳烃 芳香性的判断
(1)轮烯
第3页，共56页。
(2) 芳香离子 (3) 并联环系 5.9 富勒烯 5.10 芳烃的工业来源 5.10.1 从煤焦油分离 5.10.2 从石油裂解产品中分离 5.10.3 芳构化 5.11 多官能团化合物的命名
4芳烃的转化
大分子烷烃加氢裂解、环 金属氧化物/ 生产航空 正构烷烃和 催化 烷烃加氢开环、芳烃加氢、 硅酸铝分子 煤油、柴 异构烷烃比 加氢 重质油 有机含硫化物、含氮化物、 筛或Al2O3 油、汽油 例相当高， 裂化 有机含氧化物、有机金属 载体 和气体 重芳烃很少 化合物加氢生产烷烃 烃类 C03、C04 热裂 和石脑 解 油 无 高碳烷烃裂解，同时伴有 脱氢、芳构化、结焦 乙烯、丙烯 基本有机 及丁二烯、 化工原料 BTX等
40
②温度
烷基化是放热反应，由热力学分析知道， 在较低的温度下有较好的平衡产率（50～ 200℃范围内，转化率达100%）。随温度 继续升高，乙基苯产率反而下降。温度的 高低还受其他因素的限制。
温度过高，催化络合物容易树脂化而活 性下降，超过120℃络合物则显著树脂化， 受AlCl3络合物催化剂稳定性的限制。
1 芳烃的来源
邻二甲苯 o-xylene
对二甲苯 p-xylene
对苯二甲酸或对苯二甲酸二甲酯， 与乙二醇生产聚酯
间二甲苯 间苯二甲酸、间苯二腈 2 m-xylene 芳烃的供需和芳烃间的相互转化
邻苯二甲酸酐，进而生产增塑剂
3
一、芳烃的来源
（一）从炼焦副产粗苯及煤焦油中获取 粗苯 ，可分离得到苯、甲苯、二甲 苯，其中苯含量50～70%； 煤焦油，分离可得到苯系、萘系，蒽 系等芳烃。
1
主要内容
3.1 概述
3.2 芳烃转化反应的化学过程
3.3 芳烃的烷基化及乙苯生产工艺 流程
2
三苯述 3.1 概
P97
下游产品
苯 苯乙烯、环己烷、苯酚、苯胺和 Benzene 烷基苯等 芳烃是重要的化工原料，其中以苯、
甲苯 甲苯、二甲苯、乙苯、异丙苯、十二 异腈酸酯、甲酚、苯等 Toluene 烷基苯和萘等尤为重要。
芳烃转化过程综述 2
芳烃转化过程综述摘要：90%左右的有机化工产品上游原料可归结为三烯、三苯、乙炔和萘，还有甲醇。
而芳烃是含苯环结构的碳氢化合物的总称。
本文是通过学习，综述芳烃转化的一些基本情况。
包括芳烃的生产和来源、芳烃的转化和芳烃的分离，达到对芳烃及化学工艺有更深一层的了解以及掌握其学习方法的效果。
一、前言芳烃中的“三苯”是化学工业的基础原料，在化学工艺的生产中具有重要的地位。
其中以苯、甲苯、二甲苯、乙苯、异丙苯、十二烷基苯和萘最为重要。
这些产品都广泛运用于合成树脂、合成纤维、合成橡胶等等工业中。
芳烃中的BTX 是化学工业中主要所需的产品，他们局有多种用途，包括可以合成其他工业原料品和用作溶剂等等。
对于发展国民经济、改善人民生活起着极为重要的作用。
我们需要通过学习，对芳烃的转化有所了解。
二、芳烃的生产芳烃最初的全部来源是煤焦化工业，但是随着有机化工业的发转，芳烃的需要越来远大，单凭煤焦化的芳烃已经满足不了工业生产的要求。
因此，许多科技先进的国家开始利用石油原料来生产芳烃，直至今天，石油生产的芳烃已经成为芳烃生产的主要来源，约占全部芳烃的80%。
2.1焦化芳烃的生产在高温的作用下,煤在焦炉碳化室中进行干馏然后发生一系列的物理化学变化生成大量的焦炭和一些粗煤气，还有少量的粗苯和煤焦油。
其中粗煤气经过初冷、脱氨、脱萘、终冷，可对粗苯进行回收。
粗苯由多种芳烃和其他化合物组成，其中最重要的是苯、甲苯和二甲苯。
粗苯经分馏，可分为轻苯和重苯。
轻苯再经分馏，塔顶馏出低沸物，塔底馏出重馏分BTX混合馏分。
而BTX的精制方法有硫酸精制法和催化加氢精制法。
2.2石油芳烃的生产以石脑油和裂解汽油为原料生产的芳烃的过程大致分为反应、分离和转化三部分。
每个国家因拥有芳烃资源的情况不同而生产模式不同。
以石脑油和裂解汽油为生产原料生产芳烃的方法有以下几种：（一）催化重整生产芳烃催化重整是炼油工业主要的二次加工装置之一，又要生产高辛烷值汽油和三苯等芳烃。
第三章 芳烃的转化
芳烃碱性大小为：
(二)正烃离子的进一步反应
正烃离子具有强的电荷中心，从而具有较高的反应活性，因此可以进一步发生 各种ห้องสมุดไป่ตู้型的转化反应。
芳烃的异构化、歧化与烷基转移和烷基化都是在酸性催化剂作用下按离子型反 应机理进行的反应，而正烃离子是非常活泼的，在其寿命的时限内可以参 加多方面的反应，因此造成各类芳烃转化反应产物的复杂化。至于不同转 化反应之间的竞争，主要决定于离子的寿命和它在有关反应中的活性。
Cyclar工艺：更好地利用石油液化气和油田 伴生气，将其转化为价位更高的芳烃是十分 活跃的研究课题，其中由C3和C4烃类出发， 经脱氢、齐聚和脱氢环化等一系列过程而 转化为苯、甲苯、二甲苯等芳烃的Cyclar工 艺最受重视。该法是以改性的分子筛为催化 剂，在接近常压和500℃的条件进行芳构化。 典型的产品收率见表。由于所得产品含非芳烃 少，故不需经抽提可直接用精馏法分离出苯、 甲苯和C8芳烃。
动力学和工艺条件
动力学：在丝光沸石催化剂上和临氢条件下得到的甲苯歧化初始反应速度方程 式为：
由式可知，在一定压力范围内，歧化速度是随甲苯分压增加而加快。但其加快 的程度随甲苯分压的增加而渐趋缓慢，当甲苯分压大于0.304MPa时，对歧 化速度的影响很小。在临氢条件下，如总压过高会促进苯核加氢分解等副 反应的进行。而适宜压力的选择与氢纯度和催化剂的活性有关，目前生产 上选用总压为2.55-3.40MPa，循环氢气纯度为80％(摩)以上。不临氢时，因 甲苯压力增加会加速芳烃的脱氢绍合成焦反应，故宜在常压下进行。 工艺条件： (1)原料中杂质含量。水使分子筛催化剂的活性下降；有机氮影响 催化剂的酸性，重金属如砷、铅、铜等能促进芳烃脱氢，加速缩合反应。 (2)C9芳烃的浓度和组成。当原料中三甲苯浓度为50％左右时，反应生成液 中C8芳烃的浓度最高。(3)氢烃比。氢气的存在抑制生焦生碳等反应的进行 对改善催化剂表面的积炭程度有显著的效果。一般选用氢与甲苯的摩尔比 为10左右。C9芳烃比甲苯易发生氢解反应，要消耗氢，故需适当提高氢烃 比。(4)液体空速。转化率随空速的减小而增大；随温度的升高而增大。
第三章化学毒物的生物转化详解演示文稿
P-450是一个蛋白质超家族，其每一种对底 物专一性都有特征性谱，
基本组成
血红蛋白类：cytP450、cytb5均含有铁卟啉的结 构具有传递电子的功能
黄素蛋白类：NADPH-cyt P-450还原酶和NADHcyt b5还原酶，主要是传递电子并提供电子
磷脂类：促进上述两类酶的相互作用，具体功能 是对膜上各蛋白酶起固定作用。促进底物的羟基 化反应或增强外源性化学物与cytP 450 的结合作 用
第三章化学毒物的生 物转化详解演示文稿
优选第三章化学毒物 的生物转化
不经转化排出体外（极少数） 毒物 经转化后毒性降低（绝大多数）
转化后毒性显现（多数化学致癌物） 生物转化的场所：全身各组织器官。主要有
肝、肾、肺、消化道和胎盘。肝脏是最主要 的生物转化器官。
总体上，生物转化的意义是使外源化学物的水溶性增加，不易通过生物膜 进入细胞，容易排泄到尿和胆汁中。
③加入分子氧形成氧化型的三重络 合物，氧被还原；
④第二个电子由细胞色素b5供给；
⑤伴随质子的导入，生成一分子水， O-O键的解离产生了极强的活性氧；
⑥底物和活性氧结合生成羟化的产 物ROH，P-450返回静止状态。
在此一连串的反应中P-450进行了 一次循环。
氧化作用
P-450催化氧化
脂肪族和芳香族羟化:八甲磷 双键的环氧化： 杂原子(S-,N-,I-)氧化和N-羟化 杂原子(O-,S-,N-)脱烷基 氧化基团转移
细胞色素P-450的专一性不强，凡有一定脂溶性 的外来物质都能通过不同类型反应被其氧化，形 成多种代谢物。
主要的氧化反应有羟化、脱烷基、氧化、脱硫、 脱氨、环氧化等反应方式。
P-450
P-450是细胞色素P-450的简称(也简称为 CYP)，是位于微粒体膜(滑面内质网)上的 一组酶。它的名字来源于与CO结合后在 450nm处有吸收峰。P-450在动物界的分布 非常广泛，种类非常多。
基本组成
血红蛋白类：cytP450、cytb5均含有铁卟啉的结 构具有传递电子的功能
黄素蛋白类：NADPH-cyt P-450还原酶和NADHcyt b5还原酶，主要是传递电子并提供电子
磷脂类：促进上述两类酶的相互作用，具体功能 是对膜上各蛋白酶起固定作用。促进底物的羟基 化反应或增强外源性化学物与cytP 450 的结合作 用
第三章化学毒物的生 物转化详解演示文稿
优选第三章化学毒物 的生物转化
不经转化排出体外（极少数） 毒物 经转化后毒性降低（绝大多数）
转化后毒性显现（多数化学致癌物） 生物转化的场所：全身各组织器官。主要有
肝、肾、肺、消化道和胎盘。肝脏是最主要 的生物转化器官。
总体上，生物转化的意义是使外源化学物的水溶性增加，不易通过生物膜 进入细胞，容易排泄到尿和胆汁中。
③加入分子氧形成氧化型的三重络 合物，氧被还原；
④第二个电子由细胞色素b5供给；
⑤伴随质子的导入，生成一分子水， O-O键的解离产生了极强的活性氧；
⑥底物和活性氧结合生成羟化的产 物ROH，P-450返回静止状态。
在此一连串的反应中P-450进行了 一次循环。
氧化作用
P-450催化氧化
脂肪族和芳香族羟化:八甲磷 双键的环氧化： 杂原子(S-,N-,I-)氧化和N-羟化 杂原子(O-,S-,N-)脱烷基 氧化基团转移
细胞色素P-450的专一性不强，凡有一定脂溶性 的外来物质都能通过不同类型反应被其氧化，形 成多种代谢物。
主要的氧化反应有羟化、脱烷基、氧化、脱硫、 脱氨、环氧化等反应方式。
P-450
P-450是细胞色素P-450的简称(也简称为 CYP)，是位于微粒体膜(滑面内质网)上的 一组酶。它的名字来源于与CO结合后在 450nm处有吸收峰。P-450在动物界的分布 非常广泛，种类非常多。
【实用】芳烃和结构解析初步有机化学PPT文档
+RXA3lX
R +HX
常用的cat. ：无水AlCl3、FeCl3、ZnCl2、BF3、H2SO4等。
常用的烷基化试剂：R X 、C=C 、R OH。
(2) F – C 酰基化反应：
=OA 3l X
+ R C
COR +HX
X
常用的酰基化试剂：RCOX、( RCO)2O、RCOOH。
5. 氯甲基化：
H3C
对二甲苯
OH
邻甲基苯酚
（1，2-二甲苯） （1，2-二甲苯） （1，2-二甲苯） （ o-二甲苯） （ m-二甲苯） （ p-二甲苯） （ o-甲基苯酚）
4、多取代苯的命名
a 取代基的位置用邻、间、对或2，3，4,……表示
b 母体选择原则（按以下排列次序，排在后面的为母体，排 在前面的作为取代基。）选择母体的顺序如下：
概述
芳烃，也叫芳香烃，一般是指分子中含苯环结构的碳氢化合物。 芳香二字的来由最初是指从天然树脂（香精油）中提取而得、 具有芳香气的物质。 现代芳烃的概念是指具有芳香性的一类环状化合物，它们不一 定具有香味，也不一定含有苯环结构。 芳香烃具有其特征性质——芳香性（易取代，难加成，难氧 化）。
苯的分子式为：C6H6，其C / H与乙炔类似 ，为 1∶1， 可见它具有高度的不饱和性，因而，应发生下面的反应：
+(H 3C + 3 H C H l 无 O Z2 水 n )3 ClCH +H 2 O 2C
该反应的应用价值在于：—CH2Cl可以顺利地转变为—CH3、—CH2OH、 —CH2CN、—CHO、—CH2COOH、—CH2N( CH3)2等基团。
加成反应
1. 加氢反应:
+3H 2 1 8 0 ~ 2 1 0 N 。 C ,1 8 M iP a
R +HX
常用的cat. ：无水AlCl3、FeCl3、ZnCl2、BF3、H2SO4等。
常用的烷基化试剂：R X 、C=C 、R OH。
(2) F – C 酰基化反应：
=OA 3l X
+ R C
COR +HX
X
常用的酰基化试剂：RCOX、( RCO)2O、RCOOH。
5. 氯甲基化：
H3C
对二甲苯
OH
邻甲基苯酚
（1，2-二甲苯） （1，2-二甲苯） （1，2-二甲苯） （ o-二甲苯） （ m-二甲苯） （ p-二甲苯） （ o-甲基苯酚）
4、多取代苯的命名
a 取代基的位置用邻、间、对或2，3，4,……表示
b 母体选择原则（按以下排列次序，排在后面的为母体，排 在前面的作为取代基。）选择母体的顺序如下：
概述
芳烃，也叫芳香烃，一般是指分子中含苯环结构的碳氢化合物。 芳香二字的来由最初是指从天然树脂（香精油）中提取而得、 具有芳香气的物质。 现代芳烃的概念是指具有芳香性的一类环状化合物，它们不一 定具有香味，也不一定含有苯环结构。 芳香烃具有其特征性质——芳香性（易取代，难加成，难氧 化）。
苯的分子式为：C6H6，其C / H与乙炔类似 ，为 1∶1， 可见它具有高度的不饱和性，因而，应发生下面的反应：
+(H 3C + 3 H C H l 无 O Z2 水 n )3 ClCH +H 2 O 2C
该反应的应用价值在于：—CH2Cl可以顺利地转变为—CH3、—CH2OH、 —CH2CN、—CHO、—CH2COOH、—CH2N( CH3)2等基团。
加成反应
1. 加氢反应:
+3H 2 1 8 0 ~ 2 1 0 N 。 C ,1 8 M iP a
第三章 芳烃转化过程
补充氢 循环氢
表 3-6 温度对二甲苯异构化反应平衡组成的影响 温度/℃ 371 427 482 二甲苯异构体的平衡组成（摩尔分数） 间二甲苯 0.527 0.521 0.517 对二甲苯 0.237 0.235 0.233 邻二甲苯 0.236 0.244 0.250
至燃料系统
甲苯
反 应 器
分 离 器
一、C8芳烃的的组成与性质
表 3-11 C8 芳烃各异构体的某些性质 性质 组分 邻二甲苯 间二甲苯 对二甲苯 乙苯 沸点/℃ 144.411 139.104 138.351 136.861 熔点/℃ -25.173 -47.872 13.263 -94.971 相对碱度 2 3-100 1 0.1 与 BF3-HF 生成配 合物相对稳定性 2 20 1 -
+
三、工业生产方法
脱烷基制苯主要工艺方法
催 化 工艺方法 原料 剂 组 成 Hydeal （UOP 公司） Pyrotol （ Airproducts 裂解汽油 and Ｃｈｅｍｉ -ｃａｌｓ公司） HAD(ARCO /HRI 公司) 甲苯、混合 芳烃 入 MHC 裂解汽油 (日本三菱公司) 出口 ＜700 口 2.45 98%-99% 98%-99% 677-704 3.9-4.9 96%-100% 96%-100% Al2 O3 Cr2 O3 / 600-650 5.9-6.9 98.5% 98.5% 4-5 芳烃萃取 物 Cr2 O3 / 600-650 Al2 O3 3.4-3.9 0.5 ＞98% 99.98% 1.5 工艺条件 理论产率 温度 /℃ 压力 /MPa 空速 的收率 /h-1 命/a 苯纯度 剂 寿 催 化
④ 贵金属-氧化硅-氧化铝催化剂（异构化）
⑤ 分子筛催化剂
表 3-6 温度对二甲苯异构化反应平衡组成的影响 温度/℃ 371 427 482 二甲苯异构体的平衡组成（摩尔分数） 间二甲苯 0.527 0.521 0.517 对二甲苯 0.237 0.235 0.233 邻二甲苯 0.236 0.244 0.250
至燃料系统
甲苯
反 应 器
分 离 器
一、C8芳烃的的组成与性质
表 3-11 C8 芳烃各异构体的某些性质 性质 组分 邻二甲苯 间二甲苯 对二甲苯 乙苯 沸点/℃ 144.411 139.104 138.351 136.861 熔点/℃ -25.173 -47.872 13.263 -94.971 相对碱度 2 3-100 1 0.1 与 BF3-HF 生成配 合物相对稳定性 2 20 1 -
+
三、工业生产方法
脱烷基制苯主要工艺方法
催 化 工艺方法 原料 剂 组 成 Hydeal （UOP 公司） Pyrotol （ Airproducts 裂解汽油 and Ｃｈｅｍｉ -ｃａｌｓ公司） HAD(ARCO /HRI 公司) 甲苯、混合 芳烃 入 MHC 裂解汽油 (日本三菱公司) 出口 ＜700 口 2.45 98%-99% 98%-99% 677-704 3.9-4.9 96%-100% 96%-100% Al2 O3 Cr2 O3 / 600-650 5.9-6.9 98.5% 98.5% 4-5 芳烃萃取 物 Cr2 O3 / 600-650 Al2 O3 3.4-3.9 0.5 ＞98% 99.98% 1.5 工艺条件 理论产率 温度 /℃ 压力 /MPa 空速 的收率 /h-1 命/a 苯纯度 剂 寿 催 化
④ 贵金属-氧化硅-氧化铝催化剂（异构化）
⑤ 分子筛催化剂
3 芳烃转化-2013.3.23
50%时,产物中C8芳
烃浓度最高。
三甲苯浓度对产物分布的影响
C9芳烃中除了三甲苯外还有三个甲乙苯异构体和丙苯，
除了发生甲基转移反应外，主要发生氢解反应.
甲基转移反应
甲基转移反应和氢解 反应，会增加乙苯， 氢解反应 增加氢气消耗。故原 料中甲乙苯和丙苯应 限量。
（三）氢烃比
氢气的存在可以抑制生焦生碳等反应，改善催化剂表面的
图2-16 移动床连续吸附示意图
模拟移动床的作用原理
模拟移动床的作用原理在于固体吸附剂以固
定床形式不动，而连续改变物料进出口位置，模
拟移动床的操作，从而实现分离的目的。
④模拟移动床吸附分离流程 立式吸附塔和卧式吸附塔
A、立式吸附塔
图2-17 立式模拟移动 床吸附分离示意图
立式吸附分离的关键设备是循环泵和旋转阀 循环泵是保证模拟移动床两个吸附塔之间液体正常循环流动的 设备，共两台。
和烷基转移是一种能最大限度生产对二甲苯的方法。
甲苯歧化的催化剂
硅铝系催化剂 硼铝系催化剂
添加活性金属（Ag，Zn等）的SiO2-Al2O3
添加活性金属（Ag，Zn等）的B2O3-Al2O3 Y型
分子筛催化剂
M型（即丝光沸石）
ZSM系分子筛
甲苯歧化的动力学
k0 K p r0 (1 K T pT ) 2
( x / y) A ( x / y) R
x：组分1的浓度，％(摩尔)； y：组分2的浓度，％(摩尔)； A：代表吸附相； B：代表吸余相(或称未被吸附相)
• ① 吸附剂
工业上采用的吸附剂，相当一部分是被Na, K, Ca, Ba等离子交 换的Y型分子筛或X型分子筛。对于每一种吸附剂在一定的吸附 温度下和一定的组分浓度下，具有一定的β值。温度越高，β 越小，对同一物质，β值越大，随平衡浓度的变化越大。某些Y 型分子筛于180℃，气相吸附C8芳烃的β值列于表。
芳烃烷基化
尾气处理 a、回收苯和cat b、将HCl中和 c、其它的作燃烧气或排空(小规模排空、大规模作燃烧气）
4.2 芳烃转化的工艺条件和工艺流程
(1)冷凝—水吸收法
缺点：需很低的温度才能将苯冷却下来
塔顶气
分
分
离
离
苯+cat 返回反应器
尾气 废酸水
4.2 芳烃转化的工艺条件和工艺流程
(2) 吸收—水吸收法
+ CH3CH CH3
CH3CHCH3
97.8kj/mol
配比5：1， 丙烯浓度40-60% 绝热式反应器，过量的苯和乙烯丙烷，可将热量带出去。 冷激式多段反应器，温度相差不大，容易调节每段配比
4.2 芳烃转化的工艺条件和工艺流程
水
C30～C3=
少量排空,大量循环
多异丙苯去歧化
异丙苯
17atm 脱 丙 烷 塔
化反应例外),会分析应该控制的工艺条件(对芳烃烷基化而 言) (1)~(4)，理解烷基cat的质子酸中心和Lewis酸中心。
4.2 芳烃转化的工艺条件和工艺流程
工艺流程 鼓泡塔
传热方式，塔下部夹套
开车时,作为加热 正常工作时,作为冷却
大部分热量是依靠部分苯蒸发带出
尾气 2~3%的C2=，6%HCl，烷烃，惰性杂质（气体） 苯蒸汽、夹带的cat络合物
按沸点由低到高，将苯、乙苯、二乙苯、多乙苯拿出节省能量
苯
乙苯
乙苯+二乙苯
二乙苯
多乙苯
1
2
3
4
5
1-3塔在常压
4-5塔在真空
焦油
4.2 芳烃转化的工艺条件和工艺流程
如何保证②塔顶乙苯纯度高？ 不可能使塔顶乙苯纯度高，塔底又不含乙苯 ∵要么控制塔顶，要么控制塔釜 ∴设置一个③塔，使残余的乙苯循环。这里二乙苯
4.2 芳烃转化的工艺条件和工艺流程
(1)冷凝—水吸收法
缺点：需很低的温度才能将苯冷却下来
塔顶气
分
分
离
离
苯+cat 返回反应器
尾气 废酸水
4.2 芳烃转化的工艺条件和工艺流程
(2) 吸收—水吸收法
+ CH3CH CH3
CH3CHCH3
97.8kj/mol
配比5：1， 丙烯浓度40-60% 绝热式反应器，过量的苯和乙烯丙烷，可将热量带出去。 冷激式多段反应器，温度相差不大，容易调节每段配比
4.2 芳烃转化的工艺条件和工艺流程
水
C30～C3=
少量排空,大量循环
多异丙苯去歧化
异丙苯
17atm 脱 丙 烷 塔
化反应例外),会分析应该控制的工艺条件(对芳烃烷基化而 言) (1)~(4)，理解烷基cat的质子酸中心和Lewis酸中心。
4.2 芳烃转化的工艺条件和工艺流程
工艺流程 鼓泡塔
传热方式，塔下部夹套
开车时,作为加热 正常工作时,作为冷却
大部分热量是依靠部分苯蒸发带出
尾气 2~3%的C2=，6%HCl，烷烃，惰性杂质（气体） 苯蒸汽、夹带的cat络合物
按沸点由低到高，将苯、乙苯、二乙苯、多乙苯拿出节省能量
苯
乙苯
乙苯+二乙苯
二乙苯
多乙苯
1
2
3
4
5
1-3塔在常压
4-5塔在真空
焦油
4.2 芳烃转化的工艺条件和工艺流程
如何保证②塔顶乙苯纯度高？ 不可能使塔顶乙苯纯度高，塔底又不含乙苯 ∵要么控制塔顶，要么控制塔釜 ∴设置一个③塔，使残余的乙苯循环。这里二乙苯
第三章 芳烃的转化
X ( m ) + X (o) HBF4 ⎯ ⎯→ X (o) + X ( m ) HBF4
即，在络合物层(下层)中，间二甲苯浓度最大， 而在烃液层中其含量越低。 ＝＝＞ 分离出间二甲苯。
ห้องสมุดไป่ตู้
¾
操作条件： T=0℃ P=0.4 MPa 解络/40～170℃，加热。 萃取 ＝＝＞ 得：＞98%间二甲苯。
Ⅱ、移动床吸附分离缺点 A、吸附剂磨损破裂 B、吸附剂均匀移动难以实现 无法工业化。
Ⅲ、模拟移动床吸附分离 固体吸附剂在床内固定不动，而物料的进、出 点连续向上移。其作用原理，事实上与移动床吸附 分离原理相同。同时,∵ 吸附剂在塔内固定，故可 工业化。 具体有两种形式装置 立式吸附塔（图2-17） 卧式吸附塔
图2-2
对二
第二节
一、C8芳烃的转化
C8芳烃的转化与分离
工业上C8芳烃常通过甲苯歧化、催化重整、催 化裂解和煤焦油分离获得。这些C8芳烃含有邻二甲 苯、间二甲苯、对二甲苯、乙苯等四种异构体，其 中间二甲苯含量最多，邻二甲苯和对二甲苯的含量 相近，乙苯的含量则随来源不同而已。 从应用角度看，对二甲苯的需求量最大，因此 采用分离和异构化相结合的工艺生产各异构体。
1、主要转化反应 除了脱烷基转化反应外，均在酸性催化剂下进 行。 ①、C8的异构化反应 以二甲苯为例：
②、甲苯的歧化反应
③、C9的烷基转移反应
④、烷基化反应
⑤、烷基芳烃的脱烷基化反应
2、转化反应机理 芳烃或烷基化试剂 离子
⎯ ⎯→转化反应。
⎯⎯→芳烃或烷烃正碳
H+
如： ①、异构化反应：
②、岐化反应：
工业分离主要方法：有， 低温结晶分离方法 络合萃取分离方法 模拟移动床吸附分离方法
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指标： 含硫<2×10-6 (W%)
二段加氢工艺流程
C6-C9
Co-Mo-Al2O3 280-300℃
80-
P13d0/℃Al2O3 裂解汽油二段加氢制芳烃流程示意图
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
2.芳烃的萃取分离
液液萃取法（抽提法）
裂解原料及裂解条件不同
裂解汽油的收率和组成不同
石脑油为裂解原 料生产乙烯
煤柴油为裂解原 料生产乙烯
20%的裂解 芳烃含量为
汽油
40～80%
裂解汽油产 芳烃含量达 率约为24% 45%左右
裂解汽油中的苯约占 C6～C8芳烃的 5 0%， 比重整产物中的苯高出约5～8%。
裂解汽油组成
以石脑油为原料不同裂解深度时裂解汽油组成
甲苯、间二甲苯及C9芳烃未得到重大的化 工利用
芳烃转化的工业应用
开发芳烃转化工艺使能 根据市场需求，调节各 种芳烃的含量
聚苯乙烯
聚酯纤维
小结
苯、甲苯、二甲苯 芳烃 异丙苯、十二烷基苯和萘等
芳烃的来源：
（1）炼焦副产的粗苯、煤焦油
（2）裂解汽油 （3）催化重整油
工艺过程：反应 分离 转化
Ⅰ.化学反应
化工型常用的加工方案:
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：
重整氢
重
整 原 预分馏 重
≤C5烃
芳
重整原料 料 的
脱砷
整 反
重整生成油
烃 抽
预
应
提
处 加氢
理
非芳烃
精
芳烃
馏 芳
烃
苯 甲苯 二甲苯 重芳烃
三、 芳烃转化
芳烃的需求量
苯与对二甲苯的需求量最大，其次是邻二 甲苯
重苯
二甲苯 甲苯 苯
石油芳烃生产方法
工艺过程： 反应 分离 转化 原料： 石脑油 裂解汽油 生产过程
石油芳烃的生产过程
原料
邻二甲苯 对二甲苯
(二)从裂解汽油中获取芳烃
● 裂解汽油含有C6～C9芳烃，因而它是石油芳烃
的重要来源之一。
● 裂解汽油中除含有50 ～ 70％左右的芳烃外，
还含有20％左右的单烯烃、双烯烃和烯基芳烃 (如苯乙烯)以及微量的硫、氮、氧、氯等物质。
一段加氢（低温液相加氢） P98 图2-1
二烯烃 烯基芳烃
单烯烃 芳烃
工艺条件：Pd/Al2O3 催化剂 (低温80-130℃液相反应) 指标：二烯烃含量< 2%
二段加氢（高温气相加氢） P98 图2-1
单烯烃
饱和烃
脱除S 、O 、 N 等有机化合物
工艺条件：Co-Mo-Al2O3催化剂 (较高温度280-300℃ 气相反应)
对溶剂性能的基本要求 对芳烃的溶解选择性好、溶解度高 与萃取原料密度差大 蒸发潜热与热容小、蒸汽压小 有良好的化学稳定性与热稳定性、腐蚀性小
芳烃的萃取分离常用的溶剂： 环丁砜 N-甲基吡咯烷酮 二甲基亚砜 二乙二醇醚
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
(三) 从重整汽油中获取芳烃
“重整”是指对烃类分子结构进行重 新排列，“催化重整”就是利用催化 剂对烃类分子结构进行重新排列。
重整汽油含50-80%的芳烃 用于生产高辛烷值汽油或BTX等芳烃，其中约 10％的装置用于生产芳烃产品。
美国UOP公司第一套铂重整装置工业化 60年代 工业上成功应用双催化剂(铂—铱、铂—锡) 70年代 实现移动床催化剂连续再生
CH3
CH3
CH3 CH3
3H2
这类反应的特点是吸热、体积增大、生成 苯并产生氢气、可逆反应。
（2）五元环烷烃异构脱氢反应
CH3
3H2
CH3
CH3
CH3 3H2
CH3
特点：吸热、体积增大、生成芳烃并产生氢气的可逆反应。 其反应速度稍慢于六元环烷烃脱氢，是生成芳烃的主要 反应。
重要的化 工原料
应用：合成树脂、合成纤维和合成橡胶工业
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
加乙烯烷基化
乙苯 丙酮
脱氢
苯乙烯
聚苯乙烯、丁苯橡胶、 ABS树脂
双酚A 聚碳酸酯、环氧树脂
加丙烯烷基化 异丙苯 苯酚
酚醛树脂、苯胺、壬基酚等
加十二烯
十二烷基苯
苯
硝化、还原、光气化
甲苯二异氰酸酯
聚氨酯类泡沫塑料、聚氨酯橡胶
对二甲苯
氧化
对苯二 甲酸
聚酯树脂、 涤纶
二
甲
间二甲苯 异构化
对二甲苯
农药、
苯
氨氧化
间苯二腈
聚酰胺
纤维
邻二甲苯 氧化
邻苯二 甲酸酐
医药、染料、 增塑剂
萘
氧 化
烷基萘
脱烷基
萘
氧化
一、芳烃的来源
煤焦化芳烃
（1）炼焦副产的粗苯、煤焦油 3%
第三章芳烃的转化详解演示文 稿
优选第三章芳烃的转化
了解芳烃系 主要产品的 性质、用途 及工业生产
方法
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
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
第一节 概 述
苯、甲苯、二甲苯 芳烃
异丙苯、十二烷基苯和萘等
裂
40~60% C6-C9芳烃
解
汽
二烯烃、单烯
油
烃 、烷烃
组
成 氧、氮、硫及
砷的化合物
受热和光的作用下
很易氧化并聚合
需
脱 对后序生产芳烃工 除
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。
1.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：
合成洗涤剂
苯
加氢
环己烷
己内酰胺聚酰胺纤维来自氯化氯苯染料中间体、医药
氧化 硝化
顺丁烯二酸酐 四氢呋喃、1，4-丁二醇 医药、聚氨酯
硝基苯 苯胺
二苯基甲烷二异氰酸酯、橡胶助剂、 染料、医药、农药
聚氨酯纤维
硝化 歧化
硝基甲 苯
染料中间体、炸药 苯、二甲苯
甲 苯
氧化
苯甲酸
染料中间体、医药、 增塑剂
临氢脱烷基
催化重整过程中的化学反应主要有以下几类：
① 六元环的脱氢反应
快
② 五元环的异构脱氢反应 慢 ③ 烷烃的环化脱氢反应 最慢 ④ 异构化反应
⑤ 加氢裂化反应
⑥ 烯烃的加氢饱和反应
⑦ 生焦反应
生成芳香 烃的反应
1．芳构化反应 （1）六元环烷烃脱氢反应
3H2
CH3
CH3
重整过程中 生成芳烃的 主要反应
3H2
石油芳烃
（2）烃裂解副产的裂解汽油 27%
（3）催化重整油
70%
不同国家芳烃来源构成
芳烃总产量的90％以上来自石油
二、芳烃的生产
焦化芳烃生产方法
（1）从炼焦副产粗苯及煤焦油中获取
煤干馏
粗煤气
初冷、净化、终冷 洗油吸收 蒸馏脱吸
粗苯
组成？
粗苯组成
粗 分馏 苯
轻苯 分馏 BTX混合馏分 分馏
硫酸精制催化加氢精制