芳烃及其化工产品生产

2.2重整催化剂
石油化工工艺学
重整催化剂是一种或多种金属元素高度分散在多 孔载体上制成，主金属是铂。
重整催化剂是一种双功能催化剂，卤素及载体提 供酸性功能，用以促进五元环和六元环等烷烃的 异构化；金属组元提供脱氢功能，缺一不可。
2.3重整过程反应条件
石油化工工艺学
（1）反应温度：对强烈吸热的芳构化反应来说， 增加反应温度既增加了热力学推动力，又提高了 反应速度因而对芳构化反应十分有利。
芳烃抽提溶剂
石油化工工艺学
(1)溶剂对芳烃选择性高，对芳烃的溶解能力大； (2)与抽提原料的密度差大、与抽出物沸点差大； (3)表面张力大； (4)溶剂本身气化潜热小，热容小； (5)凝点低，毒性小，腐蚀性小，化学稳定性和热稳定性
高； (6)溶剂价廉易得。
石油化工工艺学
芳烃及其化工产品生产
甲苯
三硝基甲苯
TNT炸药
甲苯二异腈酸酯
聚氨基甲酸酯
苯甲酸 苯 对二甲苯
己内酰胺
尼龙6
目录
苯、甲苯和二甲苯 催化重整生产芳烃 芳烃歧化与烷基转移生产芳烃 芳烃烷基化生产烷基苯 C8芳烃异构化 C8混合芳烃的分离 苯乙烯的生产 环己烷与环己酮生产 对二甲苯氧化生产对苯二甲酸
2.1重整化学反应
石油化工工艺学
（1）六元环烷脱氢（芳构化）反应
+ 3H2
（2）五元环烷烃异构化脱氢（芳构化）反应
CH3
（3）烷烃的脱氢环化反应 C6H14
H2 C HC CH2 4H2
HC CH C H
+ 3H2
（4）烷烃的异构化反应 n-C6H14
C6
（5）加氢裂化反应 n-C6+H2
C1+n C5, i C5, t C6
提
苯
甲苯 二甲苯
苯
甲 苯
二 甲 苯
>130℃组分
重芳烃
图8-4 重整装置各单元组合示意图
2.5 石油芳烃抽提
石油化工工艺学
催化重整油和加氢裂解汽油都是芳烃与非 芳烃的混合物，故存在芳烃分离间题。由 于相同碳原子数的烷烃、环烷烃和芳烃间 沸点十分相近，芳烃与许多非芳烃又易形 成低沸共沸物，所以用一般精馏法难以获 得纯芳烃。在工业生产中，主要采用溶剂 抽提（液-液萃取）法。
CH3
HNO3 H2SO4
CH3
CH3 NO2
CH3
CH3 NO2
HNO3
H2SO4
CH4
CH3
2
CH3 CH3
NO2
O2N
CH3
H2SO4 HNO3
NO2 CH3
H2SO4
CH3
NO2
NO2
NO2
CH3 SO3H
CH3
HNO3
(NO2)2 CH3
H2SO4
NO2 O2N
CH3 NO2
NO2
(TNT)
图8-1苯的化工利用
1.2 甲苯的化学反应
石油化工工艺学
取代反应 加成反应 氧化反应 歧化反应 硝化反应
磺化反应
CH3
Cl2 h
CH2Cl
Cl2 h
CHCl2
Cl2 h
CCl3
CH3
H2
CH3
CH3
热催化剂 H2
CH3
COOH
O2,50℃ Br,Co,Mn
CH3
催化剂
CH3
CH3
(CH3)3 催 化 剂
甲苯二异腈酸酯
聚氨基甲酸酯
苯甲酸 苯 对二甲苯
己内酰胺
尼龙6
第二节 催化重整生产芳烃
石油化工工艺学
芳烃的生产除了煤蒸馏得到有限的液体产品外， 目前芳烃主要来自重整油、石脑油或柴油裂解汽 油、烃类热裂解等（烃类热裂解反应原理参看第 四章）。1949年，美国环球油品公司（UOP）成功 地制成了活性高、稳定性好的铂催化剂，极大地 提高了芳烃转化率，延长了开工周期，从此催化 剂重整一跃成为制取高辛烷值汽油和芳烃的主要 炼油工艺。
甲苯
三硝基甲苯
TNT炸药
甲苯二异腈酸酯
聚氨基甲酸酯
苯甲酸 苯 对二甲苯
己内酰胺
尼龙6
1.1 苯的性质及化工利用
石油化工工艺学
苯的沸点为80.1℃（760毫米汞柱），在5.5℃时 便结成为晶状的固体。
与乙醇、醋酸、乙醚、丙酮、氯仿、二氯化碳及 四氯化碳等溶剂可充分混合。
苯分子中的氢、容易被别的氯原子替代，可成为 氯苯；苯环上的氢原子被硝基取代，则可成为硝 基苯等。但苯不容易起加成反应，因为苯环的碳碳双链(C=C),不易被氧化。
苯的主要化工利用
石油化工工艺学
硝化
硝基苯 还原
苯胺
燃料、源自文库药、助剂等
氯化 氯苯
农药、染料、医药、香料等
加氢
环己烷
己内酰胺 己二酸
尼龙6 尼龙66
氯化
顺丁烯 二酸酐
醇酸树脂、涂料、增塑剂
苯
乙基化 乙苯
异丙基化 异丙苯 烷基化 烷基苯
丙酮 苯酚
有机玻璃、溶剂 酚醛树脂、尼龙6等
磺化
洗涤剂
直接利用 溶剂
石油化工工艺学
甲苯
三硝基甲苯
TNT炸药
甲苯二异腈酸酯
聚氨基甲酸酯
苯甲酸 苯 对二甲苯
己内酰胺
尼龙6
第一节 苯、甲苯和二甲苯
石油化工工艺学
苯、甲苯、二甲苯(“三苯”）的应用已从炸 药、医药、染料、农药等传统化学工业迅速扩大 到高分子材料、合成橡胶、合成纤维、合成洗涤 剂、表面活性剂、涂料、增塑剂等新型工业。 “三苯”联产品，如偏三甲苯、均三甲苯、甲乙 苯及均四甲苯等因其特定的分子结构，已成为精 细化工产品的重要原料。在生产高温树脂、特种 涂料、增塑剂、固化剂等精细化工产品中，充分 显示了重芳烃独特的性质。
（2）反应压力：低压增加了环烷烃脱氢和烷烃脱 氢环化反应的热力学推动力，并抑制了烷烃和环 烷烃的加氢裂解反应，因之有利于芳烃的生成。 当压力由40kgf/cm2下降到20 kgf/cm2时，芳烃产 率增加4～5%，气体（C1～C4）产率下降2～3倍。
石油化工工艺学
（3）空速：空速指单位体积（或重量）的催化剂 在单位时间内处理的原料量。空速和温度可以互 换。工业上常用空速为1.5～3.0.处理贫原料时， 空速以稍高为好。
SO3H
CH3 NO2
NO2
甲苯、二甲苯的化工利用
石油化工工艺学
图8-2 甲苯的化工利用
二甲苯
图8-3
对二甲苯
对苯二甲酸
涤纶
邻二甲苯 间二甲苯
邻苯二甲酸 二甲苯甲醛树脂
增塑剂 醇酸树脂
间苯二腈
间苯腈二胺 间苯二胺
环氧树脂固化剂 芳香族聚酰胺
耐高温塑料 纤维
二甲苯的化工利用
芳香族树脂
甲苯
三硝基甲苯
TNT炸药
（4）氢油比：氢油比对催化剂积炭和运转周期有 直接影响。目前实际采用的最低氢油比为3～3.5， 最高氢油比对单铂催化剂为7.5～10，对双（多） 金属催化剂为5～6。
2.4芳烃生产工艺流程
石油化工工艺学
<60℃ 组分
非芳烃
剩余氢气 C4气态烃
原
初馏～150℃ 料
石脑油
预
分
馏
预 加 氢
溶 催化 剂 重整 抽