工业获取芳烃方法综述

工业获取芳烃方法综述

【摘要】本文分别介绍了以石油、煤、天然气为原料生产芳烃的几种技术，探讨了各类芳烃生产技术有的优缺点以及国内外进展。【关键词】芳烃生产技术石油煤天然气综述
1芳烃生产技术
1.1以石油为原料
目前，芳烃的大规模生产是通过现代化的芳烃联合装置来实现的。典型的芳烃联合装置包括石脑油加氢、重整或裂解汽油加氢等芳烃生产装置，以及芳烃转化和芳烃分离装置。
1.1.1催化重整
催化重整是生产芳烃的主要工艺，全球大约38%的苯和87%的二甲苯来自催化重整装置。催化重整是使石脑油转变成富含芳烃的重整生成油，并副产氢气和液化石油气的过程。生产芳烃的重整技术的发展方向之一是降低苯含量，最常用的方式是从重整原料石脑油中尽可能地除去在重整过程中会生成苯的苯前身物。适当提高石脑油的初馏点到80℃左右，可以降低苯的?a率，增加甲基苯和多甲基苯的产率。
重整原料对重整产物的分布、产率等都有重要影响。原料中正构烷烃环化脱氢成芳烃的反应速率很慢，转化率低，而环烷烃和异构烷烃环化脱氢成芳烃的反应速率相对较快。对重整原料石脑油进行吸附分离或馏分切割做到“宜烯则烯，宜芳则芳”是充分利用重整原料、优化产物分布并提高芳烃收率的重要手段。
1.1.2轻烃芳构化
近几年来，随着石油资源的日益减少，将丰富廉价的轻烃，转变为高附加值的苯、甲苯、二甲苯（BTX）的研究已成为当今重要的研究课题和热点问题。轻烃芳构化是近年来发展起来的一种生产芳烃的新工艺，用于生产芳烃或高辛烷值汽油的调和组分。该工艺以HZSM-5分子筛作为催化剂的活性组分，将重整抽余油、重整拔头油、直馏汽油、焦化汽油、热裂解汽油、热裂解C5馏分、液化石油气和油田凝析油等轻烃转化为芳烃。LPG、轻烯烃、芳烃抽余油等轻烃原料不宜作重整原料，但可通过芳构化增产芳烃，甚至甲烷、甲醇也可以经芳构化后得到芳烃。
1.1.3裂解汽油加氢
烃类高温裂解，以粗汽油为裂解原料时，通常情况下大约每生产1t乙烯可副产1t裂解汽油，其中苯质量分数可达29.1%，而BTX总质量分数可达58.M从裂解汽油中回收BTX通常需采用两段加氢：第一段加氢采用贵金属Pd/Al2O3催化剂，主要对热稳定性差的双烯烃进行加氢；第二段采用非贵金属Co-Mo/Al2O3催化剂进行烯烃加氢，并除去包括硫化物在内的多种杂质。
1.1.4芳烃抽提
芳烃抽提是从重整油和裂解汽油中获得芳烃的通用技术。主要的芳烃抽提工艺包括液-液抽提与萃取蒸馏两类。溶剂多选用低毒、无腐蚀、选择性好的环丁砜。目前，应用最广泛的是以环丁砜为溶剂的工艺，苯纯度为99.9%时，苯的回收率可达99.95%，甲苯回收率达99.8%，二甲苯回收率超过98%。
1.1.5催化裂化
随着市场需求和环保要求的发展变化，轻循环油（LCO）作为柴油调合组分的吸引力越来越小。价格低廉的LCO中含有单环、双环和三环芳烃，且芳烃质量分数高达75%～85%，可作为生产芳烃化工产品的有效补充原料。以LCO为原料生产高质量二甲苯的工艺由加氢处理除杂、质LCO烃类转化和芳烃最大化三个单元组成，混合二甲苯适用于吸附分离生产对二甲苯，仅含约1%乙苯，苯纯度在90%-99.9%之间，同时副产石脑油和超清洁柴油。只有不到5%的LCO未转化，二甲苯产品中非芳烃的含量也非常低，且仅含1%的乙苯，可以用于增产对二甲苯。
2芳烃生产技术优缺点与进展
2.1以石油为原料
2.1.1催化重整
按催化剂再生方式可分为半再生重整、连续重整和循环再生重整3种形式。其中，连续重整以液收高、氢产高和芳烃产率高等特点受到人们的极大重视，由于连续重整增加了一个催化剂连续再生系统，因此，可将因结焦失活的重整催化剂进行连续再生，从而保持重整催化剂活性稳定，并且随着操作周期的延长，催化剂的性能基本保持稳定，因而连续重整具有装置规模大、运转周期长、对原料的适应性好、生产灵活性大、操作苛刻度高、反应压力低、氢油比低、产品的辛烷值高、产物收率高、氢产高等特点。同时，由于连续重整因增加了催化剂连续再生系统，工艺流程较为复杂，装置的投资和能耗也比其它二种工艺高。
重整工艺条件不断向超低压、高苛刻度方向发展。生产芳烃的重整装置的操作苛刻度通常要比生产汽油的重整装置高。半再生重整工艺由于受催化剂寿命的限制，操作苛刻度不允许太高，连续再生重整工艺更适合生产芳烃。
重整催化剂对催化重整工艺进步与发展起关键性作用。近几年，UOP和IFP等公司相继开发了一系列重整催化剂。这些新开发的催化剂以低压操作为目标，提高了催化剂的选择性、稳定性和活性，并且可以大幅度降低催化剂的积炭量，提高液收和氢产量及装置处理能力。
2.1.2裂解汽油加氢
在传统的裂解汽油加工工艺中，裂解汽油中的苯乙烯被加氢还原成了乙苯，这不仅增加了加氢过程的氢耗，苯乙烯的存在还使催化剂的寿命受到威胁。特别是裂解汽油中的苯乙烯通过加氢生成的C8芳烃馏分中乙苯含量高，这给PX的转化和分离均带来较大困难。为提高乙烯裂解C8芳烃的利用价值，采用溶剂抽提蒸馏法将其中的苯乙烯分离出来的技术越来越受到重视。
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