甲苯的生產工藝及檢驗方法

1、題目：甲苯的生產工藝及檢驗方法 方法：催化重整油生產甲苯方法姓名：學號：專業(yè)：指導老師:對甲苯的認識產品名稱：甲苯英文名： methylbenzene化學名：甲苯產品別名：C7H、QHCH甲苯（分子式：GHO ,是一種無色，帶特殊芳香味的易揮發(fā)液體。甲苯是芳香族碳氫化合物的一員，它的很多性質與苯很相像，在現(xiàn)今實際應用中常常 替代有相當毒性的苯作為有機溶劑使用， 還是一種常用的化工原料，可用于制造 炸藥、農藥、苯甲酸、染料、合成樹脂及滌綸等。同時它也是汽油的一個組成成_ 分。甲苯分子結構甲苯的球棍模型甲苯（methylbenzene ）,甲苯系苯的同系物，亦名“甲基苯”、“苯 基甲烷”，具有類似

2、苯的芳香氣味，沸點（常壓）110.63 C,熔點-94.99 C。甲苯不溶于水，溶于乙醇、乙醴和丙酮。蒸氣和空氣形成爆炸性混合物， 爆炸極限1.27.0 % （體積）。如甲苯溶解澳后，在光照條件下，甲基上 的氫原子被澳原子取代（與甲烷相似）而在鐵作催化劑條件下，苯基上的 氫原子被澳原子取代（與苯相似）；但甲苯分子中存在著甲基和苯基的相 互影響，使得甲苯又具有不同于苯和甲烷的性質，如苯環(huán)上的取代反應 （鹵化、硝化等），甲苯比苯容易進行，甲苯分子中的甲基可以被酸性高鈕酸 鉀溶液氧化，生成苯甲酸。1、性質參數(shù)外觀與狀：無色透明液體，有類似苯的芳香氣味。分子式：C7H8分子量：pH值：無意義熔點（C）

3、:相對密度（水=1）：沸點（C）:相對蒸氣密度（空氣=1）：辛醇/水分配系數(shù)：閃點（C） : 4引燃溫度（C） : 535爆炸上限% ( V/V) : 7爆炸下限% （ V/V）：燃燒熱（kJ/mol ）:臨界溫度（C）:臨界壓力（MP4溶解性：不溶于水，可混溶于年、醇、醍等多數(shù)有機溶劑。主要用途：用于摻合汽油組成及作為生產甲苯衍生物、炸藥、染料中間體、藥物等的主要原料。2、物理性質甲苯（Toluene ）是最簡單，最重要的芳姓化合物之一。在空氣中，甲 苯只能不完全燃燒，火焰呈黃色。甲苯的熔點為-95 C,沸點為111 C。甲苯帶有一種特殊的芳香味（與苯的氣味類似），在常溫常壓下是一種無 色透

4、明，清澈如水的液體，密度為 0.866 g/cm,對光有很強的折射 作用（折射率：1.4961 ）。甲苯幾乎不溶于水 （0,52 g/l），但可以和二硫 化碳，酒精，乙醴以任意比例混溶，在氯仿，丙酮和大多數(shù)其他常用有機 溶劑中也有很好的溶解性。甲苯的粘性為0.6 mPa s,也就是說它的粘稠性弱于水。甲苯的熱值為40.940 kJ/kg ，閃點為4 C,燃點為535 Co 3、化學性質甲苯的結構簡式甲苯是有機化合物，屬芳香姓:，結構簡式為 C6H5CH3 在常溫下呈液體狀，無色、易燃。它的沸點為 110.8 C, 凝固點為95C,密度為 0.866 g /cm。甲苯溫度 計正是利用了它的凝固點

5、比水很低，可以在高寒地區(qū)使用； 而它的沸點又比水的沸點高，可以測110.8 C以下的溫度。因此從測溫范圍來看，它優(yōu)于水銀溫度計和酒精溫度計。 另外甲苯比較便宜，故甲苯溫度計比水銀溫度計也便宜。甲苯不溶于水，但溶于乙醇和苯的溶劑中。甲苯容易發(fā)生氯化，生成苯一氯甲烷或苯三氯甲烷，它們都是工業(yè)上很好的溶劑；它可以萃取澳水 中的澳，但不能和澳水反應；它還容易硝化，生成對硝基甲苯或鄰硝基甲 苯，它們都是染料的原料；一份甲苯和三份硝酸硝化，可得到三硝基甲苯(俗名TND ;它還容易磺化，生成鄰甲苯磺酸或對甲苯磺酸，它們是做染料或制糖精的原料。甲苯與硝酸取代的產物三硝基甲苯是爆炸性物質，因 此它可以制造梯恩梯

6、(TNT)炸藥。甲苯與苯的性質很相似，是工業(yè)上應用很廣的原料。但其蒸汽有毒， 可以通過呼吸道對人體造成危害，危害等級為乙類，使用和生產時要防止 它進入呼吸器官。甲苯可發(fā)生的化學反應如下：取代反應 鹵素與甲基發(fā)生取代反應，一般是在高溫和自由基因發(fā)下反應，連續(xù)生產一氯、二氯和三氯化合物。芳環(huán)上的氫活潑，在無陽光有 催化劑時，可以生成鄰、對位氯甲苯。氯代反應應用的催化劑包括碘、磷、 氯化鐵、氯化睇和氯化鋁等。Cl2Cl2Cl2C7H8 C7H7C1餐 C7H6C12 C7H5C13hrhrhr1、加成反應C7H14C7H8 + H22、C7H8+H2氧化反應熱催化劑 C6H6+CH4。2, 50 C

7、C7H8* C7H6O2Br, Co, Mn歧化反應催化劑C7H8C6H6+C8H10催化劑C7H8+C9H ；2c8H10硝化反應H2SO4C7H8+HNO3. C7H7NO2+C7H6N2O4+C7H5N3O6（TNT）磺化反應C7H8+H2SO4 C7H8SO3二、甲苯國內外生產現(xiàn)狀2008年世界石油甲苯生產能力約為 2846.0萬t/a,平均開工率為74%。從產能分布看，亞洲甲苯生產能力位居世界第一，占世界甲苯總產能的47.6% ;其次是北美，占25.6%;西歐、中東歐、中東所占比例較少，各占11.2%、5.9%、6.0% o從2002-2008年世界各地區(qū)甲苯產能的增長率來看，亞洲地

8、區(qū)甲苯產能年均增長率最快，為6.1% ,遠遠大于世界年均增長率（世界年均增長率為2.9%）;其他地區(qū)的增長率都低于世界平均增長率，東歐為1.7%,中東為1.5%,南美、西歐各為0.7%和0.4%,北美、非洲、大洋洲均未增長。2008年世界各地區(qū)甲苯產能情況及2012年產能預測如表1所示表1KI8年世界各地區(qū)甲紫產能及2012年產能預刑地區(qū)2（X）8年產能/（萬2012年嚴健/ （7i 1* ；1，）2008 2012 年增K率/保亞洲1 34731 353.8S.9北美724.7724.70.0西歐315.53t53ao東歐106.6中東170.45 J中南美92592.5ft.l大洋洲202

9、00.0非洲及。9.1)0,。分計2 S463 030.3l.g近幾年，隨著我國大型石油化工裝置的相繼投產和對二甲苯需求的增長，甲苯的生產能力快速增長。2007年國內甲苯的生產能力和產量分別為 343.5萬t /a及289.6萬t,甲苯市場自給率已上升到 82.6%。國內甲苯的生產能力主要 集中在中國石化和中國石油兩大公司，占國內甲苯總生產能力的 95.1% o 2008 年我國新增甲苯生產能力約50萬t/a左右，總生產能力達到398.6萬t/a。新 增產能主要來自金陵石化的20萬t/a甲苯生產裝置和寧波中金集團公司的18.6 萬t/a的甲苯生產裝置、山西煤化工有限公司新建3.3萬t/a甲苯生

10、產裝置等。近年全球甲苯產能約為19000千噸每年，主要產能分布在亞洲。近年我國國 內產能目前約為1872千噸每年，甲苯表現(xiàn)消費量為1922.51千噸，較05年增長 5%;其中產量1358千噸，較04年增長339噸。我國甲苯進口累計量為 567.14 千噸，出口累計量為2.63千噸。、我國甲苯進口以華東，華南為主要進口地區(qū)， 進口來源有韓國、泰國、日本、美國、新加波、臺灣省等。廣東地區(qū)甲苯主要進 口商為東莞化工進出口有限公司， 深圳通達，深圳市華潤化工，深圳市深房保稅 貿易等。據(jù)估計華南地區(qū)每年消費甲苯量為 40Kt左右，其中包含粗甲苯。我國中茶產能分布及走勢O O 一門2OOO20-0 0.0

11、 0 05 O 5北中南東北北 西華華中華東年0906昨甲年仝甲產能分布狀況北美中南美西歐中東歐東北亞東南亞及亞洲其它中東應用領域及消費狀況1 .全球甲苯用途國際上甲本最主要的用途是調和汽油提高辛烷值，其次是通過脫烷基轉化成 苯及通不過甲苯歧化轉化為苯和二甲苯，還有就是用作溶劑以及生產甲苯二異鼠 酸酯（TDI）.國內甲苯的用途在我國，甲苯的主要用途是化工合成溶劑，具化工合成上主要用于生產硝基甲苯、 苯甲酸、甲苯二異氟酯、甲苯胺、氯化甲苯、甲酚和對甲苯磺酸等，在溶劑方面, 甲苯主要用于生產農藥的TDI是2、涂料和油漆等。.國內外甲苯消費比例如表2所示表2 國內甲苯消費比例下游產品需求比例%農藥2

12、2硝基甲苯鄰甲苯胺18涂料染料3012合成材料4醫(yī)藥4輕工3其他72005年全球甲苯消費比例網IFK 如 vewu： A e I Mil已 H 1 iir HIM口 11) e可lacttin軻口/？代日d力宏riel四、甲苯生產工藝基本原理甲苯是用途比較廣泛的一種芳姓，主要來自石油，少量來自煤。19世紀后期，煤焦化工業(yè)大規(guī)模發(fā)展，。第一、二次世界大戰(zhàn)期間，以甲苯為原 料的炸藥三硝基甲苯（即 TND需求量劇增，由石油生產甲苯的工業(yè)方法， 開始發(fā)展。1941年，美國亨布爾石油公司建成世界第一家由石油生產甲苯 的工廠。到 50年代，世界甲苯主要來源已由焦化副產轉變?yōu)榇呋卣托疹?裂解，1982年

13、，石油甲苯已占總產量的96%以上。催化重整油中含芳姓50-60% （體積），其中甲苯含量可達40-45%;裂解汽油中芳燒含量為 70% （質量）左右，其中15-20%是甲苯。近30年來，甲苯以每年 10%-13%S度增產。各國 由石油生產甲苯的途徑不盡相同，美國主要來源于催化重整油，西歐和日 本等國則主要從裂解汽油中提取。主要的生產方法有以下三種:（1）,用硫酸洗除粗苯儲分中不飽和爛和雜質，再經堿中和、水洗、精儲,可得到純度很高的甲苯。（2）催化重整油催化重整油中含芳姓 50%-60%（體積），其中甲苯含量可達40%-45%催化重整油采用二甘醇、環(huán)丁碉、甲基叱咯烷酮等溶劑進行萃 取以回收芳姓（

14、見芳姓抽提），最后經精儲得到高純度甲苯。（3）裂解汽油裂解汽油中芳燒含量為 70% （質量）左右，其中 15%- 20%是甲苯。裂解汽油經兩段加氫脫除二烯燒、單烯姓和微量硫，再經萃取精 儲，可得純度 99.5%以上的甲苯。催化重整油生產甲苯方法：催化重整是煉油工業(yè)中重要的二次加工工藝，以生產高辛烷值汽油為目的， 其中富含芳燒。重整過程中主要發(fā)生環(huán)己烷的脫氫或芳構化、取代環(huán)戊烷的脫氫異構化和石蠟燒的脫氫環(huán)化作用。 柏重整法用常壓蒸儲得到的輕汽油（初儲點約 138C）,截取大于65c微分，先經含鋁催化劑，催化加氫脫出有害雜質，再經 鋁催化劑進行重整，用二乙二醇醴溶劑萃取，然后再逐塔精儲。首先經初儲

15、塔初 儲，塔頂?shù)幂p苯，塔底得重苯（重苯用作制取古馬隆樹脂的原料）。輕苯先經初儲塔分離，塔底混合儲分經酸堿洗滌除去雜質， 然后進吹苯塔蒸吹，再經精儲塔 精儲得到苯、甲苯、二甲苯等產物。這些反應生成甲苯的情況如下：C9H 20H 2 +C 7H 12C7H8+HH 2+C 8H 16催化重整生產工藝流程C4- 氣態(tài)嫌剩余氫氣重芳脛苯萃取分離甲苯流程示意圖分離器分離器進料萃取塔萃 取 液 汽 提 塔萃 取 液 回 收 塔抽 余 液 水 洗 塔六、催化重整生產工藝的基本說明原料預分儲部分預分儲的作用是切取適宜儲程的重整原料。在重整生產過程以產品芳姓為主時，預分儲切取 60130 C （或140 C）微

16、分為重 整原料，600 C的輕微分可作為汽油組分或化工原料。預加氫部分 預加氫的目的是脫除原料油中對催化劑有害的雜質，同時也使烯姓飽和以減少催化劑的積炭，從而延長運轉周期。在預加氫條件下， 原料中微量的硫、氮、氧等雜質能進行加氫裂解反應，相應的生成硫化氫、 氨氣及水等而被除去，烯姓則通過加氫變成飽和姓:。重整反應過程重整反應是催化重整裝置的核心部分，工業(yè)裝置廣泛采用的反應系統(tǒng)流程可分為兩大類：固定床半再生式工藝流程和移動床反應器 連續(xù)再生式工藝流程。催化劑從重整過程的基本化學反應課知，重整催化劑應兼?zhèn)鋬煞N性能， 既能促進環(huán)烷姓:和烷姓:脫氫芳構化，又能促進環(huán)烷姓:和烷姓:異構化后進一步 芳構化

17、，即是一種雙功能催化劑。重整的工藝條件 在重整生產甲苯過程中，環(huán)烷爛與燒燒的脫氫以及環(huán)燒爛的異構脫氫芳構化反應是所希望的反應。這類反應的共同特點是體積增 大和反應吸熱。(1)溫度 提高溫度既提高了芳構化反應的熱力學推動力，又提高了反應速 度。顯然，高溫對反應是有利的。但是溫度的提高也有利于爛類的深度 脫氫反應，也有利于催化劑上的積碳增加，最終導致產物中輕組分增多，使重整產率顯著下降。所以反應溫度一般控制為480520 Co(2)壓力 從力學上說，低壓對環(huán)燒燒和燒燒脫氫芳構化反應是有利的，并能抑制加氫裂化反應。當壓力由3.92MPa下降到1.96MPa時，芳姓:的產 率課增加45% (質)，氫產

18、率也同時提高。但在低壓下，由于氫分壓的 降低，催化劑表面積碳速度增大，所以催化劑容易失活，使操作周期縮 短。若重整裝置采用鋁-錫雙金屬催化劑，并采用催化劑連續(xù)再生工藝， 就可在低壓高溫條件下長期操作，還能獲得高收率的芳爛。目前，采用 的最低壓力已達0.290.49MPa。(3)空速 提高空速可以提高重整裝置的處理能力，對芳構化的影響不大， 但受到催化劑活性和反應條件的制約。 空速低，意味著反應時間的增長， 操作苛刻度增大，常會導致加氫裂化反應的加劇，引起氫耗增加并加快 催化劑的積炭。當反應器入口溫度為 480520 C-1 o(4)氫油比 氫油比又稱氫爛比,它是重整催化反應器循環(huán)氣體中總氫量與

19、 進料量的摩爾比。氫循環(huán)的目的是抑制在催化劑表面上的積炭，同時氫 氣又是提供芳構化反應所需熱量的熱載體。較低的氫油比有利于脫氫芳 構化，并能降低投資和操作費用。在上述溫度、壓力、空速條件下、氫 油比相應為4.0。氫油比過量不僅造成能量浪費，而且對催化劑壽命也無 明顯好處。芳爛抽提液相是工業(yè)上廣泛采用分離混合芳燒的一種方法。液相抽提就是利用某些有機溶劑對芳爛和非芳爛具有不同的溶解能力，即利用各組分在溶劑中溶解度的差異，經逆流連續(xù)抽提過程而使芳爛和非芳爛得以分離。 在溶劑與重整脫戊烷油混合后生成的兩相中，一個是溶劑和溶于溶劑的芳 爛，稱為提取液，另一個是在溶劑中具有極小溶解能力的非芳爛， 稱為提余

20、 液。將兩相液層分開后，再用汽提的方法將溶劑和溶解在溶劑中的芳姓:分開， 以獲得芳爛混合物。7、催化重整進料切割點如下圖實沸點蒸儲溫度60 C70 C85 C生產注意事項105 C145 C170 C七、1、整催化劑是一種昂貴而又嬌嫩的催化劑，精心保護催化劑是重整生產中十分 重要的問題。原料中含有污染雜質可使重整催化劑中毒。再生產過程中催化 劑表面積碳或催化劑酸性功能失調，都會造成催化劑逐漸失活甚至完全喪失 活性。為此，原料在進重整反應器前必須進行凈化預處理。一般而言，對重 整催化劑構成毒物的物質有神、鉛、銅、鐵、鈾、鍥、汞金屬、堿金屬與堿 土金屬的化合物，含硫和含氮化合物，烯姓及過量的水等。

21、催化劑表面積碳 主要歸因于反應中烯姓和二烯姓的生成。提高反應壓力，降低反應溫度、增 加可以抑制焦炭的生成，并可以在催化劑再生時予以除去。焦炭的生成與原 料的性質也有關，使用寬儲程、高干點原料時，生成焦炭也多。2、在重整過程中，催化劑中的氯容易被水分帶走流失，快速下降到與氣相水分 量有關的平衡值。一般，當鹵素含量為 0.71% （質）左右時，則認為兩種功 能彼此協(xié)調，能充分發(fā)揮雙功能作用，此時反應系統(tǒng)含水為20ppm。氯含量降低勢必使酸性功能不斷減弱，導致最后破壞了雙功能間的平衡，降低催化 劑的性能。再生產中常要不斷地補氯（常用二氯乙烷），以調節(jié)平衡催化劑的 含氯量，維持水與氯平衡，穩(wěn)定氯含量，

22、能確保催化劑雙功能性質的正常發(fā) 揮。3、重整原料預處理的目的是脫除原料中的雜質，從而保證催化劑的壽命、活性 與選擇性。當重整原料中種含量超過100ppb時，就要脫神劑（常用的脫種劑 有硫酸銅-硅鋁或硫酸銅-氯化汞-硅鋁）將神化物脫除。止匕外，還可以采取預 加氫法脫除原料中的氮、硫、氧、烯姓及重金屬。為了提高重整裝的效率， 對重整原料要進行預分儲，將不能轉化為芳姓的C5姓與難以轉化為芳姓的C6烷姓盡可能切除。4、操作注意事項：密閉操作，加強通風。操作人員必須經過專門培訓，嚴格遵守操作規(guī)程。建議操作人員佩戴自吸過濾式防毒面具（半面罩），戴化學安全防護眼鏡，穿防 毒物滲透工作服，戴橡膠耐油手套。遠離火種、熱源，工作場所嚴禁吸煙。使用 防爆型的通風系統(tǒng)和設備。防止蒸氣泄漏到工作場所空氣中。避免