芳烃歧化工艺的应用
摘要
关键词
芳烃;歧化工艺;应用
正文
1引言:
歧化反应是一种物质自身的氧化还原反应,在歧化反应中,一个元素的化合价同时发生了下降和上身的过程,分子通过歧化反应,原子团发生了一定的转移,继而会产生两种不同的分子,因此,通过歧化反应,可以由一种烃,转变为两种或者两种以上的烃,以芳烃为例,通过甲泵的歧化反应,可以得到二甲苯,也可以得到高纯度的泵,丙烯经过歧化生产,可以得到高聚合的乙烯,还能得到高纯度的丁烯,其中包含反2-丁烯,顺丁烯等。美国早在1964年就公布了这种丙烯歧化技术,而加拿大的某化学公司早在1966年就采用这种技术进行芳烃的歧化生产。由此可见,芳烃的歧化反应是获得其他芳香烃的主要手段,也是工业上调节烃类供求的主要手段。芳烃歧化的一个重要工艺就是在催化剂的使用下,使得芳烃上烷基进行转移,继而产生一种新的烃类。因此,烷基转移装置是芳烃歧化生产的主要工艺之一。
2甲苯歧化工艺及催化剂应用现状
芳香烃有很多种,甲泵、苯、C9芳烃、二甲苯是我国工业中使用最普遍的苯类,而从成本方面考虑,C9芳烃和甲苯是最便宜的,从工艺角度来说,也是最容易得到的。C9芳烃通过歧化反应和甲苯的烷基转移,可以实现苯的增产,还可以得到二甲苯,而二甲苯是目前化工市场上需求最为旺盛的苯类之一。随着石油化工业的发展,我国的二甲苯的产能和产量都实现了大幅度的增长,但是二甲苯在市场上还是供不应求,还是需要大量的国外进口以适应填补国内的需求,因此,C9芳烃和甲苯歧化得到二甲苯的工艺是我国芳烃歧化的重点课题。目前我国石油化工业中主要采用的甲苯歧化工艺有低温液相法、常压气相歧化法、加压临氢歧化法等,传统的甲苯歧化工艺包含MTDP 、LTDP、 Tatoray、Xylene-Plus等[1]。
2.1 MTDP 工艺:
MTDP工艺实际上是一种气相加压临氢反应,它采用ZSM-5 沸石为催化剂,采用气固相绝热固定床为反应器,我国最初的MTDP工艺只能处理纯烃,是因为采用的ZSM-5 沸石孔径本身就小于烃的孔径,也小于丝光沸石,因此,采用这种工艺不能用于处理C9烃,所以多用于纯烃的歧化处理。经过对ZSM-5沸石催化剂的改进后,MTDP工艺可以处理少量的C9芳香烃,但是效率也不是很高。由于采用的ZSM -5孔径较小,因此结焦过程较为缓慢,低氢烃比下一般多采用MTDP法,经过工业上的使用数据研究,笔者发现ZSM-5的催化剂可以达到两年之久[2]。
2.2 LTDP 法工艺
LTDP工艺采用的是低温加氢液相不临氢反应,采用固定床作为反应器,采用的ZSM-4催化剂在液相的环境中,活性较高,而且不需要经常再生,而且不容易结焦,但是由于实际工艺过程中,催化剂不具备选择歧化的能力,而且也不能掺入过多的C9烃,因此,这种方法在实际工业上应用较少。
2.3Tatoray工艺
Tatoray工艺采用的是加压气相临氢反应,运用的是歧化和烷基转移原理,采用气固相绝式固定床做反应器,这种工艺的投资成本较高,但是由于运转的费用低,而且操作比较方便,催化剂的积碳过程缓慢,再生的周期比较长,有较高的催化剂选择性和转化率,因此这种工艺的使用较为普遍,特别是在甲苯的歧化工艺上使用频率较高。Tatoray工艺采用的催化剂是丝光沸石,我国的很多公司和研究院所针对丝光沸石催化剂做了一定的开发,具有代表性的是UOP公司和上海石油化工研究院,这些开发后的丝光沸石催化剂已经在实际工业上大量投入使用,并且获得了良好的歧化效果[3]。
2.4Xylene-Plus工艺
Xylene-Plus工艺采用的是常压气相不灵氢反应,使用稀土 Y 型沸石作为催化剂,采用移动床作为反应器,由于稀土Y型催化剂可以实现连续循环再生,但是这种催化剂的成本较高,而且工艺上发展较为缓慢,因此,这种工艺逐渐被实际生产上淘汰。
3甲苯歧化的非传统工艺
3.1PX- Plus工艺:
PX - Plus 工艺是一种新的甲苯选择性歧化工艺,是由UOP公司发布的,该工艺的原料是芳香烃,生产的产品是苯和对二甲苯,通过多次试验结果表明,由于采用的是高对位的选择性催化剂,因此催化剂的稳定性较好,该法产生的氢烃的副产物质量分数在2%以下,而对于烃的转化率却高达30%以上。我国的上海石油化工研究院针对这一研究作出了改进,开发了一种新型的催化剂HAT - 095,这种催化剂的转化率较高,而且氢烃比较低,催化剂的总寿命超过30吨/kg,而且催化剂的第一运转周期超过2年。
3.2T2BX 甲苯歧化工艺
针对传统的 Tatoray法进行改进的方法是T2BX甲苯歧化工艺,该法的原理是加压临氢反应,采用的反应器是气固相绝热固定床,这种方法的操作比较方便,而且结构相对简单,采用的催化剂是硅铝比大于30的丝光沸石,以T + C9A或者T作为原料,这种方法对于T的含水量要求不高,氢气的消耗相比其他工艺较低,低于其他工艺的一半以上,而产生的重组分要相比其他工艺少10%以上。
4结语
综上所述,非传统的芳烃歧化工艺是基于芳烃歧化的基础上进行的研究,这些方法的歧化效率更高,但是由于非传统的芳烃歧化工艺起步较晚,因此工业化程度较低,如果想要在工业上大规模投入使用,必须经过不断的试验和改良才能适应工业化规模生产。
参考文献:
[1]郝西维,刘秋芳,刘弓,等.对二甲苯生产技术开发进展及展望[J] .洁净煤技术,2016, 22( 5) :25 -30.
[2]郭旭青,李飞,黄学敏,等.苯与甲醇烷基化技术研究进展 [ J] . 山西化工, 2017, 37( 5) :51 -54.
[3] 马光辉,王伟. 新建苯、醇烷基化装置试生产的状况分析 [ J] . 广东化工, 2014, 42( 8) :186 -190.
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