如何制取甲苯?
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我国石油级甲苯的生产主要有两种生产路线:
一、由炼厂抽提,原料是催化重整汽油.
二、由石化厂抽提,原料是加氢裂解汽油(PY GAS).
另外,甲苯歧化技术也可通过切换开工模式来制取甲苯,相应的生产装置叫TDP装置.这种装置有两种生产模式:甲苯->纯苯+异构级二甲苯纯苯->甲苯+异构级二甲苯 上述工艺生产出的都是石油级产品,除此之外,用炼焦的副产品焦化粗苯也可生产苯、甲苯、二甲苯,但产品的级别为焦化级,其精度低于石油级产品,只能在少数行业部分替代后者使用.对(石油级)甲苯、(石油级)二甲苯而言,焦化级产品所占市场份额可以忽略.
煤脱硫主要有物理,化学,和微生物三种方法。物理方法就是利用离心力,浮力或电磁等方法出去含硫的混合物,化学法那就是化学反应或者说是把含硫混合物溶解到一些溶剂里。微生物法是因为硫多以有机物的形式存在于煤中。
汽油裂解可以得到甲苯,重油的分馏过程中也可以得到。
分离co2和氨气,化学方法想不出完美的,还是利用物理性质,比如高压液化,低温液化的方法吧。
1 .石油的组成与性质
石油又称原油,是从地下深处开采的棕黑色可燃粘稠液体。石油是古代海洋或湖泊中的生物经过漫长的演化形成的混合物,与煤一样属于化石燃料。石油的性质因产地而异,密度为 0.8 ~ 1.0 克 / 厘米 3 ,粘度范围很宽,凝固点差别很大( 30 ~ -60°C ),沸点范围为常温到 500°C 以上,可容于多种有机溶剂,不溶于水,但可与水形成乳状液。 组成石油的化学元素主要是碳 ( 83% ~ 87% )、氢( 11% ~ 14% ),其余为硫( 0.06% ~ 0.8% )、氮( 0.02% ~ 1.7% )、氧( 0.08% ~ 1.82% )及微量金属元素(镍、钒、铁等)。由碳和氢化合形成的烃类构成石油的主要组成部分,约占 95% ~ 99% ,含硫、 氧、氮的化合物对石油产品有害, 在石油加工中应尽量除去。不同产地的石油中,各种烃类的结构和所占比例相差很大, 但主要属于烷烃、环烷烃、芳香烃三类。 通常以烷烃为主的石油称为石蜡基石油;以环烷烃、芳香烃为主的称环烃基石油;介于二者之间的称中间基石油。我国主要原油的特点是含蜡较多,凝固点高,硫含量低, 镍、氮含量中等,钒含量极少。除个别油田外,原油中汽油馏分较少,渣油占 1/3 。组成不同类的石油,加工方法有差别,产品的性能也不同,应当物尽其用。大庆原油的主要特点是含蜡量高,凝点高,硫含量低,属低硫石蜡基原油。
2 .油炼制工业的发展
石油的发现、开采和直接利用由来已久,加工利用并逐渐形成石油炼制(简称炼制)工业始于 19 世纪 30 年代,到 20 世纪 40 ~ 50 年代形成的现代炼油工业,是最大的加工工业之一。 19 世纪 30 年代起,陆续建立了石油蒸馏工厂,产品主要是灯用煤油,汽油没有用途当废料抛弃。 19 世纪 70 年代建造了润滑油厂,并开始把蒸馏得到的高沸点油做锅炉燃料。 19 世纪末内燃机的问世使汽油和柴油的需求猛增, 仅靠原油的蒸馏(即原油的一次加工)不能满足需求,于是诞生了以增产汽、柴油为目的, 综合利用原由各种成分的原油二次加工工艺。如 1913 年实现了热裂化, 1930 年实现了焦化, 1930 年实现了催化裂化, 1940 年实现了催化重整,此后加氢技术也迅速发展,这就形成了现代的石油炼制工业。 20 世纪 50 年代以后,石油炼制为化工产品的发展提供了大量原料,形成了现代的石油化学工业。 1996 年全世界的石油加工能力为 38 亿吨, 我国为 1.4 亿吨。大型炼油厂的年加工能力已超过 1000 万吨。
石油产品
石油产品可分为: 石油燃料、 石油溶剂与化工原料、 润滑剂、石蜡、石油沥青、石油焦等 6 类。 其中, 各种燃料产量最大, 约占总产量的 90% ; 各种润滑剂品种最多, 产量约占 5% 。 各国都制定了产品标准, 以适应生产和使用的需要。
汽油
是消耗量最大的品种。 汽油的沸点范围(又称馏程)为 30 ~ 205°C , 密度为 0.70~ 0.78 克 / 厘米 3 ,商品汽油按该油在汽缸中燃烧时抗爆震燃烧性能的优劣区分,标记为辛烷值 70 、 80 、 90 或更高。号俞大,性能俞好,汽油主要用作汽车、摩托车、快艇、直升飞机、农林用飞机的燃料。商品汽油中添加有添加剂(如抗爆剂四乙基铅)以改善使用和储存性能。受环保要求,今后将限制芳烃和铅的含量。
喷气燃料
主要供喷气式飞机使用。沸点范围为 60~ 280℃ 或 150~ 315℃ (俗称航空汽油)。为适应高空低温高速飞行需要,这类油要求发热量大,在 -50C 不出现固体结晶。 煤油 沸点范围为 180 ~ 310℃ 主要供照明、生活炊事用。要求火焰平稳、光亮而不冒黑烟。目前产量不大。
柴油
沸点范围有 180~ 370℃ 和 350~ 410℃ 两类。对石油及其加工产品,习惯上对沸点或沸点范围低的称为轻,相反成为重。故上述前者称为轻柴油,后者称为重柴油。商品柴油按凝固点分级,如 10 、 -20 等,表示低使用温度,柴油广泛用于大型车辆、船舰。由于高速柴油机(汽车用)比汽油机省油,柴油需求量增长速度大于汽油,一些小型汽车也改用柴油。对柴油质量要求是燃烧性能和流动性好。燃烧性能用十六烷值表示愈高愈好,大庆原油制成的柴油十六烷值可达 68 。高速柴油机用的轻柴油十六烷值为 42~55 ,低速的在 35 以下。
燃料油
用作锅炉、轮船及工业炉的燃料。商品燃料油用粘度大小区分不同牌号。
石油溶剂 用于香精、油脂、试剂、橡胶加工、涂料工业做溶剂,或清洗仪器、仪表、机械零件。
润滑油从石油制得的润滑油约占总润滑剂产量的 95% 以上。除润滑性能外,还具有冷却、密封、防腐、绝缘、清洗、传递能量的作用。产量最大的是内燃机油(占 40% ),其余为齿轮油、液压油、汽轮机油、电器绝缘油、压缩机油,合计占 40% 。商品润滑油按粘度分级,负荷大,速度低的机械用高粘度油,否则用低粘度油。炼油装置生产的是采取各种精制工艺制成的基础油,再加多种添加剂,因此具有专用功能,附加产值高。
润滑脂
俗称黄油,是润滑剂加稠化剂制成的固体或半流体,用于不宜使用润滑油的轴承、齿轮部位。
石蜡油
包括石蜡(占总消耗量的 10% )、地蜡、石油脂等。石蜡主要做包装材料、化妆品原料及蜡制品,也可做为化工原料产脂肪酸(肥皂原料)。
石油沥青
主要供道路、建筑用。
石油焦
用于冶金(钢、铝)、化工(电石)行业做电极。
除上述石油商品外,各个炼油装置还得到一些在常温下是气体的产物,总称炼厂气,可直接做燃料或加压液化分出液化石油气,可做原料或化工原料。 炼油厂提供的化工原料品种很多,是有机化工产品的原料基地,各种油、炼厂气都可按不同生产目的、生产工艺选用。常压下的气态原料主要制乙烯、丙烯、合成氨、氢气、乙炔、碳黑。液态原料(液化石油气、轻汽油、轻柴油、重柴油)经裂解可制成发展石油化工所需的绝大部分基础原料(乙炔除外),是发展石油化工的基础。目前,原油因高温结焦严重,还不能直接生产基本有机原料。炼油厂还是苯、甲苯、二甲苯等重要芳烃的提供者。 最后应当指出,汽油、航空煤油、柴油中或多或少加有添加剂以改进使用、储存性能。各个炼油装置生产的产物都需按商品标准加入添加剂和不同装置的油进行调和方能作为商品使用。石油添加剂用量少,功效大,属化学合成的精细化工产品,是发展高档产品所必需的,应大力发展。
主要炼油工艺简介
常压蒸馏和减压蒸馏
常压蒸馏和减压蒸馏习惯上合称常减压蒸馏,常减压蒸馏基本属物理过程。原料油在蒸馏塔里按蒸发能力分成沸点范围不同的油品(称为馏分),这些油有的经调合、加添加剂后以产品形式出厂,相当大的部分是后续加工装置的原料,因此,常减压蒸馏又被称为原油的一次加工。包括三个工序:原油的脱盐、脱水 ;常压蒸馏;减压蒸馏。
原油的脱盐、脱水
又称预处理。从油田送往炼油厂的原油往往含盐(主要是氯化物)、带水(溶于油或呈乳化状态),可导致设备的腐蚀,在设备内壁结垢和影响成品油的组成,需在加工前脱除。常用的办法是加破乳剂和水,使油中的水集聚,并从油中分出,而盐份溶于水中,再加以高压电场配合,使形成的较大水滴顺利除去。
催化裂化
催化裂化是在热裂化工艺上发展起来的。是提高原油加工深度,生产优质汽油、柴油最重要的工艺操作。原料范主要是原油蒸馏或其他炼油装置的 350 ~ 540℃ 馏分的重质油,催化裂化工艺由三部分组成:原料油催化裂化、催化剂再生、产物分离。催化裂化所得的产物经分馏后可得到气体、汽油、柴油和重质馏分油。 有部分油返回反应器继续加工称为回炼油。催化裂化操作条件的改变或原料波动,可使产品组成波动。
催化重整
催化重整(简称重整)是在催化剂和氢气存在下,将常压蒸馏所得的轻汽油转化成含芳烃较高的重整汽油的过程。如果以 80~ 180℃ 馏分为原料,产品为高辛烷值汽油;如果以 60~ 165℃ 馏分为原料油,产品主要是苯、甲苯、二甲苯等芳烃, 重整过程副产氢气,可作为炼油厂加氢操作的氢源。重整的反应条件是:反应温度为 490~ 525℃ ,反应压力为 1~2 兆帕。重整的工艺过程可分为原料预处理和重整两部分。
加氢裂化
是在高压、氢气存在下进行,需要催化剂,把重质原料转化成汽油、煤油、柴油和润滑油。加氢裂化由于有氢存在,原料转化的焦炭少,可除去有害的含硫、氮、氧的化合物,操作灵活,可按产品需求调整。产品收率较高,而且质量好。
延迟焦化
它是在较长反应时间下,使原料深度裂化,以生产固体石油焦炭为主要目的,同时获得气体和液体产物。延迟焦化用的原料主要是高沸点的渣油。延迟焦化的主要操作条件是:原料加热后温度约 500℃ , 焦炭塔在稍许正压下操作。改变原料和操作条件可以调整汽油、柴油、裂化原料油、焦炭的比例。
炼厂气加工
原油一次加工和二次加工的各生产装置都有气体产出,总称为炼厂气,就组成而言,主要有氢、甲烷、由 2 个碳原子组成的乙烷和乙烯、由 3 个碳原子组成的丙烷和丙烯、由 4 个碳原子组成的丁烷和丁烯等。它们的主要用途是作为生产汽油的原料和石油化工原料以及生产氢气和氨。发展炼油厂气加工的前提是要对炼厂气先分离后利用。炼厂气经分离作化工原料的比重增加,如分出较纯的乙烯可作乙苯; 分出较纯的丙烯可作聚丙烯等。
石油产品精制
前述各装置生产的油品一般还不能直接作为商品,为满足商品要求,除需进行调合、添加添加剂外,往往还需要进一步精制,除去杂质,改善性能以满足实际要求。常见的杂质有含硫、氮、氧的化合物,以及混在油中的蜡和胶质等不理想成分。它们可使油品有臭味,色泽深,腐蚀机械设备,不易保存。除去杂质常用的方法有酸碱精制、脱臭、加氢、溶剂精制、白土精制、脱蜡等。酸精制是用硫酸处理油品,可除去某些含硫化合物、含氮化合物和胶质。碱精制是用烧碱水溶液处理油品,如汽油、柴油、润滑油,可除去含氧化合物和硫化物,并可除去酸精制时残留的 硫酸。酸精制与碱精制常联合应用,故称酸碱精制。脱臭是针对含硫高的 原油制成的汽、煤、柴油,因含硫醇而产生恶臭。硫醇含量高时会引起油品生胶质,不易保存。可采用催化剂存在下,先用碱液处理,再用空气氧化。加氢是在催化剂存在下,于 300~ 425℃ , 1.5 兆帕压力下加氢,可除去含硫、氮、氧的化合物和金属杂质,改进油品的 储存性能和腐蚀性、燃烧性,可用于各种油品。脱蜡主要用于精制航空煤油、柴油等。油中含蜡,在低温下形成蜡的结晶,影响流动性能,并易于堵塞管道。脱蜡对航空用油十分重要。脱蜡可用分子筛吸附。润滑油的精制常采用溶剂精制脱除不理想成分, 以改善组成和颜色。有时需要脱蜡。白土精制一般放在精制工序的 最后, 用白土(主要由二氧化硅和三氧化二铝组成)吸附有害的物质。
酸精制
是用硫酸处理油品,可除去某些含硫化合物、含氮化合物和胶质。
碱精制
是用烧碱水溶液处理油品,如汽油、柴油、润滑油,可除去含氧化合物和硫化物,并可除去酸精制时残留的硫酸。酸精制与碱精制常联合应用, 故称酸碱精制。
脱臭
是针对含硫高的原油制成的汽、煤、柴油,因含硫醇而产生恶臭,硫醇含量高时会引起油品生胶质,不易保存。可采用催化剂存在下,先用碱液处理,再用空气氧化。
加氢
是在催化剂存在下于 300~ 425℃ ,1.5 兆帕压力下加氢,可除去含硫、氮、氧的化合物和金属杂质,改进油品的 储存性能和腐蚀性、燃烧性,可用于各种油品。
脱蜡
主要用于精制航空煤油、柴油等。油中含蜡,在低温下形成蜡的结晶,影响流动性能,并易于堵塞管道。脱蜡对航空用油十分重要。脱蜡可用分子筛吸附。润滑油的 精制常采用溶剂精制脱除不理想成分,以改善组成和颜色。有时需要脱蜡。
白土精制
一般放在精制工序的最后,用白土(主要由二氧化硅和三氧化二铝组成)吸附有害的物质。
润滑油
原料主要来自原油的蒸馏,润滑油最主要的性能是粘度、安定性和润滑性。生产润滑油的基本过程实质上是除去原料油中的不理想组分,主要是胶质、沥青质和含硫、氮、氧的化合物以及蜡、多环芳香烃,这些组分主要影响粘度、安定性、色泽。方法有溶剂精制、脱蜡和脱沥青、加氢和白土精制。
溶剂精制
是利用溶剂对不同组分的溶解度不同达到精制的目的,为绝大多数的润滑油生产过程所采用。常用溶剂有糠醛和苯酚。生产过程与重整装置的芳香烃抽提相似。
溶剂脱蜡
是除去润滑油原料中易在低温下产生结晶的组分,主要指石蜡,脱蜡采用冷结晶法,为克服低温下粘度过大,石蜡结晶太小不便过滤,常加入对蜡无溶解作用的混合溶剂,如甲苯- 甲基乙基酮,故脱蜡常称为酮苯脱蜡。
可以的,汽油、柴油和机油都是轻油。是按照C的个数划分的,从这个意义上,就能用平均分子量来表示
汽油的主要成份是辛烷、壬烷,就是碳8、碳9,辛烷含量越高,就是辛烷值高,汽油的“号”就是辛烷值.
再往上,煤油、柴油的碳链更长,就是碳9以上的了。
从石油中蒸馏出来的分子内含15个碳到18个碳的烃叫柴油。
柴油属于轻油容易挥发
分子内含20个碳以下的叫轻油,含20个碳以上的叫重油