第十二章-石油气体的加工课件

第十二章石油气体的加工--高辛烷值组分的合成1/6/20231石油加工工程第十二章石油气体的加工--高辛烷值组分的合成12/20/一、概述所谓石油气体，一般指天然气、油田气和炼厂气天然气和油田气是气体烃的巨大来源。天然气和油田气主要由低分子烷烃所组成，还有微量的环烷烃炼厂气是指在炼油厂的生产，特别是破坏性加工时所产生的气体石油气体的用途：①直接作为燃料；②制造高辛烷值汽油的组分；③作为石油化工生产的原料1/6/20232石油加工工程一、概述所谓石油气体，一般指天然气、油田气和炼厂气12/20二、叠合过程两个或两个以上的烯烃分子在一定的温度和压力下，结合成较大的烯烃分子，这种过程叫叠合过程主要包括两类过程：热叠合：在高温(～500℃)和高压(～100atm)条件下催化叠合：在较低的温度(～200℃)和较低压力(30～70atm)下

1/6/20233石油加工工程二、叠合过程两个或两个以上的烯烃分子在一定的温度和压力下，结叠合过程所使用的催化剂是酸性催化剂，如H3PO4、H2SO4、Al2Cl3等，目前工业上广泛应用的催化剂是载在硅藻土担体上的磷酸催化剂叠合过程的原料：热裂化、催化裂化和焦化等装置的副产的气体中含有的丙烯、丁烯；当用未经分离的炼厂气(或LPG)作为叠合过程的原料时，原料是乙烯、丙烯、丁烯、戊烯的混合物1/6/20234石油加工工程叠合过程所使用的催化剂是酸性催化剂，如H3PO4、H2SO4催化叠合的分类：非选择性叠合过程：叠合原料是各类烯烃的混合物，叠合过程中，不仅各类烯烃叠合生成二聚物、三聚物，而且各类烯烃之间还能相互叠合生成共聚物选择性叠合过程：把炼厂气分离后，分别用丙烯、丁烯馏分作为叠合原料，由于原料的组成单一，而且可以选择合适的操作条件，基本上只进行特定的叠合反应，因而可以生产某种特定的产品1/6/20235石油加工工程催化叠合的分类：12/20/20225石油加工工程1.叠合过程的反应叠合过程可以用正碳离子机理来进行解释①烯烃与酸性催化剂放出的氢离子结合，生成正碳离子1/6/20236石油加工工程1.叠合过程的反应12/20/20226石油加工工程②生成的正碳离子很容易与另一个烯烃结合生成一个大的正碳离子1/6/20237石油加工工程②生成的正碳离子很容易与另一个烯烃结合生12/20/20③生成的大的正碳离子不稳定，会放出氢离子而变成大的烯烃分子

1/6/20238石油加工工程③生成的大的正碳离子不稳定，会放出氢离子而变成大的2．叠合过程的影响因素：反应温度反应压力空速3．叠合过程的催化剂目前工业上广泛应用的烯烃叠合催化剂是磷酸催化剂1/6/20239石油加工工程2．叠合过程的影响因素：12/20/20229石油加工工程四、烷基化过程烷基化是指烷烃与烯烃的化学加成反应，在反应中烷烃分子的活泼氢原子的位置被烯烃所取代烷基化过程必须要用异构烷烃作原料

异构烷烃和烯烃的烷基化产物的抗爆性能好烷基化过程可分为两类：热烷基化：不使用催化剂，是在400～500℃，170～300kg/cm2的高温高压条件下进行催化烷基化1/6/202310石油加工工程四、烷基化过程烷基化是指烷烃与烯烃的化学加成反应，在反应中烷1．烷基化反应和产物2．反应机理

正碳离子机理

3．烷基化催化剂

主要有氢氟酸、硫酸和氯化铝1/6/202311石油加工工程1．烷基化反应和产物12/20/202211石油加工工程五、异构化过程异构化过程是在一定的反应条件下和催化剂存在下，将正构烷烃转变成异构烷烃

目的：

生产抗爆性能好，辛烷值高的汽油为烷基化或醚化提供原料1/6/202312石油加工工程五、异构化过程异构化过程是在一定的反应条件下和催化剂存在下，1．异构化反应烷烃的异构化反应是可逆反应，放热，温度越低，平衡对生成异构烷烃越有利

2．反应机理

正碳离子机理

1/6/202313石油加工工程1．异构化反应2．反应机理12/20/202213石油加工工3．异构化的催化剂

弗瑞迪-克腊夫茨型催化剂

高温双功能型催化剂

双功能催化剂

低温双功能型催化剂

目前已经在C5/C6异构化工业装置上应用的催化剂有三类：硫化的金属氧化物、氯化氧化铝和沸石催化剂

1/6/202314石油加工工程3．异构化的催化剂弗瑞迪-克腊夫茨型催化剂目前已1/6/202315石油加工工程12/20/202215石油加工工程1/6/202316石油加工工程12/20/202216石油加工工程①温度反应温度越低，达到异构化平衡时的异构体混合物的辛烷值越高②催化剂

不同的异构化催化剂对应的产物的辛烷值是不同的4．影响异构化汽油质量的主要因素1/6/202317石油加工工程①温度4．影响异构化汽油质量的主要因素12/20/2③原料C5/C6异构化典型的原料是C5～C6馏分④循环氢纯度循环氢中的轻烃含量高对脱附不利1/6/202318石油加工工程③原料12/20/202218石油加工工程六、高辛烷值醚类的合成1．MTBE的合成反应及催化剂催化醚化是在酸性催化剂上进行的正碳离子反应工业上使用的催化剂一般为磺酸型二乙烯苯交联的聚苯乙烯结构的大孔酸性阳离子交换树脂1/6/202319石油加工工程六、高辛烷值醚类的合成1．MTBE的合成反应及催化剂催化醚化2．生产MTBE的主要操作因素①反应压力一般工业反应压力为1.0～1.5MPa

②反应温度合成MTBE的反应是中等程度的可逆放热反应，反应温度一般选用50～80℃

1/6/202320石油加工工程2．生产MTBE的主要操作因素12/20/202220石油加③醇烯比提高醇烯比可抑制异丁烯叠合副反应，同时可以提高异丁烯的转化率，工业上一般采用的甲醇:异丁烯的摩尔比值约为1.1:1④空速工业上采用的空速一般为1～2h-11/6/202321石油加工工程③醇烯比12/20/202221石油加工工程第十二章石油气体的加工--高辛烷值组分的合成1/6/202322石油加工工程第十二章石油气体的加工--高辛烷值组分的合成12/20/一、概述所谓石油气体，一般指天然气、油田气和炼厂气天然气和油田气是气体烃的巨大来源。天然气和油田气主要由低分子烷烃所组成，还有微量的环烷烃炼厂气是指在炼油厂的生产，特别是破坏性加工时所产生的气体石油气体的用途：①直接作为燃料；②制造高辛烷值汽油的组分；③作为石油化工生产的原料1/6/202323石油加工工程一、概述所谓石油气体，一般指天然气、油田气和炼厂气12/20二、叠合过程两个或两个以上的烯烃分子在一定的温度和压力下，结合成较大的烯烃分子，这种过程叫叠合过程主要包括两类过程：热叠合：在高温(～500℃)和高压(～100atm)条件下催化叠合：在较低的温度(～200℃)和较低压力(30～70atm)下

1/6/202324石油加工工程二、叠合过程两个或两个以上的烯烃分子在一定的温度和压力下，结叠合过程所使用的催化剂是酸性催化剂，如H3PO4、H2SO4、Al2Cl3等，目前工业上广泛应用的催化剂是载在硅藻土担体上的磷酸催化剂叠合过程的原料：热裂化、催化裂化和焦化等装置的副产的气体中含有的丙烯、丁烯；当用未经分离的炼厂气(或LPG)作为叠合过程的原料时，原料是乙烯、丙烯、丁烯、戊烯的混合物1/6/202325石油加工工程叠合过程所使用的催化剂是酸性催化剂，如H3PO4、H2SO4催化叠合的分类：非选择性叠合过程：叠合原料是各类烯烃的混合物，叠合过程中，不仅各类烯烃叠合生成二聚物、三聚物，而且各类烯烃之间还能相互叠合生成共聚物选择性叠合过程：把炼厂气分离后，分别用丙烯、丁烯馏分作为叠合原料，由于原料的组成单一，而且可以选择合适的操作条件，基本上只进行特定的叠合反应，因而可以生产某种特定的产品1/6/202326石油加工工程催化叠合的分类：12/20/20225石油加工工程1.叠合过程的反应叠合过程可以用正碳离子机理来进行解释①烯烃与酸性催化剂放出的氢离子结合，生成正碳离子1/6/202327石油加工工程1.叠合过程的反应12/20/20226石油加工工程②生成的正碳离子很容易与另一个烯烃结合生成一个大的正碳离子1/6/202328石油加工工程②生成的正碳离子很容易与另一个烯烃结合生12/20/20③生成的大的正碳离子不稳定，会放出氢离子而变成大的烯烃分子

1/6/202329石油加工工程③生成的大的正碳离子不稳定，会放出氢离子而变成大的2．叠合过程的影响因素：反应温度反应压力空速3．叠合过程的催化剂目前工业上广泛应用的烯烃叠合催化剂是磷酸催化剂1/6/202330石油加工工程2．叠合过程的影响因素：12/20/20229石油加工工程四、烷基化过程烷基化是指烷烃与烯烃的化学加成反应，在反应中烷烃分子的活泼氢原子的位置被烯烃所取代烷基化过程必须要用异构烷烃作原料

异构烷烃和烯烃的烷基化产物的抗爆性能好烷基化过程可分为两类：热烷基化：不使用催化剂，是在400～500℃，170～300kg/cm2的高温高压条件下进行催化烷基化1/6/202331石油加工工程四、烷基化过程烷基化是指烷烃与烯烃的化学加成反应，在反应中烷1．烷基化反应和产物2．反应机理

正碳离子机理

3．烷基化催化剂

主要有氢氟酸、硫酸和氯化铝1/6/202332石油加工工程1．烷基化反应和产物12/20/202211石油加工工程五、异构化过程异构化过程是在一定的反应条件下和催化剂存在下，将正构烷烃转变成异构烷烃

目的：

生产抗爆性能好，辛烷值高的汽油为烷基化或醚化提供原料1/6/202333石油加工工程五、异构化过程异构化过程是在一定的反应条件下和催化剂存在下，1．异构化反应烷烃的异构化反应是可逆反应，放热，温度越低，平衡对生成异构烷烃越有利

2．反应机理

正碳离子机理

1/6/202334石油加工工程1．异构化反应2．反应机理12/20/202213石油加工工3．异构化的催化剂

弗瑞迪-克腊夫茨型催化剂

高温双功能型催化剂

双功能催化剂

低温双功能型催化剂

目前已经在C5/C6异构化工业装置上应用的催化剂有三类：硫化的金属氧化物、氯化氧化铝和沸石催化剂

1/6/202335石油加工工程3．异构化的催化剂弗瑞迪-克腊夫茨型催化剂目前已1/6/202336石油加工工程12/20/202215石油加工工程1/6/202337石油加工工程12/20/202216石油加工工程①温度反应温度越低，达到异构化平衡时的异构体混合物的辛烷值越高②催化剂

不同的异构化催化剂对应的产物的辛烷值是不同的4．影响异构化汽油质量的主要因素1/6/202338石油加工工程①温度4．影响异构化汽油质量的主要因素12/20/2③原料C5/C6异构化典型的原料是C5～C6馏分④循环氢纯度循环氢中的轻烃含量高对脱附不利1/6/202339石油加工工程③原料12/20/202218石油加工工程六、高辛烷值醚类的合成1．MTBE的合成反应及催化剂催化醚化是在酸性催化剂上进行的正碳离子反应工业上使用的催化剂一般为磺酸型二乙烯苯交联的聚苯乙烯结构的大孔酸性阳离子交换树脂1/6/202340石油加工工程六、高辛烷值醚类的合成1．MTBE的合成反应及催化剂催化