甲苯的生产工艺及检验方法

题目：甲苯的生产工艺及检验方法方法：催化重整油生产甲苯方法姓名：学号专业指导老师：对甲苯的认识产品名称：甲苯英文名:methylbenzene化学名：甲苯产品别名：C7H8、c6H5CH3甲苯（分子式：C7h8），是一种无色，带特殊芳香味的易挥发液体。甲苯是芳香族碳氢化合物的一员，它的很多性质与苯很相像，在现今实际应用中常常替代有相当毒性的苯作为有机溶剂使用，还是一种常用的化工原料，可用于制造炸药、农药、苯甲酸、染料、合成树脂及涤纶等。同时它也是汽油的一个组成成分。甲苯分子结构甲苯分子结构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”，具有类似苯的芳香气味，沸点（常压）110.63°C,熔点-94.99°C。甲苯不溶于水，溶于乙醇、乙醚和丙酮。蒸气和空气形成爆炸性混合物，爆炸极限1.2〜7.0%（体积）。如甲苯溶解溴后，在光照条件下，甲基上的氢原子被溴原子取代（与甲烷相似）而在铁作催化剂条件下，苯基上的氢原子被溴原子取代（与苯相似）；但甲苯分子中存在着甲基和苯基的相互影响，使得甲苯又具有不同于苯和甲烷的性质，如苯环上的取代反应（卤

化、硝化等），甲苯比苯容易进行，甲苯分子中的甲基可以被酸性高锰酸钾溶液氧化，生成苯甲酸。1、性质参数外观与状：无色透明液体，有类似苯的芳香气味。分子式：C7H8分子量：pH值：无意义熔点（C）：相对密度（水=1）：沸点（°C）：相对蒸气密度（空气=1）：辛醇/水分配系数：闪点（C）：4引燃温度（°C）：535爆炸上限［%（V/V）］：7爆炸下限［%（V/V）］：燃烧热（kJ/mol）：临界温度（°C）：临界压力（MPa）：溶解性：不溶于水，可混溶于苯、醇、醚等多数有机溶剂。主要用途：用于掺合汽油组成及作为生产甲苯衍生物、炸药、染料中间体、药物等的主要原料。2、物理性质甲苯（Toluene）是最简单，最重要的芳烃化合物之一。在空气中，甲苯只能不完全燃烧，火焰呈黄色。甲苯的熔点为-95°C,沸点为111°C。甲苯带有一种特殊的芳香味（与苯的气味类似），在常温常压下是一种无色透明，清澈如水的液体，密度为0.866g/cm³，对光有很强的折射作用（折射率：1.4961）。甲苯几乎不溶于水（0,52g/l），但可以和二硫化碳，酒精，乙醚以任意比例混溶，在氯仿，丙酮和大多数其他常用有机溶剂中也有很好的溶解性。甲苯的粘性为0.6mPa・s,也就是说它的粘稠性弱于水。甲苯的热值为40.940kJ/kg，闪点为4°C,燃点为535C。3、化学性质甲苯是有机化合物，属芳香烃，结构简式为 C6H5CH3。甲苯的结构简式在常温下呈液体状，无色、易燃。它的沸点为 110.8C，甲苯的结构简式凝固点为一95C，密度为0.866g/cm³。甲苯温度计正是利用了它的凝固点比水很低，可以在高寒地区使用；而它的沸点又比水的沸点高，可以测 110.8C以下的温度。因此从测温范围来看，它优于水银温度计和酒精温度计。另外甲苯比较便宜，故甲苯温度计比水银温度计也便宜。

甲苯不溶于水，但溶于乙醇和苯的溶剂中。甲苯容易发生氯化，生成苯一氯甲烷或苯三氯甲烷，它们都是工业上很好的溶剂；它可以萃取溴水中的溴，但不能和溴水反应；它还容易硝化，生成对硝基甲苯或邻硝基甲苯，它们都是染料的原料；一份甲苯和三份硝酸硝化，可得到三硝基甲苯（俗名TNT）；它还容易磺化，生成邻甲苯磺酸或对甲苯磺酸，它们是做染料或制糖精的原料。甲苯与硝酸取代的产物三硝基甲苯是爆炸性物质，因此它可以制造梯恩梯（TNT）炸药。甲苯与苯的性质很相似，是工业上应用很广的原料。但其蒸汽有毒，可以通过呼吸道对人体造成危害，危害等级为乙类，使用和生产时要防止它进入呼吸器官。甲苯可发生的化学反应如下：取代反应卤素与甲基发生取代反应，一般是在高温和自由基因发下反应，连续生产一氯、二氯和三氯化合物。芳环上的氢活泼，在无阳光有催化剂时，可以生成邻、对位氯甲苯。氯代反应应用的催化剂包括碘、磷、氯化铁、氯化锑和氯化铝等。C12C7H8 Cl2 Cl2C12C7H8 C7H7C1 C7H6C12 C7H5C13hrhrhr1、hrhrhr1、加成反应C7C7H8+H2C7H142、C7H2、C7H8+H2氧化反应热催化剂>C6H6+CH4O2，50°C3、C73、C7H8歧化反应C7H6O2Br，Co，Mn催化剂C7% C6H6+c8H10催化剂C7H8+c9H 2C8H104、 硝化反应H2SO4C7H8+HNO3 c7H7NO2+C7H6N2O4+C7H5N3O6（TNT）5、 磺化反应C7H8+H2SO4 C7H8SO3二、 甲苯国内外生产现状2008年世界石油甲苯生产能力约为2846.0万t/a,平均开工率为74%。从产能分布看，亚洲甲苯生产能力位居世界第一，占世界甲苯总产能的47.6%；其次是北美，占25.6%；西欧、中东欧、中东所占比例较少，各占11.2%、5.9%、6.0%。从2002-2008年世界各地区甲苯产能的增长率来看，亚洲地区甲苯产能年均增长率最快，为6.1%，远远大于世界年均增长率（世界年均增长率为2.9%）；其他地区的增长率都低于世界平均增长率，东欧为1.7%，中东为1.5%，南美、西欧各为0.7%和0.4%，北美、非洲、大洋洲均未增长。2008年世界各地区甲苯产能情况及2012年产能预测如表1所示。

表f上㈣甘年世界各地医甲苯产能及2W2年卢能预测地医2W8年产能丿〔万m()20k2邺严能/(77t；r3)200&—2012年熾长;率/喘I347.J1553-8E9北英724.7724.70.0315.5315.50.0166,6106.6-S5中东170.423.25.192592.5大洋洲2(320on皿9.()a.o台计2S463030.31,8近几年，随着我国大型石油化工装置的相继投产和对二甲苯需求的增长，甲苯的生产能力快速增长。2007年国内甲苯的生产能力和产量分别为343.5万t/a及289.6万t,甲苯市场自给率已上升到82.6%。国内甲苯的生产能力主要集中在中国石化和中国石油两大公司，占国内甲苯总生产能力的95.1%。2008年我国新增甲苯生产能力约50万t/a左右，总生产能力达到398.6万t/a。新增产能主要来自金陵石化的20万t/a甲苯生产装置和宁波中金集团公司的18.6万t/a的甲苯生产装置、山西煤化工有限公司新建3.3万t/a甲苯生产装置等。近年全球甲苯产能约为19000千吨每年，主要产能分布在亚洲。近年我国国内产能目前约为1872千吨每年，甲苯表现消费量为1922.51千吨，较05年增长5%；其中产量1358千吨，较04年增长339吨。我国甲苯进口累计量为567.14千吨，出口累计量为2.63千吨。、我国甲苯进口以华东，华南为主要进口地区，进口来源有韩国、泰国、日本、美国、新加波、台湾省等。广东地区甲苯主要进口商为东莞化工进出口有限公司，深圳通达，深圳市华润化工，深圳市深房保税贸易等、据估计华南地区每年消费甲苯量为40Kt左右，其中包含粗甲苯、「电我旦屮苯产能分fli及走势北———l=YJ「电我旦屮苯产能分fli及走势北———l=YJ东北卄西华华华华东余勺朴及朴洸H H|东9^ 1,w °%0阴叶贰全球产能分布狀况□北尢□曲欧□屮东欧■东北疋■东南亚及业洲其它■||你三、应用领域及消费状况1全球甲苯用途国际上甲本最主要的用途是调和汽油提高辛烷值，其次是通过脱烷基转化成苯及通不过甲苯歧化转化为苯和二甲苯，还有就是用作溶剂以及生产甲苯二异氰酸酯（TDI）•国内甲苯的用途在我国，甲苯的主要用途是化工合成溶剂，其化工合成上主要用于生产硝基甲苯、苯甲酸、甲苯二异氰酯、甲苯胺、氯化甲苯、甲酚和对甲苯磺酸等，在溶剂方面,甲苯主要用于生产农药的TDI是2、涂料和油漆等。•国内外甲苯消费比例如表2所示表2国内甲苯消费比例下游产品需求比例％农药22硝基甲苯\邻甲苯胺18涂料\染料30军工12合成材料4医药4轻工3其他72005年全球甲苯消费比例口口凹旳1ines^lvflints业nthe陀MIWXTAWHtMTimcjpraisetan■恢m辭i#wid■四、 甲苯生产工艺基本原理甲苯是用途比较广泛的一种芳桂，主要来自石油，少量来自煤。19世纪后期，煤焦化工业大规模发展，。第一、二次世界大战期间，以甲苯为原料的炸药三硝基甲苯（即TNT）需求量剧增，由石油生产甲苯的工业方法，开始发展。1941年，美国亨布尔石油公司建成世界第一家由石油生产甲苯的工厂。到50年代，世界甲苯主要来源已由焦化副产转变为催化重整和桂类裂解，1982年，石油甲苯已占总产量的96%以上。催化重整油中含芳桂50-60%（体积），其中甲苯含量可达40-45%；裂解汽油中芳桂含量为70%（质量）左右，其中15-20%是甲苯。近30年来，甲苯以每年10%-13%速度增产。各国由石油生产甲苯的途径不尽相同，美国主要来源于催化重整油，西欧和日本等国则主要从裂解汽油中提取。主要的生产方法有以下三种:（1），用硫酸洗除粗苯憎分中不饱和桂和杂质，再经碱中和、水洗、精憎,可得到纯度很高的甲苯。（2）催化重整油催化重整油中含芳烃50%-60%（体积），其中甲苯含量可达40%-45%。催化重整油采用二甘醇、环丁砜、甲基吡咯烷酮等溶剂进行萃取以回收芳烃（见芳烃抽提），最后经精馏得到高纯度甲苯。（3）裂解汽油裂解汽油中芳烃含量为70%（质量）左右，其中15%－20%是甲苯。裂解汽油经两段加氢脱除二烯烃、单烯烃和微量硫，再经萃取精馏，可得纯度99.5%以上的甲苯。催化重整油生产甲苯方法：催化重整是炼油工业中重要的二次加工工艺，以生产高辛烷值汽油为目的，其中富含芳烃。重整过程中主要发生环己烷的脱氢或芳构化、取代环戊烷的脱氢异构化和石蜡烃的脱氢环化作用。铂重整法用常压蒸馏得到的轻汽油（初馏点约138°C）,截取大于65°C馏分，先经含钼催化剂，催化加氢脱出有害杂质，再经铂催化剂进行重整，用二乙二醇醚溶剂萃取，然后再逐塔精馏。首先经初馏塔初馏，塔顶得轻苯，塔底得重苯（重苯用作制取古马隆树脂的原料）。轻苯先经初馏塔分离，塔底混合馏分经酸碱洗涤除去杂质，然后进吹苯塔蒸吹，再经精馏塔精馏得到苯、甲苯、二甲苯等产物。这些反应生成甲苯的情况如下：士H2+C^i2 C7H8+H叽€JH2+C8H16五、 催化重整生产工艺流程

苯萃取分离甲苯流程示意图：六、 催化重整生产工艺的基本说明1、 原料预分馏部分预分馏的作用是切取适宜馏程的重整原料。在重整生产过程以产品芳烃为主时，预分馏切取60〜130°C（或140°C）馏分为重整原料，<60°C的轻馏分可作为汽油组分或化工原料。2、 预加氢部分预加氢的目的是脱除原料油中对催化剂有害的杂质，同时也使烯烃饱和以减少催化剂的积炭，从而延长运转周期。在预加氢条件下，原料中微量的硫、氮、氧等杂质能进行加氢裂解反应，相应的生成硫化氢、氨气及水等而被除去，烯烃则通过加氢变成饱和烃。3、 重整反应过程重整反应是催化重整装置的核心部分，工业装置广泛采用的反应系统流程可分为两大类：固定床半再生式工艺流程和移动床反应器连续再生式工艺流程。4、 催化剂从重整过程的基本化学反应课知，重整催化剂应兼备两种性能，既能促进环烷烃和烷烃脱氢芳构化，又能促进环烷烃和烷烃异构化后进一步芳构化，即是一种双功能催化剂。5、 重整的工艺条件在重整生产甲苯过程中，环烷烃与烷烃的脱氢以及环烷烃的异构脱氢芳构化反应是所希望的反应。这类反应的共同特点是体积增大和反应吸热。（1） 温度提高温度既提高了芳构化反应的热力学推动力，又提高了反应速度。显然，高温对反应是有利的。但是温度的提高也有利于烃类的深度脱氢反应，也有利于催化剂上的积碳增加，最终导致产物中轻组分增多，使重整产率显著下降。所以反应温度一般控制为480〜520。C。（2） 压力从力学上说，低压对环烷烃和烷烃脱氢芳构化反应是有利的，并能抑制加氢裂化反应。当压力由3.92MPa下降到1.96MPa时，芳烃的产率课增加4〜5%（质），氢产率也同时提高。但在低压下，由于氢分压的降低，催化剂表面积碳速度增大，所以催化剂容易失活，使操作周期缩短。若重整装置采用铂-锡双金属催化剂，并采用催化剂连续再生工艺，就可在低压高温条件下长期操作，还能获得高收率的芳烃。目前，采用的最低压力已达0.29〜0.49MPa。（3） 空速提高空速可以提高重整装置的处理能力，对芳构化的影响不大，但受到催化剂活性和反应条件的制约。空速低，意味着反应时间的增长，操作苛刻度增大，常会导致加氢裂化反应的加剧，引起氢耗增加并加快催化剂的积炭。当反应器入口温度为480〜520°C-1。（4） 氢油比氢油比又称氢烃比，它是重整催化反应器循环气体中总氢量与进料量的摩尔比。氢循环的目的是抑制在催化剂表面上的积炭，同时氢气又是提供芳构化反应所需热量的热载体。较低的氢油比有利于脱氢芳构化，并能降低投资和操作费用。在上述温度、压力、空速条件下、氢油比相应为4.0。氢油比过量不仅造成能量浪费，而且对催化剂寿命也无明显好处。6、 芳烃抽提液相是工业上广泛采用分离混合芳烃的一种方法。液相抽提就是利用某些有机溶剂对芳烃和非芳烃具有不同的溶解能力，即利用各组分在溶剂中溶解度的差异，经逆流连续抽提过程而使芳烃和非芳烃得以分离。在溶剂与重整脱戊烷油混合后生成的两相中，一个是溶剂和溶于溶剂的芳烃，称为提取液，另一个是在溶剂中具有极小溶解能力的非芳烃，称为提余液。将两相液层分开后，再用汽提的方法将溶剂和溶解在溶剂中的芳烃分开，以获得芳烃混合物。7、 催化重整进料切割点如下图60°C 70°C85°C 105°C 145°C170°C?¥??重整生产苯和甲TOC\o"1-5"\h\zI I I I: 1;■ ; ;重整生产二甲 ;I I I I:: ►;I I I I II I I I II I I重整生产苯、甲苯、二甲苯177°CI I II I I七、生产注意事项 :1、 整催化剂是一种昂贵而又娇嫩的催化剂，精心保护催化剂是重整生产中十分重要的问题。原料中含有污染杂质可使重整催化剂中毒。再生产过程中催化剂表面积碳或催化剂酸性功能失调，都会造成催化剂逐渐失活甚至完全丧失活性。为此，原料在进重整反应器前必须进行净化预处理。一般而言，对重整催化剂构成毒物的物质有砷、铅、铜、铁、钒、镍、汞金属、碱金属与碱土金属的化合物，含硫和含氮化合物，烯烃及过量的水等。催化剂表面积碳主要归因于反应中烯烃和二烯烃的生成。提高反应压力，降低反应温度、增加可以抑制焦炭的生成，并可以在催化剂再生时予以除去。焦炭的生成与原料的性质也有关，使用宽馏程、高干点原料时，生成焦炭也多。2、 在重整过程中，催化剂中的氯容易被水分带走流失，快速下降到与气相水分量有关的平衡值。一般，当卤素含量为0.7~1%（质）左右时，则认为两种功能彼此协调，能充分发挥双功能作用，此时反应系统含水为20ppm。氯含量降低势必使酸性功能不断减弱，导致最后破坏了双功能间的平衡，降低催化剂的性能。再生产中常要不断地补氯（常用二氯乙烷），以调节平衡催化剂的含氯量，维持水与氯平衡，稳定氯含量，能确保催化剂双功能性质的正常发挥。3、 重整原料预处理的目的是脱除原料中的杂质，从而保证催化剂的寿命、活性与选择性。当重整原料中砷含量超过100ppb时，就要脱砷剂（常用的脱砷剂有硫酸铜-硅铝或硫酸铜-氯化汞-硅铝）将砷化物脱除。此外，还可以采取预加氢法脱除原料中的氮、硫、氧、烯烃及重金属。为了提高重整装的效率，对重整原料要进行预分馏，将不能转化为芳烃的C5烃与难以转化为芳烃的C6烷烃尽可能切除。4、操作注意事项：密闭操作，加强通风。操作人员必须经过专门培训，严格遵守操作规程。建议操作人员佩戴自吸过滤式防毒面具（半面罩），戴化学安全防护眼镜，穿防毒物渗透工作服，戴橡胶耐油手套。远离火种、热源，工作场所严禁吸烟。使用防爆型的通风系统和