Главная -> Словарь

Изомеризации ароматических

Этой книгой завершается трехтомное издание «Химия углеводородов нефти», первый том которого вышел в русском переводе ранее. Материал, изложенный в данном томе , «Нефтехимический синтез», относится к тому разделу химии нефти, который особенно бурно развивался за последние 10 лет, и открывает безграничные возможности промышленного использования нефтяного сырья для синтеза разнообразных химических веществ. Необычайно увлекательная область научЕШХ исследований и технологических решений таится в этом новом разделе химии нефти, находящемся на грани раздела органической химии и химической технологии нефти. Сейчас, когда в Советском Союзе намечены грандиозные планы строительства и освоения большого числа предприятий по производству широкого ассортимента продуктов органического синтеза на основе использования нефтяного сырья, чувствуется особенно острая потребность в книгах, в которых обобщен опыт исследователей и химиков-технологов, работающих над решением практических Задач изготовления нефтехимикатов. Такие книги нужны инженеру-технологу, работающему в этой области химической технологии; в них чувствуют настоятельную потребность аспирант ц студент, готовящиеся к работе в области нефтехимического синтеза как на заводах, так и в научно-исследовательских учреждениях. Наконец, квалифицированный обзор химических превращений углеводородов нефти и их практического использования в промышленности с интересом и пользой прочитают широкие круги научных работников. Настоящий том III «Химии углеводородов нефти», вышедший в 1955 г. в Нью-Йорке под редакцией В. Т. Брукса, С. С. Куртца, С. Е. Бурда и Л. Шмерлинга, является одной из наиболее интересных и удачных монографий по данной проблеме. Отдельные главы этой книги написаны крупными специалистами и посвящены рассмотрению таких важных теоретических и химико-технологических проблем современной органической химии и нефтехимического синтеза, как, например, теория и механизм реакций замещения в бензольном кольце, реакции нитрования, сульфирования и алкилирования ароматических углеводородов и их промышленное использование, теория, механизм и практическое приложение реакций олефинов — полимеризации, гидрирования, оксосинтеза, конденсации с галоидалкилами, изомеризации, конденсации по Дильсу — Альдеру и некоторых других; механизм и промышленное применение реакций парафиновых и цикло-парафиновых углеводородов — изомеризации, алкилирования, хлорирования и фторирования, нитрования.

Из бензинов каталитического риформинга можно выделить индивидуальные арены: бензол, толуол этилбензол, все изомеры ксилолов, нафталин, псевдокумол и некоторые другие продукты, используемые в органическом синтезе. Из аренов наибольшее значение в качестве нефтехимических продуктов приобрели, как известно, бензол, о- и /г-ксилолы, тогда как толуол и ж-ксилол производятся в масштабах, значительно превышающих существующую потребность. Поэтому в настоящее время наряду с попытками получения ценных продуктов на основе толуола и л-ксилола успешно развиваются процессы их деалкилирования, диспропорциониро-вания и изомеризации .

Для получения высококачественных бензинов с октановым числом по исследовательскому методу 93—98 рифор-минг-бензин компаундируют с разветвленными алканами, которые получаются в процессах изомеризации, алкилирования и полимеризации. Значение процессов получения алканов разветвленной структуры как компонентов товарного бемзина возрастает в связи с жесткими нормами на содержание тетраэтилсвинца.

В этом разделе мы рассмотрим вопросы термодинамики, химизма и механизма превращений углеводородов в ряде процессов термической и термокаталитической переработки нефти, а именно в процессах пиролиза, термического крекинга, каталитического крекинга, гидрокрекинга и риформинга, а также в процессах изомеризации, алкилирования и ступенчатой полимеризации углеводородов,

Промышленные процессы химической переработки нефтяного сырья позволяют получать дополнительное количество светлых нефтепродуктов , значительно улучшать их качество , используя как компоненты товарных топлив фракции каталитического риформинга, каталитического крекинга, изомеризации, алкилирования, а также исходные мономеры для нефтехимического синтеза: ароматические и непредельные углеводороды . Эти процессы химической переработки нефти и ее фракций делятся на термические и термокаталитические. По способу промышленного оформления их можно разделить на периодические, полинепрерывные и непрерывные.

1) расширение использования продуктов вторичных процессов глубокой переработки нефти для улучшения качества топлив и увеличения ресурсов светлых нефтепродуктов, в первую очередь каталитического крекинга, гидрогенизации, изомеризации, алкилирования;

Соединения серы, как правило, входят в состав смолистых продуктов и повысшют склонность бензина к нагарообразованию. Ограничение в бензинах содержания серы величиной не более 0,05% мае. путем использования в качестве компонентов продуктов каталитического крекинга, изомеризации, алкилирования, гидрокрекинга снижает склонность бензинов к нагарообразованию, уменьшает токсичность отработавших газов и улучшает экологические свойства.

Для расширения производства реформулированных бензинов, особенно в России и Китае, необходимо значительно увеличить мощности процессов изомеризации, алкилирования и получения оксигентов, тем самым уменьшить содержание фракций прямой перегонки, продуктов каталитического крекинга и риформинга в общем бензиновом фонде.

высокоактивных катализаторов изомеризации, алкилирования,

При каталитическом крекинге тяжелое сырье, обычно пря-могонный газойль с интервалом кипения 316—566°С, содержащий ароматические, нафтеновые и парафиновые углеводороды, при 427—527 °С и давлении, близком к атмосферному, пропускают через кислотный катализатор, находящийся в кипящем слое, что позволяет выводить катализатор для окислительной регенерации. Процесс дает возможность получать бензин, котельное топливо и некоторые дизельные и турбинные топлива из тяжелого сырья с минимальным образованием легких газов и оптимальным выходом углерода. Тепло, образующееся при сгорании углерода в процессе окислительной регенерации катализатора, используют для того, чтобы возместить затраты тепла в эндотермическом процессе на стадии крекинга. В дополнение к крекингу используют также процессы изомеризации, алкилирования и дегидрогенизации.

Эти продукты получают в процессах изомеризации, алкилирования и полимеризации легких углеводородов и нефтяных газов.

Тепловой эффект реакций изомеризации ароматических углеводородов С8 невелик и может быть как больше, так и меньше нуля. Реакции изомеризации ксилолов при использовании кислотных катализаторов описываются кинетическими уравнениями первого порядка.

Катализаторы. В качестве кислотных компонентов промышленных катализаторов изомеризации ароматических углеводородов С8 применяют преимущественно галогенированный оксид алюминия, аморфные и кристаллические алюмосиликаты. В состав бифункциональных катализаторов дополнительно вводится Pt . В качестве промышленного катализатора используется также смесь HF + BF3.

Общей тенденцией развития процессов изомеризации ароматических углеводородов С8 является переход от жидкофазных процессов на кислотных катализаторах к газофазным процессам в среде водорода на бифункциональных катализаторах. В таких условиях значительно увеличивается срок службы катализатора, одновременно удается изомеризовать этилбензол в ксилолы.

Материальный баланс. Материальные балансы процессов изомеризации ароматических углеводородов С8 на моно- и бифункциональных катализаторах и данные по режиму представлены в табл. 2.63 и 2.64.

В 1982 г. установка изомеризации ароматических углеводородов С8 в составе комплекса установок по производству п-, о-ксилола ПО «Киришинефтеоргсинтез» переведена на платиновый цеолитсодержащий катализатор ИК-78, разработанный в НПО «Леннефтехим». Катализатор ИК-78 эксплуатируется при повышенной массовой скорости подачи сырья — около 3 ч"1; загрузка катализатора снижена приблизительно вдвое — аналогично новым зарубежным катализаторам марок О-750 и К-8830. Продолжительность межрегенерационного периода для катализатора ИК-78 превышает 4 года. Расходные показатели работы комплекса до и после внедрения отечественного катализатора приведены в табл. 2.66.

В основе представлений о механизме изомеризации ароматических углеводородов лежат некоторые наблюдения. Так, установлено, что изменение условий каталитического риформинга в направлении, благоприятствующем гидрированию ароматических углеводородов способствует увеличению скорости их изомеризации . Другой фактор — значительное ускорение реакции изомеризации этилбензола при предварительном его гидрировании в этилциклогексан . На этом основании полагают, что изомеризация ароматических углеводородов на бифункциональных платиновых катализаторах проходит при участии циклопарафинов в качестве промежуточных продуктов .реакции.

Показатели процессов изомеризации ароматических углеводородов С8

температуре 350—400° С водород может образовываться за счет реакций дегидрирования и дегидроциклизации. Реакции изомеризации. В лрисутствии катализаторов гидрогенизации могут протекать реакции изомеризации ароматических, парафиновых и нафтеновых углеводородов. На рис. 8—10 в качестве примера приведены

Полученные результаты показывают, что в обоих случаях происходит перенос одной из алкильных групп в соседнее с четвертичным атомом углерода циклогексенона положение, причем этильная группа переносится легче, чем метальная. Это напоминает поведение алкильных групп при изомеризации ароматических соединений через а—комплексы :

Нефтяной ксилол — смесь четырех изомеров ароматических углеводородов С8 — образуется в процессах каталитического риформинга; в последние годы его производят путем диспропорци-онирования толуола и трансалкилирования толуола и триметил-бензолов. Ароматические углеводороды С8 служат главным образом для получения изомеров ксилола , 20% применяют в качестве растворителя и небольшие количества — в качестве компонента автомобильных бензинов (((101. Из ароматических углеводородов С8 наибольшее применение находят м-ксилол — исходное сырье для получения синтетических волокон типа лавсан, и о-ксилол, используемый для синтеза фталевого ангидрида. В связи с низким содержанием п- и о-ксилола в техническом ксилоле разработаны и нашли широкое промышленное применение специальные процессы каталитической изомеризации ароматических углеводородов С8, позволяющие превращать .м-ксилол, а если это необходимо, то и этилбензол в п- и о-ксилол. В последние годы основное количество о- и м-ксилола получают изомеризацией ароматических углеводородов С8.

Для увеличения ресурсов п- и о-ксилола применяют процесс каталитической изомеризации ароматических углеводородов С8, в результате которого из любого изомера ароматического углеводорода С 8 получают смесь, близкую к термодинамически равновесной .