工業獲取芳烴方法綜述

董美麗

【摘要】本文分別介紹了以石油、煤、天然氣為原料生產芳烴的幾種技術，探討了各類芳烴生產技術有的優缺點以及國內外進展。

【關鍵詞】芳烴生產技術 石油 煤 天然氣 綜述

1 芳烴生產技術

1.1 以石油為原料

目前，芳烴的大規模生產是通過現代化的芳烴聯合裝置來實現的。典型的芳烴聯合裝置包括石腦油加氫、重整或裂解汽油加氫等芳烴生產裝置，以及芳烴轉化和芳烴分離裝置。

1.1.1 催化重整

催化重整是生產芳烴的主要工藝，全球大約38%的苯和87%的二甲苯來自催化重整裝置。催化重整是使石腦油轉變成富含芳烴的重整生成油，并副產氫氣和液化石油氣的過程。生產芳烴的重整技術的發展方向之一是降低苯含量，最常用的方式是從重整原料石腦油中盡可能地除去在重整過程中會生成苯的苯前身物。適當提高石腦油的初餾點到80℃左右，可以降低苯的產率，增加甲基苯和多甲基苯的產率。

重整原料對重整產物的分布、產率等都有重要影響。原料中正構烷烴環化脫氫成芳烴的反應速率很慢，轉化率低，而環烷烴和異構烷烴環化脫氫成芳烴的反應速率相對較快。對重整原料石腦油進行吸附分離或餾分切割做到“宜烯則烯，宜芳則芳”是充分利用重整原料、優化產物分布并提高芳烴收率的重要手段。

1.1.2 輕烴芳構化

近幾年來，隨著石油資源的日益減少，將豐富廉價的輕烴，轉變為高附加值的苯、甲苯、二甲苯（BTX）的研究已成為當今重要的研究課題和熱點問題。輕烴芳構化是近年來發展起來的一種生產芳烴的新工藝，用于生產芳烴或高辛烷值汽油的調和組分。該工藝以HZSM-5分子篩作為催化劑的活性組分，將重整抽余油、重整拔頭油、直餾汽油、焦化汽油、熱裂解汽油、熱裂解C5餾分、液化石油氣和油田凝析油等輕烴轉化為芳烴。LPG、輕烯烴、芳烴抽余油等輕烴原料不宜作重整原料，但可通過芳構化增產芳烴，甚至甲烷、甲醇也可以經芳構化后得到芳烴。

1.1.3 裂解汽油加氫

烴類高溫裂解，以粗汽油為裂解原料時，通常情況下大約每生產1t乙烯可副產1t裂解汽油，其中苯質量分數可達29.1%，而BTX總質量分數可達58.M從裂解汽油中回收 BTX通常需采用兩段加氫：第一段加氫采用貴金屬Pd/Al2O3催化劑，主要對熱穩定性差的雙烯烴進行加氫；第二段采用非貴金屬Co-Mo/Al2O3催化劑進行烯烴加氫，并除去包括硫化物在內的多種雜質。

1.1.4 芳烴抽提

芳烴抽提是從重整油和裂解汽油中獲得芳烴的通用技術。主要的芳烴抽提工藝包括液-液抽提與萃取蒸餾兩類。溶劑多選用低毒、無腐蝕、選擇性好的環丁砜。目前，應用最廣泛的是以環丁砜為溶劑的工藝，苯純度為99.9%時，苯的回收率可達99.95%，甲苯回收率達99.8%，二甲苯回收率超過98%。

1.1.5 催化裂化

隨著市場需求和環保要求的發展變化，輕循環油（LCO）作為柴油調合組分的吸引力越來越小。價格低廉的LCO中含有單環、雙環和三環芳烴，且芳烴質量分數高達75%～85%，可作為生產芳烴化工產品的有效補充原料。以LCO為原料生產高質量二甲苯的工藝由加氫處理除雜、質LCO烴類轉化和芳烴最大化三個單元組成，混合二甲苯適用于吸附分離生產對二甲苯，僅含約1%乙苯，苯純度在90%-99.9%之間，同時副產石腦油和超清潔柴油。只有不到5%的LCO未轉化，二甲苯產品中非芳烴的含量也非常低，且僅含1%的乙苯，可以用于增產對二甲苯。

2 芳烴生產技術優缺點與進展

2.1 以石油為原料

2.1.1 催化重整

按催化劑再生方式可分為半再生重整、連續重整和循環再生重整3種形式。其中，連續重整以液收高、氫產高和芳烴產率高等特點受到人們的極大重視，由于連續重整增加了一個催化劑連續再生系統，因此，可將因結焦失活的重整催化劑進行連續再生，從而保持重整催化劑活性穩定，并且隨著操作周期的延長，催化劑的性能基本保持穩定，因而連續重整具有裝置規模大、運轉周期長、對原料的適應性好、生產靈活性大、操作苛刻度高、反應壓力低、氫油比低、產品的辛烷值高、產物收率高、氫產高等特點。同時，由于連續重整因增加了催化劑連續再生系統，工藝流程較為復雜，裝置的投資和能耗也比其它二種工藝高。

重整工藝條件不斷向超低壓、高苛刻度方向發展。生產芳烴的重整裝置的操作苛刻度通常要比生產汽油的重整裝置高。半再生重整工藝由于受催化劑壽命的限制，操作苛刻度不允許太高，連續再生重整工藝更適合生產芳烴。

重整催化劑對催化重整工藝進步與發展起關鍵性作用。近幾年，UOP和IFP等公司相繼開發了一系列重整催化劑。這些新開發的催化劑以低壓操作為目標，提高了催化劑的選擇性、穩定性和活性，并且可以大幅度降低催化劑的積炭量，提高液收和氫產量及裝置處理能力。

2.1.2 裂解汽油加氫

在傳統的裂解汽油加工工藝中，裂解汽油中的苯乙烯被加氫還原成了乙苯，這不僅增加了加氫過程的氫耗，苯乙烯的存在還使催化劑的壽命受到威脅。特別是裂解汽油中的苯乙烯通過加氫生成的C8芳烴餾分中乙苯含量高，這給PX的轉化和分離均帶來較大困難。為提高乙烯裂解C8芳烴的利用價值，采用溶劑抽提蒸餾法將其中的苯乙烯分離出來的技術越來越受到重視。

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