Ароматические углеводороды. Процессы производства. Направления использования

1. АРОМАТИЧЕСКИЕ УГЛЕВОДОРОДЫ

Процессы производства
Направления использования

2. Производство БТК

Углеводороды
С6 — Бензол
С7 — Толуол
С8 — Смешанные
ксилолы
п-Ксилол
о-Ксилол
Этилбензол
млн, т/год (2010)
40
20
44
30
3,9
29,2

3. Промышленные источники БТК

Бензин риформинга
Бензин пиролиза углеводородов
Жидкие продукты коксования угля
“Сырой” бензол
Легкое каменноугольное масло
Продукты
взаимных превращений аренов

4. Состав источников БТК (%)

‘Сырой’ Легкое каменноКомпоненты Риформат Пиротол
бензол угольное масло

5. Состав источников БТК (%)

‘Сырой’ Легкое каменноКомпоненты Риформат Пиротол
бензол угольное масло
Бензол
3
40
93
63

6. Состав источников БТК (%)

‘Сырой’ Легкое каменноКомпоненты Риформат Пиротол
бензол угольное масло
Бензол
3
40
93
63
Толуол
13
20
>6
14

7. Состав источников БТК (%)

‘Сырой’ Легкое каменноКомпоненты Риформат Пиротол
бензол угольное масло
Бензол
3
40
93
63
Толуол
13
20
>6
14
Ксилолы
18
4–5

8. Состав источников БТК (%)

‘Сырой’ Легкое каменноКомпоненты Риформат Пиротол
бензол угольное масло
Бензол
3
40
93
63
Толуол
13
20
>6
14
Ксилолы
18
4–5
Этилбензол
5
2–3

9. Состав источников БТК (%)

‘Сырой’ Легкое каменноКомпоненты Риформат Пиротол
бензол угольное масло
Бензол
3
40
93
63
Толуол
13
20
>6
14
Ксилолы
18
4–5
Этилбензол
5
2–3
—
7

10. Состав источников БТК (%)

‘Сырой’ Легкое каменноКомпоненты Риформат Пиротол
бензол угольное масло
Бензол
3
40
93
63
Толуол
13
20
>6
14
Ксилолы
18
4–5
Этилбензол
5
2–3
—
7

11. Состав источников БТК (%)

‘Сырой’ Легкое каменноКомпоненты Риформат Пиротол
бензол угольное масло
Бензол
3
40
93
63
Толуол
13
20
>6
14
Ксилолы
18
4–5
Этилбензол
5
2–3
—
7
Остальное
Арены C9+
Неароматические углеводороды
Гетероатомные
соединения

12. Состав источников БТК (%)

‘Сырой’ Легкое каменноКомпоненты Риформат Пиротол
бензол угольное масло
Бензол
3
40
93
63
Толуол
13
20
>6
14
Ксилолы
18
4–5
Этилбензол
5
2–3
—
7
Остальное
Арены C9+
Неароматические углеводороды
Гетероатомные
соединения

13. Состав источников БТК (%)

‘Сырой’ Легкое каменноКомпоненты Риформат Пиротол
бензол угольное масло
Бензол
3
40
93
63
Толуол
13
20
>6
14
Ксилолы
18
4–5
Этилбензол
5
2–3
—
7
Остальное
Арены C9+
Неароматические углеводороды
Гетероатомные
соединения

14. Состав источников БТК (%)

‘Сырой’ Легкое каменноКомпоненты Риформат Пиротол
бензол угольное масло
Бензол
3
40
93
63
Толуол
13
20
>6
14
Ксилолы
18
4–5
Этилбензол
5
2–3
—
7
Остальное
Арены C9+
Неароматические углеводороды
Гетероатомные
соединения

15. Состав источников БТК (%)

‘Сырой’ Легкое каменноКомпоненты Риформат Пиротол
бензол угольное масло
Бензол
3
40
93
63
Толуол
13
20
>6
14
Ксилолы
18
4–5
Этилбензол
5
2–3
—
7
Остальное
Арены C9+
Неароматические углеводороды
Гетероатомные
соединения

16. Состав источников БТК (%)

‘Сырой’ Легкое каменноКомпоненты Риформат Пиротол
бензол угольное масло
Бензол
3
40
93
63
Толуол
13
20
>6
14
Ксилолы
18
4–5
Этилбензол
5
2–3
—
7
Остальное
Арены C9+
Неароматические углеводороды
Гетероатомные
соединения

17. Очистка коксохимических аренов

Сырье
Раствор
H2SO4
Сернокислотная
хемосорбция
Азотистые
основания
Раствор
NaOH
Щелочная
хемосорбция
Фенольные
соединения
Купоросное
масло
Очистка от
олефинов
Стоки
БТК

18. Очистка коксохимических аренов

Сернокислотная хемосорбция

19. Очистка коксохимических аренов

Щелочная хемосорбция
ArOH + NaOH ArONa + H2O
2ArONa + CO2 + H2O
2ArOH + Na2CO3

20. Очистка коксохимических аренов

Очистка от олефинов
Водные стоки
‘Смолы’

21. Выделение аренов из бензинов риформинга и пиролиза

22. Свойства углеводородов бензинов

Фракция Компонент
н-Гексан
С6
Бензол
2,2-Диметилпентан
С7
н-Гептан
Толуол
2,4-Диметилгексан
н-Октан
о–Ксилол
С8
м–Ксилол
п–Ксилол
Этилбензол
2,6-Диметилгептан
н-Нонан
С9+
Псевдокумол
Дурол
Нафталин
tкип, °С
68,7
80,1
79,2
98,4
110,6
110–112
124,7
144,4
139,1
138,3
136,15
135,2
150,8
169,3
196,8
218,0

23. Экстракция аренов

Бензин
пиролиза
H2
(ВСГ)
Катализат
риформинга
Гидрооблагораживание
Экстракция
аренов
Рафинат
(95% алифатики)
Экстрагент
Реэкстракция
аренов
Арены

24. Экстракция аренов

Экстрагенты
Олигомерные этиленгликоли:
Диэтиленгликоль
Триэтиленгликоль
Тетраэтиленгликоль
Жидкий диоксид серы SO2
Диметилсульфоксид (ДМСО)

25. Экстракция аренов

Экстрагенты
Сульфолан
(степень извлечения ArH — 98–99,9%)
Амиды
N-Алкилированные лактамы
N-Метилпирролидон
N-Метилкапролактам и др.
Комбинированные экстрагенты

26. Разделение БТК

Бензол
Дистилляция
Арены
Толуол
Смешанные
ксилолы
C9+

27. Переработка смешанных ксилолов

Равновесный состав
ксилольной фракции
Арены С8
Температура, °С
200
300
500
tкип, °С
о-Ксилол
20,6 21,6 23,0
144,4
м-Ксилол
53,5 51,1 47,1
139,1
п-Ксилол
21,8 21,1 18,9
138,3
Этилбензол
4,1
136,15
6,2
11,0

28. Переработка смешанных ксилолов

Равновесный состав
ксилольной фракции
Арены С8
Температура, °С
200
300
500
tкип, °С
tпл, °С
о-Ксилол
20,6 21,6 23,0
144,4
–25,2
м-Ксилол
53,5 51,1 47,1
139,1
–47,9
п-Ксилол
21,8 21,1 18,9
138,3
13,3
Этилбензол
4,1
136,15
–93,9
6,2
11,0

29. Переработка смешанных ксилолов

Изомеризация
м-ксилола
Катализатор — цеолиты
290–380°С
Давление ~атм.

30. Переработка смешанных ксилолов

Гидроизомеризация м-ксилола и
этилбензола (Isomar, UOP )

31. Переработка смешанных ксилолов

Гидроизомеризация м-ксилола и
этилбензола (Isomar, UOP )
Катализатор — (Pt,Pd)/(Al2O3,Цеолиты)
400–500°С
1–3 МПа
H2:ArH = (2–10):1
Выделение п-ксилола
на молекулярных ситах — цеолитах
(Parex, UOP )

32. Переработка ксилольной фракции с использованием молекулярных сит

Этилбензол,
м-,п-Ксилолы
Смешанные
ксилолы
Дистилляция
о-Ксилол
п-Ксилол
Parex
Isomar
Этилбензол
и м-Ксилол

33. Бензол

Получение и применение

34. Методы производства бензола

Выделение из фракций БТК
каталитического риформинга нафты
пиролиза жидких углеводородов
коксохимического происхождения

35. Методы производства бензола

Гидродеалкилирование толуола
+ H2
Каталитическое
(Mo,Co,Cr)-O/Al2O3
580–620°С
3–10 МПа
H2:ArH = (4–5):1
Конверсия ~50%
Выход >95%
+ CH4
Термическое
700–760°С
4–5 МПа
H2:ArH = (4–5):1
Конверсия ~50%
Выход >98%

36. Методы производства бензола

Диспропорционирование толуола
2
+
Катализаторы — цеолиты
350–530°C
атмосфера H2
1–5 МПа
Другие процессы
взаимопревращений метиларенов

37. Направления использования бензола

Другие
Нитробензол/ 8%
Анилин
8%
Циклогексан
13%
Кумол
20%
Этилбензол/
Стирол
51%

38. Направления использования бензола

Этилбензол /
Стирол
Кумол /
Фенол + Ацетон

39. Направления использования бензола

Циклогексан / KA-oil (Анол + Анон) /
Капролактам +
+ Адипиновая кислота +
+ Гексаметилендиамин
Нитробензол / Анилин /
МетиленДифенилДиИзоцианат
(МДИ, MDI)

40. Направления использования бензола

Другие направления
Алкилбензолы /
Алкилбензолсульфонаты (ЛАБС)
Малеиновый ангидрид
Хлорбензолы
Бензолсульфокислота
Резорцин

41. Направления использования толуола

ТДИ
6%
Другие
18%
Бензол
29%
Бензин
10%
Сольвенты
11%
п-Ксилол
26%

42. Направления использования толуола

Производство бензола —
гидродеалкилирование
Производство бензола и ксилолов —
диспропорционирование

43. Направления использования толуола

Производство ксилолов —
трансалкилирование толуола и C9+
+
2

44. Направления использования толуола

Динитротолуол /
ТолуиленДиИзоцианат (ТДИ, TDI)
/ Тринитротолуол
(Тротил, ТНТ)

45. Направления использования толуола

Другие направления
Толуолсульфокислота
Крезолы (Кумольный метод)
Бензилхлорид
Бензойная кислота /
/ Фенол
/ Капролактам

46. Направления использования ксилолов

п-Ксилол
ДиМетилТереФталат (ДМТФ)
+1,5O2
–H2O

47. Направления использования ксилолов

п-Ксилол
ДиМетилТереФталат (ДМТФ)
+1,5O2
–H2O
+CH3OH
–H2O

48. Направления использования ксилолов

п-Ксилол
ДиМетилТереФталат (ДМТФ)
+1,5O2
–H2O
+1,5O2
–H2O
+CH3OH
–H2O

49. Направления использования ксилолов

п-Ксилол
ДиМетилТереФталат (ДМТФ)
+1,5O2
–H2O
+CH3OH
–H2O
+1,5O2
–H2O
+CH3OH
–H2O

50. Направления использования ксилолов

п-Ксилол
ДиМетилТереФталат (ДМТФ)
+1,5O2
–H2O
+CH3OH
–H2O
[Co]
140–180°C
+1,5O2
–H2O
+CH3OH
–H2O

51. Направления использования ксилолов

п-Ксилол
Терефталевая кислота (Amoco)
+ 3O2
[Co-Mn-Br]
CH3COOH
+ 2H2O

52. Направления использования ксилолов

п-Ксилол
ПолиЭтиленТерефталат (ПЭТ)
+ nHOCH2CH2OH

53. Направления использования ксилолов

п-Ксилол
ПолиЭтиленТерефталат (ПЭТ)
Полиэфирные пленки
1% Другие
4%
Бутылочные
смолы
29%
Полиэфирные
волокна
(Полиэстер,
Лавсан)
66%

54. Направления использования ксилолов

о-Ксилол
Фталевый ангидрид
+ 3O2
[V-P-O]
400°C
+ 3H2O
/ Диалкилфталаты
/ Алкидные смолы
в т.ч. Глифталевые

55. Направления использования ксилолов

м-Ксилол
Изофталевая кислота (Amoco)
+ 3O2
[Co-Mn-Br]
CH3COOH
Сомономер для
ПЭТ
Алкидных смол
+ 2H2O

56. Направления использования ксилолов

м-Ксилол
Изофталодинитрил
+ 3O2 + 2NH3
+ 6H2O
/ Изофталодиамин
/ Изофталодиизоцианат

57. Направления использования ксилолов

м-Ксилол
Ксилолформальдегидные смолы
*
*
x
+ yCH2O
–yH2O
*
x