第十二章-石油氣體的加工課件

第十二章石油氣體的加工--高辛烷值組分的合成1/6/20231石油加工工程第十二章石油氣體的加工--高辛烷值組分的合成12/20/一、概述所謂石油氣體，一般指天然氣、油田氣和煉廠氣天然氣和油田氣是氣體烴的巨大來源。天然氣和油田氣主要由低分子烷烴所組成，還有微量的環(huán)烷烴煉廠氣是指在煉油廠的生產(chǎn)，特別是破壞性加工時(shí)所產(chǎn)生的氣體石油氣體的用途：①直接作為燃料；②制造高辛烷值汽油的組分；③作為石油化工生產(chǎn)的原料1/6/20232石油加工工程一、概述所謂石油氣體，一般指天然氣、油田氣和煉廠氣12/20二、疊合過程兩個(gè)或兩個(gè)以上的烯烴分子在一定的溫度和壓力下，結(jié)合成較大的烯烴分子，這種過程叫疊合過程主要包括兩類過程：熱疊合：在高溫(～500℃)和高壓(～100atm)條件下催化疊合：在較低的溫度(～200℃)和較低壓力(30～70atm)下

1/6/20233石油加工工程二、疊合過程兩個(gè)或兩個(gè)以上的烯烴分子在一定的溫度和壓力下，結(jié)疊合過程所使用的催化劑是酸性催化劑，如H3PO4、H2SO4、Al2Cl3等，目前工業(yè)上廣泛應(yīng)用的催化劑是載在硅藻土擔(dān)體上的磷酸催化劑疊合過程的原料：熱裂化、催化裂化和焦化等裝置的副產(chǎn)的氣體中含有的丙烯、丁烯；當(dāng)用未經(jīng)分離的煉廠氣(或LPG)作為疊合過程的原料時(shí)，原料是乙烯、丙烯、丁烯、戊烯的混合物1/6/20234石油加工工程疊合過程所使用的催化劑是酸性催化劑，如H3PO4、H2SO4催化疊合的分類：非選擇性疊合過程：疊合原料是各類烯烴的混合物，疊合過程中，不僅各類烯烴疊合生成二聚物、三聚物，而且各類烯烴之間還能相互疊合生成共聚物選擇性疊合過程：把煉廠氣分離后，分別用丙烯、丁烯餾分作為疊合原料，由于原料的組成單一，而且可以選擇合適的操作條件，基本上只進(jìn)行特定的疊合反應(yīng)，因而可以生產(chǎn)某種特定的產(chǎn)品1/6/20235石油加工工程催化疊合的分類：12/20/20225石油加工工程1.疊合過程的反應(yīng)疊合過程可以用正碳離子機(jī)理來進(jìn)行解釋①烯烴與酸性催化劑放出的氫離子結(jié)合，生成正碳離子1/6/20236石油加工工程1.疊合過程的反應(yīng)12/20/20226石油加工工程②生成的正碳離子很容易與另一個(gè)烯烴結(jié)合生成一個(gè)大的正碳離子1/6/20237石油加工工程②生成的正碳離子很容易與另一個(gè)烯烴結(jié)合生12/20/20③生成的大的正碳離子不穩(wěn)定，會(huì)放出氫離子而變成大的烯烴分子

1/6/20238石油加工工程③生成的大的正碳離子不穩(wěn)定，會(huì)放出氫離子而變成大的2．疊合過程的影響因素：反應(yīng)溫度反應(yīng)壓力空速3．疊合過程的催化劑目前工業(yè)上廣泛應(yīng)用的烯烴疊合催化劑是磷酸催化劑1/6/20239石油加工工程2．疊合過程的影響因素：12/20/20229石油加工工程四、烷基化過程烷基化是指烷烴與烯烴的化學(xué)加成反應(yīng)，在反應(yīng)中烷烴分子的活潑氫原子的位置被烯烴所取代烷基化過程必須要用異構(gòu)烷烴作原料

異構(gòu)烷烴和烯烴的烷基化產(chǎn)物的抗爆性能好烷基化過程可分為兩類：熱烷基化：不使用催化劑，是在400～500℃，170～300kg/cm2的高溫高壓條件下進(jìn)行催化烷基化1/6/202310石油加工工程四、烷基化過程烷基化是指烷烴與烯烴的化學(xué)加成反應(yīng)，在反應(yīng)中烷1．烷基化反應(yīng)和產(chǎn)物2．反應(yīng)機(jī)理

正碳離子機(jī)理

3．烷基化催化劑

主要有氫氟酸、硫酸和氯化鋁1/6/202311石油加工工程1．烷基化反應(yīng)和產(chǎn)物12/20/202211石油加工工程五、異構(gòu)化過程異構(gòu)化過程是在一定的反應(yīng)條件下和催化劑存在下，將正構(gòu)烷烴轉(zhuǎn)變成異構(gòu)烷烴

目的：

生產(chǎn)抗爆性能好，辛烷值高的汽油為烷基化或醚化提供原料1/6/202312石油加工工程五、異構(gòu)化過程異構(gòu)化過程是在一定的反應(yīng)條件下和催化劑存在下，1．異構(gòu)化反應(yīng)烷烴的異構(gòu)化反應(yīng)是可逆反應(yīng)，放熱，溫度越低，平衡對(duì)生成異構(gòu)烷烴越有利

2．反應(yīng)機(jī)理

正碳離子機(jī)理

1/6/202313石油加工工程1．異構(gòu)化反應(yīng)2．反應(yīng)機(jī)理12/20/202213石油加工工3．異構(gòu)化的催化劑

弗瑞迪-克臘夫茨型催化劑

高溫雙功能型催化劑

雙功能催化劑

低溫雙功能型催化劑

目前已經(jīng)在C5/C6異構(gòu)化工業(yè)裝置上應(yīng)用的催化劑有三類：硫化的金屬氧化物、氯化氧化鋁和沸石催化劑

1/6/202314石油加工工程3．異構(gòu)化的催化劑弗瑞迪-克臘夫茨型催化劑目前已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溫度反應(yīng)溫度越低，達(dá)到異構(gòu)化平衡時(shí)的異構(gòu)體混合物的辛烷值越高②催化劑

不同的異構(gòu)化催化劑對(duì)應(yīng)的產(chǎn)物的辛烷值是不同的4．影響異構(gòu)化汽油質(zhì)量的主要因素1/6/202317石油加工工程①溫度4．影響異構(gòu)化汽油質(zhì)量的主要因素12/20/2③原料C5/C6異構(gòu)化典型的原料是C5～C6餾分④循環(huán)氫純度循環(huán)氫中的輕烴含量高對(duì)脫附不利1/6/202318石油加工工程③原料12/20/202218石油加工工程六、高辛烷值醚類的合成1．MTBE的合成反應(yīng)及催化劑催化醚化是在酸性催化劑上進(jìn)行的正碳離子反應(yīng)工業(yè)上使用的催化劑一般為磺酸型二乙烯苯交聯(lián)的聚苯乙烯結(jié)構(gòu)的大孔酸性陽(yáng)離子交換樹脂1/6/202319石油加工工程六、高辛烷值醚類的合成1．MTBE的合成反應(yīng)及催化劑催化醚化2．生產(chǎn)MTBE的主要操作因素①反應(yīng)壓力一般工業(yè)反應(yīng)壓力為1.0～1.5MPa

②反應(yīng)溫度合成MTBE的反應(yīng)是中等程度的可逆放熱反應(yīng)，反應(yīng)溫度一般選用50～80℃

1/6/202320石油加工工程2．生產(chǎn)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異丁烯疊合副反應(yīng)，同時(shí)可以提高異丁烯的轉(zhuǎn)化率，工業(yè)上一般采用的甲醇:異丁烯的摩爾比值約為1.1:1④空速工業(yè)上采用的空速一般為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氣體的加工--高辛烷值組分的合成1/6/202322石油加工工程第十二章石油氣體的加工--高辛烷值組分的合成12/20/一、概述所謂石油氣體，一般指天然氣、油田氣和煉廠氣天然氣和油田氣是氣體烴的巨大來源。天然氣和油田氣主要由低分子烷烴所組成，還有微量的環(huán)烷烴煉廠氣是指在煉油廠的生產(chǎn)，特別是破壞性加工時(shí)所產(chǎn)生的氣體石油氣體的用途：①直接作為燃料；②制造高辛烷值汽油的組分；③作為石油化工生產(chǎn)的原料1/6/202323石油加工工程一、概述所謂石油氣體，一般指天然氣、油田氣和煉廠氣12/20二、疊合過程兩個(gè)或兩個(gè)以上的烯烴分子在一定的溫度和壓力下，結(jié)合成較大的烯烴分子，這種過程叫疊合過程主要包括兩類過程：熱疊合：在高溫(～500℃)和高壓(～100atm)條件下催化疊合：在較低的溫度(～200℃)和較低壓力(30～70atm)下

1/6/202324石油加工工程二、疊合過程兩個(gè)或兩個(gè)以上的烯烴分子在一定的溫度和壓力下，結(jié)疊合過程所使用的催化劑是酸性催化劑，如H3PO4、H2SO4、Al2Cl3等，目前工業(yè)上廣泛應(yīng)用的催化劑是載在硅藻土擔(dān)體上的磷酸催化劑疊合過程的原料：熱裂化、催化裂化和焦化等裝置的副產(chǎn)的氣體中含有的丙烯、丁烯；當(dāng)用未經(jīng)分離的煉廠氣(或LPG)作為疊合過程的原料時(shí)，原料是乙烯、丙烯、丁烯、戊烯的混合物1/6/202325石油加工工程疊合過程所使用的催化劑是酸性催化劑，如H3PO4、H2SO4催化疊合的分類：非選擇性疊合過程：疊合原料是各類烯烴的混合物，疊合過程中，不僅各類烯烴疊合生成二聚物、三聚物，而且各類烯烴之間還能相互疊合生成共聚物選擇性疊合過程：把煉廠氣分離后，分別用丙烯、丁烯餾分作為疊合原料，由于原料的組成單一，而且可以選擇合適的操作條件，基本上只進(jìn)行特定的疊合反應(yīng)，因而可以生產(chǎn)某種特定的產(chǎn)品1/6/202326石油加工工程催化疊合的分類：12/20/20225石油加工工程1.疊合過程的反應(yīng)疊合過程可以用正碳離子機(jī)理來進(jìn)行解釋①烯烴與酸性催化劑放出的氫離子結(jié)合，生成正碳離子1/6/202327石油加工工程1.疊合過程的反應(yīng)12/20/20226石油加工工程②生成的正碳離子很容易與另一個(gè)烯烴結(jié)合生成一個(gè)大的正碳離子1/6/202328石油加工工程②生成的正碳離子很容易與另一個(gè)烯烴結(jié)合生12/20/20③生成的大的正碳離子不穩(wěn)定，會(huì)放出氫離子而變成大的烯烴分子

1/6/202329石油加工工程③生成的大的正碳離子不穩(wěn)定，會(huì)放出氫離子而變成大的2．疊合過程的影響因素：反應(yīng)溫度反應(yīng)壓力空速3．疊合過程的催化劑目前工業(yè)上廣泛應(yīng)用的烯烴疊合催化劑是磷酸催化劑1/6/202330石油加工工程2．疊合過程的影響因素：12/20/20229石油加工工程四、烷基化過程烷基化是指烷烴與烯烴的化學(xué)加成反應(yīng)，在反應(yīng)中烷烴分子的活潑氫原子的位置被烯烴所取代烷基化過程必須要用異構(gòu)烷烴作原料

異構(gòu)烷烴和烯烴的烷基化產(chǎn)物的抗爆性能好烷基化過程可分為兩類：熱烷基化：不使用催化劑，是在400～500℃，170～300kg/cm2的高溫高壓條件下進(jìn)行催化烷基化1/6/202331石油加工工程四、烷基化過程烷基化是指烷烴與烯烴的化學(xué)加成反應(yīng)，在反應(yīng)中烷1．烷基化反應(yīng)和產(chǎn)物2．反應(yīng)機(jī)理

正碳離子機(jī)理

3．烷基化催化劑

主要有氫氟酸、硫酸和氯化鋁1/6/202332石油加工工程1．烷基化反應(yīng)和產(chǎn)物12/20/202211石油加工工程五、異構(gòu)化過程異構(gòu)化過程是在一定的反應(yīng)條件下和催化劑存在下，將正構(gòu)烷烴轉(zhuǎn)變成異構(gòu)烷烴

目的：

生產(chǎn)抗爆性能好，辛烷值高的汽油為烷基化或醚化提供原料1/6/202333石油加工工程五、異構(gòu)化過程異構(gòu)化過程是在一定的反應(yīng)條件下和催化劑存在下，1．異構(gòu)化反應(yīng)烷烴的異構(gòu)化反應(yīng)是可逆反應(yīng)，放熱，溫度越低，平衡對(duì)生成異構(gòu)烷烴越有利

2．反應(yīng)機(jī)理

正碳離子機(jī)理

1/6/202334石油加工工程1．異構(gòu)化反應(yīng)2．反應(yīng)機(jī)理12/20/202213石油加工工3．異構(gòu)化的催化劑

弗瑞迪-克臘夫茨型催化劑

高溫雙功能型催化劑

雙功能催化劑

低溫雙功能型催化劑

目前已經(jīng)在C5/C6異構(gòu)化工業(yè)裝置上應(yīng)用的催化劑有三類：硫化的金屬氧化物、氯化氧化鋁和沸石催化劑

1/6/202335石油加工工程3．異構(gòu)化的催化劑弗瑞迪-克臘夫茨型催化劑目前已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溫度反應(yīng)溫度越低，達(dá)到異構(gòu)化平衡時(shí)的異構(gòu)體混合物的辛烷值越高②催化劑

不同的異構(gòu)化催化劑對(duì)應(yīng)的產(chǎn)物的辛烷值是不同的4．影響異構(gòu)化汽油質(zhì)量的主要因素1/6/202338石油加工工程①溫度4．影響異構(gòu)化汽油質(zhì)量的主要因素12/20/2③原料C5/C6異構(gòu)化典型的原料是C5～C6餾分④循環(huán)氫純度循環(huán)氫中的輕烴含量高對(duì)脫附不利1/6/202339石油加工工程③原料12/20/202218石油加工工程六、高辛烷值醚類的合成1．MTBE的合成反應(yīng)及催化劑催化醚化是在酸性催化劑上進(jìn)行的正碳離子反應(yīng)工業(yè)上使用的催化劑一般為磺酸型二乙烯苯交聯(lián)的聚苯乙烯結(jié)構(gòu)的大孔酸性陽(yáng)離子交換樹脂1/6/202340石油加工工程六、高辛烷值醚類的合成1．MTBE的合成反應(yīng)及催化劑催化