Ароматизация нефтепродуктов
Смотреть что такое «Ароматизация нефтепродуктов» в других словарях:
АРОМАТИЗАЦИЯ НЕФТЕПРОДУКТОВ — их химическая переработка для увеличения содержания ароматических углеводородов. Осуществляется чаще всего путем каталитического риформинга бензино лигроиновых фракций нефти. Ароматизацией нефтепродуктов получают высокооктановые бензины,… … Большой Энциклопедический словарь
ароматизация нефтепродуктов — их химическая переработка для увеличения содержания ароматических углеводородов. Осуществляется чаще всего путём каталитического риформинга бензино лигроиновых фракций нефти. Посредством ароматизации нефтепродуктов получают высокооктановые… … Энциклопедический словарь
ароматизация — и, ж. aromatisation f. 1. Придание приятного запаха продуктам питания, парфюмерным изделиям и т. п. путем добавления ароматизаторов. БАС 2. 2. Химическа переработка нефтепродуктов с целью увеличения содержания в них ароматических углеводородов.… … Исторический словарь галлицизмов русского языка
Ароматизация — ж. 1. Придание приятного запаха продуктам питания, парфюмерным изделиям и т.п. путём добавления ароматизаторов. 2. Химическая переработка нефтепродуктов с целью увеличения содержания в них ароматических углеводородов. Толковый словарь Ефремовой.… … Современный толковый словарь русского языка Ефремовой
Гидрогенизация — (от лат. hydrogenium водород) гидрирование, каталитическая реакция присоединения водорода к простым веществам (элементам) или химическим соединениям. Обратная реакция отщепление водорода от химических соединений называется… … Большая советская энциклопедия
Гексан — н гексан, насыщенный углеводород C6H14; бесцветная жидкость; tkип 69 °С, плотность 0,660 г/см3 (20 °С), показатель преломления п20D 1,37506. Ввиду низкого октанового числа (25) Г. нежелательная составная часть синтетического Бензина. Г.… … Большая советская энциклопедия
Гептан — н гептан, углеводород C7H16; бесцветная подвижная жидкость со слабым запахом: tkип 98,4° С, плотность 0,6838 г/см3 (20°С), показатель преломления nD 1,3876; теплота сгорания жидкого Г. 1167,11 ккал/моль (25°С). Г. нерастворим в воде,… … Большая советская энциклопедия
Переработка нефти — Нефтеперерабатывающий завод компании Shell в Калифорнии Цель переработки нефти (нефтепереработки) производство нефтепродуктов … Википедия
Ароматические углеводороды — органические соединения, состоящие из углерода и водорода и содержащие бензольные ядра. Простейшие и наиболее важные представители А. у. Бензол (I) и его гомологи: метилбензол, или Толуол (II), диметилбензол, или ксилол (См. Ксилолы), и т … Большая советская энциклопедия
Ациклические соединения — соединения жирного ряда, или алифатические соединения, органические вещества (углеводороды и их производные), молекулы которых не содержат циклов, а представляют собой «открытые» цепи. В соединениях т. н. нормального строения,… … Большая советская энциклопедия
Производство и применение ароматических углеводородов
Современное промышленное производство ароматических углеводородов основано на процессах переработки нефтяных фракций и в меньшей степени на процессах коксования каменных углей.
Современное промышленное производство ароматических углеводородов основано на процессах переработки нефтяных фракций и в меньшей степени на процессах коксования каменных углей.
Кроме ароматических углеводородов образуются другие топливные и нефтехимические продукты:
Рост потребности химической промышленности в ароматических углеводородах привел к разработке специальных технологических процессов: выделения ароматических углеводородов из их смесей с парафиновыми, нафтеновыми углеводородами, азеотропной, экстрактивной ректификации, экстракции, разделения пара-, орто-, метаксилолов и этилбензола кристаллизацией, ректификацией, адсорбцией и экстракцией.
Наибольшее применение в органическом синтезе находит бензол.
Большая часть ароматики С9 используются как компонент автобензина, возможно использование для получения смол. Ароматика С10 используется в производстве полиамидов, смол, лаков, пластификаторов.
Применение ароматических углеводородов становится все разнообразнее, так как они обладают высокой реакционной способностью в реакциях замещения.
Это позволяет получать на их основе различные технически ценные производные: синтетические материалы с повышенной термической стабильностью и механической прочностью, высокими диэлектрическими характеристиками, широкий ассортимент физиологически активных веществ и красителей, разнообразные стабилизаторы.
Основные типы процессов производства ароматических углеводородов
Сырьем для производства ароматических углеводородов через процесс каталитического риформинга служат бензиновые фракции прямой перегонки нефти с различными интервалами кипения:
— для получения бензола фракция 62-85 °C (60-85 °C)
— для получения толуола фракция 85-105 °C (85-110 °C)
— для получения ксилолов фракция 105-140 °C (120-140 °C)
При риформинге широкой фракции 62-140 °C получают смесь различных ароматических углеводородов.
На алюмомолибденовых катализаторах выход ароматики составляет 25-30 %.
Платиновые катализаторы (0,4-0,65 % Pt) на алюмооксидных носителях бифункциональны.
Поэтому выход ароматики поднялся до 35-40%.
Российские катализаторы риформинга АП-64, АП-56 промотированы фтором и хлором для поддержания активности.
Использование платиновых катализаторов требует тщательной подготовки сырья, так как наличие в нем примесей кислород-, серу- и азотсодержащих соединений приводит к быстрой потере активности и селективности катализатора.
Жидкие продукты каталитического риформинга содержат смесь ароматических углеводородов с парафиновыми и нафтеновыми.
Для увеличения выхода бензола целесообразно подвергать риформингу прямогонную бензиновую фракцию 62-140 °C, а получающийся толуол деметилировать.
Для увеличения выхода ксилолов комбинируют установки риформинга с процессом трансалкилирования толуола и ароматики С9.
Быстрый рост производства пластмасс и синтетических волокон вызвал необходимость развития крупнотоннажных производств орто- и параксилолов.
Для увеличения их выработки разработан процесс изомеризации этилбензола и метаксилола, идущий в среде водорода.
Ортоксилол затем выделяют ректификацией, а для выделения параксилола используют низкотемпературную кристаллизацию и адсорбцию.
Современное производство ароматических углеводородов основано на бензинах прямой перегонки.
Рациональное распределение бензиновых фракций и развитие различных процессов производства ароматики позволяет выпускать требуемое количество ее, не снижая качества других продуктов нефтепереработки.
Основными отличительными свойствами являются повышенная устойчивость ароматической системы и склонность к реакциям замещения, а не присоединения.
Различают бензоидные (арены и структурные производные аренов, содержат бензольные ядра) и небензоидные (все остальные) ароматические соединения.
Среди небензоидных ароматических соединений хорошо известны азулен, аннулены, гетарены (пиридин, пиррол, фуран, тиофен), ферроцен.
Известны и неорганические ароматические соединения, например боразол («неорганический бензол»).
Большое практическое значение имеют бензоидные ароматические углеводороды (арены), содержащие кроме бензольных колец и другие углеводородные группы (алифатические, нафтеновые, полициклические).
Основным источником получения ароматических углеводородов служат каменноугольная смола, нефть и нефтепродукты, а также синтетические технологии.
Наиболее важными аренами являются: бензол С6Н6 и его гомологи (толуол С6Н5СНз, ксилолы С6Н4(СНз)2, дурол, мезитилен, этилбензол), кумол, нафталин C10H8, антрацен С14Н10 и их производные.
Ароматические Соединения в Нефти
Ароматические соединения – соединения циклического строения, содержащие в своей структуре одну или несколько, так называемых, ароматических систем.
Ароматическая система, в свою очередь, представляет собой сопряженное кольцо ненасыщенных связей, проявляющая при этом аномально высокую стабильность. Кроме того, несмотря на ненасыщенность системы, она проявляет гораздо большую склонность к реакциям замещения, чем к реакция присоединения.
Ароматические соединения делятся на две группы:
Ароматические соединения в нефти
Ароматические углеводороды представлены в нефти бензолом и его гомологами, т. е. аренами. Наравне с алканами и циклоалканами, арены являются основными компонентами нефти, и их содержание составляют 15 – 50%.
Ароматические углеводороды обладают высокой детонационной стойкостью, и, соответственно, высокими значениями октановых чисел. В то время как увеличение молекулярной массы не оказывает значительного влияния на детонационные свойства, положение радикалов вносит существенный вклад. Так метильная группа в мета- и пара- положениях увеличивает октановое число, а в орто-положении – снижает.
Кроме этого, арены характеризуются наихудшей воспламеняемостью – низким цетановым числом. В связи с этим топлива с высоким содержанием ароматических соединений не используют в быстроходных дизелях.
Арены являются ценным сырьем в нефтехимическом синтезе, в связи с чем наблюдается постоянный рост производства таких ароматических соединений, как бензол, толуол и ксилол.
В настоящее время основным источником получения ароматических углеводородов является процесс каталитического риформинга. Кроме этого, арены также выделяют из пиролизной смолы, образующейся в результате пиролиза нефтяных фракций.
Ароматические углеводороды (Арены)
Формула и соединения
АРЕНЫ (АрУ)– карбоциклические соединения, содержащие в молекуле специфическую систему чередующихся двойных и одинарных связей (сопряженных π-связей).
Общая формула CnH2n-6
Ароматические углеводороды (Арены) являются ненасыщенными циклическими соединениями и представлены в нефтях следующими углеводородами:
В основном все они представлены алкилпроизводными изомерами и содержатся во фракциях нефти в соответствии с их температурами кипения.
В среднем для нефтей характерно следующее соотношение этих групп углеводородов:
Строение
Основой названия ароматического углеводорода с небольшим заместителем является бензол. Атомы в ароматическом кольце нумеруют, начиная от старшего заместителя к младшему по кратчайшему пути.
Строение аренонов представлено бензолом и его гомологами – продуктами замещения одного или более атомов водорода в молекуле бензола на углеводородные остатки.
Гомологи – вещества, относящиеся к одному классу соединений, имеющие сходные химические свойства и отличающиеся на одну или несколько СН2 групп.
Существуют также соединения, молекулы которых содержат несколько циклических структур:
Циклические молекулы
Изомеры
Для гомологов бензола характерна изомерия положения нескольких заместителей.
Свойства
Физические
К характерным свойствам следует отнести:
Физические свойства ароматических углеводородов существенно зависят от числа, места и молекулярной массы боковых заместителей и числа циклов. Такое резкое отличие их свойств часто используют для разделения этих углеводородов физическими методами.
Бензол и его простейшие гомологи в обычных условиях – токсичные жидкости с характерным запахом. Они плохо растворяются в воде, но хорошо в органических растворителях.
Первые члены гомологического ряда бензола (например, толуол, этилбензол и др.) – бесцветные жидкости со специфическим запахом. Бензол и его гомологи сами являются хорошими растворителями для многих органических веществ.
Все арены горят коптящим пламенем ввиду высокого содержания углерода в их молекулах.
Химические
Для аренов наиболее характерны реакции электрофильного замещения –
При высоких парциальных давлениях водорода в присутствии катализаторов арены насыщаются до нафтенов.
Получение
Ароматические углеводороды нефтяного происхождения (содержащиеся в природной нефти и образующиеся во вторичных процессах термокаталитической переработки фракций нефти) являются основным исходным сырьем для огромного числа нефтехимических производств получения ценных продуктов.
Из общего производства аренов в мире 29 млн. т/г. (2005-е годы) 87-92% вырабатывалось из нефти.
Применение
Бензол в основном идет на производство этилбензола, из которого каталитическим дегидрированием при 600 °С получают стирол – исходный мономер для производства каучуков и ценных полимеров:
Для производства других ценных продуктов – фенола и ацетона пользуют кумол (изопропилбензол), который окисляют в пероксид, разложением которого кислотой получают фенол и ацетон.
Из кумола каталитическим дегидрированием получают такой ценный мономер для производства каучуков, как α-метилстирол.
Значение АрУ в нефтепродуктах различно. Так, в бензинах присутствие (до 30% масс.) желательно и необходимо, так как придает бензинам хорошие моторные свойства – повышает детонационную стойкость. С этой целью в товарные бензины часто добавляют толуол или ксилолы.
В авиационных керосинах содержание АрУ ограничивают (в зависимости от марки топлива) 10-20% масс. из-за их низкой теплоты сгорания и способности давать нагар в двигателе сгорании. Допустимое количество АрУ обусловлено необходимостью иметь авиакеросины с повышенной плотностью.
В дизельных топливах содержание АрУ ограничивают из-за их нагарообразующих свойств и плохой воспламеняемости является очень важной характеристикой этих топлив. В маслах высокомолекулярные и алкилсодержащие АрУ с боковыми цепями изомерного строения – нежелательный компонент, так как они ухудшают вязкостно-температурную характеристику масел (индекс вязкости) и обусловливают образование лаково-смолистых отложений на трущихся поверхностях. АрУ удаляют из масел в процессе очистки масляных дистиллятов и деасфальтизатов. Остаются в маслах лишь АрУ с длинными боковыми цепями и “гибридные” полициклические углеводороды, в которых преобладают насыщенные циклы, поскольку свойства углеводородов приближаются соответственно к свойствам алканов и цикланов.
Распределение по фракциям нефти
Распределение АрУ по фракциям нефтей зависит от степени ароматизированности нефти, выражающейся в ее плотности.
Простейшие из них (индан, тетралин, флуорен и другие би- и трициклические соединения) содержатся в керосино-газойлевых фракциях нефти (150 – 350 о С).
Гибридные соединения
В «гибридных» соединениях ароматические циклы имеют обычно метильные заместители, а нафтеновые – более длинные боковые цепи.
В остальных фракциях нефти (выше 500 о С) и особенно в составе смол и асфальтенов концентрируются полициклические АрУ с числом циклов 4 и более, такие как пирен, хризен, бенз-α-пирен и другие, являющиеся канцерогенными веществами.
Cодержание аренов в нефтях России
Общее содержание аренов в нефтях России (с учетом «гибридных») составляет 35 – 40 % – для тяжелых нафтено – ароматических нефтей и около 20 % – для высокопарафинистых.
Научно-Производственное Объединение
Ароматические углеводороды как ценный компонент автобензина
В состав автобензинов входят углеводороды различных классов, что определяется как составом перерабатываемого сырья, так и технологией производства. От того, какие соединения входят в состав топлива, сильно зависят его эксплуатационные свойства.
Все современные автобензины производят компаундированием ряда компонентов, получаемых в процессах риформинга, каталитического крекинга, изомеризации и алкилирования. В России в связи с недостаточным количеством мощностей алкилирования основным процессом для получения высокооктановых фракций является каталитический риформинг.
В данном процессе в результате дегидрирования нафтеновых и дегидроциклизации парафиновых углеводородов на специальных полиметаллических катализаторах из прямогонных бензиновых фракций получается риформат, продукт богатый ароматическими углеводородами.
Ароматические углеводороды, такие как толуол или ксилол являются ценным компонентом бензина и позволяют не только повышать октановое число, но и способствуют более полному и равномерному сгоранию топливовоздушной смеси. Кроме этого в процессе риформинга получается значительное количество дешевого водородсодержащего газа, который может быть направлен в процессы гидроочистки или гидрокрекинга.
Однако не смотря на все положительные стороны применения ароматических углеводородов в качестве компонента автобензина, имеются и определенные недостатки. Повышенное содержание ароматических углеводородов может приводить к увеличению склонности автомобильных бензинов к нагарообразованию.
Под воздействием высоких температур ароматические углеводороды претерпевают окислительные превращения и являются основным источником образования нагара.
Также повышенное содержание толуола или ксилола в бензине приводит к увеличению содержания токсичных продуктов в отработавших газах, поэтому Технический Регламент Таможенного Союза регламентирует содержание ароматических углеводородов в бензине 5-ого экологического класса не более 35% по объему.
Кроме этого среди ароматических соединений отдельно выделяют бензол, так как он вреден для людей, непосредственно работающих с ним и вызывает ряд серьезных заболеваний. В современных автомобильных бензинах должно содержаться не более 1% бензола.
Бензол наряду с толуолом и ксилолом образуется в процессе каталитического риформинга, поэтому на НПЗ вынуждены прибегать к ряду технологических приемов для ограничения его содержания: повышать температуру начала кипения целевой фракции, использовать экстрактивное выделение бензола, гидрировать бензол с образованием циклогексана и т.д.
Учитывая вышеизложенное, применение даже такого ценного компонента как ароматические углеводороды должно производится взвешенно и с соблюдением всех требуемых норм.
