重芳烴利用研究

劉忠衛(wèi)

(中國石油化工股份有限公司安慶分公司,安徽 安慶 246002)

高沸點(diǎn)芳烴溶劑是一種由C9和C10重芳烴的同分異構(gòu)體組成的系列溶劑，與相應(yīng)的烷烴溶劑相比，高沸點(diǎn)芳烴溶劑油具有溶解性強(qiáng)、氣味小、化學(xué)物理性質(zhì)穩(wěn)定、乳化性能好、揮發(fā)速度適中等優(yōu)點(diǎn)[1]。

在石油化工企業(yè)中，乙烯裂解裝置、催化重整裝置和對(duì)二甲苯裝置都副產(chǎn)大量的重芳烴。這些重芳烴中包含多烷基苯等單環(huán)芳烴，以及萘、聯(lián)苯甚至三環(huán)四環(huán)的稠環(huán)芳烴，是極其寶貴的芳烴資源。我國對(duì)重芳烴的利用起步較晚，同時(shí)受國內(nèi)工藝技術(shù)開發(fā)程度的影響，企業(yè)普遍存在加工深度不夠、經(jīng)濟(jì)效益不太理想的狀況，大部分重芳烴作為汽柴油調(diào)合組分燒掉，這是一種極大的浪費(fèi)[2-4]。

1 試驗(yàn)部分

1.1 主要原料及試劑

試驗(yàn)所用的試劑如表1所示，所用試劑均為分析純。

表1 試驗(yàn)試劑

1.2 試驗(yàn)儀器

試驗(yàn)所用到的主要實(shí)驗(yàn)儀器如表2所示。

表2 實(shí)驗(yàn)儀器

1.3 分析方法

2 結(jié)果與討論

2.1 原料重芳烴組成

2.2 烷基化試劑和催化劑選擇

以對(duì)苯二甲醇、苯乙烯和乙二醇為烷基化試劑，考察在反應(yīng)時(shí)間8 h，反應(yīng)溫度80 ℃的條件下不同酸性催化劑的催化效果(見表3)。

由表3的實(shí)驗(yàn)結(jié)果可知：以對(duì)苯二甲醇為烷基化試劑時(shí)，對(duì)甲苯磺酸的催化效果較好；以苯乙烯做烷基化試劑時(shí)，對(duì)甲苯磺酸、硫酸、三氯化鋁以及三氯化鐵等酸性催化劑均有一定的催化效果，其中硫酸的催化效果較好；以乙二醇做烷基化試劑時(shí)，各種酸性催化劑的催化效果均不理想。

表3 催化劑對(duì)收率的影響 %

2.3 工藝條件考察

2.3.1 不同反應(yīng)溫度對(duì)收率的影響

以對(duì)苯二甲醇為烷基化試劑、對(duì)甲苯磺酸為催化劑，以苯乙烯為烷基化試劑、硫酸為催化劑，考察原料芳烴與對(duì)苯二甲醇物質(zhì)的量比為2∶1時(shí)，在不同溫度下反應(yīng)8 h的反應(yīng)結(jié)果(見表4)。

表4 不同反應(yīng)溫度對(duì)收率的影響

由表4考察結(jié)果可知：在原料芳烴與對(duì)苯二甲醇物質(zhì)的量為2∶1，反應(yīng)時(shí)間為8 h條件下，以對(duì)苯二甲醇為烷基化試劑、對(duì)甲苯磺酸為催化劑，反應(yīng)溫度為80 ℃時(shí)，240 ℃以上餾分收率較高；以苯乙烯為烷基化試劑、硫酸為催化劑，反應(yīng)溫度為100 ℃時(shí)，得到的240 ℃以上餾分收率最佳。

2.3.2 不同反應(yīng)時(shí)間對(duì)收率的影響

以對(duì)苯二甲醇為烷基化試劑、對(duì)甲苯磺酸為催化劑，以苯乙烯為烷基化試劑、硫酸為催化劑，考察原料芳烴與對(duì)苯二甲醇物質(zhì)的量比為2∶1，反應(yīng)溫度固定在80 ℃的條件下，反應(yīng)時(shí)間對(duì)試驗(yàn)的影響(見表5)。

表5 不同反應(yīng)時(shí)間對(duì)收率的影響

由表5考察結(jié)果可知：在原料芳烴與對(duì)苯二甲醇的比值、溫度相同的條件下，以對(duì)苯二甲醇為烷基化試劑、對(duì)甲苯磺酸為催化劑，以苯乙烯為烷基化試劑、硫酸為催化劑，反應(yīng)8 h后，反應(yīng)時(shí)間對(duì)240 ℃以上餾分收率影響均不大。

2.3.3 原料比例對(duì)收率的影響

以對(duì)苯二甲醇為烷基化試劑、對(duì)甲苯磺酸為催化劑，以苯乙烯為烷基化試劑、硫酸為催化劑，考察反應(yīng)溫度80 ℃，反應(yīng)時(shí)間8 h條件下，原料芳烴與對(duì)苯二甲醇物質(zhì)的量比對(duì)試驗(yàn)結(jié)果的影響(見表6)。

由表6考察結(jié)果可知：以對(duì)苯二甲醇為烷基化試劑、對(duì)甲苯磺酸為催化劑，以苯乙烯為烷基化試劑、硫酸為催化劑，兩者均是在原料芳烴與對(duì)苯二甲醇物質(zhì)的量比2∶1，反應(yīng)溫度80 ℃，反應(yīng)時(shí)間8 h的條件下，240 ℃以上餾分收率最佳。

表6 原料比例對(duì)收率的影響

綜上所述，以對(duì)苯二甲醇為烷基化試劑，最佳工藝條件為：對(duì)甲苯磺酸為催化劑，原料芳烴與對(duì)苯二甲醇物質(zhì)的量比為2∶1，反應(yīng)時(shí)間為8 h，反應(yīng)溫度為80 ℃。以苯乙烯為烷基化試劑，最佳工藝條件為：硫酸為催化劑，原料芳烴與苯乙烯物質(zhì)的量比為2∶1，反應(yīng)溫度100 ℃，反應(yīng)時(shí)間8 h。

2.4 導(dǎo)熱油及芳烴溶劑油指標(biāo)

在上述兩個(gè)條件下分別合成液體芳烴樹脂，經(jīng)蒸餾得到≤215 ℃、215～240 ℃和≥240 ℃餾分。

參照標(biāo)準(zhǔn)GB/T 29497—2013，對(duì)切割得到的兩個(gè)≤215℃餾分的各項(xiàng)指標(biāo)進(jìn)行測(cè)試，結(jié)果見表7。

通過對(duì)溶劑油各項(xiàng)指標(biāo)的測(cè)試，從合成的芳烴樹脂中分離出的≤215 ℃餾分符合SA-1500型號(hào)溶劑油的各項(xiàng)指標(biāo)。

參照《熱傳導(dǎo)液》標(biāo)準(zhǔn)(SHT 0677—1999)，對(duì)兩個(gè)240 ℃以上餾分的各項(xiàng)指標(biāo)進(jìn)行測(cè)試，結(jié)果見表8。

表7 高沸點(diǎn)芳烴溶劑油檢測(cè)結(jié)果

表8 導(dǎo)熱油檢測(cè)結(jié)果

通過測(cè)試，從合成的芳烴樹脂中分離出的240 ℃以上的餾分符合L-QB 240型號(hào)導(dǎo)熱油的各項(xiàng)指標(biāo)。

2.5 利用方案

圖1 綜合利用方案

3 結(jié)論

(2)以對(duì)苯二甲醇為烷基化試劑，最佳工藝條件為：對(duì)甲苯磺酸為催化劑，原料芳烴與對(duì)苯二甲醇物質(zhì)的量比為2∶1，反應(yīng)時(shí)間為8 h，反應(yīng)溫度為80 ℃。以苯乙烯為烷基化試劑，最佳工藝條件為：硫酸為催化劑，原料芳烴與苯乙烯物質(zhì)的量比為2∶1，反應(yīng)溫度為100 ℃，反應(yīng)時(shí)間為8 h。從合成的芳烴樹脂中分離出的≤215 ℃餾分符合GB/T 29497—2013中SA-1500型號(hào)溶劑油的各項(xiàng)指標(biāo)，≥240 ℃餾分符合SHT 0677—1999中L-QB240型號(hào)導(dǎo)熱油的各項(xiàng)指標(biāo)。