原料組成對甲苯歧化和烷基轉移反應的影響

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【摘 要】甲苯歧化和烷基轉移是芳烴生產工藝活動中的關鍵技術，其對于原料的構成比例具有嚴格的要求。選擇不同的原材料配合不同的工藝，在甲苯歧化和烷基轉移控制方面也會取得不同的技術效果。文章首先分析了甲苯歧化和烷基轉移的反應機理，其次分析了原料組成對甲苯歧化、烷基轉移反應的測試途徑進行了探討，并在最后對甲苯歧化和烷基轉移中不同原材料的影響情況進行了解析，希望可以進一步提升甲苯歧化和烷基轉移工藝水平，確保產品品質。

【關鍵詞】原料組成；甲苯歧化；烷基轉移

引言

甲苯歧化和烷基轉移是化工生產合成過程中芳烴聯(lián)合裝置最關鍵的技術單元之一。其通過C9和甲苯作為基礎原料，通過化學反應來獲取苯以及C8芳烴。從反應的效果上來看，該技術屬于物流轉換的環(huán)節(jié)，相當于增產了50%的苯、甲苯。實際上，甲苯歧化以及烷基轉移都屬于比較復雜的過程，其中包括有副反應的歧化，同時還包括脫烷基的反應等等。除此之外，反應的溫度變化對于化學平衡具有不同程度的影響，所以原料中的組分變化也會成為產品分離的重要原因，這也在一定程度上影響了催化劑的活性，對于催化劑的使用壽命產生不利的影響。為了進一步探討不同的原材料比例對于甲苯歧化和烷基轉移反應的影響，現(xiàn)就反應機理介紹如下。

一、甲苯歧化和烷基轉移反應機理

甲苯歧化和烷基轉移屬于一個多反映的復雜反應，在這個反應過程中，芳烴歧化是從烷基的側臉兩個相同的部分代替分子間轉移的，隨后會生成兩個不同的芳烴分子。相似的，烷基的轉移反應也是通過烷基的側鏈在不同的芳烴分子中間遷移，所以可以生產不同的芳烴分子。對于甲苯歧化和烷基轉移反應，借助于甲基的轉移，能夠生產多種二甲苯產物，其中甲基、苯環(huán)的物質的量比例也直接決定了二甲苯產物的收益，原料單一的情況下發(fā)生歧化時，生成二甲苯、苯，在選擇甲苯、C9A作為原料時，整個反應的過程就會變得更加復雜，這是因為其重組分中存在大量的同分異構體。結合物理性質來看，這些芳烴的沸點更高，同時也具有較高的分子尺寸，所以覆蓋催化劑的酸性中心時會使得催化劑失活。如果從化學性質上來看，甲基的轉移會選擇性的出現(xiàn)升高，包括產物中混合的二甲苯產量的上升，同時乙基、丁基等側鏈烷基反應時，都可以通過優(yōu)化該環(huán)節(jié)來提升產品的質量。

二、原料組成對甲苯歧化和烷基轉移反應的測試途徑

通過工業(yè)手段來測試甲苯歧化和烷基轉移的反應與原料組成的關系，需要選擇合適的催化劑，并根據(jù)催化劑裝填后的狀態(tài)經(jīng)過置換、氣密性測試以及脫水等環(huán)節(jié)的準備。在裝置方面采取了純甲苯投料的方式，轉入工業(yè)化的環(huán)節(jié)。在正常情況下，甲苯、C9以及重質芳烴混合物，其中的C9與重質芳烴的質量分數(shù)分別為0%～50%，而熱力學的平衡則主要與T、甲乙苯和丙苯等有關。在反應的進料方面，采用HP5890氣相色譜儀進行分析整理，并借助于PEG毛細柱進行分析檢測。

三、原料組成對甲苯歧化和烷基轉移反應的影響

1.苯的含量對甲苯歧化和烷基轉移反應的影響

苯與C9A的反應時在酸性條件下進行的，所以在這個過程中，如果苯的含量足夠高，那么苯與C9A的烷基轉移反應也更容易完成。除此之外，隨著原料中苯的含量的持續(xù)增加，苯、三甲苯的轉移量也會相應的增加，同時原料中苯含量增加會受到影響而衰減。為了簡化討論這個問題，在不考慮加氫脫烷基的前提下，需要適當?shù)姆磻粢徊糠直?，否則就會影響具體的生產環(huán)節(jié)。

2.C8A含量、非芳烴含量對甲苯歧化和烷基轉移反應的影響

C8A以及非芳烴含量對甲苯歧化和烷基轉移反應也會具有一定的影響。通過歧化進料的環(huán)節(jié)來看，雖然其本身不屬于催化劑的毒物，但是如果C8A的含量過高，依然會抑制正反應的轉化率。非芳烴的含量則主要由于組分復雜，所以在反應的過程中產生較為復雜的影響，一般主要涉及到影響催化劑的催化能力進而縮短催化劑的使用效率與壽命。

3.T/C9含量對甲苯歧化和烷基轉移反應的影響

在選擇甲苯作為原材料的時候，主反應的甲苯為歧化反應，其中產物分別為中苯以及二甲苯，量比為1。在原材料中添加C9芳烴后，甲苯自身會發(fā)生歧化，同時甲乙苯發(fā)生轉移，隨后苯的產率會下降，同時二甲苯的收率會適當上升。結合這個原理對產物中的二甲苯與苯的比例，可以很好的適應市場的需求。在C9芳烴組成較為復雜的情況下，可以考慮到不同的異構體的影響，當T含量增加時，二甲苯的產量也會相應增高，相反當T的含量降低，其同樣也會降低。

4.C10A含量對甲苯歧化和烷基轉移反應的影響

C10芳烴包括四甲基苯異構體以及二乙基苯異構體，C10芳烴的歧化與烷基的轉移反應基本原理為烷基的轉移以及加氫脫去烷基兩個主要環(huán)節(jié)。在C10A的同分異構體當中，四甲基苯的貢獻率較高，可以生產較多的目標產物，但是由于其甲基的數(shù)量過多，所以容易使得苯環(huán)、甲基的鍵能變得更加穩(wěn)定，所以反應起來難度也更高。在提升四甲苯的轉化率之后，也可以需要提高反應的溫度以此來抑制副反應的發(fā)生。

總結

綜上所述，在研究原材料組成對于甲苯歧化和烷基轉移反應的影響結果中不難發(fā)現(xiàn)，隨著C9A的添加，可以獲得更高的C8A生產率，而隨著T/C9A的量不斷增加，B/C8A的變換率會受到影響，甚至會存在一定程度的減少。在C10A中添加一部分混合二甲苯，可以有效提升整體產量，同時在原料的含量中能夠實現(xiàn)一定比例的通知。C10A的異構體當中，丙基苯的同分異構體能夠獲得較多的生產目標產物。所以，需要嚴格控制好苯在原料中的含量，從而實現(xiàn)烷基轉移與反應中更多的甲苯、二甲苯的產量，這也是實現(xiàn)增產的新途徑。

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（作者單位：中石油遼陽石化分公司）