Современное промышленное производство ароматических углеводородов основано на процессах переработки нефтяных фракций и в меньшей степени на процессах коксования каменных углей.
Выход ароматических углеводородов при коксовании угля составляет 0,8 -1,5 % от сухой шихты.
В нефтеперерабатывающей промышленности ароматические углеводороды - бензол, толуол, изомеры С8 , триметилбензолы и другие выделяются из продуктов каталитического риформинга бензиновых фракций, а также пиролиза газообразных и жидких углеводородов.
Кроме ароматических углеводородов образуются другие топливные и нефтехимические продукты:
- на процессах риформинга - углеводородные газы, бензин, технический водород,
- при пиролизе - этилен, пропилен, бутилены.
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.
Для увеличения его выработки разработаны специальные методы его производства - деалкилирование ароматических углеводородов и диспропорционирование толуола.
В США 20% толуола используется на производство бензола, 20% - для химического синтеза, остальной толуол - как высокооктановая добавка к бензину.
Нефтяной ксилол - смесь 4х изомеров С8 используется в основном (75%) для получения изомеров, остальное количество - как растворитель и компонент бензина. Наиболее применимы из изомеров С8 орто- и параксилол, другие изомеры С8 превращаются в орто- и параксилол путем каталитической изомеризации.
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.
Среди новых направлений - быстро растущее производство технического углерода, графита, графитового волокна из смесей полициклических ароматических углеводородов.
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.
Окись алюминия Аl2O3 вследствие амфотерности способствует реакции гидрогенизации и гидрокрекинга, а платина - реакции дегидрирования.
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 выделения из них ароматики используют процессы экстракции гликолями, сульфоланом, N - метилпирролидоном, что позволяет получить продукты высокой чистоты - выше 95% от их потенциала в сырье экстракции.
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.
Дальнейшее увеличение выхода ароматики можно достигнуть дегидроциклизацией нормальных парафиновых углеводородов С6 - С8, выделенных из бензина прямой перегонки или рафинатов каталитического риформинга.
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.
Ароматические соединения - циклические органические соединения, которые имеют в своем составе ароматическую систему.
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 углеводороды - исходное сырье для промышленного получения кетонов, альдегидов и кислот ароматического ряда, и других веществ.
