能给石油里的分子动手术吗

2017-05-29 10:22:00

大家知道石油主要是由烷烃、环烷烃和芳香烃3类碳氢化合物所组成。在其较轻的部分中,一般烷烃的含量最多,其次是环烷烃,芳香烃的含量最少。可是,作为汽油来说,芳香烃的燃烧性能较好(辛烷值较高),同时芳香烃又是不可或缺的石油化工原料。因而有人就想对分子动动“手术”,把石油里的环烷烃和烷烃变成芳香烃。一个环的环烷烃要变成芳香烃,每个分子就要“切除”掉6个氢原子;而要把一个链状的烷烃分子变成芳香烃,“手术”就更复杂些,既要把碳原子链绕成一个由6个碳原子构成的环,同时又得“切除”掉8个氢原子。此类涉及改变分子结构的“手术”叫做“重整”反应,能动此类“手术”的高明大夫就是重整催化剂,这个过程在炼油业内称为“催化重整”。

催化重整技术的发展关键在于其催化剂的不断改进。目前普遍采用的重整催化剂都以铂为主要活性成分,所以一般也把催化重整称为“铂重整”。除了铂以外,现在在重整催化剂中还加入铼或锡以及氯。大家都知道铂是贵重金属,常用来作首饰,假如催化剂全部用铂来做,那么其费用之高根本无法承受。在实际应用中,是把很少量的铂和铼非常均匀地分散在作为载体的氧化铝上面制成重整催化剂,现在已可将其中铂的含量降至0.2%左右,而催化剂的活性依然,成本可大大降低。催化重整的反应温度约为500℃,为了控制催化剂上结焦的速率,催化重整是在10~20个大气压(1~2兆帕)下的氢气中进行的。但是,在催化剂上的结焦不能完全避免,操作一段时间后,就得设法将催化剂上面的焦炭烧掉,使催化剂恢复活性。这种催化剂的再生过程可以间歇地隔一两年进行一次,也可以在生产过程中连续进行。

催化重整的液体产物有两大用途,一是利用它在汽油机中燃烧性能好(辛烷值高)的特点,可以作为高标号车用汽油(93、95及97号)的成分;另一方面,可以把其中富含的芳香烃(苯、甲苯和二甲苯)分离出来,分别去用作石油化工的原料。例如,苯可以制成苯乙烯,进而合成聚苯乙烯树脂或丁苯橡胶;对位二甲苯可以氧化成对苯二甲酸,进而合成的确良(涤纶)等。

如前所述,催化重整是一个给分子“动手术”的过程,会“切除”下来许多氢,所以催化重整的气体产物中80%以上是氢气。氢气是精制石油产品所必需的原材料,而催化重整出来的氢气是副产物,真可谓是价廉物美。

阅读原文