脫氫反應(yīng)在烷基苯生產(chǎn)中的作用及其研究進(jìn)展

摘?要：本文從脫氫反應(yīng)生產(chǎn)工藝流程出發(fā)，介紹了脫氫反應(yīng)在制備烷基苯生產(chǎn)中的作用及其工藝技術(shù)研究進(jìn)展，并著重闡述了脫氫法制備烷基苯的催化劑和反應(yīng)裝置進(jìn)展情況，對生產(chǎn)十二烷基苯提供相關(guān)的理論基礎(chǔ)。

關(guān)鍵詞：烷基苯;脫氫反應(yīng);工藝流程

1 緒論

烷基苯又稱十二烷基苯，是一種芳香族化合物，是生產(chǎn)陰離子表面活性劑的重要原材料。烷基苯最早是由煤和石油餾分與苯合成，但是餾分中含有支鏈烯烴不易降解，還含有其他硫等成分易造成環(huán)境污染。隨著技術(shù)進(jìn)步，烷基苯主要是由十二烯烴和苯烷基化反應(yīng)制備而來，其中十二烯烴的制備工藝是重之之重。十二烯烴的生產(chǎn)方法主要是由長鏈烷烴脫氫制備而成。本文主要介紹脫氫反應(yīng)的原理和在制備烷基苯中的作用及其工藝研究進(jìn)展情況。

2 脫氫反應(yīng)在烷基苯生產(chǎn)中的作用

十二烷基苯的生產(chǎn)方法主要有石蠟烴氯化法、脫氯化法、烯烴直接合成法和脫氫反應(yīng)法。脫氫法是在催化劑的作用，將長鏈烷烴C-C健中的氫脫掉變?yōu)橄N。由于脫氫反應(yīng)生產(chǎn)的烷基苯純度比較高，與其他制備方法相比，脫氫法在制備過程中不會(huì)引入氯和回收副產(chǎn)品氯的問題，而且在脫氫反應(yīng)的前，還會(huì)加氫精制烷烴，除去硫、氮、氧、芳烴等，因此脫氫法制備十二烷基苯在得到大規(guī)模發(fā)展。脫氫法中最為重要的一步反應(yīng)是脫氫反應(yīng)，在選擇催化劑時(shí)，催化劑必須要有較好的選擇性方能使長鏈烷烴脫氫在第一位，形成α烯烴也就直鏈烯烴。因?yàn)橹辨溝N反應(yīng)生成的直鏈?zhǔn)榛骄哂泻芎玫纳锝到庑裕运鼮樵牧现苽涞谋砻婊钚詣┰谑褂煤蟛粫?huì)污染環(huán)境，且去污能力強(qiáng)，起泡性好。如果脫氫反應(yīng)控制不好，會(huì)形成支鏈烷烴和二烯烴，以此生產(chǎn)的烷基苯不具有生物降解性，后續(xù)生產(chǎn)的陰離子表面活性劑使用后會(huì)產(chǎn)生大量污水污染環(huán)境，去污能力差。由此可見，脫氫反應(yīng)在烷基苯的生產(chǎn)中起著關(guān)鍵作用，直接決定了后續(xù)產(chǎn)品是否具有生物降解性和去污能力的強(qiáng)弱。也決定了以十二烷基苯為原料生產(chǎn)的陰離子表面活性劑的用途和生產(chǎn)規(guī)模。

3 脫氫反應(yīng)制備烷基苯工藝路線研究進(jìn)展

脫氫反應(yīng)制備烷基苯的工藝流程最初是由美國UOP公司提出，主要包括兩部分：正構(gòu)烷烴分離;脫氫和烷基化。兩部分生產(chǎn)裝置既可以是分開的也可以是一個(gè)整體。我國最早引進(jìn)此項(xiàng)技術(shù)的公司是金陵石化有限責(zé)任公司，是我國首先提出以直溜煤油為原料，采用脫氫反應(yīng)制備烷基苯。該套烷基苯裝置包括加氫精制裝置、分子篩脫蠟裝置、脫氫裝置和烷基化裝置。在之后的幾十年，脫氫反應(yīng)制備烷基苯在國內(nèi)經(jīng)過多年的改進(jìn)和創(chuàng)新，已形成自己的特色，改進(jìn)的主要方面體現(xiàn)在對脫氫催化劑的研究和對反應(yīng)裝置的優(yōu)化創(chuàng)新中。

3.1 脫氫反應(yīng)工藝中催化劑的研究

脫氫催化劑的研究在我國最早追述到1984年，南京烷基苯廠、大連物化所和中國日化所共同努力研制了NDC-2脫氫催化劑，此款催化劑取代了UOP公司的DEH-5催化劑;1991年又開發(fā)出NDC-4脫氫催化劑，取代了UOP公司DEH-7催化劑。這些催化劑都能良好的用在反應(yīng)裝置中。經(jīng)過長達(dá)幾年的努力，先后開發(fā)出了第一代NDC-2型到NDC-10型催化劑，這些催化劑除在國內(nèi)使用外，還出口印度等國家。國內(nèi)脫氫反應(yīng)中第二代脫氫催化劑是由撫順石化公司和大連物化所研制的DF-2型，其也可以取代美國UOP公司的DEF-7催化劑。經(jīng)過不斷改進(jìn)，該公司又成功開發(fā)了DF-3型脫氫催化劑，此種催化劑具有選擇性好、能長期使用、高溫活性好、用途廣泛、適合大規(guī)模生產(chǎn)等特點(diǎn)[1]。

3.2 脫氫反應(yīng)工藝中生產(chǎn)裝置研究進(jìn)展

脫氫反應(yīng)制備烷基苯除了對脫氫催化劑進(jìn)行改進(jìn)研究來提高烷基苯的產(chǎn)量和純度外，還可以通過優(yōu)化烷基苯生產(chǎn)裝置來提高產(chǎn)量和節(jié)約能源。美國UOP公司在1968年首次實(shí)現(xiàn)了烷基苯的工業(yè)化生產(chǎn)。到70年代，我們首次引進(jìn)了UOP公司的脫氫-HF烷基化生產(chǎn)裝置，此裝置的產(chǎn)量年產(chǎn)5萬噸。經(jīng)過南京烷基苯廠技術(shù)人員的努力，通過改造脫氫反應(yīng)器，變成膜式脫氫反應(yīng)器;增加催化加的容量;增加板式換熱器及循環(huán)氫壓縮機(jī);更新后處理分餾設(shè)備，進(jìn)行能量優(yōu)化設(shè)計(jì)，增加熱泵等技術(shù)，提高了脫氫烷基苯生產(chǎn)裝置的產(chǎn)量。隨后，金桐石化公司提出高效板束式換熱器的脫氫反應(yīng)裝置，此裝置的使用大大提高了產(chǎn)量還減少了能源浪費(fèi)。撫順石化公司和琪優(yōu)勢化工公司先后也對脫氫生產(chǎn)裝置進(jìn)行了優(yōu)化，將脫氫裝置和烷基苯裝置聯(lián)合，循環(huán)使用未反應(yīng)的苯和未脫氫的烷烴，節(jié)約成本，并對反應(yīng)裝置進(jìn)行能量優(yōu)化設(shè)計(jì)，減少能源浪費(fèi)。綜上所述，脫氫法制備烷基苯在國內(nèi)經(jīng)過不斷的改進(jìn)和創(chuàng)新，已經(jīng)得到大規(guī)模的發(fā)展[2]。

4 小結(jié)

隨著國內(nèi)日化市場的繁榮興盛，十二烷基苯作為日化產(chǎn)品非常重要的原材料，烷基苯的發(fā)展也越來越受到人們關(guān)注。脫氫工藝制備烷基苯是目前最常用的工藝技術(shù)，此項(xiàng)技術(shù)從最初從美國引進(jìn)到現(xiàn)在經(jīng)過改進(jìn)和優(yōu)化，已形成了國內(nèi)特色的脫氫工藝路線法。脫氫催化劑的創(chuàng)新開發(fā)和技術(shù)裝置的不斷改進(jìn)優(yōu)化，都降低了烷基苯生產(chǎn)的原料消耗，節(jié)約成本，提高產(chǎn)量，使國內(nèi)生產(chǎn)的表面活性劑能在國際上占據(jù)一席之地。

參考文獻(xiàn)：

[1]周義龍.不同碳數(shù)長鏈烷烴脫氫反應(yīng)動(dòng)力學(xué)模型研究[D].華東理工大學(xué)，2017.

[2]孫基.烷基苯生產(chǎn)工藝對烷基苯磺酸鈉物化性能的影響[J].化工管理，2017（22）：176.

作者簡介：徐琳（1989-），女，漢族，江蘇南京人，大專，助理工程師，目前從事烷基苯生產(chǎn)（脫氫崗位）工作。