混合芳烃

定义

混合芳烃是以苯环结构碳氢化合物为主体的液态混合物,外观为无色透明或微黄色液体,带特殊芳香气味,不溶于水而易溶于多数有机溶剂^[1]。其组分为分子量较低的芳香烃,通常包括苯、甲苯、二甲苯、乙苯等,碳数范围大致为 C5 至 C9,并夹带硫化物、烯烃、非芳烃、胶质等杂质^[2]。

行业资料也把混合芳烃译为 Mixed aromatics,并缩写为 MA^[3]。按组分不同,常见产品可分为苯、甲苯、二甲苯的混合物,碳八、碳九及以上重芳烃混合物,以及重整装置产出的品质较好的混合馏分^[2]。

不同企业标准对馏程、密度、芳烃含量设有指标,例如某炼厂将产品按馏程分为窄馏分型号,要求芳烃质量分数不低于 98%、闪点不低于 60 ℃^[4]。

原理

混合芳烃并非单一合成产物,而是通过分离与转化工艺从烃类原料中得到。核心路径是先让石脑油中的环烷烃和部分烷烃在含铂催化剂上发生芳构化反应,生成富含芳烃的重整生成油^[5]。

重整生成油中芳烃与非芳烃极性不同,工业上以环丁砜、二甘醇等溶剂进行液液抽提或抽提精馏,塔顶分出抽余油,塔底富溶剂经汽提与溶剂回收后得到混合芳烃^[6]。抽出物再经白土精制脱除微量烯烃,进入苯塔、甲苯塔依次馏出苯和甲苯,塔底重芳烃送往二甲苯回路^[6]。

芳烃联合装置内部还存在物料循环:甲苯与碳九芳烃经歧化及烷基转移转化为苯和二甲苯,贫对二甲苯的物流经异构化回到二甲苯塔,从而提高高价值组分收率^[6]。轻烃芳构化装置则以轻石脑油、液化气、戊烷、抽余油为原料,产物中的混合芳烃再返回芳烃联合装置作原料^[7]。

发展历程

芳烃最初主要来自煤炼焦,20 世纪 50 年代以后催化重整成为最重要的芳烃来源,60 年代乙烯工业发展又使副产裂解汽油成为第二条主要来源^[8]。

此后,以轻烃为原料的芳构化技术逐步工业化,使石脑油之外的碳四烃、轻石脑油等也能转化为混合芳烃,扩大了原料来源^[9]。在工艺组合上,重整副产的碳九混合芳烃可通过临氢裂解与临氢烷基化转化为苯、甲苯、二甲苯等组分,成为重芳烃高值化利用的方向^[10]。

在贸易与监管方面,混合芳烃长期以调合组分形式进口。2021 年 5 月 12 日,财政部、海关总署、税务总局发布公告,自 2021 年 6 月 12 日起,对归入税则号列 27075000 且 200 摄氏度以下蒸馏出的芳烃以体积计小于 95% 的进口产品,视同石脑油按 1.52 元/升的单位税额征收进口环节消费税^[11]。公告同时明确,企业购进并使用上述产品生产乙烯、芳烃类化工产品,适用燃料油或石脑油现行消费税退(免)税政策^[12]。

应用

最直接的用途是作为汽油调合组分。混合芳烃辛烷值较高,是调合汽油的常用原料之一,在主营炼厂、地方炼厂及社会调合企业的配方中均有使用,但低辛烷值批次才适合调合,一般不直接当汽油使用^[13]。芳烃在“调油”与“化工”之间存在流向切换:当调合利润高于歧化、异构化时,甲苯、二甲苯更多被用于调合汽油,反之则进入化工品生产^[14]。

在化工方向,混合芳烃经分离可得到苯、甲苯、二甲苯,是生产对二甲苯(PX)的重要原料;其下游延伸至聚酯、尼龙、聚氨酯、醇酸树脂等合成材料,以及增塑剂、医药、染料、农药等产品^[8]。

溶剂用途同样广泛。凭借较强溶解能力,混合芳烃用于橡胶工业、胶黏剂、制鞋、涂料、油墨及清洗等领域,也可作为石油树脂的原料^[15]。有关企业内部物料优化的实例显示,甲苯含量约 75% 的混合芳烃组分可改送芳烃装置,经精馏分离用于增产苯和二甲苯^[16]。

局限

混合芳烃是高价值组分与非芳烃、烯烃、硫、胶质等的共存体系,直接使用受组分波动制约。行业分析将其大致分为苯系混合物、碳八碳九及以上混合物以及重整优质馏分三类,不同来源的组成差异明显,收率与品质难以统一^[2]。微量烯烃易聚合生胶并影响产品质量,需经选择性加氢或白土精制脱除^[17]。

安全与健康方面,混合芳烃易燃,蒸气与空气可形成爆炸性混合物,蒸气比空气重,可在低处扩散并在遇火源时回燃,储存需阴凉通风、远离火种热源^[18]。其苯含量带来造血系统损害风险,苯被列为高危害组分,作业场所对苯浓度设有严格限值^[19]。

使用边界还体现在用途与监管层面。混合芳烃芳烃含量高,并非设计用作车用燃料,加工为不符合国家标准的燃油会带来环境与安全问题,这也是进口环节消费税政策出台的背景之一^[20]。此外,溶剂抽提法虽可获得较高纯度芳烃,但流程复杂、装置投资与溶剂消耗较大,构成成本上的限制^[21]。

参见

• 催化重整 —— 混合芳烃最主要的来源工艺,将石脑油中的环烷烃、烷烃转化为芳烃。

• 芳烃抽提 —— 利用溶剂选择性溶解芳烃,把重整生成油分成混合芳烃与抽余油。

• 对二甲苯 —— 混合芳烃分离后最重要的化工下游产品之一。

• 苯 —— 混合芳烃中的代表性组分,也是分离得到的基础化工原料。

• 汽油调合 —— 混合芳烃辛烷值较高,是调合汽油时的常见组分。

• 芳构化 —— 以轻烃为原料生成混合芳烃的另一类技术路线。