芳烴抽提技術(shù)研究進展和應用現(xiàn)狀

蔡靜

摘 要：目前蒸餾抽取法已經(jīng)成為了芳烴生產(chǎn)的主要工藝，并且在多數(shù)化工產(chǎn)業(yè)中能夠起到很好的促進作用，本文探討了芳烴抽提技術(shù)研究進展和應用現(xiàn)狀，以供參考。

關(guān)鍵詞：芳烴；抽提技術(shù)；應用現(xiàn)狀

一、芳烴抽提蒸餾工藝原理

抽提蒸餾分離芳烴工藝是利用選擇性溶劑從富含芳烴的窄餾分中提取某種高純度芳烴的過程。原料首先進行預分餾，切除輕重組分，留下中心餾分（主要為C6、C7組分）去進行抽提蒸餾。在抽提蒸餾過程中，通過加入選擇性溶劑，提高芳烴和其它組分間的相對揮發(fā)度，從而使芳烴和非芳烴的分離成為可能。

二、抽提蒸餾基本概念

芳烴抽提的原料主要有重整生成油、裂解加氫汽油和煤焦油。在這些原料中，不僅含有與芳烴沸點相近的非芳烴，而且某些芳烴可以與芳烴形成各種共沸物，用一般的精餾方法難以獲得高純度的芳烴。

苯、甲苯與這些烴類形成的二元共沸物的沸點和苯、甲苯的沸點十分相近，而且，苯與正庚烷的共沸點與純苯的沸點相同，甲苯與1，3-二甲基環(huán)戊烷的共沸點與純甲苯的沸點相同，因此，用一般的精餾方法分離出高純度的芳烴是不可能的。

對于烴類混合物，在常壓范圍內(nèi)氣相可作為理想氣體處理，通過精餾方法分離關(guān)鍵組分的難易程度可以用相對揮發(fā)度來表征；相對揮發(fā)度越遠離1，越有利于精餾分離。恒沸組成時兩組成相對揮發(fā)度為1，通過普通的精餾方法無法實現(xiàn)恒沸溶液的分離。

改變相對揮發(fā)度的唯一途徑就是通過加入溶劑來改變兩組分的活度系數(shù)比。加入選擇性溶劑以后，原料的組分、組成均發(fā)生了變化，分子間相互作用改變，因而也使原料組分的活度系數(shù)比值發(fā)生變化，從而使相對揮發(fā)度盡可能遠離1，從而有利于精餾分離。這就是抽提蒸餾的基本原理。

1、抽提蒸餾溶劑的性能

（1）溶劑油有良好的選擇性，能使待分離組分的活度系數(shù)增大，提高其相對揮發(fā)度；

（2）對于待分離組分是一種良好的溶劑，在精餾操作下不出現(xiàn)液液兩相分離，否則抽提蒸餾塔易暴沸，操作不穩(wěn)定；

（3）與待分離組分有足夠的沸點差，利于用精餾的方法回收溶劑，循環(huán)使用；

（4）溶劑熱穩(wěn)定性強，無腐蝕性，與組分不發(fā)生化學反應，從生產(chǎn)安全考慮是比較安全的；

2、影響抽提蒸餾分離的因素

對于抽提蒸餾操作過程而言，各種因素對分離效果的影響可歸納為兩方面作用：一是對相平衡產(chǎn)生影響，從而影響相對揮發(fā)度及分離效果；二是對過程的穩(wěn)定性、可操作性產(chǎn)生影響，一個不穩(wěn)定的過程，很難達到預期的分離效果。

從對相平衡的影響來看，隨溫度升高，溶劑的選擇性降低，不利于分離。但溫度升高，溶劑溶解能力提高，單液相區(qū)變大，有利于避免液液相分離，操作穩(wěn)定。

提高系統(tǒng)壓力，對待分離組分相對揮發(fā)度影響不大，但抽提蒸餾塔容易產(chǎn)生兩個液相，不利于穩(wěn)定操作。

提高溶劑比，抽提蒸餾塔踏板上的溶劑濃度提高，不僅提高了溶劑的選擇性，同時有利于避免液液相分離，使操作穩(wěn)定。但對一定的抽提蒸餾塔操作而言，過大的溶劑比不僅增加了能耗，同時液相負荷過大也易造成液泛。

抽提蒸餾塔頂回流的作用是回收溶劑，由于溶劑與待分離組分沸點差較大，一般僅需較小的回流比。與普通精餾不同，提高抽提蒸餾塔回流比不利于原料組分的分離，這是因為回流比提高后，降低了溶劑濃度，不僅使溶劑選擇性降低，同時容易產(chǎn)生液液兩相，使操作不穩(wěn)定。因此在有效回收溶劑的前提下應盡量維持小回流比。

最關(guān)鍵最根本的是溶劑的選擇性問題。一般認為，應該使待分離組分的相對揮發(fā)度增大到2以上才可以認為是一種較理想的溶劑。

溶劑的溶解能力是抽提蒸餾溶劑另一個重要的性能指標。盡管待分離組分在溶劑中有不同的溶解能力，但在抽提蒸餾操作條件下應避免出現(xiàn)液液兩相分離，因為一旦在塔盤上形成兩個液相，溶劑濃度低的液相容易閃蒸暴沸，使抽提蒸餾塔不能穩(wěn)定操作。

三、芳烴抽提技術(shù)進展

1、國外芳烴抽提技術(shù)新發(fā)展

GTC抽提蒸餾技術(shù)美國GTC公司新開發(fā)的抽提蒸餾工藝采用了一種環(huán)丁砜和添加劑組成的復合溶劑，該溶劑熱穩(wěn)定性好，溶劑循環(huán)量低，對二甲苯的適用性好，可應用于芳烴含量更寬范圍的原料，解決了傳統(tǒng)單一環(huán)丁砜抽提對原料芳烴和烯烴含量限制的問題。主要工藝流程：從抽提蒸餾塔上部進入的貧溶劑與塔中部進入的原料逆流接觸，進行選擇性抽提，非芳烴從塔頂分出，塔底富芳烴溶劑進入回收塔完成溶劑與芳烴的分離。該技術(shù)調(diào)節(jié)快速靈活，可應用于全餾分重整汽油的芳烴回收，減少了重整汽油預分離過程，降低了投資和能耗，亦可用于環(huán)丁砜抽提裝置的擴能改造。韓國LG-加德士石油公司建成的世界最大單系列芳烴抽提裝置即采用了該技術(shù)，每年可生產(chǎn)苯232×104t、甲苯554×104t，純度達到99.99%，回收率在99.9%以上。

2、國內(nèi)芳烴抽提技術(shù)發(fā)展

北京金偉暉工程技術(shù)公司研發(fā)了以環(huán)丁砜為溶劑的液-液抽提SUPER-SAE-Ⅱ技術(shù)，主要特點：無工藝污水排放，利于環(huán)保和降低能耗；獨特的非芳烴循環(huán)技術(shù)和改進的能量回收技術(shù)降低了投資、操作費用和能耗；集消泡、緩蝕、穩(wěn)定作用于一身的多效工藝液技術(shù)，配合專用溶劑過濾-再生技術(shù)，使溶劑質(zhì)量始終保持較好水平，減少溶劑跑損和廢渣排放，降低溶劑分解帶來的設(shè)備腐蝕；溶劑回收塔采用微正壓操作避免空氣進入造成溶劑氧化分解，保證抽提裝置長周期運轉(zhuǎn)。工業(yè)應用顯示，苯、甲苯、二甲苯回收率達到99.95%、99.9%、99.5%，芳烴及抽余油中溶劑含量小于1mg/L，抽余油加氫后可生產(chǎn)6#食品級溶劑油。

抽提蒸餾技術(shù)國內(nèi)石油化工科學研究院開發(fā)的具有自主知識產(chǎn)權(quán)的芳烴抽提蒸餾SED 技術(shù)，采用環(huán)丁砜-COS高效復合溶劑，顯著增強了芳烴的溶劑能力，使操作穩(wěn)定，易于控制，有效降低了溶劑回收塔操作苛刻度。該技術(shù)核心設(shè)備是抽提精餾塔和溶劑回收塔，均采用汽-液傳質(zhì)設(shè)備，與液-液抽提相比，工藝流程簡單、操作靈活、投資省、占地少、能耗和物耗低、原料中芳烴含量高低均可采用，達到了世界先進水平，已應用于國內(nèi)30多套裝置。工業(yè)應用表明苯、甲苯回收率可達99.8%、99.9%，非芳烴不需處理即可用于生產(chǎn)6#溶劑油。

四、國內(nèi)芳烴抽提工業(yè)化的應用現(xiàn)狀

隨著國內(nèi)汽油新國標的推行和化工產(chǎn)業(yè)的高速發(fā)展，國內(nèi)越來越多煉油廠和其他能源化工企業(yè)開始興建芳烴抽提裝置。我國芳烴抽提技術(shù)經(jīng)過發(fā)展，已經(jīng)達到世界先進水平，打破了國外對芳烴抽提裝置的技術(shù)壟斷，逐漸開始應用于國內(nèi)芳烴抽提裝置的建設(shè)目前國內(nèi)中小型芳烴抽提裝置基本都采用了國產(chǎn)化以環(huán)丁砜為溶劑的SUPERSAE-Ⅱ技術(shù)和SED技術(shù)，并已有百萬噸級的芳烴抽提裝置開始采用國產(chǎn)技術(shù)，但部分大型芳烴抽提裝置仍在采用國外技術(shù)。

結(jié)束語

隨著化工材料應用的不斷普及，越來越多的芳烴類產(chǎn)品被開發(fā)出來，這促進了芳烴生產(chǎn)技術(shù)的迅猛發(fā)展。芳烴材料在生產(chǎn)和研究中通過使用不同原料對其提取工藝進行升級，不僅達到了節(jié)能降耗的作用，并且大幅度的提高了經(jīng)濟效益。尤其是我國的抽取蒸餾工藝，已經(jīng)成為國內(nèi)芳烴生產(chǎn)的創(chuàng)新性生產(chǎn)工藝，通過調(diào)整汽油脫苯生產(chǎn)苯產(chǎn)品和無苯清潔汽油技術(shù)使芳烴生產(chǎn)工藝得到更大范圍的推廣。

參考文獻

[1]張秀生，馬文武，姚忠勇，張曉燕.解析國內(nèi)芳烴抽提技術(shù)的現(xiàn)狀及未來趨勢[J].石油化工設(shè)計與研究，2012，10（11）：121-124.

[2]袁曉梅，那曉東，閆國英，張秀麗.芳烴抽提工藝分析研究[J].石油化工設(shè)計，2013，14（02）：101-102.

（作者單位：天津金偉暉生物石油化工有限公司）