芳烴抽提技術(shù)研究進(jìn)展和應(yīng)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(jìn)作用，本文探討了芳烴抽提技術(shù)研究進(jìn)展和應(yīng)用現(xiàn)狀，以供參考。

關(guān)鍵詞：芳烴；抽提技術(shù)；應(yīng)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(guò)程。原料首先進(jìn)行預(yù)分餾，切除輕重組分，留下中心餾分（主要為C6、C7組分）去進(jìn)行抽提蒸餾。在抽提蒸餾過(guò)程中，通過(guò)加入選擇性溶劑，提高芳烴和其它組分間的相對(duì)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(diǎn)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(diǎn)和苯、甲苯的沸點(diǎn)十分相近，而且，苯與正庚烷的共沸點(diǎn)與純苯的沸點(diǎn)相同，甲苯與1，3-二甲基環(huán)戊烷的共沸點(diǎn)與純甲苯的沸點(diǎn)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(duì)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(guò)精餾方法分離關(guān)鍵組分的難易程度可以用相對(duì)揮發(fā)度來(lái)表征；相對(duì)揮發(fā)度越遠(yuǎn)離1，越有利于精餾分離。恒沸組成時(shí)兩組成相對(duì)揮發(fā)度為1，通過(guò)普通的精餾方法無(wú)法實(shí)現(xiàn)恒沸溶液的分離。

改變相對(duì)揮發(fā)度的唯一途徑就是通過(guò)加入溶劑來(lái)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(duì)揮發(fā)度盡可能遠(yuǎn)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(duì)揮發(fā)度；

（2）對(duì)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(diǎn)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(qiáng)，無(wú)腐蝕性，與組分不發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，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(duì)于抽提蒸餾操作過(guò)程而言，各種因素對(duì)分離效果的影響可歸納為兩方面作用：一是對(duì)相平衡產(chǎn)生影響，從而影響相對(duì)揮發(fā)度及分離效果；二是對(duì)過(guò)程的穩(wěn)定性、可操作性產(chǎn)生影響，一個(gè)不穩(wěn)定的過(guò)程，很難達(dá)到預(yù)期的分離效果。

從對(duì)相平衡的影響來(lái)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(duì)待分離組分相對(duì)揮發(fā)度影響不大，但抽提蒸餾塔容易產(chǎn)生兩個(gè)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(shí)有利于避免液液相分離，使操作穩(wěn)定。但對(duì)一定的抽提蒸餾塔操作而言，過(guò)大的溶劑比不僅增加了能耗，同時(shí)液相負(fù)荷過(guò)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(diǎn)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?yàn)榛亓鞅忍岣吆?，降低了溶劑濃度，不僅使溶劑選擇性降低，同時(shí)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(yīng)盡量維持小回流比。

最關(guān)鍵最根本的是溶劑的選擇性問(wèn)題。一般認(rèn)為，應(yīng)該使待分離組分的相對(duì)揮發(fā)度增大到2以上才可以認(rèn)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(gè)重要的性能指標(biāo)。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(yīng)避免出現(xiàn)液液兩相分離，因?yàn)橐坏┰谒P上形成兩個(gè)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(jìn)展

1、國(guó)外芳烴抽提技術(shù)新發(fā)展

GTC抽提蒸餾技術(shù)美國(guó)GTC公司新開(kāi)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(fù)合溶劑，該溶劑熱穩(wěn)定性好，溶劑循環(huán)量低，對(duì)二甲苯的適用性好，可應(yīng)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(duì)原料芳烴和烯烴含量限制的問(wèn)題。主要工藝流程：從抽提蒸餾塔上部進(jìn)入的貧溶劑與塔中部進(jìn)入的原料逆流接觸，進(jìn)行選擇性抽提，非芳烴從塔頂分出，塔底富芳烴溶劑進(jìn)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(yīng)用于全餾分重整汽油的芳烴回收，減少了重整汽油預(yù)分離過(guò)程，降低了投資和能耗，亦可用于環(huán)丁砜抽提裝置的擴(kuò)能改造。韓國(guó)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(dá)到99.99%，回收率在99.9%以上。

2、國(guó)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(diǎn)：無(wú)工藝污水排放，利于環(huán)保和降低能耗；獨(dú)特的非芳烴循環(huán)技術(shù)和改進(jìn)的能量回收技術(shù)降低了投資、操作費(fèi)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(guò)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(lái)的設(shè)備腐蝕；溶劑回收塔采用微正壓操作避免空氣進(jìn)入造成溶劑氧化分解，保證抽提裝置長(zhǎng)周期運(yùn)轉(zhuǎn)。工業(yè)應(yīng)用顯示，苯、甲苯、二甲苯回收率達(dá)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(jí)溶劑油。

抽提蒸餾技術(shù)國(guó)內(nèi)石油化工科學(xué)研究院開(kāi)發(fā)的具有自主知識(shí)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(fù)合溶劑，顯著增強(qiáng)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(jiǎn)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(dá)到了世界先進(jìn)水平，已應(yīng)用于國(guó)內(nèi)30多套裝置。工業(yè)應(yīng)用表明苯、甲苯回收率可達(dá)99.8%、99.9%，非芳烴不需處理即可用于生產(chǎn)6#溶劑油。

四、國(guó)內(nèi)芳烴抽提工業(yè)化的應(yīng)用現(xiàn)狀

隨著國(guó)內(nèi)汽油新國(guó)標(biāo)的推行和化工產(chǎn)業(yè)的高速發(fā)展，國(guó)內(nèi)越來(lái)越多煉油廠和其他能源化工企業(yè)開(kāi)始興建芳烴抽提裝置。我國(guó)芳烴抽提技術(shù)經(jīng)過(guò)發(fā)展，已經(jīng)達(dá)到世界先進(jìn)水平，打破了國(guó)外對(duì)芳烴抽提裝置的技術(shù)壟斷，逐漸開(kāi)始應(yīng)用于國(guó)內(nèi)芳烴抽提裝置的建設(shè)目前國(guó)內(nèi)中小型芳烴抽提裝置基本都采用了國(guó)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(wàn)噸級(jí)的芳烴抽提裝置開(kāi)始采用國(guó)產(chǎn)技術(shù)，但部分大型芳烴抽提裝置仍在采用國(guó)外技術(shù)。

結(jié)束語(yǔ)

隨著化工材料應(yīng)用的不斷普及，越來(lái)越多的芳烴類產(chǎn)品被開(kāi)發(fā)出來(lái)，這促進(jìn)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(guò)使用不同原料對(duì)其提取工藝進(jìn)行升級(jí)，不僅達(dá)到了節(jié)能降耗的作用，并且大幅度的提高了經(jīng)濟(jì)效益。尤其是我國(guó)的抽取蒸餾工藝，已經(jīng)成為國(guó)內(nèi)芳烴生產(chǎn)的創(chuàng)新性生產(chǎn)工藝，通過(guò)調(diào)整汽油脫苯生產(chǎn)苯產(chǎn)品和無(wú)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(xiàn)

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

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

（作者單位：天津金偉暉生物石油化工有限公司）