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摘 要:芳烃(苯、甲苯、二甲苯)是重要的石油化工原料,和乙烯、丙烯及丁二具有同等地位。炼油厂催化重整装置中的重整油和乙烯装置副产的裂解汽油是石油系芳烃的主要来源,芳烃抽提技术是芳烃生产中不可缺少的步骤,文章阐述了几种芳烃抽提工艺技术相应的研究进展,以使芳烃抽提工艺在石油加工中得到进一步的发展和应用。
关键词:芳烃抽提 重整装置 抽提蒸馏 石油
芳烃抽提的工艺技术按其原理可分为液-液萃取和抽提蒸馏两大类,其中,液-液萃取(又称溶剂萃取)是利用抽提原料中各烃类组分在某种溶剂中溶解度的不同,来实现分离芳烃和非芳烃的一种工艺过程,如果目的产物为苯、甲苯、二甲苯时多采用此工艺。抽提蒸馏是向抽提原料中加入极性溶剂,以改变原料中各组分的相对挥发度,来实现精馏分离芳烃和非芳烃的一种工艺过程,如目的产物为单苯时多采用此工艺。选择哪种溶剂是这两种工艺的关键所在。将直接影响到抽提装置的效率、操作费用及设备投资。根据所用溶液的不同,可分为 Udex工艺、Distapex工艺、Sulfolane工艺(即环丁砜法)、Morhylane工艺、SED工艺等等。其中,Udex工艺和Distapex工艺相对于其他工艺优势不大,不作为芳烃抽提的首选工艺,故本文不再论述。
一、Sulfolane工艺
Sulafolane工艺是目前使用最广泛的一种工艺。它以环丁砜为溶剂,包括抽提塔、抽余油水洗塔、抽提蒸馏塔、回收塔、水分馏塔和溶剂再生塔等6部分。 环丁砜抽提工艺芳烃回收率高,原料范围宽,生产成本低,装置可以实现国产化,可抽提C6-C11范围内的芳烃,对碳钢不腐蚀。但为了防止环丁砜发生老化分解,必需定期加入添加剂,一种为抑制环丁砜发泡用的5%的硅油-混合芳烃消泡剂,另一种为调节系统PH值用的单乙醇胺。
1.抽提塔
溶剂油从塔顶进入,原料进入抽提塔下部,逆向接触后,塔顶出抽余油,塔底出富溶剂油。塔底有回流芳烃进入。
2.抽余油水洗塔
抽提塔顶采出的抽余油经换热后进入抽余油水洗塔的下部,同时芳烃罐油水分离后的水相进入塔顶,塔顶采出非芳烃。水洗后的水从塔底排出。
3.抽提蒸馏塔
抽提塔底部的富溶剂油与分贫溶剂换热后抽提蒸馏塔项,进行提馏操作,抽提蒸馏塔底为富含芳烃的第二溶剂油,而少量芳烃和轻质烷烃从塔顶排出,经过冷却后进入回流芳烃罐进行油水分离,油相作为回流芳烃回到抽提塔底,水相与抽余油水洗塔塔底的水一起进入水分馏塔。
4.回收塔
蒸馏塔底的第二溶剂油进入回收塔中部,进行减压将溶剂与芳烃分开,贫溶剂从塔底排出,塔顶馏出物经冷却后进入芳烃罐,进行油水分离,油相一部分作为回流回收塔顶,其余作为芳烃产品送入精馏系统。
5.水分馏塔
抽余油水洗塔与回流芳烃罐中的水进入水分馏塔,以除去水中的微量非芳烃,塔顶馏出的水蒸气冷凝后进入回流芳烃罐。下部的水蒸气由进入溶剂再生塔。而分流塔的热源为回收塔底的贫溶剂油。
6.溶剂再生塔
回收塔底的贫溶剂油换热一部分作为回流,另一部分进入溶剂再生塔,进行溶剂再生。溶剂再生后从塔顶排出,塔底排渣。
二、Morphylane工艺
Morphylane工艺以N-甲酰基玛琳(NFM)为溶剂,工艺过程为ED塔和汽提塔两步。NFM性能好,不腐蚀碳钢,工艺流程简单,设备和能耗较低,单苯抽提装置的投入产出比大,可作为仅抽提单苯装置的首选工艺。近年来,国内外对Morphylane工艺流程进行了改进,我国科研单位针对其难以得到高纯度的芳烃,芳烃中少量溶剂难以分离的弱点,在原工艺的基础上增加了兩上油水分离,将ED塔和汽提塔塔顶采出的非芳烃和芳烃分别进行油水分离,使水与贫油剂混合后进行循环。降低总能耗,提高芳烃纯度。
1.ED塔
溶剂NFM从塔顶进入,原料进入ED塔的中部,溶剂在下降的过程中将各种芳烃吸收到溶剂中。塔顶排出非芳烃和少量的芳烃,设非芳烃回流来回收微量溶剂。富含芳烃的溶剂从塔底抽出,进入汽提塔。
2.汽提塔
汽提塔用来分离芳烃与溶剂,以使溶剂再生,塔顶产品精馏分离得到两种苯和甲苯产品,塔底产品NFM贫溶剂经过热交换后被送入ED精塔循环使用。
三、SED工艺
SED工艺是以环丁砜为溶剂,同时加入助溶剂COS形成复合溶剂,工艺过程包括预分馏、抽提蒸馏、芳烃精制和溶剂再生四部分,是我国化工科学研究院开发的专利技术。苯产品可以达到优级品标准且总操作费用显著降低,SED工艺的产品不产生有机氮,并且苯的收率高。因此是生产苯和甲苯时的首选工艺。
1.预分馏
C6-C8馏分进入预分离塔,在塔顶切出C6-C7馏分作为抽提蒸馏的进料,而C8+馏分由从塔底排出。
2.抽提蒸馏
贫溶剂油从塔的上部进入,原料从ED塔中部进入,经过抽提蒸馏,非芳烃蒸汽从塔顶引出,经冷凝冷却后,一部分作为回流返回到抽提蒸馏塔顶部,其余作为副产品送出界区。从ED塔底出来的富溶剂油进入溶剂回收塔,在减压精馏下,一部分作为产品采出,一部分苯作为回流。回收塔底的贫溶剂油经过换热后回到ED塔。作为分离芳烃和非芳烃的主要设备,ED塔上段为回收溶剂段,中段为抽提精馏段,下段为芳烃提浓段。
3.芳烃精制
混合芳烃经白土处理以除去痕量的烯烃,进白土处理后的混合芳烃进入苯塔。苯由侧线采出,甲苯从苯塔塔底采出。
4.溶剂再生部分
回收塔底的贫溶剂一部分进入溶剂再生罐,在较高真空条件下,除掉溶剂中的机械杂质和聚合物,以保证溶剂质量。
四、抽提蒸馏与液液抽提的组合工艺
我国石油化工科学研究院在抽提蒸馏和液液抽提工艺的基础上,开发出环丁砜抽提蒸馏与液液抽提组合工艺专利技术。由预分馏、抽提蒸馏和液液抽提三部分组成。
预分馏:分馏塔可以为一个普通的蒸馏塔,在塔顶得到富含苯的第一馏分,塔底得到混合二甲苯,塔中得到含少量苯的甲苯馏分。分馏塔也可以为两塔串联,第一个塔为苯馏分切割塔,从中得到第一馏分,第二塔为脱戊烷塔,从中得到第二馏分,塔底为混合二甲苯。
富含苯的第一馏分进入抽提蒸馏系统,而含少量苯的甲苯馏分则进入液液抽提系统。
抽提蒸馏与液液萃取的组合工艺可以能够直接分离得到纯苯,并且能同时回收甲苯和二甲苯。投资低,易于实施,适合于对原有的液液抽提工艺进行大幅度扩能改造。
参考文献
[1]王峰.芳烃抽提环丁砜降解问题分析及对策.[J],炼油与化工,2012,12.
[2]郝慧秋等.芳烃抽提工艺技术探讨.[J],炼油与化工,2009,3.
[3]姜丹,曹发海.芳烃抽提工艺的应用及研究进展[J],齐鲁石油化工,2009,37.
关键词:芳烃抽提 重整装置 抽提蒸馏 石油
芳烃抽提的工艺技术按其原理可分为液-液萃取和抽提蒸馏两大类,其中,液-液萃取(又称溶剂萃取)是利用抽提原料中各烃类组分在某种溶剂中溶解度的不同,来实现分离芳烃和非芳烃的一种工艺过程,如果目的产物为苯、甲苯、二甲苯时多采用此工艺。抽提蒸馏是向抽提原料中加入极性溶剂,以改变原料中各组分的相对挥发度,来实现精馏分离芳烃和非芳烃的一种工艺过程,如目的产物为单苯时多采用此工艺。选择哪种溶剂是这两种工艺的关键所在。将直接影响到抽提装置的效率、操作费用及设备投资。根据所用溶液的不同,可分为 Udex工艺、Distapex工艺、Sulfolane工艺(即环丁砜法)、Morhylane工艺、SED工艺等等。其中,Udex工艺和Distapex工艺相对于其他工艺优势不大,不作为芳烃抽提的首选工艺,故本文不再论述。
一、Sulfolane工艺
Sulafolane工艺是目前使用最广泛的一种工艺。它以环丁砜为溶剂,包括抽提塔、抽余油水洗塔、抽提蒸馏塔、回收塔、水分馏塔和溶剂再生塔等6部分。 环丁砜抽提工艺芳烃回收率高,原料范围宽,生产成本低,装置可以实现国产化,可抽提C6-C11范围内的芳烃,对碳钢不腐蚀。但为了防止环丁砜发生老化分解,必需定期加入添加剂,一种为抑制环丁砜发泡用的5%的硅油-混合芳烃消泡剂,另一种为调节系统PH值用的单乙醇胺。
1.抽提塔
溶剂油从塔顶进入,原料进入抽提塔下部,逆向接触后,塔顶出抽余油,塔底出富溶剂油。塔底有回流芳烃进入。
2.抽余油水洗塔
抽提塔顶采出的抽余油经换热后进入抽余油水洗塔的下部,同时芳烃罐油水分离后的水相进入塔顶,塔顶采出非芳烃。水洗后的水从塔底排出。
3.抽提蒸馏塔
抽提塔底部的富溶剂油与分贫溶剂换热后抽提蒸馏塔项,进行提馏操作,抽提蒸馏塔底为富含芳烃的第二溶剂油,而少量芳烃和轻质烷烃从塔顶排出,经过冷却后进入回流芳烃罐进行油水分离,油相作为回流芳烃回到抽提塔底,水相与抽余油水洗塔塔底的水一起进入水分馏塔。
4.回收塔
蒸馏塔底的第二溶剂油进入回收塔中部,进行减压将溶剂与芳烃分开,贫溶剂从塔底排出,塔顶馏出物经冷却后进入芳烃罐,进行油水分离,油相一部分作为回流回收塔顶,其余作为芳烃产品送入精馏系统。
5.水分馏塔
抽余油水洗塔与回流芳烃罐中的水进入水分馏塔,以除去水中的微量非芳烃,塔顶馏出的水蒸气冷凝后进入回流芳烃罐。下部的水蒸气由进入溶剂再生塔。而分流塔的热源为回收塔底的贫溶剂油。
6.溶剂再生塔
回收塔底的贫溶剂油换热一部分作为回流,另一部分进入溶剂再生塔,进行溶剂再生。溶剂再生后从塔顶排出,塔底排渣。
二、Morphylane工艺
Morphylane工艺以N-甲酰基玛琳(NFM)为溶剂,工艺过程为ED塔和汽提塔两步。NFM性能好,不腐蚀碳钢,工艺流程简单,设备和能耗较低,单苯抽提装置的投入产出比大,可作为仅抽提单苯装置的首选工艺。近年来,国内外对Morphylane工艺流程进行了改进,我国科研单位针对其难以得到高纯度的芳烃,芳烃中少量溶剂难以分离的弱点,在原工艺的基础上增加了兩上油水分离,将ED塔和汽提塔塔顶采出的非芳烃和芳烃分别进行油水分离,使水与贫油剂混合后进行循环。降低总能耗,提高芳烃纯度。
1.ED塔
溶剂NFM从塔顶进入,原料进入ED塔的中部,溶剂在下降的过程中将各种芳烃吸收到溶剂中。塔顶排出非芳烃和少量的芳烃,设非芳烃回流来回收微量溶剂。富含芳烃的溶剂从塔底抽出,进入汽提塔。
2.汽提塔
汽提塔用来分离芳烃与溶剂,以使溶剂再生,塔顶产品精馏分离得到两种苯和甲苯产品,塔底产品NFM贫溶剂经过热交换后被送入ED精塔循环使用。
三、SED工艺
SED工艺是以环丁砜为溶剂,同时加入助溶剂COS形成复合溶剂,工艺过程包括预分馏、抽提蒸馏、芳烃精制和溶剂再生四部分,是我国化工科学研究院开发的专利技术。苯产品可以达到优级品标准且总操作费用显著降低,SED工艺的产品不产生有机氮,并且苯的收率高。因此是生产苯和甲苯时的首选工艺。
1.预分馏
C6-C8馏分进入预分离塔,在塔顶切出C6-C7馏分作为抽提蒸馏的进料,而C8+馏分由从塔底排出。
2.抽提蒸馏
贫溶剂油从塔的上部进入,原料从ED塔中部进入,经过抽提蒸馏,非芳烃蒸汽从塔顶引出,经冷凝冷却后,一部分作为回流返回到抽提蒸馏塔顶部,其余作为副产品送出界区。从ED塔底出来的富溶剂油进入溶剂回收塔,在减压精馏下,一部分作为产品采出,一部分苯作为回流。回收塔底的贫溶剂油经过换热后回到ED塔。作为分离芳烃和非芳烃的主要设备,ED塔上段为回收溶剂段,中段为抽提精馏段,下段为芳烃提浓段。
3.芳烃精制
混合芳烃经白土处理以除去痕量的烯烃,进白土处理后的混合芳烃进入苯塔。苯由侧线采出,甲苯从苯塔塔底采出。
4.溶剂再生部分
回收塔底的贫溶剂一部分进入溶剂再生罐,在较高真空条件下,除掉溶剂中的机械杂质和聚合物,以保证溶剂质量。
四、抽提蒸馏与液液抽提的组合工艺
我国石油化工科学研究院在抽提蒸馏和液液抽提工艺的基础上,开发出环丁砜抽提蒸馏与液液抽提组合工艺专利技术。由预分馏、抽提蒸馏和液液抽提三部分组成。
预分馏:分馏塔可以为一个普通的蒸馏塔,在塔顶得到富含苯的第一馏分,塔底得到混合二甲苯,塔中得到含少量苯的甲苯馏分。分馏塔也可以为两塔串联,第一个塔为苯馏分切割塔,从中得到第一馏分,第二塔为脱戊烷塔,从中得到第二馏分,塔底为混合二甲苯。
富含苯的第一馏分进入抽提蒸馏系统,而含少量苯的甲苯馏分则进入液液抽提系统。
抽提蒸馏与液液萃取的组合工艺可以能够直接分离得到纯苯,并且能同时回收甲苯和二甲苯。投资低,易于实施,适合于对原有的液液抽提工艺进行大幅度扩能改造。
参考文献
[1]王峰.芳烃抽提环丁砜降解问题分析及对策.[J],炼油与化工,2012,12.
[2]郝慧秋等.芳烃抽提工艺技术探讨.[J],炼油与化工,2009,3.
[3]姜丹,曹发海.芳烃抽提工艺的应用及研究进展[J],齐鲁石油化工,2009,37.