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1、HUAIHAI INSTITUTE OF TECHNOLOGY分离工程 期末论文芳烃分离技术进展Aromatic separation technology progress学院：化学工程学院专业班级：化学工程与工艺 化工081学生姓名：王雷学号：050811119指导教师：戴卫东（副教授）2011 年6 月期末论文中文摘要芳烃分离技术进展摘要:芳烃分离包括精馏、共沸蒸馏、溶剂抽提、抽提蒸馏、吸附分离、渗滤分离 结晶分离和络合分离等技术。工业上广泛应用的是溶剂抽提法，按所用溶剂 的不同可分为Udex法、环丁砜(Sulflane)法、IV甲基毗咯烷酮(Arosolvan) 法、二甲基亚砜(DMS
2、O)IFP法及V 甲酰基吗啉(Formex)法等。世界上已 建成的芳烃装置基本采用前两种方法。国内早期建设的装置大多采用Udex 法，所用溶剂已逐步改为四乙二醇醚，近年来新建的装置多采用Sulfolane关键词：热稳定性；中石油；乙二醇；选择性；消耗量期末论文外文摘要Aromatic separation technology progressAbstract: Aromatic separation include distillation, four boiling distillation, solvent extraction, extraction distillation, ads
3、orption separation, filtration separation, crystal separation and complexation separation techniques. Industry is widely used, according to the formulation of solvent extraction solvent can be divided into Udex method, ring butyl sulphone (Sulfo - lane) method, IV a methyl pyrrole (Arosolvan) method
4、, dimethyl sulfoxide (DMSO) V IFP method and a armour acyl benzopyrazine Formex)? (method, etc. The world has been built by aromatic device basic before two kinds of methods. The construction of domestic early Udex method, and USES mostly device used by solvent has gradually changed in recent years,
5、 four new glycol aether of Sulfolane law; many use device .Keywords: Thermal stability; Petrochina; Glycol; Selective; consumption1.引言简介了国内外芳烃分离溶剂抽提的5种方法：Udex法、环丁砜(Sulfolane)法、W 一甲基吡咯烷酮(Arosolvan )法、二甲基亚砜(DMSO)IFP法及W甲酰基吗啉 (Formex)法。比较了抽提蒸馏(ED)、重整汽油抽提蒸馏脱苯工艺(SED)和环丁砜 工艺技术经济指标。1.1 芳烃抽提技术(二级标题)1.1.1 Ude
6、x 法以二甘醇(DEG)和二乙二醇胺(DGA)为溶剂，抽提塔为筛板塔。操作条件： 120140C，溶剂比(相对进料而言，下同)1017，回流比(相对进料而言，下 同)1. 01. 4,溶剂含水质量分数8%10%。芳烃回收率为：苯99. 5%， 甲苯980 ，二甲苯950。消耗指标(以每吨芳烃计，下同)为：蒸汽14 1. 9 t,电 1236 kW h,水41 100 t,溶剂0. 55 kg。此法特点：溶剂除上述2种外，还可用三乙二醇醚等，汽提塔采用正压操作。用 DEG和DGA做溶剂时，抽提产品能耗为3. 193X10。J / t。采用三乙二醇醚作溶剂 时，产品能耗降至2. 129X10 J/
7、t,产能提高20%30%。用四乙 二醇醚作溶剂时，产品能耗降至1. 916X10。J/t,产能提高10%20%。 美国UOP公司与美国联合碳化物公司联合开发了Udex改进工艺Carom芳烃抽提工艺。此工艺采用一种混合溶剂，即四甘醇与三乙二醇醚 的混合物，这样 不仅可以提高产品质量和回收率，而且处理量可提高40% 100% ，同时能耗 降低30%以上。1 2 Sulfolane 法Sulfolane法是以环丁砜为溶剂，抽提塔采用筛板塔或转盘塔。操作条件：70 99C ， 溶剂比2. 03. 5，回流比0. 40. 6，溶剂含水质量分数0. 6% 0. 7%。 芳烃回收率：苯99. 9% ，甲苯9
8、9. 0% ，二甲苯96. 5% 。消耗指标：蒸汽0. 8 t,电6. 3 kW h,水31 t,溶剂0. 13 kg。 此法特点：流程简单，无芳烃水洗塔及水分馏塔，投资和消耗低，芳烃回收率高； 原料范围宽，可抽提CC的芳烃；成品塔需负压操作；对碳钢不腐蚀；溶剂为 环丁砜。1 3 Arosolvan 法Arosolva n法是以W甲基吡咯烷酮为溶剂，抽提塔为混合沉降槽。操作条 件： 3060C ，溶剂比7. 7，回流比0. 81. 2，溶剂中含二甘醇质量分数45% 芳烃回收率为：苯99. 9% ，甲苯99. 0% ，二甲苯96. 0% 。消耗指标：蒸汽 0. 8 t,电 1l kW h,水30
9、 t,溶剂0. 18 kg。此法特点：选用W 甲基吡咯烷酮与二甘醇二元溶剂，烯烃由残油层去除，不 必自土吸附；抽提蒸馏塔负压操作，溶剂无需经常再生；流程较复杂。1. 4 IFP法IFP法是以DMSO为溶剂，抽提塔为转盘塔。操作条件：30cI=,溶剂比78, 回流比032，溶剂含水质量分数90。芳烃回收率：苯999 ，甲苯980 ， 二甲苯90. 0%。消耗指标：蒸汽2. 25t,电9. 43 kWh,水26t,溶剂0. 14 kg。此法特点：可抽提重芳烃（如煤油芳烃）。采用高烯烃质量分数的原料，不必 加氢处理；采用丁烷反抽提法,流程复杂；溶剂较便宜,但热稳定性差；溶剂为 二甲基亚砜。1. 5
10、Formex法 Formex法是以W甲酰基吗啉为溶剂，抽提塔为搅拌填料筛板塔。操作条 件：4070 cI=,溶剂比6. 0。芳烃回收率：苯99. 9%,甲苯99. 0%，二甲 苯97. 0%。消耗指标：蒸汽0. 650. 85 t,电 1013 kW h,水810 t, 溶剂0. 1 kg。 此法特点：利用芳烃和水回流的方法抽提；抽提物中芳烃用与水共沸蒸馏的方法 回收。1 6 各种方法的分析分析这5种芳烃抽提工艺，可以看到以环丁砜为溶剂的Sulfolane法抽提操 作条件比较缓和,溶剂比只有2. 03. 5；溶剂含水质量分数低；回流比略高于 IFP法的，而低于其他者。Sulfolane法和Fo
11、rmex法能耗较低，而芳烃回收率较高， 产品纯度也高,但后者溶剂来源相对困难,且工业经验少,所以没有前者应用广 泛。Sulfolane法和Udex法装置投资较低。溶剂对芳烃的溶解能力决定着溶剂的 流率, 因此也就决定着装置投资和操作费用；同时它又决定着分离效果和芳烃产品的纯 度。溶剂对芳烃的溶解能力由高至低依次为：W甲基吡咯烷酮，四乙二醇醚， 环丁砜，W 甲酰基吗啉，二甲基亚砜，三乙二醇醚，二乙二醇醚。而选择性 以环丁砜和二甲基亚砜为最好，三乙二醇醚和W 甲酰基吗啉次之，W 甲基 吡咯烷酮较次。因为原料与溶剂在抽提塔内进行液一液逆流连续操作，两相应有 较大的密度差，所以要求溶剂的密度比芳烃的高
12、，差值越大越有利于分离。而溶 剂相与芳烃相问的界面张力越小，黏度越小，越有利于传质和传热。在常用的芳 烃抽提溶剂中，环丁砜的密度较大。溶剂的沸点越高，与所抽提芳烃的沸点差越 大，越便于用分馏的方法分离。环丁砜、三乙二醇醚和W甲酰基吗啉的沸点比 催化重整或加氢裂解汽油原料的干点高6080 cI=。化学稳定性以环丁砜、四乙 二醇醚和W甲酰基吗啉为较佳。它们的起始分解温度大于220C ,在正常操作 温度下不会产生分解。溶剂的比热容小，回收时消耗的热量就少。芳烃抽提常用 溶剂中环丁砜的比热容较小。综上所述，常用的芳烃抽提溶剂以环丁砜为最好，其次是W甲酰基吗啉，而后 者却越来越受到关注。这是由于：（1）
13、其沸点只有244 cl二，较环丁砜（285C）低， 且其分解温度大于230C，溶剂消耗量少，回收简便；(2)使用过程中不需添加 pH值调节剂和氮气保护；(3)与其他芳烃抽提工艺相比，其能耗可以降低20% 40% ； (4)无毒、无腐蚀，且化学稳定性好。用W甲酰基吗啉为溶剂，采用液 一液抽提、抽提精馏或者两法配合使用，有利于芳烃精制。2. 芳烃的抽提蒸馏分离抽提蒸馏(ED)工艺克服了环丁砜液一液抽提分离苯过程中存在的投资费 用和操作费用较高的问题。目前，国内已开发出重整汽油抽提蒸馏分离苯工业成 套技术(SED)。该工艺可以处理含苯质量分数高或低的原料。该技术在中石油大 连石化分公司150 kt
14、/ a重整汽油分离苯装置中得到工业应用，并一次开车成功。2. 1 SED工艺流程 该工艺由预分馏、抽提蒸馏、溶剂回收、溶剂再生以及产品后处理等单元组成。抽提蒸馏塔操作条件为：塔顶压力(绝压)0. 1 MPa，溶剂质量比4. 1，塔顶 回流比0. 3,助溶剂质量分数19%，塔底温度138 cl=。回收塔操作条件为：塔 顶压力(绝压)0. 1 MPa,塔顶回流比1. 0,塔底温度176 .2. 2 工艺比较以150 kt/a重整汽油c馏分分离苯项目为基础，表1比较了SED工艺、ED工 艺和Sulfolane法的技术经济性指标。由表1可知，与现有工艺相比，SED工艺 具有流程简单，易于操作，投资省，
15、能耗低，苯产品收率高的优势，其技术经 济指标较优。裹1 t整汽油脱苯工艺技术经济指标对比项目SED工艺ED工艺 Sulfolane法投资塔数/台4 4 9 设备总数/台 68 66 85投资/万元 3 000 3 000 5 000 每吨原料的消耗指标冷却水/ t l2 13 8 电 / (kW h) l0 l0 l2 蒸汽/ t 0. 62 0. 61 0. 81 溶剂 /kg 0. 050. 10 0. 050、10 0. 100. 15产品物性 含苯质量分数/% 399. 95 399. 95 399. 90 结晶点/C $5. 45 $5. 45 $5. 45苯收率/% 99. 5 9
16、0. 0 99. 8 非芳烃中含苯质量0. 3 5. 06. 0 W0. 2 分数/%3 结束语我国是芳烃生产和消费大国，拥有数十套大规模生产装置，许多新装置还在 建设中。目前芳烃抽提溶剂主要采用四甘醇、W 甲基吡咯烷酮和环丁砜，而 使用后者作为抽提溶剂的仅有石家庄焦化厂、上海宝钢焦化厂、上海石化等企业。 为提高装置竞争力和加强环境保护，越来越多的芳烃装置将采用W甲酰吗啉抽 提工艺，新建或改造装置一次W 甲酰吗啉添加量为每万吨芳烃1418 t。抽 提蒸馏以其投资小，能耗低，收率高等优点成为国内芳烃生产的创新性工艺技 术，经工业应用验证是重整汽油脱苯生产苯产品和无苯清洁汽油的理想技术，可 在同类装置新建或扩建改造中
