以环丁砜为溶剂的芳烃萃取精馏操作参数的分析

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1、以环丁砜为溶剂的芳烃萃取精馏操作参数的分析2010-7-21以环丁砜为溶剂的芳烃萃取精馏操作参数的分析上海奕臻化工工程技术有限公司陈振京于莉粗苯加氢精制装置是以粗苯为原料，经加氢精制除去其中硫、氮、氧等有害杂质，通过萃取精馏及芳烃精制得到高纯度苯、甲苯及二甲苯。粗苯加氢后混合芳烃含量高达90％，萃取精馏适用于处理高芳烃含量的原料。其原理是利用溶剂对混合物中不同组分作用能力的不同，导致溶解度越大的组分其泡点被改变（升高）得越多，相对应混合物中各芳烃组分的蒸汽分压的改变(降低)也越大，从而改变了其相对挥发度，将常压下沸点相近的芳烃和非芳烃的组

2、分分离。因此，用于评价萃取精馏技术所用溶剂的主要参数是其对各组分相对挥发度改变的大小。相对挥发度改变的越大，选择性越好，分离越容易。不同的萃取精馏技术在工艺流程上相差不大，按照选用溶剂的性能不同，在能耗、设备尺寸、和投资等存在一定的差异。萃取精馏溶剂的选择萃取精馏溶剂的综合选择条件：（1）对芳烃选择性高，溶解能力大；（2）与萃取原料的密度差大，与芳烃沸点差大，界面张力大；（3）溶剂本身汽化潜热小，比热小，凝点低，粘度小，毒性小，腐蚀性小，化学稳定性及热稳定性好。萃取精馏溶剂性能最重要的参数是溶解度和选择性。目前国内外工业化装置所使用的溶剂

3、有多种，其中环丁砜和N-甲酰吗啉均具有溶解能力强、选择性高、密度大、热稳定性好等优点，可作为优选的萃取精馏溶剂。由于N-甲酰吗啉在循环使用中会发生分解，生成吗啉和甲酸，以致精馏过程中部分甲酸、吗啉会随苯、甲苯一起被蒸发出来，造成全氮、碱性氮含量较高。且生成的甲酸还会腐蚀设备。因此，避免水进入系统是以N-甲酰吗啉为溶剂的萃取精馏工艺的一个关键问题。苯下游最大高端市场为苯乙烯，甲苯下游最大高端市场为二异氰酸醋(TDI）。因苯乙烯催化剂对碱性氮非常敏感，二异氰酸醋(TDI）的生产工艺对全氮含量要求苛刻，凡采用N-甲酰吗啉作为萃取剂，就不可避免地

4、增加了苯、甲苯销售至苯乙烯和TDI最大高端市场的难度。采用环丁砜气液相萃取精馏工艺，可加入少量水作为助溶剂，以提高萃取的选择性；加入单乙醇胺可调节循环溶剂的PH值。采用环丁砜溶剂能明显改善苯、甲苯碱性氮和全氮指标，其萃取精馏后的苯、甲苯可销售至苯乙烯和TDI下游最大高端市场。萃取精馏操作参数的分析萃取精馏塔是整个萃取精馏工艺的核心。萃取精馏塔是混合芳烃分离的第一个塔，其操作的稳定性将直接影响下游塔系，从而影响装置产品纯苯、甲苯、非芳烃的质量和回收率，以及装置的能耗。因此，安全、稳定、合理地操作萃取精馏塔，对芳烃分离起着重要的作用。本文拟对

5、萃取精馏塔主要操作参数进行分析与讨论。物料平衡的稳定保持萃取精馏塔的物料平衡处于一个相对平衡和稳定的状态，才能为整个塔的正常操作创造良好的条件。该塔进料组成中，芳烃含量占90％以上，塔顶非芳烃产量比例很小，因此，应严格执行“物料自动平衡”的原则，塔顶采出由塔顶回流罐液位控制。塔顶采出量过小，导致非芳烃收率降低、芳烃质量变差；塔顶采出量过大，导致芳烃收率降低、非芳烃质量变差，使产品成本加大。对于一个已设计好的塔而言，当芳烃收率过高时，会使芳烃质量变差；当非芳烃收率过高时，会使芳烃损失过大，从而影响非芳烃质量。合理的塔顶产量应靠分析塔顶的组成

6、而判断。溶剂比影响萃取精馏溶剂比的大小将直接影响操作费用，当有充分的热回收时，影响程度减弱，对设备费也有较大的影响。溶剂比加大对传质有利。随着溶剂比加大对传质的作用不是线性关系，当溶剂比足够时，加大溶剂比对传质影响将减弱，重沸器热负荷将随着溶剂比的增大而线性增大。例如：10万吨/年规模粗苯加氢装置的三苯萃取精馏工艺的正常溶剂比是7，如果溶剂比增大到8，则塔底热负荷增加22×104kCal/h，相当于增加了440kg/h蒸汽，约为原设计负荷的10％。可见溶剂比对操作费用的影响程度。由于溶剂用量远远大于进料量，故溶剂操作参数（流量、温度）对塔

7、操作的稳定性影响也很大。推荐采用合理的溶剂用量且恒定不变，即使进料组成有少量波动也不应调节溶剂量，以达到节省操作费用、稳定操作的目的。溶剂温度影响萃取精馏的溶剂比相对较大，溶剂温度对塔的操作费用影响也较大，从而影响其经济性。溶剂温度应和塔板液体温度一致，温度过高，导致重沸器热负荷降低，对传质不利；温度过低，有利于内回流产生，对传质有利，但增大了重沸器的热负荷。溶剂温度存在一个合理值。基于溶剂比大，溶剂进料温度每变化1℃，其热容量变化约为塔重沸器热负荷的1.4％；若进料溶剂温度比塔板温度低5～10℃，其热容量将变化7～14％，相对于增加内回

8、流量1.5～3.1t/h。由于热容量大，影响上升蒸汽热负荷也大，当回流量足够时，增加的内回流将使恒定浓度降低，对传质产生负面影响。为稳定操作，切记不能随意改变溶剂进塔温度。因此，推荐尽可能高、