芳烃抽提及抽提蒸馏

富 溶 剂
一闪蒸
二闪蒸 回流芳烃罐
贫溶剂
芳烃
抽 提 蒸 馏 汽 提 塔 抽 余 油 水 洗 塔
非芳烃
抽 空
原料油
抽 提 塔
芳烃罐Байду номын сангаас
回 流 芳 烃
汽提水罐
溶 剂 再 生 塔
图 17-19 甘醇类抽提四塔流程
富 溶 剂
一闪蒸 芳烃罐 二闪蒸 回流芳烃罐
芳烃 非芳烃
贫溶剂
抽 空
原料油
抽 提 塔
抽 提 蒸 馏 塔
综合选择性、溶解能力、热稳定性等重要因素，以 环丁砜为最佳，其次为 N-甲酰基吗啉和四甘醇。
（二）抽提过程原理 液液抽提工艺主要是利用溶剂对烃类各组分的溶解度不同和对相 对挥发度影响的不同从烃类混合物中分离出纯芳烃。当溶剂和原料油 在抽提塔接触时，溶剂对芳烃和非芳烃进行选择性溶解形成组分不同 和密度不同的两个相。由于密度不同，使两相能在抽提塔内进行连续 逆流接触。两相组分不同，一相是溶解芳烃的溶剂相（分散相） ，另一 相是非芳烃为主的抽余油相 （连续相） 。 所得溶剂相进入抽提蒸馏塔 （或 汽提塔） ，在该塔中将芳烃与非芳烃彻底分离，抽提蒸馏塔顶底分别得 到回流芳烃和含高纯度芳烃的第二富溶剂；回流芳烃返回抽提塔底， 第二富溶剂则进入回收塔内（或汽提塔下段）进行汽提蒸馏后得到高 纯度的混合芳烃和贫溶剂；抽余油相则进入抽余油水洗塔内进行水洗 后得到非芳烃产品。
混合芳烃纯度，w%
图17-29 环丁砜抽提回流比对混芳纯度的影响曲线
表 17-16 体系 苯-水 甲苯-水 二甲苯-水
芳烃与水共沸物沸点和组成 共沸点/℃ 69.3 84.1 92 共沸物中水含量/%（质量） 8.83 13.5 35.8
四、抽提过程的重要设备—抽提塔
1 塔板间距对塔板效率的影响 2 筛孔直径孔间距对塔板效率的影响 3 分散相流速对塔板效率的影响 4 连续相流速对塔板效率的影响
三、主要影响因素
芳烃抽提过程的影响因素很多，概括为三要素：原料油（抽提进料） 、溶剂 和采用的手段（设备、操作条件等） 。在溶剂和设备结构选定后，操作条件就起 着重要的作用。 在抽提工艺中，溶剂的水含量和抽提操作温度，在决定恰当的选择性和溶 解度上起了重要的调节作用。保证产品纯度的具体手段是回流比，保证芳烃回 收率的手段是溶剂比。适当的回流比、溶剂比和必要的抽提塔塔板数是保证抽 提工艺正常操作的重要手段。
69 83 103 146 174
30.0 2.0 68.0
表 17-12 甘醇类溶剂抽提主要操作参数 项 目 二甘醇 0.8 145 140 16.0 1.16 8.6 0.05 118 147 122 1.9 三甘醇 0.8 120 110 10.4 0.83 6.3 0.04 85 143 110 2.7 四甘醇 0.8 120 110 6.2 0.8 5.0 0.04 102 126 0.05 86 148 4.3
汽 提 塔
汽提水罐
抽 余 油 水 洗 塔
回 流 芳 烃
溶 剂 再 生 塔
图 17-20 甘醇类抽提五塔流程
表 17-11 典型的重整抽提原料油性质 项 目
3
数 据 0.7622 0.89
密度， （20℃） ，g/cm 溴值，g 溴/100g 馏程，℃ 初馏点 10% 50% 90% 干点 组成，w% 烷烃 环烷烃 芳烃
由表 17-12、表 17-13 的数据可见，甘醇类溶剂抽提工艺随着二甘醇、三甘 醇、四甘醇的次序，溶剂比显著减小，过程的能耗和溶剂消耗也减小，而芳烃的 回收率逐渐提高。由于甘醇类溶剂抽提流程都基本一样，因此，由二甘醇改三甘 醇、 四甘醇或由三甘醇改四甘醇的改造工程量都相当小， 而溶剂的升级换代可产 生明显的经济效益。目前，国内已基本淘汰了二甘醇和三甘醇抽提装置，国外尚 有一定数量的三甘醇抽提装置仍在运行。 对于重整生成油的芳烃抽提， 四甘醇抽提工艺具有芳烃产品质量好， 收率高， 能耗低，溶剂价廉易得，对设备腐蚀性小等优势，因此仍不失为一种较好的芳烃 抽提工艺。
N-甲基吡咯烷酮 N-甲酰基吗啉 环丁砜 二甲亚砜 四甘醇 三甘醇
0.20 0.18 0.16
正戊烷 正辛烷 环戊烷 二甲基环己烷
溶解度，重量分数
0.14 0.12 0.10 0.08 0.06 0.04 0.02 0.00 0 25
50
75 100 温度，℃
125
150
175
图 17-5 烃类在四甘醇中的溶解度与温度的关系
二、几种抽提工艺
（一）甘醇溶剂抽提工艺
[22-27]
1952 年，美国 UOP 和 DOW 化学公司开发成功了以二甘醇（DEG）为溶剂 的 Udex 芳烃抽提工艺，在此基础上又陆续对工艺进行了改进，并推出了与二甘 醇同系列的三甘醇（TEG）和四甘醇（TETRA）溶剂。我国科研单位从 50 年代 后期开始， 系统地开展了甘醇类溶剂芳烃抽提工艺的研究， 先后开发成功了二甘 醇、三甘醇及四甘醇抽提工艺，特别是简化的甘醇类溶剂抽提工艺，已得到了广 泛的工业应用。 图 17-19 和图 17-20 分别标绘了甘醇类溶剂抽提工艺四塔和五塔流程示意 图。目前以二甘醇及三甘醇为溶剂的 Udex 流程，已很少使用了，其基本流程与 图 17-19 相似，但还包括芳烃水洗和水分馏系统。
抽提塔 水洗塔 汽提塔 回收塔
水汽提塔
再生罐
原料
芳烃（去精馏）
抽余油
图 17-21 SAE工艺流程简图
表 17-14 项 目 C6~C7 馏份
相对密度（20℃） 馏程/℃ 初馏点 终馏点 溴值/(g Br/100g 油) 硫含量/（mg/kg） — — 2.5 <1.0 67 167 <1.0 <1.0 0.7776
烃在环丁砜中的溶解度与温度的关系
0.035 0.03
正戊烷 正辛烷 环戊烷 甲基环己烷
溶解度，重量分数
0.025 0.02 0.015 0.01 0.005 0 20 30
40
50
60 70 温度，℃
80
90
100
图 17- 8 环丁砜在烃中的溶解度与温度的关系
溶解能力顺序依次为： N-甲基吡咯烷酮 N-甲酰基吗啉 四甘醇 环丁 砜 二甲亚砜 三甘醇。对 BTX 的分离，所选择的溶剂在适当的操作温度下， 其溶解能力在 0.25～0.40 的范围内为最佳。 选择性的优劣次序依次为： 环丁砜 二甲亚砜 N-甲酰基吗啉 四甘醇 三甘醇 N-甲基吡咯烷酮。
0.1
0.01 4 5 6 7 碳数
图 17-1 烃在环丁砜中的相对溶解度（50℃，含水 1w%）
8
9
10
0.08 0.07
正戊烷 正辛烷 环戊烷 甲基环己烷
溶解度，重量分数
0.06 0.05 0.04 0.03 0.02 0.01 0 20
30
40
50
60 70 温度，℃
80
90
100
图 17-7
表 17-17 溶剂比（质量） 2.9 3.4 4.8
筛板抽提塔的塔板效率（环丁砜抽提） 分散相过筛孔线速度/（㎝/s） 12.1 15.5 16.6 塔板效率/% 18.1 20.4 21.0
表17-17 筛板抽提塔的塔板效率
表 17-2 几种工业抽提溶剂的一般性质
溶 剂 分子量 M 99.13 115.14 120.16 78.13 194.24 150.18 比重 d430 1.03 1.15 1.26 1.10 1.16 1.12 沸点 ℃ 206 244 287 189 327 288 凝固点 ℃ -24 21 28 18 -5 -7 粘度 cp 0.97 2.7(70℃) 2.5 4.0 3.5 150℃汽化热 kJ/kg 493 401 514 552 456 656 分解温度 ℃ 230 220 120 237 206
抽提原料的性质 项 目 C6~C7 馏份
芳烃含量%（质量） 苯 甲苯 二甲苯 碳九芳烃 60.5 17.5 42.3 0.7 —
C6～C8 馏份
0.8345
C6～C8 馏份
83.7 45.1 28.8 9.7 0.1
表 17-15 主要工艺操作数据
项 目 抽提塔温度/℃ C6~C7 抽提 C6～C8 抽提 项 目 回 收 塔 压 力 /MPa(绝) 塔顶 塔底 溶剂比(对进料)/w 回流比(对进料)/w 贫溶剂含水量/w% 提 馏 塔 压 力 /Mpa(绝) 提馏塔底温度/℃ 175～180 175～180 70～80 55～65 2.5～3.5 0.3～0.5 〈1.0 0.2～0.3 80～100 65～85 3.5～5.0 0.6～0.9 〈1.0 0.15～0.25 回收塔底温度/℃ 芳烃回收率/% 苯 甲苯 二甲苯 芳烃中非芳烃含量 /（mg/kg） 苯的结晶点/℃ 〉＋5.40 〉＋5.40 ~100.0 99.5～99.9 — 100～300 ~ 100.0 99.3～99.8 97.0～98.0 300～800 175～180 175～180 C6~C7 抽提 0.035～0.045 C6～C8 抽提 0.035～0.045
（二）环丁砜溶剂抽提工艺
1961 年，Shell 公司推出了以环丁砜为溶剂的芳烃抽提工艺（Sulfolane） ， 由于其投资低、芳烃产品质量好、收率高等特点，自从第一套工业装置投产以 来，该工艺得到了广泛的工业应用。国内于 80 年代初，开始致力该工艺的研究 与开发，在有关研究单位和工程设计单位的密切配合下，于 80 年代末期开发成 功了改进的以环丁砜为溶剂的抽提工艺 （SAE） ， 并很快得到了推广应用。 图 17-21 标绘了环丁砜抽提工艺的流程示意图。
抽余油中芳烃含量，w%
1.8 1.6 1.4 1.2 1.0 0.8 0.6 0.4 0.2 0.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5 溶剂比，w