芳烃抽提技术的进展-石科院田龙胜

芳烃抽提技术的进展

田龙胜，唐文成，赵明，高思亮

（中国石化石油化工科学研究院）

摘要：介绍了国内外芳烃抽提技术的发展现状，着重对液-液抽提及抽提蒸馏技术中已工业化的工艺进行了较为全面的分析比较。结果表明：在液液抽提技术中，

Sulfolane及SAE技术较为成熟先进，应用广泛；在抽提蒸馏技术中，针对苯、甲苯

的抽提，国内SED-II工艺具有产品纯度高、收率高，能耗及操作费低的特点，适宜

在芳烃抽提装置新建或扩能改造中推广应用。

关键词：芳烃抽提、液液抽提、抽提蒸馏

1. 前言

苯（Benzene）、甲苯（Toluene）、二甲苯（Xylene）是石油化工的重要基础原料。在炼厂中，催化重整装置的重整生成油和乙烯装置副产的裂解汽油是生产BTX的主要原料。由于原料中同碳数的芳烃和非芳烃沸点接近、会形成共沸物，不能用简单蒸馏获取纯的芳烃，芳烃抽提技术因此应运而生，其工艺路线按原理可分为两大类：液-液抽提和抽提蒸馏。液-液抽提又称为溶剂萃取，是利用溶剂对烃类各组分溶解度不同和相对挥发度影响的不同从烃类混合物中分离出纯芳烃的一种工艺过程；抽提蒸馏是利用选择性溶剂对烃类各组分相对挥发度影响不同的基本原理从窄馏分中直接提取某种高纯度芳烃或芳烃混合物的过程。一般来说，如果原料馏分馏分较窄、芳烃含量较高，宜采用抽提蒸馏工艺；馏分较宽、芳烃含量低的原料宜采用液-液抽提工艺。

随着各国对汽油中芳烃含量尤其是苯含量越来越严格的限制以及芳烃产品本身市场的不断拓展，需要新建一大批芳烃抽提装置或对原有装置进行扩能改造，如何选择最有经济效益的芳烃抽提工艺路线是必然遇到的问题。

2. 抽提溶剂的发展概况

溶剂的选择是芳烃抽提工艺的关键所在，将直接影响到抽提过程的技术指标、装置的效率、操作费用及设备投资。一个好的工业抽提溶剂应具备如下特性：（1）对芳烃的选择性要好，有利于提高芳烃的纯度；（2）对芳烃溶解能力大，以利于降低溶剂比和操作费用；（3）与芳烃的沸点差大，以便与溶剂分离；（4）热稳定性及化学稳定性好，以确保芳烃不被降解物质所污染；（5）无毒、无腐蚀性，便于操作和设备材质选取；（6）价廉易得。目前，用于芳烃抽提的溶剂主要有6种：环丁砜、四甘醇、三甘醇、二甲基亚砜、N-甲酰基吗啉、N-甲基吡咯烷酮。一些研究者深入考察了这些溶剂对芳烃的溶解能力以及选择性[1]。结果表明，综合选择性、溶解能力、热稳定性等重要因素，环丁砜为最佳溶剂，其次为N-甲酰基吗啉和四甘醇。除此之外，环丁砜还具有热稳定性好、比热小、对碳钢无腐蚀性、无毒等优良特性。因此在世界上建成投产的250多套芳烃抽提装置中，以环丁砜为溶剂的占200多套[2]。

为了改进芳烃抽提工艺，世界各国探索了上百种有机或混合溶剂，利用分子模拟研究了分子结构对溶剂性能的影响，探讨在有机溶剂中加入无机盐的影响等。近年来，具有结构

可设计特性的离子液体逐渐引起人们的关注，将离子液体用于抽提蒸馏中，可以代替盐+溶剂用于精馏分离过程，具备了加盐精馏和萃取精馏的双重优点，而不必使用复合溶剂(盐+溶剂)，但目前这类研究还停留在分子设计模拟和实验室小试阶段[3]，并未在工业应用中取得突破。

3. 液液抽提技术的研究进展

目前，世界上已实现工业化的芳烃液-液抽提技术至少有5种：基于甘醇溶剂的 Udex 工艺、基于环丁砜的Sulfolane工艺、基于四甘醇和三甘醇醚混合溶剂的Carom工艺、基于二甲亚砜的 IFP工艺、基于环丁砜溶剂的SAE工艺以及SUPER-SAE-II工艺。其中Udex 工艺采用甘醇为溶剂，分为四塔流程、五塔流程，然而随着溶剂的更新换代，在新建的工业化装置上已经基本不采用甘醇类溶剂的芳烃抽提技术。而IFP工艺所选溶剂为二甲亚砜，因其热稳定性差，采用丁烷反抽提法，流程复杂，工业化数量较少。文献[4]对几种芳烃抽提工艺技术进行了较深入的分析与对比，本文着重探讨Sulfolane工艺、Carom工艺、SAE及SUPER-SAE工艺的研发进展。

3.1 Sulfolane及Carom工艺

1961年，UOP公司和Shell公司联合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。Sulfolane 工艺包括6个塔系，即抽提塔，抽余油水洗塔，抽提蒸馏塔，回收塔，水分馏塔，溶剂再生塔。在使用环丁砜过程中，为了防止环丁砜发生老化分解，必须定期加入添加剂，一种为调节系统 pH 值用的单乙醇胺，另一种为抑制环丁砜发泡用5%的硅油-芳烃消泡剂。环丁砜抽提工艺芳烃回收率高，原料范围宽，可抽提C6-C11范围内的芳烃，对碳钢基本不腐蚀。近年来，UOP 公司对传统的 Sulfolane 工艺进行改进，采用多降液管塔盘，可使处理能力提高约40%。应当说Sulfolane工艺的流程设置以及工程设计都已相当完善了。

1986年，美国UOP公司又开发了Carom工艺，该工艺采用TTEG（四乙二醇醚）溶剂和获专利权的助溶剂联用，以提高溶剂系统溶解能力和对苯的选择性。和Sulfolane工艺相比， Carom工艺建设投资可降低约6-8%。而当原料富含芳烃（>75%）时，因为部分抽余液需要循环，Sulfolane工艺装置的投资明显增加。如果只比较主要设备的投资，则Carom 工艺装置投资可降低约12-15%。此外，Carom工艺还可利用炼厂或化工厂的余热[5]。

3.2 SAE工艺

80年代初，石油化工科学研究院（RIPP）以及当时的北京设计院（BDI）开始致力于环丁砜液-液抽提技术（SAE）的国产化工作，系统进行了该系统相平衡的研究、过程模拟系统的开发、冷模试验以及工程化研究，并于1989年实现工业化。SAE的工艺流程与Sulfolane基本相同，主要在抽提塔的设计和控制方面进行了改进，根据抽提塔中两相负荷分布特点，将抽提塔塔板分3-4段开孔设计，抽提塔采用满塔控制。汽提塔、回收塔采用低压降高效浮阀塔盘，提高了分离效率，增大了操作弹性。此外，还优化了局部的换热流程。SAE工艺具有苯、甲苯和二甲苯产品纯度高、回收率高、溶剂消耗低及能耗低的特点，工艺流程见图1。