抽提蒸馏(SED)课件.ppt

1、l苯（B）、甲苯（T）、二甲苯（X）是生产聚苯乙烯、尼龙、涤纶等重要石油化工产品的基础原料。l二十世纪六十年代以来，BTX的生产主要来自催化重整生成油以及蒸汽裂解制乙烯副产的裂解加氢汽油。催化重整生成油是芳烃和非芳烃的混合物，必须从中分离出各种纯的芳烃才能满足工业需要。l工业上常用精馏法分离液体混合物，但它们难以用来分离纯芳烃。l原因之一是相同碳数的烷烃、环烷烃和芳烃之间的沸点差很小，采用普通精馏无法得到高纯度的芳烃产物；l原因之二是芳烃和许多非芳烃都形成共沸物，从而影响芳烃的精馏分离。l从催化重整或裂解加氢汽油中分离BTX，主要有液-液抽提法和抽提蒸馏法。l液液抽提工艺的芳烃质量好、回收率高

2、、对原料的适应性好，比较适合同时分离高纯度的BTX。l与液液抽提相比，抽提精馏工艺具有流程简单、投资省、操作费用低等优点，比较适合从富含苯的窄馏份原料中回收纯苯。工业芳烃抽提工艺工业芳烃抽提工艺方法溶 剂方法名称开 发 商工业化时间工业装置套数*液液抽提法二(三)甘醇(DEG,TEG)UdexUOP/DOW195249四甘醇（TTEG）TetraUnion Carbide196850环丁砜（Sulfolane）SulfolaneShell/UOP1961116N-甲基吡咯烷酮(NMP)ArosolvanLurgi196212二甲亚砜（DMSO）IFPIFP19675抽提精馏法N-甲酰基吗啉(N

3、FM)MorphylaneKRUPP KOPPER196912N-甲基吡咯烷酮(NMP)DistapexLurgi-环丁砜或NFM+助溶剂SEDRIPP20016 工艺原理l抽提蒸馏分离芳烃工艺是利用选择性溶剂从富含芳烃的窄馏分中直接提取某种高纯度芳烃。l原料首先进行预分馏，切除轻、重组分，留下中心馏分送去抽提蒸馏。工艺原理l在抽提蒸馏过程中，通过加入选择性溶剂，提高目的芳烃和其他组分间的相对挥发度，从而使精馏分离成为可能。l溶剂和原料馏份在抽提蒸馏（ED）塔接触形成气液两相，由于溶剂与芳烃的作用力更强，使非芳烃富集于气相，于塔顶排出；l芳烃组分富集于液相并被提纯，于塔底排出。富集芳烃的液相进

4、入溶剂回收塔，在塔内进行芳烃与溶剂的分离，贫溶剂循环使用。基本概念l分离芳烃的原料主要有重整汽油、裂解加氢汽油和煤焦油等。在这些原料中，不仅含有与芳烃沸点相近的非芳烃，而且某些非芳烃可以与芳烃形成各种共沸物。含苯二元共沸物烃 组 分纯组分沸点，共沸物沸点，共沸物组成，w%（苯）正 己 烷68.768.54.7甲基环戊烷71.871.49.32，2-二甲基戊烷79.375.846.3环己烷80.877.751.82，2，3-三甲基丁烷80.976.649.72，4-二甲基戊烷80.576.650.52，3-二甲基戊烷89.879.279.5正庚烷98.480.199.32，2，3-三甲基戊烷99

5、.280.197.7苯80.1-含甲苯二元共沸物烃 组 分纯组分沸点，共沸物沸点，共沸物组成，w%（甲苯）乙基环戊烷103.5103.071，1，3-三甲基环戊烷104.5103.8161，2，4-三甲基环戊烷109.5107.0391，2，3-三甲基环戊烷110.5108.0422，3，4-三甲基戊烷113.5109.0602-甲基庚烷117.6110.3821，3-二甲基环己烷120.1110.696甲 苯110.63-基本概念l对于烃类混合物，在常压范围内气相可作为理想气体处理，通过精馏方法分离关键组分i、j的难易程度可以用相对挥发度ij表征：l式中x为液相摩尔分数，y为气相摩尔分数，为

6、液相活度系数，p为纯组分饱和蒸汽压。相对挥发度越远离1，越有利于精馏分离。在恒沸组成时两组分相对挥发度为1，通过普通精馏方法无法实现恒沸溶液的分离。在式中，pi/pj在通常温度范围内基本不变，改变相对挥发度的唯一途径就是通过加入溶剂来改变其活度系数比i/j。基本概念l加入选择性溶剂后，原料溶液的组分、组成均发生了变化，分子间相互作用改变，因而也使原料组分的活度系数比值发生变化，从而使相对挥发度ij尽可能远离1，有利于精馏分离。这就是抽提精馏的基本原理。ij02468101214020406080100环丁砜的质量百分数ji环丁砜浓度对苯和环己烷活度系数及相对挥发度的关系i，j 代表环己烷、苯，

7、体系除溶剂基的组成为苯51.8%常压时苯-环己烷共沸物（苯的质量分数51.8%）体系加入不同浓度环丁砜溶剂后的活度系数及相对挥发度的变化情况。随着环丁砜浓度的增加，环己烷活度系数i增加快，苯活度系数j增加缓慢，结果使ij增大，可实现苯和环己烷的精馏分离。溶剂的性能l溶剂的性能对抽提蒸馏过程的技术经济起着决定性作用，归纳起来，对溶剂主要有下列几个方面的要求：l溶剂有良好的选择性，能使待分离组分的活度系数增大，提高其相对挥发度；l对于待分离组分是一种良好的溶剂，在精馏操作条件下不出现液液两相分离，否则抽提精馏塔易暴沸，操作不稳定；l与待分离组分有足够的沸点差，利于用精馏方法回收溶剂，循环使用；l溶

8、剂热稳定性强，无腐蚀性，与组分不发生化学反应，从生产安全考虑是比较安全的；l从经济上考虑，溶剂应价廉易得。溶剂l实际上，一个有机溶剂要很好地满足上述要求并不容易，因此，适合工业应用的溶剂，往往是在经过多方面综合权衡后作出选择的。l在抽提蒸馏分离芳烃领域，被普遍接受的有机溶剂主要有N-甲基吡咯烷酮（NMP）、N-甲酰基吗啉（NFM）、环丁砜（SUL）等。不同抽提精馏溶剂下甲基环己烷-苯体系*的相对挥发度溶 剂溶剂量/%（质量）泡点温度，相对挥发度-800.81N-甲基吡咯烷酮87.81402.3N-甲酰基吗啉87.81313.3环丁砜87.81214.2环丁砜-0.8%水（质量分数）87.811

9、34.7环丁砜-10%COS（质量分数）87.81253.6*溶剂、甲基环己烷、苯的质量比为87.8：0.1：12.1，系统压力101kPa。溶剂的选择l从以上抽提蒸馏溶剂选择的要求来看，最关键最根本的是溶剂的选择性问题。一般认为，应该使待分离组分的相对挥发度增大到2以上才可认为是一种较理想的溶剂。l不同溶剂存在时，甲基环己烷-苯体系的相对挥发度。由表中数据可见，加入几种溶剂后，甲基环己烷和苯的相对挥发度由无溶剂时的0.81提高到2以上，表中所列几种溶剂按选择性递减顺序依次为含水环丁砜、环丁砜、环丁砜-COS、N-甲酰基吗啉、N-甲基吡咯烷酮。溶剂的选择l溶剂的溶解能力是抽提精馏溶剂另一个重要

10、的性能指标。l尽管待分离组分在溶剂中有不同的溶解能力，但在抽提蒸馏操作条件下应避免出现液液两相分离，因为一旦在塔板上形成两个液相，溶剂浓度低的液相容易闪蒸暴沸，使抽提蒸馏塔不能稳定操作。l因此在抽提蒸馏塔应保持足够的溶剂比，使得待分离组分溶解于溶剂中形成单一液相，在汽液传质状态下操作。溶剂的溶解能力越大，保持单液相操作的溶剂比就越小，过程的能耗就越低。溶剂环丁砜四氢噻吩砜;四氢噻酚砜溶剂环丁砜项目指标分析方法密度(30)g/ml沸点 凝固点 闪点(开杯)硫,重量%热稳定性,SO2 mg,不大于水,重量%灰份,重量%馏程(760mmHg)（体积%）2-环丁烯砜,（重量%）异丙基环丁砜醚,（重量%

11、）1.2601.270287.327.427.816626.020需要测定,但不规定0.1 282馏出5288馏出95 0.30.5ASTMD 941-83UOP 30-65UOP 599-68ASTMD 482-80ASTMD 1078-83UOP 608-65UOP 608-65影响抽提精馏分离的因素l温度-从对相平衡的影响来看，随着温度升高，溶剂的选择性降低，不利于分离。但温度升高，溶剂溶解能力提高，单液相区变大，有利于避免液液相分离，操作稳定。l压力-提高系统压力，对待分离组分相对挥发度影响不大，但抽提精馏塔容易产生两个液相，不利于稳定操作。影响抽提精馏分离的因择l溶剂比-溶剂比是指进

12、入抽提塔的贫溶剂与进料之比；提高溶剂比，抽提精馏塔塔板上的溶剂浓度提高，不仅提高了溶剂的选择性，同时有利于避免液液相分离，使操作更稳定。但是对一定的抽提精馏塔操作而言，过大的溶剂比不仅增加了过程能耗，同时液相负荷过大，也容易造成液泛。工艺流程及设备lSED工艺包括：原料预分馏和抽提蒸馏。l重整脱戊烷油经预分馏，塔顶得富集苯的C6馏分，塔底得到C7+馏份。C7+馏份直接作为无苯清洁汽油调和组分。工艺流程及设备lC6馏份作为抽提蒸馏的进料，从抽提蒸馏塔的中部进入，循环溶剂从塔上部进入，经过抽提蒸馏，塔顶非芳烃蒸汽经过冷凝冷却后部分回流入ED塔顶部，部分作为非芳烃产品出装置，若烯烃含量满足要求可考虑

13、直接作为6号溶剂油，若烯烃含量偏高，则经加氢或白土处理后作为6号溶剂油。l从ED塔底出来的富溶剂进入溶剂回收塔，经过减压蒸馏后，回收塔苯蒸汽经冷凝后，一部分回流入塔，一部分作为苯产品出装置，塔底贫溶剂大部分经过换热后作为贫溶剂直接循环回ED塔上部，一少部分则经过溶剂再生后回到系统。工艺流程及设备l预分馏塔：其作用是将原料中待分离的芳烃馏分进行切割，得到抽提蒸馏的进料，同时获得高辛烷值汽油组分。lED塔：该塔是利用溶剂分离芳烃和非芳烃的主要设备，分上、中、下三段。上段为溶剂回收段，中段为抽提精馏段，下段为芳烃提浓段。为保证塔板的传质效率和操作弹性，一般分34段进行设计。溶剂与进料烃类在塔内进行多

14、级抽提蒸馏，塔内为汽液两相操作。塔顶得到非芳烃，塔底得到富含芳烃的富溶剂。工艺流程及设备l溶剂回收塔：其作用是将贫溶剂与芳烃彻底分离。来自抽提精馏塔塔底的富溶剂在此塔内进行减压蒸馏，分离得到芳烃与贫溶剂。塔底贫溶剂经过换热后，循环回抽提精馏塔。l溶剂再生罐：在较高真空度下减压蒸馏脱除溶剂中的聚合物及其他杂质，保证溶剂的质量。l白土罐：其主要作用是脱出苯产品中可能存在的微量烯烃。由于从回收塔顶出来的苯产品的纯度已非常高，只有ppm级的烯烃含量，因此，白土的寿命很长。SED抽提精馏回收苯主要操作参数塔 名项 目操作参数 抽提蒸馏塔助溶剂含量/%825溶剂/原料（质量）3.54.5回流/产品（质量）

15、0.00.5贫溶剂入塔温度/95110贫溶剂中苯含量/%0.010.1塔顶压力/MPa0.040.10塔顶温度/80120塔底温度/160178回收塔富溶剂入塔温度/160178回流/产品（质量）1.52.0塔顶压力（绝）/MPa0.040.05塔底温度/170178l抽提精馏法不仅适合从高芳烃含量的原料生产高纯芳烃的场合，而且特别适用于生产无苯清洁汽油、同时回收纯苯的过程。l近年来，随着过程模拟、分离设备以及控制技术的提高，抽提精馏已可用于同时回收高纯BT甚至BTX。与液液抽提法相比，具有设备投资低，流程简单，能耗低等优势；芳烃纯度、收率与液液抽提相当，因此颇具竞争力。抽提精馏工艺不仅在新建装置，而且在高芳烃含量原料的液-液抽提装置的扩能改造、消除瓶颈中都将得到广泛的应用。谢谢大家谢谢大家