淺析苯加氫萃取劑選擇及注意事項

1、焦化粗苯精制工藝溶劑對比及使用注意事項吳長寧潘霄恒（上海寶鋼化工有限公司 寶山分公司 化產(chǎn)品二廠）摘要：本文通過比較 SUL液液萃取工藝和 NFM萃取蒸餾工藝的溶劑特性和工藝特點，對各自優(yōu)劣進(jìn)行了分析； 針對其劣化機(jī)理，提出了各自使用注意事項， 可為焦化粗苯加氫精制 萃取劑的選擇和使用提供一定借鑒。關(guān)鍵詞：粗苯加氫溶劑環(huán)丁砜甲?，斄兆⒁馐马楇狙越陙?，隨著粗苯加氫技術(shù)的發(fā)展，中溫加氫技術(shù)逐漸取代了原 有的酸洗工藝和高溫加氫工藝，所生產(chǎn)的焦化苯在質(zhì)量上處溴指數(shù)外 也基本達(dá)到了石油苯的質(zhì)量指標(biāo)，且成本相對較低。從而推動了國內(nèi) 焦化粗苯加氫精制技術(shù)的迅速發(fā)展，現(xiàn)已成為我國獲得純苯產(chǎn)品的一 個重要途徑

2、，已呈遍地開花之勢。據(jù)各種信息不完全統(tǒng)計，目前焦化 苯加氫精制裝置能力如表1所示。表1:焦化苯加氫精制裝置及規(guī)模（僅列10萬噸以上裝置）公司加工能力公司加工能力公司加工能力河北旭陽30荷澤玉皇10山西美錦10寶鋼化工25江蘇鼎和10山西陽光10山西潞寶20江蘇天裕10順城集團(tuán)10山西二維20江蘇新昌源10唐山中潤10山西太化20徐州天旭10天鐵化工10河北佳化20開灤股份10濰焦集團(tuán)10山東海力16馬鋼股份10武鋼焦化10盛源宏達(dá)16內(nèi)蒙恒坤10徐州天永10鞍鋼焦化15盤錦和運(yùn)10云南大為10云維集團(tuán)12神馬奔騰10云南焦化10包鋼集團(tuán)10沙鋼集團(tuán)10藍(lán)星哈爾濱10常州東昊10山東萊鋼10重慶

3、佐能10河北民海10山西誠宏福1010萬噸以下212旺佰欣化工10山西焦化10合計676本文主要是從環(huán)丁砜萃取工藝和甲?，斄粘樘峁に嚨奶攸c、產(chǎn)品質(zhì)量等方面進(jìn)行了詳細(xì)的分析與對比，并對各工藝條件下萃取劑使用 的注意事項做了一定的闡述，以期為相關(guān)裝置提供參考。1.不同溶劑工藝簡介分離苯、甲苯、二甲苯的方法，自1952年起投入工業(yè)生產(chǎn)的主要有以甘醇類、二甲基亞砜（DMSO ）、N-甲基吡咯烷酮（NMP ）、 環(huán)丁砜（SUL ）、N-甲酰瑪琳（NMF ）為溶劑的液液萃取和萃取精 餾法生產(chǎn)芳烴的工藝。后隨技術(shù)的發(fā)展，前三種工藝逐步被淘汰，目 前焦化粗苯精制裝置以SUL液液萃取和NFM萃取精餾工藝占主導(dǎo)地

4、 位，具體技術(shù)所有方相見表2。表1所列裝置在焦化粗苯加工時，加 氫油的后處理操作方式有萃取精餾、液液萃取后蒸餾兩種方式。雖然工藝不同,但所用的溶劑主要是N-甲?，斄?NFM)、環(huán)丁砜(SUL)或是 這兩種溶劑的組合。表2焦化苯精制工藝采用的溶劑序號技術(shù)方工藝方法溶劑1德國 morphylane萃取精餾NFM2德國 Morphylex液液萃取+抽提蒸餾NFM3意大禾Fomerx液液萃取+抽提蒸餾NFM4美國Axe ns液液萃取+抽提蒸餾SUL5中國石科院萃取精餾SUL+ NFM 或COS6西南院、天科股份萃取精餾N-甲?，斄战M合溶劑1.1環(huán)丁砜液液萃取工藝在環(huán)丁砜液液萃取工藝是從穩(wěn)定塔系統(tǒng)來的C

5、5-C9餾分又稱BTX餾分，在萃取塔用環(huán)丁砜為萃取劑把非芳烴脫除掉 ，汽提塔進(jìn)一 步脫除非芳烴，回收塔把芳烴與萃取劑分離開，回收塔出來的芳烴經(jīng) 白土塔，除去微量的不飽和物后，依次進(jìn)入苯塔、甲苯塔，最終得到 苯、甲苯、二甲苯。 .總定塔水洗塔梆析塔水捉塔回收塔圖1環(huán)丁砜BTX液液萃取工藝流程簡圖1.2甲?，斄蛰腿」に嚰柞，斄蛰腿≌麴s工藝基本上與環(huán)丁砜差不多，都是經(jīng)過萃取蒸 餾塔，塔頂采出非芳，塔底為富溶劑，富溶劑經(jīng)解析塔解析，塔頂采 出苯和甲苯，塔底為貧溶劑，少部分溶劑進(jìn)入溶劑再生系統(tǒng)。圖2甲?，斄蛰腿【s工藝簡圖2、溶劑特性及工藝特點比較2.1溶劑的性能特點比較N-甲?，斄蘸铜h(huán)丁砜都是芳烴的優(yōu)

6、良溶劑。其物化性質(zhì)如表3表3溶劑的物化性質(zhì)溶劑N-甲?，斄窄h(huán)丁砜分子式C5H9O2NC4H8O2S分子量115120密度（d420）1.151.26沸點c242285凝固點c2328粘度 mPa.s(25 C)6.210.3有研究證明，溶劑相對于苯、甲苯、二甲苯中非芳烴的選擇性SUL> NFM，而溶質(zhì)在各類溶劑中溶解能力順序是 NFM > SUL。對 芳烴抽提中關(guān)鍵組份苯-正庚烷和苯-甲基環(huán)己烷及甲苯-正庚烷和甲 苯-甲基環(huán)己烷體系的選擇性和對應(yīng)芳烴的溶解能力，SUL雖有最佳 的選擇性,但溶解能力卻不如NFM,從選擇性或產(chǎn)品質(zhì)量考慮，SUL 較好；而綜合考慮溶解能力和選擇性,NFM

7、是較優(yōu)良的溶劑。2.2不同三苯分離工藝的特點在SUL液液萃取工藝中，環(huán)丁砜是比較理想的溶劑，環(huán)丁砜液液 萃取用于芳烴抽提已有40年的歷史,它能獲得較高的芳烴收率，也便 于兩相分層和溶劑回收。但該工藝在工業(yè)運(yùn)行中一直是存在一個突出 問題：環(huán)丁砜在抽提過程中存在劣化問題（生成酸性、腐蝕性降解產(chǎn) 物），使其抽提能力下降，主要表現(xiàn)為環(huán)丁砜顏色變深、pH值不斷下 降、設(shè)備腐蝕并形成沉積物以及溶劑損失量增加等。目前 ，國內(nèi)外廣 泛采用的對策是注入單乙醇胺，以減緩因PH值下降造成的設(shè)備腐 蝕，增加了成本而且也增加了操作難度。其次，焦化苯加氫油中芳烴 含量一般在90%左右。因此液液萃取過程應(yīng)用于焦化苯精制時，

8、溶 劑消耗量大：有溶劑循環(huán)、水循環(huán)、烴循環(huán)，萃取得到的苯還需要進(jìn) 一步精餾，流程相對復(fù)雜，而且在萃取過程中需添加消泡劑的克服起 泡的問題。從產(chǎn)品質(zhì)量上考慮，SUL對芳烴萃取中關(guān)鍵組份苯-正庚烷和苯- 甲基環(huán)己烷及甲苯-正庚烷和甲苯-甲基環(huán)己烷體系的選擇性大于 NFM，使SUL工藝裝置甲苯純度普遍高于NFM工藝；環(huán)丁砜不受氮 含量的影響，純苯總氮含量極低，在 0.3ppm以下；同時由于環(huán)丁砜 不存在類似甲?，斄辗纸獬杉姿岷同斄盏膯栴}，較好的克服了NFM工藝中純苯呈堿性、甲苯呈酸性的問題。在NFM萃取蒸餾工藝中，NFM是該萃取精餾技術(shù)的關(guān)鍵，N- 甲?，斄湛梢燥@著改變芳烴和非芳烴間的相對揮發(fā)度，當(dāng)

9、溶劑比為 3: 1時，使常壓下苯的沸點相對升高56 C,而非芳烴沸點變化很小， 這一特性為芳烴萃取精餾分離非芳烴奠定了理論基礎(chǔ)（表3）。該工藝流程相對簡單，無需加水、PH調(diào)節(jié)劑和消泡劑等助劑，能耗也相 對較低。美中不足在于甲?，斄沼鏊追纸獬杉姿岷同斄?，將導(dǎo)致后續(xù)的純苯呈堿性、甲苯呈酸性；同時純苯總氮指標(biāo)和甲苯純度也低于 SUL液液萃取工藝。但就實際情況而言，甲?，斄蛰腿≌麴s所產(chǎn)純 苯和硝化甲苯也能滿足客戶需求。表3溶劑對烴類沸點的影響溶劑名稱XN-甲?，斄窄h(huán)丁砜溶劑比（質(zhì)量比）03:13:1烴類沸苯80136128點C甲基環(huán)已烷101110兩相正庚烷98100兩相沸點差°C苯-甲基

10、環(huán)已烷-21+26苯-正庚烷-18+363.兩種萃取劑使用注意事項3.1 SUL使用注意事項對于環(huán)丁砜劣質(zhì)化機(jī)理，目前尚無定論，但歸納起來主要有以下幾種觀點：一是環(huán)丁砜高溫受熱分解觀點，即高溫下分解為SO2和丁二烯；二是環(huán)丁烯砜雜質(zhì)分解觀點，認(rèn)為環(huán)丁砜本身不分解，僅是 環(huán)丁砜中的環(huán)丁烯砜分解產(chǎn)生 SO2 ；三是環(huán)丁砜氧化降解觀點，氧氣 會使溶劑加速老化變質(zhì)；四是氯離子加劇環(huán)丁砜劣化觀點，氯離子極 易與環(huán)丁砜發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，使其變成酸性物質(zhì)，并在咼溫下與烯烴生 成聚合物，使系統(tǒng)中的PH值迅速下降。為了有效防止分解，可以從以下幾個方面加以防范：首先，在采 購環(huán)丁砜原料過程中，把握產(chǎn)品理化指標(biāo)，特別是

11、熱穩(wěn)定性和環(huán)丁烯 砜的含量應(yīng)作為兩項重要指標(biāo)進(jìn)行控制。其次，在運(yùn)行過程中，應(yīng)采 用減壓操作，盡量降低萃取系統(tǒng)溫度；再次，做好設(shè)備的氣密性試驗， 盡可能減少空氣的影響；最后是控制好添加劑的質(zhì)量和使用劑量。3.2 NFM使用注意事項甲?，斄盏牧踊壳爸饕幸韵聨讉€方面：一是高溫下水會導(dǎo)致 甲?，斄账鉃楝斄张c甲酸，這也是生產(chǎn)中最容易產(chǎn)生的劣化現(xiàn)象； 二是某些金屬元素的影響，特別是鋅會引起甲?，斄瞻l(fā)生催化分解； 三是氧氣進(jìn)入裝置導(dǎo)致甲?，斄毡谎趸?。針對上述劣化現(xiàn)象，在生產(chǎn)過程中需要注意各中間槽及時排水和 設(shè)備投用前期對其表面防腐劑的清除； 同時我公司新一期苯加氫實際 開工經(jīng)驗表明，萃取解析系統(tǒng)再沸器蒸汽漏入問題需在設(shè)備采購階段 予以重點關(guān)注；關(guān)于氧氣的控制，和環(huán)丁砜系統(tǒng)的要求基本一致。4. 結(jié)論 從工藝特點來看，甲?，斄展に嚵鞒毯唵?、能耗低，操作較 為便捷；而環(huán)丁砜工藝在產(chǎn)品質(zhì)量上略勝一籌。 從萃取劑穩(wěn)定性分析，SUL和NFM劣化均對后續(xù)產(chǎn)品造成影 響；環(huán)丁砜使用時需重點關(guān)注