CN104073291B

CN104073291B - 一种液液抽提分离柴油中芳烃的装置和方法

Info

Publication number: CN104073291B
Application number: CN201310098647.8A
Authority: CN
Inventors: 葛晓蓉; 史军军; 邹琥; 葸雷; 朱宁; 果卉; 马秀艳
Original assignee: Sinopec Research Institute of Petroleum Processing; China Petroleum and Chemical Corp
Current assignee: Sinopec Research Institute of Petroleum Processing; China Petroleum and Chemical Corp
Priority date: 2013-03-26
Filing date: 2013-03-26
Publication date: 2016-01-20
Anticipated expiration: 2033-03-26
Also published as: CN104073291A

Abstract

一种液液抽提分离柴油中芳烃的装置，包括液液抽提塔（1）、抽余油水冼塔（2）和溶剂回收塔（3），所述的液液抽提塔（1）上部分的直径D₁与下部分的直径D₂的比为0.5～0.9，液液抽提塔（1）下部设置原料进料管线（4），上部设置抽提溶剂进料管线，顶部的抽余油管线（7）与抽余油水冼塔（2）的底部相连，液液抽提塔（1）底部的抽出液管线（11）与溶剂回收塔（3）相连，抽余油水冼塔（2）顶部设有产品排出管线（9），底部设有排水管线（10）。该装置用于液液抽提分离柴油中的芳烃，配合适当溶剂和助溶剂，可生产高十六烷值的柴油，并得到低烷烃含量的芳烃。

Description

一种液液抽提分离柴油中芳烃的装置和方法

技术领域

本发明为一种液液抽提分离芳烃的装置和方法，具体地说，是一种从高芳烃含量的柴油中分离芳烃的装置及方法。

背景技术

在发展低碳经济、循环经济、实现可持续发展的大形势下，油品质量升级步伐明显加快，新的环保法规中关于汽车尾气排放的控制对于柴油质量要求越来越高，特别是对柴油中芳烃含量和十六烷值的要求也越来越严格。在我国，催化裂化柴油（又称轻循环油，LCO）占成品柴油总量的20～30%左右，成为柴油池的重要组成部分。但是，由于国内催化裂化（FCC）装置操作苛刻度不断提高，LCO中芳烃含量均在40%以上，特别是石蜡基以外的原油经催化裂化产生的LCO中芳烃含量更高达60%以上，十六烷值很低。这部分柴油很难满足日益严格的柴油标准，必须通过改质才可作为成品柴油的调和组分。

传统的改质方法是对LCO进行加氢处理，或使柴油中的芳烃饱和，提高一定的十六烷值之后作为柴油的调和组分；或使柴油中的芳烃裂化成小分子烃类，作为高辛烷值汽油的调和组分。受环保要求的限制和市场需求的推动，国内FCC柴油加氢改质的技术得到快速的发展，但是加氢改质工艺的操作费用高、操作条件苛刻，导致柴油的生产成本大幅攀升。因此，开发新的成本低、投资小的非加氢柴油改质技术势在必行。

溶剂抽提技术可以有效分离饱和烃与芳烃，在BTX（苯、甲苯和二甲苯）生产和汽油馏分分离芳烃方面，已经有很多工业化的溶剂抽提工艺，如液液抽提法、抽提蒸馏法等。采用液液抽提技术从柴油馏分中分离出芳烃，不仅可以改善柴油质量，同时得到的芳烃进行处理可以得到高价值的BTX或高辛烷值汽油，不仅可以收到明显的经济效益，还能大大降低环境污染，产生良好的社会效益。

CN102021024A公开了一种制备高质量柴油的系统及其方法，该系统包括抽提装置，通过溶剂抽提脱除柴油中的一部分芳烃，抽余油经过加氢处理得到高质量柴油，抽提出的芳烃出系统。该发明处理的原料多样化，可以是各种柴油，将芳烃从柴油中分离出来，大大提高了柴油的十六烷值，降低了柴油凝点。

CN1769392A也公开了一种劣质柴油的改质方法，该方法由加氢改质工艺和溶剂抽提工艺组合而成，劣质柴油经加氢改质后的液相产物经溶剂抽提分离出其中的大部分芳烃，得到清洁柴油，抽提出的芳烃组分循环回加氢改质装置再次处理。该发明的组合工艺通过发挥各自工艺的特点，可以大幅度降低柴油馏分的芳烃含量，提高柴油馏分十六烷值，且保持较高的柴油收率。

采用溶剂抽提的方法可以有效分离出柴油中的芳烃组分，提高柴油馏分的十六烷值，但是目前对于柴油溶剂抽提改质的研究中，大多使用汽油馏分芳烃抽提的溶剂，如环丁砜、NMP等，所需剂油比大，溶剂回收过程复杂，且对于芳烃含量高的柴油馏分（如芳烃含量高于70%的LCO），会出现溶剂与原料混溶的现象，难于分层分离。

发明内容

本发明的目的是提供一种液液抽提分离柴油中芳烃的装置和方法，该装置和方法可有效分离柴油中的芳烃，生产高十六烷值的柴油，并得到低烷烃含量的芳烃。

本发明提供的液液抽提分离柴油中芳烃的装置，包括液液抽提塔、抽余油水冼塔和溶剂回收塔，所述的液液抽提塔上部分的直径D₁与下部分的直径D₂的比为0.5～0.9，液液抽提塔下部设置原料进料管线，上部设置抽提溶剂进料管线，顶部的抽余油管线与抽余油水冼塔的下部相连，抽余油水冼塔顶部设有产品排出管线，底部设有排水管线，液液抽提塔底部的抽出液管线与溶剂回收塔相连。

本发明装置中的液液抽提塔采用变径塔，塔上部分的直径较下部分小，可增强从柴油中分离烷烃和芳烃的效率，尤其对于芳烃含量高的劣质柴油馏分，液液抽提塔上部直径减小，分离效率提高，更适合于原料中较少含量烷烃的分离。装置流程简单，易于操作，可以改善柴油质量并拓展芳烃资源。

附图说明

图1为本发明方法的流程示意图。

具体实施方式

鉴于柴油馏分馏程范围温度较高，高芳烃含量的原料油不适用抽提蒸馏法，现有技术中液液抽提存在抽提溶剂与原料比大、溶剂与原料混溶，以及溶剂回收困难等问题。本发明针对此问题提供一种采用变径的液液抽提塔分离柴油中芳烃的装置，使用该装置分离柴油中芳烃的方法，采用易将柴油中组分进行分离的抽提溶剂和助溶剂，所用溶剂比低，避免了溶剂与原料油混溶的现象，无需抽余油回流，降低了装置能耗，增大了处理量，分离所得的抽余油十六烷值显著提高，抽出油中烷烃含量不高于5质量%，且抽提溶剂易于回收，可直接减压蒸馏分离。

所述的液液抽提塔为变径塔，塔的上部分直径较小，下部分直径较大，塔上部分的直径D₁与下部分的直径D₂的比优选0.6～0.8。

所述的液液抽提塔直径为D₁的上部分高度与塔总高度的比为0.2～0.7，优选0.3～0.6。

所述的液液抽提塔设置两条溶剂进料管线，一条为抽提溶剂进料管线，设置在液液抽提塔上部，即塔直径较小的部分，优选设置在塔上部分靠近顶端的位置，另一条为助溶剂进料管线，设置在液液抽提塔的下部分，即直径较大的部分，优选设置在变径处，即塔下部分的顶端。

本发明装置中，抽余油水冼塔的上部设有进水管线，底部的排水管线优选与液液抽提塔的助溶剂进料管线相连。

溶剂回收塔的顶部设有贫溶剂排出管线，底部设有抽出油排出管线。

本发明提供的液液抽提分离柴油中芳烃的方法，包括将柴油从液液抽提塔的下部引入，液液抽提塔上部分的直径D₁与下部分的直径D₂的比为0.5～0.9，抽提溶剂从液液抽提塔的上部引入，助溶剂从液液抽提塔下部分的顶端引入，位于柴油引入点和抽提溶剂引入点之间，抽余油从液液抽提塔顶排出进入抽余油水冼塔，富含芳烃的溶剂从液液抽提塔底排出进入溶剂回收塔中部，抽出油从溶剂回收塔底部排出，贫溶剂从溶剂回收塔顶部排出。

所述的抽提溶剂选自N，N-二甲基甲酰胺、乙二醇甲醚、糠醛或吗啡啉，助溶剂优选水。

所述抽提溶剂与柴油的质量比，即溶剂比为0.5～2.0：1、优选0.8～1.5：1、更优选0.9～1.4：1。

所述的助溶剂与抽提溶剂的质量比优选0.02～0.1、优选0.02～0.07。

液液抽提塔上部分的直径D₁与下部分的直径D₂的比优选0.5～0.7。

所述的液液抽提塔直径为D₁的上部分高度与塔总高度的比优选0.2～0.7、更优选0.3～0.6。

液液抽提塔的操作温度为10～100℃、优选20～50℃，压力为0.1～0.5MPa、优选0.1～0.3MPa。

所述溶剂回收塔的操作温度为70～140℃、优选80～120℃，压力为10～50kPa、优选20～40kPa。本发明所述的压力均为绝对压力。

本发明所述方法中，抽余油从液液抽提塔顶部经管线进入抽余油水洗塔，经水洗后得到芳烃含量低的柴油产品。水洗后排出水冼塔的水可作为助溶剂循环回液液抽提塔使用。经过抽提，富含芳烃的溶剂从抽提塔底部经管线进入溶剂回收塔，溶剂回收塔在减压下蒸馏，贫溶剂从溶剂回收塔顶部排出，经脱水处理后可返回到液液抽提塔循环使用；溶剂回收塔底部排出抽出油，抽出油中主要含芳烃和少量烷烃。

本发明所述柴油为高芳烃含量的柴油馏分，其中芳烃含量至少为50质量%、优选芳烃含量至少为65质量%的柴油原料。

所述的柴油选自催化裂化柴油（LCO）、焦化柴油、煤直接液化的柴油馏分和煤焦油的柴油馏分中的一种或几种。

下面结合附图说明本发明方法。

图1为本发明提供的液液抽提分离柴油中芳烃的流程示意图，其中没有将所涉及的泵、换热装置等标出，每一工艺步骤中的某些设备也没有标出，但这对本领域普通技术人员是公知的。

图1中，液液抽提塔1为变径塔，其上部分直径小于下部分直径，劣质柴油经进料管线4进入液液抽提塔1的下部，抽提溶剂经溶剂进料管线5进入液液抽提塔1的上部，助溶剂经助溶剂进料管线6进入液液抽提塔1下部分的顶端，经液液抽提，抽余油经液液抽提塔1顶部的抽余油管线7进入抽余油水洗塔2，水经管线8进入抽余油水洗塔2，经水洗处理后由产品排出管线9排出，为高十六烷值柴油产品，也可用做调和油。水洗处理后的水由底部的排水管线10排出，与进入助溶剂进料管线6的助溶剂混合后进入液液抽提塔1。富含芳烃的溶剂经抽出液管线11进入溶剂回收塔3中部，贫溶剂从塔顶经管线12排出，经脱水处理后返回到液液抽提塔循环使用，抽出油经管线13排出。

下面通过实例进一步详细说明本发明，但本发明并不限于此。

实例1

按图1所示的流程对表1所列性质的柴油原料进行液液抽提分离其中的芳烃，液液抽提塔高度为H，其上部直径小的部分的高度为H₁。抽提溶剂为DMF（N，N-二甲基甲酰胺），在液液抽提塔的上部注入，助溶剂为水，在塔下部分的顶端注入，助溶剂注入点距液液抽提塔底的距离为H₂。液液抽提塔形状尺寸、操作条件及助溶剂注入位置和用量见表2，溶剂回收塔操作温度为110℃、压力为30kPa。经芳烃抽提，非芳烃由塔顶排出，经水洗得到抽余油，富含芳烃的富溶剂经过溶剂分离，得到抽出油，抽余油和抽出油的组成见表3。

实例2

按实例1的方法对表1所列的柴油原料进行液液抽提分离其中的芳烃，不同的是改变抽提溶剂的用量，助溶剂进料位置和用量。液液抽提塔形状尺寸、操作条件及助溶剂注入位置和用量见表2。抽余油和抽出油的组成见表3。

实例3

按实例1的方法对表1所列的柴油原料进行液液抽提分离其中的芳烃，不同的是改变液液抽提塔上下部分直径比，将抽提溶剂改为乙二醇甲醚，并改变其用量。液液抽提塔形状尺寸、操作条件及助溶剂注入位置和用量见表2。抽余油和抽出油的组成见表3。

实例4

按实例1的方法对表1所列的柴油原料进行液液抽提分离其中的芳烃，不同的是改变液液抽提塔上下部分直径比，将抽提溶剂改为乙二醇甲醚，并改变其用量，同时改变助溶剂进料位置和用量。液液抽提塔形状尺寸、操作条件及助溶剂注入位置和用量见表2。抽余油和抽出油的组成见表3。

由表3可知，本发明方法得到的抽余油中芳烃含量降低到15质量%以下，十六烷值显著提高，抽出油中烷烃含量仅有2.5质量%左右。

对比例1

按实例1的方法对表1所列的柴油原料进行液液抽提分离其中的芳烃，不同的是不用助溶剂，得到的抽余油和抽出油的组成见表4。

对比例2

按实例1的方法对表1所列的柴油原料进行液液抽提分离其中的芳烃，不同的是不用助溶剂，采用抽余油打回流的操作，即抽余油与原料油混合后从管线4进入抽提塔，回流的抽余油量为原料油进料量的43%，得到的抽余油和抽出油的组成见表4。

对比例3

按实例1的方法对表1所列的柴油原料进行液液抽提分离其中的芳烃，不同的是采用非变径塔，塔直径为D₂，液液抽提塔高度与实例1所用变径塔高度相同，得到的抽余油和抽出油的组成见表4。

由表4可知，不使用助溶剂会出现互溶现象，而不能进行芳烃分离；若采用提余油回流，则处理量显著降低（降低30%），抽余油收率降低3.4个百分点，十六烷值降低5.2个单位，抽出油中烷烃含量提高，分离效果变差；若采用非变径塔，则抽提塔体积增大，得到的抽余油中芳烃含量增多，十六烷值降低。

表1

烷烃含量，质量%	19.1
		环烷烃含量，质量%	10.5
芳烃含量，质量%	70.4
		单环芳烃含量，质量%	44.1
双环及以上芳烃含量，质量%	26.3
		十六烷值	27.7

表2

项目	实例1	实例2	实例3	实例4
					抽提溶剂	DMF	DMF	乙二醇甲醚	乙二醇甲醚
柴油原料进料量，份/hr	100	100	100	100
					抽提溶剂进料量，份/hr	100	110	90	130
水进料量，份/hr	2.5	4.0	3.0	5.0
					液液抽提塔温度，℃	30	30	30	30
液液抽提塔压力，MPa	0.1	0.1	0.1	0.1
					水进料位置H₂/H	0.6	0.5	0.6	0.5
H₁/H	0.4	0.5	0.4	0.5
					D₁/D₂	0.7	0.7	0.8	0.8

表3

注1：溶剂回收率不包括抽余油水洗水中的溶剂含量。

注2：回收溶剂中烃类主要是原料油中沸点较低的烃类物质，其含量与原料油沸程关系较大。

表4

Claims

1.一种液液抽提分离柴油中芳烃的装置，包括液液抽提塔(1)、抽余油水冼塔(2)和溶剂回收塔(3)，所述的液液抽提塔(1)上部分的直径D₁与下部分的直径D₂的比为0.5～0.9，液液抽提塔(1)下部设置原料进料管线(4)，上部设置抽提溶剂进料管线，顶部的抽余油管线(7)与抽余油水冼塔(2)的下部相连，抽余油水冼塔(2)顶部设有产品排出管线(9)，底部设有排水管线(10)，液液抽提塔(1)底部的抽出液管线(11)与溶剂回收塔(3)相连，在液液抽提塔(1)设置两条溶剂进料管线，抽提溶剂进料管线(5)设置在液液抽提塔(1)上部，助溶剂进料管线(6)设置在液液抽提塔(1)下部的顶端。

2.按照权利要求1所述的装置，其特征在于所述的液液抽提塔(1)上部分的直径D₁与下部分的直径D₂的比为0.6～0.8。

3.按照权利要求1所述的装置，其特征在于所述的液液抽提塔(1)直径为D₁的上部分高度与塔总高度的比为0.2～0.7。

4.按照权利要求1所述的装置，其特征在于所述的液液抽提塔(1)直径为D₁的上部分高度与塔总高度的比为0.3～0.6。

5.按照权利要求1所述的装置，其特征在于抽余油水冼塔(2)底部的排水管线(10)与液液抽提塔(1)的助溶剂进料管线(6)相连。

6.一种液液抽提分离柴油中芳烃的方法，包括将柴油从液液抽提塔(1)的下部引入，液液抽提塔(1)上部分的直径D₁与下部分的直径D₂的比为0.5～0.9，抽提溶剂从液液抽提塔(1)的上部引入，助溶剂从液液抽提塔(1)下部的顶端引入，位于柴油引入点和抽提溶剂引入点之间，抽余油从液液抽提塔(1)顶排出进入抽余油水冼塔(2)，富含芳烃的溶剂从液液抽提塔(1)底排出进入溶剂回收塔(3)中部，抽出油从溶剂回收塔(3)底部排出，贫溶剂从溶剂回收塔(3)顶部排出，所述助溶剂为水。

7.按照权利要求6所述的方法，其特征在于所述的抽提溶剂选自N，N-二甲基甲酰胺、乙二醇甲醚、糠醛或吗啡啉。

8.按照权利要求6或7所述的方法，其特征在于抽提溶剂与柴油的质量比为0.5～2.0：1。

9.按照权利要求6所述的方法，其特征在于所述的助溶剂与抽提溶剂的质量比为0.02～0.1。

10.按照权利要求6所述的方法，其特征在于液液抽提塔上部分的直径D₁与下部分的直径D₂的比为0.6～0.8。

11.按照权利要求6所述的方法，其特征在于所述的液液抽提塔直径为D₁的上部分高度与塔总高度的比为0.2～0.7。

12.按照权利要求6所述的方法，其特征在于液液抽提塔的操作温度为10～100℃，压力为0.1～0.5MPa。

13.按照权利要求6所述的方法，其特征在于所述柴油的芳烃含量至少为50质量％。

14.按照权利要求13所述的方法，其特征在于所述的柴油选自催化裂化柴油、焦化柴油、煤直接液化的柴油馏分和煤焦油的柴油馏分中的一种或几种。