CN1660970A - 萃取精馏分离芳烃所用的复合溶剂及使用方法 - Google Patents
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Abstract
一种萃取精馏分离芳烃所用的复合溶剂，包括68～98.8质量％的主溶剂、1～30质量％的助溶剂和0.2～2.0质量％的水，所述的主溶剂选自砜类化合物、甘醇类化合物、N－甲酰基吗啉或N－甲基吡咯烷酮，助溶剂选自具有两个苯环的烃类化合物，两个苯环可相互连接形成稠环，也可通过单一的化学键相连。该复溶剂适用范围宽，可从芳烃含量较低的原料中回收高纯度的混合芳烃，芳烃收率高，助溶剂损失少，能耗低。
Description
技术领域
本发明为一种萃取精馏分离芳烃所用的复合溶剂及使用方法，具体地说，是一种利用萃取精馏从烃类混合物中回收高纯度芳烃所用的复合溶剂及使用方法。
背景技术
目前，从催化重整汽油或裂解加氢汽油等烃类混合物中分离芳烃的方法主要有液液抽提法和萃取精馏法。液液抽提法应用最广的主要有以甘醇类为溶剂的Udex、Tetra工艺和以环丁砜为溶剂的Sulfolane法。液液抽提能以较高收率获得高纯度BTX产品。萃取精馏是利用溶剂对烃类各组分相对挥发度影响的不同而从烃类混合物中分离芳烃的方法。相比而言，萃取精馏较适于处理高芳烃原料，所用溶剂一般为单纯的N-甲酰基吗啉、N-甲基吡咯烷酮、环丁砜等。
US5310480提出了一种萃取精馏分离芳烃的工艺。特点是只用一个含有再沸器的萃取蒸馏塔及旋风分离器将原料中的芳烃和非芳烃分离，采用含水溶剂，溶剂回收过程借助于水蒸气汽提。该法选择的溶剂是含水的砜类、甘醇、甘醇醚类等。虽然该法流程相对较简单，但由于受含水溶剂溶解性的限制，实施表明当采用合理溶剂比时，容易在萃取精馏塔上部形成两个液相，不仅影响操作控制，而且会显著降低芳烃的回收率。
US2003/0042125A1公开了一种混合溶剂萃取精馏分离芳烃的方法，所述混合溶剂由主溶剂环丁砜和至少一种助溶剂构成，助溶剂包括3-甲基环丁砜、N-甲基-2-吡咯烷酮、苯乙酮、异氟乐酮及吗啉，助溶剂与主溶剂的含量之比为0.1∶1～20∶1。此种混合溶剂改善正庚烷/苯的相对挥发度的效果显著优于各单纯溶剂，因此有助于芳烃与非芳烃的分离。但由于不同类型的有机溶剂混合后，于较高温度下在系统中循环，存在热化学不稳定、溶剂劣化加剧的问题，甚至影响正常操作。
CN1393507A提出了一种抽提蒸馏分离芳烃的方法及使用的复合溶剂，复合溶剂包括主溶剂和助溶剂，还有改性剂。所述的助溶剂选自C8～C11芳烃中的任意一种或两种具有不同碳数芳烃的混合物，该复合溶剂用于抽提蒸馏回收芳烃时，可显著缓和溶剂回收操作条件，提高芳烃回收率，并可使得到的芳烃呈中性。但该助溶剂本身的选择性仍不够理想，沸点偏低，一般为140～200℃，在用于C6～C7馏分萃取蒸馏分离芳烃时的损耗量较大，对沸点范围较宽馏分的萃取蒸馏不适用。
现有的萃取精馏工艺对原料中芳烃含量有一定要求，一般不能低于50质量％，否则萃取精馏塔上部易形成两个液相，塔板效率严重下降，操作难于控制。在萃取精馏工艺中使用单一的选择性溶剂，在溶剂回收过程中，由于受到溶剂热分解温度的限制，很难将溶剂与芳烃彻底分离，芳烃回收率不能很高。另外，由于在操作过程中产生的局部过热引起的溶剂分解导致芳烃污染，使芳烃的纯度受到影响。
发明内容
本发明的目的是提供一种萃取精馏分离芳烃所用的复合溶剂及使用方法，所述的复合溶剂具有较高的溶解性和选择性，并且在使用中易于调控，在保持高的芳烃收率及质量下，可降低萃取精馏操作的物耗和能耗。
本发明提供的萃取精馏分离芳烃所用的复合溶剂包括68～98.8质量％的主溶剂、1～30质量％的助溶剂和0.2～2.0质量％的水，所述的主溶剂选自砜类化合物、甘醇类化合物、N-甲酰基吗啉或N-甲基吡咯烷酮，助溶剂选自具有两个苯环的烃类化合物，两个苯环可相互连接形成稠环，也可通过单一的化学键相连。
本发明在常规的萃取精馏选择性溶剂中加入少量含有二个苯环的化合物为助溶剂，显著增强了溶剂对芳烃的溶解能力，因此，可处理沸点范围较宽、芳烃含量较低的原料。与用单一溶剂进行的萃取精馏相比，本发明提供的复合溶剂可减少溶剂用量，提高芳烃回收率。
附图说明
图1为本发明使用复合溶剂进行萃取精馏的流程示意图。
具体实施方式
本发明提供的复合溶剂包括主溶剂、助溶剂及水。主溶剂在复合溶剂中占多数，决定复合溶剂的主要性质，主溶剂中含少量水可使溶剂的选择性提高。助溶剂是混合溶剂中的关键组分，使得复合溶剂具有一些特殊的性质，如增强对芳烃及非芳烃的溶解性，降低萃取精馏汽液相界面张力，改善传质性能等，从而有效地改进萃取精馏工艺，改善芳烃质量、提高芳烃收率。
本发明复合溶剂中主溶剂砜类化合物、甘醇类化合物、N-甲酰基吗啉或N-甲基吡咯烷酮，其中砜类化合物选自环丁砜、3-甲基环丁砜、二甲基砜或二正丙基砜，优选环丁砜；甘醇类化合物选自三甘醇或四甘醇。
所述的助溶剂为具有两个苯环的烃类化合物，两个苯环可以相互连接形成稠环，如萘或烷基萘；两个苯环也可通过单一的化学键相连，如联苯、二苯基甲烷、二苯基乙烷或二烷基苯甲烷。烷基萘的烷基和二烷基苯甲烷中的烷基分别优选C1～C3的烷基。优选的助溶剂为1-甲基萘、2-甲基萘、1-乙基萘、2-乙基萘、联苯、二苯基甲烷或二苯基乙烷。
复合溶剂中助溶剂的含量优选5～20质量％，主溶剂含量优选78～98.8质量％。本发明复合溶剂中还含有0.2～2.0质量％的水，微量的水明显增强了混合溶剂的选择性，因而萃取精馏可分离出高纯度的苯、甲苯和二甲苯。
使用本发明复合溶剂进行萃取精馏分离芳烃的方法，包括如下步骤：
(1)将含有芳烃的C6～C8烃类混合物引入萃取精馏塔的中部，与从萃取精馏塔上部引入的复合溶剂接触进行萃取精馏，将萃取精馏塔塔底排出的富含芳烃的富溶剂从中部引入溶剂回收塔，塔顶物流经分离得到非芳烃和水，将非芳烃排出体系，所述的复合溶剂包括68～98.8质量％的主溶剂、1～30质量％的助溶剂和0.2～2.0质量％的水，所述的主溶剂选自环丁砜、3-甲基环丁砜、二甲基砜、二正丙基砜、三甘醇、四甘醇，N-甲酰基吗啉或N-甲基吡咯烷酮，优选环丁砜，助溶剂选自具有两个苯环的烃类化合物，两个苯环可相互连接形成稠环，也可通过单一的化学键相连，优选1-甲基萘、2-甲基萘、1-乙基萘、2-乙基萘、联苯、二苯基甲烷或二苯基乙烷，
(2)将(1)步所述的富溶剂在溶剂回收塔中进行分离，塔顶排出的物流经冷凝后分离出芳烃和水，将芳烃排出体系，回收塔底得到的贫溶剂返回萃取精馏塔循环使用。复合溶剂中助溶剂的含量为5～20质量％，主溶剂含量为78～98.8质量％。
上述步骤(1)步中，萃取精馏塔适宜的理论塔板数为30～65，复合溶剂入塔温度90～125℃、塔底温度140～175℃，塔压力0.10～0.3MPa，溶剂比2.8～5.0，回流比为0.2～1.0。将从萃取精馏顶部分离出的水作为汽提水引入回收塔底部。
(2)步中溶剂回收塔的适宜的理论塔板数为8～28，塔顶压力0.035～0.05MPa，回流比为0.4～1.0，塔顶温度为50～80℃，塔底温度为160～185℃。将塔顶分出的水作为汽提水引入回收塔底部。此步骤中，通过控制溶剂回收过程中汽提水的量，塔的操作温度和压力来控制复合溶剂中的水含量。
本发明提供的复合溶剂适用于从芳烃含量较低的原料中萃取精馏回收芳烃。原料C6～C8烃类混合物中芳烃的含量为30～98质量％。适宜用本发明复合溶剂萃取精馏分离芳烃的原料为催化重整汽油和裂解加氢汽油。
下面结合附图进一步说明本发明。图1中，富含芳烃的原料由管道1进入换热器101，换热后通过管道4进入萃取精馏塔102，复合溶剂经管道15从上部进入萃取精馏塔102。经萃取精馏，非芳烃蒸汽经冷凝后由管道5进入回流罐103，静置分层后非芳烃产品经管道6送出装置，少量水经管道8流入溶剂回收塔104下部。萃取精馏塔塔底富含芳烃的富溶剂经管道7进入溶剂回收塔104，经水蒸汽减压汽提蒸馏后，芳烃及水经冷凝后由管道9进入回流罐105静置分离，芳烃由管道10送出装置，分出的水作为汽提介质先经管道11进入换热器106换热，再经管道12进入溶剂回收塔104底部。回收塔底得到贫溶剂由管道13进入换热器106与汽提水换热，再由管道14进入换热器101与原料换热，最后由管道15进入萃取精馏塔顶部循环利用。
下面通过实例进一步说明本发明，但本发明不仅限于此。
实例1
以重整脱戊烷油C6～C7馏份为原料，其组成列于表1。按图1所示的流程进行萃取精馏分离苯和甲苯，使用的选择性溶剂为本发明所述的复合溶剂，其中含84质量％的环丁砜、15质量％的1-甲基萘和1.0质量％的水。萃取精馏、溶剂回收塔的操作条件见表2，分离结果见表3。
实例2
按实例1的方法进行萃取精馏分离苯和甲苯的操作，不同的是所用的复合溶剂为84质量％的环丁砜、15质量％的二苯基甲烷和1.0质量％的水。萃取精馏、溶剂回收塔的操作条件见表2，分离结果见表3。
对比例
按用CN1393507A的方法进行萃取精馏分离苯和甲苯，使用原料同实例1，使用的复合溶剂为84质量％的环丁砜、14质量％的C9芳烃和2.0质量％的改性剂N-甲酰基吗啉。萃取精馏、溶剂回收塔的操作条件见表2，分离结果见表3。
由表3可知，本发明与使用复合溶剂的CN1393507A的萃取精馏工艺相比，在溶剂比较低，各塔操作参数较为缓和的条件下，不仅使芳烃产品收率进一步提高，达到99.85～99.91％，还使芳烃产品的纯度由99.80％提高到99.98％。另外，本发明方法分离得到的混合芳烃和非芳烃组分中，助溶剂的含量较对比例大大减少，说明分离过程中损失的助溶剂量大大降低。
表1
| 组分 | 含量，质量％ |
| 烷烃C5C6C7C8 | 1.0011.459.945.00 |
| 环烷烃C5C6C7C8 | 0.511.201.270.83 |
| 芳烃C6C7C8 | 19.8046.202.80 |
| 总计 | 100.00 |
表2
| 项目 | 实例1 | 实例2 | 对比例 | |||
| 萃取精馏塔 | 溶剂回收塔 | 萃取精馏塔 | 溶剂回收塔 | 萃取精馏塔 | 溶剂回收塔 | |
| 理论板数溶剂(质量)比溶剂入塔温度，℃塔顶回流(质量)比塔顶操作压力，MPa塔顶温度，℃汽提水(质量)比塔底温度，℃ | 403.21100.40.15101-163 | 16--0.60.045650.015172 | 403.21100.40.15101-164 | 16--0.60.045650.015173 | 404.01100.40.15103-175 | 16--1.00.04575-179 |
表3
| 项目 | 实例1 | 实例2 | 对比例 |
| 混合芳烃纯度，％非芳，ppm助溶剂，ppm收率，质量％ | 99.982001099.91 | 99.98180299.85 | 99.8019009599.13 |
| 非芳烃助溶剂，ppm芳烃，质量％ | 250.19 | 100.32 | 1201.87 |
Claims (11)
1、一种萃取精馏分离芳烃所用的复合溶剂，包括68～98.8质量％的主溶剂、1～30质量％的助溶剂和0.2～2.0质量％的水，所述的主溶剂选自砜类化合物、甘醇类化合物、N-甲酰基吗啉或N-甲基吡咯烷酮，助溶剂选自具有两个苯环的烃类化合物，两个苯环可相互连接形成稠环，也可通过单一的化学键相连。
2、按照权利要求1所述的复合溶剂，其特征在于复合溶剂中助溶剂的含量为5～20质量％，主溶剂含量为78～98.8质量％。
3、按照权利要求1或2所述的复合溶剂，其特征在于所述主溶剂中砜类化合物选自环丁砜、3-甲基环丁砜、二甲基砜或二正丙基砜，甘醇类化合物选自三甘醇或四甘醇，助溶剂选自烷基萘、联苯、二苯基甲烷、二苯基乙烷或二烷基苯甲烷。
4、按照权利要求1或2所述的复合溶剂，其特征在于所述的主溶剂选自环丁砜，助溶剂烷基萘的烷基和二烷基苯甲烷中的烷基分别选自C1～C3的烷基。
5、按照权利要求1或2所述的复合溶剂，其特征在于所述的烷基萘选自1-甲基萘、2-甲基萘、1-乙基萘或2-乙基萘，二烷基苯甲烷选自二甲基苯甲烷。
6、一种萃取精馏分离芳烃的方法，包括如下步骤：
(1)将含有芳烃的C6～C8烃类混合物引入萃取精馏塔的中部，与从萃取精馏塔上部引入的复合溶剂接触进行萃取精馏，将萃取精馏塔塔底排出的富含芳烃的富溶剂从中部引入溶剂回收塔，塔顶物流经分离得到非芳烃和水，将非芳烃排出体系，所述的复合溶剂包括68～98.8质量％的主溶剂、1～30质量％的助溶剂和0.2～2.0质量％的水，所述的主溶剂选自环丁砜、3-甲基环丁砜、二甲基砜、二正丙基砜、三甘醇、四甘醇，N-甲酰基吗啉或N-甲基吡咯烷酮，助溶剂选自具有两个苯环的烃类化合物，两个苯环可相互连接形成稠环，也可通过单一的化学键相连，
(2)将(1)步所述的富溶剂在溶剂回收塔中进行分离，塔顶排出的物流经冷凝后分离出芳烃和水，将芳烃排出体系，回收塔底得到的贫溶剂返回萃取精馏塔循环使用。
7、按照权利要求6所述的方法，其特征在于复合溶剂中助溶剂的含量为5～20质量％，主溶剂含量为78～98.8质量％。
8、按照权利要求6所述的方法，其特征在于所述的主溶剂选自环丁砜，助溶剂选自烷基萘、联苯、二苯基甲烷、二苯基乙烷或二烷基苯甲烷。
9、按照权利要求6所述的方法，其特征在于(1)步中萃取精馏塔的理论塔板数为30～65，复合溶剂入塔温度90～125℃、塔底温度140～175℃，塔压力0.10～0.3MPa，溶剂比2.8～5.0，回流比为0.2～1.0。
10、按照权利要求6所述的方法，其特征在于(2)步中溶剂回收塔的理论塔板数为8～28，塔顶压力0.035～0.05MPa，回流比为0.4～1.0，塔顶温度为50～80℃，塔底温度为160～185℃。
11、按照权利要求6所述的方法，其特征在于所述的C6～C8烃类混合物中芳烃的含量为30～98质量％。
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