丁淑娟

摘 要：苯系物（BTX）是重要的有機(jī)化工原料，應(yīng)用十分廣泛。本文簡(jiǎn)述了苯系物的分離現(xiàn)狀，就粗苯加氫工藝中苯系物的分離純化進(jìn)行闡述，并分析了影響苯產(chǎn)品質(zhì)量的因素及改進(jìn)措施。為了使芳烴與非芳烴能夠有效分離，一是選擇環(huán)丁砜作為良好溶劑，二是通過對(duì)工藝或者參數(shù)的改進(jìn)，減少二者在萃取系統(tǒng)中的接觸。

關(guān)鍵詞：粗苯;芳烴苯系物;溶劑;分離

中圖分類號(hào)：TQ241 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1003-5168（2019）20-0136-03

Separation of Aromatic Benzenes from Crude

Benzene Hydrogenation Process

DING Shujuan

（Ningxia Vocational and Technical College of Industry and Commerce，Yinchuan Ningxia 750021）

Abstract： The aromatic hudrocarbons（BTX） are important organic raw materials，and are used widely.This paper described the separation status of BTX and the separation in the process of crude benzene hydrogenation， and analyzed the factors affecting the quality of benzene products and the improvement measures. In order to separate the aromatic and non-aromatic hydrocarbons， one is to choose cyclobutyl sulfone as a good solvent， the other is to reduce the contact between the two in extraction system by improving the process or parameters.

Keywords： crude benzene;aromatic hydrocarbons;solvent;separation

芳烴苯系物（苯、甲苯和二甲苯等，簡(jiǎn)稱BTX）是重要的有機(jī)化工原料，是日常生產(chǎn)各類有機(jī)化工產(chǎn)品的基礎(chǔ)，尤其在涂料、醫(yī)藥、塑料及合成橡膠等生產(chǎn)領(lǐng)域廣泛使用。本文就芳烴苯系物的來源及分離現(xiàn)狀進(jìn)行簡(jiǎn)述，總結(jié)概括了粗苯加氫工藝中影響苯系物產(chǎn)品質(zhì)量的因素以及改進(jìn)措施，為寧夏寶豐能源集團(tuán)粗苯加氫工藝中獲取高純度苯系物提供理論支持。

1 芳烴苯系物的分離現(xiàn)狀

目前，工業(yè)生產(chǎn)用到的芳烴苯系物主要來源于石油行業(yè)，大多數(shù)是通過對(duì)原油的催化重整和裂解汽油等工藝手段獲得。但隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)和機(jī)械加工技術(shù)的不斷發(fā)展，從其他產(chǎn)品中獲取芳烴苯系物的技術(shù)逐漸成熟。例如，隨著焦炭需求量的不斷提升，粗苯等副產(chǎn)品的產(chǎn)量日益提高，從副產(chǎn)品粗苯中獲取芳烴苯系物，可以彌補(bǔ)國(guó)內(nèi)芳烴的市場(chǎng)需求，拓寬BTX的原料來源，提高工業(yè)生產(chǎn)中粗苯的附加值，降低成本，提升效益。而如何將粗苯中的苯類產(chǎn)品有效分離并進(jìn)行精制來獲得高純度的苯系物，在實(shí)際生產(chǎn)中顯得尤為重要。

不管是來源于石油行業(yè)的芳烴，還是來源于焦炭工藝過程中的粗苯，都是由芳烴與非芳烴組成的混合物，對(duì)其進(jìn)行分離純化，就是為了得到純度更高的芳烴。目前，按照工藝分離原理，國(guó)內(nèi)外用于工業(yè)化生產(chǎn)較多的芳烴苯系物分離技術(shù)有液-液抽提（溶劑萃?。┖统樘嵴麴s。液-液抽提（溶劑萃取）法主要適用于餾分較寬、芳烴的含量適中（70%左右或更低）的原料，同時(shí)可以獲得芳烴苯系物;抽提蒸餾法主要適用于原料餾分較窄、芳烴含量比較高的萃取工藝中[1]，主要用于生產(chǎn)高純度的單一芳烴。液-液抽提（溶劑萃?。┖统樘嵴麴s兩種分離技術(shù)能否成功的關(guān)鍵在于有機(jī)溶劑的選擇，而一種良好的溶劑需要具備以下條件：對(duì)芳烴的選擇性好、溶解能力強(qiáng)、與芳烴不能形成共沸物、熱穩(wěn)定性及化學(xué)穩(wěn)定性好、無毒無腐蝕、價(jià)廉易得等。選擇滿足上述條件的溶劑并不容易，綜合衡量各方因素后，較成熟的工藝主要有：以甘醇類為溶劑的Udex法，以N-甲基砒咯烷酮為溶劑的Arosolvan法，以環(huán)丁砜為溶劑的Sulfolane法，以二甲基亞砜為溶劑的IFP法，以環(huán)丁砜為抽提蒸餾溶劑的Sed法等。

2 粗苯加氫工藝中芳烴苯系物的分離純化

2.1 粗苯加氫工藝

粗苯加氫工藝是指在一定的溫度、壓力和催化劑條件下，使純氫與粗苯中的雜質(zhì)（氧、氮、硫）發(fā)生反應(yīng)，生成飽和烴和水、氨、硫化氫等，并將它們作為廢氣排出。而加氫后的粗苯通過萃取蒸餾使芳烴與非芳烴分離，提純后的芳烴通過進(jìn)一步精餾制得高純苯、甲苯和二甲苯。例如，寧夏寶豐能源集團(tuán)10萬t/a粗苯加氫精制項(xiàng)目，就是采用低溫苯加氫生產(chǎn)工藝，其所需的主要原料——粗苯為該公司焦化廠生產(chǎn)的副產(chǎn)品之一。該工藝通過脫重塔脫除粗苯C9以上的重組分后進(jìn)行兩級(jí)加氫處理。再采用環(huán)丁砜三苯萃取工藝的萃取系統(tǒng)，生產(chǎn)出純苯、苯系物、重苯、非芳烴混合物等產(chǎn)品。整套精制裝置主要有加氫系統(tǒng)、萃取精餾系統(tǒng)和PSA馳放氣制氫系統(tǒng)，其中萃取精餾系統(tǒng)是粗苯加氫工藝的主要單元。

該粗苯加氫工藝使用環(huán)丁砜作為萃取溶劑，采用液-液溶劑萃取，充分利用烴類各組分在環(huán)丁砜溶劑中的溶解度及選擇性不同的特點(diǎn)，高效萃取分離出不同的苯系物。粗苯加氫后得到非芳烴和芳烴的混合物，芳烴與溶劑環(huán)丁砜的溶解作用力更強(qiáng)，富集于塔底，非芳烴則在塔頂采出。與其他的有機(jī)溶劑相比，環(huán)丁砜的優(yōu)勢(shì)突出。一是對(duì)芳烴苯系物的溶解度大，選擇性和熱穩(wěn)定性好，有利于芳烴和非芳烴的分離，可以節(jié)省消耗;二是環(huán)丁砜腐蝕性小，可延長(zhǎng)碳鋼設(shè)備和管道的使用壽命，從而降低各類裝置的投資費(fèi)用。同時(shí)，環(huán)丁砜作為溶劑也存在一定的弊端，主要有：環(huán)丁砜溶劑本身價(jià)格昂貴，遇氧及高溫時(shí)會(huì)發(fā)生氧化降解等;通過環(huán)丁砜萃取精餾后得到的副產(chǎn)品非芳烴混合物，除了含有C5～C8的烷烴及環(huán)烷烴外（如環(huán)己烷、正己烷、環(huán)戊烷、甲基環(huán)戊烷、甲基環(huán)己烷等），還含有一定比例的未萃取干凈的苯系物（苯、甲苯、二甲苯，其中以苯為主），其中苯的總質(zhì)量分?jǐn)?shù)仍達(dá)70%，這些芳烴與非芳烴組分的沸點(diǎn)接近，容易形成共沸物，使相當(dāng)多的苯未被分離。在造成苯浪費(fèi)和環(huán)境不友好的同時(shí)，其還會(huì)影響非芳烴的品質(zhì)，增加后期分離處理的難度。

2.2 提高芳烴苯系物產(chǎn)品純度的方法

能否增加芳烴苯系物的純度，有效降低非芳烴中苯的含量，從而提高產(chǎn)品的質(zhì)量和企業(yè)收益，是芳烴生產(chǎn)工藝的重要指標(biāo)。影響芳烴苯產(chǎn)品質(zhì)量的因素有很多，主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：一是粗苯原料中芳烴的含量不穩(wěn)定，較高或較低;二是粗苯原料中芳烴的組分或雜質(zhì)成分不恒定，在原有的操作條件下如果不能及時(shí)進(jìn)行調(diào)整調(diào)試，容易造成溶劑的萃取效果不穩(wěn)定，苯系物產(chǎn)品的純度受到影響;三是苯產(chǎn)品質(zhì)量與萃取溶劑系統(tǒng)也有很大的關(guān)系[2]，如系統(tǒng)溫度、溶劑含水量、系統(tǒng)含氧量等。在粗苯加氫工藝中，所使用的萃取溶劑環(huán)丁砜，能否再生并循環(huán)使用以及萃取效果的好壞同樣影響產(chǎn)品的純度和生產(chǎn)的投入成本;四是在操作過程中溫度、壓力和回流量等也會(huì)對(duì)苯的質(zhì)量產(chǎn)生影響。綜合各類影響因素，目前重點(diǎn)從工藝裝置調(diào)整和工藝參數(shù)改變兩方面改進(jìn)生產(chǎn)方法，以進(jìn)一步確保苯系物產(chǎn)品質(zhì)量。

2.2.1 工藝裝置的調(diào)整。工藝裝置調(diào)整主要有工藝流程改造和設(shè)施設(shè)備改造。關(guān)于工藝流程改造，薛春燕[3]提出，新增預(yù)蒸餾系統(tǒng)，將三苯（苯、甲苯、二甲苯）萃取蒸餾工藝改為兩苯（苯、甲苯）萃取工藝，把二甲苯及高沸點(diǎn)的非芳烴工藝切除，減少芳烴與非芳烴的接觸，提高產(chǎn)品質(zhì)量。改進(jìn)后的特點(diǎn)是，芳烴與非芳烴得到有效分離，萃取劑環(huán)丁砜的再生相對(duì)容易，潔凈度較高，而且參與的物料減少，對(duì)萃取劑的影響變小，使產(chǎn)品的純度提高，收益增加。

對(duì)于設(shè)施設(shè)備改造，曹繼溫[4]研究得出，萃取精餾系統(tǒng)的設(shè)備長(zhǎng)期使用后，部分塔盤傾斜和浮閥脫落，造成非芳烴產(chǎn)品含苯量增至60%，三苯產(chǎn)品大量損失。針對(duì)此問題，根據(jù)具體工藝，將萃取精餾系統(tǒng)中的原浮閥塔盤進(jìn)行技術(shù)改造，升級(jí)為高效塔盤，使用后，萃取塔頂?shù)姆欠紵N中苯含量顯著降低，溶劑質(zhì)量提高，產(chǎn)品品質(zhì)提高，工序穩(wěn)定運(yùn)行。

2.2.2 工藝參數(shù)的改變。苯系物中非芳烴含量是保證產(chǎn)品苯、甲苯質(zhì)量合格的重要指標(biāo)，這就要求非芳烴含量必須控制在合理范圍內(nèi)。田勝利[5]研究得出，非芳烴含量與溶劑比、溶劑溫度等因素有關(guān)。因此，根據(jù)所使用的原料來源中含有的各成分比例，根據(jù)具體工藝，適度靈活調(diào)節(jié)環(huán)丁砜溶劑比、溶劑溫度等，以達(dá)到芳烴和非芳烴的最佳分離條件，提高苯系物收率，降低生產(chǎn)成本。黃余東[6]研究得出，苯加氫裝置三苯萃取工藝以環(huán)丁砜為萃取劑，系統(tǒng)長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行后，出現(xiàn)環(huán)丁砜分解劣化、失活嚴(yán)重、萃取效果差、產(chǎn)品銷售困難和價(jià)格低等問題。通過將苯塔進(jìn)料改為熱進(jìn)料，回收塔塔底溫度降低的方式改變工藝參數(shù)，既提高了萃取劑的萃取效果，也保證了苯產(chǎn)品的品質(zhì)。

金培杰[7]提出，在粗苯加氫工藝（采用德國(guó)伍德的低溫KK法萃取蒸餾技術(shù)），萃取蒸餾單元的非芳烴中的含苯量遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于設(shè)計(jì)值，純苯收率過低。針對(duì)這一問題，通過對(duì)塔頂壓力和塔底溫度、溶劑與物料配比、溶劑進(jìn)料溫度、進(jìn)料組分與回流量等方面的調(diào)整，確定最佳操作點(diǎn)，可以將非芳烴中的苯含量由60%降低到10%，提高了純苯的回收率并增加收益。李冠利提出，通過改善循環(huán)溶劑質(zhì)量，減少環(huán)丁砜因操作條件、環(huán)境的變化發(fā)生裂解和變質(zhì)的概率，從而減小溶劑質(zhì)量對(duì)苯產(chǎn)品質(zhì)量的影響，增加收益。

3 結(jié)論

粗苯加氫工藝可以提高粗苯的附加值，得到高純度的苯及苯系物，并增加芳烴的產(chǎn)量，使苯資源得到充分利用。萃取精餾作為該工藝中重要的操作單元，該系統(tǒng)的操作穩(wěn)定性和萃取效果直接影響產(chǎn)品的質(zhì)量。綜合文獻(xiàn)報(bào)道，無論從設(shè)備還是從工藝參數(shù)等方面對(duì)具體工藝進(jìn)行改進(jìn)，主要目的是使芳烴與非芳烴有效分離，使溶劑能夠循環(huán)使用。要想提高萃取系統(tǒng)的萃取效果，一是選擇合適的萃取劑，綜合衡量各方面因素，環(huán)丁砜仍是萃取分離系統(tǒng)中良好的萃取溶劑;二是根據(jù)具體萃取工藝，以減少芳烴與非芳烴相互接觸的目的進(jìn)行設(shè)備和工藝的改進(jìn)，如將三苯工藝改為二苯工藝，或者將塔頂蒸出的非芳烴引入到獨(dú)立的蒸餾系統(tǒng)中，都可以減少芳烴與非芳烴的接觸，將二者有效分離。

參考文獻(xiàn)：

[1]韓鳳山，林克之.世界芳烴生產(chǎn)技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)[J].當(dāng)代石油石化，2006（5）：30.

[2]李冠利.提高苯產(chǎn)品質(zhì)量的研究淺析[J].化學(xué)工程與裝備，2016（6）：60-63.

[3]薛春燕.粗苯加氫精制裝置三苯萃取蒸餾改造[J].燃料與化工，2015（6）：47-51.

[4]曹繼溫.粗苯加氫精制工藝中萃取精餾系統(tǒng)的優(yōu)化[J].燃料與化工，2016（3）：35-39.

[5]田勝利.環(huán)丁砜抽提蒸餾工藝分離芳烴與非芳烴影響因素的分析[J].遼寧化工，2014（6）：705-707.

[6]黃余東.粗苯加氫裝置三苯餾分萃取系統(tǒng)生產(chǎn)工藝的改進(jìn)措施[J].化工管理，2019（7）：190-191.

[7]金培杰.降低苯加氫工藝中非芳烴餾分含苯量[J].燃料與化工，2017（2）：37-38.