李志剛

（中海石油寧波大榭石化有限公司，浙江 寧波 315812）

引言

石油化學(xué)工業(yè)是促進國民經(jīng)濟發(fā)展的核心產(chǎn)業(yè)，對促進科技發(fā)展具有十分重要的意義，目前石油化工產(chǎn)業(yè)正在朝著低能耗、高品質(zhì)、高效率發(fā)現(xiàn)發(fā)展，但目前石油化工產(chǎn)業(yè)中對化學(xué)物質(zhì)的分離主要采用蒸餾法，不僅分離效率低下而且能耗高，無法滿足綠色石油化工生產(chǎn)的需求。

有機溶劑納濾技術(shù)又稱為耐溶劑納濾技術(shù)，是一種近年來新出現(xiàn)的依靠壓力驅(qū)動的膜分離方案，在外界壓力的作用下能夠從有機溶劑中分離出來相對分子質(zhì)量為300～1 100 的溶質(zhì)，具有分離效率高、能耗低、污染小的優(yōu)點。目前納濾膜主要有高分子膜、無機膜、混合材質(zhì)膜三類，高分子膜具有顯著的選擇透過性特點，但無法承受高溫，易溶脹。無機膜能夠耐高溫和有機溶劑，但是選擇透過性差。混合材質(zhì)膜具有以上兩種膜的優(yōu)點，但主要存在著相容性差、填料團聚的不足。本文對有機溶劑納濾技術(shù)在石油化工生產(chǎn)中的應(yīng)用情況進行了研究，總結(jié)了有機溶劑納濾技術(shù)的優(yōu)勢和不足，為優(yōu)化石油化工生產(chǎn)技術(shù)，提高化工生產(chǎn)效率和經(jīng)濟性奠定了基礎(chǔ)。

1 潤滑油分離技術(shù)分析

石油蒸餾后提取的潤滑油中含有大量的石蠟，石蠟的存在會降低潤滑油在低溫情況下的流動性，因此需要將石蠟和潤滑油進行分離。目前行業(yè)主流的分離方案是采用溶劑結(jié)晶+蒸餾的方式進行分離[1]，其原理如圖1-1 所示。在應(yīng)用的過程中首先利用反溶劑結(jié)晶的方式將脫蠟溶劑和潤滑油原液進行攪拌、融合，然后再進行冷卻結(jié)晶，實現(xiàn)對潤滑油原液中石蠟的提取，最后在利用蒸餾的方式將潤滑油原液中的脫蠟溶劑蒸發(fā)掉，獲取高純度、高品質(zhì)的潤滑油。該工藝方案雖然能夠?qū)崿F(xiàn)脫蠟溶劑的循環(huán)利用，但工藝周期長，對提純過程中的各個工藝參數(shù)控制要求極高，難以滿足高效、高可靠性的分離需求。

由于潤滑油原液中石蠟和潤滑油具有不同的相對分子質(zhì)量，因此提出采用有機溶劑納濾技術(shù)，首先將通過轉(zhuǎn)鼓過濾后的潤滑油及脫蠟溶劑混合物進行濃縮過濾，最后再進行蒸餾回收，從而有效降低溶劑蒸發(fā)量，降低在溶劑蒸發(fā)過程中的能量消耗。根據(jù)石蠟和潤滑油相對分子質(zhì)量的不同，在潤滑油分離的過程中主要采用了高分子膜，能夠過濾相對分子質(zhì)量在300 以下的離子，根據(jù)實際驗證，對潤滑油的過濾率達到了96.3%以上，能夠顯著提升潤滑油分離的效率和經(jīng)濟性。該有機溶劑納濾脫蠟原理如圖1-2 所示[2]。

圖1 有機溶劑納濾脫蠟在潤滑油分類中的應(yīng)用

2 有機溶劑納濾技術(shù)在燃油提純中的應(yīng)用

燃油提純對提高燃油利用效率、降低環(huán)境污染具有十分重要的意義，為了從原油中分離出不同類型的成品油，結(jié)合有機溶劑納濾技術(shù)，本文提出了一種新的多級膜分離原油工藝，其流程如下頁圖2 所示[3]。

由圖2 可知，在工作過程中，經(jīng)過預(yù)處理的原油首先注入到一級膜內(nèi)，對相對分子質(zhì)量為300～400 的離子進行過濾，然后過濾液進入到二級膜內(nèi)，對相對分子質(zhì)量小于200 的離子進行過濾，過濾留下的為煤油，過濾透過液為石腦油。當(dāng)把一級截留液加入到截留相對分子質(zhì)量為1 400 的三級膜后，其透過液為常壓柴油，在進一步將過濾液加入到四級膜，其透過液為殘余油，其截留液為瓦斯油。

圖2 多級膜分離原油工藝流程圖

在四級納濾膜中，應(yīng)用最多、要求最嚴格的是一級納濾膜，目前常用的是一種螺環(huán)聚合物膜[4]，其中含有抑制溶脹的剛性單元和提高膜柔性的柔性鏈，其孔徑僅0.19 nm，對超過11 個碳原子的原油化合物的截留率高于70%，極大地提升了對原油的膜分離效果。

多級膜分離原油工藝通過采用不同的納濾膜，在不同的溫度和壓力條件下能夠獲取不同的成品油，具有過濾效率高、經(jīng)濟性好、污染低的優(yōu)點。

3 有機溶劑納濾技術(shù)在芳烴分離中的應(yīng)用

芳烴是一種具有高價值的化工產(chǎn)品，在生產(chǎn)芳烴的過程中涉及有二甲苯的同分異構(gòu)體分離，在分離過程中需要嚴格控制溫度條件，因此傳統(tǒng)蒸餾分離工藝難以滿足高效、高純度分離的要求，為了提高對芳烴分離的效率和精確性，納濾膜選擇了對芳烴具有高親和力的膜，提高了芳烴和其他化合物之間的傳質(zhì)速率，從而實現(xiàn)了快速分離，目前常用的有機溶劑納濾分離技術(shù)包括三類[5]：

第一類是有機溶劑納濾優(yōu)化甲苯歧化工藝，主要是利用P84PI 膜來對甲苯進行回收，在該工藝流程中，放空流股經(jīng)過膜分離設(shè)備后，含有甲苯的溶液重新流回到催化單元，濃縮非芳香烴流被移除。根據(jù)實際驗證，當(dāng)分離原液中的甲苯體積分數(shù)在78%以上時，該工藝對甲苯的分離率達到了69%以上。但由于P84PI 膜的選擇性極差，因此無法滿足高濃度甲苯的分離需求，該分離工藝流程如圖3-1 所示。

第二類是有機溶劑納濾優(yōu)化+催化重整工藝，主要用于提高對芳烴的分離效率，在工作時首先通過有機溶劑納濾優(yōu)化先分離出進料中的芳烴，然后將剩余液體進行濃縮后進行催化重整模塊，提高在分離時的重整效率。該分離工藝流程如圖3-2 所示[6]。

第三類是有機溶劑納濾優(yōu)化+精餾處理工藝，主要是通過兩種工藝的截割，降低進入到精餾塔內(nèi)的芳烴的含量，減少分離時的能耗，提高分離的經(jīng)濟性和效率，其分離工藝流程如圖3-3 所示[7]。

圖3 有機溶劑納濾分離技術(shù)

4 結(jié)論

為了進一步提高石油化工生產(chǎn)技術(shù)水平，本文對機溶劑納濾技術(shù)在石油化工生產(chǎn)中的應(yīng)用情況進行了分析，明確了在潤滑油過濾、燃油提純、芳烴分離中的應(yīng)用現(xiàn)狀和不足，根據(jù)實際分析表明：

1）有機溶劑納濾技術(shù)對潤滑油的過濾率達到了96.3%以上，能夠顯著提升潤滑油分離的效率和經(jīng)濟性；

2）多級膜分離原油工藝，采用不同的納濾膜，在不同的溫度和壓力條件下能夠獲取不同的成品油，具有過濾效率高、經(jīng)濟性好、污染低的優(yōu)點。

3）有機溶劑納濾分離芳烴工藝，能夠根據(jù)不同的分離要求，實現(xiàn)快速、精確、經(jīng)濟的芳烴分離需求，為進一步提升石油化工生產(chǎn)技術(shù)水平、提高石油化工生產(chǎn)效率和經(jīng)濟性奠定了基礎(chǔ)。