CN104058916A

CN104058916A - 萃取精馏分离芳烃的吗啉类混合溶剂及分离芳烃的方法

Info

Publication number: CN104058916A
Application number: CN201410309452.8A
Authority: CN
Inventors: 陈春玉; 黄超明; 李毅; 卢乔森; 肖英; 丁亮; 李博; 谢辉辉
Original assignee: Southwest Research and Desigin Institute of Chemical Industry
Current assignee: Southwest Research and Desigin Institute of Chemical Industry
Priority date: 2014-07-01
Filing date: 2014-07-01
Publication date: 2014-09-24

Abstract

本发明公开了一种萃取精馏分离芳烃的吗啉类混合溶剂及分离芳烃的方法，所述的吗啉类混合溶剂为N-甲酰吗啉（NFM）和N-乙酰吗啉（NAM）混合，其中一种溶剂在混合溶剂中所占比例为5～95%（重量），所述的萃取精馏分离芳烃工艺中的装置包括含再沸器和冷凝器的萃取精馏塔、溶剂回收塔、预热器、管道、泵、储罐和仪表等。通过吗啉类混合溶剂在萃取精馏分离芳烃工艺中的应用研究，发现吗啉类混合溶剂能降低纯溶剂的凝固点，也能满足现有的芳烃抽提工艺。混合溶剂与纯溶剂相比，选择性好，且具有凝固点更低，尤其适用于冬天或者寒冷地区，用泵进料时，无需在管道和原料罐上增加伴热装置，能耗低，操作使用更方便。

Description

萃取精馏分离芳烃的吗啉类混合溶剂及分离芳烃的方法

技术领域

本发明属于溶剂制备领域，具体为一种可降低纯溶剂的凝固点，克服因天气原因，用于萃取精馏分离芳烃的吗啉类混合溶剂及利用该混合溶剂分离芳烃的方法。

背景技术

从石油苯或焦化苯中分离芳烃即苯、甲苯、二甲苯主要有两类方法。一类是液-液抽提法，该法实质上是液-液抽提与溶剂回收的联合过程。另一类则是萃取精馏法。与液-液抽提法相比，萃取精馏法具有流程简单、操作简单、设备投资抵、能耗低等优点，尤其适合于从高芳烃含量的烃类混合物中回收芳烃。该法利用溶剂对烃类各组分相对挥发度的影响，通过萃取精馏操作实现芳烃与非芳烃分离。操作时，原料从萃取精馏塔中部加入，溶剂从塔的上部加入，非芳烃从塔顶脱除，塔底得到的含芳烃的富溶剂再进入溶剂回收塔进行精馏，分离得到芳烃和贫溶剂，贫溶剂经过换热后返回萃取精馏塔循环使用。所用的溶剂一般为单纯的甘醇类、环丁砜、N-甲基吡咯烷酮(NMP)、NFM等。

甘醇类和环丁砜类溶剂均略显酸性，为保持循环溶剂酸碱度的稳定，防止设备腐蚀，需定期从回流芳烃罐中加入一定数量的单乙醇胺。甘醇类和环丁砜类溶剂沸点很高，回收和再生辅助流程长，在高的操作温度下，能量和溶剂消耗较大。甘醇类和环丁砜类溶剂热稳定性能差，使用中需氮气保护。环丁砜在运行过程中还易起泡，给操作带来一定的困难。

NMP在芳烃抽提工艺中，降解比较严重，产品中会含有有机氮，对芳烃产品有影响，且在处理苯馏分、甲苯馏分和二甲苯馏分时，公用工程的消耗会随原料的变重而显著增大。

专利EP0329958为Krupp Koppers(K.K)公司开发的抽提蒸馏Morphylane工艺，采用NFM溶剂，可以同时获得高质量的苯和甲苯，工艺流程简单，溶剂消耗量少，回收简便，其选择性明显优于NMP，与环丁砜工艺相比能耗可以降低20％-40％。由此看来，NFM溶剂是迄今公认的一种优良的芳烃抽提溶剂。

发明内容

本发明的目的在于提供可降低纯溶剂NFM的凝固点，而且不影响其在芳烃抽提过程中对芳烃/非芳烃分离效果的一种萃取精馏分离芳烃的吗啉类混合溶剂。

本发明的另外一个目的为提供一种利用该吗啉类混合溶剂分离芳烃的方法。

本发明目的通过下述技术方案来实现：

一种用于萃取精馏分离芳烃的吗啉类混合溶剂，该吗啉类混合溶剂包括NFM和NAM，以质量百分含量计，NAM在混合溶剂中所占的质量百分含量为5～95％；NFM所占的质量百分含量为5～95％。

作为优选，用于萃取精馏分离芳烃的吗啉类混合溶剂包括NFM和NAM，以质量百分含量计，NAM在混合溶剂中所占的质量百分含量为10～90％；NFM所占的质量百分含量为10～90％。

更进一步优选，用于萃取精馏分离芳烃的吗啉类混合溶剂包括NFM和NAM，以质量百分含量计，NFM在混合溶剂中所占的质量百分含量为50％；NAM所占的质量百分含量为50％。还可以优选NFM的质量百分含量为60％，NAM的质量百分含量为40％的混合溶剂。还可以优选NFM的质量百分含量为70％，NAM的质量百分含量为30％的混合溶剂。还可以优选NFM的质量百分含量为80％，NAM的质量百分含量为20％的混合溶剂。

一种利用吗啉类混合溶剂萃取精馏分离芳烃的方法，包括如下步骤：

将烃类混合物从萃取精馏塔的中部引入，溶剂从萃取精馏塔的上部引入，塔顶得到非芳烃，塔底排出的富含芳烃的富溶剂从中部引入溶剂回收塔进行精馏，分离得到芳烃和贫溶剂，再将分离后得到的贫溶剂引入萃取精馏塔循环使用。所述的萃取精馏塔的压力为0.08MPa～0.18MPa，溶剂入塔温度为90℃～120℃，塔顶温度为80℃～120℃，塔底温度为150℃～180℃，溶剂比4～6，回流比0.1～1.0。所述的溶剂回收塔的塔顶压力为0.04MPa～0.05MPa，塔底温度为180℃～190℃，塔顶回流比0.5～1.0。

在萃取精馏中，溶剂对产品纯度、收率及过程的经济性起着决定性作用。NFM作为一种无毒、无腐蚀、化学稳定性好、耗能低的芳烃抽提溶剂，主要问题在于其凝固点较高，为23℃，在气温低于23℃时易结冰，使用时，不仅要用蒸汽吹扫原料罐和管道，还要增加伴热装置，给操作带来极多不便，而且NFM一旦在管路中发生凝固，会严重影响正常生产。本专利的目的是通过加入其它组份来降低NFM的凝固点，克服因溶剂凝固带来操作上的不便，并最大限度地发挥萃取精馏段选择性溶剂分离芳烃和非芳烃的作用，提高萃取精馏溶剂的选择性和操作稳定性。本发明使用的吗啉类混合溶剂是在NFM中加入和NFM性质相近的NAM。NAM同NFM一样是一种性能优良的溶剂，无腐蚀，化学性能稳定，分解温度也是大于220℃，沸点为246℃，仅比NFM高3℃，凝固点为10℃，比NFM低了13℃。

经研究发现，NFM和NAM按一定比例混合形成的吗啉类混合溶剂，其凝固点可以达到-23℃，并且拥有优良的芳烃分离性能，在萃取精馏分离芳烃工艺中，减少了伴热装置，从而减少了因纯溶剂凝固带来的各种不便。

本发明提供的萃取精馏分离的原料为石油苯或焦化苯。

与现有技术相比，本发明的有益效果为：

(一)、本发明提供的萃取精馏分离芳烃的吗啉类混合溶剂，凝固点范围为-23～23℃。

(二)、吗啉类混合溶剂的优点是粘度小，塔内基本无发泡现象，凝固点低，在冬天或寒冷地区，不易结晶冰冻，对管道、泵、储罐不需要蒸汽加热和额外伴热装置，在萃取精馏塔上分离出的苯含量≥99.95％，操作费用低。

附图说明

图1为NFM/NAM混合溶剂的凝固点曲线图；

图2为萃取精馏分离芳烃的工艺流程图。

具体实施方式

作为优选，NAM在混合溶剂中所占的质量百分含量为10～90％；NFM所占的质量百分含量为10～90％。更进一步优选，NFM在混合溶剂中所占的质量百分含量为50％；NAM所占的质量百分含量为50％。还可以优选NFM的质量百分含量为60％，NAM的质量百分含量为40％的混合溶剂。还可以优选NFM的质量百分含量为70％，NAM的质量百分含量为30％的混合溶剂。还可以优选NFM的质量百分含量为80％，NAM的质量百分含量为20％的混合溶剂。

萃取精馏分离芳烃的方法，其工艺流程图见附图2，待分离的芳烃/非芳烃3由萃取精馏塔1中部加入，吗啉类混合溶剂4由1塔的上部加入，非芳烃7从1塔的顶部采出，含有芳烃的溶剂(富的混合溶剂8)从1塔的底部采出后引至后接的溶剂回收塔2中，通过蒸馏将芳烃与富的混合溶剂分离，芳烃5从2塔塔顶采出，贫的混合溶剂6从2塔塔釜采出，又被重新引入1塔循环使用。

下面结合具体实施方式对本发明作进一步的详细描述。

但不应将此理解为本发明上述主题的范围仅限于下述实施例。

实施例1：

萃取精馏分离芳烃的原料为石油苯中C_6～8的烃类混合物，具体组成见表1；

所用的吗啉类混合溶剂为NFM和NAM按照比例6:4(质量％)混合，该混合溶剂的凝固点为-11℃；

萃取精馏分离芳烃的方法，其工艺流程图如附图2所示，所用萃取精馏塔(1塔)和溶剂回收塔(2塔)都为填料塔：材质不锈钢，塔径Φ20mm，填料为不锈钢丝网填料；两塔均为绝热保温；

按图2所示的流程进行萃取精馏分离芳烃。萃取精馏塔中，溶剂比为5，回流比为0.5，溶剂入塔温度为110℃，塔顶温度为101℃，塔顶压力0.08MPa，塔底温度为170℃；溶剂回收塔中，回流比0.8，塔顶压力0.04MPa，塔底温度190℃。

萃取精馏分离芳烃结果见表2。

实施例2：

按实例1的原料组成和相同的工艺条件进行萃取精馏分离芳烃的操作，不同的是所用的吗啉类混合溶剂为NFM和NAM按照比例9:1(质量％)混合，该混合溶剂的凝固点为17℃；萃取精馏分离芳烃结果见表2。

实施例3：

按实例1的原料组成和相同的工艺条件进行萃取精馏分离芳烃的操作，不同的是所用的吗啉类混合溶剂为NFM和NAM按照比例1:9(质量％)混合，该混合溶剂的凝固点为-6℃；萃取精馏分离芳烃结果见表2。

对比例：

按实例1的原料组成和相同的工艺条件进行萃取精馏分离芳烃的操作，不同的是所用的溶剂为NFM纯溶剂，萃取精馏分离芳烃结果见表2。

表1萃取精馏分离芳烃的原料组分

由表2可知，选取相同的原料组成，相同的萃取精馏工艺条件，只是溶剂不同，本发明使用的NFM/NAM吗啉类混合溶剂(实例1)所分离出的芳烃产品收率和纯度与使用纯NFM溶剂(对比例)的相当，且吗啉类混合溶剂的凝固点(-11℃)还比纯NFM溶剂(23℃)降低了34℃，能够更好地适应冬天或寒冷地区条件，无需增加伴热装置，操作费用更低。

使用实例2和实例3的吗啉类混合溶剂所分离出的芳烃产品收率和纯度也与使用纯NFM溶剂(对比例)的相当，在正常天气下使用无任何问题，只是凝固点有可能达不到寒冷地区的要求，故在使用时，根据现场情况，可适当对混合溶剂配比做出调整。

Claims

1.一种萃取精馏分离芳烃的吗啉类混合溶剂，其特征在于：该吗啉类混合溶剂包括NFM和NAM，以质量百分含量计，NFM在混合溶剂中所占的质量百分含量为5～95%；NAM所占的质量百分含量为5～95%。

2.根据权利要求1所述的萃取精馏分离芳烃的吗啉类混合溶剂，其特征在于：该吗啉类混合溶剂包括NFM和NAM，以质量百分含量计，NFM在混合溶剂中所占的质量百分含量为10～90%；NAM所占的质量百分含量为10～90%。

3.根据权利要求1所述的萃取精馏分离芳烃的吗啉类混合溶剂，其特征在于：该吗啉类混合溶剂包括NFM和NAM，以质量百分含量计，NFM在混合溶剂中所占的质量百分含量为50%；NAM所占的质量百分含量为50%。

4.根据权利要求1所述的萃取精馏分离芳烃的吗啉类混合溶剂，其特征在于：该吗啉类混合溶剂包括NFM和NAM，以质量百分含量计，NFM在混合溶剂中所占的质量百分含量为60%；NAM所占的质量百分含量为40%。

5.根据权利要求1所述的萃取精馏分离芳烃的吗啉类混合溶剂，其特征在于：该吗啉类混合溶剂包括NFM和NAM，以质量百分含量计，NFM在混合溶剂中所占的质量百分含量为70%；NAM所占的质量百分含量为30%。

6.根据权利要求1所述的萃取精馏分离芳烃的吗啉类混合溶剂，其特征在于：该吗啉类混合溶剂包括NFM和NAM，以质量百分含量计，NFM在混合溶剂中所占的质量百分含量为80%；NAM所占的质量百分含量为20%。

7.一种利用权利要求1至权利要求3中任意一项权利要求所述的萃取精馏分离芳烃的方法，其特征在于包括如下步骤：

将烃类混合物从萃取精馏塔的中部引入，吗啉类混合溶剂从萃取精馏塔的上部引入，塔顶得到非芳烃，塔底排出的富含芳烃的富溶剂从中部引入溶剂回收塔进行精馏，分离得到芳烃和贫溶剂，再将分离后得到的贫溶剂引入萃取精馏塔循环使用。

8.根据权利要求4所述的萃取精馏分离芳烃的方法，其特征在于：所述的萃取精馏塔的压力为0.08MPa～0.18MPa，溶剂入塔温度为90℃～120℃，塔顶温度为80℃～120℃，塔底温度为150℃～180℃，溶剂比4～6，回流比0.1～1.0。

9.根据权利要求5所述的萃取精馏分离芳烃的方法，其特征在于：所述的溶剂回收塔的塔顶压力为0.04 MPa～0.05 MPa，塔底温度为180℃～190℃，塔顶回流比0.5～1.0。