芳烃抽提技术研究进展和应用现状

陈利维，张天嵌

（中国石油宁夏石化公司，宁夏银川750026）

芳烃抽提技术研究进展和应用现状

陈利维，张天嵌

（中国石油宁夏石化公司，宁夏银川750026）

介绍了已经工业化的芳烃抽提工艺方法，对溶剂的选择要求进行了说明，对比了各种溶剂在芳烃抽提应用中的各种性质。简单说明了国内外芳烃抽提工艺在近年的发展，列举了国内芳烃抽提装置采用的工艺情况，展望了芳烃抽提未来发展的方向和要求。

芳烃抽提；溶剂；萃取精馏；收率

苯是汽车尾气中造成空气污染的重要因素，对177种空气毒物的评价结果显示，苯具有致癌作用，长期呼吸含苯的汽车尾气会引起人体抵抗力降低，出现呼吸道感染、败血症等疾病。世界各国新汽油标准都要求降低汽油中苯含量。我国现行车用汽油标准中，规定汽油中苯的体积分数从以前的2.5%降低到不大于1.0%，后续可能进一步降低[1]。苯抽提就成为炼油厂的重要组成部分，一大批以生产高辛烷值汽油的重整装置均设置了苯抽提装置，促进了芳烃抽提技术的发展和改进。另一方面，作为基本有机化工原料的三苯（苯、甲苯、二甲苯）是合成纤维、橡胶、塑料、洗涤剂、染料、医药、香料等的重要原料，世界范围内化学工业的快速发展对于化学三苯的需求量迅速增长，也要求芳烃抽提技术快速发展和大规模应用。

1 芳烃抽提原理

芳烃和非芳烃会形成共沸物，使得难以采用简单蒸馏的方法获得纯芳烃，必须通过抽提萃取的方式才能将芳烃分离出来。虽然芳烃抽提工艺路线多种多样，但按工艺原理可分为液-液抽提和萃取精馏两类。

液-液抽提是利用溶剂对芳烃抽提原料中各种烃类组分溶解度不同，并且能分层形成两个密度不同的液相，实现芳烃和非芳烃分离的工艺过程[2，3]。而萃取精馏是通过向原料中加入极性溶剂，利用溶剂对烃类各组分相对挥发度影响的不同，提高目的芳烃和其他组分间的相对挥发度，实现芳烃和非芳烃分离的工艺过程。通常液-液抽提工艺设有专门的汽提塔，而萃取精馏将抽提过程和汽提过程在一个塔器内完成[4]。

2 芳烃抽提溶剂的选择

至今，在世界上已经建成投产的芳烃抽提装置中，主要有以下工艺技术：UOP的甘醇类技术、UOP、GTC公司、IFP公司、中石化、金伟晖公司的环丁砜技术、KRUPP UHDE公司的N-甲酰基吗啉技术、IFP公司的二甲基亚砜技术、LURGI公司的N-甲基吡咯烷酮技术等[5]。

无论采用何种工艺路线，选择合适溶剂是整个过程的第一步，也是最关键的一步，溶剂的选择直接影响着抽提体系的建立、装置效率、投资及操作费用。一个理想的溶剂应有以下特点：（1）对芳烃选择性好，有利于分离效果和芳烃纯度；（2）对芳烃溶解能力大，以降低装置投资和操作费用；（3）热稳定性及化学稳定性好，防止溶剂变质和过多损耗，避免降解物污染芳烃或造成设备腐蚀；（4）与芳烃沸点差大，便于与芳烃分离；（5）与原料密度差大，不易乳化，保证抽提塔内轻重两相良好的水力学流动特性；（6）两相界面张力大，以利于液滴聚集与分层；（7）蒸汽压低，减少溶剂跑损；（8）黏度小、凝点低，有利于传热与传质；（9）无毒、无腐蚀，降低操作和设备选材要求；（10）廉价易得。

关于芳烃抽提溶剂的研究非常广泛，试验过的溶剂多种多样，然而从世界上已建成投产的装置统计资料来看，能够用于芳烃抽提的溶剂主要有以下几种：环丁砜、N-甲酰基吗啉、N-甲基吡咯烷酮、四甘醇、三甘醇和二甲基亚砜等（见表1）。

表1 几种溶剂的性质对比

通过表1对各种溶剂性质的对比可以看到：N-甲基吡咯烷酮的溶解性最好；环丁砜的选择性最好、密度最大；四甘醇的热稳定性最好。环丁砜具有沸点高、选择性好、溶解度适中、密度大、分离容易的特点，有利于溶剂回收和降低溶剂损失，综合性能最好，成为比较理想的选择。

目前，世界范围内已经有多种溶剂应用于芳烃抽提工业化装置，常见的有三甘醇、四甘醇、环丁砜、二甲基亚砜、N-甲基吡咯烷酮、N-甲酰基吗啉等，都有自己的独特优点。几种常见溶剂在工业化芳烃抽提装置上的应用情况（见表2）。

表2 各种常见溶剂工业应用对比

从表2可以看到：以环丁砜为溶剂的抽提技术操作条件缓和，溶剂比低，回流比低，芳烃回收率高，能耗低，溶剂损耗量中等，显示了无比的优越性，是世界上芳烃抽提装置大多采用环丁砜为溶剂工艺技术的主要原因[6-9]。

在世界已经投产的250多套芳烃抽提装置中，以环丁砜为溶剂的就占了200多套。但由于环丁砜遇氧或局部过热容易分解，导致芳烃产品被分解物污染及溶剂pH值降低对装置设备带来腐蚀和堵塞的问题，影响长周期运行。因此，选择更优的溶剂或选取合适添加剂与现行溶剂组成复合溶剂，以保持溶剂性质稳定，减少设备投资将成为芳烃抽提技术研究的重要方向。

表2 各种常见溶剂工业应用对比（续表）

3 芳烃抽提技术进展

3.1 国外芳烃抽提技术新发展

3.1.1 GTC抽提蒸馏技术美国GTC公司新开发的抽提蒸馏工艺采用了一种环丁砜和添加剂组成的复合溶剂，该溶剂热稳定性好，溶剂循环量低，对二甲苯的适用性好，可应用于芳烃含量更宽范围的原料，解决了传统单一环丁砜抽提对原料芳烃和烯烃含量限制的问题。主要工艺流程：从抽提蒸馏塔上部进入的贫溶剂与塔中部进入的原料逆流接触，进行选择性抽提，非芳烃从塔顶分出，塔底富芳烃溶剂进入回收塔完成溶剂与芳烃的分离。该技术调节快速灵活，可应用于全馏分重整汽油的芳烃回收，减少了重整汽油预分离过程，降低了投资和能耗，亦可用于环丁砜抽提装置的扩能改造。韩国LG-加德士石油公司建成的世界最大单系列芳烃抽提装置即采用了该技术，每年可生产苯232×104t、甲苯554×104t，纯度达到99.99%，回收率在99.9%以上。

3.1.2 Morphylane工艺和分壁塔技术德国伍德公司将新颖的分壁塔技术引入其以N-甲酰基吗啉为溶剂的Morphylane工艺中，实现了在一个高效分壁塔内完成精馏、汽提和溶剂回收三个过程，比传统抽提蒸馏工艺减少投资20%。该技术能够适应多种原料来源，既能从重整汽油和裂解汽油中制备高纯度芳烃，还可用于回收焦化汽油中的芳烃，已应用于40多套装置上，苯和甲苯回收率分别达到了99.95%和99.98%。

3.1.3 UOP技术的改进美国UOP公司改进的Sulfolane工艺采用了液-液抽提与萃取蒸馏相结合的工艺，对原料适应性更强，能同时回收C6～C9芳烃。新开发的Carom工艺，采用四乙二醇醚中加入Carom溶剂的复合溶剂，溶剂比小、操作温度低、能耗低、抽提效率高，生产成本比环丁砜抽提低12%～15%，应用于现有Sulfolane和Tetra工艺装置改造，可使生产能力分别提高40%和50%，实现苯、甲苯、二甲苯回收率达到99.95%、99.8%和98%。

3.2 国内芳烃抽提技术发展

3.2.1 液-液抽提技术国内石油化工科学研究院最早实现了环丁砜液-液抽提技术的国产化，其技术成熟，具有苯、甲苯和二甲苯产品纯度高、收率高、溶剂消耗和能耗低的特点，已成功应用于多套国产装置的建设。

北京金伟晖工程技术公司研发了以环丁砜为溶剂的液-液抽提SUPER-SAE-Ⅱ技术，主要特点：无工艺污水排放，利于环保和降低能耗；独特的非芳烃循环技术和改进的能量回收技术降低了投资、操作费用和能耗；集消泡、缓蚀、稳定作用于一身的多效工艺液技术，配合专用溶剂过滤-再生技术，使溶剂质量始终保持较好水平，减少溶剂跑损和废渣排放，降低溶剂分解带来的设备腐蚀；溶剂回收塔采用微正压操作避免空气进入造成溶剂氧化分解，保证抽提装置长周期运转。工业应用显示，苯、甲苯、二甲苯回收率达到99.95%、99.9%、99.5%，芳烃及抽余油中溶剂含量小于1 mg/L，抽余油加氢后可生产6#食品级溶剂油。

3.2.2 抽提蒸馏技术国内石油化工科学研究院开发的具有自主知识产权的芳烃抽提蒸馏SED技术，采用环丁砜-COS高效复合溶剂，显著增强了芳烃的溶剂能力，使操作稳定，易于控制，有效降低了溶剂回收塔操作苛刻度。该技术核心设备是抽提精馏塔和溶剂回收塔，均采用汽-液传质设备，与液-液抽提相比，工艺流程简单、操作灵活、投资省、占地少、能耗和物耗低、原料中芳烃含量高低均可采用，达到了世界先进水平，已应用于国内30多套装置。工业应用表明苯、甲苯回收率可达99.8%、99.9%，非芳烃不需处理即可用于生产6#溶剂油。

4 国内芳烃抽提工业化的应用情况

随着国内汽油新国标的推行和化工产业的高速发展，国内越来越多炼油厂和其他能源化工企业开始兴建芳烃抽提装置。我国芳烃抽提技术经过发展，已经达到世界先进水平，打破了国外对芳烃抽提装置的技术垄断，逐渐开始应用于国内芳烃抽提装置的建设。国内部分芳烃抽提装置采用技术的基本情况（见表3）。

表3 国内芳烃抽提装置情况

从表3统计数据看，目前国内中小型芳烃抽提装置基本都采用了国产化以环丁砜为溶剂的SUPERSAE-Ⅱ技术和SED技术，并已有百万吨级的芳烃抽提装置开始采用国产技术，但部分大型芳烃抽提装置仍在采用国外技术。

5 结论

环保要求的日益严格和世界化学工业对于三苯需求量的快速增长，要求并加速了芳烃抽提工艺的改进和新技术开发。目前，芳烃抽提工艺已经比较完善，多种工艺技术已经实现工业化，现有装置多采用以环丁砜为溶剂的工艺技术。芳烃抽提技术后续改进的重点在于合理选择溶剂、添加剂，适应更复杂的原料来源，进一步优化工艺流程，降低工艺操作复杂性，达到减少设备投资、节能降耗、减少环境污染、降本增效的最终目的。

作为芳烃生产和消费大国，我国已经陆续建设了一大批芳烃生产装置。我国的芳烃抽提技术已经取得了长足发展，逐步达到国际水平，与国外的芳烃抽提技术展开了激烈竞争，工业化应用日益成熟，基本占领了国内中小型芳烃抽提装置市场，但在大型芳烃抽提装置应用偏少，应进一步加快芳烃抽提技术的研究步伐，使我国的芳烃抽提技术与国外技术竞争中占有优势。

［1］姚勇，邸敏燕.国内清洁汽油的现状及发展趋势［J］.小型内燃机与摩托车，2008，37（3）：93-96.

［2］袁天聪.芳烃抽提工艺评价［J］.石油化工设计，2003，20（4）：5-8.

［3］田龙胜，唐文成，赵明，等.芳烃抽提技术进展［G］.2011年催化重整年会，2011：34-38.

［4］王艳飞，唐晓东，周金波，李晶晶，李吉春.石脑油萃取脱芳烃技术研究［J］.应用化工，2013，42（8）：1398-1400.

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［6］米多.芳烃抽提技术进展［J］.化学工业，2009，27（8）：34-37.

［7］满俊，柴立忠.芳烃抽提装置设计中的技术革新［J］.化工设计，2007，17（3）：10-13.

［8］郝慧秋，董礼娟，张晓东.芳烃抽提工艺技术探讨［J］.炼油与化工，2009，20（3）：3-5.

［9］李炜.环丁砜抽提蒸馏制苯工艺的工业应用［J］.河南化工，2006，23（6）：30-32.

Research progress and application status of aromatics extraction technology

CHEN Liwei，ZHANG Tianqian
（PetroChina Ningxia Petrochemical Company，Yinchuan Ningxia 750026，China）

In the article the several common aromatics extraction processes which had industrialized were introduced,and the selectivity and apply of solvents were compared.The development of aromatics extraction process was introduced briefly,and the applied situation of domestic aromatics extraction units was listed.Also the development direction and requirement of aromatics extraction process were forecasted.

aromatics extraction；solvent；extractive distillation；yield

TQ241

A

1673-5285（2017）01-0007-04

10.3969/j.issn.1673-5285.2017.01.003

2016－11-18