有机溶剂纳滤技术在石油化工生产中的应用

李志刚

（中海石油宁波大榭石化有限公司，浙江 宁波 315812）

引言

石油化学工业是促进国民经济发展的核心产业，对促进科技发展具有十分重要的意义，目前石油化工产业正在朝着低能耗、高品质、高效率发现发展，但目前石油化工产业中对化学物质的分离主要采用蒸馏法，不仅分离效率低下而且能耗高，无法满足绿色石油化工生产的需求。

有机溶剂纳滤技术又称为耐溶剂纳滤技术，是一种近年来新出现的依靠压力驱动的膜分离方案，在外界压力的作用下能够从有机溶剂中分离出来相对分子质量为300～1 100 的溶质，具有分离效率高、能耗低、污染小的优点。目前纳滤膜主要有高分子膜、无机膜、混合材质膜三类，高分子膜具有显著的选择透过性特点，但无法承受高温，易溶胀。无机膜能够耐高温和有机溶剂，但是选择透过性差。混合材质膜具有以上两种膜的优点，但主要存在着相容性差、填料团聚的不足。本文对有机溶剂纳滤技术在石油化工生产中的应用情况进行了研究，总结了有机溶剂纳滤技术的优势和不足，为优化石油化工生产技术，提高化工生产效率和经济性奠定了基础。

1 润滑油分离技术分析

石油蒸馏后提取的润滑油中含有大量的石蜡，石蜡的存在会降低润滑油在低温情况下的流动性，因此需要将石蜡和润滑油进行分离。目前行业主流的分离方案是采用溶剂结晶+蒸馏的方式进行分离[1]，其原理如图1-1 所示。在应用的过程中首先利用反溶剂结晶的方式将脱蜡溶剂和润滑油原液进行搅拌、融合，然后再进行冷却结晶，实现对润滑油原液中石蜡的提取，最后在利用蒸馏的方式将润滑油原液中的脱蜡溶剂蒸发掉，获取高纯度、高品质的润滑油。该工艺方案虽然能够实现脱蜡溶剂的循环利用，但工艺周期长，对提纯过程中的各个工艺参数控制要求极高，难以满足高效、高可靠性的分离需求。

由于润滑油原液中石蜡和润滑油具有不同的相对分子质量，因此提出采用有机溶剂纳滤技术，首先将通过转鼓过滤后的润滑油及脱蜡溶剂混合物进行浓缩过滤，最后再进行蒸馏回收，从而有效降低溶剂蒸发量，降低在溶剂蒸发过程中的能量消耗。根据石蜡和润滑油相对分子质量的不同，在润滑油分离的过程中主要采用了高分子膜，能够过滤相对分子质量在300 以下的离子，根据实际验证，对润滑油的过滤率达到了96.3%以上，能够显著提升润滑油分离的效率和经济性。该有机溶剂纳滤脱蜡原理如图1-2 所示[2]。

图1 有机溶剂纳滤脱蜡在润滑油分类中的应用

2 有机溶剂纳滤技术在燃油提纯中的应用

燃油提纯对提高燃油利用效率、降低环境污染具有十分重要的意义，为了从原油中分离出不同类型的成品油，结合有机溶剂纳滤技术，本文提出了一种新的多级膜分离原油工艺，其流程如下页图2 所示[3]。

由图2 可知，在工作过程中，经过预处理的原油首先注入到一级膜内，对相对分子质量为300～400 的离子进行过滤，然后过滤液进入到二级膜内，对相对分子质量小于200 的离子进行过滤，过滤留下的为煤油，过滤透过液为石脑油。当把一级截留液加入到截留相对分子质量为1 400 的三级膜后，其透过液为常压柴油，在进一步将过滤液加入到四级膜，其透过液为残余油，其截留液为瓦斯油。

图2 多级膜分离原油工艺流程图

在四级纳滤膜中，应用最多、要求最严格的是一级纳滤膜，目前常用的是一种螺环聚合物膜[4]，其中含有抑制溶胀的刚性单元和提高膜柔性的柔性链，其孔径仅0.19 nm，对超过11 个碳原子的原油化合物的截留率高于70%，极大地提升了对原油的膜分离效果。

多级膜分离原油工艺通过采用不同的纳滤膜，在不同的温度和压力条件下能够获取不同的成品油，具有过滤效率高、经济性好、污染低的优点。

3 有机溶剂纳滤技术在芳烃分离中的应用

芳烃是一种具有高价值的化工产品，在生产芳烃的过程中涉及有二甲苯的同分异构体分离，在分离过程中需要严格控制温度条件，因此传统蒸馏分离工艺难以满足高效、高纯度分离的要求，为了提高对芳烃分离的效率和精确性，纳滤膜选择了对芳烃具有高亲和力的膜，提高了芳烃和其他化合物之间的传质速率，从而实现了快速分离，目前常用的有机溶剂纳滤分离技术包括三类[5]：

第一类是有机溶剂纳滤优化甲苯歧化工艺，主要是利用P84PI 膜来对甲苯进行回收，在该工艺流程中，放空流股经过膜分离设备后，含有甲苯的溶液重新流回到催化单元，浓缩非芳香烃流被移除。根据实际验证，当分离原液中的甲苯体积分数在78%以上时，该工艺对甲苯的分离率达到了69%以上。但由于P84PI 膜的选择性极差，因此无法满足高浓度甲苯的分离需求，该分离工艺流程如图3-1 所示。

第二类是有机溶剂纳滤优化+催化重整工艺，主要用于提高对芳烃的分离效率，在工作时首先通过有机溶剂纳滤优化先分离出进料中的芳烃，然后将剩余液体进行浓缩后进行催化重整模块，提高在分离时的重整效率。该分离工艺流程如图3-2 所示[6]。

第三类是有机溶剂纳滤优化+精馏处理工艺，主要是通过两种工艺的截割，降低进入到精馏塔内的芳烃的含量，减少分离时的能耗，提高分离的经济性和效率，其分离工艺流程如图3-3 所示[7]。

图3 有机溶剂纳滤分离技术

4 结论

为了进一步提高石油化工生产技术水平，本文对机溶剂纳滤技术在石油化工生产中的应用情况进行了分析，明确了在润滑油过滤、燃油提纯、芳烃分离中的应用现状和不足，根据实际分析表明：

1）有机溶剂纳滤技术对润滑油的过滤率达到了96.3%以上，能够显著提升润滑油分离的效率和经济性；

2）多级膜分离原油工艺，采用不同的纳滤膜，在不同的温度和压力条件下能够获取不同的成品油，具有过滤效率高、经济性好、污染低的优点。

3）有机溶剂纳滤分离芳烃工艺，能够根据不同的分离要求，实现快速、精确、经济的芳烃分离需求，为进一步提升石油化工生产技术水平、提高石油化工生产效率和经济性奠定了基础。