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[摘 要]本文主要就芳烃抽提工艺介绍及其特点进行了阐述。
[关键词]芳烃抽提 工艺原理 特点
中图分类号：TE966；TP273 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2017）41-0011-01
1 芳烃抽提蒸馏工艺原理
抽提蒸馏分离芳烃工艺是利用选择性溶剂从富含芳烃的窄馏分中提取某种高纯度芳烃的过程。原料首先进行预分馏，切除轻重组分，留下中心馏分（主要为C6、C7组分）去进行抽提蒸馏。在抽提蒸馏过程中，通过加入选择性溶剂，提高芳烃和其它组分间的相对挥发度，从而使芳烃和非芳烃的分离成为可能。
2 抽提蒸馏基本概念
芳烃抽提的原料主要有重整生成油、裂解加氢汽油和煤焦油。在这些原料中，不仅含有与芳烃沸点相近的非芳烃，而且某些芳烃可以与芳烃形成各种共沸物，用一般的精馏方法难以获得高纯度的芳烃。
苯、甲苯与这些烃类形成的二元共沸物的沸点和苯、甲苯的沸点十分相近，而且，苯与正庚烷的共沸点与纯苯的沸点相同，甲苯与1，3-二甲基环戊烷的共沸点与纯甲苯的沸点相同，因此，用一般的精馏方法分离出高纯度的芳烃是不可能的。
对于烃类混合物，在常压范围内气相可作为理想气体处理，通过精馏方法分离关键组分的难易程度可以用相对挥发度来表征；相对挥发度越远离1，越有利于精馏分离。恒沸组成时两组成相对挥发度为1，通过普通的精馏方法无法实现恒沸溶液的分离。
改变相对挥发度的唯一途径就是通过加入溶剂来改变两组分的活度系数比。加入选择性溶剂以后，原料的组分、组成均发生了变化，分子间相互作用改变，因而也使原料组分的活度系数比值发生变化，从而使相对挥发度尽可能远离1，从而有利于精馏分离。这就是抽提蒸馏的基本原理。
2.1 抽提蒸馏溶剂的性能
（1）溶剂油有良好的选择性，能使待分离组分的活度系数增大，提高其相对挥发度；
（2）对于待分离组分是一种良好的溶剂，在精馏操作下不出现液液两相分离，否则抽提蒸馏塔易暴沸，操作不稳定；
（3）与待分离组分有足够的沸点差，利于用精馏的方法回收溶剂，循环使用；
（4）溶剂热稳定性强，无腐蚀性，与组分不发生化学反应，从生产安全考虑是比较安全的；
（5）从经济上考虑，溶剂应廉价易得。
在芳烃抽提蒸馏领域被普遍接受的有机溶剂主要有：N-甲基吡咯烷酮、N-甲酰基吗啉、环丁砜等。在无法选出理想溶剂的情况下，筛选适当的助溶剂与主溶剂配伍形成复合溶剂，可能使困难迎刃而解。根据以上抽提蒸馏溶剂选择性的要求来看，最关键最根本的是溶剂的选择性问题。一般认为，应该使待分离组分的相对挥发度增大到2以上才可以认为是一种较理想的溶剂。
2.2 影响抽提蒸馏分离的因素
对于抽提蒸馏操作过程而言，各种因素对分离效果的影响可归纳为两方面作用：一是对相平衡产生影响，从而影响相对挥发度及分离效果；二是对过程的稳定性、可操作性產生影响，一个不稳定的过程，很难达到预期的分离效果。
从对相平衡的影响来看，随温度升高，溶剂的选择性降低，不利于分离。但温度升高，溶剂溶解能力提高，单液相区变大，有利于避免液液相分离，操作稳定。
提高系统压力，对待分离组分相对挥发度影响不大，但抽提蒸馏塔容易产生两个液相，不利于稳定操作。
提高溶剂比，抽提蒸馏塔踏板上的溶剂浓度提高，不仅提高了溶剂的选择性，同时有利于避免液液相分离，使操作稳定。但对一定的抽提蒸馏塔操作而言，过大的溶剂比不仅增加了能耗，同时液相负荷过大也易造成液泛。
抽提蒸馏塔顶回流的作用是回收溶剂，由于溶剂与待分离组分沸点差较大，一般仅需较小的回流比。与普通精馏不同，提高抽提蒸馏塔回流比不利于原料组分的分离，这是因为回流比提高后，降低了溶剂浓度，不仅使溶剂选择性降低，同时容易产生液液两相，使操作不稳定。因此在有效回收溶剂的前提下应尽量维持小回流比。
最关键最根本的是溶剂的选择性问题。一般认为，应该使待分离组分的相对挥发度增大到2以上才可以认为是一种较理想的溶剂。
溶剂的溶解能力是抽提蒸馏溶剂另一个重要的性能指标。尽管待分离组分在溶剂中有不同的溶解能力，但在抽提蒸馏操作条件下应避免出现液液两相分离，因为一旦在塔盘上形成两个液相，溶剂浓度低的液相容易闪蒸暴沸，使抽提蒸馏塔不能稳定操作。
3.芳烃抽提蒸馏工艺特点
3.1 工艺简单
流程短，设备少，设备结构紧凑；装置只需两塔操作，一座抽提蒸馏塔（EDC）；一座溶剂回收塔（RC）；不需要其它的用于抽余油水洗或从富溶剂中汽提非芳烃的汽提塔。
3.2 进料灵活
由于溶剂同时具有优异的选择性和最大的溶解度，能够有效改变非芳烃的相对挥发度，使得该工艺可以处理宽馏程进料，可以加工C6～C8的宽沸点进料组分，同时对进料中芳烃的含量几乎没有限制。与之相比较，液-液抽提技术对进料中芳烃的含量有严格要求。造成这种差别的原因是基本原理的差别。
液-液抽提技术的原理是基于不同族类的烃进料组分依其轻重在溶剂中溶解度的不同：溶剂对烃类的溶解能力，按族组成而言，则芳烃>烯烃>环烷烃>烷烃；如果按同一族的烃类而言，则碳原子数愈少，溶解能力愈大。当C5～C8进料时，C5非芳在溶剂中的溶解度相对较高；单环芳烃在溶剂中的溶解度最高，但随着芳烃沸点的升高，溶解力下降，例如，苯和甲苯相比，溶解度相差几乎有一倍之多。
因此，在液-液抽提工艺中，如果进料中含有C5非芳，由于其在溶剂中的溶解度高，C5非芳会在循环回路中累积并最终污染产品；如果进料中含有重芳烃，由于其在溶剂中溶解度低，会导致重芳烃收率下降，这就是液-液抽提工艺不能同时保证高的芳烃收率和高产品纯度的原因之一。从进料中的芳烃含量来看，如果进料中芳烃含量超过70%，会造成液-液相间界面不清导致分离困难，此时需回兑抽余油；如果进料中芳烃含量低于35%，为提高收率不得不增大溶剂比，造成装置能耗的上升。
抽提蒸馏工艺基于相对挥发度原理，通过加入溶剂改变组分间的相对挥发度，使得非芳烃组分要比芳烃组分容易挥发得多，通过简单的蒸馏就可以使非芳以汽相形式离开抽提蒸馏塔，因此芳烃抽提进料不受芳烃含量的限制，芳烃含量可以从10%跨越到90%。
高溶剂选择性是获得高芳烃收率和高纯度芳烃产品的基础。抽提蒸馏工艺生产的非芳抽余油产品芳烃的含量也很低。
3.3 低能耗
对于芳烃抽提装置，富含芳烃物料须经抽余油稀释后方可以进入液-液抽提装置的抽提塔，抽提塔底溶解了大量芳烃和少量非芳烃的第一富溶剂须进入提馏塔进行提馏操作除去非芳烃，非芳烃回流进入抽提塔，同时，需要向第一富溶剂中注入二次溶剂来提高抽提蒸馏的效果，加三次溶剂到抽提进料中，以减少烯烃和环烷烃的积累，达到改善芳烃产品质量的目的。以上各个步骤增大了液-液抽提系统的公用工程消耗。
抽提蒸馏的抽提和提馏在一个塔中完成，能耗比液-液抽提工艺要低20～30%。
3.4 低投资和低维修费用
抽提蒸馏工艺主要操作单元数量要比液-液抽提工艺少得多，因此设备的台数和循环回路数量大幅下降，并且具有设备尺寸小，设备布置紧凑，总图占地少的优点。同时，由于抽提蒸馏塔为汽、液两相操作不必像液-液抽提塔溶剂满塔操作，塔底富溶剂可直接进入溶剂回收塔，不但使得溶剂初装量和溶剂备量远远低于液-液抽提工艺，而且进一步降低了装置配套设施，使得工程投资大幅下降。同时和液-液抽提装置相同，芳烃回收装置设备材质为碳钢。
3.5 低溶剂操作費用
由于抽提蒸馏塔是汽液两相操作，氧气做为不凝气迅速从塔顶排出，从而大大减少了氧气和溶剂接触的机会，降低溶剂老化的机会，最大程度地避免设备腐蚀的发生并降低溶剂消耗。
[关键词]芳烃抽提 工艺原理 特点
中图分类号：TE966；TP273 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2017）41-0011-01
1 芳烃抽提蒸馏工艺原理
抽提蒸馏分离芳烃工艺是利用选择性溶剂从富含芳烃的窄馏分中提取某种高纯度芳烃的过程。原料首先进行预分馏，切除轻重组分，留下中心馏分（主要为C6、C7组分）去进行抽提蒸馏。在抽提蒸馏过程中，通过加入选择性溶剂，提高芳烃和其它组分间的相对挥发度，从而使芳烃和非芳烃的分离成为可能。
2 抽提蒸馏基本概念
芳烃抽提的原料主要有重整生成油、裂解加氢汽油和煤焦油。在这些原料中，不仅含有与芳烃沸点相近的非芳烃，而且某些芳烃可以与芳烃形成各种共沸物，用一般的精馏方法难以获得高纯度的芳烃。
苯、甲苯与这些烃类形成的二元共沸物的沸点和苯、甲苯的沸点十分相近，而且，苯与正庚烷的共沸点与纯苯的沸点相同，甲苯与1，3-二甲基环戊烷的共沸点与纯甲苯的沸点相同，因此，用一般的精馏方法分离出高纯度的芳烃是不可能的。
对于烃类混合物，在常压范围内气相可作为理想气体处理，通过精馏方法分离关键组分的难易程度可以用相对挥发度来表征；相对挥发度越远离1，越有利于精馏分离。恒沸组成时两组成相对挥发度为1，通过普通的精馏方法无法实现恒沸溶液的分离。
改变相对挥发度的唯一途径就是通过加入溶剂来改变两组分的活度系数比。加入选择性溶剂以后，原料的组分、组成均发生了变化，分子间相互作用改变，因而也使原料组分的活度系数比值发生变化，从而使相对挥发度尽可能远离1，从而有利于精馏分离。这就是抽提蒸馏的基本原理。
2.1 抽提蒸馏溶剂的性能
（1）溶剂油有良好的选择性，能使待分离组分的活度系数增大，提高其相对挥发度；
（2）对于待分离组分是一种良好的溶剂，在精馏操作下不出现液液两相分离，否则抽提蒸馏塔易暴沸，操作不稳定；
（3）与待分离组分有足够的沸点差，利于用精馏的方法回收溶剂，循环使用；
（4）溶剂热稳定性强，无腐蚀性，与组分不发生化学反应，从生产安全考虑是比较安全的；
（5）从经济上考虑，溶剂应廉价易得。
在芳烃抽提蒸馏领域被普遍接受的有机溶剂主要有：N-甲基吡咯烷酮、N-甲酰基吗啉、环丁砜等。在无法选出理想溶剂的情况下，筛选适当的助溶剂与主溶剂配伍形成复合溶剂，可能使困难迎刃而解。根据以上抽提蒸馏溶剂选择性的要求来看，最关键最根本的是溶剂的选择性问题。一般认为，应该使待分离组分的相对挥发度增大到2以上才可以认为是一种较理想的溶剂。
2.2 影响抽提蒸馏分离的因素
对于抽提蒸馏操作过程而言，各种因素对分离效果的影响可归纳为两方面作用：一是对相平衡产生影响，从而影响相对挥发度及分离效果；二是对过程的稳定性、可操作性產生影响，一个不稳定的过程，很难达到预期的分离效果。
从对相平衡的影响来看，随温度升高，溶剂的选择性降低，不利于分离。但温度升高，溶剂溶解能力提高，单液相区变大，有利于避免液液相分离，操作稳定。
提高系统压力，对待分离组分相对挥发度影响不大，但抽提蒸馏塔容易产生两个液相，不利于稳定操作。
提高溶剂比，抽提蒸馏塔踏板上的溶剂浓度提高，不仅提高了溶剂的选择性，同时有利于避免液液相分离，使操作稳定。但对一定的抽提蒸馏塔操作而言，过大的溶剂比不仅增加了能耗，同时液相负荷过大也易造成液泛。
抽提蒸馏塔顶回流的作用是回收溶剂，由于溶剂与待分离组分沸点差较大，一般仅需较小的回流比。与普通精馏不同，提高抽提蒸馏塔回流比不利于原料组分的分离，这是因为回流比提高后，降低了溶剂浓度，不仅使溶剂选择性降低，同时容易产生液液两相，使操作不稳定。因此在有效回收溶剂的前提下应尽量维持小回流比。
最关键最根本的是溶剂的选择性问题。一般认为，应该使待分离组分的相对挥发度增大到2以上才可以认为是一种较理想的溶剂。
溶剂的溶解能力是抽提蒸馏溶剂另一个重要的性能指标。尽管待分离组分在溶剂中有不同的溶解能力，但在抽提蒸馏操作条件下应避免出现液液两相分离，因为一旦在塔盘上形成两个液相，溶剂浓度低的液相容易闪蒸暴沸，使抽提蒸馏塔不能稳定操作。
3.芳烃抽提蒸馏工艺特点
3.1 工艺简单
流程短，设备少，设备结构紧凑；装置只需两塔操作，一座抽提蒸馏塔（EDC）；一座溶剂回收塔（RC）；不需要其它的用于抽余油水洗或从富溶剂中汽提非芳烃的汽提塔。
3.2 进料灵活
由于溶剂同时具有优异的选择性和最大的溶解度，能够有效改变非芳烃的相对挥发度，使得该工艺可以处理宽馏程进料，可以加工C6～C8的宽沸点进料组分，同时对进料中芳烃的含量几乎没有限制。与之相比较，液-液抽提技术对进料中芳烃的含量有严格要求。造成这种差别的原因是基本原理的差别。
液-液抽提技术的原理是基于不同族类的烃进料组分依其轻重在溶剂中溶解度的不同：溶剂对烃类的溶解能力，按族组成而言，则芳烃>烯烃>环烷烃>烷烃；如果按同一族的烃类而言，则碳原子数愈少，溶解能力愈大。当C5～C8进料时，C5非芳在溶剂中的溶解度相对较高；单环芳烃在溶剂中的溶解度最高，但随着芳烃沸点的升高，溶解力下降，例如，苯和甲苯相比，溶解度相差几乎有一倍之多。
因此，在液-液抽提工艺中，如果进料中含有C5非芳，由于其在溶剂中的溶解度高，C5非芳会在循环回路中累积并最终污染产品；如果进料中含有重芳烃，由于其在溶剂中溶解度低，会导致重芳烃收率下降，这就是液-液抽提工艺不能同时保证高的芳烃收率和高产品纯度的原因之一。从进料中的芳烃含量来看，如果进料中芳烃含量超过70%，会造成液-液相间界面不清导致分离困难，此时需回兑抽余油；如果进料中芳烃含量低于35%，为提高收率不得不增大溶剂比，造成装置能耗的上升。
抽提蒸馏工艺基于相对挥发度原理，通过加入溶剂改变组分间的相对挥发度，使得非芳烃组分要比芳烃组分容易挥发得多，通过简单的蒸馏就可以使非芳以汽相形式离开抽提蒸馏塔，因此芳烃抽提进料不受芳烃含量的限制，芳烃含量可以从10%跨越到90%。
高溶剂选择性是获得高芳烃收率和高纯度芳烃产品的基础。抽提蒸馏工艺生产的非芳抽余油产品芳烃的含量也很低。
3.3 低能耗
对于芳烃抽提装置，富含芳烃物料须经抽余油稀释后方可以进入液-液抽提装置的抽提塔，抽提塔底溶解了大量芳烃和少量非芳烃的第一富溶剂须进入提馏塔进行提馏操作除去非芳烃，非芳烃回流进入抽提塔，同时，需要向第一富溶剂中注入二次溶剂来提高抽提蒸馏的效果，加三次溶剂到抽提进料中，以减少烯烃和环烷烃的积累，达到改善芳烃产品质量的目的。以上各个步骤增大了液-液抽提系统的公用工程消耗。
抽提蒸馏的抽提和提馏在一个塔中完成，能耗比液-液抽提工艺要低20～30%。
3.4 低投资和低维修费用
抽提蒸馏工艺主要操作单元数量要比液-液抽提工艺少得多，因此设备的台数和循环回路数量大幅下降，并且具有设备尺寸小，设备布置紧凑，总图占地少的优点。同时，由于抽提蒸馏塔为汽、液两相操作不必像液-液抽提塔溶剂满塔操作，塔底富溶剂可直接进入溶剂回收塔，不但使得溶剂初装量和溶剂备量远远低于液-液抽提工艺，而且进一步降低了装置配套设施，使得工程投资大幅下降。同时和液-液抽提装置相同，芳烃回收装置设备材质为碳钢。
3.5 低溶剂操作費用
由于抽提蒸馏塔是汽液两相操作，氧气做为不凝气迅速从塔顶排出，从而大大减少了氧气和溶剂接触的机会，降低溶剂老化的机会，最大程度地避免设备腐蚀的发生并降低溶剂消耗。