萃取精馏、反应精馏、精馏塔的工艺参数调节.docx

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1、萃取精馈、反应精馈、精储塔的工艺参数调节一、萃取精储(ExtractiveDistiIIation)萃取精偏是化工工业中最重要的分离方法之一，作为可选择性最高的特殊精播工艺之一，很多人对它的认识并不深刻。今天小编就带大家了解一下萃取精储的基本概念及其应用。1 .定义向原料液中加入第三组分(称为萃取剂或溶剂)，以改变原有组分间的相对挥发度而得到分离。与恒沸精偏不同的是萃取剂不与原料液中任何组分形成恒沸物。2 .萃取精馈的操作特点为增大被分离组分的相对挥发度，应使各板液相均保持足够的添加剂浓度，当原料和萃取溶剂以一定比例加入塔内时，必存在某一个最合适的回流比。当不含添加剂的回流过大，非但不能提高储

2、出液组成，反而会降低塔内添加剂的浓度而使分离变得更为困难。同样，当塔顶回流温度过低或添加剂加入温度较低，都会引起塔内蒸汽部分冷凝而冲淡各板的添加剂浓度。在设计时，为使精储段和提储段的添加剂浓度大致接近，萃取精情的料液往往以饱和蒸汽的热状况加入塔内。若为泡点加料，精储段与提储段的添加剂浓度不同，应使用不同的相平衡数据进行计算。萃取精储中的添加剂加入量一般较多，沸点又高，精储热能消耗中的相当可观部分用于提高添加剂的温度。3 .萃取精储装置的典型流程主要设备是萃取精储塔。由于溶剂的沸点高于原溶液各组分的沸点，所以它总是从塔釜排出的。为了在塔的绝大部分塔板上均能维持较高的溶剂浓度，溶剂加入口一定要在原

3、料进入口以上。但一般情况下，它又不能从塔顶引入，因为溶剂入口以上必须还有若干块塔板，组成溶剂回收段，以便使储出物从塔顶引出以前能将其中的溶剂浓度降到可忽略的程度。溶剂与重组分一起自萃取精储塔底部引出后，送入溶剂回收装置。一般用蒸储塔将重组分自溶剂中蒸出，并送回萃取精储塔循环使用。一般，整个流程中溶剂的损失是不大的，只需添加少量新鲜溶剂补偿即可。例如，从煌类裂解气的碳四微分分离丁二烯时，由于碳四储分的各组分间沸点相近及相对挥发度相近的特点，而且丁二烯与正丁烷还能形成共沸物，采用普通的精储方法是难以将丁二烯与其它组分加以分离的。如果采用萃取精镭的方法，在碳四微分中加入乙月青做萃取剂，则可增大组分间

4、的相对挥发度，使得用精储的方法能将沸点相近的丁二烯、丁烷和丁烯分离。碳四储分经过脱碳三、和碳五储分后，进入丁二烯萃取剂精储塔，在萃取剂乙月青的存在下，使丁二烯（包括少量的快烯）、乙月青与其它组分分开，从塔釜采出并进入解析塔，在此塔中，丁二烯、焕烯从乙月青中解析出来，萃取剂循环使用。丁二烯、快烯进入快烯萃取精储塔，丁二烯从塔顶逸出，经水洗，得到成品丁二烯。4 .萃取精储的注意事项由于加入的萃取剂是大量的（一般要求xs0.6）,因此塔内下降液量远大于上升蒸汽量，造成汽液接触不佳，设计时要考虑塔板及流体动力情况。由于组分间相对挥发度是借助萃取剂的加入量来调节，当塔顶产品不合格时，不能采用加大回流的办

5、法调节，一般调节方法：加大萃取剂用量；减少进料量，同时减少塔顶产品的采出量；在决定塔径及设计塔板结构时，除了按照蒸汽量计算外，还应注意液流中有较大量的萃取剂。5 .萃取剂的选择萃取精微的添加齐J（又称萃取剂）的选择原则是：选择性高，即加入少量添加剂就可大幅度增加组分间的相对挥发度；挥发度小，即具有比料液组分高得多的沸点；与原料液有足够的互溶度，在塔板上不出现液体分相现象；来源充足，价格便宜，水和某些极性有机化合物是最常用的添加剂。6 .适用范围萃取精储主要用于那些加入添加剂后，因相对挥发度增大所节省的费用，足以补偿添加剂本身及其回收操作所需费用的场合。萃取精储最初用于丁烷与丁烯以及丁烯与丁二烯

6、等混合物的分离。目前，萃取精储比恒沸精储更广泛地用于醛、酮、有机酸及其他煌类氧化物等的分离。7 .萃取精储与恒沸精福相比较萃取剂比挟带剂易于选择。萃取剂在精储过程中基本上不汽化，萃取精储的耗能量较恒沸精储少。萃取精播过程中，萃取剂加入量的变动范围较大，在恒沸精储中适宜的挟带剂量多为一定。所以萃取精播操作较灵活，易控制。萃取精编不宜采用间歇操作，而恒沸精福可以采用间歇操作方式。恒沸精储操作温度较萃取精储低，所以恒沸精储适用于分离热敏性溶液。8 .萃取精储在实际中的应用化学及石油化工等领域中，萃取精储主要用于两个方面：一是沸点相近的煌的分离，如最典型的丁烯与丁二烯的分离，两者沸点相差只有2,相对挥

7、发度为1.03；二是共沸物的分离，如甲醇-丙酮、乙醇-乙酸乙酯以及乙醇和醋酸等有机物水溶液。萃取精储的优点是增加了被分离组分之间的相对挥发度，使难分离物系的分离能够进行；缺点是加入的萃取剂量较大，增大了分离过程的能耗。因此，对萃取精储进行改进，对强化分离过程具有重要意义。芳煌分离过程在芳煌回收方面，液液萃取技术已经有很长的使用历史，液液萃取技术基于组分的极性，来影响组分间的分离，而对于沸点的影响较小。因为受到溶剂选择的限制，对于较宽沸点混合料的分离，采用萃取精储很难实现，早先它只能对窄沸点物料使用，如采用N-甲基毗咯烷酮或N-甲酰吗琳作为溶剂进行的C6和C7物料的分离过程。然而，随着萃取精储技

8、术的发展，采用混合溶剂进行的萃取精编解决了以上问题。美国GTC技术公司的GT-BTX技术具体体现了现代萃取精储技术在混合芳煌（苯、甲苯、二甲苯）分离过程中的应用。与传统混合芳煌分离过程相比，GT-BTX工艺具有投资成本低、所需设备单元数少、溶剂性能优异、产品被污染的风险小、产品回收率高、纯度高，同时能量消耗低、操作弹性大。经过工业化（120万ta）技术经济指标的考核，苯和甲苯的纯度分别达到99.995%和99.99%。总芳煌回收率高于99.19%,溶剂中抽余液和萃取液的质量分数小于IO6,每千克进料的能量消耗为798kJo催化裂化汽油的脱硫催化裂化（FeC）汽油中所含的硫化物中50%60%（质

9、量分数）是曝吩及其烷基衍生物，其余为硫醇及其他硫化物。在催化裂化条件下曝吩化合物稳定性较强，国外公司普遍采用加氢脱硫方法，为了进一步降低汽油中的硫含量，目前采取的措施是提高加氢处理能力。加氢有利于进行燃料中脱硫处理，但是它存在运行费用高、深度加氢将降低汽油辛烷值等缺点。根据油品所含硫化物的特点，目前普遍采用催化氧化、络合法、催化吸附、生物法、溶剂萃取和碱洗法等进行油品中硫化物脱除。在这些方法中，萃取精储技术具有其自身优势，在处理FCC汽油时，该工艺技术采用一种可以改变进料中非芳煌组分（含烯煌）和嚷吩化合物相对挥发度的溶剂，在萃取曝吩化合物的同时，也萃取其他芳煌硫化物（由于这些化合物的强极性），

10、而不含烯燃的组分进入加氢系统进行处理。采用萃取精编和碱洗法，具有无辛烷值损失、加氢负荷低、可处理较宽范围硫含量的裂解料、操作弹性大的特点。通过在加氢前加入萃取精编，解决了传统工艺中存在的问题，芳煌中的睡吩硫化物被高选择性的溶剂萃取，减少了抽余液中的烯燃含量，低硫、高烯燃的抽余液可以直接与含IOX1（T,睡吩硫的汽油掺混。而高含量的硫醇在进料或抽余液中可以采用传统的碱洗方式进行处理，这样总的硫含量很容易降低到（5I1O）X1O-6,同时不用降低辛烷值。裂解汽油回收和苯乙烯提纯裂解汽油副产品中含有丰富的石油化工化合物，如果对其进行提纯并加以充分利用，将产生相当大的经济效益。由于这些组分沸点接近，形

11、成了络合物，采用传统分离方法很难将其分离。而萃取精储技术的发展为其提供了可能，萃取精储技术通常用于从裂解汽油的轻组分中提纯丁二烯和异戊二烯，实际上也可以用于从C8料中有效分离苯乙烯。传统的裂解过程存在一个加氢工艺步骤，该步骤中一方面存在结焦问题，同时，反应也需要大量的氢源。近年研究表明，苯乙烯是结焦的根源之一，降低苯乙烯含量是解决结焦较好的方法。采用混合溶剂进行的萃取精储技术，可以以较小的成本实现苯乙烯的提取，因此，萃取精播技术应用一方面使得苯乙烯从燃料产品转化为石化产品，价值得到提升。另外，加氢处理氢消耗减少，结焦问题得到解决。二、反应精管(ReactiveDisti11ation)反应精储

12、工艺的出现，彻底改变了长期以来人们对反应和分离过程的传统认识，它使化学反应过程和精储分离的物理过程结合在一起，是伴有化学反应的新型特殊精储过程。关于反应精情：在进行反应的同时用精储方法分离出产品的过程。可以是为提高分离效率而将反应与精储相结合的一种分离操作；也可以是为了提高反应转化率而借助于精储分离手段的一种反应过程。反应精镭的原理：反应基本流程图、“4图什降明图1传统工艺和反应精慵工艺流程的主要邰芬JJ对于可逆反应，当某一产物的挥发度大于反应物时，如果将该产物从液相中蒸出，则可破坏原有的平衡，使反应继续向生成物的方向进行，因而可提高单程转化率，在一定程度上变可逆反应为不可逆反应。反应精储技术

13、的应用：应用很广泛，例如酯化、酯交换、皂化、胺化、水解、异构化、煌化、卤化、脱水、乙酰化和硝化等反应，具体反应举例见反应精储仅适用于反应过程和反应组分的蒸储分离可以在同一温度条件下进行的化学反应。如果反应组分之间存在有恒沸现象，或者反应物与产物的沸点非常接近时，反应精储技术则不适用。已经达到商业规模或者进行过实验室研究的工业上，重要的反应精储过程主要包括以下反应类型：1、烷基化乙烯与苯烷基化的RD塔由二部分组成，上部填装特殊设计的捆扎包内装Y型分子筛，下部安装精编塔板，乙烯从催化剂层底部进料，苯从回流罐进塔，过程的特点是反应温度受饱和点温度制约，避免反应区热点的生成，提高了催化剂的寿命，副产物

14、二乙丙苯和三异丙苯返回RD塔，与苯进行烯煌转移反应生成更多的异丙苯，消除了大量苯的循环，反应热有效利用。与传统工艺比较，RD过程节能50%,投资降低25%。但是催化剂的活性和选择性相差较大，因此必须开发出适合的催化剂。2、叠合过程采用反应精储技术可使烯煌分子有选择的叠合，因为精密的温度控制和反应段的宽分布将减少非理想产品的二聚物、三聚物或高聚物的生成，丁烯叠合的反应精编工艺目前已获工业许可。3、烯煌选择性加氢已经证明，反应精储可使不需要的烯垃杂质选择加氢，使其失去化学活性或不有利于精储分离去除。目前，可应用反应精储技术的有：丁二烯、戊二烯及己二烯选择性加氢。4、酯转移某些化学反应所使用的酸具有

15、腐蚀性。为了避免酸性腐蚀，可以以酯的形式引入酸。例如，甲酸甲酯分解会生成甲酸和甲醇，而甲酸一旦形成就被平衡反应消耗掉，这样避免了甲酸的腐蚀。5、氧化脱氢如有合适的催化剂，就可使异丁烷氧化脱氢生成异丁烯。6、酸化反应甲基叔丁基酸（MTBE）是应用RD技术第一个取得工业成功的产品，该过程与传统流程相比具有无反应器的外部循环和冷却；通过预反应有效脱除催化剂毒物，延长催化剂的使用寿命；充分利用反应放出的热量，反应物转化率高以及产品纯度高等特点。7、酯化和水解乙酸甲酯（MeOAC）合成与水解的催化精储工艺是近年来国内外研究和开发的热门话题，由于乙酸和甲醇的酯化受化学平衡的限制，且物系中有多个共沸物，故传统流程十分复杂，需多个反应器和精储塔。醋酸甲酯反应精储塔由1983年EStnIan化学公司开发的反应精储工艺。8、其它反应其它有可能利用反应精微方法的领域包括：氧化，电化学,合成气反应，从醇和氨选择性地生产胺，竣基化反应。除此之外，通过引入第三组分（即反应夹带剂），反应精储技术就能用于分离沸点极为接近的混合物。如：分离CI芳烧，氯苯胺。甲基此咤等同分异构体的混合物。几种反应精微流程：四团w电.之煜Q翘反应A-C,若产物比反应物易挥发0A,进料位置在塔下部或塔釜。反应A-C,若反应物比产物易挥发aaac,进料位置在塔上部或塔顶。反应A-C+D或A-C-D,C为目的产