精细石油化工
主办单位:中国石化天津石油化工公司
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炼油产物中烷烃和烯烃的分离技术及应用

  【摘要】本文介绍了用于分离炼油产物中烷烃和烯烃的几种技术,对这些技术的理论依据以及优缺点进行了分析。认为加盐萃取精馏更适合于工业化,也认为离子液体用于萃取精馏技术很有发展前景。


  【关键词】烷烃 烯烃 分离 萃取 精馏


  石油不仅能够提供动力还是很多化工产品的重要原料,可以说石油是近几十年国际社会发展的血液它推动着经济的发展和社会的进步。随着经济的快速发展对石油的需求量也大大增加,世界石油危机已经初见端倪。我国目前能源局势的总特征是富煤、少油、有气,石油大量依赖进口,预计今后中国的石油产能不会有大幅度提高。为解决我国的石油危机我们应从开源节流两方面着手,采用新技术勘探和采集油田;提高石油的利用效率,这是走出石油危机的两条必由之路。因此,研究炼油产物中烷烃和烯烃的分离技术及应用有广泛的社会价值和现实意义。本文着重介绍目前用于分离石油炼制产物中烷烃和烯烃的分离技术及应用以希望唤起学者们对该领域的兴趣。


  1 萃取工艺


  萃取工艺是最简单的分离工艺,是利用化合物在两种互不相溶(或微溶)的溶剂中溶解度或分配系数的不同,使化合物从一种溶剂内转移到另外一种溶剂中而实现分离提纯的过程。传统的简单萃取工艺操作简单、能耗较低,但是其分离效果不佳且萃取剂消耗量较大。多年来一直有人在探索如何改进传统的萃取工艺,其中有机溶剂加盐萃取可以提高分离效果降低萃取剂的用量。


  1.1 有机溶剂加盐萃萃取工艺


  有机溶剂加盐萃取技术的依据是盐效应经验式:


  2.1 萃取精馏


  萃取精馏技术结合了萃取和精馏两种操作的优点,使烷烃和烯烃的分离效率有了较大程度的提高。其操作过程就是向精馏塔顶连续加入高沸点添加剂,改变料液中组分间的相对挥发度,以使普通精馏难以分离的混合物变得易于分离。选择合适的萃取剂是能否实现分离的关键。萃取剂选择的原则是:选择性高,挥发度小,与原料液有足够的互溶度,来源充足,价格便宜[3]。


  2.2 加盐萃取精馏


  利用盐效用在萃取剂中加入某些盐类可以改善萃取精馏的效果这就产生了新的分离技术即加盐萃取精馏技术。加盐萃取精馏是一种较好的耦合分离方法。该方法将加入盐的溶剂作为萃取剂,仍旧按照传统萃取精馏的流程安排和操作方式进行操作。该方法可以说是萃取精馏技术和加盐萃取技术的有机集合。既利用了盐效应来提高被分离组分之间的相对挥发度又克服了传统萃取精馏效率低、溶剂用量大、溶剂回收成本高的缺点[4]。该技术中盐溶解于萃取溶剂中,可随着萃取剂的循环得以实现循环使用,克服了加盐精馏过程中盐难以回收、不便输送等问题,因而该技术便于实现工业化生产。加盐萃取精馏技术也必将在烷烃和烯烃的分离中发挥重要作用。


  虽然加盐萃取精馏技术有很多的优点而且在工程实践中也有较好的分离效果,但是他仍然存在一些亟待解决的问题:


  (1)含盐的非电解质混合液中盐效应情况十分复杂。现在,这方面还没有合适的理论来清晰地表达整个体系中的盐效应情况,急需一种能够准确反映盐效应情况的理论,用于指导盐效应的相关研究和工程放大以及工业应用。


  (2)就目前的研究结果来看,使用加盐萃取精馏分离烷烃和烯烃时,所选盐的种类及浓度要根据盐对整个体系各组分活度的影响、盐的回收、以及在处理过程中盐结晶等问题来综合考虑。


  尽管如此,加盐萃取精馏应用于分离炼油产物中烷烃和烯烃仍有着广阔的前景。萃取剂与盐的多样化组合也吸引了众多研究者涉足此领域,其中有些取得了很大的进展。随着科技的进步以及理论的不断丰富和提升,加盐萃取精馏技术必将在分离炼油产物中烷烃和烯烃发挥巨大的作用。


  2.3 络合萃取精馏


  络合萃取精馏技术依据的原理是烯烃能与一些过渡金属形成电子给予体/受体络合物这一现象。金属同烯烃分子间π-σ键的协同作用会使键的结合力增强,络合物的稳定性增加。络合萃取精馏技术就是利用加入的络合分离剂使金属与烯烃之间形成相对稳定的络合物,已达到与烷烃分离的目的。由于价态为一的金属离子,如Cu(I)、Ag(I)等因其电子构型为(n-1)d10ns0型,既易接受电子,又易给出多余的d电子,因此能与烯烃等不饱和烃形成较为稳定的络合物,是适宜的络合分离剂。络合萃取精馏技术的关键是要选择合适的络合分离剂,但是目前所用的分离剂与烯烃之间形成相对稳定的络合物又不太容易实现分离,这样就影响了络合分离剂的循环使用,也降低了烯烃的产量。因此该方法要想得到长远的发展还需要选择合适的络合分离剂。


  2.4 离子液体用于萃取精馏


  离子液体由无机或者有机阴离子和有机阳离子构成的、在室温下呈液体状态的盐类,由于其阴阳离子数目相等,因而整体上成电中性。离子液体用于萃取精馏也是近年来刚形成的新技术。由于离子液体制备过程相对复杂耗时较长,因此价格极高,所以该技术目前还只在实验室阶段。但是就目前的研究可以看出离子液体用于萃取精馏分离烷烃和烯烃时其分离效果十分理想,离子液体也可以实现循环使用,因此离子液体萃取精馏技术有一定的发展前景。也许不久的将来该技术便可以实现工业化。


  3 结语


  本文论述了几种石油炼制产物中烷烃和烯烃的分离技术,认为加盐萃取精馏是目前最适宜用于工业化的一项技术,但是该技术还有一定的不足希望后来人能够继续改进使该工艺得到进一步的完善以提高我国石油利用率缓解石油危机对我国的冲击。


  参考文献


  [1] 黄子卿,电解质溶液理论导论(修汀版)。北京:科学出版社,1983.151-183


  [2] 陈敏恒,丛德滋,方图南,齐名斋。化工原理[M].北京:化学工业出版社,2006:49-104


  [3] 雷志刚,许峥,周荣琪,段占庭。萃取精馏分离C4的溶剂优化[J].高校化学工程学报,2001,15 (1):17-22


  [4] 张祝蒙,李东风。加盐萃取精馏技术的研究进展[J].石油化工,2000,37 (9):955-959


  作者简介


  尹淑芬(1968-)女,黑龙江伊春人,大庆石化公司炼油厂化验车间。


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