萃取蒸馏(蒸馏干货10 ||萃取蒸馏)
萃取精馏是化学工业中最重要的分离方法之一。作为选择性最强的特种精馏工艺之一，很多人对其了解不深。今天，边肖将向您展示萃取精馏的基本概念和应用。
(资料图片仅供参考)
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定义
在原料液中加入第三种组分(称为萃取剂或溶剂)，改变原始组分之间的相对挥发度，得到分离。与共沸蒸馏不同，萃取剂不与料液中的任何组分形成共沸物。
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萃取精馏的操作特性
为了增加分离组分的相对挥发性，应在每个板的液相中保持足够的添加剂浓度。当原料和萃取溶剂按一定比例加入塔中时，必须有一定的最佳回流比。当无添加剂的回流过大时，不会改善馏出物组成，反而会降低塔内添加剂的浓度，使分离更加困难。同样，当塔顶回流温度过低或添加剂参与温度较低时，塔内蒸汽会部分冷凝，稀释各板的添加剂浓度。
在设计中，为了使蒸馏段和汽提段的添加剂浓度近似，萃取蒸馏进料液往往在饱和蒸汽的热态下参与塔内。如果对于泡点进料，蒸馏段和汽提段的添加剂浓度不同，则应使用不同深圳职业网络的相平衡数据进行计算。
在萃取精馏中，通常有许多沸点较高的添加剂，精馏热能消耗的相当一部分用于提高添加剂的温度。
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萃取蒸馏装置的典型工艺
重要设备是萃取蒸馏塔。由于溶剂的沸点高于原溶液各成分的沸点，所以总是从塔底排出。为了在大多数塔板上保持高溶剂浓度，溶剂入口必须在原料入口上方。然而，一般来说，它不能从塔顶引入，因为在溶剂入口上方必须有几个塔盘以形成溶剂回收部分，这样在馏出物从塔顶引出之前，馏出物中的溶剂浓度可以降低到可以忽略的水平。溶剂和重组分从萃取蒸馏塔底部引出，然后送到溶剂回收装置。通常，重质组分通过蒸馏塔从溶剂中蒸馏出来，并被送回萃取蒸馏塔进行回收。一般整个过程中溶剂损失较小，只需加入少量新型溶剂进行补偿。
例如，当从烃裂解气的C4馏分中分离丁二烯时，由于C4馏分的组分之间以及丁二烯和正丁烷之间的共沸物具有相似的沸点和相对挥发性，因此很难用普通精馏方法将丁二烯与其他组分分离。如果采用萃取蒸馏，在C4馏分中使用乙腈作为萃取剂，可以增加各组分之间的相对挥发度，从而可以通过蒸馏分离沸点相近的丁二烯、丁烷和丁烯。C4馏分通过C3和C5馏分后，进入丁二烯萃取剂精馏塔。在萃取剂乙腈存在下，丁二烯(含少量炔烃)、乙腈等组分被分离，从塔底萃取，进入分析塔。在该塔中，丁二烯和炔烃从乙腈中分离出来，萃取剂循环使用。丁二烯和炔烃进入炔烃萃取蒸馏塔，丁二烯从塔顶逸出，用水洗涤，得到成品丁二烯。
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萃取精馏的注意事项
由于有大量参与的萃取剂(一般要求xs >: 0.6)，因此塔内减少的液体体积远大于增加的蒸汽体积，导致汽液接触不良，因此设计时应考虑塔盘和流体力学条件。
由于组分之间的相对挥发度是通过萃取剂的量来调节的，当塔顶产品失效时，不能通过增加回流来调节。一般的调整方法是:①增加萃取剂的用量；(2)降低进料速度，同时减少塔顶产物的提取；
在确定塔径和设计塔板结构时，除了根据蒸汽量计算外，还应注意液流中萃取剂的大量存在。
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萃取剂的选择
萃取精馏中添加剂(也称萃取剂)的选择原则是:①高选择性，即加入少量添加剂就能大幅度提高组分间的相对挥发度；(2)挥发性小，即沸点远高于料液组分的沸点；(3)与原料液有足够的互溶性，塔板上无液相分离现象；④产地充足，价格便宜。水和一些极性有机化合物是最常用的添加剂。
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实际规模
对于添加添加剂后相对挥发性增加所节省的成本足以补偿添加剂本身及其回收操作成本的地方，萃取蒸馏非常重要。萃取蒸馏最初用于从丁烯中分离丁烷，从丁二烯中分离丁烯和其他杂质。目前，萃取精馏比共沸精馏更广泛地用于分离醛、酮、有机酸等烃类氧化物。
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与共沸蒸馏相比，萃取蒸馏相似
①萃取剂比夹带剂更容易选择。
②萃取剂在蒸馏过程中完全不蒸发，萃取蒸馏的能耗小于共沸蒸馏。
(3)萃取精馏过程中，萃取剂的用量变化很大，共沸精馏时合适的夹带剂用量是一定的。因此，萃取精馏操作灵活，易于掌握。
④萃取精馏不宜采用间歇操作，但共沸精馏可采用间歇操作。
⑤共沸蒸馏的操作温度低于萃取蒸馏，因此共沸蒸馏可用于分离热敏性溶液。
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萃取精馏在实践中的应用
在化学和石油化工领域，萃取精馏应用于两个方面:一是分离沸点相近的烃类，如最典型的丁烯和丁二烯，它们的沸点相差只有2℃，相对挥发度为1.03；第二，共沸物的分离，如甲醇-丙酮、乙醇-乙酸乙酯和有机水溶液如乙醇和乙酸。
萃取蒸馏的优点是增加了分离组分之间的相对挥发度，从而可以对难以分离的体系进行分离；缺点是提取量大，增加了各工序的能耗。因此，改进萃取精馏对强化分离过程具有重要意义。
(1)芳烃工艺分别为
在芳烃回收中，液-液萃取技术应用已久。液-液萃取技术根据组分的极性影响组分之间的差异，但对沸点影响不大。由于溶剂选择的限制，萃取精馏难以分离宽沸点混合物。以前只能应用于窄沸点物料，如用N-甲基吡咯烷酮或N-甲酰吗啉作溶剂分离C6和C7物料。
然而，随着萃取精馏深圳职业网的发展，混合溶剂萃取精馏解决了上述问题。GTC科技公司的GT-BTX技术体现了现代萃取精馏技术在芳烃(苯、甲苯、二甲苯)分离过程中的应用。
与传统的芳烃分离工艺相比，GT-BTX工艺具有投资成本低、设备单元少、溶剂性能优异、产品污染风险低、产品回收率高、纯度高、能耗低、操作灵活性大等优点。根据工业化技术经济指标(120万t/a)，苯和甲苯的纯度分离分别达到99.995%和99.99%。总芳烃回收率大于99.19%，萃余液和萃取物在溶剂中的质量分数小于10-6，每公斤进料能耗为798千焦。
②催化裂化汽油脱硫
FCC汽油中50% ~ 60%(质量分数)的硫化物为噻吩及其烷基衍生物，其余为硫醇等硫化物。噻吩类化合物在催化裂化条件下稳定性强，加氢脱硫被国外公司广泛采用。为了进一步降低汽油中的硫含量，目前的方法是提高加氢处理能力。加氢有利于燃料脱硫，但存在运行成本高、深度加氢会降低汽油辛烷值等缺陷。
根据油品中硫化物的特性，催化氧化法、络合法、催化吸附法、生物法、溶剂萃取法和碱洗法被广泛用于脱除油品中的硫化物。在这些方法中，萃取精馏技术有其自身的优势。在处理催化裂化汽油时，该技术采用一种溶剂，该溶剂可以改变原料中非芳烃组分(含烯烃)和噻吩化合物的相对挥发性。在提取噻吩类化合物的同时，还提取其他芳烃硫化物(由于这些化合物的极性较强)，而不含烯烃的组分则进入加氢系统进行处置。采用萃取精馏和碱洗，具有辛烷值不损失、加氢负荷低、可处理含硫量较大的裂解物料、操作灵活性大的特点。
通过参与加氢前萃取精馏，解决了传统工艺存在的问题。采用高选择性溶剂萃取芳烃中的噻吩硫化物，降低了萃余液中的烯烃含量。深圳职业网低硫、高烯烃的残液可直接与含1010-6噻吩硫的汽油混合。然而，高含量的硫醇可以通过传统的碱洗方法在进料或萃余液中处理，这样总硫含量可以容易地降低到(5 ~ 110) 10-6，而不降低辛烷值。
③裂解汽油回收和苯乙烯提纯
裂解汽油副产物中含有丰富的石化化合物。如果将其提纯并充分应用，将产生可观的经济效益。由于这些组分沸点相近，形成络合物，用传统的分离方法很难分离。萃取蒸馏技术的发展使之成为可能。萃取精馏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，事实上，它也可用于从C8原料中有效分离苯乙烯。
在传统的裂化过程中有一个氢化过程步骤。这一步一方面存在结焦问题，同时反应需要大量的氢源。近期研究表明，苯乙烯是结焦的根本原因之一，降低苯乙烯含量是解决结焦的较好途径。
采用混合溶剂萃取蒸馏技术，可以较低的成本实现苯乙烯的萃取。因此，一方面，萃取精馏技术的应用使苯乙烯从燃料产品转化为石油化工产品，其价值得到提升。此外，降低了加氢处理中的氢气消耗，解决了结焦问题。
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