关键词：
萃取精馏
模拟优化
Aspen Plus
苯乙烯
摘要：
通过传统法生产的苯乙烯产品供不应求,以轻烃、石脑油、柴油为原料的蒸汽裂解制乙烯装置生产的裂解汽油中约含4%6%的苯乙烯,随着乙烯生产装置大型化和裂解原料的重质化,裂解汽油产量大幅增加,使得回收利用其中的苯乙烯成为可能。但裂解汽油回收的苯乙烯产品的硫含量为30～100 ppm,严重影响了苯乙烯产品的化工利用。分析硫化物随石油蒸馏、裂解、分离过程中硫的含量及形态的变化规律,研究适宜的降硫工艺以降低苯乙烯产品中的硫含量,对提高乙烯厂经济效益具有重要意义。经分析得到苯乙烯产品中的硫化物主要为3,4-二甲基噻吩与C6硫醚,其中3,4-二甲基噻吩占50%以上,可作为模型硫化物。基于UNIFAC基团贡献模型预测环丁砜、N-甲酰吗啉、N-甲基吡咯烷酮、1,4-丁内酯、二甲基亚砜、N,N-二甲基乙酰胺等萃取剂对邻二甲苯-苯乙烯、3,4-二甲基噻吩-苯乙烯两组二元体系的选择性,结果显示邻二甲苯-苯乙烯体系中,萃取剂的选择性为环丁砜>N-甲基吡咯烷酮>二甲基亚砜;在3,4-二甲基噻吩-苯乙烯体系中,萃取剂的选择性为N-甲基吡咯烷酮>N,N-二甲基乙酰胺>1,4-丁内酯。综合得到N-甲基吡咯烷酮为适宜的萃取剂。采用Aspen Plus化工流程模拟软件建立严格的模拟模型并对萃取精馏两塔体系进行全流程模拟,基于UNIFAC-Dortmund基团贡献模型估算适用体系范围较广的UNIQUAC方程二元交互作用参数。以N-甲基吡咯烷酮为萃取剂,通过单因素实验考查理论塔板数、回流比、剂油比、原料进料位置、萃取剂进料位置对萃取精馏生产苯乙烯产品的纯度以及产品中3,4-二甲基噻吩的含量的影响规律。在单因素实验的基础上借助正交实验,确定萃取精馏回收苯乙烯工艺的最优操作条件:萃取精馏塔塔顶温度73℃、压力13.9 kPa,塔釜温度141.2℃、压力25.80 kPa,理论塔板数为140块,回流比为3.5,剂油比为12,原料进料位置为第25块塔板,萃取剂进料位置为第6块塔板;溶剂回收塔塔顶温度87.2℃、压力16.14 kPa、塔釜温度148.6℃,26.04 kPa,原料进料位置为第10块板,回流比为11。经150h连续运行的小试试验生产的粗苯乙烯产品的纯度均高于99.10%,产品中的硫含量低于10 ppm,苯乙烯回收率维持80%左右,此工艺具有可行性。
