萃取精餾法分離丁烷-丁烯研究進展論述

劉學(xué)寬

摘 要：化工行業(yè)的繁榮發(fā)展，是拉動我國經(jīng)濟發(fā)展的重要動力，也為社會轉(zhuǎn)型提供了保障。對于丁烷-丁烯的分離，在化工生產(chǎn)中較為常見，不僅能夠增強企業(yè)的經(jīng)濟效益，而且具有良好的社會效益。在分離丁烷-丁烯的過程中，通常會采用萃取精餾法，能夠在保障分離效率的同時，增強其分離純度。本文將對萃取精餾法的原理與工藝進行分析，探索當(dāng)前萃取精餾法分離丁烷-丁烯的研究現(xiàn)狀，同時明確分離操作中的關(guān)鍵技術(shù)，對萃取精餾法分離丁烷-丁烯的未來發(fā)展趨勢進行預(yù)測與分析。

關(guān)鍵詞：萃取精餾法;分離;丁烷;丁烯;研究進展

C4會產(chǎn)生于延遲焦化裝置和催化裂化裝置當(dāng)中，只有有效利用C4餾分中的組分，才能促進企業(yè)生產(chǎn)效益的提升，促進資源的高效化利用。正丁烯、異丁烷、異丁烯、正丁烷和1，3-丁二烯等，是C4餾分的主要組成。萃取精餾法的運用，能夠?qū)崿F(xiàn)對1，3-丁二烯的分離，使其應(yīng)用于生產(chǎn)當(dāng)中。為了能提升異丁烯的利用率，應(yīng)該使其轉(zhuǎn)化為甲基叔丁基醚，這就需要設(shè)置醚化裝置使其與甲醇發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。與此同時，要重視對正丁烯和正丁烷的分離，促進其利用效率的提升，滿足企業(yè)的生產(chǎn)需求。萃取精餾法通常會應(yīng)用于丁二烯和丁烯的分離當(dāng)中，但是由于正丁烷和正丁烯的微觀機理與其相似，因此該方法也能得到良好應(yīng)用。在分離操作當(dāng)中，應(yīng)該在明確其基本原理的基礎(chǔ)上，實現(xiàn)對關(guān)鍵技術(shù)的控制。

1 萃取精餾法的原理

在待分離溶液當(dāng)中加入特定溶劑后，能夠?qū)ζ湎鄬]發(fā)度進行改變，運用普通精餾的方法對混合液進行分離。萃取劑的應(yīng)用是保障其分離效果的關(guān)鍵，應(yīng)該互溶于待分離組分當(dāng)中，但是不會有恒沸物的產(chǎn)生。與此同時，能夠使其在塔釜中排出，使其得到循環(huán)利用。在烷烴當(dāng)中不存在流動電子云，而一對流動電子云則存在于烯烴當(dāng)中，兩對流動電子云存在于二烯烴當(dāng)中。電子云受到溶劑不同的吸引力，它隨電子云流動性的增強而提升。萃取精餾塔是在萃取精餾中的核心設(shè)備，底段、中段和頂段是其主要組成。對于輕組分的提餾主要在底段完成，輕組分的提濃則在中段完成;在頂段當(dāng)中，能夠有效分離溶劑和輕組分，以便回收利用溶劑。

2 研究現(xiàn)狀

在1998年，我國采用嗎啉-NFM作為萃取劑，實現(xiàn)了對正丁烯和丁烷的分離，生產(chǎn)工藝受到回流比、劑油比和溶劑組成的影響。在2000年，煙臺大學(xué)采用甲乙酮和極性溶劑氮-甲酰嗎啉混合物作為溶劑，能對丁烷和丁烯進行萃取精餾，這有效促進了分離效率的提升。而在2005年，則采用環(huán)丁砜、極性溶劑氮-甲酰嗎啉、N-二甲基酰胺等混合物作為溶劑，能夠?qū)崿F(xiàn)對丁烷和丁烯的萃取精餾，對塔釜的操作溫度進行有效控制。

3 關(guān)鍵技術(shù)

回流比的確定是萃取精餾法分離丁烷-丁烯的關(guān)鍵，同時為了對其相對揮發(fā)度進行改變，應(yīng)該確保溶劑選擇的合理性。首先，應(yīng)該確保其選擇性。在對組分間的相對揮發(fā)度進行提升的同時，應(yīng)該避免出現(xiàn)較大用量的問題。其次，應(yīng)該確保其溶解性能較強。再其次，應(yīng)該確保其沸點相對較高。溶劑的此類特點是防止恒沸物形成的關(guān)鍵，能夠?qū)崿F(xiàn)對溶劑的回收利用，降低分離成本。最后，還應(yīng)該確保溶劑具有良好的熱穩(wěn)定性，防止在應(yīng)用中發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。此外，為了降低生產(chǎn)成本，應(yīng)該對溶劑的經(jīng)濟性進行考量。二甲基甲酰胺、呋喃、氮甲酰嗎啉和NMP等，是幾種較為常見的萃取劑類型。在實際分離工作當(dāng)中，應(yīng)該針對不同溶劑的特點進行計算機模擬，在定量測定的過程中，通常會使用平衡蒸餾儀和氣相色譜。產(chǎn)品質(zhì)量會受到萃取精餾塔回流比的影響，也會對生產(chǎn)成本產(chǎn)生影響。循環(huán)回流速率和濃度之間的關(guān)系用回流比表示，相對揮發(fā)度會隨著溶劑濃度的升高而增大，在控制投資費用時，應(yīng)該適當(dāng)控制其回流比。

4 發(fā)展趨勢

首先，應(yīng)該改進與優(yōu)化萃取精餾設(shè)備。在對丁烷-丁烯進行分離時，通常會存在較大的汽液相負(fù)荷，應(yīng)該對塔板進行優(yōu)化與改進，以促進其生產(chǎn)效率的提升，能夠有效防止汽液相分布不均勻問題出現(xiàn)在塔板當(dāng)中。為了促進板效率和精餾塔處理能力的提升，可以設(shè)計新型多溢流復(fù)合斜孔塔板，其中采用了兩根降液管。在設(shè)計萃取精餾塔時，也可以運用短內(nèi)筒結(jié)構(gòu)和分隔壁，能夠簡化萃取精餾的流程，減少在分離操作中的設(shè)備。由于回流比的減少，其設(shè)備能耗也會得到有效控制，降低了萃取精餾的成本投入。在化學(xué)工程的發(fā)展過程中，應(yīng)該實現(xiàn)工藝與設(shè)計的融合，對塔設(shè)備和塔板進行改良，以提升萃取精餾的實際效果。其次，還可以采用加鹽萃取精餾的方法。生產(chǎn)成本會由于溶劑用量的提升而增加，同時會降低塔板效率。結(jié)合溶鹽精餾和普通萃取精餾的方式，通過加鹽萃取精餾能夠?qū)}析效應(yīng)和巖溶效應(yīng)進行有效控制。

5 結(jié)語

為了實現(xiàn)對C4的高效利用，應(yīng)該實現(xiàn)對丁烷-丁烯的有效分離，促進企業(yè)經(jīng)濟效益的提升，滿足其長遠(yuǎn)發(fā)展需求。萃取精餾法在分離丁烷-丁烯中較為常用，尤其是在當(dāng)前萃取劑性能與設(shè)備先進性不斷提升的趨勢下，萃取精餾法的應(yīng)用效果能夠得到有效保障，促進生產(chǎn)效率的提升。尤其是在節(jié)能減排理念下，萃取精餾法的應(yīng)用會更加廣泛。

參考文獻

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