一种用于从石脑油中分离环烷烃和芳烃的复合溶剂
阅读说明：本技术 一种用于从石脑油中分离环烷烃和芳烃的复合溶剂 (Composite solvent for separating cyclane and aromatic hydrocarbon from naphtha ) 是由 陈谦 李进龙 马克存 王辉 杨春基 王昕� 曾群英 张波 高萌 张永军 张爱萍 于 2019-11-14 设计创作，主要内容包括：一种适合从石脑油中分离环烷烃和芳烃的复合溶剂,由N,N-二甲基甲酰胺、环糊精和1-丁基-3-甲基咪唑二氰胺盐复配组成,复配比例为N,N-二甲基甲酰胺:环糊精:1-丁基-3-甲基咪唑二氰胺盐＝(80～90):(10～20):1。与环丁砜相比,该复配溶剂对环烷烃的选择性可达到3.2,环烷烃的脱除率可达62％以上；该复配溶剂对芳烃的选择性可达到37.2,芳烃的脱除率可达到95％以上。(A composite solvent suitable for separating cyclane and aromatic hydrocarbon from naphtha is prepared from N, N-dimethyl formamide, cyclodextrin and 1-butyl-3-methylimidazole dicyanamide salt through mixing (80-90): (10-20): 1). Compared with sulfolane, the compound solvent has the selectivity of 3.2 to the cycloparaffin, and the removal rate of the cycloparaffin can reach more than 62 percent; the selectivity of the compound solvent to aromatic hydrocarbon can reach 37.2, and the removal rate of the aromatic hydrocarbon can reach more than 95%.)
技术领域
本发明涉及一种适合从石脑油中分离环烷烃和芳烃的复合溶剂。
背景技术
石脑油由正构烷烃、异构烷烃、环烷烃和芳烃等组成，是催化重整和乙烯裂解的重要原料。其中，正构烷烃、异构烷烃裂解产乙烯的收率较高，其无法在重整过程中转化为芳烃，因此是比较理想的乙烯裂解原料。环烷烃裂解后能够得到较高收率的丙烯和丁二烯，同时在重整条件下能够很容易地转化为芳烃，因此环烷烃适合作乙烯裂解和催化重整的原料。芳烃在裂解时对乙烯等收率没有贡献，且易结焦，缩短装置生产周期。因此，芳烃不适合作乙烯裂解原料。
随着原油的变重，石脑油收率减少，而市场对烯烃和芳烃的需求不断增加，催化重整和乙烯裂解装置原料配置的问题愈发突出。目前，工业上主要采用轻重切割的方式分离石脑油，这种方法的缺点是不能有效地按照组分分离，做到“宜芳则芳，宜烯则烯”，造成原料不能充分物尽其用。此外，现有技术研究了石脑油的吸附分离和萃取分离等方法，但主要用于从石脑油中分离正构烷烃。
CN1476474A公开了一种通过吸附分离从石脑油中选择性分离正构烷烃的方法，CN1710030A则公开了一种以分子筛为吸附剂，从石脑油中得到富含正构烷烃的脱附油的方法。CN1292050C公开了一种采用两步法从石脑油中分离得到芳烃和正构烷烃的方法。
CN1277907C公开了一种石脑油的萃取分离方法。以环丁砜为萃取剂，在剂油比为5～11:1、95～128℃、0.6～1.0MPa条件下，从石脑油分离得到烷烃和芳烃。
上述技术虽可得到富含正构烷烃的乙烯裂解原料，提高乙烯收率，但主要是从石脑油中分离得到正构烷烃或芳烃，不能够同时灵活分离环烷烃和芳烃，因此，石脑油中的环烷烃并未得到很好的利用。
发明内容
本发明的目的在于提供一种适合同时从石脑油中分离环烷烃和芳烃的复合溶剂，强化从石脑油中分离环烷烃和芳烃的分离效果，通过调整组分的复配比例，有效地分离石脑油中所含的芳烃，同时通过灵活调整环烷烃在石脑油中的占比，以适应不同的乙烯裂解装置对石脑油原料性能的要求。
为达到上述技术发明目的，本发明采用下述技术方案：
第一，本发明提供了一种复合溶剂，用于从石脑油中分离环烷烃和芳烃的，由N,N-二甲基甲酰胺、环糊精、1-丁基-3-甲基咪唑二氰胺盐组成。
本发明提供的的复合溶剂，其中，优选的是：由以下组分按重量份组成：
N,N-二甲基甲酰胺 80～90重量份；
环糊精 10～20重量份；
1-丁基-3-甲基咪唑二氰胺盐 1重量份。
第二，本发明提供了一种复合溶剂的制备方法，其是上述复合溶剂的制备方法，具体为：称取N,N-二甲基甲酰胺，将反应釜设置温度恒定在预定温度，在搅拌的条件下依次缓慢加入环糊精和1-丁基-3-甲基咪唑二氰胺盐，添加完毕后继续搅拌直至均匀混合，即得到所述复合溶剂。
本发明提供的复合溶剂的制备方法，其中，优选的是：所述预定温度为60～80℃。
最后，本发明提供了一种从石脑油中分离环烷烃和芳烃的方法，采用了上述的复合溶剂，在萃取装置上实施，所述萃取装置包括：
静态混合器M1，其一端连接有N,N-二甲基甲酰胺、环糊精和1-丁基-3-甲基咪唑二氰胺盐储罐，另一端分别连接萃取塔T1塔顶和减压蒸馏塔T2塔底；萃取塔T1塔底与减压蒸馏塔T2入口相连；
所述从石脑油中分离环烷烃和芳烃的方法包括：
步骤(1)：将N,N-二甲基甲酰胺、环糊精和1-丁基-3-甲基咪唑二氰胺盐分别从各自的储罐引出，进入静态混合器M1；充分混合后从萃取塔T1塔顶引入减压蒸馏塔T1，与从T1塔底进入的石脑油逆流接触，进行液液萃取抽提后，从减压蒸馏塔T1塔顶流出抽余油，大部分环烷烃和芳烃以及全部复合溶剂一起从减压蒸馏塔T1的塔底引出至减压蒸馏塔T2内；
步骤(2)：减压蒸馏后，复合溶剂从减压蒸馏塔T2塔底流出并循环至减压蒸馏塔T1的顶部，与新鲜复合溶剂混合后一起进入减压蒸馏塔T1，从减压蒸馏塔T2塔顶流出环烷烃和芳烃混合物。
本发明提供了从石脑油中分离环烷烃和芳烃的方法，其中，优选的是：复合溶剂与石脑油的质量比为2～10:1，优选2～6:1。
本发明提供了从石脑油中分离环烷烃和芳烃的方法，其中，优选的是：静态混合物器的操作温度恒定在60～80℃。
本发明提供了从石脑油中分离环烷烃和芳烃的方法，其中，优选的是：萃取塔T1的操作温度为30～120℃，优选50～80℃，萃取塔T1的操作压力为0.01～2.0MPa，优选0.1～1.0MPa。
本发明提供了从石脑油中分离环烷烃和芳烃的方法，其中，优选的是：减压蒸馏塔T2的操作温度为20～100℃，优选20～50℃；减压蒸馏塔T2的操作压力为0.01～0.08MPa，优选0.02～0.06MPa。
根据本发明一些实施例，本发明还可以作如下陈述：
一种适合从石脑油中分离环烷烃和芳烃的复合溶剂及其复配的主要步骤及方法详述如下：
1、以N,N-二甲基甲酰胺(I)为主溶剂，从石脑油中分离芳烃。
2、在N,N-二甲基甲酰胺(I)中加入适当比例的环糊精(II)，组成复合溶剂，进一步提高从石脑油中同时分离芳烃和环烷烃的效果，提高环烷烃分离的选择性。
3、在N,N-二甲基甲酰胺(I)和环糊精(II)组成的复合溶剂中加入离子液体1-丁基-3-甲基咪唑二氰胺盐(III)，从而使复合溶剂具有可灵活调节石脑油中环烷烃比例的作用。
4溶剂的复配：首先称取一定量的N,N-二甲基甲酰胺(I)，并使温度恒定在60～80℃范围，按照一定的比例在搅拌过程中缓慢加入环糊精(II)和1-丁基-3-甲基咪唑二氰胺盐(III)，添加完毕后继续搅拌直至溶剂混合均匀。
根据石脑油的原料特点，配制温度恒定在60～80℃范围内。
根据石脑油的原料特点，N,N-二甲基甲酰胺(I)、环糊精(II)和与1-丁基-3-甲基咪唑二氰胺盐(III)三者之间的混合比例为I:II:III＝(80～90):(10～20):1(质量)。
复合溶剂可在30～80℃温度范围和0.01～2.0MPa压力范围对石脑油进行萃取抽提，以分离芳烃并按照需要分离部分或全部环烷烃。
复合溶剂的萃取性能指在一定剂油比条件下复合溶剂对石脑油中环烷烃和芳烃的溶解性能，使用选择性和脱除率参数进行表征。
选择性采用下式计算：
式中S表示选择性，Ci 抽出油表示i组分在抽出油中的浓度，Ci 抽余油表示i组分在抽余油中的浓度。
脱除率采用下式计算：
式中P％表示选择性，Ci 抽出油表示i组分在抽出油中的浓度，Ci 原料油表示i组分在原料油中的浓度，β表示抽余油的收率。
本发明的复合溶剂对石脑油中环烷烃的选择性和脱除率分别可达到3.2和62％。
本发明的复合溶剂对石脑油中芳烃的选择性和脱除率可达到37.0和95％。
本发明的复合溶剂具有可调节特性，即通过组份的配制比例达到调节对石脑油中的环烷烃和芳烃的萃取性能。
本发明提供的复合溶剂用于萃取分离石脑油中的环烷烃和芳烃，流程如图1所示。N,N-二甲基甲酰胺(I)、环糊精(II)和离子液体1-丁基-3-甲基咪唑二氰胺盐(III)分别从各自的储罐引出，进入静态混合器M1，经充分混合后从塔顶引入萃取塔T1，与从T1塔底进入的石脑油逆流接触；经过液液萃取抽提后，T1塔顶物流为脱除了部分环烷烃和芳烃的石脑油(抽余油)，而大部分环烷烃和芳烃以及全部复合溶剂一起从T1的塔底引出至减压蒸馏塔T2；经减压蒸馏后，复合溶剂从T2塔底流出并循环至T1的顶部，与新鲜复配溶剂混合后一起进入T1塔，T2塔顶部物流为环烷烃和芳烃混合物(抽出油)，可作为催化重整原料或其他用途。
上述方法中，复合溶剂中N,N-二甲基甲酰胺(I)、环糊精(II)和离子液体1-丁基-3-甲基咪唑二氰胺盐(III)的比例为I:II:III＝(80～90):(10～20):1(质量)。
上述方法中，复合溶剂与石脑油的质量比为(2～10):1，优选(2～6):1。
上述方法中，静态混合物器的操作温度恒定在60～80℃。
上述方法中，萃取塔T1的操作温度为40～120℃，优选50～80℃。
上述方法中，萃取塔T1的操作压力为0.01～2.0MPa，优选0.1～1.0MPa。
上述方法中，减压蒸馏塔T2的操作温度为20～100℃，优选20～50℃。
上述方法中，减压蒸馏塔T2的操作压力为0.01～0.08MPa，优选0.02～0.06MPa。
本发明所述压力均为绝对压力。
附图说明
图1为萃取抽提装置的最基本流程示意图，其中没有涉及阀门、泵、再沸器、冷凝器等，但这对本领域的技术人员是公知的。
具体实施方式
本发明提供了一种从石脑油中分离环烷烃和芳烃的复合溶剂及其配制和使用方法。
实施例1
N,N-二甲基甲酰胺(I)、环糊精(II)和1-丁基-3-甲基咪唑二氰胺盐(III)复配制备复配溶剂，复配比例为I:II:III＝80:20:1(质量)，对石脑油馏分按照图1的流程进行萃取分离，所用石脑油组成见表1，萃取操作参数、所用溶剂等见表2，抽余油以及抽出油组成见表3。
实施例2
本实施例与实施例1基本相同，特别之处在于：
剂油比由2:1增加至3:1，蒸馏塔的操作温度为50℃。蒸馏塔所用石脑油组成见表1，萃取操作参数、所用溶剂等见表2，抽余油以及抽出油组成见表3。
实施例3
本实施例与实施例2基本相同，特别之处在于：
N,N-二甲基甲酰胺(I)、环糊精(II)和1-丁基-3-甲基咪唑二氰胺盐(III)复配制备复配溶剂，复配比例为I:II:III＝90:10:1(质量)，萃取塔操作温度为90℃。所用石脑油组成见表1，萃取操作参数、所用溶剂等见表2，抽余油以及抽出油组成见表3。
实施例4
本实施例与实施例2基本相同，特别之处在于：
N,N-二甲基甲酰胺(I)、环糊精(II)和1-丁基-3-甲基咪唑二氰胺盐(III)复配制备复配溶剂，复配比例为I:II:III＝80:20:1(质量)。所用石脑油组成见表1，萃取操作参数、所用溶剂等见表2，抽余油以及抽出油组成见表3。
对比例1
本实施例与实施例2基本相同，特别之处在于：溶剂为N,N-二甲基甲酰胺(I)和环糊精(II)的混合物，I:II＝80:20。所用石脑油组成见表1，萃取操作参数、所用溶剂等见表2，抽余油以及抽出油组成见表3。
表1石脑油组成
项目
链烷烃
环烷烃
烯烃
芳烃
PIONA值，质量％
54.4
32.8
0.10
12.7
表2萃取工艺条件
表3萃取结果
表6两种不同馏分油的性质数据
表7系列催化剂1和系列催化剂2的对比串联评价调和产品性质
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