Базовые аспекты технологии Sulfolane

Выбор растворителя для процесса

Применимость растворителя для экстракции ароматических соединений зависит от соотношения между его способностью к абсорбированию ароматики (растворимостью) и способностью избирательности в отношении ароматических и неароматических соединений. Изучение распространенных востребованных растворителей определило следующие качественные показатели:

1. При сравнении углеводородов, которые содержат равное число углеродных атомов, растворимость снижается в следующем порядке:

• ароматические углеводороды;
• нафтены;
• олефины;
• парафины.

2. При сравнении углеводородов одного гомологического ряда, растворимость снижается с увеличением молекулярной массы.

3. Селективность растворителя уменьшается с увеличением углеводородного наполнения фазы растворителя.

Несмотря на эти объединяющие признаки, разные промышленные растворители, используемые для экстракции ароматических соединений, проявляют значительные количественные отличия. При данной селективности сульфолан демонстрирует лучшую способность к способности растворять ароматические соединения, чем иной другой промышленно используемый растворитель. Практическим результатом этой разницы является то, что экстракционная установка, в которой используется сульфолан, требует меньшей скорости циркуляции растворителя и поэтому затрачивается меньше энергии.

Приоритетные физические свойства

Кроме наилучшей способности растворять и селективности, сульфолан характеризуется следующими тремя чрезвычайно выгодными физическими свойствами, оказывающими значительное влияние на инвестиции в строительство установки и затраты на текущую эксплуатацию:

1. Большой удельный вес (1,26), позволяющий:

• в полной мере использовать способность сульфолана к хорошему растворению ароматических углеводородов, поддерживая одновременно большой перепад плотностей между углеводородной фазой и растворителем в экстракторе;
• такой перепад в плотностях позволяет минимизировать диаметр экстрактора;
• большая плотность жидкости в секции экстракционной перегонки позволяет уменьшить размеры необходимого для нее оборудования.

2. Низкая теплоемкость - 0,4 БТЕ/(фунт·°F)/(0,4 кал/(г·°C)), которая позволяет:

• снизить тепловую нагрузку в секции фракционирования;
• минимизировать нагрузку на теплообменники растворителя.

3. Высокая температура кипения - 287 °C (549 °F), которая:

• значительно превышает температуру кипения самого тяжелого из экстрагируемых ароматических углеводородов;
• упрощает отделение растворителя от ароматического экстракта.

Применимость растворителя для экстракции ароматических соединений зависит от соотношения между его способностью к абсорбированию ароматики (растворимостью) и способностью избирательности в отношении ароматических и неароматических соединений. Изучение распространенных востребованных растворителей определило следующие качественные показатели:

• при сравнении углеводородов, которые содержат равное число углеродных атомов, растворимость снижается в следующем порядке:
• ароматические углеводороды;
• нафтены;
• олефины;
• парафины.
• при сравнении углеводородов одного гомологического ряда, растворимость снижается с увеличением молекулярной массы;
• селективность растворителя уменьшается с увеличением углеводородного наполнения фазы растворителя.

Базовая концепция процесса

Процесс Sulfolane объединяет в одной технологической установке два процесса:

• жидкостную экстракцию;
• экстрактивную дистилляцию.

Такой режим функционирования особенно выгоден для извлечения ароматики:

• в системах жидкостной экстракции низкокипящие неароматические соединения более растворимы, чем высококипящие, из-за чего жидкостная экстракция имеет больший эффект при отделении ароматических соединений от тяжелых примесей, чем от лёгких;
• при экстрактивной перегонке низкокипящие неароматические компоненты проще отгоняются из растворителя, чем высококипящие, из-за чего экстрактивная перегонка имеет больший эффект при отделении ароматических соединений от легких примесей, чем от тяжелых.

Таким образом, жидкостная экстракция и экстрактивная перегонка имеют дополняющую друг друга специфику. Примеси, с трудом удаляемые в одной секции, без проблем удаляются в другой. Такая синергия методов позволяет эффективно осуществлять переработку сырья со значительно более широким фракционным составом, чем любой из методов индивидуально.

Принцип процесса Sulfolane

Базовая концепция процесса показана на рисунке:

• тощий (не насыщенный абсорбируемым веществом) растворитель подается в верхнюю часть главного экстрактора и перемещается нисходящим потоком;
• углеводородное сырьё подается в нижнюю часть экстрактора и двигается восходящим потоком противоточно растворителю;
• растворитель падая сверху-вниз разбивается на мелкие капли и повторно распределяется в углеводородной среде в каждой нижеследующей тарелке;
• растворитель селективно абсорбирует из сырья ароматические соединения;
• так как разделение идеальным не является, то абсорбции подвергаются также определенное количество неароматических соединений;
• неароматические углеводороды не покидают углеводородную фазу и отбираются из главного экстрактора в качестве рафината;
• растворитель, насыщенный ароматическими компонентами, покидает главный экстрактор с нижней его части и поступает в экстрактор обратной промывки;
• в экстаркторе обратной промывки происходит контакт насыщенного растворителя с потоком низкокипящих неароматических компоеннтов, поднимающихся шлемовой части экстракционной отгонной колонны;
• низкокипящие неароматические компоненты вытесняют высококипящие неароматические соединения из растворителя;
• низкокипящие неароматические компоненты вытесняют высококипящие неароматические соединения из растворителя, которые поступают обратно в углеводородную фазу и отводятся из экстрактора совместно с рафинатом;
• далее насыщенный растворитель из кубовой части экстрактора обратной промывки, содержащий только низкокипящие неароматические компоненты, обратно подается в экстракционную отгонную колонну для финишной очистки ароматического продукта;
• низкокипящие неароматические примеси выводятся из шлемовой части экстракционной отгонной колонны и вновь подаются в экстрактор обратной промывки;
• очищенный поток ароматических компонентов, или экстракт, в фазе растворителя выводится из нижней части экстракционной отгонной колонны;
• насыщенный растворитель далее поступает в колонну регенерации растворителя, где посредством дистилляции происходит отделение экстракта от растворителя.

На рисунке (см.выше) также приведены коэффициенты активности К для каждой секции разделения. Значение К при экстракции является аналогией относительной летучести при перегонке. Значение Ki является мерой способности растворителя отталкивать компонент i и вычисляется, как мольная доля компонента i в углеводородной фазе Xi, деленная на мольную долю компонента i в фазе растворителя Zi. Чем меньше значение Ki, тем лучше растворяется компонент i в фазе растворителя.

Если статья была вам интересной и полезной, ставьте лайк, а если хотите ежедневно получать новые статьи и узнавать больше о нефтепереработке, то подписывайтесь на канал.