Влияние соотношения растворителей в смеси триэтиленгликоль - n-метилпирролидон на степень экстракционной деароматизации

Н.Б. Капизова, О.Н. Каратун
Астраханский государственный технический университет,
г. Астрахань

Для получения ароматических углеводородов (бензол, толуол, ксилолы) традиционно используется риформат бензиновых фракций. Выделение ароматических углеводородов высокой степени чистоты методом обычной ректификации невозможно из-за сложного состава смеси ароматических углеводородов и возможности образования азеотропных смесей. Наиболее широко для извлечения ароматических углеводородов из катализата риформинга в промышленности применяется процесс экстракции. В качестве экстрагентов в России чаще всего применяют диэтиленгликоль и триэтиленгликоль [1]. Они характеризуются низкими показателями селективности и растворяющей способности, что обуславливает проведение экстракции при высокой кратности растворителя к сырью, и приводит к высоким эксплуатационным затратам. Решением этой проблемы и одним из способов интенсификации процесса получения ароматических углеводородов является применение в качестве экстрагента смешанных растворителей.

Для исследования процесса экстракции смешанными растворителями одним из компонентов был выбраны триэтиленгликоль (ТЭГ) как наиболее часто применяющийся на отечественных установках получения ароматических углеводородов. Второй компонент смеси должен был повышать растворяющую способность ТЭГ, при этом проявлять высокую селективность по отношению к ароматическим углеводородам, не образовывать с ними азеотропных смесей, иметь температуру кипения, отличающуюся от температуры кипения ТЭГ, и удовлетворять всем общим требованиям к растворителям по технологическим и экологическим критериям [2]. Поэтому в качестве второго компонента смеси был выбран N-метилпирролидон (NМП), отвечающий всем перечисленным требованиям.

Для лабораторного исследования был выбран процесс одноступенчатой экстракции ароматических углеводородов из смеси с насыщенными углеводородами при постоянной кратности экстагента к сырью (1:1). Экстракция проводилась в делительной воронке объемом 50 мл при температуре 50ÅС. В качестве сырья использовалась модельная смесь, содержащая 50 % (об.) н-гептана и 50 % (об.) толуола. В процесс экстракции применялся смешанный растворитель, содержащий ТЭГ и NМП, концентрацию ТЭГ в смеси изменяли от 0 до 100 % (об.). Содержание толуола в экстракте анализировали рефрактометрическим методом по значению показателя преломления и с помощью хроматографического метода анализа.

Концентрация толуола в экстракте при изменении содержания ТЭГ в смеси изменялась неравномерно. Так, при увеличении концентрации ТЭГ в смеси от 0 до 30 % (об.) концентрация толуола увеличилась от 52 до 83 % (об.), при концентрации ТЭГ в смеси от 30 до 60 % (об.) содержание толуола в экстракте не изменилось и составило 81 % (об.). Наилучший результат был достигнут при использовании смеси, содержащей 60 % (об.) ТЭГ, что, вероятно, указывает на гомогенизацию системы, обусловленную синергетическим эффектом смешения растворителей, описанным в [3]. Последующее увеличение концентрации ТЭГ в смеси от 60 до 100 % (об.) привело к уменьшению концентрации толуола в экстракте. Надо отметить, что при этом концентрация толуола в экстракте осталась довольно высокой – 83 % (об.) по сравнению с применением «чистых» растворителей, т.к. при применении 100 % (об.) ТЭГ и 100 % (об.) NМП концентрация толуола не превышала 52 % (об.).

Полученные результаты позволяют сделать вывод о целесообразности применения в процессе экстракции в качестве экстрагента смеси триэтиленгликоля и N-метилпирролидона. Учитывая, что нами была выбрана одноступенчатая экстракция и небольшая кратность экстрагента к сырью (1:1), можно предположить, что использование смеси ТЭГ- NМП на промышленных экстракционных установках позволит увеличить выход ароматических углеводородов, снизить кратность растворителя, температуру процесса и тем самым уменьшить эксплуатационные затраты на производство ароматических углеводородов.

Список литературы

1. Соколов В.З., Харлампович Г.Д. Производство и использование ароматических углеводородов. - М.: Химия, 1980. - 336 с.

2. Биттрих Г.И., Гайле А, А., Лемпе Д. и др. Разделение углеводородов с использованием селективных растворителей.- Л.: Химия, 1987. -192 с.

3. Гайле А.А., Сомов В.Е., Залищевский Г.Д., Кайфаджан Е.А., Колдобская Л.Л. Разработка и совершенствование экстракционных и комбинированных процессов разделения и очистки нефтепродуктов // Нефтехимия. - 2007. - Т.47. - № 4. - С. 314-317. 

Назад к списку