分离石脑油中正构烷烃方法的研究_张晓琳

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霍尼韦尔Biblioteka Baidu司为中国石化项目提供生产技术
霍尼韦尔公司旗下的 UOP 公司于 2011 年 8 月 25 日宣布,为江苏省海力化工有限公司提供技术, 以使其在中国江苏省大丰市生产丙烯、异丙苯和苯酚。
该公司表示,该该置将使用 UOP C3 Oleflex 工艺技术,使丙烷转化成丙烯,使丙烯用于生产如薄膜 和包装材料等。
实验中分别加入 200,100,80 和 50 mL 石脑 油,用于吸附的分子筛质量为 50 g,实验结束后称 量分子筛平均增加质量,结果见图 1。原料石脑 油加入量为 80 mL 时分子筛增重最大,证明吸附
收稿日期: 2011 - 08 - 18。 作者简介: 张晓琳,从事炼油研究工作。
精细石油化工进展
目前 分 离 提 取 正 构 烷 烃 的 方 法 主 要 有 MaxEne工艺〔5 - 6〕、尿素包合法〔7 - 8〕以及分子筛吸 附分离法。用分子筛吸附分离油品中的正构烷烃 的工艺是 20 世纪 50 年代末开发的,目的是提高 汽油的辛烷值,过程中使用 5A 分子筛为吸附剂, 以低 级 正 构 烷 烃、氨 气、氢 气 或 水 蒸 汽 等 为 脱 附 剂。该方法生产的高辛烷值汽油具有感铅性好、 抗爆性能强、环境污染轻等优点。
[Abstract] 5A Molecular sieves are used to adsorbing and separating normal paraffin from naphtha. The adsorption effect is best with the adsorption rate of 59. 07% when the mass of molecular sieves used for adsorbing normal paraffin is 50 g,the adsorbent temperature is 150 ℃ and the volume of feedstock oil is 80 mL. When the desorption temperature is 200 ℃ ,the preferred N2 purging rate and the desorption time identified are 2 mL / s and 20 to 30 min respectively. The desorption rate is 100% and the average collection rate is 62. 47% at such conditions. [Key words] 5A molecular sieve; normal paraffin; separation; naphtha
表 3 吸附石脑油质量和脱附后的收集率
项目 吸附油质量 /g 脱附油质量 /g 收集率,%
实验一 4. 95 3. 32 57. 1
实验二 5. 53 3. 88 65. 3
实验三 9. 21 6. 44 65. 0
脱附实验收集到的脱附油的族组成见表 4。
脱附油中正构烷烃的含量有所提高,但同时也含
有一定量的非正构烷烃,推测原因为: 在吸附过程
[9] 黄恒文,沈本贤,刘纪昌. 用吸附 - 精馏法分离重整抽余油 中的正构烷烃. 精细石油化工,2008,25( 2) : 63 - 66.
Study on the Method of Separating Normal Paraffin from Naphtha
Zhang Xiaolin Fan Jun ( CNPC Liaoyang Petrochemical Company,Liaoyang 111003)
中,分子筛表面可能会附着一些石脑油,导致分析
结果中仍含有非正构烷烃。
表 4 脱附油的族组成
油品 正构烷烃含量 异构烷烃含量 环烷烃含量
脱附油 54. 76
20. 96
18. 24
% 芳烃含量
6. 02
3 结论 ( 1) 利用 5A 分子筛的孔径特点及吸附原理,
可以将石脑油中的正构烷烃分离,分别加以利用。 ( 2) 分子筛吸附石脑油中的正构烷烃时,用
烃是有吸附分离作用的。
油品 石脑油 吸余油
表 1 吸余油及石脑油的族组成
%
正构烷烃含量 异构烷烃含量 环烷烃含量 芳烃含量
30. 20
30. 09
35. 16
4. 55
17. 84
36. 20
43. 96
2. 00
2. 3 脱附温度 根据文献记载,分子筛脱附正构烷烃的温度
为 220 ℃ 或更高〔5,9〕,本实验中脱附温度设定为 200 ℃ 。 2. 4 脱附 N2 吹扫速度
脱附时间过长分子筛质量会减轻,推测原因 是脱附温度较高,分子筛表面某物质与其分离,或 变成气体随 N2 排到系统外。另外脱附实验前的 吸附量也决定脱附时间的长短。确定最佳脱附时 间为 20 ~ 30 min。
分子筛吸附的石脑油量和脱附后的收集率见
表 3。在脱附实验中,脱附率可以达到 100% ,收 集率平均为 62. 47% 。
2011 年 10 月
张晓琳等. 分离石脑油中正构烷烃方法的研究
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分离石脑油中正构烷烃方法的研究
张晓琳,范 俊
( 中国石油辽阳石化分公司,辽阳 111003)
[摘 要] 以 5A 分子筛为吸附剂,吸附分离石脑油中的正构烷烃。用于吸附的分子筛质量 为 50 g,吸附温度为 150 ℃ 时,原料油加量为 80 mL 时吸附效果最好,吸附率为 59. 07% 。脱附温 度为 200 ℃ 时,确定较佳的 N2 吹扫速度约为 2 mL / s,脱附时间为 20 ~ 30 min,在此条件下脱附率 为 100% ,平均收集率为 62. 47% 。
参考文献
[1] 四川石油管理局天然气研究所 301 组. 分子筛吸附分离直馏 汽油馏分正构烷烃. 石油与天然气化工,1991,20( 3) : 1 - 6.
[2] 刘纪昌,沈本贤. 正构烷烃含量对裂解烯烃收率的影响及乙
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张晓琳等. 分离石脑油中正构烷烃方法的研究
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烯裂解的原料调配. 华东理工大学学报,2006,( 5 ) : 535 - 539. [3] 沈本贤,刘纪昌. 石脑油中正异构的适度分离及工艺方法对 比. 当代石油石化,2006,14( 4) : 42 - 44. [4] 沈本贤,刘纪昌. 吸附富集的石脑油中正构烷烃裂解制烯烃 经济效益分析. 当代石油化工,2007,15( 10) : 26 - 29. [5] 翟万军. 5A 分子筛吸附法分离石脑油中正构烷烃的工艺研 究. 化工时刊,2009,23( 5) : 60 - 63.
于吸附的分子筛质量为 50 g,吸附温度为 150 ℃ 时,原料油加量为 80 mL 时吸附效果最佳。由于 实验条件等诸多因素影响,吸附率为 59. 07% 。
( 3) 分子筛脱附石脑油中的正构烷烃时,脱 附温度为 200 ℃ ,N2 吹扫速度约为 2 mL / s,最佳 脱附时间为 20 ~ 30 min。脱附率为 100% ,平均 收集率为 62. 47% 。
在脱附实验中,通过加热从分子筛中脱附出 来的气体随 N2 吹扫到冷凝管处冷凝,实现气液分 离。N2 吹扫速度过慢时,脱附出来的气体不能及 时被 N2 带到冷凝管处冷凝而滞留在三口瓶处,而 N2 吹扫速度过快时,气体没有冷凝就被 N2 带到 装置外,造成损失。实际操作中根据实验现象调 整吹扫速度,约为 2 mL / s。 2. 5 脱附时间
1 实验部分 1. 1 试剂与仪器
混合石脑油,辽阳石化常减压装置; 圆粒分子 筛,上海卓悦化工科技有限公司; 硅溶胶、柠檬酸, 均为分析纯,天津市光复精细化工研究所; 65% ~ 68% 硝酸,沈阳市经济技术开发区试剂厂; 粉末分 子筛、拟薄水铝石、田菁粉,均为分析纯。
SX2 - 4 - 10 型箱式电阻炉,沈阳市工业电炉 厂; XCB - 150 型干燥箱,承德市金建检测仪器有 限公司; KH - 1000 型数显恒温加热器,山东鄄城 华鲁电热仪器有限公司。 1. 2 实验原理
此外,UOP 公司的 Q - Max 和 UOP 苯酚工艺技术将被集成用于使异丙苯转化为苯酚,苯酚是用于 生产诸如塑料和尼龙等材料的构筑模块。
新装置预计于 2014 年投产,将年产 510 kt 丙烯、473 kt 异丙苯和 360 kt 苯酚。UOP 公司将为该项 目提供工程设计、技术许可、催化剂、吸附剂、设备、人员培训和技术服务。
筛之间的空隙通过,没有被吸附。
( 2) 石脑油汽化的温度不够高。由于实验条
件的限制,吸附温度达不到文献中记载的温度。
( 3) 玻璃器皿搭建的实验装置密封性差,保
温性差,冷凝效果也不好,造成一定的损失。
5A 分子筛吸附石脑油中的正构烷烃吸附率
能达到 59. 07% ,虽然吸附率与文献记载有一定
差距,但可以证明 5A 分子筛对油品中的正构烷
[关键词] 5A 分子筛 正构烷烃 分离 石脑油
将石脑油中的正构烷烃部分脱除后,直馏汽 油的辛烷值 会 有 较 大 幅 度 的 提 高〔1〕。 吸 余 油 作 为高辛烷值汽油使用,此过程的经济性很大程度 上也取决于脱附油,即正构烷烃的利用情况。正 构烷 烃 可 用 于 生 产 溶 剂 油〔1〕,用 作 乙 烯 裂 解 原 料〔2 - 3〕,或者 通 过 加 氢 异 构 化 生 产 优 质 石 油 产 品〔4〕。此外,正构烷烃作为制氢或制氨合成气原 料,可以增强催化剂活性,提高处理能力。
[6] 周春,蒋决根. 轻石脑油中正构烷烃的脱除. 金山油化纤, 2006,25( 2) : 5 - 7.
[7] 张正红,田松柏,刘泽龙,等. 超声尿素包合法分离测定重质 油中的正构烷烃. 石油炼制与化工,2006,37( 2) : 63 - 66.
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5A 分子筛微孔道的平均孔径为 0. 51 nm,正 构烷烃分子的直径约为 0. 49 nm,可以进入分子 筛微孔道内被吸附,而非正构烷烃的分子直径大
于孔道内径,不能被吸附。利用这个特点,将正构 烷烃吸附 在 5A 分 子 筛 中,与 非 正 构 烷 烃 分 离。 再通过 N2 吹扫脱附,达到最终分离的目的〔2〕。 1. 3 正构烷烃的吸附及脱附工艺
脱附温度及 N2 吹扫速度一定时,脱附时间决 定脱附率。本实验通过脱附实验后分子筛的质量
变化 来 判 断 脱 附 情 况,吸 附 前 分 子 筛 质 量 都 为
100 g,结果见表 2。
表 2 脱附时间与脱附后分子筛质量
脱附时间 / min 60 40 30 20
脱附后分子筛质量 /g 89 93 99 99
2 结果与讨论 2. 1 吸附温度
根据文献记载,分子筛吸附分离石脑油中正 构烷烃的吸附温度为 200 ~ 350 ℃〔5,9〕,但在实验 过程中,装在三口瓶内的石脑油由室温开始加热, 在温 度 升 高 的 过 程 中,部 分 石 脑 油 已 经 汽 化,至 150 ℃ 左右石脑油基本全部汽化,所以确定吸附 温度为 150 ℃ 。 2. 2 吸附量
将石脑油加入提前放入沸石的三口瓶内,加 热使其汽化,石脑油以气态形式通过装有 5A 分 子筛的玻璃管。正构烷烃可以进入分子筛微孔道 内,而非正构烷烃的分子直径大于孔道内径,不能 被吸附。非正构烷烃通过分子筛管后经过冷凝管 冷凝下来,收集在锥形瓶内,从而初步实现正构烷 烃和非正构烷烃的分离。
将表面已经干燥的吸附了正构烷烃的分子筛 放入三口瓶中,加热,同时从三口瓶的另一瓶口注 入 N2 吹扫,将脱附出来的气态烷烃带到冷凝管 处,经冷 凝 管 冷 凝 后 气 液 分 离,最 终 得 到 正 构 烷烃。
第 12 卷第 10 期
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ADVANCES IN FINE PETROCHEMICALS
的石脑油最多,效果最好。
图 1 不同原料油量吸附后分子筛增重
吸余油及石脑油的族组成如表 1 所示。吸余
油中正构烷烃的含量有所降低,但并没有全部脱
除,推测有以下原因:
( 1) 盛装分子筛的器皿比较短小,分子筛填
充的密度不大,导致有部分汽化的石脑油从分子
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