yi P = xi Pi 0γ i
(17-4)
液液两相达平衡时应满足：
xiI γ iI = xiII γ iII
(17-5)
2.基础相平衡数据[16-21]
（1）四甘醇体系：在四甘醇抽提温度 100~150℃范围内，苯、甲苯与溶剂之 间基本是完全互溶的，因此应采用汽液相平衡数据，而非芳烃及 C8 以上的芳烃 是部分互溶的，因此应采用互溶度数据。图 17-3~图 17-4 标出了苯、甲苯与四甘 醇的 TXγ（温度、摩尔组成、活度系数）数据，图 17-5 和图 17-6 标出了烷烃及 环烷烃与四甘醇的互溶度平衡数据。
芳烃抽提及抽提蒸馏
石油化工科学研究院
目录
液液抽提 抽提蒸馏 芳烃精馏
液液抽提
工艺原理 几种液液抽提工艺 主要影响因素
一、 工艺原理
（一）溶剂的基本特性和要求 芳烃抽提是借助选择性溶剂的作用从烃类混合物中分离高纯芳烃的物理过程。抽 提过程的技术指标在很大程度上取决于溶剂的性能。一个好的工业抽提溶剂应具备如 下特性： 对芳烃的选择性要好，有利于提高芳烃的纯度 对芳烃溶解能力大，以利于降低溶剂比和操作费用 与抽提原料的比重差大、不易乳化，以保证在抽提塔内轻重两相的水力学流 动特性 与芳烃的沸点差大，以便与溶剂分离 热稳定性及化学稳定性好，以确保芳烃不被降解物质所污染 两相界面张力要大，以利液滴聚集和分层 蒸汽压低，减少操作中的溶剂消耗 粘度小、凝点低，有利于抽提过程的传热与传质 无毒、无腐蚀性，便于操作和设备材质选取 价廉易得
富 溶 剂
一闪蒸
二闪蒸 回流芳烃罐
贫溶剂
芳烃
抽 提 蒸 馏 汽 提 塔 抽 余 油 水 洗 塔
非芳烃
抽 空
原料油
抽 提 塔
芳烃罐
回 流 芳 烃
汽提水罐
溶 剂 再 生 塔
图 17-19 甘醇类抽提四塔流程
富 溶 剂
一闪蒸 芳烃罐 二闪蒸 回流芳烃罐
芳烃 非芳烃Leabharlann 贫溶剂抽 空原料油
抽 提 塔
抽 提 蒸 馏 塔
表 17-2 几种工业抽提溶剂的一般性质
溶 剂 分子量 M 99.13 115.14 120.16 78.13 194.24 150.18 比重 d430 1.03 1.15 1.26 1.10 1.16 1.12 沸点 ℃ 206 244 287 189 327 288 凝固点 ℃ -24 21 28 18 -5 -7 粘度 cp 0.97 2.7(70℃) 2.5 4.0 3.5 150℃汽化热 kJ/kg 493 401 514 552 456 656 分解温度 ℃ 230 220 120 237 206
甲苯 四甘醇
图 17-4
100℃甲苯（1）-四甘醇（2）TXγ相平衡数据
0.20 0.18 0.16 溶解度，重量分数 0.14 0.12 0.10 0.08 0.06 0.04 0.02 0.00 0 25 50 75 100 温度，℃ 125 150 175
正戊烷 正辛烷 环戊烷 二甲基环己烷
二、几种抽提工艺[22-27]
（一）甘醇溶剂抽提工艺
1952 年，美国 UOP 和 DOW 化学公司开发成功了以二甘醇（DEG）为溶剂 的 Udex 芳烃抽提工艺，在此基础上又陆续对工艺进行了改进，并推出了与二甘 醇同系列的三甘醇（TEG）和四甘醇（TETRA）溶剂。我国科研单位从 50 年代 后期开始， 系统地开展了甘醇类溶剂芳烃抽提工艺的研究， 先后开发成功了二甘 醇、三甘醇及四甘醇抽提工艺，特别是简化的甘醇类溶剂抽提工艺，已得到了广 泛的工业应用。 图 17-19 和图 17-20 分别标绘了甘醇类溶剂抽提工艺四塔和五塔流程示意 图。目前以二甘醇及三甘醇为溶剂的 Udex 流程，已很少使用了，其基本流程与 图 17-19 相似，但还包括芳烃水洗和水分馏系统。
项 目 溶 剂
25℃ 0.47 0.38 0.29 0.35 0.21 60℃ 0.51 0.41 0.44 0.40 0.24
N-甲基吡咯烷酮 N-甲酰基吗啉 环丁砜 二甲亚砜 四甘醇 三甘醇
溶解能力顺序依次为： N-甲基吡咯烷酮 > N-甲酰基吗啉 > 四甘醇 > 环丁 砜 > 二甲亚砜 > 三甘醇。对 BTX 的分离，所选择的溶剂在适当的操作温度下， 其溶解能力在 0.25～0.40 的范围内为最佳。 选择性的优劣次序依次为： 环丁砜 > 二甲亚砜 > N-甲酰基吗啉 > 四甘醇 > 三甘醇 > N-甲基吡咯烷酮。
（四）抽提系统的相平衡
1. 相平衡基本关系 根据热力学定律知道：在一定温度 T、压力 P 下处于平衡状态的两相， 逸度相等。对于汽液平衡的两相， ƒiV=ƒiL，即：
⎛ 1 0 0 yiφi P = xiγ i Pi φi EXP ⎜ ⎝ RT
∫
P
0
Pi
⎞ V L dP ⎟ ⎠
（17-3）
在低压下也可以简化为:
实验数据
0 0.6
0.4
LEMF 预测
0.5 0.4 0.3 0.2 0 0.1 0 0.0 0 0 0 0
正己烷
1.0 0
0.9 0
0.8
0
0.7 0
0.6 0
0.5
0
0
0.00
0.10
0.20
0.30
0.40
0.50
0.60
0.70
0.80
0.90
1.00
环丁砜
图 17-18 50℃正己烷（1）- 苯（2）-环丁砜（3）液液相平衡
50℃ 1.13 1.26 1.08 -
N-甲基吡咯烷酮 N-甲酰基吗啉 环丁砜 二甲亚砜 四甘醇 三甘醇
表 17-4 以苯和正己烷表示的溶解能力和选择性
溶解能力 （1/γ苯） 100℃ 0.71 0.54 0.43 0.48 0.44 0.27 选择性 25℃ 1.10 1.25 1.48 1.34 1.12 1.11 lg（γ正己烷 / γ苯） 60℃ 0.94 1.10 1.29 1.11 1.00 0.98 100℃ 0.81 0.96 1.12 0.90 0.88 0.87
表 17-6 环丁砜（1）-甲苯（2）等温（60℃）汽液相平衡数据 x1, mol 0.8944 0.8003 0.7004 0.6019 0.4977 0.4039 0.2989 0.1939 0.0988 y1, mol 0.0072 0.0042 0.0030 0.0024 0.0021 0.0019 0.0017 0.0015 0.0012 P, kPa 6.07 9.33 11.65 13.50 14.50 15.56 16.62 17.40 17.99
1 相对溶解度（对苯）
烷烃 环烷烃 芳烃
0.1
0.01 4 5 6 7 碳数
图 17-1 烃在环丁砜中的相对溶解度（50℃，含水 1w%）
8
9
10
综合选择性、溶解能力、热稳定性等重要因素，以 环丁砜为最佳，其次为 N-甲酰基吗啉和四甘醇。
（三）抽提过程原理 液液抽提工艺主要是利用溶剂对烃类各组分的溶解度不同和对相 对挥发度影响的不同从烃类混合物中分离出纯芳烃。当溶剂和原料油 在抽提塔接触时，溶剂对芳烃和非芳烃进行选择性溶解形成组分不同 和密度不同的两个相。由于密度不同，使两相能在抽提塔内进行连续 逆流接触。两相组分不同，一相是溶解芳烃的溶剂相（分散相） ，另一 相是非芳烃为主的抽余油相 （连续相） 所得溶剂相进入抽提蒸馏塔 。 （或 汽提塔） ，在该塔中将芳烃与非芳烃彻底分离，抽提蒸馏塔顶底分别得 到回流芳烃和含高纯度芳烃的第二富溶剂；回流芳烃返回抽提塔底， 第二富溶剂则进入回收塔内（或汽提塔下段）进行汽提蒸馏后得到高 纯度的混合芳烃和贫溶剂；抽余油相则进入抽余油水洗塔内进行水洗 后得到非芳烃产品。
69 83 103 146 174
50.0 2.0 48.0
表 17-12 甘醇类溶剂抽提主要操作参数 项 目 二甘醇 0.8 145 140 16.0 1.16 8.6 0.05 118 147 122 1.9 三甘醇 0.8 120 110 10.4 0.83 6.3 0.04 85 143 110 2.7 四甘醇 0.8 120 110 6.2 0.8 5.0 0.04 102 126 0.05 86 148 4.3
3.5 3.0 活度系数，γ 2.5
苯 四甘醇
2.0 1.5 1.0 0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 摩尔分数，X1
图 17- 3 100℃苯（1）-四甘醇（2）TXγ相平衡数据
4.5 4.0 活度系数， γ 3.5 3.0 2.5 2.0 1.5 1.0 0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 摩尔分数，X 1
正戊烷 正辛烷 环戊烷 甲基环己烷
图 17- 8 环丁砜在烃中的溶解度与温度的关系
3. 相平衡的关联及预测[18][19]
苯
0.0 0 0 1.0 0 0.9 0 0.8 0 0 .7
0 .3 0
0.2
0
0.1 0
实验数据
0 0.6
0 .4 0
UNIQUAC 预测
0 0.5 0 0 .4 0.3 0 0.2 0 0.1 0 0 .0 0
图 17-5 烃类在四甘醇中的溶解度与温度的关系
0.09 0.08 溶解度，重量分数 0.07 0.06 0.05 0.04 0.03 0.02 0.01 0.00 0 25 50 75 100 温度，℃ 125 150 175
正戊烷 正辛烷 环戊烷 二甲基环己烷
图 17-6 四甘醇在烃类中的溶解度与温度的关系
抽提塔压力，Mpa 抽提塔顶温度，℃ 抽提塔底温度，℃ 溶剂比（对进料） 回流比（对进料） 贫溶剂含水量，w% 抽提蒸馏塔底压力，Mpa 抽提蒸馏塔顶温度，℃ 抽提蒸馏塔底温度，℃ 汽提塔底压力，Mpa 汽提塔顶温度，℃ 汽提塔底温度，℃ 汽提塔侧线温度，℃ 汽提水量，w%