提取LCO双环芳烃中苊和苊烯的装置和方法与流程

本发明属于苊和苊烯的提取领域，尤其涉及提取lco双环芳烃中苊和苊烯的装置和方法。
背景技术：
：催化裂化轻循环油(lco)是催化裂化工艺的主要副产物之一，其芳烃含量高、十六烷值低，需经过加氢处理后才能作为柴油的调合组分。lco作为柴油调和油，占柴油总量30％左右，其中含有单环、双环和三环芳烃，芳烃总含量达80～90％，萘系双环芳烃占芳烃总量50％左右，单环和三环占35％。目前，我国汽油消费呈现较快速度增长，每年增幅超过8％，消费柴汽比自2005年达到2.27:1的高峰后不断下滑，2014年下降到1.64:1。未来五年，中国消费柴汽比将下降到约1.1:1，消费柴汽比的下降将给中国炼油装置结构调整带来巨大挑战。lco作为柴油调和油，占柴油总含量30％左右，其中含有单环、双环和三环芳烃，苊和苊烯双环芳烃约占总含量的20％左右，经脱除二甲基萘前馏分后，苊和苊烯含量占78％以上，因此提取双环芳烃中苊和苊烯不仅可以提高lco的附加值，同时降低双环芳烃对环境的影响。苊和苊烯均是重要的原料。苊用作杀菌剂、染料及塑料等制造，也用作合成染料中间体、杀虫剂及杀菌剂等，苊的下游产品达159种，目前工业上主要以煤焦油蒸馏分出的洗油，用蒸馏或精馏方法再分成各个窄馏分，经共沸精馏从270～280℃馏分中提取工业苊，再经重结晶得到90～95％的苊，采用萘与乙烯制备苊也实现工业化；苊烯是有机合成原料，用于电绝缘材料、离子交换树脂及染料等合成，其下游产品达60多种。目前主要采用苊脱氢制备，由苊经气相催化脱氢而得，将工业苊投入熔融釜，用间接蒸汽加热使全部熔化。用压缩空气将液苊压入螺旋气化混合器，用蒸汽加热气化，直接蒸汽与苊蒸气混合进入过热炉，过热至450±20℃，进入脱氢反应器，经催化脱氢反应，然后冷凝、干燥而得粗苊烯，再用乙醇溶解粗苊烯，除去炭化物和机械杂质，经冷却、结晶和干燥而得成品。目前现有技术中对于苊的制备，一般采用蒸馏、共沸精馏及简歇结晶法从煤焦油洗油中提取，采用蒸馏或3～4座精馏塔切取不同沸点下馏分，所得的馏分中将粗苊再经共沸精馏及间歇结晶制得90～95％的苊，对于苊烯的生产主要采用苊脱氢制备。显然，传统方法加工苊，工艺复杂，3～4座精馏塔切馏分并简歇结晶，存在设备投资较大、能耗大及收率低等问题，采用萘和乙烯制备苊烯，生产成本高，浪费了萘和乙烯等宝贵原材料。技术实现要素：发明目的：本发明的第一目的是提供一种能够分别有效提取lco双环芳烃中苊和苊烯、且提取的苊和苊烯纯度和收率均高的装置；本发明的第二目的是提供采用该装置进行提取的方法。技术方案：本发明提取lco双环芳烃中苊和苊烯的装置，包括萃取精馏塔、再生塔、结晶装置、洗涤器以及侧线精馏塔；其中，所述萃取精馏塔的中上端设有原料进料口，中下端设有萃取剂进料口，顶端设有含萃取剂和二甲基萘馏分出料口，底端设有含苊和苊烯馏分出料口；所述再生塔的中下端设有与含萃取剂和二甲基萘馏分出料口相连通的含萃取剂和二甲基萘馏分进料口，顶端设有与萃取剂进料口相连通的萃取剂出料口；所述结晶装置上分别设有与含苊和苊烯馏分出料口相连通的含苊和苊烯馏分进料口、结晶溶剂进料口、粗晶苊出料口及结晶母液出料口；所述洗涤器上分别设有与粗晶苊出料口相对应的粗晶苊进料口、晶体苊出料口、洗涤液进料口及洗涤液母液出料口；所述侧线精馏塔的中下端设有与结晶母液出料口及洗涤液母液出料口均相连通的侧线进料口，顶端设有与结晶溶剂进料口和洗涤液进料口均相连通的溶剂出料口，中上端还设有苊烯馏分出料口。进一步说，再生塔的底端设有二甲基萘馏分出料口。侧线精馏塔的底端设有塔底物料出料口。本发明采用上述提取lco双环芳烃中苊和苊烯的装置进行提取的方法，包括如下步骤：(1)通过萃取精馏塔的原料进料口和萃取剂进料口加入含苊和苊烯的混合液及萃取剂去除二甲基萘，获得含萃取剂和二甲基萘的馏分通过含萃取剂和二甲基萘馏分出料口和含萃取剂和二甲基萘馏分进料口进入再生塔进行回收处理，获得的萃取剂馏分再通过萃取剂出料口和萃取剂进料口循环至萃取精馏塔内；(2)萃取精馏塔底端获得的含苊和苊烯的馏分通过含苊和苊烯馏分出料口和含苊和苊烯馏分进料口进入结晶装置，同时从结晶溶剂进料口加入结晶溶液进行结晶，获得的粗晶苊通过粗晶苊出料口和粗晶苊进料口进入洗涤器中；(3)通过洗涤液进料口加入洗涤剂，洗涤后的晶体苊通过晶体苊出料口收集；(4)步骤(2)和步骤(3)中获得的结晶母液和洗涤液母液分别通过结晶母液出料口、洗涤液母液出料口及侧线进料口进入侧线精馏塔中进行精馏，获得的溶剂再通过溶剂出料口、结晶溶剂进料口和洗涤液进料口循环至结晶装置和洗涤器中，而获得的苊烯馏分通过苊烯馏分出料口收集。再进一步说，萃取精馏塔的塔顶压力为0.01～0.015mpa、塔底压力为0.012～0.017mpa，塔顶温度为21.7～23.4℃、塔底温度为198.3～202.7℃。再生塔的塔顶压力为0.01～0.015mpa、塔底压力为0.012～0.017mpa，塔顶温度为21.5～22.5℃、塔底温度为198.6～203.1℃。步骤(2)中，结晶装置的压力为0.10～0.11mpa，结晶初始温度为64～68℃，结束温度为27～31℃，降温速度≤0.08℃/min。洗涤器的压力为0.10～0.11mpa，温度为25～29℃。更进一步说，步骤(4)中侧线精馏塔的塔顶压力为0.01～0.015mpa、塔底压力为0.012～0.017mpa，塔顶温度为23.2～24.5℃、塔底温度为163.3～169.8℃。侧线精馏塔的侧线温度为156.1～157.9℃。有益效果：与现有技术相比，本发明的显著优点为：该装置不仅结构简单，且采用该装置提取lco双环芳烃中苊和苊烯，能够有效苊和苊烯的纯度和收率，其中，苊的纯度和收率分别达到99.57％和80.60％，苊烯的纯度和收率达到98.52％和77.59％，而其余组分均可循环使用，降低了生产成本。附图说明图1为本发明装置的结构示意图；图2为本发明结晶装置的结构示意图；图3为抽提二甲基萘的装置结构示意图；图4为抽提二甲基萘的工艺流程图。图5为采用本发明装置提取苊和苊烯的工艺流程图；图6为含苊和苊烯的混合液的不同进料量对苊和苊烯的纯度及收率的影响关系图；图7为结晶过程中不同的搅拌速度对苊和苊烯的纯度及收率的影响关系图；图8为洗涤过程中丙酮和粗晶苊的不同溶剂比对苊和苊烯的纯度及收率的影响关系图。具体实施方式下面结合附图和实施例对本发明的技术方案做进一步详细说明。如图1所述，本发明提取lco双环芳烃中苊和苊烯的装置，包括萃取精馏塔1、再生塔2、结晶装置3、洗涤器4以及侧线精馏塔5。其中，萃取精馏塔1的中上端设有原料进料口6，中下端设有萃取剂进料口7，顶端设有含萃取剂和二甲基萘馏分出料口8，底端设有含苊和苊烯馏分出料口9。再生塔2与萃取精馏塔1相连接，其中下端设有与含萃取剂和二甲基萘馏分出料口8相连通的含萃取剂和二甲基萘馏分进料口10，顶端设有与萃取剂进料口7相连通的萃取剂出料口11，底端设有二甲基馏分出料口23。如图2所示，结晶装置3包括从上至下依次连接的搅拌结晶器25、斜板结晶器26及恒温过滤器27。其中，搅拌结晶器25的上端分别设有与含苊和苊烯馏分出料口9相连通的含苊和苊烯馏分进料口12、结晶溶剂进料口13。其内设有四级搅拌轴28，该四级搅拌轴28的上端超过搅拌结晶器25开口并与驱动装置29(搅拌电机)相连接，开口处设置磨口塞30。搅拌结晶器25的内部设有夹套31，从而将其内部空间隔离成搅拌轴28所在空间和恒温介质通过空间，而含苊和苊烯馏分进料口12、结晶溶剂进料口13与搅拌轴28所在的空间相连通。搅拌结晶器25的下端设有热介质进口32、上端设有热介质出口33，其上还设有温度计套管34。搅拌结晶器25和斜板结晶器26通过考克35相互连通。斜板结晶器26内设有若干斜板36和夹套31，夹套31同样将斜板36所在的空间和恒温介质所在的空间进行隔离。斜板结晶器26的下端设有冷介质进口37，上端设有冷介质出口38，其上还设有温度计套管34。斜板结晶器26和恒温过滤器27通过考克35相互连通。恒温过滤器27的中部设有上磨口39和下磨口40，进而能够使该过滤27装置上下分离，并且上磨口39上设有滤布41，恒温过滤器27的上磨口39的上端过滤器和下磨口40的下端过滤器上均设有冷介质进口37和冷介质出口38。恒温过滤器27的下端设有结晶母液出料口15并设置考克35。含苊和苊烯的馏分通过含苊和苊烯馏分进料口12进入搅拌结晶器25内，结晶溶剂通过结晶溶剂进料口13进入，搅拌轴28对两者进行搅拌，并通过热介质调节结晶装置3内初始结晶温度64～68℃，当搅拌结晶器25中料液达到进料口时，打开搅拌结晶器25下端搅拌结晶器25与斜板结晶器26间的考克35与斜板结晶器26和恒温过滤器27间的考克35，并调节斜板结晶器26和恒温结晶器27上的冷介质进料，使得结晶结束温度为27～31℃，并降温速度≤0.08℃/min，粗晶苊沉积在滤布41上，结晶母液通过其下端设有的结晶母液出料口15进入侧线精馏塔5，而粗晶苊通过将恒温过滤器27上下分离后获得(即粗晶苊出料口14)，从粗晶苊进料口16进入洗涤器4中。洗涤器4上分别设有与粗晶苊出料口14相对应的粗晶苊进料口16、晶体苊出料口17、洗涤液进料口18及洗涤液母液出料口19；侧线精馏塔5的下端设有与结晶母液出料口15及洗涤液母液出料口19相连通的侧线进料口20，顶端设有与结晶溶剂进料口13和洗涤液进料口18相连通的溶剂出料21口，上端设有苊烯馏分出料口22，底端设有塔底物料出料口24。实施例1本发明提取lco双环芳烃中苊和苊烯是在lco脱除二甲基萘及蒽等馏分后，从剩余馏分主要为苊和苊烯及少量的二甲基萘中提取，主要为厄和厄烯含量为96.86％、二甲基萘含量为3.13％。其中，lco脱除二甲基萘及蒽的装置如图3所示，lco脱除二甲基萘的装置，包括依次相连的减压侧线精馏塔42、萃取抽提塔43及溶剂再生塔44。其中，减压侧线精馏塔42的中下端设有双环芳烃混合液进料口45，中上端设有二甲基馏分出料口46，顶端设有含萘和甲基萘馏分出料口52，底端设有蒽馏分出料口53。萃取抽提塔43的中上端设有与二甲基馏分出料口46相连通的二甲基馏分进料口47，中下端设有萃取剂进料口48，顶端设有含萃取剂和二甲基萘馏分出料口49，底端设有含苊和苊烯馏分出料口54，该出料口54处设有第一预热器55。溶剂再生塔44的中端设有与含萃取剂和二甲基萘馏分出料口49相连通的含萃取剂和二甲基萘馏分进料口50，顶端设有与萃取剂进料口48相连通的萃取剂出料口51，底端设有二甲基萘混合物出料口56，该出料口56处设有第二预热器57。第二预热器57与第一预热器55相连通并延伸至双环芳烃混合液进料口45，即原料双环芳烃混合液经第二预热器57、第一预热器55进行预热后，从双环芳烃混合液进料口45进入减压侧线精馏塔42内进行浓缩。而第一预热器55和第二预热器57分别设于含苊和苊烯馏分出料口54和二甲基萘混合物出料口56处，进而能够分别采用萃取抽提塔43和溶剂再生塔44底部出料对原料进行预热，降低整个工艺过程的能耗。减压侧线精馏塔42、萃取抽提塔43及溶剂再生塔44的顶端均设有内冷凝器58。减压侧线精馏塔42、萃取抽提塔43及溶剂再生塔44的底端均设有再沸器59。内冷凝器58和再沸器59的设置对塔内的温度、回流比进行调控。如图4所示，采用上述装置抽提lco脱轻后双环芳烃混合液中二甲基萘的方法，包括如下步骤：(1)采用减压侧线精馏1对lco脱轻后的双环芳烃混合液进行分离，浓缩二甲基萘的含量：通过再沸器59和内冷凝器58调控减压侧线精馏塔42的塔顶、侧线和塔底的温度分别为158.4～161.3℃、183.6～187.1、254.5～257.8℃，回流比为3～4:1，设定塔顶和塔底的压力分别为0.01mpa、0.015mpa，将原料双环芳烃混合液a分别经第二预热器57和第一预热器55进行预热后，通过双环芳烃混合液进料口45进入减压侧线精馏塔42内进行浓缩反应，富含萘和甲基萘的馏分b从减压侧线精馏塔42顶端的含萘和甲基萘馏分出料口52获得，富含蒽的馏分d从减压侧线精馏塔42底端的蒽馏分出料口53获得，而富含二甲基萘的馏分c通过二甲基馏分出料口46和二甲基馏分进料口47进入萃取抽提塔43内，富含二甲基萘的馏分c中二甲基萘含量达21.30％、收率达98.53％；(2)采用萃取抽提塔43对侧线出料馏分进行进一步提浓，提高二甲基萘的纯度：通过再沸器59和内冷凝器58调控萃取抽提塔43的塔顶和塔底的温度分别为21.3～23.7℃、198.3～201.9℃，回流比为2～3，设定塔顶和塔底的压力分别为0.01mpa、0.015mpa，同时按溶剂比为1.5:1(萃取剂与富含二甲基萘的馏分的比值)从萃取剂进料口48处加入萃取剂乙腈，将从二甲基馏分进料口47进入的馏分进行进一步提浓，富含苊和苊烯的馏分g从萃取抽提塔43底端的含苊和苊烯馏分出料口54获得，而富含催化剂和二甲基萘的馏分f通过含萃取剂和二甲基萘馏分出料口49与含萃取剂和二甲基萘馏分进料口50进入溶剂再生塔44中；(3)溶剂再生塔44再处理：同样通过再沸器59和内冷凝器58调控溶剂再生塔44的塔顶和塔底的温度分别为81.1～82.6℃、199.3～201.4℃，回流比为2～3，设定塔顶和塔底的压力分别为0.1mpa、0.11mpa，将从含萃取剂和二甲基萘馏分进料口50进入的富含催化剂和二甲基萘的馏分进行溶剂再生处理，获得富含催化剂的馏分e经溶剂再生塔44顶端的萃取剂出料口51和萃取抽提塔43中下端的萃取剂进料口48循环至萃取抽提塔43，而富含二甲基萘混合物的馏分h从二甲基萘混合物出料口56获得，二甲基萘混合物的馏分h中二甲基萘95.15％、收率达95.12％，苊和苊烯含量≤4.6％。该实施例中采用的上述装置的工艺条件如下表1所示，获得的不同进料口和出料口的馏分如下表2所示。表1工艺参数工艺参数侧线精馏塔萃取抽提塔溶剂再生塔塔板数(n)655025进料位置(nf)252012侧线出料位置(nc)45//溶剂进料位置(ns)/45/顶部压力(mpa)0.010.010.1底部压力(mpa)0.0150.0150.11塔顶温度(℃)158.4～161.321.3～23.781.1～82.6侧线温度(℃)183.6～187.1//底部温度(℃)254.5～257.8198.3～201.9199.3～201.4回流比(r)3～4:12～3:12～3:1表2不同进料口和出料口的馏分组分其中，表2中的流量为出料口或者进料口处每小时的量。如图5所示，通过采用上述装置在lco脱除二甲基萘及蒽等馏分后，从剩余馏分主要为苊和苊烯及少量的二甲基萘中提取厄和厄烯(主要为厄和厄烯含量为96.86％、二甲基萘含量为3.13％)的方法包括如下步骤：(1)通过萃取精馏塔1的原料进料口6和萃取剂进料口7加入含苊和苊烯的混合液①及萃取剂二氯乙烷③，在塔顶底压力为0.01～0.015mpa、0.012～0.017mpa，顶底温度为21.7～23.4℃、198.3～202.7℃，回流比2～3:1条件下去除lco双环芳烃中二甲基萘，塔顶端获得含萃取剂和二甲基萘的馏分②通过含萃取剂和二甲基萘馏分出料口8和含萃取剂和二甲基萘馏分进料口10进入再生塔2，在再生塔2的塔顶压力为0.01～0.015mpa，塔底压力为0.012～0.017mpa，塔顶温度为21.5～22.5℃，塔底温度为198.6～203.1℃条件下进行回收处理，回收后的萃取剂馏分通过萃取剂出料口11和萃取剂进料口7循环至萃取精馏塔1内，塔底获得含苊和苊烯的馏分④；(2)萃取精馏塔1塔底获得的含苊和苊烯的馏分④通过含苊和苊烯馏分出料口9和含苊和苊烯馏分进料口12进入结晶装置3，在压力为0.1～0.11mpa、结晶初始温度为64～68℃、结束温度为27～31℃，降温速度速度控制为≤0.08℃/min、搅拌速率550rpm条件下进行结晶，同时从结晶溶剂进料口13按与含苊和苊烯的馏分1:1加入丙酮进行结晶和过滤提取苊，获得粗晶苊⑥并通过粗晶苊出料口14和粗晶苊进料口16进入洗涤器4中；(3)通过洗涤液进料口18加入与粗晶苊1:0.5的丙酮，在压力为0.1～0.11mpa，温度为25～29℃条件下洗涤后晶体经离心过滤，获得晶体苊通过晶体苊出料口17收集；(4)步骤(2)和步骤(3)中获得的结晶母液⑦和洗涤液母液⑧分别通过结晶母液出料口15、洗涤液母液出料口19及侧线进料口20进入侧线精馏塔5中，在塔顶底压力为0.01～0.015mpa、0.012～0.017mpa，塔顶、侧线及底温度分别为23.2～24.5℃、156.1～157.9℃和163.3～169.8℃、回流比2～3:1条件下进行精馏，获得的结晶溶剂丙酮⑨通过溶剂出料口21、结晶溶剂进料口13和洗涤剂进料口18循环至结晶装置3和洗涤器4中，获得的苊烯馏分⑩通过苊烯馏分出料口22收集，塔底获得塔底物料作为减压低沸点萃取精馏的原料。该实施例中采用的上述装置的工艺条件如下表3所示，获得的不同进料口和出料口的馏分如下表4所示。表3工艺参数表4不同进料口和出料口的馏分组分其中，表4中的流量为进出口处每小时的量。通过上述表4可知，采用本发明的装置及方法能够苊的纯度和收率分别达到99.57％和80.60％，苊烯的纯度和收率达到98.53％和77.59％，而其余组分均可循环使用，降低了生产成本。实施例2基本步骤与实施例1相同，在其它条件不变的情况下，研究原料进料量①对苊和苊烯的含量及收率影响，获得的结果图6所示。通过该图可知，当原料进料量①较小时，纯度较高、但收率基本保持不变，而原料进料量较大时，纯度降低、但收率提高；然而在综合纯度和收率的条件下，原料进料量为3.6kg/h最佳。实施例3基本步骤与实施例1相同，在其它条件不变的情况下，研究搅拌速度对苊和苊烯的含量及收率影响，获得的结果如图7所示。通过该图可知，搅拌速度较小时，纯度较低、收率高，搅拌速度增加时，纯度稍有提高、但收率基本不变。综合纯度和收率，搅拌速度为550rpm最佳。实施例4基本步骤与实施例1相同，在其它条件不变的情况下，研究洗涤结晶过程中洗涤剂用量(丙酮)与结晶所进料之比(k：溶剂比)对苊和苊烯的含量及收率影响，获得的结果如图8所示。通过该图可知，溶剂比较小时，纯度较低、收率较高，而溶剂比增加时，纯度稍有提高、但收率基本保持不变。因此，综合纯度和收率，溶剂比为1:0.5最佳。当前第1页12