9-顾正桂-萃取精馏技术在资源综合利用过程中的应用

2008全国精馏技术交流与展示大会

54 萃取精馏技术在资源综合利用过程中的应用

顾正桂

(南京师范大学化学与环境科学学院，江苏 南京 210042)

摘要：围挠资源综合利用消耗节能减排及环境保护等发展方向，强调化工单元应用的重要性，着重介绍萃取精馏技术在工业过程中的应用及对节能、减排的影响；列举萃取精馏技术对DEM的制备及混合二氯苯分离过程的影响，设计萃取精馏分离工艺方案，采用三对角距阵法模拟萃取分离结果，考察物料进料位置、进料量、回流比及塔板数对分离过程的影响，优化分离过程的工艺条件，实验和模拟计算结果为工业生产提供指导意见。

关键词：萃取精馏；工业过程；模拟计算；实验研究

中图分类号：TQ028.1 文献标识码:A 编号：

Application of extractive distillation in process of industry production

GU Zheng-gui

(College of chemistry and Environment Science , Nanjing Normal University, Nanjing 210097，China)

Abstract：The important of chemical parts were emphasized around the resource use,reducing energy

consumation and affection of environment protection ,the application of extraction distillation were enphasized

in reducing energy consumation and environmen protection.The effects of extraction distillation were

enumerated to DEM preparation and the separation of dichlorobenzene.The technology process was

designed,extractive separation results were simulated by triangle matrix method, the effects of material position.

feed quantities, reflux ratio and theoretical plate number, et al., were discussed, and the technological conditions

of separation process were optimized,the experiment results were consist with the simulation results,the

research results were provided for the further studies in this paper.

keywords：extractive distillation; industry process; simulation calculation; experiment research

1 萃取精馏在工业生产过程中的应用

随着经济的发展，我国资源结构发生了根本性的变化，20世纪60～70年代以煤炭资源为主要原材料，80年代转变为以石油为主要原材料，随着资源需求量的增加，现有石油、煤炭供应量远满足不了需求。近年，国家发展改革委员会、财政部发出生物质能综合利用通知，为加速农林废弃生物质能综合利用，国家近期将重点支持三大领域，包括生物质成型燃料、畜禽养殖场沼气发电和生物质气化（碳化）发电。无论是石油、煤炭工业的发展，还是生物质资源的利用，加快资源的综合利用，是解决资源、能源紧张的有效途径，也是减排的有效手段。资源综合利用的有效途径是多种多样，按照过程控制和实现目标产物，围挠提高产品品质和减排，应将资源利用分为2种类型，一是针对原材料，对处理的方法和工艺进行优化，二是对过程典型设备结构进行设计和优化，达到最大限度的利用原材料，实现过程中能源的循环利用，减少生产过程中残余物的排放排。

1.1 煤炭综合利用及有待开发的前景[1]

煤炭不仅是一种能源资源，同时还是一种宝贵的碳氢资源和化工原料。煤化工的产品主要有洁净的2008全国精馏技术交流与展示大会

55 高温值燃料、化学品和炭素材料。煤化学工程和煤基—碳化学工程可以用煤为原料生产塑料、合成纤维、合成橡胶、碳纤维、医药、农药、染料、香料等人们现实生产和生活中已不可缺少的物资和用品。目前煤化工加工体系如图1所示。

图1 煤化工加工体系

随着清洁能源和可再生能源的开发，21世纪的能源结构将逐渐改变，到21世纪中叶有可能发生重大变化，但煤炭的绝对消费量有增无减。洁净煤技术和煤炭转化将起重大作用。煤的洁净转化和定向转化将在本世纪得到蓬勃发展，煤炭的综合利用前景广阔。据估计，到2010年，煤炭在一次能源中仍将占60%以上。到本世纪中叶，煤炭有可能降到50%左右，但是由于国民经济发展的需要，煤炭消费的绝对量仍很大。与此同时，由于石油供给骤减,煤化工将取代石油化工。为了我国的可持续发展，解决好能源与环境问题至关重要。在21世纪上半叶，要大力推广洁净煤技术，发展煤化工。大力发展煤气化、液化及热解技术，无论液化过程，还是热解过程，分离技术的应用将起到重要的作用，尤其萃取分离技术对产品的品质提升和原材料充分利用均会起到明显的效果。

1.2 石油综合利用及有待开发的前景 H2Cl2缩合合成中和硝化苯、甲苯NH3氮甲醛染料、炸药、泡沫塑料硝酸铵、化肥、炸药三聚氰胺脲醛树脂木材粘合剂化肥化肥液体肥料腈纶纤维、丁腈橡胶、ABS塑料、碳纤维CO2+H2O环己酮丙烯腈锦纶纤维己内酰胺肟化氧化丙烯、空气硝酸氧化O2尿素合成CO2碳酸氢铵碳化酚醛树脂聚甲醛塑料季戊四醇乌洛托品苯酚缩合聚合乙醛缩合化合氨氧化甲醛CO合成醋酸医药、农药、感光材料、化学纤维NH3化合甲胺农药、医药苯胺化合二甲基苯胺染料、炸药异丁烯化合甲基叔丁基醚高辛烷值汽油掺合组分发酵单细胞蛋白饲料分解汽油汽油掺合组分溶剂、增塑剂增塑剂、合成洗涤剂及各种有机化工产品乙烯、醋酸乙烯、乙二醇 高级醇丁醇、辛醇合成丙烯烯烃合成合成氨羰基合成甲醇合成气氧化二胺基甲苯或双酚A二硝基甲苯乙炔+甲醇农药泡沫塑料、工程塑料甲醇涂料、粘合剂泡沫塑料气体燃料

液体燃料甲苯二异氰酸脂丙烯酸合成光气合成合成合成合成一氧化碳氢气高压加氢液化煤2008全国精馏技术交流与展示大会

56 石油化工产品多种多样，不同的产品有不同的生产过程，但完整的化工生产过程主要由原材料供应、反应过程、分离过程、传热过程、环保装置及公用工程所构成。随着石油工业的发展，石油化工产品生产所用原料路线发生了根本性的变化，20世纪60年代至70年代，石油化工基础原料生产主要以煤炭为原料，从70年代末，我国相继从国外引进大型炼油装置，许多化工产品，如烯烃、芳烃、乙炔、各种单体以及合成氨等相继转为利用石油、天然气生产。目前除10%左右石油化工产品来自煤炭及生物质外，约有90%以上的有机化工产品来源于石油、天然气，因此石油化学工业已形成重要的基础工业部门。

目前我国石油加工体系如图2所示，石化化工加工体系已基本形成，但产品的品质、过程能源的综合利用及深加工有待进一步开发。如石油炼制中生产大量的90#、120#、200#溶剂油及裂解和重整中形成的重芳油深加工领域需要加强开发，实现资源的最大化利用。在这些领域国外许多技术有待消化、吸收和提高，更需要创新性的方法、工艺及先进的设备。

图2 石油加工体系图

1.3 天然气综合利用及发展前景

以天然气为原料经过裂解、分离和合成等加工过程，可生产基础原料、精细有机化工原料、精细化学品及高分子材料。目前天然气加工情况如图3所示，从天然气到材料的合成已形成较为完整的体系，但裂解及分离过程所形成馏分的加工过程有待改进，产品品质有待进一步提高，需要引进和采用新的分离和加工技术，实现现有资源的最大化利用，如合成气的利用、二烯烃的提取及碳五的开发均有待提高。

1.4 生物质综合利用及有待开发前景[2]

随着经济的快速发展，煤炭和石油的供应满足不了需求，加强第三大资源-生物质的利用已成为化工、能源及环境行业急需要解决的课题。为了加强生物质的利用，国家近期将重点支持生物质利用的一些领域，包括生物质成型燃料、畜禽养殖场沼气发电、生物质气化（碳化）发电及深加工成清洁产品。 分离催化重整裂解抽提部分氧化正构烷烃重整液裂解汽油裂解气抽提分离见天然气化工利用见乙烯合成产品见丙烯合成产品见馏分合成产品见馏分合成产品见由苯合成产品见煤的化工利用见煤的化工利用合成气烷基苯高级醇二甲苯甲苯苯馏分馏分丁二烯丙烯乙烯合成气蒸汽转化甲烷油渣瓦斯油石脑油炼厂气轻质烃炼制原油分离油田气开采石油2008全国精馏技术交流与展示大会

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图3 天然气加工体系图

（1）生物质成型燃料。以农作物秸秆、林木枝桠材、农林产品加工剩余物等生物质为原料，生产颗粒状、棒状和块状等致密成型燃料，主要用于为农村和小城镇居民提供炊事、取暖等生活燃料，多余产品可向市场出售。通过示范项目建设，完善生物质成型技术，建立生物质成型燃料的商业化经营模式。

（2）畜禽养殖场沼气发电。以大型畜禽养殖场的沼气为燃料进行发电利用，完善畜禽养殖场环境治理工程，增加清洁能源供应，提高畜禽养殖的经济效益，促进畜禽养殖废弃物资源的综合利用。养殖场沼气发电站并入电网运行，所发电力首先满足自身用电需要，多余电力向电网企业出售。生物质能利用提上日程国家重点支持三大领域。

（3）生物质气化（碳化）发电。结合农林生物质气化（碳化）集中供气，利用多余生物质燃气进行发电，充分利用农林废弃生物质资源，提高生物质气化（碳化）项目的经济效益。示范项目要采用高效清洁的生物质气化技术，燃气发电机组并入电网运行，所发电力由电网企业收购。

（4）农副产品清洁化深加工成生化产品。目前部分资源已在利用，通过不同的方式实现了生物、医药及化工产品的生产，但生产的规模、能源的综合利用及清洁化生产未能得到一定水准。按照现有状氧气蒸汽空气硝酸硫磺加工冷冻剂溶剂一氯甲烷有机硅溶剂二氯甲烷麻醉剂冷冻剂氟塑料加工三氯甲烷薰蒸剂灭火剂溶剂四氯化碳甲醛硝基甲烷二氧化碳见丙烯合成产品见乙烯合成产品蛋白质微生物化学乙烷、丙烷天然气凝析液正丁烷丙稀乙烯醋酸顺酐裂解分离氧化氧化见由馏分合成产品见由馏分合成产品脱氢正丁烯、丁二烯异丁烯脱氢异丁烷稀有气体氦天然气分离裂解甲烷氧化裂解蒸汽转化氨氧化氯化氧化硝化硫化稀乙炔合成气氢氰酸水和提浓水浓乙炔尾气加工合成氨加工加工甲醇氧化甲醛羰基合成醋酸见煤的化工利用（一）氨空气化合合成甲基丙烯酸酯化有机玻璃丙酮乙炔丙烯腈分离二氧化碳氢气一氧化碳炭黑丙酮碱吸收光氯化甲酸光气见由乙炔合成的产品羰基合成羰基合成产品