李伟 李少明
内蒙古伊泰煤制油有限责任公司 内蒙古鄂尔多斯市 010321
摘要：煤炭间接液化制油技术是液体油品生产的主要方式之一，现有生产方式中下，煤基合成油品在经过加工以后可得到优质液体油品，但是该生产成本较高，不能发挥煤基合成油优势。采用高温费托合成制油的主要产品为汽油、柴油和烯烃、烷烃，对高温费托合成产物中的烯烃通过精馏分离出来，可提高煤炭的利用效率，也降低了对环境的影响。本文重点对高温费托合成产物中α-烯烃分离工艺技术进行研究，就如何高效分离出烯烃，同时降低运行成本提几点看法。
关键词：费托合成产物；α-烯烃；精馏分离
1 前言
费托合成法是一种重要的煤间接液化制油的技术，制油合成产物中包括正构和异构烷烃与烯烃，其中正构系统的含量占比在30%左右，以碳数在C8-C12之间的α-烯烃为主。将α-烯烃分离出来，利用其高粘度、低倾点和蒸发损失小、热稳定性好、毒性低的优势，可用于高寒地区和航空等高档润滑油的制作中。分离费托合成产物中的烯烃也是实现费托合成产物价值，提高煤使用效率，缓解当前油品紧张局势的一种有效方式。分离方式包括，将正构烯烃和异构烯烃分离开来，将正构烷烃和α-烯烃分离开来。本文探讨的是α-烯烃与烷烃的分离工艺，主要采取方式是萃取精馏分离。
2 α-烯烃的应用
在石油化工行业中，非常重要的一种基础原料就是烯烃，其中α-烯烃是重要的有机原料与中间产品，被广泛应用到了活性剂、润滑剂和增塑剂等产品中。α-烯烃声场方式以蜡裂解为主，蜡裂解的产品杂质很多，所以一般只适合用在合成润滑油产品中。费托合成物中含有大量烯烃，通过精馏分离可获得含有较多α-烯烃的组分，再次经过精制以后获得α-烯烃。根据碳链长度的不同，α-系统在应用时也会有所不同，比如低碳链的α-烯烃可用作生产共聚单体，而碳链稍长的则可以聚合生产高质量的聚 α-烯烃和洗涤剂、造纸上浆剂等，更大的α-烯烃则可以直接用来润滑剂的生产。此外，其还能生产更多精细化学品，以及功能化学品中间体。鉴于烯烃可以生产如此多的产品，对制油费托合成产物进行烯烃分离，分离出高浓度的不同碳链长度的系统对于化工行业的发展具有十分重要的意义，且烯烃的市场前景较为广阔。
3 萃取精馏概述
精馏分离是被广泛应用的一种分离工艺，利用的是物质的沸腾温度差异性，使低沸点的组分在气相富集，而高沸点的组分在液相富集并蒸发浓缩。当组分形成共沸混合物或组分之间的沸点相差不大时，可以使用萃取精馏分离的方式。萃取精馏分离分为间歇性萃取精馏和连续性萃取精馏，前者为分批精馏，后者则是设置两个塔，一个是萃取精馏塔，另一个则是溶剂回收塔，利用萃取剂先在精馏塔中将轻组分和重组分分开，前者在塔顶收集，后者在塔底收集，塔底收集的重组分进入到溶剂回收塔中，其中萃取剂可再生循环使用。
4 α-烯烃萃取精馏分离工艺
4.1 原料的性质
制油费托合成物中组分主要碳数中，α-烯烃的质量达50%左右。而通过精馏分离获得的窄碳数分布混合烃中，碳数分布在C5以上，且纯度高达95%以上。
4.2 合理选择分离塔序
经精馏分离获得的产品还需要通过分离塔序的选择，组分之间的分离难度没有太大差距，可供选择优化的分离塔徐有依次分离和等摩尔分离。通过对两种塔序流程的模拟发现，如果第一个塔先得到混合烃XT0和XT1，塔底部获得混合油XT2以及碳链大于C18的混合油，可通过最后一个塔碳链大于C18的产品的热源作为第一个塔混合烃分离的热源。通过模拟计算，在增加换热器的情况下整体能耗明显下降。其中，等摩尔分离塔序能节约的能耗更多，所以可优先选择等摩尔分离塔序。
4.3 合理选择操作压力
原料碳数分布在C5-C22之前的，其精馏程范围在63℃~360℃之间，终馏点到达360℃。第一个塔的塔顶获得混合油XT0+XT1，在常压作用下，温度到达340℃以后需要采用更高质量的热源进行塔底加热。第三个塔分离得到的混合油产品也需要采用更高质量的加热炉在塔底加热。所以在常压作用下需要至少两台加热炉来加热，从而增加了不少成本，且如果塔底的温度太过也可能会出现结焦现象。为此，对于第一个塔和第三个塔降压，并使用压降较小的塔，降压以后各个组分相对挥发性提高，更有利于精馏分离，降低整体能耗。
4.4 合理选择加热方式
第一个塔的底部需要重新加热的温度在250℃以上，第三个塔塔底加热温度在300℃左右，如此高的加热温度对于加热方式的选择非常重要，如何科学选择热源是精馏分离时需要重点考虑的问题。目前一般提供的高压蒸汽的饱和温度为310℃左右，压力为10MPaG，如果使用高压蒸汽为热源，压力太大导致成本太高，此外也存在一些安全隐患。如果直接使用加热炉，则需要设置至少两个加热炉和九个塔，占用了大量的用地，能耗较大且安全性不高。所以，建议使用导热油为热源，联合布置两套分离装置的情况下可只设置一台导热油炉，导热油的循环温度稳定在300-340℃范围内。
对于所选择的热源，导热油的加热方式不宜使用蒸汽加热，除了高压蒸汽的压力和温度规格不符合导热油加热条件外，更重要的导热油循环量非常大所以需要很大的换热器，且设备材料要使用不锈钢，这就加大了高压蒸汽设备的成本，中间设置一个蒸汽热量到导热油会增加能耗。所以，一般可以选择燃气加热导热油和电加热导热油，两者的运行成本比较下来燃气加热导热油成本较低，可选用燃气加热方式，导热油为再沸器的热源。
5 结语
综上所述，根据精馏分离烯烃的原料的成分特性和分离的要求，宜使用等摩尔分离工序，并设置多塔、两套装置减压运行，不但提高了分离组分的相对挥发度，而且也能降低整体设备运行的能耗。在热源选择上宜采用导热油炉，并使用燃气加热的方式，能有效节约加热设备的投资成本，降低塔底高碳数组分结焦的概率，确保装置稳定运行，提高烯烃精馏分离的效率和效果。对于企业来说，在获得经济效益的同时也有利于企业长期可持续发展。
参考文献：
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