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乙烯裂解原料中芳烃的含量对烯烃收率有重要影响。裂解原料中芳烃含量过高会导致烯烃收率大幅减少并造成裂解炉的结焦,减少裂解炉的运转周期。故乙烯裂解原料脱芳改质具有重要意义和研究价值。本文采用液液萃取的方式脱除石脑油中的芳烃。鉴于采用的裂解原料石脑油较重,C10以上芳烃含量较高,故首先在测定液液相平衡数据的基础上考察了不同萃取溶剂的综合性能,确定最佳重芳烃萃取溶剂;在实验测定含水量为0.02％、0.3％、0.5％、0.8％的环丁砜与裂解原料重石脑油在温度为313.15K、323.15K、333.15K、343.15K、353.15K,压力为1atm下的液液相平衡数据的基础上,全面考察了环丁砜的芳烃抽提性能;考察了溶剂含水量、萃取温度、剂油比以及萃取级数等工艺参数与溶剂对不同碳数芳烃选择性系数及芳烃的分配系数之间的关系;由于石脑油组分复杂,故将其按PONA方法进行归类,建立虚拟多元组分。运用Aspen Plus/Aspen Properties化工模拟软件,采用NRTL和UNIQUAC活度系数模型将313.15K～333.15K液液相平衡数据进行关联计算,结合Broyden法对液液相平衡数据进行预测计算,比较NRTL和UNIQUAC活度系数模型对环丁砜重芳烃抽提液液相平衡过程的描述性。
本研究表明,环丁砜对轻质芳烃具有良好的选择性,但溶解性逊于N-甲酰基吗啉,对重质芳烃的溶解性和选择性均优于N-甲酰基吗啉和二甲基亚砜。鉴于裂解原料石脑油中较重,故选择环丁砜为萃取溶剂;在环丁砜芳烃抽提体系中,轻质芳烃的分配系数与温度呈正相关而与进料剂油比反相关。环丁砜对轻质芳烃的选择性系数随温度升高而下降,随轻相中芳烃含量的降低而变大。但重质芳烃的分配系数和环丁砜对其选择性系数则随温度和进料剂油比变化不大。环丁砜含水量为0.5％时,其对芳烃的溶解性能改变不大,但选择性得到明显改善。采用NRTL和UNIQUAC活度系数模型对液液相平衡数据进行关联并将所得热力学模型参数代入热力学方程对液液相平衡数据进行预测计算。比较预测值与实验值之间的偏差和平均平方根偏差,结果表明,NRTL和UNIQUAC活度系数模型均能较好得描述拟多元组分液液相平衡过程。UNIQUAC活度系数模型参数值随温度变化较小,能更好得描述重芳烃抽提多元体系在较高温度下的液液平衡过程。通过修改后的热力学模型对芳烃抽提单元进行模拟计算,结果表明环丁砜对重芳烃的抽提有其自身局限性。