粗苯加氫工藝中芳烴苯系物的分離探討

＊李 磊

（山東省滕州市西崗鎮盛源宏達化工有限公司 山東 277519）

有機化工是研究和應用有機物合成和轉化的科學領域，廣泛應用于能源、材料、醫藥等諸多領域。隨著社會經濟發展和環境保護意識增強，對高品質產品的需求不斷提升。但是在傳統的粗苯加氫工藝中，由于反應條件限制或設備結構等原因，往往難以實現對終產物中芳烴苯系物的完全分離。這導致了終產物中可能存在著殘留的含芳香烴成分，影響最終產品質量，并給環境帶來潛在風險。為此，有必要結合實際，對芳烴苯系物的分離工藝進行進一步探究。粗苯加氫工藝作為一種常見的芳香烴改性方法，可以將粗苯中的芳烴苯系物進行分離，以提高產品質量和純度。如今在有機化工加工領域中，基于粗苯加氫工藝的芳香烴苯系物分離工藝的應用越來越熱門，其一定程度上推動了該領域的技術升級。所以，針對粗苯加氫工藝中芳烴苯系物的分離工藝的探究，具有重要意義。

1.粗苯加氫工藝與芳烴苯系物分離概述

(1)粗苯加氫工藝

粗苯加氫工藝是一種常見的有機化工反應方法，用于將粗苯中的芳烴進行加氫轉化。如圖1 所示，該過程主要通過在高溫和高壓條件下，使用特定催化劑催化芳香烴分子上的部分或全部芳環進行飽和反應，將其轉變為同類或不同類的環狀飽和烷烴。在有機化工用到的各類原料中，芳香性物質具有有毒、易揮發、難處理等問題，并且排放后會對大氣污染及人體健康帶來潛在危害。通常情況下，在粗苯加氫過程中，最主要的目標就是降低芳香性物質含量。因此，通過粗苯加氫工藝可以有效地去除原始產品中的不純物質，并提高終產物的品質與安全性[1]。同時，經過適當選擇合適催化劑、優化操作條件及控制反應速率等手段還可能實現組分調整與功能增值。

圖1 粗苯加氫工藝流程示意圖

(2)芳烴苯系物分離

芳烴苯系物分離是指在粗苯加氫工藝中，將芳香烴飽和反應后生成的環狀飽和烷烴與殘留的芳香性物質進行有效分離。這個過程十分重要，因為加工后的產品中如果殘留有芳香性物質，會對使用者健康及周邊生態環境造成不良影響。常見的芳烴苯系物包括苯、甲苯、二甲苯等，它們在化學工業及其他領域具有廣泛用途。在實際的有機化工加工中，根據不同需求和實際情況，可以采用不同的方法和技術進行分離處理，常見的技術包括蒸汽擴散、溶劑抽提、吸附等方法[2]。通過有效地控制每個階段的參數設置及利用理論計算模型來進一步優化設計，芳烴苯系物分離技術在粗苯加氫工藝中的應用，將提升產品質量和促進生產效益提升。

2.加強粗苯加氫工藝中芳烴苯系物的分離工藝探究的必要性

(1)提高產品質量和純度

粗苯加氫過程產生的終產品中含有殘余的芳香烴成分，這些成分可能對某些應用領域來說有害。通過加強芳烴苯系物分離工藝研究，可以有效去除這些殘留物質，提高最終產品的純度和品質。

(2)保護環境和健康安全

某些芳香性物質具有揮發性、刺激性、臭味及毒性等特點，并且排放后會對大氣污染及人體健康造成潛在風險。殷夢凡等[3]強調，在如今生態環保、可持續發展的社會發展理念下，從工業原料生產角度規避各類有害物質，成為人們的共識。加強芳烴苯系物分離工藝研究可以有效避免這種潛在危害，在生產過程中保護環境和員工健康安全。

(3)有助于實現資源回收與利用

在粗苯加氫過程中，由于原料粗苯本身辛酸值比較低且價格相對較低，在得到符合需求產品的同時，合理地回收和利用芳烴苯系物具有重要意義。通過加強分離工藝研究，可以更充分回收和利用這些芳香烴成分，實現資源的有效利用。

(4)促進技術發展與創新

粗苯加氫工藝是一個復雜且涉及多個環節、工藝的過程，在優化和改進中面臨著很大的技術挑戰。陳潤[4]在研究中通過對芳烴苯系物分離工藝的深入探索，認為該工藝不僅可以提高傳統工藝流程的效率與穩定性，還能夠推動新型催化劑、反應條件及設備設計等方面的技術發展與創新。

3.粗苯加氫工藝中芳烴苯系物分離的主要影響因素與控制策略

(1)反應條件

反應溫度、壓力和催化劑種類都是影響芳烴苯系物分離的首要因素，通常情況下，較高的反應溫度有助于提高芳香烴轉化率，但也可能導致非預期的產物生成或降低選擇性。適宜的反應壓力可以促進飽和反應進行，并同時控制組分吸附平衡。不同類型催化劑對于特定環境中芳香烴與環狀飽和短鏈主體之間作用方式不同，從而影響了整個系統分離效果。

(2)催化劑活性和選型

在粗苯加氫過程中，需要選用適合的催化劑來促進芳香族分子與氫氣發生加氫反應。常見的催化劑包括負載型硫酸鐵、硫負載型鎳鉬等。不同類型的催化劑具有特定的特性和性能，如活性、選擇性和穩定性等，因此需要根據實際需求進行合理選擇。同時，粗苯加氫過程中，芳香族分子易與催化劑發生吸附作用，并導致表面毒覆蓋、積碳和腐蝕等問題。這些現象會影響催化劑的活性和壽命。因此，選擇具有良好穩定性的催化劑至關重要。比如通過添加抗毒或吸附物質以減少對催化劑的不利影響。控制反應條件來避免過高溫度或壓力下產生損害。在長時間運行后，由于表面殘留了大量堿金屬、硫酸銨類物質導致其失活, 這時需要采用氣體熱原子法、外部溶液法等方法進行直接澆注處理。

(3)分離介質選擇

針對芳烴苯系物的分離，不同介質的選擇會直接影響分配行為與擴散效率，而常用的分離介質包括溶劑抽提劑等。在考慮溶液表面張力、黏度等方面的基礎上，選擇合適的分離介質可以提高芳香族化合物與非芳香族化合物之間的分離效率，并且具有較高溶解度的萃取劑能更好地將目標組件從原料中富集到相應的萃取相中。因此，需要評估不同分離介質對特定操作條件下所期望得到純度要求，并從中選擇最佳候選者。同時，分離過程旨在將目標成分與其他雜質或競爭混合物有效地區別開來。

(4)設備結構與工藝流程

設備結構是影響芳烴苯系物分離效果的另一個重要因素，通常情況下，科學設計和優化工藝設備有助于充分利用反應條件和催化劑特性，并實現更好的傳質效果。例如，在塔式操作中引入多級塔設計或添加材料，可以增加材料的接觸面積，從而促進分離效果的提升。同時，通過模擬計算、實驗驗證與設計方案結合，可以尋找最佳反應條件和操作規程，并進一步縮小組成波動范圍及批處理渣漿兼容性差異。

4.粗苯加氫工藝中芳烴苯系物分離工藝的改進思路

(1)改進原料凈化環節

首先，在粗苯加氫過程中，為了提高芳烴苯系物產品純度，改進原料凈化步驟是非常重要的方法之一。在粗苯加氫工藝中，原始混合物通常包含非芳香性雜質和其他雜質成分，這些雜質可能會對后續的操作和設備產生不利影響，并且在催化劑使用過程中也可能降低其壽命。曹宏明等[5]強調，通過改進原料凈化步驟來去除這些雜質，可以顯著提高芳烴苯系物產品的純度，其中關鍵環節在于引入預蒸餾系統對原料凈化環節進行優化。預蒸餾系統位于主要分離設備之前，通過初步分離作用將部分非芳香性雜質與其他組分剔除。在操作方面，可通過逐漸升高溫度進行預蒸，在不同沸點條件下將混合物進行有效分離。除此之外，采用溶劑萃取技術也可以有效優化原料凈化環節。該技術基于溶劑能夠選擇性地吸附目標組分或者將其從其他組分中萃取出來。通過選擇適當的萃取溶劑及控制操作參數，可以有效地固定非目標組分，使得后續分離工藝更加高效和精確，這可以進一步提高芳烴苯系物產品的純度。

(2)優化工藝參數及細節

通過合理調整加工過程中的溫度、壓力、流速等操作參數，可以控制反應和分離的效果，從而提高產品的純度。例如，在萃取蒸餾過程中，合理選擇進料溫度和回流比例等操作參數對于目標組分的濃度增長和雜質去除至關重要。以芐銅工藝為例，通過控制進料溫度控制在適當范圍內，并調整回流比例，在保證足夠去除雜質同時實現目標組分快速富集。這樣可以有效地改善產品的純度。其次，在加氫反應過程中，也可以通過優化工藝參數來提高芳烴苯系物產品純度。例如，在粗苯加氫反應中，通過調整催化劑用量、加氫溫度及氫氣流量等操作條件可以影響到芳烴與非芳烴之間的競爭反應生成產物及其相對含量。適當降低加氫溫度可避免不完全還原副產物的生成，減少雜質形成。另外，如圖2 所示，近年來業界出現了一種在粗苯加氫工藝的基礎上優化形成的焦化粗苯精制工藝，其由粗苯預處理和苯鎦分萃取精餾工藝，甲苯、二甲苯餾分加氫精制工藝及甲苯歧化工藝組成，在實際應用中可以進一步提升產品純度。另外，在分離過程中可以通過優化操作參數改善芳烴苯系物產品的純度。比如在蒸餾操作中，通過調整塔板溫度、回流比例等參數來實現更精確的組分分離效果。合理確定加熱和冷卻介質溫度，并根據不同組分間的沸點差異進行精確控制，可以有效地減少重碳數的雜質進入目標產品及防止過度混合。

圖2 基于加氫工藝的焦化粗苯精制方法流程圖

(3)升級信息化工藝控制系統

升級信息化工藝控制系統是提高芳烴苯系物產品純度的一種關鍵舉措。通過引入現代化的信息技術和數據分析算法，可以實現對生產過程的自動化、智能化和精細化管理，進而優化操作參數并提高產品質量。首先，升級后的信息化工藝控制系統能夠實時監測和記錄關鍵過程變量，如溫度、壓力、液位等，并將這些數據傳輸到中央監控室或運營指揮中心。這樣可以使操作人員隨時了解生產狀態，及時發現異常情況并做出相應調整。并且，現代信息化工藝控制系統具有智能預警功能，當監測到某些關鍵參數超出設定范圍或達到預警值時，該系統能夠自動發出報警信號并提示操作人員進行處理，從而避免由于操作失誤或設備故障導致產品純度下降或生產事故發生。徐健元等[6]在研究中提到，基于現代科技的有機化工智能化生產管理系統能夠實時監測關鍵參數、具備智能預警功能，并應用先進的模型算法和優化技術來實現更精確的控制?；诖?，可以大大提高生產過程中對芳烴苯系物產品純度的掌控和穩定性，在滿足市場需求的同時提升企業競爭力。

5.結語

綜上所述，在現代社會飛速發展的背景下，有機化工產業在人們的生產生活中扮演著關鍵角色。在有機化工生產中，應當基于粗苯加氫工藝中芳烴苯系物分離工藝現狀，深入探究從原材料處理、工藝參數設定等環節中存在的問題，分析各種影響工藝效果的因素。然后，從原料凈化環節優化、催化劑選型、工藝操作管理等角度，實現工藝升級優化，進一步提升芳烴苯系物分離效果，在有效保證生產質量的同時，為生態環保及社會可持續發展做出重要貢獻。