[发明专利]可选择性吸附烃类混合物中芳烃组分的树脂球及制备方法

说明书

技术领域

本发明属于吸附分离技术领域，具体涉及一种可选择性吸附烃类混合物中芳烃组分的树脂球及其制备方法。

背景技术

近年来，石油产品发展迅猛，其应用领域不断扩大，产品品种持续增加。基于人们健康意识的增强，各种石油产品的质量指标也得以提高。同时，随着石油化工以及纺织工业的不断发展，芳烃产品的需求量也不断增长。制备低芳烃含量、高辛烷值的高品质汽油，极低芳烃及硫含量的环境友好的食用油萃取用溶剂油，以及生产高芳烃含量的烃类产品成为石油工业界所面临的首要问题。

目前，芳烃的主要来源为催化重整汽油或裂解加氢汽油，从该种烃类混合物中分离芳烃的方法主要为液液抽提法和抽提蒸馏法。

液液抽提法是利用溶剂对烃类各组分溶解度的不同将芳烃与非芳烃分离的方法。溶剂对芳烃的溶解能力和选择性越高，分离效果越好。该法能以较高的收率获得高纯度的BTX产品(苯、甲苯、二甲苯)。现有的液液抽提工艺适于处理芳烃质量含量为30～70％的原料，当芳烃含量高于此范围时，则需先与非芳烃混兑，这样就使得能耗增高，装置效率降低。

抽提蒸馏法是利用溶剂对烃类各组分相对挥发度影响的不同对芳烃和非芳烃进行分离的方法。与液液抽提法相比，该法具有流程和操作简便，设备投资低，能耗低等优点，可用于处理高芳烃含量的原料，较适于从窄馏分油中回收单一芳烃产品，它的缺点是难以同时获得高纯度的BTX产品。

两种工艺各有所长，并具有一定的互补性。

目前，用于芳烃分离的溶剂有环丁砜、四甘醇、三甘醇、二甲基亚砜、N-甲酰基吗啉和N-甲基吡咯烷酮六种，前四种常用于液液抽提工艺，后两种常用于抽提蒸馏工艺。世界上已实现工业化的芳烃抽提技术有Udex法、Sulfolane法、IFP法、Arosolvan法和Formex法五种方法，前三种属于液液抽提工艺，后两种属于抽提蒸馏工艺。其中，以环丁砜为溶剂的Sulfolane法以其溶解能力强、选择性好、分离容易、溶剂损耗少、无毒廉价，且技术成熟可靠，装置运行稳定，在世界上被广泛采用。在国内，由石油化工科学院研发的液液抽提技术成熟，具有苯、甲苯、二甲苯产品纯度高，溶剂消耗少等优点，应用最广。但该方法为回收环丁砜需要水洗处理，消耗大量的水和能量，由此产生大量废水，使生产成本增加。

在溶剂油及食用油加工领域，脱芳烃技术主要有加氢法、吸附分离法、磺化法和萃取精馏法。加氢法是在催化剂作用下，将不饱和烃转化为饱和烃的方法，该法脱芳烃效果好，但只适于有充足氢源的场合，且难以使芳烃特别是重芳烃含量降到十万分之一以下。磺化法是使芳烃与硫酸、发烟硫酸或三氧化硫反应转化为磺酸，再进一步分离的方法，应用该法所得废液处理困难，酸渣难以有效利用，且溶剂油尤其是高芳烃含量的溶剂油损失较大。萃取精馏法目前只限于6#溶剂油脱芳烃。吸附法是用极性吸附剂(如硅胶、沸石、氧化铝等)分离芳烃和非芳烃的方法，这些吸附剂吸附量较小，不能用于芳烃含量较高的溶剂油。

基于现有技术的缺陷，我们发明了一种新型的可以溶胀吸附烃类混合物中芳烃组分的树脂球，应用该种树脂球，采用梯度分离法，为高效分离芳烃和非芳烃提供了一条新的更简便的途径。

发明内容

本发明提供了一种可以溶胀吸附烃类混合物中芳烃组分的树脂球，该树脂球以苯乙烯(St)为主单体，另外加入各种极性单体和交联剂对其进行改性。基于芳烃与非芳烃对树脂球不同的溶胀能力，树脂球对芳烃组分有较高的吸附选择性。

本发明所述的可以溶胀吸附烃类混合物中芳烃组分的树脂球为无规共聚物，由苯乙烯单体、极性单体和交联剂组成，其中苯乙烯单体与极性单体的摩尔比为100∶2～50，苯乙烯单体和极性单体的总量与交联剂的摩尔比为100∶1～30，树脂球的粒径在0.45～2mm范围内。

该类树脂球以苯乙烯为主单体，含有多个苯环，显著的增强了其对芳烃的吸附能力；一定的交联度使树脂球获得较高溶胀性能的同时，还保持着稳定性，如热稳定性、抗溶剂性等；引入极性单体，在增加树脂球极性的同时降低了树脂球对非芳烃的溶胀吸附能力，提高了树脂球对芳烃组分的吸附选择性。

上述技术方案中所用的极性单体有丙烯酸酯类单体，如丙烯酸乙酯、丙烯酸丁酯、甲级丙烯酸乙酯、丙烯腈等，以及含砜基的丙烯酸酯类单体，如4-羟基-4’-甲级丙烯酰氧基二苯砜(SDPMA)、4-羟基-4’-丙烯酰氧基二苯砜(SDPA)、4-甲基丙烯酰氧基-4’-乙酰氧基二苯砜(SDPMAEA)、4-丙烯酰氧基-4’-乙酰氧基二苯砜(SDPAEA)等，聚合时可选用一种或几种极性单体与苯乙烯进行共聚改性；其中含砜基的丙烯酸酯类单体的结构式如下：