多级抽提制备芳香基绿色橡胶填充油的研究

doi:10.12422/j.issn.1672-6952.2025.04.001

摘要/Abstract

摘要：

以某石化公司糠醛抽出油为原料，采用复合溶剂二级抽提分离油品中多环芳烃（PCA），制备了芳香基绿色橡胶填充油；对比了三种复合溶剂的应用效果，考察了抽提温度、剂油质量比等操作条件对精制油的收率、PCA质量分数的影响；通过氧化铝吸附色谱法和红外光谱对样品进行了组成分析。结果表明，最佳操作条件为一级溶剂抽提温度70 ℃（剂油质量比5∶1）、二级溶剂抽提温度50 ℃（剂油质量比2∶1）；在最佳操作条件下，精制油收率为32.34%，PCA质量分数为2.98%，芳碳率为18.65%，满足欧盟2005/69/EC指令要求；复合溶剂可显著提升溶剂的选择性和溶解性，高效脱除油品中的PCA，并保证较高的产品收率和芳碳率。

关键词: 复合溶剂, 抽提, 多环芳烃, 绿色橡胶油

Abstract:

Aromatic?based green rubber filler oil is prepared from furfural extraction oil of a petrochemical company by using compound solvents for secondary extraction to separate polycyclic aromatic hydrocarbons present in the oil. Three composite solvents are used for comparison, and the effects of operating conditions, such as extraction temperature and agent?oil mass ratio, on the yield and PCA mass fraction of the refined oil are investigated. A detailed compositional analysis is conducted using the alumina adsorption column method and infrared spectroscopy. The experimental results demonstrate that the optimal operating conditions are primary solvent extraction at 70 ℃ and an agent?oil mass ratio of 5∶1, and secondary solvent extraction at 50 ℃ and an agent?oil mass ratio of 2∶1. The yield of refined oil is 32.34%, the mass fraction of PCA is 2.98%, and the aromatic carbon ratio is 18.65%. These results meet the requirements outlined in EU Directive 2005/69/EC. The results demonstrate that the composite solvent significantly enhances the selectivity and solubility of the solvent, effectively removes PAHs from the oil, and ensures a high product yield and aromatic carbon ratio.

Key words: Compound solvents, Extraction, Polycyclic aromatic hydrocarbons, Green rubber oil

中图分类号:

TQ339

胡俊颖, 石薇薇, 韩冬云, 刘雅婷, 王斌, 夏树斌. 多级抽提制备芳香基绿色橡胶填充油的研究[J]. 辽宁石油化工大学学报, 2025, 45(4): 1-7.

Junying HU, Weiwei SHI, Dongyun HAN, Yating LIU, Bin WANG, Shubin XIA. Preparation of Aromatic Green Rubber Filling Oil by Multistage Extraction[J]. Journal of Liaoning Petrochemical University, 2025, 45(4): 1-7.

图/表 11

表1 糠醛抽出油的性质参数

Table 1 Properties and parameters of furfural extract oil

性质参数	数值
密度（20 ℃）/（g·cm^-3）	0.955
运动黏度（100 ℃）/（mm²·s^-1）	38.157
w（硫）/（µg·g^-1）	1 863.67
w（PCA）/%	9.92
折光率（20 ℃）	1.530 39
相对分子质量	579
芳碳率/%	21.27
环烷碳率/%	30.88
烷基碳率/%	47.85

图1 溶剂精制实验流程图

Fig.1 Flowchart of Solvent Refining Experiment

图2 复合溶剂对抽余油收率和PCA质量分数的影响

Fig.2 Effect of composite solvent on raffinate oil yield and PCA mass fraction

图3 抽提温度对一级抽提效果的影响

Fig.3 Effect of extraction temperature on the effect of primary extraction

图4 剂油质量比对一级抽提效果的影响

Fig.4 Effect of solvent oil mass ratio on primary extraction

图5 抽提温度对二级抽提效果的影响

Fig.5 Effect of extraction temperature on secondary extraction effect

图6 剂油质量比对二级抽提效果的影响

Fig.6 Effect of agent oil mass ratio on secondary extraction effect

表2 环保型橡胶油产品性质参数

Table 2 Properties of environmentally friendly rubber oil products

性质参数	数值
收率/%	32.34
密度(20 ℃)/(g·cm^-3)	0.956 4
运动黏度（100 ℃）/(mm²·s^-1)	23.21
折光率(20 ℃)	1.527 8
w（PCA）/%	2.98
芳碳率/%	18.65
环烷碳率/%	39.13
烷基碳率/%	42.22
w（八种特定多环芳烃）/（mg·kg^-1）	<1.6
w（苯并(a)芘）/（mg·kg^-1）	<0.2

表3 原料油、一级抽余油、二级抽余油和二级抽出油的烃类组成

Table 3 Hydrocarbon composition of feed oil, primary raffinate, secondary raffinate and secondary raffinate

油品类型	w/%
油品类型	饱和烃	单环芳烃	双环芳烃	多环芳烃
原料油	57.85	13.24	7.67	13.38
一级抽余油	70.29	11.09	6.12	5.36
二级抽余油	71.85	11.26	5.14	3.38
二级抽出油	65.56	12.62	6.56	6.52

表4 复合溶剂?芳烃体系各组分的平衡分配系数及相对于饱和烃的选择性系数

Table 4 Equilibrium partition coefficients and selectivity coefficients relative to saturated components of composite solvent aromatic system

组分	平衡分配系数	选择性系数
饱和烃	0.912 4	1.000 0
单环芳烃	1.120 7	1.228 3
双环芳烃	1.276 3	1.398 8
多环芳烃	1.928 9	2.114 1

图7 原料油、成品油的红外光谱图

Fig.7 Infrared spectrum of raw oil and product oil

参考文献 21

[1]	崔华松，彭东岳，贾书坤，等. 多级错流萃取分离糠醛抽出油中烃类组分［J］. 石油学报（石油加工）， 2023， 39（2）： 416⁃426.
	CUI H S， PENG D Y， JIA S K， et al. Separation of hydrocarbon components in furfural extraction oil by multi⁃stage cross⁃flow extraction［J］. Acta Petrolei Sinica （Petroleum Processing Section）， 2023， 39（2）： 416⁃426.
[2]	黄灏. 糠醛精制抽出油的利用研究［J］. 石油石化绿色低碳， 2021， 6（1）： 29⁃33.
	HUANG H. Study on utilization of furfural extraction oil［J］. Energy Conservation and Emission Reduction in Petroleum and Petrochemical Industry， 2021， 6（1）： 29⁃33.
[3]	曹祖宾，石俊峰，刘井杰，等. 催化裂化油浆综合利用工艺研究［J］. 辽宁石油化工大学学报， 2010， 30（3）： 6⁃9.
	CAO Z B， SHI J F， LIU J J， et al. Comprehensive utilization techniques of FCC slurry［J］. Journal of Liaoning Shihua University， 2010， 30（3）： 6⁃9.
[4]	黄传峰，杨涛，刘亚青，等. 萃取剂对催化油浆抽提分离的影响研究［J］. 当代化工， 2023， 52（6）： 1341⁃1344.
	HUANG C F， YANG T， LIU Y Q， et al. Influence of extractant on FCC slurry extraction and separation process［J］. Contemporary Chemical Industry， 2023， 52（6）： 1341⁃1344.
[5]	CAO Z H， LIU Q M. Research on SBS phase structure control and dynamic mechanical properties by using naphthenic oil， aromatic oil and petroleum resin［J］. Construction and Building Materials， 2025， 469： 1404444.
[6]	张文路. 溶剂萃取糠醛抽出油制备环保芳烃油的工艺基础研究［D］. 北京：中国石油大学（北京）， 2018.
[7]	Energy Institute （Great Britain）. IP 346： Determination of polycyclic aromatics in unused lubricating base oils and asphaltene free petroleum fractions： dimethyl sulphoxide extraction refractive index method［M］. London： Energy Institute， 1992.
[8]	冯涛，李军. 石油系橡胶增塑剂A1004生产工艺开发及在不溶性硫磺中的应用［J］. 石油炼制与化工， 2021， 52（8）： 28⁃32.
	FENG T， LI J. Development of production process of petroleum⁃based rubber plasticizer A1004 and application in insoluble sulfur［J］. Petroleum Processing and Petrochemicals， 2021， 52（8）： 28⁃32.
[9]	胡正海，王宁. 环保橡胶填充油的研究与应用进展［J］. 石油炼制与化工， 2024， 55（1）： 89⁃97.
	HU Z H， WANG N. Research and application progress of eco⁃friendly rubber extender oil［J］. Petroleum Processing and Petrochemicals， 2024， 55（1）： 89⁃97.
[10]	WEI J J， YAO X Y， GUO J X， et al. The competitive mediating role of basal metabolic rate in the association between polycyclic aromatic hydrocarbon exposure and depression risk［J］. Journal of Affective Disorders， 2025， 379： 304⁃312.
[11]	冯伟杰. 环烷基糠醛抽出油高值化技术研究［D］. 北京：中国石油大学（北京）， 2023.
[12]	万洪维，张力，原雯，等. 催化裂化柴油萃取分离芳烃组分的研究进展［J］. 炼油与化工， 2025， 36（2）： 1⁃7.
	WAN H W， ZHANG L， YUAN W， et al. Research progress on the extraction and separation of aromatic components from catalytic cracking diesel using a single solvent［J］. Refining and Chemical Industry， 2025， 36（2）： 1⁃7.
[13]	徐鲁燕，周海英，李拓，等. 环烷基馏分油中压加氢制备橡胶增塑剂［J］. 石油炼制与化工， 2025， 56（3）： 79⁃83.
	XU L Y， ZHOU H Y， LI T， et al. Preparation of rubber plasticizer using naphthenic oil by medium pressure hydrogenation［J］. Petroleum Processing and Petrochemicals， 2025， 56（3）： 79⁃83.
[14]	余裕辉，邱继军. 春风馏分油开发生产橡胶增塑剂环烷基矿物油［J］. 当代化工， 2024， 53（8）： 1988⁃1991.
	YU Y H， QIU J J. Development and production of rubber plasticizer naphthenic mineral oil from chunfeng distillate oil［J］. Contemporary Chemical Industry， 2024， 53（8）： 1988⁃1991.
[15]	张庆宜. 利用炼厂柴油、回炼油生产环保橡胶油技术研究［D］. 青岛：中国石油大学（华东）， 2022.
[16]	魏川林. 糠醛精制装置工艺优化降低抽出油溶剂含量［J］. 炼油技术与工程， 2024， 54（1）： 18⁃21.
	WEI C L. Optimization of furfural refining unit process to reduce solvent content in extract oil［J］. Petroleum Refinery Engineering， 2024， 54（1）： 18⁃21.
[17]	雒雨桢，石薇薇，姜永辉，等. 环保型橡胶填充油的研究进展［J］. 当代化工， 2017， 46（12）： 2587⁃2590.
	LUO Y Z， SHI W W， JIANG Y H， et al. Research progress of environment friendly rubber filling oil［J］. Contemporary Chemical Industry， 2017， 46（12）： 2587⁃2590.
[18]	魏建明，杜峰，张新功，等. 青岛炼化焦化蜡油糠醛抽提⁃催化裂化组合工艺研究［J］. 石油化工高等学校学报， 2014， 27（5）： 7⁃11.
	WEI J M， DU F， ZHANG X G， et al. Integrated processing of furfural extraction and catalytic cracking on qingdao petrochemical coking gas oil［J］. Journal of Petrochemical Universities， 2014， 27（5）： 7⁃11.
[19]	吴艳萍，王海燕，李卫. 芳香基环保橡胶增塑剂A1820应用性能研究［J］. 石油炼制与化工， 2022， 53（1）： 79⁃85.
	WU Y P， WANG H Y， LI W. Study on application performance of aromatic environment⁃friendly rubber plasticizer A1820［J］. Petroleum Processing and Petrochemicals， 2022， 53（1）： 79⁃85.
[20]	李勇志，邓先梁，俞惟乐. 对氧化铝和硅胶分离重质油族组分性能的新认识［J］. 石油学报（石油加工）， 1998（2）： 78⁃83.
	LI Y Z， DENG X L， YU W L. New knowledge about properties of silica gel and alumina in the group type separation of heavy petroleum fractions［J］. Acta Petrolei Sinica （Petroleum Processing Section）， 1998（2）： 78⁃83.
[21]	刘庆敬，罗涛，余长春，等. 萃取法制备环保橡胶油过程中溶剂水含量的影响研究［J］. 当代化工， 2019， 48（11）： 2548⁃2552.
	LIU Q J， LUO T， YU C C， et al. Study on the influence of water content in preparation of eco⁃friendly rubber processing oil by solvent extraction［J］. Contemporary Chemical Industry， 2019， 48（11）： 2548⁃2552.