基于溶剂筛选辅助萃取精馏从FCC柴油中分离多环芳烃的创新策略与分子机制研究

本文推荐一种基于分子极性与相互作用能分析的溶剂筛选策略，用于从流化催化裂化（FCC）柴油中高效分离多环芳烃（PAHs）。研究通过量子化学计算优选乙二醇（EG）和N,N-二甲基甲酰胺（DMF）作为溶剂，解析弱氢键（如O-H···π、C-H···π）主导的分子作用机制，并开发两种萃取精馏工艺（PAHs纯度＞95.0 wt%），为芳烃资源高值化利用提供分子设计基础与灵活工艺框架。

　　

Solvent screening

强极性溶剂中多样的官能团可通过与芳烃形成强分子间相互作用实现高效脱芳。然而，鉴于多环芳烃（PAHs）与单环芳烃（MAHs）之间有限的极性差异，溶剂筛选对于平衡选择性和回收率、实现柴油萃取精馏中烷烃、PAHs和MAHs的高效分离至关重要。

Conclusions

本研究提出了两种通过溶剂筛选耦合萃取精馏从FCC柴油中分离PAHs的工艺，并采用不同类型FCC柴油验证了方法的普适性。首先，分子极性指数（MPI）被确定为最优分子极性描述符。分子间相互作用能分析表明，烷烃-芳烃相互作用的能量差范围（-0.11至-20.54 kJ/mol）显著小于芳烃-溶剂系统（-24.53至-65.94 kJ/mol），证实溶剂对芳烃具有显著优先作用。基于静电势（ESP）和独立梯度模型（IGM）分析，发现弱氢键（如O-H···π、C-H···π）是芳烃-溶剂复合物中的主导相互作用力。最终筛选出乙二醇（EG）和N,N-二甲基甲酰胺（DMF）作为最优溶剂，分别强化芳烃溶解性与烷烃选择性。针对实际FCC柴油，开发两种工艺：溶剂萃取耦合一级萃取精馏（PAHs纯度＞95.0 wt%）与直接两级萃取精馏（PAHs纯度＞92.0 wt%）。该方法为不同来源FCC柴油中PAHs的分离提供了通用且高效的解决方案。