CN102452889A - 一种采用二甲基甲酰胺及其混合物抽提丁二烯的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种采用二甲基甲酰胺及其混合物抽提丁二烯的方法。所述二甲基甲酰胺及其混合物由二甲基甲酰胺和低沸点溶剂组成，二甲基甲酰胺的含量为50～99wt％；低沸点溶剂为沸点比二甲基甲酰胺低的溶剂，沸点为50℃～153℃，优选乙腈、丁酮、丙酮中的一种或多种；二甲基甲酰胺及其混合物在所述的方法中作为丁二烯的萃取剂。所述方法包括：第一萃取精馏、第二萃取精馏、精制等步骤。采用本发明所述的方法，可以提高溶剂的选择性，从而可大大降低萃取精馏塔的塔板数和溶剂比，降低设备投资及操作费用。

Description

一种采用二甲基甲酰胺及其混合物抽提丁二烯的方法
技术领域
本发明涉及有机化工领域，进一步地说，是涉及一种采用二甲基甲酰胺及其混合物抽提丁二烯的方法。
背景技术
丁二烯是一种重要的石油化工基础有机原料和合成橡胶单体，是C4馏分中最重要的组分之一。目前，世界上丁二烯主要由萃取精馏方法(又称抽提)得到，该类方法成本低，具有经济优势。
二甲基甲酰胺(DMF)是一种高效的萃取精馏溶剂，早被用于分离丁二烯。为进一步提高DMF的分离能力，一般采用在DMF中加入其他物质的方法来进行改性。
由于DMF的沸点较高(153℃)，当应用于萃取精馏工艺时，萃取精馏塔及解吸塔塔釜温度较高，需要大量高温位的蒸汽作为热源，能耗较高。另外，由于塔釜温度高，双烯烃易于聚合，塔板容易堵塞，装置运行周期降低。
采用DMF法抽提丁二烯存在溶剂选择性较差、操作温度高、工艺能耗高的问题。
发明内容
为解决现有技术中存在的问题，本发明提供了一种采用二甲基甲酰胺及其混合物抽提丁二烯的方法，可以提高溶剂的选择性，从而可大大降低萃取精馏塔的塔板数和溶剂比，降低设备投资及操作费用。
本发明的目的是提供一种采用二甲基甲酰胺及其混合物抽提丁二烯的方法。
所述二甲基甲酰胺及其混合物由二甲基甲酰胺和低沸点溶剂组成，其中，
所述的二甲基甲酰胺的含量为50～99wt％；
所述二甲基甲酰胺及其混合物在所述的方法中作为丁二烯的的萃取剂；
所述低沸点溶剂为沸点比二甲基甲酰胺低的溶剂，沸点为50℃～153℃；优选为乙腈、丁酮、丙酮中的一种或多种，更优选为乙腈；其中二甲基甲酰胺的含量优选为70～98wt％，乙腈含量为2～30wt％；更优选二甲基甲酰胺的含量为80～95wt％，乙腈含量为5～20wt％。
所述方法包含以下步骤：
(1)第一萃取精馏：C4馏分送入第一萃取精馏塔，加入所述混合溶剂进行分离，第一萃取精馏塔塔顶排出抽余液，塔釜得到富溶剂；将富溶剂送入第一汽提塔，从第一气提塔塔顶采出含有丁二烯和炔烃的物流，经压缩后进入第二萃取精馏塔，从第一气提塔塔釜采出溶剂；
(2)第二萃取精馏：含有丁二烯和炔烃的物流进入第二萃取精馏塔，加入混合溶剂，从第二萃取精馏塔塔顶采出粗丁二烯物流送往脱轻塔，从塔釜采出富溶剂送往丁二烯回收塔，回收丁二烯后送往第二汽提塔，从第二汽提塔顶采出包含炔烃及丁二烯的物流，从塔釜采出溶剂；
(3)精制：来自第二萃取精馏塔顶的粗丁二烯物流被引入脱轻塔中，脱除丙炔后送往脱重塔，脱除其中的重组分，从脱重塔顶采出丁二烯产品。
具体的技术方案如下：
(1)第一萃取精馏：将气相的原料混合C4馏分送入第一萃取精馏塔进行分离，含二甲基甲酰胺(DMF)的混合溶剂从塔上部加入，包括丁烷、丁烯在内的难溶组分作为抽余液从塔顶排出，塔釜得到溶解有丁二烯、炔烃的富溶剂；将富溶剂送入第一汽提塔，含有丁二烯和炔烃的物流从塔顶以气相采出，经压缩机加压后进入第二萃取精馏塔，溶剂从塔釜采出后循环使用；
(2)第二萃取精馏：含有丁二烯和炔烃的C4物流进入第二萃取精馏塔，混合溶剂从塔上部加入，炔烃被脱除，粗丁二烯物流从塔顶采出送往脱轻塔，溶解有炔烃和部分丁二烯的富溶剂从塔釜采出送往丁二烯回收塔，回收丁二烯后送往第二汽提塔，炔烃及少量丁二烯从第二汽提塔顶采出，溶剂从塔釜采出循环利用；
(3)精制：来自第二萃取精馏塔顶的粗丁二烯物流被引入脱轻塔中，脱除其中的丙炔后送往脱重塔，脱除其中的重组分，丁二烯产品从脱重塔顶采出。
在步骤(1)中，所述第一萃取精馏塔，优选的塔板数为60～100，操作压力为0.2～0.5Mpa，塔顶温度为35～50℃，塔釜温度为100～140℃，回流比为0.05～2.0，混合溶剂与C4进料的重量比为3.0～8.0，抽余液中丁二烯重量含量小于40ppm；
在步骤(1)中，所述第一汽提塔，优选的塔板数为5～20，操作压力为0.01～0.1Mpa，塔顶温度100～120℃，塔釜温度为130～160℃，回流比为0.05～2.0。
在步骤(2)中，所述第二萃取精馏塔，优选的塔板数为40～60，操作压力为0.2～0.5Mpa，塔顶温度为35～50℃，塔釜温度为100～140℃，回流比为0.05～2.0，混合溶剂与含有丁二烯和炔烃的物流的重量比为0.1～3.0；
在步骤(2)中，所述第二汽提塔，优选的塔板数为10～25，操作压力为0.005～0.1Mpa，塔顶温度120～130℃，塔釜温度为140～170℃，回流比为5.0～10.0。
在步骤(3)中，对所述的脱轻塔的操作条件没有特别的限定，只要可以将物料中的包括丙炔在内的轻组分脱除就可以，但是从工业经济性的角度考虑，所述脱轻塔的塔板数优选为50～80，操作压力优选为0.1～1.0MPa，回流比优选为100～200，塔顶温度优选为30～50℃，塔釜温度45～55℃；
在步骤(3)中，对所述的脱重塔的操作条件没有特别的限定，只要可以将物料中的包括碳五在内的重组分脱除就可以，但是从工业经济性的角度考虑，所述脱重塔的塔板数优选为70～100，操作压力优选为0.1～1.0MPa，回流比优选为1.0～10，塔顶温度优选为30～50℃，塔釜温度55～70℃。
在权利要求书和说明书中，单位ppm是指某组分在物料中的重量含量，“×10-6g/g物料”。如果没有特别指出，单位“％”是指重量百分比含量。
本发明提出的采用含DMF混合溶剂抽提丁二烯的方法具有以下特点：
(1)本发明中采用含有DMF的混合溶剂作为萃取剂，添加低沸点溶剂改性后的DMF混合溶剂，提高了碳四各组分在DMF中的相对挥发度，混合溶剂的选择性增强，从而可大大降低萃取精馏塔的理论板数和溶剂比，降低设备投资及操作费用；
(2)DMF本身沸点高，当采用纯DMF做为萃取剂时，萃取精馏塔和汽提塔的操作温度较高，经改性后的混合溶剂，沸点降低，从而降低了萃取精馏塔和汽提塔的操作温度、降低了能耗，同时，降低了二烯烃聚合速度，延长了装置的开工周期。
附图说明
图1是本发明的采用含DMF混合溶剂抽提丁二烯的方法流程示意图。
附图标记说明：
1第一萃取精馏塔；2第一汽提塔；3压缩机；4第二萃取精馏塔；
5丁二烯回收塔；6第二汽提塔；7脱轻塔；8脱重塔；
9原料混合C4馏分；10混合溶剂；11抽余液；13炔烃；
14含丙炔的物流；15丁二烯产品；16重组分
具体实施方式
下面结合实施例，进一步说明本发明。
实施例1
如图1所示，包括以下步骤：
(1)第一萃取精馏：原料混合C4馏分9(主要组成：正丁烷4.0％，异丁烷1.1％，1-丁烯11.0％，异丁烯24.8％，1，3-丁二烯48.1％，乙基乙炔0.8％，乙烯基乙炔0.4％)注入第一萃取精馏塔1，混合溶剂10从塔上部加入，第一萃取精馏塔的塔板数为85，在塔顶温度41℃、塔釜温度115℃、压力0.37MPa和回流比1.0、混合溶剂与C4进料重量比为5.8的操作条件下，将丁烷、丁烯等难溶组分作为抽余液11从塔顶采出，抽余液中丁二烯质量含量为32ppm，溶解有丁二烯和炔烃的富溶剂从塔釜采出送往第一汽提塔2；
富溶剂进入第一汽提塔2，第一汽提塔的塔板数为12，塔的操作条件为压力0.03MPa、塔顶温度113℃、塔釜温度145℃、回流比0.29，主要含丁二烯和炔烃的物流从塔顶采出经压缩机3压缩后被送往第二萃取精馏塔4，混合溶剂从第一气提塔塔釜采出，经热量回收后送回第一萃取精馏塔1进行循环利用；
混合溶剂的组成为：二甲基甲酰胺(DMF)90％、乙腈10％。
(2)第二萃取精馏：含有丁二烯和炔烃的物流注入第二萃取精馏塔4，混合溶剂从塔顶部注入，第二萃取精馏塔塔板数为50，控制操作条件为：塔顶温度41.5℃、塔釜温度125.0℃、压力0.35MPa、回流比0.7、混合溶剂与含有丁二烯和炔烃的物流重量比为1.2，粗丁二烯从第二萃取精馏塔塔顶采出送往脱轻塔7，溶解有炔烃的富溶剂从第二萃取精馏塔塔釜采出；
富溶剂送往丁二烯回收塔5，回收富溶剂中的丁二烯后送往第二汽提塔6，解吸出其中的炔烃13，混合溶剂从第二汽提塔釜采出经热量回收后返回第二萃取精馏塔4循环利用；
丁二烯回收塔5的塔板数为10，操作条件为塔釜温度130℃、塔顶压力0.015MPa；第二汽提塔6的塔板数为18，操作条件为塔顶压力0.01MPa、塔顶温度127℃、塔釜温度145℃、回流比7.5；
(3)精制：粗丁二烯进入脱轻塔7脱除其中的丙炔，脱轻塔的塔板数为65，脱轻塔的操作条件为：塔顶温度40℃、塔釜温度50.0℃、压力0.4Mpa、回流比190，含有丙炔的物流14从塔顶采出，粗丁二烯的物流从塔釜采出送往脱重塔8；
脱重塔的塔板数为80，操作压力0.4MPa、回流比4.0、塔顶温度45.0℃、塔釜温度63.0℃，将1，3-丁二烯产品15从塔顶采出，1，2-丁二烯及C5等重组分16从塔釜采出。产品中丁二烯纯度为99.8％，丁二烯回收率为98％。
对比例
现有技术中采用纯DMF溶剂抽提丁二烯流程。
本发明与现有技术的各主要操作参数对比如下表所示：
Figure BSA00000320534900061
由上表可以看出，本发明中各主要操作参数，如萃取精馏塔的理论塔板数、溶剂比和塔釜温度都比现有技术要小的多，大大降低了设备费用和操作费用。
实施例2
(1)第一萃取精馏：原料混合C4馏分9(主要组成：正丁烷4.0％，异丁烷1.1％，1-丁烯11.0％，异丁烯24.8％，1，3-丁二烯48.1％，乙基乙炔0.8％，乙烯基乙炔0.4％)注入第一萃取精馏塔1，混合溶剂10从塔上部加入，第一萃取精馏塔的塔板数为85，在塔顶温度41℃、塔釜温度102℃、压力0.37MPa和回流比1.1、混合溶剂与C4进料重量比为6.2的操作条件下，将丁烷、丁烯等难溶组分作为抽余液11从塔顶采出，抽余液中丁二烯质量含量为30ppm，溶解有丁二烯和炔烃的富溶剂从塔釜采出送往第一汽提塔2；
富溶剂进入第一汽提塔2，第一汽提塔的塔板数为12，塔的操作条件为压力0.03MPa、塔顶温度110℃、塔釜温度135℃、回流比0.31，主要含丁二烯和炔烃的物流从塔顶采出经压缩机3压缩后被送往第二萃取精馏塔4，混合溶剂从第一气提塔塔釜采出，经热量回收后送回第一萃取精馏塔1进行循环利用；
混合溶剂的组成为：二甲基甲酰胺(DMF)80％、丁酮20％。
(2)第二萃取精馏：含有丁二烯和炔烃的物流注入第二萃取精馏塔4，混合溶剂从塔顶部注入，第二萃取精馏塔塔板数为50，控制操作条件为：塔顶温度40℃、塔釜温度112.0℃、压力0.35MPa、回流比0.8、混合溶剂与含有丁二烯和炔烃的物流重量比为2.0，粗丁二烯从第二萃取精馏塔塔顶采出送往脱轻塔7，溶解有炔烃的富溶剂从第二萃取精馏塔塔釜采出；
富溶剂送往丁二烯回收塔5，回收富溶剂中的丁二烯后送往第二汽提塔6，解吸出其中的炔烃13，混合溶剂从第二汽提塔釜采出经热量回收后返回第二萃取精馏塔4循环利用；
丁二烯回收塔5的塔板数为10，操作条件为塔釜温度130℃、塔顶压力0.015MPa；第二汽提塔6的塔板数为18，操作条件为塔顶压力0.01MPa、塔顶温度122℃、塔釜温度125℃、回流比8.0；
(3)精制：粗丁二烯进入脱轻塔7脱除其中的丙炔，脱轻塔的塔板数为65，脱轻塔的操作条件为：塔顶温度40℃、塔釜温度50.0℃、压力0.4Mpa、回流比190，含有丙炔的物流14从塔顶采出，粗丁二烯的物流从塔釜采出送往脱重塔8；
脱重塔的塔板数为80，操作压力0.4MPa、回流比4.0、塔顶温度45.0℃、塔釜温度63.0℃，将1，3-丁二烯产品15从塔顶采出，1，2-丁二烯及C5等重组分16从塔釜采出。产品中丁二烯纯度为99.8％，丁二烯回收率为98.2％。

Claims (8)

1.一种采用二甲基甲酰胺及其混合物抽提丁二烯的方法，其特征在于：
所述二甲基甲酰胺及其混合物由二甲基甲酰胺和低沸点溶剂组成，其中，
所述的二甲基甲酰胺的含量为50～99wt％；
所述低沸点溶剂为沸点比二甲基甲酰胺低的溶剂，沸点为50℃～153℃；
所述二甲基甲酰胺及其混合物在所述的方法中作为丁二烯的的萃取剂。
2.如权利要求1所述的抽提丁二烯的方法，其特征在于：
所述低沸点溶剂为乙腈、丁酮、丙酮中的一种或多种。
3.如权利要求2所述的抽提丁二烯的方法，其特征在于：
所述低沸点溶剂为乙腈；
所述的二甲基甲酰胺的含量为70～98wt％。
4.如权利要求3所述的抽提丁二烯的方法，其特征在于：
所述二甲基甲酰胺的含量为80～95wt％。
5.如权利要求1～4之一所述的抽提丁二烯的方法，其特征在于，包含以下步骤：
(1)第一萃取精馏：C4馏分送入第一萃取精馏塔，加入所述混合溶剂进行分离，第一萃取精馏塔塔顶排出抽余液，塔釜得到富溶剂；将富溶剂送入第一汽提塔，从第一气提塔塔顶采出含有丁二烯和炔烃的物流，经压缩后进入第二萃取精馏塔，从第一气提塔塔釜采出溶剂；
(2)第二萃取精馏：含有丁二烯和炔烃的物流进入第二萃取精馏塔，加入混合溶剂，从第二萃取精馏塔塔顶采出粗丁二烯物流送往脱轻塔，从塔釜采出富溶剂送往丁二烯回收塔，回收丁二烯后送往第二汽提塔，从第二汽提塔顶采出包含炔烃及丁二烯的物流，从塔釜采出溶剂；
(3)精制：来自第二萃取精馏塔顶的粗丁二烯物流被引入脱轻塔中，脱除丙炔后送往脱重塔，脱除其中的重组分，从脱重塔顶采出丁二烯产品。
6.如权利要求5所述的抽提丁二烯的方法，其特征在于：
在步骤(1)中，所述第一萃取精馏塔的塔板数为60～100，压力为0.2～0.5Mpa，塔顶温度为35～50℃，塔釜温度为100～140℃，回流比为0.05～2.0，混合溶剂与C4进料的重量比为3.0～8.0，抽余液中丁二烯重量含量小于40ppm；
所述第一汽提塔的塔板数为5～20，压力为0.01～0.1Mpa，塔顶温度100～120℃，塔釜温度为130～160℃，回流比为0.05～2.0。
7.如权利要求6所述的抽提丁二烯的方法，其特征在于：
在步骤(2)中，所述第二萃取精馏塔的塔板数为40～60，压力为0.2～0.5Mpa，塔顶温度为35～50℃，塔釜温度为100～140℃，回流比为0.05～2.0，混合溶剂与含有丁二烯和炔烃的物流的重量比为0.1～3.0；
所述第二汽提塔的塔板数为10～25，压力为0.005～0.1Mpa，塔顶温度120～130℃，塔釜温度为140～170℃，回流比为5.0～10.0。
8.如权利要求7所述的抽提丁二烯的方法，其特征在于：
在步骤(3)中，所述脱轻塔的塔板数为50～80，压力为0.1～1.0MPa，回流比为100～200，塔顶温度为30～50℃，塔釜温度45～55℃；
所述脱重塔的塔板数为70～100，压力为0.1～1.0MPa，回流比为1.0～10，塔顶温度为30～50℃，塔釜温度55～70℃。
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