CN102557853A

CN102557853A - 一种由混合碳四制备高纯度异丁烷、正丁烷和丁烯的方法

Info

Publication number: CN102557853A
Application number: CN2011104335142A
Authority: CN
Inventors: 任万忠; 王文华; 许文友; 陈小平; 赵旗; 虞乐舜
Original assignee: Yantai University
Current assignee: Yantai University
Priority date: 2011-12-22
Filing date: 2011-12-22
Publication date: 2012-07-11

Abstract

本发明提供的由一种由混合碳四制备高纯度异丁烷、正丁烷和丁烯方法，包括以下步骤：混合碳四从异丁烷塔中部进料，第一股循环溶剂从异丁烷塔上部进料，异丁烷塔顶部得到异丁烷，塔釜采出物直接进正丁烷塔中部；第二股循环溶剂从正丁烷塔顶部进料，正丁烷塔顶部得到正丁烷，塔釜采出物进汽提塔；汽提塔顶部得到丁烯，塔釜得到循环溶剂；循环溶剂分成两股分别进异丁烷塔和正丁烷塔。本工艺可以大幅度降低能耗。

Description

一种由混合碳四制备高纯度异丁烷、正丁烷和丁烯的方法

技术领域

本发明涉及一种由混合碳四制备高纯度异丁烷、正丁烷和丁烯的方法。

背景技术

碳四组分中1，3-丁二烯是合成橡胶的原料最早被分离应用，剩下的组分中异丁烯可以生产甲基叔丁基醚(MTBE)，正丁烯(1-丁烯、顺-2-丁烯、反-2-丁烯)可以生产仲丁醇和甲乙酮。目前已有的碳四分离方法是先用萃取精馏得到丁二烯，剩下的碳四再与甲醇反应得到MTBE，剩余的碳四再萃取精馏得到正丁烯。萃取精馏塔塔顶产品为含异丁烷、正丁烷的烷烃混合物，该混合物通常被作为液化气烧掉了，其价值没有得到充分发挥，如正丁烷可以生产顺酐，异丁烷可以脱氢制异丁烯，也可以生产抛射剂或烷基化汽油，因此正丁烷与异丁烷的分离也有很好的工业应用前景，现有工艺一般采用普通精馏将正丁烷与异丁烷分离，能耗较高。

发明内容

本发明的任务是建立一种新的分离方法，即设计一种新的分离工艺，系统安排碳四各组分的分离顺序和分离工艺，达到提高碳四利用率和降低能耗的目的。

一种由混合碳四制备高纯度异丁烷、正丁烷和丁烯的方法，包括以下步骤：

A、混合碳四原料从异丁烷塔中部进料，异丁烷塔循环溶剂从异丁烷塔上部进料，异丁烷塔塔顶部得到异丁烷，异丁烷塔塔釜采出物直接进正丁烷塔中部；

B、正丁烷塔循环溶剂从正丁烷塔顶部进料，正丁烷塔塔顶得到正丁烷，正丁烷塔塔釜采出物进汽提塔；

C、汽提塔顶部得到正丁烯，汽提塔塔釜得到循环溶剂；循环溶剂被分成两股物流，分别进异丁烷塔和正丁烷塔循环利用。

前面所述的方法，优选的方案在于，如果混合碳四原料中含少量碳五组分，则在汽提塔精馏段设侧线采出口将积累的C5采出。

前面所述的方法，优选的方案在于，还包括以下步骤：正丁烷塔顶采出进正丁烷精制塔，正丁烷精制塔塔釜得到高纯度正丁烷，塔顶采出返回异丁烷塔循环利用或作为副产排放。

前面所述的方法，优选的方案在于，还包括以下步骤：从汽提塔塔釜采出的溶剂进汽提塔中间再沸器、异丁烷塔中间再沸器、正丁烷塔中间再沸器、正丁烷精制塔中间再沸器、原料预热器以回收能量。

前面所述的方法，优选的方案在于，还包括以下步骤：从正丁烷塔塔釜采出的溶剂丁烯混合物进丁烷塔中间再沸器回收能量后再进汽提塔。

前面所述的方法，优选的方案在于，所述的溶剂为甲乙酮和氮-甲酰吗啉的混合溶剂，甲乙酮在该混合溶剂中的质量含量占10-90％(优选25-75％，更优选50％)。

前面所述的方法，优选的方案在于，所述的溶剂为甲乙酮和氮-甲基吡咯烷酮的混合溶剂，甲乙酮在该混合溶剂中的质量含量占10-90％(优选25-75％，更优选50％)。

前面所述的方法，优选的方案在于，所述的溶剂为N，N-二甲基甲酰胺、乙腈或吗啉。

前面所述的方法，优选的方案在于，所述的溶剂为乙腈和氮-甲酰吗啉或氮-甲基吡咯烷酮的混合溶剂，乙腈在该混合溶剂中的质量含量占5-99.5％(优选15-75％，更优选50％)。

前面所述的方法，优选的方案在于，所述的溶剂为乙腈和水的混合溶剂，乙腈在该混合溶剂中的质量含量占90-99.9％(优选92-95％，更优选94％)。

前面所述的方法，优选的方案在于，所述的溶剂为吗啉和N-甲酰吗啉的混合溶剂，吗啉在该混合溶剂中的质量含量占5-99.5％(优选15-75％，更优选50％)。

本发明的技术优势是：

(1)正丁烷和异丁烷均采用萃取精馏的方法进行分离，异丁烷塔塔釜采出物不需要单设汽提塔将碳四和溶剂分离，而是直接进正丁烷塔，这样做既减少了设备投资，又利用了萃取精馏的优点降低了能耗。

(2)由汽提塔得到的不含碳四的循环溶剂被分成两股物流，分别进异丁烷塔和正丁烷塔，即由一个汽提塔完成了两个萃取精馏塔的碳四和溶剂的分离工作。

(3)可以根据原料组成调整异丁烷塔和正丁烷塔各自的溶剂/碳四进料比，得到较高纯度的异丁烷和正丁烷以及正丁烯。

(4)通常异丁烷塔可以用较低的溶剂碳四进料比，因此异丁烷塔塔釜温度较低，55-70℃，可以用循环溶剂进行加热，能充分利用循环溶剂的显热，节省能耗。

(5)如果混合碳四原料中含少量碳五组分，则在汽提塔精馏段设侧线采出口将积累的碳五采出，可以使用含碳五组分的原料。

(6)从汽提塔塔釜采出的溶剂进汽提塔中间再沸器、异丁烷塔中间再沸器、正丁烷塔中间再沸器、正丁烷精制塔中间再沸器、原料预热器以回收能量，从正丁烷塔塔釜采出的溶剂丁烯混合物进丁烷塔中间再沸器回收能量后再进汽提塔，可以大幅度降低能耗。

附图说明

图1，由混合碳四制备高纯度异丁烷、正丁烷和丁烯的工艺流程简图；

图2，带能量回收的由混合碳四制备高纯度异丁烷、正丁烷和丁烯的工艺流程简图。

图中：

1-异丁烷塔；

2-正丁烷塔；

3-汽提塔；

4-混合碳四原料；

5-异丁烷塔循环溶剂进料；

6-异丁烷塔塔顶采出；

7-异丁烷塔塔釜采出；

8-正丁烷塔溶剂进料；

9-正丁烷塔塔顶采出；

10-正丁烷塔塔釜采出；

11-汽提塔塔顶采出；

12-汽提塔塔釜采出；

13-C5侧线采出；

14-正丁烷精制塔；

15-正丁烷精制塔塔顶采出；

16-正丁烷精制塔塔釜采出；

17-碳四副产；

18-汽提塔中间再沸器；

19-正丁烷塔中间再沸器；

20-异丁烷塔中间再沸器；

21-原料预热器。

具体实施方式

下面结合实施例和附图详细说明本发明的方案，但保护范围不被此限制。

实施例1一种由混合碳四制备高纯度异丁烷、正丁烷和丁烯的方法，工艺流程可以参考附图1、2，混合碳四4从异丁烷塔1中部进料，异丁烷塔循环溶剂5从异丁烷塔1上部进料，异丁烷塔1塔顶部得到异丁烷6，异丁烷塔1塔釜采出物7直接进正丁烷塔2中部；正丁烷塔循环溶剂8从正丁烷塔2顶部进料，正丁烷塔2塔顶得到正丁烷9，正丁烷塔2塔釜采出物10进汽提塔3，汽提塔3顶部得到正丁烯11，汽提塔3塔釜得到循环溶剂12；循环溶剂12被分成两股物流5，8，分别进异丁烷塔1和正丁烷塔2，正丁烷塔塔顶采出9引入正丁烷精制塔14，在正丁烷精制塔可以将正丁烷中的异丁烷和丁烯-1分离，正丁烷精制塔塔釜得到高纯正丁烷16，塔顶得到含异丁烷的碳四馏分15，被引入异丁烷塔回收。正丁烷精制塔塔顶碳四馏分也可以作为副产送出界区17。

表1所示为本实施例所得数据，所用溶剂为甲乙酮、N-甲酰吗啉混合溶剂，甲乙酮、N-甲酰吗啉比例为10-90％(质量比)，实验所用设精馏塔内径50mm，装填三角填料。由表1可以看出，本工艺可以将含有异丁烷、正丁烷、1-丁烯、顺-2-丁烯、反-2-丁烯各20％的碳四原料分离出异丁烷、正丁烷、正丁烯(1-丁烯、顺-2-丁烯、反-2-丁烯)三种产品，其纯度分别为95％、95％和99％，而异丁烷塔塔釜温度只有59.7℃，可以用循环溶剂或其它品味热源来加热。

表1预分离萃取精馏工艺与原萃取精馏工艺比较

实施例2一种由混合碳四制备高纯度异丁烷、正丁烷和丁烯的方法，参考附图2，混合碳四4从异丁烷塔1中部进料，异丁烷塔循环溶剂5从异丁烷塔1上部进料，异丁烷塔1塔顶部得到异丁烷6，异丁烷塔1塔釜采出物7直接进正丁烷塔2中部；正丁烷塔循环溶剂8从正丁烷塔2顶部进料，正丁烷塔2塔顶得到正丁烷9，正丁烷塔2塔釜采出物10进汽提塔3，汽提塔3顶部得到正丁烯11，汽提塔3塔釜得到循环溶剂12；循环溶剂12被分成两股物流5，8，分别进异丁烷塔1和正丁烷塔2，正丁烷塔塔顶采出9引入正丁烷精制塔14，在正丁烷精制塔可以将正丁烷中的异丁烷和丁烯-1分离，正丁烷精制塔塔釜得到高纯正丁烷16，塔顶得到含异丁烷的碳四馏分15，被引入异丁烷塔回收。正丁烷精制塔塔顶碳四馏分也可以作为副产送出界区17，所用溶剂为甲乙酮和氮-甲基吡咯烷酮的混合物溶剂，甲乙酮在该混合溶剂中的含量为10-90％(质量)。所得异丁烷纯度96.1％，正丁烷纯度97.3％，正丁烯纯度96.5％。

实施例3一种由混合碳四制备高纯度异丁烷、正丁烷和丁烯的方法，参考附图2，混合碳四4从异丁烷塔1中部进料，异丁烷塔循环溶剂5从异丁烷塔1上部进料，异丁烷塔1塔顶部得到异丁烷6，异丁烷塔1塔釜采出物7直接进正丁烷塔2中部；正丁烷塔循环溶剂8从正丁烷塔2顶部进料，正丁烷塔2塔顶得到正丁烷9，正丁烷塔2塔釜采出物10进汽提塔3，汽提塔3顶部得到正丁烯11，汽提塔3塔釜得到循环溶剂12；循环溶剂12被分成两股物流5，8，分别进异丁烷塔1和正丁烷塔2，正丁烷塔塔顶采出9引入正丁烷精制塔14，在正丁烷精制塔可以将正丁烷中的异丁烷和丁烯-1分离，正丁烷精制塔塔釜得到高纯正丁烷16，塔顶得到含异丁烷的碳四馏分15，被引入异丁烷塔回收。正丁烷精制塔塔顶碳四馏分也可以作为副产送出界区17，所用溶剂为乙腈和水，乙腈在溶剂中的含量为90-99.9％，所得异丁烷纯度97％，正丁烷纯度97.3％，正丁烯纯度97.5％。

实施例4一种由混合碳四制备高纯度异丁烷、正丁烷和丁烯的方法，参考附图2，混合碳四4从异丁烷塔1中部进料，异丁烷塔循环溶剂5从异丁烷塔1上部进料，异丁烷塔1塔顶部得到异丁烷6，异丁烷塔1塔釜采出物7直接进正丁烷塔2中部；正丁烷塔循环溶剂8从正丁烷塔2顶部进料，正丁烷塔2塔顶得到正丁烷9，正丁烷塔2塔釜采出物10进汽提塔3，汽提塔3顶部得到正丁烯11，汽提塔3塔釜得到循环溶剂12；循环溶剂12被分成两股物流5，8，分别进异丁烷塔1和正丁烷塔2，正丁烷塔塔顶采出9引入正丁烷精制塔14，在正丁烷精制塔可以将正丁烷中的异丁烷和丁烯-1分离，正丁烷精制塔塔釜得到高纯正丁烷16，塔顶得到含异丁烷的碳四馏分15，被引入异丁烷塔回收。正丁烷精制塔塔顶碳四馏分也可以作为副产送出界区17，所用溶剂为乙腈和N-甲酰吗啉的混合物溶剂N，N-二甲基甲酰胺、乙腈或吗啉，所得异丁烷纯度99.1％，正丁烷纯度99.3％，正丁烯纯度98.0％。如果混合碳四中含少量碳五组分，则在汽提塔精馏段设侧线采出口16将积累的C5采出。

实施例5从汽提塔塔釜采出的溶剂进汽提塔中间再沸器、异丁烷塔中间再沸器、正丁烷塔中间再沸器、正丁烷精制塔中间再沸器、原料预热器以回收能量，从正丁烷塔塔釜采出的溶剂丁烯混合物进丁烷塔中间再沸器回收能量后再进汽提塔，可以使能耗由1.4吨蒸汽/吨碳四大幅度降低为1.1-1.2吨蒸汽/吨碳四。

Claims

1.一种由混合碳四制备高纯度异丁烷、正丁烷和丁烯的方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，如果混合碳四原料中含少量碳五组分，则在汽提塔精馏段设侧线采出口将积累的C5采出。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括以下步骤：正丁烷塔顶采出进正丁烷精制塔，正丁烷精制塔塔釜得到高纯度正丁烷，塔顶采出返回异丁烷塔循环利用或作为副产排放。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括以下步骤：从汽提塔塔釜采出的溶剂进汽提塔中间再沸器、异丁烷塔中间再沸器、正丁烷塔中间再沸器、正丁烷精制塔中间再沸器以回收能量；优选的，从正丁烷塔塔釜采出的溶剂丁烯混合物进丁烷塔中间再沸器回收能量后再进汽提塔。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的溶剂为甲乙酮和氮-甲酰吗啉的混合溶剂，甲乙酮在该混合溶剂中的质量含量占10-90％。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的溶剂为甲乙酮和氮-甲基吡咯烷酮的混合溶剂，甲乙酮在该混合溶剂中的质量含量占10-90％。

7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的溶剂为N，N-二甲基甲酰胺、乙腈或吗啉。

8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的溶剂为乙腈和氮-甲酰吗啉或氮-甲基吡咯烷酮的混合溶剂，乙腈在该混合溶剂中的质量含量占5-99.5％。

9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的溶剂为乙腈和水的混合溶剂，乙腈在该混合溶剂中的质量含量占90-99.9％。

10.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的溶剂为吗啉和N-甲酰吗啉的混合溶剂，吗啉在该混合溶剂中的质量含量占5-99.5％。