CN102718618A - 一种从炼厂碳四组分中分离出高纯度异丁烷的方法 - Google Patents

一种从炼厂碳四组分中分离出高纯度异丁烷的方法 Download PDF

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王晓磊
葛玉林
刘声
韩会林
张培丽
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Abstract

一种从炼厂碳四组分中分离出高纯度异丁烷的方法，将经预处理的炼厂碳四组分原料烃送入萃取塔，以乙腈与水的混合溶液作为萃取剂，将原料烃中重组分烯烃和萃取剂从塔底分离出来，原料烃中轻组分烷烃由塔顶进入水洗塔；经水洗除去残留在烷烃中的乙腈，废水从塔底排出，烷烃由塔顶进入异丁精制烷塔；经精馏分离，烷烃中轻组分即异丁烷从塔顶分离出来，烷烃中较重组分即正丁烷、碳五组分从塔底分离出来。该方法操作过程简单，不需要繁琐的后续处理，避免使用具有毒性和刺激性强的萃取剂，萃取剂价位低廉，生产成本低，异丁烷产品纯度高，收率好，适合工业化生产。

Description

一种从炼厂碳四组分中分离出高纯度异丁烷的方法
技术领域
本发明涉及一种从炼厂碳四组分中分离出高纯度异丁烷的方法。
背景技术
异丁烷是一种用途广泛的有机原料，在一定的反应条件下与丁烯发生加成反应生成高辛烷值的汽油组分异辛烷；可以作为氟利昂的替代品用作家用冰箱和冰柜中的制冷剂，也可以作为喷雾器中的压缩气体；可通过脱氢催化反应制得市场紧缺的高附加值的异丁烯。
目前，合成异丁烷的原料是炼厂的碳四组分，采用吸附剂或萃取剂实现沸点相近的烯烃和烷烃的分离。如CN101050159A提出了一种分离丁烷与丁烯的方法及其专用装置，采用甲乙酮和极性溶剂为萃取剂，通过不同配比的萃取剂将碳四组分逐级进行萃取精馏。该方法生产过程中存在发泡现象，需使用消泡剂，增加了生产成本，并影响产品纯度；使用的萃取剂具有毒性和刺激性气味，对不同组分的分离需要不同配比的萃取剂，操作繁琐，且萃取剂的配比对分离效果影响显著，分离效果不稳定，产品的纯度不易控制，不利于工业化生产。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种从炼厂碳四组分中分离出高纯度异丁烷的方法，该方法操作过程简单，不需要繁琐的后续处理，避免使用具有毒性和刺激性强的萃取剂，萃取剂价位低廉，生产成本低，异丁烷产品纯度高，适合工业化生产。
本发明的技术解决方案是：
一种从炼厂碳四组分中分离出高纯度异丁烷的方法，其特殊之处在于：
1.1将经预处理的炼厂碳四组分原料烃送入萃取塔，以乙腈与水的混合溶液作为萃取剂，将碳四组分原料烃中烯烃组分和萃取剂从塔底分离出来，碳四组分原料烃中烷烃组分由塔顶出来后，进入水洗塔；
1.2进入水洗塔的烷烃组分，经水洗除去残留在烷烃中的乙腈，废水从塔底排出，烷烃即正丁烷、异丁烷、碳五组分由水洗塔塔顶出来后，进入异丁烷精制塔；
1.3进入异丁烷精制塔的烷烃，经精馏分离，烷烃中轻组分即异丁烷从塔顶分离出来，烷烃中较重组分即正丁烷、碳五组分从塔底分离出来。
所述碳四组分原料烃为炼厂催化裂化装置的碳四组分、裂解乙烯装置的碳四组分、甲基叔丁基醚醚化后碳四组分中至少一种。
所述碳四组分原料烃为炼厂催化裂化装置的碳四组分、裂解乙烯装置的碳四组分和甲基叔丁基醚醚化后碳四组分。
所述萃取剂中乙腈与水的质量比为1:0.02～1:0.18。
所述乙腈与碳四组分原料烃的质量比为1:0.08～1:0.12。
所述步骤1.1中，控制萃取塔的进料温度为80℃～100℃，进萃取剂温度为55℃～75℃，塔顶压力为0.5MPa～0.6MPa，塔顶温度为45℃～60℃，塔底温度为125℃～132℃，塔底压力为0.6MPa～0.62MPa，塔的回流比为≮1.8。
所述步骤1.2中，控制水洗塔进料温度为40℃～45℃，水洗塔中的烷烃与水的质量比为1: 0.5～1:3，进水温度为30℃～35℃，塔顶压力0.4MPa～0.55MPa，塔顶温度为33℃～40℃，塔底压力为0.5MPa～0.55MPa，塔底温度为33℃～37℃，使水洗后烷烃中乙腈的含量在10ppm以下。
所述步骤1.3中，控制异丁烷塔进料温度30℃～40℃，塔顶压力0.55MPa～0.7MPa，塔顶温度为≮48℃，塔底压力为0.72MPa～0.75MPa，塔底温度为65℃～75℃，塔的回流比为≮8.0。
所述水洗塔为筛板塔或散堆填料塔。
本发明采用萃取精馏和精密分馏工艺，将碳四组分原料烃先经过萃取塔实现了沸点接近的烯烃和烷烃的分离，在水洗塔采用水降低分离烷烃中的乙腈含量；再经精密分馏工艺，通过异丁烷精制塔从塔顶分离出异丁烷组分。其有益效果是：选用乙腈和水的混合溶液为萃取剂，价格低廉，避免使用毒性与刺激性很强的有机溶剂，将沸点相差较小的异丁烷与异丁烯分离。工艺路线简单、合理，经萃取分离烯烃和烷烃后，异丁烷精制塔操作容易，异丁烷产率为97%~99%，纯度为99%，产品纯度高，收率好，适合工业化生产。
附图说明
图1为本发明的工艺流程简图。
具体实施方式
实施例1
如图1所示，将预处理的炼厂碳四组分原料烃先经萃取塔对沸点接近的烯烃和烷烃的进行分离，在水洗塔采用水降低分离烷烃中的乙腈含量，再经精密分馏工艺，利用异丁烷精制塔精馏从塔顶分离出较轻的异丁烷组分。其具体步骤如下：
(1) 将炼厂碳四组分原料烃（炼厂催化裂化装置的碳四、裂解乙烯装置的碳四和甲基叔丁基醚醚化后碳四组分）进行预处理，先水洗脱除原料烃中残留的杂质，然后经脱除轻组分去除碳三烃类，所得碳四组分进入萃取塔，预处理后碳四组分中异丁烷的质量分数为20.2%。
(2) 将经预处理的炼厂碳四组分原料烃送入萃取塔，以乙腈与水的混合溶液作为萃取剂，将原料烃中重组分烯烃和萃取剂从塔底分离出来，原料烃中轻组分烷烃由塔顶出来后，进入水洗塔；其中，原料烃流量为25t/h，进料温度为95℃，乙腈与原料烃的质量比（即腈烃比）为1:0.08，萃取剂的进料温度为70℃，萃取剂中乙腈与水的质量比（即腈水）比为1:0.05，塔顶压力为0.55MPa～0.6MPa，塔顶温度为45℃～51℃，塔底温度为126℃～130℃，塔底压力为0.6MPa～0.62MPa，塔回流比为1.8～2.4。
(3) 进入水洗塔（筛板塔）原料烃中轻组分烷烃，经水洗除去残留在烷烃中的乙腈，废水从塔底排出，烷烃即正丁烷、异丁烷、碳五等组分由水洗塔塔顶出来后，进入异丁烷精制塔。其中，进料流量为10t/h, 进料温度为42℃，水进塔温度为30℃～35℃，进水流量为5 t/h，塔顶压力0.5MPa～0.55MPa，塔顶温度为33℃～37℃，塔底压力为0.5MPa～0.55MPa，塔底温度为33℃～37℃，使经水洗后烷烃中乙腈的含量在10ppm以下。
(4) 进入异丁烷精制塔的烷烃，经精馏分离，烷烃中轻组分即异丁烷从塔顶分离出来；烷烃中较重组分即正丁烷、碳五组分从塔底分离出来。其中，进料流量10t/h，进料温度35℃，塔顶压力0.65MPa～0.7MPa，塔顶温度为40℃～45℃，塔底压力为0.72MPa～0.75MPa，塔底温度为65℃～75℃，塔的回流比为9.0～9.7。
经由上述步骤，异丁烷的产量为 4.99t/h，纯度为 99%。
实施例2
从炼厂碳四组分中分离出高纯度异丁烷的具体步骤与实施例1相同，各塔控制参数如下：
(1) 将炼厂碳四组分原料烃（炼厂催化裂化装置的碳四、裂解乙烯装置的碳四和甲基叔丁基醚醚化后碳四组分）进行预处理，先水洗脱除原料烃中残留的杂质，然后经脱除轻组分去除碳三烃类，所得碳四组分进入萃取塔，预处理后碳四组分中异丁烷的质量分数为20.2%。
(2) 将经预处理的炼厂碳四组分原料烃送入萃取塔，以乙腈与水的混合溶液作为萃取剂，将原料烃中重组分烯烃和萃取剂从塔底分离出来，原料烃中轻组分烷烃由塔顶出来后，进入水洗塔；其中，原料烃流量为30t/h，进料温度为80℃，腈烃比为1:0.09，萃取剂的进料温度为55℃，腈水比为1:0.05，塔顶压力为0.55MPa～0.6MPa，塔顶温度为52℃～58℃，塔釜温度为125℃～129℃，塔釜压力为0.6MPa～0.62MPa，塔回流比为2.2～2.8。
(3) 进入水洗塔（筛板塔）原料烃中轻组分烷烃，经水洗除去残留在烷烃中的乙腈，废水从塔底排出，烷烃即正丁烷、异丁烷、碳五等组分由水洗塔塔顶出来后，进入异丁烷精制塔。其中，进料流量为11t/h, 进料温度为40℃，水进塔温度为30℃～35℃，进水流量为15 t/h，塔顶压力为0.5MPa～0.55MPa，塔顶温度为34℃～38℃，塔釜压力为0.5MPa～0.55MPa，塔釜温度为33℃～37℃，使经水洗后烷烃中乙腈的含量在10ppm以下。
(4) 进入异丁烷精制塔的烷烃，经精馏分离，烷烃中轻组分即异丁烷从塔顶分离出来；烷烃中较重组分即正丁烷、碳五组分从塔底分离出来。其中，进料流量11t/h，进料温度30℃，塔顶压力0.55MPa～0.6MPa，塔顶温度为38℃～43℃，塔釜压力为0.72MPa～0.75MPa，塔釜温度为65℃～75℃，塔的回流比为8.0～9.0。
经由上述步骤，异丁烷的产量为 5.88t/h，纯度为 99%。
实施例3
从炼厂碳四组分中分离出高纯度异丁烷的具体步骤与实施例1相同，各塔控制参数如下：
(1) 将炼厂碳四组分原料烃（炼厂催化裂化装置的碳四、裂解乙烯装置的碳四和甲基叔丁基醚醚化后碳四组分）进行预处理，先水洗脱除原料烃中残留的杂质，然后经脱除轻组分去除碳三烃类，所得碳四组分进入萃取塔，预处理后碳四组分中异丁烷的质量分数为20.2%。
(2) 将经预处理的炼厂碳四组分原料烃送入萃取塔，以乙腈与水的混合溶液作为萃取剂，将原料烃中重组分烯烃和萃取剂从塔底分离出来，原料烃中轻组分烷烃由塔顶出来后，进入水洗塔；其中，原料烃流量为40t/h，进料温度为100℃，腈烃比为1:0.12，萃取剂的进料温度为75℃，腈水比为1:0.05，塔顶压力为0.55MPa～0.6MPa，塔顶温度为54℃～60℃，塔底温度为128℃～132℃，塔底压力为0.6MPa～0.62MPa，塔回流比为2.0～2.6。
(3) 进入水洗塔（筛板塔）原料烃中轻组分烷烃，经水洗除去残留在烷烃中的乙腈，废水从塔底排出，烷烃即正丁烷、异丁烷、碳五等组分由水洗塔塔顶出来后，进入异丁烷精制塔。其中，进料流量为16t/h, 进料温度为45℃，水进塔温度为30℃～35℃，进水流量为48 t/h，塔顶压力0.5MPa～0.55MPa，塔顶温度为36℃～40℃，塔底压力为0.5MPa～0.55MPa，塔底温度为33℃～37℃，使经水洗后烷烃中乙腈的含量在10ppm以下。
(4) 进入异丁烷精制塔的烷烃，经精馏分离，烷烃中轻组分即异丁烷从塔顶分离出来；烷烃中较重组分即正丁烷、碳五组分从塔底分离出来。其中，进料流量12t/h，进料温度40℃，塔顶压力0.6MPa～0.65MPa，塔顶温度为41℃～46℃，塔底压力为0.72MPa～0.75MPa，塔底温度为65℃～75℃，塔的回流比为8.8～10。
经由上述步骤，异丁烷的产量为 8.01t/h，纯度为 99%。
实施例4
从炼厂碳四组分中分离出高纯度异丁烷只调节萃取塔的萃取剂中乙腈与水的质量比（即腈水比）为1:0.18，具体步骤及各塔其它控制参数与实施例3相同，异丁烷的产量为8.02t/h，纯度为99%。
实施例5
从炼厂碳四组分中分离出高纯度异丁烷只调节萃取塔的萃取剂中乙腈与水的质量比（即腈水比）为1:0.02，具体步骤及各塔其它控制参数与实施例3相同，异丁烷的产量为8.02t/h，纯度为99%。
本发明的碳四组分分离结果如表1所示
表1 碳四组分分离结果数据
                                                 
Figure 198696DEST_PATH_IMAGE001
     上述实施例中的炼厂碳四组分原料烃为炼厂催化裂化装置的碳四组分或裂解乙烯装置的碳四组分或甲基叔丁基醚醚化后碳四组分，也可为炼厂催化裂化装置的碳四组分、裂解乙烯装置的碳四组分和甲基叔丁基醚醚化后碳四组分中的二种。

Claims (9)

1.一种从炼厂碳四组分中分离出高纯度异丁烷的方法，其特征在于：
1.1将经预处理的炼厂碳四组分原料烃送入萃取塔，以乙腈与水的混合溶液作为萃取剂，将原料烃中烯烃组分和萃取剂从塔底分离出来，原料烃中烷烃组分由塔顶出来后，进入水洗塔；
1.2进入水洗塔的烷烃组分，经水洗除去残留在烷烃中的乙腈，废水从塔底排出，烷烃即正丁烷、异丁烷、碳五组分由水洗塔塔顶出来后，进入异丁烷精制塔；
1.3进入异丁烷精制塔的烷烃，经精馏分离，烷烃中轻组分即异丁烷从塔顶分离出来，烷烃中较重组分即正丁烷、碳五组分从塔底分离出来。
2.根据权利要求1所述的从炼厂碳四组分中分离出高纯度异丁烷的方法，其特征在于：所述碳四组分原料烃为炼厂催化裂化装置的碳四组分、裂解乙烯装置的碳四组分、甲基叔丁基醚醚化后碳四组分中至少一种。
3.根据权利要求1所述的从炼厂碳四组分中分离出高纯度异丁烷的方法，其特征在于：所述碳四组分原料烃为炼厂催化裂化装置的碳四组分、裂解乙烯装置的碳四组分和甲基叔丁基醚醚化后碳四组分。
4.根据权利要求1所述的从炼厂碳四组分中分离出高纯度异丁烷的方法，其特征在于：所述萃取剂中乙腈与水的质量比为1:0.02～1:0.18。
5.根据权利要求1所述的从炼厂碳四组分中分离出高纯度异丁烷的方法，其特征在于：所述乙腈与碳四组分原料烃原料烃的质量比为1:0.08～1:0.12。
6.根据权利要求1所述的从炼厂碳四组分中分离出高纯度异丁烷的方法，其特征在于：所述步骤1.1中，控制萃取塔的进料温度为80℃～100℃，进萃取剂温度为55℃～75℃，塔顶压力为0.5MPa～0.6MPa，塔顶温度为45℃～60℃，塔底温度为125℃～132℃，塔底压力为0.6MPa～0.62MPa，塔的回流比为≮1.8。
7.根据权利要求1所述的从炼厂碳四组分中分离出高纯度异丁烷的方法，其特征在于：所述步骤1.2中，控制水洗塔进料温度为40℃～45℃，水洗塔中的烷烃与水的质量比为1: 0.5～1:3，进水温度为30℃～35℃，塔顶压力0.4MPa～0.55MPa，塔顶温度为33℃～40℃，塔底压力为0.5MPa～0.55MPa，塔底温度为33℃～37℃，使水洗后烷烃中乙腈的含量在10ppm以下。
8.根据权利要求1所述的从炼厂碳四组分中分离出高纯度异丁烷的方法，其特征在于：所述步骤1.3中，控制脱异丁烷塔进料温度30℃～40℃，塔顶压力0.55MPa～0.7MPa，塔顶温度为≮48℃，塔底压力为0.72MPa～0.75MPa，塔底温度为65℃～75℃，塔的回流比为≮8.0。
9.根据权利要求1所述的从炼厂碳四组分中分离出高纯度异丁烷的方法，其特征在于：所述水洗塔为筛板塔或散堆填料塔。
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