CN103724227A

CN103724227A - 乙腈法异戊二烯抽提循环溶剂精制系统及方法

Info

Publication number: CN103724227A
Application number: CN201310746500.5A
Authority: CN
Inventors: 孙永利; 任海伦; 张吕鸿; 肖红; 张志恒; 史志强; 姜斌
Original assignee: Tianjin University
Current assignee: Tianjin University
Priority date: 2013-12-25
Filing date: 2013-12-25
Publication date: 2014-04-16
Anticipated expiration: 2033-12-25
Also published as: CN103724227B

Abstract

本发明提出了乙腈法异戊二烯抽提循环溶剂精制系统及方法，来自乙腈法碳五分离装置中溶剂解析塔的循环ACN和碳五抽余油在聚合物萃取塔中将大部分二聚物和多聚物，使二聚物和多聚物进入到油相（抽余油），脱除绝大部分二聚物和多聚物；然后在引入夹带剂的情况下，脱除循环乙腈中的水，夹带剂循环使用，最终在减压溶剂精制塔的塔顶得到纯度为99%的乙腈。本发明可应用于乙腈法抽提异戊二烯流程中，尤其适合循环溶剂中水、二聚物和多聚物含量超标时异戊二烯抽提流程中，得到的乙腈纯度高，可保持循环乙腈具有良好的萃取性和选择性。

Description

乙腈法异戊二烯抽提循环溶剂精制系统及方法

技术领域

本发明涉及一种循环溶剂精制的方法，特别涉及一种乙腈法异戊二烯抽提循环溶剂精制系统及方法。

背景技术

近年来国内乙烯工业得到了快速发展，2009年产量已达到1179万吨，副产碳五资源总量在170万吨左右。预计2010年中国国内乙烯产能已达到1480万吨以上，2015年产能将继续扩至2000万吨，届时可利用的碳五资源在300万吨以上。而我国碳五资源一直没有得到很好的利用，只有少部分用于生产普通碳五石油树脂，或进行简单分离生产双环戊二烯（DCPD），大部分作为燃料烧掉，造成极大浪费。

碳五组份通过普通精馏的方法分离比较困难，可根据碳五组份在乙腈和水的混合溶剂中相对挥发度不同，利用普通精馏、萃取精馏、解析、水洗等工序得到聚合级异戊二烯，同时副产双环戊二烯和间戊二烯。碳五中含有的二烯烃和炔烃性质比较活泼，在萃取精馏过程中由于较高的操作温度致使双烯烃发生自聚和共聚，甚至多聚，使得溶剂乙腈（ACN）中二聚物、多聚物和水含量增加，严重影响溶剂的选择性和萃取性。为更好保持溶剂良好的选择性，需对解析后的ACN进行再生和精制。

现有的碳五萃取溶剂ACN再生工序包括二聚物水洗塔、溶剂回收塔和溶剂精制塔。第一步，将一部分ACN送入二聚物水洗塔，将一部分二聚物脱除；第二步，水洗塔塔釜的含乙腈水送入溶剂回收塔，塔顶得到80%左右的乙腈，返回到溶剂系统；第三步，将溶剂系统的乙腈抽出一部分，送入溶剂精制塔，进一步脱除溶剂中二聚物和多聚物。由于存在水与双环戊二烯形成共沸物、二聚物水洗塔分层效果差、溶剂回收塔顶水含量较高、溶剂精制塔顶乙腈浓度低和塔釜乙腈损失严重等问题，使系统乙腈中水、二聚物和多聚物含量逐渐累积增高，最终导致溶剂ACN被污染，选择性变差。

发明内容

本发明为了解决现有的ACN在装置运行过程中解析不干净，被污染，选择性变差等问题，为了弥补现有技术的不足，提出了一种乙腈法异戊二烯抽提循环溶剂精制的方法。

本发明通过以下技术方案实现：

乙腈法异戊二烯抽提循环溶剂精制系统，萃取塔1上设置待精制循环乙腈的进料口，下部设置碳五抽余油的进料口9，顶部设置萃取相出料口，萃取塔釜物流出料口9连接到闪蒸罐2中部设置进料口；闪蒸罐底部出料口10连接减压精馏塔3中部进料口；减压精馏塔顶部物流出料口11连接夹带剂精馏塔4中部进料口；夹带剂精馏塔顶部物流出料口13连接夹带剂回收塔5中部进料口，夹带剂精馏塔底部物流出料口14连接减压溶剂精制塔6中部进料口；夹带剂回收塔顶部物流出料口15与夹带剂精馏塔的进料管线连接；减压溶剂精制塔顶部设置精制后的乙腈17出料口，底部设置双环戊二烯18出料口。

本发明的操作流程如下：

来自乙腈法碳五分离装置中溶剂解析塔的循环ACN和碳五抽余油在聚合物萃取塔1中将大部分二聚物和多聚物，使二聚物和多聚物进入到油相（抽余油），脱除绝大部分二聚物和多聚物；然后在引入夹带剂的情况下，脱除循环乙腈中的水，夹带剂循环使用，最终在减压溶剂精制塔6的塔顶得到纯度为99%的乙腈。

具体步骤如下：

1、聚合物萃取塔

将来自碳五分离分离装置中溶剂解析塔的循环ACN进入萃取塔上部，第一萃取精馏塔顶一部分碳五抽余油进入萃取塔下部，将二聚物和多聚物萃取到抽余油中，即油相。达到脱除绝大部分二聚物和多聚物的目的。塔顶得到含有二聚物和多聚物的抽余油，塔釜得到含有少量碳五、脱除绝大部分二聚物和多聚物的循环乙腈。

2、闪蒸罐

将萃取塔釜得到含有少量碳五、脱除绝大部分二聚物和多聚物的循环乙腈，在一定的温度和压力下，闪蒸，脱除溶剂中的碳五轻组分。

3、减压精馏塔

将脱除绝大部分二聚物和多聚物的循环乙腈进入减压精馏塔后，塔顶得到ACN、H₂O和DCPD的混合物，塔釜得到被脱除的多聚物12，最终达到脱除二聚物和多聚物的目的。

4、夹带剂精馏塔

引入夹带剂，分离ACN、H2O和DCPD混合物，将减压精馏顶得到的ACN、H₂O和DCPD混合物，送入夹带剂精馏塔，在引入夹带剂的情况下，塔顶得到H₂O和夹带剂的混合物，塔釜得到ACN和DCPD的混合物。

5、夹带剂回收塔

将第四步工序得到H₂O和夹带剂的混合物通过精馏的方法，回收其中的夹带剂，使其循环使用，塔釜得到被脱除的水16。

6、减压溶剂精制塔

将第四步工序塔釜得到的ACN和DCPD，进一步减压分离，塔顶得到质量分数为99%以上的乙腈，塔釜得到DCPD。

本发明中所述的溶剂解析塔是指乙腈法异戊二烯抽提工艺中，萃取精馏塔后的溶剂解析塔，该塔作用为将碳五组份与溶剂（乙腈和水）分离，使溶剂循环利用。解析塔釜的循环乙腈包括异戊二烯、环戊烯、环戊二烯、间戊二烯等碳五组份，ACN、H₂O、双环戊二烯、月桂烯、各双烯烃间的聚合物与共聚物、双烯烃间的高聚物等。

本发明中所述的聚合物萃取塔、减压精馏塔、夹带剂精馏塔、减压溶剂精制塔和夹带剂回收塔的理论板数和回流比没有特别的规定，需根据现场实际情况条件确定。

聚合物萃取塔的操作压力为250～550KPa（绝），操作温度为50～110℃，溶剂乙腈和碳五抽余油组分质量比为1.2～6.3。

减压精馏塔的操作压力为70～98KPa（绝），操作温度为70～110℃。

夹带剂精馏塔的操作压力为100～120KPa（绝），操作温度为60～110℃。

减压溶剂精制塔的操作压力为80～99KPa（绝），操作温度为70～98℃。

夹带剂回收塔的操作压力为100～130KPa（绝），操作温度为95～120℃，回流比为1.5～3.2。

本发明的一种循环溶剂精制的方法可应用于乙腈法抽提异戊二烯流程中，尤其适合循环溶剂中水、二聚物和多聚物含量超标时异戊二烯抽提流程中。循环溶剂中的杂质含量高直接导致第一萃取精馏塔中2-甲基-2-丁烯达不到脱除要求；循环溶剂中的双环戊二烯含量过高会导致一部分其分解使第二萃取精馏塔塔顶环戊二烯含量超标，使最终异戊二烯产品中杂质含量超标。

本发明提出的一种乙腈法异戊二烯抽提中循环溶剂精制的方法具有以下特点：

1、利用萃取将循环乙腈中绝大部分二聚物和多聚物脱除，避免了因共沸引起一系列问题。

2、采用减压精馏，保证精馏塔具有较低的操作温度，使塔釜仅少量聚合物分解，以保证最终精制乙腈的纯度。

3、引入夹带剂，破坏H₂O-乙腈、H₂O-双环戊二烯间共沸，使乙腈完全回收。

4、循环乙腈经过本发明的工序后，从塔顶采出，乙腈中水、二聚物和多聚物等杂质脱除彻底，得到的乙腈纯度高，可保持循环乙腈具有良好的萃取性和选择性。

附图说明

图1为本发明乙腈法抽提异戊二烯流程中循环乙腈精制方法的流程示意图。

符号说明：

1萃取塔；2闪蒸罐；3减压精馏塔；4夹带剂精馏塔；5夹带剂回收塔；6减压溶剂精制塔；7待精制循环乙腈；8碳五抽余油；9萃取塔釜物流出料口；10脱除抽余油的乙腈；11减压精馏塔顶部物流出料口；12被脱除的多聚物；13夹带剂精馏塔4顶部物流出料口；14夹带剂精馏塔4底部物流出料口；15回收塔5顶部物流出料口；16被脱除的水；17精制后的乙腈；18双环戊二烯。

具体实施方式

下面参考图1进一步解释本发明如何精制循环乙腈。设备连接为：萃取塔1上设置待精制循环乙腈的进料口，下部设置碳五抽余油的进料口9，顶部设置萃取相出料口，萃取塔釜物流出料口9连接到闪蒸罐2中部设置进料口；闪蒸罐底部出料口10连接减压精馏塔3中部进料口；减压精馏塔顶部物流出料口11连接夹带剂精馏塔4中部进料口；夹带剂精馏塔顶部物流出料口13连接夹带剂回收塔5中部进料口，夹带剂精馏塔底部物流出料口14连接减压溶剂精制塔6中部进料口；夹带剂回收塔顶部物流出料口15与夹带剂精馏塔的进料管线连接；减压溶剂精制塔顶部设置精制后的乙腈17出料口，底部设置双环戊二烯18出料口。

实施例1

来自溶剂解析塔塔釜的循环乙腈（其组成为碳五0.75%、乙腈89.04%、水2.41%、二聚物1.66%和聚物6.41%）由上部进入聚合物萃取塔，来自第一萃取精馏的碳五抽余油由下部进入聚合物萃取塔，两股物流进行传质，使绝大部分二聚物和高聚物进入到抽余油中，循环乙腈与碳五抽余油质量比为1:2.78，萃取塔温度为65℃，操作压力419KPa（绝）。

聚合物萃取塔塔釜物流进入闪蒸罐，脱除循环乙腈中的碳五，压力130KPa（表），温度65℃。

闪蒸罐下部的物料进入减压精馏塔中下部，减压保持较低的操作温度，脱除剩余的多聚物，塔釜得到多聚物物流，塔顶得到乙腈、水和双环戊二烯，该塔塔顶压力为78KPa（绝），塔顶温度74℃，回流比为1.5。

减压精馏塔塔顶采出的乙腈、水和双环戊二烯物流进入夹带剂精馏塔中部，夹带剂甲醛也加入到此物流中，塔顶得到水和甲醛的混合物，塔釜得到乙腈和双环戊二烯的混合物物流，该塔塔顶压力为115KPa（绝），塔顶温度为89℃，回流比为2.4。

夹带剂精馏塔塔釜得到的乙腈和双环戊二烯混合物物流进入减压溶剂精馏塔中部，塔釜得到双环戊二烯物流，塔顶得到精制后的乙腈，纯度可达到99%以上，返回萃取精馏系统，该塔塔顶压力为82KPa（绝），塔顶温度为75℃，回流比为2.1。

夹带剂精馏塔塔顶得到的水和甲醛混合物进入夹带剂回收塔中部，塔顶得到夹带剂物流返回夹带剂精馏塔循环使用，塔釜得到H₂O物流，该塔塔顶压力为105KPa（绝），塔釜温度为106℃，回流比为3.2。

实施例2

来自溶剂解析塔塔釜的循环乙腈（其组成为碳五0.32%、乙腈91.27%、水3.07%、二聚物4.11%和聚物1.23%）由上部进入聚合物萃取塔，来自第一萃取精馏的碳五抽余油由下部进入聚合物萃取塔，两股物流进行传质，使绝大部分二聚物和高聚物进入到抽余油中，循环乙腈与碳五抽余油质量比为1:4，萃取塔温度为50℃，操作压力260KPa（绝）。

聚合物萃取塔塔釜物流进入闪蒸罐，脱除循环乙腈中的碳五，压力230KPa（绝），温度67.5℃。

闪蒸罐下部的物料进入减压精馏塔中下部，减压使减压精馏塔保持较低的操作温度，脱除剩余的多聚物，塔釜得到多聚物物流，塔顶得到乙腈、水和双环戊二烯，该塔塔顶压力为70KPa（绝），塔顶温度70℃，回流比为2.6。

减压精馏塔塔顶采出的乙腈、水和双环戊二烯物流进入夹带剂精馏塔中部，夹带剂甲醛也加入到此物流中，塔顶得到水和甲醛的混合物，塔釜得到乙腈和双环戊二烯的混合物物流，该塔塔顶压力为100KPa（绝），塔顶温度为67.6℃，回流比为3.9。

夹带剂精馏塔塔釜得到的乙腈和双环戊二烯混合物物流进入减压溶剂精馏塔中部，塔釜得到双环戊二烯物流，塔顶得到精制后的乙腈，纯度可达到99.28%，该塔塔顶压力为80KPa（绝），塔顶温度为70℃，回流比为1.96。

夹带剂精馏塔塔顶得到的水和甲醛混合物进入夹带剂回收塔中部，塔顶得到夹带剂物流返回夹带剂精馏塔循环使用，塔釜得到H₂O物流，该塔塔顶压力为100KPa（绝），塔釜温度为98.8℃，回流比为4.1。

实施例3

来自溶剂解析塔塔釜的循环乙腈（其组成为碳五0.52%、乙腈87.13%、水6.58%、二聚物2.80%和聚物2.97%）由上部进入聚合物萃取塔，来自第一萃取精馏的碳五抽余油由下部进入聚合物萃取塔，两股物流进行传质，使绝大部分二聚物和高聚物进入到抽余油中，循环乙腈与碳五抽余油质量比为1:5.6，萃取塔温度为55.8℃，操作压力307KPa（绝）。

聚合物萃取塔塔釜物流进入闪蒸罐，脱除循环乙腈中的碳五，压力185KPa（绝），温度57℃。

闪蒸罐下部的物料进入减压精馏塔中下部，减压使减压精馏塔保持较低的操作温度，脱除剩余的多聚物，塔釜得到多聚物物流，塔顶得到乙腈、水和双环戊二烯，该塔塔顶压力为93KPa（绝），塔顶温度81℃，回流比为3.2。

减压精馏塔塔顶采出的乙腈、水和双环戊二烯物流进入夹带剂精馏塔中部，夹带剂甲醛也加入到此物流中，塔顶得到水和甲醛的混合物，塔釜得到乙腈和双环戊二烯的混合物物流，该塔塔顶压力为115KPa（绝），塔顶温度为87.9℃，回流比为2.97。

夹带剂精馏塔塔釜得到的乙腈和双环戊二烯混合物物流进入减压溶剂精馏塔中部，塔釜得到双环戊二烯物流，塔顶得到精制后的乙腈，纯度可达到99.09%，该塔塔顶压力为96KPa（绝），塔顶温度为81.3℃，回流比为2.3。

夹带剂精馏塔塔顶得到的水和甲醛混合物进入夹带剂回收塔中部，塔顶得到夹带剂物流返回夹带剂精馏塔循环使用，塔釜得到H₂O物流，该塔塔顶压力为115KPa（绝），塔釜温度为106.5℃，回流比为2.9。

Claims

1.一种乙腈法异戊二烯抽提循环溶剂精制系统，其特征是萃取塔（1）上设置待精制循环乙腈的进料口，下部设置碳五抽余油的进料口（9），顶部设置萃取相出料口，萃取塔釜物流出料口（9）连接到闪蒸罐（2）中部设置进料口；闪蒸罐底部出料口（10）连接减压精馏塔（3）中部进料口；减压精馏塔顶部物流出料口（11）连接夹带剂精馏塔（4）中部进料口；夹带剂精馏塔顶部物流出料口（13）连接夹带剂回收塔（5）中部进料口，夹带剂精馏塔底部物流出料口（14）连接减压溶剂精制塔（6）中部进料口；夹带剂回收塔顶部物流出料口（15）与夹带剂精馏塔的进料管线连接；减压溶剂精制塔顶部设置精制后的乙腈（17）出料口，底部设置双环戊二烯（18）出料口。

2.利用权利要求1的系统精制乙腈法异戊二烯抽提循环溶剂的方法，其特征是来自乙腈法碳五分离装置中溶剂解析塔的循环乙腈和碳五抽余油在聚合物萃取塔中将大部分二聚物和多聚物，使二聚物和多聚物进入到油相，抽余油，脱除绝大部分二聚物和多聚物；然后在引入夹带剂的情况下，脱除循环乙腈中的水；夹带剂循环使用，最终在减压溶剂精制塔的塔顶得到乙腈。

3.如权利要求2所述的方法，其特征是所述萃取塔的操作压力为250～550KPa，操作温度为50～110℃，溶剂乙腈和碳五抽余油组分质量比为1.2～6.3。

4.如权利要求2所述的方法，其特征是所述减压精馏塔的操作压力为70～98KPa，操作温度为70～110℃。

5.如权利要求2所述的方法，其特征是夹带剂精馏塔的操作压力为100～120KPa，操作温度为60～110℃。

6.如权利要求2所述的方法，其特征是减压溶剂精制塔的操作压力为80～99KPa，操作温度为70～98℃。

7.如权利要求2所述的方法，其特征是夹带剂回收塔的操作压力为100～130KPa，操作温度为95～120℃，回流比为1.5～3.2。