CN1077561C - 一种从碳五馏分中分离双烯烃的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种采用精馏工艺从碳五馏分中分离双烯烃的方法，将碳五馏分进行反应精馏，通过反应精馏使环戊二烯发生二聚反应的同时，异戊二烯由塔顶分离出去，物料经精馏分离间戊二烯、双环戊二烯和异戊二烯。本发明采用了反应精馏分离工艺，双环戊二烯产品的纯度可以达到97%以上，同时可减少环戊二烯和异戊二烯的损失，提高流程的处理能力，可以减少设备投资，减少萃取精馏过程中能量的消耗。
Description
本发明涉及一种从碳五馏分中分离双烯烃的方法，具体地说，涉及一种采用精馏工艺从碳五馏分中分离双环戊二烯、间戊二烯和异戊二烯的方法。
在石油裂解制乙烯过程中，副产物中有相当数量的碳原子数为五的烃类物质，简称碳五馏分，碳五馏分中富含异戊二烯，环戊二烯和间戊二烯等双烯烃。这些双烯烃化学性质活泼，是重要的化工原料。由于石油烃类裂解的原料、裂解深度及分离程度上的差异，碳五馏分中的双烯烃含量有所不同，但总含量在40—60％之间。因此，分离利用碳五馏分对于提高乙烯装置的经济效益，综合利用石油资源有深远的意义。
碳五馏分由20多种沸点相近，彼此间易形成共沸物的组份组成，从中分离出综合利用价值较高的碳五双烯烃，其工艺较为复杂。为了制取纯度高的碳五双烯烃，在现有技术中普遍采用萃取精馏法，常用的选择性溶剂有二甲基甲酰胺(DMF)和乙腈。其中二甲基甲酰胺法由于二甲基甲酰胺溶剂对碳五双烯烃的选择性好，溶解度大，与碳五双烯烃易于分离腐蚀性低及毒性小等优点而更为人们所接受。
由于异戊二烯，环戊二烯和间戊二烯三种碳五双烯烃中异戊二烯市场开发较早且应用较为广泛，故一般的碳五馏分分离工艺流程仅分离利用其中的异戊二烯。随石油化工，特别是精细化工的发展，间戊二烯和双环戊二烯的市场需求日益增大，因此近年来开发的工艺流程中脱除的重组份物料中进一步精馏分离得到间戊二烯和双环戊二烯产品。
美国专利US3,510,405公开了一种从碳五馏分混合物中分离高纯度异戊二烯的工艺方法。碳五馏分在高于80℃和自身饱和蒸汽压及很长的反应时间下，经热二聚反应将环戊二烯二聚生成易于蒸馏分离的双环戊二烯，从中分离出双环戊二烯，用二甲基甲酰胺(DMF)为溶剂在阻聚剂的存在下进行萃取精馏，溶剂通过汽提塔回收循环利用，物料经脱重塔进行精馏，从中分离含有环戊二烯和间戊二烯的重组份，以二甲基甲酰胺(DMF)为溶剂在阻聚剂的存在下进一步萃取精馏，溶剂通过汽提塔回收循环利用，物料经一脱轻塔进行精馏后得到高纯度的异戊二烯产品。在上述的分离工艺过程中，由于是在80℃以上温度加热碳五馏分使环戊二烯进行二聚反应，生成易于分离的双环戊二烯。但在环戊二烯二聚过程中，异戊二烯也会有一定程度的聚合，异戊二烯和环戊二烯也会有一定程度的共聚，造成除双环戊二烯以外其它二聚物的产生，由此造成异戊二烯和环戊二烯的大量损失，因此使异戊二烯和双环戊二烯收率的提高受到了限制。而且这种处理方法需要较长的反应时间。
由于异戊二烯的二聚物和异戊二烯与环戊二烯的共二聚物的沸点与双环戊二烯的沸点相近，难于分离，使双环戊二烯的纯度受到了影响，也就影响了双环戊二烯的利用价值。为提高双环戊二烯的纯度，就必须增加精馏塔的塔板数或填料层高度或增大回流量，从而增加了设备投资或能耗。
间戊二烯和异戊二烯一起经过第一萃取精馏，物料再经一脱重塔进行精馏，将间戊二烯等重组份与异戊二烯分离后，进一步精馏得到间戊二烯产品，由此增加了第一萃取精馏过程的负荷和二甲基甲酰胺(DMF)的用量，降低了生产装置的处理能力。
本发明的目的就是针对上述现有技术的缺点，提出一种石油裂解碳五馏分分离双烯烃的方法。
本发明人经过多年研究，提出一种采用反应精馏和萃取精馏工艺的碳五馏分分离双烯烃的方法，本发明是这样实现的：
一种从碳五馏分中分离双环戊二烯的方法，采用精馏工艺进行分离，精馏工艺包括以下步骤：
1)将碳五馏分在阻聚剂的存在下，在反应精馏塔1内进行反应精馏，分离出塔顶和塔釜两股物料，由塔顶出来的物料是异戊二烯，由塔釜出来的物料包括间戊二烯、双环戊二烯；
2)在阻聚剂的存在下，由反应精馏塔1塔釜出来的物料进入精馏塔2，塔顶出来的是间戊二烯等碳五烃类，由塔釜出来的是双环戊二烯等重组份；由精馏塔2塔顶出来的物料进入精馏塔3，塔釜汽相出料为间戊二烯产品，塔顶为其它碳五烃；由精馏塔2塔釜出来的物料进入精馏塔4，塔顶脱除碳六等轻沸点烃，塔釜汽相出来的为双环戊二烯产品；
反应精馏塔1塔顶物料进入第一萃取精馏塔，在溶剂和阻聚剂的存在下，在第一萃取精馏塔进行萃取精馏，取塔釜出来的物料；将第一萃取精馏塔塔釜出来的物料进入汽提塔的上部，分离物料与溶剂，塔釜溶剂回第一萃取精馏塔，塔顶物料进入一脱重塔进行精馏分离，以分离出环戊二烯、间戊二烯和其它重组份，得到粗异戊二烯；脱重塔塔顶物料进入第二萃取精馏塔，在溶剂和阻聚剂的存在下对粗异戊二烯进行萃取精馏，塔釜物料进入后一汽提塔，经常压汽提和减压汽提后溶剂返回到第二萃取精馏塔循环使用，塔顶出来的物料经过精密精馏得到异戊二烯产品；
所述的反应精馏塔[1]的塔板数为50—120块，塔釜温度为70—95℃，塔顶温度为45—60℃，回流比为20—80，操作压力为0.14Mpa—0.20Mpa。
所述的精馏塔[2]的塔板数为30—80块，塔釜温度为60—110℃，塔顶温度为35—50℃，回流比为5—25，操作压力为0.01Mpa—0.06Mpa。
所述的精馏塔[3]的塔板数为80—120块，塔釜温度为55—80℃，塔顶温度为45—60℃，回流比为30—60，操作压力为0.02Mpa—0.10Mpa。
所述的精馏塔[4]的塔釜温度为80—110℃，塔顶温度为30—75℃，操作压力为70—30mmHg柱。
所述的反应精馏塔和精馏塔所使用的阻聚剂为二乙羟胺、对-叔丁基邻苯二酚、邻硝基苯酚的一种或它们的混合物。
所述的第一萃取精馏和第二萃取精馏塔所使用的萃取剂为二甲基甲酰胺或二甲基乙酰胺的一种或它们的混合物。
所述的第一萃取精馏和第二萃取精馏塔所使用的阻聚剂为邻硝基苯酚、硝基苯、糠醛、N-甲基吡咯烷酮、乙醇胺、亚硝酸钠的一种或它们的混合物。
图1是本发明从碳五馏分中分离双烯烃的方法的工艺流程图。
与现有技术相比，本发明具有以下优点：
1、由于本发明采用了反应精馏分离工艺，在环戊二烯二聚生成双环戊二烯的同时，异戊二烯由塔项分离出，避免了异戊二烯在环戊二烯二聚过程中发生自聚反应和与环戊二烯的共聚反应，因而减少了除双环戊二烯外的其它二聚物的生成，双环戊二烯的纯度可达97％以上，同时也减少了环戊二烯和异戊二烯的损失。
2、本发明由于将碳五馏分中的间戊二烯与双环戊二烯同时由反应精馏塔釜脱除，脱除的间戊二烯量占进料总量的15—25％，因此减少了第一萃取精馏工序的处理负荷以及溶剂的用量，提高了萃取精馏生产流程的处理能力。
3、本发明由于采用一个反应精馏塔代替现有技术中的二聚反应器和预脱重塔，而且反应精馏塔的操作压力远远低于二聚反应器的压力，因而减少了设备投资。
4、本发明由于将碳五馏分中的间戊二烯在进行萃取精馏过程前就已被脱除，因而减少了萃取精馏过程中能量的消耗。
实施例：
实施例1
每小时60ml的裂解碳五馏分进入反应精馏塔1的中部，塔釜温度控制为80℃，塔顶温度为56℃，环戊二烯二聚成双环戊二烯后与间戊二烯等高沸点烃一起由塔釜排出送入精馏塔2。裂解碳五馏分中的异戊二烯通过精馏由塔的顶部与其它低沸点烃一起分出，送至萃取精馏塔分离出异戊二烯。
由反应精馏塔1的塔釜排出的物料进入精馏塔2，塔釜温度为102℃，塔顶温度为48℃，塔内压力为0.03MPa，通过精馏分离，由塔顶分离出间戊二烯等碳五烃，由塔釜出来的双环戊二烯等重组份送入精馏塔4。
由精馏塔2的塔顶排出的物料进入精馏塔3，塔釜温度为64℃，塔顶温度为53℃，塔内压力为0.06MPa，通过精馏分离，由塔顶分离出等碳五烃，由塔釜气相得到纯度为72.10％的间戊二烯产品。
由精馏塔2的塔釜排出的物料进入精馏塔4，塔釜温度为92℃，塔顶温度为69℃，塔内真空度为46mmHg柱(毫米汞柱)，通过真空精馏分离，由塔釜气相得到双环戊二烯产品的纯度为97.89％，共二聚物为1.87％，采用气相色谱进行分析，分析结果见表1及表2。
实施例2
每小时25ml的裂解碳五馏分进入反应精馏塔1，其它工艺条件及操作步骤同实施例1，反应精馏塔1的分析结果见表1，精馏塔3产品间戊二烯的纯度为70.60％，精馏塔4的产品双环戊二烯纯度为97.93％，共聚物为1.86％，分析结果见表2。
实施例3
每小时20ml的裂解碳五馏分进入反应精馏塔1，其它工艺条件及操作步骤同实施例1，反应精馏塔1的分析结果见表1，精馏塔3产品间戊二烯的纯度为70.83％，精馏塔4的产品双环戊二烯纯度为97.64％，共聚物为1.58％，实验结果见表2。
表1实施例1—3反应精馏塔1的分析结果(wt％)
| 实施例 | 实施例1 | 实施例2 | 实施例3 | ||||||
| 样品名称 | 原料 | 塔顶 | 塔釜 | 原料 | 塔顶 | 塔釜 | 原料 | 塔顶 | 塔釜 |
| 碳四 | 9.54 | 21.83 | 10.35 | 19.48 | 9.26 | 19.60 | |||
| 异戊烷 | 2.55 | 5.19 | 2.63 | 5.02 | 3.69 | 7.61 | |||
| 正戊烷 | 3.46 | 5.93 | 0.22 | 3.48 | 6.75 | 0.23 | 4.47 | 7.66 | 0.51 |
| 1-戊烯 | 6.95 | 13.39 | 7.04 | 13.49 | 6.60 | 15.11 | |||
| 2-甲基1-丁烯 | 6.71 | 13.89 | 0.03 | 6.90 | 13.47 | 6.95 | 16.10 | ||
| 反-2-戊烯 | 4.53 | 4.67 | 2.46 | 4.41 | 4.15 | 3.35 | 3.99 | 2.11 | 3.25 |
| 顺-2-戊烯 | 2.68 | 2.00 | 2.66 | 2.72 | 1.43 | 3.50 | 2.60 | 0.57 | 3.03 |
| 2-甲基2-丁烯 | 2.34 | 1.06 | 3.28 | 2.36 | 0.36 | 3.90 | 2.40 | 0.26 | 3.28 |
| 异戊二烯 | 18.78 | 30.84 | 1.67 | 19.06 | 35.15 | 2.64 | 18.19 | 30.37 | 2.47 |
| 环戊烯 | 4.08 | 8.82 | 3.99 | 8.49 | 4.03 | 7.99 | |||
| 反-1，3戊二烯 | 10.71 | 20.53 | 10.63 | 21.89 | 9.77 | 18.30 | |||
| 顺-1，3戊二烯 | 5.98 | 11.63 | 5.94 | 11.20 | 5.73 | 10.95 | |||
| 环戊二烯 | 13.68 | 1.20 | 4.75 | 13.30 | 0.70 | 4.03 | 14.14 | 0.61 | 3.37 |
| 碳六 | 6.91 | 16.18 | 5.55 | 13.60 | 6.16 | 13.92 | |||
| 双环戊二烯 | 1.10 | 26.21 | 1.64 | 25.59 | 2.02 | 30.37 | |||
| 共聚物 | / | 1.56 | / | 1.58 | / | 2.56 | |||
表2实验结果
| 二聚反应产物(wt％) | 双环戊二烯产品(wt％) | |||||
| 双环戊二烯 | 共二聚物 | 共二聚物/双环戊二烯 | 纯度 | 共二聚物 | 其它烃 | |
| 实例1 | 26.21 | 1.56 | 5.95 | 97.89 | 1.87 | 0.24 |
| 实例2 | 25.59 | 1.58 | 6.17 | 97.93 | 1.86 | 0.21 |
| 实例3 | 30.37 | 2.56 | 8.43 | 97.64 | 1.58 | 0.78 |
Claims (8)
1、一种从碳五馏分中分离双环戊二烯的方法，采用精馏工艺进行分离，其特征在于，所述的精馏工艺包括以下步骤：
1)将碳五馏分在阻聚剂的存在下，在反应精馏塔[1]内进行反应精馏，分离出塔顶和塔釜两股物料，由塔顶出来的物料是异戊二烯，由塔釜出来的物料包括间戊二烯、双环戊二烯；
2)在阻聚剂的存在下，由反应精馏塔[1]塔釜出来的物料进入精馏塔[2]脱除其中的碳五烃，塔顶出来的是间戊二烯等碳五烃类，由塔釜出来的是双环戊二烯等重组份；由精馏塔[2]塔顶出来的物料进入精馏塔[3]分离间戊二烯，塔釜汽相出料为间戊二烯产品，塔顶为其它碳五烃；由精馏塔[2]塔釜出来的物料进入精馏塔[4]分离双环戊二烯，塔顶脱除碳六等轻沸点烃，塔釜汽相出来的为双环戊二烯产品；
3)反应精馏塔[1]塔顶物料进入第一萃取精馏塔，在溶剂和阻聚剂的存在下，在第一萃取精馏塔进行萃取精馏，取塔釜出来的物料；将第一萃取精馏塔塔釜出来的物料进入汽提塔的上部，分离物料与溶剂，塔釜溶剂回第一萃取精馏塔，塔顶物料进入一脱重塔进行精馏分离，以分离出双环戊二烯、间戊二烯和其它重组份，得到粗异戊二烯；脱重塔塔顶物料进入第二萃取精馏塔，在溶剂和阻聚剂的存在下对粗异戊二烯进行萃取精馏，塔釜物料进入后一汽提塔，经常压汽提和减压汽提后溶剂返回到第二萃取精馏塔循环使用，塔顶出来的物料经过精密精馏得到异戊二烯产品。
2、根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的反应精馏塔[1]的塔板数为50—120块，塔釜温度为70—95℃，塔顶温度为45—60℃，回流比为20—80，操作压力为0.14Mpa—0.20Mpa。
3、根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的精馏塔[2]的塔板数为30—80块，塔釜温度为60—110℃，塔顶温度为35—50℃，回流比为5—25，操作压力为0.01Mpa—0.06Mpa。
4、根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的精馏塔[3]的塔板数为80—120块，塔釜温度为55—80℃，塔顶温度为45—60℃，回流比为30—60，操作压力为0.02Mpa—0.10Mpa。
5、根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的精馏塔[4]的塔釜温度为80—110℃，塔顶温度为30—75℃，操作压力为70—30mmHg柱。
6、根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的反应精馏塔和精馏塔所使用的阻聚剂为二乙羟胺、对-叔丁基邻苯二酚、邻硝基苯酚的一种或它们的混合物。
7、根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的第一萃取精馏和第二萃取精馏塔所使用的萃取剂为二甲基甲酰胺或二甲基乙酰胺的一种或它们的混合物。
8、根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的第一萃取精馏塔和第二萃取精馏塔所使用的阻聚剂为邻硝基苯酚、硝基苯、糠醛、N-甲基吡咯烷酮、乙醇胺、亚硝酸钠的一种或它们的混合物。
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