CN110668924A - 一种部分加氢碳五馏份综合利用的组合工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种部分加氢碳五馏份综合利用的组合工艺，部分加氢碳五馏份S1经精馏塔A分离出绝大部分2‑甲基‑1‑丁烯和2‑甲基‑2‑丁，然后经醚化反应和精馏塔B得到质量含量在98％以上的TAME产品。经精馏塔C分离出碳四物流S9，经精馏塔D分离出质量含量在99％以上的戊烷产品S11，经精馏塔E分离出质量含量在99％以上的环戊烯产品S13，经精馏塔F分离出质量含量在99％以上的环戊烷产品S15。本发明通过一系列精馏分离和反应的组合工艺，有效分离出了部分加氢碳五馏份中的单烯烃2‑甲基‑2‑丁烯和2‑甲基‑1‑丁烯用于生产TAME，并分离得到了纯度高的环戊烯、环戊烷和戊烷，提高了部分加氢碳五馏份产品的附加值，提高了其经济效益，使部分加氢碳五馏份在化工领域得到充分的利用。

Description

一种部分加氢碳五馏份综合利用的组合工艺
技术领域
本发明涉及一种部分加氢碳五馏份综合利用的组合工艺，特别涉及将加氢碳五馏份通过一系列精馏分离和反应的组合工艺来生产TAME、环戊烯、环戊烷和戊烷的方法。
背景技术
工业上石脑油蒸汽裂解制乙烯的过程中副产相当数量的碳五馏份。根据加工工艺和组成，这种碳五馏份可以分为两类：一类是将裂解碳五馏份直接分离得到的碳五馏份，这类碳五馏份中含有约40～60％的异戊二烯、环戊二烯以及间戊二烯等双烯烃，这些双烯烃化学性质活泼，是很多精细化工产品的重要原料，可以采用传统的精馏分离和萃取精馏分离等工艺相结合的手段来进行碳五馏份的分离提纯；第二类是将石脑油蒸汽裂解制乙烯过程中得到的C5～C9馏分，先在Pd/Al2O3上进行选择性加氢使其中的双烯烃和炔烃转化为单烯烃，再经过精馏分离得到的碳五馏份，这部分物料可称为加氢碳五馏份。目前加氢碳五馏份主要再经过加氢后成为部分加氢碳五馏份，用作乙烯裂解原料，然而，部分加氢碳五馏份在化工领域没有得到充分的利用。
部分加氢碳五馏份中含有2-甲基-1-丁烯、2-甲基-2-丁烯和环戊烯等单烯烃，环戊烷、正戊烷和异戊烷等烷烃。其中2-甲基-1-丁烯和2-甲基-2-丁烯是生产甲基叔戊基醚(TAME)的原料，TAME主要用作生产异戊烯的原料，也是提高汽油辛烷值的优质成分；环戊烯则是生产重要的精细化工中间体环戊酮的关键原料；环戊烷是目前氟氯碳化合物(CFC)较好的替代物，作为硬质聚氨酯泡沫的发泡剂得到广泛应用；比例合适的正戊烷和异戊烷混合物目前主要用作聚苯乙烯塑料的发泡剂。
美国专利USP6153804介绍了一种以部分加氢裂解汽油为原料，通过精馏分离来生产环戊烷或(和)环戊烯的方法。先从第一个精馏塔的塔顶采出低沸点的碳五馏分，塔釜采出含六个碳或以上的重组分，从侧线采出含有环戊烷和环戊烯至少为40％的馏分，该馏分送入加氢反应器，使烯烃转化为烷烃，加氢产物再送入第二精馏塔，从塔顶分出正戊烷和异戊烷混合物，塔釜液送入第三精馏塔得到环戊烷。或者将含环戊烷和环戊烯至少为40％的馏分直接进行精馏分离得到环戊烯和环戊烷。
美国专利USP6264799公开了一种生产环戊烷或(和)环戊烯的方法。将加氢碳五馏份在第一精馏塔进行精馏，低沸点的碳五馏分从塔顶分离，塔釜馏分采用以下方案处理。一是将塔釜馏分送入第二精馏塔，从塔顶分出环戊烯，塔釜送入第三精馏塔，再从塔顶得到环戊烷；二是将其全加氢后分离得到环戊烷。
上述方法主要是通过加氢和精馏组合的工艺来获得环戊烯、环戊烷和戊烷。其中非常有价值的单烯烃2-甲基-2-丁烯和2-甲基-1-丁烯并没有得到充分利用，而且得到的环戊烯含量只有约90％，纯度不高，影响了其下游的化工利用。同时，现有技术中，2-甲基-2-丁烯和2-甲基-1-丁烯的生产采用其他碳五为原料，但无法同时生产高纯度的环戊烯和环戊烷。
因此，有必要设计新的部分加氢碳五馏分综合利用的组合工艺，以克服现有技术中的上述技术问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种部分加氢碳五馏份综合利用的组合工艺，通过一系列精馏分离和反应的组合工艺，分离出了部分加氢碳五馏份中的单烯烃2-甲基-2-丁烯和2-甲基-1-丁烯用于生产TAME，并分离得到了纯度高的环戊烯、环戊烷和戊烷，使部分加氢碳五馏份在化工领域得到充分的利用。
为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种部分加氢碳五馏份综合利用的组合工艺，包括以下流程：
精馏塔A：将部分加氢碳五馏份S1送入精馏塔A，从所述精馏塔A的塔顶采出沸点较低的粗异戊烯物流S2，从塔釜得到含有环戊烯、环戊烷馏份的混合物流S3；
催化醚化反应器：粗异戊烯物流S2与甲醇混合，通过催化醚化反应使其中绝大部分2-甲基-1-丁烯和2-甲基-2-丁烯转化成TAME，得到醚化反应液S4；
精馏塔B：醚化反应液S4进入精馏塔B进行精馏，从所述精馏塔B的塔顶分出含甲醇的醚后碳五物流S5，从侧线得到质量含量在98％以上的TAME产品S6，塔釜为可用作燃料的少量含重组分的馏分S7；
催化加氢单元：将含甲醇的醚后碳五物流S5用水洗的方法脱除甲醇，然后对不含甲醇的醚后碳五物流及来自精馏塔E的塔釜料S14进行催化加氢反应，得到加氢反应液S8；
精馏塔C：将加氢反应液S8送入精馏塔C进行精馏，从所述精馏塔C的塔顶分出碳四物流S9，精馏塔C的塔釜出料S10作为进料去精馏塔D；
精馏塔D：精馏塔C的塔釜出料S10送入精馏塔D进行精馏，从所述精馏塔D的塔顶采出质量含量在99％以上的戊烷产品S11，塔底得到重组分S12；
精馏塔E：将所述含有环戊烯、环戊烷馏份的混合物流S3送入精馏塔E，从所述精馏塔E的塔顶分出质量含量在99％以上的环戊烯产品S13，塔釜得到含环戊烷及重组分的塔釜料S14；S14与含甲醇的醚后碳五S5一起进入催化加氢单元进行加氢反应。
精馏塔F：精馏塔C的塔釜出料S12送入精馏塔F进行精馏，从所述精馏塔F的塔顶分出质量含量在99％以上的环戊烷产品S15，塔釜为含重组分的馏分S16。
根据本发明，所述精馏塔A的操作条件为：部分加氢碳五馏分S1预热到45～55℃进入精馏塔A，精馏塔A为填料塔，理论塔板数为90～110，操作压力为0.18～0.20MPa，塔釜温度为70～80℃，塔顶温度为45～55℃，回流比为8～15，塔顶采出粗异戊烯物流S2，塔釜的混合物流S3作为进料进入精馏塔E。
根据本发明，所述催化醚化反应器的操作条件为：粗异戊烯物料S2与甲醇混合后进入催化醚化反应器反应，得到醚化反应液S4；催化醚化反应器的进口温度为50～70℃，系统压力为0.7～0.8MPa，质量空速为1.0～1.5hr-1,甲醇与2-甲基-1-丁烯和2-甲基-2-丁烯之和的摩尔比为1.1～1.3。
优选地，所述催化醚化反应的醚化催化剂为粒径在0.40～1.25mm的球形磺酸基阳离子交换树，树脂的质量交换容量为4.5mmol/g。
根据本发明，所述精馏塔B的操作条件为：精馏塔B为填料塔，理论塔板数为15～20，操作压力为0.25～0.35MPa，塔釜温度为130～135℃，塔顶温度为58～65℃，回流比为3～5，侧线出料温度为118～125℃。
根据本发明，所述催化加氢单元的操作条件为：
含甲醇的醚后碳五S5用水脱除甲醇后与精馏塔E塔釜的含环戊烷及重组分的塔釜料S14混合进行催化加氢；催化剂为固定床Mo-Co－Ni/Al2O3催化剂，进口温度为140～170℃，系统压力为2.7～3.5MPa，质量空速为2.0～2.5hr-1,氢气/油体积比为200～300，加氢产物S8溴指数平均值(mg溴/100g)≤150.0；
所述精馏塔C的条件为：精馏塔C为填料塔，理论塔板数为50～60；操作压力为0.40～0.50MPa，塔釜温度为85～95℃，塔顶温度为45～55℃，回流比为8～15。
根据本发明，所述精馏塔D的操作条件为：精馏塔D为填料塔，理论塔板数为40～60，操作压力为0.10～0.20MPa，塔釜温度为60～70℃，塔顶温度为40～50℃，回流比为8～10。
根据本发明，所述精馏塔F的操作条件为：精馏塔F为填料塔，理论塔板数为20～30，操作压力为0.15～0.25MPa，塔釜温度为100～110℃，塔顶温度为65～75℃，回流比为8～10。
根据本发明，所述精馏塔E的操作条件为：含有环戊烯、环戊烷馏份的混合物流S3进入精馏塔E进行精馏；精馏塔E为填料塔，理论塔板数为100～120，操作压力为0.10～0.15MPa，塔釜温度为60～70℃，塔顶温度为46～55℃，回流比为8～10。
根据本发明，所述的加氢碳五馏份的组成如下：
成分 质量分数/％
碳四 2～5
戊烷 30～50
2-甲基-1-丁烯 3～5
2-甲基-2-丁烯 10～20
环戊烯 10～18
环戊烷 8～15
其它碳五单烯烃 8～15
碳六及以上 2～5
硫含量 ≤1ppm
与现有技术相比，本发明具有如下有益技术效果：
本发明的部分加氢碳五馏份综合利用的组合工艺，通过一系列精馏分离和反应的组合工艺，有效分离出了部分加氢碳五馏份中的单烯烃2-甲基-2-丁烯和2-甲基-1-丁烯用于生产TAME，并分离得到了纯度高的环戊烯、环戊烷和戊烷，且所有的副产品都可作为燃料使用，提高了部分加氢碳五馏份产品的附加值，提高了其经济效益，使部分加氢碳五馏份在化工领域得到充分的利用。
附图说明
图1为部分加氢碳五馏份综合利用的组合工艺流程图。
图中：A-精馏塔A、B-精馏塔B、C-精馏塔C、D-精馏塔D、E-精馏塔E、F-精馏塔F、G-催化醚化反应器、H-催化加氢反应单元；
S1-部分加氢碳五馏分、S2-粗异戊烯物流、S3-含有环戊烯、环戊烷馏份的混合物流、S4-醚化反应液、S5-含甲醇的醚后碳五、S6-TAME产品、S7-含重组分的馏分、S8-加氢产物、S9-碳四物流、S10-精馏塔C的塔釜出料、S11-含量在99％以上的戊烷物流、S12-精馏塔D的塔釜重组分、S13-含量为99％以上的环戊烯物流、S14-含环戊烷及重组分的塔釜料、S15-含量为99.43％的环戊烷物流、S16-含重组分的馏分。
具体实施方式
以下结合具体实施例，对本发明作进一步说明。应理解，以下实施例仅用于说明本发明而非用于限定本发明的范围。
以下实施例中，涉及的压力均为表压。
以下实施例中，起始原料部分加氢碳五馏分的组成如表1所示。
表1部分加氢碳五馏分的组成
成分 质量分数/％
碳四 2～5
戊烷 30～50
2-甲基-1-丁烯 3～5
2-甲基-2-丁烯 10～20
环戊烯 10～18
环戊烷 8～15
其它碳五单烯烃 8～15
碳六及以上 2～5
硫含量 ≤1ppm
本发明的部分加氢碳五馏份综合利用的组合工艺，流程如图1所示，具体流程描述如下：
精馏塔A：部分加氢碳五馏分S1预热到45～55℃，从精馏塔A的第五十块板处进入精馏塔A，进料速度6250.00公斤/小时，精馏塔A为填料塔，其理论塔板数为90～110，操作压力为0.18～0.20MPa，塔釜温度为70～80℃，塔顶温度为45～55℃，回流比为8～15，塔顶采出粗异戊烯物流S2(出料速度4505.80公斤/小时)，精馏塔A的塔釜得到含有环戊烯、环戊烷馏份的混合物流S3，作为进料去进入精馏塔E(物流速度1744.19公斤/小时)。
催化醚化反应器：精馏塔A塔顶采出的粗异戊烯物流S2与甲醇(进料速度693.00公斤/小时)混合后进入催化醚化反应器反应，通过催化醚化反应使其中绝大部分2-甲基-1-丁烯和2-甲基-2-丁烯转化成TAME，得到醚化反应液S4。醚化催化剂为粒径在0.40～1.25mm的球形磺酸基阳离子交换树，树脂的质量交换容量为4.5mmol/g。
其中：催化醚化反应器的进口温度为50～70℃，系统压力为0.7～0.8MPa，质量空速为1.0～1.5hr-1,甲醇与粗异戊烯物流S2中2-甲基-1-丁烯和2-甲基-2-丁烯之和的摩尔比为1.1～1.3。
催化醚化反应中，2-甲基-1-丁烯和2-甲基-2-丁烯的转化率为65～70％。
精馏塔B：醚化反应液S4从精馏塔B的第十块板处进入精馏塔B进行精馏，进料速度为5198.50公斤/小时，精馏塔B为填料塔，其理论塔板数为15～20，操作压力为0.25～0.35MPa，塔釜温度为130～135℃，塔顶温度为58～65℃，回流比为3～5，侧线出料温度为118～125℃。从塔顶以4020.50公斤/小时的出料速度采出含甲醇的醚后碳五S5，在精馏塔B的塔板为10处(侧线)，以1159.88公斤/小时的出料速度得到质量分数为在98.69％的TAME产品S6，精馏塔B的塔釜出料为可用作燃料的少量含重组分的馏分S7(出料速度为18.12公斤/小时)。
催化加氢单元：精馏塔B塔顶的含甲醇的醚后碳五S5用水脱除甲醇后与来自精馏塔E的塔釜料S14混合进行催化加氢。催化剂为固定床Mo-Co－Ni/Al2O3催化剂，进口温度为140～170℃，系统压力为2.7～3.5MPa，质量空速为2.0～2.5hr-1,氢气/油体积比为200～300，加氢产物S8的溴指数平均值(mg溴/100g)≤150.0。
精馏塔C：加氢产物S8以4718.90公斤/小时进料速度在精馏塔C中进行精馏,精馏塔C为填料塔，其理论塔板数为50～60。从精馏塔C的第十二块板处进料，操作压力为0.40～0.50MPa，塔釜温度为85～95℃，塔顶温度为45～55℃，回流比为8～15，从塔顶采出碳四物流S9(出料速度257.19公斤/小时)，精馏塔C的塔釜出料S10作为进料去精馏塔D(物流速度4457.75公斤/小时)。
精馏塔D：精馏塔C的塔釜出料S10从精馏塔D的第二十六块板处进料进行精馏。精馏塔D为填料塔，其理论塔板数为40～60，操作压力为0.10～0.20MPa，塔釜温度为60～70℃，塔顶温度为40～50℃，回流比为8～10，从塔顶采出含量在99％以上的戊烷物流S11(物流速度3405.80公斤/小时)，精馏塔D的塔釜得到重组分S12作为进料去精馏塔F(物流速度1051.95公斤/小时)。
精馏塔E：精馏塔A的含有环戊烯、环戊烷馏份的混合物流S3以1744.19公斤/小时的物流速度从第五十块板送入精馏塔E进行精馏。精馏塔E为填料塔，其理论塔板数为100～120，操作压力为0.10～0.15MPa，塔釜温度为60～70℃，塔顶温度为46～55℃，回流比为8～10。从塔顶采出含量为99％以上的环戊烯物流S13(物流速度772.00公斤/小时)，精馏塔E塔釜的含环戊烷及重组分的塔釜料S14返回至催化加氢单元(物流速度971.28公斤/小时)。
精馏塔F：精馏塔D塔釜的重组分S12从第12块板处进料进入精馏塔F进行精馏。精馏塔F为填料塔，其理论塔板数为20～30，操作压力为0.15～0.25MPa，塔釜温度为100～110℃，塔顶温度为65～75℃，回流比为8～10，从塔顶得到含量为99.43％的环戊烷物流S15(物流速度748.00公斤/小时)，塔釜得到可用作燃料的含重组分的馏分S16(物流速度303.95公斤/小时)。
以上对本发明的具体实施例进行了详细描述，但其只作为范例，本发明并不限制于以上描述的具体实施例。对于本领域技术人员而言，任何对该实用进行的等同修改和替代也都在本发明的范畴之中。因此，在不脱离本发明的精神和范围下所作的均等变换和修改，都应涵盖在本发明的范围内。

Claims (10)

1.一种部分加氢碳五馏份综合利用的组合工艺，其特征在于，包括以下流程：
精馏塔A：将部分加氢碳五馏份S1送入精馏塔A，从所述精馏塔A的塔顶采出沸点较低的粗异戊烯物流S2，从塔釜得到含有环戊烯、环戊烷馏份的混合物流S3；
催化醚化反应器：粗异戊烯物流S2与甲醇混合，通过催化醚化反应使其中绝大部分2-甲基-1-丁烯和2-甲基-2-丁烯转化成TAME，得到醚化反应液S4；
精馏塔B：醚化反应液S4进入精馏塔B进行精馏，从所述精馏塔B的塔顶分出含甲醇的醚后碳五物流S5，从侧线得到质量含量在98％以上的TAME产品S6，塔釜为含重组分的馏分S7；
催化加氢单元：将含甲醇的醚后碳五物流S5脱除甲醇，然后对不含甲醇的醚后碳五物流及来自精馏塔E的塔釜料S14进行催化加氢反应，得到加氢反应液S8；
精馏塔C：将加氢反应液S8送入精馏塔C进行精馏，从所述精馏塔C的塔顶分出碳四物流S9，精馏塔C的塔釜出料S10作为进料去精馏塔D；
精馏塔D：精馏塔C的塔釜出料S10送入精馏塔D进行精馏，从所述精馏塔D的塔顶采出质量含量在99％以上的戊烷产品S11，塔底得到重组分S12；
精馏塔E：将所述含有环戊烯、环戊烷馏份的混合物流S3送入精馏塔E，从所述精馏塔E的塔顶分出质量含量在99％以上的环戊烯产品S13，塔釜得到含环戊烷及重组分的塔釜料S14；S14与含甲醇的醚后碳五S5一起进入催化加氢单元进行加氢反应。
精馏塔F：精馏塔C的塔釜出料S12送入精馏塔F进行精馏，从所述精馏塔F的塔顶分出质量含量在99％以上的环戊烷产品S15，塔釜为含重组分的馏分S16。
2.根据权利要求1所述的部分加氢碳五馏份综合利用的组合工艺，其特征在于，所述精馏塔A的操作条件为：
部分加氢碳五馏分S1预热到45～55℃进入精馏塔A，精馏塔A为填料塔，理论塔板数为90～110，操作压力为0.18～0.20MPa，塔釜温度为70～80℃，塔顶温度为45～55℃，回流比为8～15，塔顶采出粗异戊烯物流S2，塔釜的混合物流S3作为进料进入精馏塔E。
3.根据权利要求1所述的部分加氢碳五馏份综合利用的组合工艺，其特征在于，所述催化醚化反应器的操作条件为：
粗异戊烯物料S2与甲醇混合后进入催化醚化反应器反应，得到醚化反应液S4；催化醚化反应器的进口温度为50～70℃，系统压力为0.7～0.8MPa，质量空速为1.0～1.5hr-1,甲醇与2-甲基-1-丁烯和2-甲基-2-丁烯之和的摩尔比为1.1～1.3。
4.根据权利要求3所述的部分加氢碳五馏份综合利用的组合工艺，其特征在于，所述催化醚化反应的醚化催化剂为粒径在0.40～1.25mm的球形磺酸基阳离子交换树，树脂的质量交换容量为4.5mmol/g。
5.根据权利要求1所述的部分加氢碳五馏份综合利用的组合工艺，其特征在于，所述精馏塔B的操作条件为：
精馏塔B为填料塔，理论塔板数为15～20，操作压力为0.25～0.35MPa，塔釜温度为130～135℃，塔顶温度为58～65℃，回流比为3～5，侧线出料温度为118～125℃。
6.根据权利要求1所述的部分加氢碳五馏份综合利用的组合工艺，其特征在于，所述催化加氢单元的操作条件为：
含甲醇的醚后碳五S5脱除甲醇后与精馏塔E塔釜的含环戊烷及重组分的塔釜料S14混合进行催化加氢；催化剂为固定床Mo-Co－Ni/Al2O3催化剂，进口温度为140～170℃，系统压力为2.7～3.5MPa，质量空速为2.0～2.5hr-1,氢气/油体积比为200～300，加氢产物S8溴指数平均值(mg溴/100g)≤150.0；
所述精馏塔C的条件为：精馏塔C为填料塔，理论塔板数为50～60；操作压力为0.40～0.50MPa，塔釜温度为85～95℃，塔顶温度为45～55℃，回流比为8～15。
7.根据权利要求1所述的部分加氢碳五馏份综合利用的组合工艺，其特征在于，所述精馏塔D的操作条件为：
精馏塔D为填料塔，理论塔板数为40～60，操作压力为0.10～0.20MPa，塔釜温度为60～70℃，塔顶温度为40～50℃，回流比为8～10。
8.根据权利要求1所述的部分加氢碳五馏份综合利用的组合工艺，其特征在于，所述精馏塔F的操作条件为：
精馏塔F为填料塔，理论塔板数为20～30，操作压力为0.15～0.25MPa，塔釜温度为100～110℃，塔顶温度为65～75℃，回流比为8～10。
9.根据权利要求1所述的部分加氢碳五馏份综合利用的组合工艺，其特征在于，所述精馏塔E的操作条件为：
含有环戊烯、环戊烷馏份的混合物流S3进入精馏塔E进行精馏；精馏塔E为填料塔，理论塔板数为100～120，操作压力为0.10～0.15MPa，塔釜温度为60～70℃，塔顶温度为46～55℃，回流比为8～10。
10.根据权利要求1-9中任一项所述的部分加氢碳五馏份综合利用的组合工艺，其特征在于，所述的加氢碳五馏份的组成如下：
成分 质量分数/％ 碳四 2～5 戊烷 30～50 2-甲基-1-丁烯 3～5 2-甲基-2-丁烯 10～20 环戊烯 10～18 环戊烷 8～15 其它碳五单烯烃 8～15 碳六及以上 2～5 硫含量 ≤1ppm
。
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