CN111318045B - 一种用于异戊二烯分离的萃取精馏塔及分离方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种用于异戊二烯分离的萃取精馏塔和分离方法。本发明通过改变阻聚剂的添加方式，克服了阻聚剂以间歇或随萃取溶剂加入方式加入体系时，体系中阻聚剂浓度不稳定不均衡的缺点，保证了体系中阻聚剂浓度的稳定和均衡。本发明通过在萃取精馏塔内设置多个用于装载阻聚剂的悬浮罩，使得阻聚剂完全溶解于萃取剂后按照一定速率释放进入体系，确保阻聚剂在精馏塔的各个位置浓度基本一致，随时间变化不大，大大减少了聚合物的形成以及局部聚合物沉积阻塞设备管道情况的发生，从而优化了生产周期，提高了生产效率。

Description

一种用于异戊二烯分离的萃取精馏塔及分离方法
技术领域
本发明属于化工技术领域，涉及一种从石油碳五馏分中分离异戊二烯的设备和方法，特别涉及一种石油碳五馏分通过萃取精馏分离异戊二烯过程中，有效抑制异戊二烯聚合的萃取精馏塔和分离方法。
背景技术
异戊二烯是用途很广的精细化工原料，可合成香料、农药、医药等许多精细化工产品，如拟除虫菊酯类农药、芳樟醇、异植物醇、维生素E等。同时，异戊二烯也是多种合成橡胶、塑料和其他合成材料的单体。异戊二烯的基本来源是石油碳五馏分的萃取分离，目前，由石脑油裂解碳五馏分经脱轻、脱重和一级萃取精馏分离获得化学级纯度异戊二烯，再经二级萃取精馏进一步精制得到聚合级纯度异戊二烯。整个精制过程历程较长，萃取精馏在较高的温度下进行，特别是二级萃取精馏中异戊二烯浓度高，极易聚合而生成聚合物，这不仅造成物料损耗，还会在设备内部沉积或结垢，使设备或管道堵塞，造成安全隐患或降低设备运行周期和生产效率。因此在精制过程中，体系中必须加入阻聚剂以抑制聚合的发生及结垢物的形成。
现有技术和生产体系中，异戊二烯分离过程中广泛应用的阻聚剂体系均以亚硝酸盐为主，辅助加入哌啶氧自由基类，酚类，羟胺类，亚磷酸脂类、硝基类或胺类等阻聚成分。亚硝酸盐等阻聚剂在两次萃取精馏过程中以间歇方式或随萃取溶剂加入，以间歇方式加入阻聚剂时，为保证后期阻聚效果，往往向体系中加入过量的阻聚剂，体系中阻聚剂浓度在刚加入时过高，然后逐步衰减。而以随萃取溶剂加入方式加入阻聚剂时，则会导致阻聚剂塔内分布不均匀，局部聚合物沉积堵塞设备管道，严重影响运行周期和生产效率，造成安全隐患。
中国专利CN201210579582.4石油碳五馏分分离过程中，在碳五馏分物料中加入阻聚剂之前，先将阻聚剂用溶剂配成阻聚剂溶液，再将阻聚剂溶液加入到物料中，使阻聚剂在碳五馏分物料中维持一定的量，阻聚剂由N，N-二乙基羟胺，N，N-二仲丁基对苯二胺，丁二酰亚胺组成。中国专利CN01823780.0在分离和提纯共轭二烯时，通过分析测定萃取蒸馏塔底包括亚硝酸钠的阻聚剂浓度的方式，严格控制阻聚剂的加入量，阻聚剂包括亚硝酸盐，二低级烷基羟胺，含磷化合物等。
发明内容
为了克服上述现有技术中存在的分离体系阻聚剂浓度不稳定、不均衡的问题，本发明提供了一种从石油碳五馏分中分离异戊二烯的萃取精馏塔和分离方法，通过在萃取精馏塔内多个部位增加悬浮罩，悬浮罩内装载阻聚剂，使得定量的亚硝酸盐和阻聚剂其它组分溶解后按照一定速率释放进入体系，保证了体系中阻聚剂浓度的稳定和均衡。
以下是本发明的具体技术方案：
一种用于异戊二烯分离的萃取精馏塔，包括精馏塔塔体，精馏塔塔体的中部设有进料口，精馏塔塔体上靠近塔顶的位置设有溶剂进口，精馏塔塔体的塔底设有塔底管道，塔底管道上连接有釜液泵及加热器，精馏塔塔体的顶部设有回流液进口，精馏塔塔体的顶部通过管道依次连接回流泵，回流泵的出液口分别连接有回流液进口和产品罐，精馏塔塔体内设有多个用于装载阻聚剂的悬浮罩，悬浮罩由10～80目数的筛网包覆不锈钢支架构成。
优选的，上述萃取精馏塔塔体内，所述悬浮罩均匀设置于精馏塔塔顶、进料口下方、塔身、塔釜。
本发明还提供了一种利用所述萃取精馏塔的异戊二烯的分离方法，该方法包括以下步骤：
1)富含异戊二烯的原料进入第一萃取精馏塔，得到富含异戊二烯的塔釜物料。其中，原料与萃取剂的进料重量比为1：(4～20)，操作压力为常压，精馏塔塔釜温度为70～150℃，精馏塔塔顶温度为40～60℃，回流比为2～20；
2)步骤1)得到的塔釜物料进入汽提塔，塔釜分离出间戊二烯等重组分，塔顶得到纯度98％wt以上的化学级纯度异戊二烯。其中，操作压力为0～0.2MPa，汽提塔塔釜温度为60～200℃，汽提塔塔顶温度为35～60℃，回流比为1～6；
3)步骤2)得到的化学级纯度异戊二烯进入第二萃取精馏塔，得到富含异戊二烯的塔顶物料。其中，化学级纯度异戊二烯与萃取剂的进料重量比为1：(4～20)，操作压力为常压，精馏塔塔釜温度为60～150℃，精馏塔塔顶温度为40～60℃，回流比为2～10；
4)步骤3)得到的塔顶物料进入脱轻塔精馏以除去微量丁炔-2，脱轻塔塔侧线馏出聚合级纯度异戊二烯产品。其中，操作压力为0～0.2MPa，脱轻塔塔釜温度为40～80℃，脱轻塔塔顶温度为35～60℃，回流比为1～5；
上述步骤1)、步骤3)所述的萃取剂为二甲基甲酰胺、N-甲基吡咯烷酮、乙腈或水含量为5～15wt％的乙腈水溶液。
上述步骤1)、步骤3)所述的第一萃取精馏塔、第二萃取精馏塔中，悬浮罩内装载的阻聚剂为以亚硝酸盐为主，辅助添加氮氧自由基类，酚类，羟胺类，亚磷酸脂类、硝基类、胺类中的一种或多种的组合。亚硝酸盐，可以是亚硝酸钠和亚硝酸钾等。辅助成分可以是4-羟基-2,2,6,6-四甲基哌啶氧自由基、2,2,6,6-四甲基哌啶氧自由基、4-氧-2,2,6,6-四甲基哌啶氧自由基、2,4-二硝基苯酚、2,6-二硝基对甲酚、特丁基邻苯二酚、邻硝基酚、二乙基羟胺、二甲基羟胺、甲基乙基羟胺、亚磷酸二哌啶氮氧自由基氢酯、亚磷酸三哌啶氮氧自由基酯，亚磷酸三酯、亚磷酸二酯。
上述步骤1)所述的原料与萃取剂的进料重量比最好为1：(4～7)，精馏塔塔釜温度最好为70～130℃，精馏塔塔顶温度最好为43～48℃，回流比最好为3～8。
上述步骤2)所述的操作压力最好为0～0.1MPa，汽提塔塔釜温度最好为70～190℃，汽提塔塔顶温度最好为42～46℃，回流比最好为2～4。
上述步骤3)所述的化学级异戊二烯与萃取剂的进料重量比最好为1：(5～8)，精馏塔塔釜温度最好为70～140℃，精馏塔塔顶温度最好为42～47℃，回流比最好为2～5。
上述步骤4)所述的操作压力最好为0～0.1MPa，脱轻塔塔釜温度最好为50～65℃，脱轻塔塔顶温度最好为42～45℃，回流比最好为2～4。
下面对本发明再进一步详细地说明。
本发明的本质是通过在萃取精馏塔内设置多个用于装载阻聚剂的悬浮罩改变了阻聚剂的添加方式。异戊二烯是活性较高的一种双烯烃，阻聚剂量不足的情况下，易发生交联聚合成橡胶状聚合物，在塔的各部位均匀摆放悬浮罩，可使阻聚剂在塔内均匀分布。在本发明提供的实施例中，阻聚剂放置于悬浮罩中，悬浮罩均匀放置在塔内各个位置，包括塔顶、进料口下方、塔釜、塔身。发明人通过悬浮罩的结构、分布的设计，使得在异戊二烯分离过程中，萃取剂能够充分溶解阻聚剂，且阻聚剂按照一定速率释放进入体系。悬浮罩在塔身中间隔10～15米分布固定排放。
与现有技术相比，本发明的有益效果在于：
1.阻聚剂在萃取精馏塔的各个位置浓度基本一致，随时间变化不大，克服了阻聚剂以间歇或随萃取溶剂方式加入体系时，体系中阻聚剂浓度不稳定不均衡的缺点；
2.含有亚硝酸盐的阻聚剂完全溶解于萃取剂后缓释进入体系，体系中不会存在过量的盐类，不会导致精馏塔内部结晶形成聚合中心，大大减少了聚合物的形成以及局部聚合物沉积阻塞设备管道情况的发生，从而优化了生产周期，提高了生产效率。
附图说明
图1是实施例1～10的工艺流程图。图2是本发明中萃取精馏塔的示意图，其中，萃取精馏塔内设有多个由于装载阻聚剂的悬浮罩，悬浮罩由10～80目数的筛网包覆不锈钢支架构成。
符号说明：
图1中，1-第一萃取精馏塔，2-汽提塔，3-第二萃取精馏塔，4-脱轻塔，W1-富含异戊二烯的原料，W2-聚合级纯度异戊二烯产品。
图2中，5-悬浮罩，W1-富含异戊二烯的原料，W3-萃取剂。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细说明。应当注意的是，下述实施例中描述的技术特征或者技术特征的组合不应当被认为是孤立的，它们可以被相互组合从而达到更好的技术效果。对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为授权说明书的一部分。在这里示出和讨论的所有示例中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。
各实施例中涉及异戊二烯收率计算公式如下：
Figure BDA0001905833830000041
实施例1～10的工艺流程见图1，第一萃取精馏塔、第二萃取精馏塔的示意图见图2，萃取精馏塔内多个部位设置用于装载阻聚剂的悬浮罩，悬浮罩由一定目数的筛网包覆不锈钢支架构成，筛网目数和阻聚剂组成见表5。实施例中，第一萃取精馏塔、汽提塔、第二萃取精馏塔和脱轻塔的工艺操作条件分别见表1、表2、表3和表4；第一萃取精馏塔和第二萃取精馏塔的操作压力为常压。实验结果见表6，采用气相色谱法测定组分含量。
表1
Figure BDA0001905833830000051
表2
Figure BDA0001905833830000052
Figure BDA0001905833830000061
表3
Figure BDA0001905833830000062
表4
Figure BDA0001905833830000063
表5
Figure BDA0001905833830000064
Figure BDA0001905833830000071
表6
Figure BDA0001905833830000072

Claims (8)

1.一种用于异戊二烯分离的萃取精馏塔，包括精馏塔塔体，精馏塔塔体的中部设有进料口，精馏塔塔体上靠近塔顶的位置设有溶剂进口，精馏塔塔体的塔底设有塔底管道，塔底管道上连接有釜液泵及加热器，精馏塔塔体的顶部设有回流液进口，精馏塔塔体的顶部通过管道连接回流泵，回流泵的出液口分别连接有回流液进口和产品罐，其特征在于，所述精馏塔塔体内设有多个用于装载阻聚剂的悬浮罩，悬浮罩由10～80目数的筛网包覆不锈钢支架构成；
利用所述的萃取精馏塔分离异戊二烯的分离方法，包括以下步骤：
(1)富含异戊二烯的原料进入第一萃取精馏塔，得到富含异戊二烯的塔釜物料；其中，原料与萃取剂的进料重量比为1：(4～20)，操作压力为常压，精馏塔塔釜温度为70～150℃，精馏塔塔顶温度为40～60℃，回流比为2～20；
(2)步骤(1)得到的塔釜物料进入汽提塔，塔釜分离出重组分间戊二烯，塔顶得到纯度98wt％以上的化学级纯度异戊二烯；其中，操作压力为0～0.2MPa，汽提塔塔釜温度为60～200℃，汽提塔塔顶温度为35～60℃，回流比为1～6；
(3)步骤(2)得到的化学级纯度异戊二烯进入第二萃取精馏塔，得到富含异戊二烯的塔顶物料；其中，化学级纯度异戊二烯与萃取剂的进料重量比为1：(4～20)，操作压力为常压，精馏塔塔釜温度为60～150℃，精馏塔塔顶温度为40～60℃，回流比为2～10；
(4)步骤(3)得到的塔顶物料进入脱轻塔精馏以除去微量丁炔-2，脱轻塔塔侧线馏出聚合级纯度异戊二烯产品；其中，操作压力为0～0.2MPa，脱轻塔塔釜温度为40～80℃，脱轻塔塔顶温度为35～60℃，回流比为1～5。
2.根据权利要求1所述的萃取精馏塔，其特征在于，所述悬浮罩均匀设置于精馏塔塔体内的塔顶、进料口下方、塔身、塔釜。
3.根据权利要求1所述的萃取精馏塔，其特征在于，步骤(1)和步骤(3)中，所述萃取剂为二甲基甲酰胺、N-甲基吡咯烷酮、乙腈、水含量为5～15wt％的乙腈水溶液中的任意一种。
4.根据权利要求1所述的萃取精馏塔，其特征在于，步骤(1)和步骤(3)中，所述第一萃取精馏塔和第二萃取精馏塔中，悬浮罩内装载的阻聚剂为以亚硝酸盐为主，辅助添加氮氧自由基类、酚类、羟胺类、亚磷酸脂类、硝基类、胺类中的一种或多种的组合。
5.根据权利要求1所述的萃取精馏塔，其特征在于，步骤(1)中，所述的原料与萃取剂的进料重量比为1：(4～7)，精馏塔塔釜温度为70～130℃，精馏塔塔顶温度为43～48℃，回流比为3～8。
6.根据权利要求1所述的萃取精馏塔，其特征在于，步骤(2)中，所述的操作压力为0～0.1MPa，汽提塔塔釜温度为70～190℃，汽提塔塔顶温度为42～46℃，回流比为2～4。
7.根据权利要求1所述的萃取精馏塔，其特征在于，步骤(3)中，所述的化学级异戊二烯与萃取剂的进料重量比为1：(5～8)，精馏塔塔釜温度为70～140℃，精馏塔塔顶温度为42～47℃，回流比为2～5。
8.根据权利要求1所述的萃取精馏塔，其特征在于，步骤(4)中，所述的操作压力为0～0.1MPa，脱轻塔塔釜温度为50～65℃，脱轻塔塔顶温度为42～45℃，回流比为2～4。
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