CN1474794A - 通过蒸馏从粗1,3-丁二烯获得纯1,3-丁二烯的方法和装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种通过蒸馏从粗1，3－丁二烯获得纯1，3－丁二烯的方法。所述方法在间壁塔中进行，其中间隔壁沿着塔的纵向方向安装，形成共用上部塔区域、共用下部塔区域、进料段和出料段。

Description

通过蒸馏从粗1，3-丁二烯获得纯1，3-丁二烯的方法和装置
本发明涉及一种通过蒸馏从粗1，3-丁二烯获得纯1，3-丁二烯的方法，和涉及用于实施该方法的装置。
在工业规模上，1，3-丁二烯通常从C4馏分获得，即从烃混合物获得，在该混合物中，C4烃类、特别是1-丁烯、异丁烯和1，3-丁二烯占主要地位。除了少量C3-和C5-烃之外，C4馏分通常包含丁炔，特别是1-丁炔(乙基乙炔)和丁烯炔(乙烯基乙炔)。在这里，先开始获得粗1，3-丁二烯，即一种混合物，它含有约89-99.5％重量的1，3-丁二烯，其余的是杂质。为了满足规定，粗1，3-丁二烯然后必须通过蒸馏进一步纯化得到纯1，3-丁二烯。纯1，3-丁二烯的规格特别要求1，3-丁二烯的最低含量是99.6％重量，丙炔的最大允许含量是10ppm，和1，2-丁二烯的最大允许含量是20ppm。
由于各组分的相对挥发性的差异小，所以从C4馏分分离粗1，3-丁二烯是一个复杂的蒸馏问题，因此通常由萃取蒸馏进行。
乙炔类C4杂质，特别是乙基乙炔和乙烯基乙炔，也可以特别有利地通过在萃取蒸馏之前进行选择性氢化(如US4277313所述)，或者特别有利地通过在一个塔内(优选间壁塔)或在热偶合塔中在非均相催化剂上进行萃取蒸馏和选择性氢化，被转化成所需的产品1，3-丁二烯。这种方法描述在德国专利申请10022465.2中，这不是在先出版物，将其全部引入本发明的公开中。但是，用于萃取蒸馏或萃取蒸馏和选择性氢化的公知方法(例如德国专利申请10022465.2所述)先得到不满足规定的粗1，3-丁二烯，所以称作粗1，3-丁二烯。
根据现有技术，通过蒸馏将粗1，3-丁二烯纯化成纯1，3-丁二烯的操作在两个阶段进行：在第一阶段，在约7巴的塔压力下在塔顶取出主要含丙炔和丙二烯的混合物，和在第二下游蒸馏塔中，在约4.5巴压力下作为底部产物分离出1，2-丁二烯和C5-烃。在粗1，3-丁二烯中存在的顺-2-丁炔的大约一半出现在第二蒸馏塔的顶部，约另一半出现在该塔的底部。在第二蒸馏塔的顶部取出所需的产物，即仅仅是纯1，3-丁二烯。
EP-B 284 971公开了两个蒸馏塔的热偶合操作。在EP-B 284 971的方法中，两个蒸馏塔也在不同的压力下操作，所以各自必须配备自身的蒸发器和冷凝器，导致与使用非热偶合的两个蒸馏塔的方案相比，能量消耗仅仅稍微降低。
所有用于通过蒸馏从粗1，3-丁二烯获得纯1，3-丁二烯的公知方法都源于这样的假设，即考虑到倾向于聚合的热敏感性二烯以及为了在第一蒸馏塔顶部获得更好的丙炔/丙二烯混合物的可冷凝性，绝对必要的是在两个不同的压力下操作(其中第二蒸馏塔的压力低于第一蒸馏塔的压力)。
本发明的目的是提供一种通过蒸馏从粗1，3-丁二烯获得纯1，3-丁二烯的改进的方法和装置，该方法和装置能以更经济的方式满足所需的要求，特别是在投资成本和能量成本方面。
该目的通过一种通过蒸馏从粗1，3-丁二烯获得纯1，3-丁二烯的方法来实现。
根据本发明，该方法在间壁塔中进行，其中间隔壁沿着塔的纵向方向安装，形成上部共用塔区域、下部共用塔区域、进料段和出料段。
已经惊奇地发现，与必须使用不同压力的两段操作相反，通过蒸馏从粗1，3-丁二烯获得纯1，3-丁二烯的方法可以在一个塔、即间壁塔中进行，从而使用一个压力。
根据本发明，该方法在间壁塔中进行。间壁塔是具有垂直间隔壁的蒸馏塔，这些间隔壁能防止液体和蒸气流在塔的子区域中的横向混合。包含金属平片的间隔壁将塔的中间区域沿纵向方向分割成进料段和出料段。向进料段加入待分馏的混合物(即粗1，3-丁二烯)，从出料段取出产物(即纯1，3-丁二烯)。
该方法通常连续地进行。
间壁塔通常与任何蒸馏塔相似，配备有塔底蒸发器和塔顶冷凝器。
在本发明的方法中，在塔底蒸发器和相关管道系统中的停留时间有利地限制为1-15分钟，优选3-6分钟。这确保该装置的操作没有问题，尽管含有许多不饱和组分的混合物易于聚合；特别是这确保仅仅轻微结焦(如果有的话)。
在优选的工艺变型中，在塔的进料段和出料段之间的间隔壁的上端的液体反流比率调节到1∶1.3-2.2，优选1∶1.6-1.9。这优选通过调节或设定装置使得在间隔壁上端收集液体并使其按照上述比率通入塔的进料段和出料段来实现。这确保较低的能量消耗。
在进一步优选的工艺变型中，除了在间隔壁上端调节液体反流比率之外或作为另一种选择，在间隔壁下端的蒸气流与塔的进料段和出料段的蒸气流之间的比率设定为1∶0.7-1.3，优选1∶0.95-1.1。蒸气流比率的设定优选通过选择分离内件和/或通过额外安装能产生压降的内件(例如多孔板)或通过调节蒸气流的流动来实现。
本发明方法优选在2-10巴、优选4-7巴的塔顶压力下进行。
上部共用塔区域优选配备有温度调节器，其中在最上面的理论塔板以下、优选在距离塔顶的第三理论塔板上有测量点，它利用馏出液流、反流比率或优选反流量作为设定参数。这确保塔的稳定操作，从而在可达到的产物纯度方面有进一步改进。
在另一个工艺变型中，额外或作为另一个选择，在下部塔区域配有温度调节器，其中在最低的理论塔板以上、优选在距离底部的第二理论塔板上有测量点，它利用在底部取出的量作为设定参数。这种额外的检测实现了对稳定塔操作的进一步改进。
此外，额外或作为另一个选择，可以提供在塔底部的液面调节器，它利用在侧出料口取出的量作为设定参数。
本发明还提供一种用于实施从粗1，3-丁二烯蒸馏获得纯1，3-丁二烯的本发明方法的间壁塔。
该间壁塔具有约40-70、优选50-60个理论塔板。
粗1，3-丁二烯的进料点优选位于第20-40、优选第25-35个理论塔板中的理论塔板上。
纯1，3-丁二烯的侧出料口优选位于第25-50、优选第33-40个理论塔板中的理论塔板上。
间隔壁安装在塔内，优选位于第10和第60个理论塔板之间、优选第15和第53个理论塔板之间的中心。
关于分离活性内件，一般没有限制；优选有序填料或塔盘。
在优选的实施方案中，设计塔盘，特别是关于其溢流高度，使得塔内的停留时间不超过15分钟，优选10分钟。
下面通过附图和实施例说明本发明。
在唯一的附图中，显示间壁塔1，其具有间隔壁8，它将间壁塔1分隔成：共用上部塔区域9；进料段10、12，其中有富集段10和汽提段12；出料段11、13，其中有汽提段11和富集段13；以及共用下部塔区域14。粗1，3-丁二烯2在塔段10和12之间进入间壁塔1。在塔段11和13之间取出纯1，3-丁二烯3，优选以液体形式。在塔顶获得的蒸气流15在冷凝器6中部分冷凝(如果需要可以补充后冷凝器)，并被分成反流16和馏出液流4。来自冷凝器6的未冷凝的馏分含有低沸点杂质，并作为料流19以蒸气形式取出。在塔的下端，液体17在蒸发器7中部分蒸发，该蒸气经由管线18返回该塔。含有高沸点杂质的子料流5被取出。蒸发器7可以是自然对流蒸发器或作为强制循环蒸发器；在后一种情况下，用于液体流17的额外循环泵是必要的。为了避免不希望的聚合反应，特别有利地使用降膜蒸发器代替强制循环蒸发器，因为这种蒸发器允许最短的停留时间。为了减少液体在蒸发系统中的停留时间，有用的是使液面调节器不位于碟形塔底，而是位于液体17的管线中。
实施例
将温度为43.8℃的11027千克/小时的粗1，3-丁二烯料流以液体形式加入到具有总共55个理论塔板的间壁塔1的第30个理论塔板上。粗1，3-丁二烯具有以下组成：
丙炔          800ppm
正丁烷        9ppm
异丁烷        17ppm
正丁烯       28ppm
异丁烯       49ppm
反-2-丁烯    13ppm
顺-2-丁烯    0.27％重量
1，3-丁二烯  99.44％重量
1，2-丁二烯  0.14％重量
1-丁炔       49ppm
C4-乙炔      82ppm
C5组分       48ppm
水           405ppm
间隔壁8从第20个理论塔板延伸到第51个理论塔板。侧出料口3位于第37个理论塔板上。该塔在顶部压力5.5巴和底部压力5.75巴下操作。
在塔顶的冷凝在40℃下进行。从冷凝器6取出26.4千克/小时的含有低沸点物质的气流。从该冷凝流中取出4.4千克/小时的子料流4。在塔的底部于62℃取出28千克/小时的高沸点杂质5。在侧出料口，于49.7℃的温度，以液体形式取出10968.5千克/小时的所需产物，即纯1，3-丁二烯。该产物的1，3-丁二烯含量是99.76％重量。满足了对于丙炔为10ppm和对于1，2-丁二烯为20ppm的常规商业规格。1，3-丁二烯的蒸馏产率在99.8％以上。
间隔壁8上端液体的分隔比率在进料段和出料段之间是1∶1.8。在间隔壁的下端，蒸气流在进料段和出料段之间以1∶1的比率被分隔。加热能量是4778kW。
与常规两段蒸馏方法相比，本发明方法允许将待蒸馏的90000公吨/年的粗1，3-丁二烯蒸馏得到符合所需规格的纯1，3-丁二烯，投资成本节省20％，能量成本节省16％。

Claims (14)

1、一种通过在间壁塔(1)中从粗1，3-丁二烯蒸馏获得纯1，3-丁二烯的方法，其中间隔壁(8)沿着塔的纵向方向安装，形成上部共用塔区域(9)、下部共用塔区域(14)、进料段(10、12)和出料段(11、13)。
2、根据权利要求1的方法，其中在底部蒸发器(7)和相关管道系统中的停留时间限制为1-15分钟，优选3-6分钟。
3、根据权利要求1或2的方法，其中在塔的进料段(10)和出料段(11)之间的间隔壁(8)的上端的液体反流比率调节到1∶1.3-2.2，优选1∶1.6-1.9。
4、根据权利要求1-3中任一项的方法，其中在间隔壁(8)的下端与塔的进料段(12)和出料段(13)的蒸气流之间的比率设定为1∶0.7-1.3，优选1∶0.95-1.1。
5、根据权利要求1-4中任一项的方法，其中塔顶压力是2-10巴，优选4-7巴。
6、根据权利要求1-5中任一项的方法，其中上部共用塔区域配备有温度调节器，其中在最上面的理论塔板以下、优选在距离塔顶的第三理论塔板上有测量点，它利用馏出液流、反流比率或优选反流量作为设定参数。
7、根据权利要求1-6中任一项的方法，其中下部共用塔区域配备有温度调节器，其中在最低的理论塔板以上、优选在距离底部的第二理论塔板上有测量点，它利用在底部取出的量作为设定参数。
8、根据权利要求1-7中任一项的方法，其中塔底部配备有液面调节器，它利用在侧出料口取出的量作为设定参数。
9、一种用于实施根据权利要求1-8中任一项的方法的间壁塔(1)，其具有约40-70、优选50-60个理论塔板。
10、根据权利要求9的间壁塔(1)，其中粗1，3-丁二烯的进料点(2)位于第20-40、优选第25-35个理论塔板中的理论塔板上。
11、根据权利要求9或10的间壁塔(1)，其中纯1，3-丁二烯的侧出料口(3)位于第25-50、优选第33-40个理论塔板中的理论塔板上。
12、根据权利要求9-11中任一项的间壁塔(1)，其中间隔壁(8)安装在塔内，优选位于第10个和第60个理论塔板之间、优选第15个和第53个理论塔板之间的中心。
13、根据权利要求9-12中任一项的间壁塔(1)，其配备了有序填料或塔盘作为分离活性内件。
14、根据权利要求13的间壁塔(1)，其中设计塔盘，特别是关于其溢流高度，使得塔内的停留时间不超过15分钟，优选10分钟。
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