CN1709841A

CN1709841A - 用乙腈系列混合溶剂分离丁烷与丁烯的方法

Info

Publication number: CN1709841A
Application number: CNA2005100808743A
Authority: CN
Inventors: 许文有; 任万忠; 王文华; 陈小平; 虞乐舜
Original assignee: Yantai University
Current assignee: Yantai University
Priority date: 2005-06-29
Filing date: 2005-06-29
Publication date: 2005-12-21

Abstract

用乙腈系列混合溶剂分离丁烷与丁烯的方法采用乙腈与有机极性溶剂如氮－甲酰吗啉、吗啉、环丁砜、氮－甲基吡咯烷酮、N，N－二甲基甲酰胺等的混合物作溶剂，用萃取精馏的方法分离丁烷与丁烯，塔釜温度低于170℃，溶剂比6～15，丁烯产品纯度＞97％，必要时可以达到99％以上，丁烯收率95％～97％。

Description

用乙腈系列混合溶剂分离丁烷与丁烯的方法

技术领域：

本发明涉及一种用乙腈系列混合物作溶剂，萃取精馏分离丁烷与丁烯的方法。

技术背景：

用于萃取精馏分离丁烷与丁烯的极性溶剂有很多，如用氮-甲酰吗啉、吗啉、氮-甲酰吗啉与吗啉混合物、环丁砜、氮-甲基吡咯烷酮等，但在操作中无法避免以下几个难题：一、溶剂对待分离的碳四混合物溶解度小，萃取精馏塔内很大部分处于双液相的状态，塔内流动状态差，传质效率低，为达到分离目的必须增加塔的高度，增加塔内构件，提高溶剂/碳四进料比，特别是用于高烯烃(烯烃含量大于80％)碳四混合物的分离时，溶剂/碳四进料比高达20～22；二、为使塔顶温度45℃左右，必须使萃取精馏塔(附图1塔)塔压在0.5MPa(G)左右，汽提塔(附图2塔)塔压0.4MPa(G)左右，此时汽提塔塔釜温度很高，如吗啉与氮-甲酰吗啉混合物作溶剂时，汽提塔塔釜温度高达210～250℃，必须用导热油加热，并且产生大量类似焦油的残渣，造成溶剂损耗和丁烯收率下降；因此已有的分离丁烷与丁烯的方法投资和操作费用都很高。

甲乙酮系列混合溶剂萃取精馏分离丁烷与丁烯的方法(ZL：00136535.5)，可以综合甲乙酮与N-甲酰吗啉等极性溶剂各自的优点，解决上述问题，但由于甲乙酮极性弱，混合溶剂的选择性低，因此萃取精馏塔塔板数仍然很高(70～100块理论板)，溶剂比也很大(13～19)，因此优选新的溶剂体系仍是C₄分离的重要课题。

本发明的任务是建立一种新的分离方法，即找到一种新的溶剂，能够提高丁烷与丁烯的相对挥发度，改善萃取精馏塔内传质状况，降低溶剂/碳四进料比，降低塔釜的操作温度，使用较廉价的蒸汽热源加热，从而达到降低投资和操作费用的目的。

乙腈是一种非常常用的溶剂，其特点是粘度小、沸点低，本身可以作为溶剂用于碳四分离。缺点是其烷烃与烯烃的相对挥发度贡献小，选择性差，因此乙腈作溶剂萃取精馏分离碳四烷烃与烯烃时，投资和能耗相对较大。为改善乙腈的选择性常在乙腈中加入水。加水乙腈萃取精馏工艺有如下问题：(1)水的加入影响了溶剂对C₄的溶解能力，因此水加入量不能太大；(2)水、乙腈形成共沸，塔顶产品中乙腈含量很高，必须水洗，因此投资很大。

发明内容：

本发明专利采用乙腈与有机极性溶剂如氮-甲酰吗啉、吗啉、环丁砜、氮-甲基吡咯烷酮、N，N-二甲基甲酰胺等的混合物作溶剂，用萃取精馏的方法分离丁烷与丁烯，其优点在于综合了乙腈与极性溶剂各自的优势，取长补短，既保留了乙腈有较低的沸点的优势，又具有极性溶剂提高烷烃与烯烃相对挥发度的优点，既改善了塔内的传质状况，提高了分离效率，又减少了理论塔板数，降低了溶剂比，且降低了塔釜操作温度。实验表明各种不同的碳四混合物组成，都可以用乙腈与极性溶剂如氮-甲酰吗啉吗啉、环丁砜、氮-甲基吡咯烷酮、N，N-二甲基甲酰胺等混合物作溶剂，用萃取精馏的方法进行分离，溶剂/碳四比为6～15，最佳的溶剂/碳四比因碳四混合物的组成和塔高的不同而有所变化，萃取精馏塔塔压0.45～0.55MPa(G)左右，塔顶温度45℃左右，汽提塔塔压0.35-0.45MPa(G)左右，塔顶温度45℃左右，两塔塔釜操作温度均低于170℃。实验表明乙腈与氮-甲酰吗啉、乙腈与混合吗啉、乙腈与环丁砜、乙腈与氮-甲基吡咯烷酮、乙腈与吗啉、N，N-二甲基甲酰胺等等的混合物都可以作溶剂分离丁烷与丁烯，乙腈在混合溶剂中含量可以为5～95％(重量)。优选的溶剂是乙腈与氮-甲酰吗啉混合溶剂。

本发明的方法可参考附图，待分离丁烷与丁烯混合物(3)由萃取精馏塔(1塔)中部加入，乙腈系混合溶剂(4)由1塔的上部加入，丁烷(7)从1塔的顶部采出，含有烯烃的溶剂(富溶剂8)从1塔的底部采出后引至后接的汽提塔(2塔)中，通过蒸馏将烯烃与溶剂分离，烯烃(5)从2塔塔顶采出，溶剂(6)从2塔塔釜采出，又被重新引入1塔循环使用。

上述萃取精馏的方法已成功应用于各种原料组成的丁烷与丁烯混合物的分离，适用的碳四组成为总烯烃含量10～95％(重量)。

本发明的特点为：

1)采用乙腈与极性溶剂如氮-甲酰吗啉、吗啉、环丁砜、氮-甲基吡咯烷酮、N，N-二甲基甲酰胺等的混合物作溶剂分离丁烷与丁烯；

2)萃取精馏塔和汽提塔都在加压下操作，塔顶45℃左右；

3)塔釜温度均低于170℃，可以采用较廉价的蒸汽加热；

4)溶剂粘度小，塔内基本无发泡现象。

使用本专利方法所生产的丁烯的浓度可以达97％(重量)左右，必要时可以高于97％达到99％，这主要由溶剂比和塔板数而定。

以下是本专利的一个实例。

实例：

所处理的碳四混合物为醚化后碳四，即生产MTBE后的混合C₄，所用溶剂甲乙酮和氮-甲酰吗啉混合物比例为5/95～95/5(重量％)。

所用萃取精馏塔(1塔)为填料塔：材质不锈钢，塔径50mm，填料为不锈钢丝网填料；

汽提塔(2塔)也为填料塔：材质碳钢，塔径50mm，填料为θ环填料；

两塔均绝热保温；

混合C4由1塔的中部加入，温度50℃；

溶剂/碳四进料比：6-15；

1塔塔顶操作压力：0.50MPa(G)；

2塔塔顶操作压力：0.4MPa(G)

1塔回流比：1.0-5.5

2塔回流比：2.0-8；

1塔塔顶温度：43-48℃；

1塔塔釜温度：110-150℃；

2塔塔顶温度：43-48℃；

2塔塔釜温度：150-165℃；

主要实验结果归纳于表一中。

实验表明，乙腈和氮-甲酰吗啉作溶剂，萃取精馏分离丁烷与丁烯，与氮-甲酰吗啉溶剂或氮-甲酰吗啉与吗啉混合物作溶剂相比，溶剂比降低30％～50％，塔釜温度降低50～70℃。采用乙腈与前述其他溶剂的混合物作溶剂，萃取精馏分离丁烷与丁烯，分离效果高于甲乙酮/氮-甲酰吗啉混合物。

表一乙腈和氮-甲酰吗啉混合物作溶剂分离丁烷与丁烯

混合溶剂/C4进料比	重量比	6～15
混合溶剂/C4进料比	重量比	6～15	塔顶组成(不含溶剂)正丙烷异丁烷正丁烷1-丁烯反-2-丁烯顺-2-丁烯C4进料组成正丙烷异丁烷正丁烷1-丁烯反-2-丁烯顺-2-丁烯塔釜组成(不含溶剂)正丙烷异丁烷正丁烷1-丁烯反-2-丁烯顺-2-丁烯	重量，％重量，％重量，％重量，％重量，％重量，％重量，％重量，％重量，％重量，％重量，％重量，％重量，％重量，％重量，％重量，％重量，％	0.3669.2725.664.650.030.030.1932.5915.2121.8618.1611.9900.031.8736.1935.8825.04

附图说明

1-萃取精馏塔

2-汽提塔

3-混合C4进料

4-溶剂

5-丁烯采出

6-贫溶剂

7-丁烷采出

8-富溶剂

Claims

1.用乙腈系列混合溶剂分离丁烷与丁烯的方法，其特征在于所述的乙腈系列混合溶剂为乙腈和氮-甲酰吗啉的混合物溶剂，用该溶剂萃取精馏分离丁烷与丁烯，乙腈在混合溶剂中的含量为5-95％(重量)。

2.用乙腈系列混合溶剂分离丁烷与丁烯的方法，其特征在于所述的乙腈系列混合溶剂为乙腈和氮-甲酰吗啉及吗啉的混合物溶剂，用该溶剂萃取精馏分离丁烷与丁烯，乙腈在混合溶剂中的含量为5-95％(重量)。

3.用乙腈系列混合溶剂分离丁烷与丁烯的方法，其特征在于所述的乙腈系列混合溶剂为乙腈和吗啉的混合物溶剂，用该溶剂萃取精馏分离丁烷与丁烯，乙腈在混合溶剂中的含量为5-95％(重量)。

4.用乙腈系列混合溶剂分离丁烷与丁烯的方法，其特征在于所述的乙腈系列混合溶剂为乙腈和环丁砜的混合物溶剂，用该溶剂萃取精馏分离丁烷与丁烯，乙腈在混合溶剂中的含量为5-95％(重量)。

5.用乙腈系列混合溶剂分离丁烷与丁烯的方法，其特征在于所述的乙腈系列混合溶剂为乙腈和氮-甲基吡咯烷酮的混合物溶剂，用该溶剂萃取精馏分离丁烷与丁烯，乙腈在混合溶剂中的含量为5-95％(重量)。

6.用乙腈系列混合溶剂分离丁烷与丁烯的方法，其特征在于所述的乙腈系列混合溶剂为乙腈和N，N-二甲基甲酰胺的混合物溶剂，用该溶剂萃取精馏分离丁烷与丁烯，乙腈在混合溶剂中的含量为5-95％(重量)。