一段萃取精馏分离碳五馏分的方法

摘要

本发明公开了一种一段萃取分离裂解碳五馏份的方法。该方法包括步骤：裂解碳五原料在脱轻塔中分离出碳四和炔烃等轻组分；然后脱轻塔塔釜物料在二聚反应器中使环戊二烯二聚成双环戊二烯；反应产物再经脱重塔脱除重组分，从塔顶得到包含异戊二烯的物流；再经过萃取精馏塔进行萃取精馏后，从塔釜采出送入汽提塔；在汽提塔中，异戊二烯物流与溶剂分离，从塔顶采出被送入二聚反应器，使环戊二烯二聚成双环戊二烯；最后，将反应产物引入异戊二烯精制塔进行精制，得到聚合级异戊二烯产品。本发明的方法具有流程短，能耗低，建设和运行成本低，产品品质高等优点。

说明书

技术领域

本发明涉及一种碳五馏分的分离方法，更具体地说，本发明涉及一种一段萃取精馏分离碳五馏分的方法。

背景技术

碳五馏分是乙烯生产装置的重要联产品，其中异戊二烯、环戊二烯和间戊二烯等皆是有机化工和精细化工的重要原料。随着石油化工的发展，碳五馏分的分离和利用对合理利用资源、提高乙烯装置的经济性有重要意义。

现有的碳五馏分分离工艺过程主要由两段萃取组成，每段包括萃取精馏和汽提。碳五馏分先进入预处理单元，预处理单元包括预脱轻、二聚反应、预脱重三部分。碳五馏分在预脱轻装置中脱除原料中大部分低沸点组分，然后进入二聚反应器，在此大部分环戊二烯二聚为双环戊二烯，二聚产物再进入预脱重装置，将异戊二烯与间戊二烯、双环戊二烯进行初步分离。预脱重塔塔顶物料进入第一萃取精馏塔，萃取精馏塔塔顶分离出烷烃和单烯烃作为抽余液，异戊二烯和溶剂进入第一汽提塔，汽提出的碳五馏分进入脱重塔，在此异戊二烯与间戊二烯、双环戊二烯进一步分离。粗异戊二烯进入第二萃取精馏单元，脱除其中的少量的环戊二烯及炔烃，第二萃取精馏塔顶的异戊二烯进入脱轻塔进一步精制得到合格的聚合级异戊二烯产品，萃取精馏塔釜的溶剂进入后面的第二汽提塔和真空汽提塔进行汽提，分离出的溶剂再循环利用。自预脱重塔和脱重塔釜的物料被送往间戊二烯和双环戊二烯精制单元。现有的碳五馏分分离流程较长，设备台数多，操作复杂。

为了改进现有的碳五馏分分离流程，各研究单位已开展了大量的研究，取得了一定的进展。

CN1412165公开了一种选择催化加氢工艺脱除炔烃、将石油裂解碳五馏分中碳五双烯烃与其它组分进行分离的一段萃取精馏工艺方法。其特点在于，在碳五物料进行萃取分离前，先通过选择性催化加氢工艺脱除其中的炔烃，再经反应精馏脱除微量环戊二烯。该工艺省去了第二段萃取精馏、简化了溶剂回收单元，减少了投资费用、操作费用及能耗，降低了生产成本。但是由于在工艺中采用了催化反应，产品质量会受到催化剂活性、选择性等性能的影响，生产周期也会受到催化剂寿命的制约。

CN1253130公开了一种采用反应精馏工艺从碳五馏分中分离双烯烃的方法，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，物料再经精馏分离间戊二烯、双环戊二烯和异戊二烯。该发明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，并且反应精馏塔的操作压力远远低于二聚反应器的压力，减少了设备投资。该发明中采用了反应精馏，二聚反应在精馏塔中进行，但是环戊二烯在塔内的停留时间和反应深度、转化率会受精馏塔操作的影响和限制。

CN1490286公开了一种采用反应精馏和选择性催化加氢联合工艺来分离裂解碳五馏分的方法。通过反应精馏工艺，省去了通常采用的热二聚反应器，通过选择性催化加氢工艺脱除炔烃，将炔烃在萃取精馏前脱除，省去了通常所采用的第二段萃取精馏，缩短了整个工艺流程，减少了设备投资和操作费用，降低了生产成本。该发明中碳五馏分的分离流程虽然得到了简化，但是由于采用了催化加氢反应和反应精馏技术，同样存在产品质量和装置的操作周期受催化剂性能限制、环戊二烯的二聚的转化程度受精馏塔操作影响的问题。

综上所述，现有工艺存在着流程复杂、操作困难等问题。

发明内容

本发明为了解决现有碳五馏分离工艺存在的流程复杂、操作困难的问题，提出了取消二段萃取精馏的碳五馏分一段萃取精馏分离工艺。

具体技术方案如下：

本发明的一段萃取精馏碳五分离工艺流程，包括以下步骤：

(1)脱轻：将混合碳五馏分送入脱轻塔，将包括碳四组分、异戊烷和大部分炔烃的轻组分从塔顶采出，炔烃在塔顶的回收率达到99％以上；包括异戊二烯、环戊二烯和间戊二烯的物料从塔釜引出；

(2)二聚反应：将所述的脱轻塔塔釜物料送入二聚反应器进行二聚反应，使其中的环戊二烯发生二聚反应生成双环戊二烯，环戊二烯的转化率达到85％以上；

(3)脱重：将所述的经二聚反应器反应的物料送入脱重塔，包括异戊二烯及烷烃、单烯烃的轻组分从塔顶采出；包括绝大部分间戊二烯、环戊二烯及双环戊二烯在内的重组分从塔釜采出，送往间戊二烯和双环戊二烯精制单元；所述的烷烃、单烯烃为戊烷、戊烯等；

(4)萃取精馏：将包括异戊二烯及烷烃、单烯烃在内的脱重塔塔顶馏分引入萃取精馏塔，在溶剂存在下进行萃取精馏，包括烷烃、单烯烃等的难溶组分从塔顶采出，富含异戊二烯的溶剂物料从塔釜采出，送入汽提塔；

(5)汽提：从萃取精馏塔塔釜得到的富含异戊二烯的溶剂物料在汽提塔中进行分离，包含异戊二烯及少量环戊二烯、间戊二烯的物料从塔顶采出，溶剂从塔釜采出，循环回萃取精馏塔；

(6)二聚反应：将从汽提塔得到的塔顶物料引入二聚反应器，使没有完全转化的环戊二烯继续发生二聚反应生成双环戊二烯，反应产物中环戊二烯的浓度小于10ppm；

(7)精制：将由步骤(6)二聚反应器得到的反应产物引入异戊二烯精制塔，使异戊二烯与其中的间戊二烯、环戊二烯、双环戊二烯彻底分离，从塔顶采出聚合级异戊二烯产品，塔釜物料被送往间戊二烯和双环戊二烯精制单元。

在本发明的方法中，对各个精馏塔的理论板数和具体操作条件没有特别的限定，本领域的技术人员可以根据实际情况选择合适的理论板数和操作条件，可以通过改变理论板数、进料流量和回流比来达到各个塔的分离目的。对于给定的物流组成，一定压力下该物流的沸点是确定的，这些参数的确定对于本领域的技术人员来说，是很容易的。

下面列出本发明的方法的优选的操作参数：

在所述的步骤(1)的脱轻塔中，低沸点的碳四组分及异戊烷从塔顶采出，利用异戊烷与炔烃形成共沸物的原理，大部分炔烃也将随异戊烷从塔顶采出，塔顶炔烃的回收率达到99％以上。为控制异戊二烯在塔顶的损失量及炔烃在塔顶的回收率，优选所述的脱轻塔的操作条件为：理论板数100～140，回流比10～20。

在所述的步骤(2)中，所述的二聚反应器为管式反应器，内装有折流挡板。在所述的反应器中，环戊二烯二聚为双环戊二烯，二聚反应为放热反应，更优选反应条件为：压力0.8～1.6MPa，温度60～120℃。

在所述的步骤(3)中，优选所述脱重塔的理论板数为80～100，操作压力为0.25～0.35MPa，塔顶温度为55～65℃，塔釜温度为80～90℃，回流比为10～20。

在所述的步骤(4)中，优选所述的萃取精馏塔的理论板数为70～120。

在所述的步骤(4)中，优选所述的溶剂从塔顶进入所述的萃取精馏塔，所述的溶剂与进入萃取精馏塔的物料的质量比为2～10。

在所述的步骤(6)中，优选所述的二聚反应器与步骤(2)中所述二聚反应器采用相同类型的反应器，反应条件也相同，反应产物中环戊二烯浓度降至10ppm以下。

在本发明的一段萃取精馏分离碳五馏分的方法中，可以使用现有技术中碳五馏分分离流程常用的任何萃取溶剂，优选所述的步骤(4)中使用的溶剂选自N-甲基吡咯烷酮、乙腈、N-甲酰吗啉、N-甲基咪唑、N，N—二甲基甲酰胺中的一种。

本发明提出的一段萃取精馏分离碳五馏分的方法具有以下特点：

(1)利用异戊烷与炔烃形成共沸物的原理，在萃取精馏之前就将碳五馏分中的炔烃除掉，从而取消了二段萃取精馏，减少了设备数量，因此大大简化了流程，减少了设备投资；

(2)由于本发明中取消了二段萃取精馏单元，减少了溶剂使用量和再生量，从而减少了操作费用、简化了溶剂再生单元；

(3)在碳五分离装置中为了确保安全，需要控制装置中炔烃的浓度，本发明中炔烃在脱轻单元即被除去，从而大大增强了装置操作的安全性和稳定性；

(4)本发明的一段萃取精馏的方法中不需要加氢催化剂，从而使装置的操作和产品的质量可以免受催化剂性能的影响和制约；

(5)在本发明的方法中，由于进入异戊二烯精制塔的物料中的环戊二烯，可以在置于其前面的二聚反应器中经反应变成双环戊二烯，从而在异戊二烯精制塔中易于脱除；因此在本发明的方法中，再生的溶剂含有环戊二烯和双环戊二烯，对于得到聚合级的异戊二烯没有太大的影响；从而简化了溶剂再生单元。然而在现有的两段萃取分离裂解碳五馏份流程中，由于再生的溶剂首先循环补充到第二萃取单元中，利用萃取的方法将异戊二烯中的环戊二烯脱除小于1ppm(质量)，这样就要求再生的溶剂中环戊二烯和双环戊二烯含量很低才行，如分别小于1ppm(质量)和0.2(质量)％，否则经过第二萃取过程产品异戊二烯也不能使环戊二烯小于1ppm(质量)。

附图说明

图1是本发明的一段萃取精馏分离碳五馏分方法的流程示意图。

符号说明：

1脱轻塔；2二聚反应器；3脱重塔；4萃取精馏塔；5汽提塔；6二聚反应器；7异戊二烯精制塔；8碳五原料；9轻组分；10重组分；11抽余液；12溶剂；13异戊二烯产品；14重组分。

具体实施方式

下面参考图1进一步解释本发明的方法，但本发明不局限于此。

本发明的一段萃取精馏分离碳五馏分方法，包括以下步骤：

(1)脱轻：碳五原料(主要组成为碳四8.4％，戊烷11.6％，戊烯19.2，炔烃0.2％，异戊二烯21.4％，环戊二烯17.2％，间戊二烯13.9％，碳六8.1％)进入脱轻塔1，脱轻塔的理论板数为120，操作回流比为16，碳四、炔烃及异戊烷等轻组分9从塔顶采出，脱轻塔釜物料送往二聚反应器2；控制脱轻塔塔顶异戊二烯的含量为1％，碳四40.6％，异戊烷24.8％，炔烃0.8％，炔烃在塔顶的回收率为99％。

(2)二聚反应：来自脱轻塔釜的物料被送往二聚反应器2，在此环戊二烯发生二聚反应，反应条件为：反应温度90℃、压力1.2MPa，环戊二烯的转化率为85％，反应产物中环戊二烯的浓度为3％。

(3)脱重：反应产物被送往脱重塔3，在此，间戊二烯、双环戊二烯等重组分10与异戊二烯分离，从塔釜采出送往间戊二烯和双环戊二烯精制单元，间戊二烯和环戊二烯在塔釜的回收率达99.5％以上，异戊二烯等轻组分从塔顶采出送往萃取精馏塔4。

(4)萃取精馏：所用溶剂为DMF(二甲基甲酰胺)，溶剂从萃取精馏塔顶部注入，对碳五馏分进行喷淋，萃取精馏塔的理论数为100，操作条件为：溶剂比6，塔顶温度49.6℃，塔顶压力0.19MPa，回流比4，戊烷、戊烯等难溶组分作为抽余液11从塔顶采出，富含异戊二烯的溶剂从塔釜采出。

(5)汽提：富含异戊二烯的溶剂被送往汽提塔5，异戊二烯等烃类从塔顶采出送往二聚反应器6，溶剂12从塔釜采出送往萃取精馏塔循环利用。

(6)二聚反应：含有少量环戊二烯的异戊二烯被送入二聚反应器6，在此，环戊二烯继续二聚生成双环戊二烯，反应条件同步骤2，环戊二烯的转化率达95％以上，反应产物中环戊二烯浓度为10ppm。

(7)精制：二聚反应产物被送往异戊二烯精制塔7，在此，异戊二烯脱除其中含有的间戊二烯、环戊二烯及双环戊二烯等杂质，在塔顶得到聚合级异戊二烯产品13，塔釜的重组分14被送往间戊二烯和双环戊二烯精制单元。聚合级异戊二烯的产品组成如表1所示。

表1聚合级异戊二烯产品组成