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国内外分离裂解C5馏分的发展现状.pdf

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C5馏分是蒸汽裂解制乙烯装置的副产物，一般约为乙烯产量的10%～20%。C5馏分是含有4～6个碳原子的 烷 烃、烯烃、双烯烃等共二、三十种组分。多年来，我国这部分资源一直没有得到很好的利用。2005年，我 国乙烯 生产能力将达到800万t/a，裂解C5馏分也将达到150万t左右。充分利用好裂解C5馏分资源对降低乙 烯成本， 获取高附加价值产品，增加经济效益具有重要意义。 一国内主要技术及特点 我国裂解C5化工利用率很低，主要用作燃料。随着近年来乙烯工业的发展，裂解C5利用已经引起国 内有关方 面重视。国内C5馏分的分离技术是依靠自己力量经过多年研究开发成功，已于1991年在上海建设了2.5 万t/aC5 分离工业性试验装置。在1992～1994年进行4次全流程开车，完成了工业性试验任务。该套技术是以裂解 C5馏分 为原料，以二甲基甲酰胺为溶剂，采用二聚、二次萃取精馏和常压、减压蒸馏的方法，最终分离出聚合级 异戊二烯、 化学级异戊二烯、间戊二烯和DCPD产品。 该C5分离工艺一共包括6个单元，即预处理单元、第一萃取精馏单元、第二萃取精馏单元、间戊二烯 和DCPD 精制单元、溶剂再生及精制单元、辅助单元。预处理单元的主要任务是将C5馏分中CPD二聚成DCPD，然 后将DCPD 等重组分从C5馏分中分离出来送精制单元；第一萃取精馏单元将在预处理单元中已脱除了DCPD的C5馏分 进行萃 取精馏，脱除C5馏分中的烷烃和单烯烃，溶于溶剂中的双烯烃等组分与溶剂分离后进人脱重塔脱除间戊二 烯等组 分，塔顶产出化学级异戊二烯，塔釜间戊二烯等组分送精制单元；第二萃取精馏单元采用萃取精馏脱除化 学级异戊 二烯中CPD、炔烃等杂质，并通过脱轻塔进一步脱除炔烃，得到聚合级异戊二烯；精制单元将预处理、第 一萃取精 馏单元送来的间戊二烯和DCPD进行精制，生产树脂级间戊二烯和DCPD；溶剂再生及精制单元将第一萃取 精馏、第 二萃取精馏单元抽出的溶剂进行脱焦再生，并脱除溶剂中的水分和DCPD等杂质，然后补充到循环溶剂中去； 辅助 单元为公用工程。得到的聚合级异戊二烯产品纯度大于99.3%，杂质环戊二烯含量小于1μg/g，炔烃含量 小于50 μg/g，化学级异戊二烯产品纯度大于98%；树脂级间戊二烯纯度大于65%，杂质CPD和DCPD含量小于1%； DCPD产 品纯度大于78%。 该C5分离装置有以下特点： ①C5分离装置工艺流程长，相互关联制约。C5分离几乎包含所有类型的精馏操作，如普通精馏、萃 取精馏、 共沸精馏，以及正压、减压操作，操作难度大，技术含量高。 ②CPD与DCPD可相互转化，CPD的二聚和DCPD的解聚贯穿于整个工艺流程，因此控制反应进行的方 向以及各 流出口的含量是技术难点。 ③溶剂二甲基甲酰胺热稳定性好、毒性低、不会与C5形成共沸物，对C5烃溶解度大、选择性好，因 而萃取 精馏溶剂循环量小、能耗低、操作费用低。 ④双烯烃化学性质活泼，温度高时容易发生聚合反应，生成聚合物(胶质)。采用阻聚剂抑制双烯烃在 分离过程 中聚合是C5分离技术的核心。萃取精馏采用的是多组分复合阻聚剂，普通精馏采用单组分的阻聚剂，萃取 精馏循 环溶剂中水等杂质对萃取精馏阻聚剂的适应性有很大影响，降低循环溶剂中水含量和优化萃取精馏阻聚剂 有利于延 长装置运行周期。 最近，北京化工研究院针对第二萃取单元能耗高、萃取溶剂消耗大等问题，完成了取代第二萃取单元 的研究。 采用选择性加氢催化剂将化学级异戊二烯中的2-丁炔和异戊烯炔加氢至50×10-6以下，异戊二烯损失率 小于2%， 选择性加氢过程中产生少量单烯烃轻组分和重组分，再采用一个脱轻塔和一个脱重塔将这些轻组分和重组 分分别分 离出去，得到聚合级异戊二烯产品。 二国外主要技术及特点 为了有效利用C5馏分中的主要组分，需要选择合适的分离方法以制取一定纯度的单体。目前裂解C5 馏分的分 离主要集中在化工利用价值高的异戊二烯、环戊二烯(CPD)、间戊二烯。工业上一般采用先加热二聚，分出 环戊二 烯，然后采用溶剂萃取蒸馏分离异戊二烯。 1.异戊二烯的分离 异戊二烯是C5馏分中重要的组分之一，在分离技术上主要采用溶剂萃取蒸馏法。其基本原理是利用溶 剂与各 组分的溶解度不同，加入选择性溶剂改变各个组分间的相对挥发度，然后通过蒸馏分离得到异戊二烯产品。 ①二甲基甲酰胺法 该方法由日本瑞翁公司于1971年开发成功。C5馏分与二甲基甲酰胺在第一汽提塔内充分接触后，从 塔顶蒸出 戊烷和戊烯馏分，塔底二烯烃和溶剂进入第一解吸塔；从第一解吸塔顶蒸出的二烯烃送至精馏塔，塔釜分 出1,3- 戊二烯和环戊二烯，从塔顶分出的粗异戊二烯再经第二萃取塔、第二解吸塔、第二精馏塔，最后得到纯度 为99.5% 的聚合级异戊二烯产品。该方法的特点是原料不需要热