专利名称：一种采用dmf混合溶剂分离碳五馏分的方法
技术领域：
本发明涉及有机化学领域，进一步地说，是涉及一种采用DMF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。裂解碳五馏分中各组分不仅沸点相近，还可相互形成二组分及三组分共沸物，采用普通蒸馏的方法难以得到高纯度产品。分离工艺一般采用溶剂通过萃取精馏来分离异戊二烯、间戊二烯和环戊二烯等，工业上常用的溶剂有乙腈(ACN)、二甲基甲酰胺(DMF)、N-甲基吡咯烷酮(NMP)等。DMF法又称GPI法，最早由日本瑞翁公司于1971年开发。现有的碳五馏分分离工艺主要为以DMF为萃取剂的两段萃取精馏工艺，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。但是DMF法存在溶剂分离性较差、沸点高、工艺能耗高的问题。
发明内容
为解决现有技术中存在的问题，本发明提供了一种采用DMF混合溶剂分离碳五馏分的方法，混合溶剂的选择性增强，从而可降低萃取精馏塔的塔板数和溶剂比，降低设备投资及操作费用。本发明的目的是提供一种采用DMF混合溶剂分离碳五馏分的方法。所述的DMF混合溶剂以重量比计由二甲基甲酰胺70 98%和乙腈2 30%组成； 所述的DMF混合溶剂在分离碳五馏分中作为萃取剂。其中二甲基甲酰胺优选80 95% ；乙腈优选5 20%。将二甲基甲酰胺和乙腈按照所述比例混合即得所述的混合溶剂。所述方法包含以下步骤(1)脱轻将碳五馏分送入脱轻塔，脱轻塔塔顶采出轻组分，塔釜引出包括异戊二烯、环戊二烯和间戊二烯的物料；
(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；(3)预脱重步骤( 得到的物料送入预脱重塔，包括异戊二烯、戊烷、戊烯的轻组分从塔顶采出；包括间戊二烯、环戊二烯及双环戊二烯的重组分从塔釜采出，(4)第一萃取精馏单元所述预脱重塔塔顶轻组分引入第一萃取精馏塔，用所述混合溶剂进行萃取精馏，从第一萃取精馏塔塔釜采出的物料，送入一萃解吸塔；从第一萃取精馏塔塔顶采出的物料送往脱重塔，脱重塔塔顶采出的含异戊二烯的物料送往第二萃取精馏单元；(5)第二萃取精馏单元由脱重塔塔顶采出的物料在第二萃取精馏塔中用所述混合溶剂进行萃取精馏，从第二萃取精馏塔塔釜采出的物料送往二萃解吸塔和真空解吸塔； 从塔顶采出的含异戊二烯的物料送入精制塔；(6)精制将由所述的第二萃取精馏塔塔顶得到的含异戊二烯的物料引入精制塔进行精制。具体技术方案如下(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；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；所述的二聚反应器为管式反应器，内装有折流挡板。在该反应器中，环戊二烯二聚为双环戊二烯，二聚反应为放热反应，优选反应条件为压力0. 8 1. 6MPa,温度60 120 0C(3)预脱重将所述的经二聚反应器反应的物料送入预脱重塔，包括异戊二烯、戊烷、戊烯的轻组分从塔顶采出；主要包括间戊二烯、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；(4)第一萃取精馏单元将包括异戊二烯、戊烷、戊烯在内的预脱重塔塔顶馏分引入第一萃取精馏塔，在含二甲基甲酰胺(DMF)的混合溶剂存在下进行萃取精馏，混合溶剂从塔顶进入所述的萃取精馏塔，包括戊烷、戊烯的组分从塔顶采出，富含异戊二烯的溶剂物料从塔釜采出，送入一萃解吸塔；从第一萃取精馏塔塔釜得到的富含异戊二烯的溶剂物料在一萃解吸塔中进行分离，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送往脱重塔，溶剂从塔釜采出，循环回第一萃取精馏塔；优选抽出少量溶剂去溶剂再生单元， 大部分溶剂经回收热量后直接循环使用；在所述的脱重塔中，主要含异戊二烯的物料从塔顶采出送往第二萃取精馏单元，含有间戊二烯的重组分从塔釜采出；所述的第一萃取精馏塔的塔板数为70 100 ；所述混合溶剂与进入萃取精馏塔的物料的重量比为(1 6) 1 ；压力为0. 1 0. 3MPa，塔釜温度100 120°C，回流比0. 5 5。优选在步骤(4)中，一萃解吸塔的塔板数为20 35，压力为0. 1 0. 2MPa,塔釜温度135 155°C。(5)第二萃取精馏单元将由所述的脱重塔塔顶得到的含异戊二烯的物料引入第二萃取精馏塔，混合溶剂从塔顶注入，炔烃和二烯烃在此脱除，塔顶采出粗异戊二烯送往后面的精制塔，含有炔烃和二烯烃的溶剂物料从塔釜采出送往二萃解吸塔和真空解吸塔；溶
5剂物料经过二萃解吸塔和真空解吸塔两次解吸后脱除其中的炔烃、二烯烃，溶剂从真空解吸塔釜采出循环回第二萃取精馏塔，包含炔烃、二烯烃的物料从真空解吸塔塔顶采出；所述的第二萃取精馏塔的塔板数为70 90 ；所述的混合溶剂与进入第二萃取精馏塔的物料的重量比为(3 9) 1 ；压力为0. 1 0. 3MPa，塔釜温度115 135°C，回流比1 5。优选步骤(5)中，二萃解吸塔的塔板数为20 35，压力为0. 1 0. 2MPa，塔釜温度 135 155°C。优选在步骤(5)中，真空解吸塔的塔板数为20 35，压力为0. 01 0. 2MPa，塔釜温度80 95°C。(6)精制将由所述的第二萃取精馏塔塔顶得到的含异戊二烯的物料引入精制塔，使异戊二烯与其中的少量间戊二烯、环戊二烯、双环戊二烯彻底分离，从塔顶采出合格的聚合级异戊二烯，异戊二烯产物中环戊二烯浓度小于Ippm ；塔釜物料被送往间戊二烯和双环戊二烯精制单元。本发明所述的采用DMF混合溶剂分离碳五馏分的方法具有以下特点(1)本发明中采用DMF与乙腈的混合溶剂作为萃取剂，添加乙腈改性后的DMF混合溶剂，提高了碳五各组分在DMF中的相对挥发度，混合溶剂的选择性增强，从而可大大降低萃取精馏塔的理论板数和溶剂比，降低设备投资及操作费用；(2) DMF本身沸点高，当采用纯DMF做为萃取剂时，萃取精馏塔和解吸塔的操作温度较高，经乙腈改性后的混合溶剂，沸点降低，从而降低了萃取精馏塔和解吸塔的操作温度、降低了能耗，同时，降低了二烯烃聚合速度，延长了装置的开工周期。
图1是本发明的DMF法萃取精馏分离碳五馏分方法的流程示意图。1脱轻塔；2反应器；3预脱重塔；4第一萃取精馏塔；5 —萃解吸塔；6脱重塔；7第二萃取精馏塔；8 二萃解吸塔；9真空解吸塔；10精制塔
具体实施例方式下面结合实施例，进一步说明本发明。实施例下面参考图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DMF混合溶剂萃取精馏分离碳五馏分的方法，包括以下步骤(1)脱轻混合碳五馏分原料(主要组成为碳四9. 4%，戊烷11. 2%，戊烯15. 2%， 炔烃0. 16%，异戊二烯21.2%，环戊二烯17. 2%，间戊二烯13. 7%，碳六6. 1% )进入脱轻塔1，绝大部分碳四及异戊烷等轻组分从塔顶采出，脱轻塔釜物料送往二聚反应器2。脱轻塔的塔板数为120，回流比为12，塔顶压力0. 3MPa，塔釜温度80°C。(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°C、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)预脱重步骤O)的反应产物被送往预脱重塔3，在此，大部分间戊二烯、双环戊二烯等重组分与异戊二烯分离，从塔釜采出送往间戊二烯和双环戊二烯精制单元，异戊二烯等轻组分从塔顶采出送往第一萃取精馏塔4。预脱重塔的塔板数为62，回流比为3，塔顶压力0. 3MPa，塔釜温度100. 2°C。(4)第一萃取精馏所用混合溶剂的组成为DMF 90% (重量百分比)、乙腈10% (重量百分比)；混合溶剂从第一萃取精馏塔4顶部注入，对碳五馏分进行喷淋，第一萃取精馏塔的塔板数为79，操作条件为混合溶剂与进入萃取精馏塔的物料的重量比为4. 2，塔顶压力0. 15MPa,塔釜温度114. 5°C，回流比2. 8，戊烷、戊烯等难溶组分作为抽余液3从塔顶采出，富含异戊二烯的溶剂物料从塔釜采出送往一萃解吸塔5 ；—萃解吸塔5的塔板数为30， 操作条件为塔顶压力0. 13MPa，塔釜温度144°C，回流比2，含有异戊二烯的物流从塔顶采出送往脱重塔6 ；脱重塔的他板数为96，操作条件为塔顶压力0. 14Mpa，塔釜温度65°C，回流比3. 5，含异戊二烯物流从脱重塔顶采出去第二萃取精馏塔7。(5)第二萃取精馏步骤(4)脱重塔顶物流被送往第二萃取精馏塔7，混合溶剂从塔顶注入，第二萃取精馏塔7的塔板数为80，操作条件为混合溶剂与进入萃取精馏塔的物料的重量比为6. 5，塔顶压力0. 14MPa，塔釜温度125°C，回流比2，脱除掉炔烃、二烯烃的粗异戊二烯物流从塔顶采出送往后面的精制塔10，含炔烃、二烯烃的溶剂从塔釜采出送往二萃解吸塔8和真空解吸塔9，解吸出其中的炔烃和二烯烃后的溶剂物料从真空解吸塔釜采出，循环回第二萃取精馏塔7 ；二萃解吸塔8的操作条件塔板数为沈，塔顶压力0. 12MPa, 塔釜温度145°C，回流比2 ；真空解吸塔9的操作条件塔板数为沈，塔顶压力0. 014Mpa，塔釜温度88°C，回流比10。(6)精制来自步骤( 中第二萃取精馏7塔顶的粗异戊二烯被引入精制塔10，在此异戊二烯与环戊二烯等重组分彻底分离，塔顶得到聚合级异戊二烯产品6，精制塔10的塔板数为90，操作回流比为6。
权利要求
1.一种采用DMF混合溶剂分离碳五馏分的方法，其特征在于所述的DMF混合溶剂以重量比计由二甲基甲酰胺70 98%和乙腈2 30%组成；所述的DMF混合溶剂在分离碳五馏分中作为萃取剂。
2.如权利要求1所述的分离碳五馏分的方法，其特征在于所述的二甲基甲酰胺为 80 95% ；所述的乙腈为5 20%。
3.如权利要求1或2所述的分离碳五馏分的方法，包含以下步骤(1)脱轻将碳五馏分送入脱轻塔，脱轻塔塔顶采出轻组分，塔釜引出包括异戊二烯、 环戊二烯和间戊二烯的物料；(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；(3)预脱重步骤( 得到的物料送入预脱重塔，包括异戊二烯、戊烷、戊烯的轻组分从塔顶采出；包括间戊二烯、环戊二烯及双环戊二烯的重组分从塔釜采出，(4)第一萃取精馏单元所述预脱重塔塔顶轻组分引入第一萃取精馏塔，用所述混合溶剂进行萃取精馏，从第一萃取精馏塔塔釜采出的物料，送入一萃解吸塔；从第一萃取精馏塔塔顶采出的物料送往脱重塔，脱重塔塔顶采出的含异戊二烯的物料送往第二萃取精馏单元；(5)第二萃取精馏单元由脱重塔塔顶采出的物料在第二萃取精馏塔中用所述混合溶剂进行萃取精馏，从第二萃取精馏塔塔釜采出的物料送往二萃解吸塔和真空解吸塔；从塔顶采出的含异戊二烯的物料送入精制塔；(6)精制将由所述的第二萃取精馏塔塔顶得到的含异戊二烯的物料引入精制塔进行精制。
4.如权利要求3所述的分离碳五馏分的方法，其特征在于步骤O)中所述的二聚反应器为管式反应器，内装有折流挡板；反应压力为0. 8 1. 6MPa，反应温度为60 120°C。
5.如权利要求3所述的分离碳五馏分的方法，其特征在于步骤中，所述的第一萃取精馏塔的塔板数为70 100 ；所述的混合溶剂与进入萃取精馏塔的物料的重量比为(1 6) 1 ；压力为0. 1 0. 3MPa，塔釜温度100 120°C， 回流比0.5 5 ；所述的一萃解吸塔的塔板数为20 35，压力为0. 1 0. 2MPa,塔釜温度135 155°C。
6.如权利要求3所述的分离碳五馏分的方法，其特征在于步骤( 中，所述的第二萃取精馏塔的塔板数为70 90 ；所述的混合溶剂与进入萃取精馏塔的物料的重量比为(3 9) 1 ；压力为0. 1 0. 3MPa，塔釜温度115 135°C，回流比1 5。所述的二萃解吸塔的塔板数为20 35，压力为0. 1 0. 2MPa，塔釜温度135 155°C;所述的真空解吸塔的塔板数为20 35，压力为0. 01 0. 2MPa，塔釜温度80 95°C。
7.如权利要求3所述的分离碳五馏分的方法，其特征在于步骤(6)中的所述精制塔塔顶得到的异戊二烯产物中环戊二烯浓度小于lppm。
8.如权利要求4所述的分离碳五馏分的方法，其特征在于所述的第一萃取精馏塔的塔板数为70 100 ；所述的混合溶剂与进入萃取精馏塔的物料的重量比为(1 6) 1 ；压力为0. 1 0. 3MPa，塔釜温度100 120°C，回流比0. 5 5 ；所述的一萃解吸塔的塔板数为20 35，压力为0. 1 0. 2MPa，塔釜温度135 155°C; 所述的第二萃取精馏塔的塔板数为70 90 ；所述的混合溶剂与进入萃取精馏塔的物料的重量比为(3 9) 1;压力为0.1 0.310^，塔釜温度115 1；351，回流比1 5; 所述的二萃解吸塔的塔板数为20 35，压力为0. 1 0. 2MPa，塔釜温度135 155°C; 所述的真空解吸塔的塔板数为20 35，压力为0. 01 0. 2MPa，塔釜温度80 95°C ； 所述精制塔塔顶得到的异戊二烯产物中环戊二烯浓度小于lppm。
全文摘要
本发明公开了一种采用DMF混合溶剂分离碳五馏分的方法。所述的DMF混合溶剂以重量比计由二甲基甲酰胺70～98％和乙腈2～30％组成；其中二甲基甲酰胺优选80～95％；乙腈优选5～20％，将二甲基甲酰胺和乙腈按照所述比例混合即得所述的混合溶剂。所述的DMF混合溶剂在分离碳五馏分中作为萃取剂。所述方法包含以下步骤脱轻、二聚反应、预脱重、萃取精馏、解析、精制等。采用本发明所述的方法，混合溶剂的选择性增强，从而可降低萃取精馏塔的塔板数和溶剂比，降低设备投资及操作费用。
文档编号C07C7/08GK102452883SQ20101052007
公开日2012年5月16日 申请日期2010年10月22日 优先权日2010年10月22日
发明者刘智信, 廖丽华, 李东风, 李晓峰, 李琰, 程建民, 罗淑娟, 过良 申请人:中国石油化工股份有限公司, 中国石油化工股份有限公司北京化工研究院