多种精馏在碳五分离中的应用分析

2017-07-18戴立珍中韩武汉石油化工有限公司湖北武汉430082

化工管理 2017年17期

关键词：异戊二烯沸点精制

戴立珍（中韩（武汉）石油化工有限公司，湖北武汉 430082）

多种精馏在碳五分离中的应用分析

戴立珍（中韩（武汉）石油化工有限公司，湖北武汉 430082）

裂解碳五馏分分离得到的异戊二烯、双环戊二烯、间戊二烯产品，在化工行业应用广泛。本文分析了普通精馏、反应精馏、萃取精馏、共沸精馏在碳五分离中的作用原理，为碳五分离生产取得更好的分离效果提供了一定的理论依据。

碳五分离;普通精馏;反应精馏;萃取精馏;共沸精馏作用原理

中韩（武汉）石油化工有限公司（以下称武汉乙烯）碳五分离装置将乙烯装置的裂解碳五馏分分离，得到了聚合级异戊二烯(IP)、双环戊二烯(DCPD)和间戊二烯(PD）产品。异戊二烯主要用于合成橡胶；双环戊二烯可以制备树脂，间戊二烯可以制备环氧树脂固化剂、丁戊橡胶等[1]。

由于原料及产品的性质不同和对质量要求的差异，碳五分离装置使用了普通精馏、萃取精馏、共沸精馏、反应精馏[2]等精馏方式。本文分析了这些精馏方式的作用原理。

1 碳五分离装置原料组成

武汉乙烯碳五馏分含有烷烃、烯烃、双烯烃等二十多种组分，各组分不仅沸点相近，相对挥发度小，有些组分间还能形成共沸物（如异戊二烯和正戊烷）,而且双烯烃化学性质活泼，易于发生自聚或共聚，所以碳五分离装置使用的是DMF萃取精馏法与普通精馏、恒沸精馏、反应精馏与热二聚反应相结合的方法。

表1 碳五馏分中各物质质量分数及性质一览表

注：1、无溶剂数据系40℃时纯物质的饱和蒸汽压和同一温度下异戊二烯的蒸汽压之比。2、溶剂存在下的数据系50℃,75%(质量)溶剂组成下测定的数据。

2 多种精馏方式的作用原理

表2 武汉乙烯碳五分离装置各塔作用及原理表

2.1 普通精馏

预脱轻塔、脱重塔、脱轻塔、C5蒸出塔、间戊二烯精制塔、双环戊二烯精制塔使用的是普通精馏。

预脱轻塔主要是脱除与异戊二烯的沸点相差较大（＞10℃）的组分，如碳四、3-甲基-丁烯-1及大部分的炔烃，以减轻萃取单元中脱除这些物质的负担。

脱重塔主要是将粗异戊二烯中沸点高于异戊二烯及少量沸点跟IP相近的CPD热二聚成DCPD脱除，得到纯度98 wt.%以上的化学级异戊二烯。

脱轻塔的主要作用是精分异戊二烯，脱除2-丁炔，即得聚合级异戊二烯产品。

碳五蒸出塔初步分离PD和C6、DCPD，间戊二烯精制塔精制粗间戊二烯中，脱除全部戊炔-1，得到树脂级PD产品。双环戊二烯精制塔精分DCPD，脱除微量C6，得到聚酯级双环戊二烯。DCPD沸点高(170℃),为防止因温度过高，DCPD解聚成CPD，造成DCPD损失加大，所以双环戊二烯精制塔为减压精馏塔，DCPD为塔釜提馏段侧线液相采出。

2.2 反应精馏

武汉乙烯碳五分离预脱重塔使用了新型垂直筛板［3］，去掉了传统工艺中的反应器，让CPD在预脱重塔中自聚并分离，实现反应精馏，同时在塔顶连续注入阻聚剂，此举有效地抑制除CPD二聚反应外的其它二聚反应，从而减少了副产物的产生，实现了良好的分离效果。

2.3 萃取精馏

本装置采用以DMF(N，N-二甲基甲酰胺)为萃取剂的萃取精馏法，经过两级萃取精馏，分离跟异戊二烯沸点相近的烷烃、烯烃、炔烃等组分后，最终得到纯度在99.5wt%以上的聚合级异戊二烯产品。预脱重塔顶组分（IP为43 wt.%～51 wt%，CPD≤5 wt.%）进入第一萃取精馏塔，脱除烷烃及单烯烃组分后，得到的塔釜主要组分为DMF和异戊二烯(含有环戊烯、丁炔-2、环戊二烯、戊炔-1、异戊烯炔等杂质)。在经过第一汽提塔解析萃取剂DMF和脱重塔脱除CPD等后，得到纯度98 wt%以上的化学级异戊二烯。在第二萃取精馏塔，脱除其中的CPD及异戊烯炔后，进入脱轻塔脱除2-丁炔后得到聚合级异戊二烯产品。

2.4 共沸精馏

共沸精馏指在被分离的物系中加入共沸剂，该共沸剂能和物系中一个或几个组分形成具有最低沸点的恒沸物，使被分离物质间的沸点差(或相对挥发度)增大从而达到分离的目的。碳五分离装置使用过后的粗萃取剂进入萃取剂精制塔，利用水与DCPD(沸点170℃)、多聚物形成具有比DMF沸点153℃还低的共沸物的特点，将DCPD和多聚物从塔顶脱除，塔釜则得到纯度99.5wt%以上的纯萃取剂[4]。精制后的萃取剂供萃取系统循环使用。