异戊二烯的生产技术现状及市场分析

缪淑琴　谢桂辉

摘 要：异戊二烯是生产异戊橡胶的主要原料之一，其消耗量占异戊二烯总量的95%。世界各国对异戊二烯的需求量极大。我国生产异戊二烯的方法主要是从热裂解制备乙烯的中间产物中提取，分离方法主要有抽提法、合成法及萃取精馏法等。而国外生产异戊二烯的方法还有脱氢法，分别为一步脱氢法和两步脱氢法，且两步脱氢法已实现工业化。

关键词：异戊二烯;抽提法;合成法;脱氢法

0 引言

异戊二烯又称2-甲基-1，3-丁二烯，是一种无色有刺激性气味的液体，具有熔点低、沸点低，不溶于水，微溶于苯，易溶于乙醇和乙醚等性质。

目前，工业上主要利用异戊二烯制备丁苯橡胶和顺式聚异戊二烯橡胶，异戊二烯可通过高温裂解石油气制取，或由异戊烷、异戊烯等脱氢制取。异戊二烯在各个工业化国家具有较好的市场前景，本文将对异戊二烯的生产技术及市场前景展开阐述。

1 异戊二烯的生产技术

1.1 异戊二烯的分离技术

异戊二烯是裂解碳五馏分中价值最高的主要成分之一，其分离方法有萃取精馏法和共沸精馏法，萃取精馏的基本原理是依据碳五馏分中各成分对萃取剂的溶解度不同而改变各组分的相对挥发度，从而利用精馏分离的方法得到异戊二烯产品。工业上萃取精馏的方法主要有DMF法、乙腈法（CAN）、N-甲基吡咯烷酮法、苯胺法及二甲基亚砜等方法[2]。

1.1.1 DMF萃取精馏法

DMF法是目前国内使用最广泛的一种方法，我国对C5馏分分离技术的研究始于20世纪70年代初，由中国石化北京化工研究院等多家单位进行开发研究，于1992年在中国上海石油化工股份有限公司建成了国内第一套25kt/a DMF法分离异戊二烯的示范裝置[1]。经过多次改进提升，于2009年又在该厂建成了150kt/a的分离装置。DMF法萃取分离的工艺流程主要包括原料预处理工段、第一萃取精馏工段、第二萃取精馏工段、间戊二烯、环戊二烯的精制工段、萃取剂的回收与精制等工段[6]。经过比较分析，DMF萃取精馏法的选择性、转化率均高于其他分离方法，可以得到高纯度的异戊二烯。

1.1.2 乙腈萃取精馏法

乙腈萃取分离法是目前国外使用最多的方法之一，日本合成橡胶公司、ExxobMobil、Shell等公司均成功开发了乙腈分离法生产异戊二烯的生产工艺，并建成工业化装置投入生产[4]。在国内，吉林有限责任公司首先开发了成套的CAN萃取分离技术，并完成了250kt/a的工艺软件包的编制工作[3]，但该工艺在我国仍未实现工业化。该工艺的分离流程与DMF法的分离流程相似，但是，由于乙腈组分的沸点比二甲基甲酰胺的沸点低81.7℃，因此，在CAN萃取精馏塔中的操作温度比在DMF精馏塔中的操作温度低3040℃。且CAN萃取精馏分离法的操作成本低，消耗的能量少，故CAN萃取分离法更为经济。此外，CAN法的运行周期较长。

1.1.3 共沸精馏法

C5馏分中包含的各组分的沸点均较低，且各组分沸点相近，其中异戊二烯和正戊烷可以形成共沸物，共沸物的温度可达33.6℃，共沸物中含有73%异戊二烯， 27%正戊烷。共沸精馏法最早是由美国固特异公司开发，可以得到异戊二烯和正戊烷的共沸物[3]，但该工艺流程在国外仍未见报道。共沸精馏分离法具有工艺流程简单，能耗低等优点。但是该工艺对设备强度的要求较高且产品的分离纯度较低。

1.2 异戊二烯的合成技术

合成法主要包括丙烯二聚法和乙炔--丙酮法。其中，丙烯二聚法反应可分为丙烯二聚反应、异构化反应和脱甲基反应等[8]。该生产方法对原料的纯度要求不高，一般有40%的丙烯就能够满足生产要求。这种生产方法的第一步反应中丙烯转化率可以达到60%95%，异戊二烯收率可以达到95%;第二步反应中异戊二烯的收率可以达到90%[9]。异戊二烯的收率以原料计为70%，最终产品含量可以达到99%[7]。是一种较好的合成异戊二烯的方法。

1.3 异戊二烯脱氢技术

1.3.1 一步脱氢法制备异戊二烯

异戊烷一步脱氢法生产异戊二烯最早是由美国德利公司研发的，该工艺方法已从实验室阶段过渡到了试验阶段，但至今仍未实现工业化[2]。其工艺流程主要含有原料工段、正戊烷异构化工段、异戊烷一步脱氢工段、异戊二烯分离与精制等工段。一步脱氢反应对催化剂的要求极高，一步脱氢反应的温度可以达到630℃左右，因此所选催化剂的极限温度应该高于630℃，保证催化剂的稳定性。该工艺流程较两步脱氢法简单，可以减生产设备，节约设备成本及固定投资等。经研究分析，该生产方法的选择性为32%，产品收率仅为28%[6]，产品纯度较低，故该生产工艺还未实现工业化。

1.3.2 两步脱氢法制备异戊二烯

异戊烷两步脱氢法制备异戊二烯仅在前苏联时期建成了6000kt/a的生产装置。异戊烷两步脱氢法的生产工艺与一步脱氢的生产流程相近。相比一步脱氢法，两步脱氢法具有生产工艺复杂，反应设备多，生产成本高，选择性低，产品纯度低等缺点。目前，两步脱氢法生产异戊二烯工艺已实现工业化。

2 异戊二烯的国内外市场现状

目前，在国内异戊二烯是生产合成丁基橡胶、异戊橡胶、SIS等产品的主要原料。这三种产品占异戊二烯消耗量总量的95%。近几年，由于国内市场天然橡胶供不应求，自给率降至20%左右，使天然橡胶的市场价格持续上升，异戊橡胶代替天然橡胶已具备市场价格优势[5]。为了满足国内异戊橡胶生产的需求及天然橡胶的供给，在今后几年，我国将计划建设多套生产异戊橡胶的生产装置，另外，随着我国乙烯工业的快速发展，乙烯工业已成为仅次于美国第二的产业大国，碳五馏分资源也随着丰富，这为生产异戊二烯提供了可靠的资源保障。因此，在国内异戊二烯的市场前景较为乐观。在国外，美国、日本裂解C5馏分的利用率极高，可以达到70%和80%。据统计，国外异戊二烯的总生产能力已超过2万t/a，C5资源的利用已成为一种新的全球商机。因此，在国内外异戊二烯的需求量都比较大，原料来源较为广泛，异戊二烯具有较为乐观的生产市场前景。

3 总结

异戊二烯作为重要的化工原料，主要是从裂解的C5馏分中提取的。目前，异戊二烯被分离出来后主要用来生产合成橡胶及一些精细化工品。随着国内外异戊二烯产业的不断发展和应用领域的不断拓展，因此，增加异戊二烯的产量迫在眉睫。本文通过对生产异戊二烯方法的比较，最终从选择性、转化率、产品纯度等多方面考虑，生产异戊二烯最经济可行的方法为DMF萃取精馏法。

参考文献：

[1]刘明辉，翁惠新，曾佑富.裂解C5馏分的利用综述[J].石油与天然气化工，2005，34（3）：168-171.

[2]季东风，马立国.裂解碳五馏分分离技术的研究进展[J].石油化工，2007，36（8）：755-761.

[3]叶国帧.国内外C5资源的综合利用现状及发展趋势[J].技术经济，2008，24（30）：58-61.

[4]廖丽华，张祝蒙，程建民，等.加盐NMP法萃取精馏分离裂解碳五馏分[J].石油化工，2010，39（2）：167-172.

[5]田保亮，李普阳，徐宏芬等.一种裂解碳五馏分的分离方法[P].中国：1412165A.2003.

[6]钱伯章，朱建芳.国内裂解C5馏分的综合利用及发展前景分析[J].石化技术与应用，2006，26（1）：86-90.

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[8]廖丽华，张祝萌，程建民，等.加盐NMP法萃取精馏馏分[J].石油化工，2010，39（2）：167-172.

[9]文金虎，包宗宏.裂解C5馏分分离技术的研究进展[J].化工进展，2010，29（2）：205-210.

作者简介：

缪淑琴（1997- ），女，汉族，籍贯：甘肃省白银市，学历：本科，兰州理工大学。