一种利用反应精馏的ＮＭＰ法一段萃取精馏分离碳五馏分的方法技术

本发明专利技术公开了一种ＮＭＰ法一段萃取精馏分离碳五馏分的方法。该方法包括：脱轻、脱重、萃取精馏、汽提和精制步骤；其中在脱轻步骤，利用异戊烷将大部分炔烃从塔顶带走；在萃取精馏步骤中采用ＮＭＰ与盐溶液的混合溶剂作萃取剂；在脱轻、脱重等步骤采用反应精馏过程。本发明专利技术的方法改进了萃取剂，提高了萃取剂的选择性；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。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种碳五馏分的分离方法，更具体地说，本专利技术涉及一种以 NMP(N-methyl pyrrolidone, N-甲基吡咯烷酮)与盐溶液的混合溶剂作为萃取剂的一段萃 取精馏分离碳五馏分的方法。
技术介绍
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。乙腈抽提法，简称ACN法，是国外广泛采用的C5馏分分离方法之一。乙腈法的特 点是来源丰富，价格低廉，对设备腐蚀小。由于乙腈粘度低，故萃取蒸馏塔的塔板效率较高。 同时由于沸点低，使系统温度较低，可以节省能耗。乙腈法的缺点是溶剂选择性较低，要求 理论板数较高，并且回流比较大，沸点低虽然会使能耗较低，但同时也使产品夹带少量溶 齐U，需要水洗。DMF法又称GPI法，最早由日本瑞翁公司于1971年开发。DMF法的缺点是溶 剂稳定性较差，极易水解、热容高、沸点高。并且，DMF的毒性相对较高，对操作人员的身体 健康有着潜在的不良影响。NMP法由德国BASF公司开发成功。相比其他溶剂，NMP具有更 好的选择性和对二烯烃的溶解能力，可以很好地将异戊二烯与环戊二烯、炔烃等分离开来， 所需理论板数少，稳定性较好，能较好地抑制水解，由于沸点高从而溶剂消耗量少于其他溶 齐U，并且不与水形成共沸物，废水易于生化处理。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，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，第二萃取精馏塔釜的异戊二烯和溶剂进入后面的第二汽提塔和真空汽提塔， 汽提出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。来自预脱重塔 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。CN1412165A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。该专利技术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。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。该专利技术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选择加氢单元，对于一些没有氢气来源的工厂不是很 方便，同样还存在产品质量和装置的操作周期受催化剂性能限制的问题。综上所述，现有工艺存在着溶剂选择性较差、流程复杂、操作困难等问题，需要开 发一种流程简单的混合碳五馏分的分离方法。
技术实现思路
本专利技术为了解决现有碳五馏分离工艺存在的问题，提出了以含NMP的混合溶剂作 萃取剂、取消二段萃取精馏、采用反应精馏技术的碳五馏分一段萃取精馏分离工艺。具体的，本专利技术的一段萃取精馏分离混合碳五馏分的方法，包括以下步骤(1)脱轻将混合碳五馏分送入脱轻塔，经反应精馏过程，包括碳四组分、异戊烷 和炔烃的轻组分从塔顶采出；包括异戊二烯、环戊二烯、双环戊二烯和间戊二烯的物料从塔 釜引出；(2)脱重所述的包括异戊二烯、环戊二烯、双环戊二烯和间戊二烯的物料进入脱 重塔，经反应精馏过程，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在内的重组分从塔釜采出；(3)萃取精馏包括异戊二烯、戊烷、戊烯在内的物流进入萃取精馏塔中部，溶剂 从萃取精馏塔上部进入，在含N-甲基吡咯烷酮(NMP)的溶剂存在下进行萃取精馏，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；所述的含NMP的溶剂为 NMP和盐溶液的混合溶剂，NMP与盐溶液的体积比为(100 1000) 1 ；(4)汽提所述的富含异戊二烯的溶剂物料进入汽提塔进行分离，包含异戊二烯 及少量环戊二烯、间戊二烯的物料从汽提塔塔顶采出，溶剂从汽提塔塔釜采出，循环回萃取 精馏塔；(5)精制由所述的汽提塔塔顶得到的包含异戊二烯的物料进入异戊二烯精制 塔，经反应精馏过程，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，从异戊二烯精制塔塔顶采出异戊二烯产品，从异戊二烯精制塔塔釜采出包括环戊二烯、间 戊二烯及双环戊二烯的物流；所述反应精馏过程是指在精馏过程中环戊二烯发生二聚反应生成双环戊二烯。在所述的步骤(1)和步骤(2)中脱轻塔和脱重塔均为反应精馏塔，环戊二烯在塔 内发生二聚反应生成双环戊二烯。脱轻塔中环戊二烯的转化率可达70%以上，在脱重塔中 环戊二烯的转化率可达90%以上。经过脱轻塔和脱重塔两个反应精馏塔后，环戊二烯的总 转化率可达95%以上，间戊二烯在脱重塔塔釜的回收率达95%以上。在所述的步骤(1)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，塔顶炔烃的回收率为99%以 上。在本专利技术中，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，通过调节理论板数、进料流量和回流比等参数，来实现本发 明的方法中各个塔的分离目的。对于反应精馏塔，为了有利于环戊二烯二聚反应的发生，操 作参数的确定要有利于尽可能地进行二聚反应，如选择较高的回流比等。优选，所述的脱轻塔的理论板数为100 140，回流比为10 20。优选所述的脱重塔的理论板本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种一段萃取精馏分离混合碳五馏分的方法，其包括以下步骤：（１）脱轻：将混合碳五馏分送入脱轻塔，经反应精馏过程，包括碳四组分、异戊烷和炔烃的轻组分从塔顶采出；包括异戊二烯、环戊二烯、双环戊二烯和间戊二烯的物料从塔釜引出；（２）脱重：所述的包括异戊二烯、环戊二烯、双环戊二烯和间戊二烯的物料进入脱重塔，经反应精馏过程，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在内的重组分从塔釜采出；（３）萃取精馏：包括异戊二烯、戊烷、戊烯在内的物流进入萃取精馏塔中部，溶剂从萃取精馏塔上部进入，在含Ｎ－甲基吡咯烷酮（ＮＭＰ）的溶剂存在下进行萃取精馏，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；所述的含ＮＭＰ的溶剂为ＮＭＰ和盐溶液的混合溶剂，ＮＭＰ与盐溶液的体积比为（１００～１０００）∶１；（４）汽提：所述的富含异戊二烯的溶剂物料进入汽提塔进行分离，包含异戊二烯及少量环戊二烯、间戊二烯的物料从汽提塔塔顶采出，溶剂从汽提塔塔釜采出，循环回萃取精馏塔；（５）精制：由所述的汽提塔塔顶得到的包含异戊二烯的物料进入异戊二烯精制塔，经反应精馏过程，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，从异戊二烯精制塔塔顶采出异戊二烯产品，从异戊二烯精制塔塔釜采出包括环戊二烯、间戊二烯及双环戊二烯的物流；所述反应精馏过程是指在精馏过程中环戊二烯发生二聚反应生成双环戊二烯。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：刘智信，李东风，程建民，廖丽华，李晓峰，过良，王婧，李琰，
申请(专利权)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，
类型：发明
国别省市：11[中国|北京]