C馏分的分离与综合利用田.docVIP

3.1 C4馏分中丁二烯的分离 碳四馏分指含有四个碳原子的烃类混合物，主要成分有正丁烷、异丁烷、1-丁烯、异丁烯、1,3-丁二烯、顺式2-丁烯、反式2-丁烯等。碳四馏分的来源较多，其中以石油炼制过程生成的炼厂气和石油裂解过程生成的裂解气为主。但通常是以液态具有工业意义的C4烃主要有七个组分（表1），其中尤以1,3-丁二烯（以下简称丁二烯）更为重要。 组分 结构式 沸点 挥发度 正丁烷 CH3CH2CH2CH3 -0.50 1.00 异丁烷 -11.72 1.47 1-丁烯 CH3CH2CH-CH3 -6.25 1.29 顺-2丁烯 3.73 1.00 反-2-丁烯 0.88 1.08 异丁烯 -6.90 1.47 1,3丁二烯 -4.41 1.24 由上表可以看出：混合 C 4中的丁二烯、 异丁烯、 1 一丁烯沸点和相对挥发度都比较比较接近， 化学性质较活泼， 需用特殊方法分出，我们采用二甲基甲酰胺(DMF）法进行萃取精馏的方法分离出丁二烯 3.1.1 DMF法的介绍 DMF法是由日本瑞翁公司于1965年实现工业化生产。由于该工艺比较先进、成熟，世界各国都相继采用。该工艺采用第一萃取精馏工序、第二萃取精馏工序、精馏工序和溶剂回收4个工序。工艺特点是装置能力大，对原料C4的适应性强，丁二烯含量在15％～60％都可以生产出合格的产品；装置操作周期长，烃和溶剂分离容易，分离效果好，热能回收利用彻底：循环溶剂使用量小，消耗低，热稳定性和化学稳定性好，但容易引起双烯烃和炔烃的聚合，在有水分存在下有一定的腐蚀性。我国对引进的DMF法进行了多次的改进，目前已经形成了我国特色的生产工艺，并且有多套装置采用该法进行生产，在我国生产丁二烯中占据主要地位。 3.1.2 DMF分离丁二烯 用DMF作溶液从C4馏分中抽提丁二烯的方法是我国于1976年5月由日本引进了第一套年产4.5万吨的DMF法抽提丁二烯的装置。 该工艺采用二级萃取精馏和二级普通精馏相结合的流程，包括丁二烯萃取精馏，烃烃萃取精馏，普遍精馏和溶剂净化四部分。其工艺流程如图3-2 所示。 原料C4馏分气化后进入第一萃取精馏塔（l）的中部，二甲基甲酰胺则由塔顶部第七或第八板加入，其加入量约为C4馏分进料量的七倍。第一萃取精馏塔顶丁烯、丁烷馏分直接送出装置，塔釜含丁二烯、炔烃的二甲基甲酰胺进入第一解吸塔（2）。解吸塔釜的二甲基甲酰胺溶剂，经废热利用后循环使用。丁二烯、炔烃由塔顶解吸出来经丁二烯压缩机（8）加压后，进入第二萃取精馏塔（3），由第二萃取精馏塔塔顶获得丁二烯馏分，塔釜含乙烯基乙炔、丁炔的二甲基甲酰胺进入丁二烯回收塔（4）。为了减少丁二烯损失，由丁二烯回收塔顶采出含丁二烯多的炔烃馏分，以气相返回丁二烯压缩机，塔底含炔烃较多的二甲基甲酰胺溶液进入第二解吸塔（5）。炔烃由第二解吸塔顶采出，可直接送出装置，塔釜二甲基甲酰胺溶液经废热利用后循环使用，由第二萃取精馏塔顶送来的丁二烯馏分进入脱轻组分塔（6），用普通精馏的方法由塔顶脱除丙炔，塔釜液进脱重组分塔（7 )。在脱重组分塔中，塔顶获得成品丁二烯，塔釜采出重组分，主要组分是顺-2-丁烯、乙烯基乙炔、丁炔、l,2-丁二烯以及二聚物、碳五等，其中丁二烯含量小于2﹪，一般作为燃料。 图3-2 二甲基甲酰胺抽提丁二烯流程图 1-第一萃取精馏塔；2-第一解吸塔；3-第二萃取精馏塔；4-丁二烯回收塔； 5-第二解吸塔；6-脱轻组分塔；7-脱重组分塔；8-丁二烯压缩机 为除去循环溶剂中的丁二烯二聚物。将待再生的二甲基甲酰胺抽出0.5﹪，送入溶剂精制塔顶除去二聚物等轻组分，塔釜得到净化后的再生溶剂（图中未画出） 在C4馏分的分离流程中，首先需要分出丁二烯。丁二烯的分离目前主要采用萃取精馏法，其原理是从C4馏分中加入极性溶剂以扩大各组分之间的相对挥发度。此法选择性好，组分与溶剂易于分离，操作稳定，生产成本低。常用的溶剂有二甲基甲酰胺、Ν－甲基吡咯烷酮及乙腈等。二甲基甲酰胺对丁二烯的溶解能力较大，Ν－甲基吡咯烷酮的选择性最高，而乙腈的粘度、沸点和密度最低，有利于操作。目前，工业上多采用二甲基甲酰胺溶剂。但近期采用Ν－甲基吡咯烷酮溶剂的有所增加，乙腈溶剂则采用较少。丁二烯的萃取精馏分离过程，一般分为两个阶段完成，在第一级萃取精馏时，C4馏分中挥发度高的组分如丁烯及丁烷由塔顶分出，通常称为C4馏分抽余液，可作为进一步分离丁烯异构物的原料。由塔釜分出的萃取液中含有溶剂、丁二烯及少量丁烯和炔烃等杂质，将其进行汽提（即解吸），以丁二烯为主的组分由塔顶蒸出。所得粗丁二烯经第二级萃取精馏，除去其中所含的对聚合反应有害的炔烃等杂质，然后通过精馏，即可获得纯度为99.5％的聚合级丁二烯。 3.1.3 DMF法工艺的优点 （1）对原料C4的适应性