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五碳烃及其衍生物--全球性商机

一、前言

从蒸气裂解工场分离出的碳五馏份中含有一些非常有用的物质，在经过下游加工后可转

化为一系列高附加价值的衍生物，一些大公司透过前瞻性的全球策略和全面性的下游整合，

在已建立的产销体系下，通常都成功地为彼此创造了利润丰厚的事业。

轻油或其它的重质油料经由蒸气裂解后可产生乙烯、丙烯、四碳烃和裂解汽油(pyrolysis

gasoline)，自裂解汽油中又可分馏出碳五、碳六至碳八和碳九馏份。碳五馏份中含有烷烃、

烯烃、环烷烃、环烯烃、双烯烃、环双烯烃、炔烃、烯炔烃等三十多种成份。透过一般或特

殊的蒸馏操作，即可将高经济价值的五碳烃分子一一分离出来。

以分离纯化后的五碳烃为原料可生产树脂、橡胶、石油树脂、热塑性弹性体、燃料、溶剂、

汽油添加剂、塑料添加剂、环氧树脂固化剂、阻燃剂、农药、香料和医药等多种石油化学品、

特用化学品、精细化学品和医药化学品，其应用范围非常广泛，包括轮胎、接着剂、润滑剂、

油墨、颜料、涂料及塑料、建筑材料、运动器材、农业、卫生、医疗和民生用品等方面。

其中需求量最高的五碳烃分子依序为异戊二烯(isoprene,2-methylbutadiene)、环戊二烯

(cyclopentadiene,CPD)与其双分子聚合体─双环戊二烯(dicyclopentadiene,DCPD)、间戊二烯

(piperylene,1,3-pentadiene)、2-甲基-2-丁烯(2-methyl-2-butene,(-isoamylene)和1-戊烯

(1-pentene)，其分子化学结构式如图一所示。但欲分离纯化上述任何一种五碳烃分子却不是

一个简单的工程，并且需要为数可观的投资。

碳五馏份的品质和组成取决于蒸气裂解工场的进料成份和裂解程度。若以轻油作为进

料，在一般标准裂解制程下，碳五馏份通常包含重量百分比22%的双环戊二烯、18%的异戊

二烯、16%的间戊二烯和少量但多种类的其它成份，碳五馏份的产量一般约为乙烯产量的

10～20%，因此一座年产量50万公吨乙烯的裂解工场可副产碳五馏份5～10万公吨／年，

从中约可分离出高经济价值的五碳烃分子3～6万公吨／年。

目前中油碳五馏份的年产量已超过10万公吨，五碳烃的全球市场正迅速蓬勃地发展，因

此不论是上、中、下游的各种化工产业，对于五碳烃的生产制造或衍生利用，都充满了引人

注目的商机。

二、分离与纯化

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视分离步骤的特性和产品规格的需要而异，五碳烃各成份可纯化为数种不同的浓度。异戊二

烯可以是60%的浓缩液，或是超过99.5%的高纯度产品；双环戊二烯的浓度规格有好几种，

从75%或更低浓度的浓缩液，经中等纯度85%，到高纯度94%，当然也可再进一步纯化为

99%极高纯度品级的环戊二烯；间戊二烯的成品浓度比较烯薄，通常为60%至75%；高纯度

2-甲基-2-丁烯虽然可从蒸气裂解工场碳五馏份中直接纯化而得，但一般还是以分解第三戊基

甲基醚(tert-amylmethylether,TAME)来制造。高纯度1-戊烯现在已经可以从合成气(synthesis

gas)经FischerTropsch制程合成α-烯烃的产品中分离得到，此制程由南非的Sasol首创。

在制程开发与设计以取得任何一种五碳烃成份时，一般策略乃先拿走一些环戊二烯及其双聚

体。碳五馏份通常在一个特制的反应器中于120℃左右，先〝吸热〞一阵子，使得部份的环

戊二烯双聚成为双环戊二烯，再利用蒸馏技术自塔顶移去其它所有的碳五馏份，当然也会同

时蒸走一些环戊二烯，此时纯度94%的双环戊二烯便可从塔底得到。

在分离其它的五碳烃之前，还须尽可能地除净残余的环戊二烯和双环戊二烯，以类似的方