深度好文‖裂解C5馏分分离技术的研究进展!

深度好文‖裂解C5馏分分离技术的研究进展！

深度好文‖裂解C5馏分分离技术的研究进展！ 摘要：简要介绍了C5馏分的用途以及国内外C5馏分分离技术的研究进展，叙述了几种主要分离工艺流。C5馏分分离异戊二烯环戊二烯间戊二烯；C5馏分是重要而又具有潜在应用价值的化工原料；C5馏分利用的重点也主要集中于其中的3种二烯烃上；C5馏分组成复杂，组分间沸点（作者：湖南岳阳长岭分公司信息技术管理中心 蒲承旭）。 关键词：C5馏分 分离 异戊二烯 环戊二烯 间戊二烯 C5馏分是重要而又具有潜在应用价值的化工原料。C5馏分中含有二十多种沸点接近的组分，其中利用价值高且含量较多的异戊二烯（IP）、环戊二烯（CPD）、间戊二烯（PD）3 种二烯烃约占C5馏分的50%。裂解C5馏分的产率、组成和二烯烃的含量主要取决于裂解原料的组成，裂解原料越轻，C5产率就越低。

C5馏分利用的重点也主要集中于其中的3种二烯烃上。异戊二烯主要用于合成聚异戊二烯橡胶、SIS等热塑性弹性体。目前，正在开发的以异戊二烯为原料的高附加值精细化工产品有香料、合成橡胶、化妆品、药品、杀虫剂、维生素等。环戊二烯主要用于合成C5脂肪族石油树脂、不饱和聚酯树脂、乙丙橡胶第二单体、聚双环戊二烯树脂等，正在开发的

精细化工产品是医药品、阻燃剂、光学材料等。间戊二烯主要应用于生产C5脂肪族石油树脂和环氧树脂固化剂，正在开发的用途是丁戊橡胶和乳胶。另外，从上述中间产品延伸，还可以制造路标漆、热熔胶、印刷油墨、合成涂料、黏合剂、橡胶配合剂、防水处理剂、纺织品上浆剂、工程塑料改性剂及生产溶剂油、车用汽油调和组分等。

C5馏分组成复杂，组分间沸点接近，相对挥发度较小，彼此之间又容易形成共沸物，而且双烯烃易于聚合，因此要分离出高纯度的双烯烃产品比较困难。目前，工业上广泛使用的是热二聚与共沸蒸馏或溶剂萃取蒸馏相结合的方法，即利用环戊二烯比其它C5馏分易二聚的特点，将环戊二烯二聚为双环戊二烯（DCPD），再利用双环戊二烯沸点明显高于其它C5烃沸点的特点，通过蒸馏从C5馏分中将双环戊二烯分离。而双环戊二烯可以方便地解聚得到环戊二烯。脱除环戊二烯的C5馏分再用共沸精馏法或溶剂萃取精馏法分离得到聚合级的异戊二烯，同时可以得到间戊二烯的粗产品。 1、共沸蒸馏法

共沸蒸馏法由美国Goodyear公司开发，它是利用异戊二烯和正戊烷在体比约7∶3时可形成二元共沸物的性质，然后向二元共沸物中加入溶剂把它们分开。该方法的特点是流程简单，投资成本和能耗较低，解决了萃取精馏法中由于使用溶剂带来的各种问题，由于二元共沸物相对于其它C5烃挥发

度小，共沸蒸馏需要较多的塔板数和较大的回流比。 共沸精馏分离异戊二烯流程：先将C5烃通过热二聚反应器和预脱重塔除去双环戊二烯等聚合物，再通过异戊二烯脱轻单元和脱重单元脱除轻组分和重组分，从异戊二烯脱重塔顶得到高纯度的异戊二烯—正戊烷共沸物，然后将此共沸物导入萃取精馏塔进行分离，塔顶得到正戊烷，塔釜异戊二烯和溶剂的混合物进入解析塔分离，在解析塔顶得到聚合级的异戊二烯产品，塔釜回收溶剂。该法适用于含正戊烷较多的C5馏分或正戊烷的存在对异戊二烯的加工无影响的情况。 2、溶剂萃取蒸馏法

溶剂萃取蒸馏法式利用溶剂对不同组分溶解度不同，在C5馏分中加入选择性溶剂改变C5馏分各组分间的相对挥发度，通过蒸馏分离出二烯烃。工业上萃取精馏法分离异戊二烯的萃取剂主要有乙腈（CAN）、二甲基甲酰胺（DMF）、N-甲基吡咯烷酮（NMP）、二甲基亚砜、苯胺等。 2.1 二甲基甲酰胺萃取精馏法

DMF萃取精馏法又称GPI法，由日本瑞翁公司开发成功，是目前使用最广泛的一种方法。原理是在裂解C5馏分中加入溶剂DMF，使C5变得易于分离，DMF对异戊二烯的溶解度大，选择性好，溶剂用量少，操作费用低。溶剂对设备无腐蚀，可以用碳钢。 萃取精馏分离异戊二烯流程：原料C5馏分首先通过热二聚反应器将环戊二烯二聚成双环

戊二烯，反应物在预脱重塔中蒸馏分离脱除双环戊二烯以及其它聚合物。富含异戊二烯的物流在第一萃取精馏过程分离出烷烃和单烯烃，得到化学级异戊二烯。然后在脱重塔分离出间戊二烯等其它重组分。通过二次萃取精馏将化学级异戊二烯中的炔烃除去，得到聚合级异戊二烯产品。在预脱重塔塔釜和脱重塔塔釜分别得到的富含双环戊二烯、间戊二烯的混合物流再经过精馏可以分离出高纯度的双环戊二烯、间戊二烯产品。溶剂经一汽塔、二汽塔、溶剂精制单元处理后循环使用。两段萃取精馏方法流程较长，投资成本和操作费用明显比较高，对再生溶剂的要求也比较高。 2.2 乙腈抽提法

乙腈抽提法是目前国外广泛采用的分离C5馏分的方法之一，分别由美国ESSO公司、Atlantic Richfiled公司、日本合成橡胶公司开发，基本原理与GPI法相同，只是在流程安排上有所差异，使用乙腈作为溶剂。乙腈法的工艺流程：在萃取精馏之前的流程与共沸精馏相似。从萃取精馏塔出来的物流经过脱溶剂塔和水洗塔除去乙腈后，再经过脱轻塔和脱重塔后得到聚合级的异戊二烯产品。乙腈法的特点是乙腈来源丰富，价格低廉，对设备腐蚀性小。由于乙腈黏度低，故萃取蒸馏塔的塔板效率较高。乙腈法还可以在溶剂乙腈中加入少量的其它极性物质，如DMF、NMP、二甲基亚砜、吗啉和糠醛等组成混合溶剂。可提高溶剂的选择性。

2.3 N-甲基吡咯烷酮法

NMP法由德国BASF公司开发成功，工艺流程：C5馏分先进入预洗塔洗涤，环戊二烯、1,3-戊二烯和2-丁炔等从侧线进入水洗塔1，最后从水洗塔1顶部抽出。含二烯烃的物流从预洗塔顶进入萃取单元，再经过水洗塔2和精馏塔可以得到异戊二烯产品。该法的特点是采用NMP预洗的方式除去环戊二烯、1,3-戊二烯和2-丁炔等。因不采用热二聚法除去环戊二烯，因此异戊二烯的收率较高。该方法工艺流程简单，但因溶液黏度大，异戊二烯产品纯度较低。 3、改进的分离方法 3.1 改进的乙腈抽提法

日本JSR公司对乙腈抽提法进行了改进，开发出热藕合式乙腈抽提工艺流程，该流程：将第二萃取精馏塔和脱重塔进行耦合，二萃塔省去了塔顶冷凝器，塔顶蒸汽直接进入脱重塔，脱重塔塔顶部分液相返回二萃塔作为二萃塔的回流。在脱重塔的塔顶注入水，可以把二萃塔塔顶带出的溶剂CAN洗下来，并在塔釜回收。采用这种热藕精馏技术使能耗降低了大约40%。

3.2 改进的N-甲基吡咯烷酮法

德国BASF公司对NMP法后来又进行了改进。改进工艺采用了催化加氢技术，可取消第二萃取单元，该流程：经过预处理单元的C5馏分进入萃取蒸馏塔分离，含有异戊二烯和