多種精餾在碳五分離中的應用分析

戴立珍（中韓（武漢）石油化工有限公司，湖北 武漢 430082）

多種精餾在碳五分離中的應用分析

戴立珍（中韓（武漢）石油化工有限公司，湖北 武漢 430082）

裂解碳五餾分分離得到的異戊二烯、雙環戊二烯、間戊二烯產品，在化工行業應用廣泛。本文分析了普通精餾、反應精餾、萃取精餾、共沸精餾在碳五分離中的作用原理，為碳五分離生產取得更好的分離效果提供了一定的理論依據。

碳五分離;普通精餾;反應精餾;萃取精餾;共沸精餾作用原理

中韓（武漢）石油化工有限公司（以下稱武漢乙烯）碳五分離裝置將乙烯裝置的裂解碳五餾分分離，得到了聚合級異戊二烯(IP)、雙環戊二烯(DCPD)和間戊二烯(PD）產品。異戊二烯主要用于合成橡膠；雙環戊二烯可以制備樹脂，間戊二烯可以制備環氧樹脂固化劑、丁戊橡膠等[1]。

由于原料及產品的性質不同和對質量要求的差異，碳五分離裝置使用了普通精餾、萃取精餾、共沸精餾、反應精餾[2]等精餾方式。本文分析了這些精餾方式的作用原理。

1 碳五分離裝置原料組成

武漢乙烯碳五餾分含有烷烴、烯烴、雙烯烴等二十多種組分，各組分不僅沸點相近，相對揮發度小，有些組分間還能形成共沸物（如異戊二烯和正戊烷）,而且雙烯烴化學性質活潑，易于發生自聚或共聚，所以碳五分離裝置使用的是DMF萃取精餾法與普通精餾、恒沸精餾、反應精餾與熱二聚反應相結合的方法。

表1 碳五餾分中各物質質量分數及性質一覽表

注：1、無溶劑數據系40℃時純物質的飽和蒸汽壓和同一溫度下異戊二烯的蒸汽壓之比。2、溶劑存在下的數據系50℃,75%(質量)溶劑組成下測定的數據。

2 多種精餾方式的作用原理

表2 武漢乙烯碳五分離裝置各塔作用及原理表

2.1 普通精餾

預脫輕塔、脫重塔、脫輕塔、C5蒸出塔、間戊二烯精制塔、雙環戊二烯精制塔使用的是普通精餾。

預脫輕塔主要是脫除與異戊二烯的沸點相差較大（＞10℃）的組分，如碳四、3-甲基-丁烯-1及大部分的炔烴，以減輕萃取單元中脫除這些物質的負擔。

脫重塔主要是將粗異戊二烯中沸點高于異戊二烯及少量沸點跟IP相近的CPD熱二聚成DCPD脫除，得到純度98 wt.%以上的化學級異戊二烯。

脫輕塔的主要作用是精分異戊二烯，脫除2-丁炔，即得聚合級異戊二烯產品。

碳五蒸出塔初步分離PD和C6、DCPD，間戊二烯精制塔精制粗間戊二烯中，脫除全部戊炔-1，得到樹脂級PD產品。雙環戊二烯精制塔精分DCPD，脫除微量C6，得到聚酯級雙環戊二烯。DCPD沸點高(170℃),為防止因溫度過高，DCPD解聚成CPD，造成DCPD損失加大，所以雙環戊二烯精制塔為減壓精餾塔，DCPD為塔釜提餾段側線液相采出。

2.2 反應精餾

武漢乙烯碳五分離預脫重塔使用了新型垂直篩板［3］，去掉了傳統工藝中的反應器，讓CPD在預脫重塔中自聚并分離，實現反應精餾，同時在塔頂連續注入阻聚劑，此舉有效地抑制除CPD二聚反應外的其它二聚反應，從而減少了副產物的產生，實現了良好的分離效果。

2.3 萃取精餾

本裝置采用以DMF(N，N-二甲基甲酰胺)為萃取劑的萃取精餾法，經過兩級萃取精餾，分離跟異戊二烯沸點相近的烷烴、烯烴、炔烴等組分后，最終得到純度在99.5wt%以上的聚合級異戊二烯產品。預脫重塔頂組分（IP為43 wt.%～51 wt%，CPD≤5 wt.%）進入第一萃取精餾塔，脫除烷烴及單烯烴組分后，得到的塔釜主要組分為DMF和異戊二烯(含有環戊烯、丁炔-2、環戊二烯、戊炔-1、異戊烯炔等雜質)。在經過第一汽提塔解析萃取劑DMF和脫重塔脫除CPD等后，得到純度98 wt%以上的化學級異戊二烯。在第二萃取精餾塔，脫除其中的CPD及異戊烯炔后，進入脫輕塔脫除2-丁炔后得到聚合級異戊二烯產品。

2.4 共沸精餾

共沸精餾指在被分離的物系中加入共沸劑，該共沸劑能和物系中一個或幾個組分形成具有最低沸點的恒沸物，使被分離物質間的沸點差(或相對揮發度)增大從而達到分離的目的。碳五分離裝置使用過后的粗萃取劑進入萃取劑精制塔，利用水與DCPD(沸點170℃)、多聚物形成具有比DMF沸點153℃還低的共沸物的特點，將DCPD和多聚物從塔頂脫除，塔釜則得到純度99.5wt%以上的純萃取劑[4]。精制后的萃取劑供萃取系統循環使用。

3 結語

(1)普通精餾主要用于原料預處理;粗IP提純;化學級IP中CPD脫除;PD和DCPD粗制、精制。

(2)反應精餾主要用于原料預處理，將CPD二聚成DCPD，減輕萃取精餾主流程的負擔。

(3)萃取精餾為主要精餾方式，降低了碳五分離裝置的建設費用及生產能耗物耗；脫除了沸點跟異戊二烯相近的烷烴、烯烴、炔烴等組分，得到了聚合級異戊二烯產品。

(4)共沸精餾用于萃取劑DMF的提純過程，萃取劑的循環利用，降低了生產能耗物耗，減少了環境污染。

[1]郭強,王曉琴,趙弋嘉.碳五分離技術及雙環戊二烯的發展前景[J].新材料產業,2010,8:64-68.

[2]周召方.碳五分離工藝中的反應精餾技術[J].乙烯工業, 2014,26(1):24-27.

[3]郭世鵬.反應精餾在碳五分離中的應用實例分析[J].山東化工,2014,43(7):123-125.

[4]馬立國.DMF法碳五裝置溶劑回收系統流程改進與優化[J],乙烯工業,2014,26(2):43-46.

戴立珍(1983-)，女，湖北十堰人，漢族，現職稱：助理工程師，學歷：碩士，研究方向：碳五分離生產操作。