專利名稱：用乙腈系列混合溶劑分離丁烷與丁烯的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用乙腈系列混合物作溶劑，萃取精餾分離丁烷與丁烯的方法。
背景技術(shù)：
用于萃取精餾分離丁烷與丁烯的極性溶劑有很多，如用氮-甲酰嗎啉、嗎啉、氮-甲酰嗎啉與嗎啉混合物、環(huán)丁砜、氮-甲基吡咯烷酮等，但在操作中無法避免以下幾個難題一、溶劑對待分離的碳四混合物溶解度小，萃取精餾塔內(nèi)很大部分處于雙液相的狀態(tài)，塔內(nèi)流動狀態(tài)差，傳質(zhì)效率低，為達(dá)到分離目的必須增加塔的高度，增加塔內(nèi)構(gòu)件，提高溶劑/碳四進(jìn)料比，特別是用于高烯烴(烯烴含量大于80％)碳四混合物的分離時(shí)，溶劑/碳四進(jìn)料比高達(dá)20～22；二、為使塔頂溫度45℃左右，必須使萃取精餾塔(附圖1塔)塔壓在0.5MPa(G)左右，汽提塔(附圖2塔)塔壓0.4MPa(G)左右，此時(shí)汽提塔塔釜溫度很高，如嗎啉與氮-甲酰嗎啉混合物作溶劑時(shí)，汽提塔塔釜溫度高達(dá)210～250℃，必須用導(dǎo)熱油加熱，并且產(chǎn)生大量類似焦油的殘?jiān)?，造成溶劑損耗和丁烯收率下降；因此已有的分離丁烷與丁烯的方法投資和操作費(fèi)用都很高。
甲乙酮系列混合溶劑萃取精餾分離丁烷與丁烯的方法(ZL00136535.5)，可以綜合甲乙酮與N-甲酰嗎啉等極性溶劑各自的優(yōu)點(diǎn)，解決上述問題，但由于甲乙酮極性弱，混合溶劑的選擇性低，因此萃取精餾塔塔板數(shù)仍然很高(70～100塊理論板)，溶劑比也很大(13～19)，因此優(yōu)選新的溶劑體系仍是C4分離的重要課題。
本發(fā)明的任務(wù)是建立一種新的分離方法，即找到一種新的溶劑，能夠提高丁烷與丁烯的相對揮發(fā)度，改善萃取精餾塔內(nèi)傳質(zhì)狀況，降低溶劑/碳四進(jìn)料比，降低塔釜的操作溫度，使用較廉價(jià)的蒸汽熱源加熱，從而達(dá)到降低投資和操作費(fèi)用的目的。
乙腈是一種非常常用的溶劑，其特點(diǎn)是粘度小、沸點(diǎn)低，本身可以作為溶劑用于碳四分離。缺點(diǎn)是其烷烴與烯烴的相對揮發(fā)度貢獻(xiàn)小，選擇性差，因此乙腈作溶劑萃取精餾分離碳四烷烴與烯烴時(shí)，投資和能耗相對較大。為改善乙腈的選擇性常在乙腈中加入水。加水乙腈萃取精餾工藝有如下問題(1)水的加入影響了溶劑對C4的溶解能力，因此水加入量不能太大；(2)水、乙腈形成共沸，塔頂產(chǎn)品中乙腈含量很高，必須水洗，因此投資很大。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明專利采用乙腈與有機(jī)極性溶劑如氮-甲酰嗎啉、嗎啉、環(huán)丁砜、氮-甲基吡咯烷酮、N，N-二甲基甲酰胺等的混合物作溶劑，用萃取精餾的方法分離丁烷與丁烯，其優(yōu)點(diǎn)在于綜合了乙腈與極性溶劑各自的優(yōu)勢，取長補(bǔ)短，既保留了乙腈有較低的沸點(diǎn)的優(yōu)勢，又具有極性溶劑提高烷烴與烯烴相對揮發(fā)度的優(yōu)點(diǎn)，既改善了塔內(nèi)的傳質(zhì)狀況，提高了分離效率，又減少了理論塔板數(shù)，降低了溶劑比，且降低了塔釜操作溫度。實(shí)驗(yàn)表明各種不同的碳四混合物組成，都可以用乙腈與極性溶劑如氮-甲酰嗎啉嗎啉、環(huán)丁砜、氮-甲基吡咯烷酮、N，N-二甲基甲酰胺等混合物作溶劑，用萃取精餾的方法進(jìn)行分離，溶劑/碳四比為6～15，最佳的溶劑/碳四比因碳四混合物的組成和塔高的不同而有所變化，萃取精餾塔塔壓0.45～0.55MPa(G)左右，塔頂溫度45℃左右，汽提塔塔壓0.35-0.45MPa(G)左右，塔頂溫度45℃左右，兩塔塔釜操作溫度均低于170℃。實(shí)驗(yàn)表明乙腈與氮-甲酰嗎啉、乙腈與混合嗎啉、乙腈與環(huán)丁砜、乙腈與氮-甲基吡咯烷酮、乙腈與嗎啉、N，N-二甲基甲酰胺等等的混合物都可以作溶劑分離丁烷與丁烯，乙腈在混合溶劑中含量可以為5～95％(重量)。優(yōu)選的溶劑是乙腈與氮-甲酰嗎啉混合溶劑。
本發(fā)明的方法可參考附圖，待分離丁烷與丁烯混合物(3)由萃取精餾塔(1塔)中部加入，乙腈系混合溶劑(4)由1塔的上部加入，丁烷(7)從1塔的頂部采出，含有烯烴的溶劑(富溶劑8)從1塔的底部采出后引至后接的汽提塔(2塔)中，通過蒸餾將烯烴與溶劑分離，烯烴(5)從2塔塔頂采出，溶劑(6)從2塔塔釜采出，又被重新引入1塔循環(huán)使用。
上述萃取精餾的方法已成功應(yīng)用于各種原料組成的丁烷與丁烯混合物的分離，適用的碳四組成為總烯烴含量10～95％(重量)。
本發(fā)明的特點(diǎn)為1)采用乙腈與極性溶劑如氮-甲酰嗎啉、嗎啉、環(huán)丁砜、氮-甲基吡咯烷酮、N，N-二甲基甲酰胺等的混合物作溶劑分離丁烷與丁烯；2)萃取精餾塔和汽提塔都在加壓下操作，塔頂45℃左右；3)塔釜溫度均低于170℃，可以采用較廉價(jià)的蒸汽加熱；4)溶劑粘度小，塔內(nèi)基本無發(fā)泡現(xiàn)象。
使用本專利方法所生產(chǎn)的丁烯的濃度可以達(dá)97％(重量)左右，必要時(shí)可以高于97％達(dá)到99％，這主要由溶劑比和塔板數(shù)而定。
以下是本專利的一個實(shí)例。
實(shí)例所處理的碳四混合物為醚化后碳四，即生產(chǎn)MTBE后的混合C4，所用溶劑甲乙酮和氮-甲酰嗎啉混合物比例為5/95～95/5(重量％)。
所用萃取精餾塔(1塔)為填料塔材質(zhì)不銹鋼，塔徑50mm，填料為不銹鋼絲網(wǎng)填料；汽提塔(2塔)也為填料塔材質(zhì)碳鋼，塔徑50mm，填料為θ環(huán)填料；兩塔均絕熱保溫；混合C4由1塔的中部加入，溫度50℃；溶劑/碳四進(jìn)料比6-15；1塔塔頂操作壓力0.50MPa(G)；2塔塔頂操作壓力0.4MPa(G)1塔回流比1.0-5.52塔回流比2.0-8；1塔塔頂溫度43-48℃；1塔塔釜溫度110-150℃；2塔塔頂溫度43-48℃；2塔塔釜溫度150-165℃；主要實(shí)驗(yàn)結(jié)果歸納于表一中。
實(shí)驗(yàn)表明，乙腈和氮-甲酰嗎啉作溶劑，萃取精餾分離丁烷與丁烯，與氮-甲酰嗎啉溶劑或氮-甲酰嗎啉與嗎啉混合物作溶劑相比，溶劑比降低30％～50％，塔釜溫度降低50～70℃。采用乙腈與前述其他溶劑的混合物作溶劑，萃取精餾分離丁烷與丁烯，分離效果高于甲乙酮/氮-甲酰嗎啉混合物。
表一 乙腈和氮-甲酰嗎啉混合物作溶劑分離丁烷與丁烯



1-萃取精餾塔2-汽提塔3-混合C4進(jìn)料4-溶劑5-丁烯采出6-貧溶劑7-丁烷采出8-富溶劑
權(quán)利要求
1.用乙腈系列混合溶劑分離丁烷與丁烯的方法，其特征在于所述的乙腈系列混合溶劑為乙腈和氮-甲酰嗎啉的混合物溶劑，用該溶劑萃取精餾分離丁烷與丁烯，乙腈在混合溶劑中的含量為5-95％(重量)。
2.用乙腈系列混合溶劑分離丁烷與丁烯的方法，其特征在于所述的乙腈系列混合溶劑為乙腈和氮-甲酰嗎啉及嗎啉的混合物溶劑，用該溶劑萃取精餾分離丁烷與丁烯，乙腈在混合溶劑中的含量為5-95％(重量)。
3.用乙腈系列混合溶劑分離丁烷與丁烯的方法，其特征在于所述的乙腈系列混合溶劑為乙腈和嗎啉的混合物溶劑，用該溶劑萃取精餾分離丁烷與丁烯，乙腈在混合溶劑中的含量為5-95％(重量)。
4.用乙腈系列混合溶劑分離丁烷與丁烯的方法，其特征在于所述的乙腈系列混合溶劑為乙腈和環(huán)丁砜的混合物溶劑，用該溶劑萃取精餾分離丁烷與丁烯，乙腈在混合溶劑中的含量為5-95％(重量)。
5.用乙腈系列混合溶劑分離丁烷與丁烯的方法，其特征在于所述的乙腈系列混合溶劑為乙腈和氮-甲基吡咯烷酮的混合物溶劑，用該溶劑萃取精餾分離丁烷與丁烯，乙腈在混合溶劑中的含量為5-95％(重量)。
6.用乙腈系列混合溶劑分離丁烷與丁烯的方法，其特征在于所述的乙腈系列混合溶劑為乙腈和N，N-二甲基甲酰胺的混合物溶劑，用該溶劑萃取精餾分離丁烷與丁烯，乙腈在混合溶劑中的含量為5-95％(重量)。
全文摘要
用乙腈系列混合溶劑分離丁烷與丁烯的方法采用乙腈與有機(jī)極性溶劑如氮－甲酰嗎啉、嗎啉、環(huán)丁砜、氮－甲基吡咯烷酮、N，N－二甲基甲酰胺等的混合物作溶劑，用萃取精餾的方法分離丁烷與丁烯，塔釜溫度低于170℃，溶劑比6～15，丁烯產(chǎn)品純度＞97％，必要時(shí)可以達(dá)到99％以上，丁烯收率95％～97％。
文檔編號C07C11/08GK1709841SQ20051008087
公開日2005年12月21日 申請日期2005年6月29日 優(yōu)先權(quán)日2005年6月29日
發(fā)明者許文有, 任萬忠, 王文華, 陳小平, 虞樂舜 申請人:煙臺大學(xué)