專利名稱：異丁烷、正丁烷和丁烯的分離提純方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種異丁烷、正丁烷和丁烯的分離提純方法。
背景技術(shù)：
碳四組分中1，3_ 丁二烯是合成橡膠的原料最早被分離應(yīng)用，剩下的組分中異丁烯可以生產(chǎn)甲基叔丁基醚(MTBE)，正丁烯(I-丁烯、順-2-丁烯、反-2-丁烯)可以生產(chǎn)仲丁醇和甲乙酮。目前已有的碳四分離方法是先用萃取精餾得到丁二烯，剩下的碳四再與甲醇反應(yīng)得到MTBE，剩余的碳四再萃取精餾得到正丁烯。萃取精餾塔塔頂產(chǎn)品為含異丁烷、正丁烷的烷烴混合物，該混合物通常被作為液化氣燒掉了，其價值沒有得到充分發(fā)揮，如正丁烷可以生產(chǎn)順酐，異丁烷可以脫氫制異丁烯，也可以生產(chǎn)拋射劑或烷基化汽油，因此正丁烷與異丁烷的分離也有很好的工業(yè)應(yīng)用前景，現(xiàn)有工藝一般采用普通精餾將正丁烷與異丁烷分離，能耗較高。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的任務(wù)是建立一種新的分離方法，即設(shè)計一種新的分離工藝，系統(tǒng)安排碳四各組分的分離順序和分離工藝，達(dá)到提高碳四利用率和降低能耗的目的。異丁烷、正丁烷和丁烯的分離提純方法，步驟是，A、混合碳四原料進(jìn)脫碳三塔，碳三組分從脫碳三塔塔頂采出，碳四組分從脫碳三塔塔釜采出；B、碳三塔塔釜采出物進(jìn)脫C5塔，碳五塔塔釜采出碳五組分，塔頂采出為碳四組分；C、碳五塔塔頂采出混合碳四進(jìn)異丁烷塔中部進(jìn)料，異丁烷塔循環(huán)溶劑從異丁烷塔上部進(jìn)料，異丁烷塔塔頂部得到異丁烷，異丁烷塔塔釜采出物為溶劑、正丁烷、丁烯的混合物；D、異丁烷塔塔釜采出物直接進(jìn)正丁烷塔中部；正丁烷塔循環(huán)溶劑從正丁烷塔頂部進(jìn)料，正丁烷塔塔頂?shù)玫秸⊥椋⊥樗沙鑫餅槎∠┖腿軇┑幕旌衔镞M(jìn)汽提塔；E、正丁烷塔塔釜采出物進(jìn)汽提塔中部，汽提塔頂部得到正丁烯，汽提塔塔釜得到循環(huán)溶劑；循環(huán)溶劑被分成兩股物流，分別進(jìn)異丁烷塔和正丁烷塔循環(huán)利用。前面所述的分離提純方法，優(yōu)選的方案在于，還包括以下步驟如果原料中含少量碳五，則可以在汽提塔精餾段設(shè)碳五側(cè)線采出口，防止碳五在汽提塔中積累。前面所述的分離提純方法，優(yōu)選的方案在于，還包括以下步驟從汽提塔塔釜采出的溶劑進(jìn)汽提塔中間再沸器、正丁烷塔中間再沸器、異丁烷塔中間再沸器、脫碳五塔中間再沸器、脫碳三塔中間再沸器、原料預(yù)熱器以回收能量。前面所述的分離提純方法，優(yōu)選的方案在于，所述的溶劑為甲乙酮和氮-甲酰嗎啉的混合溶劑，甲乙酮在該混合溶劑中的質(zhì)量含量占10-90% (優(yōu)選25-75%，更優(yōu)選 50% )。
前面所述的分離提純方法，優(yōu)選的方案在于，所述的溶劑為甲乙酮和氮-甲基吡咯烷酮的混合溶劑，甲乙酮在該混合溶劑中的質(zhì)量含量占10-90% (優(yōu)選25-75%，更優(yōu)選 50% )。前面所述的分離提純方法，優(yōu)選的方案在于，所述的溶劑為N，N-二甲基甲酰胺、 乙腈或嗎啉。前面所述的分離提純方法，優(yōu)選的方案在于，所述的溶劑為乙腈和氮-甲酰嗎啉或氮-甲基吡咯烷酮的混合溶劑，乙腈在該混合溶劑中的質(zhì)量含量占5-99. 5% (優(yōu)選 15-75%，更優(yōu)選 50% ) ο前面所述的分離提純方法，優(yōu)選的方案在于，所述的溶劑為乙腈和水的混合溶劑， 乙腈在該混合溶劑中的質(zhì)量含量占90-99. 9 % (優(yōu)選92-95 %，更優(yōu)選94 % )。前面所述的分離提純方法，優(yōu)選的方案在于，所述的溶劑為嗎啉和N-甲酰嗎啉的混合溶劑，嗎啉在該混合溶劑中的質(zhì)量含量占5-99. 5% (優(yōu)選15-75%，更優(yōu)選50% )。本發(fā)明的技術(shù)優(yōu)勢是(I)正丁烷和異丁烷均采用萃取精餾的方法進(jìn)行分離，異丁烷塔塔釜采出物可不需要單設(shè)汽提塔將碳四和溶劑分離，而是直接進(jìn)正丁烷塔，這樣做既減少了設(shè)備投資，又利用了萃取精餾的優(yōu)點降低了能耗。(2)由汽提塔得到的不含碳四的循環(huán)溶劑被分成兩股物流，分別進(jìn)異丁烷塔和正丁烷塔，即由一個汽提塔完成了兩個萃取精餾塔的碳四和溶劑的分離工作。(3)可以根據(jù)原料組成調(diào)整異丁烷塔和正丁烷塔各自的溶劑/碳四進(jìn)料比，得到較高純度的異丁烷和正丁烷以及正丁烯。(4)通常異丁烷塔可以用較低的溶劑/碳四進(jìn)料比，因此異丁烷塔塔釜溫度較低， 55-700C，可以用循環(huán)溶劑進(jìn)行加熱，能充分利用循環(huán)溶劑的顯熱，節(jié)省能耗。(5)本技術(shù)可以適應(yīng)于含碳三、碳五含量較多的原料。(6)從汽提塔塔釜采出的溶劑進(jìn)汽提塔中間再沸器、異丁烷塔中間再沸器、正丁烷塔中間再沸器、脫碳五塔中間再沸器、脫碳三塔中間再沸器、原料預(yù)熱器可以降低能耗。


圖1-2，制備高純度異丁烷、正丁烷和丁烯的工藝流程簡圖
I-異丁烷塔；
2-正丁烷塔；
3-汽提塔；
4-混合碳四原料；
5-異丁烷塔循環(huán)溶劑進(jìn)料；
6-異丁烷塔塔頂采出(異丁烷)；
7-異丁烷塔塔釜采出；
8-正丁烷塔溶劑進(jìn)料；
9-正丁烷塔塔頂采出(正丁烷)；
10-正丁烷塔塔釜采出；
11-汽提塔塔頂采出(丁烯)；
12-汽提塔塔釜采出；13-脫碳二塔；14-碳三組分；15-脫碳三塔釜采出；16-碳五側(cè)線采出；17-脫碳五塔；18-脫碳五塔塔釜采出；19-脫碳五塔塔頂采出；20-汽提塔中間再沸器；21-正丁烷塔中間再沸器；22-異丁烷塔中間再沸器；23-脫碳五塔中間再沸器；24-脫碳三塔中間再沸器；25-原料預(yù)熱器。
具體實施例方式下面結(jié)合實施例和附圖詳細(xì)說明本發(fā)明的方案，但保護(hù)范圍不被此限制。實施例I本發(fā)明異丁烷、正丁烷和丁烯的分離提純方法，工藝流程基本可參考附圖1，混合碳四原料4先進(jìn)脫碳三塔13，碳三組分從脫碳三塔塔頂采出14，剩余碳四組分從脫碳三塔釜采出后進(jìn)脫碳五塔17中部，脫碳五塔塔釜采出18為碳五組分，塔頂采出19為碳四組分引入異丁烷塔I中部進(jìn)料，異丁烷塔循環(huán)溶劑5從異丁烷塔I上部進(jìn)料，異丁烷塔 I塔頂部得到異丁烷6，異丁烷塔I塔釜采出物7直接進(jìn)正丁烷塔2中部；正丁烷塔循環(huán)溶劑8從正丁烷塔2頂部進(jìn)料，正丁烷塔2塔頂?shù)玫秸⊥?，正丁烷塔2塔釜采出物10進(jìn)汽提塔3 ;汽提塔3頂部得到正丁烯11，汽提塔3塔釜得到循環(huán)溶劑12 ;循環(huán)溶劑12被分成兩股物流5，8，分別進(jìn)異丁烷塔I和正丁烷塔2，如果混合碳四原料中只含少量碳五組分，則在汽提塔精餾段設(shè)側(cè)線采出口 16將積累的碳五采出，此時脫碳三塔塔釜采出15可以直接進(jìn)異丁烷塔I。實施例2異丁烷、正丁烷和丁烯的分離提純方法，工藝流程圖可參考圖1-2，混合碳四中含較多碳五組分，在脫碳三塔后再加脫碳五塔，混合碳四原料4先進(jìn)脫碳三塔13，碳三組分從脫碳三塔塔頂采出14，混合碳四15從脫碳三塔釜采出后進(jìn)脫C5塔17，碳五塔塔釜采出碳五組分18，塔頂采出混合碳四19進(jìn)異丁烷塔I中部進(jìn)料，異丁烷塔循環(huán)溶劑5從異丁烷塔I上部進(jìn)料，異丁烷塔I塔頂部得到異丁烷6，異丁烷塔I塔釜采出物7直接進(jìn)正丁烷塔2中部；正丁烷塔循環(huán)溶劑8從正丁烷塔2頂部進(jìn)料，正丁烷塔2塔頂?shù)玫秸⊥?， 正丁烷塔2塔釜采出物10進(jìn)汽提塔3 ;汽提塔3頂部得到正丁烯11，汽提塔3塔釜得到循環(huán)溶劑12 ;循環(huán)溶劑12被分成兩股物流7，8，分別進(jìn)異丁烷塔I和正丁烷塔2，如果混合碳四中含少量碳五組分，則在汽提塔精餾段設(shè)側(cè)線采出口 15將積累的C5采出。所用溶劑為乙腈。所得異丁烷純度95. I%，正丁烷純度96.3%，正丁烯純度95. 5%。如果混合碳四中含少量碳五組分，則在汽提塔精餾段設(shè)側(cè)線采出口 16將積累的C5采出。表I所示為本實施例所得數(shù)據(jù)，所用溶劑為甲乙酮和N-甲酰嗎啉化合物，二者比例為10-90%。實驗所用設(shè)精餾塔內(nèi)徑50mm，裝填三角填料。由表I可以看出，本工藝可以將含有異丁烷、正丁烷、I-丁烯、順-2-丁烯、反-2-丁烯各20%的碳四原料分離出異丁烷、 正丁烷、正丁烯(I-丁烯、順-2-丁烯、反-2-丁烯)三種產(chǎn)品，其純度分別為95%、92%和 98%，而異丁烷塔塔釜溫度只有59. 7°C，可以用循環(huán)溶劑或其它品味熱源來加熱。表I預(yù)分離萃取精餾工藝與原萃取精餾工藝比較
參數(shù)脫碳三塔脫碳五塔異丁烷塔正丁烷塔汽提塔總理論板數(shù)3030808050碳四進(jìn)料板1515505025溶劑進(jìn)料板1313碳四進(jìn)料量1000(g/h)溶劑進(jìn)料量4084080(g/h)溶劑比0.67.5回流比15I522原料組成碳三O. 02異丁烷O. 18正丁烷O. 18I-丁烯O. 20反-2-丁烯0.20順-2-丁烯0.20碳五0.02塔頂組成碳三O. 85O. 00O. 00O. 00O. 00異丁烷O. 10O. 17O. 96O. 05O. 00正丁烷O. 000.21O. 040.92O. 02I-丁烯O. 05O. 20O. 00O. 03O. 31反-2-丁烯O. 000.21O. 00O. 00O. 33順-2-丁烯O. 000.21O. 00O. 00O. 33碳五O. 00O. 00O. 00O. 00O. 00塔釜組成(不含溶劑)碳三O. 00O. 00O. 00O. 00異丁烷O. 16O. 00O. 07O. 00正丁烷0.21O. 03O. 180.01I-丁烯O. 190.01O. 25O. 33
權(quán)利要求
1.異丁烷、正丁烷和丁烯的分離提純方法，其特征在于，包括以下步驟A、混合碳四原料進(jìn)脫碳三塔，碳三組分從脫碳三塔塔頂采出；B、混合碳四從脫碳三塔塔釜采出后進(jìn)脫C5塔，碳五塔塔釜采出碳五組分；C、碳五塔塔頂采出混合碳四進(jìn)異丁烷塔中部進(jìn)料，異丁烷塔循環(huán)溶劑從異丁烷塔上部進(jìn)料，異丁烷塔塔頂部得到異丁烷，異丁烷塔塔釜采出物直接進(jìn)正丁烷塔中部；D、正丁烷塔循環(huán)溶劑從正丁烷塔頂部進(jìn)料，正丁烷塔塔頂?shù)玫秸⊥?，正丁烷塔塔釜采出物進(jìn)汽提塔；E、汽提塔頂部得到正丁烯，汽提塔塔釜得到循環(huán)溶劑；循環(huán)溶劑被分成兩股物流，分別進(jìn)異丁烷塔和正丁烷塔循環(huán)利用。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的分離提純方法，其特征在于，如果混合碳四原料中含少量碳五組分，則在汽提塔精餾段設(shè)側(cè)線采出口將積累的C5采出。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的分離提純方法，其特征在于，還包括以下步驟若混合原料只含少量C5則可以在汽提塔精餾段加碳五側(cè)線采出。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的分離提純方法，其特征在于，還包括以下步驟從汽提塔塔釜采出的溶劑進(jìn)汽提塔中間再沸器、正丁烷塔中間再沸器、異丁烷塔中間再沸器、脫碳五塔中間再沸器、脫碳三塔中間再沸器、原料預(yù)熱器以回收能量。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的分離提純方法，其特征在于，所述的溶劑為甲乙酮和氮-甲酰嗎啉的混合溶劑，甲乙酮在該混合溶劑中的質(zhì)量含量占10-90%。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的分離提純方法，其特征在于，所述的溶劑為甲乙酮和氮-甲基吡咯烷酮的混合溶劑，甲乙酮在該混合溶劑中的質(zhì)量含量占10-90%。
7.根據(jù)權(quán)利要求I所述的分離提純方法，其特征在于，所述的溶劑為N，N-二甲基甲酰胺、乙腈或嗎啉。
8.根據(jù)權(quán)利要求I所述的分離提純方法，其特征在于，所述的溶劑為乙腈和氮-甲酰嗎啉或氮-甲基吡咯烷酮的混合溶劑，乙腈在該混合溶劑中的質(zhì)量含量占5-99. 5%。
9.根據(jù)權(quán)利要求I所述的分離提純方法，其特征在于，所述的溶劑為乙腈和水的混合溶劑，乙腈在該混合溶劑中的質(zhì)量含量占90-99. 9%。
10.根據(jù)權(quán)利要求I所述的分離提純方法，其特征在于，所述的溶劑為嗎啉和N-甲酰嗎啉的混合溶劑，嗎啉在該混合溶劑中的質(zhì)量含量占5-99. 5%。
全文摘要
本發(fā)明提供了異丁烷、正丁烷和丁烯的分離提純方法，碳四原料先后進(jìn)脫碳三塔、脫C5塔、異丁烷塔、正丁烷塔、汽提塔后得到高純度異丁烷、正丁烷和丁烯。溶劑循環(huán)利用。其技術(shù)優(yōu)勢是，既減少了設(shè)備投資，又利用了萃取精餾的優(yōu)點降低了能耗。
文檔編號C07C9/12GK102603454SQ20111043353
公開日2012年7月25日 申請日期2011年12月22日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月22日
發(fā)明者任萬忠, 王文華, 虞樂舜, 許文友, 趙旗, 陳小平 申請人:煙臺大學(xué)