浅谈乙腈法分离碳五馏分中异戊二烯技术研究
来源:用户上传
作者:
摘 要：本文首先对碳五资源与异戊二烯的关系做出概述，其次介绍了乙腈法分离技术和异戊二烯的应用，接着阐述了乙腈法分离碳五馏分中异戊二烯技术的工艺原理，最后对乙腈法分离技术可能出现的问题及解决办法做出分析，目的是为了给乙腈法分离技术在我国的快速发展提供参考建议和依据。
关键词：乙腈法；分离；碳五馏分；异戊二烯
近年来，国内乙烯工业快速发展，乙烯的生产量逐步提高，使得我国碳五资源较为丰富，但是对其利用率并不高，而碳五馏分中的异戊二烯广泛运用于农药、医药、香料、喷雾剂、粘接剂，化妆品等方面，与人类生活生产都息息相关。随着科学的不断进步，各类技术都在创新发展，乙腈法作为先进的碳五分离技术，应该被广泛使用。本文将对此进行全面介绍。
1 碳五资源与异戊二烯的关系分析
1.1 碳五资源的含义
从乙烯生产中所得到的副产物碳五馏分就是碳五资源。碳五馏分包含了间戊二烯、异戊二烯，环戊二烯等多种化工原料，有非常高的利用价值。但在我国碳五资源的利用效率远远低于国外，80%以上的碳五资源都被随意浪费掉。因此，如何合理开发并充分利用碳五资源是我国应该尽快研究的对象。
1.2 碳五资源与异戊二烯的关系
从上文可以看出，异戊二烯是碳五资源的重要组成部分之一，碳五资源的利用率低导致异戊二烯的产能减少，而在实际生活中，异戊二烯的产能低会对橡胶的产能造成严重的影响。
2 乙腈法分离技术及异戊二烯的应用介绍
2.1 乙腈萃取精馏法分离异戊二烯
乙腈法是异戊二烯分离技术采用萃取剂萃取精馏的三个方法之一，是日本合成橡胶公司与美国ESSO公司共同研发的技术，具有低黏度，低能耗，高效率，低温操作等优点，其在国外运用范围较为广泛，但在国内运用二甲基甲酰胺萃取精馏法比较多，对更为先进的乙腈法运用反而比较少。乙腈法以乙腈作为萃取剂，将碳五馏分中的间戊二烯、双环戊二烯和碳六等组成部分排除，在经过两级萃取除掉单烯烃和部分炔烃，最后进行精细精馏，便可以得到纯度非常高的异戊二烯产品。
2.2 异戊二烯的应用
异戊二烯是碳五馏分中应用范围最广的成分，除了上文提到的农业、医学等一些领域，异戊二烯最主要的用途是可以将其合成橡胶、弹性体等高分子聚合物，并且这些合成物也被人们广泛应用，随着市场经济的发展，对以异戊二烯为原料的合成物需求逐步增多，因此不得不提高异戊二烯的产能来满足市场的需求。
3 乙腈法分离技术的工艺原理
3.1 精馏的工艺原理
精馏是利用混合物中成分挥发程度差异，让气相和液相通过回流而多级接触，并在热能驱动和平衡关系的约束之下，让较容易挥发的成分从液相转移到气相中，较难挥发的成分相反转移，使得混合物不断分离过程。将原料组成和液相组成相近的塔板作为加料板放在塔的进料部位，其上下部分分别为精馏段和提馏段，分别作用于挥发成分。
3.2 热聚的工艺原理
使用傳统精馏方式不容易将环戊二烯和异戊二烯分离，但环戊二烯会在一定条件下自身聚合，并通过热二聚反应生成双环戊二烯，如此一来就可以轻松将异戊二烯分离。
3.3 萃取精馏的工艺原理
萃取精馏是根据成分的不同溶解度利用萃取剂来改变碳五馏分中各成分的相对挥发度，再通过蒸馏来分离异戊二烯和其他成分。萃取剂乙腈就是分两次萃取精馏使得异戊二烯的纯度提高。其一，两台精馏塔串联而成第一萃取精馏塔，将乙腈萃取剂加入到碳五馏分中，利用精馏将异戊二烯和碳五烷烃及单烯烃分离，从而让乙腈萃取剂、异戊二烯、微量炔烃、环戊二烯混合而成物料都包含在塔釜中，接着将混合物料送入解吸塔，分离乙腈萃取剂和异戊二烯，进行到此步骤后，粗异戊二烯在解吸塔的塔顶，而可循环使用的乙腈萃取剂在塔釜。其二，和第一萃取精馏塔组成结构相同，在第二萃取塔将粗异戊二烯再次利用乙腈萃取剂进行精馏，从而将异戊二烯、炔烃、双环戊二烯分离。使得含少许乙腈萃取剂的合格异戊二烯在精馏塔的塔顶，含微量炔烃和双环戊二烯的萃取剂在塔下部侧线抽出，最后在通过解吸塔回收乙腈萃取剂即可。
4 乙腈法分离技术可能出现的问题及解决办法
①可能出现的问题：乙腈萃取剂纯度降较快问题；产品异戊二烯水含量较高问题；②解决办法：针对乙腈萃取剂纯度降较快问题，因为在萃取过程中，原料带入的极性杂质较多，这部分杂质会随着循环乙腈运行，导致乙腈纯度降低，通过溶剂再生也很难除掉这部分极性杂质，因此可通过抽出一定量的循环溶剂进入乙腈精制塔进行精馏，脱出极性杂质，保证循环萃取剂乙腈纯度。针对产品异戊二烯水含量较高问题，因为乙腈法不同于DMF法，在异戊二烯精馏之前有一道水洗工艺，导致产品异戊二烯水含量高于MDF法。解决这个问题，可在异戊二烯产品采出线上增加一台精密的聚结器，保证产品的水含量小于100ppm。
5 结束语
我国作为全球第二大乙烯生产国家，不能再和过去一样“暴殄天物”，对碳五资源的利用价值必须引起重视，同时应该深入研究并掌握碳五馏分的分离技术，如利用我国碳五资源丰富的优势，运用乙腈法分离碳五馏分中异戊二烯等有价值的化工原料，提高异戊二烯及其他化工原料的产能，从而增强我国的综合竞争力，促进我国经济的发展。
参考文献：
[1]王光贤.乙腈法分离碳五馏分中异戊二烯技术研究[D].兰州：兰州大学，2017.
转载注明来源:https://www.xzbu.com/1/view-14850702.htm
