C5分离的流程资料

1、第一章综述1.1概况1.1.1概述C5憎分主要存在于石油化工厂和石油炼油厂的副产物以及油田气中，是重 要而乂具有潜在价值的基本有机原料。石油桂类高温裂解制乙烯过程中副产相当 数量的C5镭分（简称裂解C5懈分），其中含30多种沸点相近的组分，利用价 值较高且含量较多的组分为异戊二烯、环戊二烯和间戊二烯，三者约占裂解C5 憎分的4055%。此外，C5憎分中还含有1525%的单烯桂。随着石油化学工业的发展，以液态绘为原料制取乙烯的生产能力不断增长， 裂解C5来源日趋丰富，利用裂解C5已成为合理利用石油资源的一个重要方面。 山于C5潜在的经济价值及广阔的发展前景，其开发利用已引起世界各工业大国 的普遍

2、重视，并进行了大量的研究开发工作。当前，工业利用和开发的趋势为【21：a. 由混合利用转向分离单组分的利用；b. 化工利用开发的重点在于制取量大面广的大宗化工产品；c. 单组分利用向高附加值的精细化学品方向发展，技术开发活跃，应用领域 不断扩大。LI前世界上裂解C5资源利用最好的国家有美国、日本与荷兰，美国利用率 70%o日本瑞翁公司是C5综合利用的典型代表，其C5利用率达80%以上，是世 界上裂解C5利用率最高的企业。我国H前裂解C5的数量已近110万吨/年，其中主要组分异戊二烯、环戊二 烯和间戊二烯都可以加工生产一系列高附加值的产品。近年来，我国不断加大对 裂解C5资源的开发利用，相继建设

3、了一些C5分离装置，如上海石化公司的5 万吨/年裂解C5分离装置、扬子伊斯曼化工公司1.8万吨/年裂解C5石油树脂 装置等，但裂解C5的综合利用率仍然偏低，还不到20%o绝大多数的裂解C5 均作为燃料烧掉，未能很好的利用，而国内却因缺少这类原料而难以发展某些产 品。我国发展精细化工要以“市场为前提，原料为基础、技术为关键”，从市场 情况看，把有机原料加工成精细化学品其产值可增值数十倍。因此，开发裂解 C5分离技术，对裂解C5进行较好的综合利用，具有非常重要的意义。裂解C5憎分中含有许多组分，它们是很有价值的化工原料，如环戊二烯通 常以二聚体，即双环戊二烯的形式存在、间戊二烯、异戊二烯、1 一戊

4、烯、2 - 丁烘、3-甲基一 1 一丁烯、环戊烷、环戊烯、异戊烷、正戊烷等。异戊二烯、环 戊二烯和间戊二烯的含量约占裂解C5镭分的45%55%。其中，环戊二烯占其 15%17%,异戊二烯占15%20%,间戊二烯占10%20%。这些双烯桂和单烯桂 山于特殊的分子结构，化学性质活泼，可以生成许多高附加值的产品，是化工利 用的宝贵资源。以分离提纯后的C5各组分为原料，用以生产品种繁多的石油化学品、专用 化学品、精细化学品和医药化学品等等。此外，由上述中间产品出发，还可以合成环氧树脂固化剂、涂料、油墨、粘 合剂、橡胶合剂、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。中国

5、具有绿色环保标志的香料和马路标红漆的生产有巨大 的市场空间，随着全世界化工的发展，碳五憎分将会得到更加广泛的应用。中国在20世纪70年代初就开始了裂解C5镭分综合利用的研究工作，在 裂解C5憎分的分离方面测定了大量的操作丄艺数据，在此基础上开发建立了分 离的数学模型，进行了萃取塔及流程的模拟计算。经过多年的攻关，确立了合理 的流程并实现了周期的运转，为工程放大积累了必要的数据。近儿年来，对C5镭分的应用硏究乂有了新的进展，如将裂解C5憎分在适 宜的条件下加氢，保持空速小于55每小时，压力2.8 MPa,氢油比为15 - 20,反 应器人口温度50 70°C，获得的加氢产品为辛烷值(M

6、ON)超过80,是优良的汽 油调和剂。在石油树脂的生产方面，大庆石油化工总厂釆用配合催化剂催化聚合 得到透明度高的C5石油树脂。但到目前为止，中国只有少数儿个石化企业进行 TC5的分离，而且主要集中在对双烯炷的分离，其分离方法和分离效率还有待 进一步的提高。原料价格与下游产品链中的价值差异决定了裂解C5憎分具有较高的利用价 值，而市场的扩张为价值的实现提供了很好的商机。异戊二烯在STS弹性体方 面的需求量将快速增长，而在其他橡胶方而的应用则增长缓慢。从长远看，天然 橡胶的产区和产量会愈来愈少，但橡胶市场持续成长，对橡胶的要求愈来愈高(某 些是天然橡胶所达不到的)，末来合成橡胶的需求量会愈来愈多

7、，因此异戊二烯 的消费量将不断增长。异戊二烯产量的增加，将提供更多的间戊二烯，使石油树 酯市场进步扩大。全球双环戊二烯的消费增长率会明显高于异戊二烯，估计年增 长率在11% 15%。其中RIM制品和环烯共聚物的市场前迅速扩张。一般来说，国际上通常以异戊二烯产量作为裂解C5憎分资源利用率的指标。 LI前，美国的裂解C5镭分资源利用率己达到80%,日本己达85%,四欧为10%, 我国为10%左右。山于近些年来我国乙烯工业的持续快速发展，裂解C5憎分资 源大幅增长，经济的高速发展有力地推动了 C5衍生物的市场，C5憎分综合利用 前景看好。然而，我国在C5憎分综合利用方面的水平与发达国家相比还有较大差

8、距， 在某些领域，如异戊橡胶还是空自。但是尽管如此，经过多年的努力，我国在 C5分离、STS、丁基橡胶、石油树脂、小饱和聚酷等领域己有了长足的进步。 尤其是我国自行研究开发的C5分离技术日臻成熟，为裂解C5憎分综合利用奠 定了基础。上海石油化工股份有限公司是国内LI前唯一能提取3种双烯炷产品的生产 商，近儿年来，该公司乂在C5分离成套技术和C5 W分综合利用方面进行了大 量的开发工作，完成多套成套技术工艺包，形成了比较完整的C5产品链，特别 是在C5精细化工产品开发方面形成了具有自己特色的专有工艺技术和产品，先 后建成了成套的间戊二烯石油树脂装置、异戊烯装置和戊烷装置，并形成了以两 条产业链为

9、支撑的系列成套技术和精细化工产业群。近年来，国内扬子、上海、燕山、齐鲁等石化公司的大型乙烯装置纷纷进行 改、扩建，副产品裂解C5的综合利用己能达到经济规模。口前，我国裂解C5大多被用作为乙烯生产裂解的燃料，双环戊二烯未能得 到允分利用，而国内需求旺盛，应在组织好裂解燃料平衡和替代的条件下，先抽 出双环戊二烯，大力发展以双环戊二烯为基础原料的精细化工产业。而剩余的 C5组分叫牛产屮基叔戊基離，瞇后组分经加氢返回裂解装置作原料，这将有利 于乙烯裂解装置的原料优化和效益提高。LI前，C5桂及其衍生物的综合利用己 成为全球性商机中的热点之一，受到了越来越多的关注。1.1.2设计依据过查阅大量资料（包括

10、期刊、专利），了解了 C5的来源及主要成分，结合 过去所学专业知识对C5分离工艺进行了设计。1.1.3设计来源设计课题由工业实验得来。1.1.4设计范围设计主要包括：20万吨/年裂解C5分离装置（由双环戊二烯单元、间戊二烯 单元、异戊二烯单元和精双环戊二烯单元联合组成）。1.2装置规模及组成本装置生产能力：处理19.98万吨/年C5镭分小时处理量：25000t/h年操作时间：7950h/年，连续操作1.3原料、产品、副产品的规格131原料规格详细内容见表1-1表11原料组成表序号组分分子量组成wt%1正丁烷58.120.242正丁烯56.111.813异丁烯56.110.184反丁烯-256.

11、110.265顺丁烯-256.110.326异戊烷72.151.0673-甲基丁烯-170.133.448正戊烷72.154.989丁二烯354.090.5710戊烯-170.135.11112-甲基丁烯-170.134.5512反戊烯-270.131.6113顺戊烯-270.132.0214戊二烯468.120.51152-甲基丁烯-270.132.56162-甲基戊烷86.181.2617环戊烷70.130.98183-甲基戊烷86.180.5419正己烷86.180.7220环戊烯68.124.2921异戊二烯68.1218.4722丁块-254.090.7523己烯-184.162.3

12、724反戊二烯-1, 368.1211.3925顺戊二烯-1, 368.125.7026环戊二烯66.1023.9827异戊烯块66.100.331.3.2产品、副产品规格a.异戊二烯组分聚合级化学级异戊二烯/%N99.3>98烷坯及单烯桂/%<0.7异戊二烯二聚物/%0烘桂/mg/kg <100<100间戊二烯/mg/kg<80环戊二烯/mg/kg<1<1500拨基化合物/mg/kg<10b间戊二烯组成间戊二烯浓缩物间戊二烯间戊二烯M70异戊二烯<0.5<0.1CPD/DCPD<1<0.1C.双环戊二烯组分二级粗双环戊二

13、烯双环戊二烯含量W%290>80%其它双烯二聚及共二聚体W%10水分W%0.03d正戊烷正戊烷含量$96%第二章生产流程的确定及简述2.1生产流程的确定本技术采用热二聚分离环戊二烯，用超精憎方法制取达到聚合要求的异戊二 烯和正戊烷的共沸物，再用DMF萃取蒸懈方法将正戊烷和异戊二烯分离得到聚 合级异戊二烯并副产正戊烷。本技术还把异戊二烯预脱重塔的塔底物流连同分离 环戊二烯时得到的一部分轻组分进行进一步精憎得到间戊二烯浓缩物，还把精制 间戊二烯时的轻组分用以制备浓度较高的双环戊二烯。本技术的特点在于： 溶剂用量少。本技术溶剂用量不到萃取精憎法的1/10,因为萃取蒸憎法萃 取蒸镭过程处理的对象

14、是脱环碳五桂，而本发明中萃取蒸镭的对象是异戊二烯- 正戊烷共沸物。共沸物不仅量少（一般只有脱环碳五炷的1/31/4）,且组份少而 干净，主要只有异戊二烯和正戊烷两个组份（脱环碳五炷有二、三十个组份，还 含有烘绘和环戊二烯）。 可得到高纯度的异戊二烯产品。这是共沸超精镭法无法做到的，共沸超精 镭法只能得到异戊二烯正戊烷共沸物。 萃取蒸镭过程的操作条件缓和。山于本技术萃取蒸谓处理的对象是异戊 二烯正戊烷共沸物，只要将异戊二烯和正戊烷分开就可以了。在有萃取溶剂存 在下，正戊烷与异戊二烯的相对挥发度较其它碳五组份对异戊二烯的相对挥发度 要大得多因此分离也容易得多。2.2生产流程的简述2.3.1双环戊二

15、烯单元来自罐区的原料碳五首先进入双环戊二烯单元的原料脱轻塔以脱除原料中 的碳四。塔顶分离出的C4经加压后送往罐区做为液化气出售。脱轻后的C5从原 料脱轻塔底出料经反应器A进料预热器预热到90°C后进入聚合反应器。反应器 共有3个串联。中间设置有换热器控制温度（100-120°C）,停留时间1-2小时, 使最终碳五憎分中的单环戊二烯含量不超过3% （聚合物不计在内）。聚合反应 后的物料山反应器出来，经过脱双塔A进料冷却器冷却后减压进入脱双塔A,把 双环戊二烯从C5镭分中分离出来。塔顶抽余液送往间戊二烯单元进一步分离， 塔底抽出液与来自精双精镭塔A塔釜液合并进入脱双塔B,塔釜得

16、到粗双环戊二 烯产品，双环戊二烯含量约83%,送往精双环戊二烯单元精制；从脱双塔B侧线 抽出产品双环戊二烯。为防止脱双塔B塔釜温度过高，脱双塔B釆用真空操作。 脱双塔A的塔顶去间戊二烯单元的异戊二烯脱轻塔分离回收异戊二烯，而脱双塔 B的塔顶物料则去间戊二烯单元的间戊二烯脱轻塔回收间戊二烯。2.3.2间戊二烯单元脱除了双环戊二烯，环戊二烯含量3%的裂解C5抽余液进入异戊二烯脱轻 塔，塔顶分离出其中的轻组份，包括碳四烷、烯、烘，异戊烷3-屮基丁烯-1、2- 中基丁烯-1、戊烯-1、和丁烘-2、异戊烯烘、戊二烯-1,4等，经加压后送往罐区做 为液化气出售。塔釜物料送往异戊二烯预脱重，山于其中的正戊烷

17、量不足，故加 入部分异戊二烯单元副产的正戊烷，以增加正戊烷的比例使异戊二烯与正戊烷的 比例降低到等于或小于异戊二烯正戊烷共沸物的比例。III预脱重塔釜分离岀比 共沸物重的重组分，包括戊烯-2、2-中基丁烯-2、环戊烷、环戊烯、间戊二烯、 碳六烷烯和大部分环戊二烯杂质，此物流与从双环戊二烯单元来的物流合并进入 间戊二烯脱轻塔。预脱重塔顶，主要含有异戊二烯和正戊烷的共沸物）则进入异 戊二烯脱重塔。从脱重塔釜除分离出残余的戊烯-2等外，重点是进一步分离出 少量残余的环戊二烯，使塔顶憎出的异戊二烯正戊烷共沸物中环戊二烯含量达 聚合级要求（vl mg/kg） o异戊二烯预脱重塔釜及环戊二烯二聚部分的脱双

18、塔B 塔顶富含间戊二烯，合并成物流送入间戊二烯脱轻塔，脱除轻组分后的塔底物料 在送入间戊二烯脱重塔脱除部分环戊烷、环戊烯和碳六重组分，间戊二烯脱重塔 塔顶即为粗间戊二烯（间戊二烯浓缩物），间戊二烯含量约75%左右。间戊二烯 脱轻塔塔顶和间戊二烯脱重塔塔釜采出物料经冷却圧缩后送往罐区作为液体燃 料出售。2.3.3异戊二烯单元从异戊二烯脱重塔顶来的物料，其环戊二烯含量已达聚合要求，进一步到本 单元进行萃取蒸镭以获得聚合级异戊二烯。物流#3-1 （即#2-6）进入萃取塔以分 离异戊二烯和正戊烷。在靠近萃取蒸憎塔顶部引入萃取溶剂二屮基屮酰胺（DMF），塔顶釆出正戊烷产品（#3-2）,其中部分与#2-3合并成#2-3A返回异 戊二烯预脱重塔（T202）。萃取塔塔釜（