碳五分离工艺设计 大学论文

继续教育学院

顶岗实习报告

实习单位 广东惠州大亚湾伊科思新材料科技发展有限公司 函 授 站 西安石油大学继续教育西安石油化工技工学校 学 号 1613010029052 姓 名 实习时间 2016年12月

摘要

本论文主要介绍了碳五在国内外资源的利用现状、分离工艺和碳五工艺参数的优化，并且通过查找资料知道在萃取精馏分离异戊二烯的工艺研究过程中通过参考文献得到了在工艺流程的各项操作条件不变，了解溶剂比、回流比和溶剂进料位置对工艺指标的影响。

【关键词】：碳五异戊二烯利用现状工艺参数

目录

1、国内外碳五资源的利用现状 (4)

1．1 碳五的组成及应用 (4)

1．2国内碳五资源利用现状 (4)

1．3国外碳五资源利用现状 (5)

2、裂解碳五分离的工艺 (6)

2.1裂解碳五分离工艺原理 (6)

2.2裂解碳五分离工艺 (7)

3、工艺参数优化 (8)

3.1溶剂比对工艺指标的影响 (8)

3.2回流比对工艺指标的影响 (8)

3.3溶剂进料位置对工艺指标的影响 (9)

3.4回流比和溶剂比的选择 (10)

4、优化后工艺条件以及指标 (10)

5、设计结果评价 (11)

参考文献 (11)

致谢 (13)

1、国内外碳五资源的利用现状

1．1 碳五的组成及应用

1．2国内碳五资源利用现状

目前，我国碳五组分的利用分为3种情况：一是将各组分进行全分离加以利用；二是混合碳五馏分直接利用；三是部分分离进行利用。由于我国拥有自主知识产权的碳五全分离技术，该技术已成为我国碳五利用的主流模式，在现有的13套、总能力为104.9万吨/年碳五分离能力中，全分离装置约有6套，能力约82万吨/年，占到

1．3国外碳五资源利用现状

碳五分离后综合利用前景碳五是乙烯生产中的副产品，每生产10t乙烯有1t碳五产生。在美国、德国和日本，碳五的深度利用已经延伸出一条精细化工产业链，广泛用于橡胶、香料、农药、维生素片等产品中，其技术含量和附加值都相当高。然而在国内石化行业，因为提炼技术难度大，碳五在很长时间里都没有充分利用。

日本是碳五综合利用最好的国家，特别是在开发碳五系列精细化学品方面更为显著。将碳五馏分的80%～85%用于分离异戊二烯，然后再将其用于生产合成橡胶和香

料、化妆品、药品、杀虫剂等。还将碳五馏分分离后用于生产石油树脂、制造路标漆、热熔胶、印刷油墨和橡胶增黏剂等。其中瑞翁公司是碳五综合利用的典型代表，其碳五利用率达80%以上，是世界上碳五利用率最高的企业。

美国碳五分离利用率达到了70%。从裂解碳五中首先分离出环戊二烯和间戊二烯，用来生产各种石油树脂，现有石油树脂的年总生产能力达17万吨。

各国对碳五综合利用深度和方案各不同有以下俩种：

第一种：混合碳五应用包括合成石油树脂加氢汽油，加氢后做裂解原料。

第二种：分离后单独利用分离含量较高的异戊二烯。

2、裂解碳五分离的工艺

2.1裂解碳五分离工艺原理

碳五分离工业技术是以裂解乙烯的副产碳五馏分为原料，经萃取精馏和恒沸精馏方法制得异戊二烯、环戊二烯和间戊二烯、异戊烷等。而本次设计则用的是萃取精馏以及使用的溶剂是DMF。

在DMF存在下，相对挥发度由高到低的顺序为：碳五烷烃＞碳五单烯烃＞碳五双烯烃＞碳五炔烃，而第一萃取精馏塔主要分离挥发度大的组分，故碳五中的烷烃（异戊烷、正戊烷、环戊烷）和单烯烃（2-甲基-1-丁烯、1-戊烯、反-2-戊烯、顺-2-戊烯、2-甲基-2-丁烯,可从第一萃取精馏塔顶采出，碳五中的二烯烃和碳五炔烃则从塔釜采出。

(1)萃取精馏

碳五馏分中30多种沸点相近的组分，有些还形成共沸物，采用普通精馏很难分开。萃取精馏是通过向待分离物系加入第三种组分（溶剂），增大组分间的挥发性差异，从而达到分离的特殊精馏方法。由裂解C5馏分分离异戊二烯的顺序是首先采用热二聚的方法分出环戊二烯、溶剂萃取精馏分出烷烃及烯烃，再经二次萃取蒸馏，化学处理分离出其他碳五二烯烃及少量炔烃，得到高纯度的异戊二烯产品。

萃取剂的加入可改变各组分的相对挥发度，从而使得分离变得可能。目前国外的大型碳五分离装置，均采用萃取或萃取蒸馏的方法进行分萃取剂的选择是萃取精馏的技术关键之一，合适的萃取剂能大大提高分离效果，常用的萃取剂主要为乙腈、二甲基甲酰胺和吡咯烷酮等溶剂。

2.2裂解碳五分离工艺

异戊二烯的分离

异戊二烯是碳五馏分中重要的组分之一，其结构特殊，能进行多种反应，由于近年来应用异戊二烯开发精细化工产品，使它越来越受到重视。从裂解碳五馏分中分离异戊二烯通常采用萃取精馏法和共沸精馏法。溶剂萃取的基本原理是利用溶剂对不同组分溶解度的不同，加入选择性溶剂改变裂解碳五组分之间的相对挥发度，进而通过蒸馏达到分离异戊二烯的目的，异戊二烯的分离关键在于选择适当的溶剂。

国内裂解碳五馏份的分离技术开发较晚，由于乙烯装置所用裂解原料有差异，裂解碳五馏份中二烯烃的含量也各不相同，分离和利用的工艺也不相同，综合利用裂解碳五的途径也有很多种，但目前技术可行、经济效益较佳的有部分芳构化、脱环碳五石油树脂及碳五的萃取精馏分离方案。早期碳五馏分的分离技术开发主要产品是二烯烃，如异戊二烯，间戊二烯，环戊二烯等。随着化工的发展单烯烃或饱和烃的使用价值也得到提高，并且饱和烃的分离比二烯烃更易的符合要求。

碳五分离工艺进行从碳五原料中分离浓缩间戊二烯、异戊二烯及双环戊二烯的工艺技术开发，并探索热二聚的工艺条件,该工艺的流程如下图所示：

图1 碳五分离工艺流程示意图

实验中，将整个流程进行了分割，分为以下六个单元：

1．脱碳四单元：将碳五中的碳四分离出来

2．脱双环单元：先进行环戊二烯二聚，然后将双环戊二烯与其它碳五组分分离3．粗双环精制单元：先脱碳五，然后进行分解，分离出环戊二烯后再进行二聚4．浓缩间戊二烯与异戊二烯分离单元（预分）：精密精馏分离间戊二烯与异戊二烯