CN105712820A - 一种醚后碳四的提浓新工艺 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种醚后碳四的提浓新工艺，包括如下内容：碳四原料由萃取吸收塔的下部引入，吸收剂自萃取吸收塔的上部及中部引入，分别记为吸收剂1、吸收剂2；萃取吸收塔的塔顶物料为丁烷，萃取吸收塔的塔底物料进入解吸塔1的上部；解吸塔1的塔顶物料进入解吸塔2的上部，塔底物料部分作为吸收剂2循环使用，部分进入解吸塔2的下部；解析塔2的塔顶物料为丁烯产品，解析塔2中部采出物料循环回解吸塔1的下部，塔底物料作为吸收剂1循环使用。该工艺在塔底温度较低及低液气比的条件下得到高纯度的丁烷产品和丁烯产品，丁烯的回收率达到99%以上、正丁烯浓度≥99.9%。

Description

一种醚后碳四的提浓新工艺

技术领域

本发明涉及一种醚后碳四的提浓新工艺，特别涉及一种丁烯与丁烷的萃取精馏方法。

背景技术

目前全球范围内甲乙酮生产装置唯一大规模生产的方法正丁烯法，醚后碳四作为正丁烯法制甲乙酮工艺的原料，其工艺要求新鲜正丁烯浓度（wt%）≥97%，而醚后碳四中正丁烯浓度（wt%）一般为40～50%，其它大多数为碳四烷烃，所以需要对正丁烯与烷烃进行分离，实现丁烯的提浓。

由于丁烷与丁烯的沸点接近，相对挥发度接近1，用普通精馏难以分离，需要用萃取精馏法进行分离，即在精馏塔的上部加入一个或多个极性组分作为溶剂，使萃取精馏塔内丁烷与丁烯的相对挥发度增加，提高分离的效率。可用于萃取精馏的萃取溶剂有很多，如N-甲酰吗啉、吗啉、N-甲酰吗啉与吗啉混合物、环丁砜、N-甲基吡咯烷酮、甲乙酮与N-甲酰吗啉、吗啉与N-甲酰吗啉的混合物等。丁烯与丁烷的分离一般为两塔进行，一塔为萃取吸收塔，另一个塔为解吸塔。

现有的分离丁烷与丁烯的萃取吸收工艺存在诸多问题：（1）常规溶剂对C4烯烃的溶解度小，致使普通的萃取吸收塔内传质效率低。（2）萃取剂用量太大，为了提高传质效率，保证丁烷及丁烯的回收率，必须大幅度增加液气比，现有吸收剂液气比有的甚至高达20～22，相应的设备庞大，能耗也高，非常不经济。（3）解吸塔即溶剂回收塔的目的是塔顶要得到合格丁烯，塔釜得到合格的萃取剂，要么加压操作，要么常压操作。若加压操作，塔釜温度较高，如使用吗啉和N-甲酰吗啉混合物作溶剂时，解吸塔塔底温度高达210～230℃，会造成溶剂的分解或结焦；若常压操作，丁烯在塔顶的常压下45℃左右无法实现冷凝，需要深冷或压缩，能耗增加很多。（4）丁烯收率较低，尤其是工业上当丁烯纯度达到95%以上时，丁烯收率只有75%左右，损失较大。

CN101050159A提出了一种分离丁烷及丁烯的方法及装置，该过程采用了四塔流程，包括原料预处理塔、重组分萃取精馏塔、轻重组分萃取精馏塔和脱气塔，萃取剂采用常规萃取剂，如吗啉、N-甲酰吗啉、甲乙酮、N-甲基吡咯烷酮中的一种或几种混合物。该工艺的缺点一方面采用常规萃取剂的效果不甚显著，仍然存在现有萃取吸收剂存在的诸多问题，另一方面四塔流程较两塔或三塔流程复杂很多，投资、物耗及能耗基本增加一倍，但效果无太大改善。

从分离丁烷及丁烯的现有技术来看，一方面优选新的合适的溶剂体系仍是技术开发的重要目标，另一方面通过优化工艺流程对于提高丁烯的纯度和浓度、降低物耗及能耗、提高技术的经济性具有重要意义。

发明内容

针对目前现有技术的不足，本发明提供一种醚后碳四的提浓新工艺。采用两级萃取吸收、两级精馏解吸、两级物料循环的工艺流程，在塔底温度较低及低液气比的条件下得到高纯度的丁烷产品和丁烯产品，丁烯的回收率达到99%以上、正丁烯浓度≥99.9%。

本发明一种醚后碳四的提浓新工艺，包括如下内容：碳四原料由萃取吸收塔的下部引入，吸收剂自萃取吸收塔的上部及中部引入分别记为吸收剂1、吸收剂2，引入位置相差2～15块塔板，优选5～12块塔板，引入量的体积比为1:1～1：30，优选1:5～1：20；萃取吸收塔的塔顶物料为丁烷，萃取吸收塔的塔底物料进入解吸塔1的上部；解吸塔1的塔顶物料进入解吸塔2的上部，塔底物料部分作为吸收剂2循环使用，部分进入解吸塔2的下部；解析塔2的塔顶物料为丁烯产品，解析塔2中部采出物料循环回解吸塔1的下部，塔底物料作为吸收剂1循环使用。

本发明工艺中，吸收剂可以采用现有的吸收剂也可以采用自制的吸收剂，优选采用自制的吸收剂。吸收剂1、吸收剂2的组成可以相同也可以不同，优选后者。

本发明工艺中，吸收剂1、吸收剂2中分别含有质量含量为60%～90%、5%～30%的二甲基亚砜，优选分别含有质量含量为65%～80%、10%～25%的二甲基亚砜，余量为吗啉、N-甲酰吗啉、甲乙酮、N-甲基吡咯烷酮、环丁砜中的一种或几种，优选吗啉和N-甲酰吗啉，吗啉和N-甲酰吗啉的质量比1:0.1～1：8，优选1:1～1:2。

本发明工艺中，解吸塔1塔底物料作为吸收剂2循环使用同进入解吸塔2下部的质量比为1:0.5～1：:10，优选1:1～1：4。

本发明方法中，萃取吸收塔及解吸塔均为填料塔，萃取吸收塔理论板数为5～28块，解吸塔1理论板数为4～10块，解吸塔2理论板数为5～15块。吸收剂1的引入位置为萃取吸收塔从上至下第2～6块板，萃取吸收塔底物料进入解吸塔1的位置为从上至下第2～5块板；解吸塔1的塔顶物料进入解吸塔2的位置为从上至下第2～5块板，解吸塔1部分塔底物料部进入解吸塔2的位置为从上至下第6～10块板；解吸塔2中部采出物料循环回解吸塔1的位置为从上至下第6～10块板。

本发明工艺中，萃取吸收塔的操作条件如下：总液气比为2～15，萃取吸收塔的塔顶温度为40～45℃，塔顶压力为0.5～0.6MPa（G），塔底温度为80～130℃，回流比为1～5，优选总液气比为4～8，，塔底温度为95～115℃，回流比为2～4。

本发明工艺中，解吸塔1的操作条件如下：塔顶温度为40～45℃，塔顶压力为0.3～0.4MPa（G），塔底温度为80～100℃，回流比为1～5。优选塔底温度为85～95℃，回流比为2～4。

本发明工艺中，解吸塔2的操作条件如下：塔顶温度80～100℃，塔顶压力为0.3～0.4MPa（G），塔底温度为110～140℃，回流比为1～5。优选塔顶温度为85～95℃，塔底温度为115～125℃，回流比为2～4。

本发明工艺的优点如下：

（1）萃取吸收工艺采用高效组合吸收剂，吸收效果比现有技术提高了10%～30%，可以降低液气比。

（2）本工艺设置了两级萃取吸收工艺，进一步提高了萃取吸收效果，并且进一步降低液气比。

（3）根据萃取吸收塔内不同高度的丁烯浓度，将组合萃取吸收剂从塔的不同位置引入，有助于提高吸收效果；

（4）针对解吸过程特点及能耗瓶颈，采用两级精馏解吸的工艺流程，使65%～85%的丁烯在解吸塔（一）的比较缓和条件下实现解吸，可以降低解吸时的总能量消耗。

（5）通过优化萃取吸收、一级解吸和二级解吸三个过程之间的物料循环，实现的技术效果、能耗和物耗比现有四塔及以上的技术效果更佳。

（6）本发明得到的丁烯收率≥99%，丁烯纯度≥99.9%。

附图说明

图1是本发明的工艺流程示意图

其中，2为吸收剂1；3为碳四混合气体原料；4为吸收剂2；5为丁烷物料；6为萃取吸收塔；7为解吸塔1上部进料；8为解吸塔1下部进料；9为解吸塔1；10为解吸塔2上部进料；11为解吸塔2下部进料；12为丁烯物料；13为解吸塔2；14为解吸塔2至萃取吸收塔的循环物料，15为吸收剂排放物料。

具体实施方式

下面结合附图说明和实施例对本技术发明方案进行详细说明，但不因此限制本发明。

本发明工艺是通过这样的方式实现的：首先碳四混合气体原料3由萃取吸收塔6的下部引入，吸收剂24自萃取吸收塔的中部引入，吸收剂12自萃取吸收塔的上部引入，碳四原料中的丁烯被吸收剂1和吸收剂2逐级萃取吸收，塔底物料为解吸塔1上部进料7引入解吸塔19的上部，解吸塔1的物料经一次解吸后，气相为解吸塔2上部进料10引入解吸塔2的上部进行二次解吸，部分液相循环回萃取吸收塔中部重新使用，另一部分作为解吸塔2下部进料进入解吸塔213进行二次解吸；解吸塔2解吸出的气相为丁烯产品12，塔中部采出物料返回解吸塔1的下部，塔底物料返回至萃取吸收塔上部，作为吸收剂1重新使用。

实施例及比较例所使用的原料为醚后碳四，组成见表1。

表1

实施例1

吸收剂1、吸收剂2中分别含有质量含量为65%～80%、10%～25%的二甲基亚砜，余量为吗啉和N-甲酰吗啉，吗啉和N-甲酰吗啉的质量比1:1。第一混合吸收剂、第二混合吸收剂引入量的体积比为1:5，解吸塔1塔底物料作为吸收剂2循环使用同进入解吸塔2下部的质量比为1:1。萃取吸收塔及解吸塔均为填料塔，萃取吸收塔理论板数为10块，解吸塔1理论板数为6块，解吸塔2理论板数为8块。吸收剂1的引入位置为萃取吸收塔从上至下第2层，吸收剂2的引入位置为萃取吸收塔从上至下第5层，萃取吸收塔底物料进入解吸塔1的位置为从上至下第2层；解吸塔1的塔顶物料进入解吸塔2的位置为从上至下第2层，解吸塔1部分塔底物料部进入解吸塔2的位置为从上至下第7层；解吸塔2中部采出物料循环回解吸塔1的位置为从上至下第6层。操作条件见表2，分离结果见表3，丁烷纯度为99%，丁烯纯度达99.9%。

表2

表3

实施例2

吸收剂1、吸收剂2中分别含有质量含量为65%～80%、10%～25%的二甲基亚砜，余量为吗啉和N-甲酰吗啉，吗啉和N-甲酰吗啉的质量比1:2。第一混合吸收剂、第二混合吸收剂引入量的体积比为1:1～1：30，解吸塔1塔底物料作为吸收剂2循环使用同进入解吸塔2下部的质量比为1:4。萃取吸收塔及解吸塔均为填料塔，萃取吸收塔理论板数为22块，解吸塔1理论板数为10块，解吸塔2理论板数为15块。吸收剂1的引入位置为萃取吸收塔从上至下第6层，吸收剂2的引入位置为萃取吸收塔从上至下第11层，萃取吸收塔底物料进入解吸塔1的位置为从上至下第5层；解吸塔1的塔顶物料进入解吸塔2的位置为从上至下第5层，解吸塔1部分塔底物料部进入解吸塔2的位置为从上至下第10层；解吸塔2中部采出物料循环回解吸塔1的位置为从上至下第9层。操作条件见表4，分离结果见表5，丁烷纯度为99%，丁烯纯度达99.9%。操作条件见表6，分离结果见表7，丁烷纯度为99%，丁烯纯度达99.9%。

表4

表5

实施例3

采用本发明的双吸收剂萃取吸收流程和二级解吸流程，将表1的C4原料由萃取吸收塔的下部，第一吸收剂采用含50wt%的环丁砜与质量比为1：1的吗啉、N-甲酰吗啉的混合物，第二吸收剂采用含25wt%环丁砜与质量比为1：1的吗啉、N-甲酰吗啉的混合物，经吸收塔吸收和解吸塔解吸后，完成C4原料的提纯，吸收塔、解吸塔1、解析塔2的操作条件同实施例1相同。分离结果见表6。

表6

对比例1

采用实施例1的装置和操作条件，只是吸收塔上部不引入吸收剂2，且吸收剂不循环使用。分离结果见表7。

表7

组分	异丁烷	丁烯-1	正丁烷	反-丁烯-2	顺-丁烯-2
						丁烷物料，wt%	62.97	9.56	22.37	2.54	2.56
丁烯物料，wt%	1.85	48.45	11.72	23.61	14.37

Claims (14)

1.一种醚后碳四的提浓新工艺，其特征在于：包括如下内容：碳四原料由萃取吸收塔的下部引入，吸收剂自萃取吸收塔的上部及中部引入，分别记为吸收剂1、吸收剂2，引入位置相差2～15块塔板，引入量的体积比为1:1～1：30；萃取吸收塔的塔顶物料为丁烷，萃取吸收塔的塔底物料进入解吸塔1的上部；解吸塔1的塔顶物料进入解吸塔2的上部，塔底物料部分作为吸收剂2循环使用，部分进入解吸塔2的下部；解析塔2的塔顶物料为丁烯产品，解析塔2中部采出物料循环回解吸塔1的下部，塔底物料作为吸收剂1循环使用。

2.根据权利要求1所述的工艺，其特征在于：吸收剂1、吸收剂2引入位置相差5～12块塔板，引入量的体积比为1:5～1：20。

3.根据权利要求1所述的工艺，其特征在于：吸收剂1、吸收剂2中分别含有质量含量为60%～90%、5%～30%的二甲基亚砜，余量为吗啉、N-甲酰吗啉、甲乙酮、N-甲基吡咯烷酮、环丁砜中的一种或几种。

4.根据权利要求1或3所述的工艺，其特征在于：吸收剂1、吸收剂2中分别含有质量含量为65%～80%、10%～25%的二甲基亚砜，余量为吗啉和N-甲酰吗啉，吗啉和N-甲酰吗啉的质量比1:0.1～1：8。

5.根据权利要求1所述的工艺，其特征在于：解吸塔1塔底物料作为吸收剂2循环使用同进入解吸塔2下部的质量比为1:0.5～1：:10。

6.根据权利要求5所述的工艺，其特征在于：解吸塔1塔底物料作为吸收剂2循环使用同进入解吸塔2下部的质量比为1:1～1：4。

7.根据权利要求1所述的工艺，其特征在于：萃取吸收塔及解吸塔均为填料塔，萃取吸收塔理论板数为5～28块，解吸塔1理论板数为4～10块，解吸塔2理论板数为5～15块。

8.根据权利要求1所述的工艺，其特征在于：吸收剂1的引入位置为萃取吸收塔从上至下第2～6块板；萃取吸收塔底物料进入解吸塔1的位置为从上至下第2～5块板；解吸塔1的塔顶物料进入解吸塔2的位置为从上至下第2～5块板，解吸塔1部分塔底物料部进入解吸塔2的位置为从上至下第6～10块板；解吸塔2中部采出物料循环回解吸塔1的位置为从上至下第6～10块板。

9.根据权利要求1所述的工艺，其特征在于：萃取吸收塔的操作条件如下：总液气比为2～15，萃取吸收塔的塔顶温度为40～45℃，塔顶压力为0.5～0.6MPa（G），塔底温度为80～130℃，回流比为1～5。

10.根据权利要求9所述的工艺，其特征在于：总液气比为4～8，，塔底温度为95～115℃，回流比为2～4。

11.根据权利要求1所述的工艺，其特征在于：解吸塔1的操作条件如下：塔顶温度为40～45℃，塔顶压力为0.3～0.4MPa（G），塔底温度为80～100℃，回流比为1～5。

12.根据权利要求11所述的工艺，其特征在于：塔底温度为85～95℃，回流比为2～4。

13.根据权利要求1所述的工艺，其特征在于：解吸塔2的操作条件如下：塔顶温度80～100℃，塔顶压力为0.3～0.4MPa（G），塔底温度为110～140℃，回流比为1～5。

14.根据权利要求13所述的工艺，其特征在于：塔顶温度为85～95℃，塔底温度为115～125℃，回流比为2～4。