CN115974639A - 一种裂解碳九加氢装置与戊烷装置联产甲基环戊烷的方法 - Google Patents

一种裂解碳九加氢装置与戊烷装置联产甲基环戊烷的方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种裂解碳九加氢装置与戊烷装置联产甲基环戊烷的方法，涉及甲基环戊烷制备领域。该方法包括：（1）将裂解碳九送入脱胶质塔，塔顶得到含甲基环戊二烯的裂解碳九轻组分；（2）将含甲基环戊二烯的裂解碳九轻组分经裂解碳九一段加氢反应器与裂解碳九二段加氢反应器加氢后得到加氢碳九组分；（3）将加氢碳九组分经汽提塔汽提，塔顶得到粗环烷基油；（4）将粗环烷基油与碳五组分混合后送入碳五加氢精制反应器加氢精制得到饱和组分；（5）将饱和组分经脱轻组分塔、异戊烷塔、正戊烷塔、环戊烷塔、甲基环戊烷塔五塔分离后，由甲基环戊烷塔塔顶得到甲基环戊烷。本发明的方法适合规模化生产，且甲基环戊烷的纯度达95%以上。

Description

一种裂解碳九加氢装置与戊烷装置联产甲基环戊烷的方法
技术领域
本发明涉及甲基环戊烷制备技术领域，特别涉及一种裂解碳九加氢装置与戊烷装置联产甲基环戊烷的方法。
背景技术
甲基环戊烷是石油中环烷烃的组成部分，常用作化工溶剂及色谱分析标准物质，也是一种重要的化工中间体，用于有机合成，还可用作共沸蒸馏剂、萃取剂。
目前，生产甲基环戊烷主要有三种途经，一种是从溶剂油中分离得到，第二种是由甲基环戊二烯加氢精制得到，第三种是由环己烷催化异构得到。其中从溶剂油中分离甲基环戊烷主要采用普通精馏、分子筛吸附、萃取精馏与共沸精馏等方法。由于正己烷和甲基环戊烷的沸点接近，普通精馏只能得到质量分数90％以下的工业级甲基环戊烷；分子筛吸附可以得较高纯度的甲基环戊烷，但由于分子筛吸附易饱和、再生困难，工业生产的成本较高；萃取精馏是分离正己烷和甲基环戊烷一种较好的方法，萃取精馏常用萃取剂有邻苯二甲酸二甲酯、N-甲基吡咯烷酮，专利CN1765857A和专利CN103664446A分别采用邻苯二甲酸二甲酯和N-甲基吡咯烷酮作为萃取剂，分离正己烷和甲基环戊烷，塔顶采出的甲基环戊烷纯度分别为≥84wt％和≥90.8wt％，而专利CN107935807B可生产高纯度的甲基环戊烷，但萃取溶剂成分复杂，需要较多的理论塔板数，能耗较高；共沸精馏常用共沸剂为甲醇，但是流程较长、设备和场地投资大、能耗高。对于第二种方法，由于甲基环戊二烯与环戊二烯类似，具有特殊的化学性与易燃易爆性，使用甲基环戊二烯时必须采用严格的安全措施，生产成本高，损耗大，而且采用甲基环戊二烯直接加氢生产甲基环戊烷，加氢催化剂的寿命短、成本高。第三种方法，专利CN105439791A提出的环己烷催化异构化生产甲基环戊烷，环己烷的转化率低，经济性差。
因此，研究开发一种采用廉价的原料和高效的工艺联产工业甲基环戊烷的方法更具有工业应用价值。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是克服上述现有技术中分离法制取甲基环戊烷及甲基环戊二烯直接加氢法制甲基环戊烷存在的缺陷，提供一种以裂解碳九和碳五组分为原料联产甲基环戊烷的方法，即裂解碳九加氢装置与戊烷装置相结合生产甲基环戊烷的方法。
为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种裂解碳九加氢装置与戊烷装置联产甲基环戊烷的方法，包括：
（1）将乙烯装置来的裂解碳九送入脱胶质塔，裂解碳九中的甲基双环戊二烯及二甲基双环戊二烯在脱胶质塔中部分分解，塔顶得到含甲基环戊二烯的裂解碳九轻组分；
（2）将含甲基环戊二烯的裂解碳九轻组分经裂解碳九一段加氢反应器与裂解碳九二段加氢反应器加氢后得到加氢碳九组分；
（3）将加氢碳九组分经汽提塔汽提，塔顶得到粗环烷基油；
（4）将粗环烷基油与戊烷装置来的碳五组分混合后送入碳五加氢精制反应器加氢精制得到饱和组分；
（5）将饱和组分经脱轻组分塔、异戊烷塔、正戊烷塔、环戊烷塔、甲基环戊烷塔五塔分离后，由甲基环戊烷塔塔顶得到甲基环戊烷。
进一步地，（1）中，所述脱胶质塔塔顶压力为-85 ~-75 kPa，塔釜温度为180~200℃，塔顶含甲基环戊二烯的裂解碳九轻组分收率85~90wt%。
进一步地，（1）中，含甲基环戊二烯的裂解碳九轻组分中甲基环戊二烯的总含量为2~8wt%。
进一步地，（2）中，裂解碳九一段加氢反应器反应温度40～110 ℃，反应压力3.0～4.5 MPa，新鲜料空速0.4～0.8 h-1，氢油体积比800～1200：1。
进一步地，（2）中，裂解碳九二段加氢反应器反应温度230～310 ℃，反应压力2.8～4.3 MPa，新鲜料空速0.4～1.0 h-1，氢油体积比600～1300：1。
进一步地，（2）和（4）中，裂解碳九一段加氢反应器内加装的催化剂是镍系加氢催化剂，裂解碳九二段加氢反应器与碳五加氢精制反应器内加装的催化剂均是钴-钼-镍系催化剂。
进一步地，（3）中，汽提塔塔顶压力为0～100 kPa，塔顶温度为50～80 ℃。
进一步地，（4）中，碳五加氢精制反应器反应温度150～240 ℃，反应压力2.0～3.0MPa，新鲜料空速0.4～0.8 h-1，氢油体积比1000～2000：1。
进一步地，（4）中，饱和组分溴指数＜10 mg Br/100 g油，总硫＜5μg/mL。
进一步地，（5）中，所述的脱轻组分塔塔顶压力为1.0～1.2 MPa，塔顶温度为82～88 ℃。
进一步地，（5）中，所述的异戊烷塔塔顶压力为100～150 kPa，塔顶温度为49～58℃。
进一步地，（5）中，所述的正戊烷塔塔顶压力为80～120 kPa，塔顶温度为55～59℃。
进一步地，（5）中，所述的环戊烷塔塔顶压力为20～150 kPa，塔顶温度为55～80℃。
进一步地，（5）中，所述的甲基环戊烷塔塔顶压力为0～100 kPa，塔顶温度为70～95 ℃。
进一步地，（1）中，所述的脱胶质塔进料口以上为填料、进料口以下为塔盘，汽提塔与脱轻组分塔为板式塔，异戊烷塔、正戊烷塔、环戊烷塔、甲基环戊烷塔均为填料塔。
本发明中上述操作压力均为表压。
与现有技术相比，本发明的有益技术效果：
1.本发明的方法既克服了萃取分离甲基环戊烷能耗高的问题，也克服了甲基环戊二烯直接加氢制取甲基环戊烷成本高，催化剂寿命短的缺陷，同时克服了环己烷催化异构纯度不高的问题，更加高效、低成本地实现了裂解碳九的综合利用，对于生产甲基环戊烷有着重大意义。
2.该方法生产的甲基环戊烷产品纯度高，硫含量低，工艺操作灵活，催化剂使用周期长。
附图说明
图1为本发明的一种裂解碳九加氢装置与戊烷装置联产甲基环戊烷的方法的流程图；
其中：1-脱胶质塔，2-裂解碳九一段加氢反应器，3-裂解碳九二段加氢反应器，4-汽提塔，5-碳五加氢精制反应器，6-脱轻组分塔，7-异戊烷塔，8-正戊烷塔，9-环戊烷塔，10-甲基环戊烷塔。
实施方式
下面结合附图对本发明作进一步详述。以下描述不是限定性的，不能以此限定本发明的保护范围。
如图1所示，本发明的一种裂解碳九加氢装置与戊烷装置联产甲基环戊烷的方法，首先原料裂解碳九S1进入脱胶质塔1进行脱胶质操作，塔顶产品为含甲基环戊二烯的裂解碳九轻组分S2，塔釜为胶质重组分S3。脱胶质塔1塔顶产品含甲基环戊二烯的裂解碳九轻组分S2经过裂解碳九一段加氢反应器2与裂解碳九二段加氢反应器3加氢后得到加氢碳九组分S4。加氢碳九组分S4进汽提塔4，汽提塔4塔顶得到粗环烷基油S5，汽提塔4塔釜为加氢溶剂油S6。戊烷装置来的碳五组分S7与汽提塔4塔顶得到的粗环烷基油S5混合后进入碳五加氢精制反应器5进行加氢精制得到饱和组分S8。将饱和组分S8进入脱轻组分塔6，脱轻组分塔6塔顶为碳四轻组分S9，脱轻组分塔6塔釜物料S10进入异戊烷塔7，异戊烷塔7塔顶得到异戊烷S11，异戊烷塔7塔釜物料S12进入正戊烷塔8，正戊烷塔8塔顶为正戊烷S13，正戊烷塔8塔釜物料S14进入环戊烷塔9，环戊烷塔9塔顶得到环戊烷S15，环戊烷塔9塔釜物料S16进入甲基环戊烷塔10，甲基环戊烷塔10塔顶为甲基环戊烷S17，甲基环戊烷塔10塔釜为重组分S18。
以下通过实施例进一步说明本发明的内容。实施例中的百分数除有注明外均为质量分数，压力均为表压。
实施例一
裂解碳九S1进入脱胶质塔1，裂解碳九S1中的甲基双环戊二烯及二甲基双环戊二烯在脱胶质塔1中部分分解，塔顶得到含甲基环戊二烯的裂解碳九轻组分S2。脱胶质塔1塔顶压力-84.5 kPa，塔釜温度为185.4 ℃，塔顶含甲基环戊二烯的裂解碳九轻组分S2收率88%。表1为本实施例的含甲基环戊二烯的裂解碳九轻组分S2的组成。
表1 含甲基环戊二烯的裂解碳九轻组分S2组成
将含甲基环戊二烯的裂解碳九轻组分S2经过裂解碳九一段加氢反应器2，裂解碳九一段加氢反应温度71 ℃，反应压力3.8 MPa，新鲜料空速0.75 h-1，氢油体积比850 ：1，溴价32 g Br/100 g。
裂解碳九一段加氢反应器2出来的物料进入裂解碳九二段加氢反应器3进行加氢，裂解碳九二段加氢反应器3反应温度270 ℃，反应压力3.4 MPa，新鲜料空速0.85h-1，氢油体积比900：1，加氢得到加氢碳九组分S4，溴价4.3 g Br/100 g油。
加氢碳九组分S4进入汽提塔4汽提，汽提塔4塔顶得到粗环烷基油S5。汽提塔4塔顶压力80 kPa，塔顶温度68 ℃。
将粗环烷基油S5与戊烷装置来的碳五组分S7混合后进碳五加氢精制反应器5得到饱和组分S8。碳五加氢精制反应器5反应温度182.5℃，反应压力2.40 MPa，新鲜料空速0.54h-1，氢油体积比1800 ：1。
饱和组分S8溴指数＜10 mg Br/100 g油，总硫4.8μg/mL。
饱和组分S8进入脱轻组分塔6，塔顶得到碳四轻组分S9。脱轻组分塔6塔顶压力1.09 MPa，塔顶温度为85.4 ℃。
脱轻组分塔6塔釜物料S10进入异戊烷塔7，塔顶得到异戊烷S11。异戊烷塔7塔顶压力为120 kPa，塔顶温度为51.5 ℃。
异戊烷塔7塔釜物料S12进入正戊烷塔8，塔顶得到正戊烷S13。正戊烷塔8塔顶压力为105 kPa，塔顶温度为57.5 ℃。
正戊烷塔8塔釜物料S14进入环戊烷塔9，塔顶得到环戊烷S15。环戊烷塔9塔顶压力为149 kPa，塔顶温度为78.8 ℃。
环戊烷塔9塔釜物料S16进入甲基环戊烷塔10，塔顶得到纯度大于95%的甲基环戊烷S17产品。甲基环戊烷塔10塔顶压力为50 kPa，塔顶温度为85 ℃。
实施例二
采用与实施例一相同的方法，只是将以下条件做改变：
脱胶质塔1塔顶压力-75 kPa，塔釜温度为200 ℃。
裂解碳九一段加氢反应器2反应温度40 ℃，反应压力3.0 MPa，新鲜料空速0.4 h-1，氢油体积比800 ：1。
裂解碳九二段加氢反应器3反应温度230 ℃，反应压力2.8 MPa，新鲜料空速0.4h-1，氢油体积比600：1。
汽提塔4塔顶压力0 kPa，塔顶温度50 ℃。
碳五加氢精制反应器5反应温度150℃，反应压力2.0 MPa，新鲜料空速0.4 h-1，氢油体积比1000：1。
饱和组分S8溴指数＜10 mg Br/100 g油，总硫3.8μg/mL。
脱轻组分塔6塔顶压力1.0 MPa，塔顶温度为82 ℃。
异戊烷塔7塔顶压力为100 kPa，塔顶温度为49 ℃。
正戊烷塔8塔顶压力为80 kPa，塔顶温度为55 ℃。
环戊烷塔9塔顶压力为20 kPa，塔顶温度为55 ℃。
甲基环戊烷塔10塔顶压力为0 kPa，塔顶温度为70 ℃。
实施例三
本实施例采用与实施例一相同方法，不同之处如下：
脱胶质塔1塔顶压力-85 kPa，塔釜温度为180 ℃。
裂解碳九一段加氢反应器2反应温度110 ℃，反应压力4.5 MPa，新鲜料空速0.8h-1，氢油体积比1200：1。
裂解碳九二段加氢反应器3反应温度310 ℃，反应压力4.3 MPa，新鲜料空速1 h-1，氢油体积比1300：1。
汽提塔4塔顶压力100 kPa，塔顶温度80 ℃。
碳五加氢精制反应器5反应温度240℃，反应压力3.0 MPa，新鲜料空速0.8 h-1，氢油体积比2000 ：1。
饱和组分S8溴指数＜10 mg Br/100 g油，总硫3.2μg/mL。
脱轻组分塔6塔顶压力1.2 MPa，塔顶温度为88 ℃。
异戊烷塔7塔顶压力为150 kPa，塔顶温度为58 ℃。
正戊烷塔8塔顶压力为120 kPa，塔顶温度为59 ℃。
环戊烷塔9塔顶压力为150 kPa，塔顶温度为80 ℃。
甲基环戊烷塔10塔顶压力为100 kPa，塔顶温度为95 ℃。
本发明的方法得到的甲基环戊烷纯度达到95%以上，收率也达到了95%以上。

Claims (10)

1.一种裂解碳九加氢装置与戊烷装置联产甲基环戊烷的方法，其特征在于，包括：
（1）将乙烯装置来的裂解碳九送入脱胶质塔，裂解碳九中的甲基双环戊二烯及二甲基双环戊二烯在脱胶质塔中部分分解，塔顶得到含甲基环戊二烯的裂解碳九轻组分；
（2）将含甲基环戊二烯的裂解碳九轻组分经裂解碳九一段加氢反应器与裂解碳九二段加氢反应器加氢后得到加氢碳九组分；
（3）将加氢碳九组分经汽提塔汽提，塔顶得到粗环烷基油；
（4）将粗环烷基油与戊烷装置来的碳五组分混合后送入碳五加氢精制反应器加氢精制得到饱和组分；
（5）将饱和组分经脱轻组分塔、异戊烷塔、正戊烷塔、环戊烷塔、甲基环戊烷塔五塔分离后，由甲基环戊烷塔塔顶得到甲基环戊烷。
2.根据权利要求1所述的裂解碳九加氢装置与戊烷装置联产甲基环戊烷的方法，其特征在于：（1）中，脱胶质塔塔顶压力为-85 ~-75 kPa，塔釜温度为180~200 ℃，塔顶含甲基环戊二烯的裂解碳九轻组分收率85~90wt%。
3.根据权利要求1所述的裂解碳九加氢装置与戊烷装置联产甲基环戊烷的方法，其特征在于：（1）中，含甲基环戊二烯的裂解碳九轻组分中甲基环戊二烯的总含量为2~8wt%。
4.根据权利要求1所述的裂解碳九加氢装置与戊烷装置联产甲基环戊烷的方法，其特征在于：（2）中，裂解碳九一段加氢反应器反应温度40～110 ℃，反应压力3.0～4.5 MPa，新鲜料空速0.4～0.8 h-1，氢油体积比800～1200：1。
5.根据权利要求1所述的裂解碳九加氢装置与戊烷装置联产甲基环戊烷的方法，其特征在于：（2）中，裂解碳九二段加氢反应器反应温度230～310 ℃，反应压力2.8～4.3 MPa，新鲜料空速0.4～1.0 h-1，氢油体积比600～1300：1。
6.根据权利要求1所述的裂解碳九加氢装置与戊烷装置联产甲基环戊烷的方法，其特征在于：（2）和（4）中，裂解碳九一段加氢反应器内加装的催化剂是镍系加氢催化剂，裂解碳九二段加氢反应器与碳五加氢精制反应器内加装的催化剂均是钴-钼-镍系催化剂。
7.根据权利要求1所述的裂解碳九加氢装置与戊烷装置联产甲基环戊烷的方法，其特征在于：（3）中，汽提塔塔顶压力为0～100 kPa，塔顶温度为50～80 ℃。
8.根据权利要求1所述的裂解碳九加氢装置与戊烷装置联产甲基环戊烷的方法，其特征在于：（4）中，碳五加氢精制反应器反应温度150～240 ℃，反应压力2.0～3.0 MPa，新鲜料空速0.4～0.8 h-1，氢油体积比1000～2000：1。
9.根据权利要求1所述的裂解碳九加氢装置与戊烷装置联产甲基环戊烷的方法，其特征在于：（4）中，饱和组分溴指数＜10 mg Br/100 g油，总硫＜5μg/mL。
10.根据权利要求1所述的裂解碳九加氢装置与戊烷装置联产甲基环戊烷的方法，其特征在于：（5）中，脱轻组分塔塔顶压力为1.0～1.2 MPa，塔顶温度为82～88 ℃；异戊烷塔塔顶压力为100～150 kPa，塔顶温度为49～58 ℃；正戊烷塔塔顶压力为80～120 kPa，塔顶温度为55～59 ℃；环戊烷塔塔顶压力为20～150 kPa，塔顶温度为55～80 ℃；甲基环戊烷塔塔顶压力为0～100 kPa，塔顶温度为70～95 ℃。
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