CN117776851A - 一种碳五混合物的分离方法和*** - Google Patents
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Abstract
本申请涉及一种碳五混合物的分离方法和***，属于混合物分离技术领域，方法包括：把待分离的碳五混合物进行第一萃取分离，得到第一萃取塔釜液和第一产品；对第一萃取塔釜液进行解吸，得到解吸塔顶气相、侧线采出气相和贫溶剂；对塔顶气相进行第二萃取分离，得到第二萃取塔釜液和第二产品；把第二萃取塔釜液回用至解吸塔；对侧线采出气相进行侧线分离，得到侧线塔顶流股和侧线塔釜液相；把侧线塔釜液相回用至解吸塔；对侧线塔顶流股进行水洗，得到第三产品；通过将解吸的侧线采出气相进行侧线分离，进料为气相物流，侧线分离过程能够较为简单，同时进料量相比于液相也大幅度的降低，进而有效的降低处理能耗。
Description
技术领域
本申请涉及混合物分离技术领域，尤其涉及一种碳五混合物的分离方法和***。
背景技术
以石脑油或轻柴油等液态烃作为裂解原料的乙烯装置，副产碳五的量通常能够占到乙烯产量的14-20％，随着我国乙烯装置的规模不断扩大，副产的碳五量也日益增多，裂解碳五中含有多种有着高附加值的化工原材料，不经过分离也能直接使用，但是经济效益差。
现代工业一般采用合适的分离方法对裂解碳五馏分进行分离，但由于裂解碳五馏分组成复杂，相互之间容易发生聚合反应并且产生共沸物，因此选择合适的分离方法是非常必要的。
目前，市面上认可程度较高、工业覆盖率较广的为乙腈法的萃取分离流程，但是现有的萃取流程，如图2所示，需要经过第一萃取塔、第一解吸塔、第二萃取塔、第二解吸塔、第二解吸塔水洗塔才能获得较纯的异戊二烯，由于乙腈法的萃取流程中乙腈溶液的使用量较大，现有流程中第二萃取塔塔底的所有液相物流全部进入到第二解吸塔进行解吸，这样的流程能耗非常高、并且第二解吸塔塔径大、塔盘数多，整个装置的设备投资和运行成本都非常高。
发明内容
本申请提供了一种碳五混合物的分离方法和***，以解决目前能耗较高的问题。
第一方面，本申请提供了一种碳五混合物的分离方法。
具体而言，所述方法包括：
把待分离的碳五混合物进行第一萃取分离，得到第一萃取塔釜液和第一产品，所述第一产品包括碳五单烯烃和烷烃；
对所述第一萃取塔釜液进行解吸，得到解吸塔顶气相、侧线采出气相和贫溶剂；
对所述解吸塔顶气相进行第二萃取分离，得到第二萃取塔釜液和第二产品，所述第二产品包括异戊二烯；
把所述第二萃取塔釜液回用至所述对所述第一萃取塔釜液进行解吸步骤作为塔顶回流；
对所述侧线采出气相进行侧线分离，得到侧线塔顶流股和侧线塔釜液相；所述侧线塔顶流股包括第三产品，所述第三产品包括环戊二烯和炔烃；
把所述侧线塔釜液相回用至所述对所述第一萃取塔釜液进行解吸步骤作为待解吸液。
作为一种可选的实施方式，所述第一萃取分离和第二萃取分离的萃取溶液包括乙腈或乙腈的水溶液或其他萃取剂介质。
作为一种可选的实施方式，所述第一萃取分离的回流比为1-10。
作为一种可选的实施方式，所述第一萃取分离的塔顶温度为40-70℃。
作为一种可选的实施方式，所述解吸的塔釜温度为100-150℃。
作为一种可选的实施方式，所述第一萃取分离的溶剂比为3-10；和/或
所述第二萃取分离的溶剂比为4-12。
作为一种可选的实施方式，所述侧线分离的回流比为1-15。
第二方面，本申请提供了一种碳五混合物的分离***，用以实现第一方面任一项实施例所述的碳五混合物的分离方法的步骤。
具体的，所述***包括：
第一萃取塔，用以把待分离的碳五混合物进行第一萃取分离，得到第一萃取塔釜液和第一产品；
解吸塔，用以对所述第一萃取塔釜液进行解吸，得到解吸塔顶气相、侧线采出气相和贫溶剂，所述解吸塔连通所述第一萃取塔，用以接收所述第一萃取塔釜液；
第二萃取塔，用以对所述塔顶气相进行第二萃取分离，得到第二萃取塔釜液和第二产品，所述第二萃取塔连通所述解吸塔，用以接收所述解吸塔顶气相；
萃取回用管线，用以把所述第二萃取塔釜液回用至所述解吸塔，所述萃取回用管线一端连通所述第二萃取塔的塔釜，所述萃取回用管线另一端连通所述解吸塔的塔顶；
侧线塔，用以对所述侧线采出气相进行侧线分离，得到侧线塔顶流股和侧线塔釜液相，所述侧线塔连通所述解吸塔的中部，用以接收所述侧线采出气相；
侧线回用管线，用以把所述侧线塔釜液相回用至所述解吸塔，所述侧线回用管线的一端连通所述侧线塔的塔釜，所述侧线回用管线的另一端连通所述解吸塔；
水洗塔，对所述侧线塔顶流股进行水洗，得到第三产品，所述水洗塔连通所述侧线塔，用以接收所述侧线塔顶流股。
作为一种可选的实施方式，所述侧线采出气相的出口连通所述解吸塔的塔板和所述侧线塔釜液相的入口连通所述解吸塔的塔板间隔不超过3块塔板。
作为一种可选的实施方式，所述第一萃取塔、第二萃取塔和侧线塔均设有塔顶冷凝器。
本申请实施例提供的上述技术方案与现有技术相比具有如下优点：
本申请实施例提供的该方法，通过将解吸的侧线采出气相进行侧线分离，进料为气相物流，气相相较于液相，组成中的乙腈含量大幅降低，故侧线分离过程能够较为简单，同时由于是气相物流进料，进料量相比于液相也大幅度的降低，进而有效的降低处理能耗。
附图说明
此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本申请的实施例，并与说明书一起用于解释本申请的原理。
为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本申请实施例提供的装置的结构示意图；
图2为本申请实施例背景技术提供的装置的结构示意图；
图3为本申请实施例提供的方法的流程图；
附图标记：1-第一萃取塔，2-解吸塔，21-第一解吸塔，22-第二解吸塔，3-第二萃取塔，4-侧线塔，5-水洗塔。
具体实施方式
为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
除非另有特别说明，本申请中用到的各种原材料、试剂、仪器和设备等，均可通过市场购买得到或者可通过现有方法制备得到。
如图3所示，本申请实施例提供了一种碳五混合物的分离方法，所述方法包括：
S1.把待分离的碳五混合物进行第一萃取分离，得到第一萃取塔釜液和第一产品，所述第一产品包括碳五单烯烃和烷烃；
目前，认可程度较高、工业覆盖率较广的为乙腈法的萃取分离流程，故本申请实施例中，所述第一萃取分离的萃取溶液包括乙腈。
一般而言，碳五混合物为富含异戊二烯、少量单烯烃、烷烃、环戊二烯、间戊二烯、炔烃的物料。
具体而言，本实施例中，富含异戊二烯、少量单烯烃、烷烃、环戊二烯、间戊二烯、炔烃的原料从中部进入第一萃取塔，第一萃取塔上部引入乙腈溶液，由于进料中各个组分在乙腈溶液中的相对挥发度不同，因此，通过控制操作条件和乙腈溶液的进料量，使得第一萃取塔塔顶为单烯烃和烷烃，异戊二烯、间戊二烯、环戊二烯、炔烃等混于乙腈溶液中从塔釜采出。
在一些实施例中，所述第一萃取分离的溶剂比为3-10，包括但不限于3、4、5、6、7、8、9和10；溶剂比即萃取剂与进料中烃类组分的质量之比。
S2.对所述第一萃取塔釜液进行解吸，得到解吸塔顶气相、侧线采出气相和贫溶剂；
来自第一萃取塔塔釜的物流组为进料进入解吸塔中，解吸塔的目标是通过蒸汽加热使得烃类同乙腈溶液实现分离。
S3.对所述塔顶气相进行第二萃取分离，得到第二萃取塔釜液和第二产品，所述第二产品包括异戊二烯；
目前，认可程度较高、工业覆盖率较广的为乙腈法的萃取分离流程，故本申请实施例中，所述第二萃取分离的萃取溶液包括乙腈。
具体而言，本实施例中，来自解吸塔塔顶的气相物流作为进料进入第二萃取塔塔底，第二萃取塔塔上部同样引入一股乙腈溶液，由于各组分在乙腈溶液中的相对挥发度不同，通过控制操作条件和乙腈溶液进料量，使得塔顶物流基本不含环戊二烯(1到100PPM)。
一般而言，为得到更纯的异戊二烯，可将第二产品进行水洗，脱去残余的乙腈。
在一些实施例中，所述第二萃取分离的溶剂比为4-12，包括但不限于4、5、6、7、8、9、10、11和12；溶剂比即萃取剂与进料中烃类组分的质量之比。
S4.把所述第二萃取塔釜液回用至所述对所述第一萃取塔釜液进行解吸步骤作为塔顶回流，换而言之，第二萃取塔釜液回用解吸塔作为塔顶回流液；
S5.对所述侧线采出气相进行侧线分离，得到侧线塔顶流股和侧线塔釜液相；所述侧线塔顶流股包括第三产品，所述第三产品包括环戊二烯和炔烃；
具体而言，本实施例中，来自解吸塔塔下部气相侧线采出口的气相物流作为进料从塔釜进入侧线塔，进行侧线分离，得到侧线塔顶流股和侧线塔釜液相。
一般而言，为得到更纯的环戊二烯和炔烃，可将侧线塔顶流股进行水洗，脱去残余的乙腈。
S6.把所述侧线塔釜液相回用至所述对所述第一萃取塔釜液进行解吸步骤作为待解吸液。
具体而言，本实施例中，来自侧线塔塔顶的物流作为进料从塔釜进入到侧线水洗塔，塔顶引入循环水，以脱除该物流中的乙腈。
如图1所示，基于一个总的发明构思，本申请实施例还提供一种碳五混合物的分离***，所述***包括：第一萃取塔、解吸塔、第二萃取塔、萃取回用管线、侧线塔、侧线回用管线和水洗塔。
第一萃取塔，用以把待分离的碳五混合物进行第一萃取分离，得到第一萃取塔釜液和第一产品；
本实施例中，第一萃取塔为板式精馏塔，具有50-200块理论板数，理论板数包括但不限于50、100、150和200块，回流比为1-10，回流比包括但不限于1、1.5、2、2.5、3、3.5、4、4.5、5、5.5、6、6.5、7、7.5、8、8.5、9、9.5和10，塔顶温度40-70℃，塔顶温度包括但不限于40、50、60和70℃。
解吸塔，用以对所述第一萃取塔釜液进行解吸，得到解吸塔顶气相、侧线采出气相和贫溶剂，所述解吸塔连通所述第一萃取塔，用以接收所述第一萃取塔釜液；
本实施例中，解吸塔不设置冷凝器，在解吸塔下部设置有气相侧线采出口，解吸塔为板式精馏塔，具有30-100块理论板数，理论板数包括但不限于30、50、70和100块，塔釜温度为100-150℃，塔釜温度包括但不限于100、120、140和150℃。
第二萃取塔，用以对所述塔顶气相进行第二萃取分离，得到第二萃取塔釜液和第二产品，所述第二萃取塔连通所述解吸塔，用以接收所述解吸塔顶气相；
本实施例中，第二萃取塔为板式精馏塔，具有20-80块理论塔板，理论板数包括但不限于20、50、60和80块，塔顶设有冷凝器，塔底无再沸器。塔釜液相作为回流返回解吸塔塔顶。
萃取回用管线，用以把所述第二萃取塔釜液回用至所述解吸塔，所述萃取回用管线一端连通所述第二萃取塔的塔釜，所述萃取回用管线另一端连通所述解吸塔的塔顶；
侧线塔，用以对所述侧线采出气相进行侧线分离，得到侧线塔顶流股和侧线塔釜液相，所述侧线塔连通所述解吸塔的中部，用以接收所述侧线采出气相；
本实施例中，侧线塔不设再沸器，塔顶设置冷凝器，侧线塔塔顶为环戊二烯、炔烃为主的杂质，塔釜液相返回解吸塔侧线采出的同一块塔板，侧线塔为板式精馏塔，具有10-50块理论塔板，回流比1-15，回流比包括但不限于1、1.5、2、2.5、3、3.5、4、4.5、5、5.5、6、6.5、7、7.5、8、8.5、9、9.5、10、10.5、11、11.5、12、12.5、13、13.5、14、14.5和15。
侧线回用管线，用以把所述侧线塔釜液相回用至所述解吸塔，所述侧线回用管线的一端连通所述侧线塔的塔釜，所述侧线回用管线的另一端连通所述解吸塔；
一般而言，所述侧线采出气相的出口连通所述解吸塔的塔板和所述侧线塔釜液相的入口连通所述解吸塔的塔板间隔不超过3块塔板。更优选的，侧线采出气相的出口连通所述解吸塔的塔板和所述侧线塔釜液相的入口连通所述解吸塔的塔板为同一块塔板。
水洗塔，对所述侧线塔顶流股进行水洗，得到第三产品，所述水洗塔连通所述侧线塔，用以接收所述侧线塔顶流股。
本实施例中，侧线水洗塔为板式精馏塔，具有20-100块理论塔板，理论板数包括但不限于20、40、60、80和100块，侧向水洗塔塔顶不设置冷凝器，塔底不设置再沸器，依靠重力用实现乙腈和其他组分的分离。
该碳五混合物的分离***是基于上述碳五混合物的分离方法来实现，该碳五混合物的分离方法的具体步骤可参照上述实施例，由于该碳五混合物的分离***采用了上述实施例的部分或全部技术方案，因此至少具有上述实施例的技术方案所带来的所有有益效果，在此不再一一赘述。
将解吸塔与第二萃取塔耦合，本***中解吸塔不设置塔顶冷凝器，第二萃取塔不设置塔底再沸器，侧线塔不设置塔底再沸器，相较于目前现有的萃取分离流程节省了三台换热器设备投资。同时，由于本***采用了侧线塔的设置，并且进料为解吸塔下部引入的气相物流，气相相较于液相，组成中的乙腈含量大幅降低，因此侧线塔的精馏过程变得简单，同时由于是气相进料，侧线塔进料量相比于液相也大幅度的降低，同时侧线塔的塔径降低、塔板数减少，总体的设备投资大幅度减少。侧线塔塔釜采出的液相，返回了解吸塔下部采出的同一块塔板，因此提高了解吸塔中乙腈的浓度，提高了分离效率。
本申请的各种实施例可以以一个范围的形式存在；应当理解，以一范围形式的描述仅仅是因为方便及简洁，不应理解为对本申请范围的硬性限制；因此，应当认为所述的范围描述已经具体公开所有可能的子范围以及该范围内的单一数值。例如，应当认为从1到6的范围描述已经具体公开子范围，例如从1到3，从1到4，从1到5，从2到4，从2到6，从3到6等，以及所述范围内的单一数字，例如1、2、3、4、5及6，此不管范围为何皆适用。另外，每当在本文中指出数值范围，是指包括所指范围内的任何引用的数字(分数或整数)。
在本申请中，在未作相反说明的情况下，使用的方位词如“上”和“下”具体为附图中的图面方向。另外，在本申请说明书的描述中，术语“包括”“包含”等是指“包括但不限于”。在本文中，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。在本文中，“和/或”，描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B的情况。其中A，B可以是单数或者复数。在本文中，“至少一个”是指一个或者多个，“多个”是指两个或两个以上。“至少一种”、“以下至少一项(个)”或其类似表达，是指的这些项中的任意组合，包括单项(个)或复数项(个)的任意组合。例如，“a,b,或c中的至少一项(个)”，或，“a,b,和c中的至少一项(个)”，均可以表示：a,b,c,a-b(即a和b),a-c,b-c,或a-b-c，其中a,b,c分别可以是单个，也可以是多个。
以上所述仅是本申请的具体实施方式，使本领域技术人员能够理解或实现本申请。对这些实施例的多种修改对本领域的技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本申请的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本申请将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所申请的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
Claims (10)
1.一种碳五混合物的分离方法，其特征在于，所述方法包括：
把待分离的碳五混合物进行第一萃取分离，得到第一萃取塔釜液和第一产品，所述第一产品包括碳五单烯烃和烷烃；
对所述第一萃取塔釜液进行解吸，得到解吸塔顶气相、侧线采出气相和贫溶剂；
对所述解吸塔顶气相进行第二萃取分离，得到第二萃取塔釜液和第二产品，所述第二产品包括异戊二烯；
把所述第二萃取塔釜液回用至所述对所述第一萃取塔釜液进行解吸步骤作为塔顶回流；
对所述侧线采出气相进行侧线分离，得到侧线塔顶流股和侧线塔釜液相；所述侧线塔顶流股包括第三产品，所述第三产品包括环戊二烯和炔烃；
把所述侧线塔釜液相回用至所述对所述第一萃取塔釜液进行解吸步骤作为待解吸液。
2.根据权利要求1所述的碳五混合物的分离方法，其特征在于，所述第一萃取分离和第二萃取分离的萃取溶液包括乙腈。
3.根据权利要求1所述的碳五混合物的分离方法，其特征在于，所述第一萃取分离的回流比为1-10。
4.根据权利要求1所述的碳五混合物的分离方法，其特征在于，所述第一萃取分离的塔顶温度为40-70℃。
5.根据权利要求1所述的碳五混合物的分离方法，其特征在于，所述解吸的塔釜温度为100-150℃。
6.根据权利要求1所述的碳五混合物的分离方法，其特征在于，所述第一萃取分离的溶剂比为3-10；和/或
所述第二萃取分离的溶剂比为4-12。
7.根据权利要求1所述的碳五混合物的分离方法，其特征在于，所述侧线分离的回流比为1-15。
8.一种碳五混合物的分离***，其特征在于，所述***包括：
第一萃取塔，用以把待分离的碳五混合物进行第一萃取分离，得到第一萃取塔釜液和第一产品；
解吸塔，用以对所述第一萃取塔釜液进行解吸，得到解吸塔顶气相、侧线采出气相和贫溶剂，所述解吸塔连通所述第一萃取塔，用以接收所述第一萃取塔釜液；
第二萃取塔，用以对所述塔顶气相进行第二萃取分离，得到第二萃取塔釜液和第二产品，所述第二萃取塔连通所述解吸塔，用以接收所述解吸塔顶气相；
萃取回用管线，用以把所述第二萃取塔釜液回用至所述解吸塔作为塔顶回流，所述萃取回用管线一端连通所述第二萃取塔的塔釜，所述萃取回用管线另一端连通所述解吸塔的塔顶；
侧线塔，用以对所述侧线采出气相进行侧线分离，得到侧线塔顶流股和侧线塔釜液相，所述侧线塔连通所述解吸塔的下部，用以接收所述侧线采出气相；
侧线回用管线，用以把所述侧线塔釜液相回用至所述解吸塔作为待解吸液，所述侧线回用管线的一端连通所述侧线塔的塔釜，所述侧线回用管线的另一端连通所述解吸塔；
水洗塔，对所述侧线塔顶流股进行水洗，得到第三产品，所述水洗塔连通所述侧线塔，用以接收所述侧线塔顶流股。
9.根据权利要求8所述的碳五混合物的分离***，其特征在于，所述侧线采出气相的出口连通所述解吸塔的塔板和所述侧线塔釜液相的入口连通所述解吸塔的塔板间隔不超过3块塔板。
10.根据权利要求8所述的碳五混合物的分离***，其特征在于，所述第一萃取塔、第二萃取塔和侧线塔均设有塔顶冷凝器。
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