反應(yīng)精餾在裂解碳五分離中的應(yīng)用

孫丙亭（大慶華科股份有限公司化工分公司，黑龍江 大慶 163714）

石油化工產(chǎn)業(yè)的順序發(fā)展，帶動(dòng)了乙烯等化學(xué)物質(zhì)生產(chǎn)裝置的科學(xué)化和大型化，副產(chǎn)物裂解碳五在化工領(lǐng)域的作用越來越突出。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，2012年，我國(guó)裂解碳五的年產(chǎn)量就已經(jīng)高達(dá)到300萬噸左右，預(yù)計(jì)到2015年，裂解碳五的年產(chǎn)量就可以達(dá)到350萬噸以上。但是裂解碳五在生產(chǎn)過程中也遇到了很多問題，影響了裂解碳五的分離。由于裂解碳五的各個(gè)組成部分，不僅沸點(diǎn)比較接近，還可以互相形成一個(gè)三元或者二元的共沸物，傳統(tǒng)的分離方法很難獲得高純度的裂解碳五，所以加強(qiáng)反應(yīng)精餾在裂解碳五分離中的應(yīng)用具有非常重要的意義，探討新的分離方法勢(shì)在必行。

1 裂解碳五傳統(tǒng)分離方法

目前，我國(guó)裂解碳五分離裝置主要選擇萃取精餾工藝流程，所有的工藝流程可以根據(jù)萃取劑的不同分為三類，分別是N-甲基吡咯烷酮法、N-二甲基甲酰胺法和乙腈法。其中，N-甲基吡咯烷酮法由德國(guó)的BASF公司研發(fā)成功，N-二甲基甲酰胺法是由日本的瑞翁公司在1971年研發(fā)成功。乙腈法是目前國(guó)內(nèi)外采用最廣泛的分離方法，是由美國(guó)的Atlantic Richfield公司和ESSO公司以及日本的合成橡膠公司共同研發(fā)成功，同時(shí)設(shè)計(jì)出專業(yè)、科學(xué)的工業(yè)化裝置。盡管這三種分離方法在裂解碳五分離中發(fā)揮了重要的作用，但是仍然存在很多問題，如：由于萃取精餾塔釜的溫度非常高，所以PD、IP和CPD之間會(huì)發(fā)生自聚反應(yīng)和共二聚反應(yīng)，從而在一定程度上降低了產(chǎn)品的收率；N-二甲基甲酰胺法和乙腈法由于在分離過程中需要熱二聚反應(yīng)器，所以投資較大；萃取精餾塔的氣液符合比較大，所以需要設(shè)計(jì)非常龐大的萃取精餾塔，費(fèi)用較高，投資較大[1]。

2 反應(yīng)精餾在裂解碳五分離中的實(shí)際應(yīng)用

2.1 裂解碳五反應(yīng)動(dòng)力學(xué)

裂解碳五組成部分中的雙烯烴會(huì)發(fā)生三種不同的反應(yīng)，分別是：

2.1.1 多聚反應(yīng)。共二聚和自二聚之間發(fā)生反應(yīng)，從而生成了共二聚體和二聚體，這兩種化學(xué)成分進(jìn)一步反應(yīng)之后，就會(huì)和雙烯烴進(jìn)行反應(yīng)，從而產(chǎn)生了兩個(gè)甚至兩個(gè)以上的多聚體，一直到產(chǎn)生分子量非常大的多聚物才停止，由于生產(chǎn)多聚物之后，不僅會(huì)影響到過程的收率和產(chǎn)品的純度，還會(huì)導(dǎo)致管道和設(shè)備的堵塞，無法進(jìn)行連續(xù)性的操作，所以這也是裂解碳五在反應(yīng)過程中最不希望看到的結(jié)果。

2.1.2 共二聚反應(yīng)。IP、PD和CPD之間發(fā)生的共二聚反應(yīng)是裂解碳五在反應(yīng)過程中最不希望產(chǎn)生的副反應(yīng)。

2.1.3 自二聚反應(yīng)。自二聚反應(yīng)主要包括了IP、PD和CPD等雙烯烴自二聚成二聚體，其中，CPD的自二聚反應(yīng)屬于主反應(yīng)，IP、PD產(chǎn)生的自二聚反應(yīng)是裂解碳五在反應(yīng)過程中最不希望進(jìn)行的副反應(yīng)[2]。

2.2 反應(yīng)精餾分離裂解碳五的過程

反應(yīng)精餾是指精餾和化學(xué)反應(yīng)互相耦合的一個(gè)化工過程，目前，成熟的反應(yīng)精餾工藝相對(duì)于傳統(tǒng)生產(chǎn)工藝而言，具有很多特點(diǎn)，如：能源消耗低、操作費(fèi)用低、投入資金少、產(chǎn)品純度高、生產(chǎn)能力高、轉(zhuǎn)化率高以及選擇性高等。反應(yīng)精餾技術(shù)可以使用很多類型的反應(yīng)，如：可逆反應(yīng)、連串反應(yīng)等，但是主要用于轉(zhuǎn)化率受化學(xué)平衡限制的反應(yīng)體系。因?yàn)镃PD的反應(yīng)活性比較高，N-二甲基甲酰胺法和乙腈法在分離裂解碳五的工藝流程中，都是選擇通過熱二聚反應(yīng)器來促使CPD發(fā)生二聚反應(yīng)，從而生成DCPD，然后借助于脫重塔，對(duì)DCPD進(jìn)行脫除，使CPD和IP成功分離。在這個(gè)過程中，反應(yīng)精餾塔在分離成功的關(guān)鍵因素，所以必須設(shè)計(jì)一個(gè)科學(xué)、有效、專業(yè)的反應(yīng)分餾塔。此外，還要注意反應(yīng)精餾法在分離裂解碳五過程中的模擬計(jì)算，圖1為裂解碳五的組成數(shù)據(jù)，反應(yīng)精餾塔的控制指標(biāo)就是IP在塔頂?shù)氖章剩ㄟ^這兩種數(shù)據(jù)，就可以得出反應(yīng)精餾塔的操作參數(shù)，如圖2所示，通過這些數(shù)據(jù)，有助于提高裂解碳五分離的科學(xué)性[3]。

圖1 裂解碳五的組成數(shù)據(jù)

圖2 反應(yīng)精餾塔的操作參數(shù)

3 結(jié)語

綜上所述，為了跟上時(shí)代的腳步，必須加強(qiáng)反應(yīng)精餾在裂解碳五分離中應(yīng)用的研究力度，爭(zhēng)取最大限度的提高裂解碳五分離的有效率和純度，從而提高化工企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益，滿足社會(huì)各個(gè)領(lǐng)域的需求。

[1]田保亮,唐國(guó)旗,張齊,杜春鵬,戴偉.從裂解碳五分離聚合級(jí)異戊二烯的一段萃取工藝[J].化工進(jìn)展,2009,04：714-720.

[2]程建民,李曉峰,杜春鵬,廖麗華,李東風(fēng).反應(yīng)精餾在裂解碳五分離中的應(yīng)用[J].化工進(jìn)展,2009,07：1278-1281.

[3]張杰家,李悅原,竇春光.PROII流程模擬軟件在裂解碳五分離裝置中的應(yīng)用[J].石油化工設(shè)計(jì),2014,02：22-23+25+6.