反應精餾在裂解碳五分離中的應用

孫丙亭（大慶華科股份有限公司化工分公司，黑龍江 大慶 163714）

石油化工產業的順序發展，帶動了乙烯等化學物質生產裝置的科學化和大型化，副產物裂解碳五在化工領域的作用越來越突出。據不完全統計，2012年，我國裂解碳五的年產量就已經高達到300萬噸左右，預計到2015年，裂解碳五的年產量就可以達到350萬噸以上。但是裂解碳五在生產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組成部分，不僅沸點比較接近，還可以互相形成一個三元或者二元的共沸物，傳統的分離方法很難獲得高純度的裂解碳五，所以加強反應精餾在裂解碳五分離中的應用具有非常重要的意義，探討新的分離方法勢在必行。

1 裂解碳五傳統分離方法

目前，我國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的BASF公司研發成功，N-二甲基甲酰胺法是由日本的瑞翁公司在1971年研發成功。乙腈法是目前國內外采用最廣泛的分離方法，是由美國的Atlantic Richfield公司和ESSO公司以及日本的合成橡膠公司共同研發成功，同時設計出專業、科學的工業化裝置。盡管這三種分離方法在裂解碳五分離中發揮了重要的作用，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之間會發生自聚反應和共二聚反應，從而在一定程度上降低了產品的收率；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，所以需要設計非常龐大的萃取精餾塔，費用較高，投資較大[1]。

2 反應精餾在裂解碳五分離中的實際應用

2.1 裂解碳五反應動力學

裂解碳五組成部分中的雙烯烴會發生三種不同的反應，分別是：

2.1.1 多聚反應。共二聚和自二聚之間發生反應，從而生成了共二聚體和二聚體，這兩種化學成分進一步反應之后，就會和雙烯烴進行反應，從而產生了兩個甚至兩個以上的多聚體，一直到產生分子量非常大的多聚物才停止，由于生產多聚物之后，不僅會影響到過程的收率和產品的純度，還會導致管道和設備的堵塞，無法進行連續性的操作，所以這也是裂解碳五在反應過程中最不希望看到的結果。

2.1.2 共二聚反應。IP、PD和CPD之間發生的共二聚反應是裂解碳五在反應過程中最不希望產生的副反應。

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

2.2 反應精餾分離裂解碳五的過程

反應精餾是指精餾和化學反應互相耦合的一個化工過程，目前，成熟的反應精餾工藝相對于傳統生產工藝而言，具有很多特點，如：能源消耗低、操作費用低、投入資金少、產品純度高、生產能力高、轉化率高以及選擇性高等。反應精餾技術可以使用很多類型的反應，如：可逆反應、連串反應等，但是主要用于轉化率受化學平衡限制的反應體系。因為CPD的反應活性比較高，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器來促使CPD發生二聚反應，從而生成DCPD，然后借助于脫重塔，對DCPD進行脫除，使CPD和IP成功分離。在這個過程中，反應精餾塔在分離成功的關鍵因素，所以必須設計一個科學、有效、專業的反應分餾塔。此外，還要注意反應精餾法在分離裂解碳五過程中的模擬計算，圖1為裂解碳五的組成數據，反應精餾塔的控制指標就是IP在塔頂的收率，通過這兩種數據，就可以得出反應精餾塔的操作參數，如圖2所示，通過這些數據，有助于提高裂解碳五分離的科學性[3]。

圖1 裂解碳五的組成數據

圖2 反應精餾塔的操作參數

3 結語

綜上所述，為了跟上時代的腳步，必須加強反應精餾在裂解碳五分離中應用的研究力度，爭取最大限度的提高裂解碳五分離的有效率和純度，從而提高化工企業經濟效益，滿足社會各個領域的需求。

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

[2]程建民,李曉峰,杜春鵬,廖麗華,李東風.反應精餾在裂解碳五分離中的應用[J].化工進展,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用[J].石油化工設計,2014,02：22-23+25+6.