異戊二烯的生產技術現狀及市場分析

繆淑琴　謝桂輝

摘 要：異戊二烯是生產異戊橡膠的主要原料之一，其消耗量占異戊二烯總量的95%。世界各國對異戊二烯的需求量極大。我國生產異戊二烯的方法主要是從熱裂解制備乙烯的中間產物中提取，分離方法主要有抽提法、合成法及萃取精餾法等。而國外生產異戊二烯的方法還有脫氫法，分別為一步脫氫法和兩步脫氫法，且兩步脫氫法已實現工業化。

關鍵詞：異戊二烯;抽提法;合成法;脫氫法

0 引言

異戊二烯又稱2-甲基-1，3-丁二烯，是一種無色有刺激性氣味的液體，具有熔點低、沸點低，不溶于水，微溶于苯，易溶于乙醇和乙醚等性質。

目前，工業上主要利用異戊二烯制備丁苯橡膠和順式聚異戊二烯橡膠，異戊二烯可通過高溫裂解石油氣制取，或由異戊烷、異戊烯等脫氫制取。異戊二烯在各個工業化國家具有較好的市場前景，本文將對異戊二烯的生產技術及市場前景展開闡述。

1 異戊二烯的生產技術

1.1 異戊二烯的分離技術

異戊二烯是裂解碳五餾分中價值最高的主要成分之一，其分離方法有萃取精餾法和共沸精餾法，萃取精餾的基本原理是依據碳五餾分中各成分對萃取劑的溶解度不同而改變各組分的相對揮發度，從而利用精餾分離的方法得到異戊二烯產品。工業上萃取精餾的方法主要有DMF法、乙腈法（CAN）、N-甲基吡咯烷酮法、苯胺法及二甲基亞砜等方法[2]。

1.1.1 DMF萃取精餾法

DMF法是目前國內使用最廣泛的一種方法，我國對C5餾分分離技術的研究始于20世紀70年代初，由中國石化北京化工研究院等多家單位進行開發研究，于1992年在中國上海石油化工股份有限公司建成了國內第一套25kt/a DMF法分離異戊二烯的示范裝置[1]。經過多次改進提升，于2009年又在該廠建成了150kt/a的分離裝置。DMF法萃取分離的工藝流程主要包括原料預處理工段、第一萃取精餾工段、第二萃取精餾工段、間戊二烯、環戊二烯的精制工段、萃取劑的回收與精制等工段[6]。經過比較分析，DMF萃取精餾法的選擇性、轉化率均高于其他分離方法，可以得到高純度的異戊二烯。

1.1.2 乙腈萃取精餾法

乙腈萃取分離法是目前國外使用最多的方法之一，日本合成橡膠公司、ExxobMobil、Shell等公司均成功開發了乙腈分離法生產異戊二烯的生產工藝，并建成工業化裝置投入生產[4]。在國內，吉林有限責任公司首先開發了成套的CAN萃取分離技術，并完成了250kt/a的工藝軟件包的編制工作[3]，但該工藝在我國仍未實現工業化。該工藝的分離流程與DMF法的分離流程相似，但是，由于乙腈組分的沸點比二甲基甲酰胺的沸點低81.7℃，因此，在CAN萃取精餾塔中的操作溫度比在DMF精餾塔中的操作溫度低3040℃。且CAN萃取精餾分離法的操作成本低，消耗的能量少，故CAN萃取分離法更為經濟。此外，CAN法的運行周期較長。

1.1.3 共沸精餾法

C5餾分中包含的各組分的沸點均較低，且各組分沸點相近，其中異戊二烯和正戊烷可以形成共沸物，共沸物的溫度可達33.6℃，共沸物中含有73%異戊二烯， 27%正戊烷。共沸精餾法最早是由美國固特異公司開發，可以得到異戊二烯和正戊烷的共沸物[3]，但該工藝流程在國外仍未見報道。共沸精餾分離法具有工藝流程簡單，能耗低等優點。但是該工藝對設備強度的要求較高且產品的分離純度較低。

1.2 異戊二烯的合成技術

合成法主要包括丙烯二聚法和乙炔--丙酮法。其中，丙烯二聚法反應可分為丙烯二聚反應、異構化反應和脫甲基反應等[8]。該生產方法對原料的純度要求不高，一般有40%的丙烯就能夠滿足生產要求。這種生產方法的第一步反應中丙烯轉化率可以達到60%95%，異戊二烯收率可以達到95%;第二步反應中異戊二烯的收率可以達到90%[9]。異戊二烯的收率以原料計為70%，最終產品含量可以達到99%[7]。是一種較好的合成異戊二烯的方法。

1.3 異戊二烯脫氫技術

1.3.1 一步脫氫法制備異戊二烯

異戊烷一步脫氫法生產異戊二烯最早是由美國德利公司研發的，該工藝方法已從實驗室階段過渡到了試驗階段，但至今仍未實現工業化[2]。其工藝流程主要含有原料工段、正戊烷異構化工段、異戊烷一步脫氫工段、異戊二烯分離與精制等工段。一步脫氫反應對催化劑的要求極高，一步脫氫反應的溫度可以達到630℃左右，因此所選催化劑的極限溫度應該高于630℃，保證催化劑的穩定性。該工藝流程較兩步脫氫法簡單，可以減生產設備，節約設備成本及固定投資等。經研究分析，該生產方法的選擇性為32%，產品收率僅為28%[6]，產品純度較低，故該生產工藝還未實現工業化。

1.3.2 兩步脫氫法制備異戊二烯

異戊烷兩步脫氫法制備異戊二烯僅在前蘇聯時期建成了6000kt/a的生產裝置。異戊烷兩步脫氫法的生產工藝與一步脫氫的生產流程相近。相比一步脫氫法，兩步脫氫法具有生產工藝復雜，反應設備多，生產成本高，選擇性低，產品純度低等缺點。目前，兩步脫氫法生產異戊二烯工藝已實現工業化。

2 異戊二烯的國內外市場現狀

目前，在國內異戊二烯是生產合成丁基橡膠、異戊橡膠、SIS等產品的主要原料。這三種產品占異戊二烯消耗量總量的95%。近幾年，由于國內市場天然橡膠供不應求，自給率降至20%左右，使天然橡膠的市場價格持續上升，異戊橡膠代替天然橡膠已具備市場價格優勢[5]。為了滿足國內異戊橡膠生產的需求及天然橡膠的供給，在今后幾年，我國將計劃建設多套生產異戊橡膠的生產裝置，另外，隨著我國乙烯工業的快速發展，乙烯工業已成為僅次于美國第二的產業大國，碳五餾分資源也隨著豐富，這為生產異戊二烯提供了可靠的資源保障。因此，在國內異戊二烯的市場前景較為樂觀。在國外，美國、日本裂解C5餾分的利用率極高，可以達到70%和80%。據統計，國外異戊二烯的總生產能力已超過2萬t/a，C5資源的利用已成為一種新的全球商機。因此，在國內外異戊二烯的需求量都比較大，原料來源較為廣泛，異戊二烯具有較為樂觀的生產市場前景。

3 總結

異戊二烯作為重要的化工原料，主要是從裂解的C5餾分中提取的。目前，異戊二烯被分離出來后主要用來生產合成橡膠及一些精細化工品。隨著國內外異戊二烯產業的不斷發展和應用領域的不斷拓展，因此，增加異戊二烯的產量迫在眉睫。本文通過對生產異戊二烯方法的比較，最終從選擇性、轉化率、產品純度等多方面考慮，生產異戊二烯最經濟可行的方法為DMF萃取精餾法。

參考文獻：

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作者簡介：

繆淑琴（1997- ），女，漢族，籍貫：甘肅省白銀市，學歷：本科，蘭州理工大學。