应用背景

随着我国经济的快速增长，作为主要的石油化工原料之一乙烯的产能近年来增长迅速。至2010年，国内乙烯产能将增加至1480万吨，至2015年还将继续扩大至2000万吨，其中的乙烯绝大部分是通过蒸汽裂解装置获得。

C₅馏分是蒸汽裂解装置的主要副产物之一，产量约为乙烯产量的10%-20%。价值较高的二烯（环戊二烯、异戊二烯、间戊二烯）约占C₅馏分的40%-55%，其余的为单烯及烷烃。通过分离得到的大部分C₅组分可用于合成众多的高附加值产品。

环戊二烯或双环戊二烯可用于合成不饱和聚酯树脂、石油树脂、乙叉降冰片烯、聚双环戊二烯、环烯共聚物等。

异戊二烯主要用于生产SIS、异戊橡胶、丁基橡胶，少量用于生产维生素、药物、香料、环氧硬化剂等精细化工产品。

间戊二烯用于生产脂肪族石油树脂或固化剂，如甲基四氢苯酐、甲基六氢苯酐、甲基环己烯、四羧酸酐等。

高纯异戊烯主要用于生产农药、医药和香料的中间体。

戊烷主要用作高分子材料的发泡剂、化工溶剂及致冷剂等。

目前，美国和日本C₅馏分的综合利用率已达80%，而我国C₅馏分的综合利用率只有20%左右，大部分C₅用作燃料，化工利用价值被极大地浪费。

而根据预测，2010年国内C₅双烯烃的需求量将达到20万吨左右，市场仍然依靠进口来满足部分需求。

同时，国家发改委2009年推出了与“石化产业调整和振兴规划”相配套的“石化产业技术进步与技术改造项目及产品目录”，其中将异戊橡胶、裂解C₅深加工列为技术进步专项。

工艺简述

C₅馏分组成复杂，组份间易形成共沸物，同时双烯易于聚合，因此C₅馏分全分离具有较高的难度。

通常先采取自聚的办法分离环戊二烯得到粗双环戊二烯产品，然后利用萃取蒸馏或共沸超精馏方法分离得到聚合级的异戊二烯，同时获得浓度较高的间戊二烯。

本公司与国内高校合作，共同开发的C₅馏分共沸萃取全分离成套工艺技术，可分别获得工业级异戊二烯、聚合级异戊二烯、间戊二烯、双环戊二烯、异戊二烯和正戊烷共沸物以及正戊烷等，各项经济技术指标均处于国内领先。

本公司的合作伙伴对裂解C₅分离已经进行了30多年的研究。从1974年开始主持了化工部“以DMF为溶剂萃取蒸馏提取聚合级异戊二烯流程开发”的攻关项目，并于1973-1980年间完成了建立分析方法，基础数据的收集、整理、核定和测定，小试装置的建立，全流程六个塔数模的建立和验证，阻聚剂确定等工作，打通了流程。在此过程中，他们系统地测定了C₅烃之间以及C₅烃与溶剂之间的相平衡数据，结合分离塔实测数据，建立了能反映C₅烃分离机理的数学模型，并形成了全流程的数模放大技术。以数模放大代替逐级放大不仅可以减少放大步骤，节省放大费用，缩短放大周期，更重要的是它掌握了过程的本质，不仅可以大大增加放大倍数（从几十倍到上千倍），而且原料波动、操作条件变化、产品指标变化甚至适当的流程变化都不必再用试验验证，可直接通过数模计算确定流程方案。

基于合作伙伴的研究成果，本公司与之合作，共同开发了C₅馏分全分离的成套工艺技术：两步萃取精馏工艺技术、共沸精馏和萃取精馏耦合工艺技术。

相较于传统的两步萃取工艺，本公司的两步萃取精馏工艺技术具有设备投资低、能耗低等优点。

另外，本公司的共沸精馏和萃取精馏耦合工艺技术不仅能获得异戊二烯-正戊烷的共沸物，还可分离生产高纯度的异戊二烯、正戊烷以及浓度较高的间戊二烯。相较于传统工艺，本工艺技术具有明显的优势：

（1） 溶剂用量少。本工艺技术溶剂用量不到传统萃取精馏法的十分之一。传统的萃取蒸馏法所需要脱除的对象是环C₅烃，组分众多而且杂。而本技术所需要脱除的对象仅仅是正戊烷，不仅量少而且组分单一。

（2） 萃取单元操作条件缓和。由于本工艺技术萃取单元处理的对象为异戊二烯-正戊烷共沸物，在溶剂存在下，正戊烷与异戊二烯的相对挥发度比其他C₅组分与异戊二烯的相对挥发度更大。因此，正戊烷更容易与异戊二烯分离，其萃取操作条件更加温和。

（3） 产品灵活。本工艺技术可根据市场的不同需求，生产不同品种和规格的产品。例如，当市场主要需要合成异戊橡胶的原料时，只生产异戊二烯-正戊烷二元共沸物，省去萃取精馏单元，可极大地降低异戊二烯和异戊橡胶的生产成本，显著提高产品的竞争力。

产品指标

通过本公司技术得到的各产品收率均大于90%，各产品规格见表1.

表1  产品规格

应用业绩

本公司的C₅馏分全分离成套工艺技术已经转让给两家国内企业，其中一家已经投产，目前运行良好，取得了良好的经济效益。