本發明專利技術提供的一種用三元混合溶劑萃取精餾分離丁烷與丁烯的方法，所述三元混合溶劑為N-甲基吡咯烷酮、甲乙酮和水三元混合溶劑。其綜合了N-甲基吡咯烷酮、甲乙酮、水各自的優勢，N-甲基吡咯烷酮和水具有較高的選擇性，甲乙酮對碳四有良好的溶解性，水和甲乙酮有較低的沸點，三種溶劑取長補短，實現了對丁烷與丁烯的高效分離。
【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及一種用N-甲基吡咯烷酮、甲乙酮、水為溶劑萃取精餾分離丁烷與丁烯的方法。
技術介紹
丁烷與丁烯的沸點接近，相對揮發度接近1，用普通精餾難以分離，因此常用萃取精餾的方法進行分離，即在精餾塔的上部加入一個極性組分，即溶劑組分，使塔內丁烷與丁烯的相對揮發度增加，提高分離的效率。可用于萃取精餾分離丁烷與丁烯的極性溶劑有很多，如氮-甲酰嗎啉、嗎啉、氮-甲酰嗎啉與嗎啉混合物、環丁砜、氮-甲基吡咯烷酮、甲乙酮與N-甲酰嗎啉的混合物、嗎啉與N-甲酰嗎啉的混合物等。其中多數萃取精餾溶劑在操作中無法避免以下幾個難題:(I)溶劑對待分離的碳四混合物溶解度小，萃取精餾塔內很大部分處于雙液相的狀態，塔內流動狀態差，傳質效率低，為達到分離目的必須增加塔的高度，增加塔內構件，提高溶劑/碳四進料比，特別是用于高烯烴(烯烴含量大于80% )碳四混合物的分離時，溶劑/碳四進料比高達20 22 ; (2)為使塔頂溫度45°C左右，直接用循環水冷卻，必須使萃取精餾塔(I塔)塔壓在0.5MPaG左右，汽提塔(2塔)塔壓0.4MPaG左右，此時汽提塔塔釜溫度很高，如嗎啉與N-甲酰嗎啉混合物作溶劑時，汽提塔塔釜溫度高達210 230°C，必須用導熱油加熱，并且產生大量類似焦油的殘渣，造成溶劑損耗和丁烯收率下降。目前國內已工業化的丁烷與丁烯分離的溶劑體系有3種:(1)以乙腈為溶劑的乙腈體系，其優點是溶劑循環比低，缺點是乙腈與丁烯和丁烷都能形成恒沸物，塔頂丁烷和丁烯帶出的乙腈量高，約1_2%，產品丁烯必須用大量新鮮水洗滌，否則帶入后續反應器中會造成催化劑的中毒失活。丁烯水合制仲丁醇及丁烯異構制異丁烯都對原料丁烯的含氮化合物有嚴格的要求，丁烯異構要求其中原料丁烯中含氮低于lppm，而國內有生產仲丁醇的工業裝置也有因丁烯水洗不合格造成水合催化劑中毒的實例。丁烯水洗后產生的水洗水中含有大量的乙腈，必須進行回收，增加了能耗，因此乙腈法雖然溶劑循環比低，但能耗并不低。此外乙腈毒性較大，易分解成氰化氫，中國(TJ36-79)車間空氣中有害物質的最高容許濃度3mg/m3，國家標準(GB21907-2008)乙腈作為特征污染物排放標準也是3mg/m3，因此目前國內采用乙腈法的企業很少。(2)以嗎啉和N-甲酰嗎啉為溶劑的嗎啉溶劑體系，該溶劑體系為國內最早從國外引進并采用的丁烷與丁烯分離溶劑，但采用該溶劑體系汽提塔釜溫度高，為210°C左右，能耗較大，丁烯在提純過程中丁烯易聚合形成高聚物造成損失，生成的高聚物殘留在溶劑中，使溶劑效率下降，因此其循環溶劑必須不斷的再生，再生過程造成大量的溶劑損失，必須不斷補充新鮮溶劑，而嗎啉和N-甲酰嗎啉價格均較高，因此該溶劑體系的生產成本很高，現在新建裝置均不再考慮該溶劑體系。(3)以甲乙酮和N-甲酰嗎啉為溶劑的甲乙酮溶劑體系，該溶劑體系是國內開發的，見文獻“甲乙酮系列混合溶劑萃取精餾分離丁烷與丁烯的方法” (ZL:00136535.5)，該溶劑體系的特點是溶劑對丁烷和丁烯的溶解性好，塔內不出現3相狀態，塔的操作穩定，汽提塔塔釜穩定適中，160°C左右，可以用中間再沸器回收循環溶劑的熱量，缺點是溶劑的選擇性較低，溶劑循環比高于乙腈溶劑體系，低于嗎啉溶劑體系。國內采用應用較多的甲乙酮和N-甲酰嗎啉溶劑體系。還有一些萃取精餾分離丁烷丁烯的溶劑體系的研究成果，但沒有在國內實現工業化應用，如:專利“一種用多元混合溶劑分離丁烷與丁烯的方法”(ZL200810159239.8)采用離子液體與氮-甲酰嗎啉、甲乙酮的多元混合物作溶劑，用萃取精餾的方法分離丁烷與丁烯，結果表明其分離的效率遠高于采用甲乙酮和N-甲酰嗎啉混合溶劑，而且萃取精餾塔操作方便，容易控制。但該工藝在實際運行時汽提塔塔釜溫度較高，離子液體在運行過程中損失較大，尤其是在溶劑再生時離子液體與重質物一起被排放，造成該工藝的運行成本較高。又如:DMF溶劑體系，見文獻“用萃取精餾法分離C4烷烴與烯烴的研究進展”(廣西化工，1996，28 (2) 20-24，28)，因各種原因均不能滿足工業化的要求。綜上所述，雖然丁烷與丁烯的分離方法仍需要改進，本專利技術的目的是選擇一種更適用的溶劑體系分離丁烷與丁烯
技術實現思路
:本專利技術為采用N-甲基吡咯烷酮、甲乙酮和水的混合物為溶劑萃取精餾分離丁烷與丁烯。N-甲基吡咯烷酮作為丁二烯抽提的溶劑已有較好的應用，可以萃取精餾分離丁二烯和丁烯，已廣泛應用，參考文獻“丁二烯抽提技術的比較和分析”(張愛民，石油化工，2006,35(10)907:918)，為了降低汽提塔釜溫度，在N-甲基吡咯烷酮中加入8%左右的水。該溶劑體系直接應用于丁烷與丁烯的分離時，則由于丁烷極性較小，在溶劑中溶解性差，塔內很大部分產生雙液相(或者稱為三相 狀態)，即汽相、含丁烷較多的非極性相、含溶劑較多的極性相，雙液相造成塔內汽液混合狀態變壞，分離效率下降，因此N-甲基吡咯烷酮加水的溶劑體系均無法應用于丁烷與丁烯的分離。如果單獨采用N-甲基吡咯烷酮為溶劑分離丁烷與丁烯時汽提塔塔釜溫度較高，280°C左右，在分離過程中丁烯易聚合形成高聚物造成損失，生成的高聚物殘留在溶劑中，使溶劑效率下降，因此其循環溶劑必須不斷的再生，再生過程造成大量的溶劑損失，因此也不是很好的選擇。單獨用水為溶劑更不可能，因為丁烷和丁烯在水中的溶解度很低，萃取精餾塔無法操作。甲乙酮與丁烷和丁烯可以互溶，與N-甲基吡咯烷酮也可以互溶，甲乙酮單獨作溶劑分離丁烷與丁烯時選擇性差，溶劑循環比很高，能耗大，不合理，而甲乙酮加N-甲酰嗎啉雖然可以降低溶劑循環比但仍不能令人滿意。采用甲乙酮與N-甲基吡咯烷酮兩種溶劑的化合物為溶劑可以發揮甲乙酮和N-甲基吡咯烷酮各自的優點但溶劑循環比較高，仍不能滿足降低溶劑循環比的要求。本專利技術提出N-甲基吡咯烷酮中加入甲乙酮和水兩種化合物，形成三元混合溶劑，分離丁烷與丁烯。甲乙酮主要提高溶劑對C4尤其是丁烷的溶解性，水主要為提高溶劑的選擇性，提高分離的效率。本專利技術提供的，所述三元混合溶劑為N-甲基吡咯烷酮、甲乙酮和水三元混合溶劑。前面所述的方法，優選的方案在于，N-甲基吡咯烷酮在三元混合溶劑中的質量百分含量為1.0-99% (優選30-70% )。前面所述的方法，優選的方案在于，甲乙酮在三元混合溶劑中的質量百分含量為0.1-99% (優選 1-55% )。前面所述的方法，優選的方案在于，水在三元混合溶劑中的質量百分含量為0.1-20% (優選 0.5-15% )。前面所述的方法，優選的方案在于，所述三元混合溶劑還含有鹽類。前面所述的方法，優選的方案在于，所述鹽類為硫氰酸鉀、硫氰酸納、硫氰酸銨、硝酸鈉、硝酸鉀、碘化鈉、碘化鉀、氯化鋅、氯化銅、溴化鈉、溴化鉀、甲酸鈉、醋酸鈉、丙酸鈉、草酸鈉或者它們的混合物。前面所述的方法，優選的方案在于，所述鹽類的加入量為三元混合溶劑總質量的0.1-10%。前面所述的方法，優選的方案在于，所述三元混合溶劑還含有適量硅油系列消泡劑和/或含氟硅油消泡劑。前面所述的方法，優選的方案在于，所述三元混合溶劑還含有阻聚劑和防銹劑亞硝酸鈉，加入量為三元混合溶劑總質量的0.1-30%。前面所述的方法，優選的方案在于，所述三元混合溶劑還含有離子液體，所采用的離子液體的陽離子為咪唑陽離子本文檔來自技高網...
【技術保護點】
一種用三元混合溶劑萃取精餾分離丁烷與丁烯的方法，其特征在于，所述三元混合溶劑為N?甲基吡咯烷酮、甲乙酮和水三元混合溶劑。
【技術特征摘要】
【專利技術屬性】
技術研發人員：王文華，呂洪濤，王嬌嬌，
申請(專利權)人：煙臺大學，
類型：發明
國別省市：
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