[发明专利]溶剂萃取丁二烯

说明书

发明背景

发明领域

本发明涉及从每个分子具有4个碳原子的烃类(C₄’s)的混合物中溶剂萃取丁二烯。

现有技术描述

烃的热裂解是广泛应用于生产各种烯烃产品例如乙烯、丙烯、丁烯、丁二烯和芳烃如苯、甲苯和二甲苯的石油化工过程。在这类烯烃生产装置中，烃原料例如乙烷、石脑油、瓦斯油或全原油的其他馏分等与水蒸气混合，水蒸气作为稀释剂保持烃分子的分离。该混合物预热后，在裂解炉(蒸汽裂解炉或裂解炉)中在约1450-1550华氏度(F)的升高的温度下进行剧烈的烃热裂解。

从裂解炉中流出的裂解产物含有热的、气态的饱和的和不饱和的烃，每个分子的碳原子数从1到35(C₁-C₃₅)之间变化较大。这个裂解炉产物然后经过进一步处理以生产出多种分开的高纯度产物流(如分子氢、乙烯和丙烯)作为该烯烃装置的产品。这些物流分离后，剩余的裂解产物基本上含有每个分子的碳原子为4(C₄’s)或4以上的烃。该剩余物被导入脱丁烷塔，其中粗C₄物流作为塔顶产物被分离，而C₅和更重的物流作为塔底产物被除去。

该粗C₄物流含有多种化合物，如正丁烷、异丁烷、1-丁烯、2-丁烯(顺式和反式)、异丁烯、丁二烯(1，2-和1，3-)、乙烯基乙炔和乙基乙炔，所有这些化合物已知在窄范围内沸腾，美国专利No.3,436,438。而且，一些这类化合物能够形成共沸物。因此，粗C₄’s被认为很难通过简单的精馏进行分离。

除去炔烃后，粗C₄馏分通常进入丁二烯萃取单元用于从该馏分中分离丁二烯。此后，例如通过与甲醇反应生成甲基叔丁基醚(mtbs)，可以除去异丁烯。然后丁烯可以从mtbs中蒸馏出来，并通过简单的蒸馏将2-丁烯与1-丁烯分离。

从粗C₄化合物中分离丁二烯的主要方法在技术上称之为“分馏萃取”，但更普遍称为“溶剂萃取”或“萃取蒸馏”。无论如何表述，该方法采用对更易极化的丁二烯比对粗C₄物流分离中其他烯烃有更高的配位亲和力的疏质子的极性化合物。用于该方法的已知溶剂包括乙腈、二甲基甲酰胺、糠醛、N-甲基-2-吡咯烷酮、丙酮、二甲基乙酰胺等。该方法和它使用的溶剂众所周知，美国专利No.2,993,841和4,134,795。同样众所周知，该类型的方法固有地在内部产生焦油类(焦油)，如果不进行控制，会影响分离后作为该方法的产品的丁二烯的质量，甚至堵塞设备，由此导致昂贵的且耗时的装置停车和装置清理。因此，在使用该方法的工业界中一直在不断努力寻找降低设备中焦油形成和沉积的溶剂。

本发明采取了不同于工业界的策略来致力于控制在丁二烯萃取单元中焦油的形成和沉积，其中该策略是控制焦油但并不改变在这类方法中使用的已知的溶剂。

此前，在如下面图1-4所示的丁二烯萃取装置中，其中使用主溶剂和助溶剂，一直教条地认为系统中循环的溶剂混合物(主溶剂和助溶剂)中悬浮一定含量的焦油是必需的，用以保持在整个系统中焦油形成和沉积的最小值。因此，要求这类萃取装置的操作人员务必将混合溶剂混合物中焦油的水平(含量)维持在不低于2wt.％，和焦油和助溶剂的总含量为5wt.％，两个重量百分数都基于在系统中循环的溶剂混合物和焦油的总重量。例如，已知Nippon-Zeon设计的用于该类装置的不变的操作说明书要求焦油含量最低为2wt.％且焦油和助溶剂的合并的含量为5wt.％，即，2wt.％的焦油和3wt.％的助溶剂，剩余的是95wt.％的主溶剂。这些设计标准被这类装置的操作人员盲目遵从。

发明概述

已经发现，在此前厂家认为必须要求的焦油含量下，没有实现对焦油形成的控制(最小化)。同时也发现，在厂家认为必需的上述焦油和焦油/助溶剂的含量下，焦油的形成和沉积也没有得到控制。事实上已经发现，在工业规定的含量下，焦油的存在非但没有控制焦油的形成，而是产生了更多的焦油。

根据本发明，通过刻意地将丁二烯萃取系统中焦油的含量维持在基本上低于工业中认为阻止焦油形成和沉积的必需的含量，即，在溶剂(只有主要溶剂或主溶剂和助溶剂)和焦油系统中，焦油含量不超过约1.6wt.％，焦油的形成和沉积得到了控制。

令人惊讶地发现，应用本发明的焦油含量，作为一个整体的萃取系统变得自清洁，其中实际上降低了系统中焦油形成的速率，并减少了存在的焦油沉积物。