[发明专利]用于生产异戊二烯的方法和系统

说明书

背景

所公开的实施方案一般性地涉及2-甲基-2-戊烯和异戊二烯的生产，更具体地，涉及使用混合C₄流来生产2-甲基-2-戊烯，随后将2-甲基-2-戊烯转化为异戊二烯。

2-甲基-2-戊烯为在蒸汽裂化流出物中发现的在低浓度下的产物。由于存在许多接近沸点的C₅和C₆烯烃异构体，使得以显著体积回收困难和昂贵。

由美国专利号US 6,538,168已知，由C₄烃流生产C₅/C₆烯烃。C₄烯烃的初始复分解反应产生C₂-C₆烯烃和丁烷的混合物。在美国专利号US 6,538,168所描述的一个实施方案中，C₂-C₆烯烃混合物在多级蒸馏过程中分馏，以得到含有C₂-C₄烯烃和丁烷或者含有C₂-C₃烯烃的低沸点馏分A、含有丁烯和丁烷的较高但仍为低沸点馏分B、含有戊烯和甲基丁烯的中间沸点馏分C以及含有己烯和甲基戊烯的高沸点馏分D。在一些情况下，C₅和C₆烯烃通过分馏彼此分离。在其中描述的实施例3中，产物流含有99.5wt％ 3-己烯。1-丁烯转化率为91wt％，2-丁烯转化率为50wt％。在复分解之前，将异丁烯除去，使得用于复分解的反应物流仅含有2.0％异丁烯。在这种情况下，2-甲基-2-戊烯的浓度低(＜1％)。

其他已知的方法由丙烯生产2-甲基-2-戊烯。涉及使丙烯二聚以形成甲基-戊烯和二甲基-丁烯的方法描述于美国专利号US 3,686,352。然而，使用丙烯作为反应物形成2-甲基-2-戊烯时，原料成本高。

异戊二烯(2-甲基-1，3-丁二烯)为1，4-聚异戊二烯的前体，1，4-聚异戊二烯为天然橡胶的合成型式。异戊二烯常规由石脑油或更重的油的蒸汽裂化的流出物的C₅馏分回收。将蒸汽裂化装置C₅流送至溶剂萃取过程，该溶剂萃取过程通常使用丙烯腈作为溶剂。该路线由于存在也通过溶剂被选择性除去的环戊二烯而复杂化。

在二十世纪五十年代和二十世纪六十年代，Goodyear Tire and Rubber Company开发了用于将2-甲基-2-戊烯转化为多种烃的方法，所述烃主要为异戊二烯、甲烷和异丁烯。2-甲基-2-戊烯可随后在热解反应器中裂化，以形成异戊二烯和其他产物，如在“Factors Affecting Methyl Pentene Pyrolysis(影响甲基戊烯热解的因素)”，Frech等人，ACS Symposium Series，1976)中所描述的。产物包含甲烷、乙烯、丁二烯、异戊二烯、丁烯和C₆二烯。反应在600℃或更高的温度下发生，并且在高稀释下发生，以避免异戊二烯聚合。Goodyear方法使用H₂S和NH₃的混合物或HBr作为均相催化剂，以促进在热裂化反应中异戊二烯的选择性。使用HBr的Goodyear测试显示由2-甲基-2-戊烯的单程产率为54.5％mol异戊二烯。随后可通过使用萃取蒸馏将异戊二烯与该混合物分离。该研究讨论于Lloyd M.Elkin，Isoprene(异戊二烯)，Stanford Research Institute Process Economics Report No.28(斯坦福研究所过程经济学报告第28号，第60页)，1967。

备选的异戊二烯生产路线为使异戊烯(甲基丁烯)脱氢。脱氢步骤已由Air Products使用他们的Catofin方法在工业上实践。异戊烯通常通过使C₅产物流蒸汽裂化而回收。然而，在那些情况下，该方法由于存在环戊二烯而复杂化。C₅产物流需要选择性氢化以除去二烯，二烯会快速污染脱氢催化剂。脱氢步骤也非常昂贵，需要真空操作和显著的资本费用。异戊烯也可通过丁烯和丙烯的复分解而形成，如在Ind.& Eng.Chemistry Prod.Res.Develop.，第10卷，第1期，1071，第46页)中所描述的。如上所述，这些异戊烯可随后脱氢成为异戊二烯。

有用的是开发一种方法，其导致由混合C₄烯烃流生产2-甲基-2-戊烯的产率高，以及丁烯转化率高。2-甲基-2-戊烯可随后用于生产异戊二烯。