[发明专利]一种萃取精馏和加氢组合工艺制备异丁烷的系统及方法

说明书

技术领域

本发明涉及碳四领域，更进一步说，涉及一种萃取精馏和加氢组合工艺制备异丁烷的系统及方法。

背景技术

随着石油化工加工深度的不断深入，对炼油厂催化裂化装置及乙烯装置副产的C₄馏分中各组分的合理利用日益受到重视。C₄馏分中含有的1，3-丁二烯可用萃取精馏的方法分离出来用作生产合成橡胶，C₄馏分中的异丁烯通过醚化装置与甲醇反应生成MTBE并可通过进一步的精密分馏获得高纯度的1-丁烯，其它碳四组分的利用还较少。C₄组分中1-丁烯、2-丁烯可以用作甲乙酮生产的原料或者氧化脱氢生产丁二烯。正丁烷可以用作生产顺酐的原料，异丁烷可以生产航空燃料、可以做制冷剂，以及异丁醇、环氧丙烷。近年来由于甲乙酮、顺酐、异丁醇和环氧丙烷等需求量逐年增加，使得丁烷与丁烯分离的工艺，越来越引起人们的重视。

炼厂碳四来源广泛，主要分为两种类型，一种是含烯烃≤5%wt的饱和碳四,另一种烯烃含量40～50%wt的不饱和碳四，乙烯装置醚后碳四主要是烷烃和单烯烃，烯烃含量30～60%wt。当前，这些碳四混合物绝大部分作为液化气燃料烧掉，化工利用率较低，由于碳四烷烃、烯烃很好的工业应用前景，其分离利用就至关重要。

表1C₄馏分中各组分沸点及相对挥发度

C₄馏分由10多种沸点相近，彼此间易形成共沸物的组分组成，如表1所示，从中分离出纯度符合应用要求的烷烃和烯烃难度较高，一是异丁烯与1-丁烯之间的相对挥发度仅为1.005，常压沸点仅差0.64℃，用普通精馏的方法很难分离，目前多采用催化蒸馏技术使异丁烯与甲醇反应合成MTBE从而除去异丁烯；二是醚化后的C₄烃中正丁烷与反-2-丁烯的相对挥发度也较小，且正丁烷的挥发能力介于1-丁烯和反-2-丁烯之间，用普通精馏的方法需要相当多的理论板数，工艺较为复杂。现有技术中普遍采用萃取精馏法。常用的选择性溶剂有二甲基甲酰胺（DMF）、乙腈和（ACN）、N-甲基吡咯烷酮（NMP）和N-甲酰吗啉（NFM）等，如日本瑞翁公司专利JP6-92876、法国石油研究院专利EP0501848A1采用DMF萃取剂三塔流程萃取精馏分离丁烷与丁烯的技术，缺点是需要使用气体压缩机，投资和能耗较大；德国Krup Uhde公司基于芳香烃萃取精馏的丰富经验，开发了吗啉溶剂工艺，该工艺采用两塔流程分离丁烷与丁烯的萃取精馏技术，并于1998年首次投入工业化生产，该工艺的优点是取消了压缩机，缺点是溶剂的沸点太高，能耗较大。

中国专利CN1358697A公开了用甲乙酮系列混合溶剂分离丁烷与丁烯的方法，中国专利CN1681754A公开了采用极性溶剂二甲基甲酰胺、N-甲基吡咯烷酮、乙腈等作为溶剂分离丁烷和丁烯的方法；中国专利CN101417913A公开了采用离子液体、盐类、甲乙酮和N-甲酰吗啉的多元混合溶剂分离丁烷与丁烯的方法。这些方法其实质都是采用不同的溶剂，通过提高丁烷与丁烯的相对挥度，达到分离的目的。但缺点是只适用于烯烃含量较高的碳四混合物，如烯烃含量较低，则经济效益低，且大多没有涉及换热网络的优化，节能效果不佳。

中国专利CN102294203A公开了一种催化热裂解制乙烯中的碳四二段加氢装置及工艺，通过采用二段选择性加氢，避免了1，3-丁二烯深度加氢引起反应器结焦、降低催化剂使用寿命和装置运行周期的问题，可直接对混合碳四直接进行加氢，提高了原料的利用率。但是对于含二烯烃少量或没有的碳四混合物没有涉及具体的分离方法，也没有涉及有机硫氮等杂质的脱除方法。

中国专利CN102188985A公开了一种碳四馏分选择加氢催化剂及其制备方法，该催化剂可以碳四馏分中的炔烃选择性加氢，丁二烯基本不损失，催化剂具有高活性、高选择性并且制备方法简单，应用广泛。但该发明主要是对碳四馏分中炔烃的选择性加氢，没有烷、烯混合物中单烯烃的加氢方法，且只是催化剂的制备，没有涉及分离方法，也没有涉及有机硫氮等杂质的脱除方法。

发明内容

为解决现有技术对于炼厂碳四混合物和乙烯装置醚后碳四无法统一处理来制得高纯度的异丁烷的问题，本发明提供了一种萃取精馏和加氢组合工艺制备异丁烷的系统及方法。通过将萃取精馏和加氢工艺进行组合，本发明原则上可以处理所有炼厂碳四和乙烯装置醚后碳四，同时，萃取系统通过采用换热网络优化技术，将溶剂余热回收，提高了装置的经济效益。

本发明的目的之一是提供一种萃取精馏和加氢组合工艺制备异丁烷的系统。