[发明专利]从碳四烃制备高纯度异丁烯的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种从碳四烃制备高纯度异丁烯的方法。

背景技术

异丁烯是一种重要的基本有机化工原料。广泛应用于丁基橡胶、聚异丁烯、甲基丙烯酸甲酯、叔丁基胺、甲基丙烯腈等生产领域。目前高纯异丁烯的生产方法主要有甲基叔丁基醚(MTBE)裂解法和叔丁醇(TBA)脱水法。MTBE裂解法的缺点是副反应多，为获得聚合级异丁烯产品，需要大量的分离设备，流程复杂，投资和能耗高。TBA脱水法的缺点是反应中使用的离子交换树脂催化剂热稳定性不足，在较高温度下强度降低，碎裂后的催化剂导致反应器压降变大，降低了异丁烯的转化率和收率。

CN101260016A介绍了一种由MTBE裂解制高纯异丁烯的精制装置及工艺方法，该法以MTBE裂解气为原料，采用吸收、甲醇脱水和精制、异丁烯脱轻和脱重的六塔连续精馏工艺流程分离获取异丁烯产品。CN102020526B和CN102690159A介绍了一种采用叔丁醇制备异丁烯的方法，该法将固定床反应器和精馏塔组成一个系统，从精馏塔侧线采出叔丁醇－水混合物返回至反应器，塔顶气相采出异丁烯产品。

碳四烃是蒸汽裂解装置和催化裂化装置的主要副产物之一。其中含有数量不等的异丁烷、异丁烯、丁烯-1、丁二烯、正丁烷、反-2-丁烯、顺-2-丁烯、(沸点分别为-11.8℃、-6.9℃、-6.3℃、-4.5℃、-0.5℃、0.9℃、3.7℃)等，这些组分是用途广泛的化工原料，特别是碳四烯烃。随着碳四产量的不断增长，碳四烃的综合利用已成为企业降本增效的有力途径，尤其是碳四烯烃各组分的分离利用是碳四烃升值利用的关键所在。

异丁烯和异丁烷的沸点相差只有0.6℃，采用普通的蒸馏方法难以有效分离。通常在金属催化剂上使用少量氢，可使丁烯-1和丁烯-2发生双键异构反应。结合反应精馏技术，不仅可以灵活调节双键异构反应的发生方向，同时可以除去进料中可能含有的丁二烯、含硫化合物等组分。而异丁烷和异丁烯的沸点也仅相差4.9℃，采用普通精馏方式分离，则需极高的理论级数和回流比(多数情况下塔板数会超过200，回流比超过100)，能耗高、经济性差、不适合工业化应用。

CN101160274A介绍了丁烯的双键加氢异构化，该法先将丁二烯含量不大于1％(重量)的碳四物流通入固定床加氢异构化反应器，使丁二烯氢化，同时部分丁烯-1异构化为丁烯-2，再将反应器出口物料通入至催化蒸馏塔，使剩余的丁烯-1进一步异构化为丁烯-2，在塔釜得到富含丁烯-2的物料，催化剂为负载在氧化铝上的贵金属。CN101885660A介绍了一种碳四烃催化分离异丁烯和丁烯-2的方法，该法将碳四烃通入反应精馏塔，在塔内丁烯-1异构化为丁烯-2，塔顶采出异丁烷和异丁烯，塔釜采出含有丁烯-2、正丁烷的重组分，催化剂为负载在氧化铝上的镍基催化剂。上述两篇专利均未涉及如何分离异丁烷与异丁烯。CN102070391A介绍了综合利用混合碳四制异丁烯的方法，该法先选择性加氢除去混合碳四中丁二烯，然后采用催化蒸馏技术，使丁烯-1异构化为丁烯-2，塔顶轻组分异丁烷和异丁烯通过醚化装置分离得到MTBE进而裂解得到高纯度异丁烯，工艺流程长、成本高。

发明内容

本发明涉及一种从碳四烃制备高纯度异丁烯的方法。本发明所要解决的技术问题是现有技术中碳四烃利用率不高，异丁烯分离方法复杂的技术问题。提供了一种新的由碳四烃制备高纯度异丁烯的方法。该方法具有丁烯-1异构化率高、异丁烯分离简单、异丁烯产品纯度高，同时能获得高纯度异丁烷的特点。

为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案如下：一种从碳四烃制备高纯度异丁烯的方法，包括以下步骤：(a)以含有正丁烷、异丁烷、异丁烯、丁烯-1和丁烯-2的碳四为原料，将碳四和氢气通入到反应精馏塔反应段底部，通过临氢异构使丁烯-1异构化为丁烯-2，同时精馏又使含正丁烷、丁烯-2的重组分在塔釜富集，轻组分异丁烷、异丁烯、氢气在塔顶富集；(b)反应精馏塔顶设置分凝器，顶部排出氢气，底部采出含异丁烷和异丁烯的液相馏出物；(c)上述液相馏出物通入到萃取精馏塔中部，萃取剂从萃取精馏塔上部加入，塔顶采出异丁烷，塔釜得含异丁烯和萃取剂的塔釜馏出物；(d)上述塔釜馏出物通入到溶剂回收塔中部，塔顶得高纯度异丁烯，塔釜得到的萃取剂返回至萃取精馏塔上部循环使用；萃取剂选自N-甲基吡咯烷酮、二甲基甲酰胺、乙腈和甲乙酮中的至少一种。

在上述技术方案中，碳四烃原料来自催化裂化碳四、抽余碳四或选择加氢碳四中的一种或几种混合物。所述碳四烃含正丁烷、异丁烷、异丁烯、丁烯-1、丁烯-2和少量丁二烯。