CN1850747A - 由碳九、碳十馏份制取环戊二烯及甲基环戊二烯的方法 - Google Patents
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Abstract
一种由碳九、碳十馏份制取环戊二烯及甲基环戊二烯的方法，包括：1)原料进行裂解，裂解温度为160～230℃、系统压力为表压0～0.3MPa、物料的停留时间为1～5hr；2)裂解生成的气相物料直接进行精馏，精馏塔顶温度为38～60℃、系统压力为表压0～0.3MPa、回流比为0～4，塔顶得到精环戊二烯产品，精馏段温度为60～80℃处侧线得到粗甲基环戊二烯物料，塔釜物料返回裂解系统；3)过程2得到的粗甲基环戊二烯物料进行精馏，精馏塔顶温度为40～55℃、塔釜温度为90～120℃、系统压力为表压0～0.2MPa、回流比为4～10，塔底获得精甲基环戊二烯产品，塔顶排出轻组分杂质。
Description
技术领域
本发明涉及一种环戊二烯及甲基环戊二烯的制取方法，特别涉及由石油裂解制乙烯副产的碳九、碳十馏份通过裂解精馏制取环戊二烯及甲基环戊二烯的方法。
背景技术
石油裂解制乙烯所得的裂解原料经分离出碳八以下的轻馏份后得到相当数量的抽余馏份，这种被称为碳九、碳十馏分的物料一般来自乙烯联合装置中的汽油加氢装置。由于该股物料成分复杂，含有100多种组分，如双环戊二烯、甲基环戊二烯二聚体、环戊二烯与甲基环戊二烯的二聚体、碳九芳烃、茚类、萘类化合物等。这些物质相互间的分离非常困难，故该物料至今少见被有效利用的报道，工业上多作为燃料使用。这不仅造成了较大的石油资源的浪费，且对环境保护也十分有害。而实际上其中含有的大多数物质利用价值都很高，如环戊二烯、甲基环戊二烯就是一种重要的有机化工和精细化工原料。在碳九、碳十馏分中，以环戊二烯单体计的环戊二烯含量高达30～48wt％、以甲基环戊二烯单体计的甲基环戊二烯含量为12～18wt％。双环戊二烯是环戊二烯的稳定存在形态，它本身可制成应用广泛的石油树脂，通过热解聚则可制成环戊二烯。环戊二烯由于分子中具有共轭双键和亚甲基上存在活泼的氢，故有较强的反应能力，可和多种化合物发生还原、氧化、加成、共聚、缩合等化学反应，可以作为农药、塑料、橡胶、香料、医药、阻燃剂和不饱和树脂等多种精细化工产品的原料。而甲基环戊二烯不仅可以用作高能火箭燃料，而且是一种高端精细化工原料，可用于合成高级树脂、高档染料、高档香料和汽油添加剂等。
在现有技术中，环戊二烯可以从石油碳五馏份中分离获得，甲基环戊二烯可以由环戊二烯与甲醇、或环戊二烯与碳酸二甲酯通过催化反应制得。美国专利US 4,522,688介绍了一种从裂解汽油中分离回收环戊二烯的方法，它同时也可获得甲基环戊二烯。但存在于碳九、碳十馏分中的环戊二烯和甲基环戊二烯却很少被有效利用，在石油资源日益紧缺的今天，这显然是十分浪费的。
发明内容
本发明提供了一种由碳九、碳十馏份制取环戊二烯及甲基环戊二烯的方法，它要解决的技术问题是以较低的生产成本和较简便的工艺流程，从碳九、碳十馏份中分离获得环戊二烯及甲基环戊二烯，可大大提高碳九、碳十馏份的经济价值。
以下是本发明解决上述技术问题的技术方案：
一种由碳九、碳十馏份制取环戊二烯及甲基环戊二烯的方法，该方法以石油裂解制乙烯副产的碳九、碳十馏份为原料，其过程包括：
1)原料进行裂解，裂解温度为160～230℃、系统压力为表压0～0.3MPa、物料的停留时间为1～5hr；
2)裂解生成的气相物料直接进行精馏，精馏塔顶温度为38～60℃、系统压力为表压0～0.3MPa、回流比为0～4，塔顶得到精环戊二烯产品，精馏段温度为60～80℃处侧线得到粗甲基环戊二烯物料，塔釜物料返回裂解系统；
3)过程2得到的粗甲基环戊二烯物料进行精馏，精馏塔顶温度为40～55℃、塔釜温度为90～120℃、系统压力为表压0～0.2MPa、回流比为4～10，塔底获得精甲基环戊二烯产品，塔顶排出轻组分杂质。
上述过程1和过程2可以直接在一裂解精馏装置中进行，裂解精馏装置由一裂解釜和一与之直接相连的精馏塔构成，下部为裂解釜，上部为精馏塔。
上述过程1所述的裂解温度最好为180～210℃、裂解时物料的停留时间最好为2～4hr、系统压力最好为表压0.05～0.2MPa。
上述过程2所述的精馏塔顶温度最好为40～55℃、侧线得到粗甲基环戊二烯物料的出料口最好位于精馏段温度为62～70℃处、系统压力最好为表压0.05～0.2MPa、回流比最好为1～3。
上述过程3所述的精馏塔顶温度最好为41～50℃、塔釜温度最好为100～110℃、系统压力最好为表压0～0.1MPa、回流比最好为5～8。
虽然碳九、碳十馏份中环戊二烯和甲基环戊二烯各自的二聚体以及两者间的二聚体与物料中多种物质的沸点非常接近，直接通过分离获得是很困难的。但发明人经过实验发现，如控制合适的裂解条件，可以使这些二聚体发生热裂解后变为环戊二烯或甲基环戊二烯。而环戊二烯和甲基环戊二烯之间，或它们与其它物质存在一定的沸点差，如此便可通过精馏过程将环戊二烯和甲基环戊二烯从中分离出来。由此得到的精环戊二烯产品的纯度很高，一般可以达到99％以上，这甚至比由石油碳五分离获得的环戊二烯纯度还高，因后者一般只能达到98％。当环戊二烯用于制造某些精细化工产品时，如用于香料或医药的合成，对环戊二烯原料的纯度要求是很高的，在很多应用场合纯度为98％的环戊二烯原料便无法满足要求。甲基环戊二烯产品的纯度一般可以达到94％以上，可以满足大多数用途的要求。当然，当对纯度有更高的要求时，还必须进一步的精制，通常采用精密精馏的方法是容易实现甲基环戊二烯产品提纯的。
与现有技术相比本发明的优点是十分明显的，它为石油碳九、碳十馏分提出了一种更有效、更有经济价值的利用途径，并提供了一种以较低的生产成本同时获得环戊二烯和甲基环戊二烯的方法。
下面将通过具体的实施方案对本发明作进一步的描述。
附图说明
附图为本发明实施例的流程简图。裂解和精馏在一个裂解精馏装置中进行，裂解精馏装置包括裂解釜1和精馏塔2，精馏塔位于裂解釜的上方，填料塔或筛板塔都是可行的，但以筛板塔为好。原料碳九、碳十馏份M1从侧面进入裂解釜，裂解釜带有加热装置，一般可以是加热盘管，也可以是外循环的再沸器。热裂解生成的气相物料上升进入精馏塔进行精馏，精馏段温度为60～80℃处侧线得到粗甲基环戊二烯M2，塔顶得到精环戊二烯产品M3。低沸点物质返回裂解釜，裂解残液M4由釜底排出。
粗甲基环戊二烯物料M2进入精馏塔3进行精制，塔底获得精甲基环戊二烯产品M5，塔顶排出轻组分杂质M6。为了防止精馏塔内累积低聚物，在塔釜可以设置一排放口，排出低聚物等高沸点杂质M7。通常M7的排放口为精馏塔釜，而精甲基环戊二烯产品M5的出口位于塔釜以上一块塔板处。
具体实施方式
【实施例1～10】
各实施例的流程见附图。裂解釜1的容积为50升，精馏塔2为筛板塔，理论塔板数为25。控制原料M1的进料速率、裂解残液M3的排放速率以获得所需的裂解停留时间。精馏塔3为一筛板塔，理论塔板数为30。侧线得到粗甲基环戊二烯物料的出料口位于精馏段温度为62～70℃处。各实施例裂解精馏装置和甲基环戊二烯产品精制精馏塔主要的工艺条件分别见表1、2，产品精环戊二烯和精甲基环戊二烯的收率和纯度见表2。其中：
表1.
| 裂解温度(℃) | 裂解停留时间(hr) | 精馏塔顶温度(℃) | 系统压力(MPa) | 回流比 | |
| 实施例1 | 160 | 5 | 38 | 0 | 0 |
| 实施例2 | 230 | 1 | 60 | 0.3 | 4 |
| 实施例3 | 180 | 4 | 40 | 0.05 | 1 |
| 实施例4 | 210 | 1.5 | 55 | 0.2 | 2 |
| 实施例5 | 190 | 3 | 45 | 0.1 | 3 |
| 实施例6 | 200 | 2.5 | 50 | 0.15 | 2 |
| 实施例7 | 195 | 3 | 45 | 0.1 | 3 |
| 实施例8 | 200 | 2 | 50 | 0.15 | 2 |
| 实施例9 | 205 | 2 | 55 | 0.2 | 3 |
| 实施例10 | 190 | 2.5 | 45 | 0.1 | 1 |
表2.
| 塔顶温度(℃) | 塔釜温度(℃) | 系统压力(MPa) | 回流比 | |
| 实施例1 | 40 | 90 | 0 | 10 |
| 实施例2 | 55 | 120 | 0.2 | 4 |
| 实施例3 | 50 | 110 | 0.1 | 6 |
| 实施例4 | 45 | 105 | 0.05 | 5 |
| 实施例5 | 50 | 100 | 0.1 | 5 |
| 实施例6 | 41 | 100 | 0 | 8 |
| 实施例7 | 50 | 110 | 0.1 | 7 |
| 实施例8 | 46 | 105 | 0.05 | 6 |
| 实施例9 | 45 | 100 | 0.02 | 5 |
| 实施例10 | 49 | 110 | 0.1 | 8 |
注：压力为表压。
表3.
| 环戊二烯纯度(％) | 收率I(％) | 甲基环戊二烯纯度(％) | 收率II(％) | |
| 实施例1 | 99.0 | 80.1 | 94.1 | 80.1 |
| 实施例2 | 99.1 | 84.3 | 94.5 | 81.2 |
| 实施例3 | 99.0 | 82.3 | 94.2 | 83.2 |
| 实施例4 | 99.1 | 83.1 | 95.1 | 80.5 |
| 实施例5 | 99.2 | 81.1 | 94.6 | 81.1 |
| 实施例6 | 99.1 | 82.2 | 94.8 | 82.3 |
| 实施例7 | 99.3 | 83.1 | 95.2 | 81.5 |
| 实施例8 | 99.2 | 82.5 | 94.4 | 82.1 |
| 实施例9 | 99.4 | 81.7 | 94.8 | 80.6 |
| 实施例10 | 99.1 | 83.8 | 95.3 | 82.5 |
Claims (10)
1、一种由碳九、碳十馏份制取环戊二烯及甲基环戊二烯的方法，该方法以石油裂解制乙烯副产的碳九、碳十馏份为原料，其过程包括：
1)原料进行裂解，裂解温度为160～230℃、系统压力为表压0～0.3MPa、物料的停留时间为1～5hr；
2)裂解生成的气相物料直接进行精馏，精馏塔顶温度为38～60℃、系统压力为表压0～0.3MPa、回流比为0～4，塔顶得到精环戊二烯产品，精馏段温度为60～80℃处侧线得到粗甲基环戊二烯物料，塔釜物料返回裂解系统；
3)过程2得到的粗甲基环戊二烯物料进行精馏，精馏塔顶温度为40～55℃、塔釜温度为90～120℃、系统压力为表压0～0.2MPa、回流比为4～10，塔底获得精甲基环戊二烯产品，塔顶排出轻组分杂质。
2、根据权利要求1所述的制取甲基环戊二烯的方法，其特征在于所述的过程1和过程2在裂解精馏装置中进行，裂解精馏装置由一裂解釜和一与之直接相连的精馏塔构成，下部为裂解釜，上部为精馏塔。
3、根据权利要求1或2所述的制取甲基环戊二烯的方法，其特征在于过程1所述的裂解温度为180～210℃。
4、根据权利要求1或2所述的制取甲基环戊二烯的方法，其特征在于过程1所述的裂解时物料的停留时间为2～4hr。
5、根据权利要求1或2所述的制取甲基环戊二烯的方法，其特征在于过程1所述的裂解系统压力为表压0.05～0.2MPa。
6、根据权利要求1或2所述的制取甲基环戊二烯的方法，其特征在于过程2所述的精馏塔顶温度为40～55℃。
7、根据权利要求1或2所述的制取甲基环戊二烯的方法，其特征在于过程2所述的精馏段温度为62～70℃处侧线得到粗甲基环戊二烯物料。
8、根据权利要求1或2所述的制取甲基环戊二烯的方法，其特征在于过程2所述的精馏系统压力为表压0.05～0.2MPa。
9、根据权利要求1或2所述的制取甲基环戊二烯的方法，其特征在于过程2所述的精馏回流比为1～3。
10、根据权利要求1或2所述的制取甲基环戊二烯的方法，其特征在于过程3所述的精馏塔顶温度为41～50℃、塔釜温度为100～110℃、系统压力为表压0～0.1MPa、回流比为5～8。
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