一种裂解碳九生产高纯环戊烷的方法

技术领域

本发明属于环戊烷制备技术领域，尤其涉及一种裂解碳九生产高纯环戊烷的方法。

背景技术

环戊烷可作为硬质聚氨酯泡沫的新型发泡剂，还可用于替代对大气臭氧层有破坏作用的氯氟烃(CFCS)，现已广泛应用于生产无氟冰箱、冰柜行业以及冷库、管线保温等领域。

目前生产环戊烷的方法大致分两类：第一类是将环戊烷从混合物中分离制得，第二类是由环戊二烯加氢制得。第一类方法生产环戊烷是较为普遍的方法，但是由于混合物中2,2-二甲基丁烷与环戊烷沸点相近，分离困难，普通精馏得到的环戊烷产品纯度很难达到99.8%以上，且在2,2-二甲基丁烷含量较高时，环戊烷的质量分数甚至会小于95%，达不到《工业用环戊烷》GB/T 18825-2002中环戊烷质量指标。第二类方法生产环戊烷，产品纯度较高，但是由于环戊二烯具有特殊的化学性与易燃易爆性，使用环戊二烯时必须采用严格的安全措施，生产成本高，损耗大，而且采用环戊二烯直接加氢生产环戊烷，加氢催化剂的寿命短、成本高。专利CN1321625A，CN1911875A，CN102399121A，CN104326856A均采用第二类方法。

专利CN213570250U提出利用裂解碳九生产环戊烷的系统，将碳九加氢分离出的粗环戊烷进行戊烷加氢再分离得到环戊烷产品，但粗环戊烷中的碳六以上组分严重影响碳五加氢催化剂的长周期运行，且与戊烷加氢结合生产的环戊烷产品纯度最高只能达到99%左右，达不到99.8%以上。

因此，采用成本低廉的原料和高效低耗的工艺生产高纯环戊烷更具有工业应用价值。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是克服现有分离法制取环戊烷纯度不高及环戊二烯直接加氢制环戊烷生产成本高、损耗大的缺陷，提供了一种裂解碳九生产高纯环戊烷的方法，该方法生产的环戊烷产品纯度高，工艺操作灵活，催化剂使用周期长。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是一种裂解碳九生产高纯环戊烷的方法，包括：

（1）将乙烯装置来的裂解碳九送入脱胶质塔，裂解碳九中的双环戊二烯及甲基双环戊二烯在脱胶质塔中部分分解，塔顶得到含环戊二烯的裂解碳九轻组分；

（2）将含环戊二烯的裂解碳九轻组分经裂解碳九预加氢反应器加氢后得到预加氢碳九组分；

（3）将预加氢碳九组分经分馏塔分离，塔顶得到环戊烯与环戊烷的混合油；

（4）将环戊烯与环戊烷的混合油送入加氢精制反应器得到饱和组分；

（5）将饱和组分经汽提脱轻塔与环戊烷精馏塔分离后，由环戊烷精馏塔塔顶得到环戊烷。

进一步地，（1）中，所述脱胶质塔塔顶压力为-85 ~-75 kPa，塔釜温度为180~200℃，塔顶含环戊二烯的裂解碳九轻组分收率85~92wt%。

进一步地，（1）中，所述含环戊二烯的裂解碳九轻组分溴价≤160 g Br/100 g油，硫含量≤400 mg/kg，环戊二烯含量为2~10%。

进一步地，（2）中，所述加氢的反应温度40～110 ℃，反应压力2.5～3.5 MPa，新鲜料空速0.4～0.8 h

优选地，（2）中，所述预加氢碳九组分溴价为50~70 g Br/100 g油。

进一步地，（3）中，所述分馏塔塔顶压力为20～100 kPa，塔顶温度为55～75 ℃。

优选地，（3）中，所述环戊烯与环戊烷的混合油中碳六组分≤10%，硫含量≤100mg/kg。

进一步地，（4）中，所述加氢精制反应器中反应温度210~280 ℃，反应压力2.5～3.5 MPa，新鲜料空速0.4～1.0 h

进一步地，（5）中，所述汽提脱轻塔塔顶压力为40～100 kPa，塔顶温度为45～60℃。

优选地，（5）中，所述汽提脱轻塔塔釜得到粗环戊烷，粗环戊烷溴指数＜100 mgBr/100 g油，硫含量＜1μg/mL。

进一步地，（5）中，所述环戊烷精馏塔塔顶压力为20～100 kPa，塔顶温度为55～72℃。

进一步地，（2）中，所述裂解碳九预加氢反应器内加装的催化剂是镍系加氢催化剂，商用牌号包括庄信万丰（上海）化工贸易有限公司的HTC 400，中石油兰州化工研究中心的LY-2005，中石化北京化工研究院燕山分院的YN-3，上海佳擎化工科技有限公司的SL-C

进一步地，（4）中，所述加氢精制反应器内加装的催化剂是镍-钴-钼系催化剂或镍-钼系催化剂。优选地，采用中石化北京化工研究院燕山分院镍-钴-钼系催化剂，牌号BY-7A/BY-7B，或采用武汉科林化工集团有限公司的镍-钼系催化剂，牌号W214B-1/W214B-2。

本发明中上述的操作压力均为表压。

与现有技术相比，本发明的有益技术效果：

本发明将含环戊二烯的裂解碳九轻组分经预加氢使环戊二烯加氢为环戊烯与环戊烷，降低了环戊二烯储存的危险性，再经分馏塔分离、加氢精制与精馏得到99.8%（质量分数）以上的环戊烷；既克服了过去分离法制取环戊烷纯度不高的问题，同时也克服了环戊二烯直接加氢制取环戊烷成本高，收率低，催化剂寿命短的缺陷，更加高效、低耗地实现了裂解碳九的综合利用，对于增产环戊烷有着重要意义。

附图说明

图1为本发明中裂解碳九生产高纯环戊烷的方法的工艺流程图；

其中：1-脱胶质塔，2-裂解碳九预加氢反应器，3-分馏塔，4-加氢精制反应器，5-汽提脱轻塔，6-环戊烷精馏塔。

实施方式

下面结合附图并通过具体实施例对本发明作进一步详述。以下实施例只是描述性的，不是限定性的，不能以此限定本发明的保护范围。

请参阅附图1所示，本发明提供一种裂解碳九生产高纯环戊烷的方法，该方法中采用了通过管道依次连接的脱胶质塔1、裂解碳九预加氢反应器2、分馏塔3、加氢精制反应器4、汽提脱轻塔5、环戊烷精馏塔6。

首先裂解碳九S1进入脱胶质塔1进行脱胶质操作，塔顶产品为含环戊二烯的裂解碳九轻组分S2，塔釜为胶质重组分S3；脱胶质塔1塔顶的含环戊二烯的裂解碳九轻组分S2经过裂解碳九预加氢反应器2加氢后得到预加氢碳九组分S4；预加氢碳九组分S4进分馏塔3，分馏塔3塔顶得到环戊烯与环戊烷的混合油S5，分馏塔3塔釜为脱轻碳九S6；环戊烯与环戊烷的混合油S5进加氢精制反应器4进行加氢精制得到饱和组分S7；饱和组分S7进入汽提脱轻塔5，汽提脱轻塔5塔顶为轻组分S8，汽提脱轻塔5塔釜物料粗环戊烷S9进入环戊烷精馏塔6，环戊烷精馏塔6塔顶得到环戊烷S10，环戊烷精馏塔6塔釜为碳六以上重组分S11。

实施例一

将裂解碳九S1送入脱胶质塔1，裂解碳九S1中的双环戊二烯及甲基双环戊二烯在脱胶质塔1中部分分解，塔顶得到含环戊二烯的裂解碳九轻组分S2；其中，脱胶质塔1塔顶压力-83.2 kPa，塔釜温度为186.3 ℃，塔顶含环戊二烯的裂解碳九轻组分S2收率87.6%。

含环戊二烯的裂解碳九轻组分S2的溴价143 g Br/100 g油，硫含量225.4 mg/kg，含环戊二烯的裂解碳九轻组分S2的组成见表1。

表1 含环戊二烯的裂解碳九轻组分S2组成

将含环戊二烯的裂解碳九轻组分S2经过裂解碳九预加氢反应器2，裂解碳九预加氢反应器2中加氢反应温度71 ℃，反应压力2.8 MPa，新鲜料空速0.73 h

预加氢碳九组分S4进入分馏塔3，塔顶得到环戊烯与环戊烷的混合油S5，其中，分馏塔3塔顶压力35 kPa，塔顶温度58 ℃，环戊烯与环戊烷的混合油中碳六组分7.8%，硫含量46 mg/kg。

环戊烯与环戊烷的混合油S5进加氢精制反应器4加氢得到饱和组分S7，其中，加氢精制反应器4反应温度232 ℃，反应压力2.75 MPa，新鲜料空速0.54h

饱和组分S7进入汽提脱轻塔5，汽提脱轻塔5塔顶压力为50 kPa，塔顶温度为52℃，塔釜得到粗环戊烷S9，其中，粗环戊烷S9溴指数18 mg Br/100 g油，硫含量＜1μg/mL。

粗环戊烷S9进入环戊烷精馏塔6，塔顶得到纯度大于99.8%的环戊烷S10产品，其中，环戊烷精馏塔6塔顶压力为40 kPa，塔顶温度为59 ℃。

实施例二

采用与实施例一相同的方法，只是将以下条件做改变：

脱胶质塔1塔顶压力-75 kPa，塔釜温度为200 ℃。

裂解碳九预加氢反应器2中加氢反应温度40 ℃，反应压力2.5 MPa，新鲜料空速0.8 h

分馏塔3塔顶压力20 kPa，塔顶温度55 ℃，环戊烯与环戊烷的混合油中碳六组分8.2%，硫含量68 mg/kg。

加氢精制反应器4反应温度210 ℃，反应压力2.5 MPa，新鲜料空速1.0 h

汽提脱轻塔5塔顶压力为40 kPa，塔顶温度为45 ℃。

环戊烷精馏塔6塔顶压力为20 kPa，塔顶温度为55 ℃。

实施例三

本实施例采用与实施例一相同方法，不同之处如下：

脱胶质塔1塔顶压力-85 kPa，塔釜温度为180 ℃。

裂解碳九预加氢反应器2中加氢反应温度110 ℃，反应压力3.5 MPa，新鲜料空速0.4 h

分馏塔3塔顶压力100 kPa，塔顶温度75 ℃，环戊烯与环戊烷的混合油中碳六组分6.3%，硫含量38 mg/kg。

加氢精制反应器4反应温度280 ℃，反应压力3.5 MPa，新鲜料空速0.4 h

汽提脱轻塔5塔顶压力为100 kPa，塔顶温度为60 ℃。

环戊烷精馏塔6塔顶压力为100 kPa，塔顶温度为72 ℃。

对实施例一、实施例二及实施例三的环戊烷S10产品部分指标进行检测，检测结果与GB/T 18825-2002《工业用环戊烷》指标对比，结果见表2。

表2 环戊烷指标检测结果对比

经实施例一、实施例二及实施例三得到的环戊烷产品质量完全达到了《工业用环戊烷》GB/T 18825-2002的指标，且环戊烷含量达到了99.8%以上，收率达到95%以上。