碳五餾分分離separation of C<sub>5</sub> fractions
當(dāng)前，C5餾分分離的主要目的是分離出異戊二烯或制造異戊二烯的原料。并獲得有工業(yè)用途的環(huán)戊二烯及間戊二烯。
由石油煉制過程副產(chǎn)的C5餾分只含有烷烴和烯烴，由其中分離出一種或幾種C5烷烴或烯烴產(chǎn)品只需普通精餾或用硫酸吸收即可。烴類裂解制乙烯副產(chǎn)的C5餾分組成復(fù)雜，含有烷烴、烯烴、二烯烴和炔烴，它們的沸點相近，只差幾度甚至零點幾度，因此，相對揮發(fā)度也十分接近（見表），難以用普通精餾方法制取單一C5烴。對于主要分離對象異戊二烯而言，也有多種其他C5烴的沸點與其接近，用一般精餾方法制取高純度異戊二烯比較困難。目前，工業(yè)上采用萃取精餾或恒沸精餾。由于C5二烯烴的異構(gòu)體較多，并有C5炔烴存在，一次萃取精餾不能得到高純度異戊二烯，必須再經(jīng)二次萃取精餾或精密精餾及化學(xué)處理。C5二烯烴特別是環(huán)戊二烯的性質(zhì)活潑，易形成聚合物，給分離過程帶來困難。因此，在分離過程中必須添加各種阻聚劑，以防止設(shè)備、管路阻塞。
20世紀(jì)40年代末，異戊二烯主要用于生產(chǎn)丁基橡膠，當(dāng)時采用丙酮恒沸精餾法由裂解C5餾分中分離得純度為95％的異戊二烯已能滿足要求。60年代，聚異戊橡膠生產(chǎn)對異戊二烯單體需要量及純度要求的提高，促使異戊烷及異戊烯脫氫制異戊二烯及其他合成異戊二烯方法的開發(fā)。脫氫得到的是含有異戊二烯的各種C5烴的混合物，要求發(fā)展各種溶劑萃取精餾分離異戊二烯的方法。同時，乙烯生產(chǎn)的發(fā)展，為異戊二烯生產(chǎn)提供了豐富而廉價的裂解C5餾分，推動了萃取精餾法分離C5烴的應(yīng)用和發(fā)展。
C5烷烴、烯烴的分離 由只含飽和C5烴的混合物中分離正戊烷及異戊烷，一般精餾的方法即可得到純度較高的產(chǎn)品。由含 C5烷烴、烯烴的 C5餾分中分離異戊烯，一般采用65％的冷硫酸吸收異戊烯，再用與異戊烯沸點相差較大的烷烴由硫酸中萃取出異戊烯，經(jīng)精餾即可得到純度為93％～97％的異戊烯產(chǎn)品。也可用二甲基甲酰胺、乙腈等溶劑進(jìn)行萃取精餾分離。如果原料中含有少量C5二烯烴，需首先經(jīng)催化加氫除去。
C5二烯烴分離 由裂解C5餾分或由異戊烷、異戊烯脫氫等得到的產(chǎn)品中分離異戊二烯、環(huán)戊二烯等可采用萃取精餾或恒沸精餾。
乙腈萃取精餾法 50年代由美國埃索公司開發(fā)，采用含水乙腈為溶劑，是工業(yè)上采用較早的方法，最初只能由裂解C5餾分中分離出純度較低的異戊二烯，作為丁基橡膠的原料。1972年，日本合成橡膠公司又開發(fā)成功新的乙腈法。該法第一步是通過熱二聚除去環(huán)戊二烯，再經(jīng)精餾除去比異戊二烯輕及重的組分，第二步是經(jīng)含水乙腈一次萃取精餾，分離出粗異戊二烯。第三步是粗異戊二烯經(jīng)金屬鈉等化學(xué)處理，除去少量炔烴及硫化物、環(huán)戊二烯等雜質(zhì)，得到聚合級異戊二烯產(chǎn)品。該法優(yōu)點是溶劑乙腈為丙烯腈生產(chǎn)的副產(chǎn)品，價格便宜；乙腈沸點較低，分離過程易于操作。但乙腈、水、異戊二烯能形成三元恒沸物，烴和溶劑的分離只能用水洗的方法；金屬鈉等需化學(xué)處理，也增加了過程的復(fù)雜性。
二甲基甲酰胺萃取精餾法 采用無水二甲基甲酰胺為溶劑，由裂解C5餾分中分離高純度異戊二烯、環(huán)戊二烯、間戊二烯。由日本瑞翁公司于1972年開發(fā)，該法通過兩次二甲基甲酰胺萃取精餾，無需化學(xué)處理即可得到高純度的異戊二烯產(chǎn)品。此法還可同時聯(lián)產(chǎn)環(huán)戊二烯及間戊二烯，是合理利用裂解C5餾分的分離方法（見圖）。
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