技术领域
本发明涉及环戊烷的分离方法，具体而言涉及一种从非芳烃油中提取分 离环戊烷的方法。
背景技术
环戊烷具有导热系数小、抗老化性能好、臭氧破坏系数为零、温室效应低 等优点，常被用作硬质聚氨酯泡沫的新型发泡剂，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。随着蒙特利尔等公约规定的禁用ODS（消耗臭氧层物质）期 限的临近，氯氟烃(CFCs)和氢氯氟烃(HCFCs)类产品不久将被禁用，环戊烷必 将成为聚氨酯发泡剂领域的主角。
当前国家标准要求环戊烷的纯度高于95%，对环戊烷产品质量和使用性能 影响较大的杂质为苯和正己烷。苯是一种致癌物质，国标对苯的含量做出了严 格的限制。正己烷对人体健康毒害较小，但它对聚氨酯类材料的发泡有不利影 响。所以必须将苯和正己烷的含量控制到国标要求的范围内。
当前环戊烷的生产主要以石化乙烯裂解副产环戊二烯为原料，经过解聚、 加氢、精馏等工艺获得环戊烷产品。现有的技术主要针对此工艺进行研究， 如中国专利CN1911875A、CN1417178A，此生产工艺涉及诸多化学反应，其 路线复杂、成本较高。
在煤化工生产过程中会产生非芳烃油副产品，非芳烃油中含有较高比例 的环戊烷(质量分数约为33%)，以及约3.5%的正己烷、约5.8%的甲基环戊烷、 约15.5%的苯、约17.8%的环己烷、约1.7%的正庚烷和约0.5%的甲苯等几种 成分。从非芳烃油中分离环戊烷的方法不涉及化学反应，不仅工艺流程简单、 成本低，而且可增加企业的经济效益。
发明内容
本发明提供了一种从非芳烃油中提取分离环戊烷的方法，该方法包括：
（1）从非芳烃油中精馏提取得到环戊烷粗品；
（2）用分子筛吸附剂吸附环戊烷粗品中的杂质正己烷；和
（3）采用微孔吸附剂吸附环戊烷粗品中的杂质苯。
上述步骤（2）和（3）也可以交换顺序，即先采用微孔吸附剂吸附环戊 烷粗品中的杂质苯，再用分子筛吸附剂吸附环戊烷粗品中的杂质正己烷。
本发明从非芳烃油中提取分离环戊烷的方法中，精馏可以以间歇或连续 方式进行，优选采用连续精馏方式从非芳烃油中提取环戊烷粗产品。精馏所 用塔板数为22~50，优选为26-45，更优选为28-40。精馏塔釜温度为70-85℃， 优选70-80℃，更优选为78℃。回流比为8:1以上，优选为8:1~40:1，更优选 为8:1~15:1，最优选为10:1。连续精馏方式适用于工业化生产，22~50的塔 板数可有效分离环戊烷和其他物质，降低杂质正己烷和苯的含量，塔釜温度 在70-85℃，可将环戊烷的纯度控制在92-94%范围内，回流比为8:1以上可 保证环戊烷的采用量。
本发明从非芳烃油中提取分离环戊烷的方法中，用于吸附环戊烷粗产品 中的正己烷的分子筛吸附剂可以为选自10X分子筛、5A分子筛和ZSM-5分 子筛的一种或多种。10X分子筛是一种含钙和钠的硅铝化合物，硅铝比为 2.6-3.0，有效孔径为0.9nm，其孔道具有优先吸附正己烷等链状烷烃的特点， 适用于正己烷与环戊烷的分离。5A分子筛也是一种含钙和钠的硅铝化合物， 硅铝比为2，其有效孔径为0.5nm，可吸附小于该孔径的任何分子。由于正 己烷的分子直径0.42nm，环戊烷的分子直径为0.66nm，所以5A分子筛能吸 附正己烷使之与环戊烷分离。ZSM-5分子筛是一种硅铝比可调的分子筛，有 效孔径为0.53nm，低硅铝比的ZSM-5分子筛对正己烷的吸附作用较强。
本发明从非芳烃油中提取分离环戊烷的方法中，用于吸附环戊烷粗产品 中的苯的微孔吸附剂可以为选自硅胶、活性炭和13X分子筛中的一种或多种。 硅胶是一种高活性吸附材料，它具有多孔结构、热稳定性好、化学性质稳定、 有较高的机械强度等特点，对苯有较好的吸附作用。活性炭是一种主要由元 素碳组成的多孔物质，其碳具有类似石墨的层状晶体结构。活性炭内部含有 大量微孔结构，有很大的孔容积和比表面积，其吸附能力取决于微孔对物质 的吸附作用。苯是一种非极性物质，活性炭属于弱极性物质，根据相似相溶 原理，活性炭更易吸附苯。13X分子筛是一种钠X型分子筛，有效孔径为1nm， 利用其孔道结构可吸附直径小于1nm分子，苯的分子直径为0.66nm，故可 用于苯的吸附。
本发明从非芳烃油中提取分离环戊烷的方法中，吸附的空速优选控制在 0.5-2h-1，可保证吸附剂与吸附质有充分的接触时间，达到吸附除杂的目的。
本发明从非芳烃油中提取分离环戊烷的方法中，吸附的温度为10-50℃， 优选为20-50℃，更优选的温度为25℃。低温更有利于吸附作用，高温则使 脱附速率加快，降低吸附效果。
在一个优选的实施方式中，本发明的从非芳烃油中提取分离环戊烷的方 法包括：
（1）以非芳烃油为原料，采用塔板数为40的精馏塔精馏分离，当塔釜 温度控制在70-80℃，回流比为10:1时塔顶得到纯度为92-94%的环戊烷粗品；
（2）将环戊烷粗品在空速为0.5-2h-1，温度为20-50℃的条件下通过选自 10X分子筛、5A分子筛和ZSM-5分子筛中的一种或多种分子筛吸附剂除去 杂质正己烷；
（3）在与步骤（2）相同的温度和空速下通过选自硅胶、活性炭和13X 分子筛中的一种或多种微孔吸附剂除去苯，得到纯度高于95%的环戊烷合格 产品。
上述步骤（2）和（3）也可以交换顺序，即先在空速为0.5-2h-1，温度为 20-50℃的条件下通过选自硅胶、活性炭和13X分子筛中的一种或多种微孔 吸附剂除去苯，再在相同的温度和空速下通过选自10X分子筛、5A分子筛 和ZSM-5分子筛中的一种或多种分子筛吸附剂除去杂质正己烷，得到纯度高 于95%的环戊烷合格产品。
本发明的特点是无化学反应、工艺流程简单、成本低廉，是不同于石化 产品生产环戊烷的新技术，开辟了焦化产品生产环戊烷的新路线。
附图说明
图1是采用本发明方法从非芳烃油提取分离环戊烷的一套优选装置的示 意图，其中附图标记表示：
1-非芳烃油储罐；
2-输液泵；
3-精馏塔；
4-输液泵；
5-除正己烷吸附塔；
6-输液泵；
7—除苯吸附塔；
8—环戊烷储罐。
具体实施方式
图1显示了采用本发明方法从非芳烃油提取分离环戊烷的一套优选装 置，其包括：储罐1，用于存贮非芳烃油；精馏塔3，用于精馏非芳烃油得到 环戊烷粗品；吸附塔5，用于吸附除去正己烷；吸附塔7，用于吸附除去苯； 储罐8，用于存贮环戊烷产品；以及输液泵2、4和6。精馏塔3还包括连接 在塔底的再沸器和在塔顶的冷凝器。
实施例
非芳烃油来自煤化工副产品，购自邢台旭阳煤化工公司。
10X分子筛为八面型钙X型分子筛，购自国药集团北京试剂公司。
5A分子筛为方钠型钙A分子筛，购自国药集团北京试剂公司。
ZSM-5分子筛为丝光型高硅分子筛，购自国药集团北京试剂公司。
硅胶为粗孔硅胶，购自国药集团北京试剂公司。
活性炭为煤质类活性炭，购自国药集团北京试剂公司。
13X分子筛为八面型钠X型分子筛，购自国药集团北京试剂公司。
实施例1：
用输液泵2将储罐1中的非芳烃油以10kg/h的流速加入精馏塔3中，塔 釜温度控制在78℃，待塔顶温度稳定后以回流比为10:1采出环戊烷粗产品， 用输液泵4将环戊烷粗产品以3kg/h的流速，在25℃温度下通过吸附塔5， 吸附塔5内装填10X分子筛吸附剂，装填量为1.5kg，再用输液泵6将环戊 烷粗产品以3kg/h的流速，在25℃温度下通过吸附塔7，吸附塔7内装填微 孔吸附剂硅胶，装填量为2kg，最后在储罐8中得到纯度为99.2%的环戊烷 产品。
实施例2：
用输液泵2将储罐1中的非芳烃油以10kg/h的流速加入精馏塔3中，塔 釜温度控制在78℃，待塔顶温度稳定后以回流比为10:1采出环戊烷粗产品， 用输液泵4将环戊烷粗产品以3kg/h的流速，在25℃温度下通过吸附塔5， 吸附塔5内装填5A分子筛吸附剂，装填量为1.5kg，再用输液泵6将环戊烷 粗产品以3kg/h的流速，在25℃温度下通过吸附塔7，吸附塔7内装填微孔 吸附剂硅胶，装填量为2kg，最后在储罐8中得到纯度为98.3%的环戊烷产 品。
实施例3：
用输液泵2将储罐1中的非芳烃油以10kg/h的流速加入精馏塔3中，塔 釜温度控制在78℃，待塔顶温度稳定后以回流比为10:1采出环戊烷粗产品， 用输液泵4将环戊烷粗产品以3kg/h的流速，在25℃温度下通过吸附塔5， 吸附塔5内装填ZSM-5分子筛吸附剂，装填量为1.5kg，再用输液泵6将环 戊烷粗产品以3kg/h的流速，在25℃温度下通过吸附塔7，吸附塔7内装填 微孔吸附剂硅胶，装填量为2kg，最后在储罐8中得到纯度为97.2%的环戊 烷产品。
实施例4：
吸附塔7内装填微孔吸附剂活性炭，其他条件同实施例1，最后在储罐8 中得到纯度为98.6%的环戊烷产品；
实施例5：
吸附塔7内装填微孔吸附剂活性炭，其他条件同实施例2，最后在储罐8 中得到纯度为97.9%的环戊烷产品；
实施例6：
吸附塔7内装填微孔吸附剂活性炭，其他条件同实施例3，最后在储罐8 中得到纯度为96.9%的环戊烷产品；
实施例7：
吸附塔7内装填微孔吸附剂13X分子筛，其他条件同实施例1，最后在 储罐8中得到纯度为98.2%的环戊烷产品；
实施例8：
吸附塔7内装填微孔吸附剂13X分子筛，其他条件同实施例2，最后在 储罐8中得到纯度为97.3%的环戊烷产品；
实施例9：
吸附塔7内装填微孔吸附剂13X分子筛，其他条件同实施例3，最后在 储罐8中得到纯度为95.8%的环戊烷产品。
表1总结了上述实施例中采用的分子筛吸附剂和微孔吸附剂以及最终所 得产品的纯度。
表1
分子筛吸附剂 微孔吸附剂 环戊烷产品纯度 实施例1 10X分子筛 硅胶 99.2% 实施例2 5A分子筛 硅胶 98.3% 实施例3 ZSM-5分子筛 硅胶 97.2% 实施例4 10X分子筛 活性炭 98.6% 实施例5 5A分子筛 活性炭 97.9% 实施例6 ZSM-5分子筛 活性炭 96.9% 实施例7 10X分子筛 13X分子筛 98.2% 实施例8 5A分子筛 13X分子筛 97.3% 实施例9 ZSM-5分子筛 13X分子筛 95.8%