技术领域
本公开的主题涉及用于从C4和C5烃混合物中分离和纯化丁二烯和异 戊二烯的共提取系统和方法。
背景技术
用于从C5烃混合物中提取异戊二烯和/或从C4烃混合物中提取丁二烯 的某些技术在本领域内是已知的。例如，美国专利No.6395953和美国专 利公开No.2008/0257711公开了通过提取蒸馏用于由石油馏分(例如，C4烃馏分或C5烃分数)生产纯化的共轭二烯(例如，异戊二烯或丁二烯) 的方法。美国专利No.4310388描述了在选择性溶剂辅助下通过提取蒸馏 从C4-或C5-烃混合物中分离共轭二烯的方法。美国专利No.3692861公开 了从C5烃馏分中分离和纯化异戊二烯的方法。美国专利No.3436438公开 了通过使用溶剂从含共轭二烯烃(例如，异戊二烯或1,3-丁二烯)的烃混 合物中去除炔类的方法。
可能需要两种或更多种提取系统以提取丁二烯和异戊二烯两者，这会 导致资本成本，公用设施(utilities)和土地使用增加。
在本领域内仍然需要能够在一个系统而不是单独系统中提取丁二烯 和异戊二烯两者的共提取系统。
发明内容
本公开的主题提供了用于从包括丁二烯的C4烃混合物和包括异戊二 烯的C5烃混合物中分离和纯化丁二烯和异戊二烯的共提取技术。在示例 性实施方式中，系统包括用于接收包括异戊二烯的C5烃混合物并从重馏 分(heavyend)(C5+)烃中分离所述C5烃混合物的轻馏分(lightend)的 C5纯化塔。所述系统能够进一步包括提取区(extractionzone)，蒸馏区 (distillationzone)，脱气区(degassingzone)，和用于接收粗异戊二烯产 物的异戊二烯后处理塔(finishingcolumn)，其中从所述粗异戊二烯产物 中纯化异戊二烯。
在本公开主题的非限制性实施方式中，所述提取区能够包括用于接收 所述C5烃混合物的轻馏分，包括丁二烯的C4烃混合物和提取溶剂的主洗 涤塔(mainwashercolumn)。通过使用所述提取溶剂能够从所述C4和C5烃混合物中共提取丁二烯和异戊二烯从而提供粗丁二烯产物，C4炔类 (acetylene)，和粗异戊二烯产物。所述粗丁二烯产物能够包括1,3-丁二烯 和1,2-丁二烯，顺-2-丁烯，和反-2-丁烯。1,3-丁二烯能够以比1,2-丁二烯， 顺-2-丁烯，和反-2-丁烯更高的量存在。所述粗异戊二烯产物能够包括异 戊二烯和1-戊烯。异戊二烯能够以比1-戊烯更高的量存在。所述提取区还 能够包括用于接收所述粗丁二烯产物，所述粗异戊二烯产物，所述提取溶 剂，和所述C4炔类的精馏塔(rectifier)。能够在所述精馏塔中从所述粗异 戊二烯产物，所述提取溶剂和所述C4炔类中分离所述粗丁二烯产物。
在某些实施方式中，所述提取溶剂能够是具有约91.7wt％的正-甲基 2-吡咯烷酮和约8.3wt％的水的正-甲基2-吡咯烷酮水溶液。在某些实施方 式中，所述提取区能够进一步包括偶联至所述精馏塔用于通过使用溶剂去 除所述粗丁二烯产物中存在的痕量炔(acetylene)的后洗涤塔(afterwasher column)。所述溶剂能够是正-甲基2-吡咯烷酮。
在本公开主题的非限制性实施方式中，所述蒸馏区包括用于接收所述 粗丁二烯产物的丁二烯后处理塔(finishingcolumn)，其中从所述粗丁二 烯产物中纯化1,3-丁二烯。在一些实施方式中，从所述后洗涤塔回收的粗 丁二烯产物包括丙炔。因此，所述蒸馏区能够进一步包括偶联至所述后洗 涤塔用于从所述粗丁二烯产物中分离丙炔的丙炔塔。
在本公开主题的非限制性实施方式中，所述脱气区包括用于接收所述 粗异戊二烯产物，所述提取溶剂，和所述C4炔类的脱气塔，其中从所述 粗异戊二烯产物和所述C4炔类中分离所述提取溶剂。在一些实施方式中， 所述脱气区能够进一步包括偶联至所述脱气塔用于从所述粗异戊二烯产 物和所述C4炔类中去除所述提取溶剂的炔(acetylene)洗涤塔。
在某些实施方式中，所述系统能够进一步包括用于在所述丁二烯提取 装置(plant)上游分配的C4流股中的C4炔类的选择性氢化反应器用于将 炔类转化成丁二烯和1-丁烯。这种技术已经可以商购获得并由诸如BASF， UOP和KBR公司提供。
在某些实施方式中，所述系统能够进一步包括偶联至所述C5纯化塔 用于将存在于所述C5烃混合物中的环戊二烯二聚成二环戊二烯的二聚换 热器。所述系统还能够包括用于将剩余的未二聚的环戊二烯转化成环戊烯 和环戊烷的另外的氢化反应器。
所述重馏分(C5+)烃能够包括，例如，二环戊二烯哌啶，环戊烷， 己烷，1-己烯，1,2-己二烯，甲基-环戊二烯，苯和环己烯。所述C5烃混合 物的轻馏分能够包括，例如，戊烷及其异构体，异戊二烯，戊二烯及其异 构体，戊烯及其异构体，和环戊烯。
所述系统能够进一步包括偶联至所述C5纯化塔的下游的C5洗涤塔。 所述C5洗涤塔能够接收来自所述C5纯化塔的C5烃混合物的轻馏分和提取 溶剂，其中所述提取溶剂从所述C5烃混合物中吸收异戊二烯。所述提取 溶剂能够包括具有约91.7wt％的正-甲基2-吡咯烷酮和约8.3wt％的水的正- 甲基2-吡咯烷酮水溶液。所述C5洗涤塔能够产生包含所述提取溶剂未吸 收的C5组分的塔顶产物。所述C5洗涤塔的塔顶产物能够包含C5烷烃(包 括戊烷和异戊烷)，石蜡和C5单烯烃(包含戊烯及其异构体)。所述C5洗 涤塔能够产生包含所述提取溶剂，炔类，和C5二烯烃的塔底产物，所述 C5二烯烃能够包括戊二烯。所述C5洗涤塔能够产生包括异戊二烯的副产 物。在某些实施方式中，所述C5洗涤塔的副产物能够进一步包括C5单烯 烃和二烯烃杂质。
所述系统能够进一步包括偶联至所述C5洗涤塔下游的吸收塔。所述 C5洗涤塔能够接收提取溶剂和所述C5洗涤塔的副产物，其中在所述吸收 塔中在所述提取溶剂的辅助下从C5二烯烃中分离异戊二烯连同C5单烯 烃。所述提取溶剂能够包括具有约91.7wt％的正-甲基2-吡咯烷酮和约 8.3wt％的水的正-甲基2-吡咯烷酮水溶液。所述吸收塔能够产生包括异戊 二烯和C5单烯烃的塔顶产物，所述C5单烯烃能够包括环戊烯和戊烯异构 体。所述吸收塔能够产生包含C5二烯烃的塔底产物。
所述系统能够进一步包括偶联至所述吸收塔下游的蒸馏塔。所述蒸馏 塔能够接收所述吸收塔的塔顶产物，其中从所述吸收塔的塔顶产物中蒸馏 异戊二烯。
根据本公开主题的另一实施方式，提供了从包含丁二烯的C4烃混合 物和包含异戊二烯的C5烃混合物中分离和纯化丁二烯和异戊二烯的方法。 所述方法包括将包含异戊二烯的C5烃混合物进料至C5纯化塔并在所述C5纯化塔中从所述重馏分(C5+)烃中分离所述C5烃混合物的轻馏分。所述 方法还能够包括将所述C5烃混合物的轻馏分，包含丁二烯的C4烃混合物， 和提取溶剂进料至主洗涤塔中并在所述主洗涤塔中通过使用所述提取溶 剂共提取所述C5烃混合物的轻馏分中的异戊二烯和所述C4烃混合物中的 丁二烯从而提供粗丁二烯产物，C4炔类，和粗异戊二烯产物。所述提取溶 剂能够是具有约91.7wt％的正-甲基2-吡咯烷酮和约8.3wt％的水的正-甲基 2-吡咯烷酮水溶液。
所述方法能够进一步包括将所述粗丁二烯产物，所述粗异戊二烯产 物，所述提取溶剂，和所述C4炔类进料至精馏塔中并在所述精馏塔中从 所述粗异戊二烯产物，所述提取溶剂和所述C4炔类中分离所述粗丁二烯 产物。在一些实施方式中，C5杂质随着所述粗丁二烯产物一起离开所述精 馏塔。所述C5杂质能够包括1-戊烯。另外，所述方法能够包括在后洗涤 塔中通过使用溶剂去除所述粗丁二烯产物中存在的痕量炔。在一些实施方 式中，从所述后洗涤塔回收的粗丁二烯产物包括丙炔。因此，所述方法能 够包括在丙炔塔中从所述粗丁二烯产物中去除丙炔。另外，所述方法包括 将所述粗丁二烯产物进料至丁二烯后处理塔中以及在所述丁二烯后处理 塔中从所述粗丁二烯产物中纯化1,3-丁二烯。在一些实施方式中，从所述 丁二烯后处理塔中纯化的所述1,3-丁二烯能够具有至少约99.6wt％的纯 度。
另外，所述方法包括将所述粗异戊二烯产物，所述提取溶剂和所述 C4炔类进料至脱气塔中，以及在所述脱气塔中从所述粗异戊二烯产物和所 述C4炔类中分离所述提取溶剂。所述方法还能够包括在炔洗涤塔中从所 述粗异戊二烯产物和所述C4炔类中去除所述提取溶剂。所述方法进一步 包括将所述粗异戊二烯产物和所述C4炔类进料至异戊二烯后处理塔中并 在所述异戊二烯后处理塔中从所述粗异戊二烯产物和所述C4炔类中纯化 异戊二烯。所述方法能够包括在约50千帕(kPa)(0.5大气压)的真空下 操作所述异戊二烯后处理塔。在一些实施方式中，从所述异戊二烯后处理 塔中纯化的异戊二烯具有约98.6wt％至约99.6wt％的纯度。
所述方法能够进一步包括通过在二聚换热器中将环戊二烯二聚成二 环戊二烯，去除存在于所述C5烃混合物中的环戊二烯。这能够接着进行 未转化的环戊二烯至环戊烯和环戊烷的选择性氢化反应。
所述方法能够进一步包括将来自所述C5纯化塔的C5烃混合物的轻馏 分和提取溶剂进料至C5洗涤塔中，其中通过所述提取溶剂能够从所述C5烃混合物中分离异戊二烯从而产生包含所述提取溶剂未吸收的C5组分的 塔顶产物，包含所述提取溶剂、C5二烯烃和炔类的塔底产物，和包含异 戊二烯的副产物。所述C5洗涤塔的副产物能够包括C5单烯烃和二烯烃杂 质。所述方法能够进一步包括将所述C5洗涤塔的副产物进料至吸收塔， 其中在提取溶剂的辅助下能够从C5二烯烃中分离异戊二烯连同C5单烯烃 从而产生包含异戊二烯和C5单烯烃的塔顶产物和包含C5二烯烃的塔底产 物和包含进料至所述C5洗涤塔中的溶剂的提取溶剂。所述方法能够进一 步包括将所述吸收塔的塔顶产物进料至蒸馏塔中，其中能够从所述吸收塔 的塔顶产物中蒸馏异戊二烯。
附图说明
图1显示了根据本公开主题的一个非限制性示例性实施方式，用于分 离和纯化丁二烯和异戊二烯的共提取系统。
图2显示了根据本公开主题的一个非限制性示例性实施方式，用于分 离和纯化丁二烯和异戊二烯的方法。
图3显示了根据本公开主题的一个非限制性示例性实施方式，用于分 离和纯化丁二烯和异戊二烯的共提取系统。
图4显示了根据本公开主题的一个非限制性示例性实施方式，用于分 离和纯化丁二烯和异戊二烯的方法。
具体实施方式
本公开的主题提供了用于从包含丁二烯的C4烃混合物和包含异戊二 烯的C5烃混合物中分离和纯化丁二烯和异戊二烯的共提取系统和方法。
所述术语“约”或“基本上”是指对于本领域普通技术人员测定的具体 值，在可接受的误差范围内，这将部分取决于所述值如何测定或确定，即， 所述测量系统的限度(limitation)。例如，“约”能够指给定值的最高达20％， 最高达10％，最高达5％，和/或最高达1％的范围。
正如本文中所用，所述术语“共提取了”，“共提取”，或“共提取的”是 指在一个过程中或在一个提取蒸馏塔中提取了或提取至少两种物质或化 合物。例如，本公开的主题提供了用于丁二烯和异戊二烯的共提取系统， 其中在一个提取蒸馏塔，例如，主洗涤塔中(mainwashercolumn)提取丁 二烯和异戊二烯。
尽管用于从C4或C5烃混合物中分离和纯化丁二烯或异戊二烯的技术 在本领域内是已知的，但需要至少两个提取装置(plant)或系统以提取丁 二烯和异戊二烯提。在本领域内尚未知在一个系统中共提取丁二烯和异戊 二烯。本公开的系统和方法能够共提取丁二烯和异戊二烯。此外，提取的 丁二烯和异戊二烯具有，例如，至少约99.6wt％，或约98.6wt％至约99.6wt％ 的高纯度。
为了说明而非限制的目的，图1显示了根据本公开主题的一个实施方 式的共提取系统1。图2显示了根据本公开主题的一个实施方式的共提取 方法。正如图1中所示，所述共提取系统1包括热处理/氢化反应器2。正 如图1和2中所示，包含异戊二烯的C5烃混合物进料至所述热处理/氢化 反应器2中。C5烃混合物能够包括作为共轭二烯烃的异戊二烯，反-和顺 -1,3-戊二烯，环戊二烯(DCPD)，连同戊烷，正戊烯，异戊烯，环戊烯， 高级炔类，甲基戊烷异构体，戊间二烯异构体和甲基环丁烷。进行热二聚， 以及在所述热处理/氢化反应器2中将存在于所述C5烃混合物中的环戊二 烯二聚以形成二-环戊二烯。能够在约90℃至约130℃的温度下使用中等 压力蒸汽和约100kPa至约900kPa(约1barg至约9barg)的压力进行 二聚反应。在所述二聚换热器中将所述C5烃混合物加热约5分钟至约200 分钟。在此过程中去除大量的环戊二烯，例如，至少约92wt％。可选地， 能够接着进行进一步选择性氢化以将任何剩余环戊二烯转化成环戊烯和 环戊烷，正如在，例如，美国专利Nos.3,439,060和4,471,153中讨论。因 此存在于C5流股中的所有环戊二烯都能够转化成二环戊二烯，环戊烯和 环戊烷。可选地，所述氢化反应器2能够置于所述C5纯化塔之后。
通过热二聚去除存在于C5烃混合物中的环戊二烯的示例性方法公开 于，例如，美国专利Nos.:2,768,224，2,971,036，和3,692,861中。为了获 得适合于聚合成聚异戊二烯的非常纯的异戊二烯，可能重要的是从C5烃 混合物中去除环戊二烯，因为环戊二烯对所谓的齐格勒(Ziegler)型催化 剂具有中毒效应(poisoningeffect)以及延迟聚合作用。另外，环戊二烯 如果二聚成二环戊二烯就可能堵塞下游塔或所述提取蒸馏区中的锅炉 (boiler)。能够通过热裂解石油馏分，例如，液化石油气(“LPG”)，石脑 油等获得所述C5烃混合物。
正如图1和2中所示，所述C5烃混合物随后进料至C5纯化塔3中， 其中所述重馏分(C5+)烃20和所述C5烃混合物的轻馏分22分离。例 如，所述重馏分(C5+)烃20从底部24离开，而所述C5烃混合物的轻馏 分从所述C5纯化塔3的塔顶或顶部26离开。重馏分(C5+)烃包括二环 戊二烯，哌啶，环戊烷，己烷，1-己烯，1,2-己二烯，甲基-环戊二烯，苯 和环己烯。某些C5烃，例如，哌啶和环戊烷，能够与具有6或更多个碳 原子的烃一起与异戊二烯分离，因为它们的沸点高于异戊二烯。C5烃混合 物的轻馏分包括戊烷及其异构体，异戊二烯，戊烯(例如，1-戊烯)及其 异构体，戊烷及其异构体(例如，异戊烷)，戊二烯及其异构体，和环戊 烯。
正如图1和2中所示，所述包含异戊二烯的C5烃混合物的轻馏分进 入提取区(extractionzone)4。所述提取区4能够包括主洗涤塔5和精馏 塔(rectifiercolumn)6。所述包含异戊二烯的C5烃混合物的轻馏分从其 顶部28进入主洗涤塔。在所述C4流股中，用于C4炔的可选选择的氢化 反应器能够安装于上游从而采用商购可获得的技术将这些组分转化成丁 二烯和1-丁烯。包含丁二烯的C4烃混合物从其底部30进入所述主洗涤塔 5中。能够通过热裂解石油馏分，例如，LPG，石脑油等获得所述C4烃混 合物。C4烃混合物能够包括丁烷，1-丁烯，异丁烯，乙烯基乙炔，乙基乙 炔和1,2-丁二烯，1,3-丁二烯，异丁烷，反-2-丁烯，顺-2-丁烯，1-丁炔， 和少量的C3烃，如丙烷，丙炔和丙二烯，和/或C5烃如异戊烷。在所述主 洗涤塔5中，在提取溶剂辅助下，分别从所述C4烃混合物和所述C5烃混 合物中，共提取丁二烯和异戊二烯，由此产生粗丁二烯产物和粗异戊二烯 产物。还在所述主洗涤塔5中通过所述提取溶剂从所述C4烃混合物中提 取炔类(acetylenes)(例如，乙烯基乙炔和乙基乙炔)，并称为“C4炔类”。
所述提取溶剂能够是常规溶剂，例如，具有5个环成员的N-烷基取 代的环脂族酸酰胺(内酰胺)，例如，N-烷基吡咯烷酮(例如，正-甲基-2- 吡咯烷酮(n-methyl2-pyrrolidone)(“NMP”))，乙腈，二甲基甲酰胺，丙 酮，糠醛(furfural)，丁内酯，糠醛(furfuraldehyde)，甲氧基丙腈，N- 烷基取代的低级脂族酸酰胺，例如，二甲基甲酰胺，二乙基甲酰胺，二甲 基乙酰胺，二乙基乙酰胺和甲酰基吗啉。在一个实施方式，所述提取溶剂 是NMP或NMP的水溶液。NMP，尤其是NMP水溶液，能够优于其它常 规溶剂，因为它是无毒的，非致癌性的，并可通过常规的生物污水处理法 进行处理。另外，NMP水溶液是非腐蚀性的，由此允许使用碳钢作为构 造材料而不需要腐蚀抑制剂。NMP由于其耐水解和热分解性及其高沸点 也具有低溶剂损失，因此，不会有蒸气损失。此外，NMP比其他提取溶 剂便宜。NMP水溶液能够含有最高达15wt％的水。在一个实施方式，所 述提取溶液是包含约91.7wt％的NMP和约8.3wt％的水的NMP水溶液。
在一些实施方式中，所述提取区4包括闪蒸器(flashvessel)15，如 图1所示。所述C4烃混合物能够在进入所述主洗涤塔5之前在所述闪蒸 器15中气化，正如图1和2中所示。气相中的所述C4烃混合物与所述 NMP水溶液逆流通过所述主洗涤塔5。为了从C4烃混合物中提取1,3-丁 二烯，NMP能够在多个吸附和解吸阶段内起到吸附剂(absorbent)作用。 例如，1,3-丁二烯由NMP吸附而存在于C4烃混合物中的丁烯和丁烷仍保 留于气相中。因此，从丁烯和丁烷中分离1,3-丁二烯。所述主洗涤塔5的 塔顶产物包括丁烯和丁烷并标明为提余液(Raffinate)-1。所述NMP水溶 液的流量能够调节以最小化所述主洗涤塔5的塔顶产物(例如，提余液-1) 中1,3-丁二烯的量，例如，在所述塔顶产物中约0.1wt％至约0.2wt％的1,3- 丁二烯。粗丁二烯产物，所述提取溶剂(例如，NMP)，和C4炔类(例如， 乙烯基乙炔和乙基乙炔)从其底部30离开所述主洗涤塔5。所述粗丁二烯 产物包括1,3-丁二烯及其异构体，例如，1,2-丁二烯。在一些实施方式中， 所述粗丁二烯产物可以包括少量的C4杂质，例如，顺-2-丁烯和反-2-丁烯。 使用NMP从C4烃混合物中提取丁二烯的方法和技术公开于，例如，美国 专利Nos.4,310,388，和6,337,429，和德国专利公开No.DE2724365中， 其每一个由此以其全部内容结合于本文中作为参考。
为了从C5烃混合物中提取异戊二烯，具有温度接近所述提取溶剂(例 如，NMP水溶液)的温度，在液相中的C5烃混合物的轻馏分从其顶部28 进入所述主洗涤塔5，如图2所示。所述C5烃混合物的轻馏分与所述NMP 水溶液同向通过所述主洗涤塔5。通过所述提取溶剂(例如，NMP水溶液) 从所述C5烃混合物的轻馏分中提取异戊二烯。包含异戊二烯的粗异戊二 烯产物从其底部30离开所述主洗涤塔5。在一些实施方式中，所述粗异戊 二烯产物可以包括少量C5杂质，例如，1-戊烯。通过所述提取溶剂并未提 取的所述C5烃，主要包括戊烷，异戊烷和部分1-戊烯，通过所述C4烃混 合物的上升蒸气从所述主洗涤塔5中汽提。所述未提取的C5烃从其顶部 作为所述主洗涤塔5的塔顶产物的部分离开所述主洗涤塔5。所述NMP 水溶液的流量能够调节以最小化在所述主洗涤塔5的塔顶产物中的异戊二 烯的量，例如，在所述塔顶产物中约0.2wt％至0.6wt％的异戊二烯。
所述粗异戊二烯产物，所述粗丁二烯产物，所述提取溶剂和C4炔类 从所述主洗涤塔5的底部30离开，并且进入精馏塔6，正如图1和2中所 示。在所述精馏塔6中，从所述粗异戊二烯产物，所述提取溶剂，和所述 C4炔类中分离所述粗丁二烯产物。所述粗丁二烯产物在气相中作为侧抽出 流股离开所述精馏塔6。大多数所述C5杂质(例如，1-戊烯)随着所述粗 丁二烯产物一起离开所述精馏塔6。所述C4炔类，所述粗异戊二烯产物和 所述提取溶剂(具有或不具有痕量C5杂质(例如，1-戊烯))，从其底部 32离开所述精馏塔6并且进入脱气区8，正如图1和2中所示。因此， 所述粗丁二烯产物和所述粗异戊二烯产物在所述精馏塔6中分离。
所述提取区4能够进一步包括后洗涤塔7。在离开所述精馏塔6之后， 气相中的所述粗丁二烯产物能够进料至后洗涤塔7以通过含有约91.7％的 NMP和约8.3％的水的新NMP水溶液去除随着所述侧抽出流股中的粗丁 二烯产物逸出精馏塔6的痕量炔。所述新NMP水溶液能够进料至所述后 洗涤塔7的顶部34。在所述后洗涤塔7的所述塔顶产物中回收所述粗丁二 烯产物。在一些实施方式中，所述后洗涤塔7的塔顶产物包括作为杂质存 在于C4烃混合物中的丙炔。NMP溶剂由于其高沸点，并未存在于所述塔 顶馏出物中。
所述粗丁二烯产物进入蒸馏区9中进行进一步纯化。在某些实施方式 中，所述蒸馏区9包括丙炔塔10。在所述丙炔塔10中，分离丙炔和所述 粗丁二烯产物。丙炔作为塔顶馏出物从所述丙炔塔10中去除而所述粗丁 二烯产物从其底部36离开所述丙炔塔10并进入丁二烯后处理塔11中， 正如图1和2中所示。在所述丁二烯后处理塔11中，1,3-丁二烯从所述塔 11的塔顶38抽出而丁二烯异构体(例如，1,2-丁二烯)以及其它C4杂质(例 如，反-2-丁烯和顺-2-丁烯)在所述塔36的底部排出(reject)。在一些实 施方式中，少量的C5杂质(主要是1-戊烯)和痕量的异戊二烯在异戊二 烯后处理塔14的底部40排出。高纯的1,3-丁二烯能够生产于所述丁二烯 后处理塔11中。在一些实施方式中，所述纯化的1,3-丁二烯具有至少 99wt％，例如，至少约99.6wt％的纯度。
所述C4炔类，所述粗异戊二烯产物和所述提取溶剂(具有或不具有 痕量C5杂质(例如，1-戊烯))从其底部离开所述精馏塔6并进入脱气区 8，正如图1和2中所示。所述脱气区8能够包括脱气塔12。在所述脱气 塔12中从所述粗异戊二烯产物和C4炔类中分离所述提取溶剂。所述提取 溶剂从其底部42离开所述脱气塔12。所述提取溶剂能够再循环至所述提 取区4。在所述脱气塔12中通过稀释炔的浓度所述粗异戊二烯产物降低 了炔的聚合作用，在某些实施方式中所述脱气塔12在比其它塔更高的温 度下操作。在某些实施方式中，所述脱气区8能够包括炔洗涤塔13，正如 图1和2中所示。所述粗异戊二烯产物和C4炔类(具有或不具有痕量C5杂质(例如，1-戊烯))，作为在气相中的侧抽出流股离开所述脱气塔12 并进入炔洗涤塔13中，正如图1和2中所示。所述炔洗涤塔13进一步除 去任何提取溶剂，其可能随着所述粗异戊二烯和C4炔类一起从所述脱气 塔12中逸出。在一个实例中，将水加至所述炔洗涤塔13的顶部44从而 将所述提取溶剂吸收于液相中，其从所述塔13的底部46抽出。所述粗异 戊二烯产物和C4炔类(具有或不具有痕量的C5杂质(例如，1-戊烯))， 在连续沉降器(settingvessel)中除水，并进料至异戊二烯后处理塔14中， 正如图1和2中所示。在所述异戊二烯后处理塔14中，从C4炔类和C5杂质(例如，1-戊烯)中分离异戊二烯。C4炔类和C5杂质作为所述异戊 二烯后处理塔14的塔顶产物离开。C4炔类能够进行氢化并用作燃料气体 或作为裂解器进料使用，或在火炬系统(flaresystem)中烧掉。从所述异 戊二烯后处理塔14的底部40抽出异戊二烯。在所述异戊二烯后处理塔14 中产生高纯的异戊二烯。在一些实施方式中，所述纯化的异戊二烯具有约 98.6wt％至99.6wt％的纯度。所述异戊二烯后处理塔14能够在约0.5大气 压的真空下操作从而避免炔类和异戊二烯发生聚合。
在一些实施方式中，所述系统能够包括异戊二烯精制塔(polishing column)(未显示)以获得更高度纯化的异戊二烯，例如，具有超过99.6wt％ 的纯度的异戊二烯。能够在所述异戊二烯精制塔中从其它重质烃(例如， 二聚的二烯如痕量的二环戊二烯和乙烯基环己烯)中分离异戊二烯。所述 异戊二烯精制塔能够在与所述异戊二烯后处理塔相同的真空下操作。
另外地或可替代地，所述系统能够包括C5洗涤塔16。为了说明而非 限制的目的，图3和4分别显示了根据本公开主题的另一实施方式的示例 性系统和方法。正如图3和4中所示，粗C5能够进入换热器/氢化反应器 82并作为C5烃排出以及随着包含从所述C5纯化塔3中生产或分离的异戊 二烯的C5烃混合物的轻馏分进入C5纯化塔3，正如图1和2中所示，能 够在所述塔大约中部作为蒸气进入C5洗涤塔16中。提取溶剂56能够作 为液体引入至所述C5洗涤塔16的顶部50从而从所述C5蒸气中吸收所述 异戊二烯。所述提取溶剂能够包括具有约91.7wt％的正-甲基2-吡咯烷酮和 约8.3wt％的水的正-甲基2-吡咯烷酮的水溶液。
如图3所示，所述C5洗涤塔16能够配备冷凝器和再沸器。来自所述 C5洗涤塔的塔顶馏出物能够是包括所述提取溶剂未吸收的C5组分(包括 烷烃(例如，戊烷，异戊烷)，石蜡和单烯烃(例如，戊烯(例如，1-戊 烯)及其异构体))的提余液流股。所述C5洗涤塔的塔底产物能够包括所 述提取溶剂连同二烯烃(例如，戊二烯)和某些炔类。富含异戊二烯的流 股52能够在低于所述C5洗涤塔16中部的位置通过蒸气抽出流股(vapor drawoffstream)从所述C5洗涤塔16的侧面抽出。
异戊二烯的蒸气抽出物(draw)能够进入接近底盘(bottomtray)的 吸收塔(17，图3和4)，而新的NMP进料54能够引入到所述塔17的顶 部56。所述吸收塔17能够装配再沸器70和冷凝器72。在所述吸收塔17 中，异戊二烯连同某些单烯烃如环戊烯和某些戊烯异构体能够从含有所述 异戊二烯的蒸气相中携带的二烯烃的杂质中分离(通过从该塔17的顶部 58进料的新溶剂)。这种包含二烯烃和提取溶剂的提取物能够离开所述吸 收塔17的底部60并能够返回至所述C5洗涤塔16。所述异戊二烯连同剩 余的C5烃混合物能够从所述吸收塔17的塔顶抽出并能够进入蒸馏塔(18， 图3和4)。在所述蒸馏塔18中，异戊二烯能够作为所述轻质组分从所述 剩余C5组分中分离，所述剩余C5组分比异戊二烯更重且能够从其底部62 离开所述蒸馏塔18。这种流股能够与C6+的裂解汽油(Pygas)芳族流股 重新混合。所述异戊二烯塔顶产物的纯度能够为约99wt％或更高，例如， 处于约99.0wt％至约99.9wt％的范围内。所述塔18塔顶压力接近大气压 并优选为约20kPa至约100kPa(约0.2barg至约1barg)。
来自所述C5洗涤塔16约160℃的底部流股74能够用于加热所述吸收 塔17和所述蒸馏塔18的锅炉70，并能够用于加热所述丁二烯装置下游的 丙炔塔锅炉，这能够节省分离能量以及确保所述丁二烯装置中的热整合 (heatintegration)。在释放其热量之后，来自所述C5洗涤塔16的底部流 股74能够随后进一步冷却至约38℃至约45℃并能够与从所述丁二烯装置 再循环的提取溶剂流股结合并能够从所述顶部28进入所述主洗涤塔5。
能够基于其在所述提取溶剂中的选择性从C5二烯烃组分中分离C4杂 质。所述C5组分能够进入所述精馏塔。正如图1和2中所示，所述粗异 戊二烯产物(C5组分)连同所述C4炔类一起能够在所述提取溶剂中载入 所述脱气塔。正如图1和2中所示，在所述脱气塔中，所述C4炔类和所 述粗异戊二烯产物(C5组分，其主要包括二烯烃，例如，戊二烯异构体) 作为蒸气流股从所述提取溶剂中抽出。所述脱气塔的塔底产物能够包括无 烃的提取溶剂并能够作为新提取溶剂进料再循环回去。部分所述再循环的 提取溶剂进料能够用于提取所述C5烃混合物(如上所述)，并随后能够在 进入所述丁二烯装置的所述主洗涤塔5中之前，重新结合其它提取溶剂。
实施例
以下实施例仅说明本公开的主题而不应该以任何方式认为对本公开 主题范围进行限制。
实施例1
市售的过程模拟软件工具(PRO-II)用于构建描述本公开中给出的过 程实施方式的内部模型(in-housemodel)。用于化学过程的过程模拟软件 工具对于本领域普通技术人员而言是已知的。所述构建的内部构模型已成 功用于模拟在丁二烯装置(plant)中通过使用NMP水溶液提取丁二烯的 过程。所述内部模型用于模拟如上所述的和图1和2中所示的相同装置 (plant)内丁二烯和异戊二烯的共提取过程。
所述内部模型相对于丁二烯提取装置(plant)数据进行验证，其中在 所述装置周围在不同位置测量进入主洗涤塔(mainwashercolumn)的C4烃进料流股中的异戊二烯尖峰(spike)。所述结果与所述模型的结果进行 比较，如表1中所示，其中丁二烯装置的异戊二烯百分率水平为进入所述 主洗涤塔的进料中测定结果的100单位。所述结果显示了所述装置数据和 来自所述模型预测的结果具有相当的可比性。这一发现巩固了本公开中给 出的实施方式的可行性方案(workablescheme)(其基于模拟模型结果)。
通过使用所述模拟模型具有主要组分的某些选择流股的结果如表2中 所示。
实施例2
应用实施例1中使用的模拟模型获得图3和4中所示描述的过程的结 果以模拟使用含水NMP的异戊二烯/丁二烯共提取(co-extraction)。具有 主要组分的某些选择流股的结果如下表3中所示。
本文中公开的系统和方法包括至少以下的实施方式：
实施方式1：一种从包含丁二烯的C4烃混合物和包含异戊二烯的C5烃混合物中分离和纯化丁二烯和异戊二烯的共提取系统，包括：(a)C5 纯化塔，用于接收包含异戊二烯的C5烃混合物并从所述重馏分(heavyend) (C5+)烃中分离C5烃混合物的轻馏分(lightend)；(b)提取区，包括： (i)主洗涤塔(mainwashercolumn)，用于接收C5烃混合物的轻馏分，包 含丁二烯的C4烃混合物，和提取溶剂，其中通过使用提取溶剂从所述C4和C5烃混合物中共提取丁二烯和异戊二烯以提供粗丁二烯产物，C4炔类 (acetylene)，和粗异戊二烯产物；和(ii)精馏塔，用于接收所述粗丁二 烯产物，所述粗异戊二烯产物，所述提取溶剂，和所述C4炔类，其中从 所述粗异戊二烯产物，所述提取溶剂，和所述C4炔类中分离所述粗丁二 烯产物；(c)蒸馏区，包括用于接收所述粗丁二烯产物的丁二烯后处理塔 (finishingcolumn)，其中从所述粗丁二烯产物中纯化1,3-丁二烯；(d)脱 气区，包括用于接收所述粗异戊二烯产物，所述提取溶剂，和所述C4炔 类的脱气塔(degassercolumn)，其中从所述粗异戊二烯产物和所述C4炔 类中分离所述提取溶剂；和(e)异戊二烯后处理塔，用于接收所述粗异 戊二烯产物和所述C4炔类，其中从所述粗异戊二烯产物和所述C4炔类中 纯化异戊二烯。
实施方式2：实施方式1的系统，其中所述提取溶剂包含具有约 91.7wt％的正-甲基2-吡咯烷酮和约8.3wt％的水的正-甲基2-吡咯烷酮水溶 液。
实施方式3：实施方式1或实施方式2的系统，进一步包括偶联至所 述C5纯化塔用于将存在于所述C5烃混合物中的环戊二烯二聚成二环戊二 烯的二聚换热器。
实施方式4：实施方式1至3中任一项的系统，其中所述粗丁二烯产 物包含1,3-丁二烯，1,2-丁二烯，顺-2-丁烯，和反-2-丁烯。
实施方式5：实施方式4的系统，其中1,3-丁二烯以高于1,2-丁二烯， 顺-2-丁烯，和反-2-丁烯的量存在。
实施方式6：实施方式1至5中任一项的系统，其中所述粗异戊二烯 产物包含异戊二烯和1-戊烯。
实施方式7：实施方式6的系统，其中异戊二烯以高于1-戊烯的量存 在。
实施方式8：实施方式1至7中任一项的系统，所述提取区(extraction zone)进一步包括(iii)偶联至所述精馏塔用于通过使用溶剂去除所述粗 丁二烯产物中存在的痕量炔(acetylene)的后洗涤塔(afterwashercolumn)。
实施方式9：实施方式8的系统，其中所述溶剂是正-甲基2-吡咯烷酮。
实施方式10：实施方式8的系统，其中从所述后洗涤塔回收的粗丁二 烯产物包含丙炔。
实施方式11：实施方式8的系统，其中所述蒸馏区进一步包括偶联至 所述后洗涤塔用于从所述粗丁二烯产物中分离丙炔的丙炔塔。
实施方式12：实施方式1至11中任一项的系统，其中所述脱气区进 一步包含偶联至所述脱气塔用于从所述粗异戊二烯产物和所述C4炔类中 去除所述提取溶剂的炔洗涤塔。
实施方式13：实施方式1至12中任一项的系统，其中所述重馏分(C5+) 烃包括哌啶，环戊烷，己烷，1-己烯，1,2-己二烯，甲基-环戊二烯，苯和 环己烯。
实施方式14：实施方式13的系统，其中所述重馏分(C5+)烃包括 二环戊二烯。
实施方式15：实施方式1至14中任一项的系统，其中所述C5烃混合 物的轻馏分包括戊烷及其异构体，异戊二烯，戊烯及其异构体，戊二烯及 其异构体，和环戊烯。
实施方式16：实施方式1至15中任一项的系统，进一步包括偶联至 所述C5纯化塔下游并接收来自所述C5纯化塔的C5烃混合物的轻馏分和提 取溶剂的C5洗涤塔，其中所述提取溶剂从所述C5烃混合物中吸收异戊二 烯。
实施方式17：实施方式16的系统，其中所述提取溶剂包含具有约 91.7wt％的正-甲基2-吡咯烷酮和约8.3wt％的水的正-甲基2-吡咯烷酮水溶 液。
实施方式18：实施方式16的系统，其中所述C5洗涤塔产生塔顶产物， 所述塔顶产物包含所述提取溶剂未吸收的C5组分。
实施方式19：实施方式18的系统，其中所述C5洗涤塔的塔顶产物包 含C5烷烃，石蜡和C5单烯烃。
实施方式20：实施方式19的系统，其中所述C5单烯烃包含戊烯及其 异构体。
实施方式21：实施方式19的系统，其中所述C5烷烃包含戊烷和异戊 烷。
实施方式22：实施方式16的系统，其中所述C5洗涤塔产生塔底产物， 所述塔底产物包含所述提取溶剂，C5二烯烃，和炔类(acetylenes)。
实施方式23：实施方式22的系统，其中所述二烯烃包含戊二烯。
实施方式24：实施方式16的系统，其中所述C5洗涤塔产生包含异戊 二烯的副产物。
实施方式25：实施方式24的系统，其中所述C5洗涤塔的副产物进一 步包括C5单烯烃和二烯烃杂质。
实施方式26：实施方式25的系统，进一步包括偶联至所述C5洗涤塔 下游并接收提取溶剂和所述C5洗涤塔的副产物的吸收塔，其中在所述提 取溶剂的辅助下在所述吸收塔中从C5二烯烃中分离异戊二烯连同C5单烯 烃。
实施方式27：实施方式26的系统，其中所述提取溶剂包含具有约 91.7wt％的正-甲基2-吡咯烷酮和约8.3wt％的水的正-甲基2-吡咯烷酮水溶 液。
实施方式28：实施方式26的系统，所述吸收塔产生塔顶产物，所述 塔顶产物包含异戊二烯和C5单烯烃。
实施方式29：实施方式28的系统，其中所述单烯烃包含环戊烯和戊 烯异构体。
实施方式30：实施方式26的系统，其中所述吸收塔产生塔底产物， 所述塔底产物包含C5二烯烃和所述提取溶剂。
实施方式31：实施方式28的系统，进一步包括偶联至所述吸收塔下 游并接收所述吸收塔的塔顶产物的蒸馏塔，其中从所述吸收塔的塔顶产物 中蒸馏异戊二烯。
实施方式32：一种从包含丁二烯的C4烃混合物和包含异戊二烯的C5烃混合物中分离和纯化丁二烯和异戊二烯的方法，包括：将包含异戊二烯 的C5烃混合物进料至C5纯化塔；在所述C5纯化塔中从所述重馏分(C5+) 烃中分离所述C5烃混合物的轻馏分；将所述C5烃混合物的轻馏分，包含 丁二烯的C4烃混合物，和提取溶剂进料至主洗涤塔中；在所述主洗涤塔 中通过使用所述提取溶剂共提取所述C5烃混合物的轻馏分中的异戊二烯 和所述C4烃混合物中的丁二烯，以提供粗丁二烯产物，C4炔类，和粗异 戊二烯产物；将所述粗丁二烯产物，所述粗异戊二烯产物，所述提取溶剂， 和所述C4炔类进料至精馏塔；在所述精馏塔中从所述粗异戊二烯产物， 所述提取溶剂和C4炔类中分离所述粗丁二烯产物；将所述粗丁二烯产物 进料至丁二烯后处理塔(finishingcolumn)；在所述丁二烯后处理塔中从 所述粗丁二烯产物中纯化1,3-丁二烯；将所述粗异戊二烯产物，所述提取 溶剂和所述C4炔类进料至脱气塔；在所述脱气塔中从所述粗异戊二烯产 物和所述C4炔类中分离所述提取溶剂；将所述粗异戊二烯产物和所述C4炔类进料至异戊二烯后处理塔；和在所述异戊二烯后处理塔中从所述粗异 戊二烯产物和所述C4炔类中纯化异戊二烯。
实施方式33：实施方式32的方法，其中所述提取溶剂包含具有约 91.7wt％的正-甲基2-吡咯烷酮和约8.3wt％的水的正-甲基2-吡咯烷酮水溶 液。
实施方式34：实施方式32或实施方式33的方法，进一步包括通过在 二聚换热器中将环戊二烯二聚成二环戊二烯以去除存在于所述C5烃混合 物中的环戊二烯。
实施方式35：实施方式32至34中任一项的方法，进一步包括通过将 环戊二烯选择性氢化成环戊烯和环戊烷以去除存在于所述C5烃混合物中 的环戊二烯。
实施方式36：实施方式32至35中任一项的方法，进一步包括用于存 在于所述丁二烯提取装置上游的C4流股中的炔类的C4选择性氢化反应 器。
实施方式37：实施方式32至36中任一项的方法，进一步包括在后洗 涤塔中通过使用溶剂去除所述粗丁二烯产物中存在的痕量炔。
实施方式38：实施方式32至37中任一项的方法，进一步包括在丙炔 塔中从所述粗丁二烯产物中分离丙炔。
实施方式39：实施方式32至38中任一项的方法，进一步包括在炔洗 涤塔中从所述粗异戊二烯产物和所述C4炔类中去除所述提取溶剂。
实施方式40：实施方式32至39中任一项的方法，其中在所述丁二烯 后处理塔中纯化的1,3-丁二烯具有至少约99.6wt％的纯度。
实施方式41：实施方式32至40中任一项的方法，其中在所述异戊二 烯后处理塔中纯化的异戊二烯具有约98.6wt％至约99.6wt％的纯度。
实施方式42：实施方式32至42中任一项的方法，包括在约0.5大气 压的真空下操作所述异戊二烯后处理塔。
实施方式43：实施方式32至42中任一项的方法，进一步包括将来自 所述C5纯化塔的C5烃混合物的轻馏分和提取溶剂进料至C5洗涤塔中。
实施方式44：实施方式43的方法，进一步包括在所述C5洗涤塔中通 过所述提取溶剂从所述C5烃混合物中吸收异戊二烯从而产生包含所述提 取溶剂未吸收的C5组分的塔顶产物，包含所述提取溶剂，C5二烯烃，和 炔类的塔底产物，和包含异戊二烯的副产物。
实施方式45：实施方式43的方法，其中所述C5洗涤塔的副产物包含 C5单烯烃和二烯烃杂质。
实施方式46：实施方式44的方法，进一步包括将所述C5洗涤塔的副 产物和提取溶剂进料至吸收塔。
实施方式47：实施方式46的方法，进一步包括在所述吸收塔中在所 述提取溶剂的辅助下从C5二烯烃中分离异戊二烯连同C5单烯烃从而产生 包含异戊二烯和C5单烯烃的塔顶产物和包含C5二烯烃和提取溶剂的塔底 产物。
实施方式48：实施方式47的方法，进一步包括将所述吸收塔的塔顶 产物进料至蒸馏塔。
实施方式49：实施方式48的方法，进一步包括在所述蒸馏塔中从所 述吸收塔的塔顶产物中蒸馏异戊二烯。
虽然已经详细描述了本公开的主题及其优点，但应当理解的是，能够 在本文中作出各种变化，替换和变更，而不偏离由所附权利要求限定的本 公开主题的精神和范围。此外，本公开主题的范围并非意在限于本说明书 中描述的物质、装置，方法和步骤的方法，机械，生产，和组成的具体实 施方式。正如本领域普通技术人员根据本公开的主题所公开的内容将容易 理解的，执行与本文中所述的相应实施方式基本上相同的功能或实现基本 上相同的结果的现存的或随后有待开发的物质、装置，方法，或步骤的方 法，机械，制造，组成，能够根据本公开的主题进行利用。因此，所附权 利要求旨在将这种修改包括于其范围内。