碳四餾分分離

碳四餾分分離

正文

即C4餾分分離。根據需要將碳四餾分分成單一組分或餾分的過程。根據C4餾分的來源以及對目的產物純度要求的不同，有不同的分離方法。
天然氣中C4餾分回收　先採用壓縮、油吸收、低溫吸收、深冷等方法，將濕性天然氣中的氫氣和甲烷與其他烷烴分開，然後根據需要，將這些烷烴（乙烷、丙烷、丁烷及少量碳數更多的烷烴）依次逐個或分段分離。分離過程所需壓力因工藝目的而異，一般為3～10MPa；所用油的沸點必須高於被吸收的烷烴；溫度為-30～-90℃。當以乙烷為重點分離組分時，傾向於採用較低的溫度。以丁烷為重點時，則希望溫度稍高一些，以免混入較多的低碳數烷烴。由此所得的丁烷為混合物（正丁烷與異丁烷），需要時通過精餾即可將其分離。
煉廠氣C4餾分及裂解C4餾分分離 煉廠氣C4餾分和裂解C4餾分不同之處是，後者含有較多的丁二烯。若先將裂解C4餾分中的丁二烯脫除（見彩圖），其後的分離流程便與煉廠氣C4餾分的分離流程相同（見圖）。常單獨進行分離操作，也可將兩者混合後進行分離。由於這些C4餾分組成頗為複雜，各主要組分沸點差小，相對揮發度甚為接近，用常規的精餾方法不易將各組分分離，目前工業上均採用萃取精餾、化學吸收和物理吸附等與精餾相結合的方法。

碳四餾分分離

碳四餾分分離

丁二烯分離　在C4餾分的分離流程中，首先需要分出丁二烯。丁二烯的分離目前主要採用萃取精餾法，其原理是從C4餾分中加入極性溶劑以擴大各組分之間的相對揮發度。此法選擇性好，組分與溶劑易於分離，操作穩定，生產成本低。常用的溶劑有二甲基甲醯胺、Ν－甲基吡咯烷酮及乙腈等。二甲基甲醯胺對丁二烯的溶解能力較大，Ν－甲基吡咯烷酮的選擇性最高，而乙腈的粘度、沸點和密度最低，有利於操作。目前，工業上多採用二甲基甲醯胺溶劑。但近期採用Ν－甲基吡咯烷酮溶劑的有所增加，乙腈溶劑則採用較少。丁二烯的萃取精餾分離過程,一般分為兩個階段完成，在第一級萃取精餾時,C4餾分中揮發度高的組分如丁烯及丁烷由塔頂分出，通常稱為C4餾分抽余液，可作為進一步分離丁烯異構物的原料。由塔釜分出的萃取液中含有溶劑、丁二烯及少量丁烯和炔烴等雜質，將其進行汽提（即解吸），以丁二烯為主的組分由塔頂蒸出。所得粗丁二烯經第二級萃取精餾，除去其中所含的對聚合反應有害的炔烴等雜質，然後通過精餾，即可獲得純度為99.5％的聚合級丁二烯。
異丁烯的分離　由丁二烯分離過程所得的C4餾分抽余液和煉廠氣C4餾分，都含有丁烯的各種異構體和丁烷、異丁烷。在化工利用方面,各種丁烯異構體更為重要,故在隨後的分離過程中，目的產物是丁烯異構體，同時也能獲得丁烷產品，主要方法有：
①硫酸吸收法　工業上套用最廣的一種。其原理為利用C4餾分中的異丁烯與45％～65％硫酸進行選擇性反應，生成的硫酸叔丁酯水解後，得叔丁醇及硫酸。叔丁醇在活性氧化鋁等催化劑存在下，脫水成為異丁烯，經精餾得純度為99.0％～99.9％的異丁烯產品，回收率可達92％。
②離子交換法　原理與吸收法相似，利用磺酸型離子交換樹脂等酸性催化劑，將異丁烯直接水合為叔丁醇，叔丁醇經催化脫水及精餾分離，可獲得異丁烯產品。此法設備腐蝕問題較少，但反應效率較低，套用不廣。
③甲基叔丁基醚合成法　這是目前發展很快的分離方法，原理是利用C4烴中異丁烯與甲醇在強酸性陽離子交換樹脂作用下,能選擇性地醚化為甲基叔丁基醚。1973年，義大利斯納姆公司和阿尼克公司基於此首先建立了第一套合成甲基叔丁基醚工業裝置，異丁烯轉化率高達99.9％以上。甲基叔丁基醚分出後，視其使用要求，或作為高辛烷值無鉛汽油添加劑（見汽油），或通過催化裂解製取純異丁烯，但後者迄今尚無工業化報導。
正丁烯的分離　分離過異丁烯的剩餘C4烴，經過精餾，可獲得純度達99.5％以上的1-丁烯。
此外，還有異構化法和分子篩吸附分離法，前者是將C4餾分中與異丁烯沸點差最小的1-丁烯異構化成2-丁烯，然後通過精餾與異丁烯分離；後者採用以鋇或鉀改性的X型或Y型分子篩為吸附劑，選擇性地從C4餾分中分離出正丁烯，但此法至今尚未工業化。（見丁烯）

配圖

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