裂解C5馏分综合利用课件.ppt
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- 裂解 C5 馏分 综合利用 课件
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1、2021/7/261(最新整理)裂解C5馏分综合利用陈2021/7/262裂解C5馏分综合利用2021/7/263常见碳五组成分析典型的流化催化裂化(典型的流化催化裂化(FCC)C5馏分组成(馏分组成(w%)烃类组成组成微量杂质含量ppm3-甲基-1-丁烯1.2硫醇硫25异戊烷48.8其他硫微量1-戊烯3.6总硫252-甲基-1-丁烯8.1总氮4正戊烷5.8反-2-戊烯9.8顺-2-戊烯5.52-甲基-2-丁烯15.6环戊烯1.02021/7/264常见碳五组成分析组 份裂 解 深 度浅 度中 度深 度戊 烷26.7034.6014.12戊 烯5.156.604.21甲基丁烯(异戊烯)6.95
2、9.175.76环戊二烯/双环戊二烯16.7015.9724.91间戊二烯10.909.4019.46异戊二烯14.2018.0023.26环戊烷/环戊烯4.403.305.762-丁炔0.400.401.03其 它14.602.801.50石脑油在不同裂解温度下的石脑油在不同裂解温度下的C5组成(组成(w%)2021/7/265常见碳五资源利用情况分析C5馏分的综合利用,一般而言具有如下特点:(a)生产分散,总量大。乙烯工厂规模大小不一,副产品混合C5的数量多少不等,且分散于各地,我国尤其如此,就一地一厂而言,不易形成C5分离利用的合理经济规模;但就全国而言,总量大,存在着综合利用的可能性。
3、(b)组分复杂,分离困难。烃类蒸汽裂解所得C5馏分组成十分复杂,其中含有链烷烃、链烯烃、环烷烃、环烯烃、二烯烃,炔烯、烯炔烃以及它们的碳架异构体、双键和三键异构体、顺反异构体等总计20多种组分。这此组分沸点接近,且易形成二元或三元共沸体系。要一一分开利用相当困难。不过其中含量较高的是异戊二烯、间戊二烯和环戊二烯,这三种组分总约占混合C5总最的40%以上,且化工用途广泛。(c)有效利用前景广阔,潜在经济效益巨大。混合C5馏分所含各种组分是石油化工、精细化工、日用化工的宝贵原料,可以开发出许多高附加价值的产品。2021/7/266常见碳五资源利用情况分析 C5的开发利用根据资源量,技术水平高低、投
4、资多少和规模大小等情况来决定,一般可采用以下四种不同的途径:第一途径是:以碳五混合物形式直接参与,如加氢调合汽油是一个可供选择的用途,其优点是无需市场开发。C5采用活氧化铝上载钯的硫化型催化剂进行选择加氢,可使C5中双烯含量降低8595%,加氢后调合在汽油中提高汽油的辛烷值。C52021/7/267常见碳五资源利用情况分析第二途径:适用于C5数量小,投资小、技术要求低。除环C5得到的石油树脂可用作许多工业原料。目前,日本的石油树脂生产能力突破10万t/a。还有用双环戊二烯生产油墨等。C5除环C52021/7/268常见碳五资源利用情况分析 第三途径:适用于资源量和投资中等,技术水平一般的情况,
5、它是以异戊二烯制取精细化工产品为主,可得到较好的经济效益,但共沸精馏的技术还处于初试阶段,需要进一步完善。这种途径适宜百吨级异戊二烯的规模。C52021/7/269常见碳五资源利用情况分析第四途径:适宜C5集中,要建造较大规模的分离装置,需要很多的投资,以及相应分离产品的综合利用项目的配套,可考虑大规模生产。如用异戊二烯生产异戊橡胶,用间戊二烯生产间戊二烯树脂,用双环成二烯生产环戊二烯树脂,用抽余油生产溶剂、轻烃汽化燃料等。C52021/7/2610 从裂解C5和催化裂化C5组成分析可以发现,C5馏分的主要组分是间戊二烯、异戊二烯、环戊二烯(双环戊二烯)几种,主要用途为:异戊二烯:主要用于生产
6、异戊橡胶、丁基橡胶和丁二烯共聚、二聚、三聚及生产精细化工产品。双环戊二烯的下游目前主要集中在不饱和聚酯上,双环戊双环戊二烯的下游目前主要集中在不饱和聚酯上,双环戊二烯也用于生产石油树脂,在美国这一用途占到了总消耗量的三分之一以上。二烯也用于生产石油树脂,在美国这一用途占到了总消耗量的三分之一以上。常见碳五资源利用情况分析2021/7/2611常见碳五资源利用情况分析序号组分名称用途备备 注注1异戊烯奇数碳-烯烃,除环C5石油树脂、农药中间体、芳樟醇、香精香料21-戊烯奇数碳-烯烃,高分子材料改性和复杂金属有机化合物合成、药物合成的重要单体、精细化工原料3正戊烷发泡聚苯乙烯发泡剂、线性低密度聚乙
7、烯(LLDPE)载溶剂、烷基苯脱附剂、烟丝膨化剂、环保型制冷剂、乙烯裂解原料4异戊烷5环戊烷6环戊烯重要的聚合单体、精细化工材料73-甲基-1-丁烯-烯烃,制备全规烯烃聚合物、等规烯烃支链聚合物、农药等精细化工原料C5馏分微含量组分的应用2021/7/2612常见碳五资源利用情况分析异戊二烯分离技术方法比较异戊二烯分离技术方法比较分离方法DMF法ACN法NMP法所属公司日本瑞翁美国埃克森美孚日本合成橡胶新日本石化德国巴斯夫分离过程两次萃取蒸馏、两次精馏一次直接蒸馏、两次萃取蒸馏一次萃取蒸馏两次萃取蒸馏、两次精馏一次萃取蒸馏、一次汽提塔板数及操作条件第一萃取蒸馏塔87块板,顶温40;第一、第二精
8、馏塔均为100块板蒸馏塔70块板,顶温59,釜温78,压力250kPa;第二萃取蒸馏塔70块板,顶温49,釜温102,压力69 kPa萃取蒸馏塔顶温50,压力108kPa第一萃取蒸馏塔91块板,压力0.3Mpa,顶温78.5,釜温112;第二萃取蒸馏塔124块板,压力0.3MPa,顶温71.75,釜温105.5-回流比第一萃取蒸馏塔2.671,第二萃取蒸馏塔3.81第一萃取蒸馏塔11第二萃取蒸馏塔21-第一萃取蒸馏塔21第二萃取蒸馏塔31-萃取剂含水量/%无小于0.555510萃取剂/烃的质量比第一萃取蒸馏塔21,第二萃取蒸馏塔17第一萃取蒸馏塔11,第二萃取蒸馏塔2173第一萃取蒸馏塔2:1
9、,第二萃取蒸馏塔2:1-异戊二烯收率/%9577.59091.3995异戊二烯纯度/%99.599.59997.53972021/7/2613常见碳五资源利用情况分析高纯(含量98.5%)异戊二烯主要有两大应用领域,一是合成橡胶,二是精细化工。在合成橡胶领域,采用聚合级(含量99.3%)异戊二烯,主要有如下几种下游产品。聚异戊二烯。包括顺式1,4-聚异戊二烯(简称异戊橡胶、IR)和反式1,4-聚异戊二烯(简称合成杜仲胶、TPI),目前工业产品主要是异戊橡胶,它因分子结构及性能与天然橡胶最接近,因此被称为“合成天然橡胶”,是合成橡胶中能够替代天然橡胶综合性能最好的胶种,可广泛应用于轮胎、胶带、胶
10、管等橡胶加工领域。苯乙烯-异戊二烯-苯乙烯共聚物(SIS)。由苯乙烯、异戊二烯通过阴离子聚合制得。SIS是粘合剂、涂料、塑料改性等领域的理想材料,也是新一代压敏胶、热熔胶和密封胶的主要原料。丁基橡胶。由高纯异丁烯掺入少量(4%左右)异戊二烯共聚制得。苯乙烯-异戊二烯-丁二烯三元集成橡胶(SIBR)。由苯乙烯、异戊二烯、丁二烯为原料,以有机锂为引发剂,通过阴离子溶液聚合制得,是一种新型合成橡胶。在精细化工领域,采用化学级(含量98.5%)异戊二烯,主要有如下衍生产品:异戊二烯氯代异戊烯甲基庚烯酮芳樟醇异植物醇维生素E、维生素A、维生素K。以异戊二烯为原料,采用偏氯乙烯加成法经二氯菊酸乙酯制得拟除
11、虫菊酯类杀虫剂,如二氯苯醚菊酯、氯氰菊酯、溴氰菊酯等。异戊二烯的用途异戊二烯的用途2021/7/2614常见碳五资源利用情况分析双环戊二烯双环戊二烯(DCPD)的分离的分离由于环戊二烯在蒸馏过程中易发生聚合,给操作带来了困难。所以在C5分离中,首先要将其脱除掉,脱除环戊二烯的方法有加热二聚、蒸馏二聚和化学分离等,其中加热二聚是国外最广泛采用的方法。(1)粗双环戊二烯(85%)工艺流程:C5原料进入二聚反应器中加热二聚;二聚后的C5经过脱C5塔来脱除未反应的C5馏份,并在后面的蒸馏塔中减压蒸馏脱除残余C5及比双环戊二烯沸点低的组份,得到纯度为80%85%的双环戊二烯。(2)较高纯度双环戊二烯(9
12、095%)工艺流程:C5原料在二聚反应器中发生二聚反应;反应产物进入脱C5塔,由塔釜得到纯度为85%的双环戊二烯产品;85%的双环戊二烯再进入蒸发器,由塔底除去重组份;塔顶较轻组份进入脱轻塔,由塔釜可得到98%的双环戊二烯;98%的双环戊二烯再进入脱重塔,由塔顶得到99.67%的较纯度双环戊二烯。(3)高纯度双环戊二烯(99%)采用解聚、二聚的方法可制得高纯度双环戊二烯。工艺流程:原料双环戊二烯经预热器与循环组份一起进入过热器,大部分原料被汽化;汽化后的原料经闪蒸罐去解聚炉管;解聚后的气体经冷凝器,进入汽提塔;汽提塔顶得到的环戊二烯和甲基环戊二烯进入精馏塔,从塔顶得到环戊二烯产品,该产品再经二
13、聚反应,脱除杂质,得到高纯度的双环戊二烯。2021/7/2615 在双环戊二烯的应用中,低纯度的DCPD用于制备石油树脂,美国有11家企业生产DCPD石油树脂,年生产能力突破12万t。聚酯级的DCPD用于生产不饱和聚酯。近十年来,美国DCPD在这一用途上平均年增长率达12.3%。EPDM级的双环戊二烯用来生产乙叉降冰片烯,乙丙橡胶的第三单体,该等级的DCPD还用来生产六氯环戊二烯作农药和阻燃化学品原料。UCC具有9000t/a的乙叉降冰片烯的生产能力。美国现有的EPDM生产能力达54.8万t/a。超高纯度的DCPD用于制备反应注塑成型的聚双环戊二烯的树脂。Hercules具有1.36万t/a的
14、生产装置,BF Goodrich也有一套生产装置。常见碳五资源利用情况分析(双)环戊二烯的应用2021/7/2616常见碳五资源利用情况分析间戊二烯分离 采用萃取蒸馏法分离异戊二烯时,可同时获得纯度在60%左右的间戊二烯浓缩液,进一步精馏即可制得纯度为90%99%的间戊二烯。间戊二烯在间戊二烯在C5馏分中的含量一般在馏分中的含量一般在10%15%,也是含量较多的组分之,也是含量较多的组分之一。一。间戊二烯有顺、反式两种结构,主要用于制造石油树脂,萜烯类树脂、间戊二烯有顺、反式两种结构,主要用于制造石油树脂,萜烯类树脂、制造环氢树脂固化剂、涂料油墨和粘合剂等。制造环氢树脂固化剂、涂料油墨和粘合剂
15、等。2021/7/2617C5石油树脂的用途石油树脂的用途 C5石油树脂与醇以外的许多溶剂相溶,与植物油、天然树脂、合成树脂、增塑剂等相容性好,与其它物质混合后耐水性、耐酸性好,熔点低,因此通常与其它聚合物混合使用,以改进或增加产品的某种特性,主要应用在以下领域:橡胶加工(尤其是生产丁基内胎):C5石油树脂在橡胶加工中用作橡胶增粘剂,主要使用低软化点的C5石油树脂、C5/C9共聚树脂、DCPD树脂,此类树脂和天然橡胶胶粒有很好的互溶性,对橡胶硫化过程没有大的影响,加入后能起到增粘、补强、软化的作用。特别是C5/C9共聚树脂的加入,不但能增大胶粒间的粘合力,而且能够提高胶粒和帘子线之间的粘合力,
16、适用于子午线轮胎等高要求的橡胶制品。C5石油树脂最适合于丁基内胎的生产,对硫化无干扰,可降低105热永久变形系数,提高丁基内胎的使用寿命,已在丁苯橡胶、顺丁橡胶、卤化丁基橡胶加工中得到大量使用。粘合剂(尤其是热熔胶和压敏胶):C5石油树脂具有很好的粘接性,加入到热熔胶、密封胶或压敏胶中,能够提高这些粘合剂的粘合力、耐酸性、耐碱性以及耐水性,并且能够有效地降低生产成本。当控制C5馏份中的环戊二烯含量为2%7%时,所制得的石油树脂对乙烯醋酸乙烯共聚体(EVA)有很好的相容性与粘接性,可以用来合成高质量的热熔胶。将C5石油树脂与SBS热塑性弹性体嵌段共聚物在甲苯、己烷的混合溶剂中进行混合,所得粘性混
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