本發(fā)明涉及化工領(lǐng)域，具體涉及一種高純度異戊烷產(chǎn)品的生產(chǎn)方法，更具體的涉及一種通過精餾-吸附耦合工藝生產(chǎn)高純度異戊烷產(chǎn)品的工藝。
背景技術(shù)：
：異戊烷，化學(xué)名2-甲基丁烷，是一種無色透明的易揮發(fā)液體，不溶于水，可混溶于乙醇、乙醚等多數(shù)有機溶劑。異戊烷產(chǎn)品用途廣泛，可用作發(fā)泡劑、溶劑、化工原料等。異戊烷可以和正戊烷復(fù)配用于XPS（可發(fā)性聚苯乙烯）、EPS（發(fā)泡聚苯乙烯泡沫塑料）的發(fā)泡劑，還可和環(huán)戊烷復(fù)配，用作硬質(zhì)聚氨酯泡沫的發(fā)泡劑；異戊烷還用作聚乙烯生產(chǎn)中催化劑的溶劑及用作脫瀝青溶劑等。另外，異戊烷可用于生產(chǎn)異戊醇、異戊烯、異戊二烯等，是重要的化工原料。目前，高純度異戊烷主要采用不同分離序列的多塔分離工藝制備，精餾塔多為精密精餾塔，塔板數(shù)大多上百塊，原料經(jīng)過多次的精餾分離，最終的得到滿足要求的異戊烷產(chǎn)品。上述分離方法雖然可以得到高純度的異戊烷產(chǎn)品，但整體能耗較高。專利CN200410048351.6、CN200510027614.X、201210050806.2報道了采用吸附或吸附-精餾工藝優(yōu)化利用石腦油的方法，石腦油被分成富含正構(gòu)烴的脫附油產(chǎn)品和富含非正構(gòu)烴的吸余油產(chǎn)品。脫附油作為優(yōu)質(zhì)的蒸汽裂解原料或通過精餾切割成窄餾份繼而制取試劑和優(yōu)質(zhì)溶劑油產(chǎn)品。吸余油作為優(yōu)質(zhì)的催化重整原料或高辛烷值清潔汽油調(diào)和組分。專利CN201110425362.1采用萃取法，利用復(fù)合溶劑將石腦油分成富含烷烴的抽余油和富含環(huán)烷烴和芳烴的抽出油，再用精餾方法，將抽出油與所用的萃取劑進行分離；分離凈化后的抽余油作為裂解原料進入乙烯裂解裝置裂解，抽出油作為重整原料進入催化重整裝置。張德順等報道了采用加氫裂化輕石腦油生產(chǎn)異戊烷生產(chǎn)技術(shù)，通過精密精餾－吸附聯(lián)合工藝制取異戊烷，得到異戊烷含量高于92%，烯烴含量低于50ppm。華東理工大學(xué)化學(xué)工程聯(lián)合國家重點實驗室實驗以重整抽余油的組成特點，以5A分子篩擇形吸附特點將重整抽余油中的正構(gòu)烷進行吸附分離對固定床吸附分離工藝過程進行了研究，考察了操作溫度和中間餾分切割比例對正己烷純度的影響。實驗結(jié)果表明，在吸脫附溫度280℃、油進料空速94h-1、脫附劑空速8lh-1和中間餾分切割比例13％的條件下，得到正己烷質(zhì)量分?jǐn)?shù)為96.04%的脫附油和異構(gòu)烴質(zhì)量分?jǐn)?shù)為89.21％的吸余油。脫附油經(jīng)分批精餾可得到純度為99.1％的正己烷，吸余油符合6#溶劑油質(zhì)量要求。翟萬軍運用5A分子篩為吸附劑的固定床吸附分離技術(shù)將石腦油中的正構(gòu)烷烴分離，探討了不同壓力、溫度、空速以及吸附劑使用周期對吸附分離效果的影響，結(jié)果表明壓力為0.5MPa、溫度為300℃、吸附空速0.5h-1，脫附空速230h-1（氫氣為脫附劑）為較好的分離條件。動態(tài)吸附量為3.0%，可以實現(xiàn)吸余油中的正構(gòu)烷烴含量<3%，正構(gòu)烷烴總的回收率達到95%的較好的分離效果。已報道的文獻中，大多以全餾分石腦油為原料生產(chǎn)乙烯料、汽油調(diào)和料及溶劑油產(chǎn)品，未見采用精餾-吸附耦合技術(shù)生產(chǎn)高純度異戊烷產(chǎn)品的相關(guān)報道。技術(shù)實現(xiàn)要素：本發(fā)明針對現(xiàn)有技術(shù)中的不足，在于提供一種異戊烷產(chǎn)品的生產(chǎn)方法，其工藝流程簡單，生產(chǎn)能耗低，分離得到的異戊烷產(chǎn)品質(zhì)優(yōu)。本發(fā)明的具體技術(shù)方案如下：一種異戊烷產(chǎn)品的生產(chǎn)方法，包括如下步驟：富含異戊烷的烴類混合物進入吸附分離單元，所述吸附分離單元包括至少四個并聯(lián)的、交替循環(huán)工作的吸附塔，所述吸附塔采用在一個周期內(nèi)交替運行的模式，以構(gòu)成完整循環(huán)達到連續(xù)運行的目的，每個周期包括吸附、均壓降、逆放、解吸、均壓升、沖壓；具體如下：吸附：富含異戊烷的烴類混合物汽化后進入第一吸附塔T1吸附，進料中的正戊烷被第一吸附塔T1中裝填的吸附劑吸附，未被吸附的異戊烷從第一吸附塔T1塔頂流出，稱為吸余氣，一部分吸余氣對完成均壓升的第二吸附塔T2進行充壓，另一部分吸余氣冷凝后即為異戊烷產(chǎn)品；均壓降、均壓升：完成吸附的第一吸附塔T1與完成解吸的第三吸附塔T3均壓，將第一吸附塔T1死空間的吸余氣輸入第三吸附塔T3中，直至兩塔壓力基本相等，在這個過程中，完成吸附步驟的第一吸附塔T1為均壓降，完成解吸步驟的第三吸附塔T3為均壓升；逆放：第一吸附塔T1完成均壓降后，逆著吸附方向?qū)⒌谝晃剿1壓力降至常壓；解吸：對上述逆放至常壓的第一吸附塔T1進行解吸，得到的正戊烷稱為脫附油；充壓：完成解吸的第一吸附塔T1與完成吸附過程的第三吸附塔T3均壓，回收第三吸附塔T3死空間中的物料，用處在吸附過程中第四吸附塔T4塔頂流出的吸余氣將第一吸附塔T1充壓至吸附壓力，準(zhǔn)備進入下一個吸附過程。所述富含異戊烷的烴類混合物進入吸附分離單元前，先進入脫輕塔，脫輕塔塔頂?shù)玫紺4烷烴為主的輕組分，塔釜物料進入脫重塔；脫重塔塔頂?shù)腃5烷烴為主的組分進入吸附分離單元，塔釜物料為C6烷烴為主的組分。本發(fā)明先將富含異戊烷的烴類混合物進行脫輕和脫重處理，分離出原料中的輕組分及重組分，經(jīng)脫輕脫重處理后的原料進入吸附分離單元分離，可直接生產(chǎn)高純度的異戊烷產(chǎn)品。為了吸附劑吸附負(fù)荷不會太高（吸附的是正構(gòu)烷烴），保證吸附效率；步驟（1）中，富含異戊烷的烴類混合物中異戊烷含量優(yōu)選為>30wt%，烯烴含量<0.5wt%。烯烴含量優(yōu)選為<0.5wt%，是因為吸附劑吸附微量的烯烴是不可逆的過程，含量過高會影響吸附劑的壽命。步驟（1）中，所述富含異戊烷的烴類混合物選自油田輕烴，煉油裝置的拔頭油，常減壓、焦化裝置輕石腦油，芳烴加氫裂化，重整裝置輕石腦油，煉廠氣分裝置戊烷及乙烯裝置裂解副產(chǎn)的戊烷餾分中的一種。步驟（3）中，上述吸附塔為固定床吸附塔，其裝載的吸附劑選自A型分子篩、絲光沸石、磷酸鹽分子篩中的一種；上述吸附劑均具有一定的正異構(gòu)分離性能，對正構(gòu)烷烴的選擇性大于異構(gòu)烷烴。溫度和壓力過低或過高的話均達不到理想效果，為了達到較好的分離效果，優(yōu)選的所述吸附溫度為60~350℃，吸附壓力為0.1~9.5MPa；解吸壓力為0.1×10-3~0.095MPa，每個周期為5-60min。上述吸附分離單元為等溫變壓操作，吸附、均壓、逆放、解吸充壓過程操作溫度相同，但操作壓力不同。本發(fā)明通過精餾-吸附耦合工藝得到的異戊烷產(chǎn)品含量為98%~99.5wt%，優(yōu)選異戊烷產(chǎn)品含量為≥99wt%。本發(fā)明所述的解吸過程所采用的解吸方法為：（1）抽真空解吸；（2）抽真空同時用常壓下沸點低于25℃的不凝性氣體（N2、H2、Ar、He、CH4、CO2）或用低碳原子正構(gòu)烷烴（正丙烷或正丁烷）吹掃解吸；（3）抽真空同時用氨氣、水蒸氣或氨氣和水蒸汽置換解吸。本發(fā)明所述異戊烷產(chǎn)品的生產(chǎn)方法是一種精餾與吸附分離耦合的工藝，吸附分離單元為多塔加溫變壓吸附流程（或稱為變壓吸附熱法流程）。多塔變壓吸附流程（或稱為變壓吸附熱法流程）優(yōu)選三塔至十一塔加溫變壓吸附流程。本發(fā)明采用富含異戊烷的輕烴為原料，先通過精餾單元切除原料中的輕、重組分，得到的C5為主的組分進入吸附分離單元，吸附分離單元采用高性能吸附劑，吸附劑可根據(jù)分子尺寸的差異實現(xiàn)正構(gòu)、異構(gòu)烷烴清晰分割，選擇性高、再生效果好，與傳統(tǒng)的多塔精密精餾相比，能耗低、產(chǎn)品純度及收率均較高。與已報道的吸附分離工藝相比，本發(fā)明所采用的抽真空解吸或者抽真空和吹掃結(jié)合的解吸方式能夠有效降低被吸附組分的分壓，增大被吸附組分的解吸推動力，進而提高吸附床層的循環(huán)吸附量以及產(chǎn)品的純度和收率。通過本發(fā)明得到異戊烷產(chǎn)品含量≥99%(wt.%)。本發(fā)明采用了精餾-吸附耦合工藝，吸附分離單元采用高性能吸附劑，吸附劑對異戊烷選擇性高、再生效果好，與傳統(tǒng)的多塔精密精餾相比，能耗低、異戊烷產(chǎn)品純度及收率均較高。附圖說明圖1為精餾與四塔吸附耦合工藝生產(chǎn)高純度異戊烷產(chǎn)品流程示意圖，吸附分離單元采用四塔加溫變壓吸附流程；圖2為精餾與四塔吸附耦合工藝生產(chǎn)高純度異戊烷產(chǎn)品流程示意圖，吸附分離單元采用四塔加溫變壓吸附流程；圖3為精餾與六塔吸附耦合工藝生產(chǎn)高純度異戊烷產(chǎn)品流程示意圖，吸附分離單元采用六塔加溫變壓吸附流程。其中：D1為脫輕塔，D2為脫重塔，T1為第一吸附塔，T2為第二吸附塔，T3為第三吸附塔，T4為第四吸附塔，T5為第五吸附塔，T6為第六吸附塔，F(xiàn)1為吸余油儲罐，F(xiàn)2中間產(chǎn)品儲罐，F(xiàn)3為脫附油儲罐，H1為汽化器，E2為吸余油換熱器，E3為中間產(chǎn)品換熱器，E4為脫附油換熱器，P1為真空泵，1為富含異戊烷的烴類混合物原料，2為C4烷烴為主的輕組分，3為脫輕塔塔釜物料，4為C5烷烴為主的組分，5為C6烷烴為主的組分，6吸余氣，7為中間產(chǎn)品，8為脫附油，V1為氣液分離罐，9為循環(huán)N2，10為N2和脫附油混合物，11為新鮮N2，12為水蒸氣和脫附油混合物，13為循環(huán)水蒸氣，14為新鮮水蒸氣。具體實施方式下面結(jié)合圖1對本發(fā)明的工藝過程進行說明。富含異戊烷的烴類混合物原料1首先進入脫輕塔D1，塔頂物料2為C4烷烴為主的輕組分，塔釜物料3進入脫重塔D2；脫重塔D2塔頂?shù)玫紺5烷烴為主的組分4，該股物料為吸附分離單元的進料，脫重塔D2塔釜物料5為C6烷烴為主的組分；脫重塔D2塔頂物料4進入汽化器H1，在60~350℃、0.1~9.5MPa下汽化，汽化后進入已完成充壓的第一吸附塔T1進行吸附，在60~350℃、0.1~9.5MPa條件下，進料中的正戊烷被第一吸附塔T1中裝填的吸附劑吸附，未被吸附的異戊烷從第一吸附塔T1塔頂流出，稱為吸余氣，吸余氣一部分對完成均壓升的第二吸附塔T2進行充壓，另一部分吸余氣6經(jīng)吸余油換熱器E2冷凝為吸余液，進入吸余液儲罐F1，即為濃度98%~99.5%(wt%)的異戊烷產(chǎn)品，優(yōu)選異戊烷含量≥99%(wt%)的高純度產(chǎn)品。吸附過程完成后，第一吸附塔T1與完成解吸過程的第三吸附塔T3均壓，將第一吸附塔T1中較高的壓力均壓至第三吸附塔T3中，回收第一吸附塔T1死空間中的物料。均壓過程完成后，逆著吸附方向?qū)⒌谝晃剿1壓力降至0.1MPa；此時有少部分的正戊烷解吸，為中間產(chǎn)品7，經(jīng)中間產(chǎn)品換熱器E3冷凝后進入中間產(chǎn)品儲罐F2。逆放過程完成后，第一吸附塔T1的壓力通過真空泵P1降至0.001~0.05MPa，此時大部分被吸附的正戊烷被解吸出來（脫附油8），經(jīng)脫附油換熱器E4冷凝進入脫附油儲罐F3。解吸過程完成后，完成解吸的第一吸附塔T1與完成吸附過程的第三吸附塔T3均壓，回收第三吸附塔T3死空間中的物料，用處在吸附過程中第四吸附塔T4塔頂流出的吸余氣將第一吸附塔T1充壓至吸附壓力。至此，第一吸附塔T1完成了一個變壓吸附循環(huán)，其它吸附塔依據(jù)變壓吸附循環(huán)過程及時間分配，分別處在變壓循環(huán)的不同過程。下面通過實例詳細(xì)說明本發(fā)明，但本發(fā)明的應(yīng)用范圍并不受下列實施例的限制?！緦嵤├?】采用輕石腦油為原料，SAPO-17磷酸鋁分子篩為吸附劑，輕石腦油組成如表1所示，精餾-吸附耦合工藝流程如圖1所示。表1輕石腦油組成化合物名稱含量（wt.%）異丁烷0.71正丁烷3.12異戊烷38.36正戊烷11.422,2-二甲基丁烷0.192,3-二甲基丁烷5.912-甲基戊烷24.813-甲基戊烷11.45正己烷2.08甲基環(huán)戊烷1.33苯0.62四塔（T1、T2、T3、T4）變壓吸附循環(huán)過程及時間分配如表2所示，一個變壓吸附循環(huán)的時間為20min，其中吸附5min、均壓降2.5min、逆放2.5min、解吸5min、均壓升2.5min、充壓2.5min。表2四塔變壓吸附循環(huán)過程及時間分配[注]：A-吸附；ED-均壓降；D-逆放；V-解吸；ER-均壓升；R-充壓根據(jù)精餾與四塔吸附耦合工藝生產(chǎn)高純度異戊烷產(chǎn)品流程示意圖1，其解吸方式采用真空解吸。原料輕石腦油1首先進入脫輕塔D1，塔頂?shù)玫揭訡4烷烴為主的輕組分2，塔底物料3進入脫重塔D2；脫重塔D2塔頂物料4以C5烷烴為主的組分，該股物料為吸附分離單元的進料，脫重塔D2塔釜物料5以C6烷烴為主的組分。脫重塔D2塔頂物料4進入汽化器H1，在200℃，1.5MPa下汽化，汽化后進入已完成充壓的第一吸附塔T1進行吸附，在200℃，1.5MPa下，進料中正戊烷被第一吸附塔T1中裝填的SAPO-17分子篩吸附，未被吸附的異戊烷從第一吸附塔T1塔頂流出，稱為吸余氣，吸余氣一部分對完成均壓升的第二吸附塔T2進行充壓，另一部分吸余氣6經(jīng)吸余油換熱器E2冷凝為吸余液，進入吸余液儲罐F1，該吸余液即為含量99.5wt%的異戊烷產(chǎn)品。吸附結(jié)束后，第一吸附塔T1與完成解吸過程的第三吸附塔T3均壓至0.75MPa；然后逆著吸附方向?qū)⒌谝晃剿1壓力降至0.1MPa；逆向放壓得到的產(chǎn)物（稱為中間產(chǎn)品7）經(jīng)中間產(chǎn)品換熱器E3冷凝后進入中間產(chǎn)品儲罐F2。逆向放壓完成后，第一吸附塔T1抽真空至解吸壓力0.02MPa，解吸出的正戊烷（脫附油8）經(jīng)脫附油換熱器E4冷凝進入脫附油儲罐F3。完成解吸的第一吸附塔T1與完成吸附過程的第三吸附塔T3均壓至2.5MPa，然后用處在吸附過程中第四吸附塔T4塔頂流出的吸余氣將該第一吸附塔T1充壓至吸附壓力1.5MPa，準(zhǔn)備進入下一個循環(huán)的吸附過程。至此，該塔完成了一次變壓吸附循環(huán)。其它三塔依據(jù)變壓吸附循環(huán)過程及時間分配，分別處在變壓吸附循環(huán)的不同過程?！緦嵤├?】如圖2所示。變壓吸附流程、具體操作過程及步驟等同實施例1，其不同是，吸附溫度為60℃，吸附壓力0.1MPa，解吸采用抽真空同時用N2吹掃，解吸壓力為0.05MPa，解吸出的N2和脫附油混合物10經(jīng)脫附油換熱器E4冷凝進入氣液分離罐V1，經(jīng)氣液分離罐V1分離后的正戊烷（脫附油8）再進入脫附油儲罐F3；氣液分離罐V1分離出的循環(huán)N29和新鮮N211再次用于吹掃解吸。得到的異戊烷產(chǎn)品含量為99.4wt%?！緦嵤├?】采用油田輕烴為原料，絲光沸石為吸附劑，油田輕烴組成如表3所示，精餾與六塔吸附耦合工藝流程示意圖如圖3所示。表3油田輕烴組成化合物名稱含量（wt.%）異丁烷1.33正丁烷24.37異戊烷38.532-甲基-1-丁烯0.27正戊烷26.612-甲基-2-丁烯0.052,2-二甲基丁烷2.34環(huán)戊烷5.582-甲基戊烷0.92六塔（T1、T2、T3、T4、、T5、T6）變壓吸附及時間分配如表4所示，吸附循環(huán)過程中始終有兩臺吸附塔同時吸附和解吸，一個變壓吸附循環(huán)周期為24min，其中吸附6min、均壓降1.5min、逆放1.5min、解吸5min、均壓升1.5min、充壓1.5min。表4七塔變壓吸附循環(huán)過程及時間分配[注]：A-吸附；ED-均壓降；D-逆放；V-解吸；ER-均壓升；R-充壓根據(jù)精餾與六塔吸附耦合工藝生產(chǎn)高純度異戊烷產(chǎn)品流程參見圖3，解吸方式采用抽真空同時水蒸氣吹掃解吸。原料輕石腦油1首先進入脫輕塔D1，塔頂?shù)玫紺4烷烴為主的輕組分2，塔釜物料3進入脫重塔D2，脫重塔D2塔頂?shù)玫紺5烷烴為主的組分4，該股物料為吸附分離單元的進料，脫重塔D2塔釜物料5為C6烷烴為主的組分。脫重塔D2塔頂物料4進入汽化器H1，在350℃，9.5MPa下汽化，汽化后進入已完成充壓的第一吸附塔T1進行吸附，在350℃，9.5MPa下，進料中正戊烷被第一吸附塔T1中裝填的絲光沸石吸附，未被吸附的異戊烷從第一吸附塔T1塔頂流出，稱為吸余氣，吸余氣一部分對完成均壓升的第二吸附塔T2進行充壓，另一部分吸余氣6經(jīng)吸余油換熱器E2冷凝為吸余液，進入吸余液儲罐F1，該吸余液即為含量99.3wt%的異戊烷產(chǎn)品。吸附結(jié)束后，第一吸附塔T1與完成解吸過程的第四吸附塔T4均壓至4.75MPa，然后第一吸附塔T1逆向放壓至0.1MPa，逆向放壓得到的產(chǎn)物（稱為中間產(chǎn)品7）經(jīng)中間產(chǎn)品換熱器E3冷凝后進入中間產(chǎn)品儲罐F2。逆向放壓完成后，第一吸附塔T1采用抽真空同時水蒸氣吹掃解吸，解吸壓力0.095MPa，解吸出的水蒸氣和脫附油混合物12經(jīng)脫附油換熱器E4冷凝進入氣液分離罐V1，經(jīng)氣液分離罐V1分離后的正戊烷（脫附油8）再進入脫附油儲罐F3；氣液分離罐V1分離出的循環(huán)水蒸氣13和新鮮水蒸氣14再次用于吹掃解吸。完成解吸的第一吸附塔T1與完成吸附過程的第四吸附塔T4均壓至4.75MPa，然后用吸余氣將該第一吸附塔T1充壓至吸附壓力9.5MPa，準(zhǔn)備進入下一個循環(huán)的吸附過程。至此，該塔完成了一次變壓吸附循環(huán)。其它五塔依據(jù)變壓吸附循環(huán)過程及時間分配，分別處在變壓吸附循環(huán)的不同過程。當(dāng)前第1頁1 2 3