李寧+仇汝臣

摘要近年來(lái)，隨著化學(xué)工業(yè)的迅速發(fā)展，高純度異丁烯已成為聚合生產(chǎn)丁基橡膠的重要單體之一，文章主要是針對(duì)國(guó)內(nèi)外現(xiàn)行的異丁烯生產(chǎn)技術(shù)進(jìn)行介紹，并分析了每個(gè)工藝的優(yōu)缺點(diǎn)，提出新型的生產(chǎn)工藝設(shè)計(jì)。

關(guān)鍵詞異丁烯；丁烯異構(gòu)；反應(yīng)精餾；萃取精餾

中圖分類號(hào)：TQ22 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1671-7597（2014）12-0037-01

1異丁烯的性質(zhì)及用途

異丁烯（isobutene），又稱作2-甲基-1-丙烯或2-甲基丙烯，分子量為56.11，分子式為（CH3）2C=CH2。性質(zhì)活潑，體積爆炸極限為1.8%-9.6%，沸點(diǎn)為-6.90℃，臨界溫度為144.9℃，臨界壓力為3.99 MPa。

主要是被用作生產(chǎn)叔丁胺、叔丁醇、甲基丙烯酸甲酯（MMA）及叔丁基取代酚類（如叔丁基苯酚）異戊二烯等化工產(chǎn)品，而且用它還可以與異戊二烯物質(zhì)進(jìn)行進(jìn)一步的反應(yīng)并生產(chǎn)丁基橡膠。

2異丁烯的發(fā)展前景

對(duì)于高純度異丁烯也可用于生產(chǎn)二聚異丁烯、三聚異丁烯、聚異丁烯等產(chǎn)品。其下游產(chǎn)品主要有丁基橡膠、高活性聚異丁烯與甲基丙烯酸甲酯。

2.1 丁基橡膠

目前來(lái)說(shuō)，最為廣泛的用途即為生產(chǎn)輪胎及電線的電纜。由于在輪胎的生產(chǎn)工藝中添加丁基橡膠，能使制得的輪胎不僅氣密性良好，更重要的是它表面的磨損非常均勻，而且可以承受200℃左右的高溫，使得使用壽命變長(zhǎng)，因此，在輪胎的加工工藝中，丁基橡膠扮演了越來(lái)越重要角色。

2.2 高活性聚異丁烯（HRPIB）

高活性聚異丁烯是指平均相對(duì)分子量在500～5000之間，并且含有的α雙鍵分子比例高于60%的產(chǎn)品。此類物質(zhì)不僅具有高活性，而且在不加促進(jìn)劑的前提下可直接引入其他的活性基團(tuán)，從而制得性能優(yōu)異衍生物產(chǎn)品。

3高純度異丁烯的生產(chǎn)工藝現(xiàn)狀

在工業(yè)生產(chǎn)上，主要是通過(guò)抽余碳四餾分來(lái)獲得高純度異丁烯。目前來(lái)說(shuō)生產(chǎn)異丁烯的工藝主要有以下幾種方法。

3.1 硫酸萃取法

在異丁烯提純方法中最早使用的是硫酸萃取法，其流程為：將抽余碳四與50%的硫酸混合后，在50℃和1216 kPa的操作條件下反應(yīng)并最終進(jìn)入分離器分離；然而硫酸叔丁酯以及叔丁醇的混合物均處于分離器的下層位置，經(jīng)過(guò)閃蒸后即到達(dá)分解塔，在分解塔中硫酸叔丁酯則被分解成為叔丁醇及硫酸，硫酸又被輸送回至反應(yīng)器內(nèi)部，而叔丁醇則又被分解作為異丁烯和水；最終在塔頂?shù)玫郊儺惗∠?。綜合來(lái)看，此法的優(yōu)點(diǎn)為能耗低，純度高以及回收率好，但是存在的缺點(diǎn)為設(shè)備腐蝕嚴(yán)重，并能產(chǎn)生大量廢水。

3.2 甲醇醚化-裂解法

目前在我國(guó)通常采用內(nèi)醚化-裂解方法來(lái)生產(chǎn)高純度的異丁烯，包括以下的流程：1）將抽余碳四餾分和甲醇充分混合后輸入到反應(yīng)器內(nèi)，在反應(yīng)器中與強(qiáng)酸性的陽(yáng)離子樹(shù)脂進(jìn)行反應(yīng)；2）抽余碳四中的異丁烯與甲醇進(jìn)行反應(yīng)后便生成了甲基叔丁基醚（MTBE）并最終從反應(yīng)物分離出來(lái)；3）把提純后的MTBE注入至裂解反應(yīng)器中；4）經(jīng)過(guò)裂解后所生成異丁烯以及甲醇等產(chǎn)物，通過(guò)一系列的精餾塔及水洗塔，脫除殘留的甲醇、未參與反應(yīng)的MTBE及副反應(yīng)產(chǎn)物并得到最終產(chǎn)品異丁烯。

此方法所存在的缺點(diǎn)即是副反應(yīng)多，因此在工藝生產(chǎn)中存在大量的分離設(shè)備，使生產(chǎn)流程變得復(fù)雜，生產(chǎn)投資和能量消耗都普遍較高，生產(chǎn)的經(jīng)濟(jì)性變差。

3.3 水合—脫水法

水合—脫水法則是利用到異丁烯在酸的催化作用下的水合及脫水反應(yīng)，主要包括以下幾個(gè)步驟：1）將抽余碳四餾分和水充分混合后注入水合反應(yīng)器，異丁烯與水反應(yīng)后則生成叔丁醇并從抽余碳四中分離出來(lái)；2）將提純后的叔丁醇注入裂解反應(yīng)器中，叔丁醇則裂解生成異丁烯與水；3）將反應(yīng)產(chǎn)物注入萃取塔并分離出未參與反應(yīng)的叔丁醇，最終得到異丁烯產(chǎn)品。

水合法沒(méi)有腐蝕性、投資成本低以及環(huán)境污染小。但是，在水合－脫水反應(yīng)中應(yīng)用的催化劑在高溫下強(qiáng)度低，易破碎。因此，如何才能優(yōu)良活性的催化劑，且設(shè)計(jì)出合理有效反應(yīng)器是工藝生產(chǎn)上的技術(shù)重點(diǎn)及難點(diǎn)。

3.4 丁烷脫氫法

通常，丁烷脫氫法可分作正丁烷脫氫及異丁烷脫氫兩種方法。異丁烷脫氫法主要是由脫氫、催化劑再生及產(chǎn)品分離幾個(gè)部分組成，該工藝的操作條件為：592-687℃的操作溫度，33-49 kPa的反應(yīng)壓力，應(yīng)用含有氧化鉻的氧化鋁作為催化劑，異丁烷可達(dá)到61%的單程轉(zhuǎn)化率，90%-92%的選擇性。在美國(guó)生產(chǎn)異丁烯的最主要的方法即丁烷脫氫法，可是相比較而主，因異丁烷來(lái)源少，所以不采用異丁烷脫氫工藝。

3.5 分子篩法

目前應(yīng)用較新的丁烯分離技術(shù)是分子篩法，它可以快速、直接地從1-丁烯及異丁烯的混合物中得到異丁烯的純度為99%以及l(fā)-丁烯的純度為99.2%以上，因此，發(fā)展前景良好。只是，現(xiàn)行的UOP公司及UCC公司都處于研發(fā)階段，并未轉(zhuǎn)入工業(yè)規(guī)模化生產(chǎn)階段。

3.6 異構(gòu)反應(yīng)精餾法

由于抽余碳四中異丁烯與l-丁烯的相對(duì)揮發(fā)度比僅為1.01，采用普通的精餾方法分離，效果不佳。而異構(gòu)反應(yīng)精餾法與普通精餾法的不同則在于前者是先將抽余碳四中的1-丁烯組分轉(zhuǎn)化為較高沸點(diǎn)的2-丁烯組分，而后再采用普通精餾的方法對(duì)異丁烯與2-丁烯進(jìn)行分離，最終達(dá)到對(duì)異丁烯提純的目的。由于丁烯異構(gòu)反應(yīng)在溫度較低的條件下就能達(dá)到較高轉(zhuǎn)化率及較優(yōu)選擇性，因此此種方法具有了流程簡(jiǎn)單易行，且不含化學(xué)反應(yīng)，所得的產(chǎn)品質(zhì)優(yōu)價(jià)廉。

綜上所述，近年來(lái)已將碳四分離技術(shù)作為研究的熱點(diǎn)，并有多篇論文、專利報(bào)道。通過(guò)與醚化裂解法和水合脫水法進(jìn)行比較，異構(gòu)反應(yīng)精餾法具有設(shè)備設(shè)計(jì)、操作成本及中間產(chǎn)物少等明顯的優(yōu)勢(shì)。

參考文獻(xiàn)

[1]北京化工大學(xué).一種從抽余碳四中分離制備高純度異丁烯的方法[P].中國(guó)，CN20110090569.2012-8-15.

[2]濰坊濱海石油化工有限公司.一種異丁烯的工業(yè)化生產(chǎn)方法及生產(chǎn)裝置[P]：CN201210025023.2012.

[3]梅菊美，戴旭東，賈自成，等.碳四資源的綜合利用[J].石化技術(shù)與應(yīng)用，2005，23（6）：456-459.

[4]天津市泰源工業(yè)氣體有限公司.一種直接水合法制備異丁烯的方法：中國(guó)，CN201110217669.2[P].2012-1-25.

[5]天津市泰源工業(yè)氣體有限公司.采用直接水合法來(lái)制備異丁烯[P]：CN，201110219904.2012.

[6]王小強(qiáng)，林秦明.混合碳四烴中異丁烯的開(kāi)發(fā)利用[J].甘肅石油和化，2008（2）：41-44.

[7]劉金玉，等.C4餾分工業(yè)應(yīng)用技術(shù)進(jìn)展[J].石化技術(shù)與應(yīng)用，2007（3）：177-180.

endprint

摘要近年來(lái)，隨著化學(xué)工業(yè)的迅速發(fā)展，高純度異丁烯已成為聚合生產(chǎn)丁基橡膠的重要單體之一，文章主要是針對(duì)國(guó)內(nèi)外現(xiàn)行的異丁烯生產(chǎn)技術(shù)進(jìn)行介紹，并分析了每個(gè)工藝的優(yōu)缺點(diǎn)，提出新型的生產(chǎn)工藝設(shè)計(jì)。

關(guān)鍵詞異丁烯；丁烯異構(gòu)；反應(yīng)精餾；萃取精餾

中圖分類號(hào)：TQ22 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1671-7597（2014）12-0037-01

1異丁烯的性質(zhì)及用途

異丁烯（isobutene），又稱作2-甲基-1-丙烯或2-甲基丙烯，分子量為56.11，分子式為（CH3）2C=CH2。性質(zhì)活潑，體積爆炸極限為1.8%-9.6%，沸點(diǎn)為-6.90℃，臨界溫度為144.9℃，臨界壓力為3.99 MPa。

主要是被用作生產(chǎn)叔丁胺、叔丁醇、甲基丙烯酸甲酯（MMA）及叔丁基取代酚類（如叔丁基苯酚）異戊二烯等化工產(chǎn)品，而且用它還可以與異戊二烯物質(zhì)進(jìn)行進(jìn)一步的反應(yīng)并生產(chǎn)丁基橡膠。

2異丁烯的發(fā)展前景

對(duì)于高純度異丁烯也可用于生產(chǎn)二聚異丁烯、三聚異丁烯、聚異丁烯等產(chǎn)品。其下游產(chǎn)品主要有丁基橡膠、高活性聚異丁烯與甲基丙烯酸甲酯。

2.1 丁基橡膠

目前來(lái)說(shuō)，最為廣泛的用途即為生產(chǎn)輪胎及電線的電纜。由于在輪胎的生產(chǎn)工藝中添加丁基橡膠，能使制得的輪胎不僅氣密性良好，更重要的是它表面的磨損非常均勻，而且可以承受200℃左右的高溫，使得使用壽命變長(zhǎng)，因此，在輪胎的加工工藝中，丁基橡膠扮演了越來(lái)越重要角色。

2.2 高活性聚異丁烯（HRPIB）

高活性聚異丁烯是指平均相對(duì)分子量在500～5000之間，并且含有的α雙鍵分子比例高于60%的產(chǎn)品。此類物質(zhì)不僅具有高活性，而且在不加促進(jìn)劑的前提下可直接引入其他的活性基團(tuán)，從而制得性能優(yōu)異衍生物產(chǎn)品。

3高純度異丁烯的生產(chǎn)工藝現(xiàn)狀

在工業(yè)生產(chǎn)上，主要是通過(guò)抽余碳四餾分來(lái)獲得高純度異丁烯。目前來(lái)說(shuō)生產(chǎn)異丁烯的工藝主要有以下幾種方法。

3.1 硫酸萃取法

在異丁烯提純方法中最早使用的是硫酸萃取法，其流程為：將抽余碳四與50%的硫酸混合后，在50℃和1216 kPa的操作條件下反應(yīng)并最終進(jìn)入分離器分離；然而硫酸叔丁酯以及叔丁醇的混合物均處于分離器的下層位置，經(jīng)過(guò)閃蒸后即到達(dá)分解塔，在分解塔中硫酸叔丁酯則被分解成為叔丁醇及硫酸，硫酸又被輸送回至反應(yīng)器內(nèi)部，而叔丁醇則又被分解作為異丁烯和水；最終在塔頂?shù)玫郊儺惗∠?。綜合來(lái)看，此法的優(yōu)點(diǎn)為能耗低，純度高以及回收率好，但是存在的缺點(diǎn)為設(shè)備腐蝕嚴(yán)重，并能產(chǎn)生大量廢水。

3.2 甲醇醚化-裂解法

目前在我國(guó)通常采用內(nèi)醚化-裂解方法來(lái)生產(chǎn)高純度的異丁烯，包括以下的流程：1）將抽余碳四餾分和甲醇充分混合后輸入到反應(yīng)器內(nèi)，在反應(yīng)器中與強(qiáng)酸性的陽(yáng)離子樹(shù)脂進(jìn)行反應(yīng)；2）抽余碳四中的異丁烯與甲醇進(jìn)行反應(yīng)后便生成了甲基叔丁基醚（MTBE）并最終從反應(yīng)物分離出來(lái)；3）把提純后的MTBE注入至裂解反應(yīng)器中；4）經(jīng)過(guò)裂解后所生成異丁烯以及甲醇等產(chǎn)物，通過(guò)一系列的精餾塔及水洗塔，脫除殘留的甲醇、未參與反應(yīng)的MTBE及副反應(yīng)產(chǎn)物并得到最終產(chǎn)品異丁烯。

此方法所存在的缺點(diǎn)即是副反應(yīng)多，因此在工藝生產(chǎn)中存在大量的分離設(shè)備，使生產(chǎn)流程變得復(fù)雜，生產(chǎn)投資和能量消耗都普遍較高，生產(chǎn)的經(jīng)濟(jì)性變差。

3.3 水合—脫水法

水合—脫水法則是利用到異丁烯在酸的催化作用下的水合及脫水反應(yīng)，主要包括以下幾個(gè)步驟：1）將抽余碳四餾分和水充分混合后注入水合反應(yīng)器，異丁烯與水反應(yīng)后則生成叔丁醇并從抽余碳四中分離出來(lái)；2）將提純后的叔丁醇注入裂解反應(yīng)器中，叔丁醇則裂解生成異丁烯與水；3）將反應(yīng)產(chǎn)物注入萃取塔并分離出未參與反應(yīng)的叔丁醇，最終得到異丁烯產(chǎn)品。

水合法沒(méi)有腐蝕性、投資成本低以及環(huán)境污染小。但是，在水合－脫水反應(yīng)中應(yīng)用的催化劑在高溫下強(qiáng)度低，易破碎。因此，如何才能優(yōu)良活性的催化劑，且設(shè)計(jì)出合理有效反應(yīng)器是工藝生產(chǎn)上的技術(shù)重點(diǎn)及難點(diǎn)。

3.4 丁烷脫氫法

通常，丁烷脫氫法可分作正丁烷脫氫及異丁烷脫氫兩種方法。異丁烷脫氫法主要是由脫氫、催化劑再生及產(chǎn)品分離幾個(gè)部分組成，該工藝的操作條件為：592-687℃的操作溫度，33-49 kPa的反應(yīng)壓力，應(yīng)用含有氧化鉻的氧化鋁作為催化劑，異丁烷可達(dá)到61%的單程轉(zhuǎn)化率，90%-92%的選擇性。在美國(guó)生產(chǎn)異丁烯的最主要的方法即丁烷脫氫法，可是相比較而主，因異丁烷來(lái)源少，所以不采用異丁烷脫氫工藝。

3.5 分子篩法

目前應(yīng)用較新的丁烯分離技術(shù)是分子篩法，它可以快速、直接地從1-丁烯及異丁烯的混合物中得到異丁烯的純度為99%以及l(fā)-丁烯的純度為99.2%以上，因此，發(fā)展前景良好。只是，現(xiàn)行的UOP公司及UCC公司都處于研發(fā)階段，并未轉(zhuǎn)入工業(yè)規(guī)模化生產(chǎn)階段。

3.6 異構(gòu)反應(yīng)精餾法

由于抽余碳四中異丁烯與l-丁烯的相對(duì)揮發(fā)度比僅為1.01，采用普通的精餾方法分離，效果不佳。而異構(gòu)反應(yīng)精餾法與普通精餾法的不同則在于前者是先將抽余碳四中的1-丁烯組分轉(zhuǎn)化為較高沸點(diǎn)的2-丁烯組分，而后再采用普通精餾的方法對(duì)異丁烯與2-丁烯進(jìn)行分離，最終達(dá)到對(duì)異丁烯提純的目的。由于丁烯異構(gòu)反應(yīng)在溫度較低的條件下就能達(dá)到較高轉(zhuǎn)化率及較優(yōu)選擇性，因此此種方法具有了流程簡(jiǎn)單易行，且不含化學(xué)反應(yīng)，所得的產(chǎn)品質(zhì)優(yōu)價(jià)廉。

綜上所述，近年來(lái)已將碳四分離技術(shù)作為研究的熱點(diǎn)，并有多篇論文、專利報(bào)道。通過(guò)與醚化裂解法和水合脫水法進(jìn)行比較，異構(gòu)反應(yīng)精餾法具有設(shè)備設(shè)計(jì)、操作成本及中間產(chǎn)物少等明顯的優(yōu)勢(shì)。

參考文獻(xiàn)

[1]北京化工大學(xué).一種從抽余碳四中分離制備高純度異丁烯的方法[P].中國(guó)，CN20110090569.2012-8-15.

[2]濰坊濱海石油化工有限公司.一種異丁烯的工業(yè)化生產(chǎn)方法及生產(chǎn)裝置[P]：CN201210025023.2012.

[3]梅菊美，戴旭東，賈自成，等.碳四資源的綜合利用[J].石化技術(shù)與應(yīng)用，2005，23（6）：456-459.

[4]天津市泰源工業(yè)氣體有限公司.一種直接水合法制備異丁烯的方法：中國(guó)，CN201110217669.2[P].2012-1-25.

[5]天津市泰源工業(yè)氣體有限公司.采用直接水合法來(lái)制備異丁烯[P]：CN，201110219904.2012.

[6]王小強(qiáng)，林秦明.混合碳四烴中異丁烯的開(kāi)發(fā)利用[J].甘肅石油和化，2008（2）：41-44.

[7]劉金玉，等.C4餾分工業(yè)應(yīng)用技術(shù)進(jìn)展[J].石化技術(shù)與應(yīng)用，2007（3）：177-180.

endprint

摘要近年來(lái)，隨著化學(xué)工業(yè)的迅速發(fā)展，高純度異丁烯已成為聚合生產(chǎn)丁基橡膠的重要單體之一，文章主要是針對(duì)國(guó)內(nèi)外現(xiàn)行的異丁烯生產(chǎn)技術(shù)進(jìn)行介紹，并分析了每個(gè)工藝的優(yōu)缺點(diǎn)，提出新型的生產(chǎn)工藝設(shè)計(jì)。

關(guān)鍵詞異丁烯；丁烯異構(gòu)；反應(yīng)精餾；萃取精餾

中圖分類號(hào)：TQ22 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1671-7597（2014）12-0037-01

1異丁烯的性質(zhì)及用途

異丁烯（isobutene），又稱作2-甲基-1-丙烯或2-甲基丙烯，分子量為56.11，分子式為（CH3）2C=CH2。性質(zhì)活潑，體積爆炸極限為1.8%-9.6%，沸點(diǎn)為-6.90℃，臨界溫度為144.9℃，臨界壓力為3.99 MPa。

主要是被用作生產(chǎn)叔丁胺、叔丁醇、甲基丙烯酸甲酯（MMA）及叔丁基取代酚類（如叔丁基苯酚）異戊二烯等化工產(chǎn)品，而且用它還可以與異戊二烯物質(zhì)進(jìn)行進(jìn)一步的反應(yīng)并生產(chǎn)丁基橡膠。

2異丁烯的發(fā)展前景

對(duì)于高純度異丁烯也可用于生產(chǎn)二聚異丁烯、三聚異丁烯、聚異丁烯等產(chǎn)品。其下游產(chǎn)品主要有丁基橡膠、高活性聚異丁烯與甲基丙烯酸甲酯。

2.1 丁基橡膠

目前來(lái)說(shuō)，最為廣泛的用途即為生產(chǎn)輪胎及電線的電纜。由于在輪胎的生產(chǎn)工藝中添加丁基橡膠，能使制得的輪胎不僅氣密性良好，更重要的是它表面的磨損非常均勻，而且可以承受200℃左右的高溫，使得使用壽命變長(zhǎng)，因此，在輪胎的加工工藝中，丁基橡膠扮演了越來(lái)越重要角色。

2.2 高活性聚異丁烯（HRPIB）

高活性聚異丁烯是指平均相對(duì)分子量在500～5000之間，并且含有的α雙鍵分子比例高于60%的產(chǎn)品。此類物質(zhì)不僅具有高活性，而且在不加促進(jìn)劑的前提下可直接引入其他的活性基團(tuán)，從而制得性能優(yōu)異衍生物產(chǎn)品。

3高純度異丁烯的生產(chǎn)工藝現(xiàn)狀

在工業(yè)生產(chǎn)上，主要是通過(guò)抽余碳四餾分來(lái)獲得高純度異丁烯。目前來(lái)說(shuō)生產(chǎn)異丁烯的工藝主要有以下幾種方法。

3.1 硫酸萃取法

在異丁烯提純方法中最早使用的是硫酸萃取法，其流程為：將抽余碳四與50%的硫酸混合后，在50℃和1216 kPa的操作條件下反應(yīng)并最終進(jìn)入分離器分離；然而硫酸叔丁酯以及叔丁醇的混合物均處于分離器的下層位置，經(jīng)過(guò)閃蒸后即到達(dá)分解塔，在分解塔中硫酸叔丁酯則被分解成為叔丁醇及硫酸，硫酸又被輸送回至反應(yīng)器內(nèi)部，而叔丁醇則又被分解作為異丁烯和水；最終在塔頂?shù)玫郊儺惗∠?。綜合來(lái)看，此法的優(yōu)點(diǎn)為能耗低，純度高以及回收率好，但是存在的缺點(diǎn)為設(shè)備腐蝕嚴(yán)重，并能產(chǎn)生大量廢水。

3.2 甲醇醚化-裂解法

目前在我國(guó)通常采用內(nèi)醚化-裂解方法來(lái)生產(chǎn)高純度的異丁烯，包括以下的流程：1）將抽余碳四餾分和甲醇充分混合后輸入到反應(yīng)器內(nèi)，在反應(yīng)器中與強(qiáng)酸性的陽(yáng)離子樹(shù)脂進(jìn)行反應(yīng)；2）抽余碳四中的異丁烯與甲醇進(jìn)行反應(yīng)后便生成了甲基叔丁基醚（MTBE）并最終從反應(yīng)物分離出來(lái)；3）把提純后的MTBE注入至裂解反應(yīng)器中；4）經(jīng)過(guò)裂解后所生成異丁烯以及甲醇等產(chǎn)物，通過(guò)一系列的精餾塔及水洗塔，脫除殘留的甲醇、未參與反應(yīng)的MTBE及副反應(yīng)產(chǎn)物并得到最終產(chǎn)品異丁烯。

此方法所存在的缺點(diǎn)即是副反應(yīng)多，因此在工藝生產(chǎn)中存在大量的分離設(shè)備，使生產(chǎn)流程變得復(fù)雜，生產(chǎn)投資和能量消耗都普遍較高，生產(chǎn)的經(jīng)濟(jì)性變差。

3.3 水合—脫水法

水合—脫水法則是利用到異丁烯在酸的催化作用下的水合及脫水反應(yīng)，主要包括以下幾個(gè)步驟：1）將抽余碳四餾分和水充分混合后注入水合反應(yīng)器，異丁烯與水反應(yīng)后則生成叔丁醇并從抽余碳四中分離出來(lái)；2）將提純后的叔丁醇注入裂解反應(yīng)器中，叔丁醇則裂解生成異丁烯與水；3）將反應(yīng)產(chǎn)物注入萃取塔并分離出未參與反應(yīng)的叔丁醇，最終得到異丁烯產(chǎn)品。

水合法沒(méi)有腐蝕性、投資成本低以及環(huán)境污染小。但是，在水合－脫水反應(yīng)中應(yīng)用的催化劑在高溫下強(qiáng)度低，易破碎。因此，如何才能優(yōu)良活性的催化劑，且設(shè)計(jì)出合理有效反應(yīng)器是工藝生產(chǎn)上的技術(shù)重點(diǎn)及難點(diǎn)。

3.4 丁烷脫氫法

通常，丁烷脫氫法可分作正丁烷脫氫及異丁烷脫氫兩種方法。異丁烷脫氫法主要是由脫氫、催化劑再生及產(chǎn)品分離幾個(gè)部分組成，該工藝的操作條件為：592-687℃的操作溫度，33-49 kPa的反應(yīng)壓力，應(yīng)用含有氧化鉻的氧化鋁作為催化劑，異丁烷可達(dá)到61%的單程轉(zhuǎn)化率，90%-92%的選擇性。在美國(guó)生產(chǎn)異丁烯的最主要的方法即丁烷脫氫法，可是相比較而主，因異丁烷來(lái)源少，所以不采用異丁烷脫氫工藝。

3.5 分子篩法

目前應(yīng)用較新的丁烯分離技術(shù)是分子篩法，它可以快速、直接地從1-丁烯及異丁烯的混合物中得到異丁烯的純度為99%以及l(fā)-丁烯的純度為99.2%以上，因此，發(fā)展前景良好。只是，現(xiàn)行的UOP公司及UCC公司都處于研發(fā)階段，并未轉(zhuǎn)入工業(yè)規(guī)?；a(chǎn)階段。

3.6 異構(gòu)反應(yīng)精餾法

由于抽余碳四中異丁烯與l-丁烯的相對(duì)揮發(fā)度比僅為1.01，采用普通的精餾方法分離，效果不佳。而異構(gòu)反應(yīng)精餾法與普通精餾法的不同則在于前者是先將抽余碳四中的1-丁烯組分轉(zhuǎn)化為較高沸點(diǎn)的2-丁烯組分，而后再采用普通精餾的方法對(duì)異丁烯與2-丁烯進(jìn)行分離，最終達(dá)到對(duì)異丁烯提純的目的。由于丁烯異構(gòu)反應(yīng)在溫度較低的條件下就能達(dá)到較高轉(zhuǎn)化率及較優(yōu)選擇性，因此此種方法具有了流程簡(jiǎn)單易行，且不含化學(xué)反應(yīng)，所得的產(chǎn)品質(zhì)優(yōu)價(jià)廉。

綜上所述，近年來(lái)已將碳四分離技術(shù)作為研究的熱點(diǎn)，并有多篇論文、專利報(bào)道。通過(guò)與醚化裂解法和水合脫水法進(jìn)行比較，異構(gòu)反應(yīng)精餾法具有設(shè)備設(shè)計(jì)、操作成本及中間產(chǎn)物少等明顯的優(yōu)勢(shì)。

參考文獻(xiàn)

[1]北京化工大學(xué).一種從抽余碳四中分離制備高純度異丁烯的方法[P].中國(guó)，CN20110090569.2012-8-15.

[2]濰坊濱海石油化工有限公司.一種異丁烯的工業(yè)化生產(chǎn)方法及生產(chǎn)裝置[P]：CN201210025023.2012.

[3]梅菊美，戴旭東，賈自成，等.碳四資源的綜合利用[J].石化技術(shù)與應(yīng)用，2005，23（6）：456-459.

[4]天津市泰源工業(yè)氣體有限公司.一種直接水合法制備異丁烯的方法：中國(guó)，CN201110217669.2[P].2012-1-25.

[5]天津市泰源工業(yè)氣體有限公司.采用直接水合法來(lái)制備異丁烯[P]：CN，201110219904.2012.

[6]王小強(qiáng)，林秦明.混合碳四烴中異丁烯的開(kāi)發(fā)利用[J].甘肅石油和化，2008（2）：41-44.

[7]劉金玉，等.C4餾分工業(yè)應(yīng)用技術(shù)進(jìn)展[J].石化技術(shù)與應(yīng)用，2007（3）：177-180.

endprint