异戊二烯产品分离工艺

进展到清明节左右，小伙伴们的模拟往往进入攻坚阶段，n年前看着票圈的同学携对象踏青，自己却在撸Aspen的情景还历历在目。在碳五资源利用过程中，异戊二烯是重要的产品或者中间体，其分离过程设置的合理性和优化程度直接影响产品质量和过程能耗等关键生产指标，对该过程工艺进行模拟和对比，能够体现化工设计中严谨、认真的设计态度。

异戊二烯常温下是一种无色易挥发、刺激性油状液体，不溶于水，溶于苯，易溶于乙醇、乙醚和丙酮，与空气形成爆炸性混合物，爆炸极限大于1.6％。因含共轭双键，异戊二烯的化学性质活泼，容易自身聚合或与别的不饱和化合物共聚合，能与许多物质发生反应生成新的化合物^[1]。

异戊二烯分子结构图

碳五馏分组分复杂，且有共沸物，其分离一般采用萃取精馏的方式，其萃取剂优化的思路有两种：1.烷烃与极性太强的溶剂的互溶性一般较差，故可以向溶解性较好的溶剂内加入极性更强的溶剂以增大相对挥发度；2.在极性溶解性都比较好的溶剂中加入一些具有氢键酸度的溶剂亦增加正戊烷与异戊二烯的相对挥发度。根据萃取剂不同，可以将萃取过程划分为N,N-二甲基甲酰胺(DMF)法、乙腈(ACN)法和N-甲基吡咯烷酮(NMP)法等^[2]。

DMF法最初由日本瑞翁公司开发成功，于1972年工业化生产，同时这也是国内异戊二烯实现工业化的唯一方法(截止2016年)。C5原料与溶剂在塔内经充分接触后，从塔顶蒸出戊烷和戊烯馏分，塔顶二烯烃和溶剂进入第一解吸塔，从塔顶蒸出的二烯烃送至精馏塔，塔釜分出1,3－戊二烯和环戊二烯，从塔顶分出的粗异戊二烯再经第二萃取塔、第二解吸塔、第二精馏塔，最后得到纯度为99.5%的聚合级异戊二烯产品。该方法的主要特点是溶剂DMF对异戊二烯的溶解度较大、选择性较好、毒性较低，不与裂解C5组分生成共沸组分。

DMF法模拟流程图^[3]

CAN法由日本合成橡胶、埃克森美孚等公司均分别成功开发，是国外广泛采用的分离工艺，其原理与DMF法相同，技术相似，只是在操作或流程上稍有差异。该方法溶剂乙腈原料丰富，价格低廉，但异戊二烯纯度不高，要满足聚合级异戊二烯的生产要求，则生产过程复杂，生产成本大幅度提高。

ACN生产聚合级异戊二烯流程图^[4]

NMP法由德国BASF公司最先开发，采用NMP预洗方式除去环戊二烯、1,3－戊二烯和2－丁炔，随后又进行了工艺改进。该工艺过程采用一次萃取精馏，一次汽提，异戊二烯收率可以达到97%以上。该方法的优点是工艺流程相对比较简单，溶剂毒性小，能耗较低，可避免二烯烃聚合反应的发生，缺点是异戊二烯纯度较低。

NMP法流程图^[5]

以上工艺流程供大家对比分析，也希望有小伙伴按照萃取剂优化思路拓展出性能更加优异的萃取剂，“春来草自青”，胜利就在前方！