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异戊烯、异丁烯及其下游产品制备工艺的研究

2016-02-22 10:02:03点击:

随着乙烯工业的持续发展,作为副产物的异丁烯、异戊烯资源量显现快速增长的态势。异丁烯和异戊烯分别是C4及C5馏份中非常具有价值的成份。目前高纯度的异丁烯和异戊烯的生产工艺基本相同,都采用选择加氢、醚化、醚裂解工艺来生产。高纯度的异丁烯作为单体可用于生产丁基橡胶、聚异丁烯等聚合物,甲基丙烯酸甲酯、叔丁胺、对叔丁基苯酚系列抗氧剂和异戊烯醇等精细化工产品;而异戊烯则侧重于精细化工领域,用作农药和香料生产的中间体。在异丁烯和异戊烯生产过程中,除了对生产工艺要进行不断的优化,降低生产成本和提高反应收率外,还要在提升产品质量、抽余后C4及C5馏份的综合利用以及下游产品的开发方面开展有关的研究工作,以达到原料的有效且充分的利用,增强装置的综合竞争能力。
为此本文对异丁烯、异戊烯及其下游产品制备工艺的进行了研究,研究内容主要包括MTBE醚裂解制备异丁烯、异丁烯二聚工艺及动力学、C4烯烃加氢催化剂及工艺、TAME醚裂解催化剂和工艺、2M1B异构化工艺他粗异戊烯加氢工艺。主要结论如下:1.使用SPC-01催化剂,MTBE裂解制异丁烯反应的适宜操作条件为:反应压力0.4MPa,温度210~230℃,LHSV为0.5~1.0h-1,在该条件下MTBE单程转化率大于92.2%,异丁烯选择性大于99.9%。2.以强酸性阳离子交换树脂为催化剂,在高压釜内考察了异丁烯二聚反应工艺条件对DIB选择性的影响。当反应温度为75~95℃、原料中IB质量分数为17%-20%、TBA质量分数为0.6%、搅拌速率750r/min、反应时间为3h时,IB的转化率达到60%左右,DIB的选择性在80%左右。3.通过IB齐聚动力学实验及模型分析表明,IB齐聚过程为一级串联不可逆反应。
根据实验结果,IB齐聚反应速率方程可写成:4.通过加入TBA时,IB齐聚动力学实验及过程分析表明,IB齐聚具有一级串联不可逆反应特征。加入的TBA使IB齐聚机理发生了变化,所测得的IB反应活化能其实是IB水合反应活化能。根据实验结果,IB齐聚反应速率方程可写成:5.Ni/Al2O3-SiO2催化剂是一种C4馏分加氢适应性非常广泛的催化剂,具有良好的加氢活性和活性稳定性。对于单烯烃含量约为20%的C4馏分进行加氢时,当LHSV为5.5h-1、进口温度为室温、反应压力为2.0MPa、v(H2)/v(C4)=219时,丁烯转化率均接近98%。6.SPC-01型催化剂在上海石化异戊烯装置首次工业应用获得成功,3年运行结果表明:该催化剂对TAME裂解生产异戊烯具有良好的活性和稳定性,TAME转化率和异戊烯选择性均超过99%。通过对新鲜和卸出催化剂的表征,发现导致活性降低的主要原因是催化剂的结焦、比表面积和酸强度的降低。7.在异构化原料中加入TAA后,降低了磺酸基阳离子交换树脂催化剂表面的酸性,提高了催化剂对2M1B的吸附选择性,可以有效降低2M1B二聚反应速率,达到提高目标产物选择性的目的,并使异构化反应平稳进行,易于控制。
与现有异戊烯装置的异构化反应相比较,在反应温度为28~33℃,系统压力为0.5MPa,粗异戊烯质量空速为8.0h-1和TAA加入量为进料质量0.7%~0.9%的条件下,2M1B平均转化率由0.5474增加到0.72~0.73,2M2B选择性则由0.6864上升至0.95以上,在产物中二聚物的含量从4.38%降至1.0%以下,产品中2M2B与2M1B质量比由7.32提高至12以上。8.所开发的粗异戊烯加氢工艺的工业化获得了成功,加氢产物中烷烃的含量可以保持在99%以上,其中异戊烷和正戊烷含量平均值分别为32.53%及67.11%,是一种提高裂解装置“双烯”收率的优良裂解原料。装置目前运行平稳,加氢效果与小试数据基本吻合。与常规的高压高温加氢工艺相比较,使用Ni/Al2O3-SiO2催化剂后,加氢工艺更加缓和,催化剂的活性稳定性较为理想。

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