專利名稱：一種從非芳烴油中提取分離環(huán)戊烷的方法
技術領域：
本發(fā)明涉及環(huán)戊烷的分離方法，具體而言涉及ー種從非芳烴油中提取分離環(huán)戊烷的方法。
背景技術：
環(huán)戊烷具有導熱系數(shù)小、抗老化性能好、臭氧 破壞系數(shù)為零、溫室效應低等優(yōu)點，常被用作硬質聚氨酯泡沫的新型發(fā)泡劑，用于替代對大氣臭氧層有破壞作用的氯氟烴(CFCs)，現(xiàn)已廣泛應用于生產(chǎn)無氟冰箱、冰柜行業(yè)以及冷庫、管線保溫等領域。隨著蒙特利爾等公約規(guī)定的禁用ODS (消耗臭氧層物質)期限的臨近，氯氟烴(CFCs)和氫氯氟烴(HCFCs)類產(chǎn)品不久將被禁用，環(huán)戊烷必將成為聚氨酯發(fā)泡劑領域的主角。當前國家標準要求環(huán)戊烷的純度高于95%，對環(huán)戊烷產(chǎn)品質量和使用性能影響較大的雜質為苯和正己烷。苯是ー種致癌物質，國標對苯的含量做出了嚴格的限制。正己烷對人體健康毒害較小，但它對聚氨酯類材料的發(fā)泡有不利影響。所以必須將苯和正己烷的含量控制到國標要求的范圍內。當前環(huán)戊烷的生產(chǎn)主要以石化こ烯裂解副產(chǎn)環(huán)戊ニ烯為原料，經(jīng)過解聚、加氫、精餾等エ藝獲得環(huán)戊烷產(chǎn)品?，F(xiàn)有的技術主要針對此エ藝進行研究，如中國專利CN1911875A、CN1417178A,此生產(chǎn)エ藝涉及諸多化學反應，其路線復雜、成本較高。在煤化工生產(chǎn)過程中會產(chǎn)生非芳烴油副產(chǎn)品，非芳烴油中含有較高比例的環(huán)戊烷(質量分數(shù)約為33%)，以及約3. 5%的正己烷、約5. 8%的甲基環(huán)戊烷、約15. 5%的苯、約17. 8%的環(huán)己烷、約I. 7%的正庚烷和約0. 5%的甲苯等幾種成分。從非芳烴油中分離環(huán)戊烷的方法不涉及化學反應，不僅エ藝流程簡單、成本低，而且可増加企業(yè)的經(jīng)濟效益。

發(fā)明內容
本發(fā)明提供了一種從非芳烴油中提取分離環(huán)戊烷的方法，該方法包括(I)從非芳烴油中精餾提取得到環(huán)戊烷粗品；(2)用分子篩吸附劑吸附環(huán)戊烷粗品中的雜質正己烷；和(3)采用微孔吸附劑吸附環(huán)戊烷粗品中的雜質苯。上述步驟(2)和(3)也可以交換順序，即先采用微孔吸附劑吸附環(huán)戊烷粗品中的雜質苯，再用分子篩吸附劑吸附環(huán)戊烷粗品中的雜質正己烷。本發(fā)明從非芳烴油中提取分離環(huán)戊烷的方法中，精餾可以以間歇或連續(xù)方式進行，優(yōu)選采用連續(xù)精餾方式從非芳烴油中提取環(huán)戊烷粗產(chǎn)品。精餾所用塔板數(shù)為22飛0，優(yōu)選為26-45，更優(yōu)選為28-40。精餾塔釜溫度為70-85°C，優(yōu)選70_80°C，更優(yōu)選為78°C?；亓鞅葹?:1以上，優(yōu)選為8: f 40:1，更優(yōu)選為8: f 15:1，最優(yōu)選為10:1。連續(xù)精餾方式適用于エ業(yè)化生產(chǎn)，22 50的塔板數(shù)可有效分離環(huán)戊烷和其他物質，降低雜質正己烷和苯的含量，塔釜溫度在70-85°C，可將環(huán)戊烷的純度控制在92-94%范圍內，回流比為8:1以上可保證環(huán)戊烷的采用量。
本發(fā)明從非芳烴油中提取分離環(huán)戊烷的方法中，用于吸附環(huán)戊烷粗產(chǎn)品中的正己烷的分子篩吸附劑可以為選自IOX分子篩、5A分子篩和ZSM-5分子篩的ー種或多種。IOX分子篩是ー種含鈣和鈉的硅鋁化合物，硅鋁比為2. 6-3. 0，有效孔徑為0. 9nm，其孔道具有優(yōu)先吸附正己烷等鏈狀烷烴的特點，適用于正己烷與環(huán)戊烷的分離。5A分子篩也是ー種含鈣和鈉的硅鋁化合物，硅鋁比為2，其有效孔徑為0. 5nm，可吸附小于該孔徑的任何分子。由于正己烷的分子直徑0. 42nm，環(huán)戊烷的分子直徑為0. 66nm，所以5A分子篩能吸附正己烷使之與環(huán)戊烷分離。ZSM-5分子篩是ー種硅鋁比可調的分子篩，有效孔徑為0. 53nm，低硅鋁比的ZSM-5分子篩對正己烷的吸附作用較強。本發(fā)明從非芳烴油中提取分離環(huán)戊烷的方法中，用于吸附環(huán)戊烷粗產(chǎn)品中的苯的微孔吸附劑可以為選自硅膠、活性炭和13X分子篩中的ー種或多種。硅膠是ー種高活性吸附材料，它具有多孔結構、熱穩(wěn)定性好、化學性質穩(wěn)定、有較高的機械強度等特點，對苯有較好的吸附作用?；钚蕴渴签`種主要由元素碳組成的多孔物質，其碳具有類似石墨的層狀晶體結構。活性炭內部含有大量微孔結構，有很大的孔容積和比表面積，其吸附能力取決于微孔對物質的吸附作用。苯是ー種非極性物質，活性炭屬于弱極性物質，根據(jù)相似相溶原理，·活性炭更易吸附苯。13X分子篩是ー種鈉X型分子篩，有效孔徑為lnm，利用其孔道結構可吸附直徑小于Inm分子，苯的分子直徑為0. 66nm，故可用于苯的吸附。本發(fā)明從非芳烴油中提取分離環(huán)戊烷的方法中，吸附的空速優(yōu)選控制在0. 5-2h_l，可保證吸附劑與吸附質有充分的接觸時間，達到吸附除雜的目的。本發(fā)明從非芳烴油中提取分離環(huán)戊烷的方法中，吸附的溫度為10-50°C，優(yōu)選為20-50°C，更優(yōu)選的溫度為25°C。低溫更有利于吸附作用，高溫則使脫附速率加快，降低吸附效果。在一個優(yōu)選的實施方式中，本發(fā)明的從非芳烴油中提取分離環(huán)戊烷的方法包括(I)以非芳烴油為原料，采用塔板數(shù)為40的精餾塔精餾分離，當塔釜溫度控制在70-80°C，回流比為10:1時塔頂?shù)玫郊兌葹?2-94%的環(huán)戊烷粗品；(2)將環(huán)戊烷粗品在空速為0. 5-2h_l，溫度為20_50°C的條件下通過選自IOX分子篩、5A分子篩和ZSM-5分子篩中的ー種或多種分子篩吸附劑除去雜質正己烷；(3)在與步驟(2)相同的溫度和空速下通過選自硅膠、活性炭和13X分子篩中的一種或多種微孔吸附劑除去苯，得到純度高于95%的環(huán)戊烷合格產(chǎn)品。上述步驟(2)和(3)也可以交換順序，即先在空速為0. 5-2h_l，溫度為20_50°C的條件下通過選自硅膠、活性炭和13X分子篩中的一種或多種微孔吸附劑除去苯，再在相同的溫度和空速下通過選自IOX分子篩、5A分子篩和ZSM-5分子篩中的ー種或多種分子篩吸附劑除去雜質正己烷，得到純度高于95%的環(huán)戊烷合格產(chǎn)品。本發(fā)明的特點是無化學反應、エ藝流程簡單、成本低廉，是不同于石化產(chǎn)品生產(chǎn)環(huán)戊烷的新技術，開辟了焦化產(chǎn)品生產(chǎn)環(huán)戊烷的新路線。


圖I是采用本發(fā)明方法從非芳烴油提取分離環(huán)戊烷的ー套優(yōu)選裝置的示意圖，其中附圖標記表示I-非芳烴油儲罐；
2-輸液泵；3-精餾塔；4-輸液泵；5-除正己烷吸附塔；6-輸液泵；7—除苯吸附塔；8—環(huán)戊烷儲罐。
具體實施方式
·圖I顯示了采用本發(fā)明方法從非芳烴油提取分離環(huán)戊烷的ー套優(yōu)選裝置，其包括儲罐1，用于存貯非芳烴油；精餾塔3，用于精餾非芳烴油得到環(huán)戊烷粗品；吸附塔5，用于吸附除去正己烷；吸附塔7，用于吸附除去苯；儲罐8，用于存貯環(huán)戊烷產(chǎn)品；以及輸液泵2、4和6。精餾塔3還包括連接在塔底的再沸器和在塔頂?shù)睦淠?。實施例非芳烴油來自煤化工副產(chǎn)品，購自邢臺旭陽煤化工公司。IOX分子篩為八面型鈣X型分子篩，購自國藥集團北京試劑公司。5A分子篩為方鈉型鈣A分子篩，購自國藥集團北京試劑公司。ZSM-5分子篩為絲光型高硅分子篩，購自國藥集團北京試劑公司。硅膠為粗孔硅膠，購自國藥集團北京試劑公司?；钚蕴繛槊嘿|類活性炭，購自國藥集團北京試劑公司。13X分子篩為八面型鈉X型分子篩，購自國藥集團北京試劑公司。實施例I :用輸液泵2將儲罐I中的非芳烴油以10kg/h的流速加入精餾塔3中，塔釜溫度控制在78°C，待塔頂溫度穩(wěn)定后以回流比為10:1采出環(huán)戊烷粗產(chǎn)品，用輸液泵4將環(huán)戊烷粗產(chǎn)品以3kg/h的流速，在25°C溫度下通過吸附塔5，吸附塔5內裝填IOX分子篩吸附劑，裝填量為I. 5kg，再用輸液泵6將環(huán)戊烷粗產(chǎn)品以3kg/h的流速，在25°C溫度下通過吸附塔7，吸附塔7內裝填微孔吸附劑硅膠，裝填量為2kg，最后在儲罐8中得到純度為99. 2%的環(huán)戊燒廣品。實施例2 用輸液泵2將儲罐I中的非芳烴油以10kg/h的流速加入精餾塔3中，塔釜溫度控制在78°C，待塔頂溫度穩(wěn)定后以回流比為10:1采出環(huán)戊烷粗產(chǎn)品，用輸液泵4將環(huán)戊烷粗產(chǎn)品以3kg/h的流速，在25°C溫度下通過吸附塔5，吸附塔5內裝填5A分子篩吸附劑，裝填量為I. 5kg，再用輸液泵6將環(huán)戊烷粗產(chǎn)品以3kg/h的流速，在25°C溫度下通過吸附塔7，吸附塔7內裝填微孔吸附劑硅膠，裝填量為2kg，最后在儲罐8中得到純度為98. 3%的環(huán)戊烷
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)PR o實施例3 用輸液泵2將儲罐I中的非芳烴油以10kg/h的流速加入精餾塔3中，塔釜溫度控制在78°C，待塔頂溫度穩(wěn)定后以回流比為10:1采出環(huán)戊烷粗產(chǎn)品，用輸液泵4將環(huán)戊烷粗產(chǎn)品以3kg/h的流速，在25°C溫度下通過吸附塔5，吸附塔5內裝填ZSM-5分子篩吸附劑，裝填量為I. 5kg，再用輸液泵6將環(huán)戊烷粗產(chǎn)品以3kg/h的流速，在25°C溫度下通過吸附塔7,吸附塔7內裝填微孔吸附劑硅膠，裝填量為2kg，最后在儲罐8中得到純度為97. 2%的環(huán)戍燒廣品。實施例4 吸附塔7內裝填微孔吸附劑活性炭，其他條件同實施例1，最后在儲罐8中得到純度為98. 6%的環(huán)戊烷產(chǎn)品；實施例5 吸附塔7內裝填微孔吸附劑活性炭，其他條件同實施例2，最后在儲罐8中得到純度為97. 9%的環(huán)戊烷產(chǎn)品；實施例6 吸附塔7內裝填微孔吸附劑活性炭，其他條件同實施例3，最后在儲罐8中得到純度為96. 9%的環(huán)戊烷產(chǎn)品；實施例7 吸附塔7內裝填微孔吸附劑13X分子篩，其他條件同實施例1，最后在儲罐8中得到純度為98. 2%的環(huán)戊烷產(chǎn)品；實施例8 吸附塔7內裝填微孔吸附劑13X分子篩，其他條件同實施例2，最后在儲罐8中得到純度為97. 3%的環(huán)戊烷產(chǎn)品；實施例9 吸附塔7內裝填微孔吸附劑13X分子篩，其他條件同實施例3，最后在儲罐8中得到純度為95. 8%的環(huán)戊烷產(chǎn)品。表I總結了上述實施例中采用的分子篩吸附劑和微孔吸附劑以及最終所得產(chǎn)品的純度。表I
權利要求
1.一種從非芳烴油中提取分離環(huán)戊烷的方法，該方法包括 (1)從非芳烴油中精餾提取得到環(huán)戊烷粗品； (2)用分子篩吸附劑吸附環(huán)戊烷粗品中的雜質正己烷；和 (3)采用微孔吸附劑吸附環(huán)戊烷粗品中的雜質苯， 或者上述步驟(2 )和(3 )交換順序。
2.根據(jù)權利要求I所述的方法，其中步驟(I)中所述的精餾以間歇或連續(xù)方式進行，優(yōu)選采用連續(xù)精餾方式進行。
3.根據(jù)權利要求I所述的方法，其中步驟(I)中所述的精餾所用塔板數(shù)為22飛O，優(yōu)選為26-45，更優(yōu)選為28-40。
4.根據(jù)權利要求I所述的方法，其中步驟(I)中所述的精餾塔釜溫度為70-85°C，優(yōu)選70-80°C，更優(yōu)選為 78°C。
5.根據(jù)權利要求I所述的方法，其中步驟(I)中所述的精餾回流比為8:1以上，優(yōu)選為8 廣40:1，更優(yōu)選為8: f 15:1，最優(yōu)選為10:1。
6.根據(jù)權利要求I所述的方法，其中步驟(2)中所述的分子篩吸附劑為選自IOX分子篩、5A分子篩和ZSM-5分子篩的一種或多種。
7.根據(jù)權利要求I所述的方法，其中步驟(3)中所述的微孔吸附劑為選自硅膠、活性炭和13X分子篩中的一種或多種。
8.根據(jù)權利要求I所述的方法，其中步驟(2)和(3)中吸附的空速控制在0.附的溫度為10-50°C，優(yōu)選為20-50°C，更優(yōu)選的溫度為25°C。
9.一種從非芳烴油中提取分離環(huán)戊烷的方法，包括如下步驟 (1)以非芳烴油為原料，采用塔板數(shù)為40的精餾塔精餾分離，塔釜溫度控制在70-80°C，回流比為10:1，塔頂?shù)玫郊兌葹?2-94%的環(huán)戊烷粗品； (2)將環(huán)戊烷粗品在空速為0.5-211'溫度為20-50°C的條件下通過選自IOX分子篩、5A分子篩和ZSM-5分子篩中的一種或多種分子篩吸附劑除去雜質正己烷； (3)在與步驟(2)相同的溫度和空速下通過選自硅膠、活性炭和13X分子篩中的一種或多種微孔吸附劑除去苯，得到純度高于95%的環(huán)戊烷合格產(chǎn)品； 或者上述步驟(2 )和(3 )交換順序。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種從非芳烴油中提取分離環(huán)戊烷的方法，該方法包括(1)從非芳烴油中精餾提取得到環(huán)戊烷粗品；(2)用分子篩吸附劑吸附環(huán)戊烷粗品中的雜質正己烷；和(3)采用微孔吸附劑吸附環(huán)戊烷粗品中的雜質苯。所述方法無化學反應、工藝流程簡單、成本低廉，是不同于石化產(chǎn)品生產(chǎn)環(huán)戊烷的新技術，開辟了焦化產(chǎn)品生產(chǎn)環(huán)戊烷的新路線。
文檔編號C07C7/12GK102786374SQ201210200639
公開日2012年11月21日 申請日期2012年6月14日 優(yōu)先權日2012年6月14日
發(fā)明者孫長江, 張新志, 張英偉, 郗少杰 申請人:北京旭陽化工技術研究院有限公司