異戊二烯的生產(chǎn)技術(shù)現(xiàn)狀及市場分析

繆淑琴　謝桂輝

摘 要：異戊二烯是生產(chǎn)異戊橡膠的主要原料之一，其消耗量占異戊二烯總量的95%。世界各國對異戊二烯的需求量極大。我國生產(chǎn)異戊二烯的方法主要是從熱裂解制備乙烯的中間產(chǎn)物中提取，分離方法主要有抽提法、合成法及萃取精餾法等。而國外生產(chǎn)異戊二烯的方法還有脫氫法，分別為一步脫氫法和兩步脫氫法，且兩步脫氫法已實現(xiàn)工業(yè)化。

關(guān)鍵詞：異戊二烯;抽提法;合成法;脫氫法

0 引言

異戊二烯又稱2-甲基-1，3-丁二烯，是一種無色有刺激性氣味的液體，具有熔點低、沸點低，不溶于水，微溶于苯，易溶于乙醇和乙醚等性質(zhì)。

目前，工業(yè)上主要利用異戊二烯制備丁苯橡膠和順式聚異戊二烯橡膠，異戊二烯可通過高溫裂解石油氣制取，或由異戊烷、異戊烯等脫氫制取。異戊二烯在各個工業(yè)化國家具有較好的市場前景，本文將對異戊二烯的生產(chǎn)技術(shù)及市場前景展開闡述。

1 異戊二烯的生產(chǎn)技術(shù)

1.1 異戊二烯的分離技術(shù)

異戊二烯是裂解碳五餾分中價值最高的主要成分之一，其分離方法有萃取精餾法和共沸精餾法，萃取精餾的基本原理是依據(jù)碳五餾分中各成分對萃取劑的溶解度不同而改變各組分的相對揮發(fā)度，從而利用精餾分離的方法得到異戊二烯產(chǎn)品。工業(yè)上萃取精餾的方法主要有DMF法、乙腈法（CAN）、N-甲基吡咯烷酮法、苯胺法及二甲基亞砜等方法[2]。

1.1.1 DMF萃取精餾法

DMF法是目前國內(nèi)使用最廣泛的一種方法，我國對C5餾分分離技術(shù)的研究始于20世紀70年代初，由中國石化北京化工研究院等多家單位進行開發(fā)研究，于1992年在中國上海石油化工股份有限公司建成了國內(nèi)第一套25kt/a DMF法分離異戊二烯的示范裝置[1]。經(jīng)過多次改進提升，于2009年又在該廠建成了150kt/a的分離裝置。DMF法萃取分離的工藝流程主要包括原料預(yù)處理工段、第一萃取精餾工段、第二萃取精餾工段、間戊二烯、環(huán)戊二烯的精制工段、萃取劑的回收與精制等工段[6]。經(jīng)過比較分析，DMF萃取精餾法的選擇性、轉(zhuǎn)化率均高于其他分離方法，可以得到高純度的異戊二烯。

1.1.2 乙腈萃取精餾法

乙腈萃取分離法是目前國外使用最多的方法之一，日本合成橡膠公司、ExxobMobil、Shell等公司均成功開發(fā)了乙腈分離法生產(chǎn)異戊二烯的生產(chǎn)工藝，并建成工業(yè)化裝置投入生產(chǎn)[4]。在國內(nèi)，吉林有限責任公司首先開發(fā)了成套的CAN萃取分離技術(shù)，并完成了250kt/a的工藝軟件包的編制工作[3]，但該工藝在我國仍未實現(xiàn)工業(yè)化。該工藝的分離流程與DMF法的分離流程相似，但是，由于乙腈組分的沸點比二甲基甲酰胺的沸點低81.7℃，因此，在CAN萃取精餾塔中的操作溫度比在DMF精餾塔中的操作溫度低3040℃。且CAN萃取精餾分離法的操作成本低，消耗的能量少，故CAN萃取分離法更為經(jīng)濟。此外，CAN法的運行周期較長。

1.1.3 共沸精餾法

C5餾分中包含的各組分的沸點均較低，且各組分沸點相近，其中異戊二烯和正戊烷可以形成共沸物，共沸物的溫度可達33.6℃，共沸物中含有73%異戊二烯， 27%正戊烷。共沸精餾法最早是由美國固特異公司開發(fā)，可以得到異戊二烯和正戊烷的共沸物[3]，但該工藝流程在國外仍未見報道。共沸精餾分離法具有工藝流程簡單，能耗低等優(yōu)點。但是該工藝對設(shè)備強度的要求較高且產(chǎn)品的分離純度較低。

1.2 異戊二烯的合成技術(shù)

合成法主要包括丙烯二聚法和乙炔--丙酮法。其中，丙烯二聚法反應(yīng)可分為丙烯二聚反應(yīng)、異構(gòu)化反應(yīng)和脫甲基反應(yīng)等[8]。該生產(chǎn)方法對原料的純度要求不高，一般有40%的丙烯就能夠滿足生產(chǎn)要求。這種生產(chǎn)方法的第一步反應(yīng)中丙烯轉(zhuǎn)化率可以達到60%95%，異戊二烯收率可以達到95%;第二步反應(yīng)中異戊二烯的收率可以達到90%[9]。異戊二烯的收率以原料計為70%，最終產(chǎn)品含量可以達到99%[7]。是一種較好的合成異戊二烯的方法。

1.3 異戊二烯脫氫技術(shù)

1.3.1 一步脫氫法制備異戊二烯

異戊烷一步脫氫法生產(chǎn)異戊二烯最早是由美國德利公司研發(fā)的，該工藝方法已從實驗室階段過渡到了試驗階段，但至今仍未實現(xiàn)工業(yè)化[2]。其工藝流程主要含有原料工段、正戊烷異構(gòu)化工段、異戊烷一步脫氫工段、異戊二烯分離與精制等工段。一步脫氫反應(yīng)對催化劑的要求極高，一步脫氫反應(yīng)的溫度可以達到630℃左右，因此所選催化劑的極限溫度應(yīng)該高于630℃，保證催化劑的穩(wěn)定性。該工藝流程較兩步脫氫法簡單，可以減生產(chǎn)設(shè)備，節(jié)約設(shè)備成本及固定投資等。經(jīng)研究分析，該生產(chǎn)方法的選擇性為32%，產(chǎn)品收率僅為28%[6]，產(chǎn)品純度較低，故該生產(chǎn)工藝還未實現(xiàn)工業(yè)化。

1.3.2 兩步脫氫法制備異戊二烯

異戊烷兩步脫氫法制備異戊二烯僅在前蘇聯(lián)時期建成了6000kt/a的生產(chǎn)裝置。異戊烷兩步脫氫法的生產(chǎn)工藝與一步脫氫的生產(chǎn)流程相近。相比一步脫氫法，兩步脫氫法具有生產(chǎn)工藝復(fù)雜，反應(yīng)設(shè)備多，生產(chǎn)成本高，選擇性低，產(chǎn)品純度低等缺點。目前，兩步脫氫法生產(chǎn)異戊二烯工藝已實現(xiàn)工業(yè)化。

2 異戊二烯的國內(nèi)外市場現(xiàn)狀

目前，在國內(nèi)異戊二烯是生產(chǎn)合成丁基橡膠、異戊橡膠、SIS等產(chǎn)品的主要原料。這三種產(chǎn)品占異戊二烯消耗量總量的95%。近幾年，由于國內(nèi)市場天然橡膠供不應(yīng)求，自給率降至20%左右，使天然橡膠的市場價格持續(xù)上升，異戊橡膠代替天然橡膠已具備市場價格優(yōu)勢[5]。為了滿足國內(nèi)異戊橡膠生產(chǎn)的需求及天然橡膠的供給，在今后幾年，我國將計劃建設(shè)多套生產(chǎn)異戊橡膠的生產(chǎn)裝置，另外，隨著我國乙烯工業(yè)的快速發(fā)展，乙烯工業(yè)已成為僅次于美國第二的產(chǎn)業(yè)大國，碳五餾分資源也隨著豐富，這為生產(chǎn)異戊二烯提供了可靠的資源保障。因此，在國內(nèi)異戊二烯的市場前景較為樂觀。在國外，美國、日本裂解C5餾分的利用率極高，可以達到70%和80%。據(jù)統(tǒng)計，國外異戊二烯的總生產(chǎn)能力已超過2萬t/a，C5資源的利用已成為一種新的全球商機。因此，在國內(nèi)外異戊二烯的需求量都比較大，原料來源較為廣泛，異戊二烯具有較為樂觀的生產(chǎn)市場前景。

3 總結(jié)

異戊二烯作為重要的化工原料，主要是從裂解的C5餾分中提取的。目前，異戊二烯被分離出來后主要用來生產(chǎn)合成橡膠及一些精細化工品。隨著國內(nèi)外異戊二烯產(chǎn)業(yè)的不斷發(fā)展和應(yīng)用領(lǐng)域的不斷拓展，因此，增加異戊二烯的產(chǎn)量迫在眉睫。本文通過對生產(chǎn)異戊二烯方法的比較，最終從選擇性、轉(zhuǎn)化率、產(chǎn)品純度等多方面考慮，生產(chǎn)異戊二烯最經(jīng)濟可行的方法為DMF萃取精餾法。

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作者簡介：

繆淑琴（1997- ），女，漢族，籍貫：甘肅省白銀市，學(xué)歷：本科，蘭州理工大學(xué)。