[发明专利]制备丁二烯的方法

说明书

本发明涉及一种制备丁二烯的方法及制备丁二烯的装置。根据本发明，由于使用丁烷作为稀释气体，通过冷却和冷凝可以容易地分离C4混合物和气体产物，因此，具有如下效果：提供可以确保工艺的经济效率如降低能量和原料成本以及提高生产率并且可以确保高纯度丁二烯的制备丁二烯的方法及制备丁二烯的装置。

技术领域

[相关申请的交叉引用]

本申请要求于2016年12月29日在韩国知识产权局提交的韩国专利申请No.10-2016-0182471的优先权，这项申请的公开内容通过引用全部并入本说明书中。

本发明涉及一种制备丁二烯的方法。更具体地，本发明涉及一种制备丁二烯的方法，该方法可以通过能够提高生产率同时降低能耗和原料成本的经济有效的工艺制备高纯度丁二烯。

背景技术

丁二烯，一种重要的基础馏分，用作各种石化产品的中间体，在石化市场上其需求和价值正在逐渐增加。

丁二烯可以通过石脑油裂解从C4馏分中萃取或者通过丁烯的直接脱氢或氧化脱氢得到。

其中，根据通过丁烯的氧化脱氢制备丁二烯的方法，使用氧气作为反应物，并且从丁烯中脱除两个氢以生成丁二烯。在这种情况下，由该反应生成的水是稳定的。因此，该方法在热力学上非常有利。此外，与直接脱氢不同，由于氧化脱氢是放热反应，因此与直接脱氢相比，甚至可以在低反应温度下以高产率获得丁二烯。因此，使用通过丁烯的氧化脱氢制备丁二烯的方法，可以有效地满足对于丁二烯的增长的需求。

此外，根据通过丁烯的氧化脱氢制备丁二烯的方法，除原料外，添加氮气、水蒸气等作为稀释气体用于降低由氧气引起的爆炸风险和用于除去反应热的目的。然而，当使用液化烃的工艺从包含氮气和超低温气体的反应产物中分离包含丁二烯的烃时，需要超低温制冷剂，这导致成本的过度增加。

因此，其中使用溶剂的吸收工艺主要用于分离烃。在这方面，图1a和图1b包括用于说明制备丁二烯的常规装置以及制备丁二烯的常规方法的示意图。

参照图1a和图1b，所述常规装置可以包括冷却分离部120，负责从包含丁二烯的C4混合物和气体产物组成的氧化脱氢反应产物中分离水，所述氧化脱氢反应产物通过供给到氧化脱氢反应部110中的包含氧气(O₂)、水蒸气和稀释气体(N₂)的反应原料的氧化脱氢得到；吸收分离部130，负责从分离出水的氧化脱氢反应产物中分离CO_x、O₂和用作稀释气体的N₂；以及提纯部140，负责从除了在所述吸收分离部130中分离的CO_x、O₂和用作稀释气体的N₂外的包含丁二烯的料流中分离丁二烯。在这种情况下，在所述吸收分离部130中，可以使用能够吸收丁二烯、未反应的丁烯以及原料中包含的丁烷的溶剂或者能够选择性地吸收丁二烯的溶剂。

所述氧化脱氢反应部110可以在等温或绝热条件下操作，在这种情况下，使用包含丁烯、氧气(O₂)、水蒸气和正丁烷的气体作为反应原料并且使用铁酸盐催化剂作为催化剂，其中，正丁烷是在所述提纯部中分离丁二烯后剩余的残留物并且被再次供给到所述氧化脱氢反应部中。

所述冷却分离部120可以通过骤冷型直接冷却系统(骤冷器)或间接冷却系统来操作。

图1a和图1b示出在所述吸收分离部130中选择性地吸收/分离丁二烯的实例。然而，所述吸收分离部130还可以根据吸收方式使用能够从分离出水的反应产物中选择性吸收丁二烯的溶剂，或能够吸收包含C4混合物的全部烃的溶剂来操作。能够选择性地吸收丁二烯的溶剂的具体实例可以包括乙腈(ACN)、N-甲基吡咯烷酮(NMP)、二甲基甲酰胺(DMF)等，能够吸收包含C4混合物的全部烃的溶剂的具体实例可以包括甲苯、二甲苯等。在所述吸收分离部130中，CO_x、O₂、用作稀释气体的N₂被焚烧。