[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和一种制备丁二烯的装置。根据本发明，当通过丁烯的氧化脱氢制备丁二烯时，与使用氮气作为稀释气体并且使用吸收方法从反应产物中分离丁二烯的常规方法不同，丁烷用作稀释气体并且使用利用低温制冷剂或冷却水使丁二烯液化并从反应产物中分离的冷凝方法。另外，使用从在冷凝过程中产生的上部料流中回收所有的烃的吸收方法，从而使烃的损失最小化。因此，本发明的方法和装置可以提供高纯度的丁二烯，同时降低原料成本、生产成本和能量消耗，从而提高工艺的经济效率。

技术领域

[相关申请的交叉引用]

本申请要求2016年12月29日在韩国知识产权局提交的韩国专利申请No.10-2016-0182326的优先权，该申请的公开内容通过引用并入本说明书中。

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高纯度的丁二烯的方法，该方法通过提高生产率同时降低能量消耗和原料成本能够提高工艺的经济效率。

背景技术

丁二烯是一种重要的化学品，被用作各种石化产品的中间体，其需求和价值在石化市场上逐渐增加。

丁二烯可以通过石脑油裂解从C4馏分中提取，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，并且从丁烯中除去两个氢以生成丁二烯。在这种情况下，由于反应而生成的水是稳定的。因此，该方法在动力学上非常有利。另外，由于氧化脱氢是不同于直接脱氢的放热反应，因此，与直接脱氢相比，即使在低反应温度下也可以以高收率得到丁二烯。因此，使用通过丁烯的氧化脱氢制备丁二烯的方法，能够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，除了原料之外，还添加氮气、水蒸气等作为用于降低由于氧气而引起的爆炸风险并且用于除去反应热的稀释气体。当从包含稀释气体、轻质气体种类(COx、O₂等)、烃等的反应产物中分离烃时，可以使用从反应产物中吸收烃的方法和通过冷却反应产物而使烃液化的方法。其中，主要使用吸收方法。在液化方法的情况下，由于反应产物中存在的稀释气体、轻质气体种类等，液化需要非常低的温度的制冷剂。这增加设备成本、运行成本和能量消耗，这会降低工艺的经济效率。因此，优选吸收方法。

在这方面，在图1中描述用于制备丁二烯的常规装置和制备丁二烯的常规方法。

参考图1，常规装置包括氧化脱氢反应部110，负责从包含丁烯、氧气(O₂)、水蒸气和稀释气体(氮气)的反应原料制备包含丁二烯的反应产物；冷却分离部120，负责从通过氧化脱氢得到的反应产物中除去水；吸收分离部130，负责从除去水的氧化脱氢反应产物中分离丁二烯或包含丁二烯的C4混合物和烃；以及纯化部140，负责由在吸收分离部130中分离的包含丁二烯的料流纯化丁二烯。

氧化脱氢反应部110可以在铁酸盐催化剂或钼酸铋催化剂的存在下，在等温或绝热条件下，使包含丁烯、氧气(O₂)、水蒸气、稀释气体(N₂)和在纯化部中回收的未反应的丁烯的反应原料反应来操作。

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1示出了在吸收分离部130中仅选择性地吸收和分离丁二烯的一个实例。然而，在吸收分离部130中，仅从除去水的反应产物中选择性地吸收丁二烯，或者可以使用溶剂吸收包括C4混合物的所有的烃。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，能够吸收包括C4混合物的所有的烃的溶剂的具体实例可以包括甲苯、二甲苯等。在吸收分离部130中，用作稀释气体的COx、O₂和N₂全部被焚烧，或者在一些情况下，其一部分在反应部中被回收并再利用，并且其余部分被焚烧。