碳四分離循環(huán)溶劑中雜質(zhì)的產(chǎn)生機(jī)理及控制方法研究.pdf

1、近年來，碳四餾分的綜合利用越來越受到化工行業(yè)的重視。碳四餾分的應(yīng)用多數(shù)需要進(jìn)行碳四餾分的分離，分離的主要目的是將碳四餾分中的丁烷與丁烯分開，分別加以應(yīng)用。目前國內(nèi)碳四分離裝置普遍采用萃取精餾工藝，在多種萃取精餾工藝中，以N-甲酰嗎啉與甲乙酮混合溶劑萃取精餾分離碳四烯烴與烷烴的工藝應(yīng)用最為廣泛。
　　然而該技術(shù)的應(yīng)用過程中發(fā)現(xiàn)，循環(huán)溶劑中會(huì)逐漸產(chǎn)生一些雜質(zhì)。通過分析可知雜質(zhì)的種類很多，有甲醇、甲基叔丁基醚、C8烴類、高聚物等。這些雜

2、質(zhì)產(chǎn)生的機(jī)理很清晰，也比較容易解決，但在部分企業(yè)的生產(chǎn)裝置中發(fā)現(xiàn)同一種未知雜質(zhì)，這種未知雜質(zhì)在個(gè)別企業(yè)的溶劑中積累速度很快。隨著這種雜質(zhì)的積累，溶劑的選擇性下降，分離效率降低，國內(nèi)外對(duì)該工藝中出現(xiàn)的未知雜質(zhì)問題沒有研究報(bào)道。基于此背景下，本文對(duì)該工藝中的未知雜質(zhì)進(jìn)行了光譜分析，確認(rèn)其結(jié)構(gòu)，然后模擬工業(yè)條件合成出雜質(zhì)并研究了雜質(zhì)的產(chǎn)生機(jī)理，研究了影響雜質(zhì)產(chǎn)生速率的因素，提出了控制雜質(zhì)產(chǎn)生速率的方法。具體研究內(nèi)容如下：
　?。?）循環(huán)

3、溶劑中未知雜質(zhì)的結(jié)構(gòu)鑒定：采用精餾裝置對(duì)來自企業(yè)的貧溶劑進(jìn)行精餾分離，將未知雜質(zhì)純度提純到98.5％。通過紅外光譜、核磁共振氫譜、核磁共振碳譜、氣質(zhì)聯(lián)用儀對(duì)提純后的未知雜質(zhì)進(jìn)行結(jié)構(gòu)分析，最終確定該未知雜質(zhì)為N-仲丁基嗎啉，其化學(xué)式為C8H17 NO。
　?。?）循環(huán)溶劑中N-仲丁基嗎啉產(chǎn)生機(jī)理分析：在沒有催化劑的條件下，模擬工業(yè)裝置條件合成N-仲丁基嗎啉，結(jié)合碳四分離工藝及參照文獻(xiàn)資料進(jìn)行了大量的研究試驗(yàn)。研究表明循環(huán)溶劑中的N-

4、仲丁基嗎啉是由N-甲酰嗎啉、水與甲乙酮反應(yīng)產(chǎn)生。其產(chǎn)生機(jī)理是在有水存在的條件下，N-甲酰嗎啉高溫易水解，水解產(chǎn)物為嗎啉與甲酸，嗎啉與甲乙酮在酸性條件下反應(yīng)生成烯胺，這種烯胺化學(xué)性質(zhì)不穩(wěn)定，容易與甲酸發(fā)生還原反應(yīng)，產(chǎn)生N-仲丁基嗎啉。
　?。?）控制雜質(zhì)產(chǎn)生速率的方法研究：模擬工業(yè)裝置條件，研究溶劑含水量、反應(yīng)溫度、溶劑pH這三方面因素對(duì)N-仲丁基嗎啉的影響。研究表明隨著溶劑中含水量的增加，反應(yīng)后溶劑中N-仲丁基嗎啉的含量不斷升高，