進展到清明節左右，小夥伴們的模擬往往進入攻堅階段，n年前看著票圈的同學攜對象踏青，自己卻在擼Aspen的情景還歷歷在目。在碳五資源利用過程中，異戊二烯是重要的產品或者中間體，其分離過程設置的合理性和優化程度直接影響產品質量和過程能耗等關鍵生產指標，對該過程工藝進行模擬和對比，能夠體現化工設計中嚴謹、認真的設計態度。
異戊二烯常溫下是一種無色易揮發、刺激性油狀液體，不溶於水，溶於苯，易溶於乙醇、乙醚和丙酮，與空氣形成爆炸性混合物，爆炸極限大於1.6％。因含共軛雙鍵，異戊二烯的化學性質活潑，容易自身聚合或與別的不飽和化合物共聚合，能與許多物質發生反應生成新的化合物[1]。
異戊二烯分子結構圖
碳五餾分組分複雜，且有共沸物，其分離一般採用萃取精餾的方式，其萃取劑優化的思路有兩種：1.烷烴與極性太強的溶劑的互溶性一般較差，故可以向溶解性較好的溶劑內加入極性更強的溶劑以增大相對揮發度；2.在極性溶解性都比較好的溶劑中加入一些具有氫鍵酸度的溶劑亦增加正戊烷與異戊二烯的相對揮發度。根據萃取劑不同，可以將萃取過程劃分為N,N-二甲基甲醯胺(DMF)法、乙腈(ACN)法和N-甲基吡咯烷酮(NMP)法等[2]。
DMF法最初由日本瑞翁公司開發成功，於1972年工業化生產，同時這也是國內異戊二烯實現工業化的唯一方法(截止2016年)。C5原料與溶劑在塔內經充分接觸後，從塔頂蒸出戊烷和戊烯餾分，塔頂二烯烴和溶劑進入第一解吸塔，從塔頂蒸出的二烯烴送至精餾塔，塔釜分出1,3－戊二烯和環戊二烯，從塔頂分出的粗異戊二烯再經第二萃取塔、第二解吸塔、第二精餾塔，最後得到純度為99.5%的聚合級異戊二烯產品。該方法的主要特點是溶劑DMF對異戊二烯的溶解度較大、選擇性較好、毒性較低，不與裂解C5組分生成共沸組分。
DMF法模擬流程圖[3]
CAN法由日本合成橡膠、埃克森美孚等公司均分別成功開發，是國外廣泛採用的分離工藝，其原理與DMF法相同，技術相似，只是在操作或流程上稍有差異。該方法溶劑乙腈原料豐富，價格低廉，但異戊二烯純度不高，要滿足聚合級異戊二烯的生產要求，則生產過程複雜，生產成本大幅度提高。
ACN生產聚合級異戊二烯流程圖[4]
NMP法由德國BASF公司最先開發，採用NMP預洗方式除去環戊二烯、1,3－戊二烯和2－丁炔，隨後又進行了工藝改進。該工藝過程採用一次萃取精餾，一次汽提，異戊二烯收率可以達到97%以上。該方法的優點是工藝流程相對比較簡單，溶劑毒性小，能耗較低，可避免二烯烴聚合反應的發生，缺點是異戊二烯純度較低。
NMP法流程圖[5]
以上工藝流程供大家對比分析，也希望有小夥伴按照萃取劑優化思路拓展出性能更加優異的萃取劑，「春來草自青」，勝利就在前方！
[1] 常慧, 曹強. 異戊二烯製備及精製技術概述[J]. 石油化工技術與經濟, 2016(6).[2] 呂世軍. C5餾分分離新工藝的基礎研究和萃取劑的選擇與優化研究[D]. 天津大學, 2007.[3] 路國偉, 雲志, 李大學, et al. 碳五分離中碳五循環量對能耗影響的模擬計算[J]. 化學工程, 2012, 40(3):63-66.[4] 白巖. 碳五餾分ACN法分離聚合級異戊二烯技術研究[D].北京化工大學,2016.[5] 李東風, 馬立國, 程建民, et al. 一種裂解碳五餾分的分離方法.