一种生产系列高纯度异构烷烃的方法与流程

本发明涉及煤间接液化领域，具体为高纯度异构烷烃的生产工艺。

背景技术：

异构烷烃拥有较强的溶解能力，且具备无色、无味、无毒等特点，在气雾剂、冲压油、清洗、油漆、油墨等行业有较广泛应用。但是，高品质的异构烷烃溶剂油，我国主要依赖于进口。

目前纯异构烷烃市场以埃克森美孚的isopar系列和日本出光的ip系列为主，这两家的工艺主要是以混合c4为原料低聚后加氢饱和切割的馏分，目前中国每年进口约2万吨，其中埃克森美孚约1万吨，日本出光约8000吨，其他2000吨，由于进口产品价格高，约在9000元以上，主要应用于日化产品，高档油漆等高端领域。埃克森美孚的isopar系列和日本出光的ip系列的异构烷烃纯度虽然较高，但是其中均含有环烷烃，对人体和环境危害较大，而且影响性能和产品应用。

美孚石油公司(cn1279708a)还公开了通过费托合成、费托合成蜡加氢异构化和催化脱蜡步骤的组合使低价值的天然气转化成优质润滑油基础油，得到的润滑油基础油主要含有正常沸点为370℃的异构烷烃组分，液体烃类组合物含有＜0.1％芳烃、＜20pppmw含氮化合物、＜20ppmw含硫化合物以及低浓度的环烷烃。但是工艺较为复杂，成本高，而且产品杂质含量也较高。

中国石油化工股份有限公司(cn101921621b)公开了一种异构烷烃溶剂油的生产方法，原料油包括减压馏分油或溶剂精制脱沥青油，原料与氢气首先进入加氢处理反应区进行加氢处理，加氢处理产物进行气液分离，得到的液相为硫、氮含量很低的加氢处理含蜡油，以该加氢处理含蜡油为原料，与氢气混合进入加氢异构化反应区，加氢异构反应流出物直接进入加氢补充精制反应区，进一步脱除烯烃及芳烃杂质；加氢补充精制反应区反应流出物经气液分离，液体产物经精馏后得到各种馏分范围的异构烷烃溶剂油产品。采用的原料中环烷烃和芳烃含量高，生产的异构烷烃溶剂油产品馏程范围宽，纯度低，芳烃含量达到0.05％。

华东理工大学(cn102585887a)公开了将石脑油吸附分离的方法，得到了富含非正构烃的脱溶剂吸余油，非正构烃的含量为90％-100％，非正构烃包括异构烷烃、环烷烃和芳烃。

国内企业异构烷烃生产能力较差，产量小，品种少，纯度低，而且普遍芳烃含量较高(≤0.1％)，对人体和环境危害大。

费托合成产物通常含有少量环烷烃，如cn105505347a公开的费托合成油中含有少于10％的9至20碳原子的环烷烃；cn106255740a公开的费-托衍生的气油含有0-2wt％范围的环烷烃。

生产高纯度异构烷烃的原料中含有环烷烃对生产工艺和最终产品性能均具有不利的影响。

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题是提供一种系列高纯度异构烷烃的生产工艺，可以同时生产多种异构烷烃产品，品种多，产量大，纯度和芳烃含量达到国际领先水平，且不含环烷烃，无害。采用的原料中不含环烷烃，生产工艺简单，分子筛吸附效率高，系统能耗低。

本发明的技术方案为：

一种生产高纯度异构烷烃的方法，将原料经过脱轻塔脱轻、脱重塔脱重、分子筛吸附塔分离，得到异构烷烃抽余液，将异构烷烃抽余液通入异构烷烃分离塔一，塔顶得到闪点＞45℃的异构烷烃产品，从异构烷烃分离塔一侧线塔盘抽出物流进入异构烷烃侧线汽提塔，塔顶汽提蒸汽返回异构烷烃分离塔一，塔底得到闪点＞61℃的异构烷烃产品，异构烷烃分离塔一的塔底出料进入异构烷烃分离塔二，塔顶得到闪点＞80℃的异构烷烃产品，塔底得到闪点＞95℃的异构烷烃产品。

异构烷烃分离塔一的塔顶压力0.08-0.11mpa，塔底压力0.12-0.15mpa，塔顶温度198-210℃，塔底温度270-290℃。

异构烷烃分离塔二的塔顶压力8-13kpa(a)，塔底压力14-19kpa(a)，塔顶温度135-150℃，塔底温度180-195℃。

异构烷烃侧线汽提塔的塔顶压力0.09-0.12mpa，塔底压力0.10-0.13mpa，塔顶温度200-220℃，塔底温度205-225℃。

分子筛吸附工艺中，分子筛料进料温度176-180℃，吸附室底压力2.2-2.5mpa，脱附剂进料温度176-180℃，冲洗液进料温度176-180℃，吸附室温度176-180℃。

闪点＞45℃的异构烷烃产品、闪点＞61℃的异构烷烃产品、闪点＞80℃的异构烷烃产品和闪点＞95℃的异构烷烃产品均不包含环烷烃，芳烃含量均＜50ppm。

闪点＞45℃的异构烷烃产品、闪点＞61℃的异构烷烃产品、闪点＞80℃的异构烷烃产品和闪点＞95℃的异构烷烃产品的重量比为(1-2)∶(1-2)∶(1-2)∶(1-2)。各种产品产量均衡。

本发明采用了特定正构烷烃和异构烷烃比例的原料，具体包括第一费托粗液蜡、第二费托粗液蜡、第三费托粗液蜡和/或第四费托粗液蜡。原料中还可以包括正构稳定轻烃。

原料中，c5-c9正构烷烃∶c5-c9异构烷烃＝(2-5)∶1，优选为3∶1，c10-c13正构烷烃∶c10-c13异构烷烃＝(0.8-1)∶1，优选为0.9∶1，c14-c16正构烷烃∶c14-c16异构烷烃＝(1-1.2)∶1，优选为1.1∶1，c17+正构烷烃∶c17+异构烷烃＝(1-1.2)∶1，优选为1.1∶1。

本发明中的比例均为质量比。

本发明的原料在特定的操作条件下脱轻、脱重后，经过分子筛吸附，可以使正构烷烃和异构烷烃高效分离，而且原料中不含环烷烃，正构烷烃和异构烷烃比例适宜，分子筛寿命长，得到的异构烷烃抽余液中正构烷烃含量低于2％。在特定的操作条件和工艺流程中，将异构烷烃抽余液进行分离，可以得到四种市场需求大的异构烷烃产品，产品无浪费，均具有较高的经济价值，而且整个系统能耗较低。

本发明得到的闪点＞45℃的异构烷烃产品，不包含环烷烃，馏程165-210℃，优选为170-205℃，进一步优选为175-200℃，苯胺点80-83℃，优选为82，芳烃含量＜50ppm。其中，碳数为10的异构烷烃占比为40-55％，优选为45-50％，碳数为11的异构烷烃占比为40-55％，优选为45-50％，碳数为12的异构烷烃占比为0.1-5％，优选为0.5-2％。异构烷烃的主链碳数为5-14，支链碳数为1-4。55-90％支链位于2号碳，10-45％支链位于3号碳。支链中甲基占比60-95％。

本发明得到的闪点＞61℃的异构烷烃产品，不包含环烷烃，馏程175-220℃，优选为180-215℃，进一步优选为195-210℃，苯胺点84-87℃，优选为85-86，芳烃含量＜50ppm。其中，碳数为10的异构烷烃占比为5-10％，优选为6-9％，碳数为11的异构烷烃占比为15-50％，优选为20-35％，碳数为12的异构烷烃占比为40-75％，优选为55-70％。异构烷烃的主链碳数为6-16，支链碳数为1-6。50-95％支链位于2号碳，5-50％支链位于3号碳。支链中甲基占比50-95％。

本发明得到的闪点＞80℃的异构烷烃产品，不包含环烷烃，馏程205-250℃，优选为210-245℃，进一步优选为220-235℃，苯胺点86-91℃，优选为88-90，芳烃含量＜50ppm。其中，碳数为12的异构烷烃占比为2-15％，优选为5-10％，碳数为13的异构烷烃占比为80-95％，优选为80-88％，碳数为14的异构烷烃占比为2-8％，优选为3-6％。异构烷烃的主链碳数为6-18，支链碳数为1-6。50-95％支链位于2号碳，5-50％支链位于3号碳。支链中甲基占比45-90％。

本发明得到的闪点＞95℃的异构烷烃产品，不包含环烷烃，馏程225-280℃，优选为230-275℃，进一步优选为250-265℃，苯胺点88-94℃，优选为90-92，芳烃含量＜50ppm。其中，碳数为13的异构烷烃占比为0-5％，优选为1-3％，碳数为14的异构烷烃占比为40-60％，优选为45-55％，碳数为15的异构烷烃占比为30-50％，优选为35-45％，碳数为16的异构烷烃占比为1-7％，优选为2-5％。异构烷烃的主链碳数为6-19，支链碳数为1-6。50-95％支链位于2号碳，5-50％支链位于3号碳。支链中甲基占比45-90％。

本发明的四种异构烷烃产品中，异构烷烃的含量均＞95％，优选＞97％，进一步优选＞98％，更进一步优选＞99％。异构烷烃异构化程度高，产品质量好，适用于雾剂、冲压油、清洗、油漆、油墨等多种领域。四种异构烷烃产品均具有较高的市场价值。

有益效果：

异构烷烃用途广泛，不同应用需求经常需要不同闪点值的异构烷烃。市场上最常用、需求量最大的异构烷烃主要有闪点大于45℃、61℃、80℃、95℃的异构烷烃。本发明原料碳数分布合理、正构烷烃和异构烷烃比例适宜，分离效率高。可以同时生产出四种最常用的异构烷烃产品，产量大而且均衡，纯度高、不含环烷烃、芳烃含量低，产品价值高，成本较低。

附图说明

附图1异构烷烃生产工艺图

具体实施方式

以下通过具体实施方式对本发明的技术方案及其效果做进一步说明。

如附图1所示，将原料进行预处理，预处理过程包括脱轻塔脱轻，脱重塔脱重，脱轻塔的塔顶压力0.01-0.05mpa，塔底压力0.02-0.06mpa，塔顶温度155-165℃，塔底温度210-230℃；脱重塔的塔顶压力9-13kpa，塔底压力15-25kpa，塔顶温度110-130℃，塔底温度220-250℃。经过脱轻、脱重后的原料进入分子筛吸附分离装置，分子筛吸附工艺中，分子筛料进料温度176-180℃，吸附室底压力2.2-2.5mpa，脱附剂进料温度176-180℃，冲洗液进料温度176-180℃，吸附室温度176-180℃。分子筛吸附后的异构烷烃抽余液通入异构烷烃分离塔一，异构烷烃分离塔一的塔顶压力0.08-0.11mpa，塔底压力0.12-0.15mpa，塔顶温度198-210℃，塔底温度270-290℃。异构烷烃分离塔一塔顶馏出闪点＞45℃的异构烷烃产品(名称ip40)，从异构烷烃分离塔一侧线塔盘中上部第5、9、15层三处抽出物流进入异构烷烃侧线汽提塔，塔顶汽提蒸汽返回异构烷烃分离塔一，汽提塔塔底得到闪点＞61℃的异构烷烃产品(名称ip60)。异构烷烃侧线汽提塔的塔顶压力0.09-0.12mpa，塔底压力0.10-0.13mpa，塔顶温度200-220℃，塔底温度205-225℃。异构烷烃分离塔一塔釜出料输送至异构烷烃分离塔二，异构烷烃分离塔二的塔顶馏出闪点＞80℃的异构烷烃产品(名称ip80)，塔釜出料为闪点＞95℃的异构烷烃产品(名称ip95)。异构烷烃分离塔二的塔顶压力8-13kpa(a)，塔底压力14-19kpa(a)，塔顶温度135-150℃，塔底温度180-195℃。

原料包括第一费托粗液蜡、第二费托粗液蜡、第三费托粗液蜡和第四费托粗液蜡。

第一费托粗液蜡占比15-35％，第一费托粗液蜡中不包括环烷烃，第一费托粗液蜡包括5-15％的c5-c9正构烷烃，0.1-0.5％的c5-c9异构烷烃，35-60％的c10-c13正构烷烃，1-5％的c10-c13异构烷烃，15-40％的c14-c16正构烷烃，1-5％的c14-c16异构烷烃，5-20％的c17+正构烷烃，1-5％的c17+异构烷烃。

第二费托粗液蜡占比15-35％，第二费托粗液蜡中不包括环烷烃，第二费托粗液蜡包括7-16％的c5-c9正构烷烃，0.1-0.6％的c5-c9异构烷烃，40-60％的c10-c13正构烷烃，1-4％的c10-c13异构烷烃，20-30％的c14-c16正构烷烃，0.5-3％的c14-c16异构烷烃，8-15％的c17+正构烷烃，0.8-2％的c17+异构烷烃。

第三费托粗液蜡占比35-55％，第三费托粗液蜡中不包括环烷烃，第三费托粗液蜡包括0.5-2.5％的c5-c9正构烷烃，1-5％的c5-c9异构烷烃，3-10％的c10-c13正构烷烃，40-60％的c10-c13异构烷烃，1-5％的c14-c16正构烷烃，15-25％的c14-c16异构烷烃，3-6％的c17+正构烷烃，8-15％的c17+异构烷烃。

第四费托粗液蜡占比3-10％，第四费托粗液蜡中不包括环烷烃，第四费托粗液蜡包括0.2-0.8％的c5-c9正构烷烃，0.3-1％的c5-c9异构烷烃，2-10％的c10-c13正构烷烃，40-55％的c10-c13异构烷烃，2-4％的c14-c16正构烷烃，20-30％的c14-c16异构烷烃，2-5％的c17+正构烷烃，9-13％的c17+异构烷烃。

原料中，c5-c9正构烷烃占比4-10％，c5-c9异构烷烃占比1-5％，c10-c13正构烷烃占比15-40％，c10-c13异构烷烃占比20-35％，c14-c16正构烷烃占比8-20％，c14-c16异构烷烃占比5-20％，c17+正构烷烃占比4-10％，c17+异构烷烃占比3-9％。

c5-c9正构烷烃∶c5-c9异构烷烃＝(2-5)∶1，c10-c13正构烷烃∶c10-c13异构烷烃＝(0.8-1)∶1，c14-c16正构烷烃∶c14-c16异构烷烃＝(1-1.2)∶1，c17+正构烷烃∶c17+异构烷烃＝(1-1.2)∶1。控制正构烷烃和异构烷烃的比例在上述范围内可以提高分子筛吸附效率，提高异构烷烃产品纯度和产量。

除了控制正构烷烃和异构烷烃的比例之外，分子筛吸附过程中，分子筛空穴容积与原料中正构烷烃容积的比例优选为1.15-1.55，以提高异构烷烃产品纯度。

原料中，控制芳烃含量≤20ppm，氧含量≤1ppm，水含量≤40ppm，氮含量≤0.3ppm，硫含量≤1ppm，氯含量≤5ppm，溴指数≤20mgbr/100g，羰基化合物≤2ppm。

实施例

采用本发明原料和工艺生产含有异构烷烃组分的液体烃类组合物。

原料中，c5-c9正构烷烃占比5.3％，c5-c9异构烷烃占比1.6％，c10-c13正构烷烃占比25.6％，c10-c13异构烷烃占比28.2％，c14-c16正构烷烃占比13.2％，c14-c16异构烷烃占比11.4％，c17+正构烷烃占比7.7％，c17+异构烷烃占比6.9％。

c5-c9正构烷烃∶c5-c9异构烷烃＝3.3∶1，c10-c13正构烷烃∶c10-c13异构烷烃＝0.9∶1，c14-c16正构烷烃∶c14-c16异构烷烃＝1.15∶1，c17+正构烷烃∶c17+异构烷烃＝1.1∶1。

脱轻塔的塔顶压力0.03mpa，塔底压力0.04mpa，塔顶温度161.2℃，塔底温度220.9℃。

脱重塔的塔顶压力11kpa，塔底压力20kpa，塔顶温度120.9℃，塔底温度230℃。

分子筛吸附工艺温度177℃，压力2.4mpa。

异构烷烃分离塔一的塔顶压力0.1mpa，塔底压力0.12mpa，塔顶温度201.6℃，塔底温度273.8℃。

异构烷烃侧线汽提塔的塔顶压力0.105mpa，塔底压力0.11mpa，塔顶温度217.9℃，塔底温度219.2℃。

异构烷烃分离塔二的塔顶压力11kpa(a)，塔底压力16kpa(a)，塔顶温度145.4℃，塔底温度189.8℃。

经检测，得到的闪点＞45℃的异构烷烃产品，不包含环烷烃，馏程175-200℃，苯胺点82℃，芳烃含量＜50ppm。其中，碳数为10的异构烷烃占比为45％，碳数为11的异构烷烃占比为50％，碳数为12的异构烷烃占比为2％。异构烷烃的主链碳数为5-14，支链碳数为1-4。80％支链位于2号碳，18％支链位于3号碳。支链中甲基占比85％。

得到的闪点＞61℃的异构烷烃产品，不包含环烷烃，馏程195-210℃，苯胺点86℃，芳烃含量＜50ppm。其中，碳数为10的异构烷烃占比为6％，碳数为11的异构烷烃占比为35％，碳数为12的异构烷烃占比为55％。异构烷烃的主链碳数为6-16，支链碳数为1-6。75％支链位于2号碳，20％支链位于3号碳。支链中甲基占比82％。

得到的闪点＞80℃的异构烷烃产品，不包含环烷烃，馏程220-235℃，苯胺点90℃，芳烃含量＜50ppm。其中，碳数为12的异构烷烃占比为5％，碳数为13的异构烷烃占比为88％，碳数为14的异构烷烃占比为3％。异构烷烃的主链碳数为6-18，支链碳数为1-6。72％支链位于2号碳，21％支链位于3号碳。支链中甲基占比80％。

得到的闪点＞95℃的异构烷烃产品，不包含环烷烃，馏程250-265℃，苯胺点92℃，芳烃含量＜50ppm。其中，碳数为13的异构烷烃占比为1％，碳数为14的异构烷烃占比为55％，碳数为15的异构烷烃占比为35％，碳数为16的异构烷烃占比为2％。异构烷烃的主链碳数为6-19，支链碳数为1-6。70％支链位于2号碳，20％支链位于3号碳。支链中甲基占比73％。

四种异构烷烃产品中，异构烷烃的含量均＞99％。

对比例1

采用实施例的工艺和原料，区别在于仅采用一个异构烷烃分离塔，不包括异构烷烃侧线汽提塔。得到的产品非常单一，无法得到四种高纯度的异构烷烃产品，无法满足精细化市场需求。将异构烷烃侧线汽提塔替换为板式分离塔，则会使得能耗增加。

对比例2

采用实施例的工艺，将原料中正构烷烃和异构烷烃的比例控制为c5-c9正构烷烃∶c5-c9异构烷烃＝8∶1，c10-c13正构烷烃∶c10-c13异构烷烃＝2∶1，c14-c16正构烷烃∶c14-c16异构烷烃＝2.2∶1，c17+正构烷烃∶c17+异构烷烃＝2.1∶1。则正构烷烃与异构烷烃的分离效率差，分子筛寿命短，产物中异构烷烃纯度仅为90％。

对比例3

采用实施例的工艺和原料，区别在于原料中包含2wt％的环烷烃。得到的ip40产品的闪点仅为38℃、异构烷烃产品纯度为88％，ip60产品的闪点仅为57℃、异构烷烃产品纯度85％，ip80产品的闪点仅为75℃、异构烷烃产品纯度89％，ip95产品的闪点仅为88℃，异构烷烃产品纯度87％。上述产品含有环烷烃、纯度低、闪点范围不能最大化满足市场需求，经济价值较低。