進展到清明節(jié)左右，小伙伴們的模擬往往進入攻堅階段，n年前看著票圈的同學(xué)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(chǎn)品或者中間體，其分離過程設(shè)置的合理性和優(yōu)化程度直接影響產(chǎn)品質(zhì)量和過程能耗等關(guān)鍵生產(chǎn)指標，對該過程工藝進行模擬和對比，能夠體現(xiàn)化工設(shè)計中嚴謹、認真的設(shè)計態(tài)度。

異戊二烯常溫下是一種無色易揮發(fā)、刺激性油狀液體，不溶于水，溶于苯，易溶于乙醇、乙醚和丙酮，與空氣形成爆炸性混合物，爆炸極限大于1.6％。因含共軛雙鍵，異戊二烯的化學(xué)性質(zhì)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(zhì)發(fā)生反應(yīng)生成新的化合物^[1]。

異戊二烯分子結(jié)構(gòu)圖

碳五餾分組分復(fù)雜，且有共沸物，其分離一般采用萃取精餾的方式，其萃取劑優(yōu)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(nèi)加入極性更強的溶劑以增大相對揮發(fā)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(fā)度。根據(jù)萃取劑不同，可以將萃取過程劃分為N,N-二甲基甲酰胺(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(fā)成功，于1972年工業(yè)化生產(chǎn)，同時這也是國內(nèi)異戊二烯實現(xiàn)工業(yè)化的唯一方法(截止2016年)。C5原料與溶劑在塔內(nèi)經(jīng)充分接觸后，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(huán)戊二烯，從塔頂分出的粗異戊二烯再經(jīng)第二萃取塔、第二解吸塔、第二精餾塔，最后得到純度為99.5%的聚合級異戊二烯產(chǎn)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、?？松梨诘裙揪謩e成功開發(fā)，是國外廣泛采用的分離工藝，其原理與DMF法相同，技術(shù)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(chǎn)要求，則生產(chǎn)過程復(fù)雜，生產(chǎn)成本大幅度提高。

ACN生產(chǎn)聚合級異戊二烯流程圖^[4]

NMP法由德國BASF公司最先開發(fā)，采用NMP預(yù)洗方式除去環(huán)戊二烯、1,3－戊二烯和2－丁炔，隨后又進行了工藝改進。該工藝過程采用一次萃取精餾，一次汽提，異戊二烯收率可以達到97%以上。該方法的優(yōu)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(yīng)的發(fā)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，也希望有小伙伴按照萃取劑優(yōu)化思路拓展出性能更加優(yōu)異的萃取劑，“春來草自青”，勝利就在前方！