碳四馏分

含有四个碳原子的烃类混合物

碳四馏分即C4馏分。指含有四个碳原子的烃类 混合物 。主要成分有 正丁烷 、 丁烷 、 2-甲基丙烯 、1,3- 丁二烯 、1-丁烯、2-丁烯(顺式2-丁烯、反式2-丁烯)等。

简介

碳四馏分;C4 fraction

指含有四个碳原子的烃类混合物。主要成分有 正丁 、异丁烷、异丁烯、1,3-丁二烯、1-丁烯、2-丁烯等。主要来自炼油生产过程和裂解制 乙烯 的联产物。炼油厂的碳四馏分除 烷烃 外,还含有大量 烯烃 ,但不含或极少含丁二烯和 炔烃 。裂解联产碳四馏分中烷烃含量少,主要为 丁烯 和丁二烯。

化学性质

即C4馏分。主要为含四个碳原子的多种烷烃、烯烃、 二烯烃 和炔烃的 混合物 。因原料来源和加工过程不同,所得C4馏分组成各异。C4馏分是一种可燃气体,但通常是以液态贮运。可作为燃料,或经分离作基本有机化工原料。具有工业意义的C4烃主要有七个组分,其中尤以1,3- 丁二烯 (以下简称丁二烯)更为重要。

合成方法

采用 萃取 精馏法分离碳四馏分,也可用吸收法、 分子筛 法、络合法等分离。

应用与用途

用作有机合成、合成橡胶、合成树脂及 甲基叔丁基醚 等的原料,也可直接作工业、民用燃料。

来源

C4馏分来源于天然气、石油炼制过程生成的炼厂气和石油化工生产中烃类裂解的裂解气,来源不同,组成各异。由天然气回收的C4馏分主要含C4 烷烃 ,而后两个过程则提供了几乎全部的C4 烯烃 。各国工业用 C4烯烃的来源有些不同, 美国 大约95%的C4烯烃来自 炼厂气 C4馏分;西欧和 日本 来自炼厂气C4馏分与裂解C4馏分的量大致 相等 ; 中国 情况类似西欧和日本。

天然气回收

有两种情况:

一种是从含有较多 乙烷 、 丙烷 及 丁烷 以上组分的湿性天然 气中回收。这种天然气因含有1%~8%的易液化的C3烷烃和C4烷烃,在长距离气体输送前,必须先将它们脱除回收。

另一种是从油田气中分离得到。油田气的组成与湿性天然气很接近,主要成分是 甲烷 ,但含有较多的丙烷、丁烷,甚至汽油组分,低碳 烷烃 含量也较多,随着油田开采时间的延长,油田气量降低,组成中高碳烷烃含量增加。

炼厂气C4馏分

炼厂气中含氢、甲烷、 乙烷 、 乙烯 、丙烷、 丙烯 、C4烃以及少量 C5 烃,是一种很好的 化工原料 ,炼厂气经压缩、冷凝、 分馏 可得C4馏分,这种C4馏分通常含有大量C4 烯烃 ,其基本组成除决定于原油的性质外,与加工方法也有关。在中国,年加工 1.2Mt油品的 催化 裂化装置,可得C4馏分105kt,其中(kt) 正丁烷 7.3、 丁烷 28.7、1- 丁烯 15.3、顺-2-丁烯29.6、反-2-丁烯13.6、 2-甲基丙烯 10.2。热裂化过程在较高温度下进行,不用催化剂,异构化反应少,所生成的C4馏分中正 丁烷 、 正丁烯 的含量比催化裂化过程要高得多。在炼厂中,这两种气体一般合并使用。

裂解气C4馏分

烃类裂解生产 乙烯 、 丙烯 时也副产C4烃,习惯称裂解C4馏分,其含量(%)及组成随裂解原料及条件而异。通常在裂解 石脑油 或柴油时,副产的C4馏分为原料总量的 8%~10%(质量)。特点是 烯烃 和 二烯烃 含量(%)高达92~95,其中 丁二烯 含量40~50(甚至更高),其余为 2-甲基丙烯 22~27、1-丁烯14~16、顺-2-丁烯4.8~5.5、反-2-丁烯5.8~6.5、 丁烷 (正、异)3~5。裂解C4馏分是生产丁二烯最经济、最方便的原料。

用途

C4馏分广泛用作燃料和化工基础原料(见图),用作燃料的C4馏分大部 分为C4 烷烃 。C4烷烃的贮运很方便,除作为工业燃料外,还可供民用。在石油炼制工业中,C4烷烃用做汽油添加剂,提高汽油蒸气压,以适应在冬天或寒冷地区使用;在非化工利用方面还有一些用途,其用量不大,如作为 冷冻剂 、重质油加工脱 沥青 溶剂 、油田井管脱蜡剂、树脂发泡剂及 烯烃 聚合溶剂等。

在化工利用方面, 正丁烷 主要用于四个方面:

①异构化制 丁烷 ;

②裂解制 乙烯 (见烃类裂解);

③ 催化 脱氢制 丁烯 或 丁二烯 ;

④氧化制醋酸、 丙酸 、 马来酸酐 等。

异丁烷 则主要用来与正丁烯、 2-甲基丙烯 进行烷基化反应制成高辛烷值汽油(见石油烃烷基化)。在 苏联 ,异丁烷还用于催化脱氢制异丁烯。在美国这一过程是通过异丁烷与 丙烯 共氧化而实现的(丙烯转化成 环氧丙烷 ,异丁烷则变成 2-甲基-2-丙醇 ,后者很容易脱水生成高纯度异丁烯)。

C4馏分中的 正丁烯 、异丁烯、丁二烯等 不饱和烃 更适合于化工利用,广泛用于制取多种合成橡胶,也用于合成 甲基乙基酮 、 己二酸 、香料、农药等多种产品。

参考资料

  1. 碳四馏分;C4 fraction ChemYQ. 2013-05-10