碳四、碳五、碳九应用现状与前景分析

碳四、碳五、碳九应用现状与前景分析

C4涵盖丁烷、1-丁烯、2-丁烯、异丁烯、丁二烯等产品或混合物。其原料来源极为丰富，下游可应用的领域十分宽泛。而且，碳四不同组分在物理特性与化学性质上呈现出极大差别。所以，对于石化企业来讲，实现碳四的综合运用意义非凡，是提升企业效益、增强竞争力的关键一环。

一、C4的来源

1.炼油厂C4主要源自炼厂的催化裂化、焦化、加氢裂化等装置，在炼厂C4来源里，催化裂化装置占据主导地位。以往，碳四常作为液化气的组成部分，和丙烷等混合后用作燃料。不过，近些年来，随着炼化一体化进程推进以及乙烯原料趋于轻质化，炼厂碳四所蕴含的附加值正逐步提升。

2.裂解乙烯装置

裂解乙烯装置在运行时通常会产出C4这一副产物。以石脑油作为原料进行裂解，产出的C4含量相对较多；而以乙烷、丙烷、丁烷为原料的裂解过程，C4产量则相对较少。石脑油裂解乙烯过程中会副产粗C4，从中抽出丁二烯后的剩余组分被称作抽余油-1，若继续将异丁烯抽取完毕，剩下的组分即为抽余油-2。部分裂解乙烯厂还会对C4中的2-丁烯与乙烯开展烯烃转换操作，以此来生产丙烯。

3.MTO 装置

在烃类产物里，副产混合C4所占比例较低。其主要构成成分为1-丁烯与2-丁烯，余下的组分为丁烷、异丁烯以及丁二烯。因MTO工艺产出的C4产量有限，若单独对其展开深加工，存在较大难度。不妨将来自社会资源的碳四整合起来，实现综合利用，提升资源利用效率。

二、C4下游应用

C4拥有十分广泛的下游应用途径，既能够针对混合物加以利用，也可对其中单一成分展开下游操作。在诸多用途里，C4充当液化气燃料时，附加值处于较低水平，并且因其烯烃含量偏高，还会对燃烧性能造成不良影响。裂解乙烯厂装置所产出的C4中，丁二烯是极为重要的大宗商品之一。除此之外，像MTBE、甲乙酮、顺酐等产品，也是C4较为成熟的应用领域。常见的C4下游应用情况如下：

1.芳构化

低分子烃类经芳构化反应，会转变为包含苯、甲苯和二甲苯的混合芳烃。随后历经一系列分离流程，最终能得到契合标准的混合芳烃、轻芳烃以及重芳烃，在此过程中，还会副产出低烯烃的液化气和少量干气。在成品油供应紧张阶段，众多地方炼厂纷纷增设芳构化产能，主要用于油品调和。然而当下，这一做法的经济效益已显着下滑。

2.丁二烯

丁二烯是C4中极为重要且产量较大的产品，广泛应用于合成橡胶领域，像丁苯橡胶、顺丁橡胶、丁腈橡胶等，还用于制造ABS、丁苯胶乳、弹性体（如SBS、等），以及己二腈、噻吩、四氢苯酐等产品。由于丁二烯性质特殊，存储存在一定难度，一般需在有压力的条件下存储，或者通过低温存储的方式来避免其自聚现象。用于运输丁二烯的船舶和槽车，在一定程度上可与运输LPG的船和车通用，不过对压力等级、氧含量等方面的要求要严格得多。

3.异丁烯

混合C4中，异丁烯和丁烯常常相伴而生，凭借物理手段难以将二者有效分离。在实际操作中，通常采用甲醇醚化方法，促使混合C4中的异丁烯与甲醇发生反应，进而生成MTBE。MTBE用途广泛，一方面可用于汽油调和，改善汽油性能；另一方面，MTBE经再裂解能制得高纯度异丁烯。高纯度异丁烯作为关键原料，在丁基橡胶生产中发挥着重要作用，同时也可用于合成MMA、聚异丁烯、抗氧化剂等产品。值得一提的是，近些年来，利用异丁烷脱氢工艺来生产异丁烯的装置数量正逐步攀升。

4.1-丁烯及2-丁烯

1-丁烯与2-丁烯之间能够实现异构转换。在工业应用方面，1-丁烯可充当的共聚单体，还能用于合成聚1-丁烯等产品。而2-丁烯主要用于制造甲乙酮、醋酸仲丁酯等。丁烯可经由氧化脱氢途径（并非直接脱氢）来制取丁二烯，然而此过程中，原料的物质消耗以及能源消耗都处在较高水平，和C4抽提工艺相比，成本明显偏高。

5.丁烷

丁烷分为正丁烷与异丁烷。正丁烷用途多样，除了作为燃料燃烧，还能作为裂解乙烯的原料，以及用于合成顺酐等。以正丁烷合成顺酐时，会和以纯苯为原料合成顺酐的工艺形成竞争态势。而异丁烷作为裂解乙烯的原料，收率不太理想，不过它能通过异构化转变为正丁烷，但这一异构过程需要具备一定规模，才有经济效益。此外，异丁烷能与丁烯发生反应，合成用于烷基化汽油的异辛烷，同时也能通过脱氢反应制取异丁烯。

裂解C5是石脑油或其他重质等裂解原料蒸汽裂解制乙烯过程中副产物。裂解C5含有30多种沸点相近的组分，利用价值较高，其中含量较多的组分为异戊二烯、间戊二烯与环戊二烯，三者约占C5总量的40%~55%（质量分数，下同）。裂解C5中还含有15%~25%的1-戊烯、2-甲基-1-丁烯、2-甲基-2-丁烯等单烯烃。

三、裂解C5馏分主要来源

裂解C5馏分大多源自石脑油或者其他重质裂解原料通过蒸汽裂解制备乙烯时产生的副产物，一般约占乙烯产量的10%。由于受到裂解原料差异的影响，C5馏分的具体成分也会相应改变。因其富含异戊二烯、间戊二烯、环戊二烯等二烯烃类组分，而受到广泛关注。自1982年上海石化牵头进行碳五综合利用联合科研攻关起，三十余年间，我国在裂解C5馏分的综合利用领域收获了显着的进步。

四、裂解C5馏分分离加工主要方法

在裂解C5馏分处理上，运用不同的馏分工艺，能够获取纯度各异的C5馏分产品。相较于其他国家，在我国尚未掌握C5分离技术之时，一直将副产的C5馏分直接当作燃料消耗。后来，在原国家计划委员会的重点关注与全力扶持下，我国才开始着重对裂解C5资源进行开发利用。裂解C5各馏分的分离加工途径主要涵盖以下三种：全组分分离、部分分离以及直接利用。全组分分离，指的是从C5馏分里，把异戊二烯、间戊二烯、双环戊二烯以及单组分逐一分离出来；部分分离，即仅从碳五馏分中提取异戊二烯、间戊二烯、双环戊二烯以及单烯烃里的部分产品；直接利用则包含两种方式，一是对其加氢饱和后用作乙烯裂解原料，二是将其作为调节汽油的一种成分。

五、裂解C5下游应用与前景

1.异戊二烯

◆异戊二烯主要用途异戊二烯在橡胶与精细化工两大领域发挥着关键作用。于橡胶行业而言，它是合成橡胶的核心单体。在合成异戊橡胶、苯乙烯-异戊二烯-苯乙烯（SIS）嵌段共聚物以及丁基橡胶等生产过程中，异戊二烯不可或缺。整个橡胶行业消耗的异戊二烯量，占到异戊二烯全年总产量的77.4%。