碳四涵盖丁烷、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。
碳四的来源碳四主要源自炼厂的催化裂化、焦化、加氢裂化等装置,在炼厂碳四来源里,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碳四这一副产物。以石脑油作为原料进行裂解,产出的碳四含量相对较多;而以乙烷、丙烷、丁烷为原料的裂解过程,碳四产量则相对较少。石脑油裂解乙烯过程中会副产粗碳四,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碳四中的 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,副产混合碳四所占比例较低。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 工艺产出的碳四产量有限,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。
碳四下游应用
碳四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,碳四充当液化气燃料时,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碳四中,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,也是碳四较为成熟的应用领域。常见的碳四下游应用情况如下:
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著下滑 。
丁二烯是碳四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、SEBS 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。
混合碳四中,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,促使混合碳四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 。
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著的进步 。
在精细化工领域,异戊二烯的应用主要体现在两个方向。其一,用于合成甲基庚烯酮、维生素E,以及最终制成芳樟酯等香精香料产品;其二,以异戊烯醇为中间体,合成高效低毒农药除虫菊酯类杀虫剂所需的贲亭酸酯。
异戊二烯的应用前景
依据最新科研成果,异戊二烯与聚丁二烯能够合成一种丁二烯/异戊二烯橡胶无规共聚物。该无规共聚物具备独特性能,与均聚物(如异戊橡胶和顺丁橡胶)大不相同。它不仅拥有出色的耐疲劳性、耐寒性和抗撕裂性,还在动态力学性能、耐磨性以及抗湿滑性等方面表现优良。尽管目前此无规共聚物尚未实现工业化生产,但其展现出了极为广阔的应用前景 。
2 间戊二烯

