裂解碳五(C5)馏分是石脑油裂解制乙烯的副产物，C5馏分中异戊二烯、环戊二烯（或双环戊二烯）和间戊二烯具有较高的利用价值，三者约占裂解C5总量的40%～55%。C5馏分的分离一般采用溶剂萃取精馏方法，常用的溶剂为乙腈、二甲基甲酰胺、N-甲基吡咯烷酮、二甲基亚砜和苯胺等。异戊二烯主要用于生产聚异戊二烯橡胶，是丁基橡胶的第二单体。双环戊二烯可用于生产双环戊二烯不饱和聚酯、双环戊二烯石油树脂、乙丙橡胶第三单体和戊二醛等产品。间戊二烯可用于生产间戊二烯石油树脂和路标漆等产品。
裂解C5分离技术进展
C5馏分是石油烃高温裂解制乙烯工艺过程中的副产物，一般来说，由气态烃（C2～C4的饱和烃）裂解所得到的C5馏分产率为2%～6%，而以石脑油、轻柴油和重油为裂解原料时，C5馏分产率可以达到乙烯产量的10%～20%。裂解原料重质化，C5馏分产率和二烯烃含量也随着上升。裂解C5馏分中的组分不仅相对挥发度接近，并且还能相互形成二元和三元共沸物，馏分中的双烯烃极易聚合，采用一般精馏的方法很难得到高纯度的烃类产品。工业上普遍采用萃取精馏或恒沸精馏的方法分离C5馏分中的有用组分。
萃取精馏分离C5馏分中异戊二烯工艺常用的溶剂包括乙腈（ACN）、二甲基甲酰胺（DMF）、N-甲基吡咯烷酮（NMP）。国外已工业化的生产装置按产能计算ACN法占55.8%（30.3万吨），DMF法占29.5%（16万吨），NMP法占14.7%（8万吨）。国内已工业化的生产装置采用DMF法较多，采用乙腈法的较少。
国内C5分离技术的研究始于20世纪70年代，最先工业化的装置为上海石油化工股份有限公司建成的2.5万吨C5馏分分离工业装置。该工艺采用DMF法分离异戊二烯，首先将碳五馏分进行热二聚，使其中大部分环戊二烯转化成双环戊二烯，然后通过精馏工艺使之分离出去。该技术前期脱除环戊二烯采用管式反应器热二聚技术，反应器内设有折流板，反应器分组排列，提高了二聚反应的选择性，降低了异戊二烯损失率。后期采用反应精馏技术进行环戊二烯脱除，其分离过程首先进行预处理，脱除C4及C6，然后采用预脱炔工艺除去大部分C4炔烃，预脱炔塔顶异戊二烯含量小于1%（损失较小）。循环溶剂DMF采用真空精馏工艺除去其中的杂质，确保溶剂具有较好的选择性。国内的DMF法分离C5装置，大多采用该技术抽提异戊二烯，由于DMF水解产生黑渣易使设备堵塞，影响设备的长周期稳定运行，目前上海石化已通过降低循环溶剂含水量和优化阻聚剂的用量，减少了黑渣的生成。
中国石油自主开发了具有自主知识产权的裂解C5分离成套生产技术，该技术主要包括炔烃脱除工艺，环戊二烯热二聚分离双环戊二烯工艺、萃取精馏分离精制异戊二烯工艺，溶剂解析及精制、含乙腈物料水洗等工艺。在试验研究数据基础上建立了乙腈法分离C5馏分流程模拟模型，完成了工程放大条件研究，形成了25万吨C5分离工艺技术软件包，为提高C5资源的综合利用水平提供先进的分离工艺技术。利用该技术可以将异戊二烯和双环戊二烯及间戊二烯等裂解C5馏分有效分离，得到高品质的异戊二烯、双环戊二烯、间戊二烯等产品。
新型的C5馏分分离技术还有热偶精馏技术、化学吸收方法和膜分离方法。热偶精馏技术以主塔和副塔组成复杂的塔替代常规的精馏塔，采用热偶精馏塔，C5馏分中的目标组分分别从主塔的塔顶、侧线和底部采出，这样既能实现分离目标，又能节约设备投资和降低能耗。化学吸收方法是利用化学吸收从异戊二烯-正戊烷的混合烃液中分离异戊二烯。采用与有机烃类不互溶的络合物溶液，络合溶液中含有金属阳离子，该金属可以与双烯烃进行可逆的歧化反应，从而实现异戊二烯与正戊烷的分离。膜分离方法是采用异戊二烯在乙酸纤维膜中很容易被其他二烯烃分子取代的原理，从异戊二烯和正戊烷的混合烃液中分离出异戊二烯。
裂解C5馏分综合利用
裂解C5馏分中含有大量的烷烃、单烯烃、双烯烃。含量较高的组分有环戊二烯和双环戊二烯、间戊二烯、异戊二烯、正戊烷、异戊烷、环戊烷、正戊烯、异戊烯、环戊烯，这些组分可以合成高附加值的精细化工产品。延伸C5产业链，也是提升C5分离装置创效能力的重要途径。
1．环戊二烯和双环戊二烯
环戊二烯在常温下就可以缓慢聚合生成双环戊二烯，该聚合反应为可逆反应，因此环戊二烯不适合长时间存放。环戊二烯和双环戊二烯现在主要用于生成改性不饱和聚酯，乙丙橡胶第三单体乙基降冰片烯及聚双环戊二烯树脂。除此之外，双环戊二烯还可以生成农药、香料、环氧树脂固化剂、金刚烷、戊二醛、二茂铁、癸二醇等，应用领域广泛。
2.间戊二烯
间戊二烯存在顺反异构，间戊二烯含量为两种顺反异构之和。间戊二烯是合成橡胶、尼龙、塑料、萜烯类的原料，其一般用途是生产高级脂肪族石油树脂。间戊二烯石油树脂优点是密度低、颜色浅、饱和度高。间戊二烯石油树脂广泛应用在胶黏剂、热熔性路标漆、油墨和橡胶助剂等行业，也可以用于醇酸树脂、印刷油漆等。间戊二烯石油树脂按间戊二烯原料组分不同分类，第一种是以粗间戊二烯（含有环戊二烯和异戊二烯）为主要组分的聚合树脂；第二种是以C5分离装置分离出的高纯度间戊二烯为原料的聚合树脂，此种原料中环戊二烯和异戊二烯含量较少；第三种是以上述两种树脂为原料进行的改性，得到的改性间戊二烯石油树脂。
3．异戊二烯
异戊二烯主要有两大应用领域，一是合成橡胶，二是精细化工。在合成橡胶领域，使用异戊二烯，主要有如下几种下游产品：一是聚异戊二烯，包括顺式1，4-聚异戊二烯（简称异戊橡胶、IR)和反式1，4-聚异戊二烯（简称合成杜仲胶、TPI），目前工业产品主要是异戊橡胶，它因分子结构及性能与天然橡胶最接近，因此被称为“合成天然橡胶”，是合成橡胶中能够替代天然橡胶综合性能最好的胶种，可广泛应用于轮胎、胶带、胶管等橡胶加工领域；二是苯乙烯-异戊二烯-苯乙烯共聚物（SIS），由苯乙烯、异戊二烯通过阴离子聚合制得，SIS是粘合剂、涂料、塑料改性等领域的理想材料，也是新一代压敏胶、热熔胶和密封胶的主要原料；三是丁基橡胶，由高纯异丁烯掺入少量（4%左右）异戊二烯共聚制得；四是苯乙烯-异戊二烯-丁二烯三元集成橡胶（SIBR），由苯乙烯、异戊二烯、丁二烯为原料，以有机锂为引发剂，通过阴离子溶液聚合制得，是一种新型合成橡胶。此外还可用于合成异戊烯氯、甲基庚烯酮、芳樟醇、柠檬醛、月桂烯、熏衣草醇、拟除虫菊酯以及维生素A、E、K等多种附加值很高、经济效益好的精细化学品。
4．异戊烷和正戊烷
混合C5中的异戊烷和正戊烷含量较多，二者按照一定比例调和，可以作为可发性聚苯乙烯的环保型发泡剂，也可以通过异构化制成汽油添加剂，还可以通过氧化制备苯酐和顺酐。异戊烷还可以脱氢制备异戊烯，用作烟丝膨胀剂和新型燃料。
5．环戊烷
环戊烷是可燃、清洁带有特殊气味的无色液体。组分中不含有芳香烃和氧化物，也不溶于水，溶于烃类、醇、酮、酯等有机溶剂。环戊烷可以用作软、硬质聚氨酯的新型发泡剂，用于替代对大气臭氧层有破坏作用的氯氟烃。环戊烷还可以用于生产卤代环戊烷，卤代环戊烷是重要的有机中间体，是合成环戊甲噻嗪的原料，也可以用作熏蒸剂。
6．正戊烯
正戊烯与乙烯的共聚物可以用作电缆绝缘材料，经过异构化脱氢可以制备异戊二烯，也可以作为生产高辛烷值汽油添加剂的原料。
7．异戊烯
异戊烯通过脱氢可以生产异戊二烯，也可以作为提高汽油辛烷值的添加剂，还可以生成对叔戊基酚和2,4-二叔戊基酚，这两种酚类可以用作紫外线吸收剂、表面活性剂、染料中间体和照相感光材料。
8．环戊烯
环戊烯可以通过聚合反应制备反式聚戊烯，经过氧化后制备戊二烯，氨氧化后制备吡啶。
随着我国乙烯工业的快速发展，裂解C5馏分总量在不断增加，C5馏分的综合利用已成为石油加工行业发展的必需。随着各个石化装置乙烯产能的增加，裂解C5资源相对集中，C5分离装置可以实现大型化，具备了C5馏分的全组分分离条件，为C5下游高附加值产品提供了丰富的原料，不仅延伸了C5产业链，并且提高了乙烯产业综合竞争力。