CN105130740A - 异丁烷制备异丁烯的方法 - Google Patents

Abstract

本发明适用于化学化工技术领域，提供了一种异丁烷制备异丁烯的方法，以异丁烷为原料，在反应温度为450℃～650℃，反应压力为0MPa～1MPa，异丁烷的气时空速为10-1000h_-1的条件下，进入至少一个鼓泡流化床反应器中，异丁烷发生脱氢反应并转化为异丁烯为主的混合烃类，混合烃类经洗涤罐与沉淀罐分离，得到异丁烯。借此，本发明可以使异丁烷的转化率高，异丁烯选择性高，温度易控制，可长周期运行且能耗低。

Description

异丁烷制备异丁烯的方法

技术领域

本发明涉及化学化工技术领域，尤其涉及一种异丁烷制备异丁烯的方法。

背景技术

在炼油工业中，石油催化裂化(FCC)过程中生成的液化石油气中富含异丁烷。在传统的FCC工艺中，异丁烷在催化裂化液化气中的质量分数为20％左右。我国异丁烷资源丰富，每年催化裂化石油气中的产量就有约400万吨(2006年数据)，还广泛存在于天然气和其他C4馏分中。国内催化裂化石油气中的异丁烷绝大部分作为民用液化石油气燃料，而其他用途的用量不到总量的5％，我国对异丁烷的使用还处在初级阶段。长期以来，由于资源分散、技术滞后等原因。这些宝贵的资源不是作为燃料被白白烧掉，就是作为低价值的原料进行加工。这是一种资源的浪费。也是利益的流失。

异丁烯是一种重要的化工原料，在室温和大气压下是无色的可燃气体，具有不愉快气味。异丁烯是目前我国稀缺资源之一，是生产聚异丁烯(PIB)、甲基叔丁基醚(MTBE)、低碳烯烃烷基化、混合低碳烯烃(轻汽油)、丁基橡胶及有机玻璃等化学品的重要原料。

传统的异丁烯生产主要从石油催化裂化装置和石脑油催化裂化装置副产物中提取，但这些方法中异丁烯都是作为副产品生产，且产量受制于主反应的规模和C4烯烃产率。我国液化气资源丰富，其中异丁烷作为一种主要成分，其大部分随着液化气作为民用燃料被消耗掉，没有得到合理的利用。因此采用异丁烷作为原料，通过脱氢反应制备异丁烯具有先天的优势和社会意义。

目前已有美国Lummus、UOP、Phillips、德国Linde及意大利的Snameprogetti等5家公司掌握了生产专利。Lummus的Catofin工艺UOP的Oleflex已经成为新建装置中的主导工艺，原苏联的大多数装置采用Snameprogetti公司的FBD-4工艺。

异丁烷催化脱氢制异丁烯是异丁烷脱掉两个氢原子生成异丁烯，该反应是强吸热反应，反应热110kJ/mol。异丁烷转化率和异丁烯的选择性决定于所用的催化剂和反应系统设计。异丁烷转化率受热力学平衡控制，反应温度升高，平衡常数加大，高温有利于强吸热的脱氢反应，反应温度越高，异丁烷的转化率越高。但反应温度升高对反应器金属材料和供热方式要求增高，而且反应温度升高会增加热裂解和积碳等副反应反应速率，使得异丁烯的选择性下降，因此，反应温度必须控制在一定的范围内。通常异丁烷脱氢反应温度控制在510℃～677℃之间。

异丁烷脱氢是增分子反应，低压有利于提高异丁烯的选择性。考虑到后续的分离工艺，过低的反应压力会增加压缩机压缩比，导致系统能耗大幅度增加。通常工业上异丁烷脱氢反应压力控制在0MPa～0.5MPa。采用负压操作和有稀释介质存在的情况下，都能够提高异丁烷转化率和异丁烯选择性。负压操作对系统密封性要求高，增加了系统危险性和操作难度，选择合适的稀释剂降低异丁烯分压，是解决这一问题的有效途径。

脱氢反应需要外界提供大量的热量，是工程设计中的一个重要问题。脱氢反应供热方式主要有三种：烟道气供热、催化剂热载体供热和原料气供热。根据工艺不同采用的供热方式不同。烟道气供热主要用在等温反应器中。催化剂作为热载体主要是利用催化剂提供的显热，必须通过对催化剂烧炭来加热催化剂，需要频繁的进行反应和烧炭。原料气供热需要将原料气进反应器前加热到远高于与反应温度，才能维持有限的反应程度。这种供热方式加热物料温度不能过高，炉管内物料的停留时间不能过长，需要严格控制炉壁温度和物料流速，避免原料发生热裂解反应和积碳。

然而，现有技术中普遍存在异丁烷的转化率低，异丁烯选择性低，温度难以控制，不能长周期运行且能耗高。

综上可知，现有技术在实际使用上显然存在不便与缺陷，所以有必要加以改进。

发明内容

针对上述的缺陷，本发明的目的在于提供一种异丁烷制备异丁烯的方法，其可以使异丁烷的转化率高，异丁烯选择性高，温度易控制，可长周期运行且能耗低。

为了实现上述目的，本发明提供一种异丁烷制备异丁烯的方法，以异丁烷为原料，在反应温度为450℃～650℃，反应压力为0MPa～1MPa，异丁烷的气时空速为10-1000h_-1的条件下，进入至少一个鼓泡流化床反应器中，异丁烷发生脱氢反应并转化为异丁烯为主的混合烃类，混合烃类经洗涤罐与沉淀罐分离，得到异丁烯。

作为优选的技术方案，所述异丁烷原料经精制后，通过预热系统进入所述鼓泡流化床反应器。

作为优选的技术方案，所述异丁烷经经所述鼓泡流化床反应器进入再生器经行脱氢反应。

作为优选的技术方案，所述催化剂为V/CNTs催化剂。

作为优选的技术方案，所述V/CNTs催化剂中钒原子负载质量占5wt％-10wt％。

作为优选的技术方案，所述V/CNTs催化剂为10-50目。

本发明发明的有益效果是：本发明提供一种异丁烷制备异丁烯的方法，其可以使异丁烷的转化率高，异丁烯选择性高，温度易控制，可长周期运行且能耗低。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

实施例一：

本发明提供一种异丁烷制备异丁烯的方法，以异丁烷为原料，在反应温度为450℃～650℃，反应压力为0MPa～1MPa，异丁烷的气时空速为10-1000h_-1的条件下，进入至少一个鼓泡流化床反应器中，异丁烷发生脱氢反应并转化为异丁烯为主的混合烃类，混合烃类经洗涤罐与沉淀罐分离，得到异丁烯。

优选的是，所述异丁烷原料经精制后，通过预热系统进入所述鼓泡流化床反应器。

优选的是，所述异丁烷经经所述鼓泡流化床反应器进入再生器经行脱氢反应。

优选的是，所述催化剂为V/CNTs催化剂。所述V/CNTs催化剂中钒原子负载质量占5wt％-10wt％。所述V/CNTs催化剂为10-50目。

按上述方法，在反应温度为450℃，反应压力为0MPa～0.5MPa，异丁烷的气时空速为10-1000h_-1的条件下，异丁烷的转化率为45％～50％，异丁烯的选择性为80％～85％，提高了异丁烷的转化率高，异丁烯选择性高，温度易控制，可长周期运行且能耗低。

实施例二：

按上述方法，在反应温度为650℃，反应压力为0.5MPa～1MPa，异丁烷的气时空速为10-1000h_-1的条件下，异丁烷的转化率为48％～51％，异丁烯的选择性为85％～90％，提高了异丁烷的转化率高，异丁烯选择性高，温度易控制，可长周期运行且能耗低。

实施例三：

按上述方法，在反应温度为550℃，反应压力为0.5MPa，异丁烷的气时空速为10-1000h_-1的条件下，异丁烷的转化率为60％～62％，异丁烯的选择性为90％～95％，提高了异丁烷的转化率高，异丁烯选择性高，温度易控制，可长周期运行且能耗低。

当然，本发明还可有其它多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员当可根据本发明作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。

Claims (6)

1.一种异丁烷制备异丁烯的方法，其特征在于，以异丁烷为原料，在反应温度为450℃～650℃，反应压力为0MPa～1MPa，异丁烷的气时空速为10-1000h_-1的条件下，进入至少一个鼓泡流化床反应器中，异丁烷发生脱氢反应并转化为异丁烯为主的混合烃类，混合烃类经洗涤罐与沉淀罐分离，得到异丁烯。

2.根据权利要求1所述的异丁烷制备异丁烯的方法，其特征在于，所述异丁烷经经所述鼓泡流化床反应器进入再生器经行脱氢反应。

3.根据权利要求1或2所述的异丁烷制备异丁烯的方法，其特征在于，所述催化剂经再生器进入所述鼓泡流化床反应器。

4.根据权利要求1所述的异丁烷制备异丁烯的方法，其特征在于，所述催化剂为V/CNTs催化剂。

5.根据权利要求3所述的异丁烷制备异丁烯的方法，其特征在于，所述V/CNTs催化剂中钒原子负载质量占5wt％-10wt％。

6.根据权利要求3所述的异丁烷制备异丁烯的方法，其特征在于，所述V/CNTs催化剂为10-50目。