CN114621067A - 一种碳四烷烃高值化利用的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种碳四烷烃高值化利用的方法，通过碳四烷烃选择氧化‑氢甲酰化过程生产戊醛。碳四烷烃选择氧化脱氢过程所采用的催化剂为Silicalite‑1或Silicalite‑2包覆的多金属催化剂。碳四烷烃选择氧化脱氢反应条件为，温度480～630℃，压力1.0～16atm，碳四烷烃空速0.2～3.0h‑1，CO2/丁烷分子比0.5～2.0。本发明提供了一种丁烷选择氧化制丁烯‑丁烯氢甲酰化合成戊醛的新方法，为低碳烷烃和CO2资源的高效利用定向合成高附加值化学品戊醛开辟一条新的技术路线。
Description
技术领域
本发明属于石油和化学工业化学品生产技术领域，具体地说，涉及一种碳四烷烃/CO2耦合转化-氢甲酰化生产戊醛的方法。
背景技术
我国石油资源紧缺，对外依存度高；而低碳烃、尤其低碳烷烃资源的有效利用率低，主要被作为燃料烧掉了。戊醛是生产新型绿色环保安全C10增塑剂邻苯二甲酸二丙基庚酯中间体2-丙基庚醇的关键原料，而邻苯二甲酸二丙基庚酯是替代传统增塑剂邻苯二甲酸二辛酯(该增塑剂存在性能局限性、雌激素效应、对环境毒害等不良作用，欧盟等已出台其禁止使用的限令)的理想选择，其生产技术被国外所垄断，产品需求长期依赖进口，迫切需要发展丁烯氢甲酰化反应生产戊醛的新技术。
本发明提供了一种丁烷选择氧化制丁烯-丁烯氢甲酰化耦合合成高附加值戊醛的方法，为低碳烷烃和CO2资源的高效利用定向合成高附加值精细化学品戊醛开辟一条新的技术路线，并为解决国内大宗关键化学品2-丙基庚醇技术及产品依赖进口提供关键技术支撑和原料支撑。直接从碳四烷烃到戊醛产品的技术过程及所采用的催化剂新体系尚未有报道。
发明内容
本发明提供了一种碳四烷烃高值化利用的方法，通过碳四烷烃选择氧化-氢甲酰化耦合生产化学品戊醛，该方法具体为：
碳四烷烃与CO2混合进入碳四烷烃选择氧化脱氢反应器，进行碳四烷烃选择氧化反应，生成包括碳四烯烃、CO和H2在内的物流1；
所述物流1进入分离塔a，塔顶分离出包括甲烷、氢气、CO和CO2的物流2，该物流经胺液吸收和解吸，使未反应的CO2原料循环回碳四烷烃选择氧化脱氢反应器，含甲烷、氢气、CO的物流3进入氢甲酰反应器；
分离塔a的塔底物流进入分离塔b，塔顶分离出包括碳二碳三的轻组分塔底组分进入碳四分离塔c；从碳四分离塔c的塔顶分离出的碳四组分进入浆态床氢甲酰化反应器，与物流3发生反应生成戊醛产品；
从浆态床反应器反应后的产物进入分离单元，分离出的富甲烷气进入加热炉作为燃料气使用；分离出的未反应丁烷循环回碳四烷烃选择氧化脱氢反应器进一步反应。本发明提供了一种丁烷选择氧化制丁烯-丁烯氢甲酰化合成戊醛的新方法，为低碳烷烃和CO2资源的高效利用定向合成高附加值化学品戊醛开辟一条新的技术路线。
本发明提供的碳四烷烃高值化利用的方法，其特征在于：所述碳四烷烃选择氧化脱氢过程所采用的催化剂为Silicalite-1或Silicalite-2包覆的多金属催化剂，反应条件为，温度480～630℃，压力1.0～16atm，碳四烷烃空速0.2～3.0h-1，CO2/丁烷分子比0.5～2.0。
本发明提供的碳四烷烃高值化利用的方法，所述的碳四烷烃选择氧化脱氢过程Silicalite-1或Silicalite-2包覆的多金属催化剂多金属催化剂，多金属催化剂为铁、锌、镍、铂、铬中至少之两种。
本发明提供的碳四烷烃高值化利用的方法，所述浆态床氢甲酰化反应过程所采用的催化剂为新型非膦多相铑基催化剂，反应条件为温度60～120℃，压力15～35atm。
本发明提供的碳四烷烃高值化利用的方法，直接从碳四烷烃到戊醛产品的技术过程及所采用的催化剂新体系尚未有报道，为低碳烷烃和CO2资源的高效利用定向合成高附加值精细化学品戊醛开辟一条新的技术路线，并为解决国内大宗关键化学品2-丙基庚醇技术及产品依赖进口提供关键技术支撑和原料支撑。尤其，碳四烷烃选择氧化脱氢过程根据后续单元需要，灵活调节烯烃/CO/H2比例，满足多样化的原料需求。
具体实施方式
以下实施例将对本发明予以进一步说明，但并不因此而限制本发明。
实施例1
丁烷与CO2以1:1比例混合、经换热、加热后，进入碳四烷烃选择氧化脱氢反应器，反应器内装填Silicalite-1包覆的Fe/Zn/Ni三金属催化剂，反应条件为：温度600℃，压力1.0atm，碳四烷烃空速0.8h-1，CO2/丁烷分子比1.0；本反应过程生成包括碳四烯烃、CO和H2在内的物流1；
物流1进入分离塔a，塔顶分离出包括甲烷、氢气、CO和CO2的物流2，该物流经胺液吸收和解吸，未反应的CO2原料循环回碳四烷烃选择氧化脱氢反应器，含甲烷、氢气、CO的物流3进入氢甲酰反应器；
分离塔a的塔底物流进入分离塔b，塔顶分离出包括碳二碳三的轻组分塔底组分进入碳四分离塔c；从碳四分离塔c的塔顶分离出的碳四组分进入浆态床氢甲酰化反应器，在含氧功能基团修饰的新型非膦多相纳米铑基催化剂上，于反应温度100℃，压力25atm下发生氢甲酰化反应生成目标产品。
从浆态床反应器反应后的产物进入分离单元，分离出的富甲烷气进入加热炉作为燃料气使用；分离出的未反应丁烷循环回碳四烷烃选择氧化脱氢反应器进一步反应。
本实施例碳四烷烃选择氧化脱氢反应过程，丁烷单程转化率不低于45％，碳四烯烃选择性不低于80％；氢甲酰化反应过程碳四烯烃单程转化率不低于90％，目标产品选择性不低于83％。
实施例2
其余同实例例1，所不同的是：丁烷与CO2以1:1.5比例混合、经换热、加热后，进入碳四烷烃选择氧化脱氢反应器，反应器内装填Silicalite-2包覆的Zn/Ni/Pt三金属催化剂，反应条件为：温度570℃，压力2.0atm，碳四烷烃空速0.5h-1，CO2/丁烷分子比1.5；浆态床氢甲酰化过程反应温度110℃，压力35atm下发生氢甲酰化反应生成目标产品。
本实施例碳四烷烃选择氧化脱氢反应过程，丁烷单程转化率不低于55％，碳四烯烃选择性不低于85％；氢甲酰化反应过程碳四烯烃单程转化率不低于95％，目标产品选择性不低于80％。
Claims (7)
1.一种碳四烷烃高值化利用的方法，其特征在于，该方法通过碳四烷烃选择氧化-氢甲酰化联合过程生产化学品戊醛。
2.根据权利要求1所述碳四烷烃高值化利用的方法，其特征在于，碳四烷烃选择氧化脱氢过程所采用的催化剂为Silicalite-1或Silicalite-2包覆的多金属催化剂。
3.根据权利要求1所述碳四烷烃高值化利用的方法，其特征在于，碳四烷烃选择氧化脱氢反应条件为，温度480～630℃，压力1.0～16atm，碳四烷烃空速0.2～3.0h-1，CO2/丁烷分子比0.5～2.0。
4.根据权利要求2所述碳四烷烃高值化利用的方法，其特征在于，所述多金属催化剂的金属组分为铁、锌、镍、铂、铬中至少之两种。
5.根据权利要求1所述碳四烷烃高值化利用的方法，其特征在于，氢甲酰化反应过程所采用的催化剂为含氧功能基团修饰的新型非膦多相纳米铑基催化剂。
6.根据权利要求1所述碳四烷烃高值化利用的方法，其特征在于，氢甲酰化反应条件为温度60～120℃，压力15～35atm。
7.根据权利要求1所述碳四烷烃高值化利用的方法，其特征在于，该方法具体为：
碳四烷烃与CO2混合进入碳四烷烃选择氧化脱氢反应器，进行碳四烷烃选择氧化反应，生成包括碳四烯烃、CO和H2在内的物流1；
所述物流1进入分离塔a，塔顶分离出包括甲烷、氢气、CO和CO2的物流2，该物流经胺液吸收和解吸，使未反应的CO2原料循环回碳四烷烃选择氧化脱氢反应器，含甲烷、氢气、CO的物流3进入氢甲酰化反应器；
分离塔a的塔底物流进入分离塔b，塔顶分离出包括碳二碳三的轻组分塔底组分进入碳四分离塔c；从碳四分离塔c的塔顶分离出的碳四组分进入浆态床氢甲酰化反应器，与物流3发生反应生成戊醛产品；
从浆态床反应器反应后的产物进入分离单元，分离出的富甲烷气进入加热炉作为燃料气使用；分离出的未反应丁烷循环回碳四烷烃选择氧化脱氢反应器进一步反应。
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