異丁烷脫氫制異丁烯生產(chǎn)技術(shù)問(wèn)題探析

栗士瑞

（山東省東營(yíng)市佳昊化工有限責(zé)任公司，山東東營(yíng) 257000）

異丁烷脫氫制異丁烯生產(chǎn)技術(shù)問(wèn)題探析

栗士瑞

（山東省東營(yíng)市佳昊化工有限責(zé)任公司，山東東營(yíng) 257000）

低碳烷烴催化脫氫轉(zhuǎn)化制烯烴一直是石油化工領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)，同時(shí)也是未來(lái)石油化工技術(shù)領(lǐng)域研究的重點(diǎn)。本文主要闡述了異丁烷脫氫制取異丁烯的反應(yīng)機(jī)理、反應(yīng)流程，并對(duì)其工藝技術(shù)進(jìn)行了詳細(xì)論述。

異丁烷；異丁烯；脫氫；工藝技術(shù)

我國(guó)異丁烷資源豐富，異丁烷主要富含在石油催化裂化過(guò)程中生成的液化石油氣和其他餾分中。異丁烷用途廣泛，通常被用于熱值高、性能好的燃料，異丁烯是生產(chǎn)聚異丁烯、MTBE、低碳烯烴烷基化、混合低碳烯烴、丁基橡膠及有機(jī)玻璃等化學(xué)品的重要原料。由于異丁烯資源緊缺，隨著精細(xì)化工工業(yè)的迅猛發(fā)展以及對(duì)異丁烯需求的快速增長(zhǎng)，通過(guò)異丁烷催化脫氫制異丁烯將成為未來(lái)解決異丁烯資源緊缺的主要途徑。

1 異丁烷脫氫制異丁烯反應(yīng)機(jī)理與流程

1.1 異丁烷脫氫反應(yīng)機(jī)理

在高溫條件下，異丁烷有利于轉(zhuǎn)化為異丁烯，但是在高溫條件下，更利于發(fā)生裂解反應(yīng)，因此，需要采用高效的催化劑加快脫氫反應(yīng)，進(jìn)而抑制裂化反應(yīng)的進(jìn)行。其產(chǎn)物包括異丁烯、烷烴、烯烴和焦炭等。

1.2 脫氫反應(yīng)流程

反應(yīng)前，為了減少異丁烷原料中的雜質(zhì)對(duì)脫氫反應(yīng)造成影響，首先需要去除原料中含有的硫、烯烴和重金屬等有害雜質(zhì)。在催化劑作用下，異丁烷經(jīng)過(guò)脫氫反應(yīng)獲得粗產(chǎn)品異丁烯，要想得到高純度的異丁烯產(chǎn)品，可以對(duì)異丁烯粗產(chǎn)品進(jìn)行進(jìn)一步分離。當(dāng)反應(yīng)發(fā)生一段時(shí)間后，催化劑的內(nèi)部及表面會(huì)聚集大量的碳，導(dǎo)致催化劑活性減弱，需要對(duì)其進(jìn)行再生催化。

2 異丁烷脫氫制異丁烯生產(chǎn)技術(shù)要點(diǎn)

異丁烷脫氫反應(yīng)通常在510～677℃條件下進(jìn)行，催化劑的選擇是異丁烷脫氫技術(shù)的關(guān)鍵，它決定了脫氫裝置的流程、生產(chǎn)成本和經(jīng)濟(jì)效益等因素，常用的催化劑主要有氧化物催化劑和金屬催化劑兩種，生產(chǎn)技術(shù)要點(diǎn)主要包括以下幾個(gè)方面。

2.1 等溫反應(yīng)

異丁烯在538℃左右選擇性最大，但是反應(yīng)速度最小，因此，建議異丁烷脫氫制異丁烯反應(yīng)溫度控制在538～593℃之間。

2.2 催化劑-熱載體

將催化劑作為熱載體交替為反應(yīng)供熱，值得注意的是在高溫條件條件下催化劑的性能需要保持完好，目的是為了防止催化劑結(jié)焦。催化劑需要不斷的進(jìn)行加熱再生，以此來(lái)把表面附著的碳燒掉，催化劑床可用作熱載體。

2.3 碳?xì)浠衔飰毫?/p>

在分壓較低的情況下，異丁烷可以得到較高的轉(zhuǎn)化率，而在分壓較高時(shí)，得到的轉(zhuǎn)化率較低，因此，異丁烷分壓與平衡轉(zhuǎn)化率成反比關(guān)系，如果添加蒸汽或不凝氣作為稀釋劑，會(huì)使能耗增加，同時(shí)降低轉(zhuǎn)化效率。

2.4 催化劑再生

在反應(yīng)過(guò)程中，反應(yīng)副產(chǎn)品主要為焦炭，隨著反應(yīng)的進(jìn)行，焦炭會(huì)不斷沉積在催化劑的內(nèi)部和表面，從而使催化劑失去活性，需要對(duì)催化劑進(jìn)行加熱使其恢復(fù)活性。

3 異丁烷脫氫制異丁烯生產(chǎn)工藝及特點(diǎn)分析

目前，異丁烷脫氫制異丁烯主要有Oleflex工藝、Catofin工藝、STAR工藝和FBD-4工藝四種工藝技術(shù)，具體特點(diǎn)如下：

3.1 Oleflex工藝及特點(diǎn)

異丁烷原料精制后，與循環(huán)的富氫氣體混合，再與反應(yīng)器中流出物熱交換后通過(guò)反應(yīng)器，反應(yīng)器排出的催化劑被運(yùn)送到連續(xù)催化劑再生系統(tǒng)進(jìn)行再生。此工藝可回收純度較高的氫氣，氫氣循環(huán)不僅可以抑制焦炭的形成，使催化劑保持穩(wěn)定，同時(shí)分壓較低，可以提高轉(zhuǎn)化率。催化劑再生系統(tǒng)主要有去除催化劑表面的焦炭、使鉑重新分布和清除過(guò)量的水分等三個(gè)作用。

3.2 Catofin工藝及特點(diǎn)

此脫氫工藝的主要特點(diǎn)是脫氫裝置由吹掃置換、再生加熱和反應(yīng)等至少3臺(tái)反應(yīng)器組成，未反應(yīng)的異丁烷可循環(huán)使用，反應(yīng)所需要的熱量?jī)?chǔ)存在催化劑床中，可通過(guò)調(diào)節(jié)熱空氣的溫度給催化劑供熱，從而控制整個(gè)系統(tǒng)維持熱平衡，脫氫催化劑為氧化鉻催化劑，具有耐烴和耐氧化物的特點(diǎn)。

3.3 STAR工藝及特點(diǎn)

并聯(lián)的充滿(mǎn)催化劑的管安裝在依據(jù)甲醇重整爐設(shè)計(jì)的再生器火室中，此外還有煙道氣廢熱回收裝置。此工藝用貴金屬為基礎(chǔ)的催化劑有很高的選擇性，接近等溫設(shè)計(jì)，改善了選擇性。它耐烴和原料中的氧化物及一定量的硫，實(shí)際生產(chǎn)中用多臺(tái)并聯(lián)的再生器來(lái)維持生產(chǎn)速度。反應(yīng)熱由燃燒室提供，其安裝在爐膛的上部。

3.4 FBD-4工藝及特點(diǎn)

反應(yīng)器供熱主要依靠從催化劑再生器來(lái)的熱量。催化劑從反應(yīng)器氣動(dòng)輸送到再生器并用原料氣及氮作為動(dòng)力提升返回，利用燒焦的方法再生。催化劑是用特殊的方法制造的氧化物粉末，具有較高的耐磨性，但要特別注意其毒性。FBD-4是逆流體系，它是唯一的反應(yīng)器出口溫度高于進(jìn)口溫度的催化脫氫技術(shù)。此工藝能在運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中添加或排出催化劑，采用這種方法，裝置性能可保持在基本穩(wěn)定的水平上。

4 結(jié)束語(yǔ)

隨著全球經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，異丁烷更深層次的利用將會(huì)帶來(lái)更大的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益。目前，我國(guó)的異丁烷脫氫制異丁烯技術(shù)已經(jīng)取得了長(zhǎng)足的進(jìn)步并日趨成熟，不久的將來(lái)，我國(guó)將迎來(lái)異丁烷脫氫技術(shù)應(yīng)用的高峰。

[1]劉瑩.異丁烷脫氫制異丁烯技術(shù)的現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢(shì)[J].石油化工，2016，（5）.

[2]呂紹毛，蔣靜，張培麗，等.異丁烷脫氫技術(shù)應(yīng)用研究[J].化學(xué)工程與裝備，2014，（8）.

Production of technical problems isobutene dehydrogenation of isobutane

Li Shi-rui

The catalytic dehydrogenation of light alkanes to olefins has been a hot topic in the field of petrochemicals，but also the focus of future research in petroleum chemical technology.This paper describes the reaction mechanism of isobutane dehydrogenation take isobutylene，the reaction process，and discussed in detail its technology.

isobutane；isobutene；dehydrogenation；Technology

TQ221.213

B

1003–6490（2016）04–0177–01

2016–4–18

栗士瑞（1988—），男，遼寧綏中人，助理工程師，主要從事異丁烷脫氫工作。