异丁烷脱氢制异丁烯.ppt

主要内容
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背景
第一页，共三十八页。
1. 背景
第二页，共三十八页。

我国异丁烯几乎全部来自催化裂化和乙烯装置。
2010年国内异丁烯供给量可望达到270万-280万吨。
2007年FCC副P，kPa
98-1960
32-49
常压以上
137
常压以上
空速，h-1
-10
<1
-
-
-
稀释气
蒸汽
无
氢气
无
无
催化剂寿命，年
1-2
-3
2-
-
-
操作周期
反应6h，再生2h
15-25min
2-7d
连续
反应6h，再生3h
异丁烷转化率，%
45-55
60-65
40
51
40-45
异丁烯选择性，%
85-95
95
91
87
95
第十一页，共三十八页。
2. 需要解决的关键问题
第十二页，共三十八页。
催化剂
高活性
低成本
无毒性
强吸热反应
催化剂
结焦失活
传热效率高
连续反应再生
长期稳态运行

需要解决的关键问题
第十三页，共三十八页。
拟开展的工作
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研究与新型催化剂配套的循环流化床反应器，解决气固两相高效接触问题。
研究新型高活性、非贵金属、环保型烷烃脱氢制烯烃催化剂，解决烷烃脱氢制烯烃C-H键选择性活化问题。
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需要解决的关键问题
第十四页，共三十八页。
需要解决的关键问题
烷烃分子C-H键的选择性活化
C－C键平均键能： kJ/mol
C－H键平均键能： kJ/mol
键离解能
410 kJ/mol
键离解能
380 kJ/mol
为什么要选择性活化C-H键？
以异丁烷脱氢为研究对象。丙烷、丁烷催化脱氢应用价值高，两者工艺、催化剂基本相同。
C-H键的理解能比C-C键的高得多，更容易发生C-C键的断裂。
只有选择性活化C-H键，才能得到相应的烯烃。
第十五页，共三十八页。
需要解决的关键问题
烷烃分子C-H键的选择性活化
如何实现选择性活化C-H键？
硫化前后催化剂脱氢性能对比
关键是催化剂
硫化前，分解
硫化后，脱氢
解决催化剂问题，是解决C-H键选择性活化的关键。
第十六页，共三十八页。
反应物的吸附状态，决定着发生什么反应。正丁烷在Ni催化剂上首先发生1、4脱氢，因而很难生成丁烯-1或丁烯-2。研究异丁烷在不同催化剂表面的吸附状态，是认识脱氢机理的第一步。
生成的烯烃如果不能及时脱附，很可能进一步发生反应转化成副产物。脱附热是衡量吸附物种与表面作用强度的关键指标，但高温条件下吸附热的测定是需要解决的难题。
需要解决的关键问题
烷烃分子C-H键的选择性活化
C-H键是如何选择性活化的？
反应物＋活性位
表面中间物种
产物＋活性位
吸附
脱附
表面反应
明确吸附状态，测定脱附热，是推测C-H键选择性活化的关键。
第十七页，共三十八页。
需要解决的关键问题
流化床提高气固接触效率
流化床中催化剂颗粒间有一定的空间距离，异丁烷如果不能碰到并吸附到催化剂上，就不能发生催化脱氢反应。
高气固接触效率与高催化剂活性一样，是保证异丁烷单程通过充分转化的关键。
高催化剂流化密度，并不能保证高的气固接触效率。
控制气、固两相定向流动，减小或消除大气泡、沟流，是提高气固接触效率的关键。
第十八页，共三十八页。

第十九页，共三十八页。
异丁烷脱氢
反应器
再生器
燃料
空气
烟气
发生蒸汽
原料
去分离系统
洗涤罐
沉淀罐
污油
预热炉
第二十页，共三十八页。
异丁烷脱氢
反应再生部分
反应气体水洗部分
烟气洗涤部分
富气压缩及吸收稳定部分
气体分离部分（包括脱丙烷塔、脱异丁烷塔，但不包括丙烯塔）。
装置构成：
第二十一页，共三十八页。
烃
含量，wt%
甲烷

乙烷

丙烷

异丁烷

正丁烷

反2-丁烯

1-丁烯

异丁烯

顺-2-丁烯

C5+

原料异丁烷含量在95％以上，有少量正丁烷，烯烃含量很低。
原料的硫含量为12 mg/g。
原料的组成
异丁烷脱氢
第二十二页，共三十八页。
烃
产率，wt%