[发明专利]一种丁烯氧化脱氢生产丁二烯的方法及所用催化剂

权利要求书

1.一种丁烯氧化脱氢生产丁二烯的方法，将含有丁烯的原料、水蒸汽与氧或空气构成混合原料气，在反应器内的复合氧化物晶格氧催化剂存在下经丁烯的氧化脱氢反应制得粗丁二烯物流，并通过采用两段式换热方式控制原料气的温度和反应温度；所述的复合氧化物晶格氧催化剂为含有晶粒粒径为20～100nm的α-Fe₂O₃赤铁矿相与尖晶石相ZnFe₂O₄的复合氧化物，结构通式为χ(α-Fe₂O₃)·ZnFe₂O₄，χ为α-Fe₂O₃占到复合氧化物的质量百分比：30～70％；所述的两段式换热是指，一段是由100～120℃混合原料气与反应得到的370～420℃粗丁二烯物流气换热，使得混合原料气升温至300～350℃；另一段是将280～300℃的水蒸气在反应器的管壳中与丁烯的氧化脱氢反应过程产生的热量进行换热；所述的含有丁烯的原料中正丁烯的体积分数50～100％。

2.根据权利要求1所述的方法，含有丁烯的原料，氧气或空气分别预热到100～120℃后，含有丁烯的原料先与100～120℃的蒸汽混合，再与氧气或空气混合。

3.根据权利要求1所述的方法，氧化脱氢反应的工艺条件为：空速为200～800h^-1，反应温度为300～450℃，反应氧气与正丁烯的摩尔比为0.5～0.9，水蒸汽与正丁烯的摩尔比为6.0～25.0，反应压力为0.01～0.30MPa。

4.根据权利要求1-3任一项所述的方法，在与丁烯的氧化脱氢反应过程产生的热量交换后的水蒸气作用于需要汽化的水，并成为混合原料气中的水蒸汽的部分来源。

5.根据权利要求1-3任一项所述的方法，所述的反应器为列管转化反应器，管内装填有催化剂。

6.根据权利要求1-3任一项所述的方法，其特征在于，所述的正丁烯为丁烯-1、顺丁烯-2、反丁烯-2中的一种或几种。

7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，将含丁烯的原料和纯氧分别预热到100～120℃后，含丁烯的原料首先与100～120℃的水蒸汽混合，再与氧气混合形成混合原料气，混合原料气与380～400℃的产物粗丁二烯物流气进行换热，使混合原料气温度提高到320～350℃，然后进入反应器进行反应；在反应器中为了控制反应温度，混合原料气在装有催化剂的反应器的列管中进行转化，反应器管壳层间换热采用水蒸汽，其换出的反应热作用于需要汽化成水蒸汽的液态水，并作为生产反应所需的部分水蒸汽的来源；氧化脱氢反应条件为：空速200～600h^-1，压力0.01～0.30MPa，氧气与正丁烯的摩尔比0.5～0.9，水蒸汽与正丁烯摩尔比6.0～25.0。

8.根据权利要求1、2、3或7所述的方法，将粗丁二烯物流气经压缩、油吸收解吸、萃取精馏过程分离后得到聚合级以上的丁二烯精品。

9.根据权利要求1、2、3或7所述的方法，χ为35～55％。

10.一种丁烯氧化脱氢生产丁二烯用催化剂，其特征在于，所述的催化剂为复合氧化物晶格氧催化剂，含有晶粒粒径为20～100nm的α-Fe₂O₃赤铁矿相与尖晶石相ZnFe₂O₄的复合氧化物，结构通式为χ(α-Fe₂O₃)·ZnFe₂O₄，χ为α-Fe₂O₃占到复合氧化物30～70％的质量百分比。

11.根据权利要求10所述的催化剂，其特征在于，χ为35～55％。