[发明专利]利用金属氧化物进行低碳烷烃脱氢的方法

权利要求书

1.利用金属氧化物进行低碳烷烃脱氢的方法，其特征在于，以金属氧化物为氧载体，在绝氧条件下作为催化剂的金属氧化物与低碳烷烃发生氧化脱氢反应，金属氧化物的晶格氧与氧化脱氢反应的产物氢气结合从而促使该反应的进行。

2.根据权利要求1所述的利用金属氧化物进行低碳烷烃脱氢的方法，其特征在于，金属具有多种化合价态，且金属氧化物为烷烃脱氢的活性组分，在持续加入物料的反应过程中，由于晶格氧参与低碳烷烃的氧化脱氢，金属氧化物中氧含量下降，该金属由高价态下降为低价态。

3.根据权利要求1所述的利用金属氧化物进行低碳烷烃脱氢的方法，其特征在于，金属为钒、铬、钨、钼或者铋；作为活性组分的金属氧化物与载体进行负载，例如分子筛、沸石、三氧化二铝等载体；或者单独进行使用。

4.根据权利要求1所述的利用金属氧化物进行低碳烷烃脱氢的方法，其特征在于，脱氢氧化反应温度为400-600℃，再生温度为450-650℃，压力为0.5-10atm。

5.根据权利要求1所述的利用金属氧化物进行低碳烷烃脱氢的方法，其特征在于，在脱氢氧化反应中，气固两相接触方式为气固逆流接触、气固并流接触两种操作方式，气相主要为原料低碳烷烃和产物低碳烯烃，固相主要为金属氧化物催化剂。

6.根据权利要求1所述的利用金属氧化物进行低碳烷烃脱氢的方法，其特征在于，催化剂在使用过程中随着晶格氧的不断参与氧化脱氢，造成催化剂活性降低，需要结合反应系统进行催化剂的再生，在催化剂再生阶段，在空气或氧气作用下催化剂重新捕获氧形成高价态的金属氧化物重新进入反应器。

7.根据权利要求1所述的利用金属氧化物进行低碳烷烃脱氢的方法，其特征在于，在固定床反应器中设置金属氧化物催化剂，在进气管路上设置气体切换装置，气体切换装置分别于原料气路、惰性气体气路和氧化气路相连，并能够进行切换，以使进气管路能够分别与原料气路、惰性气体气路和氧化气路相连；

原料气路，用于向固定床反应器中通入原料低碳烷烃，如丙烷；

惰性气体气路，用于向进气管路和固定床反应器中吹扫惰性气氛，以使反应在绝氧条件下进行；

氧化气路，用于向固定床反应器中通入氧气或者空气，以使金属氧化物催化剂氧化再生；

在进行使用时，首先以惰性气体气路、进气管路、固定床反应器和出气管联通，以排除整个反应系统中的氧，再更换原料气路，以向固定床反应器中通入原料低碳烷烃进行反应，在反应过程中监测金属氧化物催化剂的活性，如产物组成、反应时间、金属氧化物价态等参数，待金属氧化物催化剂活性临近极限时，更换氧化气路通入氧气或者空气，以使金属氧化物催化剂氧化再生，由低价态转变为高价态；再生后，更换惰性气体气路进行除氧，更换原料气路进行反应，更换氧化气路进行再生，依次循环。采用两台以上固定床反应器组合的反应系统，在任意时刻确保有至少一个固定床反应器处于反应阶段，其余固定床反应器处于再生阶段或者除氧阶段，实现整个反应过程的连续生产。

8.根据权利要求1所述的利用金属氧化物进行低碳烷烃脱氢的方法，其特征在于，以原料和金属氧化物催化剂在移动床反应器中进行反应，待金属氧化物催化剂活性降低后进入催化剂再生系统进行氧化再生，由低价态转变为高价态；再生后，再进入移动床反应器中进行反应；在移动床反应器的出料口得到以低碳烯烃为主的气相，在催化剂再生系统的出料口得到再生反应后的尾气。在移动床反应器和催化剂再生系统之间采用催化剂经气提输送装置进行传输，选择固定床或流化床反应器为催化剂再生系统，空气或者氧气为再生反应气体。催化剂在反应器中依靠重力自上而下的缓慢移动，反应气体可以自下而上流动。或者催化剂在反应器壳层中依靠中立自上而下的缓慢移动，反应气体则径向穿过催化剂床层以错流的方式发生反应，最终产品从反应器中心管流出，催化剂从壳层底部流出经气提输送装置进入再生系统，再生后循环使用。移动床反应器返混程度接近于固定床，但同时又实现了催化剂的连续流入流出从而省去了固定床复杂的气路切换系统。气固相呈错流接触状态，反应原料横向穿过催化剂床层，减小了反应停留时间从而一定程度上减少了积碳反应并提高了反应选择性。