[发明专利]一种低碳烷烃脱氢工艺的方法、装置和反应系统

说明书

一种低碳烷烃脱氢工艺的方法、装置和反应系统，包括将C₃～C₅低碳烷烃原料气、CO和/或CO₂工艺气经200～500℃预热后进入反应器，与Cr‑Ce‑Cl/Al₂O₃脱氢催化剂、Cu‑Ce‑Ca‑Cl/Al₂O₃热耦合助剂、蓄热/支撑体惰性氧化铝球接触；在反应温度500～700℃、反应压力10～100kPa、反应时间5～30分钟、质量空速0.1～5小时^‑1的条件下转化；产物进入后续分离装置获得低碳烯烃；催化剂床层的周期性再生过程包括，经蒸汽吹扫后，通入560～730℃、0.01～1MPa的热空气再生和加热床层，并抽空和还原，每周期循环时间为10～70分钟。该脱氢工艺方法、装置和反应系统实现了反应和热量耦合，降低了反应过程中床层的温度差和苛刻度，改善了催化剂转化效率、选择性、运行周期和寿命，并降低了系统能耗。

技术领域

本发明涉及一种低碳烷烃脱氢工艺，更具体地说，本发明涉及一种实现反应和热量耦合的低碳烷烃脱氢工艺的方法、装置和反应系统，属于石油化工技术领域。

背景技术

低碳烯烃是石油化学工业中需求量大和用途很广的基本有机原料，例如，丙烯是重要的基本化工原料，广泛用于生产聚丙烯、异丙醇、异丙苯、羰基醇、环氧丙烷、丙烯酸、丙烯睛等化工产品；而另一种重要的低碳烯烃丁烯也受到了广泛的利用，如以混合丁烯生产高辛烷值汽油组分，还有顺丁烯二酸酐和仲丁醇、庚烯、聚丁烯、乙酸酐等产品。

目前，我国对低碳烯烃资源的需求依然有所增长，丙烯供应主要来自石脑油裂解制乙烯和重油催化裂化过程的副产品。由于丙烯需求的增长，近年来丙烯的供应依然不足，每年依然有大量的丙烯产品进口，原有的丙烯来源不能够完全满足实际需求。扩大丙烯来源的生产工艺有丙烷脱氢工艺、烯烃相互转化工艺、烯烃复分解工艺和甲醇制烯烃等等，其中丙烷脱氢制丙烯工艺受到关注。

丁烯随着MTBE和烷基化装置等快速增长，也出现供应不足的状况，由于脱氢后的烯烃可用于各种化学产品如清洁剂、高辛烷值汽油、医药品、塑料、合成橡胶而存在大量需求，因此脱氢是一种重要的制备方法。这种方法的一个应用方向就是异丁烷脱氢以制备异丁烯，而异丁烯可聚合用来提供用于粘合剂的增粘剂、用于电机润滑油的粘度指数添加剂、用于塑料的耐冲击和抗氧化添加剂和用于低聚汽油的组分，因此，异丁烷脱氢的方法也受到了重视。

我国具有较为丰富的液化石油气、凝析液等轻烃资源，其中含有大量的丙烷、丁烷等低碳烷烃，如能有效地将丙烷、丁烷等直接转化为丙烯和丁烯，将可充分利用石油资源，缓解低碳烯烃特别是丙烯、丁烯等来源不足的问题，又可以同时获得高价值的氢气。因此，需要开发工业应用的低碳烷烃脱氢工艺。

国内外研发机构为了满足上述低碳烯烃的实际应用需求，在上个世纪发展起来了多种低碳烷烃如丙烷、丁烷等的烷烃脱氢工艺，其中代表性的工艺主要有ABB Lummus的Catofin工艺、UOP的Oleflex工艺、Phillips公司的Star工艺和Linde公司的PDH工艺等，参见肖锦堂《烷烃催化脱氢生产C₃～C₄烯烃工艺(之一～之四)》[J].天然气工业，1994，14(2)～(4)、(6)。