[發(fā)明專利]一種可降低返混的烷烴脫氫制烯烴的反應(yīng)器以及制備方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710213552.4
• 申請(qǐng)日: 2017-04-01
• 公開（公告）號(hào): CN108654526B
• 公開（公告）日: 2021-04-16
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李春義;王國(guó)瑋
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)石油大學(xué)（華東）
• 主分類號(hào): B01J8/26
• 分類號(hào): B01J8/26;C07C5/333;C07C11/09;C07C11/06
• 代理公司: 北京元中知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限責(zé)任公司 11223
• 代理人: 王彩霞

一種烷烴催化脫氫的反應(yīng)裝置，包括反應(yīng)段和反應(yīng)器沉降段，反應(yīng)器沉降段位于反應(yīng)段的上部，所述的反應(yīng)段的直徑從下到上逐漸變小，催化劑再生斜管伸入反應(yīng)段內(nèi)，且催化劑再生斜管的出口端位于反應(yīng)段的下部，進(jìn)料分布裝置位于反應(yīng)段內(nèi)的催化劑再生斜管的出口端的下方。反應(yīng)器內(nèi)反應(yīng)物和催化劑并流向上流動(dòng)，可有效提高反應(yīng)器內(nèi)溫度分布的均勻性，避免局部高溫，從而減少熱反應(yīng)；且反應(yīng)器沿流體流動(dòng)方向逐漸縮徑，減少返混造成的烯烴的二次轉(zhuǎn)化，從而提高烯烴的收率和選擇性。高溫再生劑直接噴入反應(yīng)器密相床底部，不僅有利于高溫催化劑與反應(yīng)器內(nèi)催化劑的快速混合，避免床層內(nèi)形成局部高溫，而且密相流化的催化劑還有利于終止自由基的傳遞，從而減少熱反應(yīng)，提高烷烴脫氫烯烴的選擇性。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種循環(huán)流化床反應(yīng)器，具體的，涉及一種循環(huán)流化床烷烴脫氫的反應(yīng)裝置，更具體的，涉及一種可降低返混的烷烴脫氫反應(yīng)裝置。

背景技術(shù)

烯烴和二烯烴(乙烯、丙烯、丁烯、異丁烯、異戊二烯和丁二烯等)在合成樹脂、塑料、高辛烷值汽油調(diào)和組分(甲基叔丁基醚、甲基叔戊基醚和烷基化油)及其它高附加值產(chǎn)品方面應(yīng)用廣泛。這些烯烴除了通過烴的蒸汽裂解(如乙烷蒸汽裂解，石腦油蒸汽裂解)、烯烴的催化裂解(如Superflex技術(shù))、重油的催化裂解(如TMP、DCC技術(shù))和重油催化熱解(如CPP技術(shù))等過程生產(chǎn)外，烷烴催化脫氫也是烯烴和二烯烴生產(chǎn)的重要技術(shù)路線。

烷烴脫氫作為合理利用豐富低碳烷烴資源、制備高附加值低碳烯烴的一條重要途徑，日益受到人們的重視。

烷烴的脫氫是比較強(qiáng)的吸熱反應(yīng)，如丙烷和異丁烷脫氫，

C₃H₈→C₃H₆+H₂ΔH^o＝124.3kJ/mol

i-C₄H₁₀→i-C₄H₈+H₂ΔH^o＝117.6kJ/mol

在0.1MPa、25℃的反應(yīng)熱分別高達(dá)124.3和117.6kJ/mol。無論是采用何種類型的反應(yīng)器，怎樣有效地給反應(yīng)供熱，都是必須認(rèn)真思考的問題。

烷烴的脫氫反應(yīng)受熱力學(xué)平衡的限制。在相同溫度條件下，烷烴的分子越大，平衡轉(zhuǎn)化率越高；對(duì)于同一種烷烴，溫度越高，平衡轉(zhuǎn)化率越高。乙烷脫氫制乙烯，如果采用催化脫氫的方法，受熱力學(xué)平衡的限制，單程轉(zhuǎn)化率太低，因而，目前乙烷脫氫采用的是蒸汽熱解的技術(shù)，反應(yīng)在800℃以上的高溫條件下進(jìn)行。丙烷、丁烷等的催化脫氫，在適宜的溫度條件下可得到經(jīng)濟(jì)上可接受的單程轉(zhuǎn)化率和烯烴選擇性，因而，丙烷脫氫制丙烯、丁烷脫氫制丁烯或丁二烯，通常采用的是催化脫氫的方法。

氧化脫氫，作為烷烴脫氫的另一路徑，雖可打破熱力學(xué)平衡限制，大幅提高烷烴轉(zhuǎn)化率，降低焦炭收率，但由于氧物種的引入，深度氧化反應(yīng)難以控制，生成大量的COx和H₂O，目的產(chǎn)物烯烴選擇性差，造成了原料的浪費(fèi)。雖然研究者們對(duì)此進(jìn)行了廣泛的研究，但烯烴選擇性未見顯著改善，這一問題短期內(nèi)很難取得突破。

目前已工業(yè)化的脫氫技術(shù)均采用催化脫氫路線，所用催化劑為Pt基及Cr₂O₃基催化劑。Pt價(jià)格昂貴，高昂的投資和催化劑使用成本限制了采用Pt催化劑脫氫過程的應(yīng)用，只有烷烴資源豐富價(jià)格低廉的國(guó)家或地區(qū)，該過程的經(jīng)濟(jì)性才合理。此外，Pt催化劑對(duì)硫、砷等毒物都十分敏感，因此，使用該催化劑對(duì)原料中雜質(zhì)含量要求非常高。采用Pt催化劑，Pt非常容易燒結(jié)，催化劑再生需要采用氧氯化再生，再生煙氣必須進(jìn)行治理后才能排放。負(fù)載型Cr系催化劑的脫氫性能優(yōu)異，但催化劑再生生成的六價(jià)鉻具有致強(qiáng)致癌作用，催化劑的生產(chǎn)和使用環(huán)節(jié)都可能造成環(huán)境污染，并且廢催化劑的處理也是個(gè)難題。