[發明專利]一種利用煤促進丙烷氧化脫氫制備丙烯的方法

有效

• 申請號: 201810207604.1
• 申請日: 2018-03-14
• 公開（公告）號: CN108409524B
• 公開（公告）日: 2020-12-25
• 發明（設計）人: 黃彩進;劉秋文
• 申請（專利權）人: 福州大學
• 主分類號: C07C11/06
• 分類號: C07C11/06;C07C5/333
• 代理公司: 福州元創專利商標代理有限公司 35100
• 代理人: 蔡學俊;高輝

本發明公開了一種利用煤促進丙烷氧化脫氫制備丙烯的方法，涉及精細化工產品技術領域。其是將煤同時作為熱源及反應催化劑，在常壓下催化丙烷氧化脫氫生成丙烯，從而將煤的利用和丙烯的制備結合起來。本發明解決了目前煤利用附加值低和丙烯因耗能高、產率低、污染較高等問題而不易制備的問題，實現了丙烯的高效制備，且過程中不需要附加壓力。本發明將煤的利用和丙烯的制備結合起來，可以大大提高煤的利用率，增加其附加值，有利于大規模工業生產，具備顯著的經濟和社會效益，能從根本上改變煤單一性粗獷利用的現狀。

技術領域

本發明公開了一種利用煤促進丙烷氧化脫氫制備丙烯的方法，涉及精細化工產品技術領域。

背景技術

煤是一種以碳為主體的礦產，可作為燃料，占我國能源供應結構的67.4%（2013年）。而我國煤的利用大部分是粗獷的燃燒，這種利用方式不僅效率低，而且會造成嚴重的污染，例如在供暖季煤的大量燃燒造成了北方嚴重的霧霾。丙烯是石油化工的重要基礎原料，在石油化工中起著舉足輕重的作用。丙烯也可以作為單體直接制備塑料、藥品、染料、油品、橡膠等。在工業中，對于乙烯、丙烯等低碳鏈的烯烴一般采用石腦油蒸汽裂解和催化裂化等方法進行制備。但與其它化學品不同的是，丙烯一般是通過聯產和副產得到的。2003年，世界范圍內丙烯的產量約為7314萬噸，石腦油蒸汽裂解中乙烯的聯產在其中約占60%，煉油廠的流動床催化裂化副產約占35%，丙烷脫氫只占3%，其他占2%。隨著聚丙烯、丙烯腈、環氧丙烷等丙烯下游產品消費的快速增長，丙烯的需求量日益增大。然而，隨著石油資源的日益緊張，蒸汽裂解的乙烯聯產和催化裂解這兩種傳統丙烯合成方法已遠遠滿足不了化工行業對丙烯每年5%的增長需求。

我國幅員遼闊，有豐富的天然氣資源，其中有大量的丙烷。因此，將富余的丙烷轉化為丙烯是充分利用丙烷的有效途徑。丙烷直接脫氫轉化成與之對應的低碳烯烴作為一種新工藝近年來取得了一定的發展（Catalysis Today, 2007. 127: p. 113-131）。然而，丙烷直接脫氫制備烯烴存在著諸多的缺點，如1）化學平衡對于轉化率、選擇性的制約；2）反應本身是焓變增加的，需要消耗大量的能源；3）反應過程中會產生大量的積碳，覆蓋活性位點，導致催化劑的活性下降，影響催化劑的壽命。

相比于直接脫氫，在體系中引入分子氧、二氧化碳等含氧化合物在熱力學上具有較大優勢。氧化反應產生的熱量可以直接供應于反應，減少能量的消耗，而且氧化過程不受化學平衡的限制，有利于收獲更高的轉化率和產率；可以在更低的溫度下進行，而且可盡量避免積碳的問題，有利于延長催化劑的壽命。在烷烴氧化脫氫中，第一個氫的消除是速控步驟。由于這一步反應的能壘較高，所以烷烴的活化需要在相當苛刻的條件下進行。因此，分子中碳氫的活化問題成為了制約低碳烷烴活化的關鍵技術。在反應中，首先進行反應的是反應物中最弱的碳氫鍵，其鍵能值隨碳原子數的增加而減弱。例如，丙烯中最弱的碳氫鍵鍵能是360.7 KJ·moL^-1，小于丙烷中最弱的碳氫鍵的鍵能（401.3 KJ·moL^-1），所以，丙烯更容易被深度氧化為碳氧化合物。因此，開發高效新型催化劑，以使反應中烷烴生成烯烴的速率遠遠大于自身的深度氧化和烯烴的再氧化，而獲得高選擇性的烯烴將是該技術領域的關鍵問題。

發明內容

本發明的目的在于提供一種簡便、高效率、高選擇性利用丙烷脫氫制備丙烯的方法，其利用煤同時作為催化劑，在常壓下催化丙烷氧化脫氫高效生產丙烯，解決了目前丙烯制備過程復雜、消耗大、對環境不友好等問題。本發明方法簡單、低環境污染，有利于大規模的工業生產，具備顯著的經濟和社會效益，能從根本上改變煤單一性粗獷利用的現狀。

為實現上述目的，本發明采用如下技術方案：

一種利用煤促進丙烷氧化脫氫制備丙烯的方法，其將煤同時作為熱源及反應催化劑，催化丙烷轉化成丙烯，從而將煤的利用和丙烯的制備結合起來；其反應過程為：

；

其具體包括以下步驟：