异丁烷脱氢制异丁烯生产技术问题探析

栗士瑞

（山东省东营市佳昊化工有限责任公司，山东东营 257000）

异丁烷脱氢制异丁烯生产技术问题探析

栗士瑞

（山东省东营市佳昊化工有限责任公司，山东东营 257000）

低碳烷烃催化脱氢转化制烯烃一直是石油化工领域的研究热点，同时也是未来石油化工技术领域研究的重点。本文主要阐述了异丁烷脱氢制取异丁烯的反应机理、反应流程，并对其工艺技术进行了详细论述。

异丁烷；异丁烯；脱氢；工艺技术

我国异丁烷资源丰富，异丁烷主要富含在石油催化裂化过程中生成的液化石油气和其他馏分中。异丁烷用途广泛，通常被用于热值高、性能好的燃料，异丁烯是生产聚异丁烯、MTBE、低碳烯烃烷基化、混合低碳烯烃、丁基橡胶及有机玻璃等化学品的重要原料。由于异丁烯资源紧缺，随着精细化工工业的迅猛发展以及对异丁烯需求的快速增长，通过异丁烷催化脱氢制异丁烯将成为未来解决异丁烯资源紧缺的主要途径。

1 异丁烷脱氢制异丁烯反应机理与流程

1.1 异丁烷脱氢反应机理

在高温条件下，异丁烷有利于转化为异丁烯，但是在高温条件下，更利于发生裂解反应，因此，需要采用高效的催化剂加快脱氢反应，进而抑制裂化反应的进行。其产物包括异丁烯、烷烃、烯烃和焦炭等。

1.2 脱氢反应流程

反应前，为了减少异丁烷原料中的杂质对脱氢反应造成影响，首先需要去除原料中含有的硫、烯烃和重金属等有害杂质。在催化剂作用下，异丁烷经过脱氢反应获得粗产品异丁烯，要想得到高纯度的异丁烯产品，可以对异丁烯粗产品进行进一步分离。当反应发生一段时间后，催化剂的内部及表面会聚集大量的碳，导致催化剂活性减弱，需要对其进行再生催化。

2 异丁烷脱氢制异丁烯生产技术要点

异丁烷脱氢反应通常在510～677℃条件下进行，催化剂的选择是异丁烷脱氢技术的关键，它决定了脱氢装置的流程、生产成本和经济效益等因素，常用的催化剂主要有氧化物催化剂和金属催化剂两种，生产技术要点主要包括以下几个方面。

2.1 等温反应

异丁烯在538℃左右选择性最大，但是反应速度最小，因此，建议异丁烷脱氢制异丁烯反应温度控制在538～593℃之间。

2.2 催化剂-热载体

将催化剂作为热载体交替为反应供热，值得注意的是在高温条件条件下催化剂的性能需要保持完好，目的是为了防止催化剂结焦。催化剂需要不断的进行加热再生，以此来把表面附着的碳烧掉，催化剂床可用作热载体。

2.3 碳氢化合物压力

在分压较低的情况下，异丁烷可以得到较高的转化率，而在分压较高时，得到的转化率较低，因此，异丁烷分压与平衡转化率成反比关系，如果添加蒸汽或不凝气作为稀释剂，会使能耗增加，同时降低转化效率。

2.4 催化剂再生

在反应过程中，反应副产品主要为焦炭，随着反应的进行，焦炭会不断沉积在催化剂的内部和表面，从而使催化剂失去活性，需要对催化剂进行加热使其恢复活性。

3 异丁烷脱氢制异丁烯生产工艺及特点分析

目前，异丁烷脱氢制异丁烯主要有Oleflex工艺、Catofin工艺、STAR工艺和FBD-4工艺四种工艺技术，具体特点如下：

3.1 Oleflex工艺及特点

异丁烷原料精制后，与循环的富氢气体混合，再与反应器中流出物热交换后通过反应器，反应器排出的催化剂被运送到连续催化剂再生系统进行再生。此工艺可回收纯度较高的氢气，氢气循环不仅可以抑制焦炭的形成，使催化剂保持稳定，同时分压较低，可以提高转化率。催化剂再生系统主要有去除催化剂表面的焦炭、使铂重新分布和清除过量的水分等三个作用。

3.2 Catofin工艺及特点

此脱氢工艺的主要特点是脱氢装置由吹扫置换、再生加热和反应等至少3台反应器组成，未反应的异丁烷可循环使用，反应所需要的热量储存在催化剂床中，可通过调节热空气的温度给催化剂供热，从而控制整个系统维持热平衡，脱氢催化剂为氧化铬催化剂，具有耐烃和耐氧化物的特点。

3.3 STAR工艺及特点

并联的充满催化剂的管安装在依据甲醇重整炉设计的再生器火室中，此外还有烟道气废热回收装置。此工艺用贵金属为基础的催化剂有很高的选择性，接近等温设计，改善了选择性。它耐烃和原料中的氧化物及一定量的硫，实际生产中用多台并联的再生器来维持生产速度。反应热由燃烧室提供，其安装在炉膛的上部。

3.4 FBD-4工艺及特点

反应器供热主要依靠从催化剂再生器来的热量。催化剂从反应器气动输送到再生器并用原料气及氮作为动力提升返回，利用烧焦的方法再生。催化剂是用特殊的方法制造的氧化物粉末，具有较高的耐磨性，但要特别注意其毒性。FBD-4是逆流体系，它是唯一的反应器出口温度高于进口温度的催化脱氢技术。此工艺能在运转过程中添加或排出催化剂，采用这种方法，装置性能可保持在基本稳定的水平上。

4 结束语

随着全球经济的快速发展，异丁烷更深层次的利用将会带来更大的社会效益和经济效益。目前，我国的异丁烷脱氢制异丁烯技术已经取得了长足的进步并日趋成熟，不久的将来，我国将迎来异丁烷脱氢技术应用的高峰。

[1]刘莹.异丁烷脱氢制异丁烯技术的现状与发展趋势[J].石油化工，2016，（5）.

[2]吕绍毛，蒋静，张培丽，等.异丁烷脱氢技术应用研究[J].化学工程与装备，2014，（8）.

Production of technical problems isobutene dehydrogenation of isobutane

Li Shi-rui

The catalytic dehydrogenation of light alkanes to olefins has been a hot topic in the field of petrochemicals，but also the focus of future research in petroleum chemical technology.This paper describes the reaction mechanism of isobutane dehydrogenation take isobutylene，the reaction process，and discussed in detail its technology.

isobutane；isobutene；dehydrogenation；Technology

TQ221.213

B

1003–6490（2016）04–0177–01

2016–4–18

栗士瑞（1988—），男，辽宁绥中人，助理工程师，主要从事异丁烷脱氢工作。