異丁烷脫氫制異丁烯生產技術問題探析

栗士瑞

（山東省東營市佳昊化工有限責任公司，山東東營 257000）

異丁烷脫氫制異丁烯生產技術問題探析

栗士瑞

（山東省東營市佳昊化工有限責任公司，山東東營 257000）

低碳烷烴催化脫氫轉化制烯烴一直是石油化工領域的研究熱點，同時也是未來石油化工技術領域研究的重點。本文主要闡述了異丁烷脫氫制取異丁烯的反應機理、反應流程，并對其工藝技術進行了詳細論述。

異丁烷；異丁烯；脫氫；工藝技術

我國異丁烷資源豐富，異丁烷主要富含在石油催化裂化過程中生成的液化石油氣和其他餾分中。異丁烷用途廣泛，通常被用于熱值高、性能好的燃料，異丁烯是生產聚異丁烯、MTBE、低碳烯烴烷基化、混合低碳烯烴、丁基橡膠及有機玻璃等化學品的重要原料。由于異丁烯資源緊缺，隨著精細化工工業的迅猛發展以及對異丁烯需求的快速增長，通過異丁烷催化脫氫制異丁烯將成為未來解決異丁烯資源緊缺的主要途徑。

1 異丁烷脫氫制異丁烯反應機理與流程

1.1 異丁烷脫氫反應機理

在高溫條件下，異丁烷有利于轉化為異丁烯，但是在高溫條件下，更利于發生裂解反應，因此，需要采用高效的催化劑加快脫氫反應，進而抑制裂化反應的進行。其產物包括異丁烯、烷烴、烯烴和焦炭等。

1.2 脫氫反應流程

反應前，為了減少異丁烷原料中的雜質對脫氫反應造成影響，首先需要去除原料中含有的硫、烯烴和重金屬等有害雜質。在催化劑作用下，異丁烷經過脫氫反應獲得粗產品異丁烯，要想得到高純度的異丁烯產品，可以對異丁烯粗產品進行進一步分離。當反應發生一段時間后，催化劑的內部及表面會聚集大量的碳，導致催化劑活性減弱，需要對其進行再生催化。

2 異丁烷脫氫制異丁烯生產技術要點

異丁烷脫氫反應通常在510～677℃條件下進行，催化劑的選擇是異丁烷脫氫技術的關鍵，它決定了脫氫裝置的流程、生產成本和經濟效益等因素，常用的催化劑主要有氧化物催化劑和金屬催化劑兩種，生產技術要點主要包括以下幾個方面。

2.1 等溫反應

異丁烯在538℃左右選擇性最大，但是反應速度最小，因此，建議異丁烷脫氫制異丁烯反應溫度控制在538～593℃之間。

2.2 催化劑-熱載體

將催化劑作為熱載體交替為反應供熱，值得注意的是在高溫條件條件下催化劑的性能需要保持完好，目的是為了防止催化劑結焦。催化劑需要不斷的進行加熱再生，以此來把表面附著的碳燒掉，催化劑床可用作熱載體。

2.3 碳氫化合物壓力

在分壓較低的情況下，異丁烷可以得到較高的轉化率，而在分壓較高時，得到的轉化率較低，因此，異丁烷分壓與平衡轉化率成反比關系，如果添加蒸汽或不凝氣作為稀釋劑，會使能耗增加，同時降低轉化效率。

2.4 催化劑再生

在反應過程中，反應副產品主要為焦炭，隨著反應的進行，焦炭會不斷沉積在催化劑的內部和表面，從而使催化劑失去活性，需要對催化劑進行加熱使其恢復活性。

3 異丁烷脫氫制異丁烯生產工藝及特點分析

目前，異丁烷脫氫制異丁烯主要有Oleflex工藝、Catofin工藝、STAR工藝和FBD-4工藝四種工藝技術，具體特點如下：

3.1 Oleflex工藝及特點

異丁烷原料精制后，與循環的富氫氣體混合，再與反應器中流出物熱交換后通過反應器，反應器排出的催化劑被運送到連續催化劑再生系統進行再生。此工藝可回收純度較高的氫氣，氫氣循環不僅可以抑制焦炭的形成，使催化劑保持穩定，同時分壓較低，可以提高轉化率。催化劑再生系統主要有去除催化劑表面的焦炭、使鉑重新分布和清除過量的水分等三個作用。

3.2 Catofin工藝及特點

此脫氫工藝的主要特點是脫氫裝置由吹掃置換、再生加熱和反應等至少3臺反應器組成，未反應的異丁烷可循環使用，反應所需要的熱量儲存在催化劑床中，可通過調節熱空氣的溫度給催化劑供熱，從而控制整個系統維持熱平衡，脫氫催化劑為氧化鉻催化劑，具有耐烴和耐氧化物的特點。

3.3 STAR工藝及特點

并聯的充滿催化劑的管安裝在依據甲醇重整爐設計的再生器火室中，此外還有煙道氣廢熱回收裝置。此工藝用貴金屬為基礎的催化劑有很高的選擇性，接近等溫設計，改善了選擇性。它耐烴和原料中的氧化物及一定量的硫，實際生產中用多臺并聯的再生器來維持生產速度。反應熱由燃燒室提供，其安裝在爐膛的上部。

3.4 FBD-4工藝及特點

反應器供熱主要依靠從催化劑再生器來的熱量。催化劑從反應器氣動輸送到再生器并用原料氣及氮作為動力提升返回，利用燒焦的方法再生。催化劑是用特殊的方法制造的氧化物粉末，具有較高的耐磨性，但要特別注意其毒性。FBD-4是逆流體系，它是唯一的反應器出口溫度高于進口溫度的催化脫氫技術。此工藝能在運轉過程中添加或排出催化劑，采用這種方法，裝置性能可保持在基本穩定的水平上。

4 結束語

隨著全球經濟的快速發展，異丁烷更深層次的利用將會帶來更大的社會效益和經濟效益。目前，我國的異丁烷脫氫制異丁烯技術已經取得了長足的進步并日趨成熟，不久的將來，我國將迎來異丁烷脫氫技術應用的高峰。

[1]劉瑩.異丁烷脫氫制異丁烯技術的現狀與發展趨勢[J].石油化工，2016，（5）.

[2]呂紹毛，蔣靜，張培麗，等.異丁烷脫氫技術應用研究[J].化學工程與裝備，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，遼寧綏中人，助理工程師，主要從事異丁烷脫氫工作。