乙烷脱氢制乙烯工艺及发展研究

高伟 张瑜(天津渤化石化有限公司，天津300452)

乙烷脱氢制乙烯工艺及发展研究

高伟 张瑜(天津渤化石化有限公司，天津300452)

乙烷脱氢制乙烯是乙烷利用方面最有效的途径，我国近年来乙烷脱氢制乙烯研究主要包括固定床板反应器乙烷催化脱氢、催化膜反应器、一氧化二氮和二氧化碳为主要氧化剂的乙烷氧化脱氢方式。

乙烷；脱氢制；乙烯；工艺

低碳烷烃的储量在我国非常丰富，主要属于石油化工中间燃料，低碳烷烃是比较廉价原料，我国广泛于石油生气、石油炼厂和资源有效利用，乙烷没有电子活化键，反应产物很容易发生进一步反应，目标产物选择上具有一定选择性，需要有效进行资源利用，实现对于乙烷脱氢制乙烯研究，同时开展更加深入研究方向。

1 乙烷脱氢概念

(1)固定床反应器催化脱氧中，烷烃固定反应催化脱氢已经进入了工业发展趋势，美国也将催化脱氢和铂重进行连续再生技术相互结合，成功开发了用于低碳烷烃催化氢的工艺技术，使得乙烷的转化率成为是25%，乙烯的选择达到了98%，丙烷和乙烷脱氢也有较好发展结果，但是由于生产单一性，增加了大量氢气产生，就导致了条件反应非常苛刻和能耗比较高。乙烷催化脱氢技术工艺流程和催化剂技术都是比较成熟，局限在于严格受到热力学水平平衡限制，需要不断提高探索途径和水平。

(2)催化膜反应器的脱氢处理中，会由于金属反应器不耐高温和物质选择性具有透过性特点，需要利用膜反应对于乙烷进行催化脱氢同时，还要做好反应产物氢气分离，不能打破化学平衡，提高对于乙烷合理转化管理。提高目标产物收率，在相同温度下实现对于温度转化率水平提高。

(3)在大量实验研究中可以看出多孔硼硅酸盐耐热玻璃上的喷镀，只有氢气可以透过薄膜，实现对于比较好的反应结果，在吹气和原料气逆中，可以很好由于同向膜反应器模型。还要对于不同性质膜反应性能提高控制代替，及时提高乙烷转化效率，形成合理细致氧化膜。

2 乙烷氢化脱氢乙烯工艺发展

(1)烃类的氧化脱氢开始于60年代时期，乙烷氢化脱氢主要是由于水生成，在热力学上主要有利于节能，用于反应的氧化剂也很多，廉价氧气和空气作为氧化剂进行乙烷氧化脱氢的研究是最常见的，运用过度金属混合氧化物催化剂乙烷氧化氢形成，是一种混合氧化催化剂被使用。在使用过程中用氧气作为氧化剂，过渡金属氧化物、碱金属和碱土金属作为催化剂都有比较好乙烷氧化脱氢性能，同时可以添加催化剂阴离子催化效果。

(2)在高空条件下利用反应自身热维持乙烷氧化脱氢反应具有非常重要研究价值，由于接触时间比较短，需要合理平衡乙烷转化模型，避免深度氧化问题，使得反应收率提高到50%，在高空条件下及时转化工业化水平。在利用N2O作为催化剂时候要将N2O引入到乙烷氢化脱氢反应中，及时根据机理和产物氧化剂不同，及时处理好乙醛产生问题。

(3)在对于较早催化剂Mo/SiO2的研究中，运用和N2O氧化C2H6的反应，可以发现其中乙烷转化率较低，加水时候产物中乙醛的选择性会逐渐增加。根据1991年V2O5及一系列碱金属钒酸盐乙烷氧化脱氢反应问题研究，乙烯选择性顺序

可以看出KVO3有很好催化性，催化剂FePO4上N2O氧化乙烷反应主要产物是C2H5OH、CH3CHO、C2H4,首先产生乙醇，C2H4由乙醇分解。

3 CO2氧化乙烷脱氢新颖乙烷氧化脱氢反应

催化剂Cr/Si-2 CrMn/Si-2 CrMnNi/Si-2 CrMnLa/Si-2 CO2转化率18．6 22．2 24．2 20．5 C2H6转化率58．9 62．4 67、9 64、2 C2H4选择性80．4 81．6 81、3 86．2

Cr/Si-2的乙烷氧化脱氢活性

(1)利用CO2作氧化剂对于乙烷脱氢是一种新型的乙烷氧化脱氢反应,很多研究报道表明CO2引入乙烷氧化脱氢反应的研究,其中CO2作氧化剂的反应机理与氧气作氧化剂类似。国内研究发现CO2氧化乙烷的Si-2沸石担载型铬催化剂,能够获得了较高乙烷转化率,并对工艺反应机理进行研究。根据M/Si-2催化剂表面乙烷与CO2反应物与产物间的物料平衡,可以总结出如下的化学计量反应式:

由此可见以弱氧化剂二氧化碳氧化乙烷制乙烯是一种非常有效乙烷氧化脱氧氢途径，可以有效合理使用二氧化碳，提供非常良好新思路，有非常高学术研究意义。

(2)传统高温水蒸气裂解制乙烯工艺需要比较高的裂解温度和大量水蒸汽，这样就可以提高能耗，由于产品组合复杂，在分离净化难度上需要选择适当规模生产模式，通过催化脱氢制方法从乙烷资源生产中研究乙烷。同时需要以二氧化碳作为氧化剂使用，研究开发使用乙烷比较低温度下，能够高效转化脱氢生成乙烯新型催化剂，以及利用相对应的工艺进行较好乙烷脱氢制研究工作。

4 结语

传统反应器乙烷催化脱氢制会受到乙烯热力学平衡限制和影响，需要及时提高产率，降低能耗问题，在催化膜反应器的乙烷脱氢突破中需要对于热力学做好良好平衡限制工作，乙烷氧化脱氢热力学有非常重要热力学意义，是氧气和二氧化碳氧化剂中对于乙烷氧化脱氢反应最重要研制高效稳定催化剂，具有非常广阔市场和工业化发展前景。