②氧化脱氢:异丁烷还用于催化脱氢制异丁烯;
③共氧化: 异丁烷与丙烯共氧化生产环氧丙烷(丙烯转化成环氧丙烷,异丁烷则变成叔丁醇,后者很容易脱水生成高纯度异丁烯);
④精细化工:异丁烷还应用于制冷行业、气雾剂领域。高纯度异丁烷R600a的ODP及GWP值均为0,远远小于0.1,是氟利昂的理想替代产品之一;
⑤芳构化:C4芳构化
1.4.3 设计的任务
本课题产品为异丁烷,生产规模:1.5万吨/年,一年按300天计算。
1.4.4 设计的目标
本课题对异丁烷的生产进行工艺设计,物料衡算,热量衡算,主要设备的设计和计算,绘制工艺流程图及生产车间布置图,设备的平面、立面布置图。本课题工作量适中,具有一定的广度和深度。
1.4.5 生产工艺条件
年产1.5万吨异丁烷,正丁烷进料先经脱异丁烷塔分离出异丁烷,塔底主要是正丁烷,与氢混合后经加热进入反应器。反应压力约2.1~2.8mpa,温度 145~205℃,氢、烃摩尔比为0.1~0.5,空速3~5h-1。反应产物经分离器分出氢(循环使用),再经稳定塔分出少量裂解气(用作燃料气)后去脱异丁烷塔,得到异丁烷。塔底正丁烷循环进行反应,可使异丁烷产率可达90%以上。
2 工艺流程设计
2.1 工艺路线及其基本原理
2.1.1 工艺路线
本工艺采用临氢加压装置,利用高压连续微反-色谱联合装置考察催化剂的异构化性能,原料和产品采用在线分析的方法,将装置与GC色谱联用。反应压力为2.5MPa,温度180℃,氢烃摩尔比为3.0,液体空速为1.25 h-1。催化剂装量为6ml,约2g~4g左右,具有操作灵活简便和操作参数易于改变的优点。催化剂粒度在20目~40目。
2.1.2 反应流程
反应装置气源部分包括原料正异丁烷气体、临氢原料高纯氢气以及稳压气体氮气。载气为氢气,由氢气发生器提供。由于正丁烷常温下为气态,故我们冲入3MPa 压力的氮气,倒置。将正丁烷冲入水压罐中使用。在水压罐中采用N2 保压的方式将正丁烷文持在液体形态。采用双柱塞微量泵打入反应系统之内。氢气通过截止阀,经过减压阀后进入质量流量计,该流量计测量精度适中,可控范围广,易于流量的控制。经过质量流量计控速后,与正丁烷混合。
2.1.3 催化剂装填
反应器由Φ38不锈钢管加工而成,床层高8m,下段填充玻璃棉,加热炉恒温段装填催化剂,每次装料为6m3,由上端加入,见图2.1 和2.2。
图2.1 反应器及催化剂装填
图2.2 反应器剖面图及俯视图
2.1.4 负载金属改性[7]
以Pt/KBY 催化剂制备方法为例,KBY 为酸性载体,贵金属Pt 为活性组分,采用等体积浸渍法负载贵金属活性组分Pt(Pt 原料为氯铂酸),经静置、干燥、焙烧得催化剂(以下简称Pt/Hβ)。以Pt/Hβ-0.3%为载体,采用等体积浸渍法负载一系列非贵金属(非贵金属的质量分数均为1%),经静置、干燥、焙烧得催化剂,方法同KBY 催化剂制备方法。同样方法制备Pd/Hβ 催化剂,Pd 原液为氯化钯粉末溶于高浓度盐酸制得。
2.2 烷烃加氢异构反应机理[7]~[9]
在双功能催化剂上正丁烷发生以下反应:首先,正丁烷在贵金属位上脱氢形成烯烃,然后一部分烯烃转移到酸性位上异构化,后在贵金属位上选择加氢,形成异丁烷;另一部分烯烃加氢裂解生成甲烷、乙烷、丙烷等较小烷烃。双功能催化剂用于加氢异构化反应时,反应产物的组成由反应温度、催化剂加氢活性和裂解活性决定。
图2.3正丁烷异构化双功能反应机理
图2.4正丁烷异构化双功能反应
另外,有一种锁匙机理说法存在,既当碳原子数≥12的长链正构烷烃在较大孔口的分子筛上发生加氢异构化反应时,带支链的长链分子一端吸附在分子筛的一个孔道中,另一端可以钻入相邻的孔道内发生异构化反应,这种机理称为锁匙催化。 正丁烷异构化和正异丁烷分离生产异丁烷工艺设计(6):http://www.751com.cn/huaxue/lunwen_5618.html