乙烷氧化裂解制乙烯过程的研究进展.pdfVIP

石 油 化 工 2010年第39卷增刊 P1丑RoCHEⅦCALTECHNOLI刚 乙烷氧化裂解制乙烯过程研究进展 石 莹，王国清，张兆斌 (中国石油化工股份有限公司北京化工研究院，北京100013) [摘要]烷烃氧化裂解制低碳烯烃是替代蒸汽裂饵工艺的可能途径之一。其中以乙烷的氧化裂解研究最深入。本文综述了乙烷气 相氧化裂解、催化氧化裂解和毫秒反应三方面的研究进展，重点比较其在乙烷转化率和乙烯选择性方面的不同，并概述了现存的 问题和未来发展方向。 [关键词]乙烷；氧化裂解；乙烯 [中图分类号]rQ031．3[文献标识码]A 乙烯是重要的化工原料，被称为“石化行业之 应，缩短停留时间，提高裂解深度。随着原料中氧 母”。世界上，90％的乙烯是通过蒸汽裂解法生产 气添加量的增大，Choudhary等垆。研究了有限氧 的。但是，蒸汽裂解是整个化学工业耗能最大的工 艺过程。基于节能和环保的考虑，人们一直在对蒸 其中氧化裂解与热裂解同时发生。研究发现氧气 汽裂解工艺进行改进，同时也在探索新的替代途 的添加不仅提高了乙烷的整体转化率，还提高了热 径…。其中以氧化裂解技术最引人注目。氧化裂 裂解转化率，而且放热的氧化反应与吸热的热裂解 解是在反应中引入氧气，使部分原料燃烧放热，改 反应相耦合，抑制积炭，降低能耗。 进反应器的传热，来实现原料烃的裂解。其特点在 当原料中氧气含量较高时，体系发生真正意义 于可部分自供热、促进自由基引发并减少积炭旧．3J。 上的气相氧化裂解反应，人们对此进行了系统的研 与蒸汽裂解工艺相比，氧化裂解过程具有潜在的节 究。Butch等悼。发现在600℃，乙烷与空气比为 能降耗和环保优势。 l：2时，乙烷转化率为45％，乙烯选择性为74％，可 自20世纪90年代开始，烃类氧化裂解制低碳与已报道的催化氧化脱氢结果媲美。MuHa等Mo采 烯烃的研究日渐活跃，成为蒸汽裂解替代路线的热 用固定床反应器研究乙烷氧化脱氢反应，在750℃， 点。原料范围涵盖烷烃和烯烃，甚至芳烃，反应形 获得69：6％的乙烷转化率和66％的乙烯选择性，而 式包括均相反应(气相氧化裂解)，多相反应(催化 且，发现催化剂的添加并没有明显提高乙烯收率， 氧化裂解)和均相与多相结合的毫秒反应。在众多 只是使催化剂入口温度降低50℃。葛庆杰等¨o的 的氧化裂解制低碳烯烃的研究中，以乙烷制乙烯的 研究发现，乙烷的气相氧化裂解转化率可达85％， 研究最多最深入。 水蒸气的引入可使乙烯选择性保持在68％。以上 本文综述了乙烷氧化裂解制乙烯的研究进展， 研究表明催化剂的使用并没有提高产物收率，但是 重点比较了不同形式反应过程的产物收率，并讨论 用来进行比较的催化剂种类较少，结论有待考证。 了工业化可行性。 气相氧化裂解在反应活性和产物选择性上，与 蒸汽裂解相比仍有差距。工业蒸汽裂解炉裂解乙 1气相氧化裂解 烷时的单程转化率为60％，乙烯选择性为80％(循 与热裂解一样，烷烃的气相氧化反应机理为自 环乙烷时乙烯收率为78％)。 由基反应机理。氧气是优良的自由基引发剂，可降 2催化氧化裂解 低自由基生成步骤的活化能，提高整体反应速度。 低碳烷烃的氧化过程中，氧气主要是促进烷烃中 自20世纪80年代起，人们开始研究催化剂存 C—H键的断裂，因此也被称作氧化脱氢反应。 在下的乙烷氧化裂解。至今为止，大多数报道中乙 对于乙烷气相氧化反应，人们根据原料中氧气