丙烷均相氧化脱氢及其应用

丙烷在８００￣８４０Ｋ、Ｏ２／Ｃ３＾０比０．４４￣１．６５、停留时间６．０￣１３．５ｓ的条件下进行均相氧化脱氢。在丙烷转化率为４０％时，丙烯选择性为４２．５％，产率为１７．０％。用自丙烯生产丙烯醛的Ｍｏ－Ｃｏ－Ｒｅ－Ｂｉ－Ｏ催化剂，将上述反应产物在５９０￣６１５Ｋ、Ｏ２／Ｃ３＾０综合比０．６５￣１．１３、停留时间２．４￣４．２ｓ的条件下氧化，得到丙烯醛按丙烷衡算的选择性〉３３．５％，产率〉１３．５     

丙烷氧化脱氢反应催化剂体系研究进展

综述了丙烷氧化脱氢制丙烯反应催化剂体系及其主要研究结果。     

丙烷在MoCexOy催化剂上氧化脱氢制丙烯

以钼酸铵、硝酸铈为原料,硅胶为载体,采用浸渍法制备了不同负载量的MoCexOy催化剂。在丙烷氧化脱氢制丙烯固定床反应器中,评价了催化剂的性能。结果表明,最佳工艺条件为：Ce离子／Mo离子（摩尔比）0．15,负载量（质量分数）10％,反应温度420℃,空速120h^-1。在此条件下,丙烷转化率为11．2％,丙烯选择性为94．5％。     

丙烷均相氧化脱氢及反应动力学模拟

在不锈钢连续流动反应器内进行丙烷均相氧化脱氢的小型试验。丙烷转化率５５％～７５％时，主要产物Ｃ３Ｈ６、Ｃ２Ｈ４、ＣＨ４及ＣＯｘ（ＣＯ＋ＣＯ２）收率（按丙烷）分别为１７％～１９％、１９％～２８％、８％～１４％及１０％～１４％及约２．５％的乙烷。得出了符合本试验条件的以自由基反应机理为基础的动力学模型。用模型计算得的产物收率与试验结果吻合甚好。以丙烯收率为目标函数，对反应条件做了优化，得丙烯最高收率及相应的乙烯收率分别为２２％及３６％，丙烷转化率为８８．５％。反应条件为：温度８７０Ｋ（恒温），Ｏ２／Ｃ０３值０．４４，停留时间１．７ｓ。     

丙烷脱氢工艺降低能耗的技术路径探讨

从丙烷直接脱氢催化剂技术进步、工艺技术优化创新、氧化脱氢技术以及低能耗丙烷/丙烯分离技术4个方面探讨了丙烷脱氢工艺降低能耗的技术路径。丙烷直接脱氢催化剂的技术进步可以提高催化剂性能和寿命,从而提高工艺过程效率,实现降低能耗的目标。采用更加适宜的工艺条件和工艺类型,可以有效提高工艺过程的能效,降低原料加热和产物分离能耗。氧化脱氢可以有效克服直接脱氢热力学限制,避免高温过程产生较高的能耗,但面临着反应选择性差、反应过程不易控制的难题。丙烷/丙烯的分离过程能耗高,吸附分离和膜分离技术的开发有望实现低能耗的丙烷/丙烯高效分离。     

钨铈复合氧化物催化剂氧化丙烷脱氢制丙烯的研究

采用周期操作的丙烷氧化脱氢制丙烯固定床反应装置,使丙烷的氧化和催化剂的氧化在不同的时间进行,利用WxCeOy催化剂体相的晶格氧氧化丙烷,减少深度氧化,提高反应的选择性。考察了W与Ce摩尔比及活性组分负载量对催化剂催化性能的影响,以及丙烷氧化脱氢的反应条件。在反应温度390℃、空速180h-1时,丙烷转化率为6.5%,丙烯选择性为86.5%,表明WxCeOy催化剂对丙烷氧化脱氢制丙烯有较好的低温催化性能。     

先进的丙烷氧化脱氢工艺

2003年世界上97％的丙烯是由蒸汽裂解和炼油厂催化裂化生产的，只有3％是经目的丙烯生产工艺生产的，预计到2012年用目的生产工艺生产的丙烯将占到丙烯总量的10％，主要为丙烷脱氢（PDH）和易位。     

丙烷氧化脱氢反应工艺模拟与分析

丙烷氧化脱氢(ODHP)是丙烯生产新工艺,有较高的节能潜力。采用Aspen软件热力学分析不同流量O_2、H_2O(水蒸气)及反应温度对丙烯产率的影响;基于文献实验提供的动力学反应模型,建立了平推流反应器单元模型,并进行稳态模拟,结果基本符合工业反应装置实际情况,分析了丙烯产率的影响因素,得出优化后的H_2O、催化剂和O_2使丙烯产率分别提高25%、19%和7%左右;运用Comsol软件对R1反应器进行耦合计算,对R2氧化反应器氧气分布器结构进行初步研究。     

丙烷脱氢规整反应器的模拟研究

采用单孔道模型模拟规整反应器,建立数学模型,利用COMSOL Multiphysics软件对丙烷脱氢制丙烯反应进行了模拟,并与散堆固定床进行了对比,同时考察了规整反应器中工艺条件与催化剂结构对丙烷脱氢反应的影响。模拟结果表明,与传统散堆固定床相比,规整反应器的丙烷初始转化速率更大、转化率更高、丙烯选择性更高、反应器压降更小,最大丙烯收率为0.407 7,反应器压降仅为344 Pa,但失活速率较颗粒催化剂快。采用规整反应器,升高温度有利于丙烷转化率增大。低转化率时,反应温度越高,丙烯选择性越低。压力越大,丙烷转化率越低。相同转化率下,压力越大,丙烯选择性也越低。适宜的催化剂孔壁厚度为0.2 mm。催化剂孔密度对丙烷脱氢反应基本没影响。     

Ag对钼磷酸盐催化剂丙烷氧化脱氢性能的影响

借助催化剂性能评价、XRD、电导率测定、H2-TPR和XPS技术考察助剂Ag对钼磷酸催化剂丙烷氧化脱氢性能和催化剂性质的影响。结果表明,在Ag-Mo-P-O催化剂中形成Mo6++Ag0 Mo5+(Mo4+)+Ag+的氧化-还原循环,并且在催化剂中AgMoO2PO4和MoO3两相之间存在由"一致性界面"引起的协同效应,提高了催化剂的氧化还原性。在催化剂中添加适量的Ag,有助于获得高丙烯选择性和高收率。     

丙烷脱氢制丙烯工艺技术

针对目前全球丙烯及其衍生物需求量不断增长的趋势,丙烷脱氢制丙烯已成为第三位的丙烯来源。本文详细介绍了现已工业化的美国 UOP公司(Oleflex工艺)和美国 ABB Lummus公司(Catofin工艺)的丙烷脱氢制丙烯工艺技术,并对 Oleflex工艺和Catofin工艺进行比较。     

丙烷脱氢分离工艺的模拟与分析

对300 kt/a丙烷脱氢装置的分离工艺流程采用Aspen Plus化工流程模拟软件进行模拟,通过比较不同操作条件下各单元的模拟结果并分析各单元的能耗,确定急冷、压缩、深冷分离、脱C2、丙炔加氢和丙烯精馏等单元的操作条件,考察了在已确定的操作条件下各分离单元的能耗。模拟结果表明,丙烷脱氢分离工艺主要操作条件为:压缩机出口压力1.10 MPa、深冷分离温度-95℃、脱乙烷塔操作压力0.90 MPa、丙烯精馏塔顶操作压力0.75 MPa,使用热泵精馏塔;丙烷脱氢分离工艺中,主要耗能单元是压缩和深冷分离单元及丙烯精馏单元,其能耗分别占分离工艺总能耗的50.4%和35.6%,脱C2单元和急冷单元的能耗分别占总能耗的11.8%和2.2%。     

Kinetics of Propane Oxidative Dehydrogenation to Propylene

Abstract:

The reaction mechanism of propane includes dehydrogenation, oxidative dehydrogenation by applying oxygen and carbon dioxide as oxidative resource, catalyst, catalytic method, kinetics, and so on. This study introduces the reaction system of propane oxidative dehydrogenation in detail. Propane dehydrogenation catalyst, its support, and assistant catalyst are discussed, as well as Biloen, Kaidong Chen, Chen Guangwen, and J. Gascón C's catalytic processing and kinetics, which includes the isotope tracing method, the mechanism of surface adsorption, and Langmuir-Hinshelood.     

丙烷脱氢制丙烯催化剂研究的进展

丙烯是化工行业重要的基础原料,受丙烯下游产品的拉动,国内外对丙烯的需求量逐年递增。丙烯主要来源于石油的催化裂解,但石油资源的日益匮乏无法满足全球对丙烯的需求,因此研究丙烷脱氢制丙烯工艺具有重大的实际意义。笔者综述了丙烷通过直接脱氢、氧气或二氧化碳氧化脱氢等方法制丙烯的反应热力学、反应机理及常用催化剂体系,论述了各种催化剂的作用机制、催化剂表面的活性物种和性质,评价了它们的丙烷脱氢反应性能,并展望了丙烷脱氢制丙烯的发展方向。     

纳米碳纤维催化丙烷氧化脱氢性能的研究

研究了纳米碳纤维(CNF)新型碳材料催化丙烷氧化脱氢反应的催化性能。通过透射电子显微镜、高分辨率透射电子显微镜、N2吸附及空气气氛中的热重分析方法表征CNF的结构与纯度,考察纯化和氧化活化处理对其催化性能的影响。实验结果表明,化学气相沉积法合成的CNF含有较多金属杂质及表面缺陷位;通过高温热处理能有效去除CNF中的金属杂质,并提高其石墨化程度,催化剂的热稳定性大大提高;A r气氛中1 700℃高温热处理12h,再经过600℃空气氧化活化后得到的CNF为高效的丙烷氧化脱氢催化剂;采用该催化剂,在反应温度550℃、丙烷的转化率51.75%的条件下,丙烯的选择性达32.46%;对于该催化剂,提高反应温度和氧烷比可增加丙烯的收率。     

化学链热解煤焦油工艺的模拟及优化

为了得到化学链热解煤焦油制备炭黑系统的优化运行参数,以Aspen Plus为平台建立了模拟流程。以炭黑产率、煤焦油转化率、产气率和能量转化率为评判指标,得到了系统优化的操作条件,并分析了操作参数（燃料反应器温度、反应时间和载氧体/煤焦油摩尔比、操作压力）对热解产物的影响。结果表明,在温度900℃,反应时间3 s,载氧体/煤焦油摩尔比为5.2,操作压力为0.75 MPa的条件下,炭黑产率最大,此时煤焦油转化率为99.5%,产气率为3.39,系统的能量转化率为85.7%。     

V2O5/MPO4在丙烷氧化脱氢中的催化作用

研制了具有不同酸碱性的磷酸盐ＭＰＯ４（Ｍ＝Ａｌ,Ｚｒ,Ｃａ）载体,并用这些载体负载０６％～６０％的Ｖ２Ｏ５。所制备的催化剂在丙烷氧化脱氢反应中具有较好的催化性能,如３％Ｖ２Ｏ５／Ｃａ３（ＰＯ４）２催化剂在丙烷转化率为１７０％时,丙烯选择性可达５５９％,丙烯收率达９５％。考察了不同反应条件下催化剂的性能,表明在高温高空速条件下,３％Ｖ２Ｏ５／Ｃａ３（ＰＯ４）２催化剂的反应活性较好,而３％Ｖ２Ｏ５／Ｚｒ３（ＰＯ４）４催化剂在低温低空速时,反应活性相对较高。在相同的丙烷转化率下,丙烯的选择性从大到小的顺序为３％Ｖ２Ｏ５／Ｃａ３（ＰＯ４）２＞３％Ｖ２Ｏ５／Ｚｒ３（ＰＯ４）４＞３％Ｖ２Ｏ５／ＡｌＰＯ４。     

纳米碳纤维负载磷氧化物催化剂催化丙烷氧化脱氢研究

考察了纳米碳纤维(CNF)、活性炭、石墨以及CNF负载磷氧化物催化剂催化丙烷氧化脱氢(ODP)反应性能。采用SEM、HRTEM、XRD、TG和BET表征了催化剂的组成和结构。结果表明炭材料自身对于ODP过程具有较高的活性和选择性,尤其是CNF由于其独特的结构特点更适合用作ODP过程催化剂。负载磷氧化物提高了CNF催化剂的适用温度,并提高了丙烯产得率。以磷酸氢二铵为前驱体,负载于经液相氧化处理的CNF上可以得到高选择性的ODP过程催化剂,在500℃下,丙烷转化率为42.07%时,丙烯选择性达到39.63%。