丙烷脱氢工艺介绍
丙烷制脱氢丙烯工艺简介及发展概况分析

丙烷制脱氢丙烯⼯艺简介及发展概况分析丙烷制丙烯⼯艺简介及发展概况分析⼀、丙烷制丙烯简介1.优点⽐较传统的裂解技术制丙烯,丙烷脱氢技术具有三⼤优势:⾸先是进料单⼀、产品单⼀(主要是丙烯);其次,受原料价格波动影响⼩,其⽣产成本只与丙烷的市场价格有关,与⽯脑油价格、丙烯市场没有直接的关联,这可以帮助⽣产⼚家合理调节原料的成本,规避市场风险;第三,是对于外购丙烯的衍⽣物⼚家,可以通过在市场波动时,低价购进丙烷⽣产丙烯,极⼤的节省了原料和运输成本。
除此之外,丙烷脱氢技术还有以下优点:(1)来源⼴,天然⽓和⽯油资源中含有⼤量的丙烷,油⽥⽓中丙烷约占6%,液化⽯油⽓约占60%,湿天然⽓约占15%。
(2)需求⼤,⽬前全球对于丙烯的需求量逐年上涨,传统的⽣产⽅法已经不能满⾜丙烯市场的缺⼝,所以丙烷脱氢制丙烯具有⼴阔的发展前景和充分的现实意义。
(3)意义⼤,丙烷⼴泛存在与天然⽓和原油中,利⽤⽅法⼀般都是直接做燃料,造成了资源的极⼤浪费,同时也污染了环境,丙烷制丙烯对丙烷的资源化利⽤具有深远意义。
(4)技术成熟,丙烷脱氢制丙烯技术问世迄今已有20多年历史,经过不断完善,⼯业应⽤⽇趋成熟。
2.缺点(1)丙烷制丙烯装置的原料主要是以丙烷为主,⽽国内丙烷量有限,⽽且指标参差不齐,⽆法满⾜装置对丙烷的要求,装置原料需从国外进⼝。
⽬前国内进⼝⽓⼏乎全部是海运,⽽进⼝码头配套设施有限,要建设丙烷制丙烯装置,⾸先要解决的是丙烷供应。
新建和规划丙烷制丙烯项⽬,要么有其配套码头设施,要么距离液化⽓码头较近。
(2)技术⽅⾯,⽬前⽤来丙烷脱氢制丙烯的两种技术均来⾃于国外,装置规模⼤,投资⾼,建设周期相对较长,因此准⼊门槛⾼。
(3)尽管⼤量的丙烷脱氢催化剂被开发出来,但是这些催化剂的性能(活性,选择性和稳定性)仍需要提⾼。
(4)⽣产过程中会⽣成⼀些易燃、易爆物质,主要有丙烷、丙烯、氢⽓以及甲烷、少量⼄烷和⼄烯。
氢⽓作为甲类易燃物,爆炸范围宽,点⽕能量低,⾼压氢⽓泄漏遇静电就可能发⽣燃烧或爆炸;丙烷、丙烯⽐重较空⽓重,会在地⾯积累并向四周扩散,遇空⽓可形成爆炸性⽓体,遇⾼热、明⽕容易发⽣⽕灾爆炸。
鲁姆斯公司Catofin工艺丙烷脱氢工艺

丙烷脱氢工艺流程

丙烷脱氢工艺流程丙烷脱氢是指将丙烷转化为丙烯的化学反应过程。
丙烷是一种常见的石油产品,在化工工业中被广泛应用于生产塑料、橡胶和合成纤维等产品。
而丙烯是一种重要的化工原料,用于生产塑料、橡胶、合成纤维以及制备其他有机化合物。
因此,丙烷脱氢工艺对于合成丙烯具有重要的意义。
丙烷脱氢工艺的基本流程如下:1. 原料准备:通过长管道输送丙烷原料到脱氢装置中。
丙烷的纯度和流量需要在一定的范围内控制,以保证反应的稳定性和高效性。
2. 加热反应:丙烷在高温(约600-700°C)条件下被加热,使分子内部的化学键发生断裂,产生丙烯和氢气。
这个反应阻尼性较小,需要提供大量的热能。
3. 催化剂使用:在丙烷脱氢反应中,常使用钽、镍等金属作为催化剂,以增加反应速率和选择性。
催化剂通常被载于固体颗粒或糊状物中,通过气体或液体相的流动使反应发生。
4. 分离和回收:在丙烷脱氢反应后,需要对产物进行分离和回收。
首先,氢气被冷凝和压缩,以便回收或进一步利用。
然后,通过分离装置将丙烯和未反应的丙烷分开。
5. 精制和储存:将分离得到的丙烯进行精制处理,去除其中的杂质和不纯物质。
精制后的丙烯可以用于各种合成丙烯制品的生产。
未反应的丙烷也可以回收再利用,提高整个工艺的经济性和环保性。
6. 安全防护:由于丙烷脱氢反应需要高温和高压条件,必须加强安全措施,确保运行过程的安全性和稳定性。
这包括设备和管道的防爆和防漏措施,以及监测和报警系统的安装和运行。
总之,丙烷脱氢工艺流程是通过加热丙烷原料,在催化剂的作用下,使丙烷分子发生断裂产生丙烯和氢气的化学反应过程。
该工艺具有广泛的应用价值和前景,在石化行业中发挥着重要的作用。
通过持续的技术创新和工艺优化,可以进一步提高丙烷脱氢的效率和产能,降低生产成本和环境影响。
丙烷脱氢工艺流程

丙烷脱氢工艺流程
丙烷脱氢工艺流程如下:
1. 原料准备:将丙烷输送到反应器中。
2. 加热:将反应器中的丙烷加热至适宜的温度。
通常,反应温度范围在500℃至600℃之间。
3. 催化剂注入:将催化剂注入反应器中,以促进脱氢反应发生。
常用的催化剂是铬酸钡。
4. 反应发生:丙烷在催化剂的作用下发生脱氢反应,生成丙烯和氢气。
5. 分离:将丙烯和氢气分离。
一般采用低温分离法,将氢气冷凝成液态,然后将丙烯从氢气中蒸馏出来。
6. 脱氢气回收:将分离出的氢气回收利用,可以通过再生催化剂来实现。
7. 产品卸出:将制得的丙烯卸出反应器,并进行存储和运输。
以上就是丙烷脱氢工艺流程。
PDH丙烷脱氢中UOP工艺的疑点解答

PDH丙烷脱氢中UOP工艺的疑点解答问题一:UOP工艺中丙烷脱氢的原理是什么?丙烷脱氢是一种将丙烷转化为丙烯的重要工艺。
UOP工艺中采用的是催化剂辅助热解法,通过在催化剂的作用下,将丙烷分解为丙烯和氢气,从而实现脱氢反应。
该工艺可以有效地将丙烷转化为高纯度的丙烯。
问题二:UOP工艺中使用的催化剂是什么?UOP工艺中使用的催化剂是一种铂基催化剂。
该催化剂具有高活性和良好的稳定性,能够在适当的反应条件下催化丙烷脱氢反应,并保持较长的使用寿命。
问题三:UOP工艺中丙烷脱氢的反应条件是怎样的?UOP工艺中丙烷脱氢的反应条件包括温度、压力和空速等方面的控制。
一般而言,反应温度在500-600摄氏度之间,压力在1-2兆帕左右,空速在1000-2000小时空速之间。
通过合理控制这些反应条件,可以达到较高的丙烷脱氢转化率和丙烯选择性。
问题四:UOP工艺中丙烷脱氢的产物是什么?UOP工艺中丙烷脱氢的主要产物是丙烯和氢气。
在适当的反应条件下,丙烷可以高效地转化为高纯度的丙烯,同时产生一定量的氢气作为副产物。
问题五:UOP工艺中丙烷脱氢的应用领域有哪些?UOP工艺中丙烷脱氢产生的丙烯是一种重要的石化原料,广泛应用于合成聚丙烯、丙烯酸、丙烯酸酯以及其他丙烯衍生物的生产中。
丙烯在塑料、橡胶、纺织、涂料、油墨等行业具有广泛的应用前景。
问题六:UOP工艺中丙烷脱氢过程中的注意事项是什么?在UOP工艺中进行丙烷脱氢时,需要注意以下几点:- 催化剂的选择和使用要合理,能够提高反应活性和稳定性。
- 控制反应条件,确保在催化剂的作用下达到较高的丙烷脱氢转化率和丙烯选择性。
- 合理设计反应器和分离装置,提高产品的纯度和收率。
- 进行催化剂的再生和废气处理,减少环境污染。
以上是对UOP工艺中丙烷脱氢的疑点的解答,希望能对您有所帮助。
丙烷脱氢技术介绍

新型丙烷/丁烷脱氢(ADHO)技术破解催化剂难题6月22日,记者从中国石油大学(华东)重质油国家重点实验室获悉,由该实验室自主研发、中国石油工程建设公司华东设计分公司设计的新型丙烷/丁烷脱氢(ADHO)技术,日前在山东恒源石油化工股份有限公司工业化试验取得成功。
这项历时七年潜心研究的烷脱氢技术填补了国内空白。
新型丙烷/丁烷脱氢(ADHO)技术,是重质油国家重点实验室的又一项催化剂和反应器配套研发的重要成果。
液化油气主要由丙烷、正丁烷和异丁烷组成,将烷烃脱氢制成烯烃,不但可提高其附加值,还可副产附加值更高的氢气,提高油气资源综合利用水平。
目前,我国的丙烷、异丁烷脱氢技术全部从国外引进,工业上丙烷、异丁烷脱氢装置采用的催化剂一般为负载型贵金属铂或有毒铬系催化剂,采用铂系催化剂价格昂贵且原料需要深度净化,采用铬系催化剂则存在严重的环保问题。
开发环保型非贵金属催化剂,一直是丙烷/丁烷脱氢的一个技术难题。
中国石油大学(华东)重质油国家重点实验室李春义教授课题组,开发出无毒无腐蚀性的非贵金属氧化物催化剂,并为之配套开发了高效循环流化床反应器,成功实现脱氢反应、催化剂烧焦再生连续进行。
山东恒源石油化工的工业化试验结果表明,烷烃的单程转化率、烯烃的收率和选择性与国内引进较多的俄罗斯Snamprogetti技术相当,填补了国内该技术领域的空白。
该技术特点很多,原料不需要预处理即可直接进装置反应,省去了脱硫、脱砷、脱铅等复杂过程;既适用于丙烷、异丁烷单独脱氢,也适用于丙烷与丁烷混合脱氢;反应与催化剂再生连续进行,生产效率高;催化剂无毒,对环境无污染;催化剂为难熔氧化物,无腐蚀性,有利于装置长周期安全稳定运行;催化剂机械强度高,剂耗低等。
丙烷脱氢技术介绍近年来,全球丙烯需求量逐年增加,需求缺口不断增大。
随着石油资源的日益短缺和重质化,单纯依靠石脑油蒸汽裂解和催化裂化已经难以填补丙烯的需求空缺。
采用丙烷脱氢制丙烯技术,将低价的丙烷转化为高附加值的丙烯,解决了大量丙烷的下游处理问题,对于提高油气的综合利用水平具有重要意义。
丙烷脱氢UOP工艺PDH问题解答
丙烷脱氢UOP工艺PDH问题解答问题1: UOP工艺PDH是什么?UOP工艺PDH(Propane Dehydrogenation)是一种用于将丙烷转化为丙烯的工艺。
丙烷经过脱氢反应后生成丙烯,通过该工艺可以实现丙烷的高效转化和利用。
问题2: UOP工艺PDH的优势是什么?UOP工艺PDH具有以下优势:- 高选择性:该工艺可以高效地将丙烷转化为丙烯,生成纯度高的丙烯产品。
- 高转化率:UOP工艺PDH的转化率较高,可以充分利用丙烷资源。
- 节约能源:相比传统的丙烯生产工艺,UOP工艺PDH的能源消耗较低,具有节能的特点。
- 简化工艺:UOP工艺PDH采用简化的反应装置和催化剂系统,减少了工艺的复杂性和投资成本。
问题3: UOP工艺PDH存在的问题有哪些?UOP工艺PDH存在以下问题:- 催化剂寿命:催化剂在长时间运行后会出现失活现象,需要定期更换,增加了工艺的维护成本。
- 催化剂选择:选择合适的催化剂对工艺的效果和经济性有重要影响,需要进行合理的催化剂选择和管理。
- 原料纯度要求:UOP工艺PDH对丙烷的纯度要求较高,需要对原料进行预处理,提高丙烷的纯度。
- 去除副反应产物:在丙烷脱氢反应过程中,可能会生成少量的副反应产物,需要进行有效的分离和去除。
问题4: UOP工艺PDH的发展前景如何?UOP工艺PDH在丙烷转化领域具有广阔的发展前景:- 丙烯市场需求增长:丙烯是一种重要的化工原料,在塑料、橡胶、纺织等行业有广泛应用。
随着这些行业的发展,丙烯市场需求将持续增长,为UOP工艺PDH提供了良好的市场前景。
- 能源结构调整:随着能源结构向清洁能源转型,丙烷等天然气资源的开发和利用将得到重视。
UOP工艺PDH作为一种高效利用丙烷资源的工艺,符合能源结构调整的趋势。
- 技术改进和优化:随着科技的进步和工艺的优化,UOP工艺PDH的效率和经济性将进一步提高,使其在丙烷转化领域更具竞争力。
以上是关于丙烷脱氢UOP工艺PDH的问题解答。
丙烷脱氢工艺流程
丙烷脱氢工艺流程
丙烷脱氢工艺流程是指将丙烷转化为丙烯的一种化学反应过程。
该工艺流程涉及到催化剂的选择、反应条件的控制等方面,具体步骤如下:
1. 确定催化剂的选择,常用的催化剂包括氧化铝、氧化铬等。
2. 准备反应物,通常为丙烷和空气混合物。
3. 将反应物送入反应器中,同时加入适量的催化剂。
4. 控制反应温度和压力,一般在500-600℃、1-2 atm的条件下进行反应。
5. 定期检测反应产物的成分和性质,以及催化剂的活性。
6. 在反应结束后,将产物进行分离、提纯等后续处理。
总之,丙烷脱氢工艺流程需要进行严格的控制和监测,以确保反应的效率和产物的质量。
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丙烷脱氢工艺流程
丙烷脱氢工艺流程
丙烷脱氢是一种重要的工业化学反应,其工艺流程如下:
1. 原料准备:将纯度高的丙烷和空气等氧化剂预先处理,确保其符合反应要求。
2. 反应器:将预处理后的原料输入反应器中,通过催化剂的作用进行反应。
反应器通常采用固定床反应器或流动床反应器等。
3. 分离:在反应后,需要对产物进行分离。
一般采用物理方法,如冷凝、吸附、压缩等方法将产物中的目标物质分离出来。
4. 精制:将分离得到的目标物质进行精制,去除杂质,提高纯度,以满足工业需求。
5. 储存:精制后的产品储存并运输至需要的地方,用于工业生产或其他用途。
丙烷脱氢工艺流程主要由原料准备、反应器、分离、精制和储存等环节组成,其中反应器是最关键的环节。
优化反应器催化剂的选择和反应条件的控制,可以提高反应效率和产物质量。
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丙烷脱氢制丙烯国产工艺
丙烷脱氢制丙烯国产工艺
丙烷脱氢制丙烯是一种重要的工业生产过程,用于将丙烷转化为丙烯。
丙烯是一种重要的基础化工原料,广泛用于塑料、橡胶、纤维、涂料等行业。
国内丙烷脱氢制丙烯的工艺有几种,下面介绍一种典型的工艺流程:
1. 原料准备:将液态丙烷送入储罐,并加热至适宜的温度。
2. 催化剂制备:制备合适的催化剂,通常采用钒与磷的复合物作为催化剂。
3. 反应器:将催化剂装入反应器中,确保适宜的反应温度和压力。
4. 反应:将加热后的丙烷通过催化剂床层,进行脱氢反应。
脱氢反应将丙烷中的一个氢原子去除,生成丙烯。
5. 分离:通过冷凝和蒸馏等工艺,将丙烯从反应产物中分离出来。
同时,还会产生一些副产物,如甲烷和丙烷残余。
6. 回收:对副产物进行回收利用,以提高整个工艺的经济效益和环境友好性。
需要注意的是,丙烷脱氢制丙烯工艺中的催化剂选择、反应温度和压力的调控以及分离、回收等环节的优化都对工艺性能和
经济效益有着重要的影响。
因此,在实际生产过程中,需要充分考虑这些因素,并采取相应的措施,以提高丙烷脱氢制丙烯的效率和产量。
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丙烷脱氢工艺介绍目前已经工业化的丙烯生产途径主要包括石脑油蒸汽裂解、炼油副产、重烯烃(C4~C8)转化、甲醇制丙烯(MTP)以及丙烷脱氢(PDH)。
其中,前两个是目前获得丙烯的传统工艺和主要途径,其他则是一些新兴工艺。
近几年,世界以及国内PDH产业蓬勃发展,加上页岩气的开发带来的大量丙烷副产物,PDH工艺将迎来绝好机遇,PDH对丙烯的贡献比例也将不断增大。
丙烷脱氢包括直接脱氢(PDH)和氧化脱氢(OPDH)。
丙烷直接脱氢虽已工业化,但该反应是一个吸热反应,需外界提供较高的能量,同时反应受到热力学平衡的限制,需要在较高的温度下才能获得较高的转化率,而高温又不免会带来裂解及催化剂积炭的问题。
而丙烷氧化脱氢反应则是一个放热反应,不受热力学平衡的限制,理论上在较低温度下即可实现高转化率,同时也减小了催化剂积炭失活的可能性,因此,氧化脱氢引起了众多学者们的研究兴趣。
但是,由于引入了O2,丙烯相比丙烷则更容易深度氧化成无利用价值的COx,因此如何提高丙烯的选择性和收率成为了OPDH的一大挑战。
从目前对丙烷氧化脱氢的研究来看,总体可分为两大块:第一,对高活性、高选择性、高稳定性的氧化脱氢催化剂的研究设计;第二,对反应机理的深入研究。
此外,也有少部分研究从原料气(氧化剂的选择)角度考虑来提高丙烯选择性和收率。
高效催化剂的研发是丙烷氧化脱氢研究中的核心问题。
目前,丙烷氧化脱氢的催化剂体系主要集中在以钒、铬、钴、镍、钼、铂等过渡金属为活性组分的体系,以及稀土金属元素镧和铈,非金属碳基、氮化硼等,文献所报道的这些催化剂体系特点对比见下表。
钒机催化剂钒基催化剂是研究较早的氧化脱氢催化剂之一,也是目前催化效果较好的催化体系,一般可分为非负载型和负载型两类。
非负载型主要以钒酸盐类为活性相,研究较早的是钒酸镁类。
对负载型钒基催化剂的研究主要集中在钒的分散度和载体性质的研究。
一般认为,钒物种在分散性良好的前提下,尽可能提高其负载量,使更多的氧化脱氢活性位暴露,则催化效果会越好。
对于载体性质的考察主要包括载体的结构(比表面积、孔结构等)、酸碱性等。
一般认为,催化剂表面的酸性位点会使反应更倾向于深度氧化,不利于烯烃的选择性,但酸性位点利于烷烃的活化,而碱性位点则利于烯烃的选择性,因此通过载体酸碱性选择、设计复合载体来合理调控催化剂表面的酸碱性,寻求最佳的反应效果非常关键。
载体的孔道结构和比表面积则与钒的分散性密切相关,一般选用丰富的孔道结构和大比表面积载体的催化效果较好。
铬基催化剂氧化铬作为已经工业化的PDH催化剂,很少用于氧化脱氢的研究,也并没有较好的氧化脱氢效果。
铬基催化剂体系主要为负载型氧化铬。
钴基催化剂钴基催化剂具有较高的丙烷氧化脱氢活性,但对其研究并不多。
这类催化剂往往存在一些问题:一方面,氧化能力强,造成丙烷非常容易深度氧化,丙烯选择性一般都比较小;另一方面,由于钴价态的多变性,氧化钴类催化剂在反应过程中的稳定性也会存在一定的问题。
镍基催化剂氧化镍基催化剂在乙烷的氧化脱氢中研究较多,表现出较好的催化性能。
在丙烷氧化脱氢中,镍基催化剂同样也有较多研究。
相比其他催化剂体系,镍基催化剂具有低温高活性、低成本特点,被认为是一种具有工业化潜力的催化剂体系。
对于纯氧化镍而言,丙烷氧化脱氢低温活性高,但存在丙烯选择性低且易积炭失活的问题,而通过负载、掺杂等措施,可以对丙烯的选择性有较大的提高。
镍基催化剂可分为负载型和非负载型两类,以非负载型研究居多。
在氧化镍中掺杂过渡金属元素是调控镍基催化剂的主要手段。
如引入Ti、Zr等元素后,催化剂不仅具有低温高活性,同时具有可观的丙烯选择性。
通过溶胶-凝胶法制备的纳米尺寸的Ni-Ti-O催化剂,在低温300℃下获得了28.4%的丙烷转化率和42.5%的丙烯选择性,丙烯收率达到12.1%。
由于Ni2+和Ti4+的晶格参数以及价态的差异导致NiO和TiO2之间存在着较强的相互作用,这种相互作用使氧气的低温脱附能力下降,催化剂的还原能力减弱,导致丙烷氧化脱氢反应中的活性下降及选择性提高。
同样的方法也适用于Zr掺杂的NiO,ZrO2和NiO之间的强相互作用一定程度上抑制了丙烷的深度氧化,提高了丙烯的选择性,使Ni-Zr-O在275℃较低的反应温度下得到了10.3%的丙烯收率。
这种溶胶-凝胶法制备的掺杂型的NiO均具有较小的纳米尺寸,且表现出优异的低温丙烷氧化脱氢性能。
钼基催化剂钼基催化剂一般都有比较好的氧化脱氢性能,也可分为负载型和非负载型两大类,而非负载型钼基催化剂的性能往往要优于负载型。
此类催化剂的问题在于反应温度往往都比较高(>450℃),一般会有丙烯醛、丙烯酸等副产物,另外钼基催化剂的活性相及反应机理仍有较大争论。
此外,杂多酸类在低碳烷烃氧化反应中的研究也较为广泛。
磷钼杂多酸类由于具有较多的酸性位和较高的氧化活性,一般在较低温度下便可将丙烷进行活化,但丙烯选择性一般不是很理想。
铂基催化剂铂基催化剂作为一种已经工业化的丙烷无氧脱氢催化剂,在丙烷氧化脱氢中研究的很少。
稀土铈基催化剂氧化铈由于存在丰富的氧空穴,当体系氧充足时,氧化铈中Ce3+可被氧化成Ce4+,并储存氧;当体系氧不足时,Ce4+可被还原成Ce3+而释放氧,具有优异的储存和释放氧物种的性能,常作为氧化反应催化剂被广泛研究。
纯CeO2的丙烷氧化脱氢性能并不理想,表现为丙烷活性高但丙烯选择性极低,倾向于深度氧化。
非金属催化剂碳基催化剂在烷烃(乙烷、丙烷、正丁烷、乙苯等)氧化脱氢反应中的应用已有很多报道,除了传统的金属基催化剂,这些非金属基催化剂在氧化脱氢反应中同样可表现出优异的性能。
一般认为,碳材料催化烷烃氧化脱氢的活性位点为表面的酮羰基等亲核性氧物种,这些位点进攻烷烃,使其碳氢键断裂生成烯烃,而还原的羟基则被气氛氧氧化恢复成羰基,完成催化循环。
碳材料表面的超氧基、过氧基、羧基等亲电性氧物种则被认为是完全氧化位点,易进攻富电子的碳碳双键使其深度氧化成碳氧化合物。
因此,调控碳材料表面氧物种的类型和数量则是调控低碳烷烃氧化脱氢产物烯烃选择性的一个关键因素。
丙烷氧化脱氢机理01自由基机理自由基机理一般在较高温度下发生。
如下图所示,首先丙烷被活化,亚甲基上C-H键发生断裂生成气相丙基自由基,第二步,气相丙基自由基进一步脱去端基H生成丙烯或被深度氧化成COx,其中第一步丙基自由基的生成则是整个反应的决速步骤。
02Mars-van-Krevelen机理OPDH反应在传统金属氧化物上一般认为遵循的是Mars-van-Krevelen机理,即晶格氧机理。
简单描述为,催化剂晶格氧氧化丙烷最终生成丙烯,而形成的氧缺陷则被气氛氧氧化补充晶格氧,即催化剂的晶格氧形成的活性氧物种直接参与丙烷的脱氢而不是气氛氧,如下图所示。
目前对丙烷氧化脱氢的机理并不是很明确,对丙烷氧化脱氢机理的系统研究也不多,不同催化剂的机理也不同,甚至可能涉及多个反应机理。
对OPDH机理的研究主要集中在氧化钒和氧化铈催化剂体系。
以氧气作为氧化剂进行烷烃的氧化脱氢时,由于氧气的强氧化性,很容易使目标产物深度氧化成COx,烯烃选择性很难上去。
有部分学者则从此角度考虑,利用氧化性相对较弱的CO2、N2O、H2S等弱氧化剂来进行ODH反应研究,此外还有将烷烃的卤代及消除反应来应用于ODH反应。
这一类反应一般可获得可观的烯烃选择性和收率,尤其是利用卤代的方法。
但是反应温度相比O2往往要求更高,而且物料中的N2O、H2S、卤化氢等对环境污染较大,对装置具有严重的腐蚀性,相比廉价环保的O2而言,O2作为氧化剂的烷烃氧化脱氢研究更广泛,更具有前景。
存在问题、挑战及建议由于引入了氧气,丙烯相对于丙烷又更容易被氧化,导致丙烯的选择性和收率不高,传统氧化脱氢催化剂体系的丙烯收率一直不高,大多数均在30%以下,达不到工业化需求。
因此,如何较好地控制氧化脱氢过程中的裂解及过度氧化形成的副产物,提高丙烯选择性和收率,一直是OPDH方向的一个重大挑战。
丙烯选择性差异的一个主要来源在于底物与产物的竞争吸附,即丙烷与丙烯的竞争吸附,如果丙烯易吸附在催化剂表面,就很容易过度氧化,相反如果丙烯很容易从催化剂表面脱附,其选择性就会提高。
因此,如何促进丙烯的脱附来针对性提高丙烯选择性是一个值得思考的问题。
虽然丙烷无氧脱氢已实现工业化,但其反应转化率受平衡限制,所需的反应条件苛刻、催化剂易积炭且商业化催化剂Cr2O3会带来严重的环境问题而Pt成本高昂,这些实际问题在一定程度上不利于未来的持续发展和应用。
氧化脱氢技术可以打破热力学平衡限制,理论上在低温下就可以实现高转化率,引起了研究者们的兴趣。
从目前的研究报道来看,虽然人们开发了非常多种类的氧化脱氢催化剂,但其丙烯选择性及收率仍离工业化有较大差距。
未来,丙烷氧化脱氢研究需重点关注以下几点:(1)可观的丙烯收率是丙烷氧化脱氢得以工业应用的重要指标,而影响收率的主要原因是高温高转化率下丙烯选择性太低。
因此,对于催化剂的开发,重点解决的问题是要提高丙烯选择性。
开发一种新型的催化剂,能在高转化率下依然维持较高的丙烯选择性,在低温下实现高丙烯收率,来弥补工业催化剂的不足,是催化剂研发工作中必须面对的一个挑战。
(2)催化反应机理的系统研究对催化剂的开发具有重要的指导作用。
系统地进行氧化脱氢机理研究,根据机理来针对性地进行催化剂的设计及改性,也是今后丙烷氧化脱氢方向的研究重点。
(3)除了催化剂的开发,对反应体系的氧化剂进行合适选择,也是一个提高产物丙烯选择性的研究方向。
如果能找到一种环保、廉价的氧化剂,对丙烷氧化脱氢能有可观的丙烯收率,也是该研究领域的一个重要突破。