對丁烯氧化脫氫制丁二烯技術(shù)進展及經(jīng)濟性淺述

牟衛(wèi)兵

摘要：本文主要研究當(dāng)前丁烯氧化脫氫制丁二烯技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀以及經(jīng)濟性，隨著社會經(jīng)濟科技的深入發(fā)展，石油化工生產(chǎn)中對丁二烯的需求不斷提升，作為石油化工領(lǐng)域生產(chǎn)中的重要化工原料，丁二烯的生產(chǎn)質(zhì)量和效率會對化學(xué)制品的生產(chǎn)和合成橡膠產(chǎn)生一定的影響，此時就需要對丁烯氧化脫氫制丁二烯技術(shù)進展及經(jīng)濟性進行分析是非常必要的。

關(guān)鍵詞：丁烯氧化;丁二烯制作;技術(shù)發(fā)展

1.丁烯氧化脫氫制丁二烯技術(shù)

1.1反應(yīng)原理

在進行丁烯氧化脫氫生產(chǎn)丁二烯過程中，會釋放出大量的熱量，此時可以借助系統(tǒng)的提純處理來獲取丁二烯，丁烯完全氧化后可以得到一氧化碳、二氧化碳和水。但是在實際反應(yīng)過程中受多方面因素影響，從而導(dǎo)致氧化反應(yīng)發(fā)生一系列的變化，最終得到多種含氧化合物。氧化降解后會生成丙酮、甲醛等氧化合物，氧化生成四個碳原子的含氧化合物，如丁烯醛、丁酮等。在進行深度氧化反應(yīng)過程中，脫氫后可以得到乙烯基乙炔等產(chǎn)物，然后通過一系列的氧化后可以得到二氧化碳、一氧化碳和水等產(chǎn)物，該階段所生成的產(chǎn)物與副產(chǎn)物又能夠通過凝結(jié)聚合形成新的產(chǎn)物。

1.2工藝流程

丁烯氧化脫氫制丁二烯的工藝生產(chǎn)流程主要包括油吸收和氧化脫氫反應(yīng)兩個單元。其中氧化脫氫反應(yīng)單元又能夠細分為反應(yīng)、水冷以及洗醛三個主要環(huán)節(jié)。圖一所示為氧化脫氫反應(yīng)單元的主要流程示意圖。在反應(yīng)器內(nèi)，丁烯與空氣在催化劑的作用下發(fā)生反應(yīng)，從而生成丁二烯以及醛酸等一系列副產(chǎn)物。由于整個反應(yīng)為放熱反應(yīng)，為了避免放熱溫度過高對反應(yīng)溫度造成影響，需要在反應(yīng)器內(nèi)注入大量蒸汽，從而有效控制反應(yīng)溫度，以此來有效延長催化劑的操作周期。之后對反應(yīng)器生成的產(chǎn)物借助水冷塔進行冷卻處理，將復(fù)合產(chǎn)物中的酸成分分離，再通過生成器壓縮機對水冷后生成氣進行加壓，在洗醛塔中加壓水洗清除產(chǎn)物中的醛和酮成分，最后將生成氣引入油吸收系統(tǒng)進行下一個生成環(huán)節(jié)。

圖二所示為油吸收單元的基本操作流程，通過油吸收單元可以有效分離和剔除生成氣中的C4烴。通常情況下，油吸收單元需要先進行吸收油吸收，隨后開展重吸收油吸收，這樣可以有效地減少C4以及吸收油的損耗。在吸收塔中洗醛塔頂產(chǎn)生的C4物料與吸收油進行逆流接觸，而C4相關(guān)物料能夠溶于吸收油，從而在解析塔中被吸收油分解提取。塔頂?shù)腃4物料能夠直接參與到丁二烯抽提單元，該過程中塔釜的吸收油能夠循環(huán)使用，并且還可以與尾氣混合在一起進入重油吸收系統(tǒng)并進行二次抽取和循環(huán)利用，進一步對尾氣中的C4物料進行收集和提取，并回收，從而有效提高吸收油的再利用效率。最后借助吸收塔頂可以在尾氣排放之前進行預(yù)處理，且滿足尾氣排放標準之后方可進行排放。

2.技術(shù)進展及經(jīng)濟性

2.1催化劑進展

在進行工業(yè)生產(chǎn)過程中，丁烯氧化脫氫制丁二烯過程中所采用的催化劑有鐵系催化劑和鉬系催化劑，而在催化劑相關(guān)技術(shù)進行研究過程中，側(cè)重于催化機理的研究，而且注重對現(xiàn)有的催化劑技術(shù)進行優(yōu)化升級，同時也關(guān)注新型催化劑的研究和應(yīng)用工作。相關(guān)研究人員對鉬酸鉍以及復(fù)合鉬酸鉍體系的催化劑進行了詳細的研究，分析不同類型催化劑的反應(yīng)機理和性能，發(fā)現(xiàn)在高選擇性條件下丁二烯與鉬酸鉍混合存在最佳的混合比例，并且不同的混合比例所產(chǎn)生的催化效果不同，且對烯氧化脫氫過程產(chǎn)生決定性的影響。此時需要深入挖掘出影響催化劑反應(yīng)質(zhì)量和性能的最主要因素為晶格氧的氧移動性。另外，為了提升鉬酸鉍催化劑的催化效率，則需要對鑭元素給予適當(dāng)?shù)奶恚源藖碛行Ы档痛呋磻?yīng)的活化能，從而有效提升丁烯氧化脫氫制丁二烯的質(zhì)量，提升反應(yīng)過程的速率，使反應(yīng)得以順利實現(xiàn)。

2.2反應(yīng)器進展

如今，借助丁烯氧化脫氫生成丁二烯需要經(jīng)歷三個階段，分別是列管式固定床反應(yīng)器、流化床反應(yīng)器以及現(xiàn)在的固定床反應(yīng)器，不斷提升了反應(yīng)過程的生成效率。固定床反應(yīng)器的研究和發(fā)展方向主要在結(jié)構(gòu)優(yōu)化發(fā)光面，能夠有望實現(xiàn)大型化生產(chǎn)過程，并且能夠?qū)Ψ磻?yīng)過程的溫度和壓力進行有效的控制，使能量的利用率得到了有效的提高，極大的提升了生產(chǎn)能力。

2.3工程技術(shù)進展

當(dāng)前國內(nèi)工業(yè)對丁烯氧化脫氫制丁二烯的工程技術(shù)研究重點主要集中在對現(xiàn)有生產(chǎn)工藝的優(yōu)化升級方面，并且不斷探索新的生產(chǎn)工藝技術(shù)。對現(xiàn)有技術(shù)的改造集中在環(huán)保和節(jié)能需求上，可以通過熱回收、減少蒸汽用量或廢水再利用的方式降低反應(yīng)裝置的操作成本，從而有效節(jié)約蒸汽減少廢水，提升產(chǎn)業(yè)經(jīng)濟效益。

3.小結(jié)

對丁二烯的制造技術(shù)進行深入分析旨在提升丁烯氧化脫氫制丁二烯的效率和質(zhì)量，并且有效控制生產(chǎn)成本。催化劑和反應(yīng)器是丁烯氧化脫氫制丁二烯的關(guān)鍵，因此想要提升丁二烯的制造效率就必須從催化劑和反應(yīng)器入手，加強對于催化劑的探索和選擇，盡可能使用靈活性較強副反映較少的催化劑，并且加強對于反應(yīng)器結(jié)構(gòu)的設(shè)計。

參考文獻：

[1] 楊英，肖立楨.丁烯氧化脫氫制丁二烯技術(shù)進展及經(jīng)濟性分析[J].石油化工技術(shù)與經(jīng)濟，2016，32（4）：14-18.

[2] 姜仁政.丁烯氧化脫氫制丁二烯用泡沫SiC基結(jié)構(gòu)催化劑的制備與性能研究[D].中國科學(xué)院大學(xué)，2017.