[发明专利]CO选择性氧化脱除方法、丙烷一步氧化制备丙烯酸的方法及系统

说明书

CO的选择性氧化脱除方法、丙烷一步氧化制备丙烯酸的方法及系统，所述脱除方法采用选自CuO、CeO₂、Co₃O₄、FeO_x、NiO、MnO_x、VO_x、ZnO、La₂O₃和MoO_x中的至少两种组成的复合氧化物为催化剂，与包含CO、O₂和至少一种烃类的混合气体接触反应脱除CO。所述丙烷一步氧化制备丙烯酸的方法，包括丙烷选择性氧化反应工序、粗丙烯酸分离工序及尾气处理工序，尾气处理工序包括将尾气经脱水和选择性脱除CO后，循环用于丙烷选择氧化工序。所述系统包括尾气处理组件，该组件连接产物分离组件与原料预混组件。本发明选择性脱除尾气中具有较大爆炸风险的CO，保留其中的丙烷和丙烯，对工艺中产生的高CO含量的尾气进行有效处理和循环利用，有利于实现丙烷一步氧化制备丙烯酸的工业化。

技术领域

本发明涉及一种选择性脱除CO的方法、丙烷一步氧化连续生产高附加值产品丙烯酸的系统及工艺，尤其涉及包含尾气处理及循环利用的方法及系统，属于石油化工技术领域。

背景技术

丙烯酸是重要的石油化工、轻工和医药原料，可以用来生产吸附剂、净化剂、纤维、纸浆添加剂、粘合剂、塑料、涂料等等，并且它们的新用途还在不断扩展。

目前广泛用于工业上制备丙烯酸的方法是丙烯为原料的二步催化氧化，例如EP-A575897。就原料成本而言，丙烯的价格比丙烷高，并且随着丙烯用途的扩大，丙烯的价格将会上涨，这种价格上的差距将会进一步加大。如果取代丙烯，实现以丙烷为原料制备丙烯酸过程工业化，那么原料成本将大大降低。因此采用廉价易得的丙烷代替丙烯直接氧化制丙烯酸成为低碳烷烃开发利用的研究热点之一。同时，丙烷的来源丰富，它是油田气、天然气、炼厂气中的主要成分。在我国，西气东输工程的完成必将使原来作为液化气的C₃-C₄烷烃大量过剩，因此，如何利用这些廉价的烷烃具有显著的经济意义和现实意义。

由于丙烷选择氧化制丙烯酸是强放热反应，为了有效控制反应过程中释放出的热量，工业应用中一般在保证高产物选择性的条件下控制丙烷转化率。为了节约成本，反应尾气中未反应的原料丙烷需要循环重复利用。一个问题是反应尾气在循环利用过程中CO组分的逐渐累积存在潜在的安全隐患(CO爆炸极限为12～74％)，因此，丙烷一步氧化制丙烯酸反应尾气在循环利用之前，必须将其中的CO组分选择性氧化脱除，而其中的烃类组分，如乙烷、乙烯、丙烷、丙烯必须完全保留循环利用。目前，我们已经成功开发出了高活性、高选择性的丙烷一步氧化生产丙烯酸的混合金属氧化物催化剂。随着丙烷一步氧化新型、高效催化剂的开发，有必要开发一种针对丙烷一步氧化反应循环尾气中CO选择氧化脱除催化剂，以保证丙烷生产丙烯酸工艺流程的连续性，以期实现丙烷选择氧化制备丙烯酸的工业化。

发明内容

为解决现有技术中丙烷一步氧化制备丙烯酸反应的循环尾气中CO的脱除问题，本发明提供一种CO的选择性氧化脱除方法，采用非贵金属复合氧化物作为催化剂，达到脱除CO的目的，并进一步提供一种丙烷一步氧化制备丙烯酸的方法和系统。

本发明第一方面的技术目的在于提供一种CO的选择性氧化脱除方法，采用选自CuO、CeO₂、Co₃O₄、FeO_x、NiO、MnO_x、VO_x、ZnO、La₂O₃和MoO_x中的至少两种组成的复合氧化物作为催化剂，与含有CO、O₂和至少一种烃类的混合气体接触反应脱除CO。