[发明专利]化学链丙烷氧化脱氢制备丙烯的方法及系统

说明书

本发明涉及一种化学链丙烷氧化脱氢制备丙烯的方法及系统。方法包括如下步骤：丙烷与载氧体颗粒在脱氢反应器中进行反应，生成丙烯、水蒸气和COx气体，载氧体颗粒失氧；从混合气中分离出丙烯；失氧后的载氧体颗粒与含氧气体进行氧化反应，生成贫氧气体和再生的载氧体颗粒，再生的载氧体颗粒循环参与脱氢。系统包括脱氢反应器、混合气净化设备、混合气分离设备、氧化反应器，脱氢反应器能够接收氧化反应器中生成的载氧体颗粒。本发明的化学链丙烷氧化脱氢制备丙烯的方法及系统高效、节能、环保、经济、安全。

技术领域

本发明涉及一种化学链丙烷氧化脱氢制备丙烯的方法及系统。

背景技术

丙烯是一种重要的化工合成基本原料，在石油化工行业占有重要的地位，主要用于合成聚丙烯、丙烯腈和丙烯酸等其他重要的化工产品。目前全球80％的丙烯是来自于石油脑和重质原油的蒸汽裂化或者是催化裂化(FCC)，但是这两种工艺主要生产的是乙烯和成品油，丙烯在其中只是以一种副产物的形式而产生的，因此丙烯产量受到严重的限制。近年来随着丙烯下游衍生物消耗的快速增加，丙烯需求持续上升，供需矛盾日趋明显。

为了提高丙烯产量，缓解丙烯供需矛盾，一些新兴丙烯生产技术应运而生，主要有煤制丙烯(MTO)、甲醇制丙烯(MTP)、丙烷直接脱氢制丙烯(DHP)和丙烷氧化脱氢制丙烯(ODHP)这几种，其中目前已有少量的MTO、MTP和DHP技术用于生产实践中。但是这些新兴技术也存在着一些问题，MTO和MTP作为新兴煤化工技术，需经历煤/CH₄—合成气—甲醇—丙烯多步过程，导致制取过程较为复杂，产物纯度较低且需要较高的设备投资，此外若以煤为原料还会消耗大量的水资源并排放出大量的CO₂和NOx。DHP是一个强吸热过程，因此该过程需要消耗大量的能量，同时需要在高温低压的反应条件下进行，而在这样的条件下催化剂极易失活，需要反复再生，且由于热力学平衡的限制，单程丙烯收率不高(一般低于30％)。ODHP是在催化剂存在的情况下，向反应器同时通入氧气和丙烷使丙烷与氧气反应生成丙烯和水，虽然该技术可以在更温和的条件下进行，同时也能克服脱氢过程中的热力学平衡限制，但是丙烷在氧气的存在下易发生过度氧化反应生成COx气体(一氧化碳和二氧化碳)从而会降低丙烯的收率，并且氧气的使用还会增加操作成本，不利于设备的安全运行，此外该技术还需要昂贵的空分设备以保证氧气的持续供应。

因此寻求一种高效、节能、环保、经济、安全的丙烯制备方法及系统成为目前急需解决的问题。

发明内容

(一)要解决的技术问题

本发明的目的在于提供一种高效、节能、环保、经济、安全的丙烯制备方法及系统。

(二)技术方案

为了达到上述目的，本发明采用的主要技术方案包括：

本发明提供一种化学链丙烷氧化脱氢制备丙烯的方法，包括如下步骤：S1、丙烷与载氧体颗粒在高温下进行反应，生成含有丙烯、水蒸气和COx气体的混合气以及失氧后的载氧体颗粒；S2、从混合气中分离出丙烯；S3、失氧后的载氧体颗粒与含氧气体进行氧化反应，生成贫氧气体和再生的载氧体颗粒，再生的载氧体颗粒送入步骤S1中使用。

根据本发明，步骤S2包括如下子步骤：S2.1、对混合气进行干燥和除尘；S2.2、从干燥和除尘后的混合气中分别分离出丙烯、COx气体以及未反应的丙烷，分离出的丙烷送入步骤S1使用。

根据本发明，在步骤S2.1中，在干燥和除尘之前，先将混合气与供步骤S1中使用的丙烷换热，再将混合气送入混合气余热锅炉进行余热回收，之后再对混合气进行干燥和除尘。

根据本发明，还包括如下步骤S4：将贫氧气体与供步骤S3使用的含氧气体换热，换热后的贫氧气体送入贫氧气体余热锅炉进行余热回收，之后对贫氧气体进行除尘。