一种由异丁烷制备正丁烷的方法技术

本发明专利技术涉及一种由异丁烷制备正丁烷的方法，其包含以下步骤：A.提供至少包含质量百分比80%异丁烷的进料气流a；B.将进料气流a供入至少一个正构化区域，并在催化剂作用下使异丁烷发生正构化反应，从而得到产物气流b；C.将产物气流b供入至少一个加氢饱和区域进行加氢催化反应，得到气流c；D.在0-40℃下冷凝分离气流c，得到气相流d1和液相流d2；E.将液相流d2供入第一蒸馏区域进一步分离液相流d2中的低沸点次级组分形成包含异丁烷和正丁烷的产物流e2；F.将料流e2供入第二蒸馏区域，分离异丁烷和正丁烷形成正丁烷料流。本发明专利技术其方法总体简单可控，转化率高，产量高，经济效益更好。

【技术实现步骤摘要】
一种由异丁烷制备正丁烷的方法
本专利技术涉及一种制备正丁烷的方法，具体为利用金属催化剂将异丁烷正构化为正丁烷的生产方法。
技术介绍
正丁烷是一种重要的有机化工原料，主要用于顺丁烯二酸酐的制备。此外，还可经脱氢制丁烯和丁二烯；经催化氧化抽取醋酸、乙醛等；经卤化制卤代丁烷；经硝化制硝基丁烷。目前，正丁烷的生产方法一般以炼厂碳四馏分为原料，采用分离法获得正丁烷。如CN102690158A提出了一种从炼厂碳四组分中分离得到高纯度正丁烷的方法，将经预处理的炼厂碳四组分原料烃送入萃取塔、水洗塔，以乙腈与水的混合溶液作为萃取剂，将原料烃中的烯烃除去，得到碳四烷烃；然后碳四烷烃进入脱异丁烷塔，去除去异丁烷轻组分，得到粗正丁烷；最后粗正丁烷送入正丁烷精制塔，以除去重组分，得到高纯度的正丁烷。烟台大学的专利CN102603454A提出了一种全程加入萃取剂分离异丁烷、正丁烷和丁烯的方法，萃取剂可以采用甲乙酮和氮-甲酰吗啉的混合溶剂，与专利CN102690158A不同的是，该方法在按在萃取剂作为下的“轻、重”顺序依次分离得到异丁烷、正丁烷和丁烯。该法由于加入了萃取剂，C4各组分间的分离度增加，但萃取剂的全程加入也导致了设备增大，操作费用增加等问题。天津市泰亨气体有限公司的专利102351626A提出了一种采用吸附分离提纯正丁烷的方法，该方法以混合碳四为原料，采用三步吸附，吸附剂分别为CaA、13X分子筛、硅胶和5A分子筛，分别用于除烯烃、除异丁烷、正丁烷精制，处理后，高纯度的正丁烷被吸附留在吸附相内，然后将分子筛加热或辅以氮气吹洗，使正丁烷脱附，收集脱附气即可获得高纯度正丁烷产品，产品纯度为99.5~99.8%。之后该公司又提出了一种采用吸附-精馏联合提纯正丁烷的方法，用于生产量少，纯度要求更高的正丁烷生产。这两种方法的核心都在于吸附分离，能得到高纯度的正丁烷，但吸附剂造价高，生产流程复杂，不适合大规模生产正丁烷。以上方法以及国内其它一些专利提供的方法均为从混合碳分组分中采用物理分离方法生产正丁烷，其缺点在于不可避免地产生大量副产品异丁烷、丁烯等，这将极大增加企业的仓储、运输成本，严重影响企业的综合经济效益。辽宁同益石化有限公司的专利CN203269811U提出了一种以碳四为原料，在非临氢条件下发生叠合、脱氢环化、芳构、环化脱氢等一系列的复杂反应，生产轻芳烃和重芳烃，同时副产正丁烷的方法，但该法的重点不在于正丁烷产品，为了生产正丁烷而建设庞大复杂的芳烃化装置并不适合配套正丁烷的下游装置。美国专利US4191845提供了一种由不饱合碳四烃加氢制正丁烷的方法，先将原料进行加氢，然后分离得到正丁烷，异丁烷则在传统铂或钯的金属催化剂上在238℃、2.0MPa下反应生成正丁烷。该方法解决了上述的副产异丁烷问题，但该方法在较低温度和压力下操作，较低的反应温度使得异丁烷的转化率低，仅30%，这造成了大量的异丁烷循环，增加了能耗，而较低的反应压力使得反应产物与氢气的分离难道增加，增加了丁烷的损耗，此外，如果要使反应在更高的温度和压力下进行，必须采用性能更好的催化剂；另外，该方法生成的正丁烷纯度仅为95mol%，主要用于炼油领域，裂解增产乙烯和丙烯，这种正丁烷没有办法满足顺丁烯二酸酐、丁烯、丁二烯、醋酸、卤代丁烷、硝基丁烷等正丁烷下游化学品的生产原料需要；再者，该方法以附加值较高的碳四烯烃作为原料生产正丁烷在经济上是不合适的。本专利技术中正构化涉及的具体含义为：正构化：指改变异构烷烃的结构而不改变其元素组成和分子量，将之转化为正构烷烃的过程。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是是针对现有技术中存在的不足，提供一种异丁烷正构化制备正丁烷的方法，该方法收益高、转化率高、没有副产物。为实现上述目的，本专利技术的具体方案为：一种由异丁烷制备正丁烷的方法，其包括以下步骤：A)提供至少包含质量百分比80%异丁烷的进料气流a；B)将进料气流a供入至少一个正构化区域，并在催化剂作用下使异丁烷发生正构化反应，从而得到包含异丁烷、正丁烷、甲烷、乙烷、丙烷、丙烯、异丁烯、1-丁烯、2-丁烯、氢气的产物气流b；C)将产物气流b供入至少一个加氢饱和区域进行加氢催化反应，使异丁烯、1-丁烯、2-丁烯、丙烯加氢从而得到包含异丁烷、正丁烷、甲烷、乙烷、丙烷和氢气的气流c；D)在0-40℃下冷凝分离气流c，得到包含氢气、甲烷、乙烷、丙烷等低沸点次级组分的气相流d1和包含甲烷、乙烷、丙烷、正丁烷、异丁烷的液相流d2；E)将液相流d2供入第一蒸馏区域进一步分离液相流d2中的甲烷、乙烷、丙烷等低沸点次级组分并形成包含甲烷、乙烷、丙烷和异丁烷的产物流e1和包含异丁烷和正丁烷的产物流e2；F)将料流e2供入第二蒸馏区域，分离异丁烷和正丁烷形成包含异丁烷料流f1和正丁烷料流f2，同时将异丁烷料流f1循环反馈至正构化区域。本专利技术步骤B）中所述的正构化反应具体如下条件中进行：1、在正构化区域中，正构化反应在有限量的氢气存在条件下进行，以降低催化剂的结焦速率，同时用于均衡反应器催化剂床层内的温度；本专利技术中提供的氢气总含量与进料气流a中异丁烷含量的摩尔比为1-3：1，优选1.2-2：1。其中氢气的提供方式可以为纯氢气或含有轻质烷烃小于20%（摩尔百分比）的混合氢气流；2、在正构化区域中，其反应在温度200℃-700℃，操作压力为2-5MPa的临氢条件下进行；3、本专利技术正构化区域中所使用的催化剂包含载体和活体组份，其中载体为一种或多种耐热氧化物的混合，活性组份为一种或一种以上元素周期表的第VIII过渡族元素组成；其负荷量为质量百分比0.01~5%；其中载体优选氧化锆、氧化锌、氧化铝、二氧化硅、二氧化钛、氧化镁、氧化镧、氧化铈中的一种或多种；活性组份优选铂和/或钯。为了提高催化剂的性能，本专利技术涉及的催化剂中还添加有酸性组份和助剂，酸性组份优选氯化物以保持酸性，其负荷量为质量百分比0.01~5%。助剂优选氧化铈、氧化锡、氧化锌、氧化钒、氧化镧、氧化铬、氧化铁、氧化锆、氧化锰中的一种，其负荷量为质量百分比0.01~5%。本专利技术中催化剂的几何形状例如可以为球形或圆柱形。本专利技术中正构化反应可以采用固定床、移动床、流化床来进行；进料气流a可以上行、下行或径向流动的方式与催化剂颗粒的床层接触。正构化反应采用的反应器可以为单台，也可为多台。反应器中的床层数为1-2层。本专利技术进一步的改进在于，步骤C）中所述加氢催化反应在温度50-250℃、反应压力50-200kPa条件下进行，所述提供的氢气总含量与进料气流a中异丁烷含量比为1-3mol：1mol，而氢气的提供方式可以为纯氢气或含有轻质烷烃小于20%（摩尔百分比）的混合氢气流；本反应过程中催化剂为任何适合的加氢催化剂即可，优选氧化铝载体的镍基催化剂，催化剂的几何形状可以为球形或圆柱形。本专利技术中加氢催化反应可以采用固定床、移动床、流化床；料流可以上行、下行或径向流动的方式与催化剂颗粒的床层接触。为了控制进入加氢反应区域的物料温度，本专利技术还可在加氢反应区前设置冷却器。本专利技术进一步的改进在于，设有步骤G）：将步骤E）中所得到的料流e1进一步分离，得到含有20-40%（质量百分比）异丁烷的物料流g3，并将物料流g3再循环至第一蒸馏区域，进一步提高本专利技术的转化率。作为本专利技术本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种由异丁烷制备正丁烷的方法，其包括以下步骤：提供至少包含质量百分比80%异丁烷的进料气流a；将进料气流a供入至少一个正构化区域，并在催化剂作用下使异丁烷发生正构化反应，从而得到包含异丁烷、正丁烷、甲烷、乙烷、丙烷、丙烯、异丁烯、1‑丁烯、2‑丁烯、氢气的产物气流b；将产物气流b供入至少一个加氢饱和区域进行加氢催化反应，使异丁烯、1‑丁烯、2‑丁烯、丙烯加氢从而得到包含异丁烷、正丁烷、甲烷、乙烷、丙烷和氢气的气流c；在0‑40℃下冷凝分离气流c，得到包含氢气、甲烷、乙烷、丙烷等低沸点次级组分的气相流d1和包含甲烷、乙烷、丙烷、正丁烷、异丁烷的液相流d2；将液相流d2供入第一蒸馏区域进一步分离液相流d2中的甲烷、乙烷、丙烷等低沸点次级组分并形成包含甲烷、乙烷、丙烷和异丁烷的产物流e1和包含异丁烷和正丁烷的产物流e2；将料流e2供入第二蒸馏区域，分离异丁烷和正丁烷形成包含异丁烷料流f1和正丁烷料流f2，同时将异丁烷料流f1循环反馈至正构化区域。

【技术特征摘要】
1.一种由异丁烷制备正丁烷的方法，其包括以下步骤：A)提供至少包含质量百分比80%异丁烷的进料气流a；B)将进料气流a供入至少一个正构化区域，并在催化剂作用下使异丁烷发生正构化反应，从而得到包含异丁烷、正丁烷、甲烷、乙烷、丙烷、丙烯、异丁烯、1-丁烯、2-丁烯、氢气的产物气流b；C)将产物气流b供入至少一个加氢饱和区域进行加氢催化反应，使异丁烯、1-丁烯、2-丁烯、丙烯加氢从而得到包含异丁烷、正丁烷、甲烷、乙烷、丙烷和氢气的气流c；D)在0-40℃下冷凝分离气流c，得到包含氢气、甲烷、乙烷、丙烷等低沸点次级组分的气相流d1和包含甲烷、乙烷、丙烷、正丁烷、异丁烷的液相流d2；E)将液相流d2供入第一蒸馏区域进一步分离液相流d2中的甲烷、乙烷、丙烷等低沸点次级组分并形成包含甲烷、乙烷、丙烷和异丁烷的产物流e1和包含异丁烷和正丁烷的产物流e2；F)将料流e2供入第二蒸馏区域，分离异丁烷和正丁烷形成包含异丁烷料流f1和正丁烷料流f2，同时将异丁烷料流f1循环反馈至正构化区域；其中，所述正构化指改变异构烷烃的结构而不改变其元素组成和分子量，将之转化为正构烷烃的过程。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤B）中所述的正构化反应在温度200℃-700℃，操作压力为2-5MPa的临氢条件下进行，提供的氢气总含量与进料气流a中异丁烷含量的摩尔比为1-3：1；所用催化剂包含载体和活体组份，其中载体为一种或多种耐热氧化物的混合，活性组份由一种以上元素周期表的第VIII过渡族元素组成。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于：所述载体为氧化锆、氧化锌、氧化铝、二氧化硅、二氧化钛、氧化...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐志刚，吴非克，顾佳慧，牛锦生，张俞，
申请(专利权)人：常州瑞华化工工程技术有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32