微波催化脱氢的方法与流程

本发明涉及催化脱氢领域，具体涉及一种微波催化脱氢的方法。

背景技术：

1、长期以来，我国以石脑油制备低碳烯烃产品，随着石化企业生产装置规模的大型化，我国单套炼油装置的处理能力已经超过1000万吨/年，而与之配套的乙烯装置的乙烯生产能力也达到了80～120万吨/年。但随着石化资源的日益减少，以原油为基础的石化工业生产成本逐年提高，在此背景下，开发更为广泛的低碳烯烃原料资源受到各国化工企业的广泛关注。随着油气田、炼厂以及化工厂气体回收技术的应用，越来越多的饱和低碳烷烃，包括甲烷、乙烷、丙烷、正丁烷和异丁烷等等，被回收富集后，可用于低碳烯烃的生产。饱和烷烃的脱氢反应过程，是一个强吸热过程。传统的蒸汽裂解存在巨大的能耗和物耗，对炉体、炉膛以及炉管的材质的耐高温和抗蠕变要求非常高。因此，降低低碳烯烃的生产成本和装置能耗，寻找一种更加绿色、便捷、高效的生产方法，有利于进一步拓宽低碳烷烃资源寻找利用空间。

2、微波是一种电磁波，处于微波辐照下的物质分子中，局部带电的偶极分子会在微波的快速变化的电磁场变化中发生快速的振动，分子之间的相互碰撞和摩擦就能使物质自身温度升高，是一种高效而清洁的加热能源。

3、许多有机反应物不能直接明显地吸收微波能量，但将高强度的连续或脉冲微波辐射聚焦到某些特定的固体催化剂床层上，微波就能激发催化剂中活性位点产生能量，一方面催化脱氢反应的发生，另一方面还可从反应体系内部为脱氢反应提供所需能量。为了高效利用微波能量进行烷烃的催化脱氢反应，需要寻找更加适宜的催化剂。

技术实现思路

1、本发明的目的是为了克服现有技术存在的饱和烷烃制烯烃的生产成本高、能耗物耗大，生产效率低的问题，提供一种微波催化脱氢的方法及其在制备低碳烯烃中应用。

2、为了实现上述目的，本发明提供一种微波催化脱氢的方法，其中，在微波辐照下，将烷烃与微波脱氢催化剂接触进行催化脱氢制备低碳烯烃；

3、其中，所述催化剂由n层具有蜂窝结构的柱体沿垂直方向堆叠而成，n≥4，每层蜂窝结构的柱体的孔密度为3-23个/cm2；

4、其中，任意相邻的两层蜂窝结构各自所具有的通孔之间相互错位设置。

5、本发明提供的微波催化脱氢的方法通过微波辐射，一方面催化脱氢反应的发生，另一方面还可从反应体系内部为脱氢反应提供所需能耗，有效降低反应能耗，生产过程高效而清洁。

6、本发明提供的微波催化脱氢制备低碳烯烃的方法与传统蒸汽热裂解方法相比能够明显提高低碳烯烃收率。

技术特征：

1.一种微波催化脱氢的方法，其特征在于，在微波辐照下，将烷烃与微波脱氢催化剂接触进行催化脱氢制备低碳烯烃；

2.根据权利要求1中所述的方法，其中，所述催化剂中具有蜂窝结构的柱体的层数n为4-12，优选为6-10；

3.根据权利要求1或2所述的方法，其中，所述催化剂中，任意相邻的两层蜂窝结构的柱体中，下层柱体所具有的通孔的孔中心，相对于上层柱体中对应的通孔的孔中心，沿通孔的孔边长或孔直径方向偏移；

4.根据权利要求3所述的方法，其中，所述催化剂的直径为5-10mm，高度为5-10mm；优选地，所述催化剂的直径为6-8mm，高度为6-8mm。

5.根据权利要求1所述的方法，其中，所述催化剂包含碳、碳化硅、合金中的至少一种，以及负载金属；

6.根据权利要求1-5中任意一项所述的方法，其中，所述烷烃选自c1-c8烷烃中的至少一种，优选为甲烷、乙烷、丙烷、正丁烷和异丁烷中的至少一种。

7.根据权利要求1-6中任意一项所述的方法，其中，所述催化脱氢反应的条件包括：微波辐照的频率为0.5-30ghz，优选为0.9-22ghz，进一步优选为0.9-2.5ghz。

8.根据权利要求7中所述的方法，其中，所述催化脱氢反应的条件包括：反应压力为0.1-1mpa，优选为0.1-0.5mpa；反应温度为450-800℃，优选为500-700℃；烷烃的体积空速为5000-20000h-1，优选为10000-15000h-1。

9.根据权利要求8所述的方法，其中，所述微波辐照为连续式微波辐照或脉冲式微波辐照。

10.根据权利要求9所述的方法，其中，所述脉冲式微波辐照的条件为：脉冲频率为1-10hz，优选为2-5hz；占空比为0.1-1。

技术总结
本发明涉及催化脱氢领域，具体涉及一种微波催化脱氢的方法，在微波辐照下，将烷烃与微波脱氢催化剂接触进行催化脱氢制备低碳烯烃；其中，所述催化剂由n层具有蜂窝结构的柱体沿垂直方向堆叠而成，n≥4，每层蜂窝结构的柱体的孔密度为3‑23个/cm<supgt;2</supgt;；其中，任意相邻的两层蜂窝结构各自所具有的通孔之间相互错位设置。发明提供的微波催化脱氢的方法通过微波辐射，一方面催化脱氢反应的发生，另一方面还可从反应体系内部为脱氢反应提供所需能耗，有效降低反应能耗，生产过程高效而清洁，与传统蒸汽热裂解方法相比能够明显提高低碳烯烃收率。

技术研发人员：王国清,李蔚,张利军,彭晖,张兆斌,蒋冰
受保护的技术使用者：中国石油化工股份有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/12