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专利号: 2025102910989
申请人: 燕山大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2026-06-16
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种溴介导的丙烷氧化脱氢制丙烯系统,其特征在于,该系统包括:溴化反应单元(1)、蒸馏分离单元(3)、加氢反应单元(4)、脱氢反应单元(5)、第四蒸馏塔(6)、第五蒸馏塔(7)和溴化氢回收单元(8);

其中,所述溴化反应单元(1)用于提供丙烷与溴进行溴化反应,并将产生的化合物输送至所述蒸馏分离单元(3);所述化合物包括一溴丙烷、二溴丙烷、溴化氢与未反应的丙烷;

所述蒸馏分离单元(3)用于对所述化合物进行分离,并将分离出的溴化氢与未反应的丙烷输送至所述溴化反应单元(1)进行反应,将分离出的二溴丙烷输送至所述加氢反应单元(4),以及将分离出的一溴丙烷输送至所述脱氢反应单元(5);

所述加氢反应单元(4)用于对二溴丙烷进行加氢反应,并将产生的一溴丙烷与溴化氢输送至所述蒸馏分离单元(3);

所述脱氢反应单元(5)用于对一溴丙烷进行脱氢反应,并将产生的丙烯、溴化氢与未反应完全的一溴丙烷输送至所述第四蒸馏塔(6);

所述第四蒸馏塔(6)用于分离出溴化氢并输送至溴化氢回收单元(8),并将其余化合物输送至所述第五蒸馏塔(7);

所述第五蒸馏塔(7)用于分离出丙烯和未反应完全的一溴丙烷,并将未反应完全的一溴丙烷输送至所述脱氢反应单元(5);

所述溴化氢回收单元(8)用于电解再生溴。

2.根据权利要求1所述的溴介导的丙烷氧化脱氢制丙烯系统,其特征在于,所述溴化反应单元(1)包括相连的第一压力泵(1‑1)和第一换热器(1‑3),相连的第二压力泵(1‑2)和第二换热器(1‑4),所述第一换热器(1‑3)和第二换热器(1‑4)均连接溴化反应器(1‑5);

其中,所述第一压力泵(1‑1)和第一换热器(1‑3)用于对丙烷加温加压;

所述第二压力泵(1‑2)和第二换热器(1‑4)用于对溴加温加压。

3.根据权利要求2所述的溴介导的丙烷氧化脱氢制丙烯系统,其特征在于,所述溴化反应器(1‑5)和所述蒸馏分离单元(3)之间还设置有第三换热器(2),所述第三换热器(2)用于对所述溴化反应器(1‑5)产生的化合物进行冷却,并将冷却后的产品输送至所述蒸馏分离单元(3)。

4.根据权利要求3所述的溴介导的丙烷氧化脱氢制丙烯系统,其特征在于,所述蒸馏分离单元(3)包括与所述第三换热器(2)相连的第一蒸馏塔(3‑1),所述第一蒸馏塔(3‑1)还分别连接有第二蒸馏塔(3‑2)、第三蒸馏塔(3‑3);

其中,所述第一蒸馏塔(3‑1)用于对冷却后的产品进行精馏分离,塔顶分离出的溴化氢与丙烷输送至所述第二蒸馏塔(3‑2),塔底分离出的一溴丙烷与二溴丙烷输送至所述第三蒸馏塔(3‑3);

所述第二蒸馏塔(3‑2)用于在塔顶分离出溴化氢输送至所述溴化氢回收单元(8),塔底分离出丙烷进入所述第一换热器(1‑3)预热后重新进入所述溴化反应器(1‑5)进行反应;

所述第三蒸馏塔(3‑3)用于在塔顶分离出一溴丙烷输送至所述脱氢反应单元(5),塔底分离出二溴丙烷输送至加氢反应单元(4)。

5.根据权利要求4所述的溴介导的丙烷氧化脱氢制丙烯系统,其特征在于,所述加氢反应单元(4)包括依次相连的第三压力泵(4‑4)、第四换热器(4‑3)、加氢反应器(4‑2)和第五换热器(4‑1),所述第三压力泵(4‑4)与第三蒸馏塔(3‑3)相连。

6.根据权利要求5所述的溴介导的丙烷氧化脱氢制丙烯系统,其特征在于,所述脱氢反应单元(5)包括依次相连的第四压力泵(5‑1)、第六换热器(5‑2)、脱氢反应器(5‑3)和第七换热器(5‑4),第四压力泵(5‑1)与第三蒸馏塔(3‑3)相连。

7.根据权利要求6所述的溴介导的丙烷氧化脱氢制丙烯系统,其特征在于,所述溴化氢回收单元(8)包括依次相连的第八换热器(8‑1)和电解槽(8‑2);

其中,所述第八换热器(8‑1)用于对第四蒸馏塔(6)和第二蒸馏塔(3‑2)分离出的溴化氢进行混合并预热;

所述电解槽(8‑2)用于对溴化氢进行电解反应。

8.一种溴介导的丙烷氧化脱氢制丙烯方法,其特征在于,该方法应用于如权利要求1至

7中任一项所述的溴介导的丙烷氧化脱氢制丙烯系统;该方法包括:

将丙烷通入第一压力泵(1‑1)加压,后通过第一换热器(1‑3)预热至预定温度,来自丙烷氧化脱氢过程中循环的溴通入第二压力泵(1‑2)加压,后经第二换热器(1‑4)预热至预定温度;

丙烷与溴混合后进入溴化反应器(1‑5)进行溴化反应,反应产品进入第三换热器(2)冷却;

冷却后的产品进入第一蒸馏塔(3‑1)进行精馏分离,第一蒸馏塔(3‑1)塔顶分离出溴化氢与丙烷,塔底分离出一溴丙烷与二溴丙烷;

第一蒸馏塔(3‑1)塔顶产品进入第二蒸馏塔(3‑2)进行精馏分离,第二蒸馏塔(3‑2)塔顶分离出溴化氢参与后续反应,塔底分离出丙烷进入第一换热器预热后重新进入溴化反应器进行反应;

第一蒸馏塔(3‑1)塔底产品进入第三蒸馏塔(3‑3)进行精馏分离,第三蒸馏塔(3‑3)塔顶分离出一溴丙烷参与后续反应,塔底分离出二溴丙烷;

第三蒸馏塔(3‑3)塔底分离出的二溴丙烷进入第三压力泵(4‑4)加压,后与氢气1:1混合后进入第四换热器(4‑3)预热至指定温度,预热后进入加氢反应器(4‑2)进行加氢反应,反应产物进入第五换热器(4‑1)进行冷却,后重新进入第一蒸馏塔(3‑1)精馏分离;

第三蒸馏塔(3‑3)塔顶分离出一溴丙烷,进入第四压力泵(5‑1)进行加压,进入第六换热器(5‑2)进行预热,后进入脱氢反应器(5‑3)进行反应;

反应产品进入第七换热器(5‑4)进行冷却,冷却后的产品进入第四蒸馏塔(6)进行精馏分离;

第四蒸馏塔(6)塔底产品进入第五蒸馏塔(7),塔底产品分离出未反应的一溴丙烷重新进入第五换热器(4‑1)预热后进行脱氢反应;

第五蒸馏塔(7)塔底产品分离出纯度较高的丙烯;

第四蒸馏塔(6)塔顶分离出溴化氢与第二蒸馏塔(3‑2)塔顶分离出的溴化氢混合进入第八换热器(8‑1)进行预热,后进入电解槽(8‑2)进行电解反应;

电解反应产品分离后经过冷却重新进入系统中,实现整个过程循环。

9.根据权利要求8所述的溴介导的丙烷氧化脱氢制丙烯方法,其特征在于,所述溴化反应中,反应温度大于等于200℃、小于等于450℃,溴与丙烷摩尔比例为1:0.95~1:1.1,压力为1~30bar,丙烷转化率与一溴丙烷选择性大于80%;

可选的,所述加氢反应中,反应温度为350℃,氢气来源为丙烷氧化脱氢产生的副产物,使用的催化剂为Pd,Pt,Ni或Cu;

可选的,所述脱氢反应中,反应温度为400℃,使用的催化剂选自二氧化硅基催化剂,二氧化钛,二氧化锆中的一种或多种。

10.根据权利要求8所述的溴介导的丙烷氧化脱氢制丙烯方法,其特征在于,所述第一蒸馏塔(3‑1)、第二蒸馏塔(3‑2)、第三蒸馏塔(3‑3)、第四蒸馏塔(6)和第五蒸馏塔(7)均为填料塔或板式塔,具有多级塔结构;

可选的,所述第一换热器(1‑3)、第二换热器(1‑4)、第三换热器(2)、第四换热器(4‑3)、第五换热器(4‑1)、第六换热器(5‑2)、第七换热器(5‑4)、第八换热器(8‑1)均为多级换热器。