摘要:近年来，随着我国炼油技术的快速发展，作为炼油厂重要副产物的C4资源的产量也明显增长。催化裂化装置副产的混合C4中异丁烷含量高达45.5%。但国内炼化厂对异丁烷的利用率较低，通常直接作为低价值的民用液化气销售，造成资源的严重浪费。异丁烷作为产量较大的中间体，具有很大的潜在利用价值，因此，对于提高C4资源综合利用水平而开发的生产高附加值产品的异丁烷高效定向转化技术具有重要意义。异丁烷高效定向转化技术中，催化剂的研究至关重要。
关键词：丁烷脱氢催化剂；研制技术；进展
引言
丁烷脱氢催化剂的关键是催化剂的开发，决定了该技术能否产业化的工艺、成本、经济效益等因素，本文介绍了丁烷加氢催化剂技术的发展情况。
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丁烷脱氢反应是强吸热反应，丁烷催化脱氢反应主要生成碳四烯烃，且高温、低压有利于平衡向碳四烯烃转移，反应在高温下进行时，其脱氢反应还伴随着生产碳四以下烯烃和结焦等各种副反应，反应网络见图1所示。通过图1反应网络可知，异丁烷脱氢存在的副反应主要是生成丙烯和甲烷，而正丁烷脱氢存在的副反应主要生产丙烯、乙烯、乙烷和甲烷。
图1丁烷脱氢反应网络
丁羟异丁烷的分离过程包括压缩和稳定的碳吸收油法是用吸收剂分离重要组分的一种方法，根据吸收温度不同于材料气体中的各组分有三种:冷油吸收(低于-80℃、中油吸收(-20~-40℃)和浅冷油吸收(高于0℃)和聚酯异丁烯脱氢酶产品主要为C4烃和在一定压力下
从而利用化工过程模拟软件中的浅层冷油吸收法分离油气反应，模拟异丁烷脱氢过程，确定装置的运行工况，重点分析不同压缩机的输出压力以及过程各部分在运行压力下吸收稳定系统的能耗。
三、丁烷脱氢催化剂的研制技术进展
（一）载体上晶格氧的作用
载体上的晶体氧在烷烃脱氢反应中起着重要作用，通过对不同载体Al2O3、SiO2和ZrO2上Cr2O3的脱氢负载活性的比较，发现载体上的晶体氧在烷烃脱氢反应中起着重要作用，负载于ZrO2的初始催化剂具有较高的催化活性，异丁烯转化率为40%，异丁烯选择性接近100%，但催化剂快速； 由于催化剂表面晶体耗尽，且Pt为催化剂2h后异丁烷转化率低于容器的5%，因此Pt为催化剂研究表明Pt负载于ZrO2和Al2O3的活性组分为活性组分，Pt-z2o 3脱氢催化剂主要发生在晶核表面，Pt为富氧反应提供了催化剂活性区域，并且只对pt表面反应。 （二）烷基化液体酸催化剂
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液体酸工艺中使用最成熟的催化剂是浓硫酸和，其中硫酸工艺的废酸排放量大，废酸处理较难，再生成本约占总运行成本的30%，且废酸处理不当会严重污染环境。工艺比较苛刻，在异丁烷中的溶解性要远大于硫酸，可以最大程度降低副反应发生，提高转化率。另外，体系的黏度和密度均小于硫酸体系，可以加速烷基化反应。但自身是剧毒化学品且饱和蒸气压力较大，容易挥发，对周围的环境和生态系统存在安全隐患。随着人们环保意识的增强，酸的不合理利用已经成为全球公认的环保问题。液体酸的另一缺陷是其会腐蚀设备，从而影响装置和设备的运行寿命。现阶段我国异丁烷烷基化主要使用的催化剂为硫酸或低温酸，为了提高硫酸工艺的反应效率，研究者对硫酸体系进行了研究，发现可以通过向体系中增加助剂来提高异丁烷烷基化反应效率。将己内酰胺作为助剂添加到异丁烷与2-丁烯的烷基化反应中，结果表明：当己内酰胺添加量为1%（质量分数）时，硫酸催化体系能在较长时间内保持较高的转化率，C8烷烃的选择性可从80%提高至88%。
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（三）多孔石墨烯用作丁烷氧化脱氢催化剂
采用化学气相沉积工艺制备的石墨烯具有超高表面积(14139m2·g-1)的CMU结构，氧化引
力温度为600℃，与多通道纳米孔炭和碳单元相比，具有良好的丁烷转化率和C4烯烃选择性，并且以石墨烯为催化剂的碳氢化合物排放量要大得多，是过氧化物反应的最佳温度 当二氧化碳值为21.1%且丁烯和丁二烯的选择性较高时，450℃时丁烯的选择性达到59.5%时，根据拉曼光谱和XPS元素分析，在反应7.5h时，多孔石墨烯催化其表面缺陷与氧结合形成C=O基团，这是催化剂的重要位置。
（四）非贵金属改性催化剂高斯加速器
金属Ni、Fe和Pt、PDS是相同的主要族元素，且价格低廉，因此它们可以取代昂贵的金属作为NI/ SO42-Z RO2催化剂的修饰组分，并且FE/ SO42-Z RO2是通过沉淀法生成的。结果表明，NI/ SO42-Z RO2和FE/ SO42-Z RO2催化剂的异丁烷比较未改性催化剂有更好的选择性，最佳结果是:453K反应温度、金属负载NI 1.0%(质量分数)均为40.6%，可选的84.4%的重晶石是Ni催化剂，FE仍低于SO42-Z RO2改性催化剂的活性，ni和La是采用浸渍和共聚合方法制备的。 在均质化过程中制成的正丁烷异构反应明显优于浸渍法制备的催化剂，这是由于复制力法对催化剂表面b的酸数没有影响，而浸渍法使SO42-Zro2与Fe和Mn、Fe-Mn/so42-z42-ZrO 2催化剂的改性显着降低，但仍存在非均相催化活性高的问题。
（五）Cr基脱氢催化剂
Cr基催化剂因价格低廉，有较强的抗毒能力，在异丁烷脱氢制丁烯的工业应用中使用比较广泛。研究人员对Cr基催化剂的结构、与载体的相互作用、助剂效应等方面进行了研究，发现Cr基催化剂的活性位点为Cr—O位，催化剂中存在多价态的Cr离子，且Cr离子的存在形式受多种因素影响，包括载体特性、金属负载量以及焙烧温度等。对不同载体的Cr基催化剂进行了活性评价，并对催化剂进行了分析表征，结果显示：催化剂的初始活性受载体比表面积的影响，且活性金属在载体上的分散程度也与其负载量有一定的关系。催化剂表面的酸性位会影响催化剂活性，碱性位可提高催化剂稳定性。制备了Cr基脱氢催化剂，并以活性炭为载体，考察氧化异丁烷脱氢效果，结果显示：氧化作用改善了催化剂上积碳情况，有利于保持催化剂的稳定性与催化活性。Cr基催化剂的劣势是反应过程中活性金属会逐渐与载体形成尖晶石结构，造成催化剂的不可逆失活，且Cr基催化剂对人体及环境有很大危害。近年来，随着人们环保意识增强，Cr基催化剂的使用受到了一定的限制。
结束语
国外对丁烷脱氢催化剂的研究已经开始，催化剂在固定床反应器中使用效率较低，且大多
数公司都开发了可用于流化床的催化剂，即可循环再生的移动反应器，这是一种工业生产，异丁烯的收率通常在40% ~ 55%左右，但催化剂和催化剂仍有待处理。
参考文献
发电机集电环［1］时海涛．异丁烷脱氢工业化技术概述及其国产化分离工艺开发［J］．现代化工，2016，36(8):142-147．
［2］唐欣惠，陈洪志，廖国军．异丁烷脱氢分离工艺技术比较［J］．齐鲁石油化工，2015，43(3):240-242．
［3］李春义，王国玮．丙烷和丁烷气固相催化脱氢制烯烃［J］．中国科学:化学，2018，48(4):342-361．
［4］张洁，周明明，李春义，等．异丁烷脱氢裂解制低碳烯烃［J］．石油炼制与化工，2013，44(5):14-18．
［5］胡志彦．丙烷脱氢反应气的分离方案研究［J］．石油化工，2017，46(9):1174-1178．
abp-356［6］张忠，刘文杰．异丁烷脱氢技术开发［J］．化学世界，2019，60(2):125-128．
［7］张琦，隋志军，顾雄毅，等．丙烷脱氢分离工艺的模拟与分析［J］．石油化工，2015，44(4):421-428
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