一种乙烷脱氢的方法技术

本发明专利技术涉及一种乙烷脱氢的方法，包括如下步骤：NiCl2粉悬浮于合金熔液上得到NiCl2和合金的悬浮液；乙烷通入NiCl2和合金的悬浮液中反应得到含有C2H4和HCl的混合气体，NiCl2被还原成Ni熔于合金熔液中；将Cl2通入合金熔液中，与Ni反应得到的NiCl2继续与乙烷反应，或将合金熔液分离出，并向其通入空气或氧气，与Ni反应得到的NiO吸收含有C2H4和HCl的混合气体中的HCl，反应后得到NiCl2以及乙烯，得到的NiCl2循环使用。该方法工艺简单、节能、收率高的特点，解决了Ni与NiCl2固体的分离和传质传热性能差的问题，根据生产需要控制乙烷脱氢的深度，在生产乙烯的同时副产部分乙炔。

【技术实现步骤摘要】
一种乙烷脱氢的方法
本专利技术涉及一种乙烷脱氢的新方法，属于化工生产领域。
技术介绍
乙烷主要存在于石油气、天然气、焦炉气及石油裂解气中，经分离而得。目前乙烷用途最广的是用来生产乙烯。乙烷制乙烯的方法主要有蒸汽热裂解法，氧化脱氢法等。蒸汽热裂解法是乙烷制乙烯的传统方法。因为该方法的反应温度在800℃以上，热裂解温度高，能耗大，对设备材质要求苛刻，故生产成本高。同时，产品中也会产生其他重的烯烃如丙烯、丁二烯以及芳香烃等，降低了乙烯收率。申请号为201210537307.6的专利介绍了一种利用乙烷和氧气分别预热后通过高温反应区制备乙烯和乙炔的方法，该专利技术虽然可以提高热量的利用率，副产的尾气可以用于合成氨和甲醇，但由于反应得到700～1500℃反应产物容易进一步反应消耗，易产生其他含氧杂质，且工艺设备和操作要求严格。申请号201410766373X的专利介绍了一种以Ni为媒介的乙烷氯化脱氢制乙烯的方法，该专利技术通过NiCl2和乙烷反应得到氯化氢和乙烯，其中氯化氢和Ni反应得到NiCl2循环利用，该方法乙烯收率达到90％以上。但是该方法乙烷脱氢过程中产生的Ni不能及时移除容易把NiCl2包裹住，阻止乙烷脱氢反应，同时Ni会加速乙烷的碳化，而且由于是固相反应系统传质传热性能比较差，工业化生产比较不易操作。
技术实现思路
本专利技术主要针对申请号201410766373X的专利存在的技术缺陷，提供一种乙烷脱氢的改进方法。本专利技术具有工艺简单、节能、收率高的特点，解决了Ni与NiCl2固体的分离和传质传热性能差的问题，同时根据生产所需控制乙烷脱氢的深度，在生产乙烯的同时副产部分乙炔。本专利技术是通过以下技术方案实现的：本专利技术提供一种乙烷脱氢的方法(方法一)，包括以下步骤：(1)将NiCl2粉悬浮于合金熔液上得到NiCl2和合金的悬浮液；(2)将乙烷通入所述NiCl2和合金的悬浮液中反应，乙烷脱氢得到含有C2H4和HCl的混合气体，NiCl2被还原成Ni熔于合金熔液中；(3)将Cl2通入步骤(2)得到的合金熔液中，Ni与Cl2发生氯化反应，得到NiCl2并悬浮于合金熔液上继续和乙烷反应；(4)将步骤(2)得到的含有C2H4和HCl的混合气体用水吸收HCl，即得乙烯同时副产盐酸；或将步骤(2)得到的含有C2H4和HCl的混合气体加入空气或氧气进行氧氯化获得二氯乙烷。优选的，步骤(1)中，所述合金的金属活泼性低于Ni，且熔点低于步骤(2)的反应温度。此类合金不会与Ni发生置换反应且以熔液态存在，能够使步骤(2)中生成的Ni熔于合金熔液中，实现了Ni和NiCl2固体的分离。优选的，步骤(1)中，所述合金优选为镍铋合金或在镍铋合金中加入金属活泼性低于镍的金属而形成的多元合金。镍铋合金或在镍铋合金中加入金属活泼性低于镍的金属而形成的多元合金没有特别的限定，常规的镍铋合金、或在镍铋合金中加入金属活泼性低于镍的金属而形成的多元合金都可适用。优选的，步骤(2)中，所述含有C2H4和HCl的混合气体包含乙炔。优选的，步骤(2)中，乙烷脱氢的反应温度为550～750℃。优选的，步骤(2)中，控制乙烷的流速使乙烷转化率大于70％。优选的，步骤(3)中，氯化反应的温度为550～750℃。优选的，步骤(3)中，Cl2与Ni的摩尔比不大于1:1，以确保只有Ni转化为NiCl2，而合金中活泼性比Ni低的金属不被氯化。更优选的，Cl2与Ni的摩尔比为0.5～1：1。另外，本专利技术还提供一种乙烷脱氢的方法(方法二)，上述步骤(3)和步骤(4)由如下步骤(3)和步骤(4)替代，包括如下步骤：(1)将NiCl2粉悬浮于合金熔液上得到NiCl2和合金的悬浮液；(2)将乙烷通入所述NiCl2和合金的悬浮液中反应，乙烷脱氢得到含有C2H4和HCl的混合气体，NiCl2被还原成Ni熔于合金熔液中；(3)将步骤(2)得到的合金熔液分离出，并向分离出的合金熔液通入空气或氧气，Ni与O2发生氧化反应得到NiO并悬浮于合金熔液上，分离得到NiO；(4)将步骤(3)得到的NiO吸收步骤(2)得到的含有C2H4和HCl的混合气体中的HCl，反应后得到NiCl2以及乙烯，所述得到的NiCl2循环至步骤(1)使用。优选的，步骤(1)中，所述合金的金属活泼性低于Ni，且熔点低于步骤(2)的反应温度。此类合金不会与Ni发生置换反应且以熔液态存在，能够使步骤(2)中生成的Ni熔于合金熔液中，实现了Ni和NiCl2固体的分离。优选的，步骤(1)中，所述合金为镍铋合金或在镍铋合金中加入金属活泼性低于镍的金属而形成的多元合金。镍铋合金或在镍铋合金中加入金属活泼性低于镍的金属而形成的多元合金没有特别的限定，常规的镍铋合金、或在镍铋合金中加入金属活泼性低于镍的金属而形成的多元合金都可适用。优选的，步骤(2)中，所述含有C2H4和HCl的混合气体包含乙炔。优选的，步骤(2)中，乙烷脱氢的反应温度为550～750℃。优选的，步骤(2)中，控制乙烷的流速使乙烷转化率大于70％。优选的，步骤(3)中，氧化反应的温度为550～750℃。优选的，步骤(3)中，O2与Ni的摩尔比不大于0.5:1，以确保只有Ni转化为NiO，而合金中活泼性比Ni低的金属不被氧化。更优选的，O2与Ni的摩尔比为0.25～0.5：1。优选的，步骤(4)中，所述NiO吸收步骤(2)得到的含有C2H4和HCl的混合气体中的HCl的反应温度低于350℃，以确保尾气中的C2H4不被氧化。更优选的，所述NiO吸收步骤(2)得到的含有C2H4和HCl的混合气体中的HCl的反应温度为200～350℃。上述步骤(2)中，控制乙烷的流速使乙烷转化率大于70％，是通过下面的方法来调节：单位时间内收集脱氢尾气去除氯化氢后的气体，测定其中未反应的乙烷量，按下面公式计算乙烷转化率，如果低于70％可通过减小乙烷的流速使转化率大于70％。乙烷转化率＝100％-脱氢尾气去除氯化氢后乙烷摩尔浓度。上述步骤(2)中，含有C2H4和HCl的混合气体包含乙炔，方法一之步骤(4)中含有C2H4和HCl的混合气体用水吸收HCl，得到乙烯的同时副产部分乙炔；方法二之步骤(4)中NiO吸收含有C2H4和HCl的混合气体中的HCl，得到乙烯的同时副产部分乙炔。乙烯和乙炔混合气体可以再通过常规的分离方法分别获得乙烯和乙炔，常规的分离方法如精馏。本专利技术可以根据生产需要控制乙烷脱氢的深度，在生产乙烯的同时副产部分乙炔，乙烷脱氢的深度是通过乙烷的流速和乙烷脱氢的反应温度来控制：增大乙烷的流速，副产乙炔增加；提高乙烷脱氢的反应温度，副产乙炔增加。本专利技术的乙烷脱氢的方法，基本原理如下：方法一：方法二：(4)NiO+2HCl＝NiCl2+H2O上述两种方法通过媒介Ni均可实现乙烷脱氢反应。方法一，在一个反应釜中实现了Ni的氯化和乙烷的脱氢反应，无需增加设备和分离操作。方法二，将乙烷脱氢的尾气通过NiO层，使HCl与NiO反应产生NiCl2，得到的NiCl2循环至步骤(1)使用，同时实现了尾气中HCl和C2H4的分离，无需补充氯源、工艺简单。此外，本专利技术氧化或氯化产生的能量可以直接用于乙烷脱氢反应，节能。采用合金作为溶剂一方面改善了系统的传质传热性能，另一方面反应产生的Ni可以熔于合金中，实现了Ni和本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种乙烷脱氢的方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)将NiCl2粉悬浮于合金熔液上得到NiCl2和合金的悬浮液；(2)将乙烷通入所述NiCl2和合金的悬浮液中反应，乙烷脱氢得到含有C2H4和HCl的混合气体，NiCl2被还原成Ni熔于合金熔液中；(3)将Cl2通入步骤(2)得到的合金熔液中，Ni与Cl2发生氯化反应，得到NiCl2并悬浮于合金熔液上继续和乙烷反应；(4)将步骤(2)得到的含有C2H4和HCl的混合气体用水吸收HCl，即得乙烯同时副产盐酸；或将步骤(2)得到的含有C2H4和HCl的混合气体加入空气或氧气进行氧氯化获得二氯乙烷。

【技术特征摘要】
1.一种乙烷脱氢的方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)将NiCl2粉悬浮于合金熔液上得到NiCl2和合金的悬浮液；(2)将乙烷通入所述NiCl2和合金的悬浮液中反应，乙烷脱氢得到含有C2H4和HCl的混合气体，NiCl2被还原成Ni熔于合金熔液中；(3)将Cl2通入步骤(2)得到的合金熔液中，Ni与Cl2发生氯化反应，得到NiCl2并悬浮于合金熔液上继续和乙烷反应；(4)将步骤(2)得到的含有C2H4和HCl的混合气体用水吸收HCl，即得乙烯同时副产盐酸；或将步骤(2)得到的含有C2H4和HCl的混合气体加入空气或氧气进行氧氯化获得二氯乙烷。2.根据权利要求1所述的乙烷脱氢的方法，其特征在于，步骤(3)和步骤(4)由如下步骤替代：(3)将步骤(2)得到的合金熔液分离出，并向分离出的合金熔液通入空气或氧气，Ni与O2发生氧化反应得到NiO并悬浮于合金熔液上，分离得到NiO；(4)将步骤(3)得到的NiO吸收步骤(2)得到的含有C2H4和HCl的混合气体中的HCl，反应后得到NiCl2以及乙烯，所述得到的NiCl2循环至步骤(1)使用。3.根据权利要求1或2所述的乙烷脱氢的方法，其特征在于，步骤(1)中，所述合金的金属活泼性低于Ni，且熔点低于步骤(2)的反应温度。4.根据权利要求1或2所述的乙烷脱氢的方法，其特征在于，步骤(1)中，所述合金优选为镍铋合金或在镍铋合金中加入金属活泼性低于镍的金属而形成的多元合金。5.根据...

【专利技术属性】
技术研发人员：钟劲光，刘星，刘雪花，
申请(专利权)人：中科易工上海化学科技有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31