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第十一届全国青年催化会议论文集 文章编号：pD-020 乙烷制备乙烯CSTP工艺与NCOD工艺的比较 何琨。 (中国石化集团上海工程有限公司，上海200120) 关键词：乙烷，乙烯，常规水蒸汽热裂解，纳米催化氧化脱氢 将油田气、天然气和炼厂气中的乙烷转化为乙烯产品是制备基本有机化工原料的一个重要工 艺。常规水蒸汽热裂解CSTPI艺存在反应温度高、产物分布杂、大型裂解炉投资昂贵的不足。 02作为氧化剂新开发的纳米催化氧化脱氢NCOD工艺Ⅲ具有反应温度低、乙烯收率高、反应器投 资低廉‘21的【31优点。由此，NCODI艺很可能给乙烯行业带来革命性的变革。 1．常规水蒸汽热裂解CSTP工艺 CSTP工艺是将乙烷通过化学反应生成乙烯等产品，其化学反应动力学研究通常采用半理论半 经验的分子模型，即： u， CSTP工艺的反应器实质是管式加热炉，必威体育精装版开剡4】的大型绿色LCGC型裂解炉在反应温度 860℃条件下，乙烷转化率43．0％、乙烯选择性88．6％、乙烯收率38．1％以上。 2．纳米催化氧化脱氢NCOD工艺 2．1乙烷NCOD工艺的反应机理 纳米催化剂【5】是处在原子簇和宏观物体交界过渡区域的一种典型系统，其粒径介于1lOOnm 超细微粒，该特殊结构使它具有表面效应、界面效应、体积效应、量子尺寸效应和宏观量子隧道 效应等一系列新颖的物理和化学特性。乙烷氧化脱氢制备乙烯反应是乙烷在纳米催化剂作用下， 采用02氧化剂发生氧化脱氢反应与逆水煤气交换反应的偶合，高价的纳米催化剂被乙烷还原成低 价化合物并得到乙烯，02再将低价化合物氧化成高价化合物并生成H20和CO从而完成氧化还原循 环，其典型反应式表示如下： (2) 2．2乙烷NCOD工艺纳米催化剂的分类 2．3．乙烷NCOD工艺纳米催化剂的性能 经过制备和表征，用于乙烷氧化脱氢制备乙烯的纳米Sm203催化剂、纳米Zr02-NiO催化剂、 纳米LaOF催化剂、纳米La203催化剂等的催化性能汇总，见表l。 表1 NCOD工艺纳米催化性能一览表 ’通讯联系人，E--mail：hekun@ssec．corn．crl PR一356 第十一届全国青年催化会议论文集 3．结果和讨论 在反应温度600℃条件下，选择纳米LaOF催化裁，乙烷转化率69．4％、乙烯选择性61．3％、 表2；二者的技术经济比较，见表3。 褒2CSTP工艺与NCOD工艺鹃反斑参数一览表 T艺技术 反成温度，℃ 反应介质 己烷转化率／％ 忍烯选择性／％ 乙烯收牢，％ CSTP工艺 860 H20稀释剂43．0 88．6 38．I NCOD誓艺 600 02氧纯翔 69．4 61。3 42。5 表3 CSTP工艺与NCOD-E艺的技术经济一览表 反应温度 乙烯收率互程投资 循环水 电 蒸汽 燃料 乙烯综合能糕 ，℃ ，％ ／Y。t一1 ，tt一’ ，kwh·t一’ ，l·t一’ ，GJ·t一‘／kgOil·tC2H4一’ CSTP工艺 860 38．1 5500 551．I 20．6 2．1 19．2 512．1 NCOD工芑 600 42．5 3800 488．3 17．9 1．8 11．3 298．6 穗对僮，％ ．30．2 +ll。5 ．30。9 ．1l。4 ．13．1 —14，3 -41。1 -41．