本发明涉及化工合成领域，尤其涉及一种利用异丁烷脱氢制备高纯度异丁烯的方法。
背景技术：
异丁烯是精细化工的重要原料，高纯度异丁烯被广泛用作生产丁基橡胶及聚异丁烯的单体或中间体，也可以用于生产丁基橡胶、异戊橡胶、聚异戊烯橡胶等弹性体，还可以用于生产各种精细化学品。
异丁烯下游产品的开发利用，尤其是 MTBE 的大量生产，导致异丁烯的需求量剧增，异丁烯全球性资源不足的矛盾日益突出，扩大异丁烯来源，增加异丁烯产量，成为全球石油化工发展的一个重要课题。
传统的异丁烯生产主要从石油催化裂化装置和石脑油催化裂化装置副产物中提取，但这些方法中异丁烯都是作为副产品生产，且产量受制于主反应的规模和 C4 烯烃产率。我国液化气资源丰富，其中异丁烷作为一种主要成分，其大部分随着液化气作为民用燃料被消耗掉，没有得到合理的利用。因此采用异丁烷作为原料，通过脱氢反应制备异丁烯具有先天的优势和社会意义。
现有的异丁烯的制备方法存在异丁烷转化率低、异丁烯选择性差、制备的异丁烯纯度低，能耗高、设备投资大等缺点。
技术实现要素：
本发明要解决的技术问题是针对上述缺陷，提供一种异丁烷转化率高，异丁烯选择性高，制备的异丁烯纯度高，能耗低，设备投资
小，对环境无污染的高纯度异丁烯的制备方法。
本发明采用以下技术方案：一种高纯度异丁烯的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：
a、将原料异丁烷与氢气、水蒸气混合后形成混合气，其中异丁烷：氢气 ：水蒸气的摩尔比为 1 ：0.2-0.3：4-6；
混合气进入固定床反应器，与固定床反应器内加脱氢催化剂接触并反应，得到中间产物；
反应温度800-1000℃，压力2-5Mpa，混合气体积空速为100-1000小时-1；
b、将中间产物在压力为0.8-1.0MPa，温度为20-30℃条件下，进行气液分离，分离后的气相经采用装有吸附剂的变压吸附装置进行吸附，吸附压力为2-3.5MPa，温度为70-90℃，对气相中的氢气和异丁烷、异丁烯组分进行分离，分离后得到纯度为99.7%的异丁烯。
以下是本发明的进一步改进：
所述吸附剂为Y 型分子筛、β沸石、ZSM -2分子筛及SAPO -11分子筛的混合物；
所述Y型分子筛、β沸石、ZSM-5分子筛及SAPO-11分子筛的质量比为8:5:3:2。
进一步改进：
所述SAPO-11分子筛的相对结晶度为 98％，晶体粒径为 2.5μm。
进一步改进：
所述Y型分子筛的相对结晶度 95％- 110％，晶体粒径为 1.8μm。
本发明采用上述技术方案具有以下技术效果，异丁烷转化率可达99.9%，异丁烯选择性提高50%，制备的异丁烯纯度可达99.7%，无污染，能耗较传统的生产方法降低 10-20%，设备投资降低10 -40%。
具体实施方式
实施例，一种高纯度异丁烯的制备方法，包括如下步骤：
a、将原料异丁烷与氢气、水蒸气混合后形成混合气，其中异丁烷：氢气 ：水蒸气的摩尔比为 1 ：0.2-0.3：4-6；
反应温度800-1000℃，压力2-5Mpa，混合气体积空速为100-1000小时-1，混合气进入固定床反应器，与固定床反应器内加脱氢催化剂接触，得到中间产物；
b、将中间产物在压力为0.8-1.0MPa，温度为20-30℃条件下，进行气液分离，分离后的气相经采用装有吸附剂的变压吸附装置进行吸附，吸附压力为2-3.5MPa，温度为70-90℃，对气相中的氢气和异丁烷、异丁烯组分进行分离，分离后得到纯度为99.7%的异丁烯。
所述吸附剂为Y 型分子筛、β沸石、ZSM -2分子筛及SAPO -11分子筛的混合物；
所述Y型分子筛、β沸石、ZSM-5分子筛及SAPO-11分子筛的质量比为8:5:3:2。
所述SAPO-11分子筛的相对结晶度为 98％，晶体粒径为 2.5μm。
所述Y型分子筛的相对结晶度 95％～ 110％，晶体粒径为 1.8μm。
上述催化剂由以下重量份的物质组成，氧化锡7-10份，氧化锌颗粒5-10份，碱性硫酸铝4-6份，氧化锰颗粒4-10份，氧化钨 3份，椰壳活性炭5-8份，改性凹凸棒土4-8份，五氧化二钒4-8份，三氧化钨4-6份，氧化铝5-8份，无定形硅铝4-8份,分子筛6-7份。
所述氧化锌颗粒平均粒子直径为23nm，氧化锰颗粒的平均粒子直径为40nm。
氧化铝选自拟薄水铝石、三水铝石、软水铝石、γ- 氧化铝、α- 氧化铝、δ- 氧化铝、θ- 氧化铝或它们的混合物。
所述分子筛为ZSM-5、β 沸石分子筛和 MFI 分子筛的混合物，质量比为 1-2:3-6:2-5。
上述催化剂的制备方法包括如下步骤：
1）、将上述氧化锡7-10份，氧化锌颗粒5-10份，碱性硫酸铝4-6份，氧化锰颗粒4-10份，氧化钨 3份，椰壳活性炭5-8份，改性凹凸棒土4-8份，五氧化二钒4-8份，三氧化钨4-6份，氧化铝5-8份，无定形硅铝4-8份,分子筛6-7份混合均匀，压制成型，得到催化剂载体。
所述无定形硅铝包含氧化硅 8wt％-50wt％，比表面积为700-800m 2/g，孔容为1.6-1.8ml/g，孔直径 8-15nm ，所占的孔容占总孔容的 95％- 98％，红外总酸量为 0.30-0.45mmol/g，中强酸量/红外总酸量为 0.56 -0.81，L 酸量/B 酸量为 1.40 -2.30。
2）、采用浸渍溶液浸渍催化剂载体，经在密闭容器中原位晶化反应，干燥得到催化剂前驱体。
浸渍溶液的制备步骤如下，称取氧化钼和碱式碳酸镍，加去离子水混合均匀，加入浓度为85％的磷酸，加热到 75℃，恒温一小时，得到深绿色澄清透明溶液，再加入偏钨酸铵搅拌，溶解后即得浸渍液。
原位晶化反应的反应温度为35 - 80℃，反应时间为2-8 小时。
干燥温度为230-250℃，真空干燥，真空度为0.8Mpa。
3）、将步骤2中催化剂前驱体加入等离子体发生器中，调整等离子体发生器的功率为 800-1000W 时进行等离子体活化，且等离子体活化时间为 30-40min，制得催化剂。
等离子体发生器的腔体为金属腔体或玻璃腔体；激发电极为低频 电极、射频电极或微波电极。
将所述催化剂前驱体置入所述等离子体发生器时，先将加氢催化剂均匀地放置在导电性良好的容器内，将容器放置在等离子体发生器内，打开真空泵，在等离子体发生器的真空腔体内形成 10-50Pa 的真空。