專利名稱：脫氫方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于生產(chǎn)苯乙烯的乙苯脫氫方法，更具體涉及在裝有延長的螺旋混合段的管式反應(yīng)器中進(jìn)行乙苯催化脫氫的方法。
背景技術(shù)：
用于生產(chǎn)苯乙烯的乙苯催化脫氫方法一般約在540-660℃溫度范圍內(nèi)、于近似大氣壓甚或負(fù)壓的條件下進(jìn)行。一般，水蒸汽(steam)與乙苯的摩爾比可能為7或8甚至更高的乙苯水蒸汽原料要流經(jīng)絕熱脫氫反應(yīng)器中的脫氫催化劑(如氧化鐵)。脫氫反應(yīng)器可以是各種構(gòu)造，包括如Butler等的美國專利5,358,698披露的徑向流反應(yīng)器，或如Moeller等的美國專利4,287,375和4,549,032披露的線型反應(yīng)器或管式反應(yīng)器。例如前述的Moeller等的美國專利‘032披露，在管式反應(yīng)器中使用氧化鐵基的脫氫催化劑，其中管式反應(yīng)器裝有多個由熔融鹽浴加熱的反應(yīng)管。
Butler等的美國專利6,096,937還披露了另一種用于生產(chǎn)苯乙烯的乙苯催化脫氫反應(yīng)器系統(tǒng)。在Butler等的系統(tǒng)中，反應(yīng)器系統(tǒng)包括一種爐子結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)裝有多個含有脫氫催化劑的內(nèi)部反應(yīng)器管子，這些管子以增熱模式工作。其中，反應(yīng)器系統(tǒng)包括燃?xì)饧訜崞?，它將爐子內(nèi)部加熱到適合于脫氫的溫度，通過供熱使反應(yīng)器管子內(nèi)的溫度達(dá)到沿管子長度而變化的所需水平。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本發(fā)明，提供了一種在管式反應(yīng)器中乙苯的催化脫氫的方法。在本發(fā)明實(shí)施過程中，含有乙苯和水蒸汽的原料被送入裝有脫氫催化劑的管式反應(yīng)器入口。管式反應(yīng)器在能對乙苯進(jìn)行有效脫氫的溫度條件下工作，同時在脫氫催化劑的存在下生產(chǎn)苯乙烯。在反應(yīng)器中，原料順著沿反應(yīng)器縱向延伸的螺旋流路至少流過反應(yīng)器的一部分。然后從反應(yīng)器下游或出口段回收制得的苯乙烯產(chǎn)物。優(yōu)選地，流過原料的螺旋流路至少位于反應(yīng)器的入口側(cè)附近，并且至少有一部分螺旋流路含有脫氫催化劑顆粒。在本發(fā)明的另一實(shí)施方式中，螺旋流路延伸貫穿延長的管式反應(yīng)器的主要部分，并且螺旋流路的主要部位含有脫氫催化劑顆粒。原料中水蒸汽與乙苯的摩爾比優(yōu)選約6或更小，更優(yōu)選是約5-6范圍內(nèi)。本發(fā)明特別可應(yīng)用于可變加熱(非絕熱)法，其中對管式反應(yīng)器進(jìn)行外部加熱，從而提供了沿管式反應(yīng)器的長度而變化的熱量。
在本發(fā)明的另一方面中，含有乙苯和水蒸汽的原料被送入位于脫氫反應(yīng)器外殼內(nèi)部的多個管式反應(yīng)器中。這些管式反應(yīng)器互相平行排列，管式反應(yīng)器的側(cè)面互相隔開，并與反應(yīng)器外殼內(nèi)壁隔開。每個管式反應(yīng)器都有裝有縱向延伸的螺旋導(dǎo)流板的混合段，該混合段提供使乙苯和水蒸汽在反應(yīng)器中混合的螺旋流路。用燃?xì)饧訜嵯到y(tǒng)或其它適宜的加熱系統(tǒng)對反應(yīng)器外殼內(nèi)部進(jìn)行加熱，從而在管式反應(yīng)器外部產(chǎn)生加熱區(qū)，提供沿著管式反應(yīng)器的長度而變化的熱量。輸入的乙苯和水蒸汽混合物流過平行的管式反應(yīng)器，于一定的溫度條件下與反應(yīng)器中的脫氫催化劑顆粒接觸，該溫度是由外部提供的熱量產(chǎn)生的，它在脫氫催化劑存在下能將乙苯有效地脫氫為苯乙烯。在脫氫反應(yīng)之后，通過位于脫氫催化劑下游的出口從管式反應(yīng)器回收苯乙烯產(chǎn)物。
在本發(fā)明的另一方面，提供了一種原料流中多種反應(yīng)物進(jìn)行催化反應(yīng)的反應(yīng)系統(tǒng)。該反應(yīng)系統(tǒng)包括多個平行而延長、并有入口側(cè)和出口側(cè)的管式反應(yīng)器。該管式反應(yīng)器連有入口歧管，用來將反應(yīng)物混合物輸入管式反應(yīng)器的入口側(cè)。反應(yīng)器裝有位于入口側(cè)附近的混合段，每個反應(yīng)器都裝有至少一個包含螺旋流路的伸長的螺旋構(gòu)造的固定導(dǎo)流板。每個管式反應(yīng)器中的反應(yīng)段都位于前述混合段的下游，并含有催化劑顆粒床。管式反應(yīng)器出口側(cè)連有出口歧管，它能將反應(yīng)產(chǎn)物從管式反應(yīng)器中有效地輸送至適宜的回收系統(tǒng)。


圖1是實(shí)施本發(fā)明時所用的裝有多個管式反應(yīng)器的反應(yīng)器示意圖。
圖2是從包括螺旋導(dǎo)流板的靜態(tài)混合物切下的部分的透視圖，該螺旋導(dǎo)流板提供了用于混合乙苯和水蒸汽的螺旋流路。
圖3是改良形式的靜態(tài)混合物的透視圖，該靜態(tài)混合物中裝有兩塊螺旋導(dǎo)流板。
圖4是一種形式的管式反應(yīng)器的示意圖，該種形式的管式反應(yīng)器裝有前螺旋混合段。
圖5是本發(fā)明另一實(shí)施方式的示意圖，該實(shí)施方式有若干隔開的混合段。
圖6是本發(fā)明還有一個實(shí)施方式的示意圖，該實(shí)施方式裝有貫穿管式反應(yīng)器主要長度的螺旋導(dǎo)流板。
圖7所示的對本發(fā)明方法的系統(tǒng)和相對線性混合系統(tǒng)中苯乙烯選擇性與乙苯轉(zhuǎn)化率之間關(guān)系的比較圖。
圖8是所示的是圖7所示的兩個系統(tǒng)中苯乙烯選擇性和水蒸汽與烴之比的關(guān)系圖。
圖9是顯示圖7和圖8所示的兩個工作模式中乙苯轉(zhuǎn)化率與反應(yīng)溫度之間的關(guān)系圖。
具體實(shí)施例方式
可用任何的有適宜構(gòu)造的管式反應(yīng)器實(shí)施本發(fā)明。因此，可用前述的Moeller等的專利中披露的那種類型的管式反應(yīng)器。但優(yōu)選使用Butler等的專利6,096,937中披露的以可變加熱模式工作的裝有電加熱爐或燃?xì)饧訜釥t的管式反應(yīng)器來實(shí)施本發(fā)明，并且本發(fā)明將以這種反應(yīng)器構(gòu)造進(jìn)行描述。所以，該反應(yīng)器可以像前述的Butler等的專利‘937中披露的上行增熱反應(yīng)器(ascending heat reactor)那樣工作，或者可以像相對恒熱的絕熱反應(yīng)器那樣工作。不論系統(tǒng)的工作特性如何，反應(yīng)器管子都裝有如下文詳述的螺旋管流混合段。
先參見圖1，它顯示了上升增熱乙苯反應(yīng)器的示意圖，經(jīng)披露，該反應(yīng)器具有由外殼11限定的反應(yīng)室，并裝有入口歧管12和出口歧管13。進(jìn)料管14與入口歧管12相連，供應(yīng)乙苯-水蒸汽原料，含有苯乙烯和未反應(yīng)乙苯以及水蒸汽的產(chǎn)物流管15與出口歧管13相連。
乙苯反應(yīng)器的中部裝有加熱爐11，該加熱爐中裝有一系列反應(yīng)器流管16，它們平行地與入口歧管12相連。每個流管16的開孔都向入口歧管12敞開，使乙苯和水蒸汽原料能通過供料管14進(jìn)入入口歧管12，并通過流管16進(jìn)入出口歧管13。雖然該示意圖中只示出了三個反應(yīng)器流管，但在實(shí)際實(shí)施時反應(yīng)器中通?？裳b有大量這種流管。加熱爐外殼頂部裝有多個燃燒爐管18。燃燒爐管18與燃料源相連，燃料源如天然氣、氫氣或其它可燃性氣體，通過連到加熱元件18的燃料進(jìn)口管17來供應(yīng)。穿過反應(yīng)室11壁的燃燒產(chǎn)物排氣管19，輸送來自于加熱元件噴嘴24的火焰中的燃燒產(chǎn)物。氧氣源也可通過分離的氧氣供應(yīng)管或空氣供應(yīng)管輸送，該供應(yīng)管可以與燃燒器管18單獨(dú)相連，或者可以在進(jìn)入管17前通過混合箱，在該混合箱中空氣或氧氣會與氣體燃料混合。
在一般操作中，乙苯原料(乙苯和水蒸汽的混合物)通過進(jìn)料管14輸送，并送入反應(yīng)器流管16。反應(yīng)器流管16的內(nèi)部可以全部或部分地裝填適宜的EB脫氫催化劑。本領(lǐng)域的技術(shù)人員知道那些能有利地用于本發(fā)明的適宜脫氫催化劑。來自入口歧管12的乙苯原料通過流管16，并流經(jīng)所選的催化劑，在該處進(jìn)行脫氫反應(yīng)，產(chǎn)生苯乙烯產(chǎn)物。
在供應(yīng)乙苯原料的同時，燃料和氧氣源的氣體混合物經(jīng)過管17通入加熱器噴嘴24。一旦啟動反應(yīng)器，就提供火源，氣體連續(xù)流過噴嘴24，在離開噴嘴時進(jìn)行燃燒。少量的實(shí)驗(yàn)就能確定專門用于該上行增熱反應(yīng)器的噴嘴大小。因此，當(dāng)乙苯流入進(jìn)料管14，并通過反應(yīng)室入口歧管12流入反應(yīng)器流管16時，它穿過反應(yīng)器流管16中所含的脫氫催化劑，并由于消耗氣體燃料而受到程度逐漸升高的供熱。雖然氣體燃料是理想的，但液體燃料當(dāng)然也能用。它能用氧氣源氣體在進(jìn)入管17前的某一處對其進(jìn)行霧化。其它傳統(tǒng)噴嘴-加熱器設(shè)備能與不同的燃料源一起使用。另外，除了化學(xué)驅(qū)動的供熱以外，能用來代替的還有從反應(yīng)器入口端到反應(yīng)器出口端有生熱變化的電加熱元件，達(dá)到對反應(yīng)器逐漸增高的供熱。所以，本領(lǐng)域的技術(shù)人員能用電加熱元件來代替燃?xì)饧訜崞?8，它具有朝向該加熱元件尾端逐漸增高的熱量輸出，與反應(yīng)器流管16的出口端相連。
通常，要求在脫氫反應(yīng)器周圍使用與精煉操作相匹配的熱源，其中最可用的燃料通常是氫氣或壓縮天然氣，因此本文在此的描述就限定為燃?xì)饧訜嵯到y(tǒng)。一旦乙苯原料流過含有催化劑的反應(yīng)器流管16，它就完成了主要的脫氫過程，流到出口歧管的產(chǎn)物主要含有苯乙烯，然后產(chǎn)物經(jīng)由產(chǎn)物流管15流入換熱器28，與進(jìn)料管14中的原料進(jìn)行間接熱交換。熱交換之后的脫氫產(chǎn)物流到一個進(jìn)一步提純和去除非苯乙烯產(chǎn)物(如乙苯、苯、甲苯和氫氣)的系統(tǒng)(未示出)中，如前所述，離開噴嘴24的燃燒氣體經(jīng)過加熱箱底部的氣體排氣管19排出。所以，描述了一種定義為“上行增熱反應(yīng)器”的用于將乙苯脫氫為苯乙烯的反應(yīng)器，它為吸熱的乙苯脫氫反應(yīng)供熱，另外，還隨著反應(yīng)成分逐漸耗盡，使反應(yīng)平衡可能移向左邊，在脫氫反應(yīng)末期提供逐漸增大的熱量。
如前面的Butler等的專利所述，可對所述的脫氫反應(yīng)器系統(tǒng)進(jìn)行各種改變。可通過改變反應(yīng)器管子沿其長度的直徑，來改變流速即液體每小時流過管子的空間速度(LHSV)。例如，反應(yīng)器管子可以在入口端較小，而在出口端較大，從而提供沿每個反應(yīng)器管子長度而降低的LHSV。為進(jìn)一步描述采用上行增熱工作模式對乙苯進(jìn)行脫氫的的合適反應(yīng)器系統(tǒng)，參見前述Butler等的美國專利6,096,937，本文全部引入作為參考。
還應(yīng)認(rèn)識到，Butler等的專利‘937中披露的平行反應(yīng)器管狀構(gòu)造類型能更方便地用于將乙苯脫氫產(chǎn)生產(chǎn)物苯乙烯的絕熱反應(yīng)系統(tǒng)中。在任何情況下，使用多個如專利‘937中所述的管狀反應(yīng)器，并在反應(yīng)器的入口側(cè)和出口側(cè)裝有適當(dāng)歧管裝置，能有利地進(jìn)行本發(fā)明。
現(xiàn)在參見圖2，它顯示了能用于進(jìn)行本發(fā)明的優(yōu)選形式串聯(lián)靜態(tài)混合器。圖2是圓筒形靜態(tài)混合器的透視圖，它裝有能沿混合器長度提供螺旋流路的螺旋導(dǎo)流板。圖2中，混合器以切去一半的圓筒形外殼顯示，以展現(xiàn)靜態(tài)混合器的內(nèi)部。如圖2所示，裝有圓筒殼30和內(nèi)部螺旋導(dǎo)流板32的混合器為原料混合物提供了如箭頭34所示的螺旋流路。在圖2所示的實(shí)施方式中，導(dǎo)流板約有30°(離混合器縱軸)的螺距，這使水蒸汽和乙苯成分得到良好的混合，并提供相對恒定的徑向溫度梯度。即，橫貫混合器的溫度是相對恒定的。
雖然圖2的混合器中只裝有單塊或連續(xù)的螺旋導(dǎo)流板，但本發(fā)明還有一個實(shí)施方式包括使用裝有多塊螺旋導(dǎo)流板段的串聯(lián)混合器。本發(fā)明這個實(shí)施方式的靜態(tài)混合器示于圖3，該圖為一透視圖，以混合器剖開的一部分表示，裝有第一導(dǎo)流板段36和至少一個第二導(dǎo)流板段38，后者相對于第一導(dǎo)流板段36有角度地位移(如以所示實(shí)施方式中的90°)，并有與第一導(dǎo)流板不同的螺距(pitch)。當(dāng)混合物如下所述只包含在一部分管式反應(yīng)器中時，本發(fā)明的這個實(shí)施方式特別有用，它能使兩種成分進(jìn)行徹底和有效地混合，在此之后立即在管式反應(yīng)器的其余部分中發(fā)生更為線性的流動。作為圖3所示實(shí)施方式的一個例子，導(dǎo)流板段38之后可以是導(dǎo)流板段36a(位移90°)，之后依次是仍以90°位移的導(dǎo)流板段38a。在本發(fā)明的另一實(shí)施方式(未示出)中，一塊導(dǎo)流板可有特定的螺距，同時另一導(dǎo)流板有與其不同的螺距。
圖4是從管式反應(yīng)器剖開的部分的示意圖，該反應(yīng)器前端安裝螺旋流動混合段，反應(yīng)器的剩余部分填充脫氫催化劑顆粒。雖然圖4以及隨后的圖5和圖6只顯示了單個管式反應(yīng)器，但應(yīng)當(dāng)了解，市售的脫氫反應(yīng)器可裝有多個管式反應(yīng)器，它們?nèi)缜笆鰧＠?37所述的管式反應(yīng)器那樣裝有歧管。例如，實(shí)施本發(fā)明的市售的反應(yīng)器一般包括500-1500個管式反應(yīng)器，它們平行地連接到適宜的進(jìn)料和排氣歧管系統(tǒng)上。更具體的是，參見圖4，管式反應(yīng)器有與圖2所示的單塊導(dǎo)流板混合器相同的前置靜態(tài)混合段42。另外，管式反應(yīng)器還裝有多孔網(wǎng)柵板44、45、46和47，它們在管式反應(yīng)器的整個長度支承著脫氫催化劑顆粒48，并部分地延伸到靜態(tài)混合物中。脫氫催化劑顆粒48可以為任何適宜的類型，如前述Moeller的美國專利4,549,032所述，一般由包含氧化鐵或氧化鐵與氧化鉻以及氧化鈉的混合物的氧化鐵基催化劑組成。如圖所示，反應(yīng)器頂部的靜態(tài)混合物的大部分長度中沒有催化劑，這是為了使反應(yīng)物在接觸脫氫催化劑之前先經(jīng)過螺旋流路。但是，脫氫催化劑可以更向上延伸，并可以填滿大部分甚或全部前述的靜態(tài)混合物。
圖5說明了本發(fā)明的另一個實(shí)施方式，其中管式反應(yīng)器50裝有兩個分隔的混合段，即前混合段52和與其分隔的第二中間混合段54。催化劑顆粒55位于中間混合段54上面和下面的合適柵板56和57上?；旌隙?2和54可以相同，也可以不同，并可以是圖2所示的單塊導(dǎo)流板混合器，或上述圖3所示的多塊導(dǎo)流板混合器類型。如前所述，催化劑顆粒向上延伸到導(dǎo)流板混合段52的較低部位。相似地，位于柵板57上的催化劑顆粒向上延伸，部分延伸到混合段54，至少填充混合段的較低部位?；蛘撸摎浯呋瘎╊w?？商顫M混合段53和54中的一個或都充滿。
圖6說明了本發(fā)明的還有一個實(shí)施方式，其中管式反應(yīng)器縱向尺寸上的所有或至少主要部位裝有一塊或多塊螺旋導(dǎo)流板，該螺旋導(dǎo)流板在貫穿整個管式反應(yīng)器長度提供螺旋流路。在本發(fā)明的該實(shí)施方式中，管式反應(yīng)器60裝有一系列靜態(tài)混合器62、63、65和66，每個都與圖2所示的混合器類型相同，它們沿著管式反應(yīng)器的長度放置。每個混合段都填滿脫氫催化劑顆粒70，和上述圖4所述相似的是，前置混合器優(yōu)選只在混合段62的較低部位含有催化劑?；蛘?，催化劑可以通過大部分或整個前置靜態(tài)混合器向上延伸，甚或進(jìn)入混合器62的上方充氣區(qū)72。在圖6中，螺旋流路貫穿管式反應(yīng)器的主要長度。雖然在所述的實(shí)施方式中，提供了多個混合段，一個疊在另一個之上，但是應(yīng)當(dāng)了解，通過貫穿管式反應(yīng)器長度的單塊螺旋也能提供連續(xù)螺旋導(dǎo)流板。
本發(fā)明通過使用環(huán)繞整個或一部分管式反應(yīng)器的管線內(nèi)(inline)靜態(tài)混合段，提供了明顯的優(yōu)點(diǎn)使苯乙烯生產(chǎn)具有選擇性，并使水蒸汽與烴的摩爾比(SHR)可能相對低。
在本發(fā)明的實(shí)驗(yàn)工作中，試驗(yàn)在總長度約為14英尺、且催化劑總長度為10英尺的8英寸直徑管式反應(yīng)器中進(jìn)行。用兩種類型的靜態(tài)混合方案，用等量的氧化鐵基脫氫催化劑進(jìn)行測試。在一組試驗(yàn)中，通過使用鉻鉬鋼圓筒顆粒的間隔床，來形成線性流動混合，在模擬本發(fā)明的另一組試驗(yàn)中，使用如圖2所示的類型的螺旋流動靜態(tài)混合物。在第一組試驗(yàn)中，把直徑5.5毫米、長8毫米的圓柱體形式的氧化鐵基催化劑裝入8英寸直徑管子內(nèi)，同時6個鉻鉬鋼圓筒顆粒的混合器插放在催化劑連續(xù)床間。鉻鉬鋼圓筒顆?；旌掀饔?英寸厚的床形成，該床則由1英寸直徑、1英寸長鉻鉬圓筒顆粒形成。因此，在該組的實(shí)驗(yàn)工作中，催化劑顆粒被裝入反應(yīng)器，形成先是約1-1/2英尺的催化劑顆粒、接著是3英寸鉻鉬顆粒、然后又是約1-1/2英尺的催化劑顆粒的圓筒。重復(fù)催化劑顆粒與鉻鉬圓筒顆粒的這種順序，直到放入第六層鉻鉬顆粒混合床。在此之后，再加入催化劑，直到管式反應(yīng)器中有總體積為3.5英尺3的催化劑。在模擬本發(fā)明實(shí)施方式的第二組試驗(yàn)中，將圖2所示裝有螺旋導(dǎo)流板的四個2英尺段靜態(tài)混合器裝入8英寸直徑管內(nèi)。催化劑的裝填是先將前置的2英寸段混合器放入管內(nèi)，然后用催化劑塞滿該部位，接著重復(fù)該過程將2英寸段混合器的第二、第三和第四段放置到位。在放入最后一個混合器之后，再加入催化劑，使催化劑床低于管式反應(yīng)器頂部約20英寸，并使催化劑量等于第一組實(shí)驗(yàn)測試中所用的催化劑量。試驗(yàn)以1.4小時-1的線性每小時空間速度(LHSV)和4∶1摩爾-9.5∶1摩爾的SHR進(jìn)行。用電力進(jìn)料加熱器將催化劑床的入口溫度控制在所需值?？刂茰囟?，使得出口溫度在約1100°-1120°F的溫度范圍內(nèi)變化。
實(shí)驗(yàn)工作的結(jié)果示于圖7、8和9。先參見圖7，它是用以重量％計(jì)的苯乙烯選擇性SS作為縱軸、用以重量％計(jì)的乙苯轉(zhuǎn)化率(EBC)作為橫軸而作出的圖。圖7中，來自方案A(使用與圖2所示相同的靜態(tài)混合器)的SHR值為8的數(shù)據(jù)點(diǎn)用▲表示，用△表示SHR值為10的數(shù)據(jù)點(diǎn)。使用鉻鉬管床(方案B)得到的測試結(jié)果用○表示SHR值為10的數(shù)據(jù)點(diǎn)，用●表示SHR值為8的數(shù)據(jù)點(diǎn)。經(jīng)過數(shù)據(jù)點(diǎn)△和▲畫出曲線A-7，經(jīng)過數(shù)據(jù)點(diǎn)○和●畫出曲線B。從圖7列出的數(shù)據(jù)可見，模擬本發(fā)明的方案A顯示，苯乙烯的選擇性在約62到68重量％的乙苯轉(zhuǎn)化率的范圍內(nèi)恒定增加。在方案A中使用管線內(nèi)螺旋混合器，如圖7中線段C-7所示，顯示選擇性增加約0.7％。
圖8是用以重量％計(jì)的苯乙烯選擇性作為縱軸、用以重量％計(jì)的SHR摩爾比(R)作為橫軸而作出的圖。圖8中從方案A觀察到的選擇性數(shù)據(jù)用●和曲線A-8表示。方案B的相似數(shù)據(jù)用△和曲線B-8表示。如圖所示，方案A在大范圍的水蒸汽與烴之比的范圍內(nèi)顯示出有一直優(yōu)于方案B的選擇性。更重要的是，方案A在低至5∶1的SHR值保持相對優(yōu)良的選擇性。當(dāng)SHR進(jìn)一步下降至4∶1摩爾比時，觀察到性能顯著下降，但方案A的選擇性仍保持優(yōu)于方案B。方案A在約為5-7、特別是5-6的相對低的水蒸汽與乙苯之比范圍內(nèi)的效果是極為顯著的，因?yàn)樗茉诘蚐HR值時操作，顯著降低投資和操作費(fèi)用。
本發(fā)明的另一個優(yōu)點(diǎn)在于，使用靜態(tài)管線內(nèi)螺旋混合方案提供了比使用線型流動混合器略低的操作溫度。圖9所示的是用以重量％計(jì)的乙苯轉(zhuǎn)化率(EBC)作為縱軸、用以華氏溫度計(jì)的出口溫度(T)作為橫軸而作出的圖。圖9中，曲線A-9表示方案A(△)的結(jié)果，曲線B-9表示方案B(○)的結(jié)果。從圖9可見，在相等的乙苯轉(zhuǎn)化率，方案A所提供的出口溫度一直比方案B低約10-15°。
本發(fā)明可使用適合于乙苯脫氫的任何適宜的脫氫催化劑。這些催化劑通常包括氧化鐵和第二成分，如氧化鉻和其它無機(jī)材料，并且一般用粘合劑制成粒度約1/8英寸的顆粒。一種適用于進(jìn)行本發(fā)明的催化劑是用碳酸鉀+痕量金屬來促進(jìn)選擇性的氧化鐵催化劑，由Criterion催化劑公司以商品“FlexicatYellow”出售。
雖然描述了本發(fā)明的具體實(shí)施方式
，但是應(yīng)當(dāng)了解，可以建議本領(lǐng)域的技術(shù)人員對其進(jìn)行改良，這是為了覆蓋所有的權(quán)利要求書范圍內(nèi)的這種改良。
權(quán)利要求
1.乙苯催化脫氫生產(chǎn)苯乙烯的方法，其特征在于它包括a.將含有乙苯和水蒸汽的原料送入裝有脫氫催化劑的管式反應(yīng)器內(nèi)；b.在能在所述脫氫催化劑的存在下使乙苯有效脫氫為苯乙烯的溫度條件下操作所述的管式反應(yīng)器；c.使所述的原料在至少一部分所述的反應(yīng)器內(nèi)順著沿所述反應(yīng)器縱向延伸的螺旋流路流動；d.從所述反應(yīng)器的下游段回收苯乙烯產(chǎn)物。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于所述的原料沿著位于所述反應(yīng)器入口側(cè)附近的所述螺旋流路流過。
3.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于所述的螺旋流路的至少一部分含有脫氫催化劑顆粒。
4.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于所述原料中水蒸汽與乙苯的摩爾比為10或更小。
5.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于所述的原料中水蒸汽與乙苯的摩爾比在5-6范圍內(nèi)。
6.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于所述的螺旋流路延伸貫穿延長的管式反應(yīng)器的大部分長度，并且所述的螺旋流路的至少一部分含有脫氫催化劑顆粒。
7.乙苯催化脫氫生產(chǎn)苯乙烯的方法，其特征在于它包括a.將含有乙苯和水蒸汽的原料送入具有混合段的管式反應(yīng)器中，該混合段包括縱向延伸的螺旋導(dǎo)流板，它提供了用于混合所述乙苯和水蒸汽的螺旋流路；b.對所述的管式反應(yīng)器施加外部熱量，加熱所述的管式反應(yīng)器，提供沿著所述管式反應(yīng)器的長度而變化的熱量；c.在能在顆粒脫氫催化劑的存在下，于能使乙苯有效脫氫為苯乙烯的溫度條件下使所述的乙苯和水蒸汽混合物與所述反應(yīng)器中的脫氫催化劑顆粒接觸；d.通過所述脫氫催化劑下游的出口從所述管式反應(yīng)器中回收苯乙烯產(chǎn)物。
8.如權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于所述的混合段裝有螺距不同于前面所述的第一螺旋導(dǎo)流板的第二螺旋導(dǎo)流板。
9.如權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于所述的原料沿著位于所述反應(yīng)器入口側(cè)附近的所述螺旋流路流過。
10.如權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于所述的螺旋流路的至少一部分含有脫氫催化劑顆粒。
11.如權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于所述的螺旋導(dǎo)流板延伸貫穿延長的管式反應(yīng)器的大部分長度，從而提供所述的螺旋流路，并且所述的螺旋流路的至少一部分含有脫氫催化劑顆粒。
12.如權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于所述原料中水蒸汽與乙苯的摩爾比為10或更小。
13.如權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于所述的原料中水蒸汽與乙苯的摩爾比約為6或更小。
14.乙苯催化脫氫生產(chǎn)苯乙烯的方法，其特征在于它包括a.將含有乙苯和水蒸汽的原料送入位于脫氫反應(yīng)器外殼內(nèi)部的多個管式反應(yīng)器中，這些管式反應(yīng)器互相平行排列，這些管式反應(yīng)器的側(cè)面互相隔開，并與反應(yīng)器外殼內(nèi)壁隔開，所述的每個管式反應(yīng)器都有裝有縱向延伸螺旋導(dǎo)流板的混合段，它提供了用于混合所述的乙苯和水蒸汽的螺旋流路；b.對所述的反應(yīng)器外殼內(nèi)部進(jìn)行加熱，從而對所述管式反應(yīng)器進(jìn)行外部加熱，提供沿著所述管式反應(yīng)器的長度而變化的熱量；c.在所述的管式反應(yīng)器內(nèi)，在由外部供熱產(chǎn)生的能在所述的脫氫催化劑存在下使乙苯有效脫氫為苯乙烯的溫度條件下，使所述的乙苯和水蒸汽混合物與所述的管式反應(yīng)器中的脫氫催化劑顆粒接觸；d.通過所述管式反應(yīng)器的出口，從所述管式反應(yīng)器回收苯乙烯產(chǎn)物。
15.如權(quán)利要求14所述的方法，其特征在于所述螺旋流路提供的所述管式反應(yīng)器的混合段至少位于所述反應(yīng)器的入口附近。
16.如權(quán)利要求14所述的方法，其特征在于所述的反應(yīng)器的螺旋流路延伸貫穿延長的管式反應(yīng)器的大部分長度，并且所述的螺旋流路的至少一部分含有脫氫催化劑顆粒。
17.如權(quán)利要求16所述的方法，其特征在于所述原料中水蒸汽與乙苯的摩爾比為10或更小。
18.如權(quán)利要求17所述的方法，其特征在于所述的原料中水蒸汽與乙苯的摩爾比在5-6范圍內(nèi)。
19.使原料流中多種反應(yīng)物進(jìn)行催化反應(yīng)的反應(yīng)系統(tǒng)，其特征在于該組合包括a.多個平行排列而延長的、并有入口側(cè)和出口側(cè)的管式反應(yīng)器；b.連接到所述管式反應(yīng)器的入口歧管，它將反應(yīng)物混合物輸入所述反應(yīng)器的入口側(cè)；c.每個所述反應(yīng)器中位于其入口側(cè)附近的的混合段，該混合段包括至少一個固定導(dǎo)流板，并包含螺旋流路的延長螺旋結(jié)構(gòu)；d.每個所述管式反應(yīng)器中位于所述混合段下游的反應(yīng)段，并包含催化劑顆粒床；e.連接到所述管式反應(yīng)器出口側(cè)的出口歧管；d.從所述的管式反應(yīng)器中回收反應(yīng)產(chǎn)物的回收系統(tǒng)。
20.如權(quán)利要求19所述的系統(tǒng)，其特征在于所述的反應(yīng)段包括延伸貫穿至少一部分所述催化劑床的螺旋形延長導(dǎo)流板。
全文摘要
乙苯的催化脫氫方法,其中含有乙苯和水蒸汽的原料送入裝有脫氫催化劑的管式反應(yīng)器的入口。在反應(yīng)器中,原料順著沿反應(yīng)器縱向延伸的螺旋流路至少流過反應(yīng)器的一部分。然后,從反應(yīng)器的出口段下游回收制得的苯乙烯產(chǎn)物。原料所流過的螺旋流路至少位于反應(yīng)器的入口側(cè)附近,并且螺旋流路的至少一部分含有脫氫催化劑顆粒。螺旋流路可以延伸貫穿延長管式反應(yīng)器的主要部分,并可以在其主要部位含有脫氫催化劑顆粒。含有乙苯和水蒸汽的原料被送入位于脫氫反應(yīng)器外殼內(nèi)部的多個管式反應(yīng)器中,這些管式反應(yīng)器平行排列,管式反應(yīng)器的側(cè)面互相隔開,并與反應(yīng)器外殼內(nèi)壁隔開。每個管式反應(yīng)器都有裝有縱向延伸的螺旋導(dǎo)流板的混合段,該混合段提供了螺旋流路。用加熱系統(tǒng)對反應(yīng)器外殼內(nèi)部進(jìn)行加熱,從而提供沿著管式反應(yīng)器的長度而變化的外部熱源。
文檔編號B01J8/02GK1358700SQ0113945
公開日2002年7月17日 申請日期2001年11月22日 優(yōu)先權(quán)日2000年11月22日
發(fā)明者J·R·巴特勒, J·T·梅里爾, A·M·雅各布森 申請人:弗納技術(shù)股份有限公司