專(zhuān)利名稱(chēng)：從催化劑和設(shè)備部件表面移除含碳沉積物的方法
從催化劑和設(shè)備部件表面移除含碳沉積物的方法本發(fā)明涉及一種通過(guò)用至少暫時(shí)混有含氧氣(oxygenous gas)的蒸汽的過(guò)熱氣流處理沉積物來(lái)移除催化劑和設(shè)備部件表面的含碳沉積物的方法。EP-A-I 241巧4公開(kāi)了一種再生沸石催化劑的方法，其中使至少暫時(shí)混有含氧氣或含氧氣混合物的蒸汽的氣流通過(guò)反應(yīng)器。調(diào)節(jié)蒸汽氣流的溫度和含氧量使得達(dá)到該焦炭沉積物的著火溫度，即用至少暫時(shí)含有含氧氣的過(guò)熱蒸汽再生催化劑。用過(guò)熱蒸汽和氧氣再生催化劑是已知的。其例如根據(jù)US-A-4，276，150的信息于約595至1220°C范圍內(nèi)的溫度、根據(jù)EP-A-O 071 137于300至450°C范圍內(nèi)的溫度、和根據(jù)TO-A-02/45852于300至800°C的溫度下實(shí)現(xiàn)。本發(fā)明的一個(gè)目的是提供移除催化劑和設(shè)備部件表面的含碳沉積物的其它方法。根據(jù)本發(fā)明，通過(guò)用至少暫時(shí)混有含氧氣的蒸汽的過(guò)熱氣流處理沉積物而移除催化劑和設(shè)備部件表面的含碳沉積物的方法來(lái)實(shí)現(xiàn)本目的，所述方法包含在各情況下在蒸汽冷凝之后于至少300°C的溫度監(jiān)測(cè)廢氣中CO2的含量，(a)用過(guò)熱蒸汽于至少300°C的溫度處理所述含碳沉積物直至廢氣中(X)2的含量超過(guò)一個(gè)最大值，(b)然后，隨著進(jìn)一步供應(yīng)過(guò)熱蒸汽，開(kāi)始供應(yīng)氧，調(diào)節(jié)供應(yīng)的氧量使廢氣中(X)2的含量進(jìn)一步降低直至其降至< 1體積％的值，然后(c)結(jié)束供應(yīng)過(guò)熱蒸汽并在仍然殘留量的含碳沉積物上方通過(guò)含氧氣直至已經(jīng)幾乎移除所述沉積物。用本方法可在設(shè)備中緩和地再生被含碳沉積物覆蓋的催化劑并緩和地清潔含有含碳沉積物的設(shè)備部件，例如反應(yīng)器或塔。移除含碳沉積物的過(guò)程中，幾乎沒(méi)有出現(xiàn)溫度峰，因此設(shè)備中也不存在金屬起火的風(fēng)險(xiǎn)。被沉積物覆蓋的催化劑可直接在反應(yīng)器中再生。 這省卻了卸載塔中被污染的催化劑或被污染的不規(guī)則填充物。這避免了催化劑或不規(guī)則填充物的機(jī)械毀壞。在有機(jī)化合物的催化轉(zhuǎn)化過(guò)程中，含碳沉積物通常形成于催化劑上和設(shè)備的部件中。在單體的制備中尤其可觀察到該現(xiàn)象。沉積物降低了催化劑的活性，因?yàn)槠錅p小了催化劑的活性表面積。在極端的情況下，其導(dǎo)致生產(chǎn)設(shè)備中高的壓降，以至于該設(shè)備不得不關(guān)閉。EP-A-O 184 074公開(kāi)了通過(guò)在作為催化劑的固體的存在下、于減壓和250至650°C的溫度下熱解甲?；彼犭?formylalaninenitrile)來(lái)制備N(xiāo)-乙烯基甲酰胺的方法?？捎玫拇呋瘎﹥?yōu)選氧化鋁，其被例如鉀離子活化。在該方法中，含碳沉積物形成于催化劑上和反應(yīng)器的部件中。其可為焦炭沉積物或不溶聚合物。例如，塔中可存在不想要的N-乙烯基甲酰胺的聚合。其中形成的聚合物不溶于幾乎所有溶劑。然而，所述沉積物可借助本發(fā)明方法緩和地移除。催化劑上的含碳沉積物，尤其是用EP-A-O 184 074的方法制備N(xiāo)-乙烯基甲酰胺的過(guò)程中形成的那些含碳沉積物，通過(guò)本發(fā)明的方法，從催化劑表面和設(shè)備部件的內(nèi)壁上于300至600°C、優(yōu)選400至600°C、尤其是450至550°C范圍內(nèi)的溫度下被移除。催化劑的再生可在從設(shè)備上卸載之后的分離的反應(yīng)器中發(fā)生，但優(yōu)選地在生產(chǎn)設(shè)備中實(shí)現(xiàn)。為了移除含碳沉積物，可用電或借助鹽浴將意欲進(jìn)行催化劑再生的反應(yīng)器或生產(chǎn)設(shè)備的反應(yīng)器加熱至所需溫度。然而，也可借助過(guò)熱蒸汽加熱被含碳沉積物覆蓋的反應(yīng)器或設(shè)備內(nèi)部部件。方法步驟(a)中，例如，將溫度在例如300至600°C范圍內(nèi)的過(guò)熱蒸汽通入包含具有含碳沉積物的催化劑并且其本身通常在內(nèi)壁上也有含碳沉積物的反應(yīng)器。在本發(fā)明方法的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方案中，在方法步驟(a)、(b)和(c)中，各自另外將氮?dú)夂?或另一種惰性氣體通進(jìn)反應(yīng)器。于蒸汽和含碳沉積物的吸熱反應(yīng)中形成的氣體，例如氫氣、一氧化碳和二氧化碳，通過(guò)引入氮?dú)獗幌♂尣姆磻?yīng)器中排放。氮?dú)庥行У爻洚?dāng)夾帶氣?；谠O(shè)備部件或反應(yīng)器——其包含了待處理的催化劑——的內(nèi)部表面面積計(jì)，使用例如0至90m3(STP)/ m2 · h、優(yōu)選1至75m3(STP)/m2 · h并且尤其是25至35m3(STP)/m2 · h的氮?dú)饣蛄硪环N惰性氣體。所用蒸汽的量同樣可在寬的范圍內(nèi)變化。例如，基于設(shè)備部件或反應(yīng)器的內(nèi)部表面面積計(jì)，使用30至550kg/m2 · h，優(yōu)選45至450kg/m2 · h。離開(kāi)反應(yīng)器——其中進(jìn)行催化劑的再生——之后，使廢氣驟冷，以使其——于例如40°C的溫度——排出。冷凝所供蒸汽。在催化劑再生的過(guò)程中連續(xù)地分析廢氣。其包含氫氣、一氧化碳和二氧化碳。參考廢氣中CO2的濃度來(lái)監(jiān)控該移除含碳沉積物的方法。其開(kāi)始時(shí)為0%然后升高，反應(yīng)開(kāi)始之后，首先升至例如最高達(dá)30體積％，通常25體積％。如果除了該過(guò)熱蒸汽之外還使用了作為夾帶氣的氮?dú)饣蛄硪环N惰性氣體，該測(cè)量當(dāng)然應(yīng)該納入廢氣的分析中。為了能夠?qū)φ羝淠髲U氣中的CO2含量做有效的描述，優(yōu)選使所供氮?dú)饣蛄硪环N惰性氣體的量在各情況下保持恒定。例如，在方法步驟(a)中供應(yīng)的氮?dú)獾牧扛淖兊那闆r下，蒸汽冷凝之后廢氣中(X)2的量應(yīng)該根據(jù)所供氮?dú)獾牧啃拚?，以?duì)反應(yīng)過(guò)程進(jìn)行控制。當(dāng)廢氣的(X)2含量超過(guò)一個(gè)最大值時(shí)，在方法步驟(b)中，隨著過(guò)熱蒸汽的進(jìn)一步供應(yīng)，開(kāi)始供應(yīng)氧，調(diào)節(jié)供應(yīng)的氧的量使廢氣中(X)2的含量進(jìn)一步降低直至其降至< 1體積％的值。在方法步驟(b)中，優(yōu)選在蒸汽冷凝之后將廢氣中(X)2的含量降低至< 0. 5體積％的值。在方法步驟(b)中，同時(shí)使用蒸汽和含氧氣。所述含氧氣要么為空氣要么優(yōu)選地由氮?dú)夂脱鯕獾幕旌衔锝M成。該氣體混合物的氧氣濃度為，例如，0. 01至30體積％，優(yōu)選 5至22體積％。調(diào)節(jié)其使廢氣的CO2含量在蒸汽冷凝之后進(jìn)一步降低。這避免了在催化劑的再生和從設(shè)備部件上移除沉積物的過(guò)程中的溫度峰。在方法步驟(b)中——一旦蒸汽冷凝之后廢氣中的(X)2含量超過(guò)所述最大值—— 開(kāi)始供應(yīng)氧。例如，當(dāng)蒸汽冷凝之后廢氣中ω2的含量降低至少于所述最大值的95%、優(yōu)選少于所述最大值的90%時(shí)，開(kāi)始供應(yīng)氧。通常，當(dāng)廢氣的(X)2含量在所述最大值的85至 95%的范圍內(nèi)時(shí)供應(yīng)氧。在方法步驟(C)中，結(jié)束過(guò)熱蒸汽的供應(yīng)，并使空氣或含氧氣混合物在仍然殘留量的含碳沉積物上方通過(guò)直至已經(jīng)幾乎移除所述沉積物。在該過(guò)程中，過(guò)熱蒸汽與含氧氣的體積比以將蒸汽的比例降低至0體積％同時(shí)提高含氧氣或空氣的比例的方式逐步地或連續(xù)地變化。由供應(yīng)的蒸汽、氧氣和氮?dú)饨M成的氣流中的氧含量為，例如0. 01至35體積％， 優(yōu)選1至22體積％。方法步驟(c)中蒸汽的加入結(jié)束之后，用氮?dú)夂脱鯕獾臍怏w混合物—— 優(yōu)選空氣——處理仍然存在的殘留含碳沉積物，直至已經(jīng)幾乎移除所述沉積物。在本方法方案中，反應(yīng)器中的溫度在含碳沉積物的移除過(guò)程中保持幾乎恒定或者僅稍微變化。避免了溫度峰。在本發(fā)明的方法中避免了氫氣和一氧化碳著火的風(fēng)險(xiǎn)。借助本發(fā)明的方法，可緩和地移除催化劑表面上的含碳沉積物和設(shè)備部件表面上的含碳沉積物。含碳沉積物的類(lèi)型不是關(guān)鍵?？筛鶕?jù)本發(fā)明再生例如用于單體合成的催化劑或用于C2至C3tl烴的脫氫的那些催化劑。
實(shí)施例在通過(guò)EP-A-O 184 074的方法制備N(xiāo)-乙烯基甲酰胺的過(guò)程中，含碳沉積物形成于催化劑上和反應(yīng)器的內(nèi)壁上，這降低了轉(zhuǎn)化率并導(dǎo)致設(shè)備中的壓降。催化劑由氧化鋁——其已經(jīng)鉀離子活化——組成。為了移除催化劑上和反應(yīng)器中的含碳沉積物，借助鹽浴將反應(yīng)器加熱至530°C的溫度。使2001/h的氮?dú)夂蚻kg/h的過(guò)熱蒸汽各自于530°C的溫度從頂部通過(guò)反應(yīng)器。將在反應(yīng)器下端出來(lái)的氣流在塔中用水驟冷，其冷凝了供給反應(yīng)器的過(guò)量蒸汽并將其通入廢水。廢氣在塔頂部排出。其溫度為40°C并被連續(xù)地分析CO2含量。 廢氣的(X)2含量升高至22體積％的值，然后下降。一旦(X)2的含量降低至(X)2含量最大值的90%，首先另外將2001/h的空氣引入至反應(yīng)器，并將空氣的量逐步增大到7501/h，在該過(guò)程中調(diào)節(jié)空氣的量使在蒸汽冷凝之后廢氣中(X)2的含量連續(xù)地降低。一旦在蒸汽冷凝之后廢氣中(X)2的含量降低至0. 45體積％的值，就逐步降低供應(yīng)的蒸汽的量并最終結(jié)束蒸汽供應(yīng)。供應(yīng)至反應(yīng)器的空氣的比例增加到13001/h。15小時(shí)的總運(yùn)行時(shí)間之后，廢氣中CO2 的含量為0. 05體積％。之后，催化劑和反應(yīng)器已經(jīng)幾乎完全不含含碳沉積物了。
權(quán)利要求
1.一種通過(guò)用至少暫時(shí)混有含氧氣的蒸汽的過(guò)熱氣流處理沉積物來(lái)移除催化劑和設(shè)備部件表面的含碳沉積物的方法，所述方法包括在各情況下在所述蒸汽冷凝之后于至少 300°C的溫度監(jiān)測(cè)廢氣中CO2的含量，(a)用過(guò)熱蒸汽于至少300°C的溫度處理所述含碳沉積物直至廢氣中(X)2的含量超過(guò)一個(gè)最大值，(b)然后，隨著進(jìn)一步供應(yīng)過(guò)熱蒸汽，開(kāi)始供應(yīng)氧，調(diào)節(jié)供應(yīng)的氧的量使廢氣中(X)2的含量進(jìn)一步降低直至其降至< 1體積％的值，然后(c)結(jié)束供應(yīng)過(guò)熱蒸汽并使含氧氣在仍然殘留量的含碳沉積物上方通過(guò)直至已經(jīng)幾乎移除所述沉積物。
2.權(quán)利要求1的方法，其中于400至600°C范圍內(nèi)的溫度從催化劑和設(shè)備部件表面移除所述含碳沉積物。
3.權(quán)利要求1或2的方法，其中各自在方法步驟(a)、(b)和(c)中另外供應(yīng)氮?dú)狻?br> 4.權(quán)利要求1至3中任一項(xiàng)的方法，其中所述蒸汽冷凝之后廢氣中(X)2的含量在方法步驟b)中被降至< 0. 5體積％的值。
5.權(quán)利要求1至4中任一項(xiàng)的方法，其中氧的供應(yīng)開(kāi)始于方法步驟(b)中當(dāng)蒸汽冷凝之后廢氣中(X)2的含量降至少于所述最大值的95%時(shí)。
6.權(quán)利要求1至5中任一項(xiàng)的方法，其中過(guò)熱蒸汽與含氧氣的體積比在方法步驟(c) 中以將蒸汽的比例降低至0體積％同時(shí)提高含氧氣的比例的方式逐步地或連續(xù)地改變。
7.權(quán)利要求1至6中任一項(xiàng)的方法，其中移除催化劑表面的含碳沉積物。
8.權(quán)利要求1至6中任一項(xiàng)的方法，其中移除設(shè)備部件表面的含碳沉積物。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種通過(guò)用至少暫時(shí)含有含氧氣的過(guò)熱蒸汽流處理沉積物來(lái)移除催化劑和設(shè)備部件表面的含碳沉積物的方法，其中通過(guò)在所述蒸汽冷凝之后于至少300℃的溫度監(jiān)測(cè)廢氣中的CO2，(a)用過(guò)熱蒸汽于至少300℃的溫度處理含碳沉積物直至廢氣的CO2含量超過(guò)一個(gè)最大值，(b)然后隨著過(guò)熱蒸汽的進(jìn)一步引入，開(kāi)始引入氧，其中調(diào)節(jié)引入的氧量使廢氣中CO2的含量進(jìn)一步降低直至其降至＜1體積％，和然后(c)將含氧氣引入至剩余量的含碳沉積物之上，并且過(guò)熱蒸汽的引入直至實(shí)際上移除了所述沉積物再停止。
文檔編號(hào)B01J38/16GK102186589SQ200980141646
公開(kāi)日2011年9月14日 申請(qǐng)日期2009年10月9日 優(yōu)先權(quán)日2008年10月20日
發(fā)明者M·溫特, H·維格爾, A·克拉默 申請(qǐng)人:巴斯夫歐洲公司