用于實(shí)施自熱氣相脫氫的連續(xù)方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種在呈圓柱體或棱柱體形式的反應(yīng)器(1)中在構(gòu)造為整料(4)的非均相催化劑存在下用含氧氣流(3)自熱氣相脫氫含烴氣流(2)以獲得反應(yīng)氣體混合物并再生所述催化劑的方法，其中：-借助在反應(yīng)器(1)縱向上設(shè)置的圓柱狀或棱柱狀氣密性套殼G將反應(yīng)器(1)的內(nèi)部空間分成下述部分：-內(nèi)部區(qū)域A，和-與內(nèi)部區(qū)域A同軸設(shè)置的外部區(qū)域B，其特征在于所述反應(yīng)器以自熱氣相脫氫的生產(chǎn)模式和再生模式交替運(yùn)行，其中：-運(yùn)行自熱氣相脫氫的生產(chǎn)模式，直至反應(yīng)氣體混合物在其從出料管道(11)中排出時(shí)的溫度升高基于其后轉(zhuǎn)化率基于最終轉(zhuǎn)化率波動(dòng)不超過(guò)1%的時(shí)間點(diǎn)不超過(guò)5K，此時(shí)-在提供惰性再生氣體下將所述反應(yīng)器轉(zhuǎn)換至再生模式，所述再生氣體包含基于該再生氣體總重量為至少10重量%氧氣。
【專利說(shuō)明】用于實(shí)施自熱氣相脫氫的連續(xù)方法
[0001]本發(fā)明涉及一種自熱氣相脫氫含烴氣流和再生構(gòu)造為整料的催化劑的連續(xù)方法以及所述方法的用途。
[0002]陶瓷或金屬整料已經(jīng)被確定為用于移動(dòng)和固定廢氣凈化中貴金屬催化劑的催化劑載體。通道提供對(duì)氣流的低流動(dòng)阻力且同時(shí)允許對(duì)用于氣相反應(yīng)介質(zhì)的催化劑外表面的均勻可及性。與其中顆粒周圍流動(dòng)中的許多偏轉(zhuǎn)導(dǎo)致大的壓降且催化劑表面不可均勻利用的無(wú)序床相比，這是有利的。對(duì)于在高溫下絕熱進(jìn)行反應(yīng)且具有高體積流動(dòng)的催化方法，整料的使用通常是有利的。在化學(xué)生產(chǎn)工程中，這些特征尤其適用于在400-700°C的溫度范圍內(nèi)進(jìn)行的脫氫反應(yīng)。
[0003]催化劑技術(shù)的進(jìn)步使得脫氫氫氣可在烴存在下選擇性燃燒，例如如US7，034，195所述。該運(yùn)行模式被稱作自熱脫氫且允許直接加熱脫氫反應(yīng)器，從而省略用于間接預(yù)熱和中間加熱反應(yīng)混合物的復(fù)雜裝置。該方法例如描述于US2008/0119673中。然而，該方法具有嚴(yán)重的缺點(diǎn)，即脫氫在呈丸粒形式的非均相催化劑上進(jìn)行:丸粒床的高流動(dòng)阻力需要大的反應(yīng)器橫截面和相應(yīng)的低流速，以限制催化活性床中的壓降。該缺點(diǎn)由用于引入并分配氧氣的非常復(fù)雜的裝置彌補(bǔ)，這部分抵消了自熱脫氫的優(yōu)點(diǎn)。
[0004]非在先公開文獻(xiàn)的歐洲專利申請(qǐng)EP09177649.2公開了使用構(gòu)造為整料的非均相催化劑自熱氣相脫氫烴的反應(yīng)器和方法，這確保了在高的反應(yīng)溫度下，常常在約400-700°C的范圍內(nèi)對(duì)可燃性反應(yīng)介質(zhì)的控制，以及尤其是在裝備反應(yīng)器時(shí)或在更換催化劑的情況下，整料的簡(jiǎn)單易及性和處理性。
[0005]EP09177649.2提供了一種用于在構(gòu)造為整料的非均相催化劑上借助含氧氣流實(shí)施含烴氣流的自熱氣相脫氫以獲得反應(yīng)氣體混合物的呈基本臥式圓柱體形式的反應(yīng)器，其中:
[0006]-所述反應(yīng)器的內(nèi)部空間借助在反應(yīng)器縱向上設(shè)置且在周向上為氣密性的
[0007]并且在兩個(gè)端面處開口的可拆卸圓柱狀或棱柱狀套殼G分成下述部分:
[0008]-具有一個(gè)或多個(gè)催化活性區(qū)的內(nèi)部區(qū)域A，其中在每個(gè)催化活性區(qū)中提供由上下、左右及前后相互堆疊的整料組成的填充物且在每個(gè)催化活性區(qū)之前提供具有固定內(nèi)件的混合區(qū)，和
[0009]-與內(nèi)部區(qū)域A同軸設(shè)置的外部區(qū)域B，
[0010]-具有一個(gè)或多個(gè)用于使待脫氫的含烴氣流進(jìn)入外部區(qū)域B中的進(jìn)料管道，待脫氫的烴料流在反應(yīng)器一端偏轉(zhuǎn)并經(jīng)由均流器引入內(nèi)部區(qū)域A中，
[0011]-具有一個(gè)或多個(gè)可獨(dú)立調(diào)節(jié)的進(jìn)料管道，其中各進(jìn)料管道提供有一個(gè)或多個(gè)用于使含氧氣流進(jìn)入各混合區(qū)的分配腔，和
[0012]-在反應(yīng)器的相同端具有用于自熱氣相脫氫的反應(yīng)混合物的出料管道，其作為用于待脫氫的含烴料流的進(jìn)料管道。
[0013]在設(shè)置有用于自熱氣相脫氫的反應(yīng)氣體混合物的出料管道的反應(yīng)器一端，有利地提供殼管式換熱器，所述換熱器具有使自熱氣相脫氫的反應(yīng)氣體混合物從中通過(guò)的管束，以及使待脫氫的含烴氣流與自熱氣相脫氫的反應(yīng)混合物呈逆流地從中通過(guò)的管之間的中間空間。
[0014]然而，EP10196216.5描述了一種用于自熱氣相脫氫的改良反應(yīng)器，其具有安全優(yōu)點(diǎn)且還解決了殼管式換熱器的密封問(wèn)題。
[0015]用于自熱氣相脫氫的已知反應(yīng)器在提供兩個(gè)相同類型的反應(yīng)器下運(yùn)行，其中第一反應(yīng)器以自熱氣相脫氫的功能模式運(yùn)行直至催化劑的活性降至必須再生的程度，此時(shí)將所述反應(yīng)器切換至再生模式并將相同類型的第二反應(yīng)器切換至自熱氣相脫氫的生產(chǎn)模式。
[0016]用于自熱氣相脫氫的裝置通常產(chǎn)生數(shù)量級(jí)通常為150 000-200 000公噸/年的非常大的產(chǎn)物料流，在脫氫后將其通入另一工藝步驟，即尤其是后處理和/或反應(yīng)步驟。這些工藝步驟必須連續(xù)運(yùn)行，因?yàn)樵诖蟮馁|(zhì)量流量情況下重新啟動(dòng)或改變裝料太復(fù)雜。
[0017]此外，在使用生產(chǎn)模式和再生模式交替運(yùn)行的兩個(gè)反應(yīng)器的現(xiàn)有技術(shù)運(yùn)行模式的情況下，為了在所述兩個(gè)運(yùn)行模式之間切換，工業(yè)裝置中就資金成本、安全性、工作時(shí)間等的支出高。由于必須使兩個(gè)反應(yīng)器適當(dāng)變大以實(shí)現(xiàn)容量的提高，因此放大復(fù)雜。此外，在使用生產(chǎn)模式和再生模式交替運(yùn)行的兩個(gè)反應(yīng)器的現(xiàn)有技術(shù)運(yùn)行模式中，通常必須使用緩沖容器以補(bǔ)償切換時(shí)間。
[0018]因此，本發(fā)明的目的是提供一種不具有上述缺點(diǎn)的自熱氣相脫氫的連續(xù)方法。
[0019]該目的通過(guò)一種在呈圓柱體或棱柱體形式的反應(yīng)器中在構(gòu)造為整料的非均相催化劑上借助含氧氣流使含烴氣流自熱氣相脫氫以獲得反應(yīng)氣體混合物并再生所述催化劑的連續(xù)方法實(shí)現(xiàn)，其中:
[0020]-所述反應(yīng)器的內(nèi)部空間借助在反應(yīng)器縱向上設(shè)置的圓柱狀或棱柱狀氣密性套殼G分成下述部分:
[0021]-具有一個(gè)或多個(gè)催化活性區(qū)的內(nèi)部區(qū)域A，其中在每個(gè)催化活性區(qū)中提供由上下、左右及前后相互堆疊的整料組成的填充物且在每個(gè)催化活性區(qū)之前提供具有固定內(nèi)件的混合區(qū)，和
[0022]-與內(nèi)部區(qū)域A同軸設(shè)置的外部區(qū)域B，和
[0023]-在鄰近套殼G的反應(yīng)器一端處提供換熱器，
[0024]-具有一個(gè)或多個(gè)用于待脫氫的含烴氣流的進(jìn)料管道，
[0025]-具有一個(gè)或多個(gè)用于使含氧氣流進(jìn)入每個(gè)混合區(qū)的進(jìn)料管道，其中每個(gè)進(jìn)料管道提供有一個(gè)或多個(gè)分配腔，和
[0026]-具有用于自熱氣相脫氫的反應(yīng)氣體混合物的出料管道，其中:
[0027]-為外部區(qū)域B提供在自熱氣相脫氫反應(yīng)條件下呈惰性的氣體，
[0028]-將待脫氫的含烴氣流經(jīng)由進(jìn)料管道引入換熱器中，并在所述換熱器中通過(guò)逆流地與反應(yīng)氣體混合物間接熱交換而加熱，并進(jìn)一步將其輸送至相對(duì)于所述換熱器的反應(yīng)器一端，在此偏轉(zhuǎn)，經(jīng)由均流器引入內(nèi)部區(qū)域A中并在混合區(qū)與含氧氣流混合，此時(shí)在所述反應(yīng)器的內(nèi)部區(qū)域A中發(fā)生自熱氣相脫氫，其中所述反應(yīng)器以自熱氣相脫氫的生產(chǎn)模式和再生模式交替運(yùn)行，其中:
[0029]-運(yùn)行自熱氣相脫氫的生產(chǎn)模式直至所述反應(yīng)氣體混合物在從最后催化活性區(qū)排出之后且在進(jìn)入換熱器之前的溫度升高基于如下時(shí)間點(diǎn)不超過(guò)5K:在該時(shí)間點(diǎn)之后的轉(zhuǎn)化率波動(dòng)基于最終轉(zhuǎn)化率不超過(guò)1%，此時(shí):
[0030]-在引入惰性再生氣體下將所述反應(yīng)器切換至再生模式，所述再生氣體包含基于再生氣體總重量為至少10重量％的氧氣。
[0031]隨著自熱氣相脫氫的運(yùn)行時(shí)間增加，脫氫催化劑的活性降低，結(jié)果使得反應(yīng)氣體混合物在從反應(yīng)器排出時(shí)變得更熱。
[0032]本發(fā)明使用在從最后催化活性區(qū)排出時(shí)且在進(jìn)入換熱器之前的溫度升高作為由生產(chǎn)模式切換至再生模式的信號(hào):為此，以本領(lǐng)域技術(shù)人員所已知的方式，例如借助熱電偶連續(xù)測(cè)量反應(yīng)氣體混合物的溫度，并與時(shí)間零點(diǎn)時(shí)的溫度測(cè)量值比較。此處，時(shí)間零點(diǎn)如下確定:在生產(chǎn)模式開始時(shí)，在起動(dòng)階段期間溫度通常首先波動(dòng)直至建立擬穩(wěn)態(tài)，其后溫度梯度然后相對(duì)于時(shí)間以約0-2開爾文/小時(shí)線性升高。其后建立溫度梯度隨時(shí)間基本上線性升高的擬穩(wěn)態(tài)運(yùn)行狀態(tài)的該時(shí)間點(diǎn)對(duì)應(yīng)于如下時(shí)間點(diǎn):在該時(shí)間點(diǎn)之后自熱氣相脫氫的轉(zhuǎn)化率基本恒定，即在該情況下，轉(zhuǎn)化率基于最終轉(zhuǎn)化率波動(dòng)不超過(guò)1%。就本發(fā)明而言，將其后自熱氣相脫氫的轉(zhuǎn)化率基于最終轉(zhuǎn)化率波動(dòng)不超過(guò)1%的該時(shí)間點(diǎn)取作用于測(cè)量反應(yīng)氣體混合物在從最后催化活性區(qū)排出時(shí)的溫度升高的時(shí)間零點(diǎn)。
[0033]在優(yōu)選實(shí)施方案中，將用于測(cè)量反應(yīng)氣體混合物在從最后催化活性區(qū)排出時(shí)且在進(jìn)入換熱器之前的溫度升高的時(shí)間零點(diǎn)取作轉(zhuǎn)化率基于最終轉(zhuǎn)化率波動(dòng)不超過(guò)0.5%的時(shí)間點(diǎn)。
[0034]此外，將用于測(cè)量反應(yīng)氣體混合物在從最后催化活性區(qū)排出時(shí)且在進(jìn)入換熱器之前的溫度升高的時(shí)間零點(diǎn)取作轉(zhuǎn)化率基于最終轉(zhuǎn)化率波動(dòng)不超過(guò)0.2%的時(shí)間點(diǎn)。
[0035]可連續(xù)測(cè)定自熱氣相脫氫轉(zhuǎn)化率的方法是本領(lǐng)域技術(shù)人員所公知的。正如所已知的那樣，在化學(xué)反應(yīng)技術(shù)中，轉(zhuǎn)化率為在離開反應(yīng)器時(shí)通過(guò)化學(xué)反應(yīng)轉(zhuǎn)化成其他化學(xué)物質(zhì)的原料比例(參見(jiàn)Wikipedia)。該比例可以以本領(lǐng)域技術(shù)人員已知的方式使用已知的分析方法，尤其是借助在線氣相色譜法(GC)或傅里葉變換紅外光譜法(FTIR)連續(xù)測(cè)定。在微型GC的情況下，GC的響應(yīng)時(shí)間已知為20分鐘或約I分鐘。FTIR的響應(yīng)時(shí)間為30秒。
[0036]在優(yōu)選實(shí)施方案中，用于測(cè)定轉(zhuǎn)化率的較復(fù)雜的在線分析可被簡(jiǎn)單的溫度測(cè)量代替:
[0037]已發(fā)現(xiàn)在將單獨(dú)的催化活性區(qū)用于內(nèi)部區(qū)域A時(shí)，用于測(cè)量反應(yīng)氣體混合物的溫度升高的時(shí)間零點(diǎn)，即其后自熱氣相脫氫的轉(zhuǎn)化率基于最終轉(zhuǎn)化率波動(dòng)不超過(guò)1%的時(shí)間點(diǎn)對(duì)應(yīng)于如下時(shí)間點(diǎn):在該時(shí)間點(diǎn)之后，反應(yīng)氣體混合物的溫度在至少15分鐘的期間內(nèi)線性升高。因此，時(shí)間零點(diǎn)可通過(guò)簡(jiǎn)單測(cè)量反應(yīng)氣體混合物的溫度而確定。因此在優(yōu)選實(shí)施方案中，可省略用于測(cè)定轉(zhuǎn)化率的更為復(fù)雜的在線分析；此外，溫度測(cè)量的動(dòng)力學(xué)比濃度測(cè)量的動(dòng)力學(xué)更快。
[0038]在其中提供兩個(gè)或更多個(gè)彼此前后設(shè)置的催化活性區(qū)的實(shí)施方案的情況下，用于測(cè)量反應(yīng)氣體混合物在從最后催化活性區(qū)排出時(shí)的溫度升高的時(shí)間零點(diǎn)優(yōu)選作為其后在每種情況下在從各催化活性區(qū)排出時(shí)的溫度升高至比在從緊前一催化活性區(qū)排出時(shí)的溫度更高程度的時(shí)間點(diǎn)確定。
[0039]只要與上文所定義的起始時(shí)間(時(shí)間零點(diǎn))相比，所述反應(yīng)氣體混合物在從最后催化活性區(qū)排出時(shí)且進(jìn)入換熱器之前的溫度升高不超過(guò)上述值5K，就運(yùn)行生產(chǎn)模式。這意味著從生產(chǎn)模式至再生模式的切換可在任何的時(shí)間點(diǎn)進(jìn)行，只要反應(yīng)氣體混合物的溫度升高以上文所定義的方式不超過(guò)上文所定義的值。出于經(jīng)濟(jì)原因，優(yōu)選利用生產(chǎn)模式的最大持續(xù)時(shí)間，即運(yùn)行至非常接近溫度升高的上限。[0040]在有利的實(shí)施方案中，一旦反應(yīng)氣體混合物在從最后催化活性模式排出時(shí)且在進(jìn)入換熱器之前的溫度升高超過(guò)上文所定義的起始時(shí)間時(shí)的4K，則終止生產(chǎn)模式并將所述反應(yīng)器就切換至再生模式。
[0041]還有利的是一旦反應(yīng)氣體混合物在從出料管道排出時(shí)的溫度升高超過(guò)上文所定義的起始時(shí)間時(shí)的3K，則終止生產(chǎn)模式并將所述反應(yīng)器切換至再生模式。
[0042]如上所述，將起始時(shí)間(時(shí)間零點(diǎn))取作如下時(shí)間點(diǎn):在該時(shí)間點(diǎn)之后，自熱氣相脫氫的轉(zhuǎn)化率基于最終轉(zhuǎn)化率波動(dòng)不超過(guò)1%的時(shí)間點(diǎn)，優(yōu)選轉(zhuǎn)化率基于最終轉(zhuǎn)化率波動(dòng)不超過(guò)0.5%時(shí)的時(shí)間點(diǎn)，更優(yōu)選轉(zhuǎn)化率基于最終轉(zhuǎn)化率波動(dòng)不超過(guò)0.2%時(shí)的時(shí)間點(diǎn)。
[0043]在本發(fā)明的方法中，生產(chǎn)模式中的運(yùn)行時(shí)間如上文所定義受到限制；隨后，運(yùn)行切換至使用再生氣體的再生模式，所述再生氣體包含基于總重量為至少10重量％的高比例氧氣，且可使所述反應(yīng)器在較短的再生時(shí)間后可再次用于生產(chǎn)模式。
[0044]本發(fā)明的運(yùn)行模式可使得在每種情況下包括一個(gè)生產(chǎn)模式和一個(gè)再生模式的各運(yùn)行周期中，總運(yùn)行時(shí)間的不超過(guò)15%被再生模式占用。
[0045]生產(chǎn)模式的運(yùn)行時(shí)間通常為3小時(shí)或更長(zhǎng)。
[0046]優(yōu)選在每種情況下包括一個(gè)生產(chǎn)模式和一個(gè)再生模式的各運(yùn)行周期中，總運(yùn)行時(shí)間的不超過(guò)10%，更優(yōu)選不超過(guò)5%被再生模式占用。
[0047]本發(fā)明方法在由EP10196216.5已知的反應(yīng)器中進(jìn)行。這是呈圓柱體或棱柱體形式的反應(yīng)器，其中:
[0048]所述反應(yīng)器的內(nèi)部空間借助在反應(yīng)器縱向上設(shè)置的圓柱狀或棱柱狀氣密性套殼G分成下述部分:
[0049]-具有一個(gè)或多個(gè)催化活性區(qū)的內(nèi)部區(qū)域A，其中在每個(gè)催化活性區(qū)中提供由上下、左右及前后相互堆疊的整料組成的填充物且在每個(gè)催化活性區(qū)之前提供具有固定內(nèi)件的混合區(qū)，和
[0050]-與內(nèi)部區(qū)域A同軸設(shè)置的外部區(qū)域B，和
[0051]-在鄰近套殼G的反應(yīng)器一端處提供換熱器，
[0052]-具有一個(gè)或多個(gè)用于待脫氫的含烴氣流的進(jìn)料管道，
[0053]-具有一個(gè)或多個(gè)可獨(dú)立調(diào)節(jié)的用于使含氧氣流進(jìn)入每個(gè)混合區(qū)的進(jìn)料管道，其中每個(gè)進(jìn)料管道提供有一個(gè)或多個(gè)分配腔，和
[0054]-具有用于自熱氣相脫氫的反應(yīng)氣體混合物的出料管道，其中:
[0055]-為外部區(qū)域B提供在自熱氣相脫氫反應(yīng)條件下呈惰性的氣體，
[0056]-將待脫氫的含烴氣流經(jīng)由進(jìn)料管道引入換熱器中，并在所述換熱器中通過(guò)逆流地與所述反應(yīng)氣體混合物間接熱交換而加熱，并進(jìn)一步將其輸送至相對(duì)于所述換熱器的反應(yīng)器一端，在此偏轉(zhuǎn)，經(jīng)由均流器引入內(nèi)部區(qū)域A中并在混合區(qū)中與含氧氣流混合，此時(shí)在所述反應(yīng)器的內(nèi)部區(qū)域A中發(fā)生自熱氣相脫氫。
[0057]所述反應(yīng)器優(yōu)選構(gòu)造為基本臥式的圓柱體或棱柱體。
[0058]所述反應(yīng)器裝備有反應(yīng)器外壁(即承壓殼)，其不與介質(zhì)、不與含烴料流也不與含氧料流接觸。
[0059]在所述反應(yīng)器的縱向上存在將所述反應(yīng)器的內(nèi)部空間分成內(nèi)部區(qū)域A和與內(nèi)部區(qū)域A同心設(shè)置的外部區(qū)域B的圓柱狀或棱柱狀罩殼G。[0060]外部區(qū)域B提供有在自熱氣相脫氫反應(yīng)條件下呈惰性的氣體，即不直接參與自熱氣相脫氫反應(yīng)的氣體或氣體混合物，尤其是選自水、二氧化碳、氮?dú)夂拖∮袣怏w或其混合物的氣體。優(yōu)選使用蒸汽作為在自熱氣相脫氫反應(yīng)條件下呈惰性的氣體，因?yàn)檫@可容易地通過(guò)冷凝再次從所述反應(yīng)氣體混合物中分離除去。
[0061]優(yōu)選使在自熱氣相脫氫反應(yīng)條件下呈惰性的氣體作為具有比含烴氣流的質(zhì)量流量的低質(zhì)量流量的吹掃氣流通過(guò)內(nèi)部區(qū)域A，即基于含烴氣流的質(zhì)量流量為1/5-1/100的質(zhì)量流量，優(yōu)選1/10-1/50質(zhì)量流量(在基于內(nèi)部區(qū)域A中的壓力為2-50毫巴，優(yōu)選25-30毫巴的低表壓下)。
[0062]可有利地使吹掃氣流通過(guò)外部區(qū)域B，這包括經(jīng)由一個(gè)或多個(gè)位于所述反應(yīng)器一端處的進(jìn)料管道將其引入所述反應(yīng)器的外部區(qū)域B，并優(yōu)選經(jīng)由一個(gè)或多個(gè)連接管道將其通入位于所述反應(yīng)器的相對(duì)一端處的反應(yīng)器內(nèi)部區(qū)域A中，所述連接管道有利地設(shè)置成與用于待脫氫的含烴氣流的進(jìn)料管道呈不為90°的角。
[0063]優(yōu)選對(duì)所述一個(gè)或多個(gè)將吹掃氣流從外部區(qū)域B攜帶至內(nèi)部區(qū)域A中的連接管道進(jìn)行設(shè)置以避免反向流動(dòng)，例如通過(guò)具有螺旋形狀。用于使吹掃氣流從外部區(qū)域B進(jìn)入連接管道的入口應(yīng)優(yōu)選設(shè)置在所述反應(yīng)器外部區(qū)域B中盡可能高的點(diǎn)。
[0064]所述吹掃氣流連續(xù)吹掃反應(yīng)器的外部區(qū)域B，且使其不含反應(yīng)氣體混合物的組分。
[0065]使換熱器(尤其可為殼管式換熱器或板式換熱器)連接在套殼G的一端。在殼管式換熱器的情況下，對(duì)其與套殼G之間的連接加以設(shè)置以使得內(nèi)部區(qū)域A與所述殼管式換熱器的管的內(nèi)部空間連通。在板式換熱器的情況下，所述反應(yīng)器的內(nèi)部區(qū)域A與所述板式換熱器的板之間的間隙連通。
[0066]殼管式換熱器的管道之間或焊接在一起以形成板式換熱器的換熱板的兩塊板之間的中間空間經(jīng)由管道連接，所述管道導(dǎo)向與所述換熱器相對(duì)的反應(yīng)器一端，并在此偏轉(zhuǎn)至與所述換熱器相對(duì)的套殼G—端，因此所述反應(yīng)器的內(nèi)部區(qū)域以氣密方式與外部區(qū)域B隔開。
[0067]使含烴料流通過(guò)位于殼管式換熱器的管之間的中間空間，或者在板式換熱器的情況下通過(guò)位于形成換熱板的板之間的中間空間，借助逆流循環(huán)通過(guò)所述管或通過(guò)所述板式換熱器的板之間的間隙的工藝氣流加熱，導(dǎo)至所述反應(yīng)器的相對(duì)一端，在此偏轉(zhuǎn)并引入套殼的內(nèi)部區(qū)域A中。
[0068]所述自熱氣相脫氫在以整料形式存在的非均相催化劑上進(jìn)行。
[0069]左右、上下及前后相互堆疊以形成填充物的整料優(yōu)選包封在膨脹墊中或礦物纖維無(wú)紡布中并置于具有夾緊裝置的罩中。作為礦物纖維無(wú)紡布，優(yōu)選已知用于廢氣催化劑的無(wú)紡布,例如獲自3M?的lnteram?安裝墊。
[0070]將所述包封在膨脹墊中的整料置于套殼中，所述套殼優(yōu)選以絕熱方式，更優(yōu)選以疏松方式安裝在所述反應(yīng)器中，且優(yōu)選構(gòu)造為立方體。
[0071]所述構(gòu)造為立方體的套殼的側(cè)壁優(yōu)選可單獨(dú)卸下，從而可更換催化活性區(qū)中的全部填充物或填充物的單獨(dú)整料。
[0072]所述單獨(dú)整料以所需數(shù)量上下、左右及前后相互堆疊以填充催化活性區(qū)，從而形成填充物。
[0073]在每個(gè)填充物之前提供具有非催化活性的固定內(nèi)件的混合區(qū)。含烴氣流與含氧料流的混合在混合區(qū)中進(jìn)行，其中含氧氣流與含烴進(jìn)料流的混合在流動(dòng)方向上的第一混合區(qū)中進(jìn)行，且含氧氣流至仍待脫氫的含烴反應(yīng)氣體混合物中的中間引入在流動(dòng)方向上的各個(gè)隨后混合區(qū)中進(jìn)行。
[0074] 將含氧氣流經(jīng)由一個(gè)或多個(gè)進(jìn)料管道供入各個(gè)混合區(qū)中，其中每個(gè)進(jìn)料管道提供有一個(gè)或多個(gè)分配腔。在具有多個(gè)進(jìn)料管道的實(shí)施方案中，這些可優(yōu)選彼此獨(dú)立地調(diào)節(jié)。
[0075]可優(yōu)選將待脫氫的含烴氣流在兩個(gè)或更多個(gè)位置引入換熱器中，尤其是作為具有較高質(zhì)量流量的主料流和一股或多股具有比主料流更低的質(zhì)量流量的次料流。
[0076]為了加熱待脫氫的含烴氣流，除換熱器之外，還可提供一個(gè)或多個(gè)額外的加熱裝置。作為額外的加熱裝置，可離置于每個(gè)催化活性區(qū)之前的混合區(qū)的入口盡可能近地通過(guò)用于待脫氫的含烴氣流的進(jìn)料管道引入氫氣。
[0077]作為替代，含氧氣流的加熱也可通過(guò)將燃料，如氫氣或丁烷引入一個(gè)或所有用于含氧氣流的進(jìn)料管道而進(jìn)行，此時(shí)必須對(duì)所述含氧氣流中的燃料濃度加以限制以使其遠(yuǎn)低于爆炸下限。所述含氧氣流的進(jìn)料管道中的燃料濃度應(yīng)有利地能單獨(dú)設(shè)定。
[0078]本發(fā)明還提供了一種用于使用上述反應(yīng)器實(shí)施自熱氣相脫氫的裝置，其中優(yōu)選在反應(yīng)氣體混合物冷凝之后且在將所述反應(yīng)氣體混合物通入后處理裝置之前，對(duì)經(jīng)由出料管道離開所述反應(yīng)器的反應(yīng)氣體混合物提供儲(chǔ)罐。
[0079]在交替進(jìn)行的生產(chǎn)模式/再生模式情況下，有利地使緩沖容器(其也是現(xiàn)有技術(shù)所需的)為現(xiàn)有技術(shù)的2倍或3倍大以補(bǔ)償再生階段期間的短暫停工時(shí)間。以此方式可根據(jù)需要繼續(xù)連續(xù)運(yùn)行脫氫后的后處理。
[0080]本發(fā)明還提供了上述反應(yīng)器或上述裝置在實(shí)施自熱氣相脫氫的方法中的用途。
[0081]自熱氣相脫氫優(yōu)選為丙烷、丁烷、異丁烷、丁烯或乙苯的脫氫。
[0082]因此，本發(fā)明的方法可使得在單獨(dú)的反應(yīng)器中連續(xù)實(shí)施自熱氣相脫氫，且因此使用單一的催化劑裝料，而不必使裝置停車以再生催化劑。這對(duì)應(yīng)于對(duì)單獨(dú)反應(yīng)器計(jì)算為95%的可用性，與此相比現(xiàn)有技術(shù)為50%。因此，在兩個(gè)相同類型反應(yīng)器的交替運(yùn)行下，不會(huì)產(chǎn)生切換問(wèn)題，相應(yīng)地顯著簡(jiǎn)化了外圍設(shè)備。此外，放大生產(chǎn)也顯著廉價(jià)，這是因?yàn)榕c現(xiàn)有技術(shù)相比，不必使兩個(gè)反應(yīng)器同時(shí)變大。此外，還提高了脫氫催化劑的運(yùn)行壽命:由于用于生產(chǎn)模式的本發(fā)明運(yùn)行時(shí)間的限制，可避免催化劑上的深度沉積，由此改善了所述催化劑的再生性。
[0083]下文借助實(shí)施例和附圖闡述本發(fā)明。
實(shí)施例
[0084]首先在如圖4所示意的現(xiàn)有技術(shù)裝置中進(jìn)行丁烷的脫氫(對(duì)照實(shí)施例)，其次在具有如圖3所示意的具有單獨(dú)反應(yīng)器的裝置中進(jìn)行脫氫(本發(fā)明實(shí)施例)。
[0085]對(duì)所述反應(yīng)器提供672.87kg/h的具有200°C溫度和5巴(絕對(duì))壓力且具有如下組成的含烴氣流:
[0086]
【權(quán)利要求】
1.一種在呈圓柱體或棱柱體形式的反應(yīng)器(I)中在構(gòu)造為整料(4)的非均相催化劑上借助含氧氣流(3)自熱氣相脫氫含烴氣流(2)以獲得反應(yīng)氣體混合物并再生所述催化劑的方法，其中: -反應(yīng)器(I)的內(nèi)部空間借助在反應(yīng)器(I)縱向上設(shè)置的圓柱狀或棱柱狀氣密性套殼G分成下述部分: -具有一個(gè)或多個(gè)彼此前后設(shè)置的催化活性區(qū)(5)的內(nèi)部區(qū)域A，其中在每個(gè)催化活性區(qū)(5)中提供由上下、左右及前后相互堆疊的整料(4)組成的填充物且在每個(gè)催化活性區(qū)(5)之前提供具有固定內(nèi)件的混合區(qū)(6)，和 -與內(nèi)部區(qū)域A同軸設(shè)置的外部區(qū)域B，和 -在鄰近套殼G的反應(yīng)器一端處提供換熱器(12)， -具有一個(gè)或多個(gè)用于待脫氫的含烴氣流(2)的進(jìn)料管道(7)， -具有一個(gè)或多個(gè)用于使含氧氣流(3)進(jìn)入各混合區(qū)(6)的進(jìn)料管道(9)，其中各進(jìn)料管道(9)提供有一個(gè)或多個(gè)分配腔(10)，和 -具有 用于自熱氣相脫氫的反應(yīng)氣體混合物的出料管道(11)，其中: -為外部區(qū)域B提供在自熱氣相脫氫反應(yīng)條件下呈惰性的氣體， -將待脫氫的含烴氣流(2)經(jīng)由進(jìn)料管道(7)引入換熱器(12)中，在換熱器(12)中通過(guò)逆流地與所述反應(yīng)氣體混合物間接熱交換而加熱，并進(jìn)一步將其輸送至相對(duì)于換熱器(12)的反應(yīng)器一端，在此偏轉(zhuǎn)，經(jīng)由均流器⑶引入內(nèi)部區(qū)域A中并在混合區(qū)(6)中與含氧氣流(3)混合，此時(shí)在反應(yīng)器(I)的內(nèi)部區(qū)域A中發(fā)生自熱氣相脫氫，其中: -所述反應(yīng)器以自熱氣相脫氫的生產(chǎn)模式和再生模式交替運(yùn)行，其中: -運(yùn)行自熱氣相脫氫的生產(chǎn)模式，直至所述反應(yīng)氣體混合物在從流動(dòng)方向看的最后催化活性區(qū)(5)排出之后且進(jìn)入換熱器(12)之前的溫度升高基于其后轉(zhuǎn)化率基于最終轉(zhuǎn)化率波動(dòng)不超過(guò)1%的時(shí)間點(diǎn)不超過(guò)5K,此時(shí): -在引入惰性再生氣體下將所述反應(yīng)器轉(zhuǎn)換至再生模式，所述再生氣體包含基于再生氣體總重量為至少10重量％的氧氣。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中其后轉(zhuǎn)化率基于最終轉(zhuǎn)化率波動(dòng)不超過(guò)1%的時(shí)間點(diǎn)確定為其后反應(yīng)氣體混合物的溫度升高在從流動(dòng)方向看為最后的催化活性區(qū)(5)中排出之后且在進(jìn)入換熱器(12)之前在15分鐘期間內(nèi)線性升高的時(shí)間點(diǎn)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2的方法，其中反應(yīng)器(I)具有兩個(gè)或更多個(gè)彼此前后設(shè)置的催化活性區(qū)(5)，且其后轉(zhuǎn)化率基于最終轉(zhuǎn)化率波動(dòng)不超過(guò)1%的時(shí)間點(diǎn)確定為其后反應(yīng)氣體混合物的溫度升高在從各催化活性區(qū)(5)排出時(shí)升高至比在從緊前一催化活性區(qū)(5)排出時(shí)的溫度升高更高的程度的時(shí)間點(diǎn)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1-3中任一項(xiàng)的方法，其中運(yùn)行自熱氣相脫氫的生產(chǎn)模式，直至反應(yīng)氣體混合物的溫度升高基于其后轉(zhuǎn)化率基于最終轉(zhuǎn)化率波動(dòng)不超過(guò)1%的時(shí)間點(diǎn)不超過(guò)4K。
5.根據(jù)權(quán)利要求4的方法，其中運(yùn)行自熱氣相脫氫的生產(chǎn)模式，直至反應(yīng)氣體混合物的溫度升高基于其后轉(zhuǎn)化率基于最終轉(zhuǎn)化率波動(dòng)不超過(guò)1%的時(shí)間點(diǎn)不超過(guò)3Κ。
6.根據(jù)權(quán)利要求1-5中任一項(xiàng)的方法，其中反應(yīng)混合物的溫度升高基于其后轉(zhuǎn)化率基于最終轉(zhuǎn)化率波動(dòng)不超過(guò)0.5%的時(shí)間點(diǎn)。
7.根據(jù)權(quán)利要求6的方法，其中反應(yīng)氣體混合物在后者從出料管道(11)排出時(shí)的溫度升高基于其后轉(zhuǎn)化率基于最終轉(zhuǎn)化率波動(dòng)不超過(guò)0.2%的時(shí)間點(diǎn)。
8.根據(jù)權(quán)利要求1-7中任一項(xiàng)的方法,其中在每種情況下包括一個(gè)生產(chǎn)模式和一個(gè)再生模式的每個(gè)運(yùn)行周期中，總運(yùn)行時(shí)間的不超過(guò)15%被再生模式占用。
9.根據(jù)權(quán)利要求8的方法,其中在每種情 況下包括一個(gè)生產(chǎn)模式和一個(gè)再生模式的每個(gè)運(yùn)行周期中，總運(yùn)行時(shí)間的不超過(guò)10%，優(yōu)選不超過(guò)5%被再生模式占用。
10.根據(jù)權(quán)利要求1-9中任一項(xiàng)的方法，其中將待脫氫的含烴氣流(2)在兩個(gè)或更多個(gè)位置優(yōu)選作為具有較高質(zhì)量流量的主料流和一股或多股具有比主料流更低的質(zhì)量流量的次料流引入換熱器(12)中。
11.根據(jù)權(quán)利要求1-10中任一項(xiàng)的方法，其中除換熱器(12)之外，為待脫氫的含烴氣流(2)提供一個(gè)或多個(gè)額外的加熱裝置。
12.根據(jù)權(quán)利要求1-11中任一項(xiàng)的方法，其中在內(nèi)部區(qū)域A中提供兩個(gè)或更多個(gè)各自具有由上下、左右及前后相互堆疊的整料(4)組成的填充物的催化活性區(qū)(5)，其中: -同一催化活性區(qū)(5)內(nèi)的整料(4)優(yōu)選各自具有不同的催化活性和/或 -所述兩個(gè)或更多個(gè)催化活性區(qū)(5)各自具有不同的催化活性。
13.根據(jù)權(quán)利要求1-12中任一項(xiàng)的方法，其中套殼G構(gòu)造為棱柱體，且構(gòu)造為棱柱體的套殼G的側(cè)壁以使得能單獨(dú)卸下的方式設(shè)置，從而使得可替換催化活性區(qū)(5)的全部填充物或填充物的單獨(dú)整料(4)。
14.根據(jù)權(quán)利要求1-13中任一項(xiàng)的方法，其中為經(jīng)由出料管道(11)離開反應(yīng)器(I)的反應(yīng)氣體混合物提供儲(chǔ)罐，優(yōu)選在所述反應(yīng)氣體混合物冷凝之后且在將所述反應(yīng)氣體混合物通入后處理裝置之前。
15.根據(jù)權(quán)利要求1-14中任一項(xiàng)的方法，其中自熱氣相脫氫為丙烷、丁烷、異丁烷、丁烯或乙苯的脫氫。
【文檔編號(hào)】B01J19/24GK103958048SQ201280036091
【公開日】2014年7月30日 申請(qǐng)日期:2012年8月1日 優(yōu)先權(quán)日:2011年8月2日
【發(fā)明者】G·奧爾貝特, U·韋格勒, G·科利歐斯, A·科斯托瓦 申請(qǐng)人:巴斯夫歐洲公司