包括补充燃料的燃烧的化学方法和系统技术方案

根据本发明专利技术所公开的一个或多个实施例，用于加工化学流的方法可包括在包括反应器部分和催化剂加工部分的反应器系统的反应器部分中使进料流与催化剂接触。使所述进料流与所述催化剂接触可引起形成流出物的反应。所述方法可包括将所述流出物流与所述催化剂分离、将所述催化剂传递到所述催化剂加工部分，和在所述催化剂加工部分中加工所述催化剂。加工所述催化剂可包括将所述催化剂传递到燃烧器，在所述燃烧器中燃烧补充燃料流以加热所述催化剂，和用含氧气体处理经过加热的催化剂。所述补充燃料流可包括至少1mol％的一种或多种烃，并且所述燃烧器中的催化剂与烃的重量比可为至少300∶1。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】包括补充燃料的燃烧的化学方法和系统相关申请的交叉引用本申请要求2018年7月5日提交的美国临时专利申请序列号62/694,196的优先权，其全部公开内容以引用的方式并入本文中。
本公开大体上涉及化学加工系统和其操作，并且更具体地涉及其中加工催化剂包括燃烧补充燃料流的方法。
技术介绍
轻质烯烃可用作生产许多类型的物品和材料的基础材料。举例来说，乙烯可用于制造聚乙烯、氯化乙烯或环氧乙烷。这类产物可用于产品包装、建筑、纺织品等。因此，工业上需要轻质烯烃，如乙烯、丙烯和丁烯。取决于给定的化学进料流，如来自原油精炼操作的产物流，轻质烯烃可通过不同的反应工艺生产。许多轻质烯烃可通过各种催化方法来生产，如通过催化脱氢，例如在所述催化脱氢中使进料流与促进进料流转化成轻质烯烃的流化催化剂接触。
技术实现思路
持续需要用于加工化学流以生产轻质烯烃或其它化学产物的反应器系统的改进方法。特别地，所述方法可包括用于通过补充燃料源的燃烧来加热催化剂的改进方法。许多用于加工化学流以生产轻质烯烃和其它化学物质的反应器系统都利用相对较热的催化剂，如那些加热到高于350℃的温度的催化剂。催化剂可循环通过流化反应器系统，如通过反应器部分(在其中制造化学产物)并且通过催化剂加工部分(在其中加工催化剂，如但不限于除去焦炭、加热催化剂、使催化剂再活化、其它催化剂加工操作或这些的组合)。在吸热流化反应器系统中，反应器系统包括用于驱动所述方法的热源。举例来说，在流化催化裂化(“FCC”)反应中，由反应产生并且沉积在催化剂上的焦炭可在催化剂加工部分的燃烧器中燃烧，以提供大部分热量来驱动反应工艺。然而，一些用于生产轻质烯烃的反应工艺为吸热的，并且需要向系统中进行热量输入以传播催化反应并且提供系统中的其它热量需求。催化剂上的焦炭沉积物可在催化剂加工期间燃烧，但是通过焦炭沉积物燃烧提供的热量可能不足以传播吸热反应。可在催化剂再生期间引入补充燃料以增加向反应系统中进行的热量输入。举例来说，作为另一个非限制性实施例，在流化催化脱氢(FCDh)反应器系统中，可将补充燃料添加到燃烧器中来为吸热反应和反应中的相对少量焦炭的燃烧提供热量。由于甲烷可负担的成本以及其在相对较高的温度(如在操作期间催化剂的那些温度(例如，高于650℃的温度))下的能源效率，补充燃料可包括显著比例的甲烷和/或其它烃。然而，主要包括甲烷和其它烃(例如，大于或等于50mol％甲烷和其它烃)的补充燃料在催化剂加工期间的燃烧可能导致催化剂(例如包括铂、镓或两者的催化剂)活性降低。催化剂活性降低可能降低催化剂可达到的转化率。在利用主要包括甲烷和其它烃的补充燃料的一些流化反应器系统中，可通过增加反应器系统中催化剂的量或增加催化剂中活性金属，如铂、镓或两者的量来维持反应器系统的生产率。然而，增加反应器系统中活性金属，如铂、镓或两者的量可能增加反应器系统的操作成本。因此，持续需要一种反应器系统和工艺，其通过降低催化剂的失活来增加化学进料转化率。特别地，持续需要一种反应器系统和方法，其包括燃烧补充燃料并且在催化剂再活化之前的燃烧工艺期间降低催化剂的失活程度，从而提高催化剂活性。根据一个或多个实施例，本公开针对一种方法和反应器系统，其包括在燃烧器中燃烧具有一种或多种烃(例如，甲烷、天然气等)的补充燃料流以加热催化剂。在补充燃料流的燃烧期间，燃烧器中的催化剂与烃的重量比可为至少300∶1。在燃烧之后，可对催化剂进行氧处理，其包括将催化剂暴露于含氧气体中持续足以使催化剂反应的时间。令人惊讶并且出乎意料地发现，与在相同操作条件下(包括在燃烧之后相同的氧处理)以小于300∶1的补充燃料中的催化剂与烃的重量比操作燃烧器相比，以相对较高的补充燃料流中的催化剂与烃的重量比(例如，大于或等于300∶1)操作燃烧器可引起催化剂的催化剂脱氢活性更大和反应器系统的转化率增加。另外，与当燃烧器中的催化剂与烃的重量比相对较低(例如，≤300∶1)时实现相同目标转化率所需的催化剂总库存相比，以相对较高的补充燃料流中的催化剂与烃的重量比(例如，≥300∶1)操作燃烧器可产生具有更长催化剂使用寿命的催化剂，并且可使得目标转化率能够以反应器系统中较少的催化剂总库存实现。在一些实施例中，与以较低的燃烧器中的催化剂与烃的重量比操作的反应器系统相比，以相对较高的催化剂与烃的重量比(例如，≥300∶1)操作燃烧器可使得反应器系统能够以催化剂上的较少活性金属如铂、镓或两者或者更老化的催化剂操作。根据本公开的一个或多个方面，一种用于使进料流脱氢以生产一种或多种烯烃产物的方法可包括在反应器系统的反应器部分中使进料流与催化剂接触。反应器系统可包括具有反应器部分和催化剂加工部分的流化催化脱氢反应器系统。催化剂可包括铂、镓或两者。进料流与催化剂的接触可引起形成包含一种或多种烯烃产物的流出物流的反应。方法可另外包括将流出物流的至少一部分与催化剂分离、将催化剂传递到反应器系统的催化剂加工部分，和在反应器系统的催化剂加工部分中加工催化剂。加工催化剂可包括将催化剂传递到催化剂加工部分的燃烧器，在燃烧器中燃烧补充燃料流以加热催化剂，和用含氧气体处理经过加热的催化剂(氧处理)以生产再活化的催化剂。补充燃料流可包括至少1mol％的一种或多种烃，并且燃烧器中的催化剂与一种或多种烃的重量比可为至少300∶1。方法可另外包括将再活化的催化剂从催化剂加工部分传递到反应器系统的反应器部分。应理解，前述
技术实现思路
和以下具体实施方式两者呈现本技术的实施例，并且旨在提供用于理解如所要求保护的技术的本质和特征的综述或框架。包括附图以提供对技术的另外理解，并且所述附图被并入本说明书中并且构成本说明书的一部分。图式说明各种实施例，并且连同描述一起用以解释技术的原理和操作。另外，图式和描述意味着仅为说明性的，并且并不旨在以任何方式限制权利要求书的范围。本文公开的技术的额外特征和优点将在下文具体实施方式中阐述，并且将部分地由本领域的技术人员从所述描述而容易地显而易见或通过实践如本文所述的技术(包括下文具体实施方式、权利要求书以及附图)而认识到。附图说明以下对本公开的具体实施例的详细描述在结合以下图式阅读时可最佳地理解，其中相似的结构用相似的附图标记指示，并且其中：图1示意性地描绘根据本文所述的一个或多个实施例的反应器系统；图2示意性地描绘根据本文所述的一个或多个实施例的反应器系统流程图；图3示意性地描绘根据本文所述的一个或多个实施例的另一个反应器系统流程图；图4示意性地描绘根据本文所述的一个或多个实施例的又一个反应器系统流程图；和图5示意性地描绘根据本文所述的一个或多个实施例的对于其中补充燃料流包括甲烷和/或氢的流化催化脱氢反应器系统的丙烷转化率(y轴)作为燃烧器中的催化剂与甲烷的重量比(x轴)的函数的曲线图。应理解，图式在本质上为示意性的，并且不包括本领域中通常采用的反应器系统的一些部件，如但不限于温度变送器、压力变送器、流量计、泵、阀等。已知这些部件在所公开的本专利技术的实施例的精神本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于使进料流脱氢以生产一种或多种烯烃产物的方法，所述方法包含：/n在反应器系统的反应器部分中使所述进料流与催化剂接触，其中：/n所述反应器系统包含具有反应器部分和催化剂加工部分的流化催化脱氢反应器系统；/n所述催化剂包含铂、镓或两者；并且/n所述进料流与所述催化剂的所述接触引起形成包含所述一种或多种烯烃产物的流出物流的反应；/n将所述流出物流的至少一部分与所述催化剂分离；/n将所述催化剂传递到所述反应器系统的所述催化剂加工部分；/n在所述反应器系统的所述催化剂加工部分中加工所述催化剂，其中加工所述催化剂包含：/n将所述催化剂传递到所述催化剂加工部分的燃烧器；/n在所述燃烧器中燃烧补充燃料流以加热所述催化剂，其中所述补充燃料流包含至少1mol％的一种或多种烃，并且所述燃烧器中的所述催化剂与所述一种或多种烃的重量比为至少300∶1；/n用含氧气体处理经过加热的催化剂以生产再活化的催化剂；和/n将所述再活化的催化剂从所述催化剂加工部分传递到所述反应器系统的所述反应器部分。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20180705 US 62/6941961.一种用于使进料流脱氢以生产一种或多种烯烃产物的方法，所述方法包含：
在反应器系统的反应器部分中使所述进料流与催化剂接触，其中：
所述反应器系统包含具有反应器部分和催化剂加工部分的流化催化脱氢反应器系统；
所述催化剂包含铂、镓或两者；并且
所述进料流与所述催化剂的所述接触引起形成包含所述一种或多种烯烃产物的流出物流的反应；
将所述流出物流的至少一部分与所述催化剂分离；
将所述催化剂传递到所述反应器系统的所述催化剂加工部分；
在所述反应器系统的所述催化剂加工部分中加工所述催化剂，其中加工所述催化剂包含：
将所述催化剂传递到所述催化剂加工部分的燃烧器；
在所述燃烧器中燃烧补充燃料流以加热所述催化剂，其中所述补充燃料流包含至少1mol％的一种或多种烃，并且所述燃烧器中的所述催化剂与所述一种或多种烃的重量比为至少300∶1；
用含氧气体处理经过加热的催化剂以生产再活化的催化剂；和
将所述再活化的催化剂从所述催化剂加工部分传递到所述反应器系统的所述反应器部分。


2.根据权利要求1所述的方法，其中所述一种或多种烃选自甲烷、乙烷、丙烷、正丁烷、异丁烷、乙烯、丙烯、1-丁烯、2-丁烯、异丁烯、戊烯、苯、甲苯、二甲苯、天然气或其组合。


3.根据权利要求1或2所述的方法，其中所述补充燃料流包含工艺流，所述工艺流包含一种或多种烃。


4.根据权利要求3所述的方法，其中所述工艺流为从所述反应器系统再循环的废气流或来自另一...

【专利技术属性】
技术研发人员：M·T·普雷兹，王杭耀，骆林，
申请(专利权)人：陶氏环球技术有限责任公司，
类型：发明
国别省市：美国;US