用于实施自热气相脱氢的连续方法技术

本发明专利技术涉及一种在呈圆柱体或棱柱体形式的反应器(1)中在构造为整料(4)的非均相催化剂存在下用含氧气流(3)自热气相脱氢含烃气流(2)以获得反应气体混合物并再生所述催化剂的方法，其中：-借助在反应器(1)纵向上设置的圆柱状或棱柱状气密性套壳G将反应器(1)的内部空间分成下述部分：-内部区域A，和-与内部区域A同轴设置的外部区域B，其特征在于所述反应器以自热气相脱氢的生产模式和再生模式交替运行，其中：-运行自热气相脱氢的生产模式，直至反应气体混合物在其从出料管道(11)中排出时的温度升高基于其后转化率基于最终转化率波动不超过1%的时间点不超过5K，此时-在提供惰性再生气体下将所述反应器转换至再生模式，所述再生气体包含基于该再生气体总重量为至少10重量%氧气。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于实施自热气相脱氢的连续方法本专利技术涉及一种自热气相脱氢含烃气流和再生构造为整料的催化剂的连续方法以及所述方法的用途。陶瓷或金属整料已经被确定为用于移动和固定废气净化中贵金属催化剂的催化剂载体。通道提供对气流的低流动阻力且同时允许对用于气相反应介质的催化剂外表面的均匀可及性。与其中颗粒周围流动中的许多偏转导致大的压降且催化剂表面不可均匀利用的无序床相比，这是有利的。对于在高温下绝热进行反应且具有高体积流动的催化方法，整料的使用通常是有利的。在化学生产工程中，这些特征尤其适用于在400-700℃的温度范围内进行的脱氢反应。催化剂技术的进步使得脱氢氢气可在烃存在下选择性燃烧，例如如US7,034,195所述。该运行模式被称作自热脱氢且允许直接加热脱氢反应器，从而省略用于间接预热和中间加热反应混合物的复杂装置。该方法例如描述于US2008/0119673中。然而，该方法具有严重的缺点，即脱氢在呈丸粒形式的非均相催化剂上进行：丸粒床的高流动阻力需要大的反应器横截面和相应的低流速，以限制催化活性床中的压降。该缺点由用于引入并分配氧气的非常复杂的装置弥补，这部分抵消了自热脱氢的优点。非在先公开文献的欧洲专利申请EP09177649.2公开了使用构造为整料的非均相催化剂自热气相脱氢烃的反应器和方法，这确保了在高的反应温度下，常常在约400-700℃的范围内对可燃性反应介质的控制，以及尤其是在装备反应器时或在更换催化剂的情况下，整料的简单易及性和处理性。EP09177649.2提供了一种用于在构造为整料的非均相催化剂上借助含氧气流实施含烃气流的自热气相脱氢以获得反应气体混合物的呈基本卧式圆柱体形式的反应器，其中：-所述反应器的内部空间借助在反应器纵向上设置且在周向上为气密性的并且在两个端面处开口的可拆卸圆柱状或棱柱状套壳G分成下述部分：-具有一个或多个催化活性区的内部区域A，其中在每个催化活性区中提供由上下、左右及前后相互堆叠的整料组成的填充物且在每个催化活性区之前提供具有固定内件的混合区，和-与内部区域A同轴设置的外部区域B，-具有一个或多个用于使待脱氢的含烃气流进入外部区域B中的进料管道，待脱氢的烃料流在反应器一端偏转并经由均流器引入内部区域A中，-具有一个或多个可独立调节的进料管道，其中各进料管道提供有一个或多个用于使含氧气流进入各混合区的分配腔，和-在反应器的相同端具有用于自热气相脱氢的反应混合物的出料管道，其作为用于待脱氢的含烃料流的进料管道。在设置有用于自热气相脱氢的反应气体混合物的出料管道的反应器一端，有利地提供壳管式换热器，所述换热器具有使自热气相脱氢的反应气体混合物从中通过的管束，以及使待脱氢的含烃气流与自热气相脱氢的反应混合物呈逆流地从中通过的管之间的中间空间。然而，EP10196216.5描述了一种用于自热气相脱氢的改良反应器，其具有安全优点且还解决了壳管式换热器的密封问题。用于自热气相脱氢的已知反应器在提供两个相同类型的反应器下运行，其中第一反应器以自热气相脱氢的功能模式运行直至催化剂的活性降至必须再生的程度，此时将所述反应器切换至再生模式并将相同类型的第二反应器切换至自热气相脱氢的生产模式。用于自热气相脱氢的装置通常产生数量级通常为150000-200000公吨/年的非常大的产物料流，在脱氢后将其通入另一工艺步骤，即尤其是后处理和/或反应步骤。这些工艺步骤必须连续运行，因为在大的质量流量情况下重新启动或改变装料太复杂。此外，在使用生产模式和再生模式交替运行的两个反应器的现有技术运行模式的情况下，为了在所述两个运行模式之间切换，工业装置中就资金成本、安全性、工作时间等的支出高。由于必须使两个反应器适当变大以实现容量的提高，因此放大复杂。此外，在使用生产模式和再生模式交替运行的两个反应器的现有技术运行模式中，通常必须使用缓冲容器以补偿切换时间。因此，本专利技术的目的是提供一种不具有上述缺点的自热气相脱氢的连续方法。该目的通过一种在呈圆柱体或棱柱体形式的反应器中在构造为整料的非均相催化剂上借助含氧气流使含烃气流自热气相脱氢以获得反应气体混合物并再生所述催化剂的连续方法实现，其中：-所述反应器的内部空间借助在反应器纵向上设置的圆柱状或棱柱状气密性套壳G分成下述部分：-具有一个或多个催化活性区的内部区域A，其中在每个催化活性区中提供由上下、左右及前后相互堆叠的整料组成的填充物且在每个催化活性区之前提供具有固定内件的混合区，和-与内部区域A同轴设置的外部区域B，和-在邻近套壳G的反应器一端处提供换热器，-具有一个或多个用于待脱氢的含烃气流的进料管道，-具有一个或多个用于使含氧气流进入每个混合区的进料管道，其中每个进料管道提供有一个或多个分配腔，和-具有用于自热气相脱氢的反应气体混合物的出料管道，其中：-为外部区域B提供在自热气相脱氢反应条件下呈惰性的气体，-将待脱氢的含烃气流经由进料管道引入换热器中，并在所述换热器中通过逆流地与反应气体混合物间接热交换而加热，并进一步将其输送至相对于所述换热器的反应器一端，在此偏转，经由均流器引入内部区域A中并在混合区与含氧气流混合，此时在所述反应器的内部区域A中发生自热气相脱氢，其中所述反应器以自热气相脱氢的生产模式和再生模式交替运行，其中:-运行自热气相脱氢的生产模式直至所述反应气体混合物在从最后催化活性区排出之后且在进入换热器之前的温度升高基于如下时间点不超过5K：在该时间点之后的转化率波动基于最终转化率不超过1%，此时：-在引入惰性再生气体下将所述反应器切换至再生模式，所述再生气体包含基于再生气体总重量为至少10重量%的氧气。随着自热气相脱氢的运行时间增加，脱氢催化剂的活性降低，结果使得反应气体混合物在从反应器排出时变得更热。本专利技术使用在从最后催化活性区排出时且在进入换热器之前的温度升高作为由生产模式切换至再生模式的信号：为此，以本领域技术人员所已知的方式，例如借助热电偶连续测量反应气体混合物的温度，并与时间零点时的温度测量值比较。此处，时间零点如下确定：在生产模式开始时，在起动阶段期间温度通常首先波动直至建立拟稳态，其后温度梯度然后相对于时间以约0-2开尔文/小时线性升高。其后建立温度梯度随时间基本上线性升高的拟稳态运行状态的该时间点对应于如下时间点：在该时间点之后自热气相脱氢的转化率基本恒定，即在该情况下，转化率基于最终转化率波动不超过1%。就本专利技术而言，将其后自热气相脱氢的转化率基于最终转化率波动不超过1%的该时间点取作用于测量反应气体混合物在从最后催化活性区排出时的温度升高的时间零点。在优选实施方案中，将用于测量反应气体混合物在从最后催化活性区排出时且在进入换热器之前的温度升高的时间零点取作转化率基于最终转化率波动不超过0.5%的时间点。此外，将用于测量反应气体混合物在从最后催化活性区排出时且在进入换热器之前的温度升高的时间零点取作转化率基于最终转化率波动不超过0.2%的时间点。可连续测定自热气相脱氢转化率的方法是本领域技术人员所公知的。正如所已知的那样，在化学反应技术中，转化率为在离开反应器时通过化学反应转化成其他化学物质的原料比例(参见Wikipedia)。该比例可以以本领域技术人员已知的方式使用已知的分析方法，尤其是借助在线气相色谱法(本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种在呈圆柱体或棱柱体形式的反应器(1)中在构造为整料(4)的非均相催化剂上借助含氧气流(3)自热气相脱氢含烃气流(2)以获得反应气体混合物并再生所述催化剂的方法，其中：‑反应器(1)的内部空间借助在反应器(1)纵向上设置的圆柱状或棱柱状气密性套壳G分成下述部分：‑具有一个或多个彼此前后设置的催化活性区(5)的内部区域A，其中在每个催化活性区(5)中提供由上下、左右及前后相互堆叠的整料(4)组成的填充物且在每个催化活性区(5)之前提供具有固定内件的混合区(6)，和‑与内部区域A同轴设置的外部区域B，和‑在邻近套壳G的反应器一端处提供换热器(12)，‑具有一个或多个用于待脱氢的含烃气流(2)的进料管道(7)，‑具有一个或多个用于使含氧气流(3)进入各混合区(6)的进料管道(9)，其中各进料管道(9)提供有一个或多个分配腔(10)，和‑具有用于自热气相脱氢的反应气体混合物的出料管道(11)，其中：‑为外部区域B提供在自热气相脱氢反应条件下呈惰性的气体，‑将待脱氢的含烃气流(2)经由进料管道(7)引入换热器(12)中，在换热器(12)中通过逆流地与所述反应气体混合物间接热交换而加热，并进一步将其输送至相对于换热器(12)的反应器一端，在此偏转，经由均流器(8)引入内部区域A中并在混合区(6)中与含氧气流(3)混合，此时在反应器(1)的内部区域A中发生自热气相脱氢，其中：‑所述反应器以自热气相脱氢的生产模式和再生模式交替运行，其中：‑运行自热气相脱氢的生产模式，直至所述反应气体混合物在从流动方向看的最后催化活性区(5)排出之后且进入换热器(12)之前的温度升高基于其后转化率基于最终转化率波动不超过1%的时间点不超过5K，此时：‑在引入惰性再生气体下将所述反应器转换至再生模式，所述再生气体包含基于再生气体总重量为至少10重量%的氧气。...

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2011.08.02 EP 11176328.01.一种在呈圆柱体或棱柱体形式的反应器(1)中在构造为整料(4)的非均相催化剂上借助含氧气流(3)自热气相脱氢含烃气流(2)以获得反应气体混合物并再生所述催化剂的方法，其中：-反应器(1)的内部空间借助在反应器(1)纵向上设置的圆柱状或棱柱状气密性套壳G分成下述部分：-具有一个或多个彼此前后设置的催化活性区(5)的内部区域A，其中在每个催化活性区(5)中提供由上下、左右及前后相互堆叠的整料(4)组成的填充物且在每个催化活性区(5)之前提供具有固定内件的混合区(6)，和-与内部区域A同轴设置的外部区域B，和-在邻近套壳G的反应器一端处提供换热器(12)，-具有一个或多个用于待脱氢的含烃气流(2)的进料管道(7)，-具有一个或多个用于使含氧气流(3)进入各混合区(6)的进料管道(9)，其中各进料管道(9)提供有一个或多个分配腔(10)，和-具有用于自热气相脱氢的反应气体混合物的出料管道(11)，其中：-为外部区域B提供在自热气相脱氢反应条件下呈惰性的气体，和-将待脱氢的含烃气流(2)经由进料管道(7)引入换热器(12)中，在换热器(12)中通过逆流地与所述反应气体混合物间接热交换而加热，并进一步将其输送至相对于换热器(12)的反应器一端，在此偏转，经由均流器(8)引入内部区域A中并在混合区(6)中与含氧气流(3)混合，此时在反应器(1)的内部区域A中发生自热气相脱氢，其中：-所述反应器以自热气相脱氢的生产模式和再生模式交替运行，其中：-运行自热气相脱氢的生产模式，只要反应气体混合物在从流动方向看的最后催化活性区(5)排出之后且进入换热器(12)之前的温度升高基于如下时间点不超过5K，在该时间点之后：-当使用单独的催化活性区(5)时，反应气体混合物在从所述单独的催化活性区(5)中排出之后且在进入换热器(12)之前的温度升高在至少15分钟的期间内线性升高；或者-当使用两个或更多个彼此前后设置的催化活性区(5)时，反应气体混合物在从各催化活性区(5)中排出时的温度升高比在从紧前一催化活性区(5)中排出时的温度升高升高至更高的程度；此时-在引入惰性再生气体下将所述反应器转换至再生模式，所述再生气体包含基于再生气体总重量为至少10重量％的氧气。2.根据权利要求1的方法，其中一旦反应气体混合物在从最后催化活性区(5)中排出时且在进入换热器(12)之前的温度升高基于权利要求1所定义的时间点超过4K，则终止自热气相脱氢的生产模式并将反应器(1)切换至再生模式。3.根据权利要求1的方法，其中一旦反应气体混合物在从最后催化活性区(5)中排出时且在进入换热器(12)之前的温度升高基于权利要求1所定义的时间点超过3K，则终止自热气相脱氢的生产模式并将反应器(1)切换至再生模式。4.根据权利要求...

【专利技术属性】
技术研发人员：G·奥尔贝特，U·韦格勒，G·科利欧斯，A·科斯托瓦，
申请(专利权)人：巴斯夫欧洲公司，
类型：发明
国别省市：德国;DE