乙烷的氧化脱氢（ODH）制造技术

提供用于乙烷氧化脱氢的方法和相关的反应系统。具体地，提供了一种方法，所述方法包含将包含乙烷和氧气的进料气体供应到多管固定床反应器，使所述乙烷和所述氧气在氧化脱氢催化剂存在下反应，以得到包含乙烯的反应器流出物；以与所述进料气体的流动呈逆流的流动模式向所述反应器的内部壳体空间的上游区域供应冷却剂；从所述上游区域抽出所述冷却剂，并且将从所述上游区域抽出的冷却剂的至少一部分以与所述进料气体的流动呈并流的流动模式供应到所述下游区域。

Oxidative Dehydrogenation of Ethane (ODH)

Methods and related reaction systems for oxidative dehydrogenation of ethane are provided. Specifically, a method is provided that includes supplying feed gas containing ethane and oxygen to a multi-tube fixed bed reactor to react the ethane and the oxygen in the presence of an oxidative dehydrogenation catalyst to obtain a reactor effluent containing ethylene; and converging the feed gas flow in a countercurrent flow mode to the inner shell space of the reactor. Coolant is supplied in the swimming area; the coolant is extracted from the upstream area, and at least part of the coolant extracted from the upstream area is supplied to the downstream area in a flow pattern in parallel with the flow of the feed gas.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】乙烷的氧化脱氢(ODH)
本专利技术涉及用于乙烷的氧化脱氢的方法。
技术介绍
已知在氧化脱氢(氧化脱氢；ODH)方法中氧化脱氢乙烷，从而产生乙烯。乙烷ODH方法的实例例如公开于US7091377、WO2003064035、US20040147393、WO2010096909和US20100256432。乙烷的氧化脱氢将乙烷转化为乙烯。在此方法中，乙烷与氧气在ODH催化剂存在下反应，以产生主要包含乙烯连同未反应的反应物(如乙烷和氧气)，和通常其它气体和/或副产物(如一氧化碳、二氧化碳、水)的产物流。一般来说，ODH方法中乙烯的产率因乙烷和乙烯的不期望的燃烧反应而降低，这两者都是高度放热的并生成二氧化碳和/或一氧化碳。通常在这类放热过程中的情况下，重要的是将反应温度控制在一定范围内以维持有效和安全的设备操作，并且还延长催化剂的寿命并抑制不期望的副反应。众所周知，多管道固定床反应器可用于进行这类放热反应，其中反应器采用容纳催化剂微粒的固定床的多个管道和壳体，在所述壳体中容纳有管道，冷却剂循环通过所述管道以便于移除反应热。通常，期望在反应器的冷却剂侧维持等温条件。这通常通过使用沸腾介质(例如水/蒸汽、煤油)作为冷却剂来实现(其中以在较高温度下进入壳体的冷却剂为代价将低温进入的进料气体预热至反应温度)，或通过循环冷却剂来实现，所述冷却剂以足够高的循环速率与通过管道的反应物的流动呈逆流流动，以便快速移除热量。然而，用于放热反应中的固定床反应器可具有在反应器的各个区域中形成一个或多个“热点”的倾向。为了避免催化剂床中所谓的“热点”(局部温度峰值)的不期望的形成，一种通常提出的解决方案是减小管道的直径以增加每单位体积的催化剂的热量传递速率。然而，这通常增加了与构建反应器相关的成本，并且还增加了将催化剂装载到管道中和卸载催化剂所需的时间。类似地，它还可在某种程度上限制可使用的催化剂的尺寸/形状。同样地，如果管道的长度显著增加，则反应器两端的压降也会不合需要地增加。另一种通常提出的解决方案是例如通过用惰性物质稀释催化剂以较低的生产率或较低的转化率操作。然而，如果需要，这也具有成本增加的缺点，并且通常增加了后来从反应器中回收废催化剂以进行再生的难度。因此，本专利技术人试图提供乙烷氧化脱氢的改进方法。具体地，本专利技术人试图提供利用多管固定床反应器的ODH方法，其中避免或减少催化剂床中热点的生成，从而防止或最小化反应器失控的风险。
技术实现思路
在一个方面，提供用于乙烷氧化脱氢成乙烯的方法，所述方法包含：提供多管固定床反应器，所述多管固定床反应器包含反应器入口、内部壳体空间、将内部壳体空间划分成上游区域和下游区域的穿孔隔板，和多个反应器管道，其中多个反应器管道包含催化剂床，所述催化剂床包含氧化脱氢催化剂；向反应器入口供应包含乙烷和氧气的进料气体，并使乙烷和氧气在氧化脱氢催化剂存在下反应，以得到包含乙烯的反应器流出物；以与通过多个反应器管道的进料气体的流动呈逆流的流动模式向上游区域供应冷却剂；并且从上游区域抽出冷却剂，并以与通过多个反应器管道的进料气体的流动呈并流的流动模式将从上游区域抽出的冷却剂的至少一部分供应到下游区域。附图说明通过部分地参考以下描述以及附图可理解本公开的一些具体实例实施例。图1为示出本公开的示例性实施例的示意图。尽管本专利技术易有各种修改和替代形式，但已在附图中示出具体实例实施例且更详细地描述于本文中。然而，应理解，具体实例实施例的描述不旨在将本专利技术限制于所公开的特定形式，相反，本公开涵盖如通过所附权利要求书部分说明的所有修改和等效形式。具体实施方式本专利技术利用观测结果，在利用多管固定床反应器的ODH方法中，热点几乎总是出现在催化剂床的上游部分；因此，此处冷却剂温度最低。然而，在这类较低的冷却剂温度下，沿着反应器的长度存在相当大的轴向温度升高空间，而没有在催化剂床的下游部分中形成热点的风险。因此，本专利技术人发现，通过利用本文公开的方法，可最小化或避免在催化剂床的上游部分形成热点，同时在整个催化剂床中实现相对高的生产率，而无需需要减小管道直径和/或增加管道的管道长度。具体地，已经发现，通过将多管固定床反应器的内部壳体空间划分成上游区域和下游区域，并以一种流动模式将冷却剂供应到上游区域和下游区域可实现这些优点，在所述流动模式中，与通常实践相反，通过以相对于进料气体的流动的逆流流动在上游区域中循环冷却剂有意削减冷却剂侧的等温性，并且在通常被认为是不足够的流动速率下以相对于进料气体的流动的并流流动在下游区域中循环冷却剂。根据本公开的方法，以相对于通过多个反应器管道的进料气体的流动的逆流流动将冷却剂供应到多管固定床反应器的内部壳体空间的上游区域。由于移除催化剂床的上游部分中生成的反应热，上游区域中的冷却剂的温度通常将增加，使得冷却剂当在上游冷却剂出口处从上游区域抽出时将比当在上游冷却剂入口处供应到上游区域时热。然后，在下游冷却剂入口处以并流流动将从上游区域抽出的冷却剂供应到多管固定床反应器的内部壳体空间的下游区域，所述下游冷却剂入口经由冷却剂回路流体连接到上游冷却剂出口。如在上游区域中，由于移除催化剂床的下游部分中生成的反应热，下游区域中的冷却剂的温度通常也将增加，使得冷却剂当在下游冷却剂出口处从下游区域抽出时将比在下游冷却剂入口处供应到下游区域时热。一般来说，将冷却剂以足够低的流动速率供应到反应器的内部壳体空间的上游区域和下游区域，以允许冷却剂在其流过反应器的内部壳体空间的相应的上游区域和下游区域期间温度升高。举例来说，如从定位在上游区域的底部处或附近的上游冷却剂入口到定位在上游区域的顶部处或附近的上游冷却剂出口测量的，可将冷却剂以足以允许在上游区域中大约1℃至25℃或5℃至20℃或5℃至15℃的冷却剂温度升高的流动速率供应到上游区域。类似地，如从定位在下游区域的顶部处或附近的下游冷却剂入口到定位在下游区域的底部处或附近的下游冷却剂出口测量的，可将冷却剂以足以允许在下游区域中大约1℃至30℃或5℃至25℃或5℃至20℃的冷却剂温度升高的流动速率供应到下游区域。因此，反应器以这样的方式操作：通过在通常被认为太低的流动速率下，利用在上游区域中的逆流流动和在下游区域中的并流冷却剂流动有意折衷冷却剂侧的等温性，因此相反地允许过程侧变得非常等温。根据本公开的氧化脱氢方法，将包含乙烷和氧气的进料气体供应到多管固定床反应器的入口。如本文所用，术语“进料气体”理解为是指在反应器的入口(一个或多个)处的全部气态流(一种或多种)。因此，如本领域的技术人员应了解，进料气体通常包含由一种或多种气态流(如乙烷流、含氧流、再循环气体流等)的组合。任选地，除乙烷和氧气以外，进料气体可进一步包含其它烷烃(例如甲烷、丙烷)、一氧化碳、二氧化碳、氢气、蒸汽、惰性气体(如氮气、氦气和/或氩气)，和/或ODH反应的各种副产物(例如乙炔、乙酸)。可在同一反应器入口处将甲烷和氧气作为混合进料添加到反应器中，所述混合进料任选地包含另外组分。替代地，可在同一反应器入口或分开的反应器入口处以分开的进料向反应器中添加乙烷和氧气，所述进料任选地包含另外组分。进一步地，进料气体的组分供应至反应器入口的次序和方式不受特定限制，并且因此，组分可同时或依序组合。进一步地，进料气体的组本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于乙烷氧化脱氢成乙烯的方法，其包含：提供多管固定床反应器，所述多管固定床反应器包含反应器入口、内部壳体空间、将所述内部壳体空间划分成上游区域和下游区域的穿孔隔板，和多个反应器管道，其中所述多个反应器管道包含催化剂床，所述催化剂床包含氧化脱氢催化剂；向所述反应器入口供应包含乙烷和氧气的进料气体，并使所述乙烷和所述氧气在所述氧化脱氢催化剂存在下反应，以得到包含乙烯的反应器流出物；以与通过所述多个反应器管道的所述进料气体的流动呈逆流的流动模式向所述上游区域供应冷却剂；并且从所述上游区域抽出所述冷却剂，并以与通过所述多个反应器管道的所述进料气体的流动呈并流的流动模式将从所述上游区域抽出的所述冷却剂的至少一部分供应到所述下游区域。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.07.26 EP 16181294.61.一种用于乙烷氧化脱氢成乙烯的方法，其包含：提供多管固定床反应器，所述多管固定床反应器包含反应器入口、内部壳体空间、将所述内部壳体空间划分成上游区域和下游区域的穿孔隔板，和多个反应器管道，其中所述多个反应器管道包含催化剂床，所述催化剂床包含氧化脱氢催化剂；向所述反应器入口供应包含乙烷和氧气的进料气体，并使所述乙烷和所述氧气在所述氧化脱氢催化剂存在下反应，以得到包含乙烯的反应器流出物；以与通过所述多个反应器管道的所述进料气体的流动呈逆流的流动模式向所述上游区域供应冷却剂；并且从所述上游区域抽出所述冷却剂，并以与通过所述多个反应器管道的所述进料气体的流动呈并流的流动模式将从所述上游区域抽出的所述冷却剂的至少一部分供应到所述下游区域。2.根据权利要求1所述的方法，其中将所述冷却剂在上游冷却剂入口处、在上游入口冷却剂温度为250℃至499℃下供应至所述上游区域。3.根据权利要求1所述的方法，其中将所述冷却剂在上游冷却剂入口处、在上游入口冷却剂温度为250℃至400℃下供应至所述上游区域。4.根据权利要求1所述的方法，其中将所述冷却剂在下游冷却剂入口处、在下游入口冷却剂温度为251℃至500℃下供应至所述下游区域。5.根据权利要求1至4...

【专利技术属性】
技术研发人员：R·J·舒内比克，G·范罗萨姆，A·N·R·博斯，
申请(专利权)人：国际壳牌研究有限公司，
类型：发明
国别省市：荷兰,NL