使烷烃脱氢的方法技术

本发明专利技术涉及一种使烷烃脱氢的方法，该方法包括：将含有待脱氢烃、氢气和水蒸气的进料气流进料到脱氢反应器中并进行脱氢的步骤，其中脱氢步骤重复进行五组或更多组，该脱氢反应器具有两个并联连接的反应物料加热器，其配置成对进料到每个脱氢反应器中的进料气流进行加热，并且该水蒸气分别进料到用于五组或更多组脱氢步骤的各个反应器中；以及冷却和压缩由前一步骤产生的产物气流，通过冷却箱使经压缩的产物气流骤冷，分离和纯化已通过冷却箱的产物气流，并回收产物的步骤。

Method of dehydrogenation of alkanes

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】使烷烃脱氢的方法
本专利技术涉及一种使烷烃脱氢的方法，更具体地说，涉及一种使丙烷脱氢以生产丙烯的方法。
技术介绍
在石油化学工业中，进行连续催化转化。烃的移动催化剂脱氢工艺(MovingCatalystDehydrogenationProcess)是轻烃组分生产中的重要工艺，并且是乙烯和丙烯生产中的重要工艺。在移动催化剂脱氢工艺中，催化剂在反应器和再生器之间连续循环。通过催化脱氢反应进行的丙烷脱氢可以获得生产丙烯的途径。脱氢催化剂通常包括在酸性载体，例如氧化铝、二氧化硅氧化铝或沸石载体上的贵金属催化剂。然而，脱氢反应是强烈的吸热反应，并且需要高温以使反应以令人满意的速率进行。此外，需要控制脱氢反应以限制丙烷的降解以形成甲烷和乙烯，并且乙烯可以通过丙烷脱氢而释放的氢来氢化。此外，脱氢工艺通过将催化剂焦化而使催化剂失活。因此，催化剂需要在相对短的操作时间后或在脱氢反应器中停留来定期再生。与此相关，图1显示了通过低温分离工艺并通过C3产物分离器从丙烷脱氢产物中分离和回收丙烯的常规工艺。图1中所示的已知工艺是将丙烷脱氢成丙烯的工艺，其中将含丙烷的原料气流预热至600至700℃并在移动床脱氢反应器中脱氢，从而得到含有丙烷、丙烯和氢气作为主要成分的产物气流。同时，移动床反应器的优点在于催化剂可以移动，因此可以构建连续的催化剂再生系统。作为该移动床反应器的一个例子，美国专利No.6,472,577公开了一种包括催化剂床的连续催化剂再生系统。然而，这种常规流化床脱氢反应器的局限性在于催化剂的停留时间短并且转化率低。由于脱氢反应的转化率与该工艺的基本单元和经济效率密切相关，因此迫切需要开发一种脱氢反应器，其能够提高转化率，从而提高连续催化反应-再生体系的效率。
技术实现思路
构思了本专利技术以满足上述技术要求，并且本专利技术的目的是提供一种使烷烃脱氢的方法，其可通过分别向每个反应器阶段提供反应热来增加总供热量，并且可以将进料气流中氢气与丙烷的摩尔比调节至0.4或更低，从而降低氢分压，从而减少该工艺的基本单元并提高产率和产量。技术方案用于实现上述目的的本专利技术的一个形态涉及一种使烷烃脱氢的方法，该方法包括：将含有待脱氢烃、氢气和水蒸气的进料气流进料到脱氢反应器中并进行脱氢的步骤，其中脱氢步骤重复进行五组或更多组，该脱氢反应器具有两个并联连接的反应物料加热器，其配置成对进料到每个脱氢反应器中的进料气流进行加热，并且该水蒸气分别进料到用于五组或更多组的脱氢步骤的各个反应器中；以及冷却和压缩由前一步骤产生的产物气流，通过冷却箱使经压缩的产物气流骤冷，分离和纯化已通过冷却箱的产物气流，并回收产物的步骤。有益效果根据本专利技术的方法，通过将水蒸气进料到脱氢反应器中，可以实现丙烯产量的增加和该工艺的基本单元的改进。此外，通过分别向五个反应器阶段中的每一个供热，可以实现该工艺的基本单元的改进和总供热量的增加，从而提高丙烯产量。此外，根据本专利技术，乙烯/丙烯冷冻器包括在冷却箱中，因此可以将进料到反应器中的进料中的氢气与丙烷的摩尔比调节到0.4或更小，从而降低氢分压，并因此提高丙烷脱氢反应的理论产率并增加丙烯产量。附图说明图1是显示根据常规技术通过丙烷脱氢制备丙烯的工艺的工艺流程图；和图2是示意性显示根据本专利技术实施方案的烷烃脱氢工艺的工艺流程图。具体实施方式下面将参考附图更详细地描述本专利技术。尽管选择了目前广泛使用的常用术语作为本专利技术中使用的术语，但是在特定情况下使用由申请人随机选择的术语。在这种情况下，应该通过考虑在本专利技术的详细描述中描述或使用的含义来理解术语的含义，而不是简单地考虑该术语的名称。在整个说明书中，相同的参考符号表示相同的组件。尽管附图描述了本专利技术的脱氢反应器的特定形状，但该脱氢反应器可具有适合于在特定应用中进行的特定环境的各种形状。本专利技术的广泛应用不限于下面将描述的具体实施方案。此外，附图中的数字用于表示本专利技术的多级脱氢反应器的简单示意图，并且在附图中仅示出了主要部件。在附图中省略了热交换器、内部加热器、用于催化剂转移的移动管、泵和其他类似部件。使用这些部件来调整所述脱氢反应器是本领域技术人员已知的，并且不脱离所附权利要求的范围和精神。应该理解的是，各种范围和/或数值限制包括落入明确规定的范围或限制内的相同幅度的迭代范围。如本文所用的术语“脱氢烃”(dehydrogenatedhydrocarbon)旨在包括这样一种烃，其分子包含比待脱氢的烃分子少至少两个氢原子。否则，术语烃旨在包括其分子仅由元素碳和氢组成的物质。因此，脱氢烃特别包括分子中具有一个或多个C-C双键的无环和环状脂族烃。这种脂族脱氢烃的例子是丙烯、异丁烯、乙烯、1-丁烯、2-丁烯和丙烯。换句话说，脱氢烃尤其包括单不饱和直链烃(正烯烃)或支链脂族烃(例如异烯烃)，以及环烯烃。此外，脱氢烃还旨在包括在分子中包含两个或更多个碳-碳双键的多烯烃(alkapolyenes)(例如二烯和三烯)。此外，脱氢烃还旨在包括烃化合物，其可通过由烷基芳族化合物(例如乙苯或异丙苯)起始，通过烷基取代基的脱氢而获得。这些化合物的例子是苯乙烯或α-甲基苯乙烯等。本文所用的术语“转化率”是指脱氢烃与进料烃的比例，该进料烃在反应气体单程通过脱氢反应器时转化。术语“选择性”是指每摩尔所转化的丙烷得到的丙烯摩尔数，并以摩尔百分比表示。本文所用的术语“脱乙烷塔”是指这样一种单元，其将含有甲烷、乙烷、乙烯等的C1-C2气流分离作为顶部料流，将含有丙烷和丙烯的C3-C4气流分离作为底部料流，并将C3-C4气流送至“丙烷/丙烯分离器”。C1-C2气流用作该工艺中的气体冷却器的冷却剂或燃料气体原料。“丙烷/丙烯分离器”是指设计用于从含有具有三个或更多个碳原子的烃的混合物中分离出丙烯的塔。“丙烷/丙烯分离器”将丙烯分离作为顶部料流，将含有丙烷的C3-C4气体料流分离作为底部料流，并将C3-C4气体料流送至“脱丙烷塔”。“脱丙烷塔”是指设计用于从含有具有三个或更多个碳原子的烃的混合物中分离出具有四个或更多个碳原子的烃的塔。本文所用的术语“C4+烃”主要是指具有四个或更多个碳原子的烃。本文所用的术语“C5+烃”主要是指具有五个或更多个碳原子的烃。图2是显示根据本专利技术的一个实施方案的用于使烷烃脱氢的方法和设备的工艺流程图。参考图2，在本专利技术的方法中，烷烃通过以下步骤脱氢：将含有待脱氢烷烃、氢气和水蒸气的进料气流进料到脱氢反应器中并进行脱氢的步骤，其中脱氢步骤重复进行五组或更多组，该脱氢反应器具有两个并联连接的反应物料加热器，其配置成对进料到每个脱氢反应器中的进料气流进行加热，并且该水蒸气分别进料到用于五组或更多组的脱氢步骤的各个反应器中；以及冷却和压缩来自前一步骤的产物气流，通过冷却箱使经压缩的产物气流骤冷，分离和纯化已通过冷却箱的产物气流，并回收产物的步骤。将进料气流如丙烷进料到至少五个脱氢反应器111至115中并进行催化脱氢。在该工艺步骤中，通过在脱氢反应器中的脱氢活性催化剂上使丙烷部分脱氢来制备丙烯。另外，产生氢气和少量甲烷、乙烷、乙烯和C4+烃(正丁烷、异丁烷、丁烯)。在本专利技术中，脱氢反应以至少五组顺序进行。具体而言，丙烷在一组中脱氢成丙烯，并且将进行第一次脱氢反应的气流依次顺序引入到连接到第一反应器111的第二、本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种使烷烃脱氢的方法，该方法包括：将含有待脱氢烷烃、氢气和水蒸气的进料气流进料到脱氢反应器中并进行脱氢的步骤，其中脱氢步骤重复进行五组或更多组，该脱氢反应器具有两个并联连接的反应物料加热器，其配置成对进料到每个脱氢反应器中的进料气流进行加热，并且该水蒸气分别进料到用于五组或更多组的脱氢步骤的各个反应器中；以及冷却和压缩来自前一步骤的产物气流，通过冷却箱使经压缩的产物气流骤冷，分离和纯化已通过冷却箱的产物气流，并回收产物的步骤。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2017.01.18 KR 10-2017-00086561.一种使烷烃脱氢的方法，该方法包括：将含有待脱氢烷烃、氢气和水蒸气的进料气流进料到脱氢反应器中并进行脱氢的步骤，其中脱氢步骤重复进行五组或更多组，该脱氢反应器具有两个并联连接的反应物料加热器，其配置成对进料到每个脱氢反应器中的进料气流进行加热，并且该水蒸气分别进料到用于五组或更多组的脱氢步骤的各个反应器中；以及冷却和压缩来自前一步骤的产物气流，通过冷却箱使经压缩的产物气流骤冷，分离和纯化已通过冷却箱的产物气流，并回收产物的步骤。2.权利要求1所述的方法，在通过冷却箱使经压缩的产物气流骤冷的步骤中，还包括通过乙烯/丙烯冷冻器将供给到反应器前端的进料气流中氢气与烷烃的比例下调的步骤。3.权利要求2所述的方法，其中该乙烯/丙烯冷冻器使用基于丙烯或基于乙烯的溶...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵富英，金洹一，
申请(专利权)人：晓星化学株，
类型：发明
国别省市：韩国,KR