将异丁烷脱氢为异丁烯的系统和方法技术方案

公开了一种用于将异丁烷脱氢为异丁烯的系统和方法。该系统包括固定床脱氢反应器。固定床脱氢反应器中的固定反应器床包含催化剂层、适于改善固定反应器床中的流动分布的第一材料、适于改善固定反应器床中的热分布的第二材料和适于改善固定反应器床中的流动分布和热分布的第三材料。第一材料覆盖固定反应器床的催化剂层的顶部、底部和至少一部分侧表面。第二材料和第三材料都均匀地分布在催化剂层中。

System and method of dehydrogenation of Isobutane to isobutylene

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】将异丁烷脱氢为异丁烯的系统和方法相关申请的交叉引用本申请要求2017年7月31日提交的美国临时专利申请No.62/539,390的优先权的权益，其全部内容通过引用合并于此。
本专利技术总体上涉及烷烃脱氢方法。更具体地，本专利技术涉及利用固定反应器床使异丁烷脱氢，其中该固定反应器床具有改善的流动分布、改善的热分布和储热能力。
技术介绍
异丁烯是用于生产甲基叔丁基醚(MTBE)的中间产品，甲基叔丁基醚是最常用的汽油用辛烷值增强剂之一。通常，异丁烯是通过在固定床脱氢反应器中对异丁烷进行有目的的脱氢来生产的。在脱氢过程中，包含异丁烷的进料流流动通过固定床脱氢反应器的固定催化剂床以形成异丁烯和氢气。在反应运行期间，固定催化剂床的催化剂由于形成在催化剂活性位点上的焦炭而逐渐失活，并且由于吸热脱氢反应从固定催化剂床吸收热量，固定催化剂床的温度连续降低。因此，在反应运行结束时，吹扫固定床脱氢反应器，并且再加热和再生固定催化剂床以除去在其上形成的焦炭并恢复固定催化剂床的温度。脱氢反应器中的常规固定催化剂床通常包括设置在催化剂层(化学转化材料)的顶部和底部的流动分布材料层。催化剂层通常平行于流动分布材料。包含热分布材料的热分布层设置在催化剂层的中间，与流动分布材料和催化剂层平行。总体而言，存在一些问题影响着常规固定床氢化反应器的效率。首先，用于再生/再加热固定催化剂床的空气/氧气从固定催化剂床的顶部流向催化剂。由于热分布层设置在催化剂层的中部而流动分布层仅位于催化剂层的顶部和底部表面，因此空气/氧气所携带的热量不能在整个固定催化剂床中均匀地分布，从而导致固定催化剂床的加热不均。固定催化剂床中不均匀的热分布会增加催化剂上焦炭的形成并缩短催化剂寿命。其次，由于流动分布层仅位于催化剂层的顶部和底部，限制了固定催化剂床内的烃(包括异丁烷)的流动分布，从而导致沿固定催化剂床长度方向的高压降。总体而言，常规固定床脱氢反应器的反应效率和烃转化率相对较低。在这个领域需要改进。专利技术概述已经发现了一种以提高的异丁烷到异丁烯的转化率使异丁烷脱氢的方法。通过使异丁烷在固定反应器床上发生反应，该固定反应器床包括适于改善流动分布的第一材料、适于改善热分布的第二材料和适于改善流动分布和热分布的第三材料，固定催化剂床的温度更均匀，并且异丁烷/异丁烯流更均匀地分布于固定催化剂床。因此，可以减少在催化剂上的焦炭形成，并且可以增加催化剂寿命，从而降低异丁烷脱氢的运行成本。本专利技术的实施方案包括将异丁烷(C4H10)脱氢为异丁烯(C4H8)的方法。该方法包括以下步骤：在足以将异丁烷脱氢为异丁烯的反应条件下，使包含异丁烷的烃进料流流动通过固定反应器床。固定反应器床包含：适于促进异丁烷脱氢为异丁烯的催化剂；第一材料，其适于改善流动分布，使得烃进料流在反应器的平面截面处的中心和边缘流动的时间差为0.1秒至10秒；第二材料，其适于改善热分布，使得反应器床中第一位置处的温度与第二位置处的温度之差不超过60℃，以及使异丁烯从固定反应器床中流出。本专利技术的实施方案包括将异丁烷(C4H10)脱氢为异丁烯(C4H8)的方法。该方法包括在足以将异丁烷脱氢为异丁烯的反应条件下使包含异丁烷的烃进料流流动通过固定反应器床。固定反应器床包含适于促进异丁烷脱氢为异丁烯的催化剂。固定反应器床还包含第一材料，其适于改善流分布，使得烃进料流在反应器的平面截面处的中心和边缘流动的时间差为0.1秒至10秒。固定反应器床还包含第二材料，其适于改善热分布，使得反应器床中第一位置处的温度与第二位置处的温度之差不超过50℃。固定反应器床还包含第三材料，其对于使异丁烷脱氢为异丁烯而言是惰性的。该方法还包括使异丁烯从固定反应器床中流出。本专利技术的实施方案包括将异丁烷(C4H10)脱氢为异丁烯(C4H8)的方法。该方法包括在足以将异丁烷脱氢为异丁烯的反应条件下使包含异丁烷的烃进料流流动通过固定反应器床。固定反应器床包含适于促进异丁烷脱氢为异丁烯的铬基催化剂。固定反应器床还包含第一材料，其适于改善流动分布，使得烃进料流在反应器的平面截面处的中心和边缘流动的时间差为0.1秒至10秒。固定反应器床还包含第二材料，其适于改善热分布，使得反应器床中第一位置处的温度与第二位置处的温度之差不超过50℃。固定反应器床还包含第三材料，其对于使异丁烷脱氢为异丁烯而言是惰性的。该方法还包括使异丁烯从固定反应器床中流出。该方法还包括使异丁烯与甲醇反应以形成甲基叔丁基醚(MTBE)。本专利技术的实施方案包括用于使烃脱氢的固定床反应器。固定床反应器包含反应器壳体。固定床反应器还包含设置在反应器壳体中的固定反应器床。固定反应器床包含适于促进异丁烷脱氢为异丁烯的催化剂。固定反应器床还包含第一材料，其适于改善流动分布，使得烃进料流在反应器的平面截面处的中心和边缘流动的时间差为0.1秒至10秒。固定反应器床还包含第二材料，其适于改善热分布，使得反应器床中第一位置处的温度与第二位置处的温度之差不超过50℃。固定反应器床还包含第三材料，其对于使异丁烷脱氢为异丁烯而言是惰性的。固定床反应器还包含设置在反应器壳体上的烃入口，其中所述烃入口适于将烃进料流和/或再生气体接收到反应器壳体中。固定床反应器还包含设置在反应器壳体的与烃入口相反侧的出口，其中所述出口适于从反应器壳体排出产物流。以下内容包括了在本说明书全文所使用的各种术语和短语的定义。术语“约”或“大约”定义为本领域普通技术人员所理解的接近于。在一个非限制性实施方案中，该术语定义为在10％以内，优选在5％以内，更优选在1％以内，最优选在0.5％以内。术语“重量％”、“体积％”或“摩尔％”分别指基于包含成分的材料的总重量、总体积或总摩尔的成分的重量百分数、体积百分数或摩尔百分数。在非限制性实例中，100摩尔材料中10摩尔成分是10摩尔％的成分。术语“基本上”及其变体定义为包括在10％以内、5％以内、1％以内、或0.5％以内的范围。当在权利要求和/或说明书中使用术语“抑制”或“减少”或“防止”或“避免”或这些术语的任何变体时，包括为了实现预期结果的任何可测量的减少或完全的抑制。如本说明书和/或权利要求中所使用的术语，术语“有效”指足以实现期望的、预期的或所需的结果。如本说明书和/或权利要求中所使用的术语，术语“热稳定”是指至少在500℃至750℃的温度范围内保持化学和物理学上不变。当在权利要求或说明书中与术语“包含”、“包括”、“含有”或“具有”一起使用时，要素前面不使用数量词可以指“一个”，但是其也符合“一个或更多个”、“至少一个”和“一个或多于一个”的含义。词语“包括”、“具有”、“包含”或“含有”是包括性的或开放式的，并不排除另外的未叙述的要素和方法步骤。本专利技术的方法可以“包含”在本说明书全文所公开的特定组分、成分、组合物等，“基本上由”或“由”在本说明书全文所公开的特定组分、成分、组合物等“组成”。在本专利技术的上下文中，现在描述至少二十个实施方案。实施方案1是一种将异丁烷(C4H10)脱氢为异丁烯本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种将异丁烷(C

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20170731 US 62/539,3901.一种将异丁烷(C4H10)脱氢为异丁烯(C4H8)的方法，所述方法包括：
在足以将异丁烷脱氢为异丁烯的反应条件下，使包含异丁烷的烃进料流流动通过固定反应器床，其中固定反应器床包含：
适于促进异丁烷脱氢为异丁烯的催化剂；
第一材料，其适于改善流动分布，使得所述烃进料流在反应器的平面截面处的中心和边缘流动的时间差为0.1秒至10秒；和
第二材料，其适于改善热分布，使得反应器床中第一位置处的温度与第二位置处的温度之差不超过60℃；和
使异丁烯从所述固定反应器床中流出。


2.根据权利要求1所述的方法，其还包括使异丁烯与甲醇反应以形成甲基叔丁基醚(MTBE)。


3.根据权利要求1和2中任一项所述的方法，其中所述反应条件包括500℃至700℃的反应温度。


4.根据权利要求1和2中任一项所述的方法，其中所述反应条件包括0.02巴至0.9巴的反应压力。


5.根据权利要求1和2中任一项所述的方法，其中所述催化剂选自铬氧化物、铂、铂-锡及其组合。


6.根据权利要求1和2中任一项所述的方法，其中所述烃进料流在反应器的平面截面处的中心和边缘流动的时间差为1秒至5秒。


7.根据权利要求1和2中任一项所述的方法，其中适于改善流动分布的第一材料包括在所述固定反应器床中与第二材料和第三材料预混合的固体热稳定惰性材料。


8.根据权利要求7所述的方法，其中所述热稳定惰性材料选自Al、Si、Ti、Zr、Zn、Ce、Mg、Ca、La、Cs、Ba的氧化物或碳化物、及其组合。


9.根据权利要求1和2中任一项所述的方法，其中所述第一材料的粒径为5mm至35mm，并且几何形状大致为球形(形状)。


10.根据权利要求1和2中任一项所述的方法，其中所述第一材料的热导率为0.05W/m/K至5W/m/K，并且绝对孔隙率为0至0.3(-)。


11.根据权利要求1和2中任一项所述的方法，其中适于改善热分布的第二材料...

【专利技术属性】
技术研发人员：费萨尔·贝纳斯卡尔，萨米·阿尔穆塔伊里，马西米利亚诺·科莫蒂，阿德尔·阿尔沙法伊，阿布杜拉·阿尔杰恩，拉迪·阿尔沙马里，
申请(专利权)人：沙特基础工业全球技术公司，
类型：发明
国别省市：荷兰;NL