【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于化工工艺领域，尤其涉及脱氢方法，具体涉及有机氢化物脱氢反应系统和方法。
技术介绍
1、氢能是一种具有良好应用前景的绿色可持续新能源，氢气储运是氢能应用的关键难点。近年来，基于化学反应法的液体有机氢化物储氢技术以其储氢量大、能量密度高、液态储运安全方便等优点越来越受到人们的关注。通过该方法，氢气可以在产地与不饱和烃发生加氢反应，转化为液体有机氢化物以便运输，在加氢站或工厂等氢气使用地，有机氢化物发生脱氢反应得到氢气和不饱和烃，继而不饱和烃再被运输至氢气产地。
2、脱氢反应是一个强吸热反应，反应过程中需要外界提供大量的热量，尤其对于含氢密度高的有机氢化物，其反应需要的热量更高，如甲基环己烷脱氢热达到250kj/mol，因此供热是脱氢工艺上的关键，在大多数已知的脱氢工艺和生产装置中，脱氢反应所需要的热量由反应器前的反应原料和进入反应器壳层的热载体将热量带入反应器中。这就要求热载体温度要高于管内温度，以便为反应提供热量，但高温又容易使得催化剂结焦失活，并且在反应器入口处，反应速率较快，反应吸收大量的热量，而外界不能及时供热，使得体系温度迅速降低，随着反应的进行，反应速率减慢，供热速率与反应速率维持一个相对平衡的状态，此时体系温度又逐级升高，这样以来，体系温度先减后增也会对催化剂产生不利的影响。
3、us20170015553a1通过循环有机液体脱氢反应产生的一部分氢气来防止碳在脱氢催化剂上的沉积，从而抑制催化剂活性的降低。具体做法是：氢气生产系统包括第一脱氢反应单元，用于在第一催化剂存在下通过有机液
4、cn112707368a通过将第一反应器的反应产物降温后进入气相分离器分离出氢气和未反应的产物，未反应的产物再升温进入第二反应器发生脱氢反应，通过分离氢气的方法避免催化剂结焦。
5、cn215464287u公开了一种低碳烷烃脱氢列管式固定床反应器，通过熔盐为管内脱氢反应提供热量，使得催化剂床层处于最佳反应区间，延长了催化剂使用时间。
6、上述工艺热载体是在一定的温度和流量下在一个位置进入列管式反应器，这就使得管层入口温度和管层出口温度难以调节，操作弹性较小，对于催化剂装填不均、催化剂部分失活等工况，难以保证每段反应器处于合理的转化率和反应速率。
技术实现思路
1、为了解决现阶段脱氢工艺反应器床层温度过高且不均，使得催化剂易结焦失活和难以稳态操作的问题。本专利技术提供列管式反应器系统及其有机氢化物脱氢的方法与应用，具有催化剂使用寿命长、操作弹性大、运行稳定的优点。
2、一方面，本专利技术提供有机氢化物脱氢反应系统，包括管层顺次串联、且壳层顺次串联的n级列管式反应器，n≥2；第n级列管反应器的管层的出口设有温度控制元件tn；第n级列管反应器具有壳层进料总管pn、壳层进料支管bn；所述pn连通壳层进料支管bn，所述壳层进料支管bn包括并联的至少三个支路：支路n1、支路n2、支路n3；支路n1、支路n2分别连通第n级列管反应器的壳层；支路n3设有流量控制元件fn，且支路n3连通第n级列管反应器的壳层或连通第n+1级列管反应器的壳层；所述温度控制元件tn与所述流量控制元件fn串级控制；n＝1～n中的任意整数。
3、本专利技术所述的串级是指，温度控制元件tn的温度传感器与流量控制元件fn的流量传感器进行串级控制。
4、当支路n3连通第n级列管反应器的壳层时，接口位置最好不高于下管板上方100mm，以避免过度加热管内物料而不易控制温度。
5、本专利技术所述的n(n≥2)级列管式反应器为管层顺次串联，是指：第1级列管式反应器的管层、第2级级列管式反应器的管层……、第n级列管式反应器的管层、第n+1级列管式反应器的管层、第n+2级列管式反应器的管层之间，……第n-1级列管式反应器的管层、第n级列管式反应器的管层经管路顺次连通。优选，所述第1级列管式反应器的管层的出口与第2级级列管式反应器的管层的入口经管路连通……，所述第n级列管式反应器的管层的出口与第n+1级列管式反应器的管层的入口经管路连通，第n+1级列管式反应器的管层的出口与第n+2级列管式反应器的管层的入口经管路连通……，第n-1级列管式反应器的管层的出口与第n级列管式反应器的管层的入口经管路连通。
6、本专利技术所述的n(n≥3)级列管式反应器为壳层顺次串联，是指：第1级列管式反应器的壳层、第2级级列管式反应器的壳层……、第n级列管式反应器的壳层、第n+1级列管式反应器的壳层、第n+2级列管式反应器的壳层之间、……第n-1级列管式反应器的壳层、第n级列管式反应器的壳层经管路顺次连通。优选，所述第1级列管式反应器的壳层的出口与第2级级列管式反应器的壳层的入口经管路连通，所述第n级列管式反应器的壳层的出口、第n+1级列管式反应器的壳层的入口经管路连通；第n+1级列管式反应器的壳层的出口、第n+2级列管式反应器的壳层的入口经管路连通……，第n-1级列管式反应器的壳层的出口与第n级列管式反应器的壳层的入口经管路连通。
7、可选地，支路n1、n2连通第n级列管反应器的壳层的位置，在列管的顶端至底端的方向上顺次排布。
8、可选地，所述n1连通第n级列管式反应器的壳层的位置，靠近列管的顶端；
9、可选地，所述n2连通第n级列管式反应器的壳层的位置，靠近距离列管的顶端的1/4～1/6处。
10、可选地，所述第n级列管式反应器的列管中，在列管的底端至顶端的方向上顺次填充催化剂和瓷球。
11、可选地，所述催化剂的填充高度与瓷球的填充高度的比例为1:1～5:1，优选为3:1～4:1。
12、本专利技术列管式有机氢化物脱氢反应系统和方法采用的催化剂为有机液体储氢材料脱氢反应常用的催化剂，例如：pt/al2o3复合催化剂，优选添加助剂fe、和镧系元素，优选中国专利技术专利申请公开说明书cn111054383a制备的催化剂。
13、可选地，第n+1级列管式反应器催化剂的装填量与第n级列管式反应器催化剂装填量的比值为0.5～1.5，优选地，比值为0.9～1.1。
14、可选地，催化剂的粒径1.8～2mm，填充成高度3～8mm的圆柱体。
15、可选地，瓷球的规格为中的一种。
16、可选地，催化剂与瓷球之间采用12目丝网隔开。
17、可选地，所述第n级列管反应器还设有加热器hn，所述加热器hn设于壳层进料总管pn和壳层进料支管bn之间。
18、可选地，所述有机氢化物脱氢反应系统的还设有第一换热器e1；所述第一换热器e1由可进行热交换的换热管路i与换热管路i’组成；所述有机氢化物源、换热管路i、第一级列管反应器的管层入口顺次经管路连通；第n级列管反应器的壳层具有壳层出料管qn；当n＝1～n-1中的任意整数时，支路n3与qn合并作本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.有机氢化物脱氢反应系统，其特征在于，包括管层顺次串联、且壳层顺次串联的N级列管式反应器，N≥2；
2.根据权利要求1所述的有机氢化物脱氢反应系统，其特征在于，
3.根据权利要求1所述的有机氢化物脱氢反应系统，其特征在于，
4.根据权利要求1-3所述的有机氢化物脱氢反应系统，其特征在于，
5.采用权利要求1-4任一项所述有机氢化物脱氢反应系统进行有机氢化物脱氢的方法，其特征在于，包括：
6.根据权利要求5所述的有机氢化物脱氢的方法，其特征在于，
7.根据权利要求5或6所述的方法，其特征在于，
8.根据权利要求5-7任一项所述的方法，其特征在于，
9.根据权利要求5-8任一项所述的方法，其特征在于，
10.根据权利要求7-9任一项所述的方法，其特征在于，
【技术特征摘要】
1.有机氢化物脱氢反应系统，其特征在于，包括管层顺次串联、且壳层顺次串联的n级列管式反应器，n≥2；
2.根据权利要求1所述的有机氢化物脱氢反应系统，其特征在于，
3.根据权利要求1所述的有机氢化物脱氢反应系统，其特征在于，
4.根据权利要求1-3所述的有机氢化物脱氢反应系统，其特征在于，
5.采用权利要求1-4任一项所述有机氢化物脱氢...
【专利技术属性】
技术研发人员：张凯，刘文杰，何乐路，
申请(专利权)人：中国石油化工股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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