脱氢方法技术

Ｃ＃－［２］或Ｃ＃－［３］烷基芳烃的催化脱氢方法：含有烷基芳烃和水蒸汽的进料送入装有脱氢催化剂的管式反应器的入口。在反应器中，进料顺着沿反应器纵向延伸的螺旋流路流过反应器的至少一部分。然后，从反应器的下游或出口段回收制得的乙烯基芳烃产物。进料所流过的螺旋流路至少位于反应器的入口端附近，并且螺旋流路的至少一部分含有脱氢催化剂颗粒。螺旋流路可以延伸贯穿延长管式反应器的主要部分，并可以在其主要部分含有脱氢催化剂颗粒。含有烷基芳烃和水蒸汽的进料被送入位于脱氢反应器内部的多个平行排列的管式反应器中，这些管式反应器的管壁互相隔开，并与反应器内壁隔开。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及C2-C3烷基芳烃化合物脱氢生产乙烯基芳烃的方法，更具体涉及在装有伸长的螺旋混合段的管式反应器中对这种烷基芳烃化合物进行催化脱氢的方法。本申请是提交于1000年11月22日、申请号为No.09/718,601的申请的继续部分申请。
技术介绍
将C2或C3烷基芳烃化合物进行脱氢，可制成各种乙烯基芳烃化合物。这些脱氢反应包括单烷基或多烷基芳烃(如乙烯和二乙苯)脱氢的催化脱氢，或烷基取代的多核芳烃化合物(如乙基萘)的脱氢反应。最广泛使用的脱氢反应可能是乙苯脱氢反应，产生苯乙烯。乙苯催化脱氢过程一般约在540-660℃温度范围内、近似大气压力甚或负压的条件下进行。一般，水蒸汽(steam)与乙苯的摩尔比可能为7或8甚至更高的乙苯水蒸汽进料要流经绝热脱氢反应器中的脱氢催化剂(如氧化铁)。脱氢反应器可以是各种结构，包括如Butler等人的美国专利5,358,698披露的径向流反应器，或如Moeller等人的美国专利4,287,375和4,549,032披露的线型反应器或管式反应器。例如前述的Moeller等人的美国专利‘032中，在装有多个由熔融盐浴加热的反应管的管式反应器中使用氧化铁基的脱氢催化剂。Butler等人的美国专利6,096,937还披露了另一种乙苯脱氢生产苯乙烯的反应器系统。在Butler等人的系统中，反应器系统包括一种炉子结构，该结构装有多个含有脱氢催化剂的内部反应管，这些管按前行增热模式工作。其中，反应器系统包括一些燃气加热器，它将炉子内部加热到适合于脱氢的温度，通过供热使反应管内的温度达到沿管长度而变化的所需分布。用C3烷基芳烃化合物可进行相似的脱氢反应。例如，能使正丙苯脱氢成为β-甲基苯乙烯，能使异丙苯脱氢成为α-甲基苯乙烯。其它反应包括使乙基甲苯脱氢成为甲苯的反应和二乙苯脱氢制造二乙烯基苯的反应。
技术实现思路
根据本专利技术，提供了在一种包括螺旋流路的管式反应器中将C3或C3烷基芳烃化合物脱氢成相应的乙烯基芳烃化合物的方法。在本专利技术的一个较佳实施方式中，提供了二乙苯催化脱氢制造二乙烯基苯的方法。在进行本专利技术的该实施方式时，含有二乙苯和水蒸汽的进料被送入装有脱氢催化剂的管式反应器入口。管式反应器在能使二乙苯进行有效脱氢的温度条件下工作，二乙苯在脱氢催化剂的存在下脱氢，随之产生二乙烯基苯。在反应器中，进料顺着沿反应器纵向延伸的螺旋流路流过反应器的至少一部分。然后从反应器下游或出口段回收制得的二乙烯基苯产物。较好的是，进料流过的螺旋流路至少位于反应器的入口端附近，并且至少有一部分螺旋流路中含有脱氢催化剂颗粒。在本专利技术的另一实施方式中，螺旋流路延伸贯穿伸长的管式反应器的主要部分，并且至少在螺旋流路的主要部分中含有脱氢催化剂颗粒。进料中水蒸汽与二乙苯的摩尔比约为16或更小，更好是在约8-13范围内。本专利技术特别适合于对管式反应器进行外部加热以提供沿管式反应器的长度而变化的热量的可变加热(非绝热)法。在本专利技术的另一方面中，含有二乙苯和水蒸汽的进料被送入位于脱氢反应器内部的多个管式反应器中。这些管式反应器互相平行排列，管式反应器的管壁互相隔开，并与反应器的内壁隔开。每个管式反应器都有装有沿每一个管式反应器内部纵向延伸的螺旋导流板的混合段，该混合段提供使二乙苯和水蒸汽在反应器中混合的螺旋流路。用燃气加热系统或其它适宜的加热系统对反应器外壳内部进行加热，从而在管式反应器外部产生的加热区能提供沿着管式反应器的长度而变化的热量。供入的二乙苯和水蒸汽混合物流过平行的管式反应器，于一定的温度条件下与反应器中的脱氢催化剂颗粒接触，该温度是由外部提供的热量产生的，在脱氢催化剂存在下使二乙苯有效地脱氢成为二乙烯基苯。在脱氢反应之后，通过位于脱氢催化剂下游的出口从管式反应器回收二乙烯基苯产物。在本专利技术的另一方面，提供了一个进料流中多种反应物进行催化反应的反应系统。该反应系统包括多个平行而伸长、并有入口端和出口端的管式反应器。该管式反应器连有入口歧管，用来将反应物混合物送入管式反应器的入口端。反应器装有位于入口端附近的混合段，每个反应器都装有至少一个形成螺旋流路的伸长的螺旋构造的固定导流板。每个管式反应器中的反应段都位于前述混合段的下游，该反应段包括催化剂颗粒床。管式反应器出口端连有出口歧管，它能将反应产物从管式反应器中有效地输送至适宜的回收系统。附图说明图1是实施本专利技术时所用的装有多个管式反应器的反应器示意图。图2是有部分切除的静态混合器的透视图，其中装有螺旋导流板，该螺旋导流板提供了用于混合乙苯和水蒸汽的螺旋流路。图3是改良形式的静态混合器的透视图，其中装有两块螺旋导流板。图4是一种形式管式反应器的示意图，装有前螺旋混合段。图5是本专利技术另一实施方式的示意图，该实施方式有若干个隔开的混合段。图6是本专利技术另一个实施方式的示意图，装有贯穿管式反应器主要长度的螺旋导流板。图7所示的是本专利技术方法的系统和相对线性混合系统中苯乙烯选择性与乙苯转化率之间关系的比较图。图8是所示的是图7所示两个系统中苯乙烯选择性和水蒸汽与烃之比的关系图。图9是显示图7和图8所示的两个工作模式中乙苯转化率与反应温度之间的关系图。具体实施例方式本专利技术可使用具有任何适宜构造的管式反应器来实施。因此，可用前述的Moeller等人的专利中披露的那种类型的管式反应器。但较好的是使用Butler等人的专利6,096,937中披露的以可变加热模式工作的装有电加热炉或燃气加热炉的管式反应器，本专利技术将就这种反应器构造进行描述。所以，该反应器可以像前述的Butler等人的专利‘937中披露的前行增热反应器(ascending heat reactor)那样工作，或者可以像相对恒热的绝热反应器那样工作。不论系统的工作特性如何，反应管都装有如下文详述的螺旋管流混合段。先参见图1，它显示了前行增热二乙苯反应器的示意图，该反应器具有由外壳11限定的反应室，并装有入口歧管12和出口歧管13。进料管14与入口歧管12相连，供应二乙苯-水蒸汽进料，含有二乙烯基苯和未反应二乙苯以及水蒸汽的产物流管15与出口歧管13相连。二乙苯反应器的中部装有加热炉11，该加热炉中装有一系列反应管16，它们平行地与入口歧管12相连。每根16的开孔都向入口歧管12敞开，使二乙苯水蒸汽进料能通过供料管14进入入口歧管12，并通过管16进入出口歧管13。虽然该示意图中只示出了三个反应管，但在实际实施时反应器中通常装有大量这种管子。加热炉外壳顶部装有多个燃烧器18。燃烧器18与燃料(如天然气、氢气或其它可燃性气体)源相连，通过连到加热元件18的燃料进口管17来供应。穿过反应室11壁的燃烧产物排气管19，输送来自于加热元件喷嘴24的火焰中的燃烧产物。氧气源也可通过分离的氧气供应管或空气供应管提供，该供应管可以与燃烧器18单独相连，或者可以在进入管17前通过混合箱，在该混合箱中空气或氧气可与气体燃料混合。在一般操作中，二乙苯进料(二乙苯和水蒸汽的混合物)通过进料管14供应，并送入反应管16。反应管16的内部可以全部或部分地装填适宜的EB脱氢催化剂。本领域的技术人员知道那些能有利地用于本专利技术的适宜脱氢催化剂。来自入口歧管12的二乙苯进料通过管16，流经选用的催化剂，在该处进行脱氢反应，产生二乙烯基产物。本文档来自技高网...

【技术保护点】
Ｃ↓［２］或Ｃ↓［３］烷基芳烃化合物催化脱氢生产乙烯基芳烃化合物的方法，其特征在于，它包括：ａ．将含有Ｃ↓［２］或Ｃ↓［３］烷基芳烃化合物和水蒸汽的进料送入具有混合段的管式反应器中，该混合段包括沿所述管式反应器内部纵向延伸的螺旋导流板， 所述导流板提供了用于混合所述乙苯和水蒸汽的螺旋流路；ｂ．从所述管式反应器的外部施加热量来加热所述管式反应器，提供沿着所述管式反应器的长度而变化的热量；ｃ．在能使所述烷基芳烃化合物在所述脱氢催化剂的存在下脱氢成为相应乙烯基芳烃化合物的 温度条件下，使所述混合的水蒸汽与烷基芳烃化合物与所述管式反应器中的脱氢催化剂颗粒接触；ｄ．通过所述脱氢催化剂下游的出口从所述管式反应器中回收乙烯基芳烃产物。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：JR巴特勒，JT梅里尔，AM雅各布森，
申请(专利权)人：弗纳技术股份有限公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]