改进的吸热烃转化工艺制造技术

本发明专利技术是改进的循环的、吸热的氢转化工艺以及用于实现该工艺的催化剂床系统。具体地，改进工艺包括使烃与多组分催化剂床以这样的方式反应，该方式使得催化剂床内的温度在整个工艺的所有阶段中保持在受控温度范围内。多组分催化剂床包括与产热材料物理混合的反应特异性催化剂。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及改进的循环的、吸热的烃转化工艺以及涉及用于实现该工艺的催化剂 床系统。具体地，改进工艺包括使烃原料与多组分催化剂床接触，其中催化剂床包括第一组 分和第二组分，所述第一组分为被特定地设计为将烃进料转化为预定产物或产物混合物的 催化剂，所述第二组分在被暴露于还原反应条件和/或氧化反应条件之后产生热。
技术介绍
多种吸热烃转化工艺被用于商业操作。这些工艺包括Houdry循环固定床脱氢工 艺、流化床链烷烃脱氢工艺、流化床乙苯脱氢工艺和流化床催化裂化工艺、以及其他工艺。 由于这些工艺是吸热的，必须从周围消耗热以便发生烃转化反应。在这些工艺的每一种中， 至少一种反应是通过使烃进料与催化剂接触来促进的。此外，在这些工艺的每一种中，存在 再生催化剂的至少一种还原反应和/或氧化反应。发生吸热反应所需要的热部分地通过在 转化工艺期间沉积在催化剂上的焦炭和其他不期望的副反应物的燃烧来提供。这一燃烧在 再生工艺期间发生。然而，通常需要另外的热，且这由在烃转化循环之间从外部源被供给到 催化剂床的热空气或蒸汽提供。作为例子，在美国专利2，419，997中教导的典型Houdry脱氢工艺中，脂族烃经过 脱氢催化剂床。当脂族烃通过催化剂床时，该烃被脱氢成其互补烯烃。然后，从催化剂床除 掉该烯烃，该催化剂被再生且被还原，且重复此循环。这一脱氢反应是高度吸热的。因此， 在脱氢步骤期间，接近于催化剂床入口(脂族烃最初进入催化剂床的地方)的温度可被降 低多达100°C。这一温度降低引起烃转化的降低。此外，在脱氢步骤期间，焦炭通常形成并 沉积在催化剂上，这进一步降低了催化剂的活性。为了再加热催化剂床并移除已经沉积在催化剂上的焦炭，使用被加热到高达 700°C的温度的空气，反应器被清除烃，且然后经历再生步骤。由通过该床的热空气且也由 沉积在催化剂上的焦炭的燃烧来向该床提供热。使用诸如氢气的还原气体，在脱氢步骤之 前的催化剂的还原也提供一些热。在再生期间，热空气从催化剂床的入口流到出口。这一再 生循环通常相对短，因此存在该床的入口显著地比该床的出口热的倾向，但由于Houdry脱 氢工艺中的循环之间的定时，催化剂床并没有时间来进行热平衡。因而，当脂族烃被再次供 给到反应器中时，该床的出口区域仍比该床的入口区域冷。该床的入口的高温易于引起不 期望的副产物的形成，且因而降低了所期望的烯烃的选择性和收率。另一方面，该床的出口 的较低温度并不允许催化剂的完全利用，且因而烯烃收率低于另外预期或期望的收率。而 且，由于催化剂床中的焦炭分布并不是独立可控参数，所以该床内的热分布也不容易控制。 这些因素中的每一种影响所得到的催化剂床温度分布并使得难以控制该床内的温度分布。在美国专利2，423，835中，Houdry教导，通过在催化剂床内包括能够吸收或储存 热的、可以随后按照期望或需要被释放的“惰性”物质，催化剂床温度可以被控制在适于进 行反应的温度范围内，而不要求外部加热流或冷却流循环通过或环绕反应室。在用于固定 床反应器的商业实践中，这通常通过把脱氢催化剂和粒状a -氧化铝“惰性”物质的物理混合物用作催化剂床来获得。尽管惰性物质的添加为该工艺提供可逆的吸热装置，并帮助稳 定反应器中的全局温度振荡，但该惰性物质并既不能为该工艺提供额外的热，也不能在该 工艺的任何阶段期间产生热。因此，即使有催化剂和惰性物质的组合使用，仍然需要额外的 热源。难题在于识别用于控制吸热工艺的催化剂床中的温度分布的商业可行方法。理想 地，任何此类方法将允许把热增加到催化剂床的预定部分而不需要使用产生大量不需要的 副产物的催化活性材料。
技术实现思路
本专利技术是改进的吸热的烃转化工艺以及用于实现该工艺的催化剂床系统。具体 地，改进工艺包括使烃与多组分催化剂床以这样的方式反应，该方式使得催化剂床内的温 度在整个工艺的所有阶段中保持在受控温度范围内。多组分催化剂床包括与产热材料物理 混合的反应特异性催化剂。任选地，可以将如本领域已知的惰性物质与催化剂和产热材料 进一步物理地组合。产热材料以这样的方式将热添加到催化剂床，该方式使得出口区域的 床被保持在足够高的温度以有效地将烃转化为烯烃。在一个示例性的实施方案中，所述工 艺为Houdry脱氢工艺，反应特异性催化剂为常规铬基脱氢催化剂，且产热材料为载于铝酸 钙载体上的氧化铜，且任选地存在的惰性物质为a “氧化铝。附图说明图1为在将丙烷转化为丙烯期间装载有55vol. % (体积百分比)Catofin 标准 催化剂和45vol. % a-氧化铝的绝热反应器中温度分布的图示。图2为在将丙烷转化为丙烯期间绝热反应器中温度分布的图示，其中反应器被装 在分为约35%出口、30 %中间和35 %入口的三个区域，且其中床的出口区域和入口区域包 含55vol. %Catofin 标准催化剂和45vol. % a -氧化铝，且床的中间区域包含55vol. % Catofin 标准催化剂和铝酸钙载体上的45vol. %氧化铜。具体实施例方式本专利技术的改进工艺期望用于任何循环的吸热的烃转化工艺，无论是在固定床还是 在流化床应用中。改进工艺要求烃原料接触多组分催化剂床以便实现吸热烃转化，并要求 然后催化剂床暴露于氧化和/或还原条件。催化剂床包括催化第一组分和产热第二组分。 催化第一组分必须是被特定地设计为经由吸热反应将烃进料转化为预定产物或产物混合 物的催化剂。产热第二组分必须是在被暴露于还原和/或氧化反应条件之后产生热但关于 不期望的副反应如焦炭形成相对于烃原料来说惰性的材料。任选地，产热组分可以将烃催 化转化为所需的产物或产物混合物。多组分催化剂床还可任选地包括用于催化剂床的惰性 物质，如本领域中已知的。为了详细描述本专利技术的目的，使用固定床反应器的Houdry循环脱氢工艺的改进 将用作实施方案。然而，应理解，在没有偏离本专利技术的范围的情况下可以修改本专利技术，以便 以专利技术方式在其他循环的吸热烃转化工艺中起作用，其他循环的吸热烃转化工艺例如，但 不限于，流化床链烷烃脱氢工艺和流化床乙苯脱氢工艺。5用于Houdry循环脱氢工艺的装置包括含有固定催化剂床的绝热反应器，其中床 界定了入口区域和出口区域。催化剂床包括催化第一组分和产热第二组分。任选地，如本 领域已知的，还可将惰性物质添加到催化剂床。为了描述本专利技术的目的，但不期望通过这样的描述进行任何限制，固定催化剂床 基本上被分成三个大约相等的部分_床的入口区域、床的中间区域、床的出口区域。除非另 有说明，对于本文呈现的任何实例来说，与惰性物质组合的催化第一组分用于床的入口区 域和出口区域；且与产热第二组分组合并与或不与惰性物质一起使用的催化第一组分用于 床的中间区域。尽管便于描述的目的，但应理解，组分组合的若干变化对于固定催化剂床来 说是可能的。例如，当床被分成三个区域时，床可以被分成，使得(a)三个区域中的每一个 具有大约相等的体积，或者(b)中间区域可以大于总催化剂体积的约三分之一，或者(c)中 间区域可以小于总催化剂体积的约三分之一，或者(d)入口区域和出口区域可以具有不相 等的体积，或者(e)其任何组合。此外，并不必须将床分成三个区域。例如，脱氢催化剂可 以与产热材料混合并与或不与另外的惰性物质一起使用，且然本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于烃的吸热转化的工艺，所述工艺包括：使烃原料与多组分催化剂床接触，其中所述催化剂床包括催化第一组分和第二组分，所述催化第一组分被特定地设计为将烃进料转化为预定产物或产物混合物，所述第二组分在被暴露于还原反应条件和／或氧化反应条件之后产生热，并且在用于使所述催化第一组分起作用的最佳反应条件下不会促进焦炭形成或不期望产物的形成。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】US 2007-10-16 11/873,367一种用于烃的吸热转化的工艺，所述工艺包括使烃原料与多组分催化剂床接触，其中所述催化剂床包括催化第一组分和第二组分，所述催化第一组分被特定地设计为将烃进料转化为预定产物或产物混合物，所述第二组分在被暴露于还原反应条件和/或氧化反应条件之后产生热，并且在用于使所述催化第一组分起作用的最佳反应条件下不会促进焦炭形成或不期望产物的形成。2.如权利要求1所述的工艺，其中当所述烃与所述催化第一组分反应时，所述吸热工 艺消耗预定量的热，且其中所述产热第二组分在被暴露于还原反应条件或氧化反应条件、 或者还原反应条件与氧化反应条件两者之后产生一定量的热，该量小于由所述烃与所述催 化第一组分之间的反应所消耗的热的量。3.如权利要求1所述的工艺，其中将所述催化第一组分和所述产热第二组分装入到固 定床反应器中的催化剂床。4.如权利要求3所述的工艺，其中所述催化第一组分还包括惰性第三组分。5.如权利要求3所述的工艺，其中所述催化剂床界定了入口区域、中间区域和出口区 域，且其中所述催化第一组分与所述惰性第三组分物理混合并被装入到所述催化剂床的所 述入口区域和所述出口区域中，且其中所述催化第一组分与所述产热第二组分物理混合并 被装入到所述催化剂床的所述中间区域中。6.如权利要求1所述的工艺，其中所述催化第一组分与所述产热第二组分物理混合并 被装入到流化床反应器中的所述催化剂床中。7.如权利要求1所述的工艺，其中所述吸热工艺产生温度分布，所述温度分布界定了 平均反应温度、最大催化剂床温度和最小催化剂床温度，且其中所述工艺的所述温度范围 被定义为所述最大催化剂床温度减去所述最小催化剂床温度，且其中所述产热第二组分被 选择为使得降低所述吸热工艺的所述温度范围，同时增加所述平均反应温度。8.如权利要求1所述的工艺，其中所述产热第二组分包括选自由以下组成的组的金 属铜、铬、钼、钒、铈、钇、钪、钨、锰、铁、钴、镍、银、铋及其组合，且其中所述金属被载于选自 由以下组成的组的载体上氧化铝、氢氧化铝、三氢氧化铝、勃姆石、假勃姆石、三水铝石、三 羟铝石、过渡型氧化铝、α -氧化铝、Y -氧化铝、二氧化硅/氧化铝、二氧化硅、硅酸盐、铝酸 盐、铝酸钙、六铝酸钡、煅烧水滑石、沸石、氧化锌、氧化铬、氧化镁及其组合。9.如权利要求8所述的工艺，其中所述产热第二组分包括载...

【专利技术属性】
技术研发人员：MA乌芭茨卡，V弗里德曼，
申请(专利权)人：南方化学公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]