扩展催化剂在多级反应器体系中的利用率的方法技术

本发明专利技术提供了扩展催化剂在多级反应器体系中的利用率的方法，前提是要初级反应和次级（或更多）催化剂中毒反应发生在同一催化剂上，且次级（或更多）催化剂中毒反应的速率比初级反应的速率快。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及。更具体而言，本专利技术涉及对催化剂在同一催化剂上催化的反应组(即氢化和脱硫)中的利用率进行扩展的方法，其中一个反应引起催化剂中毒。
技术介绍
氢化是石油、化学和食品工业中常用的方法。取决于进料和操作条件(例如温度、压力和接触时间)的苛刻性，氢化工艺可以饱和不饱和键，减少醛和酮，减少羧酸和其酯，减少含氮化合物，减少含硫化合物，并引起很多其它还原反应。在催化氢化工艺中，活性催化剂通常是周期表的一种或多种VIII族元素的零价金属催化剂。催化剂失活是催化方法(例如加氢裂化、加氢处理、以及氢化)中的常见现象。例如，进料中的硫对于大多数氢化催化剂而言是有毒物质。在这些情况中，加氢脱硫与氢化一起进行。进料中有机硫化合物的还原将硫转化为其二价形式。二价硫与催化剂的活性零价金属反应形成金属硫化物。在低温至中温(低于约200℃)的氢化，金属硫化物并不具有实际氢化活性且由此被视为金属催化剂的中毒形式。为排除或减少催化剂中毒，进料在所需反应之前的脱硫可通过有机硫化合物在某些反应性吸附剂上的物理吸附来实现。“反应性吸附”指硫化合物与吸附剂反应的情况。各种氧化物(包括ZnO，CuO和MnO)可与硫化合物(特别是硫化氢)反应并将其从气体物流中除去。在高于200℃的温度，金属硫化物显示了加氢脱硫和一些氢化活性。加氢脱硫是在石油工业中对进料选择性脱硫的广泛应用方法。在加氢脱硫中，将有机硫化合物转化为硫化氢，其通常作为与过量氢混合的气体从反应器中被除去。近来I.V.Babich和J.A.Moulijn已经出版了对脱硫工艺的全面综述(Fuel，82，pp 607-631，(2003))。在单一反应器中，中毒区域将向下游发展，逐渐将催化剂床上游部分的活性减少到使得反应器不能产生具有所需规格的产物的程度。尽管整个反应器床不能满足所需规格，但是来自中毒区域下游的催化剂仍旧相对具有活性并且可仅轻微失活。在传统实践中，一旦反应器产物质量下降到所接收规格之下，则必须替换整个反应器床的催化剂。这需要停止操作来除去和处理中毒的催化剂(一旦反应器产物质量下降到所接收规格之下)，并且在恢复操作之前将新鲜催化剂装载到反应器。因为次级反应(例如加氢脱硫)的速率比初级反应(例如氢化)的速率快，所以催化剂全部使用寿命并未实现并且工艺经济学受到负面影响。对扩展催化剂利用率作出了一些努力。这些方法包括外部或原位再生，和各种工艺改变，包括改变操作条件(例如增加温度)以补偿丧失的初级反应活性，例如，具有多反应器或者具有多区域概念的单一反应器用于液体烃中二烯烃的选择性氢化的方法。一旦离流入进料最远的区域或反应器丧失其活性，就将下一个最接近的区域或反应器投入生产并放置在部分失活区域的上游。仍有待解决的问题是当初级反应(例如氢化)和次级(或更多)催化剂中毒反应(例如加氢脱硫)发生在同一催化剂上时，和当中毒反应速率快于初级反应速率之时，如何扩展催化剂利用率。
技术实现思路
提供了扩展在多级反应体系中的催化剂利用率的方法，该方法包括a)将进料和氢在一定时期通过至少两个串联的反应器，其位置为R1、R2、...Rn，其中n是反应器数目，每个反应器含有催化剂，直到至少一个最上游的反应器中的催化剂因为次级催化反应失活或者直到来自最下游反应器的产物不能满足所需规格；b)绕过步骤(a)的至少一个最上游的反应器以将进料和氢通入至少一个下游反应器；c)用新鲜催化剂再装载步骤(b)的至少一个被绕过的反应器；d)将步骤(c)的至少一个再装载的反应器放置在至少一个串联反应器的下游，该串联反应器没有用步骤(c)中的新鲜催化剂再装载；和e)重复步骤(a)至(d)以满足产物规格。在本专利技术一个实施方案中，可在步骤(a)之后任选地增加温度以连续地满足产物离开最下游反应器时的规格。随后，步骤(d)后温度被降低到其原始水平。调节温度使得甚至在催化剂换出而不中断工艺的期间产物规格得到连续满足。本专利技术的方法采用选自周期表的一种或多种VIII族元素的零价元素的催化剂。用于扩展催化剂利用率的方法的一个实施方案提供了a)将有机进料和氢在一定时期通过至少两个串联的反应器，其位置为R1、R2、...Rn，其中n是反应器数目，每个反应器含有多孔金属或负载型催化剂，直到至少一个最上游的反应器中的催化剂因为脱硫而失活或者直到来自最下游反应器的产物不能满足所需规格；b)绕过步骤(a)的至少一个最上游的失活反应器以将进料和氢通入下游反应器；c)用新鲜催化剂再装载步骤(b)的至少一个被绕过的反应器；d)将步骤(c)的至少一个再装载的反应器放置在下游；和e)重复步骤(a)至(d)以满足产物规格。本专利技术的另一实施方案扩展了在制备生物衍生的1，3-丙二醇方面的催化剂利用率，包括步骤a)将含有1，3-丙二醇的生物衍生的有机进料和氢在一定时期通过至少两个串联的反应器，其位置为R1、R2、...Rn，其中n是反应器数目，每个反应器含有具有负载在二氧化硅/氧化铝挤出物上的重镍加载量的含镍催化剂，直到最上游的反应器中的催化剂由于脱硫失活或者直到来自最下游反应器的产物不能满足所需规格；b)绕过位置R1中的反应器以将进料和氢通入位置R2中的反应器；c)用新鲜催化剂再装载步骤(b)的被绕过的反应器；d)将反应器系列中的步骤(c)的再装载的反应器放置在下游位置Rn处；和e)重复步骤(a)至(d)以满足产物规格。附图简述附图说明图1a显示了串联反应器的初始布置，其中进料进入反应器A(在位置R1)，随后进入下游反应器B和C(在位置R2、...Rn)，任选间歇的氢输入。图1b显示了在反应器A中的失活催化剂被新鲜催化剂替换并且被放回到位置Rn中的物流之后，反应器后来的布置流程图，其中反应器C的出口给反应器A供应进料。图2显示了硫在两个用过的催化剂床上的分布。图3显示了不同硫含量的新鲜和用过的催化剂的活性。催化剂活性(表达为在UV-270nm吸收率的百分比减少)随着催化剂上沉积的硫的增加而明显减少。图4显示了温度对沉积在用过的催化剂上的硫的分布的影响。在120℃，大多数硫在反应器入口附近积聚，而在80℃，硫沉积更加均匀地在整个催化剂床上分布。图5显示了用部分中毒的催化剂填充的反应器可以除去大多数硫并且用作保护床以保护下游反应器床免于重硫沉积加载量。专利技术详述本专利技术人解决了所述问题，通过一种对催化剂在用于含有机物的进料的多级反应器体系中的利用率进行扩展的方法。当初级反应(例如氢化)和次级(或更多)催化剂中毒反应(例如加氢脱硫)发生在同一催化剂上时，且当催化剂中毒反应速率比初级反应速率更快时，催化剂中毒主要受限于上游反应器而下游反应器完成需要满足产物规格的大部分(bulk)氢化。“反应器(单数形式)”是指多个反应器系列中的单个反应器。本专利技术涉及针对上游反应器的催化剂中毒反应，防止了下游反应器被均匀和/或快速中毒。因为上游反应器用作保护床来保护下游一个或多个反应器中的催化剂免遭中毒，催化剂的总体使用寿命得以扩展。该方法为多级反应体系提供了两个显著优势1)催化剂利用率可得到显著扩展，和2)改变催化剂所需的工艺和设备停工时间可被显著减少或甚至消除。该方法采用了多级反应器体系，包括最少两个串联反应器(其位置为R1、R2、...Rn，其中n是反应器数目)。(参见图1a)本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种扩展催化剂利用率的方法，所述方法包括：ａ）将进料和氢在一定时期通过至少两个串联的反应器，其位置为Ｒ↓［１］、Ｒ↓［２］、…Ｒ↓［ｎ］，其中ｎ是反应器数目，每个反应器含有催化剂，直到至少一个最上游的反应器中的催化剂因为次级催化反应 失活或者直到来自最下游反应器的产物不能满足所需规格；ｂ）绕过步骤（ａ）的含有失活催化剂的所述至少一个最上游的反应器以将进料和氢通入至少一个下游反应器；ｃ）用新鲜催化剂再装载步骤（ｂ）的至少一个被绕过的反应器；ｄ）将步 骤（ｃ）的所述至少一个再装载反应器放置在至少一个串联反应器的下游，所述串联反应器步骤（ｃ）中没有用新鲜催化剂再装载；和ｅ）重复步骤（ａ）至（ｄ）以满足产物规格。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：GF迪芬达尔，M西潘，
申请(专利权)人：纳幕尔杜邦公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]