脱氢方法技术

改进脱氢反应器体系操作的方法，所述脱氢反应器体系具有确定脱氢反应区且含有第一体积脱氢催化剂的脱氢反应器。该方法包括：从脱氢反应器中除去至少一部分第一体积脱氢催化剂；在从中除去了至少一部分第一体积脱氢催化剂的脱氢反应器内放置第二体积高稳定性脱氢催化剂，从而提供第二脱氢反应器体系；在脱氢反应条件下操作第二脱氢反应器体系；和控制脱氢反应条件，以便提供高稳定性脱氢催化剂的所需失活速度。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】本专利技术涉及利用高稳定性脱氢催化剂的脱氢工艺体系的设计与操作。
技术介绍
在烷基芳烃催化脱氢成烯基芳烃的领域中，正在继续努力开发当使用时具有高活性和选择性性能同时显示出高稳定性的改进催化剂。催化剂的稳定性是指当使用时其催化失活或者下降的速度。催化剂的失活速度影响其使用寿命，且一般优选催化剂高度稳定，以便增加其寿命并提供其它益处。在乙基苯脱氢制备苯乙烯的方法中所使用的脱氢催化剂的稳定性可对这一工艺的操作具有影响。例如，典型地该工艺始于用新鲜负载的脱氢催化剂操作，所述脱氢催化剂在开车反应温度下提供一定的乙基苯转化率。当在长时间段内操作该工艺时，脱氢催化剂倾向于失活，从而导致实现相同的一定乙基苯转化率所要求的反应温度更高。随着时间流逝，反应温度继续增加，以抵销催化剂失活的影响，直到因设备或者经济局限性导致温度达到不可持续的水平。当该工艺达到该终止反应温度条件时，使反应器停车，并除去和更换脱氢催化剂。停车和催化剂更换的工序可能花费2-4周来完成。在脱氢工艺中使用更稳定的脱氢催化剂可提供许多优势。在已有的脱氢装置中，更稳定的催化剂可提供例如更长的运行长度，或者若不希望更长的运行长度，则可利用更稳定的催化剂，以通过在更苛刻的反应器温度条件下操作提供更高的转化率，以便提供与略不稳定的催化剂所提供的那些类似的失活速度。此外，在新的脱氢工艺设施设计中，更稳定的催化剂可提供更大的灵活性。在高稳定性脱氢催化剂的可获得性增长的情况下，希望能在脱氢工艺的操作或者在新的脱氢工艺设计中利用其性能。
技术实现思路
因此，本专利技术的目的是提供利用高稳定性脱氢催化剂的脱氢反应器体系操作的改进方法。本专利技术另一目的是提供在脱氢反应器体系的设计中考虑高稳定性脱氢催化剂性能的方法。因此，专利技术之一是改进脱氢反应器体系操作的方法，所述脱氢反应器体系具有确定脱氢反应区且含有第一体积脱氢催化剂的脱氢反应器。该方法包括从脱氢反应器中除去至少一部分第一体积脱氢催化剂；在从中除去了至少一部分第一体积脱氢催化剂的脱氢反应器内放置第二体积高稳定性脱氢催化剂，从而提供第二脱氢反应器体系；在脱氢反应条件下操作第二脱氢反应器体系；和控制脱氢反应条件，以便提供高稳定性脱氢催化剂的所需失活速度。另一本专利技术方法包括脱氢反应器体系的设计，所述脱氢反应器体系包括确定反应区且含有一定体积高稳定性脱氢催化剂的反应器，其中高稳定性脱氢催化剂的特征在于催化剂稳定性性能功能。设计方法包括选择脱氢反应器体系所需的运行长度；利用该催化剂稳定性性能功能，确定提供所需运行长度所要求的标准反应器操作条件；和利用该标准反应器操作条件，确定对于该反应器来说提供所需的运行长度所要求的反应器体积。在设计了该脱氢反应器体系之后，所提供的脱氢工艺体系配有具有该反应器体积并含有该体积的高稳定性脱氢催化剂的反应器。附图说明图1示出了乙基苯原料脱氢得到苯乙烯最终产物的工艺体系的简化的工艺流程图，可改进该工艺体系以包括高稳定性脱氢催化剂。图2示出了高稳定性脱氢催化剂和低稳定性脱氢催化剂的大致失活速度的代表性比较图，正如对于每一催化剂来说65％转化率所要求的温度的实际工艺性能数据相对于使用时间所反映。具体实施例方式根据下述详细说明和所附的权利要求，本专利技术的其它目的和优点将变得更明显。在高稳定性脱氢催化剂的可获得性更大的情况下，更希望开发便于最大化这一优点的新方法，以便在已有的脱氢工艺体系的操作中，这种高稳定性脱氢催化剂可提供(但迄今为止尚未获取的)例如通过使乙基苯脱氢制备苯乙烯的工艺体系。进一步希望开发用于脱氢体系设计的新方法，该体系最大化由使用高稳定性脱氢催化剂可获得的优点。正如在本说明书中所使用的，术语稳定性是指在特定的反应条件下，对于催化剂的给定使用时间段来说，用催化剂活性变化之比表达的特定催化剂失活速度(Δ活性/Δ时间)。已意识到，催化剂失活速度取决于利用催化剂时反应条件的苛刻程度。在乙基苯脱氢催化剂即苯乙烯制备催化剂的情况下，稳定性数值是当在一定工艺条件下使用时苯乙烯制备催化剂活性变化与使用时间段之比。苯乙烯制备催化剂的稳定性数值可根据工艺条件的苛刻程度而变化，所述工艺条件可包括诸如蒸汽与油之比、液体时空速度、压力和反应器温度之类的工艺参数。此处提到催化剂的活性是指与特定催化剂有关的温度参数。在苯乙烯制备催化剂的情况下，其温度参数是在一定确定工艺条件下苯乙烯制备催化剂提供规定的乙基苯原料转化率时的温度(℃)。活性的例举实例是当在一定确定工艺条件下与苯乙烯制备催化剂接触时实现65mol％乙基苯转化率时的温度。这一温度参数可用符号“T(65)”来表示，这意味着给定的温度提供65mol％的转化率。T(65)温度值代表相关催化剂的活性。催化剂的活性与温度参数反比相关，其中较低的温度参数代表较高的活性，和较高的温度参数代表较低的活性。此处所使用的术语“转化率”是指转化成另一化合物的规定化合物的分数(mol％)。作为实例，在乙基苯的脱氢工艺中，原料中的乙基苯被视为规定化合物，它将转化成另一化合物例如苯、甲苯、苯乙烯或其它化合物。此处所使用的术语“选择性”是指得到所需化合物的被转化化合物的分数(mol％)。作为实例，在乙基苯脱氢工艺中，原料中的乙基苯被视为被转化的化合物，而所需化合物被视为苯乙烯。本专利技术方法的一个方面是，它提供已有的脱氢反应气体系操作的改进，和具体在乙基苯脱氢得到苯乙烯产物所使用的脱氢反应器体系操作的改进。典型的脱氢工艺体系包括反应部分和分离部分。反应部分提供在脱氢条件下可能包括乙基苯的原料与脱氢催化剂的接触，以得到反应部分的反应产物。分离部分提供反应部分的反应产物分离成各种产物如苯乙烯和循环物流如未转化的乙基苯。反应部分一般包括脱氢反应器体系，所述脱氢反应器体系包括含第一体积脱氢催化剂的脱氢反应器。脱氢反应器典型地是确定含有脱氢催化剂的脱氢反应区的反应器容器。该脱氢催化剂显示出或者可以表征为具有不如高稳定性脱氢催化剂稳定的一定的稳定性特征。与高稳定性脱氢催化剂的那些特征相比，脱氢催化剂的低稳定性特征可影响如何操作脱氢反应气体系；这是因为在脱氢反应器体系的操作中，通常升高脱氢反应温度以抵销催化剂失活的影响。在操作脱氢反应气体系的这一方法中，当脱氢催化剂随使用老化和失活时，脱氢反应温度升高，直到它达到由脱氢工艺设备或经济考虑因素限定的上限温度。当达到这一温度极限时，脱氢反应器体系被视为在终止运行条件下操作，此刻使脱氢反应器体系停车，并用新鲜催化剂替换失活的脱氢催化剂。由于新鲜催化剂的活性大于用过的催化剂，因此当脱氢反应器体系再启动时，实现给定原料转化率所要求的开始运行温度明显低于实现相同转化率所要求的终止运行温度。在典型的已有脱氢反应器体系中，反应器体积是固定的。由于该固定的反应器体积，因此用高稳定性脱氢催化剂替换以前用过或失活的脱氢催化剂提供在它达到终止运行操作条件之前长时间段地操作脱氢反应器体系，或者在较高的反应器温度下操作脱氢反应器体系以利用更高的转化率，或者这两种操作模式的结合。本专利技术方法利用高稳定性脱氢催化剂的稳定性特征，其方式改进脱氢反应器体系的操作。本专利技术方法中脱氢反应器体系的改进操作包括从脱氢反应器中除去至少一部分第一体积脱氢催化剂，所述第一体积脱氢催化剂已被用过且通过使用至少部分失活。优选本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种改进脱氢反应器体系操作的方法，所述脱氢反应器体系具有确定脱氢反应区且含有第一体积脱氢催化剂的脱氢反应器，所述方法包括：从所述脱氢反应器中除去至少一部分所述第一体积脱氢催化剂；在从中除去了所述至少一部分所述第一体积脱氢催化 剂的脱氢反应器内放置第二体积高稳定性脱氢催化剂，从而提供第二脱氢反应器体系；在脱氢反应条件下操作所述第二脱氢反应器体系；和控制所述脱氢反应条件，以便提供所述高稳定性脱氢催化剂的所需失活速度。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】US 2004-11-18 60/629,2671.一种改进脱氢反应器体系操作的方法，所述脱氢反应器体系具有确定脱氢反应区且含有第一体积脱氢催化剂的脱氢反应器，所述方法包括从所述脱氢反应器中除去至少一部分所述第一体积脱氢催化剂；在从中除去了所述至少一部分所述第一体积脱氢催化剂的脱氢反应器内放置第二体积高稳定性脱氢催化剂，从而提供第二脱氢反应器体系；在脱氢反应条件下操作所述第二脱氢反应器体系；和控制所述脱氢反应条件，以便提供所述高稳定性脱氢催化剂的所需失活速度。2.权利要求1的方法，其中所述脱氢催化剂包括氧化铁基脱氢催化剂，所述氧化铁基脱氢催化剂包括10-100wt％以Fe2O3计算且基于所述氧化铁基脱氢催化剂总重量的铁，和最多40wt％以K2O计算且基于所述氧化铁基脱氢催化剂总重量的钾。3.权利要求2的方法，其中所述高稳定性脱氢催化剂具有的性能使它显示出高稳定性脱氢催化剂的稳定性值，其中所述稳定性值显示出在标准反应条件下平均小于0.65℃/30天时间段的失活速度，和其中所述标准反应条件包括使蒸汽与烃之摩尔比为约7∶1的乙基苯和蒸汽的原料混合物以提供约1hr-1的液体时空速度的流量通过所述高稳定性脱氢催化剂体积，和其中所述失活速度定义为单位时间变化的T(65)变化之比，其单位为℃/天。4.权利要求3的方法，其中所述脱氢反应条件包括所述第二脱氢反应器体系中所述脱氢反应器的入口原料温度。5.权利要求4的方法，其中所述控制步骤包括调节所述入口原料温度，以得到所需的失活速度，以便提供所述第二脱氢反应器体系从开始运行到终止运行时约6-60个月的所需运行长度范围。6.权利要求4的方法，其中所述控制步骤包括选择所述入口原料温度的温度上限，并调节所述入口原料温度，以得到所需的失活速度，以便提供所述第二脱氢反应器体系从开始运行到终止运行时约6-60个月的所需运行长度范围，其中在所述范围内达到所述入口原料温度的所述温度上限。7.权利要求6的方法，其中所述温度上限小于700℃。8.权利要求7的方法，其中所述脱氢催化剂显示出超过0.65℃/30天时...

【专利技术属性】
技术研发人员：RD卡尔普，RD纽曼，
申请(专利权)人：国际壳牌研究有限公司，
类型：发明
国别省市：NL[荷兰]