本发明专利技术涉及一种实施吸热且非均相催化的反应的方法，其中使反应物在惰性换热颗粒和催化剂颗粒的混合物存在下反应，所述催化剂颗粒定期在非氧化性气氛下再生，且所需的反应热通过分离所述惰性换热颗粒，在加热区中加热所述换热颗粒并将加热的换热颗粒返回至反应区中而提供。本发明专利技术方法特别适于在沸石催化剂存在下非氧化性脱氢芳构化C1-C4脂族化合物。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】本专利技术涉及一种实施吸热且非均相催化的反应的方法，其中在惰性传热颗粒与含沸石的催化剂颗粒的混合物存在下实施起始物质的反应，其中将所述催化剂颗粒定期在非氧化性气氛下再生，且通过分离出惰性传热颗粒、将所述传热颗粒在传热区域中加热并将加热的传热颗粒再循环至反应区中而引入所需的反应热。本专利技术方法特别适于在包含沸石的催化剂存在下非氧化性脱氢芳构化C1-C4脂族化合物。在许多吸热反应中，提供反应所需的能量是一项特别的挑战。如果反应是间接加热的，则必需大换热表面，并且就装置而言使所述方法复杂化和昂贵。此外，由于较高的温度，经常在传热表面上发生不希望的副反应，例如烃反应中的碳化。该情况尤其也适用于甲烷的非氧化性脱氢芳构化(DHAM)，其是吸热反应且需要从外部提供热量。直接引入反应热的一种可能方式是使用不参与反应的颗粒作为传热颗粒，将其任选与催化剂颗粒一起在外部反应器中通过直接与燃烧尾气接触或者通过直接燃烧燃料至高于反应温度的温度而加热，随后将其返回至反应区中。随后，反应所需的能量通过将所述 惰性传热颗粒与催化剂颗粒直接接触而传递。其中使用惰性颗粒以引入反应热的这类方法是现有技术所已知的。在许多由固体催化的反应中所遇到的另一个问题是所用催化剂失活水平的提高，且后者必须定期再生。因此，在于非氧化性条件下工业实施脱氢芳构化中，发生催化剂的碳化且在较短时间内降低催化剂的活性，从而导致短的生产周期和提高的再生需求。碳化通常与催化剂的寿命缩短有关。催化剂的再生并非是毫无问题的，这是因为首先必需定期恢复初始活性，其次，这必须在大量循环后才可进行以实现经济的方法。碳质沉积物也对物料平衡或广率具有不利影响，这是因为转化成碳质沉积物的各分子在不可再用于形成芳族化合物的所需反应。迄今为止，现有技术中所实现的碳质沉积物选择性在多数情况下超过20%，基于已反应的脂族化合物。其中通过加热传热颗粒而提供反应热且催化剂颗粒必须定期再生的方法是已知的。US5, 030, 338描述了一种在沸石、催化剂和惰性颗粒存在下芳构化脂族化合物的方法，其中从反应区中取出失活的催化剂和惰性颗粒的混合物，通过汽提使所述混合物脱除粘附的烃，并将所述汽提的混合物分离成主要包含催化剂颗粒的料流和基本上包含惰性颗粒的第二料流。将主要包含催化剂的料流转移至再生区中，并借助含氧气体再生。将主要包含惰性颗粒的第二料流引入燃烧区中；在该燃烧区中，所述惰性颗粒通过在氧气中燃烧燃料而加热。反应热借助催化剂颗粒与惰性颗粒的混合物引入反应区中。US2, 763，596涉及一种在氢气存在下且在固体催化剂颗粒存在下处理烃的方法，从而提高所述烃的芳香性。为了将所需的反应热引入反应区中，首先将传热颗粒在再生区和反应区中循环，其次在反应区和加热区中循环。在再生区中，通过借助氧气使其脱除碳沉积物而释放热量以将惰性颗粒和催化剂颗粒再生；在加热区中，将所述惰性颗粒在燃烧尾气中加热。在由现有技术已知的方法中，催化剂颗粒和惰性传热颗粒由于必须在反应区、再生区和加热区中进行多次传输操作而经历苛刻的机械、化学和热应力，这些将导致催化剂寿命缩短。因此，需要不同于现有技术所已知的那些的经进一步改进的方法以实施由含沸石的催化剂非均相催化的吸热反应。根据本专利技术，该目的通过一种实施吸热且非均相催化的反应的方法实现，其包括如下步骤(a)在包含含沸石的催化剂颗粒和惰性传热颗粒的混合物存在下在反应区中实施所述反应；(b)使所述催化剂颗粒再生，其包括(bl)将包含催化剂颗粒和任选的惰性传热颗粒的混合物转移至再生区中；(b2)将所述催化剂颗粒和任选的惰性传热颗粒在非氧化性气氛下再生；和(b3)将再生的催化剂颗粒再循环至反应区中；和(c)将热量引入反应区中，其包括如下步骤(Cl)在步骤(a)和(b)之间、在步骤(b)之中或在步骤(b)之后，将所述惰性传热颗粒与催化剂颗粒分离；(c2)将分离出的惰性传热颗粒转移至加热区中；和(c3)加热所述惰性传热颗粒并将加热的惰性传热颗粒再循环至反应区中。在优选实施方案中，步骤(a)中的反应为在含沸石的催化剂颗粒存在下非氧化性脱氢芳构化C1-C4脂族化合物。在另一优选实施方案中，在步骤(b2)中通过引入包含氢气的再生气流而使催化剂颗粒和任选的惰性传热颗粒再生。已令人惊讶地发现，在于升气管中或在热燃烧尾气中加热惰性传热颗粒之前，将催化剂颗粒与惰性传热颗粒分离并在非氧化性气氛中再生催化剂颗粒提高了催化剂的寿命。正如专利技术人所发现的那样，例如在通常在加热过程中占主导的高于700°C的温度下，在即使是少量的水存在下的DHAM中，所述含沸石的催化剂的活性也会下降，参见实施例1。这与所述催化剂中所含的沸石结晶度降低有关。使用氧气或空气燃烧包含氢原子的燃料如甲烷会形成水蒸汽，其会在通过所述燃烧或者所形成的尾气的燃烧而加热所述催化剂颗粒的过程中不可逆地破坏催化剂中所含的沸石。因此，例如如US2008/0249342A1所述，通过在待加热颗粒的直接存在下，在升气管中燃烧燃料如甲烷而外部加热所述催化剂颗粒从而引入用于甲烷脱氢芳构化的反应热可不可逆地破坏所述催化剂。该问题可通过如下方式克服不通过与燃烧尾气直接接触而加热所述催化剂，而是借助燃烧尾气加热无水气流(例如氮气或氢气)，然后通过与该气流直接接触而加热所述催化剂。然而，该方法方案在技术上很复杂(传热面积、惰性气体回路)且昂贵。此外，由于工程限制，例如所用的惰性气体鼓风机，该方法方案中的总能量消耗高于直接加热的情况。本专利技术方法具有如下优点催化剂颗粒不与燃烧尾气直接接触，且因此不被其中所存在的水破坏。由于催化剂颗粒仅在再生区和反应区之间循环(也不送入加热区中)且惰性传热颗粒或者与催化剂颗粒一起进入再生区中，或者事先将其分离出并转移至加热区中，所需的传输距离显著短于现有技术的方法。这对催化剂的操作寿命具有有利影响。在其中催化剂颗粒被碳质材料和/或含碳沉积物的沉积所失活的反应的情况下，通过引入包含氢气的再生气流而再生是特别有利的，这是因为在这种情况下，沉积物中所含的碳可再转化成甲烷并进一步利用，特别是当将甲烷用作步骤(a)的反应中的起始物质时。如果在再生区中将所述惰性传热体与催化剂颗粒分离，且当使用包含氢气的再生气流时，存在于所述惰性传热颗粒上的含碳沉积物也可再转化回甲烷。非常特别优选其中在再生区中或者随后将传热颗粒与催化剂颗粒彼此分离，并借助包含氢气的再生气体实施再生的本专利技术实施方案。在这种情况下，位于这两种颗粒上的含碳沉积物可转化成烃。如果反应区之后紧跟着再生区，则催化剂颗粒的传输距离将变得非常短，且所用催化剂颗粒上的机械应力将进一步降低。下文将详细描述本专利技术。就本专利技术而言，“非均相催化”意指所用催化剂的至少一部分，优选全部量的所用催化剂以固体形式存在，且所用起始物质以气态和/或液态存在。 在本专利技术情况下，“惰性传热颗粒”为不对步骤(a)中的反应具有不利影响，优选不参与步骤(a)中所实施的反应且基本用作将热量从外部引入反应区中的介质作用的颗粒。就本专利技术而言，再生中的非氧化性意指位于所述催化剂上且源于步骤(a)中反应的碳质沉积物就催化剂再生的目的而言，不借助氧化剂如空气或氧气转化成CO和/或CO2,而是还原性移除。特别地，用于步骤(b2)中再生的所述混合物中的氧本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2010.07.21 EP 10170257.91.一种实施吸热且非均相催化的反应的方法，其包括如下步骤(a)在包含催化剂颗粒和惰性传热颗粒的混合物存在下在反应区中实施所述反应；(b)使所述催化剂颗粒再生，其包括(bl)将包含催化剂颗粒和任选的惰性传热颗粒的混合物转移至再生区中；(b2)将所述催化剂颗粒和任选的惰性传热颗粒在非氧化性气氛下再生；和 (b3)将再生的催化剂颗粒再循环至反应区中；和(c)将热量引入反应区中，其包括如下步骤(cl)在步骤(a)和(b)之间、在步骤(b)之中或在步骤(b)之后，将所述惰性传热颗粒与催化剂颗粒分离；(c2)将分离出的惰性传热颗粒转移至加热区中；和(c3)加热所述惰性传热颗粒并将加热的惰性传热颗粒再循环至反应区中。2.根据权利要求1的方法，其中所述催化剂颗粒包含沸石。3.根据权利要求1或2的方法，其中步骤(a)中的反应为C1-C4脂族化合物的非氧化性脱氢芳构化。4.根据权利要求1-3中任一项的方法，其中所述再生通过引入包含氢气的再生气流而进行。5.根据权利要求1-4中任一项的方法，其中所述惰性传热颗粒通过偏析、分级、磁性分离、静电分离和/或筛分而分离出去。6.根据权利要求1-5中任一项的方法，其中在步骤(b)之中或之后将所述传热颗粒分离出去。7.根据权利要求1-6中任一项的方法，其中催化剂颗粒以移动床或流化床的形式存在于反应区中。8.根据权利要求1-7中任一项的方法，其中用于再生所述催化剂的再生区与反应区直接相邻。9.根据权利要求8的方法，其中反应区和再生区以分成区域的组合流化床形式运行。10.根据权利要求8或9的方法，其中再生区设置于反应区下方，且具有...
【专利技术属性】
技术研发人员：C·施耐德，S·阿伦茨，K·巴赫曼，J·科埃略楚苏，T·海德曼，A·E·文廷克，
申请(专利权)人：巴斯夫欧洲公司，
类型：
国别省市：
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