用於產物組成穩定化的烷烴脫氫的方法和設備的製作方法

2023-07-03 02:37:21 1

專利名稱：用於產物組成穩定化的烷烴脫氫的方法和設備的製作方法
用於產物組成穩定化的烷烴脫氫的方法和設備本發明涉及用於產物組成穩定化的烷烴脫氫的方法，其中，烷烴引導通過合適的催化劑，由此產生含有烯烴、氫氣和未轉化烷烴的氣流。因為烷烴脫氫屬於可逆平衡反應這一類，所以在理想催化條件下，在反應進行一定停留時間後產生化學平衡。通過藉助過程參數在希望的方向上影響化學平衡，可實現產物組成的穩定化或者產物氣體中烯烴、烷烴和氫氣始終不變的組分。烷烴脫氫在合適的催化劑上進行。在相同反應條件下，催化劑的活性隨著時間而降低。這就造成了當過程參數保持不變時，在反應器出口處的產物組成關於生產周期持續改變。由於始終在改變的產物組成可能給隨後的設備部件中造成幹擾。例如，精餾塔 (Rektifizierkolonnen)就對於輸入流的濃度波動反應敏感。US 5243122A描述了用於輕烷烴脫氫的吸熱(allothermen)反應器的過程，其中， 催化劑床的溫度在反應的同時受控制並且緩慢地提升，從而使得反應器輸出流的組成在反應的同時保持不變。通過該方法將延遲催化劑活性的降低，從而使得產物流的組成以及特別是其中所含的烯烴/烷烴比例在運行中保持恆定。反應的熱力學控制將通過特殊的熱氣輸入的閥動裝置得以調節。然而，反應器平行安裝，除了溫度以外並不處理其他影響因素。在反應時，一定時間之後在催化劑上通常形成含碳的覆蓋物，烷烴的轉化由此大幅降低。反應出於該原因將循環進行。在一定的反應時間後，反應將停止，並且將含有氧氣的氣體(該氣體還能夠含有水蒸氣)引導通過催化劑。含碳的覆蓋物通過該氣體被氧化， 從而釋放出催化劑，並且能夠使反應重新開始。因此，本發明涉及的問題是，開發出一種烷烴脫氫的方法，使用該方法在反應器出口處的產物組成在整個運行時間中保持恆定。這一任務通過如下方式解決，即通過在多個絕熱、吸熱或等溫類型的反應器中或者其組合中，將含有烷烴的物質流以連續的方式引導通過催化劑床，由此產生含有烯烴、氫氣和未轉化烷烴的氣流，並且·在至少一個反應器的一個或多個點上，以測量值的形式獲取過程參數即溫度、壓力或蒸汽-烴比例中的至少一個， 有目的地影響過程參數中的至少一個，從而使得在至少一個反應器出口處的產物氣體的組成在運行時間內保持恆定。在反應器的一個或多個點上能夠確定溫度、壓力或蒸汽-烴比例的測量值，接下來能夠藉助控制裝置有目的地監控並影響過程參數，以使在反應器系統末端處的產物氣體的組成在全部運行時間內保持恆定。在本發明實施方式中設想有二至十個相同或不同的反應器類型聯合使用。然而出於經濟性原因優選二至四個反應器。反應器能夠是絕熱、吸熱或等溫的不同類型。不同類型的反應器當然還能夠被不同地組合，以便得到相應的效率和經濟性。為了實現產物組成的穩定化，能夠有目的地影響過程參數即溫度、壓力或蒸汽烴比例。通過輸入熱氣/氧氣以及合適的溫度傳感器能夠調節在至少一個反應器中的溫度。通過藉助調節閥排出產物氣體同樣能夠控制反應器中的壓力。反應器中的蒸汽-烴比例將通過蒸汽和氣態烴的添加量來確定，其中，該處理優選在第一反應器中。在本發明的其他實施方式中，使用分析裝置來測量產物氣體的組成。該分析裝置例如能夠是氣相色譜儀(Gaschromatograph)。當預先給定溫度、壓力或蒸汽烴比例的額定值時，將藉助分析裝置確定產物氣體的組成。過程參數由此既能夠單獨地又能夠以組合形式受到影響，以便使得能夠實現產物氣體組成所希望的穩定化。穩定還能夠藉助預先規定隨時間變化的函數(例如斜波函數)通過過程管理系統來實現。在本發明其他的實施方式中，還要求保護根據本發明的方法來由烷烴製造烯烴的用途，尤其是應用本方法來由丙烷脫氫得到丙烯，由正丁烷得到正丁烯和丁二烯，由異丁烷得到異丁烯，或者它們的混合，以及由烷烴通過脫氫環化得到芳烴。然而各種烷烴或者各種烴能夠被脫氫，它們根據背景技術的脫氫方法可以脫氫。本發明將結合一些實例得以闡明。在此觀察一個用丙烷脫氫得到丙烯的吸熱反應器作為實施方式，以介紹根據本發明的方法。在此，反應器將按以下工藝技術值來驅動輸入溫度510°C，入口與出口的溫度差ΔΤ :75K，出口壓力ρ 6,0巴，蒸汽-烴摩爾比STHC 3 j 5 ο例1 如

圖1所示，未調整工藝技術參數，丙烯產量從最初的沈，7%降低到沈，1%。例2 如圖2所示，通過在周期中提高溫度差Δ Τ,丙烯產量始終保持在沈，7%。所有其他參數相對例1沒有改變。例3 如圖3所示，通過在周期中降低出口壓力ρ，丙烯產量始終保持在沈，7%。所有其他參數相對例1沒有改變。例4 如圖4所示，通過在周期中提高蒸汽-烴比例(STHC)，丙烯產量始終保持在沈，7%。所有其他參數相對例1沒有改變。例5 如圖5所示，在本例中，壓力在周期中以0.05巴/h恆定地降低，並且同時略微提高溫度差Δ Τ,以便得到穩定的丙烯產量。實際上，隨著時間單方面降低出口壓力P (如例3)大多並不是隨時可行的，因為接下來過程步驟(例如原料氣壓縮)要求一定的入口壓力。因此有意義的是，同時影響多個過程參數，以便達到所希望的產物氣體組成的穩定化。在表1中概述了實例。通過實例明顯可見過程參數對於產物氣體組成的影響作用。表1 參數設定概況
權利要求
1.用於產物組成穩定化的烷烴脫氫的方法，其中 在多個絕熱、吸熱或等溫類型的反應器中或者這些反應器的組合中，氣態的含烷烴的物質流以連續的方式被引導通過催化劑床，由此產生含有烯烴、氫氣和未轉化烷烴的氣流，其特徵在於， 在至少一個反應器的一個或多個點上以測量值的形式獲取過程參數即溫度、壓力或蒸汽-烴比例中的至少一個， 有目的地監控並影響所述過程參數中的至少一個，從而使得在至少一個反應器出口處的產物氣體的組成在運行時間內保持恆定。
2.根據權利要求1所述的用於產物組成穩定化的烷烴脫氫的方法，其特徵在於，聯合使用二至十個不同類型的反應器，優選為二至四個不同類型的反應器。
3.根據權利要求1所述的用於產物組成穩定化的烷烴脫氫的方法，其特徵在於，聯合使用二至十個相同類型的反應器，優選為二至四個相同類型的反應器。
4.根據前述權利要求1至3中任意一項所述的用於產物組成穩定化的烷烴脫氫的方法，其特徵在於，在所述反應器中的一個反應器裡的溫度通過溫度傳感器和輸入加熱氣體來調節。
5.根據前述權利要求1至3中任意一項所述的用於產物組成穩定化的烷烴脫氫的方法，其特徵在於，在所述反應器中的一個反應器裡的溫度通過溫度傳感器和輸入氧氣來調節。
6.根據前述權利要求1至5中任意一項所述的用於產物組成穩定化的烷烴脫氫的方法，其特徵在於，在至少一個所述反應器中的壓力藉助調節閥通過排放產物氣體來調節。
7.根據前述權利要求1至6中任意一項所述的用於產物組成穩定化的烷烴脫氫的方法，其特徵在於，在至少一個所述反應器中的蒸汽-烴比例通過蒸汽和氣態烴的輸入量來調節。
8.根據權利要求7所述的用於產物組成穩定化的烷烴脫氫的方法，其特徵在於，優選地在第一反應器中的蒸汽-烴比例通過所述蒸汽和氣態烴的輸入量來調節。
9.根據前述權利要求1至8中任意一項所述的用於產物組成穩定化的烷烴脫氫的方法，其特徵在於，在至少一個反應器中的過程參數依賴於由分析裝置所確定的、關於產物氣體組成的測量值來受到影響。
10.根據前述權利要求1至8中任意一項所述的用於產物組成穩定化的烷烴脫氫的方法，其特徵在於，在至少一個反應器中的過程參數通過預先規定隨時間變化的函數通過過程管理系統來受到影響。
11.根據前述權利要求1至10中任意一項所述的用於產物組成穩定化的烷烴脫氫的方法，其特徵在於，多個過程參數同時受到影響。
12.前述權利要求1至11中任意一項所述的方法的用途是用脫氫由丙烷得到丙烯。
13.前述權利要求1至11中任意一項所述的方法的用途是用脫氫由正丁烷得到正丁烯和丁二烯。
14.前述權利要求1至11中任意一項所述的方法的用途是用脫氫由異丁烷得到異丁火布。
15.前述權利要求1至11中任意一項所述的方法的用途是用脫氫由烷烴得到芳烴。
全文摘要
本發明涉及烷烴脫氫的方法。在多個絕熱、吸熱或等溫類型的反應器中或者其組合當中，氣態的含烷烴的物質流以連續的方式被引導通過催化劑床，由此產生含有烯烴、氫氣和未轉化烷烴的氣流。為了實現產物組成的穩定化，在至少一個反應器的一個或多個點上以測量值的形式獲取過程參數即溫度、壓力或者蒸汽-烴比例中的至少一個，其中，有目的地監控並影響過程參數中的至少一個，從而使得在反應器出口處的產物氣體組成在運行時間內保持恆定。
文檔編號C07C11/09GK102471187SQ201080032742
公開日2012年5月23日 申請日期2010年7月16日 優先權日2009年7月22日
發明者H·蓋爾克, M·黑恩裡茲-埃德裡安, O·諾爾, R·舒瓦斯, S·溫澤爾 申請人:蒂森克虜伯伍德公司