專利名稱：用于將丙烷脫氫成丙烯的新反應器流程的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及由鏈烷烴生產(chǎn)輕質(zhì)烯烴。具體而言，本發(fā)明涉及丙烯生產(chǎn)中的丙烷脫氫。
背景技術(shù)：
石油化學エ業(yè)中的連續(xù)催化劑轉(zhuǎn)化方法。烴的流化催化裂化是生產(chǎn)較輕烴組分的重要方法，且它是こ烯和丙烯生產(chǎn)的重要方法。流化催化裂化方法使流化催化劑在反應器與再生器之間連續(xù)地循環(huán)?！どa(chǎn)丙烯的另一路線可通過將丙烷通過催化脫氫而脫氫而得到。脫氫催化劑一般包含酸性載體如氧化鋁或ニ氧化硅氧化鋁上的貴金屬催化劑，或沸石材料。然而，該反應是強吸熱的，并需要高溫以使反應以令人滿意的速率進行。同時，需要控制反應以限制丙烷降解形成甲烷和こ烯，且其中こ烯可通過丙烷脫氫而釋放的氫氣氫化。該方法還導致催化劑焦化并使催化劑減活。因此催化劑需要在脫氫反應器中較短的操作或停留階段以后定期再生。發(fā)明概述本發(fā)明為用于鏈烷烴脫氫的方法。特別地，該方法用于將丙烷脫氫而生產(chǎn)丙烯。該方法包括使預熱的丙烷進料流進入脫氫反應器中。反應器在使丙烷與流化催化劑接觸并混合的條件下操作，以產(chǎn)生包含丙烯的產(chǎn)物流。設計反應器的操作以連續(xù)提供催化劑并以提供催化劑在反應器中15-45分鐘的停留時間的速率將催化劑從脫氫反應器中除去。反應器為快速流化反應器以提供良好混合的反應物和進料流并提供整個反應器均勻的溫度。來自反應器的流出物流分離成廢催化劑料流和包含丙烯的產(chǎn)物流。廢催化劑進入催化劑再生單元中，由此產(chǎn)生再生催化劑料流。將催化劑在再生単元中在限制在再生単元中30分鐘或更少的平均停留時間的條件下加工。再生催化劑進入脫氫反應器中。催化劑通過反應器和再生器的高循環(huán)速率容許提高反應物的總流通，并提高脫氫反應器的生產(chǎn)率。本發(fā)明的其它目的、實施方案和細節(jié)可由附圖
和發(fā)明詳述獲得。附圖簡述附圖為使用快速流化反應器將烴脫氫的方法的示意圖。發(fā)明詳述烴的脫氫對生產(chǎn)烯烴而言是重要的。烯烴對多種產(chǎn)品如聚合物塑料，或烯烴在形成烷基芳基化合物中的用途而言是重要的。呈現(xiàn)用于丙烷脫氫的方法。該方法包括使預熱的丙烷進料流進入脫氫反應器中。使進料流與流化催化劑在脫氫反應器中接觸，由此產(chǎn)生包含丙烯的產(chǎn)物流。反應器為快速流化反應器，其中反應器以流動方式操作以將催化劑和進料流湍流混合。催化劑和產(chǎn)物流向上輸送通過反應器并在分離段中分離，由此使包含丙烯的產(chǎn)物流從反應器中離開。使廢催化劑進入催化劑再生単元中，以使催化劑再生以返回脫氫反應器中。快速流化反應器方法在將催化劑和反應物逆向混合的條件下操作。該混合緩和了溫度以保持反應期間更均勻的溫度，同時限制不利地影響反應速率的局部溫降。反應條件包括在600-700°C的溫度下操作反應器?；旌咸峁└鶆虻臏囟龋瑑?yōu)選將催化劑和進料充分混合以在630°C _650°C的溫度下操作。反應條件包括反應器出口處108-170kPa(l-10psig)的壓力。優(yōu)選的操作將反應器出口處的壓力控制在122-136kPa(3-5psig)的范圍內(nèi)。反應在包含除產(chǎn)生的氫氣之外的氫氣的氣氛下操作。反應器的操作包括反應器入口處0.2-1的氫氣烴摩爾比，優(yōu)選的氫氣烴摩爾比為0.6。將氫氣和烴的進料流預熱以提供吸熱反應所需的ー些熱。氫氣在脫氫過程中產(chǎn)生，回收并再循環(huán)至進料流中。氫氣再循環(huán)以保持反應器所有區(qū)域中的氫氣水平。本方法使用較短的催化劑停留時間，還包括催化劑的快速再生。本方法容許反應 器中15-45分鐘的平均催化劑停留時間，優(yōu)選的平均停留時間為15-30分鐘。短循環(huán)時間容許保持整個反應器更均勻的溫度以實現(xiàn)更好的轉(zhuǎn)化率和選擇性。用于該方法的新催化劑包括非金屬催化劑。術(shù)語非金屬催化劑指在其基態(tài)下不具有金屬的催化劑，但意指包含金屬氧化物如氧化鋯和氧化鉻的催化劑。在某種程度上，再生期間催化劑的流動限于小于30分鐘的平均停留時間。再生單元優(yōu)選為立管反應器，其容許再生期間催化劑的混合。再生通常在燒掉一部分積聚在催化劑上的碳的條件下操作。其它燃料進入再生単元以燃燒和加熱催化劑。燃燒燒掉脫氫方法期間積聚在催化劑上的碳。本方法顯示于附圖中。烴進料流10與氫氣流12 —起進入組合進料換熱器20中，產(chǎn)生預熱的混合進料流22。將混合進料流22在加熱器30中進ー步加熱以成為反應器40入口溫度的加熱的進料流32。進料流32通過反應器40并產(chǎn)生包含脫氫烴的產(chǎn)物流42。產(chǎn)物流42用于預熱氫氣12和烴進料流10。在本發(fā)明中，優(yōu)選的原料為丙烷，將其脫氫形成丙烯產(chǎn)物流42。反應器中的催化劑向上流過反應器40，并操作反應器40以提供15-45分鐘的平均催化劑停留時間。催化劑離開反應器44至再生器50中。將燃料46加入再生器50中以提供能量以將催化劑上的碳燃燒并加熱催化劑。將空氣48在與燃料46混合以前壓縮并加熱，然后進入再生器50中。操作再生器50以再加熱催化劑，并使催化劑以小于30分鐘的平均停留時間通過再生器50。熱再生催化劑52進入脫氫反應器40中。催化劑以快速率在反應器40與再生器50之間循環(huán)。催化劑的快循環(huán)速率連續(xù)提供加熱的催化劑以保持吸熱反應?？焖傺h(huán)產(chǎn)生催化劑上的低焦炭量，且焦炭在再生階段期間容易且快速地除去。另外，在煙道氣中離開再生器的過量熱可被蒸汽形成60回收。估計該流程會容許丙烯生產(chǎn)按比例放大至更高流速。目前反應器系統(tǒng)中的丙烯產(chǎn)量限于500KMTA左右。估計新流程將產(chǎn)量提高至1000KMTA的流速。對于該系統(tǒng)，估計催化劑以10-12百萬kg/hr的速率循環(huán)。盡管已目前認為的優(yōu)選實施方案描述了本發(fā)明，但應當理解本發(fā)明不限于所公開的實施方案，而是意欲涵蓋包括在所附權(quán)利要求范圍內(nèi)的各種改進和等效配置。
權(quán)利要求
1.用于丙烷脫氫的方法，其包括 使預熱的丙烷進料流進入脫氫反應器中； 使丙烷進料流與流化催化劑在脫氫反應器中接觸并混合，由此產(chǎn)生包含丙烯的產(chǎn)物流，其中反應器為快速流化反應器； 使廢催化劑進入催化劑再生單元中，由此產(chǎn)生再生催化劑料流；和 使再生催化劑料流進入脫氫反應器中。
2.根據(jù)權(quán)利要求I的方法，其中快速流化反應器在將催化劑和反應物逆向混合的條件下操作。
3.根據(jù)權(quán)利要求I的方法，其中反應條件包括600-700°C的溫度。
4.根據(jù)權(quán)利要求I的方法，其中反應條件包括108-170kPa的反應器出口壓力。
5.根據(jù)權(quán)利要求I的方法，其中進料的氫氣烴摩爾比為0.2-1。
6.根據(jù)權(quán)利要求I的方法，其中再生單元為立管反應器，且催化劑以小于30分鐘的平均停留時間通過再生器。
7.根據(jù)權(quán)利要求I的方法，其進一步包括使燃料進入再生單元中以燃燒和加熱催化劑。
8.根據(jù)權(quán)利要求I的方法，其進一步包括使產(chǎn)物流進入組合進料換熱器中以預熱丙烷進料流和預熱氫氣進料流。
9.根據(jù)權(quán)利要求I的方法，其中催化劑為非金屬催化劑或金屬氧化物。
10.根據(jù)權(quán)利要求I的方法，其中催化劑在反應器中具有15-45分鐘的平均停留時間。
全文摘要
呈現(xiàn)鏈烷烴脫氫的方法。該方法使用脫氫催化劑在脫氫反應器與催化劑再生單元之間的快速再循環(huán)。該方法包括將組合的氫氣和鏈烷烴進料流預熱，并使組合料流進入脫氫反應器中。烴進料流和催化劑以限制反應器中催化劑的平均停留時間的速率通過反應器。催化劑循環(huán)至再生單元，并通過再生單元以限制反應器中催化劑的平均停留時間。
文檔編號C07C11/06GK102811985SQ201180013906
公開日2012年12月5日 申請日期2011年2月25日 優(yōu)先權(quán)日2010年3月22日
發(fā)明者G·P·陶勒爾, C·K·齊默爾曼 申請人:環(huán)球油品公司