專利名稱：蒸汽脫烷基化催化劑的再生方法和裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于使具有至少6個碳原子的烴類餾份(Ce+餾份)和/ 或具有至少7個碳原子的烴類餾份(C7+餾份)在用于由含烴進(jìn)料產(chǎn)生烴 類的設(shè)備內(nèi)進(jìn)行蒸汽脫烷基化的催化劑材料的再生方法，其中所述催化 劑材料位于從外部加熱的裝置中。
背景技術(shù)：
在用于由含烴進(jìn)料產(chǎn)生烴類的設(shè)備內(nèi)產(chǎn)生由具有不同數(shù)量的碳原子 及不同分子結(jié)構(gòu)的烴類組成的混合物。將該混合物在用于由含烴進(jìn)料產(chǎn) 生烴類的設(shè)備內(nèi)分離成單獨的烴類產(chǎn)物。取決于各種分離順序及用于由含烴進(jìn)料產(chǎn)生烴類的設(shè)備的類型，產(chǎn) 生具有至少6個碳原子的烴類餾份(Q+餾份)和/或具有至少7個碳原子 的烴類餾份(C7+餾份)。這些餾份含有芳烴作為可經(jīng)濟(jì)使用的產(chǎn)物，其 用作合成許多塑料的起始物質(zhì)，并用于提高汽油的抗爆值。為了獲得C6+餾份的可經(jīng)濟(jì)使用的產(chǎn)物，特別是苯，并實現(xiàn)盡可能最大的產(chǎn)率，根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)采用以下方法。將C6+餾份分離成主要由具有6個碳原子的烴類組成的餾份(C6餾份)及C7+餾份。由C6餾份可以直接 分離出可經(jīng)濟(jì)使用的產(chǎn)物苯。利用液-液萃取由C7+餾份分離出直鏈烴， 并作為所謂的萃余液進(jìn)一步加工。由直鏈烴釋放的C7+餾份現(xiàn)在主要含有具有7至8個碳原子的芳烴，并分離成主要由具有7個碳原子的烴類組 成的餾份(主要是甲苯)以及主要由具有8個碳原子的烴類組成的餾份 (主要是二甲苯)。該主要由具有8個碳原子的烴類組成的餾份作為進(jìn)料 物質(zhì)輸送至用于獲得對二甲苯的過程。該主要由具有7個碳原子的烴類 組成的餾份作為進(jìn)料輸送至用于氫脫烷基化的過程。例如WO 2005/071045描述了此類用于氫脫垸基化的方法。在存在 催化劑的情況下于40(TC至65(TC的溫度及20巴至40巴的壓力下使烴類 與氫氣接觸，其中氫氣以烴類的3至6倍摩爾過量存在。在這些條件下， 從各種經(jīng)垸基化的芳烴(例如甲苯)分解掉烷基，從而形成苯及各種烷 烴(例如甲烷)。在烴類的氫脫烷基化期間氫氣的消耗對于這些根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)用于獲 得苯的方法的經(jīng)濟(jì)性具有負(fù)面影響。在一個選擇性的方法中，對C6+餾份和/或C7+餾份實施蒸汽脫垸基化(例如參見已提交的德國專利申請DE 10 2006 058 528.3或DE 10 2006 058 529.1)。在對C6+餾份和/或C7+餾份實施蒸汽脫垸基化時，除了諸如 一氧化碳和二氧化碳的反應(yīng)產(chǎn)物以外，主要產(chǎn)生兩種可利用的產(chǎn)物苯和 氫氣。因此在生產(chǎn)所期望的有價值的產(chǎn)物苯和有價值的副產(chǎn)物氫氣的同 時僅需要廉價的水蒸汽作為蒸汽脫垸基化的進(jìn)料物質(zhì)。在該根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的方法中，來自各種烴類餾份的烴類與水蒸汽在 氣相中于固體催化劑上反應(yīng)。在此，烴類和水蒸汽在諸如管的裝置內(nèi)于 固體催化劑上經(jīng)過，其中催化劑位于該裝置的內(nèi)部，例如管內(nèi)部。該裝 置從外部輸入蒸汽脫烷基化所需的反應(yīng)熱，例如通過使氣態(tài)反應(yīng)副產(chǎn)物 一氧化碳和甲烷與空氣燃燒。根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)，進(jìn)料物質(zhì)的溫度對應(yīng)于反 應(yīng)產(chǎn)物的溫度，并且在400。C至60(TC的范圍內(nèi)。該裝置內(nèi)部的催化劑材 料主要由以下物質(zhì)組成多孔載體材料，如Y-AI203、鎂鋁尖晶石和/或 Cr203，以及位于載體材料表面上的活性組份，如負(fù)載量(Bdadung)為 0.1至1.0重量X的Rh和/或負(fù)載量為0.2至2.0重量X的Pd。由蒸汽脫 垸基化的氣態(tài)反應(yīng)產(chǎn)物在預(yù)先壓縮之后經(jīng)過壓力交換吸附而將可經(jīng)濟(jì)地 利用的氫氣與諸如一氧化碳、二氧化碳及甲垸的反應(yīng)副產(chǎn)物分離。進(jìn)料物質(zhì)在催化劑材料的活性催化中心上發(fā)生反應(yīng)時，除了原本的 反應(yīng)產(chǎn)物以外，還形成一定含量的高分子碳化合物，其部分地作為沉積 物殘留在催化劑材料上。沉積的高分子碳化合物阻礙催化劑表面上用于吸附起始反應(yīng)物的可能性，從而導(dǎo)致隨時間增大地鈍化(積炭)。在此， 積炭速度的一次近似與氣相內(nèi)的烴類分壓呈線性關(guān)系。積炭過程是可逆的。根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)，以幾周的間隔通過輸入氧氣或 含氧氣體以進(jìn)行燃燒而由如此積炭的催化劑材料除去沉積物，從而使催 化劑材料再生。作為燃燒的替代方案，可以對催化劑材料用由水蒸汽和 氫氣組成的進(jìn)料物質(zhì)進(jìn)行吹氣，從而同樣從催化劑材料除去碳沉積物。該方法由于形成局部非常熱的位點而需要小心操作(schonender)，因而 對催化劑的壽命產(chǎn)生積極影響。用于使催化劑材料再生的兩種方法，均 必須中止輸入烴類餾份，因而中止所期望的有價值的產(chǎn)物苯的生產(chǎn)。所 述用于使催化劑材料再生而導(dǎo)致的中止生產(chǎn)會對該方法的運行成本產(chǎn)生 負(fù)面影響。發(fā)明內(nèi)容因此，本發(fā)明的目的是提供避免用于使催化劑材料再生而導(dǎo)致的中 止生產(chǎn)并且使方法的運行成本最小化的方法以及用于實施該方法的裝 置。該目的是通過如下方式解決的為了從催化劑表面除去高分子碳而 使催化劑材料在裝置的至少一個區(qū)段內(nèi)再生，將主要由水蒸汽和氫氣組 成的氣體混合物通入該區(qū)段，同時將裝置的至少一個其他區(qū)段用于烴類 餾份的蒸汽脫垸基化，其中各個區(qū)段均可單獨地通入不同的進(jìn)料物質(zhì)。
具體實施方式
由于該裝置的各個區(qū)段中相互獨立地流動，總是可以將該裝置的一 部分用于蒸汽脫垸基化，同時在該裝置的一部分內(nèi)通過通入由水蒸汽和 氫氣組成的氣體混合物而使催化劑材料再生。因此無需為了催化劑材料 的再生而中止生產(chǎn)。有利地，將其中通入主要由水蒸汽和氫氣組成的氣體混合物以進(jìn)行 再生的區(qū)段的產(chǎn)物與用于烴類餾份的蒸汽脫垸基化的區(qū)段的產(chǎn)物混合。除了反應(yīng)產(chǎn)物氫氣、 一氧化碳、二氧化碳和甲垸以外，還產(chǎn)生已脫烷基 化的芳烴和對應(yīng)的烷烴作為蒸汽脫垸基化的產(chǎn)物。用主要由水蒸汽和氫 氣組成的氣體混合物使催化劑材料再生時，高分子碳沉積物從催化劑表 面脫落，從而使產(chǎn)品流中的再生過程重新恢復(fù)。在此通過使碳含量高的 沉積物氣化而特別產(chǎn)成也存在于通常的產(chǎn)品流中的組份一氧化碳、二氧 化碳、氫氣和甲烷，以及在小范圍內(nèi)的其他低分子烴類。因此，來自該 區(qū)段的產(chǎn)品流的組成是相似的，并且可以通入一個共同的分離系統(tǒng)，從 而將化學(xué)計量數(shù)過量的用于再生的氫氣殘留在該設(shè)備內(nèi)。由含碳的高分 子沉積物的水蒸汽氣化過程額外地產(chǎn)生氫氣。針對性地在用于蒸汽脫烷基化的裝置內(nèi)產(chǎn)生用于再生的氫氣，并且 在多級壓縮過程之后通過壓力交換吸附法從主要由氫氣、 一氧化碳、二 氧化碳和甲垸組成的蒸汽脫烷基化的氣態(tài)反應(yīng)產(chǎn)物分離出，并且至少部 分地應(yīng)用于催化劑材料的再生。用于使催化劑材料再生的氣體混合物中的水和氫氣的含量優(yōu)選可隨 時間改變地與該裝置的工作條件相匹配。通過使水和氫氣的含量隨時間 可變地與各個區(qū)段的各種工作條件(再生或脫垸基化，壓力、溫度)相 匹配，而可以在消耗進(jìn)料物質(zhì)少的情況下實現(xiàn)最佳的再生過程。有利地，在該裝置的至少一個區(qū)段內(nèi)進(jìn)行再生的情況下，使該裝置 的加熱設(shè)備的總的熱功率與改變的熱需求相匹配。在本發(fā)明的一個特別 優(yōu)選的實施方案中，在該裝置的至少一個區(qū)段內(nèi)進(jìn)行再生的情況下，局 部匹配該裝置的加熱設(shè)備的熱功率，其中減小進(jìn)行再生的區(qū)段的范圍內(nèi) 的熱功率。在裝置方面，所述目的是通過如下方式解決的將該裝置分成至少 2個裝填有催化劑材料的具有獨立的進(jìn)料輸入系統(tǒng)和產(chǎn)物輸出系統(tǒng)的區(qū) 段，從而在這些區(qū)段中相互獨立地通入進(jìn)料物質(zhì)。因此通過相應(yīng)的控制 系統(tǒng)可以選擇在哪些區(qū)段中通入蒸汽脫垸基化的進(jìn)料物質(zhì)并因此用于形成產(chǎn)物，以及在哪些區(qū)段中通入主要由水蒸汽和氫氣組成的氣體混合物 而使催化劑材料再生。裝填有催化劑材料的區(qū)段有利地包括至少一條管線，優(yōu)選包括至少 一個管線組。通過本發(fā)明能夠避免尤其是用于使催化劑材料再生而導(dǎo)致的中止生 產(chǎn)，從而使運行成本最小化。在該裝置的各個區(qū)段中進(jìn)行獨立流動的額 外投資成本是低的。
權(quán)利要求
1、用于使具有至少6個碳原子的烴類餾份(C6+餾份)和/或具有至少7個碳原子的烴類餾份(C7+餾份)在用于由含烴進(jìn)料產(chǎn)生烴類的設(shè)備內(nèi)進(jìn)行蒸汽脫烷基化的催化劑材料的再生方法，其中該催化劑材料位于從外部加熱的裝置中，其特征在于，為了從催化劑表面除去高分子碳而使該催化劑材料在該裝置的至少一個區(qū)段內(nèi)再生，使主要由水蒸汽和氫氣組成的氣體混合物通入該區(qū)段，同時將該裝置的至少一個其他區(qū)段用于烴類餾份的蒸汽脫烷基化，其中各區(qū)段均具有獨立的進(jìn)料物質(zhì)輸入系統(tǒng)和反應(yīng)產(chǎn)物輸出系統(tǒng)。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，將其中通入主要由水 蒸汽和氫氣組成的氣體混合物以進(jìn)行再生的區(qū)段的產(chǎn)物與用于烴類餾份 的蒸汽脫垸基化的區(qū)段的產(chǎn)物混合。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征在于，在用于蒸汽脫垸 基化的裝置內(nèi)產(chǎn)生用于再生的氫氣。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1至3之一所述的方法，其特征在于，在多級壓縮 過程之后通過壓力交換吸附法從主要由氫氣、 一氧化碳、二氧化碳和甲 垸組成的蒸汽脫烷基化的氣態(tài)反應(yīng)產(chǎn)物分離出氣態(tài)氫，并且至少部分地 應(yīng)用于所述催化劑材料的再生。
5、 根據(jù)權(quán)利要求1至3之一所述的方法，其特征在于，用于使所述 催化劑材料再生的氣體混合物中的水和氫氣的含量與所述裝置的工作條 件相匹配。
6、 根據(jù)權(quán)利要求1至5之一所述的方法，其特征在于，在所述裝置 的至少一個區(qū)段內(nèi)進(jìn)行再生的情況下，使所述裝置的加熱設(shè)備的總的熱 功率隨時間改變地與改變的熱需求相匹配。
7、 根據(jù)權(quán)利要求1至6之一所述的方法，其特征在于，在所述裝置的至少一個區(qū)段內(nèi)進(jìn)行再生的情況下，局部匹配所述裝置的加熱設(shè)備的 熱功率，其中減小進(jìn)行再生的區(qū)段的范圍內(nèi)的熱功率。
8、 適合于使具有至少6個碳原子的烴類餾份(C6+餾份)和/或具有 至少7個碳原子的烴類餾份(C7+餾份)蒸汽脫烷基化的裝置，該裝置從 外部加熱并裝填有固體催化劑材料，其特征在于，將該裝置分成至少2 個裝填有該催化劑材料的具有獨立的進(jìn)料輸入系統(tǒng)和產(chǎn)物輸出系統(tǒng)的區(qū) 段，從而在這些區(qū)段中相互獨立地通入進(jìn)料物質(zhì)。
9、 根據(jù)權(quán)利要求8所述的裝置，其特征在于，裝填有所述催化劑材 料的區(qū)段包括至少一條管線。
10、 根據(jù)權(quán)利要求8或9所述的裝置，其特征在于，裝填有所述催 化劑材料的區(qū)段包括至少一個管線組。
全文摘要
本發(fā)明描述了用于使具有至少6個碳原子的烴類餾份(C₆₊餾份)和/或具有至少7個碳原子的烴類餾份(C₇₊餾份)蒸汽脫烷基化的催化劑材料的再生方法以及用于實施該方法的裝置，其中該催化劑材料位于從外部加熱的裝置中。為了從催化劑表面除去高分子碳而使該催化劑材料在該裝置的至少一個區(qū)段內(nèi)再生，使主要由水蒸汽和氫氣組成的氣體混合物通入該區(qū)段，同時將該裝置的至少一個其他區(qū)段用于烴類餾份的蒸汽脫烷基化。該裝置的各區(qū)段均具有獨立的進(jìn)料物質(zhì)輸入系統(tǒng)和反應(yīng)產(chǎn)物輸出系統(tǒng)。
文檔編號B01J38/10GK101239332SQ200710180090
公開日2008年8月13日 申請日期2007年12月26日 優(yōu)先權(quán)日2007年1月26日
發(fā)明者H·弗里茨, M·蓬索, N·舍德爾, U·文寧, V·格克 申請人:林德股份公司