《用于烃脱氢的多级流化床反应器.pdf》由会员分享，可在线阅读，更多相关《用于烃脱氢的多级流化床反应器.pdf（8页完整版）》请在专利查询网上搜索。
1、(10)申请公布号 CN 102822319 A (43)申请公布日 2012.12.12 C N 1 0 2 8 2 2 3 1 9 A *CN102822319A* (21)申请号 201180015074.7 (22)申请日 2011.03.18 12/749,544 2010.03.30 US C10G 11/18(2006.01) B01J 8/18(2006.01) (71)申请人环球油品公司 地址美国伊利诺伊 (72)发明人 DN麦尔斯 L达维多夫 (74)专利代理机构北京市中咨律师事务所 11247 代理人唐秀玲 林柏楠 (54) 发明名称 用于烃脱氢的多级流化床反应器 (57。
2、) 摘要 呈现用于烃脱氢的反应器设计和方法。反应 器设计包括多床催化反应器，在那里将各个反应 器床流化。反应器中的催化剂级联通过反应器床， 其中将新鲜催化剂输入第一反应器床中，并将废 催化剂从最后反应器床中取出。将烃进料流以平 行形式输入反应器床中，由此与单床流化反应器 或串联反应器方案相比降低烃的热停留时间。 (30)优先权数据 (85)PCT申请进入国家阶段日 2012.09.21 (86)PCT申请的申请数据 PCT/US2011/028937 2011.03.18 (87)PCT申请的公布数据 WO2011/126701 EN 2011.10.13 (51)Int.Cl. 权利要求书1。
3、页 说明书4页 附图2页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书 1 页 说明书 4 页 附图 2 页 1/1页 2 1.用于将烃脱氢的方法，其包括： 使包含链烷烃的烃进料流进入多个反应器床中，其中烃进料流平行地进入反应器床 中，由此产生脱氢产物流； 使催化剂通过串联的各个反应器床，其中再生催化剂流入第一反应器床中，且第一反 应器床中的催化剂流入随后的反应器床中，且催化剂连续流过反应器床直至它离开最后反 应器床； 使来自最后反应器床的催化剂进入再生单元中； 使催化剂再生，由此产生再生催化剂料流；和 使再生催化剂料流进入第一反应器床中。 2.根据权利要求1的方法，。
4、其进一步包括使催化剂从各催化剂床顶部再循环至相同催 化剂床底部。 3.根据权利要求2的方法，其进一步包括加热再循环催化剂。 4.根据权利要求1的方法，其进一步包括使催化剂从各反应器床顶部进入串联的各随 后反应器床底部。 5.根据权利要求4的方法，其进一步包括加热从各反应器床顶部进入各反应器床底部 的催化剂。 6.根据权利要求1的方法，其进一步包括使一部分再生催化剂进入在第一反应器床之 后的串联的反应器床中。 7.根据权利要求6的方法，其中进入随后反应器床中的再生催化剂部分少于进入第一 反应器床中的再生催化剂。 8.根据权利要求1的方法，其进一步包括在反应器入口处小于0.8的氢气:烃摩尔进 料比。
5、。 9.根据权利要求1的方法，其进一步包括100-300kPa的反应器压力。 10.根据权利要求1的方法，其进一步包括550-700的反应器温度。 权 利 要 求 书CN 102822319 A 1/4页 3 用于烃脱氢的多级流化床反应器 0001 优先权陈述 0002 本申请要求2010年3月30日提交的美国申请No.12/749,544的优先权。 发明领域 0003 本发明涉及由链烷烃生产轻质烯烃。具体而言，本发明涉及丙烯生产中的丙烷脱 氢。 0004 发明背景 0005 连续催化剂转化方法在精炼和石油化学工业中是常见的。烃的流化催化剂裂化是 生产较轻烃组分的重要方法，因而它是丙烯生产的重。
6、要方法。流化催化裂化方法使流化催 化剂在反应器与再生器之间连续地循环。 0006 生产丙烯的另一路线可通过催化脱氢将丙烷脱氢而得到。脱氢催化剂一般包含酸 性载体如氧化铝或二氧化硅氧化铝上载的贵金属催化剂，或沸石材料。然而，反应是强吸热 的，并需要高温以使反应以令人满意的速率进行。同时，需要控制反应以限制丙烷降解形成 甲烷和乙烯，且其中乙烯可通过丙烷脱氢而释放的氢气氢化。该方法还导致催化剂焦化并 使催化剂减活。因此催化剂需要在在脱氢反应器中较短的操作或停留阶段以后定期再生。 0007 通过脱氢生产丙烯是吸热方法并需要大量的额外热以容许进行该方法。因此，总 选择性通常由于催化剂床上的温度梯度而受损。
7、。最热的温度在催化剂床的出口处是理想 的，但它不能以目前技术发展水平设计实现。另一问题是由于在供入反应器中以前所需的 进料加热而导致的过多非催化热停留时间。 0008 发明概述 0009 本发明提供用于将烃进料流脱氢的新方法。使包含链烷烃的烃进料流以平行流进 入多个催化反应器床中，反应器包含多个流化反应器床，其中催化剂流过从一个反应器床 级联到随后反应器床的反应器。催化剂流过串联的反应器床，其中随着催化剂流过各反应 器床，催化剂经受一些减活。再生催化剂进入第一反应器床中，且来自第一反应器床的催化 剂进入第二反应器床中，其中来自第二反应器床的催化剂继续至串联的下一反应器床中。 离开最后反应器床的。
8、催化剂进入再生单元，由此产生待进入第一反应器床的再生催化剂。 该方法减少了热停留时间，且热停留时间的减少提供另一益处，即不再需要火焰加热器。反 应所需的热通过从再生单元返回的热催化剂提供。还存在较低的资本和不动产需求。删除 高温热停留时间使进料的热裂化最小化，并改进了总产物选择性。 0010 在一个实施方案中，该方法包括使催化剂从反应器床的出口返回反应器床的入 口，由此提供催化剂至各床的再循环。再循环催化剂也可在催化剂再进入反应器床中以前 通过加热单元或冷却单元。 0011 本发明的其它目的、实施方案和细节可由附图和发明详述获得。 0012 附图简述 0013 图1为用于烃脱氢方法的装置设计的。
9、示意图； 0014 图2为具有三个反应器床的反应器的示意图；和 说 明 书CN 102822319 A 2/4页 4 0015 图3为显示催化剂在反应器床之间的流动的三个反应器床的示意图。 0016 发明详述 0017 本发明为关于脱氢反应器的新设计。该新设计容许较低氢分压需求，并通过容许 反应器床以具有比单流化床反应器可实现的更低的平均床温度的交错温度曲线操作，或通 过使进料和所得产物经过串联的多个床而降低热停留时间。多个床意指两个或更多个床。 该设计包含多个反应器床，催化剂级联流过反应器，同时使烃进料流分裂，并平行通过反应 器床。这降低了烃进料流和所得产物流的热停留时间。本发明的具体实施方。
10、案为由丙烷原 料生产丙烯。丙烷脱氢是丙烯的重要来源，丙烯用作聚丙烯的构成单元。 0018 本发明包含多级流化床反应器。该多级反应器包含平行构造的多个反应器床，其 包含第一反应器床和至少一个随后反应器床。各反应器床具有催化剂入口和催化剂出口， 和烃进料流入口。反应器进一步包括催化剂分离段以将催化剂与蒸气产物流分离。如图1 所示脱氢方法包括使烃进料流2进入预热器30。预热的进料流4进入脱氢反应器10，在那 里产生包含烯烃的产物流12。废催化剂料流14进入再生单元20中，在那里催化剂再生且 再生催化剂料流22返回脱氢反应器10中。催化剂的再生通常包括烧掉催化剂上的碳沉积 物和加热催化剂以用于脱氢反应。
11、器10中。 0019 在一个实施方案中，反应器进一步包括各反应器床的催化剂再循环通道，其中各 再循环通道具有与反应器床催化剂出口流体连通的通道入口和与各反应器床催化剂入口 流体连通的通道出口。任选，各再循环通道可进一步包括加热单元以将各再循环通道中的 催化剂加热。脱氢反应为吸热反应，且再循环通道通过当催化剂再循环时将补充热加入催 化剂中而提供对反应器的热控制。 0020 该设计容许整个反应器上的交错温度曲线，并容许各随后反应器床的递增温度曲 线，由此提高每反应器床的收率，因为当它从一个反应器床进入随后反应器床时催化剂变 得更少活性。这提高了选择性和烃进料流的转化率。该设计还使进料流的热停留时间。
12、最小 化，因为仅1/3的进料流与最热的催化剂床温度接触。 0021 在一个实施方案中，该设计旨在控制反应器床温度。将再生催化剂分开并将一部 分送入各单独反应器床中。对产生上升温度曲线的情况而言，催化剂分成三等份，其中一部 分进入各反应器床中。调整催化剂再循环通道或再循环管以具有与反应器的操作一致的循 环速率，使得各反应器床具有相同的密度。 0022 作为可选操作，反应器床的温度可通过加热再循环通道中的催化剂而控制。可提 供微分热以加热再循环通道，提供反应器床上的上升温度曲线。可调整催化剂通过再循环 通道的再循环速率以保持所需的催化剂床密度。与流化床有关的强力催化剂混合确保热再 生催化剂快速地将。
13、它的显热赋予相应的反应器床。床间温度梯度的不存在又导致提高的转 化率、选择性和延长的催化剂寿命。 0023 在一个实施方案中，反应器包含至少3个反应器床，如图2所示。将新鲜或再生催 化剂供入第一反应器床102中，离开第一反应器床102的催化剂流入第二反应器床104中。 离开第二反应器床104的催化剂流入第三反应器床106中，其中将离开第三反应器床106 的催化剂送入催化剂再生单元20中。将包含链烷烃的烃进料流110平行供入各个反应器 床102、104、106中。 0024 并联反应器床的操作容许反应器10中的氢分压最小化。常常将进料流110与氢 说 明 书CN 102822319 A 3/4页。
14、 5 气流预混合，使得反应器的进料为至反应器10的组合烃-氢气进料流。然而，用本发明可 降低反应器10的入口处的氢气量使得反应器入口处的氢气:烃比为0。 0025 该设计容许在所有反应器床上的共同分离系统，其中在产物流从反应器中离开以 前将催化剂细粒和悬浮催化剂从产物流中除去。产物流可用于预热或部分预热反应器10 的烃进料流。 0026 在一个实施方案中，新鲜或再生催化剂120进入第一反应器床102中。第一进料 流流过第一反应器床，包含产物和催化剂的料流从第一反应器床102中送出。将催化剂与 产物流分离并至少部分地送入第二催化剂床104中。一部分催化剂可再循环至第一反应器 床102中。第二进料。
15、流流过第二反应器床104，在那里将包含产物和催化剂的料流从第二反 应器床104中送出。将来自第二床104的催化剂与产物流分离并至少部分地送入第三催化 剂床106中。将第三进料流供入并流过第三反应器床106。将催化剂与产物流分离并至少 部分地进入再生单元20中。可使烃的停留时间最小化，同时保持催化剂在反应器中的较长 时间。进料流可以不同量分流以计算催化剂的老化，并改变反应器系统10上的温度。 0027 在具体实施方案中，不需要将催化剂流与产物流分离。尽管提到不需要将催化剂 流与产物流分离，但意指在催化剂进入反应器床之间以前将催化剂与产物流分离。不需要 实现与在产物流离开反应器以前使催化剂和产物流。
16、进入分离单元中有关的分离，例如包括 旋风分离器。如图3所示，催化剂可移动通过反应器床102、104、106而无须与产物流分离。 将新鲜或再生的催化剂在反应器床的底部加入第一反应器床102中。催化剂向上流过反应 器床，并从反应器床的顶部流出。使来自第一反应器床102的顶部的催化剂通过连接第一 反应器床102的顶部与第二反应器床104的底部的通道122送入第二反应器床104的底部。 催化剂向上流过第二反应器床104并从第二反应器床104的顶部收集。催化剂通过通道 124进入第三反应器床106的底部。催化剂然后向上流过第三反应器床106并从反应器床 的顶部排出。从最后反应器床中排出的催化剂然后通过通。
17、道126进入再生单元20中。这 提供催化剂串流通过反应器床。在各反应器床中，烃进料流仅进行一程，并在反应器床的顶 部收集。尽管图指出三个反应器床，但多于三个反应器床也在本发明范围内。 0028 另外，该系统可包括再循环通道以使催化剂从一个反应器床的顶部进入同一床的 底部。这提高了一个床内催化剂消耗的平均时间，提供密度控制并容许通过再循环通道期 间催化剂的另外加热。同样，如果催化剂需要冷却，则再循环通道可降低将催化剂供回反应 器床中以前的催化剂温度。 0029 在另一实施方案中，各反应器床可包括催化剂入口以导入再生催化剂。以该实施 方案，最大的再生催化剂流是到第一反应器床中的，降低量的再生催化剂。
18、至各随后反应器 床中。使用再生催化剂至反应器中的不均匀流动主要提供温度控制，而且提供催化活性的 调节。 0030 本发明的一个方面提供将烃脱氢的方法。该方法包括使包含链烷烃的烃进料流平 行地进入多个流化反应器床中，在那里各反应器床产生脱氢产物流。再生催化剂进入多个 反应器床的第一反应器床中。当催化剂通过第一流化反应器床时，部分废催化剂离开第一 反应器床。部分废催化剂然后进入第二反应器床中。第二反应器床中的催化剂通过流化反 应器床，并愈加减活，由此产生进一步失活的催化剂。该进一步失活的催化剂进入第三反应 器床中并流过流化反应器床，由此产生废催化剂料流。废催化剂进入再生单元中以使催化 说 明 书C。
19、N 102822319 A 4/4页 6 剂再生。在催化剂再生以后，再生催化剂进入第一反应器床中。 0031 本发明方法可以以许多方式配置，但所用优选设计使催化剂在反应器床的底部进 入反应器中。催化剂和烃进料流产生向上流过反应器床的固定床。催化剂在反应器床的顶 部从各反应器中回收，并进入随后反应器床的反应器床底部。 0032 对于脱氢方法，反应为吸热的，需要额外的热以保持反应器温度。催化剂排出时可 通过加热单元，且催化剂可在一个或多个反应器床中再循环，在那里将催化剂从反应器床 的顶部排出并返回同一反应器床的底部。催化剂的加热量和催化剂在各个反应器床中的平 均停留时间可通过该再循环以及反应器与再。
20、生器之间的所需催化剂循环速率控制。 0033 该方法可包括使更少部分的再生催化剂进入第二和/或第三反应器床中。而再生 催化剂一般进入第一反应器床中，并容许催化剂级联通过多个反应器床，但一部分再生催 化剂可进入随后反应器床，即第二和第三反应器床中。更少量的再生催化剂进入第二和第 三反应器床中可提供对总选择性和转化率和给定反应器床内的操作温度的控制。 0034 脱氢反应的操作包括在100-500kPa(14.5-72.5psia)，优选100-300kPa的压力下 操作反应器。反应器的温度在550-700范围内操作。反应在氢分压下操作，且反应器入口 处的氢气:烃摩尔进料比小于0.8。由于该新设计提。
21、供高选择性和转化率，同时保持催化剂 的低停留时间，该方法可以以入口处接近0的氢气:烃比操作。氢分压的水平取决于所用 催化剂的类型，且对许多催化剂而言，不可能降至0以最佳操作。床关于进料流的并联性质 容许入口处的氢气最小化。优选的用途是丙烯的生产，且优选的烃进料料流为包含丙烷的 那种。另一优选的烃进料流为用于生产丁烯的丁烷。 0035 描述了具有3个反应器床的方法和设计，但该方法和设计可扩大至包括多于3个 反应器床，或可以用于双反应器床系统。床的数目由脱氢反应器系统的总尺寸、经济性和设 计流化床反应器系统时通常遭遇的其它变量决定。 0036 尽管以目前认为的优选实施方案描述了本发明，但应当理解本发明不限于所公开 的实施方案，而是意欲涵盖包括在所附权利要求范围内的各种改进和等效配置。 说 明 书CN 102822319 A 1/2页 7 图1 图2 说 明 书 附 图CN 102822319 A 2/2页 8 图3 说 明 书 附 图CN 102822319 A 。