在多相微粒催化剂上进行放热气相反应的方法和系统的利记博彩app
【专利说明】在多相微粒催化剂上进行放热气相反应的方法和系统
[0001]本发明涉及在多相微粒催化剂上进行放热气相反应的方法。
[0002]随反应时间增加，发生催化剂的不利变化，以致催化剂活性降低。
[0003]这样的变化特别是，该催化剂被沉积物碳化，因此催化剂表面上的活性位点数降低。在另一些情况下，由于催化剂的烧结，催化剂活性降低。
[0004]暴露在包含杂质，例如包含稀土元素的不连续波动进料流下的催化剂特别容易随反应时间增加发生不利变化。
[0005]因此必须定期再生该催化剂以尽可能多地或尽可能完全地恢复原始活性。
[0006]为此，通常必须确保再生过程中的足够高温以在停止反应器以供再生后不会过度损害工作寿命。
[0007]因此本发明的一个目的是提供一种进行多相催化的放热气相反应的方法，其中可以以简单方式进行该催化剂的再生而不损害工作寿命。
[0008]通过一种在引入两个或更多个壳管式反应器的催化剂管、引入两个或更多个热板反应器的热板之间的间隙或引入两个或更多个热交换器装置贯通其中的床反应器的床中的多相微粒催化剂上进行放热气相反应的方法实现该目的，其中传热介质循环经过所述两个或更多个壳管式反应器的催化剂管之间的中间空间、经过所述两个或更多个热板反应器的热板或经过所述两个或更多个床反应器的热交换器装置，
[0009]且所述方法包含生产模式和再生模式，
[0010]在生产模式中，气体进料流经过所述多相微粒催化剂且所述传热介质通过间接热交换吸收在生产模式中的所有反应器中释放的反应热减去为将进料流加热到反应温度而消耗的热量并在外部装置中释放其中所有或一部分，和
[0011]在再生模式中，通过使再生气体混合物经过所述催化剂，再生所述多相微粒催化剂，其中
[0012]-所述两个或更多个壳管式反应器、热板反应器或床反应器具有单个传热介质回路且
[0013]-在生产模式中运行的所述两个或更多个壳管式反应器、热板反应器或床反应器的数量始终使得在生产模式中释放的反应热减去为将进料流加热到反应温度而消耗的热量足以使所有壳管式反应器的催化剂管之间的中间空间、所有热板反应器的热板或床反应器的热交换器装置中的传热介质的温度保持恒定，波动范围不大于+/-1o°c。
[0014]已经发现，可以在获得所述催化剂的活性和选择性所必需的升高的温度下以简单方式再生多相微粒催化剂，而不必为此使用外部加热器。本发明的方法也不必在再生后将反应器再加热到生产模式的反应温度，对此迄今还没有可靠的技术解决方案:迄今使用的电加热器不适合大规模反应器中频繁的运行变动；特别由于陶瓷材料的高比例，它们容易发生损坏和故障并在运行上也昂贵。
[0015]特别地，本发明的方法还确保下游工艺阶段的连续输入料流，与额定容量相比荷载波动不大于大约50至120%。
[0016]本发明在具体化学反应方面不受限制并且可用于在多相催化存在下进行的任何放热气相反应。该方法可以特别有利地用于烃的气相氧化，有利地用于丁烯的氧化脱氢成丁二烯和C0或C02借助Η 2甲烷化以形成甲烷。
[0017]在另一实施方案中，该方法涉及不含任何烃的气体进料流的反应。特别地，该方法可用于Deacon法、用于氧化，例如氯化氢氧化成氯，其中必须再分散活性位点以对抗烧结。
[0018]该多相微粒催化剂可以是全活性催化剂或涂布型催化剂。如果其是涂布型催化剂，其具有被包含活性组合物的外壳包封的含陶瓷或沸石的载体。同样可以使用浸渍催化剂。
[0019]本发明在具体的多相微粒催化剂方面不受任何限制；这可具有任何形状，例如环、丸粒、球体、星形或整料。
[0020]将多相微粒催化剂引入两个或更多个壳管式反应器的催化剂管、引入两个或更多个热板反应器的热板之间的间隙或引入两个或更多个热交换器装置贯通其中的床反应器的床。
[0021]贯通床反应器的热交换器装置特别是管。
[0022]为了除去反应热，使用循环经过所述两个或更多个壳管式反应器的催化剂管之间的中间空间、经过所述两个或更多个热板反应器的热板或经过所述两个或更多个床反应器的热交换器装置的传热介质。
[0023]该方法包含生产模式和再生模式。
[0024]在生产模式中，气体进料流经过多相微粒催化剂，以致发生放热气相反应，且该传热介质通过间接热交换吸收在所有反应器中释放的反应热减去为确保进料流加热到反应温度而消耗的热量并在外部装置中释放一部分或所有这种热。
[0025]该传热介质可以是任何传统的液体传热介质，例如盐熔体，特别是包含硝酸钾、亚硝酸钾、亚硝酸钠和/或硝酸钠的盐熔体或金属如钠、汞或各种金属的合金的熔体。也可以使用离子液体或传热油。
[0026]该传热介质特别是盐熔体且外部冷却器是盐浴冷却器。
[0027]次要传热介质有利地为水，其在盐浴冷却器中部分或完全汽化。另外借助进行该方法的这种方式实现蒸汽发生。
[0028]气体进料流通常在比反应温度低的温度下送入反应器以避免过早反应和与其相关的缺点(分解、沉积物等)。通常只应在该料流与多相微粒催化剂接触时才达到反应温度。
[0029]为此，必须加热该进料流，这利用释放并被传热介质吸收的一部分反应热实现。
[0030]传热介质吸收的剩余反应热部分或完全在外部装置中释放。这可以是热交换器(冷却器)，但也可以是另一反应器。
[0031]多相微粒催化剂的活性一低于特定的规定值，就将运行从生产模式切换到再生模式。特别通过转化率的降低确定催化剂活性降至催化剂活性降低的极限值以下的时间点。可以根据进行的具体反应不同地设定从生产模式向再生模式切换的这种转化率降低的极限值。特别地，可以将上述极限值设定为在恒定温度下25%的转化率降低。随时间推移催化剂管上的压降的增加也使得需要再生。
[0032]在再生模式中，通过使再生气体混合物经过多相微粒催化剂，将其再生。
[0033]根据在生产模式中进行的具体气相反应，这种气体可以是含氧气体或还原气体。
[0034]再生模式特别包含下列再生步骤:
[0035]-用惰性气体，特别是氮气吹扫包含多金属氧化物催化剂的催化剂管，和
[0036]-使再生气体经过包含多金属氧化物催化剂的催化剂管。
[0037]通常通过用相当于反应器体积的3至5倍的惰性气体总体积吹扫反应器多次来进行惰性气体吹扫，每次排出吹扫气体。在吹扫阶段结束时，通常将运行切换成惰性气体循环，并通过开始引入再生气体而启动实际再生步骤。
[0038]本发明特别具有操作灵活的优点，其允许各种次序，例如吹扫、烧除、再分散、还原和/或再氧化的组合，因为所有上述工艺在类似温度水平下进行。
[0039]根据本发明，所述两个或更多个壳管式反应器、热板反应器或床反应器具有单个传热介质回路。
[0040]一旦壳管式反应器、热板或床反应器之一由于达到催化剂活性降低的规定极限值而必须切换到再生模式，向单个传热介质回路的连接确保传热介质的温度不会下降，而是由于继续在生产模式中运行的其它反应器中释放的热也供往进行再生模式的反应器而保持在与继续在生产模式中运行的反应器类似的水平。
[0041]根据本发明，在生产模式中运行的壳管式反应器、热板反应器或床反应器的数量始终使得在生产模式中释放的反应热减去为将进料流加热到反应温度而消耗的热量足以使所有壳管式反应器的催化剂管之间的中间空间、所有热板反应器的