[發明專利]降低的氫氣與烴的比率下的脫氫方法

有效

• 申請號: 201880078079.6
• 申請日: 2018-11-01
• 公開（公告）號: CN111433174B
• 公開（公告）日: 2023-03-24
• 發明（設計）人: 克里斯托弗·迪吉利奧;克萊頓·C·薩德勒
• 申請（專利權）人: 環球油品有限責任公司
• 主分類號: C07C5/32
• 分類號: C07C5/32;C07C5/333;B01J8/00
• 代理公司: 北京市中咨律師事務所 11247
• 代理人: 唐秀玲;林柏楠

描述了用于使烴原料脫氫的方法。該方法可在較低H₂/HC比率和較低RIT下運行，同時使焦炭產生保持在與較高H₂/HC比率和較高RIT下的操作相同的水平，而不降低單程收率。當在0.01至0.40范圍內的低氫氣與烴的摩爾比以及500°–645℃范圍內的反應器入口溫度下操作該方法時，實現了可接受的焦炭水平。

本申請要求于2017年11月2日提交的美國臨時專利申請序列號62/580,768以及2017年11月2日提交的美國臨時專利申請序列號62/580,794的權益，這些專利各自據此全文以引用方式并入。

背景技術

由于對用于制造各種化學產品諸如洗滌劑、高辛烷值汽油、充氧汽油調和組分、藥物產品、塑料、合成橡膠以及本領域的技術人員熟知的其他產品的脫氫烴的現有日益增長的需求，烴脫氫是一種重要的商業烴轉化方法。用于將鏈烷烴轉化成烯烴的方法涉及使鏈烷烴流經過高選擇性催化劑，其中鏈烷烴脫氫成相應的烯烴。脫氫反應在被選擇成使原料損失最小化的操作條件下實現。典型的方法涉及使用其中鏈烷烴原料與脫氫催化劑在反應條件下接觸的反應器(例如，徑向流反應器、固定床反應器、流化床反應器等)。該方法的一個示例是使異丁烷脫氫產生異丁烯，異丁烯能夠聚合以提供用于粘合劑的增粘劑、用于車用機油的粘度指數添加劑、以及用于塑料的耐沖擊和抗氧化添加劑。對于異丁烯也存在著日益增長的需求，異丁烯用于生產政府所規定的含氧汽油調和組分，從而降低來自機動車排放的空氣污染。

烴轉化加工領域的技術人員熟知通過對鏈烷烴催化脫氫來生產烯烴。此外，已經公布了一般性地教導和討論烴的脫氫的許多專利。例如，美國專利號4,430,517(Imai等人)討論了脫氫方法以及其中使用的催化劑。

具體實施方式

在鏈烷烴脫氫方法中，通常將氫氣共同進料以使沉積在催化劑上的含碳材料的量最小化并改善催化劑穩定性。實際上，氫氣共進料的量表示為氫氣/烴(H₂/HC)比率，其通過將氫氣摩爾流量除以烴摩爾流量來計算。如果不止一個脫氫反應器串聯存在，則其方便地指整個工藝的H₂/HC比率，其通過將第一反應器的氫氣進料除以第一反應器的烴進料來計算。在此之后，H₂/HC比率被視為與所述工藝的H₂/HC比率同義，其更精確地定義為進入至少一個脫氫反應器中的第一脫氫反應器的混合氫氣-烴進料流的H₂/HC比率。雖然氫氣降低催化劑上的結焦，但其也改變了鏈烷烴在給定的溫度和壓力下轉化為期望烯烴的平衡轉化率。因此，在使催化劑結焦最小化和使轉化率最大化之間存在著折衷。

一些脫氫方法利用連續催化劑再生(CCR)系統來燒掉焦炭。然而，對于催化劑可多快地循環通過再生器系統以及可從催化劑燒掉多少焦炭存在著實際限制。

因此，H₂/HC比率是用于平衡催化劑結焦和實現最有效設計的重要設計參數。

例如，如果H₂/HC比率降低并且反應器入口溫度(RIT)保持不變，或者如果RIT升高并且H₂/HC比率保持不變，則預期催化劑上的焦炭增加。

然而，令人驚奇地發現，通過同時降低H₂/HC比率和RIT，焦炭的產生可保持在與較高H₂/HC比率和較高RIT下的操作相同的水平，而不降低單程收率(YPP)—其為影響脫氫工藝的總體收益性的關鍵參數。單程收率通過將反應器區段上產生的烯烴(例如丙烯)的質量流量除以進料中的鏈烷烴(例如丙烷)的質量流量來計算。

在不降低YPP的情況下以較低H₂/HC比率操作導致通過反應器區段的體積流量較低，因此降低了工藝中該區段的效用。當將H₂/HC比率和RIT的降低與低焦炭催化劑組合時，溫度的降低將比允許在較高YPP下操作的常規商業催化劑更少，并且進一步提高了該方法的收益性。