[发明专利]烃类吸热转化的方法、应用及其实施方法的装置

说明书

技术领域

本发明涉及烃类吸热转化，更具体地，涉及烃类吸热转化的方法，该方法的应用以及实施该方法的装置。

背景技术

石油和石油化学工业使用着许多借助于吸热的化学反应转化烃类的方法。特定的反应是裂解反应、脱氢反应和烃类的重整反应。

这些反应需要将原料加热到高温以提供所需反应能的装置。在许多情况下，加热原料足以达到所需的温度，并提供反应所必需的能量。

在另外一些情况下，吸热反应所引起的冷却使得无法在单一的反应器中进行化学反应。烃类的催化重整或制造高辛烷值汽油就是这样的特定情况。

原料，一般是石脑油，与加入的氢一起，相继通过几个催化床，伴随着在每个床之间重新加热，以补偿在这些床当中由于吸热反应所造成的温度下降。一般使用几个反应器，每个反应器都含有至少一个固体催化剂的床，或者以等效的方式，含有催化区，在这些区的至少一部分固体表面上沉积有催化剂。

原料在辐射管炉中被重新加热，在这里原料在一个盘管中通过，该盘管在由烧嘴提供的辐射区中被加热。为了制造丙烯，一种轻石蜡烃比如丙烷的脱氢方法是已知的，在此方法中，原料相继通过几个反应器，每个反应器都含有至少一个催化剂床，而且在每个反应器之间，原料在辐射管炉中进行中间的重新加热。

一般说来，这样的转化方法生产促进形成焦碳的不饱和化合物，特别是参与催化焦化。催化焦化特别在管式炉中发生，一般在大约500℃或600℃的炉中通过的原料受到从烧嘴来的辐射，在烧嘴处燃烧的气体一般温度为1100℃～1600℃，发射出比如大约50kW/m²的高热流。

在再加热炉中这样的焦化反应是不希望的，与此相关还伴随着不希望的热裂解反应。这就导致降低反应的产率，必须终止装置来进行炉的清胶。

用于吸热反应的化学反应器是已知的，特别是在US-A-5,600,053中叙述的反应器，其供热的方式没有炉子那样剧烈，是在反应器中，在催化床中进行的。这些反应器，或者叫反应-换热器，依靠浸入由载热流体加热的催化床中的换热面来加热催化床本身。在这样的第二种化学反应器中，加热没有炉子那样剧烈，但能够在与加热表面相接触的催化剂中产生“热斑”。在许多情况下，这会导致催化剂的局部失活，其具有较窄的使用温度。

因此，这种第二类反应器和转化在涉及催化剂的使用方面是具有缺点的。

发明内容

本发明的目的是提供一种方法和装置，用于通过吸热反应使烃类转化，此方法消除了或充分地限制了万一有促进焦化的反应物时存在的催化焦化，而且没有表现出催化剂使用方面的问题，特别是不会引起催化剂内的热斑。

本发明的另一个目的是提供一种通过吸热反应转化烃类的方法，此方法包括了整合和高的能量效率。

本发明的目的特别在于提供使烃类以高的转化率脱氢的方法，比如制造烯烃。所形成的烯烃原料的一个重要应用涉及到芳香族化合物的烷基化，特别是制造烷基苯(经常用作制造洗涤基础物的原料)。

本发明的方法可以定义为使用至少一种总体上吸热的化学反应转化烃类的方法，其中烃类原料相继通过至少两个反应区，每个反应区都含有至少一种固体催化剂，并在所述的反应区之间包括一个在非催化区中的中间步骤，用来再加热来自这两个反应区中第一个区的物流(ST)，然后将其引入所述的第二反应区，而且在此方法中，在一个换热器中进行所述的再加热，传热基本上靠的是用热流体TF进行对流，该热流体的焦化敏感度指数CS比物流ST的小，换热器入口处的流体TF的温度与换热器出口的物流ST的温度的温差ΔT低于250℃，优选低于200℃。

按照本发明，来自比如第一催化床反应器的部分转化原料的物流基本上靠对流进行再加热，主要不是靠辐射，即使用了不如辐射再加热炉那么剧烈的加热装置；在换热器入口处热的热流体TF和在换热器出口处物流ST之间的温差ΔT低于250℃，优选低于200℃，一般在10～150℃(含端值)之间，优选在10～120℃(含端值)之间。

流体之间的此温差要比在炉子里温和得多，在炉子里，燃烧气体的温度一般高于1100℃，因此比在炉子里被加热的工艺来的物流ST的温度高500℃以上。

按照本发明，焦化和反应物降解的风险都大幅度地受到限制。再有，这种对反应物“温和”的再加热是仅在离开一个反应区的流体上进行的，没有催化剂存在。因此，在催化反应-换热器中遇到的、在催化剂中产生热斑的风险就避免了。

在本发明中，热流体TF的选择一般选择其是比较低的焦化促进物，因此很容易在炉子中加热。这样就把比较激烈的加热的影响转移到热流体，而不再转到反应的原料。