[发明专利]用于执行吸热反应的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于在包含催化剂管的反应器中执行吸热反应的方法，其中催化剂管包含促进吸热反应的催化剂。 

背景技术

DE-10229661-A描述了一种用于链烷的催化脱氢方法，它是吸热平衡反应的一个实例。该文献公开了一种方法，其中容纳有催化剂的管由置于管之间的燃烧器加热。通过控制由燃烧器生成的热，据说可以强制实现沿着管的长度的期望温度分布图用于实现连续的高选择性和转化速率。然而，该文献并未具体公开实际上如何实现这一点。另外，燃烧器在催化剂管附近的使用会导致管的辐射加热，这会导致热点，从而需要昂贵的抗高温管道材料并且导致局部焦炭形成，这将使催化剂的频繁再生成为必要并且会导致管的堵塞。作为与局部高温有关的另一个问题，会出现更多不希望的副反应。 

发明内容

本发明的目标是提供一种用于执行吸热平衡反应的方法，它可以导致沿着反应管的有利的温度分布图而避免局部热点。 

依照本发明该目的是这样实现的，该方法包括下列步骤：使包含在催化剂管中的催化剂与从进入端向离开端流经槽道的原料流接触；使催化剂管的外表面与具有初始加热温度且与原料流并流地流动的加热介质流接触，以通过对流加热该表面；在所述加热介质与催化剂管相接触之后，将所述加热介质的至少一部分与具有比初始加热温度更高的起始温度的新鲜加热介质流相混合，以形成具有初始加热温度的并流加热介质。 

通过使用管的对流加热并结合加热介质的局部再循环，可以保证低于最高级的初始加热温度，这样管就可以使用普通的、更便宜的材料例如不锈钢。当前的方法允许独立地控制加热介质的流速和初始加热温度，所以可以非常精确地控制沿着管的温度分布图。另外，可以结合管尺寸选取所述流速和初始加热温度从而实现沿着管的最佳轴向温度分布图。 

包含在催化剂管中的催化剂与从进入端至离开端流经管的原料流接触。移动通过管之后，原料将转化成期望的产品。 

优选地，原料流在每个管的进入端处受到临界压降。这可以避免通过不同的管时原料具有不同的流速。在一些管中较低的流速将导致这些管中较高的温度，这些温度潜在地高达导致那些管中催化剂降解和不希望的副反应的不希望的高温。焦炭形成是这些不希望的副反应之一并且将进一步降低流速并且最终导致管的堵塞。 

在依照本发明的方法中适用的催化剂基本上是颗粒催化剂，它们优选地作为固定床出现在管中。 

在下文中将假定反应器管竖向地延伸，并且原料和加热介质的并流从指示为底部或入口的较低部沿向上方向运行到指示为顶部或出口的管的较高部。还可以使所述流沿向下方向并流流动或者应用其中管与水平面平行地或与之成一个角度地延伸的反应器来执行本发明的方法。 

加热介质的初始加热温度比进入催化剂管的原料的温度高得多。加热介质的焓将足以补偿由原料的吸热反应消耗的热并且加热管中的原料/产品混合物。加热介质和管的包含物之间的温差是该热交换的驱动力。该温差将沿着管从入口向出口减小，这样传热率就会从入口向出口减小。因为未转化的原料的剩余量也将从入口向出口减少，所以也将需要更少的补偿热。优选地，加热介质的流速和初始温度选取成使得管包含物的温度将不会沿着管从底部向顶部降低，并且更优选地，所述加热介质的流速和初始温度将选取成使得所述温度沿着管连续地升高。加热介质的流速和初始温度将选取成使得管壁和管包含物在其 出口端处的温度保持得低于会发生原料或产品分解、焦炭形成或其它不希望的副反应的温度。 

在依照本发明的方法中，在管的入口处由于存在最大量的未转化的原料，反应将以高速进行。加热介质的高初始温度将补偿消耗的热，甚至会升高管包含物的温度。由于沿着管的长度的连续的进一步加热，反应会紧密地遵从提高的平衡转化，导致在离开端处原料的高的转化。催化剂可以经受的最高温度实际上是达到完全转化的主要限制因素。在当前方法中，原料的主要部分已经在相对低温下转化并且反应的选择性看上去已经很高了。 

而且通过适当选择初始加热温度和流速，可以实现其中管壁的温度在其长度的最大部分上几乎恒定的状态。