[发明专利]基于太阳能的连续方法和用于通过相应的烷烃脱氢生产烯烃的反应器系统

说明书

技术领域

本发明涉及基于太阳能的连续方法和用于通过相应的烷烃脱氢生产烯烃的反应器系统。

背景技术

在US2010/0314294A1中描述这样的方法，其公开了烃(碳氢化合物，hydrocarbon)脱氢方法，其中，利用至少部分通过太阳能源或核热能源提供的过程热，使含非环状和环状石蜡的通常为直馏馏分挥发油的烃进料在至少540℃高温脱氢。

这个方法的劣势是，该方法的进行依赖于可用的能量的量，这导致产量的波动。例如，在太阳能的情况下，在夜间或阴天期间可用的能量的量少于没有云的白天期间，并且可用的能量的量可能甚至取决于季节。

然而，与核能或来自矿物燃料的能源的使用相比，太阳能的使用具有许多优势，例如，来自环境、公共卫生和安全以及可持续性观点的优势。例如，使用太阳能可以消除或减少由于烃的燃烧产生能量而造成的产生二氧化碳的需求。例如，如果使用太阳能，可以节约另外用于这个目的矿物燃料能源。例如，太阳能的使用具有比核能显著更低的公共卫生和安全考虑，因为核电厂的不安全操作可以导致整个区域的辐射污染。

因此，本发明的目的是提供用于通过相应的烷烃脱氢生产烯烃的方法和反应器系统，其中，太阳能用作能源(例如，反应热)主要或唯一来源，并且其中，该方法的产量更少地依赖于可用的太阳能的量。

发明内容

借助于用于通过相应的烷烃脱氢生产烯烃的方法实现该目的，其中，在反应器中进行该方法，该方法包括在相同反应器中交替进行第一方式和第二方式的步骤，

其中，第一方式是非氧化脱氢(吸热的)，其中，通过在至少500℃的温度使烷烃与合适的脱氢催化剂接触进行非氧化脱氢，以产生相应的烯烃和氢，并且

其中，第二方式是氧化脱氢(放热的)，

其中，通过在300℃至500℃的温度使烷烃与合适的脱氢催化剂和氧化剂接触进行氧化脱氢，以产生相应的烯烃，

其中，用于氧化脱氢和非氧化脱氢的脱氢催化剂是相同的，其中，通过太阳能源提供用于第一方式的热量。

非氧化脱氢是吸热过程，其是需要热量的过程，然而氧化脱氢是放热过程。通过交替地进行非氧化脱氢和氧化脱氢，根据可用的太阳能可以在吸热反应和放热反应之间转换。

在相同产品24小时(连续的)生产期间，本发明的方法使可以使用太阳能作为用于烷烃脱氢的主要，优选唯一的能源。因此本发明的方法结合了使用太阳能作为主要，优选唯一能源与该方法的产量(产生的相应烯烃的量)很少乃至没有波动的优势。

虽然太阳能的优势是众所周知的，然而迄今为止，在石油化学工业中，事实上不涉及使用太阳能作为用于石化方法的能源的主要来源。

US2010/0314294A1描述了烃脱氢方法，其中，利用至少部分通过太阳能源或核热能源提供的过程热在至少540℃高温使含非环状和环状石蜡的烃进料脱氢。

然而，该方法不适合相同的产品24小时(连续的)生产，并且认为石化反应所需要的高能量对于使用太阳能作为能量的唯一来源是禁止的。

Zhang等人下面公开了作为丙烷脱氢和氧化脱氢催化剂的在中孔结构SBA-15上支撑的铬氧化物。Catalysis Letters Vol.83，No.1-2，October2002，pages 19-25：对于丙烷的非氧化脱氢，′Cr₂O₃/SBA-15和Cr₂O₃/ZrO₂/SBA-15催化剂与Cr₂O₃/ZrO₂和Cr₂O₃/γ-Al₂O₃相比，对丙烯更具选择性的。相比于其它两种支撑的催化剂，在通过O₂和CO₂的丙烷的氧化脱氢中，Cr₂O₃/SBA-15也显示出更好的活性、选择性和稳定性。然而，Zhang等人没有教导在连续方法中可以在两个反应之间转换。

US3725494公开了用于由单烯烃生产二烯烃的两个阶段脱氢方法，其中，在非氧化条件下，使用用于第一阶段的包含碳酸钾、氧化铁和氧化铬的非氧化脱氢催化剂首先脱氢单烯烃流，然后，使用用于第二阶段的不同的催化剂，即磷酸铁催化剂氧化脱氢。因此，US372594教导了需要不同的催化剂用于氧化脱氢和非氧化脱氢，然而本发明人使用相同脱氢催化剂用于交替烷烃的氧化脱氢和非氧化脱氢。