[发明专利]催化反应分析双重反应器系统和用于使用双重反应器系统校正非催化作用的校准方法

说明书

技术领域

本公开涉及催化反应分析双重反应器系统和用于使用双重反应器系统校正烃裂解过程中的非催化作用的校准方法。

背景技术

在本文中提供的“背景”描述是为了总体上呈现本公开的上下文。就其在此背景部分描述的程度而言，目前署名的发明人的工作以及申请时未另有资格作为现有技术描述的方面，既没有明确地也没有隐含地承认作为与本公开的相对的现有技术。

可以通过包括催化转化或热裂解过程的各种过程由天然气如乙烷、丙烷或异丁烷生产轻烯烃或轻烃。轻烯烃如乙烯和/或丙烯是特别令人期望的烯烃产物，因为它们可用于制造塑料和合成橡胶。例如，乙烯可以用于制造各种聚乙烯塑料和其他散装化学品(bulk chemical)如氯乙烯、环氧乙烷、乙基苯和乙醇。类似地，丙烯可以用于制造各种聚丙烯塑料和其他散装化学品如丙烯腈和环氧丙烷。随着全世界经济继续倾向于发展和扩张，对于轻烯烃的需求将剧烈增加。

确定转化率、选择性和产率是监测和优化催化脱氢和裂解反应的必要反应参数。为了精确地测量催化反应的转化率、选择性和产率，校准是必要的。一般而言，在周围温度下进行校准过程，而通常在高温下进行多相催化中的催化实验。在这种情形下，由不精确的进料浓度、气体压力下降等产生的实验误差是不可避免的。

除了源于反应和校准过程之间的温度差异的实验误差，在高温下进行的活化催化剂的催化实验引起了不可避免的副反应(即烃热裂解)形式的固有的测量误差。因此，除了测量催化剂活性，要求高温的反应将不可避免地还测量热反应性或“非催化”反应性。不校正固有的“背景”热反应性的任何催化反应性分析将产生不精确的催化测量数据。

表1示出了来自600℃下和GHSV＝0.1h^-1的1atm(大气压)下的异丁烷的纯热裂解的产物比。异丁烷的测量转化率是6.4％以及产物从C1改变至C4物质。表1提出即使在不存在催化剂的情况下，在高温下的异丁烯的热裂解是不可避免的，并产生宽的产物混合物。此外，在烷烃的脱氢反应中，较高的反应温度产生较高的烷烃转化率。因此可以预期，随着升高反应温度来增加转化率和产率，热促进的裂解也将增加。因此对于精确的催化反应分析，必须考虑反应温度和“背景”反应性。

已经报道了几种不同的策略用于分离催化系统的催化作用。Pinto,F.et al.(Fuel 2011,90,pp.1645-1654-通过引用将其全部内容结合于本文中)公开了用于在催化剂存在的情况下测试反应，随后在不存在催化剂的情况下测试的系统。

Petrov,L.(Principles and Methods for Accelerated Catalyst Design and Testing,NATO Science Series,“Problems and Challenges About Accelerated Testing of the Catalytic Activity of Catalysts”2002,Vol 69,pp.13-69-通过引用将其全部内容结合于本文中)公开了用于在稳态条件下测试催化剂的大规模资料库的平行多道反应器的构思。此外，Luyben,W.(Wiley,“Chemical Reactor Design and Control”2007,pp.319-通过引用将其全部内容结合于本文中)公开了同时并行利用若干催化床的平行反应器的用途。这些参考文献都没有公开双重反应器系统，其包括惰性反应器床和除了存在或不存在催化剂外由相同的材料组成的活性反应器床，并行布置以得到在操作条件下活性床的归一化校准数据来确定其中的催化剂的活性。

鉴于上述内容，本公开的一个方面是提供具有催化和“非催化”反应器的双重反应器系统和用于使用该双重反应器系统校正非催化作用以最小化烃裂解反应中的实验误差的方法。

发明内容