[发明专利]乙烷的氧化脱氢(ODH)

说明书

提供用于乙烷氧化脱氢的方法和相关的反应系统。具体地，提供了一种方法，该方法包括将包含乙烷和氧气的进料气体供应到多管固定床反应器中，并使乙烷和氧气在氧化脱氢催化剂存在下反应，得到包含乙烯的反应器流出物；以及将冷却剂以与进料气体流过反应器并流的流动模式供应至多管固定床反应器的内部壳体空间。

技术领域

本发明涉及用于乙烷的氧化脱氢的方法。

背景技术

已知在氧化脱氢(氧脱氢；ODH)方法中氧化脱氢乙烷，从而产生乙烯。乙烷ODH方法的实例例如公开于US7091377、WO2003064035、US20040147393、WO2010096909和US20100256432。乙烷的氧化脱氢将乙烷转化为乙烯。在此方法中，乙烷与氧气在ODH催化剂存在下反应，以产生主要包含乙烯连同未反应的反应物(如乙烷和氧气)，和通常其它气体和/或副产物(如一氧化碳、二氧化碳、水)的产物流。

一般来说，ODH方法中乙烯的产率因乙烷和乙烯的不期望的燃烧反应而降低，这两者都是高度放热的并生成二氧化碳和/或一氧化碳。通常在这类放热过程中的情况下，重要的是将反应温度控制在一定范围内以维持有效和安全的设备操作，并且还延长催化剂的寿命并抑制不期望的副反应。众所周知，多管道固定床反应器可用于进行这类放热反应，其中反应器采用容纳催化剂微粒的固定床的多个管道和壳体，在所述壳体中容纳有管道，冷却剂循环通过所述管道以便于移除反应热。

通常，期望在反应器的冷却剂侧维持等温条件。这通常通过使用沸腾介质(例如水/蒸汽、煤油)作为冷却剂来实现(其中以在较高温度下进入壳体的冷却剂为代价将低温进入的进料气体预热至反应温度)，或通过循环冷却剂来实现，所述冷却剂以足够高的循环速率与通过管道的反应物的流动呈逆流流动，以便快速移除热量。然而，用于放热反应中的固定床反应器可具有在反应器的各个区域中形成一个或多个“热点”的倾向。

为了避免催化剂床中所谓的“热点”(局部温度峰值)的不期望的形成，一种通常提出的解决方案是减小管道的直径以增加每单位体积的催化剂的热量传递速率。然而，这通常增加了与构建反应器相关的成本，并且还增加了将催化剂装载到管道中和卸载催化剂所需的时间。类似地，它还可在某种程度上限制可使用的催化剂的尺寸/形状。同样地，如果管道的长度显著增加，则反应器两端的压降也会不合需要地增加。另一种通常提出的解决方案是例如通过用惰性物质稀释催化剂以较低的生产率或较低的转化率操作。然而，如果需要，这也具有成本增加的缺点，并且通常增加了后来从反应器中回收废催化剂以进行再生的难度。

因此，本发明人试图提供乙烷氧化脱氢的改进方法。具体地，本发明人试图提供利用多管固定床反应器的ODH方法，其中避免或减少催化剂床中热点的生成，从而防止或最小化反应器失控的风险。

发明内容

在一个方面，提供用于乙烷氧化脱氢成乙烯的方法，所述方法包含：

提供多管固定床反应器，所述多管固定床反应器包含反应器入口、内部壳体空间、和多个反应器管道，其中所述多个反应器管道包含催化剂床，所述催化剂床包含氧化脱氢催化剂；

向所述反应器入口供应包含乙烷和氧气的进料气体，并使所述乙烷和所述氧气在所述氧化脱氢催化剂存在下反应，以得到包含乙烯的反应器流出物；和

将冷却剂以与通过多个反应器管道的进料气体的流动呈并流的流动模式供应到多管固定床反应器的内部壳体空间。

附图说明

通过部分地参考以下描述以及附图可理解本公开的一些具体实例实施方案。

图1和2为显示本发明的示范性实施方案的示意性图示。

尽管本发明易有各种修改和替代形式，已在图式中显示特定实例实施方案且更详细地描述于本文中。然而，应理解，特定实例实施方案的描述不打算将本发明限制于所公开的特定形式，相反，本发明打算涵盖如通过所附权利要求书部分说明的所有修改和等效形式。

具体实施方式