[发明专利]具有改善的运行时间的脱氢方法

说明书

在脱氢单元运行的同时，连续或半连续地将新的/新鲜的催化剂加入到脱氢单元中，并且从脱氢单元中移除老化催化剂。通过较高活性的催化剂实现的转化导致烯烃产物的生产率在接近运行开始的生产中保持更长的时间，下降速率更慢。较高活性催化剂延长了运行时间，减少了每个单元的烯烃产物的进料消耗，并使新鲜催化剂的费用最小化。

背景技术

由于对用于制造各种化学产品诸如洗涤剂、高辛烷值汽油、充氧汽油调和组分、药物产品、塑料、合成橡胶以及本领域的技术人员熟知的其他产品的脱氢烃的现有日益增长的需求，烃脱氢是一种重要的商业烃转化方法。该方法的一个示例是使丙烷脱氢产生丙烯，丙烯被聚合以提供用于广泛产品中的材料，该产品包括器具、衣物、垫子、包装、以及车辆电池和缓冲器。该方法的另一个示例是使异丁烷脱氢产生异丁烯，异丁烯能够聚合以提供用于粘合剂的增粘剂、用于车用机油的粘度指数添加剂、以及用于塑料的耐冲击和抗氧化添加剂。异丁烯需求增长的另一个示例是生产政府所规定的含氧汽油调和组分，从而减少来自机动车排放的空气污染。

烃转化加工领域的技术人员熟知通过对链烷烃催化脱氢来生产烯烃。此外，已经公布了一般性地教导和讨论烃的脱氢的许多专利。例如，美国专利号4,430,517(Imai等人)讨论了脱氢方法以及其中使用的催化剂。

脱氢单元的性能受到催化剂失活的不利影响。在反应器的环形区域中包括催化剂床的反应器筛网趋于被脱氢反应的含碳副产物污染。随着催化剂在使用数月或数年内失活，催化剂的操作温度升高，并且副产物的形成恶化。已观察到，随着催化剂老化，结垢速率往往会加速。这意味着脱氢单元性能在多年运行的最后一年比在第一年下降得快得多。

筛网结垢还导致平均反应器压力增加，这不利于期望的脱氢反应，从而导致在恒定的反应器入口温度下转化率降低。因为脱氢反应导致摩尔数增加，所以它们受到压力增加的负面影响。在典型的运行中，观察到性能随着时间的推移而下降，这传统上归因于催化剂活性的损失。然而，更详细的分析显示，性能下降的仅一部分直接归因于催化剂的活性，其中通过反应器的压力分布是另一个重要因素。在运行期间随着时间的推移，使反应物循环通过脱氢反应器的工艺气体循环回路中增加的压降导致在恒定的反应器入口温度下来自期望脱氢反应的丙烷转化的最大程度的减少。这导致丙烯生产速率的降低和生产每吨丙烯产物所消耗的丙烷的量增加。

此外，催化剂失活本身也导致转化率进一步下降，从而需要升高操作温度。这导致由于热裂解而引起的进料消耗增加，从而导致烯烃生产率降低。因此，筛网结垢速率加速，最终需要关闭脱氢单元以清洁筛网。由于产量损失和较高维护成本，这对操作的经济性产生负面影响。

催化剂失活的一种解决方案是替换整个催化剂库存，但仅在活性显著下降之后替换。为了降低筛网结垢速率并改善生产和丙烷消耗，操作者更频繁地并且在催化剂活性下降到临界阈值以下之前替换催化剂的整个负载，这导致以上讨论的不利后果。然而，由于更频繁地替换催化剂的成本，该选择导致较高的操作成本。通常的做法是通过淘析从循环催化剂中连续移除催化剂细小颗粒或破碎颗粒。然而，通过淘析移除并随后用新鲜催化剂替换的这些小颗粒的量太少而不能将催化剂活性保持在临界阈值以上，这导致以上讨论的不利后果。对该淘析系统进行优化，以移除低于正常/标称催化剂粒度75％的粒度。以举例的方式，当标称催化剂粒度为直径1.6mm时，淘析将以移除小于或等于1.2mm的颗粒为目标。

因此，希望减少筛网结垢并增加反应器关闭之间的时间。

发明内容和具体实施方式

在新方法中，在脱氢单元在操作的同时，连续或半连续地将新的/新鲜的催化剂加入到脱氢单元中，并且从脱氢单元中移除老化催化剂。在连续关闭反应器之间的间隔中进行一次或多次“即时”催化剂改变，以减小含碳物质的结垢速率，并因此延长连续周转之间的间隔。与现有技术方法不同，新方法不以由于小粒度而被移除催化剂为目标，而是移除典型/标称尺寸范围内的催化剂，并用相同尺寸的新鲜/新催化剂替换。