[其他]可脱氢烃类的催化脱氢工艺

说明书

本项发明涉及烃类转化工艺领域。特别是，本项发明涉及烃类催化脱氢工艺。所研究的方法在烷基芳烃脱氢过程中得到最好的应用，例如苯乙烷转化为苯乙烯。本项发明专门论述了将含氧气体注入脱氢区所用的选择性氢氧化催化剂床的技术。

在先有技术中充分地叙述了烃类的脱氢技术。采用这种技术，不论是无环烃类还是芳烃，均能被转化为相应的低饱和产品。例如，工业上采用了脱氢技术从苯乙烷生产苯乙烯，从而满足对这类聚合物前体的大量需求。已颁布的美国专利3，515，766（W.N.鲁特等人）和美国专利3，409，689（D.J.沃德），都贴切地论述了包括苯乙烷在内的烷基芳烃的催化蒸汽脱氢工艺的典型的先有技术。上述专利介绍了过热蒸汽掺进原料烃后的混合物，以及额外量的过热蒸汽与脱氢催化剂序列床之间的反应物的混合物，来再加热反应物的技术。

先有技术还指明，将氧通入脱氢区，使氧与脱氢反应所释放的氢进行反应，从而放出热量并消耗氢。已经知道的使用这种技术的工艺过程是利用一种氢气氧化催化剂，试图选择性地进行氢的氧化，而不使在脱氢区同样存在的原料或产品烃类氧化。例如，已颁布的美国专利3，437，703（R.E.赖特迈耶等人）披露一种脱氢工艺，它可以利用一种“均相催化剂系统”将氧化催化剂和脱氢催化剂加以混合;或利用一种由单个催化剂床所组成的层床系统，该系统亦称为“复合床”系统。已颁布的美国专利3，855，330（J.C.门德尔松等人）也披露一种使用脱氢催化剂和氧化催化剂所组成的序列床的脱氢工艺。这份参考说明书使得人们了解到，氧气最好不与脱氢催化剂接触，而且大部分或全部所添加的氧最好都消耗在氧化催化剂床之中。

已颁布的美国专利3，502，737（J.R.古博里科安）提出一种用于苯乙烷脱氢的工艺。该工艺表明，通过精心地控制所提供的氧气量和减少反应区所用的水蒸汽能够维持催化剂的活性和稳定性。可以在最初和段间部位精心控制诸如空气之类的含氧气体的供给。可以认为，这份参考说明书所述及的方法局限于使用一种包含氢氧化催化剂和脱氢催化剂的物理混合物的催化剂系统，而且据信氧的存在有助于防止在脱氢催化剂的催化活性中心表面上积碳。

可以相信，迄今还没有尝试或介绍过采用冷却反应物流的方法，来提高分开的氧化催化剂床中耗氢量的技术，以及由此提高氧化催化剂床中必定产生的热量用来加热反应物流的技术。在引用的参考说明书中似乎没有记载有关这方面的内容。必须注意的是，以前提到的专利（R.E.赖特迈耶）载明（第3例，第50行），可以利用环境温度下的空气，把氧气供给脱氢反应器。当把这种空气混入脱氢催化剂床的出料物流中时，就会产生某种程度的冷却作用。然而，参考说明书所列举的实施例中使用的是脱氢和氧化催化剂的物理混合物，因而按照本发明的方法却未能得到有益的效果。参考说明书还指出，最好是把蒸汽或氮气混入含氧气流中。

本项发明提供一种提高催化脱氢工艺中可以达到的单程转化率的方法，该工艺采用选择性氢燃烧步骤以供给段间再加热。本发明增加了选择性氢燃烧阶段所消耗的氢气量，由此降低了下游的脱氢催化剂床中存在的氢浓度，这样，在其它条件都相同的情况下，能使反应平衡改变到有利于生产额外数量的脱氢烃类产品。需要采用本研究工艺中独特的冷却步骤，方能增加燃烧氢的数量，在该工艺中，上游脱氢区的有效出料通过间接换热法加以冷却。

本发明的一个概括的实施，可以作为一种具有独特特征的脱氢工艺，该工艺包括如下一些步骤：将含有C₃以上的原料烃类的进料物流通入脱氢反应区，并通过维持在脱氢条件下的第一脱氢催化剂床，产生含有氢、C₃以上的原料烃类和C₃以上的产品烃类的第一脱氢区出料;用间接热交换法冷却脱氢区的出料，并将含氧气流混入脱氢区出料物流中;将脱氢区的出料通入装有氢选择性氧化催化剂的分开的床中，并产生氧化区的出料;将氧化区的出料通入维持在脱氢条件下的第二脱氢催化剂床中，同时产生含有产品烃类的第二脱氢区的出料;回收产品烃类。

附图说明了本发明在苯乙烷脱氢工艺中不同实施的应用。脱氢床6的出料先用间接热交换器7加以冷却，然后进行再加热。而来自管线17的冷空气用于冷却第二脱氢床16的出料，然后反应物再进入氧化催化剂床21。