用于烷烃脱氢为烯烃的反应器和方法
【专利说明】
【背景技术】
[0001]烷烃(链烷烃，石蜡，paraffin)脱氢方法通常可以分类为氧化性或非氧化性的。氧化性脱氢方法可能遭受尤其是高放热性和高转化率下的低期望产物选择性的缺点。非氧化性方法，包括直接脱氢，遭受需要连续供热(由于吸热反应)和频繁的催化剂再生。然而，直接脱氢适用于生产高需求的产物，如丙烯或异丁烯。此外，有效的反应器性能和方法可靠性在很大程度上取决于吸热反应的热要求。
[0002]虽然流化床(FBD)反应器已经商业化，但所有已知的反应器都具有位于反应器外面或需要第三区的独立催化剂再生用反应器。因此，所需要的是并不遭受以前的FBD反应和方法，例如，对于吸热反应的缺点的流化床反应器和方法。
【发明内容】
[0003]根据本发明的目的，正如本文中体现和广泛描述的，本发明，在一个方面中，涉及用于烷烃脱氢的方法，所述方法包括提供包含集成流化床反应器和再生器反应器的脱氢反应器，其中集成流化床反应器具有第一纵轴并包含限定内部空间的内表面，其中再生器反应器具有第二纵轴并且至少部分位于内部空间内；通过进行放热的催化剂再生反应来活化存在于再生器反应器内的失活催化剂(deactivated catalyst)以产生活化的催化剂和热；将热传递至集成流化床反应器；以及通过利用催化剂、烷烃和至少一部分传递的热进行吸热反应来使存在于集成流化床反应器中的烷烃脱氢以形成脱氢产物。
[0004]根据本发明的目的，正如本文中体现和广泛描述的，本发明，在一个方面中，涉及含有包含集成流化床反应器和再生器反应器的脱氢反应器的烷烃脱氢装置，其中集成流化床反应器具有第一纵轴并包含限定内部空间的内表面，其中再生器反应器具有第二纵轴并且至少部分位于内部空间内。
[0005]尽管可以在特定的法定类别如系统法定类别中描述和要求保护本发明的这些方面，但这仅仅是为了方便起见并且本领域技术人员应该理解到本发明的每个方面能够在任何法定的类别中进行描述并且要求保护。除非另外明确指出，否则决不旨在将本文中阐述的任何方法或方面解释为要求其步骤以具体顺序进行。因此，在方法权利要求并未在权利要求或说明书中具体指出将步骤限制于具体顺序的情况下，决不希望在任何方面推断顺序。这适用于解释的任何可能的非表达基础，包括相对于步骤或操作流程的安排的逻辑问题、源于语法组织或标点的普通含义或说明书中所描述的各方面的数量或类型。
【附图说明】
[0006]结合在本说明书中并且构成本说明书的一部分的附图示出了几个方面，并连同说明书一起用于解释本发明的原理。
[0007]图1是本发明的装置的示意图。
[0008]图2是本发明的装置的示意图。
[0009]图3是本发明方法流程图的示意图。
[0010]本发明的另外的优点将在随后的描述中进行部分阐述，并且部分地由描述将显而易见，或能够通过本发明的实践来获悉。本发明的优点将通过所附权利要求中特别指出的要素和组合来实现和获得。应该理解的是，前述的一般描述和下面的详细描述都是示例性的而且仅用于解释说明，而并非限制所要求保护的本发明。
【具体实施方式】
[0011]参照本发明的以下详细描述，可以更容易地理解本发明。
[0012]在公开和描述本发明的装置和方法之前，应该理解的是，除非另外指出，否则它们并不限于具体的合成方法；或除非另外指出，否则它们不限于特定的试剂，当然，对于这些可以改变。还应该理解的是，本文中所使用的术语仅出于描述特定方面的目的，而并不旨在进行限制。虽然任何类似于或等同于本文中描述的那些的方法和材料能够用于本发明的实践或测试中，但现在描述实施例方法和材料。
[0013]本文中提及的所有出版物通过引用结合于本文中以公开和描述这些方法和/或材料连同出版物所引用的。仅针对其公开在本申请的提交日之前来提供本文中讨论的出版物。本文中无一解释为承认由于现有发明而本发明无资格早于这种出版物。进一步地，本文中提供的出版物的日期可能不同于实际出版日期，这可能需要独立确认。
[0014]A.定义
[0015]如本文所使用的，可以使用常用名、IUPAC、IUBMB、或CAS推荐命名法给出化合物(包括有机化合物)的命名法。当存在一个或多个立体化学特征时，用于立体化学的Cahn-1ngold-Prelog规则可以用于指定立体化学优先级、E/Z说明等。如果给出名称，使用命名惯例通过化合物结构的系统还原，或通过商业上可获得的软件如CHEMDRAW?(美国剑桥软件公司(Cambridgesoft Corporat1n, U.S.A.))，本领域技术人员能够容易确定化合物的结构。
[0016]如说明书和所附权利要求中所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式“一个”、“一种”和“该”包括复数指示物。因此，例如，提及“一种烷烃”包括两种或更多种烷烃的混合物。
[0017]在本文中，范围可以表示为从“约”一个特定值和/或至“约”另一个特定值。当表达这样的范围时，进一步的方面包括从一个特定值和/或至另一个特定值。类似地，当通过使用先行词“约”，将值表示为近似值时，将理解特定值形成了进一步的方面。将进一步理解的是，每个范围的端点明显地与另一个端点相关又独立于另一个端点。还应该理解的是，存在本文中公开的多个值，并且本文中还将每个值公开为除了该值本身之外“约”该特定值。例如，如果公开了值“10”，则还公开了“约10”。还应该理解的是，也公开了两个特定单元之间的每个单元。例如，如果公开了 10和15，那么也公开了 11、12、13和14。
[0018]在说明书和总结的权利要求中提及组合物中特定要素或组分的重量份指示以重量份表示的组合物或制品中的要素或组分和任何其他要素或组分之间的重量关系。因此，在含有2重量份的组分X和5重量份的组分Y的化合物中，X和Y以2:5的重量比存在，并且无论化合物中是否含有另外的组分都是按照这种比率存在。
[0019]除非具体地指出相反，否则组分的重量百分数)是基于其中包含该组分的制剂或组合物的总重量。
[0020]除非另外明确指出，否则决不旨在将本文阐述的任何方法解释为要求其步骤按照具体顺序进行。因此，在方法权利要求并未实际列举其步骤所遵循的顺序或它未另外在权利要求或说明书中具体指出将步骤限制于具体顺序的情况下，决不希望在任何方面推断顺序。这适用于解释的任何可能的非表达基础，包括:相对于步骤或操作流程的安排的逻辑问题、源自语法组织或标点的普通含义、和在说明书中描述的实施方式的数量或类型。
[0021]B.烷烃脱氢
[0022]提供了用于烷烃脱氢的方法。在一个方面，公开了用于烷烃脱氢的方法，包括:提供包含集成流化床反应器和再生器反应器的脱氢反应器，其中集成流化床反应器具有第一纵轴并包含限定内部空间的内表面，其中再生器反应器具有第二纵并且至少部分地位于内部空间内；通过进行放热的催化剂再生反应来活化存在于再生器反应器内的失活催化剂以产生活化的催化剂和热；将热传递至集成流化床反应器；和通过利用催化剂、烷烃和至少一部分传递的热进行吸热反应来使存在于集成流化床反应器中的烷烃脱氢以形成脱氢产物。
[0023]在一个方面，方法进一步包括将失活的催化剂从集成流化床反应器传送至再生器反应器。失活催化剂从集成流化床反应器传送至再生器反应器可以通过将失活催化剂经由与集成流化床反应器连通(communicat1n)，如流体连通的汽提区(striping zone)传送来进行，并且其中，汽提区经由第一连接器连接至再生器反应器。第一连接器可以包括气体注射系统，该系统提供有助于将失活的催化剂从汽提区传送至再生器反应器并有助于再生(失活催化剂的再活化)的气体(空气和或氧)流。
[0024]失活催化剂是对于其使烷烃脱氢能力已经丧失其至少一些活性的催化剂。活性的损失可能是由于催化剂和/或催化剂载体上的焦炭堆积，这在烷烃脱氢期间能够发生。失活催化剂能够在再生器反应器中再活化，由此产生活化的催化剂。
[0025]失活催化剂的活化通过放热的催化剂再生反应进行。因此，通过放热的催化剂再生反应产生热。热或至少一部分热从发生放热的催化剂再生反应的再生器反应器传递至集成流化床反应器。再生器反应器壁能够由容许传热的材料如金属材料制成。因此，从再生器反应器的热传递能够通过将热经由再生器反应器壁传递至集成流化床反应器来完成。
[0026]在集成流化床反应器中的烷烃脱氢能够通过利用催化剂、烷烃和至少一部分传递热的吸热反应来进行以形成脱氢产物。因此，通过放热的催化剂再生反应产生的至少一部分热用于辅助和驱动集成流化床反应器中使烷烃脱氢的吸热反应。因此，在反应器中能量再循环并且对于反应器中的外部或内部热源的需要降低。烷烃在范围为490°C至640°C的温度下脱氢。达到并维持集成流化床反应器中的这种温度所需的至少一部分能量(热)来自由再生器反应器中放热的催化剂再生反应产生的能量(热)。
[0027]在一个方面，方法进一步包括将活化的催化剂从再生器反应器传送至集成流化床反应器。将活化的催化剂传送至集成流化床反应器可以经由催化剂收集区(collect1nzone)进行，其中再生器反应器具有位于催化剂收集区内的出口，并且其中催化剂收集区经由第二连接器连接至集成流化床反应器。因此，反应器能够使失活催化剂在反应器中活化和再循环。这种再循环方法降低了成本，这是因为需要的新催化剂更少并且还提供能够连续进