專利名稱：操作脫氫反應(yīng)器系統(tǒng)的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種操作脫氫反應(yīng)器系統(tǒng)的方法。本發(fā)明還涉及一種停止操作用于制備苯乙烯的脫氫反應(yīng)器系統(tǒng)的方法。
背景技術(shù)：
在操作烴的脫氫反應(yīng)器系統(tǒng)過程中，通常出于各種原因例如為了維修過程裝置或者為了除去和更換其反應(yīng)器系統(tǒng)的脫氫催化劑而需要停止操作脫氫過程裝置。在將乙基苯脫氫成苯乙烯中使用鐵氧化物基催化劑的苯乙烯過程裝置中，反應(yīng)器系統(tǒng)的停車通常需要將含于其中的鐵氧化物基催化劑在除去之前冷卻的步驟。
用于冷卻反應(yīng)器催化劑的一種常用方法是使蒸汽通過熱的催化劑床層持續(xù)足夠的時(shí)間段，以適當(dāng)降低其溫度。但已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，使用蒸汽冷卻催化劑致使催化劑床層的催化劑顆粒不希望的附聚。為了解決催化劑的附聚問題，已經(jīng)提出采用一種改進(jìn)的冷卻過程其中首先用蒸汽將催化劑床層溫度冷卻至一定的高于大量催化劑顆粒發(fā)生附聚的溫度的溫度，接著用氮?dú)獯嬲羝Ｊ褂玫獨(dú)馔瓿蓪⒋呋瘎┐怖鋮s至能夠?qū)⒋呋瘎姆磻?yīng)器系統(tǒng)中除去的溫度水平。
盡管該改進(jìn)的冷卻過程提供了優(yōu)于只將含蒸汽的流體物流用于冷卻脫氫反應(yīng)器催化劑床的冷卻過程的真實(shí)優(yōu)點(diǎn)，但其仍然沒有解決與冷卻過程相關(guān)的所有問題。例如，由于氮?dú)馀c蒸汽相比具有明顯更低的熱容，因此使用氮?dú)庾鳛榇呋瘎├鋮s流體必然需要比蒸汽更多的時(shí)間來冷卻反應(yīng)器催化劑床。另外，該改進(jìn)的冷卻過程并沒有完全解決催化劑附聚問題。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的目的是提供一種用于停止操作脫氫反應(yīng)器系統(tǒng)的新方法，其中該方法減少了與其它現(xiàn)有技術(shù)的脫氫反應(yīng)器停車過程相關(guān)的一些催化劑附聚問題。
因此，一發(fā)明是一種單步冷卻方法，其包括在脫氫反應(yīng)條件下使脫氫原料與脫氫催化劑接觸，以提供處于第一溫度下的脫氫催化劑。停止脫氫原料與脫氫催化劑的接觸，接著使脫氫催化劑與含二氧化碳的冷卻氣體(包括二氧化碳)接觸。使該接觸持續(xù)足夠的時(shí)間段，以降低脫氫催化劑的溫度，提供溫度低于第一溫度的冷卻的脫氫催化劑。然后停止脫氫催化劑與含二氧化碳的冷卻氣體的接觸。
在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案中，提供一種脫氫反應(yīng)器系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括限定反應(yīng)區(qū)并在其中含有脫氫催化劑的脫氫反應(yīng)器。將脫氫原料引入在脫氫反應(yīng)條件下操作的脫氫反應(yīng)器，以使脫氫催化劑處于第一溫度下。然后停止將脫氫原料引入所述脫氫反應(yīng)器，接著將含二氧化碳的冷卻氣體(包括二氧化碳)引入脫氫反應(yīng)器持續(xù)足夠的時(shí)間段，以提供溫度低于第一溫度的冷卻的脫氫催化劑。然后停止將含二氧化碳的冷卻氣體引入脫氫反應(yīng)器。
另一發(fā)明包括一種方法，該方法包括在脫氫反應(yīng)條件下使脫氫原料與脫氫催化劑接觸，以由此提供處于第一溫度下的脫氫催化劑。然后，停止脫氫原料與脫氫催化劑的接觸。然后使脫氫催化劑與含蒸汽的第一冷卻氣體接觸第一時(shí)間段，該第一時(shí)間段足以使脫氫催化劑的溫度降低至低于第一溫度但高于第一冷卻氣體冷凝溫度的第二溫度。然后，停止脫氫催化劑與第一冷卻氣體的接觸。然后使脫氫催化劑與含大部分二氧化碳的第二冷卻氣體接觸第二時(shí)間段，該第二時(shí)間段足以使脫氫催化劑的溫度降低至低于第二溫度的第三溫度。
本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施方案包括一種操作脫氫反應(yīng)器系統(tǒng)的方法。在該方法中，提供一種脫氫反應(yīng)器系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括限定反應(yīng)區(qū)并在其中含有脫氫催化劑的脫氫反應(yīng)器。將脫氫原料引入在脫氫反應(yīng)條件下操作的脫氫反應(yīng)器，以使脫氫催化劑處于第一溫度下。然后，停止將脫氫原料引入脫氫反應(yīng)器。然后將含蒸汽的第一冷卻氣體引入脫氫反應(yīng)器持續(xù)第一時(shí)間段，該第一時(shí)間段足以使脫氫催化劑的溫度降低至低于第一溫度但高于第一冷卻氣體冷凝溫度的第二溫度。然后，停止將第一冷卻氣體引入所述脫氫反應(yīng)器。然后將含大部分二氧化碳的第二冷卻氣體引入脫氫反應(yīng)器持續(xù)第二時(shí)間段，該第二時(shí)間段足以使脫氫催化劑的溫度降低至低于第二溫度的第三溫度。
具體實(shí)施例方式
根據(jù)下述詳細(xì)描述和所附權(quán)利要求，本發(fā)明的其它目的和優(yōu)點(diǎn)將更明顯。
為了能夠接觸脫氫系統(tǒng)的脫氫催化劑或者從中除去該催化劑，本發(fā)明的方法是一種特別有利的停止操作脫氫反應(yīng)器系統(tǒng)的方法。脫氫反應(yīng)器系統(tǒng)通常包括具有用于接收原料的反應(yīng)器入口和用于排出反應(yīng)器流出物的反應(yīng)器出口的脫氫反應(yīng)容器。該脫氫反應(yīng)容器限定了脫氫反應(yīng)區(qū)并且可以含有脫氫催化劑顆粒，這些催化劑顆粒通常堆積在一起形成脫氫催化劑床。
該脫氫反應(yīng)器系統(tǒng)的脫氫催化劑可以是任何公知的可適用于烴類脫氫的鐵基或鐵氧化物基催化劑。這些脫氫催化劑包括含有鐵氧化物的那些催化劑。該脫氫催化劑的鐵氧化物可以是任何形式并且可以由任何來源或者通過提供適用于鐵氧化物基脫氫催化劑的鐵氧化物材料的任何方法獲得。一種特別希望的鐵氧化物基脫氫催化劑含鉀氧化和鐵氧化物。
該鐵氧化物基脫氫催化劑的鐵氧化物可以為各種形式，包括任何一種或多種鐵氧化物，例如氧化鐵黃(針鐵礦，F(xiàn)eOOH)、氧化鐵黑(磁鐵礦，F(xiàn)e3O4)和氧化鐵紅(赤鐵礦，F(xiàn)e2O3)，包括合成的赤鐵礦或再生的鐵氧化物，或者可以將其與氧化鉀組合以形成鐵酸鉀(K2Fe2O4)，或者可以將其與氧化鉀組合以形成一個(gè)或多個(gè)含有式(K2O)x·(Fe2O3)y表示的同時(shí)含有鐵和鉀的相。
典型的鐵基脫氫催化劑含以Fe2O3計(jì)10-100wt％的鐵和以K2O計(jì)至多40wt％的鉀。該鐵基脫氫催化劑可進(jìn)一步含一種或多種通常為氧化物形式的促進(jìn)劑金屬。這些促進(jìn)劑金屬可以選自Sc、Y、La、Mo、W、Cs、Rb、Ca、Mg、V、Cr、Co、Ni、Mn、Cu、Zn、Cd、Al、Sn、Bi、稀土金屬和這些物質(zhì)中任何兩種或多種的混合物。在這些促進(jìn)劑金屬中，優(yōu)選的是選自Ca、Mg、Mo、W、Ce、La、Cu、Cr、V及其中兩種或多種的混合物的那些。最優(yōu)選的是Ca、Mg、W、Mo和Ce。
可適合用作本發(fā)明方法或工藝的脫氫催化劑的典型鐵基脫氫催化劑的描述可在一些專利公開中找到，包括美國專利公開No.2003/0144566A1、US 5,689,023、US 5,376,613、US 4,804,799、US 4,758,543、US 6,551,958B1和EP 0,794,004B1，所有這些專利公開在此引入作為參考。
該鐵氧化物基催化劑可通過本領(lǐng)域技術(shù)人員公知的任何方法制備。含氧化鉀和鐵氧化物的鐵氧化物基脫氫催化劑通?？赏ㄟ^以下方式制備將含鐵化合物組分和含鉀化合物組分組合，將這些組分成型以形成顆粒，并將該顆粒煅燒。還可以將含有促進(jìn)劑金屬的化合物與該含鐵組分和含鉀組分組合。
可以將這些催化劑組分成型為顆粒例如擠出物、球粒、片料、小球、丸、鞍狀物、三葉狀、四葉狀等。制備鐵基脫氫催化劑的一種優(yōu)選方法是將催化劑組分與水或可塑劑或兩者一起混合并且形成可擠出的糊劑，由該糊劑形成擠出物。然后將擠出物干燥并煅燒。所述煅燒優(yōu)選在氧化氣氛如空氣中和在至多1200℃的溫度下進(jìn)行，但優(yōu)選為500-1100℃，并且最優(yōu)選為700-1050℃。
在本發(fā)明方法中，在脫氫反應(yīng)條件下使脫氫催化劑與脫氫原料接觸，由此使脫氫催化劑的溫度升至第一溫度即脫氫溫度。更特別地，將脫氫原料引入脫氫反應(yīng)器，在其中使脫氫原料與脫氫催化劑床接觸。在原料引入步驟中在脫氫反應(yīng)條件下操作脫氫反應(yīng)器，以使脫氫催化劑床的溫度升至脫氫溫度或第一溫度。
已經(jīng)認(rèn)識到，脫氫反應(yīng)器或者脫氫反應(yīng)器系統(tǒng)可以包括多個(gè)脫氫反應(yīng)器或反應(yīng)區(qū)。如果使用了多個(gè)脫氫反應(yīng)器，則它們可以串聯(lián)或平行操作，或可以彼此獨(dú)立或在相同或不同的工藝條件下操作。
脫氫原料可以是任何合適的原料，更特別地，其可以包括任何可脫氫的烴?？擅摎涞臒N的例子包括異戊烯(其可以被脫氫成異戊二烯)和丁烯(其可以被脫氫成丁二烯)。優(yōu)選的脫氫原料包括乙基苯，其可以被脫氫成苯乙烯。脫氫原料還可以含其它組分，包括稀釋劑。當(dāng)乙基苯作為被脫氫形成苯乙烯的原料組分時(shí)，通常使用蒸汽作為原料稀釋劑。
脫氫條件可以包括范圍為約500-1000℃的脫氫反應(yīng)器入口溫度，優(yōu)選為525-750℃，最優(yōu)選為550-700℃。因此，脫氫催化劑床的第一溫度可以為約500-1000℃，更特別地為525-750℃，最特別地為550-700℃。
但已經(jīng)認(rèn)識到，在乙基苯脫氫成苯乙烯的過程中反應(yīng)是吸熱的。當(dāng)進(jìn)行該脫氫反應(yīng)時(shí)，可以等溫或絕熱進(jìn)行。在脫氫反應(yīng)絕熱進(jìn)行的情況下，跨越處于脫氫反應(yīng)器入口與脫氫反應(yīng)器出口之間的脫氫催化劑床的溫度可以降低150℃之多，但更通常是該溫度可以降低10℃至120℃。
反應(yīng)壓力相對低，并且可以為真空壓力至高達(dá)約25psia。液時(shí)空速(LHSV)可以為約0.01-10hr-1，優(yōu)選為0.1-2hr-1。這里所使用的術(shù)語“液時(shí)空速”被定義為在通常條件(即0℃和1巴絕壓)下測量的脫氫原料例如乙基苯的體積流量除以催化劑床的體積，或者如果有兩個(gè)或多個(gè)催化劑床則除以這些催化劑床的總體積。當(dāng)通過將乙基苯脫氫來制備苯乙烯時(shí)，通常希望將蒸汽以蒸汽乙基苯的摩爾比為0.1-20作為稀釋劑使用。也可以將蒸汽與其它可脫氫的烴一起作為稀釋劑使用。
為了停止脫氫反應(yīng)器系統(tǒng)，停止脫氫原料與脫氫催化劑的接觸。停止后，反應(yīng)器催化劑床的脫氫催化劑顆粒處于第一溫度下，該第一溫度近似于剛好停止引入脫氫原料之前存在的反應(yīng)器溫度條件。
在典型的脫氫反應(yīng)器系統(tǒng)中，含于脫氫反應(yīng)容器中的脫氫催化劑的體積是很大的。例如，工業(yè)規(guī)模的脫氫反應(yīng)器每個(gè)反應(yīng)容器可以含有至多約100-400噸或更多的催化劑，這對于典型的鐵氧化物基脫氫催化劑床來說為每個(gè)反應(yīng)容器約100m3至高達(dá)約400m3的催化劑床體積。必須將高溫下的該大量催化劑冷卻至優(yōu)選接近于環(huán)境溫度的溫度下，以能夠處理并從脫氫反應(yīng)器中將其除去。另外因?yàn)樵摯罅看呋瘎?，使冷卻流體通過催化劑以將冷卻時(shí)間加速至工業(yè)上合理的時(shí)間段。在大多數(shù)工業(yè)操作中，希望在維修和更換催化劑期間使過程裝置的停車時(shí)間最小化以使產(chǎn)品產(chǎn)量最大化。
蒸汽是用于在操作之后冷卻脫氫催化劑床的典型冷卻流體。但已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，如果使用蒸汽將脫氫催化劑床的溫度冷卻到某一水平以下，則在脫氫催化劑床內(nèi)可能發(fā)生多種反應(yīng)，造成不希望的催化劑附聚。在含具有鐵酸鉀相的鐵基催化劑的脫氫催化劑床中，蒸汽的存在可能趨向于促進(jìn)鐵酸鉀相(例如K2Fe2O4和其它鐵酸鉀)的分解，以形成氫氧化鉀(KOH)和鐵氧化物例如赤鐵礦(Fe2O3)和磁鐵礦(Fe3O4)。如果蒸汽在其中存在有鐵氧化物的催化劑床的冷卻器部分冷凝，則鐵氧化物會水合形成水合鐵(FeOOH)。氫氧化鉀(其在360℃以上至其沸點(diǎn)之間為流體)和水合的鐵氧化物組合會在催化劑小球表面和在催化劑小球之間形成粘稠的混合物。隨后將蒸汽或水分從脫氫催化劑床中除去可能導(dǎo)致氫氧化鉀轉(zhuǎn)化成氧化鉀，這使脫氫催化劑床的催化劑顆粒粘合并凝成硬的附聚物，由此造成將催化劑從脫氫反應(yīng)容器中除去和處理困難并且耗費(fèi)時(shí)間。
為了解決與蒸汽冷凝和水合鐵的形成相關(guān)的一些問題，已經(jīng)提出了用氮?dú)鈦泶嬲羝诟蜏囟认吕鋮s的一種改進(jìn)的停車方法。但氮?dú)獾氖褂糜兴陨淼囊恍﹩栴}。氮?dú)馀c蒸汽相比具有明顯更低的熱容；因此與使用蒸汽時(shí)相比，其使用需要更大體積的氣體和更大量的時(shí)間用于冷卻過程。此外，據(jù)認(rèn)為，在其中分散有氫氧化鉀的催化劑床中的氮?dú)鈿夥諘龠M(jìn)氫氧化鉀脫水成氧化鉀(K2O)和水。在催化劑床中氧化鉀的存在起到了粘合劑的作用，使催化劑顆粒附聚。
本發(fā)明方法是用于停止操作含有脫氫催化劑床的脫氫反應(yīng)器系統(tǒng)的方法，其解決了上述一些與使用蒸汽冷卻催化劑床或者組合使用蒸汽與氮?dú)饫鋮s催化劑床相關(guān)的問題。在停止將脫氫原料引入已經(jīng)在脫氫條件下操作的脫氫反應(yīng)器之后的第一步包括將蒸汽作為第一冷卻流體或氣體引入脫氫反應(yīng)器，由此使脫氫催化劑與第一冷卻流體接觸。將該含蒸汽的第一冷卻流體與脫氫催化劑床接觸第一時(shí)間段，該第一時(shí)間段足以使脫氫催化劑床的脫氫催化劑溫度降低至低于所述第一溫度的第二溫度。
由于蒸汽的易得性和相對低成本及其作為換熱介質(zhì)的有利性能，希望利用該第一冷卻流體實(shí)現(xiàn)第二溫度與第一溫度之間的最大溫差，而不會發(fā)生上文中所提到的使用蒸汽作為冷卻流體的一些問題。因此重要的是使脫氫反應(yīng)器和催化劑床內(nèi)的溫度在第一時(shí)間段的冷卻期間不會降低到第一冷卻流體的冷凝溫度以下。因此一般而言，該第一冷卻流體含有蒸汽，該蒸汽優(yōu)選被輕微過熱并且當(dāng)其通過熱的脫氫催化劑床時(shí)獲得附加過熱。一般而言，第一冷卻流體將含大量的蒸汽，通常含高于90wt％的蒸汽，優(yōu)選高于95wt％的蒸汽，并且最優(yōu)選高于99wt％的蒸汽。
通常，可獲得約為10磅/平方英寸絕壓(psia)至高達(dá)500psia或更高的不同壓力下的作為第一冷卻流體的蒸汽。一般而言，可獲得的用作冷卻流體的蒸汽將是飽和蒸汽或過熱蒸汽；但最初當(dāng)其通過熱的脫氫催化劑床時(shí)，此時(shí)第一冷卻時(shí)間段開始，該熱的脫氫催化劑床將處于超過500℃的溫度下，蒸汽吸收熱量并獲得附加過熱。脫氫反應(yīng)容器內(nèi)的冷卻壓力范圍通常為低于大氣壓至高達(dá)40psia或更高，并且對于這些冷卻壓力而言，最好使脫氫催化劑的溫度在第一時(shí)間段內(nèi)降低至不低于約350℃的第二溫度，優(yōu)選不低于380℃，最優(yōu)選不低于400℃。因此，該第二溫度低于如上所述脫氫催化劑床的第一溫度并且可以為剛好低于第一溫度至約350℃，優(yōu)選為低于500℃至380℃，最優(yōu)選為低于500℃至400℃。反應(yīng)器出口的第一冷卻流體溫度反映了脫氫催化劑的第二溫度。
一旦脫氫催化劑床的溫度被降低至所希望的第二溫度，如反應(yīng)器出口的第一冷卻流體溫度所反映的，則停止將第一冷卻流體引入脫氫反應(yīng)容器并停止與脫氫催化劑接觸。
在停止將第一冷卻流體引入脫氫反應(yīng)器之后的步驟中，將第二冷卻流體或氣體引入脫氫反應(yīng)器，由此使脫氫催化劑與第二冷卻流體接觸。該第二冷卻流體包括二氧化碳。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，使用二氧化碳減少了上述一些與使用其它冷卻流體例如蒸汽和氮?dú)庀嚓P(guān)的問題。而且，二氧化碳與氮?dú)庀啾染哂懈叩臒崛?，這使得與氮?dú)庀啾?，更希望二氧化碳作為除熱流體。
表1示出了各種氣體的熱容。從表1中所示的值可以看出與氮?dú)夂退啾龋趸季哂忻黠@更高的熱容。
表1.各種氣體的熱容

*焦/摩爾/開希望該第二冷卻流體含有極少或僅微量的氧氣、一氧化碳、為蒸汽或液體的水以及其它不希望的組分。但該第二冷卻流體除了含有二氧化碳之外還可以含有至多為其剩余部分的氮?dú)狻Ｒ虼?，該第二冷卻流體可以含有部分二氧化碳和剩余部分的氮?dú)狻?br> 為了由使用含二氧化碳的第二冷卻流體獲得一些在脫氫催化劑床中減少氧化鉀形成的益處，第二冷卻流體中的二氧化碳的最低濃度應(yīng)該超過該第二冷卻流體總體積的20體積％或甚至25體積％。第二冷卻流體中二氧化碳的濃度越大，由減少氧化鉀形成獲得的益處越多。
第二冷卻流體中氮?dú)獾牧靠梢灾炼酁榉嵌趸嫉氖Ｓ囿w積。因此，第二冷卻流體的氮?dú)鉂舛确秶梢灾炼酁?0或80體積％。
為了具有與蒸汽相當(dāng)?shù)某裏崮芰?即熱容)，該第二冷卻流體應(yīng)該含有超過約30體積％的二氧化碳濃度。但優(yōu)選的是第二冷卻流體的二氧化碳濃度超過第二冷卻流體總體積的50體積％，最優(yōu)選的是二氧化碳濃度超過75體積％。至多為第二冷卻流體非二氧化碳的剩余部分可以含有氮?dú)?。已?jīng)認(rèn)識到，由于其高的熱容，第二冷卻流體中更高濃度的二氧化碳提供了更好地從脫氫催化劑床中除熱。因此，第二冷卻流體還可以含有超過90體積％或甚至95體積％的二氧化碳。第二冷卻流體中的所不希望的組分可以低于0.5體積％的量存在，優(yōu)選低于0.2體積％，最優(yōu)選低于0.1體積％。
使第二冷卻流體與脫氫催化劑床接觸第二時(shí)間段，該第二時(shí)間段足以使脫氫催化劑床的脫氫催化劑溫度降低至低于第二溫度的第三溫度。該第三溫度應(yīng)該足夠低以能夠處理冷卻的脫氫催化劑，并且其通常接近于環(huán)境溫度條件。因此，脫氫催化劑的第三溫度通常應(yīng)該不低于50℃，以能夠處理該催化劑并從脫氫反應(yīng)器中將其除去。但更好的是，脫氫催化劑的第三溫度低于40℃，并且優(yōu)選低于35℃或30℃。從實(shí)際觀點(diǎn)出發(fā)，脫氫催化劑的第三溫度不低于大氣溫度。在反應(yīng)器出口的第二冷卻流體溫度反映了脫氫催化劑的第三溫度。
一旦脫氫催化劑床的溫度被降低至所希望的第三溫度，如反應(yīng)器出口的第二冷卻流體溫度所反映的，則停止將第二冷卻流體引入脫氫反應(yīng)容器，并停止與脫氫催化劑接觸。該降低的第三溫度應(yīng)足夠低，從而能夠處理脫氫催化劑并容易地將其從脫氫反應(yīng)器中除去。使用含二氧化碳的冷卻流體還可以提供更快的冷卻時(shí)間，并且其使用可以導(dǎo)致在脫氫催化劑床中形成碳酸鉀，而不是形成與不希望的催化劑附聚相關(guān)的氫氧化鉀和氧化鉀。
另一用于冷卻脫氫催化劑的本發(fā)明方法包括一個(gè)單步冷卻方法，其使用含二氧化碳的冷卻氣體而不是使用蒸汽作為冷卻流體。通過取消使用蒸汽作為冷卻流體，消除了與使用蒸汽作為冷卻流體相關(guān)的問題和風(fēng)險(xiǎn)。而且，如果含二氧化碳的冷卻氣體含有足夠高濃度的二氧化碳，則實(shí)際上可以使催化劑的冷卻速率提高到高于使用蒸汽冷卻時(shí)的催化劑冷卻速率。
本發(fā)明的單步冷卻方法包括在脫氫反應(yīng)條件下使脫氫原料與脫氫催化劑接觸以提供處于第一溫度下的脫氫催化劑。停止脫氫原料與脫氫催化劑的接觸，接著使脫氫催化劑與含二氧化碳的冷卻氣體(包括二氧化碳)接觸。使該接觸進(jìn)行足夠的時(shí)間段，以降低脫氫催化劑的溫度，提供溫度低于第一溫度的冷卻的脫氫催化劑。然后停止脫氫催化劑與含二氧化碳的冷卻氣體的接觸。
在不使用蒸汽作為冷卻流體的催化劑冷卻方法的另一個(gè)實(shí)施方案中，提供一種脫氫反應(yīng)器系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括限定反應(yīng)區(qū)并在其中含有脫氫催化劑的脫氫反應(yīng)器。將脫氫原料引入在脫氫反應(yīng)條件下操作的脫氫反應(yīng)器，以使脫氫催化劑處于第一溫度下。然后停止將脫氫原料引入所述脫氫反應(yīng)器，接著將含二氧化碳的冷卻氣體(包括二氧化碳)引入脫氫反應(yīng)器持續(xù)一段時(shí)間，以足以提供溫度低于第一溫度的冷卻的脫氫催化劑。然后停止將含二氧化碳的冷卻氣體引入脫氫反應(yīng)器。
用于該單步冷卻方法的含二氧化碳的冷卻氣體可以具有與上述第二冷卻流體相同的性能和組成。至于冷卻的脫氫催化劑的溫度，為了能夠進(jìn)行處理并且從脫氫反應(yīng)器中除去，其通常應(yīng)該低于50℃。但更好的是，該溫度低于40℃，并且優(yōu)選低于35℃或30℃。從實(shí)際觀點(diǎn)出發(fā)，該溫度不低于大氣溫度。
在不偏離本發(fā)明范圍的情況下，可以在所描述的公開內(nèi)容和所附權(quán)利要求的范圍內(nèi)進(jìn)行合理的變化、改進(jìn)和調(diào)整。
權(quán)利要求
1.一種方法，其包括在脫氫反應(yīng)條件下使脫氫原料與脫氫催化劑接觸，由此提供處于第一溫度下的所述脫氫催化劑；停止所述脫氫原料與所述脫氫催化劑的接觸；使所述脫氫催化劑與含蒸汽的第一冷卻氣體接觸第一時(shí)間段，該第一時(shí)間段足以使所述脫氫催化劑的溫度降低至低于所述第一溫度但高于所述第一冷卻氣體冷凝溫度的第二溫度；停止所述脫氫催化劑與所述第一冷卻氣體的接觸；和使所述脫氫催化劑與含二氧化碳的第二冷卻氣體接觸第二時(shí)間段，該第二時(shí)間段足以使所述脫氫催化劑的溫度降低至低于所述第二溫度的第三溫度。
2.權(quán)利要求1的方法，其中所述第一溫度范圍為約500-1000℃。
3.權(quán)利要求2的方法，其中所述第一冷卻氣體主要含蒸汽。
4.權(quán)利要求3的方法，其中所述第二溫度范圍為低于所述第一溫度至350℃。
5.權(quán)利要求4的方法，其中所述第二冷卻氣體進(jìn)一步含大部分二氧化碳。
6.權(quán)利要求5的方法，其中所述第三溫度低于所述第二溫度。
7.權(quán)利要求6的方法，其中所述第三溫度低于50℃。
8.權(quán)利要求7的方法，其中所述第二冷卻氣體的大部分二氧化碳為高于95體積％。
9.權(quán)利要求8的方法，其進(jìn)一步包括從所述脫氫反應(yīng)器中除去所述脫氫催化劑。
10.一種操作脫氫反應(yīng)器系統(tǒng)的方法，該方法包括提供所述脫氫反應(yīng)器系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括限定反應(yīng)區(qū)并在其中含有脫氫催化劑的脫氫反應(yīng)器；將脫氫原料引入在脫氫反應(yīng)條件下操作的所述脫氫反應(yīng)器，以使所述脫氫催化劑處于第一溫度下；停止將所述脫氫原料引入所述脫氫反應(yīng)器；將含蒸汽的第一冷卻氣體引入所述脫氫反應(yīng)器持續(xù)第一時(shí)間段，該第一時(shí)間段足以使所述脫氫催化劑的溫度降低至低于所述第一溫度但高于第一冷卻氣體冷凝溫度的第二溫度；停止將所述第一冷卻氣體引入所述脫氫反應(yīng)器；和將含大部分二氧化碳的第二冷卻氣體引入所述脫氫反應(yīng)器持續(xù)第二時(shí)間段，該第二時(shí)間段足以使所述脫氫催化劑的溫度降低至低于所述第二溫度的第三溫度。
11.權(quán)利要求10的方法，其進(jìn)一步包括從所述脫氫反應(yīng)器中除去所述脫氫催化劑。
12.權(quán)利要求11的方法，其中所述第一溫度范圍為約500-1000℃。
13.權(quán)利要求12的方法，其中所述第一冷卻氣體主要含蒸汽。
14.權(quán)利要求13的方法，其中所述第二溫度范圍為低于所述第一溫度至350℃。
15.權(quán)利要求14的方法，其中所述第二冷卻氣體含大部分二氧化碳。
16.權(quán)利要求15的方法，其中所述第三溫度低于所述第二溫度。
17.權(quán)利要求16的方法，其中所述第三溫度低于50℃。
18.權(quán)利要求17的方法，其中所述第二冷卻氣體的大部分二氧化碳為高于95體積％。
19.一種方法，其包括在脫氫反應(yīng)條件下使脫氫原料與脫氫催化劑接觸，由此提供處于第一溫度下的所述脫氫催化劑；停止所述脫氫原料與所述脫氫催化劑的接觸；使所述脫氫催化劑與含二氧化碳的冷卻氣體接觸一段時(shí)間，該時(shí)間足以降低所述脫氫催化劑的溫度，以提供溫度低于所述第一溫度的冷卻的脫氫催化劑，所述含二氧化碳的冷卻氣體包括二氧化碳；和停止所述脫氫催化劑與所述含二氧化碳的冷卻氣體的接觸。
20.權(quán)利要求19的方法，其中所述第一溫度范圍為約500-1000℃。
21.權(quán)利要求20的方法，其中所述含二氧化碳的冷卻氣體含至少25體積％的二氧化碳。
22.權(quán)利要求21的方法，其中所述溫度足夠低，以能夠處理所述冷卻的脫氫催化劑。
23.權(quán)利要求22的方法，其中所述冷卻的脫氫催化劑的溫度低于50℃。
24.權(quán)利要求23的方法，其中所述含二氧化碳的冷卻氣體含至少50體積％的二氧化碳。
25.權(quán)利要求24的方法，其中所述冷卻的脫氫催化劑的溫度低于40℃。
26.權(quán)利要求25的方法，其中所述含二氧化碳的冷卻氣體含高于95體積％的二氧化碳。
27.一種操作脫氫反應(yīng)器系統(tǒng)的方法，該方法包括提供所述脫氫反應(yīng)器系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括限定反應(yīng)區(qū)并在其中含有脫氫催化劑的脫氫反應(yīng)器；將脫氫原料引入在脫氫反應(yīng)條件下操作的所述脫氫反應(yīng)器，使所述脫氫催化劑處于第一溫度下；停止將所述脫氫原料引入所述脫氫反應(yīng)器；將含二氧化碳的冷卻氣體引入所述脫氫反應(yīng)器持續(xù)一段時(shí)間，該時(shí)間足以提供溫度低于所述第一溫度的冷卻的脫氫催化劑，所述含二氧化碳的冷卻氣體包括二氧化碳；和停止將所述含二氧化碳的冷卻氣體引入所述脫氫反應(yīng)器。
28.權(quán)利要求27的方法，其進(jìn)一步包括從所述脫氫反應(yīng)器中除去所述冷卻的脫氫催化劑。
29.權(quán)利要求28的方法，其中所述第一溫度范圍為約500-1000℃。
30.權(quán)利要求29的方法，其中所述含二氧化碳的冷卻氣體含至少25體積％的二氧化碳。
31.權(quán)利要求30的方法，其中所述溫度足夠低，以能夠處理所述冷卻的脫氫催化劑。
32.權(quán)利要求31的方法，其中所述冷卻的脫氫催化劑的溫度低于50℃。
33.權(quán)利要求32的方法，其中所述含二氧化碳的冷卻氣體含至少50體積％的二氧化碳。
34.權(quán)利要求33的方法，其中所述冷卻的脫氫催化劑的溫度低于40℃。
35.權(quán)利要求34的方法，其中所述含二氧化碳的冷卻氣體含高于95體積％的二氧化碳。
全文摘要
所描述的是一種操作和停止含有一定體積的脫氫催化劑的脫氫反應(yīng)器的方法。在停止將脫氫原料引入在脫氫反應(yīng)條件下操作的脫氫反應(yīng)器之后，將含蒸汽的第一冷卻流體引入反應(yīng)器持續(xù)第一時(shí)間段，該第一時(shí)間段足以使含于脫氫反應(yīng)器中的脫氫催化劑冷卻到第二溫度。停止引入第一冷卻流體，接著引入第二冷卻流體持續(xù)第二時(shí)間段，該第二時(shí)間段足以使含于脫氫反應(yīng)器中的脫氫催化劑冷卻到第三溫度，該第三溫度允許處理所述脫氫催化劑并將其從脫氫反應(yīng)器中除去。
文檔編號B01J23/76GK1867527SQ200480030149
公開日2006年11月22日 申請日期2004年10月12日 優(yōu)先權(quán)日2003年10月14日
發(fā)明者R·D·卡爾普, R·M·科瓦萊斯基 申請人:國際殼牌研究有限公司