Регенерация катализатора дегидрогенизации пропана

Изобретение относится к способу, который позволяет получить регенерированный катализатор дегидрогенизации алкана. Обработка в регенераторе состоит из следующих последовательных стадий: (a) нагревания дезактивированного катализатора до температуры по меньшей мере 660°С с использованием тепла, выделяющегося при сгорании кокса, присутствующего на частично дезактивированном катализаторе, и источника топлива, отличного от указанного кокса; и (b) выдерживание дополнительно дезактивированного катализатора при температуре по меньшей мере 660°С с одновременным воздействием на него потоком кислородсодержащего газа, который по существу не содержит горючих углеводородов, оксидов углерода и паров воды, в течение периода времени, превышающего две минуты. В способе может также (но необязательно) присутствовать стадия (с), на которой осуществляют выдерживание кислородсодержащего регенерированного катализатора со стадии (b) при температуре по меньшей мере 660 °С при одновременном воздействии на регенерированный катализатор потоком отдувочного газа, который, по существу, не содержит молекулярного кислорода и горючих материалов. Настоящее изобретение обеспечивает улучшение характеристик катализатора и увеличение числа циклов реакция/регенерация. 6 з.п. ф-лы, 13 табл., 7 пр.

 

Настоящая заявка представляет собой заявку, испрашивающую приоритет по отношению к предварительная заявке на патент США №61/507227, поданной 13 июля 2011 г., озаглавленной «Reactivating Propane Dehydration Catalyst» (Регенерация катализатора дегидрогенизации пропана) во всей полноте включаемой в настоящий документ путем ссылки.

Настоящее изобретение относится к способу по меньшей мере частичного восстановления активности в отношении дегидрогенизации алкана, особенно активности в отношении дегидрогенизации пропана (Propane Dehydrogenation - PDH) частично деактивированного катализатора дегидрогенизации. Более конкретно, изобретение относится к такому способу, который позволяет получить регенерированный катализатор дегидрогенизации, особенно катализатор PDH, обладающий большей активностью в отношении дегидрогенизации, в частности активностью в отношении PDH, чем катализатор, полученный путем применения к частично деактивированному катализатору только обработки в форме удаления кокса.

Традиционные способы реактивации или регенерации катализатора, применяемые для обработки катализаторов с частично сниженной, по меньшей мере отчасти из-за осаждения кокса на поверхностях катализатора, каталитической активностью, включают удаление кокса, в общем случае путем приведения таких катализаторов в контакт с имеющим высокую температуру (например по меньшей мере (≥)450°С для катализатора дегидрогенизации этанола и ≥650°С для катализатора флюид-каталитического крекинга (fluid catalytic cracking - FCC)) воздухом или другим кислородсодержащим газом. Однако традиционные способы регенерации катализатора не дают полного восстановления или хотя бы по существу полного восстановления каталитической активности катализаторов дегидрогенизации, содержащих благородный металл (например, Pt-содержащих) до уровня, эквивалентного или хотя бы близкого к состоянию свежих, неиспользованных катализаторов дегидрогенизации. Тем, кто на практике знаком с дегидрогенизацией алканов, особенно PDH, понятно, что по мере падения активности катализатора производство алкена также падает до величины, при которой в силу экономических параметров процесса требуется замена деактивированного катализатора свежим. У практикующих специалистов имеется потребность в повышении активности регенерированного катализатора, предпочтительно повышение в сочетании с отсрочкой момента, когда нужно вводить свежий катализатор.

Типичная регенерация катализатора дегидрогенизации на основе Pt включает множество стадий: сжигание кокса, сушку, повторное диспергирование Pt и восстановление. См., например, патенты США (US) 3652231 (Greenwood et al.), US 3986982 (Crowson et al.) и US 5457077 (Williamson et al.).

US 5457077 обеспечивается способ регенерации, предназначенный для восстановления первоначальных свойств частиц катализатора, содержащего Pt, путем перемещения частиц катализатора через зону горения и зону восстановления свойств. В зоне восстановления свойств одновременно осуществляют сушку частиц катализатора и повторное диспергирование Pt потоком нагретого газа, содержащего хлор и кислород.

US 3986982 относится к регенерации хлором содержащих металл платиновой группы (например, Pt, палладий (Pd), родий (Rh), рутений (Ru), осмий (Os) и иридий (Ir)) цеолитных катализаторов путем а) сжигания отложений на катализаторе при не более чем 500°С, b) обработки инертным газом, от 0,5% об. до 20% об. кислорода и от 5 об. ч. (об. частей на миллион) до 500 об. ч. на миллион хлора, при температуре от 400°С до 550°С, с) продувки с целью удаления остатков кислорода и хлора и d) восстановления в потоке газообразного водорода при температуре от 200°С до 600°С.

В US 2773014 (Snuggs et al.) раскрывается способ реформинга углеводородов с использованием платинового катализатора и система регенерации катализатора. Регенерация включает воздействие на катализатор, находящийся в реакторе в виде неподвижного слоя, повышенной температуры, примерно, 850º Фаренгейта (°F) (454°С) и приведение углеродистых отложений (иначе известных как «кокс») на катализаторе в контакт с небольшим количеством воздуха. После регенерации Snuggs et al. проводят обновление катализатора путем увеличения парциального давление кислорода в циркулирующем газе до по меньшей мере 0,4 атм (39,2 (кПа)) и повышения температуры слоя катализатора, например, до от 950°F (510°С) до 1200°F (649°С). Snuggs et al. подают дымовой газ, образующийся при сжигании топливного газа, в горячий сжатый воздух, который пропускают через слой катализатора. Время обновления зависит от степени деактивации катализатора и лежит в диапазоне от примерно 5 или 10 минут для незначительно деактивированных катализаторов до 24 часов для чрезвычайно деактивированных катализаторов. После обновления Snuggs et al. проводят продувку кислорода путем подачи топливного газа с целью сжигания кислорода.

В патенте Великобритании (GB) 735145 описан способ регенерации платиновых и/или палладиевых катализаторов, который по существу восстанавливает их каталитические свойства. Этот способ включает обработку платиновых и/или палладиевых катализаторов при повышенной температуре (от 700°F (371°С) до 1600ºF (871ºС)) кислородсодержащим газом в таких условиях, когда парциальное давление кислорода составляет от пяти фунтов на квадратный дюйм абс. (psia) (34,5 кПа) до 200 psia (1379 кПа). В '145 также сообщается об удалении кислорода, связанного с катализатором, посредством предлагаемой обработки, заключающейся в воздействии на катализатор газообразным водородом.

В некоторых аспектах настоящее изобретение представляет собой усовершенствованный способ дегидрогенизации алкана, где данный способ включает приведение алкана в рабочий контакт с нагретым катализатором дегидрогенизации в реакторе, причем катализатор содержит благородный металл VIII группы, металл IIIA группы и, необязательно, металл-промотор, удаление из реактора частично деактивированного катализатора, обновление частично деактивированного катализатора в регенераторе и перемещение обновленного катализатора из регенератора в реактор, при этом усовершенствование заключается в сочетании обработки в регенераторе и транспортировки обновленного катализатора из регенератора в реактор, причем обработка в регенераторе включает последовательные стадии:

а) нагревания частично деактивированного катализатора до температуры по меньшей мере 660°С с использованием тепла, выделяющегося при сгорании кокса, присутствующего на частично деактивированном катализаторе, и источника топлива, отличного от указанного кокса, причем при указанном нагревании образуется нагретый, дополнительно деактивированный катализатор, обладающий еще меньшей активностью в отношении дегидрогенизации алкана (например, пропана), чем частично деактивированный катализатор;

b) обработка нагретого, дополнительно деактивированного катализатора на стадии придания требуемых свойств, которая включает выдерживание нагретого, дополнительно деактивированного катализатора дегидрогенизации при температуре по меньшей мере 660°С и одновременное воздействие на нагретый, дополнительно деактивированный катализатор дегидрогенизации потоком кислородсодержащего газа в течение периода времени, превышающего две минуты и достаточного для получения кислородсодержащего регенерированного катализатора дегидрогенизации, который обладает активностью в отношении дегидрогенизации алкана (например, пропана), превышающей активность как частично деактивированного катализатора, так и дополнительно деактивированного катализатора; и необязательно но предпочтительно.

С) выдерживания кислородсодержащего регенерированного катализатора при температуре по меньшей мере 660°С градусов Цельсия и одновременного воздействия на регенерированный катализатор потоком отдувочного газа, который, по существу, не содержит молекулярного кислорода и горючих материалов, в течение периода времени, достаточного для удаления из кислородсодержащего регенерированного катализатора дегидрогенизации по меньшей мере части молекулярного кислорода, захваченного внутри частиц или между частицами катализатора, и физически адсорбированного кислорода, который может быть десорбирован при указанной температуре за данный период времени, и получение обновленного катализатора дегидрогенизации;

где при этом транспортировку из регенератора в реактор осуществляют при помощи сочетания силы тяжести и механической силы, прилагаемой посредством инертного транспортирующего газа. Обновленный катализатор дегидрогенизации, предпочтительно, обладает такой же активностью в отношении дегидрогенизации пропана, что и регенерированный катализатор дегидрогенизации, но меньшей активностью в отношении образования оксидов углерода, чем регенерированный катализатор дегидрогенизации.

Хотя данный усовершенствованный способ особенно пригоден для дегидрогенизации пропана, он также применим для дегидрогенизации других алканов, включая этан, бутан и пентан, в соответствующие алкены (например, этилен, когда алканом является этан). Алкен (например, пропилен, этилен или бутилен) применяют в качестве мономера в процессах полимеризации, направленных на получение, например, полиэтилена, полипропилена или сополимера этилен-пропилен.

Стадии а), b) и с) могут быть проведены в любом аппарате или сочетании аппаратов, пригодном для осуществления действий, предусматриваемых на каждой из стадий. В некоторых вариантах осуществления изобретения каждая из стадий физически отделена от других двух стадий либо посредством барьеров, либо отдельных резервуаров. В других вариантах осуществления изобретения стадия а) физически отделена от стадий b) и с), либо стадия с) физически отделена от стадий а) и b). В таких других вариантах осуществления изобретения физическое отделение может быть осуществлено путем использования первого аппарата или резервуара для одной или двух стадий а)-с) и второго аппарата или резервуара для тех стадий а)-с), которые не проводят в первом аппарате. Вместо использования отдельных аппаратов возможно помещение физических барьеров (например, разделительных перегородок) внутри одного аппарата с целью регулирования, сведения к минимуму или, предпочтительно, исключения неконтролируемого движения по меньшей мере одного из газов и катализатора в обратном направлении (например, со стадии b) обратно на стадию а), т.е. явления, иногда именуемого «обратное течение» или «обратное смешение». В качестве альтернативы возможно использование двух аппаратов или резервуаров, один из которых с физическим барьером, а другой - без физического барьера. Физическое разделение, кроме того, делает возможным использование первого давления (например, парциального давления кислорода) с одной стороны от физического разделения независимо от того, создано ли разделение при помощи барьера внутри одного аппарата или при помощи использования двух отдельных аппаратов, и второго давления, которое либо выше, либо ниже первого, на второй стороне от физического разделения.

Стадии а) и b), либо физически отделенные друг от друга, либо нет, предпочтительно, осуществляют в аппарате с псевдоожиженным слоем, который функционирует в режиме кипящего турбулентного потока или интенсивного псевдоожижения, при котором приведенная скорость газа достаточна для быстрого теплообмена и массопереноса. Если стадии физически разделены, можно независимо выбирать любое давление, температуру, аппарат или рабочий режим для каждой из стадий а) и b). Приведенная скорость газа, желательно, кратна минимальной скорости, необходимой для псевдоожижения частиц (Vmf) в аппарате, предпочтительно по меньшей мере в пять раз превышает Vmf, более предпочтительно по меньшей мере в десять раз превышает Vmf, еще более предпочтительно составляет от 20 Vmf до 100 Vmf. Для сведения к минимуму обратного смешения твердой фазы между стадиями а) и b) возможно использование в аппарате с псевдоожиженным слоем внутренних механических устройств, таких как решетки, тарелки, ряды экранов или структурированная насадка. По-видимому, внутренние механические устройства интенсифицируют контакт между перемещающимся газом и частицами катализатора и одновременно сводят к минимуму возможное образование пузырьков топливного газа или воздуха, обладающих размером, достаточным для одного или нескольких действий из следующих: создание участков перегрева, уменьшение степени конверсии топливного газа или снижение эффективности сжигания топливного газа.

Стадию с) предпочтительно проводят в неподвижном, насадочном, псевдоожиженном или подвижном слое при пропускании потока не содержащего кислород газа, достаточного для удаления по меньшей мере части молекулярного кислорода, захваченного внутри частиц или между частицами катализатора, и физически адсорбированного кислорода, который может быть десорбирован из частиц катализатора за время и при температуре, указанных выше для стадии с).

Кислородсодержащая атмосфера на стадии b) предпочтительно характеризуется содержанием кислорода в диапазоне от 5% мол. до 100% мол., при этом все % мол. даны относительно общего количества молей кислорода в кислородсодержащей атмосфере. Кислородсодержащую атмосферу, предпочтительно, выбирают из группы, состоящей из воздуха и молекулярного кислорода (О2). Кислородсодержащая атмосфера может включать некоторое количество пара или паров воды из одного или нескольких выходящих из зоны горения потоков и влаги, присутствующей в воздухе, а также некоторое количество азота (N2), который в нормальных условиях содержится в воздухе.

Период времени для проведения стадии b) для придания требуемых свойств предпочтительно лежит в диапазоне от по меньшей мере 2 минут (мин) до не более чем 20 мин. Более предпочтителен диапазон от 3 мин до 14 мин. Этот период времени находится в обратной зависимости от температуры, по меньшей мере, для стадии b), предпочтительно для обеих стадий - а) и b), при этом предпочтение отдается поддержанию температуры ниже величины, при которой начинается необратимое изменение катализатора. Другими словами, для достижения заданного уровня активности в отношении дегидрогенизации алкана требуется более короткий период времени при более высокой температуре (например, около 750°С), чем при более низкой температуре (например, около 660°С). Желательный уровень активности - это вопрос выбора, однако он выше, чем уровень активности дополнительно деактивированного катализатора после стадии а) и ниже или равен уровню активности свежего (ранее не использованного) нагретого катализатора дегидрогенизации алкана перед первым рабочим контактом с алканом в реакторе.

В некоторых вариантах осуществления изобретения стадии b) и с) физически отделены друг от друга; кислородсодержащую атмосферу с содержанием кислорода в диапазоне от 5% мол. до 100% мол., где все % мол. даны относительно общего количества молей кислородсодержащей атмосферы, используют для перемещения катализатора между стадиями b) и с).

Температура на стадиях а), b) и с) предпочтительно составляет по меньшей мере 660°С. Практический верхний предел указанной температуры равен 850°С, когда возможно исключить проблемы, связанные с нежелательными побочными реакциями или разрушением элементов оборудования, используемого в данном процессе. Более предпочтительно температура лежит в диапазоне от 660ºС до 780ºС, еще более предпочтительно от 700°С до 750°С.

Стадия с) предпочтительно включает выдерживание нагретого катализатора при температуре в данном диапазоне и воздействие на нагретый катализатор потоком не содержащего кислород газа, предпочтительно инертного газа, такого как N2, достаточным для удаления, по меньшей мере части, более предпочтительно по существу всех остаточных побочных продуктов горения и остаточного кислорода, присутствовавшего на нагретом катализаторе до обработки потоком не содержащего кислород газа. «По существу весь» в данном контексте означает, что нагретый катализатор после обработки не содержащим кислород газом предпочтительно характеризуется содержанием диоксида углерода менее 1% вес. и содержанием воды менее 0,2% вес., при этом, все % вес. даны относительно общего веса нагретого катализатора.

Не содержащий кислорода газ, используемый на стадии с), может содержать в небольших количествах оксид углерода, водяной пар или и то, и другое (например, не более двух (2) % мол. воды, не более 1% мол. диоксида углерода и менее 0,1% мол. монооксида углерода, при этом все % мол. даны относительно общего количества молей не содержащего кислород газа), однако не содержащий кислород газ предпочтительно по существу не содержит (менее 0,5% мол. воды, менее 0,5% мол. диоксида углерода, все % мол. даны относительно общего количества молей не содержащего кислород газа, и менее 200 мол. частей на миллион частей общего количества молей не содержащего кислород газа) оксидов углерода и водяного пара.

В некоторых вариантах осуществления изобретения может быть применена необязательная стадия, предшествующая стадии а). На такой необязательно предшествующей стадии на катализатор воздействуют потоком отдувочного газа, такого как пар, метан или азот, с целью удаления по меньшей мере части углеводородов, присутствующих на катализаторе, перед регенерацией катализатора, как описано в настоящем документе.

Инертный газ предпочтительно обеспечивает приложение механической силы для транспортировки обновленного катализатора из регенератора в реактор. Инертный газ является более предпочтительным, чем кислородсодержащий газ, поскольку последний вступает в реакцию с газообразным реагентом (алканом, таким как пропан) с образованием нежелательных побочных продуктов, таких как монооксид углерода, диоксид углерода и, возможно, оксигенат. Присутствие таких побочных продуктов отрицательно сказывается на экономических параметрах процесса. Хотя могут быть допустимыми небольшие количества побочных продуктов горения, такие как менее 0,1% мол. монооксида углерода, менее 1% мол. диоксида углерода и менее 0,5% мол. воды, которые могут присутствовать в потоке инертного газа, обеспечивающего приложение механической силы, где при этом все % мол. даны относительно общего количества молей такого потока инертного газа, увеличение этих количеств ведет к ухудшению характеристик катализатора, при этом меньшее увеличение ведет к небольшому ухудшению, большее увеличение ведет к дальнейшему ухудшению характеристик катализатора. Присутствие оксигенатов также может вызывать потребность в дополнительном разделительном устройстве или оборудовании, обеспечивающем извлечение целевого алкена из смеси алкена и оксигената. Инертный газ также более предпочтителен, чем топливный газ, такой как водород или метан, так как характеристики катализатора, получаемые при использовании топливных газов, могут быть хуже, чем получаемые с использованием инертного газа.

Катализатор, предпочтительно, содержит благородный металл VIII группы (например по меньшей мере один из Pt, Pd, Rh и Ir), металл IIIA группы (например по меньшей мере один из следующих: галлий (Ga), индий (In) и германий (Ge)) и, необязательно, металл-промотор (например, щелочной металл). VIII группа и IIIA группа соответствуют обозначению Периодической таблицы элементов (версия CAS (Химической реферативной службы)). Благородным металлом VIII группы является, предпочтительно, платина, металлом IIIA группы является, предпочтительно, галлий, металлом-промотором является, предпочтительно, калий.

Данный способ включает по меньшей мере две последовательные стадии - стадию а) нагревания или горения и стадию b) придания требуемых свойств. В некоторых вариантах осуществления изобретения способ также включает стадию десорбции с), следующую после стадии b). На стадии нагревания или горения сгорает по меньшей мере часть, предпочтительно по существу весь, более предпочтительно весь кокс, находящийся на поверхностях частично деактивированного катализатора дегидрогенизации. Частично деактивированный катализатор дегидрогенизации характеризуется содержанием кокса, например, менее 0,3 % вес. относительно общего веса частично деактивированного катализатора дегидрогенизации. Стадия нагревания или горения включает сжигание источника дополнительного топлива (топлива, отличного от кокса, присутствующего на частично деактивированном катализаторе) одновременно со сгоранием или выжиганием кокса, находящегося на поверхностях частично деактивированного катализатора дегидрогенизации. Стадия придания требуемых свойств следует за стадией нагревания или горения; на ней нагретый катализатор подвергают обработке кислородсодержащим газом и одновременному выдерживанию нагретого катализатора при повышенной температуре, то есть предпочтительно по меньшей мере 660°С, более предпочтительно от 700°С до 750°С в течение периода времени, достаточного для повышения каталитической активности по сравнению с тем же катализатором в отсутствии стадии придания требуемых свойств. Этот период времени составляет по меньшей мере 2 минуты, предпочтительно по меньшей мере 3 минуты, более предпочтительно от 3 минут до 14 минут. Кислородсодержащий газ предпочтительно по существу не содержит горючих углеводородов, оксидов углерода (особенно монооксида углерода и диоксида углерода) и паров воды.

Посредством данного способа частично деактивированный катализатор дегидрогенизации преобразуется в регенерированный катализатор, который обладает более высокой активностью в отношении дегидрогенизации пропана, чем активность того же частично деактивированного катализатора дегидрогенизации, прошедшего обработку только на стадии а) нагревания или горения и с) десорбции.

Каждая из стадий а), b) и необязательно с) может осуществляться в том же режиме псевдоожижения, что и другие стадии, или в отличном режиме газо-твердофазного псевдоожижения или даже при сочетании режимов псевдоожижения в пределах каждой стадии. Эти режимы лежат в диапазоне от минимального псевдоожижения до кипящего слоя и турбулентного кипящего слоя, интенсивного псевдоожижения c циркулирующим слоем и разреженного газо-твердофазного транспорта, включая технологии, известные в данной области, направленные на улучшение параметров псевдоожижения, включая использование решеток, упорядоченной насадки или других внутренних устройств. Стадия а), например, может быть проведена в газо-твердофазном противоточном регенераторе, функционирующем в режиме кипящего слоя, в который твердые частицы поступают сверху, перемещаются вниз и выходят у основания зоны горения, тогда как горящий газ перемещается вверх; либо стадия а), например, может быть проведена в газо-твердофазном параллельном потоке (т.е. газ и твердые частицы перемещаются в одном направлении, либо вверх, либо вниз в вертикальном аппарате или резервуаре). Отдельно от нее стадия b) придания требуемых свойств может быть проведена, например, в том же резервуаре ниже стадии а), при этом катализатор поступает на стадию b) сверху резервуара (выходя из нижней части резервуара стадии а) и перемещается вниз, противоточно с газом-окислителем, перемещающимся вверх и поддерживающим функционирование в режиме кипящего слоя. В отдельности стадия b) придания требуемых свойств может быть осуществлена в обособленной зоне или резервуаре в режиме псевдоожижения, отличном от режима псевдоожижения на стадии а), включая любой режим псевдоожижения от минимального газо-твердофазного псевдоожижения до кипящего слоя и турбулентного кипящего слоя, интенсивного псевдоожижения c циркулирующим слоем и разреженного газотвердофазного транспорта. Точно так же необязательная стадия с) десорбции может быть осуществлена либо как продолжение режима псевдоожижения стадии b), либо независимо от режима псевдоожижения стадии b).

В некоторых вариантах осуществления изобретения физическое отделение стадий а) и b) от с) может быть реализовано путем использования такого устройства, как кольцевой десорбер. Этим обеспечивается дополнительное преимущество, заключающееся в обеспечении повышенного отношения длины к диаметру (L/D) данного устройства, аппарата или резервуара, используемого для проведения стадии b) по сравнению с тем, которое было бы возможным в отсутствие физического разделения (здесь D определяется как фактический диаметр традиционного цилиндрического корпуса и как диаметр кольцевого корпуса). Например, полагают, что традиционные регенераторы с кипящим слоем катализатора флюид-каталитического крекинга (FCC) характеризуются величиной отношения L/D в диапазоне от 0,1:1 до 1,0:1 при сжигании кокса. Величины отношения L/D для аппаратов, используемых на стадии с), предпочтительно, лежат в диапазоне от более чем 1,0:1 до 10:1, более предпочтительно от 2,0:1 до 6,0:1 в тех вариантах осуществления настоящего изобретения, в которых стадии а) и b) физически отделены от стадии с).

В некоторых вариантах осуществления изобретения аппараты, используемые для проведения стадии b), функционируют при приведенной скорости газа в начале стадии b) (номинально, у «дна» зоны регенерации) в диапазоне от 0,05 футов в секунду (фт/с) (0,015 м/с) до 0,5 фт/с (0,15 м/с), более предпочтительно от 0,15 фт/с (0,046 м/с) до 0,4 фт/с (0,122 м/с), еще более предпочтительно от 0,2 фт/с (0,061 м/с) до 0,3 фт/с (0,091 м/с). Плотность слоя катализатора в аппарате на стадии b) желательно лежит в диапазоне от 45 фунтов/фут3 (720,1 кг/м3) до 70 фунтов/фут3 (1121,3 кг/м3), предпочтительно от 50 фунтов/фут3 (800,9 кг/м3) до 65 фунтов/фут3 (1041,2 кг/м3), более предпочтительно от 55 фунтов/фут3 (881,0 кг/м3) до 60 фунтов/фут3 (961,1 кг/м3).

В некоторых вариантах осуществления изобретения аппараты, используемые на стадии b), функционируют при давлении у того конца аппарата, который удален от номинального дна, номинально, «верха» или «верхнего конца» такого аппарата, в диапазоне от 10 psia (68,9 кПа) до 60 psia (413,7 кПа), предпочтительно от 25 psia (172,4 кПа) до 40 psia (275,8 кПа).

В некоторых вариантах осуществления изобретения возможна рециркуляция по меньшей мере части катализатора из аппарата или части аппарата, используемой для проведения стадии b), в аппарат или часть аппарата, используемую для проведения стадии а). Рециркуляция с номинального дна аппарата, используемого для проведения стадии b), может упростить запуск установки, по меньшей мере, в некоторых вариантах осуществления усовершенствованного способа, описываемого в данном документе. Рециркуляция с номинального верха аппарата, используемого для проведения стадии b) (т.е. конца, удаленного от номинального нижнего конца), в аппарат или часть аппарата, используемую для проведения стадии а), может обеспечить, по меньшей мере, некоторое количество катализатора, необходимого для сжигания топлива на стадии а).

В некоторых вариантах осуществления изобретения стадии b) и с) физически разделены с целью проведения стадии b) при более высоком парциальном давлении кислорода, чем используемое на стадии с).

«Частично деактивированный катализатор дегидрогенизации» означает катализатор, обладающий активностью в отношении дегидрогенизации более 70%, но менее 95% активности в отношении гидрогенизации того же катализатора до его использования для гидрогенизации, особенно PDH (иначе известного как «регенерированный» катализатор);

«Дополнительно деактивированный катализатор» означает катализатор, который после стадии нагревания а) обладает активностью в отношении дегидрогенизации по меньшей мере на 5% меньше, чем активность частично деактивированного катализатора дегидрогенизации до стадии а). Например, если частично деактивированный катализатор дегидрогенизации обладает активностью в отношении дегидрогенизации 90%, дополнительно деактивированный катализатор обладает активностью в отношении дегидрогенизации менее 85%.

«Активность в отношении дегидрогенизации пропана» означает активность в отношении преобразования С3Н8 в С3Н6 и водород (Н2).

Термин «по существу, не содержащий кокс» применительно к катализатору означает катализатор, содержание кокса в котором составляет менее 0,05 % вес. относительно общего веса катализатора.

Термин «по существу, весь», когда он используется для описания содержания молекулярного кислорода и физически адсорбированного кислорода в регенерированном катализаторе, означает, что данный катализатор характеризуется остаточным содержанием кислорода менее 0,1% вес. относительного общего веса катализатора.

Регенерированный катализатор также предпочтительно характеризуется содержанием продуктов горения менее 1% вес. диоксида углерода (СО2), менее 0,2% вес. воды, в каждом случае относительно веса катализатора, а также менее 100 вес. частей монооксида углерода (СО) на миллион вес. ч. катализатора.

В последующем тексте арабскими цифрами обозначены примеры (Пр.) осуществления изобретения, заглавными буквами обозначены сравнительные примеры (СПр.).

Эксперименты проводили при атмосферном давлении (1 атмосфера (98,1 кПа)) в моделируемых условиях циркулирующего псевдоожиженного слоя в вертикальном, изготовленном из кварца реакторе с неподвижным слоем. Общая длина кварцевого реактора, включая металлостеклянные соединительные элементы на каждом из концов, составляла 21,75 дюймов (55,2 см), центральный элемент реактора имел наружный диаметр (Dн) 0,75 дюйма (1,9 см) и длину два (2) дюйма (5,1 см). У основания центрального элемента поместили набивку из крупнозернистой фритты для удерживания частиц катализатора. Каждый из концов центрального элемента соединили жидкостной связью с кварцевой трубкой, имевшей длину 6 дюймов (15,2 см) и Dн семь (7) миллиметров (мм). Каждый дальний конец кварцевой трубки (удаленный от центрального элемента) с металлостеклянным соединительным элементом 0,25 дюйма (0,6 см) соединили с резьбовой муфтой 0,25 дюйма (0,6 см), делающей возможным соединение кварцевого реактора с линией подачи газа и отводной линией. Отводную линию, в свою очередь, соединили с газовых хроматографом (GC) и вентиляционной линией. В центральном элементе предусмотрели наличие измерительного канала для ввода термопар с целью измерения температуры в слое катализатора. В этот канал поместили две термопары, одну для управления обогревателем, другую - в качестве температурного индикатора.

Во всех примерах и сравнительных примерах использовали калиево-платиново-галлиевый (K-Pt-Ga) катализатор на подложке. Катализатор характеризовался следующим содержанием металлов: 1,6 % вес. Ga, 0,25% вес. K и 92 части на миллион Pt, все % вес. даны относительно общего веса катализатора, части на миллион даны как одна миллионная весовая часть общего веса катализатора. Подложка катализатора представляла собой модифицированный оксидом кремния оксид алюминия (SIRALOX™ 5/70, Sasol, 1,5% вес. SiO2 на оксиде алюминия, удельная площадь поверхности 70 м2/г). Предварительно смешали 0,5 г катализатора и 1,0 г карбида кремния (SiC), инертного материала с частицами размером от 200 меш (отверстие сита 74 микрометра (мкм)) до 450 меш (26 мкм) (Aldrich, номер по каталогу 3788097), и поместили смесь на фритту в центральном элементе кварцевого реактора. Поверх смеси загрузили кварцевые крошки цилиндрической формы, инертный материал с частицами высотой 2 мм и диаметром 2 мм (Quartz Scientific Inc.) для заполнения пространства над катализатором в центральном элементе реактора.

Провели испытание катализатора в ходе нескольких циклов реакция/регенерация, как подробно описано далее, каждый цикл включал стадию проведения реакции и стадию регенерации со стадией десорбции с использованием гелия (Не), проводимой между реакционной стадией и стадией регенерации. На стадии проведения реакции осуществляли PDH во всех примерах, кроме Пр.1 и 2, где время реакции составило 15 мин, в течение 30 с при 600°С с использованием сырьевого потока, содержащего 95 % мол. пропана (С3Н8) и 5% мол. N2, % мол. даны относительно общего числа молей в сырьевом потоке, при этом N2 выполнял роль внутреннего стандарта (ISD). Использовали среднечасовую скорость подачи пропана (weight hourly space velocity - WHSV) 20 обратных часов (ч-1). Данные о степени конверсии пропана и селективности в отношении С3Н6 регистрировали для нулевого момента времени (времени, когда 95% исходящего из реактора потока представляет собой сочетание пропана, ISD N2 и продуктов дегидрогенизации пропана, и 5% мол. исходящего потока представляет собой Не, оставшийся в реакторной системе после стадии десорбции перед PDH).

Через 30 с (примеры 3-5, сравнительные примеры А-В) или 15 мин (Пр.1-2 и СПр. С и D) в условиях PDH, при этом время отсчитывается от нулевого момента времени, температуру в реакторе увеличивали до 700°С со скоростью 20°С в минуту в присутствии газообразного потока (описанного ниже), протекающего через реактор со скоростью 120 стандартных кубических сантиметров в минуту (см3/мин).

Для регенерации или придания требуемых свойств температуру поддерживали равной 700°С и применяли скорость потока регенерационного газа 150 см3/мин. См. Пр. и СПр. ниже в отношении состава регенерационного газа и длительности регенерации.

После стадии регенерации и до начала следующего цикла реакции PDH реактор охлаждали до температуры осуществления реакции (600°С) со скоростью 20°С в минуту и выдерживали систему для стабилизации температуры в течение 20 мин в потоке Не (расход 120 см3/мин) с целью проведения десорбции из катализатора доступного или десорбируемого кислорода, тем самым создавая возможность для подачи пропана на дегидрогенизацию и поддержания соотношения пропана к кислороду во время PDH на более низком уровне, чем тот, который специалисты в данной области называют нижним пределом взрывоопасной концентрации (Lower Explosive Limit - LEL).

В качестве средства стандартизации активности катализатора при степени конверсии пропана от 40% до 42% в различных примерах, в которых созданы разные условия регенерации, придание требуемых свойств катализатору выполняли путем проведения четырех циклов реакция/регенерация, при этом каждую стадию регенерации проводли при 700°С в течение 15 мин при 100% воздуха (расход 150 см3/мин). Как отмечено выше, перед подачей пропана на PDH проводили десорбирование доступного кислорода.

Пример 1

Оценку параметров катализатора проводили при использовании 100% мол. воздуха в качестве регенерационного газа и продолжительности стадии регенерации 15 мин. Нагревание на стадии осуществления реакции и на стадии регенерации выполняли при помощи грейферной печи. Как указано выше, между стадией регенерации и последующей стадией проведения реакции пропускали поток Не. В таблице 1 приведена степень конверсии пропана (в процентах) и селективность в отношении образования пропилена (С3Н6) (в процентах) после указанного в таблице числа циклов.

Таблица 1
Число циклов Степень конверсии С3Н8, % Селективность в отношении С3Н6, %
1 41,8 99,2
2 42,1 99,2
5 41,7 99,2
8 41,7 99,2
10 42,8 99,2

Из результатов, представленных в таблице 1, видно, что нагревание в отсутствии газообразных продуктов горения в сочетании со стадией придания требуемых свойств с использованием кислородсодержащего газа, в данном случае - воздуха, позволяет получить относительно стабильные характеристики катализатора с точки зрения степени конверсии С3Н8.

Пример 2

Повторили Пр.1, но степень конверсии С3Н8 (%) и селективность в отношении С3Н6 (%) определяли через 15 минут после нулевого момента времени. Полученные результаты обобщены в таблице 2.

Таблица 2
Число циклов Степень конверсии С3Н8, % Селективность в отношении С3Н6, %
1 35,4 99,1
2 37,3 99,4
5 38,0 99,4
8 37,5 99,4
10 37,1 99,4

Из результатов, представленных в таблице 2, видно, что деактивация катализатора, до некоторой степени, проходит за относительно короткое время (15 секунд). Опять же, нагревание в отсутствии газообразных продуктов горения позволяет получить относительно стабильные характеристики катализатора.

Сравнительный пример А

Повторили Пр.1, но время выдерживания в условиях реакции PDH изменили с 15 мин на 30 с, газообразную смесь заменили на 25% мол. воды, 5% мол кислорода и 70% мол. инертного газа (19% мол. N2 и 51% мол. Не), % мол. даны относительно общего числа молей газа в смеси для воздуха, и сократили время стадии регенерации до 8 минут. Эта газообразная смесь имитировала состав газа в реакторе PDH после сжигания источника топлива и по меньшей мере части кокса, присутствующего на катализаторе. Полученные результаты обобщены в таблице 3.

Таблица 3
Число циклов Степень конверсии С3Н8, % Селективность в отношении С3Н6, %
1 40,6 99,2
2 37,7 99,2
5 35,6 99,2
8 34,4 99,1
10 33,5 99,1

Из результатов, представленных в таблице 3, видно, что способ, который включает только стадию а), позволяет получить все ухудшающиеся параметры катализатора, выражаемые через степень конверсии С3Н8 (%) и селективность в отношении С3Н6 (%), по мере увеличения числа циклов.

Сравнительный пример В

Повторили Ср пр. А, но добавили стадию регенерации с), на которой пропускали поток чистого Не с расходом 120 см3/мин в течение 10 мин после 8 мин регенерации газообразной смесью. Полученные результаты обобщены в таблице 4.

Таблица 4
Число циклов Степень конверсии С3Н8, % Селективность в отношении С3Н6, %
1 41,7 99,4
2 38,0 99,2
5 35,5 99,2
8 33,7 99,1
10 33,0 99,1

Результаты, приведенные в таблице 4, показывают, что добавление стадии с) к стадии а) не приводит к улучшению параметров катализатора по сравнению с проведением только стадии а).

Пример 3

Повторили СПр. В, но добавили стадию b) придания требуемых свойств посредством подачи после стадии а) на две минуты потока 100% воздуха с расходом 150 см3/мин. После стадии b) подавали поток Не (120 см3/мин) в течение 20 мин. Полученные результаты обобщены в таблице 5.

Таблица 5
Число циклов Степень конверсии С3Н8, % Селективность в отношении С3Н6, %
1 41,5 99,3
2 37,4 99,2
5 35,7 99,2
8 34,9 99,2
10 34,8 99,2

Результаты, приведенные в таблице 5, показывают, что проведение стадии придания требуемых свойств длительностью всего две минуты обеспечивает некоторое улучшение параметров катализатора по сравнению со СПр. С и СПр. D, когда число циклов достигает 5.

Пример 4

Повторили Пр.3, но изменили время проведения стадии b) на 5 мин. Полученные результаты обобщены в таблице 6.

Таблица 6
Число циклов Степень конверсии С3Н8, % Селективность в отношении С3Н6, %
1 41,8 99,4
2 38,1 99,3
5 37,9 99,3
8 37,6 99,2
10 37,6 99,3

Пример 5

Повторили Пр. 4, но изменили время проведения стадии b) на десять минут. Полученные результаты обобщены в таблице 7.

Таблица 7
Число циклов Степень конверсии С3Н8, % Селективность в отношении С3Н6, %
1 41,1 99,4
2 39,5 99,3
5 39,3 99,3
8 39,5 99,3
10 39,4 99,3

Результаты, приведенные в таблицах 6 и 7, показывают, что по мере увеличения длительности стадии b) придания требуемых свойств уровень параметров катализатора выравнивается и стабилизируется, и более длительная стадия b) в десять минут обеспечивает относительно стабильные параметры быстрее, чем стадия b), длящаяся пять минут, и с более высоким уровнем параметров при достижении относительно стабильного уровня.

Сравнительные примеры С и D

Повторили Пр.1, но добавили стадию обработки газообразным водородом с использованием чистого, 99,99%-ного Н2, пропускаемого с расходом 60 см3/мин в течение трех минут для СПр. С и 15 минут для СПр. D, после обработки потоком Не и непосредственно перед следующей реакционной стадией. Полученные результаты обобщены в таблице 8. В таблицу 8 также включены результаты Пр.1.

Таблица 8
Пр./СПр. Число циклов Степень конверсии
С3Н8, %
Селективность в отношении С3Н6, %
1 1 41,8 99,2
1 2 42,1 99,2
С 1 39,0 99,2
D 1 30,9 98,9
D 2 30,9 98,8

Результаты, приведенные в таблице 8, моделируют использование топливного газа в качестве транспортной среды в СПр. С и СПр. D и показывают, что это отрицательно влияет на параметры катализатора с точки зрения степени конверсии С3Н8 по сравнению с использованием в качестве транспортной среды Не.

Пример 6 и Сравнительный пример Е

Пример 1 повторили с несколькими изменениями. Во-первых, изменили температуру для оценки катализатора на 625°С. Во-вторых, изменили сырьевой поток на 90% мол. С3Н8 и 10% мол. N2, % мол. даны относительно общего количества молей С3Н8 и N2, и использовали время реакции 60 секунд и WHSV С3Н8 10 ч-1. В-третьих, по истечении времени реакции 60 секунд нагревали катализатор (стадия а) на 3 мин при температуре 750°С газообразной смесью 16% мол. воды, 4% мол. кислорода, 8% мол. СО2 и 72% мол. Не, % мол. даны относительно общего количества молей воды, кислорода, СО2 и Не. В-четвертых, придание требуемых свойств катализатору (стадия b) проводили с использованием в качестве регенерационного газа воздуха за 15 мин при 750°С. В-пятых, охлаждали реактор с 750°С до 625°С и десорбировали из катализатора кислород (стадия с) с использованием потока Не, как описано выше. В-шестых, провели 142 цикла реакция/регенерация/охлаждение перед сбором данных для Пр.6, приведенных в таблице 9 для цикла 143.

Для СПр. Е изменили методику, использованную для первых 143 циклов, путем введения промежуточной стадии обработки между стадиями b и с, на которой катализатор обрабатывали в течение 2 мин потоком (60 см3/мин) метана (СН4) до сбора данных в нулевой момент времени цикла 144, приведенных в таблице 9.

Таблица 9
Пр./ СПр. Степень конверсии С3Н8, % Селективность в отношении С3Н6, %
6 46,1 96,4
Е 29,3 94,1

Данные, приведенные в таблице 9, показывают, что воздействие потоком СН4 ставит под угрозу активность катализатора и ведет к дополнительной деактивации катализатора, на что указывает падение и степени конверсии С3Н8, и селективности в отношении образования С3Н6.

Сравнительный пример F

Повторили Пр.5, но изменили температуру стадии придания требуемых свойств с 700ºС на 600ºС, полученные результаты обобщены в таблице 10.

Таблица 10
Число циклов Степень конверсии С3Н8, % Селективность в отношении С3Н6, %
1 41,5 99,0
2 38,7 99,0
5 37,4 99,1
8 36,5 99,1
10 35,8 99,1

Результаты, приведенные в таблице 10, показывают, что, при сравнении температуры стадии придания требуемых свойств 700°С (Пр. 5 и соответствующая таблица 7) и температуры стадии придания требуемых свойств 600°С (СПр. F и соответствующая таблица 10), в последнем случае эта температура дает менее удовлетворительные результаты, что выражается в более заметном снижении степени конверсии С3Н8.

Сравнительный пример G

Повторили Пр.1 со следующими изменениями. Во-первых, изменили сырьевой поток на 95% мол. С3Н8 и 5% мол. N2, % мол. даны относительно общего числа молей С3Н8 и N2, время реакции составило 60 секунд, среднечасовая скорость подачи сырья - 8 ч-1. Во-вторых, в качестве регенерационного газа использовали смесь 25% мол. воды (Н2О) и 75% мол. воздуха, изменили длительность стадии регенерации с 15 мин до 10 мин. В-третьих, во время десорбции, проводимой 30 минут в потоке Не (расход 120 см3/мин), определяли относительное содержание (% мол.) Н2О в отходящем потоке стадии десорбции путем измерения содержания Н2О методом масс-спектрометрии в моменты времени, указанные в таблице 11, и деления этой величины на содержание Н2О в нулевой момент времени стадии десорбции.

Таблица 11
Время, с Относительное содержание Н2О, % мол.
0 1,0
15 0,09
59 0,01
240 0,003
1800 0,004

Данные, представленные в таблице 11, позволяют предположить, что содержание воды в системе быстро падает во время десорбции и спустя 240 секунд достигает нулевого уровня, соизмеримого с погрешностью эксперимента и рассматриваемого как «сухая» система. При сопоставлении с результатами СПр. В можно предположить, что простого удаления воды недостаточно для усиления регенерации каталитической активности. В СПр. В предусмотрены дополнительные шесть минут десорбции (сверх 4 мин (240 с)) к представленным в таблице 11, однако активность катализатора, выражаемая через степень конверсии С3Н8, продолжает падать по мере увеличения числа циклов.

Сравнительный пример Н

Используя условия Пр.1 с WHSV С3Н8, равной 20 ч-1, температурой 625°С, концентрацией платинового (Pt) катализатора 200 вес. ч. на миллион вес. частей катализатора и временем реакции 15 мин, провели дегидрогенизацию С3Н8 для отложения некоторого количества кокса на катализаторе. Стадию придания требуемых свойств катализатору провели так же, как в Пр.1 (100% мол. воздуха при 700°С в течение 15 мин), для наблюдения за сгоранием кокса посредством определения количества СО2 применили метод масс-спектрометрии. Как показано в таблице 12, концентрация СО2 (% мол.) быстро достигает пика (через 15 с), затем резко падает, так что через 2 мин становится ниже предела обнаружения.

Таблица 12
Время, с Концентрация
СО2, % мол.
15 0,34
29 0,11
57 0,01
142 0,00

Данные, представленные в таблице 12, в сочетании с данными для Пр.3 и особенно Пр.4 позволяют предположить, что простого удаления кокса недостаточно для полного восстановления активности катализатора.

Пример 7

Повторили Пр.6 с некоторыми изменениями. Во-первых, изменили температуру оценки катализатора на 620°С и WHSV С3Н8 на 8 ч-1. Во-вторых, изменили концентрацию кислорода в кислородсодержащей атмосфере, используемой на стадии b), как показано в таблице 13 далее. В-третьих, изменили время обработки 100%-ным воздухом при этих концентрациях О2, что также показано в таблице 13. В-четвертых, данные о степени конверсии С3Н8 на стадии а) регистрировали через 30 секунд после начала подачи сырьевого потока. В-пятых, применили модифицированный СПр. Е, в котором регенерацию проводили за два последовательных подэтапа, при этом на подэтапе i) на катализатор воздействовали потоком 150 см3/мин, имитирующим побочные продукты горения (4% мол. О2, 8% мол. СО2, 16% мол. Н2О и 72% мол. N2, % мол. во всех случаях даны относительно общего числа молей имитируемых побочных продуктов горения) в течение 3 мин с последующим подэтапом ii) воздействия на катализатор потоком 150 см3/мин обогащенного кислородом воздуха (см. таблицу 13). Данные, приведенные в таблице 13, представляют собой степень конверсии для 25-го цикла реакция/регенерация (стадии с а) по с) каждого варианта, представленного в таблице 13.

Таблица 13
Степень конверсии С3Н8 при указанной концентрации кислорода в воздухе на стадии b)
Время, мин 21 % мол. О2 45 % мол. О2 75 % мол. О2
4 45,2 46,7 48,7
6 46,7 48,2 50,7
8 48,6 51,1 52,0
10 49,3 50,7 не измеряли

Данные, представленные в таблице 13, указывают на то, что повышенная концентрация кислорода в воздухе, используемом на стадии b), благоприятно влияет на степень конверсии С3Н8 в условиях, применяемых в примере 7. Эти данные также говорят о том, что кислород вовлечен в процесс обновления и восстановления каталитической активности.

При рассмотрении данных, представленных в Пр.1-7 и СПр. А-Н, ясно, что для регенерации или восстановления каталитической активности после стадии а) нагревания или горения нужен период воздействия кислородсодержащей атмосферы. Также ясно, что кислород участвует в восстановлении активности катализатора. Кроме того, ясно, что простого удаления Н2О и удаления диоксида углерода (СО2) недостаточно для выполнения восстановления каталитической активности.

1. Усовершенствованный способ дегидрогенизации алкана, включающий приведение алкана в рабочий контакт с нагретым катализатором дегидрогенизации в реакторе, причем катализатор содержит благородный металл VIII группы, металл IIIA группы и, необязательно, металл-промотор, удаление из реактора частично деактивированного катализатора, обновление частично деактивированного катализатора в регенераторе и перемещение обновленного катализатора из регенератора в реактор, отличающийся тем, что обработка в регенераторе и транспортировка обновленного катализатора из регенератора в реактор осуществляются в сочетании, причем обработка в регенераторе состоит из следующих последовательных стадий:

a) нагревания частично деактивированного катализатора до температуры по меньшей мере 660°С с использованием тепла, выделяющегося при сгорании кокса, присутствующего на частично деактивированном катализаторе, и источника топлива, отличного от указанного кокса, причем при указанном нагревании образуется нагретый, дополнительно деактивированный катализатор, обладающий еще меньшей активностью в отношении дегидрогенизации алкана, чем частично деактивированный катализатор;

b) обработки нагретого, дополнительно деактивированного катализатора на стадии придания требуемых свойств, которая включает выдерживание нагретого, дополнительно деактивированного катализатора дегидрогенизации при температуре по меньшей мере 660°С и одновременное воздействие на нагретый, дополнительно деактивированный катализатор дегидрогенизации потоком кислородсодержащего газа, который по существу не содержит горючих углеводородов, оксидов углерода и паров воды, в течение периода времени, превышающего две минуты и достаточного для получения кислородсодержащего регенерированного катализатора дегидрогенизации, который обладает активностью в отношении дегидрогенизации алкана, превышающей активность как частично деактивированного катализатора, так и дополнительно деактивированного катализатора; и, необязательно,

с) выдерживания кислородсодержащего регенерированного катализатора при температуре по меньшей мере 660°С и одновременного воздействия на регенерированный катализатор потоком отдувочного газа, который по существу не содержит молекулярного кислорода и горючих материалов, в течение периода времени, достаточного для удаления из кислородсодержащего регенерированного катализатора дегидрогенизации, по меньшей мере, части молекулярного кислорода, захваченного внутри частиц или между частицами катализатора, и физически адсорбированного кислорода, который может быть десорбирован при указанной температуре за данный период времени, и получения обновленного катализатора дегидрогенизации;

где при этом транспортировку из регенератора в реактор осуществляют при помощи сочетания силы тяжести и механической силы, прилагаемой посредством инертного транспортирующего газа.

2. Способ по п. 1, в котором кислородсодержащая атмосфера характеризуется содержанием кислорода в диапазоне от 5 мол.% до 100 мол.%, где все мольные проценты даны относительно общего числа молей кислородсодержащей атмосферы.

3. Способ по п. 1, в котором длительность стадии b) лежит в диапазоне от по меньшей мере 3 минут до не более чем 14 минут.

4. Способ по любому из пп. 1, 2 или 3, в котором температура на стадии b) лежит в диапазоне от 660°С до 850°С.

5. Способ по п. 1, в котором благородный металл VIII группы представляет собой платину, а металл IIIA группы представляет собой галлий.

6. Способ по п. 1, в котором одна или несколько стадий из а), b) и с) физически отделены друг от друга.

7. Способ по п. 6, в котором стадии b) и с) физически отделены друг от друга и для транспортировки катализатора между стадиями b) и с) используют кислородсодержащую атмосферу с содержанием кислорода в диапазоне от 5 мол.% до 100 мол.%, где все мольные проценты даны относительно общего числа молей кислородсодержащей атмосферы.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области нефтехимии, в частности к реакторам дегидрирования парафиновых углеводородов С3-С5 в соответствующие олефиновые углеводороды. Реактор с кипящим слоем мелкозернистого катализатора содержит вертикальный цилиндрический корпус, патрубок ввода паров сырья, соединенный с распределителем сырья в нижней части корпуса реактора, патрубки вывода контактного газа, ввода и вывода циркулирующего катализатора, секционирующие решетки с возрастающим по высоте реактора свободным сечением, разделяющие кипящий слой катализатора на секции, при этом между нижней секционирующей решеткой и распределителем сырья установлена успокоительная решетка, которая имеет свободное сечение больше, чем свободное сечение нижней секционирующей решетки, и составляющее более 25 и менее 90% от сечения корпуса, при этом расстояние от этой решетки до нижней секционирующей решетки составляет 0,5-2,0 высоты секции над нижней секционирующей решеткой.

Изобретение относится к органической химии, а именно к процессам дегидрирования с образованием неароматических соединений, содержащих двойные углерод-углеродные связи, каталитическим способом, и может быть использовано при производстве сырья, используемого в технологии производства линейных алкилбензолов.

Изобретение относится к области нефтехимии, в частности к установке получения олефиновых или изоолефиновых С3-С5 углеводородов дегидрированием парафиновых или изопарафиновых С3-С5 углеводородов.

Изобретение относится к способу получения 1-бутена и производного 1,3-бутадиена. Способ включает следующие стадии: a) неокислительное каталитическое дегидрирование исходного газового потока, содержащего н-бутан, водород, другие низкокипящие побочные компоненты и высококипящие продукты, причем образуется смесь продуктов, содержащая непревращенный н-бутан, 1-бутен, оба 2-бутена, 1,3-бутадиен, водород, другие низкокипящие побочные компоненты и высококипящие продукты, b) выделение водорода, других низкокипящих компонентов и высококипящих продуктов, причем получают смесь продуктов, содержащую н-бутан, 1-бутен, оба 2-бутена и 1,3-бутадиен, c) превращение части полученного на стадии b) 1,3-бутадиена в его производное, d) выделение полученного на стадии c) производного 1,3-бутадиена, e) селективное гидрирование 1,3-бутадиена, не превращенного на стадии c) в его производное, до 1-бутена, f) дистилляционное выделение 1-бутена из полученного на стадии e) углеводородного потока, причем остается остаточный поток.

Изобретение относится к способу получения изопрена на железооксидных катализаторах в адиабатическом реакторе дегидрированием изоамиленов с подачей пара в слои катализатора.

Изобретение относится к протонпроводящей мембране, содержащей катализатор дегидрирования и смешанный оксид металлов формулы (II) где молярное отношение а:b составляет от 4,8 до 6, предпочтительно от 5,3 до 6, с находится в интервале от 0 до 0,5b, и у является таким числом, что формула (II) является незаряженной, например 0≤y≤1,8.

Изобретение относится к двум вариантам способа получения моноолефинов. Один из вариантов включает стадии, на которых разделяют углеводородное подаваемое исходное сырье на первую фракцию углеродосодержащих соединений, содержащих не более 5 атомов углерода, и вторую фракцию соединений, имеющих меньшее давление паров в сопоставлении с давлением паров первой фракции; селективно гидрируют диены и/или ацетилены из первой фракции с образованием соответствующих моноолефинов; превращают парафины из первой фракции с образованием соответствующих моноолефинов в потоке конверсии и осуществляют контактное охлаждение подвергнутых превращению моноолефинов из потока конверсии при использовании потока жидкого углеводорода, содержащего примеси, при этом примеси имеют меньшее давление паров в сопоставлении с давлением паров соединений в первой фракции; где диены и/или ацетилены из первой фракции подвергают селективному гидрированию перед превращением парафинов из первой фракции с образованием моноолефинов и после выделения первой фракции из углеводородного подаваемого исходного сырья.

Изобретение относится к двум вариантам способа дегидрирования углеводорода. Один из вариантов содержит стадию подачи потока сырья, содержащего по меньшей мере один углеводород, над катализатором, содержащим каталитически активную углеродную фазу.

Изобретение относится к способу получения изопрена каталитическим дегидрированием изоамиленов в адиабатическом реакторе в присутствии железооксидного катализатора при температуре 580-630°C и разбавлении сырья водяным паром.

Изобретение относится к способу дегидрирования алканов с выравниванием состава продукта. При этом газообразный поток вещества, содержащий алканы, пропускают в непрерывном режиме через слой катализатора, расположенный в от двух до 10 соединенных последовательно реакторах адиабатического, аллотермического или изотермического типа или в их комбинации, посредством чего образуется газовый поток, который содержит олефин, водород и непрореагировавший алкан, при этом по меньшей мере один реактор является адиабатическим, в который подают кислород.

Изобретение относится к процессам и устройствам для регенерации катализатора. Регенератор катализатора состоит из сосуда, имеющего впуск катализатора, выпуск катализатора, впуск газа и выпуск газа.
Изобретение относится к способу получения бутадиена превращением этанола, включающему стадии синтеза бутадиена в присутствии гетерогенного катализатора на основе соединений алюминия, цинка, магния и кремния, регенерации катализатора с использованием воздуха и переработки полученной реакционной массы с образованием водного конденсата.

Изобретение относится к вариантам способа регенерирования одной или более частиц кобальтсодержащего катализатора Фишера-Тропша in situ в трубе реактора или ех situ вне трубы реактора, включающего следующие стадии: (i) окисление частицы (частиц) катализатора при температуре от 20 до 400°С, (ii) обработку частиц катализатора более 5 мин, (iii) высушивание и, необязательно, нагревание частицы (частиц) катализатора; и (iv) необязательно, восстановление частицы (частиц) катализатора водородом или водородсодержащим газом, причем стадия (ii) обработки включает (а)заполнение пор частицы (частиц) катализатора жидкостью с уровнем рН 10-14, содержащей аммиак и воду, при температуре 0-50°С, (б) пропускание диоксида углерода, (с) оставление в порах жидкости, обработанной диоксидом углерода на период времени более 5 мин при температуре 5-90°С.

Изобретение относится к способу производства восстановленного катализатора гидроочистки, содержащему первый этап, на котором подготавливают катализатор гидроочистки, который был использован для гидроочистки нефтяной фракции и который имеет металл, выбранный из группы 6 элементов Периодической таблицы; второй этап, на котором проводят восстанавливающую обработку для части катализатора, приготовленного на первом этапе, затем выполняют анализ тонкой структуры рентгеновского спектра поглощения для катализатора после восстанавливающей обработки и получают условия восстанавливающей обработки, при которых отношение Is/Io, пика интенсивности Is - пика, характерного для связи между металлом и атомом серы, к пику интенсивности Io - пику, характерному для связи между металлом и атомом кислорода, находится в пределах от 0,1 до 0,3 на кривой радиального распределения, полученной из дальней тонкой структуры рентгеновского спектра поглощения; и третий этап, на котором выполняют восстанавливающую обработку при условиях восстанавливающей обработки, определенных на основании второго этапа, для другой части катализатора, приготовленного на первом этапе, причем восстанавливающая обработка содержит этап восстановления, на котором обрабатывают катализатор средой обработки, в которой присутствует молекулярный кислород, причем температура обработки составляет от 250 до 700°C, а время обработки 0.5 часа или более.
Изобретение относится к способу фторирования для получения фторолефина, включающему предварительную стадию активации, которая включает приведение в контакт катализатора фторирования с содержащим окислитель газовым потоком, который не содержит фтористый водород, и чередующиеся реакционные стадии и стадии регенерации, в котором реакционные стадии включают взаимодействие хлорированного соединения с фтористым водородом в газовой фазе в присутствии катализатора фторирования с получением фторированного соединения, и стадии регенерации включают контакт катализатора фторирования с содержащим окислитель газовым потоком.

Изобретение относится к способам каталитической переработки легкого углеводородного сырья, в частности к переработке углеводородных фракций С3+, и может найти применение в нефтегазовой, нефтеперерабатывающей и нефтехимической промышленности.
Изобретение относится к способу фторирования, который содержит: стадию активации, содержащую контактирование катализатора фторирования с потоком газа, содержащего окислитель, в течение, по меньшей мере, одного часа; и по меньшей мере, одну реакционную стадию, содержащую взаимодействие хлорированного соединения с фторидом водорода в газовой фазе в присутствии катализатора фторирования с тем, чтобы получить фторированное соединение.

Изобретение относится к области нефтехимии и может быть использовано для синтеза метанола, диметилового эфира, углеводородов по методу Фишера-Тропша. Метансодержащее сырьё подвергают окислительной конверсии при температуре 650-1100°C в лифт-реакторе.

Изобретение относится к регенерированному катализатору гидрообработки, восстановленному из катализатора гидрообработки для очистки нефтяной фракции. При этом данный катализатор гидрообработки получен посредством закрепления молибдена и по меньшей мере одного компонента, выбранного из металлов групп 8-10 Периодической таблицы, на неорганическом носителе, содержащем оксид алюминия, в котором содержание остаточного углерода находится в интервале от 0,15 масс.% до 3,0 масс.%, интенсивность пика молибденсодержащего сложного оксида металлов по отношению к интенсивности основного пика находится в интервале от 0,60 до 1,10 в рентгеновском дифракционном спектре (Х-Ray), и либо интенсивность пика связи Mo-S, производной от пика остаточной серы, по отношению к интенсивности основного пика находится в интервале от 0,10 до 0,60 на кривой радиального распределения, полученной из спектра протяженной тонкой структуры рентгеновского поглощения при анализе тонкой структуры рентгеновского поглощения, либо доля MoO3 находится в интервале от 77% до 99% в спектре структуры вблизи края рентгеновского поглощения (X-ray), полученном при анализе тонкой структуры рентгеновского поглощения.

Изобретение относится к способам регенерации катализаторов. Первый из предлагаемых способов регенерации характеризуется тем, что отработанный катализатор из реактора вводится в первый регенератор с псевдоожиженным слоем, где он входит в контакт с потоком кислородсодержащего газа и, произвольно, с водяным паром, чтобы осуществить реакцию горения кокса при условиях регенерации, включающих диапазон температур от 550°C до 750°C, среднее время пребывания катализатора в пределах от 0,5 мин до 6 мин при отношении пара к потоку кислородсодержащего газа по весу в пределах от 0 до 0,1.

Изобретение относится к способу и устройству для обработки катализатора, выгружаемого при гидрогенизации остаточного масла в пузырьковом кипящем слое. Способ включает этапы: (1) корректировку и контроль снижения вязкости, в процессе которых катализатор, периодически выгружаемый из реактора гидрогенизации остаточного масла в пузырьковом кипящем слое, корректируют с целью его хранения, а затем выгружают уже непрерывно, при этом катализатор подвергают температурной корректировке путем добавления воды, в результате чего снижается вязкость масла, адсорбированного на поверхностях и внутри пор частиц выгружаемого катализатора, и улучшается текучесть масла, адсорбированного на поверхностях и внутри пор частиц выгружаемого катализатора; (2) десорбцию и разделение с помощью вихревого потока, в процессе которых адсорбированное масло десорбируется и отделяется от поверхностей и изнутри пор частиц выгружаемого катализатора с помощью текучей сдвигающей силы от поля вихревого потока; (3) разделение и использование ресурсов трехфазной смеси из масла, воды и катализатора, в процессе которых смесь из масла, воды и катализатора, полученную после десорбции и разделения посредством вихревого потока, подвергают трехфазному разделению, благодаря которому достигается извлечение масла, рециркуляция воды посредством разделения и полное извлечение твердых частиц с помощью разделения.

Изобретение относится к способу, который позволяет получить регенерированный катализатор дегидрогенизации алкана. Обработка в регенераторе состоит из следующих последовательных стадий: нагревания дезактивированного катализатора до температуры по меньшей мере 660°С с использованием тепла, выделяющегося при сгорании кокса, присутствующего на частично дезактивированном катализаторе, и источника топлива, отличного от указанного кокса; и выдерживание дополнительно дезактивированного катализатора при температуре по меньшей мере 660°С с одновременным воздействием на него потоком кислородсодержащего газа, который по существу не содержит горючих углеводородов, оксидов углерода и паров воды, в течение периода времени, превышающего две минуты. В способе может также присутствовать стадия, на которой осуществляют выдерживание кислородсодержащего регенерированного катализатора со стадии при температуре по меньшей мере 660 °С при одновременном воздействии на регенерированный катализатор потоком отдувочного газа, который, по существу, не содержит молекулярного кислорода и горючих материалов. Настоящее изобретение обеспечивает улучшение характеристик катализатора и увеличение числа циклов реакциярегенерация. 6 з.п. ф-лы, 13 табл., 7 пр.

Наверх