CN106687429A - 嵌入式烷烃脱氢系统及方法 - Google Patents

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Abstract

提供了用于使烷烃脱氢的系统。示例性的系统包括加热炉并且进一步包括全部位于加热炉内的烷烃加热室、再生混合物加热室、和两组反应室。烷烃加热室和再生混合物加热室可以分别预热烷烃进料和再生混合物进料。两组反应室可以可切换地结合至烷烃进料和再生混合物进料，使得烷烃可以流过一组反应室，而再生混合物流过另一组反应室。本发明还提供了用于使烷烃脱氢的方法。

Description

嵌入式烷烃脱氢系统及方法
技术领域
本发明公开的主题涉及用于烷烃脱氢的系统和方法。
背景技术
烷烃脱氢可以是有价值的过程，其中饱和烃转化为烯烃(alkene)(链烯烃(olefin))和氢(H2)。烷烃脱氢过程的实施例可以包括将支链或非支链C2至C19烷烃转化成相应的C2至C19烯烃，例如，将乙烷转化成乙烯，将丙烷转化成丙烯，将异丁烷转化成异丁烯，以及将乙基苯转化成苯乙烯。可以借助于非均相催化剂(多相催化剂，heterogeneouscatalyst)来进行烷烃脱氢反应。
可以借助于基于金属(metal-based)的非均相催化剂来进行烷烃脱氢反应。催化剂可以含有金属氧化物和/或元素金属表面(elemental metal surface)(活性表面)。催化剂可以基于铂(Pt)和其它第VIII族金属。其它催化剂可以包括铬(Cr)和/或铬氧化物。还报道了用于烷烃脱氢的另外的非均相催化剂。烷烃进料流可以经过或通过非均相催化剂以产生含有烯和氢的产物流。烷烃进料流可以经过或通过非均相催化剂以产生含有烯烃和氢的产物流。非均相催化剂可以定位在催化剂管、催化剂床、或催化剂填充板中。烷烃脱氢反应是吸热的并且可以在高温下进行。例如，可以将烷烃进料流预热到约550℃至约700℃的温度并且在相同的温度范围内进行反应。在这样高的温度下，可能发生副反应并且可能形成焦炭(炭渣)。在非均相催化剂的表面上的碳沉积可以降低催化活性。因此，随着时间的推移，如果不再生或更换催化剂，则烷烃脱氢的转化和效率可能会降低。
催化剂的选择可以影响用于烷烃脱氢的最佳参数。某些基于Cr的催化剂可以是高活性的并实现烷烃到烯烃的高转化率，但可能相对快速地失活，这可能需要相对频繁的再生，例如，在约5至20分钟的操作以后。某些基于Pt的催化剂(Pt基催化剂，Pt-basedcatalyst)可能比基于Cr的催化剂具有较小的活性，但可以具有对失活的改善的抗性并且可能需要相对并不频繁的再生，例如在约6至12小时的操作以后。
因此，烷烃脱氢催化剂可能需要周期性再生。可以通过炭渣的氧化(燃烧)，以及如必要的话，催化剂的还原来恢复催化活性，以再生催化剂。例如，基于Pt或Cr的烷烃脱氢催化剂的再生可以涉及(1)用蒸汽清扫，(2)暴露于含蒸汽和氧的再生混合物流(该再生混合物流可以氧化炭渣)，(3)还原，以及(4)抽空。可以在高温下进行催化剂再生并且在多种情况下，催化剂再生可以在与烷烃脱氢反应进行的温度范围的相同的温度范围内(例如，约550℃至约700℃)进行。
用于烷烃脱氢的某些技术可以涉及单独加热(1)烷烃进料，(2)脱氢反应催化剂管、床、或板，以及(3)再生混合物进料。每种上述项的单独加热可以是昂贵的(由于高能耗)并且还可能需要复杂的反应器系统。因此，在本领域中仍然需要用于烷烃脱氢的具有降低的能耗和简化的操作的技术。
发明内容
本发明公开的主题提供了用于使烷烃脱氢的系统和方法。
用于使烷烃脱氢的系统包括：加热炉；位于加热炉内的用于预热烷烃进料的一个或多个烷烃加热室；位于加热炉内的用于预热再生混合物进料的一个或多个再生混合物加热室；位于加热炉内的用于使烷烃脱氢的两个或更多个反应室的第一组(第一组的两个或更多个反应室，first group of two or more reaction chamber)，反应室的第一组可切换地结合(耦接，couple to)至烷烃加热室以从其接收加热的烷烃进料，以及可切换地结合至再生混合物加热室以从其接收加热的再生混合物进料；以及位于加热炉内用于使烷烃脱氢的两个或更多个反应室的第二组(第二组的两个或更多个反应室，second group of twoor more reaction chamber)，上述反应室的第二组可切换地结合至烷烃加热室以从其接收加热的烷烃进料，以及可切换地结合至再生混合物加热室并且配置为从其接收加热的再生混合物进料；上述系统配置为使得当反应室的第一组切换为接收加热的烷烃进料时，反应室的第二组切换为接收加热的再生混合物进料；以及当反应室的第一组切换为接收加热的再生混合物进料时，反应室的第二组切换为接收加热的烷烃进料。
用于使烷烃脱氢的系统，包括：加热炉；位于加热炉内的用于烷烃加热的装置，位于加热炉内的用于再生混合物加热的装置，位于加热炉内的反应室的第一组，和位于加热炉内的反应室的第二组；以及用于将加热的烷烃进料和加热的再生混合物进料可切换地进料至反应室的第一组和反应室的第二组的装置。
用于使烷烃脱氢的方法，包括：使烷烃通过位于加热炉内的一个或多个烷烃加热室以提供加热的烷烃，在反应阶段中，使加热的烷烃通过位于加热炉内的一个或多个反应室以提供脱氢产物；使再生混合物通过位于加热炉内的一个或多个再生混合物加热室以提供加热的再生混合物；在反应阶段以后，在再生阶段中，使加热的再生混合物通反应室，从而在反应室内再生催化剂。
附图说明
以下是附图的简要描述(其中类似元件编号相同)并且其用来说明本文披露的示例性实施方式而不是用来限制本发明的实施方式。
图1是示意图，其示出根据所公开主题的一种非限制性实施方式的用于使烷烃脱氢的示例性系统。
图2是另一示意图，其示出根据所公开主题的一种非限制性实施方式的用于使烷烃脱氢的示例性系统。
图3是另一示意图，其示出根据所公开主题的一种非限制性实施方式的用于使烷烃脱氢的示例性系统。
图4是另一示意图，其示出根据所公开主题的一种非限制性实施方式的用于使烷烃脱氢的示例性系统。
图5是另一示意图，其示出根据所公开主题的一种非限制性实施方式的用于使烷烃脱氢的示例性系统。
在附图中，在不同的附图中使用相同的数字以表示相同或相似的结构或过程。
具体实施方式
本公开提供了用于烷烃脱氢的改善的系统和方法，其涉及在单个加热炉内置入烷烃进料、脱氢催化剂、和再生混合物进料。
在一种实施方式中，用于使烷烃脱氢的示例性系统包括加热炉和位于加热炉内的用于预热烷烃进料的一个或多个烷烃加热室。上述系统进一步包括也位于加热炉内的用于预热再生混合物进料的一个或多个再生混合物加热室。上述系统可以进一步包括也位于加热炉内的用于使烷烃脱氢的两个或更多个反应室的第一组。反应室的第一组可以可切换地结合至烷烃加热室以从其接收加热的烷烃进料并且可以进一步可切换地结合至再生混合物加热室以从其接收加热的再生混合物。上述系统可以进一步包括也位于加热炉内的用于使烷烃脱氢的两个或更多个反应室的第二组。反应室的第二组可以可切换地结合至烷烃加热室以从其接收加热的烷烃进料并且可以进一步可切换地结合至再生混合物加热室以从其接收加热的再生混合物。系统可以配置为使得当反应室的第一组切换为接收加热的烷烃进料时，反应室的第二组切换为接收加热的再生混合物进料。系统可以配置为使得当反应室的第一组切换为接收加热的再生混合物进料时，反应室的第二组切换为接收加热的烷烃进料。
在某些实施方式中，上述系统可以包括结合至烷烃加热室的加热的烷烃输出管线(出口管线，outlet line)，用于从烷烃加热室去除加热的烷烃。第一加热的烷烃进料管线可以结合至加热的烷烃输出管线并且进一步结合至反应室的第一组，用于将来自加热的烷烃输出管线的加热的烷烃进料至反应室的第一组。系统可以进一步包括结合至加热的烷烃输出管线并且进一步结合至反应室的第二组的第二加热的烷烃进料管线，用于将来自加热的烷烃输出管线的加热的烷烃进料至反应室的第二组。第一和第二加热的烷烃进料管线可以包括阀。
在某些实施方式中，上述系统可以包括结合至再生混合物加热室的加热的再生混合物输出管线，用于从再生混合物加热室去除加热的再生混合物。第一加热的再生混合物进料管线可以结合至加热的再生混合物输出管线并进一步结合至反应室的第一组，用于将来自加热的再生混合物输出管线的加热的再生混合物进料至反应室的第一组。系统可以进一步包括结合至加热的再生混合物输出管线并进一步结合至反应室的第二组的第二加热的再生混合物进料管线，用于将来自加热的再生混合物输出管线的加热的再生混合物进料至反应室的第二组。第一和第二加热的再生混合物进料管线可以包括阀。
在某些实施方式中，烷烃加热室和再生混合物加热室可以位于加热炉的顶部附近。某些实施方式中，烷烃加热室和再生混合物加热室可以彼此相邻定位。在某些实施方式中，反应室的第一组和反应室的第二组可以彼此相邻定位。烷烃加热室和再生混合物加热室可以在加热炉内位于反应室的第一组上方以及位于反应室的第二组上方。
在某些实施方式中，反应室可以包括基于Pt或Cr的催化剂。上述催化剂可以包括铬氧化物(chromium oxide)。
所公开的主题还提供了用于使烷烃脱氢的方法。示例性方法包括使烷烃通过位于加热炉内的一个或多个烷烃加热室以提供加热的烷烃。上述方法进一步包括反应阶段，其涉及使加热的烷烃通过位于加热炉内的一个或多个反应室以提供脱氢产物。上述方法进一步包括使再生混合物通过位于加热炉内的一个或多个再生混合物加热室以提供加热的再生混合物。在反应阶段以后，上述方法可以进一步包括再生阶段，其涉及使加热的再生混合物通过反应室，以在反应室内再生催化剂。
在某些实施方式中，反应室可以包括反应室的第一组和反应室的第二组。在某些实施方式中，当反应室的第二组接收加热的再生混合物进料时，反应室的第一组可以接收加热的烷烃进料。在某些实施方式中，当反应室的第二组接收加热的烷烃进料时，反应室的第一组可以接收加热的再生混合物进料。
在某些实施方式中，可以将烷烃加热室加热至烷烃加热温度以及可以将再生混合物加热室加热至再生混合物加热温度。烷烃加热温度和再生混合物加热温度可以近似相等。在某些实施方式中，反应阶段和再生阶段的温度可以近似相等。在某些实施方式中，加热炉可以将预定量的热量供应至烷烃加热室、再生混合物加热室、和反应室。通过对流加热和辐射加热的一种或多种，加热炉可以将热量供应至烷烃加热室、再生混合物加热室、和反应室。
在某些实施方式中，反应室可以具有约1h-1至约10,000h-1的气时空速(GHSV)。
在某些实施方式中，可以连续进行用于使烷烃脱氢的过程。
用于烷烃脱氢的烷烃进料可以包括直链和支链烷烃。烷烃进料可以包括低级烷烃(即，具有8个或更少个碳原子的烷烃)和高级烷烃(即，具有九个或更多个碳原子的烷烃)。适宜的烷烃进料还可以包括其它化合物，其含有能够脱氢至烯烃部分的饱和烃部分(例如，-CH2-CH2-部分)。如在本文中所使用的，术语“烷烃进料”可以涵盖这样的化合物，其结合不同于饱和烃的部分，即，不饱和烃部分和/或杂原子。例如，适用于烷烃脱氢的烷烃进料可以包括乙基苯。乙基苯含有不饱和部分，但它还包含烷烃基(乙基)，其可以经历脱氢以提供苯乙烯。适用于烷烃脱氢的烷烃的其它非限制性实例可以包括乙烷、丙烷、正丁烷、异丁烷、正戊烷、异戊烷、新戊烷、C6-C19直链烃、和C6-C19支链烃。
在某些实施方式中，烷烃进料可以包含其它组分。例如，烷烃进料可以包含氢气(H2)。氢气可以作为杂质存在于烷烃化合物的流中，或可以将氢气共注入烷烃进料流。氢气可以帮助减少焦炭形成。还可以将蒸汽作为稀释剂共注入烷烃进料流。蒸汽可以帮助减少焦炭形成。稀释剂可以帮助保持在反应器或反应室内的正压，并且可以降低烷烃化合物和氢气的分压。稀释剂(例如，蒸汽)可以帮助减少焦炭形成并可以提高催化剂寿命和总效率。烷烃进料还可以包含一氧化碳(CO)和/或二氧化碳(CO2)。CO和/或CO2可以作为漂洗气体(起泡气体，fluffing gas)。烷烃进料可以包括少量的硫化合物。例如，在某些实施方式中，烷烃进料可以包括高达约200份/百万(ppm)的硫化合物。
可以借助于基于金属的非均相催化剂来进行烷烃脱氢反应。催化剂可以含有金属氧化物和/或元素金属表面。催化剂可以基于铂(Pt)或其它第VIII族金属。Pt和其它第VIII族金属可以用于烷烃脱氢的催化，因为Pt和其它第VIII族金属在激活C-H键方面可以具有高活性。基于Pt和其它第VIII族金属的催化剂可以具有相对于C-C键对于激活C-H键的高选择性。金属Pt(0)表面可以激活C-H键。基于Pt和其它第VIII族金属的催化剂还可以包含其它金属，例如，Sn、In、Pb、Cu、Mn、Co、K、Na、和/或Ca。
用于烷烃脱氢的催化剂还可以基于铬(Cr)和/或铬氧化物。氧化铬可以是氧化Cr(III)，即，Cr2O3。铬氧化物(chromium oxide)还称为铬化物(chromia)。可以使用用于烷烃脱氢的另外的非均相催化剂，例如，钛酸锌(Zn)和硫化镍(Ni)。
用于烷烃脱氢的催化剂可以是非均相催化剂。非均相催化剂可以包括增加催化剂的表面积的固体支持物(solid support)或固体载体。用来制备非均相催化剂的固体支持物和固体载体的实例可以包括各种金属盐、类金属氧化物、和金属氧化物，例如，二氧化钛(钛氧化物)、氧化锆(锆氧化物)、二氧化硅(硅氧化物)、氧化铝(铝氧化物)、镁氧化物、和氯化镁。
在某些非限制性实施方式中，催化剂可以包括在氧化铝载体上的Cr2O3(氧化铬(III))。例如，催化剂可以是浸渍有17-23重量％铬(具有氧化铬的形式)的活性氧化铝。在某些非限制性实施方式中，催化剂可以包括在氧化铝载体上的Pt。例如，催化剂可以是在氧化铝载体上的Pt-Sn混合物。
非均相催化剂可以定位在催化剂管、催化剂床、催化剂柱、或催化剂填充板中。例如，非均相催化剂可以定位在填充床中，以及可以使气态反应物通过床。填充床本身可以定位在气体进料流过其的反应室或反应通道内。
反应室可以是充满非均相催化剂的填充床室或填充床反应器。催化剂可以在反应室内物理混合或分层。催化剂可以与不包括包含催化剂的惰性材料混合或分层。例如，可以将在催化剂床中的非均相催化剂的层分层在粗制惰性材料之间，其可以改善流量分布和/或床迁移率。
反应室可以包括一种或多种类型的催化剂。例如，反应室可以包括基于两种或更多种不同金属的多种催化剂(multiple catalyst)。
反应室可以是管状。反应室的尺寸和规模可以是可变的并且可以取决于所期望的进料和规模。在某些实施方式中，反应室可以是管状并且可以具有约0.05厘米(cm)至约2cm或更大的宽度(直径)。在某些优选的实施方式中，反应室可以具有约0.2cm至约1cm的宽度。较小直径的室可以具有改善的传热性能但会降低容积。反应室可以具有约1h-1至约10,000h-1的气时空速(GHSV)。最佳GHSV可以变化，其取决于多种因素，这包括所使用的催化剂的类型，催化剂的表面积和活性金属负载，以及所期望的产物输出。例如，用于含有基于Cr的催化剂的反应室的GHSV可以是约100h-1至约1,000h-1。用于含有基于Pt的催化剂的反应室的GHSV可以是约1h-1至约100h-1。
在某些实施方式中，反应室可以包括并入催化剂床的发热部件。发热部件可以是这样的部件，在暴露于还原条件和/或氧化条件以后其产生预定量的热量。发热部件可以在反应室内帮助建立和维持用于烷烃脱氢和/或用于催化剂再生的最佳温度。发热部件可以包括金属和载体。在发热部件中的金属可以选自铝酸钙、铜、铬、钼、钒、铈、钇、钪、钨、锰、铁、钴、镍、银、铋、或包含前述的至少一种的组合。在发热部件中的固体负载物可以选自铝氧化物、氢氧化铝、三氢氧化铝、勃姆石、假勃姆石、三水铝石、三羟铝石、过渡氧化铝、α-氧化铝、γ-氧化铝、二氧化硅/氧化铝、二氧化硅、硅酸盐、铝酸盐、铝酸钙、六铝酸钡、煅烧水滑石、沸石、锌氧化物、铬氧化物、镁氧化物、或包含至少一种前述项的组合。
如上所述，用于烷烃脱氢的催化剂可能需要周期性再生。催化剂再生可以涉及(1)清扫反应室和催化剂床或催化剂板，(2)将催化剂暴露于氧气或蒸汽和氧气的混合物，(3)催化剂的还原，以及(4)反应室的抽空。清扫步骤可以涉及用蒸汽清扫。在某些实施方式中，清扫步骤(清洗步骤，purging step)可以涉及用氧气源加以清扫，例如，氧气、空气、蒸汽、另一氧气源、或它们的混合物。氧气源可以是温和的氧气源。将催化剂暴露于氧气或者蒸汽和氧气的混合物可以氧化(即，燃烧)催化剂上的焦炭残余物(即，炭渣)。氧气源可以是空气，或氧气源可以是更浓缩的氧气源。焦炭残余物的去除可以恢复催化活性(通过重建在非均相催化剂上的活性催化位点)。在一些情况下，焦炭残余物的氧化还可能引起催化剂的氧化。例如，如果催化剂是基于Pt的催化剂，则在高温下暴露于氧气可以引起基于Pt的催化剂的氧化。可以通过催化剂的还原，例如，Pt中心的再生，来恢复催化活性。可以借助于还原剂，例如，氢气(H2)、甲烷、和/或烷烃化合物，来实现氧化催化剂的还原。
如在本文中所使用的，术语“再生混合物”可以涵盖气体混合物，其包括氧气、空气、蒸汽、烃、和/或可燃气体。在缺少氧气的情况下，例如，当蒸汽用作吹扫气体时，再生混合物可以是单独的蒸汽。再生混合物还可以包括氢气、甲烷、和/或其它烷烃化合物，例如，当氢气、甲烷、和/或其它烷烃化合物用作还原混合物时。在再生过程中，再生混合物的组成可以变化。例如，再生混合物可以最初包括蒸汽(例如，在清扫步骤中)，然后包括蒸汽和氧气(例如，在氧化步骤中)，然后包括氢气和/或甲烷(例如，在还原步骤中)。术语“再生混合物”不限于氧气或氧气/蒸汽混合物。
为了说明而不是限制的目的，图1是根据所公开的主题的示例性系统的示意图。示例性系统100包括加热炉23。系统100进一步包括位于加热炉23内的一个或多个烷烃加热室6。系统100可以包括多个烷烃加热室6，例如，二至五个、五至十个、十至五十个、五十至一百个、一百至五百个、或五百至一千个室。烷烃加热室6结合至烷烃进料管线1并且配置为接收来自烷烃进料管线1的烷烃进料。加热在烷烃加热室6中的烷烃。烷烃加热室6进一步结合至加热的烷烃输出管线8，其配置为接收来自烷烃加热室6的加热的烷烃进料。加热的烷烃输出管线8可以去除来自烷烃加热室6的加热的烷烃流。
在某些实施方式中，烷烃进料管线1可以进料已被加热的烷烃。例如，烷烃进料可以具有约150℃至约350℃的温度。烷烃进料可以来源于烃流并且可以在气-气热交换器中被加温，其可以位于加热炉23的外部。
系统100进一步包括位于加热炉23内的一个或多个再生混合物加热室5。系统100可以包括多个再生混合物加热室5，例如，二至五个、五至十个、十至五十个、五十至一百个、一百至五百个、或五百至一千个室。系统100可以包括相等数量的烷烃加热室6和再生混合物加热室5。再生混合物加热室5可以结合至再生混合物进料管线3并且配置为接收来自再生混合物进料管线3的再生混合物进料。加热在再生混合物加热室5中的再生混合物。再生混合物加热室5进一步结合至加热的再生混合物输出管线7，其配置为接收来自再生混合物加热室5的加热的再生混合物。加热的再生混合物输出管线7可以去除来自再生混合物加热室5的加热的再生混合物流。
系统100进一步包括位于加热炉23内的两个或更多个反应室的第一组26。在第一组26内的个别反应室可以彼此平行取向。系统100可以包括在第一组26内的多个反应室，例如，二至五个、五至十个、十至五十个、五十至一百个、一百至五百个、或五百至一千个室。反应室的第一组26包括用于使烷烃脱氢的催化剂。反应室的第一组26结合至第一加热的烷烃进料管线15并且配置为接收加热的烷烃进料。通过三通接头(three-way junction)40，第一加热的烷烃进料管线15可切换地结合至加热的烷烃输出管线8。第一加热的烷烃进料管线15包括可切换阀，该阀可以被打开以允许加热的烷烃进料从加热的烷烃输出管线8通过第一加热的烷烃进料管线15流入反应室的第一组26，或被关闭以阻止流动。
如在本文中所使用的，“可切换阀”是这样的阀，其控制流出物的流动并且可以允许或阻止流出物的流动。可切换阀可以以通过形成开放通道以允许流出物流过阀的第一模式进行操作，以及可以以通过关闭通道以阻止流出物通过阀的流动的第二模式来操作阀。
如在本文中所使用的，术语“可切换结合”装置以这样的方式加以结合，以致可以打开或关闭流动或进料。例如，可切换地结合至第一进料的室以这样的方式进行结合，使得进料可以流入室或可以可替换地被阻止流入室。可切换地结合至第一进料并且进一步可切换地结合至第二进料的室可以通过可切换阀被结合至每种进料。在第一模式中，可切换阀可以允许第一进料流入室，同时第二进料被阻止，以及，在第二模式中，可切换阀可以允许第二进料流入室，同时第一进料被阻止。
反应室的第一组26还结合至第一加热的再生混合物进料管线32并且配置为接收加热的再生混合物进料。通过三通接头39，第一加热的再生混合物进料管线32可切换地结合至加热的再生混合物输出管线7。第一加热的再生混合物进料管线32包括可切换阀(switchable valve)，其可以被打开以允许加热的再生混合物进料从加热的再生混合物输出管线7流过第一加热的再生混合物进料管线32并进入反应室的第一组26，或被关闭以阻止流动。
系统100进一步包括位于加热炉23内的两个或更多个反应室的第二组27。在第二组27内的个别反应室可以彼此平行取向。反应室的第二组27包括用于使烷烃脱氢的催化剂。反应室的第二组27结合至第二加热的烷烃进料管线35并且配置为接收加热的烷烃进料。通过三通接头40，第二加热的烷烃进料管线35可切换地结合至加热的烷烃输出管线8。第二加热的烷烃进料管线35包括可切换阀，其可以被打开以允许加热的烷烃进料从加热的烷烃输出管线8流过第二加热的烷烃进料管线35并进入反应室的第二组27，或被关闭以阻止流动。
反应室的第二组27还结合至第二加热的再生混合物进料管线19并且配置为接收加热的再生混合物进料。通过三通接头39，第二再生混合物进料管线19可切换地结合至加热的再生混合物输出管线7。第二加热的再生混合物进料管线19包括可切换阀，其可以被打开以允许加热的再生混合物进料从加热的再生混合物输出管线7流过第一第二再生混合物进料管线19并进入反应室的第二组27，或被关闭来阻止流动。
反应室26、27可以包括位于室(chamber)内并在催化剂床或催化剂填充板中的催化剂。催化剂负载可以取决于室26、27的容积和空速，以及取决于催化剂的活性。
在某些实施方式中，系统100可以包括烷烃加热室6、再生混合物加热室5、和反应室26、27(均具有相似的尺寸)。系统100可以包括类似数量的烷烃加热室6、再生混合物加热室5、反应室26、和反应室27。在这样的实施方式中，流出物通过每组的室5、6、26、27的流动速率可以是类似的。
第一加热的烷烃进料管线15、第一加热的再生混合物进料管线32、第二加热的烷烃进料管线35、和第二加热的再生混合物进料管线19的可切换阀配置为使得可以将加热的烷烃进料进料至反应室的第一组26，同时将加热的再生混合物进料进料至反应室的第二组27，例如，通过关闭第一加热的再生混合物进料管线32和第二加热的烷烃进料管线35的阀，同时打开第一加热的烷烃进料管线15和第二加热的再生混合物进料管线19的阀。阀是可切换的，使得可以可替换地将加热的烷烃进料进料至反应室的第二组27，同时将加热的再生混合物进料进料至反应室的第一组26，例如，通过关闭第二加热的再生混合物进料管线19和第一加热的烷烃进料管线15的阀，同时打开第二加热的烷烃进料管线35和第一加热的再生混合物进料管线32的阀。通过切换这些阀，系统100的操作者可以确定，反应室的第一组26和反应室的第二组27的哪个组是处于烷烃脱氢模式，以及哪个组是处于再生模式。当反应室的第二组27接收加热的再生混合物进料(再生模式)时，反应室的第一组26可以接收加热的烷烃进料(烷烃脱氢模式)，或反之亦然。
反应室26、27以及各种管线7、8、15、19、20、32、33、34、35、36、37、和38配置为使得可以排空反应室26、27。可以将反应室26、27置于真空(即，减压)下以去除室26、27中的气体。可以将在反应室26、27的组内的压力降低至低于大气压，例如，低于约100千帕斯卡(kPa)(低于约1巴)、低于约50kPa(低于约0.5巴)、低于约10kPa(低于约0.1巴)、或低于约1kPa(低于约0.01巴)。当室被从再生模式切换到烷烃脱氢模式时，可以进行反应室26、27的抽空。换而言之，当室26、27被从再生模式切换到烷烃脱氢模式时，在将烷烃引入反应室26、27以前，通过抽空，可以从反应室26、27去除再生混合物。
随着反应室的第一组26接收烷烃进料并催化烷烃脱氢反应，在反应室的第一组26内的催化剂可能逐渐失去催化活性。当在反应室的第一组26内的催化活性下降到阈值以下时，可以将烷烃进料从反应室的第一组26转移进入反应室的第二组27，以及可以将再生混合物送至反应室的第一组26以再生在其中的催化剂。然后反应室的第二组27可以催化烷烃脱氢反应，同时再生在反应室的第一组26中的催化剂。当完成在反应室的第一组26中的催化剂的再生以及在反应室的第二组27中的催化活性下降时，可以将烷烃进料从反应室的第二组27转移并回到反应室的第一组26。通过这种方式，设计系统100，使得该系统可以连续接收和处理烷烃进料并催化烷烃脱氢反应。可以以连续模式来操作系统100。在系统100内的一组反应室26或27促进烷烃脱氢的同时，再生另一组反应室26或27。
系统100可以包括产物输出管线33以从反应室的第一组26和反应室的第二组27去除产物流。产物输出管线33可以从反应室去除烷烃脱氢的产物(例如，烯烃化合物)。通过用于来自反应室的第一组的产物的输出管线36，产物输出管线33可以结合至反应室的第一组26。用于来自反应室的第一组的产物的输出管线36包括可切换阀。通过用于来自反应室的第二组的产物的输出管线37，产物输出管线33可以进一步结合至反应室的第二组27。用于来自反应室的第二组的产物的输出管线37包括可切换阀。
因此，当反应室的第一组26正在接收烷烃进料并以烷烃脱氢模式进行操作以及反应室的第二组27正在接收再生混合物进料并以再生模式进行操作时，可以打开用于来自反应室的第一组的产物的输出管线36的阀，同时关闭用于来自反应室的第二组的产物的输出管线37的阀，使得烷烃脱氢的产物从反应室的第一组26流过用于来自反应室的第一组的产物的输出管线36，并通过产物输出管线33加以去除。当反应室的第二组27正在接收烷烃进料并以烷烃脱氢模式进行操作以及反应室的第一组26正在接收再生混合物进料并以再生模式进行操作时，可以打开用于来自反应室的第二组的产物的输出管线37的阀，同时关闭用于来自反应室的第一组的产物的输出管线36的阀，使得烷烃脱氢的产物从反应室的第二组27流过用于来自反应室的第二组的产物的输出管线37并通过产物输出管线33加以去除。
系统100还可以包括用于来自再生的流出物的输出管线20，以去除来自反应室的第一组26和反应室的第二组27的流出物流。用于来自再生的流出物的输出管线20可以从反应室去除来自再生的流出物(例如，氧气、蒸汽、氢气、一氧化碳、和/或二氧化碳)。通过用于来自反应室的第一组的再生的流出物的输出管线34，用于来自再生的流出物的输出管线20可以结合至反应室的第一组26。用于来自反应室的第一组的再生的流出物的输出管线34包括可切换阀。通过用于来自反应室的第二组的再生的流出物的输出管线38，用于来自再生的流出物的输出管线20可以进一步结合至反应室的第二组27。用于来自反应室的第二组的再生的流出物的输出管线38也包括可切换阀。
因此，当反应室的第一组26正在接收烷烃进料并以烷烃脱氢模式进行操作以及反应室的第二组27正在接收再生混合物进料并以再生模式进行操作时，可以关闭用于来自反应室的第一组的再生的流出物的输出管线34的阀，同时打开用于来自反应室的第二组的再生的流出物的输出管线38的阀，使得来自再生的流出物从反应室的第二组27流过用来来自反应室的第二组的再生的流出物的输出管线38并通过用于来自再生的流出物的输出管线20加以去除。当反应室的第二组27正在接收烷烃进料并以烷烃脱氢模式进行操作以及反应室的第一组26正在接收再生混合物进料并以再生模式进行操作时，可以关闭用于来自反应室的第二组的再生的流出物的输出管线38的阀，同时打开用于来自反应室的第一组的再生的流出物的输出管线34的阀，使得来自再生的流出物从反应室的第一组26流过用于来自反应室的第一组的再生的流出物的输出管线34并通过用于来自再生的流出物的输出管线20加以去除。
烷烃脱氢的产物(例如，烯烃化合物)可以回收自产物输出管线33。在某些实施方式中，产物输出管线33可以进一步结合至一个或多个气-气热交换器，其中烷烃脱氢产物的流可以用于加热另一气流。例如，烷烃脱氢产物的流可用来加热烷烃进料1。在某些实施方式中，可以纯化回收自产物输出管线33的烷烃脱氢的产物以获得纯产物，例如，纯的烯烃产物。在某些实施方式中，未反应的烷烃可以回收自产物输出管线33。可以将未反应的烷烃再循环回到本公开的系统和方法，例如，通过穿过烷烃进料管线1供应。在某些实施方式中，氢气可以回收自产物输出管线33。
来自再生的流出物可以回收自用于来自再生的流出物的输出管线20。在某些实施方式中，来自再生的流出物可以包括氢气、甲烷、和/或其它烃化合物。可以回收这些化合物并再循环到系统100或以其他方式使用。在某些实施方式中，流出物再生输出管线20可以进一步结合至一个或多个气-气热交换器，其中来自再生的流出物的流可以用来加热另一气流。
烷烃加热室6和再生混合物加热室5可以一起定位在预热区30中。在预热区30中，可以加热烷烃进料和再生混合物进料。烷烃加热室6和再生混合物加热室5可以彼此相邻且平行定位，如图1所示。烷烃加热室6和再生混合物加热室5可以一起被描述为加热室或预热室。
反应室的第一组26和反应室的第二组27可以一起定位在反应区28中。反应室的第一组26和反应室的第二组27可以彼此相邻且平行定位，如图1所示。反应区28可以定位在加热炉23内并在预热区30下方。系统100可以包括定位在反应室26、27上方的叠层的预热室5、6。在某些实施方式中，预热室5、6可以更紧密地一起定位，其中在单个室之间具有比反应室26、27更小的空间。
系统100和加热炉23围绕燃烧器25。燃烧器25结合至燃料供给管线24，其配置为将燃料供给燃烧器25。燃烧器25进一步结合至空气供给管线31，其配置为将空气供给燃烧器25。燃烧器25燃烧燃料并将热量直接供应给加热炉25的室。燃烧器25和燃烧器25上方的区域可以构成加热区29。热量可以起源于加热区29，其首先通过反应区28，然后通过预热区30。上升通过加热炉23的废气(exhaust gas)可以通过在加热炉的顶部的排气口21逃逸。通过直接加热(辐射加热)以及通过对流加热，加热炉23加热反应区28和预热区30以及其中包括的所有部件。如图1所示，可以设计系统100，使得在反应室26、27内的温度可以高于烷烃加热室6和再生混合物加热室5中的温度，这是由于反应室26、27的位置更接近燃烧器25。
位于加热炉的顶部附近的区域可以被定义为垂直取向加热炉的上半部分，即，这样的区域，其从加热炉的顶部延伸到在加热炉的顶部和加热炉的底部之间的中途部分。以示例的方式，图1所示的位于加热炉23的顶部的附近区域可以被定义为这样的区域，其从排气口21延伸到在排气口21和燃烧器25之间的中途部分。
可以将烷烃加热室6加热至烷烃加热温度。烷烃加热温度可以是烷烃加热室6内的温度。可以将再生混合物加热室5加热至再生混合物加热温度。再生混合物加热温度可以是再生混合物加热室5内的温度。烷烃加热温度和再生混合物加热温度可以近似相等，例如，在彼此的约100℃内。
可以将反应室的第一组26和反应室的第二组27的温度设置为近似恒定值。在烷烃脱氢模式和再生模式二者下，可以将反应室26、27维持在近似恒定的温度。反应室的温度可以是约400℃至约900℃。在某些实施方式中，反应室的温度可以是500℃至约750℃，例如，约500℃、约550℃、约600℃、约650℃、约700℃、或约750℃。在本文描述的温度下，均可以进行烷烃脱氢和催化剂再生。在用于使烷烃脱氢和再生催化剂的过程中，反应阶段和再生阶段的温度可以近似相等。
“近似恒定”或“大致相等”的温度可以是在窄范围内的温度，例如，在约100℃内。
为了在反应室26、27中实现大致恒定的温度值，可以调节加热炉23、燃烧器25、燃料供给管线24、和空气供给管线31，以向反应室26、27提供适宜的、预定量的热量。此外，如上所述，在某些实施方式中，反应室26、27可以包括发热部件，当反应室26、27处于烷烃脱氢和/或再生模式时，其还可以向反应室26、27提供热量。
在某些实施方式中，当室26、27处于烷烃脱氢模式时，在反应室26、27内的压力可以是约10kPa至约300kPa(约0.1巴至约3.0巴)。
在图1所示的示例性系统100中，烷烃加热室6和再生混合物加热室5是独立且不同的。在示例性系统100中，在反应室26、27自身内没有切换阀。
在某些实施方式中，预热室5、6可以是管状。预热室5、6的尺寸和规模可以是可变的并且可以取决于所期望的进料和规模。在某些实施方式中，预热室5、6可以是管状并且可以具有约1cm至约3cm的宽度(直径)。较小直径的管具有改善的传热性能，但会降低容积。
预热室5、6和反应室26、27可以具有本领域已知的各种形状。例如，室5、6、26、27可以是U形和/或直形。
系统100可以包括用于测量废气的温度的热电偶22。
在某些实施方式中，烷烃进料管线1可以将丙烷进料至系统100，以及产物输出管线33可以从系统100去除丙烯。在某些实施方式中，烷烃进料管线1可以将异丁烷进料至系统100，以及产物输出管线33可以从系统100去除异丁基烯(isobutylene)(异丁烯(isobutene))。
虽然图1的示例性系统100示出在管线15、19、32、34、35、36、37、和38上的总共8个可切换阀，但是应当理解的是，图1是简化的非限制性表示，并且本公开的方法和系统包括其他配置。例如，可以在每个反应室26、27的入口和/或出口处安装可切换阀，使得可以单独控制进入每个室的流量。
为了说明而不是限制的目的，图2是根据所公开的主题的示例性系统的示意图。图2示出烷烃加热室6和再生混合物加热室5。烷烃加热室6结合至烷烃进料管线1并且进一步结合至加热的烷烃输出管线8。通过子管线2(sub-line)，烷烃加热室6可以结合至烷烃进料管线1。再生混合物加热室5结合至再生混合物进料管线3并且进一步结合至加热的再生混合物输出管线7。通过子管线，再生混合物加热室5可以结合至再生混合物进料管线3。通过使热气通过在室5、6之间的空间4，可以加热烷烃加热室6和再生混合物加热室5。
出于说明而不是限制性的目的，图3是根据所公开的主题的示例性系统的示意图。图3示出，进料管线(例如，烷烃进料管线1或再生混合物进料管线3)可以结合至子管线9，子管线9通过较小的管道11，可以进一步结合至单个室10(例如，烷烃加热室6或再生混合物加热室5)。
为了说明而不是限制的目的，图4是根据所公开的主题的示例性系统的示意图。图4示出了这样的实施方式，其中两个通道被同时使用(如图3所示)并进一步连接到两个入口。其中一个入口含有预热进料而另一个入口则含有预热的再生混合物。图4示出反应室26、27的上部，其未示于图1。图4示出加热的烷烃进料管线14、18和加热的再生混合物进料管线15，它们结合至反应室13。通过较小的连接管线12、16、17，进料管线14、15、18可以结合至反应室。
为了说明而不是限制的目的，图5是根据所公开的主题的示例性系统的示意图。图5示出反应室的第一组26和反应室的第二组27。通过使热气通过在室26、27之间的空间4，可以加热室26、27。图5进一步表明，可以切换或交替反应室的第一组26和反应室的第二组27，使得一种进料(例如，反应进料)流过一个组，同时第二进料(例如，再生进料)流过第二个组。
示例性系统100的室和管线的尺寸不是固定的，而是可以根据系统100的所期望的规模和生产能力加以调节。
在一种实施方式中，用于使烷烃脱氢的示例性方法包括使烷烃通过一个或多个烷烃加热室以提供加热的烷烃。参照上文描述的图1，上述方法可以包括将来自烷烃进料管线1的烷烃进料至一个或多个烷烃加热室6。烷烃通过烷烃加热室6以提供加热的烷烃。通过加热的烷烃输出管线8，可以从烷烃加热室6去除加热的烷烃。取决于第一加热的烷烃进料管线15和第二加热的烷烃进料管线35中的哪个阀是开放的以及哪个阀是关闭的，加热的烷烃可以进入并通过反应室的第一组26或反应室的第二组27。随着加热的烷烃通过反应室26或27，在反应室内的催化剂促进烷烃的脱氢反应以提供脱氢产物(例如，烯烃)。方法的此阶段可以描述为反应阶段。然后可以通过产物输出管线33，从反应室26或27去除产物。
示例性方法进一步包括使再生混合物通过一个或多个再生混合物加热室以提供加热的再生混合物。上述方法可以包括将来自再生混合物进料管线3的再生混合物进料至一个或多个再生混合物加热室5。再生混合物通过再生混合物加热室5以提供加热的再生混合物。通过加热的再生混合物输出管线7，可以从再生混合物加热室5去除加热的再生混合物。取决于第一加热的再生混合物进料管线32和第二加热的再生混合物进料管线19中的哪个阀是开放的以及哪个阀是关闭的，加热的再生混合物可以进入并通过反应室的第一组26或反应室的第二组27。当加热的再生混合物通过反应室26或27时，可以再生反应室内的催化剂。
在某些实施方式中，上述方法可以包括，当它通过反应室26或27时，改变加热的再生混合物的组成。例如，上述方法可以包括首先使加热的蒸汽通过反应室26或27，接着通过氧气和蒸汽，接着通过还原剂，接着抽空反应室26或27。然后通过来自再生输出管线20的流出物，可以从反应室26或27去除再生混合物。在反应阶段以后可以发生再生。
在本公开的方法和系统中，饱和烃(例如，乙烷、丙烷、和异丁烷)到相应的烯烃的转化率，在某些实施方式中，可以变化约20％至约65％的范围。产率/烷烃脱氢的周期可以大于20％。相对于其它产物，对于所期望的烯产物的反应选择性可以变化约50％至约98％的范围。
为催化剂再生所需要的时间长度可以取决于多种变量，包括，例如所使用的催化剂的类型、催化剂床或板的规模、再生混合物的组成、和再生混合物的温度。在某些实施方式中，用于基于Cr的催化剂的再生的时间长度可以是约5分钟至约30分钟。在此时间长度期间，可以通过清扫、再生、还原、和抽空来再生基于Cr的催化剂。在某些实施方式中，用于基于Pt的催化剂的再生的时间长度可以是约1小时至约10小时。在此时间长度期间，可以通过清扫、再生、还原、和抽空来再生基于Pt的催化剂。在再生反应室26或27的一个组的这段时间中，可以在反应室26或27的另一个组中进行烷烃脱氢。
基于Pt的催化剂的再生可以包括活性金属的再分散。例如，可以将温和的氯试剂注入反应室26和/或27以再分散活性Pt。
在某些实施方式中，本公开的系统和方法可以适应烷烃的氧化脱氢。在烷烃的氧化脱氢中，不同于烷烃的标准脱氢，在氧气(O2)存在下，烷烃化合物被转化为烯烃化合物，并且形成水(H2O)而不是氢气(H2)作为副产物。氧化脱氢是放热而不是吸热过程。因此，氧化脱氢，不同于标准脱氢，不需要输入热量来进行。稍作调节，本公开的系统和方法可以适应氧化脱氢。例如，可以连同烷烃进料一起共注射氧气，以及可以降低加热炉内的温度。
本发明公开的主题的方法和系统，相对于现有技术，可以具有多种优点，包括延长的催化剂寿命、降低的总能耗、改善的热和质量传递、温度和产物分布的改进的控制、减少的停机时间、和简化的操作。本公开的用于使烷烃脱氢的系统不需要从再生器到反应器的独立的催化剂传输管线。
本文披露的系统和方法包括至少以下实施方式。
实施方式1：用于使烷烃脱氢的系统，包括：加热炉；位于加热炉内的用于预热烷烃进料的一个或多个烷烃加热室；位于加热炉内的用于预热再生混合物进料的一个或多个再生混合物加热室；位于加热炉内的用于使烷烃脱氢的两个或更多个反应室的第一组，反应室的第一组可切换地结合至烷烃加热室以从其接收加热的烷烃进料，以及可切换地结合至再生混合物加热室以从其接收加热的再生混合物进料；以及位于加热炉内的用于使烷烃脱氢的两个或更多个反应室的第二组，反应室的第二组可切换地结合至烷烃加热室以从其接收加热的烷烃进料，以及可切换地结合至再生混合物加热室并且配置为从其接收加热的再生混合物进料；上述系统配置为使得当反应室的第一组切换为接收加热的烷烃进料时，反应室的第二组切换为接收加热的再生混合物进料；以及当反应室的第一组切换为接收加热的再生混合物进料时，反应室的第二组切换为接收加热的烷烃进料。
实施方式2：实施方式1的系统，进一步包括：加热的烷烃输出管线，其结合至烷烃加热室，用于从烷烃加热室去除加热的烷烃；第一加热的烷烃进料管线，其结合至加热的烷烃输出管线并进一步结合至反应室的第一组，用于将来自加热的烷烃输出管线的加热的烷烃进料至反应室的第一组，第一加热的烷烃进料管线包括阀；以及第二加热的烷烃进料管线，其结合至加热的烷烃输出管线并进一步结合至反应室的第二组，用于将来自加热的烷烃输出管线的加热的烷烃进料至反应室的第二组，第二加热的烷烃进料管线包括阀。
实施方式3：实施方式1或实施方式2的系统，进一步包括：加热的再生混合物输出管线，其结合至再生混合物加热室，用于从再生混合物加热室去除加热的再生混合物；第一加热的再生混合物进料管线，其结合至加热的再生混合物输出管线并进一步结合至反应室的第一组，用于将来自加热的再生混合物输出管线的加热的再生混合物进料至反应室的第一组，第一加热的再生混合物进料管线包括阀；以及第二加热的再生混合物进料管线，其结合至加热的再生混合物输出管线并进一步结合至反应室的第二组，用于将来自加热的再生混合物输出管线的加热的再生混合物进料至反应室的第二组，第二加热的再生混合物进料管线包括阀。
实施方式4：任何前述实施方式的系统，其中烷烃加热室和再生混合物加热室位于加热炉的顶部附近。
实施方式5：任何前述实施方式的系统，其中烷烃加热室和再生混合物加热室彼此相邻定位。
实施方式6：任何前述实施方式的系统，其中反应室的第一组和反应室的第二组彼此相邻定位。
实施方式7：实施方式5或实施方式6的系统，其中烷烃加热室和再生混合物加热室在加热炉内位于反应室的第一组的上方以及位于反应室的第二组的上方。
实施方式8：任何前述实施方式的系统，其中反应室的第一组和反应室的第二组包含基于Pt或Cr的催化剂。
实施方式9：实施方式8的系统，其中催化剂包含铬氧化物。
实施方式10：用于使烷烃脱氢的系统，包括：加热炉；位于加热炉内的用于烷烃加热的装置，位于加热炉内的用于再生混合物加热的装置，位于加热炉内的反应室的第一组，以及位于加热炉内的反应室的第二组；以及用于将加热的烷烃进料和加热的再生混合物进料可切换地进料至反应室的第一组和反应室的第二组的装置。
实施方式11：实施方式10的系统，其中系统配置为使得，当加热的再生混合物进料进料至反应室的第二组时，加热的烷烃进料进料至反应室的第一组，以及当加热的烷烃进料进料至反应室的第二组时，加热的再生混合物进料进料至反应室的第一组。
实施方式12：用于使烷烃脱氢的方法，包括：使烷烃通过位于加热炉内的一个或多个烷烃加热室以提供加热的烷烃，在反应阶段中，使加热的烷烃通过位于加热炉内的一个或多个反应室以提供脱氢产物；使再生混合物通过位于加热炉内的一个或多个再生混合物加热室以提供加热的再生混合物；在反应阶段以后，在再生阶段中，使加热的再生混合物通过反应室，从而再生在反应室内的催化剂。
实施方式13：实施方式12的方法，其中反应室包含基于Pt或Cr的催化剂。
实施方式14：实施方式12或实施方式13的方法，其中反应室包括反应室的第一组和反应室的第二组，以及当反应室的第二组接收加热的再生混合物进料时反应室的第一组接收加热的烷烃进料。
实施方式15：实施方式12-14中任一实施方式的方法，其中反应室包括反应室的第一组和反应室的第二组，以及当反应室的第二组接收加热的烷烃进料时，反应室的第一组接收加热的再生混合物进料。
实施方式16：实施方式12-15中任一实施方式的方法，其中将烷烃加热室加热至烷烃加热温度，将再生混合物加热室加热至再生混合物加热温度，以及其中烷烃加热温度和再生混合物加热温度是大致相等的。
实施方式17：实施方式12-16中任一实施方式的方法，由此加热炉将预定量的热量供应至烷烃加热室、再生混合物加热室、和反应室。
实施方式18：实施方式16或实施方式17的方法，由此，通过对流加热和辐射加热的一种或多种，加热炉将热量供应至烷烃加热室、再生混合物加热室、和反应室。
实施方式19：实施方式12-18中任一实施方式的方法，其中反应室具有约1h-1至约10,000h-1的气时空速(GHSV)。
实施方式20：实施方式12-19中任一实施方式的方法，由此上述方法是连续进行的。
如在本文中所使用的，术语“约”或“大约”是指，如本领域普通技术人员所确定的，对于特定值的可接受的误差范围，这将部分取决于如何测量或确定值，即测量系统的限度。例如，“约”可以指给定值的高达20％、高达10％、高达5％、和/或高达1％的范围。
通常，本发明可以可替换地包含本文公开的任何适当的组分，由其组成，或基本上由其组成。本发明可以另外或替代地加以配制以没有，或基本上不含在现有技术组成中使用的或者另外对于本发明的功能和/或目标的实现是没有必要的任何组分、材料、成分、佐剂或物质。针对相同的组分或性能的所有范围的端点是包容的和独立可组合的(例如，“小于或等于25wt％、或5wt％至20wt％”的范围包括“5wt％至25wt％”的范围的端点和所有中间值等)。除较宽范围之外，较窄范围或更具体组的披露并不是较宽范围或较大组的放弃权利声明。“组合”包括共混物、混合物、合金、反应产物等。此外，术语“第一”、“第二”等在本文中不表示任何顺序、数量、或重要性，而是用来表示一种要素不同于另一要素。除非本文另有说明或与上下文明显矛盾，术语“一”和“一种”以及“该”在本文中不表示数量的限制，而应解释为包括单数和复数。“或”是指“和/或”。如在本文中使用的，后缀“(s)”旨在包括它所修饰的术语的单数和复数，从而包括上述术语的一个或多个(例如，薄膜包括一个或多个薄膜)。在整个说明书中提及“一种实施方式”、“另一实施方式”、“一实施方式”等是指连同实施方式一起描述的特定要素(例如，特点、结构、和/或特性)包括在本文描述的至少一种实施方式中，并且可能存在或可能不存在于其它实施方式中。此外，应当理解的是，在各种实施方式中，可以以任何适宜的方式来组合所描述的要素。
连同数量一起使用的修饰语“约”包括陈述值并具有由上下文指示的含义(例如，包括相关于特定数量的测量的误差度)。符号“±10％”是指，指定的测量可以形成这样的量，其是陈述值减去10％至加上10％。除非另有说明，本文中使用的术语“前”、“后”、“底部”、和/或“顶部”仅仅是为了方便描述，而不限于任何一个位置或空间取向。“可选的”或“可选地”是指其后描述的事件或情况可以发生或可以不发生，以及该描述包括所述事件或事例发生的情况以及所述事件或事例不发生的情况。除非另有定义，本文使用的技术和科学术语具有与本发明所属领域的技术人员通常理解的相同的含义。“组合”包括共混物、混合物、合金、反应产物等。
所有引用的专利、专利申请、和其它参考文献的全部内容以引用方式结合于本文。然而，如果本申请中的术语与所并入的参考文献中的术语矛盾或冲突，则本申请的术语优先于所并入的参考文献的冲突术语。
虽然已描述了特定的实施方式，但是申请人或其他本领域技术人员可以想到当前不可预见的或可能当前未预见到的替换、修改、变化、改进、和实质等同物。因此，所提交的并且可能被修改的所附权利要求旨在涵盖所有这样的替代、修改、变化、改进、和实质等同物。
虽然已详细描述了本发明公开的主题和它的优点，但是应当理解的是，可以进行各种变化、替换和改变，而不偏离如由所附权利要求限定的所公开主题的精神和范围。此外，所公开主题的范围并不旨在限于在说明书中描述的特定实施方式。因此，所附权利要求旨在在它们的范围内包括这样的替代。

Claims (20)

1.一种用于使烷烃脱氢的系统，包括：
加热炉，
一个或多个烷烃加热室，位于所述加热炉内，用于预热烷烃进料；
一个或多个再生混合物加热室，位于所述加热炉内，用于预热再生混合物进料；
两个或更多个反应室的第一组，位于所述加热炉内，用于使烷烃脱氢，反应室的所述第一组可切换地结合至所述烷烃加热室以便从所述烷烃加热室接收加热的烷烃进料，以及可切换地结合至所述再生混合物加热室以便从所述再生混合物加热室接收加热的再生混合物进料；以及
两个或更多个反应室的第二组，位于所述加热炉内，用于使烷烃脱氢，反应室的所述第二组可切换地结合至所述烷烃加热室以便从所述烷烃加热室接收加热的烷烃进料，以及可切换地结合至所述再生混合物加热室并且配置为从所述再生混合物加热室接收加热的再生混合物进料；
所述系统配置为使得当反应室的所述第一组切换为接收所述加热的烷烃进料时，反应室的所述第二组切换为接收所述加热的再生混合物进料；以及
当反应室的所述第一组切换为接收所述加热的再生混合物进料时，反应室的所述第二组切换为接收所述加热的烷烃进料。
2.根据权利要求1所述的系统，进一步包括：
加热的烷烃输出管线，结合至所述烷烃加热室，用于从所述烷烃加热室去除加热的烷烃；
第一加热的烷烃进料管线，结合至所述加热的烷烃输出管线并且进一步结合至反应室的所述第一组，用于将来自所述加热的烷烃输出管线的所述加热的烷烃进料至反应室的所述第一组，所述第一加热的烷烃进料管线包括阀；以及
第二加热的烷烃进料管线，结合至所述加热的烷烃输出管线并且进一步结合至反应室的所述第二组，用于将来自所述加热的烷烃输出管线的所述加热的烷烃进料至反应室的所述第二组，所述第二加热的烷烃进料管线包括阀。
3.根据权利要求1或权利要求2所述的系统，进一步包括：
加热的再生混合物输出管线，结合至所述再生混合物加热室，用于从所述再生混合物加热室去除加热的再生混合物；
第一加热的再生混合物进料管线，结合至所述加热的再生混合物输出管线并且进一步结合至反应室的所述第一组，用于将来自所述加热的再生混合物输出管线的所述加热的再生混合物进料至反应室的所述第一组，所述第一加热的再生混合物进料管线包括阀；以及
第二加热的再生混合物进料管线，结合至所述加热的再生混合物输出管线并且进一步结合至反应室的所述第二组，用于将来自所述加热的再生混合物输出管线的所述加热的再生混合物进料至反应室的所述第二组，所述第二加热的再生混合物进料管线包括阀。
4.根据前述权利要求中任一项所述的系统，其中，所述烷烃加热室和所述再生混合物加热室位于所述加热炉的顶部附近。
5.根据前述权利要求中任一项所述的系统，其中，所述烷烃加热室和所述再生混合物加热室定位为彼此相邻。
6.根据前述权利要求中任一项所述的系统，其中，反应室的所述第一组和反应室的所述第二组定位为彼此相邻。
7.根据权利要求5或6所述的系统，其中，所述烷烃加热室和所述再生混合物加热室在所述加热炉内位于反应室的所述第一组的上方并且位于反应室的所述第二组的上方。
8.根据前述权利要求中任一项所述的系统，其中，反应室的所述第一组和反应室的所述第二组包含基于Pt或Cr的催化剂。
9.根据权利要求8所述的系统，其中，所述催化剂包含铬氧化物。
10.一种用于使烷烃脱氢的系统，包括：
加热炉；
位于所述加热炉内用于烷烃加热的装置、位于所述加热炉内用于再生混合物加热的装置、位于所述加热炉内的反应室的第一组、以及位于所述加热炉内的反应室的第二组；以及
用于将加热的烷烃进料和加热的再生混合物进料可切换地进料至反应室的所述第一组和反应室的所述第二组的装置。
11.根据权利要求10所述的系统，其中，所述系统配置为使得，当加热的再生混合物进料进料至反应室的所述第二组时，加热的烷烃进料进料至反应室的所述第一组，以及当加热的烷烃进料进料至反应室的所述第二组时，加热的再生混合物进料进料至反应室的所述第一组。
12.一种用于使烷烃脱氢的方法，包括：
使烷烃通过位于加热炉内的一个或多个烷烃加热室以提供加热的烷烃，
在反应阶段，使所述加热的烷烃通过位于所述加热炉内的一个或多个反应室以提供脱氢产物；
使再生混合物通过位于所述加热炉内的一个或多个再生混合物加热室以提供加热的再生混合物；
在所述反应阶段后，在再生阶段中，使所述加热的再生混合物通过所述反应室，从而在所述反应室内再生催化剂。
13.根据权利要求12所述的方法，其中，所述反应室包含基于Pt或Cr的催化剂。
14.根据权利要求12或13所述的方法，其中，所述反应室包括反应室的第一组和反应室的第二组，以及当反应室的所述第二组接收加热的再生混合物进料时，反应室的所述第一组接收加热的烷烃进料。
15.根据权利要求12-14中任一项所述的方法，其中，所述反应室包括反应室的第一组和反应室的第二组，以及当反应室的所述第二组接收加热的烷烃进料时，反应室的所述第一组接收加热的再生混合物进料。
16.根据权利要求12-15中任一项所述的方法，其中，所述烷烃加热室被加热至烷烃加热温度，所述再生混合物加热室被加热至再生混合物加热温度，并且其中所述烷烃加热温度和所述再生混合物加热温度大致相同。
17.根据权利要求12-16中任一项所述的方法，由此，所述加热炉将预定量的热量供应至所述烷烃加热室、所述再生混合物加热室、和所述反应室。
18.根据权利要求16或权利要求17所述的方法，由此，所述加热炉通过对流加热和辐射加热的一种或多种，将热量供应至所述烷烃加热室、所述再生混合物加热室、和所述反应室。
19.根据权利要求12-18中任一项所述的方法，其中，所述反应室具有约1h-1至约10,000h-1的气时空速(GHSV)。
20.根据权利要求12-19中任一项所述的方法，由此连续进行所述方法。
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