CN107107012A - 用于固定床脱氢反应器的工程化惰性介质 - Google Patents
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Abstract
一种在包括催化剂床的固定床反应器中进行低级烷烃的脱氢的方法，该催化剂床包含(i)支撑有效促进所述脱氢的催化剂的催化剂颗粒和(ii)工程化惰性稀释剂颗粒，其中该方法包括使气体形式的低级烷烃通过催化剂床，其中，工程化惰性稀释剂颗粒具有截面形状和穿透颗粒在所述边缘之间的多个孔，该截面形状具有通过两个相对的凹边缘连接并与两个相对的凹边缘相交的两个相对的凸边缘。
Description
背景技术
近年来，对于轻烯烃石化产品、特别是丙烯和异丁烯的需求增加导致了单步烷烃脱氢过程如CATOFINTM、OleflexTM、FBD-3(用于丙烯)和FBD-4(用于异丁烯)过程的发展。这种脱氢过程在负载催化剂(supported catalyst)如氧化铬-氧化铝催化剂(过程)或铂催化剂(过程)或能够使烷烃脱氢的任何其他催化剂上将异丁烷转化为异丁烯或将丙烷转化为丙烯。
简要地，这些过程采用经历受控顺序的反应和再加热/再生的一系列固定床反应器。在反应(例如脱氢)步骤开始时，进料流股蒸发，升高至反应温度，并与固定床中的催化剂接触。因为反应是吸热的，所以反应器温度在反应步骤期间下降。反应步骤之后是再加热/再生步骤来制备用于下一反应阶段(reaction phase)的催化剂床。一般地，在再加热步骤期间，沉积在催化剂上的任何碳(例如焦炭)也燃烧掉。常规地，以与过程气体(processgas)相同的方向进料再生(即加热)气体。
将这些反应器的催化剂床(其在多孔非均匀的惰性支撑颗粒(support particle)上包含催化剂)设计成提供进料与催化剂表面的合适接触并在吸热的脱氢反应期间聚集和传递热。
在这种反应中可能出现的问题包括催化剂床内不利的温度分布和不良的流动分布和/或横跨反应器的增加的压力下降。具体地，在反应循环期间可以观察到催化剂床的底部温度显著低于顶部温度，差值有时达到100℃或更高。这种不利的温度曲线(temperatureprofile)不仅可以导致令人不满意的催化剂利用率和裂解而且可以导致不希望的副反应。
压力下降增加可以由进料污染物或腐蚀产物沉积在催化剂颗粒上或内部和/或由催化剂颗粒的破损引起，导致结硬皮(crusting)或结块(agglomeration)。这可以引起试剂气体在床内的通道化(channeling)，导致不均匀的反应速率，并降低热传递的均匀性和效率，因此导致不均匀的温度分布。
其他复杂情况包括由于磨耗的催化剂损失，磨耗由催化剂颗粒之间的物理接触加重，和烧结，即由于载体材料或活性催化剂相中任一种的晶体成长导致的催化剂表面活性损失。活性催化剂的损失可以导致不想要的副反应增加。另外，与使用不均匀的惰性颗粒相关的许多缺点之一是这种惰性颗粒的磨耗随空速而增加。由于磨耗和/或惰性颗粒和催化剂颗粒之间的其他物理相互相用，该磨耗导致细小颗粒(“细颗粒(fines)”)的产生增多。细颗粒的产生增加横跨催化剂床的压力下降，这不利地影响催化剂床的反应器床散热分布以及流动分布两者。当这些影响发生在脱氢反应器中时，烯烃的产率降低。
已经示出使用分级床改善(降低)压力下降，其中在反应器的顶部用具有较高孔隙含量的惰性稀释剂颗粒稀释催化剂颗粒。图1中示出了分级床的一个实例，其中热气(例如蒸汽或燃烧气体)10在T0移动通过三个床以及温暖的气体12在T3离开床。分级床的总长度L是400毫米(mm)，其中具有3.2mm长度的圆柱体催化剂2和球形惰性填料4、6、8的多种混合物存在于床14、16、18中。球形惰性填料4具有6.4mm的长度。球形惰性填料6具有9.5mm的长度。球形惰性填料8具有12.7mm的长度。然而，期望固定催化剂床的设计中的进一步的改善来实现最佳散热作用和压力下降、最小的磨耗、改善的流动分布和从烷烃至烯烃的最大产率。
发明内容
多个实施方式中公开了工程化惰性颗粒，制造工程化惰性颗粒的方法和利用工程化惰性颗粒的固定床反应器中的催化剂床。
一种用作固定床反应器中的催化剂床中的稀释剂的工程化惰性颗粒，包含：工程化惰性颗粒，其包括具有通过两个相对的凹边缘连接并与两个相对的凹边缘相交的两个相对的凸边缘的截面形状和穿透所述颗粒在所述边缘之间的多个孔。
一种用于低级烷烃的脱氢的固定床反应器中的催化剂床，包含：(i)支撑有效促进所述脱氢的催化剂的催化剂颗粒；和(ii)工程化惰性稀释剂颗粒，其包括具有通过两个相对的凹边缘连接并与两个相对的凹边缘相交的两个相对的凸边缘的截面形状和穿透所述颗粒在所述边缘之间的多个孔。
一种在包括催化剂床的固定床反应器中进行低级烷烃的脱氢的方法，所述催化剂床包含(i)支撑有效促进所述脱氢的催化剂的催化剂颗粒和(ii)工程化惰性稀释剂颗粒，所述方法包括：使气体形式的低级烷烃通过催化剂床，其中，工程化惰性稀释剂颗粒具有截面形状和穿透颗粒在所述边缘之间的多个孔，该截面形状具有通过两个相对的凹边缘连接并与两个相对的凹边缘相交的两个相对的凸边缘。
以下将更具体地描述这些和其他特征和特性。
附图说明
以下是附图的简要说明，其中相同的要素标号相同，并且为了举例说明在本文中公开的示例性实施方式的目的而不是为了限制其的目的将其提供。
图1示出了分级催化剂床的一个实例，其中在反应器的顶部用具有较高孔隙含量的球形惰性稀释剂颗粒稀释催化剂颗粒。
图2是在固定床中混合有工程化惰性颗粒的催化剂颗粒的二维表示，其中箭头表示通过床的气流。
图3是在固定床中在没有限定形状的情况下混合有惰性稀释剂颗粒的催化剂颗粒的二维表示，其中箭头表示通过床的气流，以及用圆圈画出了“通道化(channeling)”的区域。
图4是用于确定不同的参数来确定用于催化剂床的工程化介质相对于非工程化介质的益处的实验装置的示意图。
图5是说明了在固定床反应器中(i)用本文公开的惰性稀释剂颗粒替换现有技术的惰性稀释剂颗粒和(ii)改变稀释剂颗粒与催化剂颗粒的重量比对压力下降的影响的图。
图6是说明了在固定床反应器中(i)用本文公开的惰性稀释剂颗粒替换现有技术的惰性稀释剂颗粒和(ii)改变稀释剂颗粒与催化剂颗粒的重量比对温度梯度的影响的图。
具体实施方式
本文公开了用于催化反应器的工程化惰性介质，其非限制性的实例包括用于脱氢烷烃的固定床反应器。本文还公开了在催化反应中使用这种工程化惰性介质的方法。
如本文中公开的，可以将工程化惰性颗粒，在本文中也称为工程化惰性填料颗粒和工程化惰性稀释剂颗粒，用作催化剂床中的稀释剂。可以将工程化惰性颗粒用于任何反应器，例如，可以将工程化惰性颗粒用于固定床反应器如例如固定床脱氢反应器，其中工程化惰性颗粒可以增强催化剂床散热能力，降低催化剂床温度梯度，减少压力下降，增加流动分布并降低磨耗，从而改善催化剂的利用率和性能。可选地，可以将工程化惰性填料颗粒与现有的脱氢过程一起使用，脱氢过程的非限制性实例包括CATOFINTM、OleflexTM、FBD-3(Snamprogetti/Yarsintez过程，用于丙烯)和FBD-4(用于异丁烯)过程，但是也可以将它们用于其他烷烃脱氢过程以及利用固定床多相催化的其他过程。该过程可以包括吸热反应，烷烃脱氢是其中一个实例。可以将本文所描述的工程化惰性颗粒用作特定催化剂床中的唯一的惰性稀释剂或与其他惰性稀释剂结合。通过本文公开的工程化惰性颗粒和过程，还设想可以在相同催化剂床中使用不同工程化和非工程化惰性颗粒的组合。
工程化惰性稀释剂颗粒的形状决定颗粒的外表面与体积的比率且在混合催化剂/稀释剂床的热和质量传递中可以起到重要作用。本文公开的惰性稀释剂因此可以改善催化剂床内的压力下降性能、流动分布、散热能力和温度分布。
一般而言，工程化惰性颗粒可以具有截面形状和穿透颗粒在边缘之间的多个孔，截面形状具有通过两个相对的凹边缘连接并与两个相对的凹边缘相交的两个相对的凸边缘。可选地，两个相对的凸边缘可以具有基本上相同的曲率半径。同样，可选地，两个相对的凹边缘可以具有基本上相同的曲率半径。另外，截面形状的每个边缘可以可选地具有基本上相同的曲率半径。如本文中涉及的，“基本上相同的曲率半径”通常是指比较的曲率半径近似相等。例如，一个曲率半径可以具有大于或等于另一个曲率半径的值的值，例如大于或等于50％。例如，一个曲率半径可以具有另一个曲率半径的值的大于或等于75％、例如大于或等于85％、例如大于或等于90％、例如大于或等于95％、例如大于或等于99％、例如大于或等于99.5％的值。图2中举例说明了示例性的截面形状。凸边缘和凹边缘“相交(intersect)”的角可以是点、圆形或微小的圆形并且在大多数情况下不形成突起(protrusion)或凸起部(lobe)。如图2所示，凸边缘和凹边缘“相交”的角可以是微圆的。可选地，颗粒截面的凸边缘的曲率半径等于具有等于颗粒长度的直径的圆的曲率半径。例如如图2所示，凹边缘也可以具有这种曲率半径。
惰性颗粒的尺寸可以改变，但是通常颗粒可以具有大于或等于5毫米(mm)、例如大于或等于6mm、例如大于或等于7mm、例如大于或等于8mm、例如大于或等于9mm、例如大于或等于10mm、例如大于或等于15mm的长度(即从一个边缘的中点至相同表面上相对边缘的中点的最长尺寸(dimension))。例如，长度可以大于或等于6.4mm。长度可以小于或等于40mm、例如小于或等于38mm、例如小于或等于35mm、例如小于或等于30mm、例如小于或等于25mm、例如小于或等于20mm、例如小于或等于15mm、例如小于或等于10mm。惰性颗粒的长度可以是5mm至40mm、10mm至30mm或15mm至25mm。颗粒可以具有通常在颗粒长度的25％至100％之间；例如颗粒长度的25％、30％、40％、50％、75％或100％的厚度(垂直于以上限定的截面的平面)。
穿透惰性颗粒的孔可以可选地是圆柱体的或基本上圆柱体的(例如具有不是圆形的截面)并可以连接颗粒的相对面。在这方面，应注意单词“孔”是指颗粒形状的宏观特征而不是制造颗粒的材料的孔隙率。当孔是圆柱体的或基本上圆柱体的时，可选地可以将孔布置为使得孔的纵轴全部平行。如本文中涉及的，“基本上圆柱体的”通常是指近似圆柱体的惰性颗粒。例如，具有基本上圆柱体的形状的惰性颗粒可以具有大于或等于50％圆柱体的形状。例如，基本上圆柱体的形状可以大于或等于75％、例如大于或等于85％、例如大于或等于90％、例如大于或等于95％、例如大于或等于99％、例如大于或等于99.5％。给定的惰性颗粒可以具有一个孔或多个孔，如例如两个、三个或四个孔。将理解的是当将惰性颗粒制造为具有多个孔时，孔不需要具有相同的尺寸或形状。例如，多个孔可以包括中心孔和可以限定与两个凸边缘基本上平行的曲线槽的两个孔，或由其组成(参见例如图2)。如本文中涉及的，“基本上平行”通常是指曲线槽近似平行于两个凸边缘。例如，曲线槽可以大于或等于50％平行于两个凸边缘。例如，曲线槽可以大于或等于75％、例如大于或等于85％、例如大于或等于90％、例如大于或等于95％、例如大于或等于99％、例如大于或等于99.5％平行于两个凸边缘。如果期望，然而，多个孔可以具有相同的尺寸和/或形状。由一个或多个圆柱体的或基本上圆柱体的孔限定的表面积可以等于由之前描述的相交边缘限定的总截面面积的10％至60％、15％至50％、20％至45％或30％至40％。
可以选择孔的尺寸和/或孔的数目来优化用于具体反应的质量传递和/或热传递。惰性颗粒中的孔的数目或惰性颗粒中一个或多个孔的孔径的变化可以改变反应器中的反应物流的流体动力学。孔的数目可以改善质量传递直至达到最佳的目标。这些孔的数量可以具有实现最佳的表面接触、减少压力下降和改善流动分布连同散热能力以最大化催化剂性能的主要目的。可以选择孔的数目和/或尺寸以最大化固定床反应器中的脱氢反应的产率。例如，惰性颗粒中的孔的数目可以是1至10、例如2至8、或例如3至7。例如，惰性颗粒可以具有2、3、4、5或6个孔。可以通过其各自的面积描述给定的惰性颗粒中的每个孔的尺寸。例如，孔尺寸可以是1平方毫米(mm2)至400mm2、例如50mm2至350mm2、例如100mm2至300mm2、或例如150mm2至250mm2。
通常，工程化惰性稀释剂颗粒可以由在反应条件下是惰性并耐高温和机械粉碎的材料组成。例如，惰性颗粒可以是多孔的陶瓷材料。用于制作惰性颗粒的材料的一些非限制性的实例可以包括但不限于氧化铝、二氧化硅、二氧化钛、氧化镁、氧化锆、金属碳化物、碳化硅、碳和沸石或包含上述中的至少一种的组合。当将工程化惰性颗粒与烷烃脱氢结合使用来生产烯烃时，这种颗粒可以经常由氧化铝制成。
还公开了包含催化剂床与本文所描述的工程化惰性颗粒的反应器。可选地，给定的催化剂床中的工程化惰性颗粒可以以相对于催化剂颗粒的特定比值存在。当出现这种情况时，可以基于考虑的反应和用于运行反应的反应器的操作条件选择工程化惰性颗粒的量与催化剂颗粒的量的比值。例如，用于低级烷烃的脱氢的固定床反应器中的催化剂床可以包含：(i)支撑催化剂、例如有效促进这种脱氢反应的催化剂的催化剂颗粒，和(ii)如本文所描述的工程化惰性稀释剂颗粒。惰性稀释剂颗粒与催化剂颗粒的重量比可以大于1；例如惰性稀释剂颗粒与催化剂颗粒的重量比可以是至少65:35。例如，惰性稀释剂颗粒与催化剂颗粒的重量比可以是至少1.5:1、至少1.65:1、至少1.75:1、至少1.9:1或至少1.95:1。可选地，惰性稀释剂颗粒与催化剂颗粒的重量比可以是2:1或更小。
如果期望，可以将催化剂颗粒选择为具有与惰性稀释剂颗粒不同的形状。例如，催化剂颗粒可以是圆柱体的、球形的、拉希环(Rasching ring)或任何其他形状。催化剂颗粒可以中空的或实心的，以及催化剂载体材料可以是多孔的。
稀释剂颗粒相对于催化剂颗粒可以足够大以有助于填充床中的催化剂颗粒与稀释剂颗粒分离，以及稀释剂颗粒彼此分离。例如，催化剂颗粒可以是直径为x mm的圆柱体，以及惰性稀释剂颗粒在长度上可以大于2x mm。例如，催化剂颗粒可以是直径为3.2mm和高度为4.4mm的圆柱体，以及惰性稀释剂颗粒在长度上可以大于6.4mm。例如，稀释剂颗粒的长度可以小于15mm，例如小于10mm。
一种在包括催化剂床的固定床反应器中进行低级烷烃的脱氢的方法，可以包括使气体形式的低级烷烃通过催化剂床，其中催化剂床可以包含：(i)支撑有效促进脱氢反应的催化剂的催化剂颗粒和(ii)本文所描述的惰性稀释剂颗粒。
公开的惰性稀释剂和它们的用途可以提供脱氢反应器如CATOFINTM反应器和类似的固定床和塞流反应器中的显著益处。如以下所讨论的，表面积增加连同磨耗降低和通道化减少可以提供益处如：
-热点形成减少；
-改善的流动分布；
-催化剂床中改善的温度曲线；
-床中的副反应(secondary reaction,二次反应)减少，最小化不希望的副产物(secondary product，二次产物)；
-反应器的ΔP降低，允许流增加；
-由于表面积增加改善动力学；和
-未计划和计划的关机减少；生产量上升。
以下实施例仅举例说明了本文公开的设备并不旨在限制本发明的范围。
实施例
实施例1
如在以下实施例中所描述的证明了公开的工程化惰性稀释剂颗粒(engineeredinert diluents particle)的益处和它们在固定床脱氢反应中的用途。
借助于填充床热传递实验评估工程化惰性稀释剂颗粒的惰性填充特征(inertpacking characteristics)，填充床热传递实验用于生成与催化剂床内的代表位置有关的瞬时冷却和加热曲线。图4示出了填充床加热和冷却实验的示意图。填充塔(packed tower)20用于执行实验。在填充塔20中，燃烧器22位于顶部压力分接头(top press tap)24中。测试柱30，具有将顶部压力分接头24连接到底部压力分接头(bottom press tap)26的183厘米(cm)的高度。空气入口32和空气出口28存在于底部压力分接头26中。在具有0.15米(m)或更大的内径的该填充塔20中进行实验以避免任何不需要的过量热损失。填充床高度在1.0m至1.5m的范围内是可调节的。在真空下，即在0.3至0.5大气压(30至50千帕斯卡(kPa))的压力下在500-700℃的温度范围中执行冷却和加热实验。
将工程化惰性颗粒与直径为3.2mm和高度为4.4mm的氧化铝催化剂粒料混合。加热和冷却介质是过热的(干燥的)蒸汽，但是也可以使用来自天然气/燃油炉的燃烧产物气体或热空气。
将使用公开的惰性稀释剂颗粒的压力下降(pressure drop)和温度曲线与使用用于比较例A(CEA)的T-64颗粒得到的那些比较。这些未成形的氧化铝颗粒在公开市场是商业可获得的，其在形状上是不规则的(参见图3)。在商业脱氢反应器中常常观察到由于催化剂颗粒和惰性颗粒之间的磨擦导致的固体细颗粒(fine)的产生。
对于相同的入口流动速率，对于1:1(wt％)催化剂：稀释剂比率的T-64颗粒，由图2稀释的替换导致至少19％的压力下降减少。
另外，将使用公开的工程载体和压紧介质(hold down media)RSM-L和RSM-S的压力下降和温度曲线与使用常规的惰性球形颗粒得到的那些比较。当与这种常规的惰性球形颗粒比较时，这种工程载体和压紧介质RSM-L和RSM-S产生超过50％的显著的压力下降优势。在完整的反应器系统上执行测试期间，当与使用的当前的反应器系统比较时，利用工程化载体介质、加紧介质和稀释剂产生至少12％的显著的压力下降减少。
还示出横跨反应器的压力下降随着催化剂与稀释剂的比值下降而减少。如图5所示，相对压力下降在35/65的催化剂/稀释剂比值下减少到低至1:1系统的65％以及在85/15的催化剂/稀释剂比值下增加到122％。比较例A(CEA)使用T-64颗粒。
如图6所示，当利用公开的惰性稀释剂时，催化剂床中从上到下的温度曲线也显著改善。图6举例说明了当暴露于大于或等于600℃的温度时床顶部至底部的床高度。床高度保持在600℃的温度以上，相对于T-64系统(50/50wt％催化剂/稀释剂比)增加平均约16％。还示出保持在600℃以上的床高度的增加随着催化剂/稀释剂比值变化。对于所有测试的比值观察到的最小增加是至少13％，同时最大值是22％。结果指示当暴露于较高的温度(例如大于或等于600℃)时，利用本文公开的工程化惰性颗粒的催化剂床更具弹性，因为正如通过利用T-64系统(即未成形的颗粒)的催化剂床所看到的，当暴露于这些温度时反应器床高度不会下降。
另外，在稀释剂和反应器催化剂的混合期间，观察到T-64颗粒趋向于在反应器的本体(bulk)内形成具有高浓度的区域或聚集体。稀释剂颗粒的聚集可以引起称为“通道化(channeling)”的现象，其由于气体或液体流过阻力最小的通道的倾向性而发生。当这发生时，阻力最小的通道穿过T-64颗粒聚集的区域(参见例如图3；环形区域内的箭头)。反应物穿过聚集体的这种优先流动降低与反应器床内的催化剂的有效接触时间和反应器床内的催化剂的利用。另外，反应物穿过聚集体的优先流动将在填充床内产生局部的散热不平衡，导致不良的热传递效率。相反，使用公开的稀释剂(图2；箭头)没有观察到聚集，并且在与催化剂材料混合之后得到了贯穿床的均匀的分布。
最后，观察到公开的稀释剂增强热传递效率。不希望受理论的约束，相信稀释剂的工程化形状提供了可用于热传递的较大表面积，导致每单位体积的热传递效率升高。相反，T-64颗粒的不规则形状导致可用于从流体至固体相的热传递的几何表面积减少，并因此热传递效率降低。这与观察到的结果一致，公开的稀释剂胜过T-64颗粒，即使T-64颗粒具有每单位体积更大的质量。
本文公开的工程化惰性颗粒、催化剂床和制造方法包括至少以下实施方式：
实施方式1：一种用作固定床反应器中的催化剂床中的稀释剂的工程化惰性颗粒，包含：工程化惰性颗粒，其包括具有通过两个相对的凹边缘连接并与两个相对的凹边缘相交的两个相对的凸边缘的截面形状，和透过颗粒在所述边缘之间的多个孔。
实施方式2：根据权利要求1所述的工程化惰性颗粒，其中，多个等于三个。
实施方式3：根据权利要求1或权利要求2所述的工程化惰性颗粒，包括中心孔和限定与所述两个凸边缘基本上平行的曲线槽的两个孔。
实施方式4：根据权利要求1-3中任一项所述的工程化惰性颗粒，其中，两个相对的凸边缘具有基本上相同的曲率半径。
实施方式5：根据权利要求1-3中任一项所述的工程化惰性颗粒，其中，两个相对的凸边缘具有基本上相同的曲率半径。
实施方式6：根据权利要求1-5中任一项所述的工程化惰性颗粒，其中，颗粒具有大于或等于6.4mm的长度。
实施方式7：根据权利要求1-5中任一项所述的工程化惰性颗粒，其中，颗粒具有小于或等于35mm的长度。
实施方式8：一种用于低级烷烃的脱氢的固定床反应器中的催化剂床，包含：(i)支撑有效促进所述脱氢的催化剂的催化剂颗粒；和(ii)工程化惰性稀释剂颗粒，其包括具有通过两个相对的凹边缘连接并与两个相对的凹边缘相交的两个相对的凸边缘的截面形状，和穿透颗粒在所述边缘之间的多个孔。
实施方式9：根据权利要求8所述的催化剂床，其中，多个等于三个。
实施方式10：根据权利要求8或权利要求9所述的催化剂床，包括中心孔和限定与两个凸边缘基本上平行的曲线槽的两个孔。
实施方式11：根据权利要求8-10中任一项所述的催化剂床，其中，惰性稀释剂颗粒与催化剂颗粒的重量比大于或等于1。
实施方式12：根据权利要求11所述的催化剂床，其中，惰性稀释剂颗粒与催化剂颗粒的重量比是至少65:35。
实施方式13：根据权利要求8-12中任一项所述的催化剂床，其中，催化剂颗粒具有不同于惰性稀释剂颗粒的形状。
实施方式14：根据权利要求13所述的催化剂床，其中，催化剂颗粒是圆柱体的。
实施方式15：根据权利要求8-14中任一项所述的催化剂床，其中，稀释剂颗粒相对于催化剂颗粒足够大以有助于填充床中催化剂颗粒与惰性稀释剂颗粒分离和稀释剂颗粒彼此分离。
实施方式16：根据权利要求8-15中任一项所述的催化剂床，其中，催化剂颗粒是直径为x mm的圆柱体，以及惰性稀释剂颗粒的长度大于2x mm。
实施方式17：根据权利要求16所述的催化剂床，其中，所述催化剂颗粒是直径为3.2mm以及高度为4.4mm的圆柱体，以及所述惰性稀释剂颗粒的长度大于6.4mm。
实施方式18：根据权利要求8-17中任一项所述的催化剂床，其中，每个惰性稀释剂颗粒具有大于或等于6.4mm的长度。
实施方式19：根据权利要求8-17中任一项所述的催化剂床，其中，每个惰性稀释剂颗粒具有小于或等于35mm的长度。
实施方式20：根据权利要求8-19中任一项所述的催化剂床，其中，固定床反应器包括压紧层(hold-down layer)、包含惰性稀释剂颗粒的催化剂层和支撑层(supportlayer)。
实施方式21：一种在包括催化剂床的固定床反应器中进行低级烷烃的脱氢的方法，该催化剂床包含(i)支撑有效促进所述脱氢的催化剂的催化剂颗粒和(ii)工程化惰性稀释剂颗粒，该方法包括：使气体形式的低级烷烃通过催化剂床，其中，工程化惰性稀释剂颗粒具有截面形状和穿透颗粒在所述边缘之间的多个孔，截面形状具有通过两个相对的凹边缘连接并与两个相对的凹边缘相交的两个相对的凸边缘。
实施方式22：根据权利要求21所述的方法，其中，多个等于三个。
实施方式23：根据权利要求21或权利要求22所述的方法，其中，所述工程化惰性稀释剂颗粒包含中心孔和限定与两个凸边缘基本上平行的曲线槽的两个孔。
实施方式24：根据权利要求21-23中任一项所述的方法，其中，所述催化剂床中工程化惰性稀释剂颗粒与催化剂颗粒的重量比大于或等于1。
实施方式25：根据权利要求24所述的方法，其中，所述催化剂床中工程化惰性稀释剂颗粒与催化剂颗粒的重量比是至少65:35。
实施方式26：根据权利要求21-25中任一项所述的方法，其中，催化剂颗粒具有不同于工程化惰性稀释剂颗粒的形状。
实施方式27：根据权利要求26所述的方法，其中，催化剂颗粒是圆柱体的。
实施方式28：根据权利要求21-27中任一项所述的方法，其中，稀释剂颗粒相对于催化剂颗粒足够大以有助于填充床中催化剂颗粒与惰性稀释剂颗粒分离和稀释剂颗粒彼此分离。
实施方式29：根据权利要求21-28中任一项所述的方法，其中，催化剂颗粒是直径为x mm的圆柱体，以及惰性稀释剂颗粒的长度大于2x mm。
实施方式30：根据权利要求29所述的方法，其中，催化剂颗粒是直径为3.2mm以及高度为4.4mm的圆柱体，以及惰性稀释剂颗粒的长度大于6.4mm。
实施方式31：根据权利要求21-30中任一项所述的方法，其中，每个惰性稀释剂颗粒具有大于或等于6.4mm的长度。
实施方式32：根据权利要求21-30中任一项所述的方法，其中，每个惰性稀释剂颗粒具有小于或等于35mm的长度。
除非另外指出，否则如在本文中使用的以下术语具有以下给定的含义。没有定义的术语和缩写应该与本领域使用的它们的普通含义一致。除非另有说明或从上下文清晰可见，否则应注意单数冠词如“一个”和“一种”涵盖多个。
“催化剂颗粒”是指在多相催化反应如烷烃脱氢中使用的一般由陶瓷、玻璃或其他惰性材料制成，包含催化剂，一般地金属或金属氧化物催化剂的惰性载体颗粒(inertsupport particle)。一般地，催化剂颗粒是多孔的，具有大表面积，催化剂施加在表面上和孔内。
“惰性稀释剂”、“惰性颗粒”或“惰性填料(inert packing)”是指用于固定床反应器内的载体颗粒(其基本上不包含催化剂并用于稀释催化剂颗粒)。
“催化剂：稀释剂比”、“稀释剂：催化剂比”或类似的术语是指固定床或固定床区域中催化剂颗粒(不是催化剂本身)与稀释剂颗粒(或反之亦然)的比值，一般地重量比。
除非另外指出，否则颗粒的“表面积”的参考不包括制造颗粒的材料的孔隙率。
一般而言，本发明可以可替换地包含在本文中公开的任何适当的组分、由其组成或基本上由其组成。本发明可以另外地或可替换地配制成没有或基本上不含现有技术组合物中使用的或在其它情况下不是实现本发明的功能和/或目的所必需的任何组分、材料、成分、佐剂或物质。涉及相同的组分或者性质的所有范围的端点是包括在内的并且是可独立地结合的(例如，“小于或等于25wt％，或5wt％至20wt％”的范围是包括端点以及“5wt％至25wt％”范围的所有中间值等)。除了更宽范围之外的较窄范围或更具体的组的公开并不表示对较宽范围或较大组的放弃。“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，而是用于表示区分一个要素与另一要素。所述术语“一个”和“一种”和“该”本文中并不表示对数量的限制，除非本文中另有说明或与上下文明显矛盾，应解释为包括单数和复数两者。“或”是指“和/或”。如在本文中使用的后缀“(s)”旨在包括其修饰的术语的单数和复数两者，因此包括该术语的一种或多种(例如，薄膜(film(s))包括一种或多种薄膜)。贯穿说明书提及的“一个实施方式”、“另一个实施方式”、“实施方式”等是指连同实施方式所描述的特定的元件(例如，特性、结构、和/或特征)包含在本文中所描述的至少一个实施方式中，并且可以存在或不存在于其它实施方式中。另外，应该理解的是，所描述的要素可以以任何合适的方式组合于各个实施方式中。
与数量相关联使用的修饰语“约”包括所述值，并具有上下文所表示的含义(例如，包括与特定数量的测量值有关的误差程度)。符号“±10％”是指指示的测量值可以是从所述值的减10％的量至所述值的加10％的量。除非另外指出，否则本文所使用的术语“前”、“后”、“底部”、和/或“顶部”仅为了描述方便，并不限于任何一个位置或空间方位。“可选的”或“可选地”是指随后所描述的事件或状况可以发生或可以不发生，并且该描述包括其中事件发生的情况以及其中事件不发生的情况。除非另有定义，否则在本文中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。
通过引用以它们的全部内容将所有引用的专利、专利申请和其他参考合并于此。然而，如果本申请中的术语与结合的参考的术语相冲突或矛盾，则本申请的术语优先于结合的参考的冲突的术语。
虽然已经描述了特定的实施方式，但是本申请人或本领域的其他技术人员可以想到当前不可预见的或可能不可预见的替代、修改、变体、改进和实质等效物。因此，所提交的以及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、变体、改进和实质等效物。
Claims (32)
1.一种用作固定床反应器中的催化剂床中的稀释剂的工程化惰性颗粒，包含：
工程化惰性颗粒，其包括具有通过两个相对的凹边缘连接并与所述两个相对的凹边缘相交的两个相对的凸边缘的截面形状，和穿透所述颗粒在所述边缘之间的多个孔。
2.根据权利要求1所述的工程化惰性颗粒，其中，所述多个等于三个。
3.根据权利要求1或权利要求2所述的工程化惰性颗粒，包括中心孔和限定与所述两个凸边缘基本上平行的曲线槽的两个孔。
4.根据权利要求1-3中任一项所述的工程化惰性颗粒，其中，所述两个相对的凸边缘具有基本上相同的曲率半径。
5.根据权利要求1-3中任一项所述的工程化惰性颗粒，其中，两个相对的所述凸边缘具有基本上相同的曲率半径。
6.根据权利要求1-5中任一项所述的工程化惰性颗粒，其中，所述颗粒具有大于或等于6.4mm的长度。
7.根据权利要求1-5中任一项所述的工程化惰性颗粒，其中，所述颗粒具有小于或等于35mm的长度。
8.一种用于低级烷烃的脱氢的固定床反应器中的催化剂床，包含：
(i)支撑有效促进所述脱氢的催化剂的催化剂颗粒；和
(ii)工程化惰性稀释剂颗粒，其包括具有通过两个相对的凹边缘连接并与所述两个相对的凹边缘相交的两个相对的凸边缘的截面形状，和穿透所述颗粒在所述边缘之间的多个孔。
9.根据权利要求8所述的催化剂床，其中，所述多个等于三个。
10.根据权利要求8或权利要求9所述的催化剂床，包括中心孔和限定与两个所述凸边缘基本上平行的曲线槽的两个孔。
11.根据权利要求8-10中任一项所述的催化剂床，其中，惰性稀释剂颗粒与催化剂颗粒的重量比大于或等于1。
12.根据权利要求11所述的催化剂床，其中，惰性稀释剂颗粒与催化剂颗粒的重量比是至少65:35。
13.根据权利要求8-12中任一项所述的催化剂床，其中，所述催化剂颗粒具有不同于所述惰性稀释剂颗粒的形状。
14.根据权利要求13所述的催化剂床，其中，所述催化剂颗粒是圆柱体。
15.根据权利要求8-14中任一项所述的催化剂床，其中，所述稀释剂颗粒相对于所述催化剂颗粒足够大以有助于填充床中所述催化剂颗粒与所述惰性稀释剂颗粒分离和所述稀释剂颗粒彼此分离。
16.根据权利要求8-15中任一项所述的催化剂床，其中，所述催化剂颗粒是直径为x mm的圆柱体，而所述惰性稀释剂颗粒的长度大于2x mm。
17.根据权利要求16所述的催化剂床，其中，所述催化剂颗粒是直径为3.2mm以及高度为4.4mm的圆柱体，而所述惰性稀释剂颗粒的长度大于6.4mm。
18.根据权利要求8-17中任一项所述的催化剂床，其中，每个惰性稀释剂颗粒具有大于或等于6.4mm的长度。
19.根据权利要求8-17中任一项所述的催化剂床，其中，每个惰性稀释剂颗粒具有小于或等于35mm的长度。
20.根据权利要求8-19中任一项所述的催化剂床，其中，所述固定床反应器包括压紧层、包含惰性稀释剂颗粒的催化剂层、和支撑层。
21.一种在包含催化剂床的固定床反应器中进行低级烷烃的脱氢的方法，所述催化剂床包含(i)支撑有效促进所述脱氢的催化剂的催化剂颗粒和(ii)工程化惰性稀释剂颗粒，所述方法包括：
使气体形式的所述低级烷烃通过所述催化剂床，其中，所述工程化惰性稀释剂颗粒具有截面形状和穿透所述颗粒在所述边缘之间的多个孔，所述截面形状具有通过两个相对的凹边缘连接并与两个相对的所述凹边缘相交的两个相对的凸边缘。
22.根据权利要求21所述的方法，其中，所述多个等于三个。
23.根据权利要求21或权利要求22所述的方法，其中，所述工程化惰性稀释剂颗粒包含中心孔和限定与两个所述凸边缘基本上平行的曲线槽的两个孔。
24.根据权利要求21-23中任一项所述的方法，其中，所述催化剂床中的工程化惰性稀释剂颗粒与催化剂颗粒的重量比大于或等于1。
25.根据权利要求24所述的方法，其中，所述催化剂床中的工程化惰性稀释剂颗粒与催化剂颗粒的重量比是至少65:35。
26.根据权利要求21-25中任一项所述的方法，其中，所述催化剂颗粒具有不同于所述工程化惰性稀释剂颗粒的形状。
27.根据权利要求26所述的方法，其中，所述催化剂颗粒是圆柱体。
28.根据权利要求21-27中任一项所述的方法，其中，所述稀释剂颗粒相对于所述催化剂颗粒足够大以有助于在填充床中所述催化剂颗粒与所述惰性稀释剂颗粒分离和所述稀释剂颗粒彼此分离。
29.根据权利要求21-28中任一项所述的方法，其中，所述催化剂颗粒是直径为x mm的圆柱体，而所述惰性稀释剂颗粒的长度大于2x mm。
30.根据权利要求29所述的方法，其中，所述催化剂颗粒是直径为3.2mm以及高度为4.4mm的圆柱体，而所述惰性稀释剂颗粒的长度大于6.4mm。
31.根据权利要求21-30中任一项所述的方法，其中，每个惰性稀释剂颗粒具有大于或等于6.4mm的长度。
32.根据权利要求21-30中任一项所述的方法，其中，每个惰性稀释剂颗粒具有小于或等于35mm的长度。
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