CN107847892A - 用于烃的脱氢的反应器和反应器内部装置 - Google Patents
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Abstract
一种用于烃(如烷烃)的循环催化脱氢的固定床反应器和用于改进烃进料到反应器的固定催化剂床中的分配的反应器内部装置。装置包括具有多个水平狭缝的竖直偏转板和连接于板的底端的在侧面具有多个穿孔的平截头椎体。反应器包括主水平反应容器和仙人掌形入口组件,主水平反应容器含有固定催化剂床,仙人掌形入口组件在上半部被细分成三个入口以将包括烃进料的流体流供应到催化剂床。分配器装置位于由会聚的三个入口形成的入口组件的主中心竖直臂内部。还提供了其中狭缝厚度、狭缝间距离、穿孔直径、穿孔间距离是变化的分配器装置的各种实施方式。
Description
技术领域
本文中公开的是用于烃的脱氢的反应器,例如用于烃的脱氢的水平固定床反应器,和放置在反应器内部用于增强烃进料的分配的装置。
背景技术
此处提供的“背景技术”说明是为了一般性呈现本公开的背景的目的。目前署名的发明人的工作,到其于该背景技术部分中被描述的程度,以及在提交时可能没有另外限定为现有技术的说明的方面,都没有明确地或隐含地被承认为是本发明的现有技术。
烃的脱氢涉及两个碳-氢(C-H)键的断裂,同时形成氢分子(H2)和含有碳-碳双键(C=C)的分子。双键是高度反应性点,其允许含有双键的分子作为中间体用于生产典型的石油化学产品,例如聚合物。具有显著工业兴趣的脱氢反应包括低级烷属烃(C2-C5烷烃)的脱氢以生产相应的烯烃或烯属烃,C10-C15直链烷属烃的脱氢以产生直链烷基苯和乙基苯,它们提供了生产聚苯乙烯塑料的起始点。
烷烃脱氢成烯烃可通常被分类为氧化或非氧化反应。与氧化脱氢关联的缺点包括高的放热性和低的希望产物选择性和质量。非氧化过程(即直接脱氢或催化脱氢)可能经历的是需要连续的热供应以引发吸热反应。在直接脱氢过程中为了使平衡有利地偏移向烯属烃产物而需要的温度可能通过焦化促进催化剂的快速失活,导致需要频繁的催化剂再生。这些高的温度还可能导致烷烃的热裂解,其可导致不希望的导致形成副产物的非选择性副反应。
脱氢反应可能看起来是简单的;然而它们的热力学和动力学特性贡献于使得允许可靠和有效的工业应用性的技术的发展相当复杂。目前,CATOFINTM、Oleflex、STAR和FBH(流化床脱氢)是工业上用于使丙烷、正丁烷、异丁烷和异戊烷脱氢成相应单烯烃的技术。
CATOFINTM方法使用多个水平反应器,这些水平反应器各自配备有固定催化剂床。CATOFINTM方法包括三个主要步骤:预热、催化脱氢和催化剂的再生(脱焦)。脱氢和再生是循环的,并且被设计为在烃进料上用催化剂绝热地运行非常短的周期,随后是再生。所述方法的关键原则是在吸热脱氢反应过程中的热消耗与在再生周期过程中贮存到床的热接近平衡。近年来,随着催化剂的发展,CATOFINTM方法由于其较高的生产选择性、能量效率和低的操作成本而已经显露为是用于丙烯和异丁烯的有竞争力的生产方法。
在涉及固体催化剂床的任何反应中,流体的均匀分布和均匀的流体流对于实现高的方法效率是关键的。目前的技术水平大部分致力于具有向下流动的两个相加料的竖直反应器。
美国专利8,734728公开了用于氨氧化器(一种竖直反应器)的具有环喷雾器的气体分配器的设计。进料入口来自中心,并且氧化器是具有催化剂床的竖直容器。床速度是均匀的并且被分配器降低,分配器是使用计算流体动力学(CFD)设计的。
美国专利申请公开2012/0079938公开了用于竖直反应器的径向流动分配器设计。将工艺气体的质量流速的比例保持与流动通道的流动面积成比例。
美国专利8,372,354描述了改进流体混合和分配到下面的竖直反应器的催化剂床的装置和系统。所述装置和系统还提供其它优点,例如降低的混合盘高度、较容易的维护、组装和拆卸。
美国专利申请公开2013/0221123公开了用于竖直反应器的反应器入口分配器和穿孔的偏转器。给出了在穿孔的分配器的直径、反应器入口分配器的入口分配器管的开口的高度和入口分配器管的外径之间的关系。
美国专利7,032,894公开了一种用于将气体分配到竖直反应器的整块床中的装置。分配器由多个堆积的流动通道组成以降低直径。流动通道将一个流动流连续分成多个流动流,之后流动流进入整块床。
欧洲专利申请2075056公开了待在固定床反应器中使用的用于两个相加料的分配器喷嘴,目的是增加混合物被分配的面积和使其流速等于在反应器的床的整个面积。
美国专利5,298,226公开了穿孔的板流体分配器装置,其在变压固定吸附剂床容器中提供了均匀的气体流。
所有上述文献以其整体内容通过引用并入本文。
流体起始材料与流体氧化剂流在固定床催化剂上的反应通常在直立的反应器中进行,在直立的反应器中,固体催化剂作为催化剂床存在,其中反应物轴向或径向地流经催化剂床。在CATOFINTM方法中,烃进料、空气和蒸汽的引入和混入通常必须在催化剂床的催化剂上游的整个进入面积上非常均匀地进行,其是在混合物的不均匀性非常小和在非常短的时间内(通常小于0.1秒)进行的,从而抑制副反应,例如火焰形成、裂解、煤烟形成等。
这些需求在竖直轴反应器的情况下几乎是不可能实现的,并且仅可能在径向反应器中在很大困难的情况下实现。因此,水平固定床反应器,即具有水平纵向轴并且通常具有圆筒形状的反应器,更好地适合于满足CATOFINTM方法的上述需求。
因此,所需要的是水平反应器和放置在反应器内的装置和/或反应器进料线或进料口,它们改进了烃进料在用于CATOFINTM方法的催化剂床上的分配。
发明内容
在多个实施方式中公开的是用于将一个或多个流体流均匀分配到催化剂床、流体床反应器中的装置,和制备其的方法。
用于将一个或多个流体流均匀分配到催化剂床中的装置包括:竖直偏转板(vertical deflector plate),其具有顶端、底端和竖直跨度(vertical span),竖直跨度包含沿着竖直跨度长度的多个水平狭缝(horizontal slit);和平截头椎体,其连接于底端,平截头椎体具有倾斜侧面(angled,lateral surface,成角度侧面),倾斜侧面包含具有三角形间隔(triangular pitch)的以行排列的多个穿孔。
固定床反应器系统包括:水平容器,其包含伸长的固定催化剂床,该伸长的固定催化剂床沿着水平容器长度横向位于水平容器内;入口组件,其连接于水平容器的中心顶部,入口组件具有上半部和下半部,上半部包括第一、第二和第三入口,其中第一入口和第二入口相对于入口组件的竖直轴是倾斜的,第一、第二和第三入口会聚以形成包含中心臂的下半部;和进料分配器,其包含在第一、第二和第三入口下游并且固定催化剂床上游的中心臂内,进料分配器包括偏转板和平截头椎体,偏转板具有顶端、底端和竖直跨度,竖直跨度包括沿着竖直跨度长度的多个水平狭缝,平截头椎体连接于底端并具有倾斜侧面,倾斜侧面包括具有三角形间隔的以行排列的多个穿孔。
下文中更具体地描述了这些以及其它的特征和特性。
如上段落已经通过一般性介绍被提供,并且它们不意欲限制所附权利要求的范围。所述实施方式,与进一步的优点一起,将通过参照与附图结合的如下详细说明而得到最佳理解。
附图说明
当与附图结合考虑时,本公开的更完全的理解和它的许多伴随的优点将是容易获得的,如通过参照如下详细说明而变得更好理解那样。附图不必然按比例尺绘制。在任何附图中说明的任何值和维度仅仅是为了示例性说明的目的,并且可以或可以不代表实际的或优选的值或维度。如果适用,一些或全部特征可不被说明用于辅助下面特征的描述。在附图中:
图1是包括含有预分配器的至少一个仙人掌入口组件、含有催化剂床的水平容器的CATOFINTM水平固定床反应器系统的示意图。
图2示例性说明了根据一个实施方式的预分配器在仙人掌入口组件内的定位以及烃进料流的流动。
图3是根据一个实施方式的预分配器的竖直偏转板的分解侧视图,显示了多个水平狭缝。
图4是根据一个实施方式的预分配器的平截头椎体的分解视图,显示了在平截头椎体的侧面上的穿孔的行。
具体实施方式
根据第一方面,本文公开的是用于将一个或多个流体流均匀分配到催化剂床中的装置。装置包括竖直偏转板,其具有顶端、底端和竖直跨度,竖直跨度包括沿着竖直跨度长度的多个水平狭缝;和平截头椎体,其连接于底端,平截头椎体具有倾斜侧面,倾斜侧面包括以行排列的多个穿孔,所述多个穿孔具有在穿孔之间的三角形间隔。
在一个或多个实施方式中,水平狭缝是彼此平行的。
在一个或多个实施方式中,在竖直偏转板上的水平狭缝具有20-120毫米(mm)的相等或变化的厚度。
在一个或多个实施方式中,在竖直偏转板上的水平狭缝彼此间具有0.1-0.5米(m)的相等或变化的距离。
在一个或多个实施方式中,在平截头椎体的倾斜侧面上的穿孔具有0.25-2.0厘米(cm)的相等或变化的直径。
在一个或多个实施方式中,在平截头椎体的倾斜侧面上的穿孔彼此间具有1.0-20.0cm的相等或变化的距离。
在一个或多个实施方式中,穿孔的三角形间隔具有相等或变化的长度。
根据第二方面,本文中公开的是固定床反应器系统。反应器系统包括水平容器,其包括伸长的固定催化剂床,伸长的固定催化剂床跨过水平容器的横向长度位于水平容器的中心,入口组件,其连接于水平容器的中心顶部,入口组件具有上半部和下半部,上半部包括第一、第二和第三入口,其中第一入口和第二入口相对于入口组件的竖直轴在相对的左和右侧上是倾斜的,第一、第二和第三入口会聚以形成包括中心竖直臂的下半部,和进料分配器,其包含在第一、第二和第三入口下游并且固定催化剂床上游的中心竖直臂内,进料分配器包括竖直偏转板和平截头椎体,竖直偏转器具有顶端、底端和竖直跨度,竖直跨度包括沿着竖直跨度长度的多个水平狭缝,平截头椎体连接于底端并具有弯曲的侧面,该侧面包括以行排列的多个穿孔,所述多个穿孔具有在穿孔之间的三角形间隔。反应器系统的入口组件被构造用于将一个或多个流体流向下传输到固定催化剂床。进料分配器被构造用于将一个或多个流体流均匀分配到固定催化剂床中。
在一个或多个实施方式中,水平狭缝是彼此平行的。
在一个或多个实施方式中,平截头椎体进一步包括底边缘,底边缘与水平容器的中心顶部对齐。
在一个或多个实施方式中,进料分配器具有的高度是入口组件的高度的至少一半。
在一个或多个实施方式中,在反应器系统中的固定催化剂床包含的催化剂选自氧化铬-氧化铝催化剂、铬基催化剂、二氧化硅基催化剂,氧化锆基催化剂,氧化铝基催化剂、沸石基催化剂或适合用于催化烃的脱氢的催化剂、或包含上述中的至少一种的组合。
在一个或多个实施方式中,水平容器进一步包括用于排出反应产物的一个或多个出口。
在一个或多个实施方式中,水平容器进一步包括在固定催化剂床上方并且在进料分配器下方的一个或多个分配盘(distributor tray,分配器盘)。
在一个或多个实施方式中,在竖直偏转板上的水平狭缝具有20-120mm的相等或变化的厚度。
在一个或多个实施方式中,在竖直偏转板上的水平狭缝彼此间具有0.1-0.5m的相等或变化的距离。
在一个或多个实施方式中,在平截头椎体的倾斜侧面上的穿孔具有0.1-2.0cm的相等或变化的直径。
在一个或多个实施方式中,在平截头椎体的倾斜侧面上的穿孔彼此间具有0.5-20.0cm的相等或变化的距离。
在一个或多个实施方式中,穿孔的三角形间隔具有相等或变化的长度。
根据第三个方面,本发明提供通过使相应烷烃脱氢生产烯烃的方法。所述方法包括使相应烷烃与根据本发明第二方面的固定床反应器系统接触。烷烃与固定催化剂床在600-650℃的温度下接触。
在一个或多个实施方式中,一个或多个流体流包括至少一个烃进料流。
在一个或多个实施方式中,烃进料流选自丙烷流、正丁烷流、异丁烷流、异戊烷流、或包含上述中的至少一种的组合。
本发明提供一种用于烃的循环非氧化脱氢的反应器和放置在反应器内部的改进烃进料的分配以使得总体方法效率可被提高的装置。
在图1中,显示了用于循环、非氧化烃脱氢方法(例如CATOFINTM方法)的反应器系统100的示意图。反应器系统100包括水平容器120和连接于水平容器120的中心顶部的仙人掌入口组件110。在某些实施方式中,可将多于一个的仙人掌入口组件110连接于水平容器120。水平容器120包括伸长的固定催化剂床124,该固定催化剂床124跨过水平容器120的横向长度位于容器的中心。在某些实施方式中,水平容器120可包括多于一个的固定催化剂床124。在一个或多个实施方式中,包括多个分配盘的分配器区域122布置在固定催化剂床124上方,例如0.1-0.5m之上,例如0.1-0.25m之上,其中仙人掌入口组件110接触水平容器120。多个分配盘的长度与烃入口112的直径成比例,并且可以是烃入口112的直径的至少2倍,例如4至10倍。在某些实施方式中,水平容器120可进一步包括烃出口126(例如用于排出烯烃产物)和空气出口128。尽管在水平容器120的底部处示出,但要理解的是烃出口126和空气出口128可沿着水平容器120的任何位置定位。
为了本公开的目的,CATOFINTM方法指固定床循环方法,其中将包括C2-C5烷烃(例如丙烷、正丁烷、异丁烷和异戊烷)的轻质烷属烃分别催化脱氢成相应烯烃(例如丙烯、丁二烯、异丁烯和异戊二烯)。原料的脱氢和催化剂的再生(即脱焦)以循环或重复的方式进行,这二者都被设计以在烃进料上用催化剂绝热地运行非常短的周期,例如7-15分钟,例如2-25分钟,例如5-20分钟,例如8-10分钟),随后再生催化剂类似的时间段。在吸热脱氢反应过程中的热消耗与在再生循环过程中贮存到床的热接近平衡。热空气流和焦炭的燃烧是输入到催化剂床的热的两个主要来源。由于这些需求和其它先前概述的内容,具有水平设计的反应器更好地适合于CATOFINTM方法。
在操作过程中,水平容器120在脱氢步骤和再生步骤之间循环。多个反应器可用于维持连续产品流,其中循环长度为10-60分钟,例如20-30分钟。
在某些实施方式中,在固定催化剂床124中堆积的催化剂可包括CATOFINTM催化剂(氧化铬-氧化铝)、铬基催化剂、二氧化硅基催化剂、氧化锆基催化剂、氧化铝基催化剂、沸石基催化剂或它们的组合。例如,但不限于此,催化剂可适合用于催化烷烃的脱氢反应和/或CATOFINTM过程。在某些实施方式中,催化剂是可使用蒸汽再生的催化剂。在一些实施方式中,固定催化剂床124可包括不同催化剂材料或催化剂材料的不同组合物的多个层(例如3-12个,例如5-10个)。
仍参照图1,仙人掌入口组件110方便了三个不同流体流(即烃进料、空气和蒸汽)分别通过烃入口112、空气入口114和蒸汽入口116进入到水平容器120中。在某些实施方式中,尤其对于氧化脱氢反应,空气流可富含氧,例如关于每摩尔烃进料供应在0.08和0.16之间的摩尔比。在一些实施方式中,空气流可基本上由氧组成,例如至少90摩尔%(mol.%)纯氧。对于非氧化脱氢反应,空气流的组成可以是16-21摩尔%的氧和19-84摩尔%的氮。
如在图1中示出的,仙人掌入口组件110的上半部被细分成烃入口112,空气入口114和蒸汽116。烃入口112和蒸汽入口116是倾斜的并且在相对的左和右侧,位于空气入口114的侧面,因此赋予了入口组件的仙人掌形状。在可替换的实施方式中,入口112和蒸汽入口116是倾斜的,并且径向取向在空气入口114的周围,在例如关于彼此150°、125°、90°、45°的角度下。三个入口112、114和116会聚以形成中心臂118,该中心臂118可以是竖直的或倾斜的,其在仙人掌入口组件的下部处是圆筒形的。烃入口112和蒸汽入口116相对于中心竖直臂118的竖直轴是倾斜的。
在标准操作的脱氢循环过程中,烃进料通过烃入口112进入反应器系统100中以与固定催化剂床124接触。然而,在传统的工艺中,由于烃入口112的倾斜,烃进料可获取朝向中心竖直臂118的相对侧的途径。这个现象被称为“旁路化”,并且取决于将进料加入到反应器系统中所处的温度。脱氢的热力学要求在至多达700℃,例如600-700℃,例如600-650℃的相对高的温度下的操作,并且由此,提高了进料流被旁路化的可能性。旁路化导致进料在固定催化剂床124中的差的分配,从而降低了脱氢反应的效率。
为了防止进料的分配不均,本公开的装置和/或反应器系统进一步包括在反应器系统100中的装置130,其允许烃进料的预分配。如在图1和2中示出的,装置130被安装在中心竖直臂118处,在烃入口112的下游并且在含有多个分配盘的分配器区域122的上游。采用现有的反应器设计(即没有装置130的反应器),分配对于空气和蒸汽是良好的。使用改进的反应器设计(即具有安装的装置130的反应器),烃、蒸汽和空气的分配被改善。
装置130包括两个部件:竖直偏转板132,其具有顶端231和底端232,和平截头椎体(frustum cone,圆锥台)134,其连接于底端232。
在一个或多个实施方式中,装置130或其至少一部分由金属材料构造。
有利地,如在图2中示出的,定位装置130使得底边缘233(其在一个实施方式中是圆形的,但可以可替换地是矩形、椭圆形或具有其它形状)对齐水平容器120的中心顶部,在那里仙人掌入口组件110接触水平容器120。装置130可例如通过焊接被连接或结合到中心竖直臂118(其是圆筒形的)的内壁。
同样有利地,装置130的高度至少优选大于仙人掌入口组件110的高度的一半,使得竖直偏转板132的高度足以部分地使得烃流(例如30-70体积%的烃流,例如40-60%,例如45-55%)在该流一从烃入口112进入反应器系统时就偏转。例如,当仙人掌入口组件的给定高度为6.0-7.0m时,装置130的相应高度为至少3.0-3.5m。在一个商业性实例中,仙人掌入口组件具有6.69m的高度。因此,装置130的高度优选为至少3.35m。
使烃流的一部分通过在竖直偏转板132上的一系列水平狭缝筛分以首先获得在中心竖直臂118中进料流的均匀分配和均匀流动,其最终导致在固定催化剂床124中进料的均匀分配和均匀流动。图3提供了竖直偏转板132的侧视图,其中轴A和轴B分别代表板的竖直轴和水平轴。如在图3中示出的,竖直偏转板132包括一系列狭缝,狭缝优选是基本上水平的(在该实例中302-318),它们沿着板的跨度长度的一部分或板的整个竖直跨度长度相对于彼此和相对于轴B平行延伸。再次参照图2,在竖直偏转板132上的多个水平狭缝有助于均匀地在中心竖直臂118的左(L)和右(R)部(如由竖直偏转板132分开的)之间部分地偏转和分配烃进料流(由直箭头表示)。
水平狭缝的数量可以至少是5,例如至少是7,例如10-100。狭缝可沿着板均匀地竖直地间隔开,并且可延伸跨过板的宽度的一部分,例如,狭缝可延伸跨过板的宽度的至少50%、至少70%或至少90%。
在一个实施方式中,水平狭缝具有相等的厚度。在另一个实施方式中,水平狭缝具有变化的厚度。厚度可以是20-120mm,例如30-110mm,例如35-100mm。如本文中所述的,厚度描述了狭缝沿着其纵向轴的宽度。
在一个实施方式中,水平狭缝彼此间具有例如0.1-0.5m、例如0.2-0.4m、例如0.25-0.35m的相等的距离(示于图3中的实例中的320-334)。
在另一个实施方式中,水平狭缝彼此间具有变化的距离,其具有如前所述的相同距离范围。
在某些实施方式中,在竖直偏转板132上的水平狭缝可根据如上所述的距离范围均匀或非均匀地像百叶窗那样安排和间隔开。相对于竖直轴A测量的百叶窗角度可以是5-45°,例如5-30°,例如5-15°。
平截头椎体134可以实质上是空的,并且可以在锥的倾斜侧面上包括多行穿孔,如在图4中示出的。穿孔402-410的间隔412可以是三角形的,如在图4中指出的。穿孔行的数量可以是2-20,例如5-15,例如5-10。由于锥的几何形状的固有性质,在一行中的穿孔的数量从锥的顶到底增加。
圆形穿孔的直径可以是0.25-2.0cm,例如0.25-1.0cm,例如0.25-0.5cm。
穿孔间距离(行内和行间)可以是1.0-20.0cm,例如3.0-15.0cm,例如2.0-12.0cm。
在一个实施方式中,可使穿孔的直径、穿孔间距离和间隔(pitch)保持恒定。
在另一个实施方式中,直径和穿孔间距离可以根据本文中公开的值变化,但间隔可以保持恒定。
在又一个实施方式中,直径和穿孔间距离可以根据本文中公开的值变化,由此还改变了间隔。
在顶点处,在锥的高度和斜面之间测量的平截头椎体134的角度依赖于穿过烃入口进入反应器系统的进料流的速度。在一个实施方式中,使用计算流体动力学(CFD)计算平截头椎体134的角度。在某些实施方式中,锥角度是5-75°,例如10-70°,例如15-60°。这些角度可分别对应于1000-3000千克/分钟(kg/min)、1250-2750kg/min或1500-2500kg/min的进料速度。
如下实施例仅仅是本文中公开的装置、固定床反应器系统和生产烯烃的方法的示例性说明,并且不意欲限制其范围。
实施例
实施例1
如在表1中示出的,在一个或多个实施方式中,装置130有效地降低了从烃入口112到水平容器120的压力降。在示于表1中的实施方式中,与没有所述装置的反应器相比,压力降低不超过0.1-5%,例如0.5-1.0%。以千克/小时(kg/h)测量流速,以帕斯卡(Pa)测量压力降,和以帕斯卡测量操作压力。
实施例2
在一个或多个实施方式中,固定催化剂床124包含如本文中所述的堆积的催化剂材料或催化剂颗粒的几个层。在下表2和3中示出的实施例中,催化剂床可被分成七个层,并且已经测量了每个层的面积加权的床速度。表2比较了在没有预分配器装置130的反应器和具有安装的预分配器装置的相同反应器之间的催化剂床的每个层的速度。在后者的反应器设计(具有预分配器装置)中,每个催化剂床层的床速度,尤其从第三层向上,是更稳定的和一致的。在表3中,在情况1-4中的所有反应器都具有安装在其中的预分配器装置,但水平狭缝的厚度是变化的:100mm、75mm、50mm和35mm。以米/秒(m/s)测量速度。
在可替换的实施方式中,可将多个竖直偏转板(例如2-4个)连接到平截头椎体134。可以径向取向多个竖直偏转板以在烃入口112的入口处形成三角形或矩形。
本文中公开的用于将一个或多个流体流均匀分配到催化剂床中的装置、流化床反应器和制备它们的方法至少包括如下实施方式:
实施方式1:一种用于将一个或多个流体流均匀地分配到催化剂床中的装置,包括:竖直偏转板,该竖直偏转板具有顶端、底端和竖直跨度,所述竖直跨度包括沿着竖直跨度长度的多个水平狭缝;和平截头椎体,其连接于底端,平截头椎体具有倾斜侧面,该倾斜侧面包括具有三角形间隔的以行排列的多个穿孔。
实施方式2:根据实施方式1的装置,其中水平狭缝是彼此平行的。
实施方式3:根据实施方式1或实施方式2的装置,其中水平狭缝具有20-120毫米的相等或变化的厚度。
实施方式4:根据实施方式1-3中任一项的装置,其中水平狭缝彼此间具有0.1-0.5米的相等或变化的距离。
实施方式5:根据实施方式1-4中任一项的装置,其中穿孔具有0.1-2.0厘米的相等或变化的直径。
实施方式6:根据实施方式1-5中任一项的装置,其中穿孔彼此间具有0.5-20.0厘米的相等或变化的距离。
实施方式7:根据实施方式1-6中任一项的装置,其中穿孔具有相等或变化长度的三角形间隔。
实施方式8:一种固定床反应器系统,包括:水平容器,其包括伸长的固定催化剂床,该伸长的固定催化剂床沿着水平容器的长度横向位于水平容器内;入口组件,其连接于水平容器的中心顶部,入口组件具有上半部和下半部,上半部包括第一、第二和第三入口,其中第一入口和第二入口相对于入口组件的竖直轴是倾斜的,第一、第二和第三入口会聚以形成包括中心臂的下半部;和进料分配器,其包含在第一、第二和第三入口下游并且固定催化剂床上游的中心臂内,进料分配器包括偏转板和平截头椎体,偏转板具有顶端、底端和竖直跨度,所述竖直跨度包括沿着竖直跨度长度的多个水平狭缝,平截头椎体连接于底端并具有倾斜侧面,该倾斜侧面包括具有三角形间隔的以行排列的多个穿孔。
实施方式9:根据实施方式8的固定床反应器系统,其中水平狭缝是彼此平行的。
实施方式10:根据实施方式8或实施方式9的固定床反应器系统,其中平截头椎体进一步包括底边缘,底边缘与水平容器的中心顶部对齐。
实施方式11:根据实施方式8-10中任一项的固定床反应器系统,其中进料分配器具有的高度是入口组件的高度的至少一半。
实施方式12:根据实施方式8-11中任一项的固定床反应器系统,其中固定催化剂床包含的催化剂选自由下述组成的组:氧化铬-氧化铝催化剂、铬基催化剂、二氧化硅基催化剂、氧化锆基催化剂、氧化铝基催化剂、沸石基催化剂和适合用于催化烃的脱氢的催化剂。
实施方式13:根据实施方式8-12中任一项的固定床反应器系统,其中水平容器进一步包括用于排出反应产物的一个或多个出口。
实施方式14:根据实施方式8-13中任一项的固定床反应器系统,其中水平容器进一步包括在固定催化剂床上方并且在进料分配器下方的一个或多个分配盘。
实施方式15:根据实施方式8-14中任一项的固定床反应器系统,其中水平狭缝具有20-120毫米的相等或变化的厚度。
实施方式16:根据实施方式8-15中任一项的固定床反应器系统,其中水平狭缝彼此间具有0.1-0.5米的相等或变化的距离。
实施方式17:根据实施方式8-16中任一项的固定床反应器系统,其中穿孔具有0.25-2.0厘米的相等或变化的直径。
实施方式18:根据实施方式8-17中任一项的固定床反应器系统,其中穿孔彼此间具有1.0-20.0厘米的相等或变化的距离。
实施方式19:根据实施方式8-18中任一项的固定床反应器系统,其中三角形间隔具有相等或变化的长度。
实施方式20:一种通过将相应烷烃脱氢生产烯烃的方法,包括:使相应烷烃与实施方式1-7中任一项的固定床反应器系统接触;其中烷烃与固定催化剂床在600-650℃的温度下接触。
实施方式21:根据实施方式20的方法,其中一个或多个流体流包括烃进料流。
实施方式22:根据实施方式20或实施方式21的方法,其中烃进料流选自丙烷流、正丁烷流、异丁烷流、异戊烷流或包含上述中的至少一种的组合。
现在提及附图,其中在所有几个视图中,类似的附图标记指示相同或相应的零件。
在整个说明书中涉及“一个实施方式”或“一种实施方式”意指与一种实施方式关联的具体特征、结构或特性被包括在所公开的主题的一种实施方式中。因此,在整个说明书中不同地方出现表述“在一个实施方式中”或“在一种实施方式中”并不必然指向相同的实施方式。另外,可以在一个或多个实施方式中以任何合适的方式组合所述具体的特征、结构或特性。另外,必须说明的是,如在本说明书和所附的权利要求书中使用的,单数形式“一个”、“一种”和“该”包括复数指示物,除非上下文清楚地指出相反情况。即,除非另外明确指出,如本文中使用,词语“一个”和“一种”等带有“一个或多个”的含义。进一步地,希望本发明及其实施方式覆盖修改和变体。例如,要理解的是,可在本文中使用的术语例如“左”、“右”、“顶”、“底”、“前”、“后”、“侧”、“高”、“长”、“宽”、“上”、“下”、“内侧”、“外侧”、“内部”、“外部”等,仅描述了参照的点而不必然将本发明限定到任何特定的定向或构型。另外,术语例如“第一”、“第二”、“第三”等仅确认本文中公开的参照物的大量部分、组分和/或点中的一个,并且同样不必然将本发明限定到任何特定的构型或方向。
因此,上述讨论仅公开和描述了本发明的示例性实施方式。如本领域技术人员将理解的,在不背离意欲是示例性说明的主旨的情况下,本发明可以其它明确的形式具体化,但不限制本发明以及其它权利要求的范围。包括本文教导内容的任何可易于辨别变体的本公开,部分地限定了前述权利要求术语的范围,使得没有发明主题贡献于公众。
通常,本发明可另选地包含任何本文公开的合适组分,由其组成或基本上由其组成。本发明可另外地或可选地进行配制以没有或基本上不含在现有技术组合物中使用的或者否则对于实现本发明的功能和/或目的不必要的任何组分、材料、成分、佐剂或物质。涉及相同组分或性质的所有范围的端点是包括端值的并且独立地是可组合的(例如,“小于或等于25重量%,或5重量%至20重量%”的范围包括所述端点以及范围“5重量%至25重量%”的所有的中间值等)。除了较宽范围外,较窄范围或更具体组的公开不是所述较宽范围或较大组的放弃。“组合”包括掺混物、混合物、合金、反应产物等。另外,术语“第一”、“第二”等在本文中不指任何顺序、量或重要性,而是用于指出一个元素与另一个的区别。本文中的术语“一个”和“一种”和“该”不表明量的限制,而是要被解释为覆盖单数和复数二者,除非本文中另外说明或由上下文明确反驳。“或”意思是“和/或”。如本文中使用的后缀“(s)”意欲包括其修饰的术语的单数和复数二者,从而包括一个或多个那个术语(例如,膜(s)包括一个膜或多个膜)。在本说明书全文中提及“一个实施方式”、“另一个实施方式”、“一种实施方式”等指与所述实施方式相关联描述的具体要素(例如特征、结构和/或特性)包括在本文中描述的至少一个实施方式中,并且可以或可以不存在于其它实施方式中。另外,要理解的是,所述的要素可以任何合适的方式组合在多个实施方式中。
与量关联使用的修饰词“约”包括所声称的值并且具有由上下文指出的含义(例如包括与具体的量的测量关联的误差的程度)。标记“±10%”指所指出的测量可以是从所声称的值的负10%的量到正10%的量。在本文中,除非另外说明,使用术语“前”、“后”、“底”和/或“顶”仅用于说明的方便,而不被限定于任何一个位置或空间定向。“任选的”或“任选地”指随后描述的事件或环境可以发生或可以不发生,并且所述说明包括其中事件发生的情况和其中事件不发生的情况。除非另外定义,本文中使用的技术和科学术语具有如本发明所属的领域的技术人员通常理解的相同的含义。“组合”包括掺混物、混合物、合金、反应产物等。
所有引述的专利、专利申请和其它文献都以其全部内容通过引用并入本文中。然而,如果在本申请中的术语与在并入的文献中的术语矛盾或相悖,那么来自本申请的术语优先于来自并入的文献的矛盾术语。
尽管已经描述了具体的实施方式,但目前未预见到的或目前可能未预见到的备选方案、修改、变体、改进和实质性等价物可由申请人或其它本领域技术人员产生。因此,所提交的和如它们可被修改的所附权利要求书意欲包含所有这样的备选方案、修改变体、改进和实质性等价物。
Claims (18)
1.一种用于将一个或多个流体流均匀分配到催化剂床中的装置,包括:
竖直偏转板,所述竖直偏转板具有顶端、底端和竖直跨度,所述竖直跨度包括沿着竖直跨度长度的多个水平狭缝;和
连接至所述底端的平截头椎体,所述平截头椎体具有倾斜侧面,所述倾斜侧面包括具有三角形间隔的以行排列的多个穿孔。
2.根据权利要求1所述的装置,其中,所述水平狭缝是彼此平行的。
3.根据权利要求1或权利要求2所述的装置,其中,所述水平狭缝具有0.1-0.5米的相等或变化的厚度,优选地其中,所述水平狭缝彼此之间具有20-120毫米的相等或变化的距离。
4.根据权利要求1-3中任一项所述的装置,其中,所述穿孔具有0.5-20.0厘米的相等或变化的直径,优选地其中,所述穿孔彼此之间具有0.1-2.0厘米的相等或变化的距离。
5.根据权利要求1-4中任一项所述的装置,其中,所述穿孔具有相等或变化长度的三角形间隔。
6.一种固定床反应器系统,包括:
水平容器,所述水平容器包括伸长的固定催化剂床,所述伸长的固定催化剂床沿着所述水平容器的长度横向位于所述水平容器内部;
连接至所述水平容器的中心顶部的入口组件,所述入口组件具有上半部和下半部,所述上半部包括第一入口、第二入口和第三入口,其中,所述第一入口和所述第二入口相对于所述入口组件的竖直轴是倾斜的,所述第一入口、所述第二入口和所述第三入口会聚以形成包括中心臂的下半部;以及
进料分配器,所述进料分配器被包含于在所述第一入口、所述第二入口和所述第三入口的下游并且在所述固定催化剂床的上游的所述中心臂的内部,所述进料分配器包括偏转板和平截头椎体,所述偏转板具有顶端、底端和竖直跨度,所述竖直跨度包括沿着竖直跨度长度的多个水平狭缝,所述平截头椎体连接至所述底端并具有倾斜侧面,所述倾斜侧面包括具有三角形间隔的以行排列的多个穿孔。
7.根据权利要求6所述的固定床反应器系统,其中,所述水平狭缝彼此平行。
8.根据权利要求6或权利要求7所述的固定床反应器系统,其中,所述平截头椎体进一步包括底边缘,所述底边缘与所述水平容器的中心顶部对齐。
9.根据权利要求6-8中任一项所述的固定床反应器系统,其中,所述进料分配器具有为所述入口组件的高度的至少一半的高度。
10.根据权利要求6-9中任一项所述的固定床反应器系统,其中,所述固定催化剂床包含选自由下述组成的组的催化剂:氧化铬-氧化铝催化剂、铬基催化剂、二氧化硅基催化剂、氧化锆基催化剂、氧化铝基催化剂、沸石基催化剂以及适合用于催化烃的脱氢的催化剂。
11.根据权利要求6-10中任一项所述的固定床反应器系统,其中,所述水平容器进一步包括用于排出反应产物的一个或多个出口。
12.根据权利要求6-11中任一项所述的固定床反应器系统,其中,所述水平容器进一步包括在所述固定催化剂床上方并且在所述进料分配器下方的一个或多个分配盘。
13.根据权利要求6-12中任一项所述的固定床反应器系统,其中,所述水平狭缝具有0.1-0.5毫米的相等或变化的厚度,优选地其中,所述水平狭缝彼此间具有20-120米的相等或变化的距离。
14.根据权利要求6-13中任一项所述的固定床反应器系统,其中,所述穿孔具有1.0-20.0厘米的相等或变化的直径,优选地其中,所述穿孔彼此间具有0.25-2.0厘米的相等或变化的距离。
15.根据权利要求6-14中任一项所述的固定床反应器系统,其中,所述三角形间隔具有相等或变化的长度。
16.一种通过使相应烷烃脱氢生产烯烃的方法,包括:
使所述相应烷烃与权利要求1-5任一项中的固定床反应器系统接触;
其中,使所述烷烃与所述固定催化剂床在600-650℃的温度下接触。
17.根据权利要求16所述的方法,其中,一个或多个流体流包括烃进料流。
18.根据权利要求16或权利要求17所述的方法,其中,所述烃进料流选自丙烷流、正丁烷流、异丁烷流、异戊烷流、或包含上述中的至少一种的组合。
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