TWI756323B - 乙苯脫氫用並聯反應器系統及方法 - Google Patents

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Abstract

一種多階段脫氫方法，其包括在第一階段中使包含烴和蒸汽之進料流與脫氫催化劑在脫氫條件下接觸以產生第一階段流出物，加熱該第一階段流出物及在第二階段中使該經加熱之第一階段流出物與脫氫催化劑在脫氫條件下接觸以產生包含脫氫產物之第二階段流出物，其中該第一階段包括並聯佈置之第一反應器和第二反應器且其中該第二階段包括與該第一和第二反應器串聯連接之第三反應器。也提供用於進行脫氫之多階段脫氫系統。

Description

乙苯脫氫用並聯反應器系統及方法 [相關申請案之交叉引用]
本申請案按照35 U.S.C.§119(e)要求在2016年12月20日提出且標題為“用於乙苯脫氫的並聯反應器系統(Parallel Reactor System for Ethylbenzene Dehydrogenation)”之美國臨時專利申請案的優先權第62/436,653號，其揭示內容係藉由引用將其整體併入本申請案。
[關於聯邦贊助之研究發展的陳述]
無可適用的。
[微縮膠片附件之引用]
無可適用的。
經揭示之系統和方法係關於脫氫反應，例如乙苯脫氫成苯乙烯單體。更特別地，該經揭示之系統和方法係關於多階段脫氫。還更特別地，該經揭示之系統和方 法係關於包含第一階段及與第一階段串聯之第二階段之多階段脫氫，該第一階段包含並聯佈置之二個脫氫反應器，且第二階段包含第三脫氫反應器。
苯乙烯為重要聚合物產物諸如聚苯乙烯、丙烯腈丁二烯苯乙烯、苯乙烯丁二烯橡膠、及其他物質的原料，每年大量地消耗，是代表性的通用單體產物之一。傳統的苯乙烯製造工廠利用一種包含二或三個串聯連接之絕熱反應器連同很多爐和熱交換器的反應系統。苯乙烯可藉由在過熱之水蒸氣(亦即蒸汽)的存在下，在反應器中之脫氫催化劑床上將乙苯脫氫而製備。鑒於苯乙烯產製之商業重要性，一直需要用於進行脫氫反應(諸如將乙苯脫氫以製造苯乙烯)之經改良的系統和方法。所欲地，如在此將更詳細描述地，此種經改良之系統和方法可能降低反應器內之壓力、提高選擇率、所欲的轉化率、及/或降低每磅所欲脫氫產物所需之能量輸入。
本文揭示的是一種多階段脫氫方法，其包含：在第一階段中使包含烴和蒸汽之進料流與脫氫催化劑在脫氫條件下接觸以產生第一階段流出物；加熱該第一階段流出物；及在第二階段中使該經加熱之第一階段流出物與脫氫催化劑在脫氫條件下接觸以產生包含脫氫產物之第二階段流出物，其中該第一階段包括並聯佈置之第一反應器和第二反應器，且其中該第二階段包括與該第一和第二反應器串聯連接之第三反應器。在具體例中，在該第一階段中接觸該進料流包含：使該進料流之第一部分與該脫氫催化劑在該第一反應器中接觸以產生第一反應器流出物；及使該進料流之第二部分與該脫氫催化劑在該第二反應器中接觸以產生第二反應器流出物。在具體例中，該方法進一步包含在加熱步驟之前組合該第一反應器流出物和該第二反應器流出物以形成該第一階段流出物。在具體例中，該方法進一步包含熱交換該進料流與該第二階段流出物，從而濃縮該第二階段流出物之一部分；在該熱交換步驟之後壓縮該第二階段流出物；及將該脫氫產物從該第二階段流出物分離出。在具體例中，該多階段脫氫方法之總壓力差(differential pressure)低於其中該第一反應器、該第二反應器和該第三反應器被串聯連接之其他類似方法之總壓力差，其中該總壓力差是在該第一反應器之入口與該第三反應器之出口間測量。在具體例中，該多階段脫氫方法之整體選擇率大於其中該第一反應器、該第二反應器和該第三反應器被串聯連接之其他類似方法之整體選擇率，其中該整體選擇率被定義為：[在該第一反應器、該第二反應器和該第三反應器中製造之所欲產物(例如脫氫產物)的莫耳數]/[在該第一反應器、該第二反應器和該第三反應器中所轉化之脫氫進料物質(例如烴)的總莫耳數]。在具體例中，該多階段脫氫方法之總能量輸入低於其中該第一反應器、該第二反應器和該第三反應器被串聯連接之其他類似方法之總能量輸入。在具體例中，該烴是乙苯，且該脫氫產物包含苯乙烯。在具體例中，該第一反應器、該第二反應器、和該第三反應器各是絕熱反應器。在具體例中，加熱該第一階段流出物係使用熱交換器。 　　[0007] 並且，本文所揭示的是一種多階段脫氫系統，其包含：包含烴和蒸汽之進料流；具有並聯佈置之第一反應器和第二反應器之第一階段，其中該第一反應器含有脫氫催化劑且具有接收該進料流之一部分的第一反應器入口，其中該第二反應器含有脫氫催化劑且具有接收該進料流之其餘部分的第二反應器入口，且其中該第一階段有效於藉由使該烴與該脫氫催化劑在該第一和第二反應器中於脫氫條件下接觸以將該烴之至少一部分轉化成脫氫產物；階段間加熱器，其與該第一反應器之第一反應器出口流體連接且接收第一反應流出物並與該第二反應器之第二反應器出口流體連接且接收第二反應器流出物；具有第三反應器之第二階段，其中該第三反應器含有脫氫催化劑且具有與該加熱器流體連通之第三反應器入口，且其中該第二階段有效於藉由使該未反應之烴與該脫氫催化劑在該第三反應器中於脫氫條件下接觸以將從該階段間加熱器接收之未反應之烴轉化成該脫氫產物而提供包含來自第三反應器之流出物之第二階段流出物。在具體例中，組合該第一反應器流出物與該第二反應器流出物以形成進料至該階段間加熱器之第一階段流出物。在具體例中，該階段間加熱器是使用蒸汽作為加熱用流體之熱交換器。在具體例中，該系統進一步包含：在該第二階段流出物與該進料流之間交換第一熱的第一熱交換器；及在該第二階段流出物與該進料流之間交換第二熱的第二熱交換器。在具體例中，該系統進一步包含在該第一熱交換器和該第二熱交換器之下游且經配置以壓縮該第二階段流出物的壓縮機；及在該壓縮機之下游且經配置以將脫氫產物從該第二階段流出物分離出的分離系統。在具體例中，該多階段脫氫系統之總壓力差低於其中該第一反應、該第二反應器和該第三反應器被串聯連接之其他類似系統之總壓力差，其中該總壓力差是在該第一反應器之入口與該第三反應器之出口間測量。在具體例中，該多階段脫氫系統之整體選擇率大於其中該第一反應器、該第二反應器和該第三反應器被串聯連接之其他類似系統之整體選擇率，其中該整體選擇率被定義為：[在該第一反應器、該第二反應器和該第三反應器中製造之所欲產物(例如脫氫產物)的莫耳數]/[在該第一反應器、該第二反應器和該第三反應器中所轉化之脫氫進料物質(例如烴)的總莫耳數]。在具體例中，該多階段脫氫系統之總能量輸入低於其中該第一反應器、該第二反應器和該第三反應器被串聯連接之其他類似系統之總能量輸入。在具體例中，該烴是乙苯，且該脫氫產物包含苯乙烯。在具體例中，該第一反應器、該第二反應器、和該第三反應器各是絕熱反應器。 　　[0008] 並且，本文所揭示的是一種多階段脫氫方法，其包含：組合蒸汽與乙苯以形成進料流；加熱該進料流以產生經加熱之進料流；將該經加熱之進料流分成第一部分和第二部分；將該進料流之該第一部分進料至含脫氫催化劑之第一反應器，其中將乙苯轉化成苯乙烯；將該進料流之該第二部分進料至含脫氫催化劑之第二反應器，其中將乙苯轉化成苯乙烯；從該第一反應器回收包含未反應之乙苯和苯乙烯的第一流出物；從該第二反應器回收包含未反應之乙苯和苯乙烯的第二流出物；將該第一流出物與該第二流出物組合成經組合之流出物；加熱該經組合之流出物以產生經加熱且組合之流出物；將該經加熱且組合之流出物進料至含脫氫催化劑之第三反應器，其中在該經加熱且組合之流出物中存在之未反應之乙苯的至少一部分被轉化成苯乙烯；及從該第三反應器回收包含未反應之乙苯和苯乙烯之第三流出物。
[0013] 傳統脫氫(例如乙苯之脫氫)方法通常涉及蒸汽稀釋、減壓操作、及絕熱之反應器。對於吸熱反應，再加熱器位於該等絕熱反應器之間。該脫氫反應可能偏好在低壓下，所以該反應器一般藉由裝設壓縮機(例如真空壓縮機)在該流出物管線上以在減壓下(例如真空條件下)操作。傳統三床型反應器系統被串聯佈置且對提高工廠生產力是普遍的改造選項。例如，乙苯之脫氫是吸熱的，且涉及蒸汽稀釋及串聯的絕熱反應器，而再加熱器位於該等反應器之間。 　　[0014] 如上文中註明的，傳統脫氫利用三個串聯佈置之脫氫反應器。令人意外地發現：並聯佈置多階段脫氫應用之前兩個反應器，且隨後組合其等之產物流以進料至共同之第三反應器可能降低整體的反應器壓力、減低能量需求、及／或提高產物選擇率，同時維持所欲的轉化率。雖然有時在下文中描述關於乙苯之脫氫以製造苯乙烯單體，本技術領域中具有通常知識者將明瞭：本文所揭示之系統和方法可能適合多種脫氫反應。 　　[0015] 在開始時應了解：雖然一或多個態樣之說明性實施係在以下說明，該經揭示之組合件(assembly)、系統、及方法可使用任何數量之技術實施，不管現今已知的或尚未存在的技術。該揭示內容應該決不限於以下說明之該說明性實施、圖、及技術，但可在所附之申請專利範圍之範圍與其等效型之全範圍內被改良。雖然揭示多種元件之尺寸值，該圖可能非依比例繪製。 　　[0016] 本文揭示的是一種多階段脫氫之系統和方法。該系統和方法利用三個反應器，其前兩個反應器係並聯佈置且串聯地進料至共同的第三反應器中，如下文更詳細描述的。如上文註明的，該前兩個反應器之此種並聯佈置可能降低整體反應器壓力、減低能量需求、及／或提高選擇率。 　　[0017] 本文揭示的是一種多階段脫氫系統。該系統包含第一階段，其包含並聯佈置之第一脫氫反應器和第二脫氫反應器；與該第一階段串聯佈置且包含第三脫氫反應器之第二階段；及階段間加熱器，其與該第一脫氫反應器和該第二脫氫反應器之各自的出口流體連接且經配置以提高來自等出口之反應器流出物的溫度且將經提高溫度之反應器流出物導入該第三脫氫反應器中。該系統可進一步包含除了該階段間加熱器以外的一或多個加熱器，一或多個熱交換器、一或多個分流器或混合器、及各種的下游處理設備諸如壓縮機和經配置以將該多階段脫氫產物由提取自該第三反應器之反應器流出物分離出的分離器。例如，在諸如下文參考圖1所描述之具體例中，根據此揭示內容之多階段脫氫系統可包含經配置以在第二階段流出物與該進料流之間交換第一熱的第一熱交換器，且可進一步包含經配置以在該第二階段流出物與該進料流之間交換第二熱之第二熱交換器。在一些具體例中，根據此揭示內容之多階段系統進一步包含位於該第三反應器，該第一熱交換器及／或該第二熱交換器之下游且經配置以壓縮第二階段流出物的壓縮機，且在具體例中也可包含位於該壓縮機下游且經配置以將脫氫產物從該第二階段流出物分離出的分離系統。在上文所提及之此揭示內容的系統的各組件現在將參考圖1之具體例更詳細描述。 　　[0018] 圖1是根據此揭示內容之具體例的多階段脫氫系統I的方法流程圖。多階段脫氫系統I包含串聯之第一和第二反應器階段，每一階段係藉由在脫氫條件下使烴與脫氫催化劑接觸而將在包含該烴和蒸汽之進料流中之烴的至少一部分有效轉化成脫氫產物。多階段脫氫系統I之第一反應器階段包含並聯佈置之第一脫氫反應器65A和第二脫氫反應器65B，且多階段脫氫系統I之該第二反應器階段包含第三脫氫反應器65C。多階段脫氫系統I進一步包含第一加熱器15A、第二加熱器15B、第三加熱器15C、第四加熱器15D、階段間加熱器15E(在本文也稱為“第五加熱器15E”)、分流器55A、混合器55B、第一熱交換器25A、及第二熱交換器25B。多階段脫氫系統I之各組件將分別在以下更詳細描述。 　　[0019] 第一加熱器15A係經配置以藉由組合經由烴進料入口管線10導入其中的烴進料與經由蒸發蒸汽進料入口管線5導入其中之蒸發蒸汽以在第一加熱器流出物管線20中製造第一加熱器流出物。第一加熱器15A係可操作地將該經導入其中的烴進料蒸發，且因此在本文有時也被稱為‘蒸發器蒸汽混合單元15A’。第一加熱器15A經由第一加熱器流出物管線20與第一熱交換器25A流體連接。第一熱交換器25A係經配置以在第一加熱器流出物管線20中之該第一加熱器流出物與在第二加熱器流出物管線95中之該第二加熱器流出物之間交換熱。因為第一熱交換器25A係可操作地將經由第一加熱器流出物管線20導入其中之烴蒸發，第一熱交換器25A在本文有時稱為‘反應器進料蒸發器25A’。第一熱交換器流出物管線96係經配置以從第一熱交換器25A移除包含脫氫產物之流出物，且第一熱交換器流出物管線30係經配置以從第一熱交換器25A移除包含反應器進料之流出物。 　　[0020] 第一熱交換器25A係經由第一熱交換器流出物管線30與第二熱交換器25B流體連接，且經配置以在第一熱交換器流出物管線30中之包含反應器進料之該第一熱交換器流出物與經由第三反應器流出物管線85從該第三脫氫反應器65C提取之該第三反應器流出物之間交換熱。第二熱交換器流出物管線90係經配置以從第二熱交換器25B移除包含脫氫產物之流出物，且第二熱交換器流出物管線35係經配置以從第二熱交換器25B移除包含反應器進料之流出物。因為第二熱交換器25B係經配置以傳遞來自以下者之熱：經由第三反應器流出物管線85從第三脫氫反應器65C所提取之第三脫氫之流出物及在第一熱交換器流出物管線30中之包含反應器進料的第一熱交換器流出物，故第二熱交換器25B在本文也稱為‘反應器進料／流出物交換器25B’。第二加熱器15B可經定位以接收且加熱經由第二熱交換器流出物管線90導入其中之包含脫氫產物的第二熱交換器流出物，且提供經由第二加熱器流出物管線95從該第二加熱器15B提取之第二加熱器流出物。因為第二加熱器15B可操作地產生高壓(HP)蒸汽，第二加熱器15B在本文可被稱為‘HP蒸汽產生器15B’。 　　[0021] 第三加熱器15C係經配置以從經由稀釋用蒸汽進料管線40導入之稀釋用蒸汽製造第三加熱器流出物。因為第三加熱器15C可操作地使經由稀釋用蒸汽進料管線40導入其中之稀釋用蒸汽過熱，第三加熱器15C在本文可被稱為‘第一蒸汽過熱器15C’。第三加熱器15C係經由第三加熱器流出物管線45與第四加熱器15D流體連接。第四加熱器15D係經配置以從經由第三加熱器流出物管線45導入其中之稀釋用蒸汽和經由第二熱交換器流出物管線35導入其中之烴進料製造第四加熱器流出物。因為第四加熱器15D提供稀釋用蒸汽混合(亦即管線35與管線45之內容物被組合且經由流出物管線50排放)，第四加熱器15D在本文可被稱為‘稀釋用蒸汽混合單元15D’。第四加熱器流出物管線50(在本文也稱為‘第一階段進料管線50’)將第四加熱器15D與分流器55A流體連接，且經配置以將第一階段反應器進料從加熱器15D提出且導入其中物導入分流器55A。 　　[0022] 分流器55A係經配置以將經由第四加熱器流出物流管線50導入其中之該第一階段反應器進料分流以供導入並聯之脫氫反應器65A和65B。分流器55A係經由第一脫氫反應器進料管線60A與第一脫氫反應器65A流體連接，並經由第二脫氫反應器進料管線60B與第二脫氫反應器65B流體連接。 　　[0023] 第一脫氫反應器65A含有脫氫催化劑，且包含第一反應器入口，其經由第一脫氫反應器進料管線60A接收在第一階段進料管線50中之包含烴和蒸汽之第一階段進料的一部分；第二脫氫反應器65B也含有脫氫催化劑，且包含第二反應器入口，其經由第二脫氫反應器進料管線60B接收在第一階段進料管線50中之包含烴和蒸汽之第一階段進料的其餘部分。 　　[0024] 第一脫氫反應器65A係經由第一反應器出口與混合器55B流體連接；第二脫氫反應器65B係經由第二反應器出口與混合器55B流體連接。混合器55B係經配置以組合經由第一反應器流出物管線70A從第一脫氫反應器65A提取之該第一脫氫反應器流出物與經由第二反應器流出物管線70B從第二脫氫反應器65B提取之第二脫氫反應器流出物，以提供經組合之第一階段反應器流出物。混合器55B係經由經組合之第一階段流出物管線75與第五加熱器15E(在本文也被稱為‘階段間加熱器15E’或‘第三反應器再加熱器15E’)流體連接。第五加熱器15E係經配置以在該第一階段流出物導入包含第三脫氫反應器65C之第二階段之前提高經由第一階段流出物管線75導入其中之第一階段流出物的溫度。第三反應器進料管線80(在本文也被稱為‘第二階段進料管線80’)使第五加熱器15E與第三脫氫反應器65C流體連接。 　　[0025] 如上文註明的，包含脫氫產物之第三反應器流出物管線85使第三脫氫反應器65C與第二熱交換器25B流體連接。並且如上文註明的(且也在圖1中指明的)，多階段脫氫系統I可進一步包含如此技藝之一般技術人員已知的下游處理設備。藉由非限制性實例，根據本揭示內容之多階段脫氫系統可進一步包含經配置以將該第三反應器流出物導入其中(例如經由第一熱交換器流出物管線96)之壓縮機，及經設計以將該脫氫產物與水和該反應之各種副產物分離的分離單元。 　　[0026] 根據此揭示內容之另一具體例的多階段脫氫系統II係在圖2之方法流程圖中說明。在此具體例中，稀釋用蒸汽進料管線40’係經配置以將稀釋用蒸汽進料導入第三加熱器15C’(在本文也稱為‘第一蒸汽過熱器15C”)，其在此具體例中係經由第三加熱器流出物管線45’與第三熱交換器25C’流體連接。管線41’可經由第三加熱器15C和第三加熱器流出物管線45將第三熱交換器25C’與稀釋用蒸汽混合單元15D流體連接。第三加熱器15C將在與該烴流混合以進入第一組反應器之前提供另外的再加熱。在此具體例中，該階段間加熱器包含熱交換器25C’。此具體例相對在下文進一步描述之圖3的常見具體例，可以比圖1之具體例還更具能量優點，因為該經強化之熱回收和稍微低之總能量輸入。 　　[0027] 脫氫反應器65A、65B、和65C可以是本技術領域中具有通常知識者已知的任何脫氫反應器。在具體例中，脫氫反應器65A、65B、和65C是絕熱反應器。脫氫反應器65A、65B、和65C內含適合將該烴進料中之烴催化脫氫成脫氫產物的催化劑。在具體例中，該脫氫催化劑是可操作地將烴進料中之乙苯脫氫以製造包含苯乙烯之脫氫產物的催化劑。本技術領域中具有通常知識者基於給定之反應器條件將發現適合之脫氫催化劑的選擇是明顯的。在具體例中，該脫氫催化劑包含氧化鐵(III)，其係藉由氧化鉀或碳酸鉀、稀土氧化物及／或其他無機效能之促進劑所促進。在具體例中，該脫氫催化劑包含適合在蒸汽稀釋、低壓及高溫下操作以克服平衡限制和吸熱反應的雜相催化劑系統。 　　[0028] 加熱器15A、15B、15C、15C’、15D、及15E可以是本技術領域中具有通常知識者已知的任何加熱器。在具體例中，加熱器15A、15B、15C、15C’、15D、及15E之一或多者係選自火筒式加熱器(fired tube heaters)或爐。在具體例中，加熱器15A、15B、15C、15C’、15D、及15E之一或多者係選自熱交換器。在具體例中，加熱器15A、15B、15C、15C’、15D、及15E之一或多者係選自使用蒸汽作為加熱用流體之熱交換器。在具體例中，第二加熱器15B是HP蒸汽產生器。在具體例中，第三加熱器15C、第三加熱器15C’、或二者是蒸汽過熱器。在具體例中，階段間加熱器15E包含標準爐式再加熱器。在具體例中，階段間加熱器15E包含熱交換器。 　　[0029] 熱交換器25A、25B及25C’可以是本技術領域中具有通常知識者已知之適合在製程流與熱交換流體之間交換熱之任何熱交換器。在具體例中，該熱交換流體包含蒸汽。在具體例中，該熱交換流體包含另一製程流(例如在第三反應器流出物管線85中之第三反應器流出物、在第二熱交換器流出物管線90中之第二熱交換器流出物、或在第二加熱器流出物管線95中之第二加熱器流出物)。在具體例中，熱交換器25A、25B、及／或25C’係選自殼管型熱交換器。 　　[0030] 藉由比較，根據先前技藝之傳統脫氫系統III係在圖3中說明，且將在下文之實例中參考以供比較。在圖3中之編號通常對應於圖1和2之編號，除了如下文註明的(尤其是關於第五加熱器115E)，在圖3的組件編號加上100，例如在圖3中之組件105對應於圖1和2中之組件5。 　　[0031] 在傳統之脫氫系統III中，第一脫氫反應器165A、第二脫氫反應器165B、及第三脫氫反應器165係串聯連接。在此配置中，在第四加熱器流出物管線150中之第四加熱器流出物不導入分流器中，而是全部導入第一脫氫反應器165A中。該第一脫氫反應器流出物係經由第一反應器流出物管線170A，再經由第三熱交換器125C和第三熱交換器流出物管線127導入該第二脫氫反應器165B中。第三熱交換器125C係經配置以在第一反應器流出物管線170A中之第一反應器流出物與在該第五加熱器蒸汽流出物管線129中之第五加熱器流出物中的蒸汽之間交換熱。因為第三熱交換器125C係在第二脫氫反應器165B之前用來再加熱反應物，第三熱交換器125C在本文可被稱為`反應器1／反應器2之再加熱器125C’。該第二脫氫反應器流出物係經由第二反應器流出物管線170B，再經由第四熱交換器125D和第三反應器進料管線180導入第三脫氫反應器165C。因為第四熱交換器125D可操作地將經加熱之進料提供給第三脫氫反應器165C，第四熱交換器125D在本文也被稱為‘反應器2／反應器3之再加熱器125D’。 　　[0032] 稀釋用蒸汽進料入口管線140’係經配置以將稀釋用蒸汽導入經配置以加熱該稀釋用蒸汽之第三加熱器115C’。因為第三加熱器115C’可操作地使導入其中之該稀釋用蒸汽過熱，第三加熱器115C’在本文可被稱為‘第一蒸汽過熱器115C’’。第三加熱器流出物管線145’將第三加熱器115C’與第四熱交換器125D流體連接，該第四熱交換器125D係經配置以將熱從在第三加熱器流出物管線145’中的蒸汽傳至該經由第二反應器流出物管線170B導入第四熱交換器125D之第二反應器流出物，因此加熱該經由第三反應器進料管線180導入第三脫氫反應器165C的第二反應器流出物，且經由第四熱交換器蒸汽流出物管線128提供由第四熱交換器125D所提取之經冷卻蒸汽。第四熱交換器蒸汽流出物管線128將第四熱交換器125D與第五加熱器115E(其在此傳統情況下並非階段間加熱器)流體連接，該第五加熱器115E係經配置以加熱該導入其中之經冷卻蒸汽。因為第五加熱器115E可操作地提供經過熱蒸汽，第五加熱器115E在本文可被稱為‘第二蒸汽過熱器115E’。第五加熱器流出物管線129將第五加熱器115E與第三熱交換器125C流體連接，該第三熱交換器125C如以上註明的，係經配置以在第一反應器流出物管線170A中之第一反應器流出物與在第五加熱器蒸汽流出物管線129中之第五加熱器流出物之蒸汽之間交換熱。第三熱交換器蒸汽流出物管線126將第三熱交換器125C與第六加熱器115F流體連接，該第六加熱器115F係經配置以在組合在第四加熱器155D中之蒸汽與在第二熱交換器流出物管線135中之包含反應器進料的第二熱交換器流出物之前，加熱經由第三熱交換器蒸汽流出物管線126導入其中之該經冷卻蒸汽。因為第六加熱器115F可操作地使導入其中之蒸汽過熱，第六加熱器115F在本文可被稱為‘第三蒸汽過熱器115F’。 　　[0033] 圖3之組件105(蒸發蒸汽進料入口管線)、110(烴進料入口管線)、115A(‘第一加熱器’或‘蒸發器蒸汽混合單元’)、115B(‘第二加熱器’或‘HP蒸汽產生器’)、120(第一加熱器流出物管線)、125A(‘第一熱交換器’或‘反應器進料蒸發器’)、125B(‘第二熱交換器’或‘反應器進料／流出物交換器’)、130(包含反應器進料之第一熱交換器流出物管線)、190(包含脫氫產物之第二熱交換器流出物管線)、195(包含脫氫產物之第二加熱器流出物管線)、及196(包含脫氫產物之第一熱交換器流出物管線)係如參考圖1和2之組件5、10、15A、15B、20、25A、25B、30、90、95、及96所描述的。 　　[0034] 在本文也揭示的是一種多階段脫氫之方法。該多階段方法包含在第一階段中使包含烴和蒸汽之進料流與脫氫催化劑在脫氫條件下接觸以產生第一階段流出物；加熱該第一階段流出物；及在第二階段中使該經加熱之第一階段流出物與脫氫催化劑在脫氫條件下接觸以產生包含脫氫產物之第二階段流出物，其中該第一階段包括並聯佈置之第一反應器和第二反應器，且其中該第二階段包括與該第一和第二反應器串聯連接之第三反應器。在具體例中，該烴是乙基苯，且該脫氫產物包含苯乙烯。在具體例中，該第一反應器、該第二反應器、及該第三反應器各自被絕熱操作。 　　[0035] 根據本揭示內容之具體例的多階段方法現在將參照圖1更詳細說明。 　　[0036] 在蒸發蒸汽進料入口管線5中之蒸發蒸汽進料和在烴進料入口管線10中之烴進料係在第一加熱器15A中被組合，其中該烴被蒸發以提供經由第一加熱器流出物管線20而從第一加熱器20提取之包含經蒸發烴進料的第一加熱器流出物。經由通過第一熱交換器25A和第二熱交換器25B，熱係在該經蒸發烴進料與在第三反應器流出物管線85中之第三反應器流出物(亦即該產物流)之間交換。在第一熱交換器25A中，熱係於在第一加熱器流出物管線20中之該經蒸發烴進料與在第二加熱器流出物管線95中之包含脫氫產物的第二加熱器流出物之間交換。脫氫產物係經由第一熱交換器流出物管線96而從第一熱交換器25A提取，且包含反應器進料之第一熱交換器流出物係經由第一熱交換器流出物管線30而從第一熱交換器25A提取。經由第一熱交換器流出物管線30而從第一熱交換器25A提取之該烴進料的進一步熱交換係藉由下述提供：將該烴進料導入第二熱交換器25B及與經由第三反應器流出物管線85而從第三脫氫反應器65C提取之該產物流熱交換。脫氫產物係經由第二熱交換器流出物管線90而從第二熱交換器25B被提取，且經進一步熱交換之烴進料係經由第二熱交換器流出物管線35而從第二熱交換器25B被提取。在第二熱交換器流出物管線90中該反應產物(亦即該熱交換介質)之溫度可在經由第二加熱器流出物管線95導入第一熱交換器25A之前，經由通過第二加熱器15B來調整。 　　[0037] 使經由稀釋用蒸汽進料管線40導入之稀釋用蒸汽在第三加熱器15C中過熱，且經由第三加熱器流出物管線45而從第三加熱器15C提取之經過熱蒸汽係在第四加熱器15D中與在第二熱交換器流出物管線35中之該烴／蒸汽進料組合。包含烴和蒸汽之第一階段進料流係經由第四加熱器流出物管線50而從第四加熱器15D提取。 　　[0038] 分流器55A用來將該第一階段進料流分成經由第一脫氫反應器進料管線60A導入第一脫氫反應器65A之第一部分和經由第二脫氫反應器進料管線60B導入第二脫氫反應器65B之第二或其餘部分，該第二脫氫反應器65B係與第一脫氫反應器65A並聯操作。導入該第一和第二脫氫反應器各者中之該第一階段進料流之分率可視其容積而定。例如，在其中第一脫氫反應器65A和第二脫氫反應器65B之尺寸是不同的改造應用中，該分流比率可相應被調節。在具體例中，大約一半的該第一階段進料流被導入第一脫氫反應器65A，且大約一半的該第一階段進料流被導入第二脫氫反應器65B。在具體例中，第一脫氫反應器65A及第二脫氫反應器65B具有大約相等之容積。 　　[0039] 如以上註明的，第一和第二脫氫反應器65A和65B中含有適合在蒸汽存在下催化在該第一階段進料流中之烴的脫氫以產製脫氫產物的脫氫催化劑。脫氫產物和未反應之烴係分別經由第一反應器流出物管線70A和第二反應器流出物管線70B而從第一脫氫反應器65A和第二脫氫反應器65B提取。第一脫氫反應器65A和第二脫氫反應器65B之產物流係在混合器55B中組合，以提供經由階段間或第五加熱器進料管線75而從混合器55B提取之經組合的第一階段流出物。 　　[0040] 該經組合之第一階段流出物係經由階段間或第五加熱器進料管線75導入階段間或第五加熱器15E，該加熱器用以將該第一階段流出物加熱至適合第三脫氫反應器65C操作之溫度，因此提供經由第三反應器或第二階段進料管線80而從階段間加熱器15E提取之第三反應器進料(在本文也稱為第二階段反應器進料)。雖然在圖1中指明為加熱器，階段間加熱器15E可在使用圖2之具體例中顯示且在下文進一步討論之熱交換器下，利用任何標準之再加熱技術操作。在具體例中，該經組合之第一階段流出物係經由熱交換在階段間或第五加熱器15E中被加熱。 　　[0041] 如上文註明的，第三脫氫反應器65C中含有適合在如經由第二階段進料管線80導入其中之蒸汽存在下催化在該第二階段進料中未反應之烴的脫氫的脫氫催化劑。包含脫氫產物和任何殘餘之未反應烴的第二階段流出物係經由第三反應器流出物管線85而從第三脫氫反應器65C提取。如以上註明的，從第三脫氫反應器65C提取之第二階段流出物可被壓縮且歷經產物分離以將該脫氫產物由水和任何反應副產物分離。在具體例中，如上文註明的，該第二階段流出物可歷經與該烴／蒸發蒸汽進料熱交換，因此在其壓縮及／或由其分離產物之前將該第二階段流出物之至少一部分濃縮。例如，如先前討論的，在第二熱交換器25B中，可在第三反應器流出物管線85中之該第二階段流出物與在第一熱交換器流出物管線30中之烴／蒸汽進料之間交換熱，且在第一熱交換器25A中，可在第二熱交換器流出物管線90中之該第二熱交換器流出物與在第一加熱器流出物管線20中之烴／蒸汽進料之間進一步交換熱。在第二熱交換器流出物管線90中之第二熱交換器流出物的溫度可在經由第二加熱器流出物管線95導入到第一熱交換器25A之前經由通過第二加熱器15B得以調節。 　　[0042] 根據本揭示內容之脫氫方法的另一具體例現在將參照圖2來描述。在此具體例中，稀釋用進料係經由稀釋用蒸汽進料管線40’導入第三加熱器15C’，且經合適加熱之蒸汽係經由第三加熱器流出物管線45’導入第三熱交換器25C’，其經配置以在經由第二階段進料管線80將該經組合之第一階段流出物導入第三脫氫反應器65C之前加熱在經組合之第一階段流出物管線75中的經組合的第一階段流出物。經由管線41’而從第三熱交換器25C’提取之經熱交換的稀釋用蒸汽可經由第三加熱器15C和第三加熱器流出物管線45而在第四加熱器15D中與在第二熱交換器流出物管線35中的烴／蒸汽進料組合。 　　[0043] 為供比較，傳統脫氫方法現在將參考圖3來簡明地描述。如以上註明的，傳統脫氫方法利用串聯而非並聯的脫氫反應器。在導入第四加熱器或‘稀釋用蒸汽混合單元’115D之前，烴／蒸汽進料之製備包含在第一加熱器115A中組合在蒸發蒸汽進料入口管線105中之蒸發蒸汽進料與在烴進料入口管線110中之烴進料，其中該烴被蒸發以提供經由第一加熱器流出物管線120而從第一加熱器115A提取之包含經蒸發之烴進料的第一加熱器流出物。經由通過第一熱交換器125A和第二熱交換器125B，在該經蒸發之烴進料與在第三反應器流出物管線185中之第三反應器流出物(亦即產物流)之間交換熱。在第一熱交換器125A中，在第一加熱器流出物管線120中之經蒸發的烴進料與在第二加熱器流出物管線195中之第二加熱器流出物之間交換熱。反應產物係經由第一熱交換器流出物管線196而從第一熱交換器125A提取，且該經熱交換之烴進料係經由第一熱交換器流出物管線130而從第一熱交換器125A提取。經由第一熱交換器流出物管線130而從第一熱交換器125A提取之該烴進料係藉由以下進一步提供熱交換：將其導入第二熱交換器125B，及與經由第三反應器流出物管線185而從第三脫氫反應器165C提取之產物流熱交換。反應產物係經由第二熱交換器流出物管線190而從第二熱交換器125B提取，且經進一步熱交換之烴進料係經由第二熱交換器流出物管線135而從第二熱交換器125B提取。在第二熱交換器流出物管線190中之反應產物(亦即該熱交換介質)的溫度可在經由第二加熱器流出物管線195導入第一熱交換器125A之前，經由通過第二加熱器115B得以調節。 　　[0044] 包含稀釋用蒸汽之第六加熱器流出物和經熱交換之烴／蒸汽進料係分別經由第六加熱器流出物管線116及第二熱交換器流出物管線135導入第四加熱器115D。反應器進料係經由第四加熱器流出物管線150導入第一脫氫反應器165A。經由第一反應器流出物管線170A而從第一脫氫反應器165A提取之該反應器的脫氫產物係在第三熱交換器125C中經由與在第五加熱器蒸汽流出物管線129中之蒸汽熱交換而被加熱。該經熱交換之蒸汽係經由第三熱交換器蒸汽流出物管線126而從第三熱交換器125C提取，且其溫度係在經由第六加熱器流出物管線116導入第四加熱器115D之前，經由通過第六加熱器115F來提升。經提升溫度之來自第一脫氫反應器165A之脫氫產物係經由第三熱交換器流出物管線127導入第二脫氫反應器165B以作為進料。 　　[0045] 經由第二反應器流出物管線170B而從第二脫氫反應器165B提取之該反應器的脫氫產物係在第四熱交換器125D中經由與在第三加熱器流出物管線145’中的蒸汽熱交換而被加熱。該經熱交換之蒸汽可經由第四熱交換器蒸汽流出物管線128而從第四熱交換器125D提取，且其在經由第五加熱器蒸汽流出物管線129導入第三熱交換器125C之前，經由通過第五加熱器115E提升溫度。來自脫氫反應器165B之經提高溫度的脫氫產物係經由第三反應器進料管線180導入第三脫氫反應器165C以作為進料。 　　[0046] 在圖3之傳統方法中，使在稀釋用蒸汽進料管線140’中之稀釋用蒸汽進料在第三加熱器115C’中過熱，且合適地被加熱。在該常見方法中，經由第三加熱器流出物管線145’而從第三加熱器115C’提取之經過熱蒸汽係在經由第三反應器進料管線180將其導入第三脫氫反應器165C之前被導入第四熱交換器125D，第四熱交換器係經配置以加熱在第二反應器流出物管線170B中的脫氫產物。如上文註明的，經由第四熱交換器蒸汽流出物管線128而從第四熱交換器125D提取之該經熱交換之稀釋用蒸汽的溫度可在與第一脫氫反應器165A之脫氫產物在第三熱交換器125C中熱交換之前，經由通過第五加熱器115E而提高。 　　[0047] 如上文註明的，在本文揭示之多階段脫氫系統，其利用含有二個在含有第三脫氫反應器之第二階段上游並聯操作之脫氫反應器的第一階段，該多階段脫氫系統可能降低反應器之總壓力、平均單位壓力優點、提高所欲之脫氫產物選擇率、所欲轉化率、及／或每磅脫氫產物較低之能量輸入。對脫氫方法諸如乙苯吸熱脫氫以製造苯乙烯，經改良之壓力條件(亦即壓力降低)改良選擇率。如在以下實例中看見的，利用包含二個並聯操作之脫氫反應器且與包含第三脫氫反應器之第二階段串連的第一階段明顯減低壓力差而可改良該產物選擇率。在具體例中，在本文揭示之多階段脫氫方法之總壓力差低於其中該第一反應器、該第二反應器和該第三反應器被串聯連接之傳統其他類似方法的總壓力差，其中該總壓力差是在該第一反應器之入口與該第三反應器之出口間測量。在具體例中，在本文揭示之多階段脫氫方法之整體選擇率大於其中該第一反應器、該第二反應器和該第三反應器被串聯連接之傳統其他類似方法的整體選擇率。該整體選擇率被定義為：[在該第一反應器、該第二反應器和該第三反應器中製造之所欲產物(脫氫產物)莫耳數]/[在該第一反應器、該第二反應器和該第三反應器中所轉化之脫氫進料物質(烴)的總莫耳數]。在具體例中，在本文所揭示之多階段脫氫方法之總能量輸入低於其中該第一反應器、該第二反應器和該第三反應器被串聯連接之傳統其他類似方法的總能量輸入。 　　[0048] 如由比較在本文所揭示之圖1的多階段脫氫系統與圖3之傳統脫氫系統所見的，第五加熱器115E、第六加熱器115F、第三熱交換器125C及第四熱交換器125D實質上以階段間加熱器15E取代，而可有助於提供上文註明之本文所揭示之多階段脫氫系統和方法的能量優點。 　　[0049] 在本文揭示之多階段脫氫系統和方法可在該第一階段之前二個反應器中較高轉化率地(相對其中該前二個脫氫反應器係串聯排列之傳統脫氫系統的該前二個脫氫反應器)運作，且在導入該第二階段之該第三反應器之前進一步再加熱可能是所欲的。進一步地，該多階段系統和方法可特別適合其中利用超低蒸汽對油(例如約5.5-6之STO)和低壓力的改進操作。 [實施例] 實例 1 ：傳統反應器系統與在本文所揭示之並聯反應器系統的比較 [0050] 利用Aspen Plus模擬軟體以構成且比較如圖1中顯示之在本文所揭示之並聯反應器系統與如圖3中顯示之傳統串聯反應器系統。使用0.37/h之乙苯、7莫耳蒸汽對油(STO是蒸汽對烴(例如乙苯)之莫耳比率)、及6.5 psia之出口壓力之反應器模型進行比較。在這些條件下假設反應器有1.5 psia之壓力降。表1提供比較的基礎概要。 　　[0051]
Figure 02_image001
[0052] 該乙苯進料流之稍微提高的溫度是組合再循環流與新鮮乙苯的結果，該蒸發蒸汽是來自低壓集氣管(header)(25psig)，該稀釋用蒸汽在該中等壓力集氣管(150psig)開始且該三車型車庫係在用於該傳統方法之設計運作開始條件下操作。 　　[0053] 二方法被認為有以下反應： 乙苯è苯乙烯+氫 (1) 乙苯è苯+乙烯 (2) 乙苯+氫è甲苯+甲烷 (3) 　　[0054] 利用在表2中指明之轉化率和選擇率規格。 　　[0055]
Figure 106144118-A0304-0001
 [0056] 所研究之該傳統方法的製程流係在圖3中闡明；所研究之該並聯方法的製程流係在圖1中闡明。該傳統方法之熱負載結果在以下表3中提供，且該並聯方法之熱負載結果在以下表4中提供。 　　[0057]
Figure 02_image003
[0058]
Figure 02_image005
[0059] 該標準串聯模式之代表性實驗數據和該並聯模式之估計值係在表5中列表顯示。對於該標準之串聯模式和該並聯模式之三個脫氫反應器，顯示在該反應器流出物中之苯乙烯單體的百分比、該入口壓力、該出口壓力、該轉化百分比、及該選擇率百分比。 　　[0060]
Figure 02_image007
[0061] 如表3和4中指明的，傳統方法之淨能量稍微低於該並聯方法之淨能量。然而，這可歸因於所生成之高壓蒸汽。並聯方法實際上需要較少能量輸入／磅苯乙烯。另外，該方法能在如所說明之更低總壓力和更高選擇率下操作。並聯反應器方法因此證實對於模型之條件，其在能量輸入、平均單元壓力、總壓力差、及總選擇率方面的優點。 [另外的說明] 　　[0062] 以上揭示之特別具體例僅是說明性的，因為本揭示內容可以用對於受益於本文教示的技藝的技術人員顯然明瞭之不同但等效方式被改良並實施。進一步，除了如以下申請專利範圍中所說明者，無意限制在本文所顯示之構造或設計的細節。因此顯然的，以上揭示之特別的說明性具體例可被更改或改良且所有此等變化型被認為在本揭示內容之範圍和精神內。由組合、整合、及／或省略各具體例之特徵所得之替代具體例也在本揭示內容之範圍內。並且，在該多種具體例中經描述且說明為分開或不同的技術、系統、子系統、及方法可在不偏離本揭示內容之範圍下與其他系統、模組、技術、或方法組合或整合。所顯示或討論為互相直接偶合或聯通之其他項目可透過介面、裝置、或中間組件，不管是電性地、機械性地或以其他方式來直接偶合或聯通。改變、取代、及改替的其他實例可藉由本技術領域中具有通常知識者確定且可在不偏離在本文所揭示之精神和範圍下進行。雖然組成物和方法係以“具有”、“包含”、“含有”、或“包括”不同組件或步驟等較廣用詞來描述，該組成物和方法也能“基本上由該不同組件或步驟所組成”或“由不同組件或步驟所組成”。與申請專利範圍之任何要素相關之“隨意地”用詞的使用是需要的，或可選擇地，該要素是不需要的，二選項是在該申請專利範圍之範圍內。 　　[0063] 以上所揭示之數字和範圍可有一些變化。每當揭示帶有下限和上限之數字範圍時，特別揭示在該範圍內之任何數字和任何所包括之範圍。特別地，在此所揭示之(“從約a至約b”，或相等地“從大約a至b”，或“從大約a-b”)每一數值範圍要了解是列出在較廣數值範圍內所涵蓋之每一數值和範圍。並且，在該申請專利範圍中之用詞除非被專利權人所明確且清楚地定義，否則具有其簡單且尋常的意義。再者，如申請專利範圍中所用之不定冠詞“一”在此被定義以意指彼所介紹之元素之一者或多於一者。若在本說明書與一或多個專利或其他文件中使用一字或用詞上有任何衝突時，應採用與此說明書一致之定義。 　　[0064] 在此所揭示之具體例包括： 　　[0065] A：一種多階段脫氫方法，其包含：在第一階段中使包含烴和蒸汽之進料流與脫氫催化劑在脫氫條件下接觸以產生第一階段流出物；加熱該第一階段流出物；及在第二階段中使該經加熱之第一階段流出物與脫氫催化劑在脫氫條件下接觸以產生包含脫氫產物之第二階段流出物，其中該第一階段包括並聯佈置之第一反應器和第二反應器，且其中該第二階段包括與該第一和第二反應器串聯連接之第三反應器。 　　[0066] B：一種多階段脫氫系統，其包含：包含烴和蒸汽之進料流；具有並聯佈置之第一反應器和第二反應器之第一階段，其中該第一反應器含有脫氫催化劑且具有接收該進料流之一部分的第一反應器入口，其中該第二反應器含有脫氫催化劑且具有接收該進料流之其餘部分的第二反應器入口，且其中該第一階段有效於藉由使該烴與該脫氫催化劑在該第一和第二反應器中於脫氫條件下接觸以將該烴之至少一部分轉化成脫氫產物；階段間加熱器，其與該第一反應器之第一反應器出口流體連接且接收第一反應流出物並與該第二反應器之第二反應器出口流體連接且接收第二反應器流出物；具有第三反應器之第二階段，其中該第三反應器含有脫氫催化劑且具有與該階段間加熱器流體連通之第三反應器入口，且其中該第二階段有效於藉由使該未反應之烴與該脫氫催化劑在該第三反應器中於脫氫條件下接觸以將從該階段間加熱器接收之未反應之烴轉化成該脫氫產物而提供第二階段流出物。 　　[0067] C：一種多階段脫氫方法，其包含：組合蒸汽與乙苯以形成進料流；加熱該進料流以產生經加熱之進料流；將該經加熱之進料流分成第一部分和第二部分；將該進料流之該第一部分進料至含脫氫催化劑之第一反應器，其中將乙苯轉化成苯乙烯；將該進料流之該第二部分進料至含脫氫催化劑之第二反應器，其中將乙苯轉化成苯乙烯；從該第一反應器回收包含未反應之乙苯和苯乙烯的第一流出物；從該第二反應器回收包含未反應之乙苯和苯乙烯的第二流出物；將該第一流出物與該第二流出物組合成經組合流出物；加熱該經組合之流出物以產生經加熱且組合之流出物；將該經加熱且組合之流出物進料至含脫氫催化劑之第三反應器，其中在該經加熱且組合之流出物中存在之未反應之乙苯的至少一部分被轉化成苯乙烯；及從該第三反應器回收包含未反應之乙苯和苯乙烯之第三流出物。 　　[0068] 具體例A、B和C分別可具有以下之另外要素的一或多者：要素1：其中在該第一階段接觸該進料流包含：使該進料流之第一部分與該脫氫催化劑在該第一反應器中接觸以產生第一反應器流出物；及使該進料流之第二部分與該脫氫催化劑在該第二反應器中接觸以產生第二反應器流出物。要素2：進一步包含：在加熱步驟之前組合該第一反應器流出物和該第二反應器流出物以形成該第一階段流出物。要素3：進一步包含：熱交換該進料流與該第二階段流出物，從而濃縮該第二階段流出物之一部分；在該熱交換步驟之後壓縮該第二階段流出物；及將該脫氫產物從該第二階段流出物分離出。要素4：該多階段脫氫方法之總壓力差低於其中該第一反應器、該第二反應器和該第三反應器被串聯連接之其他類似方法之總壓力差，其中該總壓力差是在該第一反應器之入口與該第三反應器之出口間測量。要素5：其中該多階段脫氫方法之整體選擇率大於其中該第一反應器、該第二反應器和該第三反應器被串聯連接之其他類似方法之整體選擇率，其中該整體選擇率被定義為：[在該第一反應器、該第二反應器和該第三反應器中製造之脫氫產物莫耳數]/[在該第一反應器、該第二反應器和該第三反應器中所轉化之烴的總莫耳數]。要素6：其中該多階段脫氫方法之總能量輸入低於其中該第一反應器、該第二反應器和該第三反應器被串聯連接之其他類似方法之總能量輸入。要素7：其中該烴是乙苯，且其中該脫氫產物包含苯乙烯。要素8：其中該第一反應器、該第二反應器和該第三反應器各是絕熱反應器。要素9：其中加熱該第一階段流出物係使用熱交換器。要素10：其中組合該第一反應器流出物與該第二反應器流出物而形成進料至該階段間加熱器之第一階段流出物。要素11：其中該階段間加熱器是使用蒸汽作為加熱用流體之熱交換器。要素12：進一步包含：在該第二階段流出物與該進料流之間交換第一熱的第一熱交換器；及在該第二階段流出物和該進料流之間交換第二熱的第二熱交換器。要素13：進一步包含：在該第一熱交換器和該第二熱交換器之下游且經配置以壓縮該第二階段流出物的壓縮機；及在該壓縮機之下游且經配置以將脫氫產物從該第二階段流出物分離出的分離系統。要素14：其中該多階段脫氫系統之總壓力差低於其中該第一反應器、該第二反應器和該第三反應器被串聯連接之其他類似系統之總壓力差，其中該總壓力差是在該第一反應器之入口與該第三反應器之出口間測量。要素15：其中該多階段脫氫系統之整體選擇率大於其中該第一反應器、該第二反應器和該第三反應器被串聯連接之其他類似系統之整體選擇率，其中該整體選擇率被定義為：[在該第一反應器、該第二反應器和該第三反應器中製造之脫氫產物莫耳數]/[在該第一反應器、該第二反應器和該第三反應器中所轉化之烴的總莫耳數]。要素16：其中該多階段脫氫系統之總能量輸入低於其中該第一反應器、該第二反應器和該第三反應器被串聯連接之其他類似系統之總能量輸入。要素17：其中該烴是乙苯，且其中該脫氫產物包含苯乙烯。要素18：其中該第一反應器、該第二反應器和該第三反應器各是絕熱反應器。 　　[0069] 雖然已顯示且描述本發明之較佳具體例，其改良型可在不偏離本揭示內容之教導下藉由在此技藝中之技術人員進行。在此揭示之具體例僅是例示的，且無意做為限制。在此揭示之本發明的很多變化型和改良型是可能的且在本發明之範圍內。 　　[0070] 當以上揭示內容被完全明瞭時，很多其他之改良型、等效型、和替換型才對此技藝中之技術人員變為明顯。以下申請專利範圍則意圖被解釋成涵蓋所有此等改良型、等效型、及替換型，若適用時。因此，保護範圍不限於以上所列述之描述，而是僅限於以下申請專利範圍，該範圍包括該申請專利範圍之主題的所有等效型。個別且每一申請專利範圍被併入該說明書中作為本發明之具體例。因此，該申請專利範圍是進一步的說明且附加至本發明之詳細說明。在此引用之所有專利、專利申請案、及公告係藉由引用被併於此。
[0071]I‧‧‧多階段脫氫系統II‧‧‧多階段脫氫系統III‧‧‧多階段脫氫系統65A‧‧‧第一脫氫反應器、脫氫反應器165A‧‧‧第一脫氫反應器65B‧‧‧第二脫氫反應器、脫氫反應器165B‧‧‧第二脫氫反應器65C‧‧‧第三脫氫反應器、脫氫反應器165C‧‧‧第三脫氫反應器15A‧‧‧第一加熱器、蒸發器蒸汽混合單元、加熱器115A‧‧‧第一加熱器、蒸發器蒸汽混合單元15B‧‧‧第二加熱器、HP蒸汽產生器、加熱器115B‧‧‧第二加熱器、HP蒸汽產生器15C、15C’‧‧‧第三加熱器、第一蒸汽過熱器、加熱器115C’‧‧‧第三加熱器、第一蒸汽過熱器15D‧‧‧第四加熱器、加熱器、稀釋用蒸汽混合單元155D‧‧‧第四加熱器15E‧‧‧階段間加熱器、第五加熱器、第三反應器再加熱器、加熱器115E‧‧‧第五加熱器、第二蒸汽過熱器115F‧‧‧第六加熱器、第三蒸汽過熱器55A‧‧‧分流器55B‧‧‧混合器25A‧‧‧第一熱交換器、反應器進料蒸發器、熱交換器125A‧‧‧第一熱交換器、反應器進料蒸發器25B‧‧‧第二熱交換器、反應器進料/流出物交換器、熱交換器125B‧‧‧第二熱交換器、反應器進料/流出物交換器25C’‧‧‧第三熱交換器、熱交換器125C‧‧‧第三熱交換器125C’‧‧‧第三熱交換器、反應器1/反應器2之再加熱器125D‧‧‧第四熱交換器、反應器2/反應器3之再加熱器10、110‧‧‧烴進料入口管線5、105‧‧‧蒸發蒸汽進料入口管線20、120‧‧‧第一加熱器流出物管線95、195‧‧‧第二加熱器流出物管線45‧‧‧第三加熱器流出物管線、管線45’、145’‧‧‧第三加熱器流出物管線50‧‧‧第四加熱器流出物管線、流出物管線、第一階段進料管線150‧‧‧第四加熱器流出物管線129‧‧‧第五加熱器蒸汽流出物管線30、96‧‧‧第一熱交換器流出物管線196‧‧‧包含脫氫產物之第一熱交換器流出物管線130‧‧‧包含反應器進料之第一熱交換器流出物管線35、90、190‧‧‧第二熱交換器流出物管線、管線135‧‧‧第二熱交換器流出物管線126‧‧‧第三熱交換器蒸汽流出物管線127‧‧‧第三熱交換器流出物管線128‧‧‧第四熱交換器蒸汽流出物管線129‧‧‧第五加熱器蒸汽流出物管線70A、170A‧‧‧第一反應器流出物管線70B、170B‧‧‧第二反應器流出物管線85‧‧‧第三反應器流出物管線40、40’‧‧‧蒸汽進料管線140’‧‧‧蒸汽進料入口管線60A‧‧‧第一脫氫反應器進料管線60B‧‧‧第二脫氫反應器進料管線75‧‧‧第一階段流出物管線80‧‧‧第三反應器進料管線、第二階段進料管線180‧‧‧第三反應器進料管線41’‧‧‧管線
[0009] 詳細說明將參考以下簡單描述之圖，其中類似之參考數字代表類似零件。 　　[0010] 圖1是根據本揭示內容之一具體例的多階段脫氫系統的方法流程圖。 　　[0011] 圖2是根據本揭示內容之另一具體例的多階段脫氫系統的方法流程圖。 　　[0012] 圖3是先前技術之脫氫系統的方法流程圖。
5‧‧‧蒸發蒸汽進料入口管線
10‧‧‧烴進料入口管線
15A‧‧‧第一加熱器、蒸發器蒸汽混合單元、加熱器
15B‧‧‧第二加熱器、HP蒸汽產生器、加熱器
15C‧‧‧第三加熱器、第一蒸汽過熱器、加熱器
15D‧‧‧第四加熱器、加熱器、稀釋用蒸汽混合單元
15E‧‧‧階段間加熱器、第五加熱器、第三反應器再加熱器、加熱器
20‧‧‧第一加熱器流出物管線
25A‧‧‧第一熱交換器、反應器進料蒸發器、熱交換器
25B‧‧‧第二熱交換器、反應器進料/流出物交換器、熱交換器
30、96‧‧‧第一熱交換器流出物管線
35、90‧‧‧第二熱交換器流出物管線、管線
40‧‧‧蒸汽進料管線
45‧‧‧第三加熱器流出物管線、管線
50‧‧‧第四加熱器流出物管線、流出物管線、第一階段進料管線
55A‧‧‧分流器
55B‧‧‧混合器
60A‧‧‧第一脫氫反應器進料管線
60B‧‧‧第二脫氫反應器進料管線
65A‧‧‧第一脫氫反應器、脫氫反應器
65B‧‧‧第二脫氫反應器、脫氫反應器
65C‧‧‧第三脫氫反應器、脫氫反應器
70A‧‧‧第一反應器流出物管線
70B‧‧‧第二反應器流出物管線
75‧‧‧第一階段流出物管線
80‧‧‧第三反應器進料管線、第二階段進料管線
85‧‧‧第三反應器流出物管線
95‧‧‧第二加熱器流出物管線
I‧‧‧多階段脫氫系統

Claims (19)

  1. 一種多階段脫氫方法，其包含：在第一階段中使包含烴和蒸汽之進料流與脫氫催化劑在脫氫條件下接觸以產生第一階段流出物；加熱該第一階段流出物；及在第二階段中使該經加熱之第一階段流出物與脫氫催化劑在脫氫條件下接觸以產生包含脫氫產物之第二階段流出物，其中該第一階段包括並聯佈置之第一反應器和第二反應器，且其中該第二階段包括與該第一和第二反應器串聯連接之第三反應器，且其中該烴是乙苯，且其中該脫氫產物包含苯乙烯。
  2. 如申請專利範圍第1項之方法，其中在該第一階段接觸該進料流包含：使該進料流之第一部分與該脫氫催化劑在該第一反應器中接觸以產生第一反應器流出物；及使該進料流之第二部分與該脫氫催化劑在該第二反應器中接觸以產生第二反應器流出物。
  3. 如申請專利範圍第2項之方法，其進一步包含：在加熱步驟之前組合該第一反應器流出物和該第二反 應器流出物以形成該第一階段流出物。
  4. 如申請專利範圍第1項之方法，其進一步包含：熱交換該進料流與該第二階段流出物，從而濃縮該第二階段流出物之一部分；在該熱交換步驟之後壓縮該第二階段流出物；及將該脫氫產物從該第二階段流出物分離出。
  5. 如申請專利範圍第1項之方法，其中該多階段脫氫方法之總壓力差低於其中該第一反應器、該第二反應器和該第三反應器被串聯連接之其他類似方法之總壓力差，其中該總壓力差是在該第一反應器之入口與該第三反應器之出口間測量。
  6. 如申請專利範圍第1項之方法，其中該多階段脫氫方法之整體選擇率大於其中該第一反應器、該第二反應器和該第三反應器被串聯連接之其他類似方法之整體選擇率，其中該整體選擇率被定義為：[在該第一反應器、該第二反應器和該第三反應器中製造之脫氫產物莫耳數]/[在該第一反應器、該第二反應器和該第三反應器中所轉化之烴的總莫耳數]。
  7. 如申請專利範圍第1項之方法，其中該多階段脫氫方法之總能量輸入低於其中該第一反應器、該第二反應器和 該第三反應器被串聯連接之其他類似方法之總能量輸入。
  8. 如申請專利範圍第1項之方法，其中該第一反應器、該第二反應器和該第三反應器各是絕熱反應器。
  9. 如申請專利範圍第3項之方法，其中加熱該第一階段流出物係使用熱交換器。
  10. 一種多階段脫氫系統，其包含：包含烴和蒸汽之進料流；具有並聯佈置之第一反應器和第二反應器之第一階段，其中該第一反應器含有脫氫催化劑且具有接收該進料流之一部分的第一反應器入口，其中該第二反應器含有脫氫催化劑且具有接收該進料流之其餘部分的第二反應器入口，且其中該第一階段有效於藉由使該烴與該脫氫催化劑在該第一和第二反應器中於脫氫條件下接觸以將該烴之至少一部分轉化成脫氫產物；階段間加熱器，其與該第一反應器之第一反應器出口流體連接且接收第一反應器流出物並與該第二反應器之第二反應器出口流體連接且接收第二反應器流出物；具有第三反應器之第二階段，其中該第三反應器含有脫氫催化劑且具有與該階段間加熱器流體連通之第三反應器入口，且其中該第二階段有效於藉由使未反應之烴與該脫氫催化劑在該第三反應器中於脫氫條件下接觸以將從該 階段間加熱器接收之該未反應之烴轉化成該脫氫產物而提供第二階段流出物，且其中該烴是乙苯，且其中該脫氫產物包含苯乙烯。
  11. 如申請專利範圍第10項之系統，其進一步包含經配置以組合該第一反應器流出物與該第二反應器流出物而形成進料至該階段間加熱器之第一階段流出物的混合器。
  12. 如申請專利範圍第10項之系統，其中該階段間加熱器是使用蒸汽作為加熱用流體之熱交換器。
  13. 如申請專利範圍第10項之系統，其進一步包含：在該第二階段流出物與該進料流之間交換第一熱的第一熱交換器；及在該第二階段流出物和該進料流之間交換第二熱的第二熱交換器。
  14. 如申請專利範圍第13項之系統，其進一步包含：在該第一熱交換器和該第二熱交換器之下游且經配置以壓縮該第二階段流出物的壓縮機；及在該壓縮機之下游且經配置以將脫氫產物從該第二階段流出物分離出的分離系統。
  15. 如申請專利範圍第10項之系統，其中該多階段脫氫系 統之總壓力差低於其中該第一反應器、該第二反應器和該第三反應器被串聯連接之其他類似系統之總壓力差，其中該總壓力差是在該第一反應器之入口與該第三反應器之出口間測量。
  16. 如申請專利範圍第10項之系統，其中該多階段脫氫系統之整體選擇率大於其中該第一反應器、該第二反應器和該第三反應器被串聯連接之其他類似系統之整體選擇率，其中該整體選擇率被定義為：[在該第一反應器、該第二反應器和該第三反應器中製造之脫氫產物莫耳數]/[在該第一反應器、該第二反應器和該第三反應器中所轉化之烴的總莫耳數]。
  17. 如申請專利範圍第10項之系統，其中該多階段脫氫系統之總能量輸入低於其中該第一反應器、該第二反應器和該第三反應器被串聯連接之其他類似系統之總能量輸入。
  18. 如申請專利範圍第10項之系統，其中該第一反應器、該第二反應器和該第三反應器各是絕熱反應器。
  19. 一種多階段脫氫方法，其包含：組合蒸汽與乙苯以形成進料流；加熱該進料流以產生經加熱之進料流；將該經加熱之進料流分成第一部分和第二部分； 將該進料流之該第一部分進料至含脫氫催化劑之第一反應器，其中將乙苯轉化成苯乙烯；將該進料流之該第二部分進料至含脫氫催化劑之第二反應器，其中將乙苯轉化成苯乙烯；從該第一反應器回收包含未反應之乙苯和苯乙烯的第一流出物；從該第二反應器回收包含未反應之乙苯和苯乙烯的第二流出物；將該第一流出物與該第二流出物組合成經組合流出物；加熱該經組合之流出物以產生經加熱且組合之流出物；將該經加熱且組合之流出物進料至含脫氫催化劑之第三反應器，其中在該經加熱且組合之流出物中存在之未反應之乙苯的至少一部分被轉化成苯乙烯；及從該第三反應器回收包含未反應之乙苯和苯乙烯之第三流出物。
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