基于太阳能的连续方法和用于通过相应的烷烃脱氢生产烯烃的反应器系统技术方案

本发明专利技术涉及基于太阳能的连续方法和用于通过相应的烷烃脱氢生产烯烃的反应器系统，其中，在反应器中进行该方法，该方法包括在相同反应器中交替进行第一方式和第二方式的步骤，其中，第一方式是非氧化脱氢，其中，在至少500℃的温度，通过使烷烃与合适的脱氢催化剂接触进行非氧化脱氢以产生相应的烯烃和氢，并且其中，第二方式是氧化脱氢，其中，在300℃至500℃的温度，通过使烷烃与合适的脱氢催化剂和氧化剂接触进行氧化脱氢以产生相应的烯烃，其中，用于氧化脱氢和非氧化脱氢的脱氢催化剂是相同的，其中，优选通过太阳能源提供用于第一方式的热量，并且其中，通过在第二方式中产生的相应的烯烃提供用于第二方式的热量，其中，通过太阳能源提供用于第一方式的热量。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及基于太阳能的连续方法和用于通过相应的烷烃脱氢生产烯烃的反应器系统。
技术介绍
在US2010/0314294A1中描述这样的方法，其公开了烃(碳氢化合物，hydrocarbon)脱氢方法，其中，利用至少部分通过太阳能源或核热能源提供的过程热，使含非环状和环状石蜡的通常为直馏馏分挥发油的烃进料在至少540℃高温脱氢。这个方法的劣势是，该方法的进行依赖于可用的能量的量，这导致产量的波动。例如，在太阳能的情况下，在夜间或阴天期间可用的能量的量少于没有云的白天期间，并且可用的能量的量可能甚至取决于季节。然而，与核能或来自矿物燃料的能源的使用相比，太阳能的使用具有许多优势，例如，来自环境、公共卫生和安全以及可持续性观点的优势。例如，使用太阳能可以消除或减少由于烃的燃烧产生能量而造成的产生二氧化碳的需求。例如，如果使用太阳能，可以节约另外用于这个目的矿物燃料能源。例如，太阳能的使用具有比核能显著更低的公共卫生和安全考虑，因为核电厂的不安全操作可以导致整个区域的辐射污染。因此，本专利技术的目的是提供用于通过相应的烷烃脱氢生产烯烃的方法和反应器系统，其中，太阳能用作能源(例如，反应热)主要或唯一来源，并且其中，该方法的产量更少地依赖于可用的太阳能的量。
技术实现思路
借助于用于通过相应的烷烃脱氢生产烯烃的方法实现该目的，其中，在反应器中进行该方法，该方法包括在相同反应器中交替进行第一方式和第二方式的步骤，其中，第一方式是非氧化脱氢(吸热的)，其中，通过在至少500℃的温度使烷烃与合适的脱氢催化剂接触进行非氧化脱氢，以产生相应的烯烃和氢，并且其中，第二方式是氧化脱氢(放热的)，其中，通过在300℃至500℃的温度使烷烃与合适的脱氢催化剂和氧化剂接触进行氧化脱氢，以产生相应的烯烃，其中，用于氧化脱氢和非氧化脱氢的脱氢催化剂是相同的，其中，通过太阳能源提供用于第一方式的热量。非氧化脱氢是吸热过程，其是需要热量的过程，然而氧化脱氢是放热过程。通过交替地进行非氧化脱氢和氧化脱氢，根据可用的太阳能可以在吸热反应和放热反应之间转换。在相同产品24小时(连续的)生产期间，本专利技术的方法使可以使用太阳能作为用于烷烃脱氢的主要，优选唯一的能源。因此本专利技术的方法结合了使用太阳能作为主要，优选唯一能源与该方法的产量(产生的相应烯烃的量)很少乃至没有波动的优势。虽然太阳能的优势是众所周知的，然而迄今为止，在石油化学工业中，事实上不涉及使用太阳能作为用于石化方法的能源的主要来源。US2010/0314294A1描述了烃脱氢方法，其中，利用至少部分通过太阳能源或核热能源提供的过程热在至少540℃高温使含非环状和环状石蜡的烃进料脱氢。然而，该方法不适合相同的产品24小时(连续的)生产，并且认为石化反应所需要的高能量对于使用太阳能作为能量的唯一来源是禁止的。Zhang等人下面公开了作为丙烷脱氢和氧化脱氢催化剂的在中孔结构SBA-15上支撑的铬氧化物。Catalysis Letters Vol.83，No.1-2，October2002，pages 19-25：对于丙烷的非氧化脱氢，′Cr2O3/SBA-15和Cr2O3/ZrO2/SBA-15催化剂与Cr2O3/ZrO2和Cr2O3/γ-Al2O3相比，对丙烯更具选择性的。相比于其它两种支撑的催化剂，在通过O2和CO2的丙烷的氧化脱氢中，Cr2O3/SBA-15也显示出更好的活性、选择性和稳定性。然而，Zhang等人没有教导在连续方法中可以在两个反应之间转换。US3725494公开了用于由单烯烃生产二烯烃的两个阶段脱氢方法，其中，在非氧化条件下，使用用于第一阶段的包含碳酸钾、氧化铁和氧化铬的非氧化脱氢催化剂首先脱氢单烯烃流，然后，使用用于第二阶段的不同的催化剂，即磷酸铁催化剂氧化脱氢。因此，US372594教导了需要不同的催化剂用于氧化脱氢和非氧化脱氢，然而本专利技术人使用相同脱氢催化剂用于交替烷烃的氧化脱氢和非氧化脱氢。在本专利技术的框架中，烷烃指的是式C2H2n+2的烃。例如，每分子烷烃可以具有2至10个，例如2至8个，优选3至5个碳原子。例如，烷烃可以是乙烷、丙烷或丁烷，例如，异丁烷或正丁烷，优选丙烷或丁烷。在本专利技术中形成的烯烃-取决于使用的相应烷烃-包括但不局限于丁烯、丙烯、乙烯，优选丁烯或丙烯。烷烃可以以纯的形式使用，但是也可以以烷烃混合物的原料流存在或-以烷烃与惰性气体(如N2)的原料流(在本文中也称为烷烃原料流)存在(但是对于大规模的方法不太适合)。优选地，烷烃以主要包含一种烷烃种类的原料流存在。因此，优选包含在原料流中的烷烃由至少35mol％的仅一种烷烃种类，更优选至少75mol％的仅一种烷烃种类，甚至更优选至少85mol％的仅一种烷烃种类，特别优选至少90mol％的仅一种烷烃种类，更特别优选至少95mol％的仅一种烷烃种类，以及最优选至少98mol％的仅一种烷烃种类所组成。这种供料组合物影响产品分布。例如，基于原料流中总烷烃，丁烷原料流中正丁烷的量优选至少96mol％，以及例如，至多98mol％。基于原料流中总烷烃，丁烷原料流中其他烷烃例如可以主要是异丁烷，其将随后以4mol％至例如2mol％的量存在。例如，基于原料流中总的烷烃，在丙烷原料流中丙烷的量优选至少94mol％以及例如至多98mol％。基于原料流中总烷烃，丙烷原料流可以例如进一步包含3-4mol％正丁烷和异丁烷，以及例如基于原料流中总烷烃，1mol％至3mol％的乙烷。优选地，基于总的原料流，原料流中烷烃的总量为至少98wt％，优选至少99wt％，例如，至少99.5wt％，例如，至少99.7wt％，例如，99.9wt％。少量的烯烃(例如，基于总的原料流，0.1wt％至0.5wt％)和痕量的硫(例如，基于总的原料流，10-100ppm)可以存在于原料流中。在第二方式(氧化脱氢)的情况下，氧化剂优选存在于烷烃原料流，或分单独添加至反应器，以使得在热形成后烷烃已经部分地转变为相应的烯烃，以使得在进入反应器之前加热烷烃原料流。可以使用在本领域中已知的任何氧化剂，包含但不局限于氧、空气或水(蒸汽)。反应器指的是包括和控制化学反应(在这种情况下，氧化脱氢反应和非氧化脱氢反应)从相应的烷烃形成烯烃的装置。‘在相同的反应器中交替进行第一方式和第二方式’指的是在包括第一方式和第二方式反复连续的循本文档来自技高网...

【技术保护点】
用于通过相应的烷烃脱氢生产烯烃的方法，其中，在反应器中进行所述方法，所述方法包括在相同反应器中交替进行第一方式和第二方式的步骤，其中，所述第一方式是非氧化脱氢，其中，通过在至少500℃的温度使所述烷烃与合适的脱氢催化剂接触进行所述非氧化脱氢，以产生相应的烯烃和氢，并且其中，所述第二方式是氧化脱氢，其中，通过在300℃至500℃的温度使所述烷烃与合适的脱氢催化剂和氧化剂接触进行所述氧化脱氢，以产生相应的烯烃，其中，用于所述氧化脱氢和所述非氧化脱氢的所述脱氢催化剂是相同的，并且其中，由太阳能源提供用于所述第一方式的热量。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2012.04.23 EP 12002830.31.用于通过相应的烷烃脱氢生产烯烃的方法，其中，在反应器中进行
所述方法，
所述方法包括在相同反应器中交替进行第一方式和第二方式的
步骤，
其中，所述第一方式是非氧化脱氢，其中，通过在至少500℃
的温度使所述烷烃与合适的脱氢催化剂接触进行所述非氧化脱氢，
以产生相应的烯烃和氢，并且
其中，所述第二方式是氧化脱氢，
其中，通过在300℃至500℃的温度使所述烷烃与合适的脱氢
催化剂和氧化剂接触进行所述氧化脱氢，以产生相应的烯烃，
其中，用于所述氧化脱氢和所述非氧化脱氢的所述脱氢催化剂
是相同的，并且其中，由太阳能源提供用于所述第一方式的热量。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，由在所述第一方式中产生的烯
烃进一步提供用于所述第一方式的热量。
3.根据权利要求1或权利要求2所述的方法，其中，由太阳能源进一
步提供用于所述第二方式的热量。
4.根据权利要求1-3中任一项所述的方法，其中，在所述方法中产生
的氢用于使用氢作为进料组分的其他化学方法中。
5.根据权利要求1-4中任一项所述的方法，进一步包括所述脱氢催化
剂再生的步骤。
6.根据权利要求1-5中任一项所述的方法，其中，太阳能单元选自由
粒子太阳能发电塔和反射器型加热系统所组成的组中。
7.根据权利要求1-6中任一项所述的方法，其中，所述烷烃是丙烷或
丁烷。
8.根据权利要求1-7中任一项所述的方法，其中，所述脱氢催化剂是
基于铂或铬的催化剂，优选进一步包含促进剂和/或支撑。
9.适合用于通过相应的烷烃脱氢生产烯烃的反应系统，包括：
反应器(1)、第一热交换器(2)和太阳能单元(3)
其中，所述反应器(1)包括
-用于接收加热的烷烃(20)的第一入口
-用于提供加热的烯烃(30)的第一出口
-用于接收氧化剂(100)的第二入口以及
-脱氢催化剂
其中，所述第一热交换器(2)包括
-用于接收可选地预热的烷烃(10)的第一入口
-用于向所述反应器(1)提供所加热的烷烃(20)的与所述反
应器(1)的入口相连接的第一出口
-用于接收来自所述太阳能单元(3)的热量(40)的第二入口，
以及
-用于接收来自由所述反应器(1)的第一出口提供的所加热的
烯烃(30)的热量(80)的第三入口
-用于提供冷却的烯烃(110)的第二出口
其中，所述太阳能单元(3)包括用于向所述第一热交换器(2)
提供热量(40)的第一出口，所述第一出口与所述第一热交换器(2)
的第二入口相连接
其中，所述反应系统包括开关，所述开关允许在第一方式和第
二方式之间变换，其中，在所述第一方式和所述第二方式中
-所述反应器(1)经由第一入口接收所加热的烷烃(20)
-所述反应器(1)经由第一出口提供所加热的烯烃(30)
-所述第一热交换器(2)经由第一入口接收所述可选地预...

【专利技术属性】
技术研发人员：穆罕默德·萨布里·阿卜杜勒加尼，穆斯塔法·卡里梅，泽山·那瓦克，阿卜杜拉·穆罕默德·阿尔卡坦尼，
申请(专利权)人：沙特基础工业公司，
类型：发明
国别省市：沙特阿拉伯;SA