一种烷烃脱氢催化剂再生的强化系统与方法技术方案

本发明专利技术涉及一种烷烃脱氢催化剂再生的强化系统与方法，包括液相进料单元，气相进料单元，微界面发生器、催化剂再生器和分离罐。本发明专利技术通过破碎气体使其形成微米尺度的微米级气泡，使微米级气泡与供氢溶剂混合形成气液乳化物，以增大气液两相的相界面积，并达到在较低预设操作条件范围内强化传质的效果，从而提高催化剂与气液乳化物之间的反应效率，并降低了能耗；同时，本发明专利技术通过大幅度强化传质，因此可大幅减小气液比，在减少气体物耗的同时，降低了后续气体循环压缩的能耗。

【技术实现步骤摘要】
一种烷烃脱氢催化剂再生的强化系统与方法
本专利技术涉及烷烃脱氢催化剂再生
，尤其涉及一种烷烃脱氢催化剂再生的强化系统与方法。
技术介绍
有机化合物的分子中脱除氢原子的反应过程。脱氢时化合物分子中的碳－氢、氧－氢或氮-氢键断裂,氢被解离生成氢分子（H2）。若氢原子同时被氧化而生成水，则称氧化脱氢。脱氢的结果是增大反应物的不饱和度，使产物具有较高的反应活性，是广泛应用于有机合成中的重要过程。选用适宜的催化剂，是提高脱氢反应速度和选择性的关键。脱氢是加氢的逆过程，原则上加氢催化剂也能作为脱氢催化剂使用。但是，由于脱氢和加氢反应条件不同,在选择催化剂时，除催化活性外,还应注意以下几点：耐热性好，保证在脱氢高温环境中不被烧结；化学稳定性好，在较高温度下具有抗氢气还原和抗水蒸气侵蚀的能力；脱氢比加氢易使催化剂表面结焦，应易于进行催化剂再生。常用的催化剂为各种金属氧化物（如氧化铁、氧化铬、氧化锌、氧化镁）和各种金属（如铜、银、镍、铂）等。氧化脱氢催化剂除具有脱氢催化剂的性能外,还应具有催化氧化性能,常用的是混合氧化物催化剂（如钼、铋的氧化物，铁、锑的氧化物等），也可用金属催化剂。烷烃的脱氢反应受热力学平衡的限制。在相同温度条件下，烷烃的分子越大，平衡转化率越高；对于同一种烷烃，温度越高，平衡转化率越高。乙烷脱氢制乙烯，如果采用催化脱氢的方法，受热力学平衡的限制，单程转化率太低，因而，目前乙烷脱氢采用的是蒸汽热解的技术，反应在800℃以上的高温条件下进行。丙烷、丁烷等的催化脱氢，在适宜的温度条件下可得到经济上可接受的单程转化率和烯烃选择性，因而，丙烷脱氢制丙烯、丁烷脱氢制丁烯或丁二烯，通常采用的是催化脱氢的方法。低碳烷烃(丙烷、异丁烷)脱氢是强吸热反应，受热力学平衡限制，反应条件苛刻，积炭与活性金属烧结一直是影响催化剂活性及稳定性的原因。丙烷脱氢催化剂一般需要频繁的再生，才能维持长时间连续应用。尤其是贵金属基脱氢催化剂，受到成本因素限制，再生就显得更为重要。再生方法直接影响再生催化剂的活性、选择性和寿命，因此，研究低碳烷烃脱氢催化剂的再生是非常必要的。中国专利公开号：CN105749990A公开了一种脱氢催化剂的再生方法，包括如下过程：(1)氢气气氛下，使用供氢溶剂处理失活催化剂；(2)将步骤(1)处理后的失活催化剂在含低浓度氧气的混合气氛中烧炭，得到再生后的催化剂。由此可见，所述方法在步骤1中仅通过将供氢溶剂和失活催化剂输送至氢气环境中进行反应，供氢溶剂与氢气接触不充分，从而导致步骤1中失活催化剂与供氢溶剂的反应效率降低。
技术实现思路
为此，本专利技术提供一种烷烃脱氢催化剂再生的强化系统与方法，用以克服现有技术中供氢溶剂与氢气接触不充分导致的失活催化剂再生效率低的问题。一方面，本专利技术提供一种烷烃脱氢催化剂再生的强化系统，包括：液相进料单元，用以存储和输送供氢溶剂；气相进料单元，用以存储和输送氢气；微界面发生器，其分别与所述液相进料单元和气相进料单元相连,将气体的压力能和/或液体的动能转变为气泡表面能并传递给氢气气泡，使氢气破碎形成直径≥1μm、＜1mm的微米级气泡以提高供氢溶剂与氢气间的传质面积，减小液膜厚度，降低传质阻力，并在破碎后将供氢溶剂与微米级气泡混合形成气液乳化物，以在预设操作条件范围内强化气液乳化物与待生催化剂之间的反应效率，所述微界面发生器为气动式微界面发生器、液动式微界面发生器和气液联动式微界面发生器中的一种或多种；催化剂再生器，其与所述微界面发生器相连，用以装载气液乳化物和待生催化剂并为二者提供反应空间；分离罐，用以将所述催化剂再生器中反应完成的反应后气液乳化物与混合气体的混合物进行气液分离。进一步地，各所述微界面发生器平行设置，用以将混合后的气液乳化物输出至所述催化剂再生器以使气液乳化物与待生催化剂进行反应。进一步地，所述催化剂再生器包括：反应罐，其为一罐体，用以为气液乳化物提供反应空间，反应罐中设有出料口，用以输出反应后的混合溶液以及混合气体；至少一层催化剂床层，其固定在所述反应罐内部的指定位置，催化剂床层内设有待生催化剂，当所述气液乳化物流经催化剂床层时，气液乳化物会与待生催化剂接触并去除待生催化剂表面积碳以对待生催化剂进行再生。进一步地，所述液相进料单元包括：液体原料罐，用以存储供氢溶剂；进料泵，其与所述液体原料罐相连，用以为供氢溶剂的输送提供动力；液体进料预热器，其与所述进料泵相连，用以对所述进料泵输送的供氢溶剂进行预热以使供氢溶剂达到指定温度，所述液体进料预热器出口处设有分流管道，用以将供氢溶剂分别输送至对应的微界面发生器；当所述液相进料单元在输送供氢溶剂时，所述进料泵开始运作，将供氢溶剂从所述液体原料罐中抽出并输送至所述液体进料预热器，液体进料预热器将供氢溶剂加热至指定温度后将供氢溶剂输送至所述微界面发生器。进一步地，所述气相进料单元包括：气体原料缓冲罐，用以储存氢气；压缩机，其与所述气体原料缓冲罐相连，用以为氢气的输送提供动力；气体进料预热器，其与所述压缩机相连，用以对所述压缩机输送的氢气进行预热以使氢气达到指定温度，所述气体进料预热器出口处设有分流管道，用以将氢气分别输送至对应的微界面发生器；当所述气相进料单元在输送氢气时，所述压缩机开始运作，将氢气从所述气体原料缓冲罐中抽出并输送至所述气体进料预热器进行预热，预热完成后气体进料预热器将氢气输送至所述微界面发生器以使微界面发生器将氢气破碎至指定尺寸。另一方面，本专利技术提供一种烷烃脱氢催化剂再生的强化方法，包括：步骤1：在运行系统前向所述液体原料罐中添加指定量的供氢溶剂，并向所述气体原料缓冲罐中添加指定量的氢气；步骤2：添加完成后启动系统，通过进料泵从液体原料罐中抽取供氢溶剂，通过压缩机从气体原料缓冲罐中抽取氢气；步骤3：供氢溶剂流经液体进料预热器，液体进料预热器将供氢溶剂加热至指定温度，氢气流经气体进料预热器，气体进料预热器将氢气加热至指定温度；步骤4：供氢溶剂在预热后进行分流，分流后的供氢溶剂会分别输送至对应的微界面发生器，氢气在进行预热后进行分流，分流后的氢气会分别输送至对应的微界面发生器；步骤5：各所述微界面发生器会控制其接收供氢溶剂和氢气之间的比例，并对氢气打碎形成直径≥1μm、且＜1mm的微米级气泡，打碎完成后，各所述微界面发生器会将微米级气泡供氢溶剂和进行混合形成气液乳化物；步骤6：各所述微界面发生器在混合完成后将气液乳化物输出至催化剂再生器，控制催化剂再生器内的压力和温度，使气液乳化物沿指定方向流动；步骤7：气液乳化物与催化剂床层中的待生催化剂混合并发生反应，反应完成后生成反应后催化剂和反应后气液乳化物；步骤8：反应后催化剂和反应后气液乳化物会上升并输送至所述分离器，分离器会将反应后气液乳化物进行分离，将反应后气液乳化物通过顶端的物料出口排出系统；进一步地，所述待生催化剂为铂族负载型催化本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种烷烃脱氢催化剂再生的强化系统，其特征在于，包括：/n液相进料单元，用以存储和输送供氢溶剂；/n气相进料单元，用以存储和输送氢气；/n微界面发生器，其分别与所述液相进料单元和气相进料单元相连,将气体的压力能和/或液体的动能转变为气泡表面能并传递给氢气气泡，使氢气破碎形成直径≥1μm、＜1mm的微米级气泡以提高供氢溶剂与氢气间的传质面积，减小液膜厚度，降低传质阻力，并在破碎后将供氢溶剂与微米级气泡混合形成气液乳化物，以在预设操作条件范围内强化气液乳化物与待生催化剂之间的反应效率，所述微界面发生器为气动式微界面发生器、液动式微界面发生器和气液联动式微界面发生器中的一种或多种；/n催化剂再生器，其与所述微界面发生器相连，用以装载气液乳化物和待生催化剂并为二者提供反应空间；/n分离罐，用以将所述催化剂再生器中反应完成的反应后气液乳化物与混合气体的混合物进行气液分离。/n

【技术特征摘要】
1.一种烷烃脱氢催化剂再生的强化系统，其特征在于，包括：
液相进料单元，用以存储和输送供氢溶剂；
气相进料单元，用以存储和输送氢气；
微界面发生器，其分别与所述液相进料单元和气相进料单元相连,将气体的压力能和/或液体的动能转变为气泡表面能并传递给氢气气泡，使氢气破碎形成直径≥1μm、＜1mm的微米级气泡以提高供氢溶剂与氢气间的传质面积，减小液膜厚度，降低传质阻力，并在破碎后将供氢溶剂与微米级气泡混合形成气液乳化物，以在预设操作条件范围内强化气液乳化物与待生催化剂之间的反应效率，所述微界面发生器为气动式微界面发生器、液动式微界面发生器和气液联动式微界面发生器中的一种或多种；
催化剂再生器，其与所述微界面发生器相连，用以装载气液乳化物和待生催化剂并为二者提供反应空间；
分离罐，用以将所述催化剂再生器中反应完成的反应后气液乳化物与混合气体的混合物进行气液分离。


2.据权利要求1所述的烷烃脱氢催化剂再生的强化系统，其特征在于，各所述微界面发生器平行设置，用以将混合后的气液乳化物输出至所述催化剂再生器以使气液乳化物与待生催化剂进行反应。


3.据权利要求1所述的烷烃脱氢催化剂再生的强化系统，其特征在于，所述催化剂再生器包括：
反应罐，其为一罐体，用以为气液乳化物提供反应空间，反应罐中设有出料口，用以输出反应后的混合溶液以及混合气体；
至少一层催化剂床层，其固定在所述反应罐内部的指定位置，催化剂床层内设有待生催化剂，当所述气液乳化物流经催化剂床层时，气液乳化物会与待生催化剂接触并去除待生催化剂表面积碳以对待生催化剂进行再生。


4.据权利要求1所述的烷烃脱氢催化剂再生的强化系统，其特征在于，所述液相进料单元包括：
液体原料罐，用以存储供氢溶剂；
进料泵，其与所述液体原料罐相连，用以为供氢溶剂的输送提供动力；
液体进料预热器，其与所述进料泵相连，用以对所述进料泵输送的供氢溶剂进行预热以使供氢溶剂达到指定温度，所述液体进料预热器出口处设有分流管道，用以将供氢溶剂分别输送至对应的微界面发生器；
当所述液相进料单元在输送供氢溶剂时，所述进料泵开始运作，将供氢溶剂从所述液体原料罐中抽出并输送至所述液体进料预热器，液体进料预热器将供氢溶剂加热至指定温度后将供氢溶剂输送至所述微界面发生器。


5.据权利要求1所述的烷烃脱氢催化剂再生的强化系统，其特征在于，所述气相进料单元包括：
气体原料缓冲罐，用以储存氢气；
压缩机，其与所述气体原料缓冲罐相连，用以为氢气的输送提供动力；
气体进料预热器，其与所述压缩机相连，用以对所述压缩机输送的氢气进行预热以使氢气达到指定温度，所述气体进料预热器出口处设有分流管道，用以将氢气分别输送至...

【专利技术属性】
技术研发人员：张志炳，周政，孟为民，王宝荣，杨高东，罗华勋，张锋，李磊，杨国强，田洪舟，曹宇，
申请(专利权)人：南京延长反应技术研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32