[发明专利]用于由烷脱氢的废热均匀产生蒸汽的方法和装置

说明书

本发明涉及用于在进行吸热反应的反应器烟气道(Rauschgaskanal)内额外加热的一个或多个燃烧器(Brenner)，通过这种额外加热可以产生几乎恒定量的烟气(Rauschgas)，其中，反应器包括处于加热室烟气道出口内的蒸汽发生器(Dampferzeuger)，并且其中这些燃烧器作为辅助燃烧器用于补偿加热室烟气道内的烟气下降，这种烟气下降通常在所使用的催化剂吸热再生(Regenerierung)的再生阶段期间出现。本发明还涉及一种包括一个或多个辅助燃烧器的装置，该装置连同进行吸热反应所需的装置处于进行吸热反应的反应器内，并且利用该辅助燃烧器可以控制蒸汽发生器所处的烟气道入口内烟气的量。按照这种方式，可以取自蒸汽发生器的蒸汽流明显上升，这样有利于涡轮机或压缩机的运行。这种装置特别适用于典型地实施烷脱氢的反应器。

实施烷脱氢的常用方法是将含烷的烃混合物导过脱氢催化剂，通过该脱氢催化剂可以使混合气体内所含的烷反应成对应的烯。催化剂在典型的实施方式中处于向下的反应管内，通过这些反应管反应气体经由入口通道流入，从而在反应管的出口能够提取作为成分含有所要求的烯的产物气体。反应是吸热的，由此反应管必须从外部加热。这一点通常借助包括加热室的反应器进行，其中反应管被引导穿过所述加热室，并且加热室可通过加热气体来加热。此外，反应管相对于加热室封闭。加热室通入烟气道内，在该烟气道内热烟气得到热利用并且最后从烟囱排出。

WO 2004/039920 A2介绍了利用相应装置进行烷脱氢的方法的一种典型的实施方式。不同的脱氢方法和在其中所使用的催化剂的选取可以参阅公开文献F.Buonomo，D.Sonfilipo，F.Trifirò，Handbook of Heterogeneous Catalysis(多相催化手册)，1stEdition，VCH，Weinhaim，1997p.2140ff和其中所引用的文献部分。

由加热产生的烟气从加热室通过烟气道排出。在此方面，根据实施方式温度达到约1000℃。为进一步利用由反应管的加热产生的热能，在烟气的烟气道出口处或其后面典型地配备蒸汽发生器。

烷脱氢典型地在形成含碳(kohlenstoffhaltig)副产物的情况下进行，它们在一定的反应时间后沉积在催化剂上。由此降低反应的转化量(Umsatz)和所希望的烯的生产。出于这一原因，反应在一定时间后中断并停止将反应气体导过催化剂。随后在典型的实施方式中将含氧的气体导过催化剂。由此清除含碳的覆层并使催化剂再生。再生后烷脱氢在相关的反应管或反应器内重新进行。该方法按照这种操作步骤循环进行。

因为烷的脱氢吸热和催化剂的再生放热，所以在再生期间必须比在正常运行期间向反应器输送明显较少热能。另外，通常燃烧器在再生阶段期间以较少加热气体驱动，从而也减少了烟气的产生。

WO 2007/118825 A1介绍了一种用于由烃制造链烯烃(Olefinen)的方法和用于实施该方法的装置。通过在再生阶段期间断开燃烧器，中断向催化剂床的热能输送，从而再生时通过导过含氧气体热能不再进入催化剂床内并防止催化剂过热和损害。燃烧器为实施该方法具有用于断开的装置并为在再生后重新启动利用控制燃烧器(Pilotbrenner)重新点火。无论是加热燃烧器还是主燃烧器，均可以装备监测装置。但是该文献没有给出对通过使用蒸汽发生器产生蒸汽和加热中断的补偿的任何提示。

EP 179322 B1介绍了一种用于放热再生催化剂的方法，该催化剂在不连贯的方法内的吸热催化转化期间去活。通过将燃烧器功率降到不足原始功率的50％，最好不足原始燃烧器功率的10％，这通过减少加热介质的输送实现，以达到节省加热介质和燃烧气的目的。作为可以考虑使用的过程值得一提的特别是i-丁烷、n-丁烷或它们的混合物的脱氢。在使用多个反应器的情况下，这些反应器可以交替运行，从而在总体上不改变加热系统内所输送的加热介质、燃烧流和负荷变换。这种理论也没有给出对通过使用蒸汽发生器产生蒸汽或补偿加热中断的任何提示。

为催化剂再生节流加热过程时，导致向设置在烟气道内的蒸汽发生器内的烟气输送流降低。而这存在问题，因为通过蒸汽发生器产生的蒸汽在重要的实施方式中用于借助蒸汽轮机驱动压缩机。脱氢过程这样工作，即无论是正常运行期间还是再生期间，都输送作为涡轮蒸汽使用的蒸汽。再生阶段期间，蒸汽自身产物(Dampfeigenproduktion)很少。但同时再生运行中蒸汽消耗却又像正常运行中那样高。因此再生阶段期间所输送的蒸汽量确定为给脱氢设备输送的蒸汽量。