[发明专利]包括还原预处理的烯烃制备方法

说明书

本发明将新型催化剂及还原预处理应用于利用高速流化床的循环流化床工序，提高选择度和收率，从而可以更高效地增大烯烃生产。另外，进行还原预处理，防止烃在反应初期与催化剂接触而变换成不需要的副产物，烃转换成烯烃的过程容易，可实现催化剂的高效利用，可以减轻不必要的装置负担，降低设备费。另外，通过预处理工序的催化反应，催化剂被直接加热，因而与以往的间接加热法相比，节省提高催化反应温度所需的能量费用，因正压运转而减少压缩机段数，因而装置投资费也减少。

技术领域

本发明涉及利用包括还原预处理的循环流化床工序的烯烃制备方法。

背景技术

在石化产业中广泛使用诸如乙烯、丙烯之类的烯烃。一般而言，这种烯烃在石脑油的热解工序中获得。但是由于页岩气革命等，以低级烃为原料的工序的竞争力逐渐提高，因而需要一种通过催化脱氢工序的有目的(On-purpose)的烯烃生产工序。

烯烃生产所需的催化接触式脱氢工序，使用多样种类的低级烃化合物作为原料，表现出优秀的烯烃生产收率。不过，固定床商用脱氢工序在烃与催化剂接触的反应初期，尽管烯烃收率高，但由于发生催化剂随着时间而失活及过度发生焦炭(Coke)，存在烃的转换率和烯烃的收率整体上减小，再生工序耗费大量能量的问题。为了解决这种问题，提出了较短地限制烃与催化剂的接触时间的循环流化床工序。

但是，即使在限制烃与催化剂的接触时间的工序中，在反应初期，烃通过与催化剂的反应而急剧生成并非烯烃的副产物，因而反应原料转换率虽高，但存在选择度很低的缺点。

在从烃原料混合物通过循环流化床工序来生产烯烃的工序中，为了以高转换率和高选择度选择性地制备诸如乙烯及丙烯等的烯烃，主要执行脱氢反应的提升管(Riser)的运转条件设置可以作为重要因素加以考虑。特别是提升管内的流动现象及反应现象，可以通过下述理论性考查而更容易地理解，下面更具体说明。

如图1所示，如果气体从下方流入填充有固态催化剂的容器，则粒子被流化，如果达到最小流化速度(Minimum Fluidization Velocity)以上，则流化流动区域(FlowRegime)一般分为5个区域。

具体而言，他们被称为最小流化区域(Minimum Fluidization Regime)、鼓泡流化区域(Bubbling Fluidization Regime)、节涌流化区域(Slugging FluidizationRegime)、湍流流化区域(Turbulent Fluidization Regime)、稀相空气输送流化区域(Leanphase Fluidization with Pneumatic Conveying Regime)，各区域中的粒子运动特性存在差异。

因此，就使用流化床反应器的工序而言，形成适合各个工序特性的流化流动区域并进行作业。

图2显示了不同提升管高度，即不同流化流动区域变化下的反应器内的催化剂的体积分率的变化，确认了随着流化流动区域变化，反应器内催化剂体积分率有变化。可是，如流化床接触脱氢反应工序所示，在伴随催化剂的反应中，催化剂体积分率对工序的性能产生重要影响，结果，决定左右反应器内催化剂体积分率的流化流动区域的工序运转条件，对反应结果发挥重要作用。

为了决定这种循环流化工序的提升管的流化流动区域，应考虑如下因素，这些因素可以包括催化剂的大小、催化剂的循环速度、供应原料与催化剂的比率、催化剂的强度等。

另外，应考虑对脱氢反应产生直接影响的如下因素，这些因素可以是反应温度、反应吸热量、反应时间、供应原料和催化剂的比率、生成焦炭(Coke)导致的催化剂失活等。

但是，即使在限制烃与催化剂的接触时间的工序中，在反应初期，烃通过与催化剂的反应而急剧生成并非烯烃的二氧化碳、一氧化碳等副产物，反应原料转换率虽高，但存在选择度很低的缺点。另外，直接影响催化剂寿命的工序稳定性低，依然存在对整体工序性能产生不利作用的问题。