Реактор для проведения автотермической дегидрогенизации газовой фазы

Есть еще 9 страниц.

Смотреть все страницы или скачать PDF файл.

Формула / Реферат

1. Реактор (1) для проведения автотермической дегидрогенизации газовой фазы углеводород­содержащего газового потока (2) газовым потоком (3), содержащим кислород, с получением реакционной газовой смеси, на гетерогенном катализаторе в виде монолита (4), выполненный в виде горизонтального цилиндра или призмы, причем

с помощью расположенного вдоль реактора (1) разборного, газонепроницаемого корпуса G в виде кругового цилиндра или призмы полость реактора (1) поделена на

внутреннюю область А с несколькими каталитически активными зонами (5), которые содержат упаковки из уложенных друг на друга, рядом друг с другом и друг за другом монолитов (4), и зоной (6) смешения перед каждой каталитически активной зоной (5), снабженной твердыми встроенными элементами, и

внешнюю область В, расположенную коаксиально внутренней области А, причем

на конце реактора к корпусу G присоединен теплообменник (12)

с одной или несколькими подводящими трубками (7) для дегидрогенизируемого углеводородсодержащего газового потока (2),

с одной или несколькими регулируемыми отдельно друг от друга подводящими трубками (9) для подвода в каждую из зон (6) смешения газового потока (3), содержащего кислород, причем каждая подводящая трубка (9) снабжена одной или несколькими распределительными камерами (10), а также

с отводящей трубкой (11) для реакционной газовой смеси автотермической дегидрогенизации газовой фазы,

отличающийся тем, что внешняя область В выполнена с возможностью подвода газа, который инертен в условиях реакции автотермической дегидрогенизации газовой фазы, и что одна или несколько подводящих трубок (7) для дегидрогенизируемого углеводородсодержащего газового потока (2) проходят через промежуточный теплообменник (12) для нагрева с помощью реакционной газовой смеси в противотоке через косвенную теплопередачу в конец реактора, противоположный теплообменнику (12), и после изменения направления через выпрямитель потока (8) входят во внутреннюю область А, в которой расположены зоны (6) смешения для смешивания с газовым потоком (3), содержащим кислород, и по меньшей мере две каталитически активные зоны (5).

2. Реактор (1) по п.1, отличающийся тем, что подводящие трубки (7) для дегидрогенизируемого углеводородсодержащего газового потока (2) соединены с теплообменником (12) в двух или нескольких местах для введения указанного газового потока предпочтительно в виде главного потока с увеличенным массовым потоком и одного или нескольких параллельных потоков со сниженным массовым потоком по сравнению с главным потоком.

3. Реактор (1) по п.1 или 2, отличающийся тем, что содержит один или несколько дополнительных нагревающих элементов для дегидрогенизируемого углеводородсодержащего газового потока (2).

4. Реактор (1) по п.3, отличающийся тем, что для дополнительного нагрева дегидрогенизируемого углеводородсодержащего газового потока (2) содержит трубку (23) для подачи водорода в подводящую трубку (7) для дегидрогенизируемого углеводородсодержащего газового потока (2), которая размещена как можно ближе около входа в зоны (6) смешения, которые расположены перед каждой каталитически активной зоной (5).

5. Реактор (1) по п.3 или 4, отличающийся тем, что дополнительно содержит источник электронагрева (22), который предпочтительно является съемным и расположен в виде съемной системы внутри внешней области В реактора (1) или в виде муфельной горелки в подводящей трубке (7) для дегидрогенизируемого углеводородсодержащего газового потока (2) после его выхода из теплообменника (12).

6. Реактор (1) по одному из пп.1-5, отличающийся тем, что монолиты (4) внутри одной и той же каталитически активной зоны (5) имеют различную каталитическую активность.

7. Реактор (1) по пп.1-6, отличающийся тем, что две или несколько каталитически активных зон (5) имеют различную каталитическую активность.

8. Реактор (1) по одному из пп.1-7, отличающийся тем, что уложенные друг на друга, рядом друг с другом и друг за другом в упаковку монолиты (4) обернуты воздушным ковриком или холстом из минерального волокна и помещены в корпус с вантовым приспособлением.

9. Реактор (1) по одному из пп.1-8, отличающийся тем, что корпус G выполнен в виде призмы и что боковые стенки выполненного в виде призмы корпуса G по отдельности являются съемными таким образом, что можно заменять целую упаковку или отдельные монолиты (4) упаковки из каталитически активных зон (5).

10. Реактор (1) по одному из пп.1-9, отличающийся тем, что корпус G изготовлен из материала, который является жаропрочным, предпочтительно из высококачественной стали, особенно предпочтительно из высококачественной стали под номерами 1.4541, 1.4910 или 1.4841.

11. Реактор (1) по одному из пп.1-10, отличающийся тем, что обшивка реактора (1) состоит из нелегированной или низколегированной стали, подходящей для напорного резервуара, предпочтительно из черной стали, особенно предпочтительно из котельной листовой стали HII, или легированной стали под номерами 1.4541 или 1.4910.

12. Реактор (1) по одному из пп.1-11, отличающийся тем, что каждая зона (6) смешения содержит распределительную трубу, состоящую из множества съемных трубок (14), расположенных параллельно друг к другу, перпендикулярно продольному направлению реактора (1), которые соединены с одной или несколькими распределительными камерами (10) и которые имеют множество выходных отверстий (15), расположенных на одинаковом расстоянии друг от друга, для содержащего кислород газового потока (3) из съемной трубки (14), а также множество смешивающих систем (16), расположенных на одинаковом расстоянии друг от друга.

13. Реактор (1) по п.12, отличающийся тем, что смешивающие системы (16) образованы из смешивающих пластин.

14. Реактор (1) по одному из пп.1-13, отличающийся тем, что в качестве теплообменника (12) применяют кожухотрубный теплообменник, который состоит из жаропрочной высококачественной стали, предпочтительно из высококачественной стали под номерами 1.4541 или 1.4910, трубки которого на обоих его концах в трубных решетках плотно приварены к основанию, и трубные решетки со стороны горячего газа покрыты жаропрочной высококачественной сталью, предпочтительно высококачественной сталью под номером 1.4841.

15. Способ проведения автотермической дегидрогенизации газовой фазы с использованием одного или нескольких реакторов (1) по одному из пп.1-14, в котором во внешнюю область В подают газ, инертный в условиях реакции автотермической дегидрогенизации газовой фазы, в теплообменник (12) через подводящую трубку подают дегидрогенизируемый углеводородсодержащий газовый поток, который нагревают в теплообменнике с помощью реакционной газовой смеси в противотоке через косвенную теплопередачу и направляют в конец реактора, противоположный теплообменнику, где пропускают через выпрямитель потока, изменяя направление, и подают во внутреннюю область А, где в зонах смешения смешивают с газовым потоком, содержащим кислород, и направляют в каталитически активные зоны для проведения автотермической дегидрогенизации газовой фазы.

16. Способ по п.15, отличающийся тем, что газ, инертный в условиях реакциях автотермической дегидрогенизации газовой фазы, является водяным паром.

17. Способ по п.15 или 16, отличающийся тем, что газ, инертный в условиях реакции автотермической дегидрогенизации газовой фазы, подают в виде потока продувочного газа с массовым потоком 1/5-1/100, предпочтительно 1/10-1/50 относительно массового потока углеводородсодержащего газового потока (2) при незначительном избыточном давлении 2-50 мбар, предпочтительно 25-30 мбар относительно давления во внутренней области А через внешнюю область В, предпочтительно поток продувочного газа подают на одном конце реактора и направляют через одну или несколько подводящих трубок (20) во внешнюю область В реактора на противоположном конце реактора и далее направляют во внутреннюю область А реактора, в частности, через одну или несколько соединительных трубок (21), расположенных преимущественно под углом, отличным от 90°, к подводящей трубке (7) для дегидрогенизируемого углеводородсодержащего газового потока (2).

18. Способ по пп.15-17, отличающийся тем, что используют два или несколько реакторов (1) по одному из пп.1-14, причем по меньшей мере один реактор (1) используют для автотермической дегидрогенизации газовой фазы и одновременно регенерируют по меньшей мере один другой реактор (1).

19. Способ по п.18, отличающийся тем, что регенерирование проводят при температурах 550-700°С.

20. Способ по п.18 или 19, отличающийся тем, что регенерирование проводят газовым потоком, содержащим кислород, с 0,1-1,5 мас.% кислорода относительно общей массы газового потока, содержащего кислород.

21. Способ по одному из пп.15-20, отличающийся тем, что автотермическая дегидрогенизация газовой фазы представляет собой дегидрогенизацию пропана, бутана, изобутана, от бутена в бутадиен или от этилбензола в стирол.

22. Способ по п.21, отличающийся тем, что автотермическая дегидрогенизация газовой фазы представляет собой дегидрогенизацию бутана и что используют два реактора (1), причем один реактор (1) используют для автотермической дегидрогенизации газовой фазы и одновременно регенерируют второй реактор (1).

23. Способ по п.22, отличающийся тем, что регенерирование включает следующие этапы обработки:

создают атмосферу инертного газа в реакторе (1),

выжигают отложеный кокс на поверхности гетерогенного катализатора,

редиспергируют гетерогенный катализатор воздухом,

промывют гетерогенный катализатор, в результате чего

восстанавливают гетерогенный катализатор.

Рисунок 1

Текст

Смотреть все

РЕАКТОР ДЛЯ ПРОВЕДЕНИЯ АВТОТЕРМИЧЕСКОЙ ДЕГИДРОГЕНИЗАЦИИ ГАЗОВОЙ ФАЗЫ Предлагается реактор (1) в виде горизонтального цилиндра для проведения автотермической дегидрогенизации газовой фазы углеводородсодержащего газового потока (2) газовым потоком (3),содержащим кислород, с сохранением реакционной газовой смеси, на гетерогенном катализаторе в виде монолита (4), причем с помощью расположенного вдоль окружности реактора (1) разборного,газонепроницаемого корпуса G в виде кругового цилиндра или призмы полость реактора (1) поделена на внутреннюю область А, с одной или несколькими каталитически активными зонами (5), где соответственно упаковка из уложенных друг на друга, рядом и друг за другом монолитов (4) и зона (6) смешения перед каждой каталитически активной зоной (5) снабжена соответственно твердыми встроенными элементами, и внешнюю область В, расположенную коаксиально внутренней области А, причем на конце реактора, присоединяясь к корпусу G,находится теплообменник (12), который отличается тем, что в наружную область В подают инертный газ. Изобретение касается реактора для проведения автотермической дегидрогенизации газовой фазы с использованием гетерогенного катализатора в виде монолита, а также способа применения реактора. Керамические или металлические монолиты являются носителями катализатора для катализаторов на основе благородных металлов для использования в передвижной и стационарной очистке отходящих газов. Благодаря каналам возникает незначительное сопротивление потока при одновременно равномерной доступности наружной поверхности катализатора для газовой реакционной среды. Это является выгодным по сравнению с беспорядочными скоплениями, в которых в потоке из-за многочисленного изменения направления движения вокруг частиц возникает огромная потеря давления, и поверхность катализатора используется неравномерно. Применение монолитов представляет большой интерес для каталитических процессов с высоким объемным потоком и проведением реакции в адиабатическом режиме при высоких температурах. Эти особенности в технологии химического производства, в частности, касаются реакций дегидрогенизации, которые протекают при 400-700 С. Прогресс в технологии катализаторов способствует селективному сгоранию дегидрогенизируемого водорода в присутствии углеводородов, как, например, описано в US 7034195. Это называется автотермической дегидрогенизацией и позволяет проводить прямой нагрев дегидрогенизируемого реактора, поэтому для косвенного предварительного и промежуточного нагрева реакционной смеси не требуются дорогостоящие устройства. Похожий способ описан, например, в US 2008/0119673. Тем не менее, существенным недостатком этого способа является то, что дегидрогенизация проводится на гетерогенном катализаторе в виде гранул. Высокое сопротивление потока сыпучих гранул требует большого поперечного сечения реактора и соответственно низкой скорости протекания, чтобы ограничить падение давления в каталитически активном слое. Этот недостаток компенсируется очень дорогостоящим устройством для дозирования и распределения кислорода, что снижает пользу автотермической дегидрогенизации. Предварительно неопубликованная европейская патентная заявка ЕР (соответственно 08/1021 ЕР) представляет реактор, а также способ для автотермической дегидрогенизации углеводородов с применением гетерогенных катализаторов в виде монолитов, который обеспечивает господство воспламеняющейся реакционной среды при высоких температурах реакции, часто 400-700 С, а также доступность и использование монолитов, в частности, при оснащении реактора, а также при замене катализатора. ЕР (соответственно 08/1021 ЕР) предлагает реактор в виде горизонтального цилиндра для проведения автотермической дегидрогенизации газовой фазы углеводородсодержащего газового потока газовым потоком, содержащим кислород, с сохранением реакционной газовой смеси, на гетерогенном катализаторе в виде монолита, причем с помощью расположенного вдоль окружности реактора разборного, газонепроницаемого, открытого с его обоих торцов корпуса G в виде кругового цилиндра или призмы полость реактора (1) поделена на внутреннюю область А с одной или несколькими каталитически активными зонами, где соответственно упаковка из уложенных друг на друга, рядом и друг за другом монолитов и зона смешения перед каждой каталитически активной зоной снабжена соответственно твердыми встроенными элементами, и внешнюю область В, расположенную коаксиально внутренней области А, с одной или несколькими подводящими трубками для подачи дегидрогенизируемого углеводородсодержащего газового потока во внешнюю область В, с изменением направления дегидрогенизируемого углеводородного потока на конце реактора и подачей потока через выпрямитель во внутреннюю область А с одной или несколькими регулируемыми отдельно друг от друга подводящими трубками, причем каждая подводящая трубка снабжена одной или несколькими распределительными камерами, для газового потока, содержащего кислород, в каждую из зон смешения, а также с отводящей трубкой для реакционной смеси автотермической дегидрогенизации газовой фазы на конце реактора, как и подводящей трубкой для дегидрогенизируемого углеводородного потока. На конце реактора, на котором расположена отводящая трубка для реакционной газовой смеси автотермической дегидрогенизации газовой фазы, предусмотрен теплообменник в виде пучка труб, со связкой труб, через которые проходит реакционная газовая смесь для автотермической дегидрогенизации газовой фазы, а также с расстояниями между трубами, через которые в обратном направлении потоку реакционной смеси автотермической дегидрогенизации газовой фазы проходит дегидрогенизируемый углеводородсодержащий газовый поток. Однако вышеупомянутый реактор, с точки зрения техники безопасности, обнаруживает недостатки,так как трубки, содержащие кислород, проходят через камеру, в которой циркулирует углеводородсодержащий поток. Поэтому утечка при разрыве трубки может привести к возгоранию/взрыву. Кроме того,в форме выполнения с теплообменником в виде пучка труб, который выступает наружу из кожуха реактора, герметизация является неудовлетворительной. Поэтому задачей изобретения было создание улучшенного реактора, которые сможет устранить вышеупомянутые недостатки. Задача решается с помощью реактора в виде горизонтального цилиндра или призмы для проведения автотермической дегидрогенизации газовой фазы углеводородсодержащего газового потока газовым потоком, содержащим кислород, с сохранением реакционной газовой смеси, на гетерогенном катализаторе в виде монолита, причем с помощью расположенного вдоль реактора разборного газонепроницаемого корпуса G в виде кругового цилиндра или призмы полость реактора поделена на внутреннюю область А с одной или несколькими каталитически активными зонами, где соответственно упаковка из уложенных друг на друга, рядом и друг за другом монолитов и зона смешения перед каждой каталитически активной зоной снабжена соответственно твердыми встроенными элементами, и внешнюю область В, расположенную коаксиально внутренней области А, и причем на конце реактора, присоединяясь к корпусу G,находится теплообменник, с одной или несколькими подводящими трубками для дегидрогенизируемого углеводородсодержащего газового потока, с одной или несколькими, регулируемыми отдельно друг от друга подводящими трубками, причем каждая подводящая трубка снабжена одной или несколькими распределительными камерами, для газового потока, содержащего кислород, в каждую из зон смешения, а также с отводящей трубкой для реакционной газовой смеси автотермической дегидрогенизации газовой фазы, отличающегося тем, что во внешнюю область В подают газ, инертный в условиях реакции автотермической дегидрогенизации газовой фазы, и что дегидрогенизируемый углеводородсодержащий газовый поток вводят через подводящую трубку в теплообменник, нагревают противотоком в реакционной газовой смеси с помощью косвенной теплопередачи и затем отправляют на конец реактора, противоположный теплообменнику, там меняют направление, через выпрямитель потока отправляют во внутреннюю область А и в зонах смешения смешивают с газовым потоком, содержащим кислород, после чего во внутренней области А реактора происходит автотермическая дегидрогенизация газовой фазы. Таким образом, согласно изобретению реактор покрыт бланкетом, т.е. выдерживающей давление оболочкой, которая не соприкасается со средой, ни с углеводородсодержащим потоком, ни с потоком,содержащим кислород. В продольном направлении реактора расположен корпус G в виде цилиндра или призмы, который разделяет камеру реактора на внутреннюю область А и концентрически расположенную к ней внешнюю область В. Во внешнюю область В в условиях реакции автотермической дегидрогенизации газовой фазы поступает инертный газ, т.е. газ или газовая смесь, которая принимает участие в реакции автотермической дегидрогенизации косвенно, особенно предпочтительно выбрана из воды, диоксида углерода, азота и инертных газов или их смесей. Предпочтительно в качестве инертного в условиях реакции автотермической дегидрогенизации газовой фазы газа применяют водяной пар, так как он обычным способом, при конденсации, может снова выделяться из реакционной газовой смеси. Газ, предпочтительно инертный в условиях реакции автотермической дегидрогенизации газовой фазы, поступает в виде продувочного газа с незначительным массовым потоком по сравнению с массовым потоком углеводородсодержащего газового потока, т.е. с массовым потоком 1/5-1/100, предпочтительно с массовым потоком 1/10-1/50 относительно углеводородсодержащего массового потока, при низком избыточном давлении 2-50 мб, предпочтительно 25-30 мб, относительно давления во внутренней области А. Поток продувочного газа предпочтительно может поступать через внешнюю область В, в то время как он проходит с конца реактора через одну или несколько подводящих трубок во внешнюю область В реактора и на противоположном конце реактора передается дальше во внутреннюю область А реактора предпочтительно через одну или несколько соединительных трубок, расположенных под углом, отличным от 90, к подводящей трубке для дегидрогенизируемого углеводородсодержащего газового потока. Одна или несколько подводящих трубок, которые направляют поток продувочного газа из внешней области В во внутреннюю область А, предпочтительно без противотока, например с поворотом. Подача из внешней области В в соединительные трубки для потока продувочного газа предпочтительно должна находиться по возможности высоко во внешней области В реактора. Поток продувочного газа непрерывно продувает внешнюю область В реактора и защищает ее от компонентов реакционной газовой смеси. К концу корпуса G присоединен теплообменник, который предпочтительно может являться кожухотрубным или пластинчатым теплообменником. При использовании кожухотрубного теплообменника он соединяется с корпусом G таким образом, что внутренняя область А соединяется с внутренней полостью труб кожухотрубного теплообменника. При использовании пластинчатого теплообменника внутренняя область А реактора соединяется с зазорами между пластинами пластинчатого теплообменника. Расстояние между трубками кожухотрубного теплообменника или соответственно между двумя приваренными к пластине теплообменника стальными листами пластинчатого теплообменника с помощью трубки, которая направляется в конец реактора, противоположный теплообменнику, и там изменяет направление, герметично соединяет конец корпуса G, противоположный теплообменнику, и внутреннюю область реактора по сравнению с внешней областью В. Углеводородсодержащий поток направляется через расстояние между трубами кожухотрубного теплообменника или в случае пластинчатого теплообменника соответственно через расстояние между стальными листами, образующими пластину теплообменника, нагревается в противотоке газовым потоком продукта, циркулирующим в трубах или зазорах между пластинами пластинчатого теплообменника,направляется в конец реактора, противоположный теплообменнику, там изменяет направление и поступает во внутреннюю область А корпуса. Автотермическая дегидрогенизация газовой фазы происходит на гетерогенном катализаторе в виде монолитов. Монолит представлен цельным блоком в виде параллелепипеда с множеством расположенных параллельно друг другу сплошных каналов с узким поперечным сечением 0,5-4 мм. Предпочтительно монолиты выполнены из керамического материала в виде носителя, на который нанесен каталитически активный слой, предпочтительно так называемым способом нанесения тонких слоев. Распространенным материалом для монолитных структур является кордиерит (керамическое вещество, которое состоит из оксида магния, оксида кремния и оксида алюминия в соотношении 2:5:2). Другими материалами, имеющимися в торговле в виде монолитных структур, являются металлы, муллит(смешанный оксид оксида кремния и оксида алюминия, соотношение 2:3) и карбид кремния. Эти материалы имеют низкую удельную поверхность по БЭТ (БЭТ = Брунауер, Эмметт и Теллер), схожую кордиериту (например, у кордиерита 0,7 м 2/г). Имеются в продаже монолитные керамические элементы с плотностью ячеек 25-1600 cpsi (количество ячеек на квадратный дюйм, соответствует размеру ячейки 5-0,6 мм). При использовании ячеек с более высокой плотностью увеличивается геометрическая поверхность, таким образом, катализатор используется эффективнее. Недостатками ячеек с более высокой плотностью являются сложный способ получения, затруднительный способ нанесения тонких слоев и повышенное падение давление над реактором. Однако потеря давления является для монолитов с высокой плотностью ячеек весьма незначительной по сравнению с насадочным реактором (как правило, ниже фактора 10), что объясняется прямыми монолитными каналами. Для получения монолитных керамических элементов можно изготовить смесь из талька, глины и компонента, поставляющего оксид алюминия, и оксида кремния, смесь для получения формовочной массы смешивают, формуют, полуфабрикат высушивают и нагревают при температуре 1200-1500 С, причем получают керамику, которая, прежде всего, содержит кордиерит и имеет низкий коэффициент теплового расширения. В общем, можно экструдировать пасту с соответствующими реологическими свойствами и соответствующим реологическим составом в монолитную основу. Как правило, паста состоит из смеси керамического порошка подходящего размера, неорганических и/или органических добавок, растворителя (воды), пептизатора (кислоты) для установления уровня рН и перманентного клея (коллоидного раствора или золя). Добавки могут означать пластификатор или ПАВ для установления вязкости пасты или клей временной фиксации, который затем можно обжигать. Иногда добавляют стекловолокно или углеродные волокна для повышения механической прочности монолита. Перманентный клей должен улучшить внутреннюю прочность монолита. Кордиеритные монолиты можно получать из шихты, которая состоит из талька, каолина, кальцинированного каолина и оксида алюминия и вместе образуют химическое соединение из 45-55 мас.% SiO2,32-40 мас.% Al2O3 и 12-15 мас.% MgO. Тальк представляет собой материал, который состоит главным образом из гидрата силиката магния, Mg3Si4O10(OH)2. В зависимости от происхождения и чистоты тальку также могут сопутствовать другие минералы, как тремолит (CaMg3(SiO3)4), серпентин (3MgO2SiO2,2H2O), антофиллит (Mg7(OH)2(Si4O11)2), магнезит (MgCO3), слюда и хлорит. С помощью экструзии также можно получать монолиты из других веществ, как SiC, B4C, Si3N4, BN,AIN, Al2O3, ZrO2, муллит, титанат алюминия, ZrB2, сиалон, перовскит, углерод TiO2. При экструзии важными для свойств монолитных продуктов, кроме качества сопла, вида и свойств материалов, применяемых для получения формуемой смеси, также являются добавки, значение рН, содержание воды и сила, применяемая при экструзии. Применяемые при экструзии добавки означают, например, целлюлозы, CaCl2, этиленгликоли, диэтиленгликоли, спирты, воск, парафин, кислоты и термостойкие неорганические волокна. Кроме воды также можно применять и другие растворители, как кетоны, спирты и простые эфиры. Использование добавок может приводить к улучшенным свойствам монолита, как к образованию микротрещин, которые улучшают стойкость к температурным изменениям, к улучшенной пористости и улучшенной поглощающей способности и повышенной механической прочности или незначительному тепловому расширению. Монолитная структура без покрытия покрыта слоем носителя катализатора, который содержит один или несколько керамических оксидов, или слоем катализатора, который содержит каталитически активные металлы и другие необязательные (промоторные) элементы уже на керамическом оксидном носителе, причем покрытие получено с помощью способа нанесения тонкого слоя. Макропористая структура керамических монолитов облегчает закрепление тонкого слоя. Способ нанесения тонкого слоя может происходить в двух вариантах: Можно заполнить макропористый носитель (частично) веществом для нанесения тонкого слоя, обнаруживающим большую поверхность, или осаждать покрытие тонкого слоя ("Washcoat") в порах керамической подложки. Порозаполнение приводит к самому сильному взаимодействию между монолитом и покрытием тонкого слоя ("Washcoat"), так как самая большая часть покрытия тонкого слоя остается в порах носителя и соединяется не только с внешней поверхностью монолитного канала. Этот способ нанесения покрытия осуществляют раствором(или золем) осаждаемого металла или раствором, содержащим очень мелкие коллоидные частицы. Недостаток нанесения покрытия с помощью наполнения пор состоит в том, что осаждаемое количество на-3 024781 несенного покрытия является ограниченным, так как поры заполнятся полностью и покрытие тонким слоем ("Washcoat") станет недоступным. Монолиты обладают благоприятными условиями для проведения автотермической дегидрогенизации углеводородов, в частности, более узким сечением реактора и более высокими скоростями потоков по сравнению с беспорядочно сложенными неподвижными слоями, так что становится возможным эффективное, поэтапное дозирование кислорода в основной поток, содержащий углеводород. Направление основного потока через реактор не ограничивается движением вниз, как в случае беспорядочно сложенных неподвижных слоев. После длительного срока службы катализаторы, рекомендованные на данном этапе, можно восстанавливать обычным способом, например в то время как сначала на первом этапе восстановления воздух,который (предпочтительно) разбавлен азотом и/или водяным паром, при температуре на входе 300-600 С(в крайних случаях до 750 С), часто 500-600 С, проходит через неподвижный слой катализатора. Нагрузка на катализатор восстанавливающим газом может составлять (относительно общего количества регенерированного катализатора), например, 50-10000 ч-1, и содержание кислорода в восстанавливающем газе может составлять 0,5-20 об.%. После этого также, в общем, рекомендуется регенерация в других идентичных условиях чистым молекулярным водородом или молекулярным водородом, который разбавлен инертным газом (предпочтительно водяным паром и/или азотом), (содержание водорода должно составлять 1 об.%). Уложенные друг на друга, рядом и друг за другом в упаковку монолиты предпочтительно обернуты воздушным ковриком или холстом из минерального волокна и помещены в корпус с вантовым приспособлением. В качестве минерального волокна предпочтительно применяют нетканый материал, который применяют для катализаторов для нейтрализации отработавших газов, например складские коврики Interam фирмы 3 М. Воздушные коврики известны из каталитической очистки отходящих газов и, например, описаны вDE-A 4026566. В основном они состоят из керамических волокон с включениями слюды. Благодаря включениям слюды воздушный коврик при увеличении температуры растягивается, вследствие чего также добиваются особенно надежного крепления обернутого в него корпуса при повышенных температурах. Минеральный нетканый материал или воздушные коврики выбирают таким образом, чтобы они растягивались при тепловом воздействии и чтобы они, как правило, создавали непроницаемую оболочку для керамических монолитов от корпуса, в частности предотвращали трение монолита о корпус, а также задерживали байпасный поток реакционной газовой смеси на внутренней стене корпуса. Воздушные коврики, в которые обернуты монолиты, обеспечивают их стабильное положение, так как во время теплового расширения являются эластичными. Однако при недостатке упругость может уменьшаться. Поэтому предпочтительным является вантовое приспособление: Для этого воздушные коврики на соответствующем конце на выходе реакционной смеси имеют U-профиль с оболочкой из ткани, устойчивой к высоким температурам, которая, например, может быть металлической. По длине воздушных ковриков располагают металлические профили, которые расположены на них в поперечнике в соответствии с поперечным разрезом воздушных ковриков и расширяются в направлении потока реакционной газовой смеси. Благодаря этому металлические профили действуют как опора против смещения воздушных ковриков в направлении потока реакционной газовой смеси. Монолиты, обернутые в воздушные коврики, расположены в корпусе. Предпочтительно корпус состоит из материала, который при высокой нагрузке при температуре реакции, часто 400-700 С, является механически и химически стабильным и также не обнаруживает каталитической активности для автотермической дегидрогенизации газовой фазы. Предпочтительно корпус состоит из материала, который является жаростойким, особенно предпочтительно из высококачественной стали под номерами 1.4541, 1.4910 или 1.4841. Корпус должен быть по возможности тонким, чтобы иметь очень небольшую теплоемкость и, таким образом, ограничивать тепловые потери между внешней областью В и внутренней областью А. Предпочтительно корпус должен быть термически изолирован. Предпочтительно корпус должен быть расположен в корпусе свободно. Предпочтительно корпус выполнен в виде прямоугольного параллелепипеда. Боковые стенки корпуса, выполненного предпочтительно в виде прямоугольного параллелепипеда,являются по отдельности съемными и выполнены таким образом, что можно заменять упаковку в сборе или отдельные монолиты упаковки из каталитически активных зон. Согласно изобретению отдельные монолиты уложены друг на друга, рядом и друг за другом, в необходимом количестве, чтобы заполнить каталитически активную зону, и образуют упаковку. Перед каждой упаковкой соответственно присутствует зона смешения с твердыми встроенными элементами, которые не являются каталитически активными. В зоне смешения осуществляют перемешивание углеводородсодержащего газового потока с потоком, содержащим кислород, причем смешивание газового потока, содержащего кислород, с начальным углеводородсодержащим потоком осуществляют в зоне смешения, обдуваемой сначала в направлении потока, и в последующих обдуваемых зонах смешения соответственно осуществляют промежуточную подачу газового потока, содержащего кислород, в реакционную смесь, содержащую дегидрогенизируемый углеводород. Дегидрогенизируемый углеводородсодержащий газовый поток можно предпочтительно вводить в двух или нескольких местах в теплообменник, особенно в виде основного потока с увеличенным массовым потоком и одного или нескольких параллельных потоков с более низким массовым потоком по сравнению с основным потоком. Для нагревания дегидрогенизируемого углеводородсодержащего газового потока в теплообменнике дополнительно могут присутствовать один или несколько дополнительных нагревающих элементов. Дополнительным нагревающим элементом предпочтительно является подача водорода через подводящую трубку для дегидрогенизируемого углеводородсодержащего газового потока близко от входа в зоны смешения, которые расположены перед каждой каталитически активной зоной. Альтернативным или дополнительным нагревающим элементом может быть электрический подогрев, который предпочтительно является съемным, расположен в виде съемной системы внутри внешней области В реактора в подводящей трубке для дегидрогенизируемого углеводородсодержащего газового потока после его выхода из теплообменника. Альтернативным или дополнительным нагревающим элементом может быть муфельная горелка. В реакторе в виде горизонтального цилиндра внутренняя камера А, которая содержит упаковки монолитов, поддерживается по всей площади и тем самым является механически уравновешенной. Кроме того, при таком устройстве реактора упрощается доступ к отдельным упаковкам монолитов. Обшивка реактора предпочтительно состоит из легированной стали, подходящей для напорного резервуара, предпочтительно из черной стали, особенно предпочтительно из котельной листовой стали HII или из легированной стали под номерами 1.4541 или 1.4910. Обшивка реактора также может быть покрыта шамотной облицовкой. Каждая зона смешения предпочтительно содержит соответственно распределительную трубу, состоящую из множества съемных трубок, расположенных параллельно друг к другу, вертикально продольному направлению реактора, которые соединены с одной или несколькими распределительными камерами, и которые обнаруживают множество выходных отверстий, расположенных на одинаковом расстоянии, для газового потока, содержащего кислород из съемной трубки, а также множество смешанных систем, расположенных на одинаковом расстоянии. Предпочтительно смешанные системы могут быть выполнены в виде модельных плит. Теплообменником предпочтительно является кожухотрубный теплообменник. Кожухотрубный теплообменник предпочтительно выполнен из жаропрочной высококачественной стали, предпочтительно из высококачественной стали под номерами 1.4541 или 1.4910. Трубы кожухотрубного теплообменника предпочтительно помещают на его двух концах в трубных решетках, трубки которого на обоих его концах в трубных решетках плотно приварены к основанию, и трубные решетки со стороны горячего газа покрыты жаропрочной высококачественной сталью, предпочтительно высококачественной сталью под номером 1.4841. Предпочтительно на торце корпуса G, с которого углеводородсодержащий газовый поток попадает во внутреннюю область А, расположен выпрямитель потока. Также предметом изобретения является способ проведения автотермической дегидрогенизации с использованием ранее описанного реактора. В предпочтительном абсолютно непрерывном режиме работы можно применять два или более реакторов, причем по меньшей мере один реактор используют для автотермической дегидрогенизации газовой фазы и одновременно, по меньшей мере, другой реактор регенерируют. Предпочтительно регенерирование проводят при температурах 550-700 С. Затем регенерирование предпочтительно проводят газовым потоком, содержащим кислород, с содержание кислорода 0,1-1,5 мас.% относительно общей массы потока, содержащего кислород. Для экономически выгодного проведения процесса рафинирования II предпочтительной является периодическая регенерация закоксованного катализатора. В рамках подготовительных работ был запланирован периодический режим работы в лабораторных условиях и развитие методики проведения регенерирования, которая способствует производительности с устойчивыми циклами. Фазы дегидрогенизации и регенерирования соответственно длятся 12 ч. Для осуществления квазинепрерывного производства с двумя используемыми по очереди реакторами. К началу процесса регенерирования рабочая температура и рабочее давление катализатора соответствует остановке дегидрогенизации. В газосборнике заключают дегидрогенизируемую газовую смесь. На этапе промывки реакционную смесь вытесняют потоком азота. Затем обжигают кокс. Для этого обедненный воздух, разбавленный азотом, пропускают над катализатором. Для выжигания отложений кокса требуется жесткий температурный контроль, так как процесс выжигания должен проходить при температуре 550-700 С: При низких температурах остаточная загрузка остается на катализаторе. Слишком высокие температуры ускоряют необратимую тепловую дезактивацию катализатора. Процесс выжигания становится заметным при возникновении долго мигрирующего в направлении потока температурного фронта и образовании СО 2. К окончанию выжигания кислород вырывается и его концентрация увеличивается, чтобы произошел плавный переход к фазе редиспергирования. Редиспергирование катализатора необходимо восстанавливать деактивированием, вызванным коалесценцией кристаллитов катализатора. Для этого над катализатором пропускают воздух с температурой примерно 550 С. Можно предположить, что благодаря этому окисляют активные компоненты (сплавPt/Sn) и в качестве жидкой оксидной пленки смачивают основу. Длительность редиспергирования зависит от длительности всего цикла регенерации. После редиспергирования катализатор снова должен активизироваться с помощью восстановления. Одновременно реактор кондиционируют для следующей фазы производства. Этот процесс включает следующие этапы:a) кислород вытесняют из реактора. Для этого реактор промывают азотом или Н 2 О-паром при 500 С;b) восстановление катализатора происходит в смеси из водяного пара и водорода с объемным отношением 15:85 примерно при 500 С;c) начинают дегидрогенизацию. Предпочтительно автотермическая дегидрогенизация является дегидрогенизацией пропана, бутена,изобутена, бутена в бутадиен или этилбензола в стирол. Особенными преимуществами реактора и способа согласно изобретению являются устройство реактора, оптимизированное в отношении механической нагрузки, управления и соединения с периферийными устройствами; безопасное управление горючей реакционной средой с предотвращением максимальной температуры и соответствующей загрузкой материала; а также доступность и использование отдельных монолитов. Кроме того, устройство реактора согласно изобретению способствует оптимальной основной и промежуточной подаче кислорода. Особенно предпочтительная автотермическая дегидрогенизация газовой фазы является дегидрогенизацией бутана, причем применяют два ранее описанных реактора, причем один реактор используют для автотермической дегидрогенизации газовой фазы и одновременно регенерируют второй реактор. При дегидрогенизации бутана получают рафинат II, содержащий, как правило, 70 мас.% бутенов и 30 мас.% н-бутенов. Основные реакции описаны в следующих стехиометрических уравнениях: В качестве катализатора применяют систему Pt/Sn. В технически значимых условиях основная реакция (1) достигает частичного превращения. Незамещенный бутан и часть дегидрогенизируемого водорода необходимо отделить от потока продукта и отправить назад в реактор. Поэтому ступень реакции связана с последовательностью этапов регенерации. Реактор соответствует полочному реактору с тремя каталитически активными слоями. Углеводородсодержащий газовый поток (подающий поток) содержит свежий бутан, водяной пар, а также насыщенный бутаном и водородом возвращаемый из регенерации поток. Перед каждой каталитически активной зоной находится боковая подача, благодаря чему кислород, разбавленный водяным паром, подают в основной поток. В узкой зоне на входе каталитически активного слоя реакционную смесь нагревают при селективном неполном сгорании дегидрогенизируемого водорода. Затем во время реакционного процесса потребляют тепло от реакции дегидрогенизации и реакционную смесь охлаждают. Вследствие этого вдоль реактора образуется пилообразный температурный профиль между 500 и 650 С. Оптимальное абсолютное рабочее давление составляет 1,5-2. В этих условиях цель реакции (1) достигает степени превращения 40% и селективности 95%. Важнейшими побочными реакциями являются Полное окисление бутана Другими побочными реакциями без прямого влияния на селективность продукта являются реакция конверсии водяного газа В данных производственных условиях катализатор в течение нескольких часов покрывают отложениями кокса, и он теряет свою начальную активность. Коксование становится заметным при повышении уровня температуры. Поэтому для экономически выгодного проведения способа, необходимой является периодическая регенерация закоксованного катализатора. В способе производства автотермической дегидрогенизации газовой фазы реактор запускают до тех пор, пока из-за коксования катализатора нормальный режим реактора становится невозможным, после чего реактор переключают в режим регенерирования. Одновременно переключают второй, аналогичный реактор из режима регенерирования в способ производства автотермической дегидрогенизации газовой фазы. Предпочтительно способ производства, а также режим регенерирования действуют более 12 ч для осуществления квазинепрерывного режима работы с двумя используемыми по очереди реакторами. Регенерирование включает следующие этапы способа. 1. Создание атмосферы инертного газа (промывка) в реакторе. К началу режима регенерирования рабочая температура и рабочее давление катализатора соответствует остановке автотермической дегидрогенизации газовой фазы. В газосборнике заключают дегидрогенизируемую газовую смесь. На первом этапе регенерации (создание атмосферы инертного газа или промывка) реакционную газовую смесь особенно предпочтительно вытесняют потоком азота. 2. Выжигание. На следующем этапе регенерации, выжигании отложений кокса на поверхности гетерогенного катализатора обедненный воздух, разбавленный азотом, проходит над катализатором. Для выжигания отложений кокса требуется жесткий температурный контроль, так как процесс выжигания должен проходить при температуре 550-700 С. При низких температурах остаточная загрузка остается на катализаторе. Слишком высокие температуры ускоряют необратимую тепловую дезактивацию катализатора. Процесс выжигания становится заметным при возникновении долго мигрирующего в направлении потока температурного фронта и образовании CO2. К окончанию выжигания кислород вырывается и его концентрация увеличивается, чтобы произошел плавный переход к фазе редиспергирования. 3. Редиспергирование. Редиспергирование (этап обработки 3) гетерогенного катализатора должно быть отменено деактивированием, вызванным коалесценцией кристаллитов катализатора. Для этого над катализатором пропускают воздух с температурой примерно 550 С. Можно предположить, что благодаря этому окисляют активные компоненты (сплав Pt/Sn) и в качестве жидкой оксидной пленки смачивают основу. Распределение катализатора на поверхности основы определяется степенью дисперсии. Степень дисперсности определяют как долю атомов активного вещества с непосредственным контактом с поверхностью. Сообразно этому степень дисперсности моноположения была бы 100%. Степень дисперсности не измеряется непосредственно и может оцениваться лишь производительностью катализатора в цикле дегидрирования. 4. Промывка. К редиспергированию на следующем этапе обработки присоединяется промывка гетерогенного катализатора и, наконец, следующий этап обработки. 5. Восстановление гетерогенного катализатора, чтобы снова его активировать. Одновременно реактор кондиционируют для следующей фазы производства. Этот процесс содержит следующие этапы:a) кислород вытесняют из реактора. Для этого реактор промывают азотом или Н 2 О-паром при 500 С;b) восстановление катализатора происходит в смеси из водяного пара и водорода с объемным отношением 15:85 примерно при 500 С;c) начинают дегидрогенизацию. Далее подробно описаны важные режимы работы для реактора для автотермической дегидрогенизации газовой фазы бутана. 1. Первичный ввод в эксплуатацию реактора. 2. Запуск реактора после остановки. 3. Согласно предписанию цикличное производство со следующими режимами работы: 3.1. Режим производства,3.2. Режим регенерированияa) промывка,b) выжигание,c) окисление/редиспергирование,d) промывка,e) восстановление. 4. Старт реактора. 5. Аварийное отключение при эксплуатации несогласно предписанию. 1. Первичный ввод в эксплуатацию или 2. Запуск реактора после остановки. Процедура запуска должна подготовить начальное состояние для периодического режима работы. Она запускается, если реактор, подводящие и отводящие трубки предварительно нагревают и заполняют водяным паром. Для этого главным образом требуется установление подходящего уровня температуры в зоне прохождения реакции, т.е. в каталитически активных зонах. Кроме того, в теплообменнике нагревают приемный канал с 200 до 500 С. Температура в месте прохождения реакции составляет 550 С. Предпочтительно предусмотрены две возможности предварительного нагрева зон прохождения реакции реактивный нагрев каталитическим сжиганием водорода, в качестве горючего газа используют водород, так как сжигание водорода при температуре предварительного нагрева спонтанно воспламеняет катализатор Pt/Sn. Реактор эксплуатируют в режиме непрерывного процесса. Воздух рециркулирует над основным потоком. Над боковым потоком проходит водород и смешивается с основным потоком в стехиометрическом соотношении кислорода к водороду, которое обеспечивает полный расход водорода. Процедура подогрева длится примерно 12 ч. В конце этой фазы зоны прохождения реакции достигают уровня температуры 550 С; поддерживающий нагрев в основном потоке: для входа в зону прохождения реакции в трубке находится соединительный элемент для поддерживающего подогрева. В случае необходимости на этом участке трубке можно установить электронагрев, муфельную или рекуперативную горелку. Через главную трубку для непрерывного круговорота вводят небольшой поток азота. Преимуществом реактивного нагрева является то, что тепло освобождается прямо на катализатор. Благодаря этому тепловые потери можно сводить к минимуму. Кроме того, процедура не требует дополнительного усложнения оборудования. Применение водорода является предпочтительным, так как его каталитическое сжигание начинается спонтанно от 200 С и без поддерживающего подогрева. Недостатком является то, что неправильное дозирование горючего может привести к перегреву катализатора, в крайнем случае, также к образованию воспламеняющейся смеси. Необходимо добавить, что реактивный нагрев предполагает наличие достаточно активного катализатора. Однако при условии, что катализатор не является сильно закоксованным. Применение внешнего поддерживающего подогрева (электроподогрева или горелки) делает данную процедуру более надежной. Преимуществом электрического предварительного нагрева является то, что катализатор можно предварительно нагревать в бережной реакционной атмосфере до температуры реакции. Благодаря этому значительно сокращаются затраты на оборудование и соблюдение техники безопасности. Недостатком внешнего поддерживающего подогрева являются дополнительные затраты на оборудование, а также эксплуатационные расходы (для электроподогрева). Недостатком технического процесса является расстояние между источником нагрева и катализатором. Для того чтобы достичь необходимой температуры катализатора, необходимо компенсировать потери тепла на данном участке трубы. К фазе нагревания присоединяется фаза кондиционирования. Она начинается, когда зона прохождения реакции нагревается до 550 С, в теплообменнике основывается постоянный, приближенный к линейному температурный профиль между температурой подачи и температурой реакции, и объем реактора заполняется инертным газом (азотом или водяным паром). Процедура кондиционирования перед началом эксплуатации согласно предписанию должна перевести катализатор в определенное, активное состояние. Кондиционирование содержит последовательность восстановление-окисление-восстановление (называемую также ВОВ-процедура). Первый этап восстановления служит в первую очередь для того, чтобы восстанавливать летучие соли платины. Эти соли,в частности хлорид платины(IV), могут быть остатками от подготовки катализатора. На этапе окисления сжигают возможные органические отложения на поверхности катализатора и редиспергируют кристаллиты катализатора. На последующем этапе восстановления активизируют катализатор. 3.1. Режим производства. В начальном состоянии температура в зоне прохождения реакции составляет примерно 550 С, в те-8 024781 плообменнике устанавливают приближенный к линейному температурный профиль между температурой подачи и температурой реакции. Используют катализатор в восстановленном, активном состоянии без отложений кокса. Реакционный объем заполняют водородом/водяным паром. Давление составляет 1,5 бар, измеряется на выходе из реактора. Реактор эксплуатируют простым способом. В основной поток 4001 добавляют эдукт дегидрогенизации. Кроме названных компонентов можно выборочно добавлять микроэлементы. Следующая таблица показывает диапазон, в котором изменяется концентрация микроэлементов. В соответствии с добавлением смеси сокращается количество основных компонентов. При боковой подаче автотермической дегидрогенизации вводят потоки, содержащие кислород, необходимые для теплоснабжения. Количество кислорода в потоке носителя из водяного пара составляет 15 об.%. Устанавливают заданное значение для давления на выходе из зоны прохождения реакции 1,5 бар. При номинальной нагрузке выявляется следующее изменение давления через зону прохождения реакции(соответственно на входе каталитически активной зоны): 1) каталитически активная зона: 2,0 бар,2) каталитически активная зона: 1,87 бар,3) каталитически активная зона: 1,70 бар. В теплообменнике наблюдают падение давления 15 мб со стороны трубки (продукта), которое не имеет существенного значения по сравнению с падением давления в зоне прохождения реакции. Температурный профиль в каталитически активной зоне показывает типичное волнообразное протекание процесса, обусловленное промежуточной подачей кислорода. Из-за теплоемкости потока в теплообменнике на стороне производства по сравнению со стороной подачи, наблюдается небольшое изменение температуры. Уровень температуры во время фазы дегидрогенизации непрерывно поднимается. Причиной этого является скопление углеродных отложений на катализаторе. Углеродные отложения приводят к деактивации катализатора, вследствие чего расход тепла реакции дегидрогенизации снижается в соответствии с тенденцией. Следовательно, температура на выходе из каталитически активной зоны повышается, и также увеличивается разность температур в теплообменнике. Это является причиной повышения температуры предварительного нагрева. При повышении уровня температуры значительно компенсируется потеря активности. Таким образом, деактивация оказывает незначительное влияние на завершение превращения. Эти самоадаптирующиеся отношения в системе с подающим теплом существенно упрощают технологический процесс, так как для производства не требуется увеличения количества кислорода. При изменении нагрузок необходимо обращать внимание на следующие критерии. Верхнее гидравлическое ограничение падение давления в зоне прохождения реакции: p1001 1010 700 мбар,скорость в узком поперечном сечении vmax 60 м/с. Нижнее гидравлическое ограничение время пребывания в зоне смешения p1001 1010 700 мбар,число Re в зоне смешения: Re 6000. Ограничения температуры в зонах смешения: Tmix 550 С. Ограничение при потерях тепла: Tloss 20 К.Tloss при этом означает понижение температуры на выходе из зоны прохождения реакции по сравнению с адиабатической рабочей частью. Гидравлическое ограничение объясняется конструкцией реактора. Ограничение температуры в зонах смешения определяют для того, чтобы избежать потери селективности при воспламенении во время гомогенного горения. Ограничение потерь тепла должно предотвратить неправильную эксплуатацию. С таким составом подающих потоков вышеупомянутые ограничения имеют следующий разрешенный диапазон нагрузки для реактора: 3.2. Режим регенерации. Периодическое восстановление катализатора является комплексным процессом, который содержит насколько фаз. Чередование по времени этапов регенерации представлено в следующей таблице.a) Промывка (создание атмосферы инертного газа). Во время создания атмосферы инертного газа объем реактора, по меньшей мере, пятикратно замещается азотом. Благодаря этому остатки реакционной газовой смеси должны вытесняться при дегидрогенизации.b) Выжигание. Выжигание кокса на поверхности катализатора является главным этапом регенерирования для восстановления активности катализатора. На этом этапе особые требования предъявляют к регулированию процесса. Задачу технического регулирования решают следующим образом. Загрузку углерода необходимо устранить за минимальный промежуток времени и при минимальном уровне температуры. Основной сложностью этой задачи является то, что ни углеродную загрузку катализатора, ни скорость выгорания нельзя измерить непосредственно. Модельное представление первично основано на согласовании с лабораторными экспериментами. Другие ссылки представляют термогравиметрический анализ (ТГА) испытаний с закоксованными катализаторами. Он представляет два морфологически разных или различных в отношении материала вида кокса. На ТГА-диаграмме сжигание первой фракции начинают при 550 С и обнаруживают типичное, экспоненциальное ускорение температуры. Сигнал внезапно снижается при 580 С и ровно протекает примерно до 630 С. Это наблюдение согласовано с результатами спектроскопических анализов для дегидрогенизации пропана на образцах катализаторов. Имеющейся в наличии информации не достаточно для плана управления, основанного на научных данных. Более того, соблюдают эвристический метод, причем температурный профиль и потребление кислорода считают эквивалентными регулируемыми величинами. Согласование регулируемых и регулирующих величин представлено в следующей таблице. Регулируемые параметры и регулирующие переменные для выжигания отложений кокса Моделирующие эскизы показывают, что регулируемые параметры влияют на регулирующие переменные комплексным способом. Кроме того, максимальной температурой по причине локального распределения нельзя управлять непосредственно. Поэтому необходимо далее улучшать план регулирования. Для процесса горения контролируют не техническое состояние, а точность. Отдельной регулируемой величиной является температура на входе газового потока в зону реакции с заданной величиной: Tinset = 570C. Регулирующими переменными для этого служат дозирование газа,подаваемого для опоры, если заданную величину не используют, и байпасный поток вокруг теплообменника, если заданную величину превышают. Количество и концентрацию кислорода настраивают опыт- 10024781 ным путем до определенного значения. Активизируют рециркуляцию газа. С выбранным регулированием возможно полное удаление отложений кокса на протяжении пяти часов. Первую и вторую зону регулируют одновременно, в то время как загрузка в третьей зоне сохраняется. Отложения уменьшаются равномерно вдоль соответствующей зоны. Лишь в конце фазы регенерации волнообразно снижаются отложения в третьей зоне. Положительная обратная связь с помощью интегрированного теплообмена способствует активированию свойств в зоне прохождения реакции. Максимальную температуру нельзя регулировать до любого заданного значения. С другой стороны, не требуется соблюдения заданного значения для максимальной температуры. Регенерацию можно проводить при ограничении количества кислорода, добавляя твердый кислород. При этом температурный профиль изменяется волнообразно, так что температурные максимумы действуют локально лишь небольшой промежуток времени. Перегрев катализатора предотвращают рациональным способом переключением при превышении верхнего температурного предела. Оно останавливает подачу кислорода. Температурный максимум в этом случае должен отодвигаться инертным потоком газа-носителя из реакционной зоны. Рециркуляция регенерирующего газа имеет множество преимуществ для контроля процесса выжигания. Явным преимуществом является минимизация расхода инертного газа, чтобы достичь необходимого разрежения кислорода. Другим преимуществом является автоматическая адаптация концентрации кислорода в непрерывном процессе. В рассматриваемой конфигурации концентрация кислорода варьируется между 0,52 мас.% при полном потреблении кислорода и 6,97 мас.% при полном сохранении кислорода. Увеличение концентрации кислорода вначале регенерации способствует воспламенению отложений кокса. В конце фазы концентрация кислорода постепенно возрастает и способствует непрерывному переходу к последующему редиспергированию воздухом. с) Окисление (редиспергирование) гетерогенного катализатора. Редиспергирование катализатора проводится с помощью воздуха. Для этого добавляют поддерживающий газ, чтобы регулировать температуру в зоне реакции. При этом можно устранять возможные имеющиеся остаточные отложения на поверхности катализатора. Длительность этой фазы рассчитывают таким образом, чтобы достичь синхронизации между режимом производства и режимом регенерирования. Эта фаза также подходит для режима реактора "Standby" (ожидания).d) Промывка. Во время фазы промывки в реакторе создают атмосферу инертного газ, чтобы исключить смешивание газа, содержащего кислород, из фазы редиспергирования и водородсодержащего газа из следующей восстанавливающей фазы.e) Восстановление. Основной функцией восстанавливающей фазы является перевод неокисленных компонентов катализатора в металлическое, каталитически активное состояние. Одновременно после редиспергирования кристаллиты закрепляются в своем виде. Наряду с этим необходимо установить температурный профиль для начала производства. При этом в каталитически активных зонах добиваются уровня температуры 500 С. При интегрированном возврате тепла охлаждение длится настолько долго, что в конечном состоянии уровень температуры в каталитически активных зонах значительно выше заданной величины. Это можно исправить с помощью регулирования температуры. При превышении заданной величины на теплообменнике можно открыть байпас. При превышении заданной величины с помощью боковой подачи можно в подстехиометрических условиях добавлять кислород, благодаря чему сгорает часть водорода. При выключенном газоохладителе в системе замкнутой циркуляции температура в холодном конце теплообменника возрастает примерно до 350 С. Это значение соответствует температуре в рециркуляционной петле. Это может привести к перегреву газодувки в системе замкнутой циркуляции. Зато при включенном газоохладителе в системе замкнутой циркуляции температура целенаправленно достигает примерно 200 С. Таким образом, можно снизить тепловую нагрузку на оборудование и приборы при циркуляции или смягчить спецификацию для этих компонентов. Изобретение дает возможность проведения автотермической дегидрогенизации газовой фазы с низкими капитальными затратами и эксплуатационными расходами, а также использования монолитных катализаторов с повышенной нагрузкой и улучшенной селективностью для автотермической дегидрогенизации газовой фазы. Далее изобретение подробнее разъясняется примером выполнения, а также изображениями. Чертежи показывают фиг. 1 - продольный разрез в предпочтительной форме выполнения реактора согласно изобретению в горизонтальном уровне,фиг. 2 - продольный разрез в том же реакторе в вертикальном уровне,фиг. 3 - поперечный разрез в реакторе, представленном на фиг. 2, на уровне В-В,фиг. 4 - поперечный разрез в реакторе, представленном на фиг. 2, на уровне А-А,фиг. 5 - увеличенное отображение области, отмеченной на фиг. 1. Одинаковые основные знаки на чертежах означают соответственно одинаковые или соответствующие признаки. Продольный разрез в горизонтальном уровне на фиг. 1 схематически показывает предпочтительную форму выполнения реактора 1 согласно изобретению, в который с помощью дегидрогенизируемого углеводородсодержащего газового потока 2 через подводящую трубку 7 и через подводящие трубки 9 подают газовый поток 3, содержащий кислород. Фиг. 1 показывает, что корпус G делит внутреннюю полость реактора 1 на внутреннюю область А и внешнюю область В. К внутренней области А в его конце присоединяется теплообменник 12. На правой стороне фигуры представлены подводящие трубки 20 для потока продувочного газа, и на левой стороне - соединительная трубка 21 для потока продувочного газа из внешней области В реактора в подводящую трубку 7 для дегидрогенизируемого углеводородсодержащего газового потока 2. Через подводящую трубку 20 во внешнюю область В поступает поток продувочного газа и через соединительную трубку 21 на другом конце реактора передается дальше через подводящую трубку 7 для дегидрогенизируемого углеводородсодержащего газового потока 2 во внутреннюю область А. На фиг. 2 ссылка 11 обозначает отводящую трубку. Каждая зона (6) смешения реактора (1) содержит соответственно распределительную трубу, состоящую из множества съемных трубок (14), расположенных параллельно друг к другу, вертикально продольному направлению реактора (1), которые соединены с одной или несколькими распределительными камерами (10) и которые обнаруживают множество выходных отверстий (15), расположенных на одинаковом расстоянии друг от друга, для газового потока (3), содержащего кислород из съемной трубки(14), а также множество смешанных систем (16), расположенных на одинаковом расстоянии друг от друга. Чертеж показывает дополнительные нагревающие элементы, которые можно предпочтительно применять: электронагрев 22, а также подводящую трубку 23 для водорода в качестве горючего газа в подводящую трубку 7 для дегидрогенизируемого углеводородсодержащего газового потока 2. Фиг. 3 показывает поперечный разрез уровня В-В в зоне теплообменника. Фигура показывает подачу дегидрогенизируемого углеводородсодержащего газового потока 2 через подводящую трубку 7 на промежутке между трубками 17, представленной на чертеже предпочтительной формы изобретения кожухотрубного теплообменника 12. На изображении поперечного разреза также можно увидеть несущую конструкцию 18 для кожухотрубного теплообменника 12, которая предпочтительно состоит из перфорированных листов, изоляционный слой 19 внутренней стенки кожуха реактора, а также электронагрев 22, применяемый предпочтительно в качестве дополнительного нагрева. Фиг. 4 показывает другой поперечный разрез уровня А-А в зоне реактора. Чертеж показывает подводящую трубку 23 для горючего газа. Представленный на фиг. 5 фрагмент показывает расположенные вдоль воздушных ковриков 24, которые покрыты U-профилем из ткани, устойчивой к высоким температурам, стальные профили 25, которые прикреплены к ним с поперечным разрезом, соответствующим поперечному разрезу воздушных ковриков 24, и постепенно расширяются. Цифрой 4 на фиг. 5 обозначены монолиты. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ 1. Реактор (1) для проведения автотермической дегидрогенизации газовой фазы углеводородсодержащего газового потока (2) газовым потоком (3), содержащим кислород, с получением реакционной газовой смеси, на гетерогенном катализаторе в виде монолита (4), выполненный в виде горизонтального цилиндра или призмы, причем с помощью расположенного вдоль реактора (1) разборного, газонепроницаемого корпуса G в виде кругового цилиндра или призмы полость реактора (1) поделена на внутреннюю область А с несколькими каталитически активными зонами (5), которые содержат упаковки из уложенных друг на друга, рядом друг с другом и друг за другом монолитов (4), и зоной (6) смешения перед каждой каталитически активной зоной (5), снабженной твердыми встроенными элементами, и внешнюю область В, расположенную коаксиально внутренней области А, причем на конце реактора к корпусу G присоединен теплообменник (12) с одной или несколькими подводящими трубками (7) для дегидрогенизируемого углеводородсодержащего газового потока (2),с одной или несколькими регулируемыми отдельно друг от друга подводящими трубками (9) для подвода в каждую из зон (6) смешения газового потока (3), содержащего кислород, причем каждая подводящая трубка (9) снабжена одной или несколькими распределительными камерами (10), а также с отводящей трубкой (11) для реакционной газовой смеси автотермической дегидрогенизации газовой фазы,отличающийся тем, что внешняя область В выполнена с возможностью подвода газа, который инертен в условиях реакции автотермической дегидрогенизации газовой фазы, и что одна или несколько подводящих трубок (7) для дегидрогенизируемого углеводородсодержащего газового потока (2) проходят через промежуточный теплообменник (12) для нагрева с помощью реакционной газовой смеси в противотоке через косвенную теплопередачу в конец реактора, противоположный теплообменнику (12), и после изменения направления через выпрямитель потока (8) входят во внутреннюю область А, в которой расположены зоны (6) смешения для смешивания с газовым потоком (3), содержащим кислород, и по меньшей мере две каталитически активные зоны (5). 2. Реактор (1) по п.1, отличающийся тем, что подводящие трубки (7) для дегидрогенизируемого углеводородсодержащего газового потока (2) соединены с теплообменником (12) в двух или нескольких местах, для введения указанного газового потока предпочтительно в виде главного потока с увеличенным массовым потоком и одного или нескольких параллельных потоков со сниженным массовым потоком по сравнению с главным потоком. 3. Реактор (1) по п.1 или 2, отличающийся тем, что содержит один или несколько дополнительных нагревающих элементов для дегидрогенизируемого углеводородсодержащего газового потока (2). 4. Реактор (1) по п.3, отличающийся тем, что для дополнительного нагрева дегидрогенизируемого углеводородсодержащего газового потока (2) содержит трубку (23) для подачи водорода в подводящую трубку (7) для дегидрогенизируемого углеводородсодержащего газового потока (2), которая размещена как можно ближе около входа в зоны (6) смешения, которые расположены перед каждой каталитически активной зоной (5). 5. Реактор (1) по п.3 или 4, отличающийся тем, что дополнительно содержит источник электронагрева (22), который предпочтительно является съемным и расположен в виде съемной системы внутри внешней области В реактора (1) или в виде муфельной горелки в подводящей трубке (7) для дегидрогенизируемого углеводородсодержащего газового потока (2) после его выхода из теплообменника (12). 6. Реактор (1) по одному из пп.1-5, отличающийся тем, что монолиты (4) внутри одной и той же каталитически активной зоны (5) имеют различную каталитическую активность. 7. Реактор (1) по пп.1-6, отличающийся тем, что две или несколько каталитически активных зон (5) имеют различную каталитическую активность. 8. Реактор (1) по одному из пп.1-7, отличающийся тем, что уложенные друг на друга, рядом друг с другом и друг за другом в упаковку монолиты (4) обернуты воздушным ковриком или холстом из минерального волокна и помещены в корпус с вантовым приспособлением. 9. Реактор (1) по одному из пп.1-8, отличающийся тем, что корпус G выполнен в виде призмы и что боковые стенки выполненного в виде призмы корпуса G по отдельности являются съемными таким образом, что можно заменять целую упаковку или отдельные монолиты (4) упаковки из каталитически активных зон (5). 10. Реактор (1) по одному из пп.1-9, отличающийся тем, что корпус G изготовлен из материала, который является жаропрочным, предпочтительно из высококачественной стали, особенно предпочтительно из высококачественной стали под номерами 1.4541, 1.4910 или 1.4841. 11. Реактор (1) по одному из пп.1-10, отличающийся тем, что обшивка реактора (1) состоит из нелегированной или низколегированной стали, подходящей для напорного резервуара, предпочтительно из черной стали, особенно предпочтительно из котельной листовой стали HII, или легированной стали под номерами 1.4541 или 1.4910. 12. Реактор (1) по одному из пп.1-11, отличающийся тем, что каждая зона (6) смешения содержит распределительную трубу, состоящую из множества съемных трубок (14), расположенных параллельно друг к другу, перпендикулярно продольному направлению реактора (1), которые соединены с одной или несколькими распределительными камерами (10) и которые имеют множество выходных отверстий (15),расположенных на одинаковом расстоянии друг от друга, для содержащего кислород газового потока (3) из съемной трубки (14), а также множество смешивающих систем (16), расположенных на одинаковом расстоянии друг от друга. 13. Реактор (1) по п.12, отличающийся тем, что смешивающие системы (16) образованы из смешивающих пластин. 14. Реактор (1) по одному из пп.1-13, отличающийся тем, что в качестве теплообменника (12) применяют кожухотрубный теплообменник, который состоит из жаропрочной высококачественной стали,предпочтительно из высококачественной стали под номерами 1.4541 или 1.4910, трубки которого на обоих его концах в трубных решетках плотно приварены к основанию, и трубные решетки со стороны горячего газа покрыты жаропрочной высококачественной сталью, предпочтительно высококачественной сталью под номером 1.4841. 15. Способ проведения автотермической дегидрогенизации газовой фазы с использованием одного или нескольких реакторов (1) по одному из пп.1-14, в котором во внешнюю область В подают газ, инертный в условиях реакции автотермической дегидрогенизации газовой фазы, в теплообменник (12) через подводящую трубку подают дегидрогенизируемый углеводородсодержащий газовый поток, который нагревают в теплообменнике с помощью реакционной газовой смеси в противотоке через косвенную теплопередачу и направляют в конец реактора, противоположный теплообменнику, где пропускают через выпрямитель потока, изменяя направление, и подают во внутреннюю область А, где в зонах смеше- 13024781 ния смешивают с газовым потоком, содержащим кислород, и направляют в каталитически активные зоны для проведения автотермической дегидрогенизации газовой фазы. 16. Способ по п.15, отличающийся тем, что газ, инертный в условиях реакциях автотермической дегидрогенизации газовой фазы, является водяным паром. 17. Способ по п.15 или 16, отличающийся тем, что газ, инертный в условиях реакции автотермической дегидрогенизации газовой фазы, подают в виде потока продувочного газа с массовым потоком 1/51/100, предпочтительно 1/10-1/50 относительно массового потока углеводородсодержащего газового потока (2) при незначительном избыточном давлении 2-50 мбар, предпочтительно 25-30 мбар относительно давления во внутренней области А через внешнюю область В, предпочтительно поток продувочного газа подают на одном конце реактора и направляют через одну или несколько подводящих трубок (20) во внешнюю область В реактора на противоположном конце реактора и далее направляют во внутреннюю область А реактора, в частности, через одну или несколько соединительных трубок (21), расположенных преимущественно под углом, отличным от 90, к подводящей трубке (7) для дегидрогенизируемого углеводородсодержащего газового потока (2). 18. Способ по пп.15-17, отличающийся тем, что используют два или несколько реакторов (1) по одному из пп.1-14, причем по меньшей мере один реактор (1) используют для автотермической дегидрогенизации газовой фазы и одновременно регенерируют по меньшей мере один другой реактор (1). 19. Способ по п.18, отличающийся тем, что регенерирование проводят при температурах 550-700 С. 20. Способ по п.18 или 19, отличающийся тем, что регенерирование проводят газовым потоком, содержащим кислород, с 0,1-1,5 мас.% кислорода относительно общей массы газового потока, содержащего кислород. 21. Способ по одному из пп.15-20, отличающийся тем, что автотермическая дегидрогенизация газовой фазы представляет собой дегидрогенизацию пропана, бутана, изобутана, от бутена в бутадиен или от этилбензола в стирол. 22. Способ по п.21, отличающийся тем, что автотермическая дегидрогенизация газовой фазы представляет собой дегидрогенизацию бутана и что используют два реактора (1), причем один реактор (1) используют для автотермической дегидрогенизации газовой фазы и одновременно регенерируют второй реактор (1). 23. Способ по п.22, отличающийся тем, что регенерирование включает следующие этапы обработки: создают атмосферу инертного газа в реакторе (1),выжигают отложеный кокс на поверхности гетерогенного катализатора,редиспергируют гетерогенный катализатор воздухом,промывют гетерогенный катализатор, в результате чего восстанавливают гетерогенный катализатор.

МПК / Метки

МПК: B01J 19/24, C07C 5/48

Метки: газовой, реактор, проведения, дегидрогенизации, фазы, автотермической

Код ссылки

<a href="http://easpatents.com/17-24781-reaktor-dlya-provedeniya-avtotermicheskojj-degidrogenizacii-gazovojj-fazy.html" rel="bookmark" title="База патентов Евразийского Союза">Реактор для проведения автотермической дегидрогенизации газовой фазы</a>

Похожие патенты