催化剂再活化方法
阅读说明：本技术 催化剂再活化方法 (Catalyst reactivation process ) 是由 斯里坎特·戈帕尔 图尔基·阿尔斯马里 沙希德·阿扎姆 哈利德·卡里姆 于 2020-03-26 设计创作，主要内容包括：公开了使用和再生用于由乙烷生产乙酸的催化剂的系统和方法。使包含乙烷和包括氧气的氧化剂的进料料流流向反应器,在该反应器中设置有包含MoVNbPd氧化物的催化剂。乙烷和氧化剂在催化剂存在下在足以产生乙酸的反应条件下反应。当催化剂催化乙烷和氧化剂之间反应的能力降低预定百分比时,停止进料料流向反应器的流动。使再生气体料流流经反应器,以在操作条件下使再生气体料流与催化剂接触,以增加催化剂催化乙烷和氧化剂之间反应的能力。(Systems and methods for using and regenerating a catalyst for the production of acetic acid from ethane are disclosed. A feed stream comprising ethane and an oxidant comprising oxygen is flowed to a reactor in which a catalyst comprising MoVNbPd oxide is disposed. Ethane and an oxidant are reacted in the presence of a catalyst under reaction conditions sufficient to produce acetic acid. The flow of the feed stream to the reactor is stopped when the catalyst's ability to catalyze the reaction between ethane and the oxidant decreases by a predetermined percentage. The regeneration gas stream is flowed through the reactor to contact the regeneration gas stream with the catalyst at operating conditions to increase the ability of the catalyst to catalyze a reaction between ethane and an oxidant.)
相关申请的交叉引用
本申请要求2019年3月26日递交的美国临时专利申请No.62/823,930的优先权权益，其全部内容通过引用并入本文。
技术领域
本发明总体上涉及使用和再生用于生产乙酸的催化剂的方法。更具体地，本发明涉及使用和再生适于催化乙烷氧化以生产乙酸的催化剂的方法。
背景技术
乙酸是一种化学试剂，用于生产塑料瓶、照相胶片、聚乙酸乙烯酯(用于木材胶)以及合成纤维和织物。乙酸还常用作清洁剂、食品的酸度调节剂和调味品。
在化学工业中有多种生产乙酸的方法。其中一种方法是乙烷的氧化。在该工艺中，乙烷和氧化剂在催化剂存在下在升高的温度和压力下反应生成乙酸。然而，催化剂的性能在该工艺中随着时间的推移逐渐下降，导致各种问题，包括二氧化碳和水的形成增加、催化剂温度升高和乙酸生产率降低。
二氧化碳和水形成的增加可导致用于纯化乙酸的二氧化碳去除单元和水去除单元的能量消耗增加。催化剂操作温度的逐渐增加可以使催化剂达到一个温度，在该温度下，乙酸的生产速率明显低于使用新鲜催化剂时的速率。此外，增加的工作温度可导致更高的安全风险。当这种情况发生时，需要更换催化剂，这增加了乙酸的生产成本。
总体而言，尽管存在生产乙酸的方法，但至少鉴于常规方法的上述缺点，本领域仍然需要改进。
发明内容
已经发现了与使用乙烷和氧化剂生产乙酸的方法相关的至少一些上述问题的解决方案。解决方案在于一种使用和再生用于生产乙酸的催化剂的方法。通常在连续运行3至6个月或长达24个月后，当催化剂催化乙烷和氧化剂之间反应的能力降低到预定值或低于预定值时，该方法涉及使含氧再生气体料流在一定温度下流经催化剂以增加催化剂催化乙烷和氧化剂之间反应的能力。然后将再生的催化剂用于生产更多的乙酸，例如另外3至6个月，之后再次进行催化剂的再生。应该注意的是，再生之间的时间段可以不同。因此，虽然催化剂通常可以每3至6个月再生一次，但有些催化剂可能每年只需要再生一次。以这种方式再生催化剂至少有利于延长该工艺的催化剂寿命，从而降低乙酸的生产成本。值得注意的是，该方法能够将部分失活的催化剂再活化至新鲜催化剂的活性和选择性的高于至少70％，从而与常规方法相比，在乙酸生产过程中形成更少的二氧化碳和水。此外，催化剂的再生可以防止催化剂工作温度的逐渐升高，从而改善催化剂寿命并改善生产系统的安全水平。因此，本发明的方法提供了一种技术方案，以解决与用于由乙烷生产乙酸的当前可用方法有关的至少一些问题。
本发明的实施方案包括使用和再生用于由乙烷生产乙酸的催化剂的方法。该方法包括使(1)包含乙烷的进料气体和(2)包含氧气的氧化剂流入反应器，在该反应器中设置有包含MoVNbPd氧化物的催化剂。该方法还包括在反应器中在催化剂存在下使乙烷与氧化剂反应以产生乙酸。该方法还包括当催化剂催化乙烷和氧化剂之间反应的能力降低30％或更多时，停止进料气体和氧化剂向反应器的流动。该方法进一步还包括使包含2至21mol％氧气的再生气体料流在200至375℃的温度和1000至10,000h-1的气时空速(GHSV)条件下流经反应器以使再生气体料流与催化剂接触，从而提高催化剂催化乙烷和氧化剂之间反应的能力。
本发明的实施方案包括使用和再生用于由乙烷生产乙酸的催化剂的方法。该方法包括使(1)包含乙烷的进料气体和(2)包含氧气的氧化剂流入反应器，在该反应器中设置有包含MoVNbPd氧化物的催化剂。该方法还包括在反应器中在催化剂存在下使乙烷与氧化剂反应以产生乙酸。该方法还包括当催化剂催化乙烷和氧化剂之间反应的能力降低30％或更多时，停止进料气体和氧化剂向反应器的流动。该方法还包括用惰性气体冲洗通向反应器的进料管线和反应器。该方法进一步还包括使包含2至21mol％氧气的再生气体料流在200至375℃的温度和1000至10,000h-1的GHSV条件下流经反应器以使再生气体料流与催化剂接触，从而提高催化剂催化乙烷和氧化剂之间反应的能力。该方法进一步包括通过去除包括二氧化碳和/或水的副产物来纯化在反应步骤中产生的乙酸。
以下包括在整个说明书中使用的各种术语和短语的定义。
术语“约”或“近似”被定义为接近于，如本领域普通技术人员所理解的。在一个非限制性实施方案中，这些术语被定义为在10％以内，优选在5％以内，更优选在1％以内，最优选在0.5％以内。
术语“重量％”、“体积％”或“摩尔％”分别是指基于包括组分的材料的总重量、总体积或总摩尔数计的组分的重量、体积或摩尔百分比。在非限制性实施例中，在100mol材料中的10mol组分为10mol％的组分。
术语“基本上”及其变体被定义为包括10％以内，5％以内，1％以内或0.5％以内的范围。
当用在权利要求和/或说明书中时，术语“抑制”或“减少”或“防止”或“避免”，或这些术语的任何变体包括任何可测量的减少量或完全抑制以实现所需的结果。
如在说明书和/或权利要求书中使用的术语“有效”是指足以实现期望的、预期的或打算的结果。
说明书和/或权利要求书中使用的术语“部分失活的催化剂”或“失活的催化剂”是指催化活性低于相同催化剂组成的新鲜催化剂的催化活性的70％的催化剂。
当在权利要求或说明书中与术语“包含”、“包括”、“含有”或“具有”一起使用时，词语“一(a)”或“一(an)”的使用可表示“一个(one)”，但其也具有“一个或多个”、“至少一个”和“一个或多于一个”的含义。
词语“包含(comprising)”(以及包含的任何形式，例如“包含(comprise)”和“包含(comprises)”)、“具有(having)”(以及具有的任何形式，例如“具有(have)”和“具有(has)”)、“包括(including)”(以及包括的任何形式，例如“包括(include)”和“包括(includes)”)或“含有(containing)”(以及含有的任何形式，例如“含有(contain)”和“含有(contains)”)是包含的或开放的且不排除额外的、未列举的元素或方法步骤。
本发明的方法可以“包含”在整个说明书中公开的特定成分、组分、组合物等，“基本上由其组成”或“由其组成”。
术语“主要”，如在说明书和/或权利要求中使用的该术语，表示大于50重量％、50摩尔％和50体积％中的任一个。例如，“主要”可以包括50.1重量％至100重量％和其间的所有值和范围、50.1摩尔％至100摩尔％和其间的所有值和范围、或50.1体积％至100体积％和其间的所有值和范围。
本发明的其它目的、特征和优点将从以下附图、详细描述和实施例中变得显而易见。然而，应当理解，在指示本发明的具体实施方案的同时，附图、详细描述和实施例仅以说明的方式给出，而不意味着限制。另外，预期从本详细描述中，在本发明的精神和范围内的改变和修改对于本领域技术人员将变得显而易见。在其他实施方案中，来自具体实施方案的特征可以与来自其他实施方案的特征组合。例如，来自一个实施方案的特征可以与来自任何其他实施方案的特征组合。在进一步实施方案中，可以向本文所述的具体实施方案添加附加特征。
附图说明
为了更全面的理解，现结合附图参考以下描述，其中：
图1示出了根据本发明的实施方案的使用和再生用于生产乙酸的催化剂的系统的示意图；且
图2示出了根据本发明的实施方案的再生和使用用于生产乙酸的催化剂的方法的示意性流程图。
具体实施方式
目前，乙烷氧化生产乙酸的方法存在多个问题，包括随时间增加催化剂温度和逐渐降低催化剂活性和选择性。催化剂活性和选择性的下降可以导致反应过程中二氧化碳和水的形成增加，导致从产物料流中分离二氧化碳和水的能耗增加。此外，催化剂活性下降也增加原料消耗，导致生产效率降低。增加的催化剂温度会大大缩短催化剂的寿命，导致与更换催化剂相关的成本增加。本发明为这些问题中的至少一些提供了解决方案。该解决方案的前提条件是一种使用和再生用于由乙烷生产乙酸的催化剂的方法，该方法包括在乙烷和氧化剂反应过程中当催化剂性能下降到预定值时，使再生气体料流流经催化剂以将催化剂活性和选择性恢复到新鲜催化剂的超过70％。通常，催化剂可以每3-6个月或每年再生一次。因此，整体催化剂性能和催化剂寿命都得到了改善，导致与常规方法相比，改善了乙酸生产效率并降低了生产成本。本发明的这些和其它非限制性方面在以下部分中进一步详细讨论。
A.用于乙酸生产的催化剂的使用和再生系统
在本发明的实施方案中，使用和再生用于由乙烷生产乙酸的催化剂的系统可以包括一个或多个反应器和包括二氧化碳去除单元和蒸馏单元的产物分离系统。参考图1，示出了系统100的示意图，系统100能够由乙烷生产乙酸，与常规方法相比具有改善的生产效率和降低的生产成本。根据本发明的实施方案，系统100可以包括适于将进料料流11加热到预定温度以产生加热的进料料流12的进料加热单元101。在本发明的实施方案中，进料加热单元101可包括热交换器、熔炉或它们的组合。用于进料料流11的预定温度可以为150至450℃的范围及其间的所有范围和值，包括150至165℃、165至180℃、180至195℃、195至210℃、210至225℃、225至240℃、240至255℃、255至270℃、270至285℃、285至300℃、300至315℃、315至330℃、330至345℃、345至360℃、360至375℃、375至390℃、390至405℃、405至420℃、420至435℃和435至450℃的范围。在本发明的实施方案中，进料料流11可以是进料气体料流13和氧化剂料流14的结合料流。
根据本发明的实施方案，进料加热单元101的出口可以与反应单元102的第一入口流体连通，使得加热的进料料流12从进料加热单元101流向反应单元102。在本发明的实施方案中，反应单元102可包括一个或多个反应器，其适于在催化剂存在下在足以产生包含乙酸的流出物料流17的反应条件下使乙烷和氧化剂反应。根据本发明的实施方案，流出物料流17还可包括未反应的乙烷、未反应的氧气、二氧化碳、水、乙烯、甲烷、氮气、氩气、一氧化碳、低浓度的各种杂质和其他副产物，或它们的组合。在本发明的实施方案中，所述一个或多个反应器可以是串联或并联配置。每个反应器可以是多管型固定床反应器、流化床反应器或它们的组合。反应器可以包括多管配置。布置在每个反应器中的催化剂可以包括混合金属氧化物，其包含MoVNb、MoVNbTe、MoVNbSb、MoVNbW、MoVNbLa或它们的组合。催化剂还可包含Pd。催化剂可以负载在氧化铝、二氧化硅、二氧化钛、氧化锌或它们的组合上。在本发明的实施方案中，催化剂具有的BET表面积对于非负载型催化剂可以为10-50m2/g，对于负载型催化剂可以为10-150m2/g，以及它们之间的所有范围和值。催化剂可以具有0.05至0.6的孔隙率及其间的所有范围和值，包括0.05至0.06、0.06至0.07、0.07至0.08、0.08至0.09、0.09至0.1、0.1至0.2、0.2至0.3、0.3至0.4、0.4至0.5和0.5至0.6的范围。
根据本发明的实施方案，反应单元102的每个反应器可包括分别适于接收和释放再生气体料流15的入口和出口，使得再生气体料流15流经反应单元102的每个反应器中的催化剂。在本发明的实施方案中，系统100可以包括设置在用于再生气体料流15的入口上游的再生气体加热单元103。再生气体加热单元103可适于将再生气体料流15加热到预定的再生温度。在本发明的实施方案中，再生气体料流15可适于恢复催化剂的催化活性和选择性。在本发明的实施方案中，再生气体料流15能够去除催化剂表面上的烃或碳沉积物，和/或逆转催化剂金属氧化物氧化态的变化。在本发明的实施方案中，再生气体料流15可包含2至21mol％氧气和79至98mol％惰性气体。惰性气体可包括氮气、氩气、二氧化碳或它们的组合。
根据本发明的实施方案，反应单元102的每个反应器可包括分别适于接收和释放吹扫气体料流16的入口和出口，使得吹扫气体料流16流经每个反应器。在本发明的实施方案中，吹扫气体料流16可适于吹扫反应单元102的每个反应器中的烃(例如乙烷)。在本发明的实施方案中，吹扫气体料流16可包括氮气、氩气、CO2或它们的组合。在本发明的实施方案中，吹扫气体料流16可以通过与进料料流11相同的入口流入反应单元102，使得吹扫气体料流16吹扫反应单元102的每个反应器和用于使进料料流11流入反应单元102的管道。
在本发明的实施方案中，反应单元102的流出物出口可以与流出物冷却器104的入口流体连通，使得流出物料流17从反应单元102流向流出物冷却器104。根据实施方案，流出物冷却器104适于冷却流出物料流17以产生冷却的流出物料流18。冷却的流出物料流18可包含至少一些冷凝乙酸和/或冷凝水。在本发明的实施方案中，流出物冷却器104可包括一个或多个热交换器、一个或多个骤冷塔或它们的组合。
在本发明的实施方案中，反应单元102的第一入口可以与适于接收再生气体料流15的入口和/或适于接收吹扫气体料流16的入口相同。在本发明的实施方案中，反应单元102的流出物出口可以与适于释放再生气体料流15的出口和/或适于释放吹扫气体料流16的出口相同。根据本发明的实施方案，再生气体加热单元103可以与进料加热单元101相同。
根据本发明的实施方案，流出物冷却器104的出口可以与气液分离器105流体连通，使得冷却的流出物料流18从流出物冷却器104流向气液分离器105。在本发明的实施方案中，气液分离器105可以适于将冷却的流出物料流18分离为气态料流19和液体料流20。根据本发明的实施方案，气态料流19可包含二氧化碳、未反应的乙烷、未反应的氧化剂或它们的组合。液体料流20可包含水、乙酸或它们的组合。示例性气液分离器105可包括闪蒸罐、冷箱、冷凝器、乙酸洗涤器或它们的组合。
在本发明的实施方案中，气液分离器105的顶部出口可以与二氧化碳去除单元106流体连通，使得气态料流19从气液分离器105流向二氧化碳去除单元106。在本发明的实施方案中，二氧化碳去除单元106可以适于将气态料流19分离为二氧化碳料流23和再循环流料22。再循环料流22可包含未反应的乙烷、未反应的氧化剂或它们的组合。在本发明的实施方案中，二氧化碳去除单元106可以包括一个或多个CO2吸收塔，和一个或多个用于CO2吸收溶液的再生单元。在本发明的实施方案中，二氧化碳去除单元106的出口可以与进料加热单元101的入口流体连通，使得再循环料流与进料料流11结合并流向进料加热单元101。
根据本发明的实施方案，气液分离器105的底部出口可以与脱水单元107的入口流体连通，使得液体料流20从气液分离器105流向脱水单元107。在本发明的实施方案中，脱水单元107可以适于将液体料流20分离为水料流23和乙酸料流24。在本发明的实施方案中，脱水单元107可包括共沸蒸馏塔、二元蒸馏塔或它们的组合。根据本发明的实施方案，共沸蒸馏塔可以使用乙酸乙酯和/或乙酸丁酯作为夹带剂以与水形成共沸物。
B.使用和再生用于生产乙酸的催化剂的方法
已经发现了使用和再生用于由乙烷生产乙酸的催化剂的方法。与常规方法相比，该方法能够改善乙酸的生产效率并降低生产成本。如图2所示，本发明的实施方案包括以延长的时间使用催化剂由乙烷生产乙酸，然后再生催化剂用于以延长的时间由乙烷生产额外乙酸的方法200。方法200可以由如图1所示的系统100来实现。根据本发明的实施方案，如方框201所示，方法200可包括使(1)进料气体料流13和(2)氧化剂料流14流向包含一个或多个反应器的反应单元102，在反应器中设置有催化乙烷氧化反应的催化剂，如方框201所示。在本发明的实施方案中，进料气体料流13和氧化剂料流14的组合料流(进料料流11)可在它们流向反应单元102之前在进料加热单元101中加热。在本发明的实施方案中，组合料流(进料料流11)可以加热至150至450℃的温度及其间的所有范围和值的温度，包括150至165℃、165至180℃、180至195℃、195至210℃、210至225℃、225至240℃、240至255℃、255至270℃、270至285℃、285至300℃、300至315℃、315至330℃、330至345℃、345至360℃、360至375℃、375至390℃、390至405℃、405至420℃、420至435℃和435至450℃的范围。在本发明的实施方案中，在方框201处组合料流(进料料流11)可以包括0.1至50重量％的氧气及其间的所有范围和值的氧气，包括0.1至0.2重量％、0.2至0.3重量％、0.3至0.4重量％、0.4至0.5重量％、0.5至0.6重量％、0.6至0.7重量％、0.7至0.8重量％、0.8至0.9重量％、0.9至1.0重量％、1.0至5.0重量％、5.0至10重量％、10至15重量％、15至20重量％、20至25重量％、25至30重量％、30至35重量％、35至40重量％、40至45重量％和45至50重量％的范围。在本发明的实施方案中，催化剂可包含Mo、V、Nb、Pd或它们的组合的氧化物。在本发明的实施方案中，催化剂可以包括混合金属氧化物，其包含MoVNb、MoVNbTe、MoVNbSb、MoVNbW、MoVNbLa或它们的组合。该催化剂可以进一步包含Pd。根据本发明的实施方案，催化剂可以负载在氧化铝、二氧化硅、二氧化钛、氧化锌或它们的组合上。
根据本发明的实施方案，如方框202所示，方法200还可包括在反应单元102中在催化剂存在下使乙烷与氧化剂反应以产生包含乙酸的流出物料流17。在本发明的实施方案中，流出物料流17还可包含未反应的乙烷、未反应的氧化剂、二氧化碳、水、乙烯、甲烷、氮气、氩气或它们的组合。根据本发明的实施方案，在方框202处的反应条件可以包括在150至450℃的范围及其间的所有范围和值的反应温度，包括150至165℃、165至180℃、180至195℃、195至210℃、210至225℃、225至240℃、240至255℃、255至270℃、270至285℃、285至300℃、300至315℃、315至330℃、330至345℃、345至360℃、360至375℃、375至390℃、390至405℃、405至420℃、420至435℃和435至450℃的范围。在方框202处的反应条件可以包括在1至50巴的范围内及其间的所有范围和值的反应压力，包括1至5巴、5至10巴、10至15巴、15至20巴、20至25巴、25至30巴、30至35巴、35至40巴、40至45巴和45至50巴的范围。在方框202处的反应条件可以进一步包括在50至50000hr-1的范围内及其间的所有范围和值的气时空速，包括50至100hr-1、100至200hr-1、200至300hr-1、300至400hr-1、400至500hr-1、500至600hr-1、600至700hr-1、700至800hr-1、800至900hr-1、900至1000hr-1、1000至2000hr-1、2000至3000hr-1、3000至4000hr-1、4000至5000hr-1、5000至6000hr-1、6000至7000hr-1、7000至8000hr-1、8000至9000hr-1、9000至10000hr-1、10000至15000hr-1、15000至20000hr-1、20000至25000hr-1、25000至30000hr-1、30000至35000hr-1、35000至40000hr-1、40000至45000hr-1、45000至50000hr-1的范围。
根据本发明的实施方案，方法200可以进一步包括通过从流出物料流17中去除包括二氧化碳和/或水的副产物来纯化乙酸，如方框203所示。在本发明的实施方案中，方框203处的纯化可包括在流出物冷却器104中冷却流出物料流17以形成包含至少一些液态乙酸和/或液态水的冷却的流出物料流18，如方框204中所示。在本发明的实施方案中，方框203处的纯化还可包括在气液分离器105中将冷却的流出物料流18分离成气态料流19和液体料流20。
在本发明的实施方案中，液气分离单元105包括闪蒸罐。作为闪蒸罐的替代或除闪蒸罐之外，液气分离单元105可包括乙酸洗涤器，其使用水从冷却的流出物料流18中洗涤未冷凝的水。
在本发明的实施方案中，如方框205所示，方框206处的分离还可包括在脱水单元107中分离液体料流20以形成乙酸料流24和水料流23。在本发明的实施方案中，脱水单元107包括一个或多个共沸蒸馏塔。在本发明的实施方案中，共沸蒸馏塔的共沸剂可包括乙酸乙酯、乙酸丁酯或它们的组合。作为共沸蒸馏塔的替代或除共沸蒸馏塔之外，脱水单元107可包括一个或多个二元蒸馏塔。
根据本发明的实施方案，如方框206所示，方法200还可包括在二氧化碳去除单元106中分离气态料流19以产生二氧化碳料流21和包含未反应的乙烷和未反应的氧化剂的再循环料流22。在本发明的实施方案中，二氧化碳去除单元106可包括一个或多个二氧化碳吸收塔。根据本发明的实施方案，如方框207所示，方法200还可包括使再循环料流22流入进料加热单元101，使得未反应的乙烷和未反应的氧化剂与进料料流11合并。
根据本发明的实施方案，如方框208所示，方法200还包括当催化剂催化乙烷和氧化剂之间反应的能力降低预定百分比时，停止进料气体料流13和氧化剂料流14向反应单元102的流动。在本发明的实施方案中，催化剂的催化活性每3至6个月或每年降低预定百分比，取决于催化剂的下降速度。因此，在本发明的实施方案中，每3至6个月或每年停止进料气体料流13的流动以进行下述冲洗和再生。在本发明的实施方案中，催化剂催化乙烷和氧化剂之间反应的能力可以由催化剂活性和/或催化剂选择性来定义。在本发明的实施方案中，在方框203处使用的降低的催化剂能力的预定百分比可以在20％至80％的范围内，及其间的所有范围和值，包括20至23％、23至26％、26至29％、29至32％、32至35％、35至38％、38至41％、41至44％、44至47％、47至50％、50至53％、53至56％、56至59％、59至62％、62至65％、65至68％、68至71％、71至74％、74至77％和77至80％的范围。在本发明的实施方案中，用于生产乙酸的新鲜催化剂选择性可以在20至80％的范围内，及其间的所有范围和值，包括20至25％、25至30％、30至35％、35至40％、40至45％、45至50％、50至55％、55至60％、60至65％、65至70％、70至75％和75至80％的范围。
在本发明的实施方案中，方法200还可包括用包含惰性气体的吹扫气体料流16冲洗通向反应单元102的一个或多个反应器的进料管线和一个或多个反应器，如方框209所示。在本发明的实施方案中，惰性气体可包括氮气、氩气、二氧化碳或它们的组合。
根据本发明的实施方案，如方框210所示，方法200还可包括使再生气体料流15流经反应单元102的一个或多个反应器，以使再生气体料流15与催化剂接触，从而提高催化剂催化乙烷和氧化剂之间反应的能力。在本发明的实施方案中，在方框205处的流动可以在200至375℃范围内的再生温度以及其间的所有范围和值的再生温度下进行，包括200至205℃、205至210℃、210至215℃、215至220℃、220至225℃、225至230℃、230至235℃、235至240℃、240至245℃、245至250℃、250至255℃、255至260℃、260至265℃、265至270℃、270至275℃、275至280℃、280至285℃、285至290℃、290至295℃、295至300℃、300至305℃、305至310℃、310至315℃、315至320℃、320至325℃、325至330℃、330至335℃、335至340℃、340至345℃、345至350℃、350至355℃、355至360℃、360至365℃、365至370℃和370至375℃的范围。选择再生温度使得在方框210处的流动期间在反应单元102中基本上不形成液态水。根据本发明的实施方案，至少部分地通过经由再生气体加热单元103加热再生气体料流15来保持反应单元102中的温度。
在本发明的实施方案中，在方框210处的流动可以这样进行，即使得反应单元102中的气时空速在1000至10,000hr-1的范围内，及其间的所有范围和值，包括1000至2000hr-1、2000至3000hr-1、3000至4000hr-1、4000至5000hr-1、5000至6000hr-1、6000至7000hr-1、7000至8000hr-1、8000至9000hr-1和9000至10,000hr-1的范围。在本发明的实施方案中，再生气体料流可以包括2至21mol％的氧气，及其间的所有范围和值的氧气，包括2至3mol％、3至4mol％、4至5mol％、5至6mol％、6至7mol％、7至8mol％、8至9mol％、9至10mol％、10至11mol％、11至12mol％、12至13mol％、13至14mol％、14至15mol％、15至16mol％、16至17mol％、17至18mol％、18至19mol％、19至20mol％和20至21mol％的范围。根据本发明的实施方案，再生气体料流中的氧分数保持在低水平以基本上防止氧停留在催化剂床中的死区中。在本发明的实施方案中，方框210处的流动可以进行3至24小时的持续时间。在本发明的实施方案中，方框210处的流动可以进行超过24小时。根据本发明的实施方案，在方框210处再生气体料流15的流动能够将催化剂的活性和/或选择性恢复到新鲜催化剂(即，尚未在方框202的反应步骤中使用的催化剂)的至少70％。作为使再生气体流经反应单元102以再生催化剂的替代方案，可以通过将催化剂从反应单元102中取出并使再生气体料流15流经反应单元102外面的催化剂来进行催化剂的再生。
在本发明的实施方案中，如方框211所示，方法200包括吹扫惰性气体以除去反应单元102的反应器中残留的再生气体中存在的氧气。吹扫惰性气体的非限制性实例可包括氮气、氩气、CO2及它们的组合。
根据本发明的实施方案，反应单元102中的一个或多个反应器可以并行操作。反应单元102中的一个或多个反应器中的每一个可以每3个月至每两年，或优选每3个月至每6个月重复方框201至211。在本发明的实施方案中，在系统100运行时的任何时刻，在反应单元102的至少一个反应器中进行方框202处的反应。
尽管已经参考图2的方框描述了本发明的实施方案，但是应理解，本发明的操作不限于图2中所示的特定方框和/或特定方框顺序。因此，本发明的实施方案可以使用与图2的顺序不同的各种方框来提供如本文所述的功能。
在本发明的上下文中，至少描述了下面15个实施方案。实施方案1为使用和再生用于由乙烷生产乙酸的催化剂的方法。该方法包括使(1)包含乙烷的进料气体和(2)包含氧气的氧化剂流入反应器，在该反应器中设置有包含MoVNbPd氧化物的催化剂。该方法还包括在反应器中在催化剂存在下使乙烷与氧化剂反应以产生乙酸。该方法还包括，当催化剂催化乙烷和氧化剂之间反应的能力降低30％或更多时，停止进料气体和氧化剂向反应器的流动，并使包含2至21mol％氧气的再生气体料流在200至375℃的温度和1000至10,000h-1的GHSV条件下流经反应器以使再生气体料流与催化剂接触，从而提高催化剂催化乙烷和氧化剂之间反应的能力。实施方案2是实施方案1所述的方法，进一步包括在使再生气体料流流动之前用惰性气体冲洗通向反应器的进料管线和反应器。实施方案3是如实施方案2所述的方法，其中惰性气体选自由氮气、氩气、CO2及它们的组合组成的组。实施方案4是如实施方案1至3任一项所述的方法，其中再生气体料流流经反应器至少3至24小时。实施方案5是实施方案1至4任一项所述的方法，其中将反应器保持在防止形成液态水的温度。实施方案6是实施方案1至5任一项所述的方法，其中再生气体料流还包含氮气、二氧化碳、氩气或它们的组合。实施方案7为实施方案1至6任一项所述的方法，其中使再生气体流经反应器能够将催化剂的活性恢复至新鲜催化剂的70至100％。实施方案8为实施方案1至7任一项所述的方法，进一步包括将未反应的乙烷和/或未反应的氧化剂再循环至反应器。实施方案9是实施方案1至8任一项所述的方法，其中反应器包括固定床反应器、流化床反应器或它们的组合。实施方案10是实施方案1至9任一项所述的方法，其中催化剂负载在氧化铝、二氧化硅、二氧化钛、氧化锌或它们的组合上。实施方案11是实施方案1至10任一项所述的方法，其中反应在150至450℃的温度下进行。实施方案12是实施方案1至11任一项所述的方法，其中反应在1至50巴的压力下进行。实施方案13是实施方案1至10任一项所述的方法，其中反应在50至50000hr-1的气时空速下进行。实施方案14是实施方案1至13任一项所述的方法，其中流入反应器的氧气和乙烷的摩尔比在1:1000至1:1的范围内。实施方案15是实施方案1至14任一项所述的方法，进一步包括通过去除包括CO2和/或水的副产物来纯化乙酸。
尽管已经详细描述了本申请的实施方案及其优点，但是应当理解，在不脱离由所附权利要求限定的实施方式的精神和范围的情况下，可以在其中进行各种改变、替换和更改。此外，本申请的范围不旨在限于说明书中描述的过程、机器、制造、物质组成、装置、方法和步骤的特定实施方案。如本领域普通技术人员将从以上公开内容容易地理解的，可以利用目前存在的或以后将开发的起到与本文所描述的相应实施方案基本相同的功能或实现与本文描述的相应实施方案基本相同的结果的过程、机器、制造、物质组成、装置、方法或步骤。因此，所附权利要求旨在在其范围内包括这样的过程、机器、制造、物质组成、装置、方法或步骤。