具体实施方式

本公开涉及用于在非正常操作期间操作脱氢工艺的方法。如本文所述，非正常操作可包括脱氢反应器在相对较低的反应温度(例如，温度<550℃的)下的操作。在启动、关闭、系统再循环事件或单元跳闸期间可存在这类低反应温度条件。非正常操作还可包括脱氢反应器系统的操作时段，其中惰性气体(如氮气)循环通过反应器系统以使催化剂流化。在启动、关闭或再循环事件(如烃进料流中断或其它条件)期间可发生反应器系统中的氮气循环。当非正常操作包括惰性气体通过反应器的循环时，反应器的温度可为低温或高温(例如，>550℃)。

启动通常指代当反应器温度、反应器压力、流速(例如，进入反应器部分的进料气体(烃和/或惰性气体)、用于再生的燃料气体和空气、用于汽提和流化的气体、用于对催化剂进行氧处理的含氧气体等的流速)、催化剂再循环速率或这些的组合建立但尚未达到对于给定反应的稳定操作所期望的值时的时间。关闭通常指代在脱氢工艺反应结束之前当反应器系统(即反应器和再生器)的温度、压力、流速和/或催化剂再循环速率降低时的时间。

系统再循环(即，系统再循环)可指代反应器系统的操作，其中反应器出口流的至少一部分(例如产物流)被再循环到反应器系统的进料或反应器部分。系统再循环事件可包括不合格产物事件，其中反应器系统以系统再循环模式操作，直到反应器的产物流和/或操作条件返回到目标操作条件为止。反应器系统还可响应于与本文所公开的反应器系统集成的其它反应器系统(如烃裂化系统)的操作中的计划内或计划外中断而以系统再循环模式操作。在一些实施例中，系统再循环可导致反应器的温度降低至低温(即，<550℃)。在其它情况下，系统再循环可包括使惰性气体循环通过反应器以将催化剂维持在流化状态。

单元跳闸可指代当反应器单元完全关闭时的条件，或其中由于例如在化学加工期间的失控条件导致温度降低和/或一种或多种流的流速降低或旁路的条件。单元跳闸可包括不同级别的单元跳闸，如其中整个反应器系统完全关闭的严重单元跳闸，或其中温度降低、压力降低或一个或多个流旁路的中级跳闸。低温反应条件，如在启动、关闭、系统再循环或单元跳闸期间存在的条件，以及其中惰性气体在没有烃进料流的情况下循环通过反应器系统的条件，可被称为本文中的非正常操作条件。正常操作条件指代高温、稳态条件，如约550℃的温度或适合于给定反应的催化反应的温度。在一个或多个实施例中，本文所述的反应器系统的一个或多个部分(如反应器部分或燃烧器)可在非正常操作条件期间在低于或等于550℃、500℃、450℃、400℃、350℃或甚至300℃的温度下操作。

本文描述实例脱氢反应器系统，其用于为本发明所公开的一般氢引入方案提供背景，其可抵消氧的积累。应理解，图1的示意图仅为实例系统，并且本文考虑适合于脱氢加工的其它系统，并且本文所述的概念可用于这类替代系统中。举例来说，本文所述的概念可等同地应用于具有替代的反应器单元和再生单元的其它系统，如在非流化条件下操作的那些系统，或者为下料器而不是提升管。另外，用于在反应器系统中加工化学流的本发明所描述的方法和工艺不应仅限于设计成用于通过流化催化脱氢产生轻质烯烃或烷基芳烃的反应器系统(如关于图1所述的反应器系统)的实施例，如其它脱氢系统(例如，利用不同的原料)所设想的。

如本文所使用的，术语“流化反应器系统”指代一种反应器系统，其中在所述系统的不同部分中一种或多种反应物以流化方式(如鼓泡方式、弹状流方式、湍流方式、快速流化方式、气动输送方式或其组合)与催化剂接触。举例来说，在流化反应器系统中，可在操作温度下使含有一种或多种反应物的进料流与循环催化剂接触，以进行连续反应以产生产物流。

如本文所使用的，“失活的催化剂”可指代由于焦炭的积累和/或催化剂活性位点的损失而具有降低的催化活性的催化剂。由于将催化剂的温度降低到比从催化反应中获得期望反应速率通常所需的温度低的温度，催化剂还可表现出降低的催化活性。如本文所使用的，“催化活性”或“催化剂活性”可指代催化剂能够催化在反应器系统中进行的反应的程度。如本文所使用的，“催化剂加工”可指代制备催化剂以重新引入反应器系统的反应器部分中并且可包括从催化剂中去除焦炭沉积物、加热催化剂、使催化剂再活化、从催化剂中汽提一种或多种气体、其它加工操作或这些的任意组合。如本文所使用的，“经过加工的催化剂”可指代已经在反应器系统的催化剂加工部分中加工过的催化剂。如本文所使用的，“催化剂再活化”或“使催化剂再活化”可以指加工失活的催化剂以恢复至少一部分催化剂活性从而产生再活化的催化剂。失活的催化剂可以通过但不限于通过恢复催化剂酸度、氧化催化剂、其它再活化工艺或其组合来再活化。在一些实施例中，催化剂再活化可包括在高于或等于660℃的温度下用含氧气体处理催化剂大于或等于2分钟的时段。

应理解，在非正常操作条件期间可不发生催化失活和活化，有时称为失活和再生。如本文所述，对活化和失活的引用通常是在正常条件下操作的系统的上下文中。

如本文所述，导致反应器冷却的“单元跳闸”可由于意外情况而发生，如设备故障、催化剂问题或工艺自动化中的错误。实例包括燃料气体的损失，由于进料注入时结垢而造成的进料损失，以及在如旋风分离器功能失常或补充催化剂的高损耗的情况下的高催化剂损失。“关闭”指代故意关闭，如用于反应器维护。在关闭或单元跳闸期间，反应器和再生器两者可冷却到至少100℃的温度，其低于正常操作的温度，并且甚至可冷却到环境温度。在关闭或单元跳闸期间，到再生器的燃料气体注入可完全停止或以显著速率减少。因此，再生器中的催化剂不被加热到典型的再生器床温度(例如650℃-780℃)。在单元跳闸或关闭期间，可停止到反应器的新鲜烃注入，并且可将反应器出口流再循环回到进料入口。在单元跳闸或关闭期间，催化剂在从再生器运回反应器时可另外冷却，因为额外的脱氢反应或反应器系统的热量损失大大超过热量添加(在无燃料气体情况下的零热量添加，或在减少燃料气体情况下的小热量添加)。这类催化剂循环的持续引起反应器和催化剂加工部分(例如，再生器)两者的冷却。在此工艺期间，催化剂循环速率也可降低。

如先前所讨论的，在某些情况下，反应器系统可在系统再循环中操作，其中反应器出口流再循环回到反应器中。反应器系统可响应于其中反应器出口流的组成不符合产物流目标标准的不合格事件而以系统再循环模式操作。在这些情况下，将反应器出口流再循环回到反应器中，同时对系统进行调整以使产物组成恢复一致。当反应器系统与另一个反应器系统(例如，如烃裂化系统)集成并且另一个反应器系统经历中断(例如，计划内事件(如计划内维护)或计划外事件(设备如熔炉、压缩机或其它设备的这类意外故障))时，也可发生系统再循环。在系统再循环操作期间，烃和/或氢的新鲜进料流可减少或停止。在这类事件(不合格事件或裂化器系统事件)期间，反应器出口流或其它流的再循环可导致反应器温度降至550℃以下。

现将参考图1另外详细讨论用于加工化学流的反应器系统和方法。在一些情况下，本说明书涉及正常操作条件(例如，至少550℃的温度)，而在其它情况下，描述非正常操作条件(例如，关闭、启动、系统再循环或单元跳闸)。加工的化学流可称为进料流，其通过反应来加工以形成产物流或反应器流出物。进料流可包含组合物，并且取决于进料流组合物，可利用适当的催化剂来将进料流的内容物转化为可包括轻质烯烃或其它化学产物的产物流。举例来说，用于流化催化脱氢(FCDh)反应器系统的进料流可包含丙烷、正丁烷、异丁烷、乙烷或乙苯中的至少一种。在FCDh系统中，进料流可在脱氢催化剂存在下通过脱氢转化为轻质烯烃或其它产物。

在一些实施例中，用于在FCDh反应器系统中进行脱氢的催化剂可包括包含铂、镓或两者的催化剂。铂装载量可为5-500ppm(重量)并且镓装载量可为0.25wt％至5wt％。在一些实施例中，催化剂可另外包括一种或多种来自IUPAC周期表的第9族和第10族的其它贵金属。举例来说，在一些实施例中，催化剂可包括一种或多种选自钯(Pd)、铼(Rh)、铱(Ir)或这些贵金属的组合的贵金属。在一些实施例中，催化剂还可包括一种或多种选自铟(In)、锗(Ge)或这些金属的组合的金属。催化剂还可包括助催化剂金属，如碱金属或碱性金属。在一些实施例中，助催化剂金属可为钾(如占催化剂的0-2wt％)。催化剂的金属可负载在载剂上。载剂可包括一种或多种无机本体金属氧化物，如二氧化硅、氧化铝、含二氧化硅的氧化铝、氧化锆(ZrO₂)、二氧化钛(TiO₂)、其它金属氧化物或金属氧化物的组合。在一些实施例中，载剂可包括微孔材料，如ZSM-5沸石。催化金属，如铂、镓、钾和/或其它催化活性金属，可负载在载剂的表面上或并入载剂中。在一些实施例中，催化剂可包括负载在含二氧化硅的氧化铝载剂上的铂、镓和任选的钾。在额外的实施例中，载体可包含铬，如Cr₂O₃，其量为催化剂的6wt％至30wt％(如13wt％至25wt％)。

现参考图1，示意性地描绘实例反应器系统102。反应器系统102通常包括反应器部分200和催化剂加工部分300。如本文在图1的上下文中所使用的，反应器部分200指代反应器系统102的发生主要的工艺反应的部分。举例来说，反应器系统102可为FCDh系统，在所述FCDh系统中，进料流在反应器系统102的反应器部分200中在脱氢催化剂的存在下被脱氢。反应器部分200包含反应器202，其可包括下游反应器区段230、上游反应器区段250和用于将催化剂与在反应器202中形成的化学产物分离的催化剂分离区段210。

同样，如本文所使用的，图1的系统的催化剂加工部分300通常指代在正常操作期间反应器系统102的以某种方式加工催化剂(如去除焦炭沉积物、加热催化剂、使催化剂再活化、其它加工操作或这些的组合)的部分。在一些实施例中，催化剂加工部分300可包括燃烧器350、提升管330、催化剂分离区段310和氧处理区370。催化剂加工部分300的燃烧器350可包括一个或多个下部燃烧器入口端口352，并且可与提升管330流体连通。燃烧器350可经由竖管426与催化剂分离区段210流体连通，这可将失活的催化剂(在正常操作条件期间)从反应器部分200供应到催化剂加工部分300用于催化剂加工(例如，焦炭去除、加热、再活化等)。氧处理区370可与上游反应器区段250流体连通(例如，经由竖管424和输送提升管430)，这可将经过加工的催化剂从催化剂加工部分300供应回到反应器部分200。燃烧器350可包括将空气入口428与燃烧器350连接的下部燃烧器入口端口352。空气入口428可将空气或其它反应性气体，如含氧气体供应到燃烧器350。空气和/或其它反应性气体可被引入燃烧器350以辅助补充燃料的燃烧。燃烧器350还可包括燃料入口354。燃料入口354可将燃料，如烃流356供应到燃烧器350。氧处理区370可包括含氧气体入口372，其可将含氧气体供应到氧处理区370用于催化剂的氧处理。

参考图1，将描述反应器系统102在正常操作条件下进行连续反应的一般操作。在反应器系统102的反应器部分200的操作期间，进料流可进入输送提升管430，并且产物流可经由管道420离开反应器系统102。根据一个或多个实施例，反应器系统102可通过将化学进料(例如，在进料流中)和流化催化剂进料到上游反应器区段250中来操作。化学进料可与上游反应器区段250中的催化剂接触，并且各自可向上流入并且通过下游反应器区段230以在正常操作条件下产生化学产物。当携带游离氧的催化剂被输送到反应器部分200时，由催化剂携带到反应器部分200中的游离氧可与反应器部分200中的烃流(进料、产物等)燃烧以形成含氧化合物。因此，反应器部分200中的游离氧可被反应消耗。然而，在非正常操作条件期间在较低温度下，由催化剂携带的游离氧可不能够与反应器部分200中的烃反应，并且因此可留在FCDh产物流中。另外，当惰性气体(如氮气)而不是烃进料流循环通过反应器系统时，无论温度如何，由催化剂携带或从其中释放的游离氧可没有烃与其反应，并且因此可在FCDh产物流中积累。

可将化学产物和催化剂从下游反应器区段230中传递出到催化剂分离区段210中的分离装置220。催化剂可在分离装置220中与化学产物分离。然后可将化学产物输送出催化剂分离区段210。举例来说，可经由催化剂分离区段210的气体出口端口216处的管道420从反应器系统102去除分离的蒸气。根据一个或多个实施例，分离装置220可为旋风分离系统，其可包括两个或更多个阶段的旋风分离。

根据一些实施例，在分离装置220中将催化剂与蒸气分离之后，催化剂通常可移动通过汽提器224至反应器催化剂出口端口222，其中催化剂可经由竖管426从反应器部分200转移出并且进入催化剂加工部分300。任选地，催化剂还可经由竖管422直接转移回到上游反应器区段250。在一些实施例中，可将来自汽提器224的再循环的催化剂在输送提升管430中与来自催化剂加工部分300的经过加工的催化剂预混合。

分离的催化剂可从催化剂分离区段210传递到催化剂加工部分300的燃烧器350。可在正常操作期间在催化剂加工部分300中加工催化剂以去除焦炭沉积物、加热催化剂、使催化剂再活化、其它催化剂加工或这些的任何组合。如先前所讨论的，在催化剂加工部分300中加工催化剂可包括从催化剂中去除焦炭沉积物、通过燃烧燃料源的燃烧来升高催化剂的温度、使催化剂再活化、从催化剂中汽提一种或多种成分、其它加工操作或这些的组合。在一些实施例中，在加工部分300中加工催化剂可包括在燃烧器350中在催化剂的存在下使燃烧燃料源燃烧以去除焦炭沉积物和/或加热催化剂以产生经过加热的催化剂。经过加热的催化剂可在催化剂分离部分310中与燃烧气体分离。在一些实施例中，在正常系统操作下，然后可通过对经过加热的催化剂进行氧处理来使经过加热的催化剂再活化。氧处理可包括将催化剂暴露于含氧气体中持续足以使催化剂再活化的时间段。

在一些实施例中，燃烧燃料源可包括沉积在反应器系统102的反应器部分200中的催化剂上的焦炭或其它污染物。在一些反应系统中，催化剂可在反应器部分200中的反应之后焦化，并且可通过燃烧器350中的燃烧反应将焦炭从催化剂中去除。举例来说，氧化剂(如空气)可经由空气入口428进料到燃烧器350中。

参考图1，经过加工的催化剂可从燃烧器350中传递出并且通过提升管330到达提升管终端分离器378，其中来自提升管330的气体和固体组分可至少部分地分离。蒸气和剩余的固体可被输送到催化剂分离区段310中的次级分离装置320，其中剩余的经过加工的催化剂与来自催化剂加工的气体(例如，由焦炭沉积物和补充燃料的燃烧排放的气体)分离。在一些实施例中，次级分离装置320可包括一个或多个旋风分离单元，其可以串联或多个旋风分离器对的形式布置。可经由燃烧气体出口432将在催化剂的加工期间来自燃烧焦炭和/或补充燃料的燃烧气体或在催化剂加工期间引入到催化剂的其它气体从催化剂加工部分300去除。

如先前所讨论的，在反应器系统102的催化剂加工部分300中加工催化剂可包括当系统在正常条件下操作时使催化剂再活化。在催化剂的存在下补充燃料燃烧以加热催化剂可另外使催化剂失活。因此，在一些实施例中，在正常操作条件期间，可通过氧处理调节催化剂来使催化剂再活化。可在补充燃料燃烧以加热催化剂之后进行氧处理以使催化剂再活化。氧处理可包括用含氧气体处理经过加热的催化剂，持续至少两分钟的时段，这可以使催化剂再活化以产生再活化的催化剂。基于含氧气体的总摩尔流速，含氧气体可包括5摩尔％至100摩尔％的氧含量。在一些实施例中，可通过氧处理调节催化剂来使催化剂再活化。催化剂的氧处理可包括将催化剂维持在至少660℃的温度下，同时将催化剂暴露于含氧气体流，持续大于两分钟并且足以产生再活化的催化剂的时间段，所述再活化的催化剂的催化活性大于在通过补充燃料燃烧而被加热之后的经过加热的催化剂的催化活性。

参考图1，可在氧处理区370中用含氧气体处理经过加热的催化剂。在一些实施例中，氧处理区370可以在催化剂加工部分300的催化剂分离部分310的下游，使得经过加热的催化剂在氧处理期间暴露于含氧气体之前与燃烧气体分离。在一些实施例中，氧处理区370可包括流体固体接触装置。流体固体接触装置可包括挡板或栅格结构，以促进经过加热的催化剂与含氧气体的接触。流体固体接触装置的实例在美国专利第9,827,543号和美国专利第9,815,040号中另外详细描述，这两个美国专利均以全文引用的方式并入本文中。

在一些实施例中，在正常条件下在反应器系统102的催化剂加工部分300中加工催化剂可另外包括汽提截留在催化剂颗粒内或之间的分子氧和在至少660℃的温度下可解吸的物理吸附氧的含氧的再活化的催化剂。汽提步骤可包括将含氧的再活化的催化剂维持在至少660℃的温度下，并且将含氧的再活化的催化剂暴露于基本上不含分子氧和可燃燃料的汽提气体中一段时间以去除颗粒之间的分子氧和在至少660℃的温度下可解吸的物理吸附氧。这些催化剂再活化工艺的另外描述公开于美国专利第9,834,496号中，其以全文引用的方式并入本公开中。

虽然通常在正常系统条件期间、在低温条件下，如在本文所述的非正常操作条件期间，发生催化剂再活化，但是在催化剂加工部分中催化剂可不再活化。举例来说，催化剂可不被加热到足以对脱氢反应具有活性的量，或者可仍然含有焦炭沉积物，因为在燃烧器350中的低温条件期间，如在关闭、启动、系统再循环或单元跳闸期间，可发生焦炭的不充分燃烧。然而，即使在非正常操作条件期间在加工之后可不考虑催化剂被活化，在加工之后的催化剂(例如，在竖管424中)也可将氧携带到反应器部分200中。举例来说，催化剂可携带0.001wt％至0.1wt％的氧。应理解，当在本文中描述时，由催化剂携带的氧可包括被截留在催化剂的孔结构内部(颗粒内)的氧或被截留在催化剂颗粒之间(颗粒间)的氧。由催化剂携带的氧不包括化学键合到催化剂上的氧原子，如用作载体材料的金属氧化物等。因此，此氧在本文中有时称为“游离氧”，因为它可由催化剂携带，但没有化学键合到催化剂上。本文所述的此游离氧可由于在燃烧器350和/或氧处理区370中催化剂暴露于含氧气体而积聚在催化剂上。

在催化剂加工之后，经过加工的催化剂可经由竖管424从催化剂加工部分300传递回到反应器部分200中。举例来说，在一些实施例中，经过加工的催化剂可经由竖管424和输送提升管430从催化剂加工部分300的氧处理区370传递到上游反应器区段250，其中经过加工的催化剂可另外用于催化反应。因此，在操作中，催化剂可在反应器部分200和催化剂加工部分300之间循环。通常，包括进料流和产物流的经过加工的化学流可为气态的，并且催化剂可为流化粒子固体。

如本文中所解释的，在正常操作温度下，由催化剂从加工部分300携带到反应器200的游离氧中的一些或全部可与烃如进料、产物或两者反应以形成含氧化合物。因此，在如高于550℃的高温环境中，可从产物流中基本上消除来自催化剂的游离氧。然而，在非正常操作条件期间，如在启动、关闭、系统再循环或单元跳闸期间，在较低温度条件下，由催化剂携带的游离氧可不与通常存在于反应器200中的烃反应，导致游离氧存在于产物流中。另外，在其中惰性气体循环通过反应器系统的高温条件下，可不存在烃与由催化剂携带或从其中释放的游离氧反应，导致游离氧存在于产物流中。由于本文中讨论的许多或多个原因，产物流中这类游离氧的存在可为不希望的。

在一些实施例中，反应器部分200中的温度可低于至少50％(或至少25％，或至少15％，或至少10％或甚至至少5％)的游离氧与反应器部分200中存在的一种或多种烃反应所需的温度。可与这些条件对应的温度可包括低于550℃、低于500℃、低于450℃、低于400℃、低于350℃或甚至低于300℃。在其它实施例中，反应器部分200中的烃与游离氧的摩尔比可小于在至少50％(或至少25％，或至少15％，或至少10％或甚至至少5％)的游离氧与一种或多种烃反应时的烃与游离氧的摩尔比。在一些实施例中，反应器部分200中的烃与游离氧的摩尔比可小于或等于0.05:1、小于或等于0.1:1、小于或等于0.25:1、小于或等于0.5:1，或甚至小于或等于1:1。

在一个或多个实施例中，反应器系统102可包括向反应器系统102提供补充氢的氢入口流480。流480的补充氢通常可接触含有游离氧的催化剂，或者可接触通过催化剂上的烃从催化剂释放/汽提的游离氧。在一个或多个实施例中，氢接触由催化剂携带到反应器或从在反应器系统102中在催化剂加工部分300和催化剂与反应器流出物的分离(例如，在分离装置220处)之间的任何位置的催化剂释放的游离氧。举例来说，氢入口流480可在竖管424处接触催化剂，如图1中所示。在这些实施例中，补充氢可接触由催化剂携带的游离氧并且可通过燃烧与游离氧反应。在其它实施例中，补充氢可在输送提升管430处(在与竖管424的连接的上方或下方)进入反应器系统102，或者甚至被直接注入反应器202中。在其中补充氢进入竖管424下游的反应器的一些实施例中，由催化剂携带的游离氧可通过来自催化剂的烃从催化剂释放/汽提，从而将游离氧释放到气相中，在所述气相中游离氧可与补充氢接触并且反应。与氢的此燃烧反应可在比在正常操作条件期间呈现的温度更低的温度下发生。举例来说，氢燃烧可在等于或低于550℃的温度下发生。

应理解，本文描述的“补充氢”不同于可通过进料材料的脱氢形成的任何氢。这类补充氢不是在反应器102中原位形成的，而是与存在的氧立即反应。即，在正常操作条件下，可通过脱氢在反应器202中形成氢。然而，在较低温度条件下，可根本不产生这类氢，或者可不产生其量足以与由催化剂携带到反应器中的游离氧反应以去除期望量的游离氧的氢。在一个或多个实施例中，反应器部分200的温度不足以产生相对于由催化剂携带的游离氧的量的甚至一半摩尔当量的氢。在一些实施例中，不管反应器的温度如何，如当惰性气体循环通过反应器时，可不存在烃与催化剂反应以产生氢。

为了充分燃烧游离氧，需要以至少产生2:1的氢与游离氧的摩尔比的量来产生氢。在一些实施例中，对于每摩尔的游离氧，可向反应器系统102引入至少0.5摩尔的补充氢，或者对于每摩尔的由催化剂携带的游离氧，可引入甚至1至2摩尔的补充氢。在低温条件下，在反应器202中通过脱氢可不产生所述量的氢。

已经发现，在非正常操作条件期间，如在启动、关闭、系统再循环或单元跳闸时，在相对较低的温度条件下，氢作为与氧的燃烧反应物可特别有用。举例来说，许多可燃燃料可需要相对较高的温度才能充分燃烧。在非正常条件期间的温度可过低以致无法燃烧如甲烷、乙烷、乙烯、丙烷、丙烯和焦炭的燃料。在本发明的实施例中可不利用这些燃料。

本领域技术人员可理解，一些镓基催化剂，如在图1的系统的上下文中描述的那些，可通过暴露于氢而失活。因此，在正常条件下，可不期望使这类催化剂与氢接触。然而，出乎意料地发现，在一些情况下，如在导致低温的非正常操作条件下，氢可为用于在非生产时段期间与催化剂接触以消除由催化剂携带的游离氧的合适材料。

补充氢可以任何含有氢的流的形式存在。氢入口流480中利用的预期流包括但不限于高纯度氢、与蒸汽混合的氢、与氮混合的氢、与烃混合的氢或这些的任何混合物。在一个或多个实施例中，氢可占通过氢入口流480进入的流的至少约5mol％、至少10mol％、至少25mol％、甚至至少50mol％或甚至至少95mol％。

参考图2，反应器系统102示出为具有在反应器系统102下游的出口流加工部分520。出口流加工部分520可将反应器出口流分离成丙烷流522、丙烯流524、废气流526或其它流(未示出)。图2示意性地描绘反应器系统102在系统再循环模式下的操作。如图2所示，在反应器系统102的系统再循环操作期间，反应器出口流可通过再循环管道440从管道420再循环回到输送提升管430。对于反应器系统102在系统再循环模式下在低于550℃的温度下的操作，如果不消耗氧，那么氧可继续在反应器系统102中积累。举例来说，反应器出口流中的游离氧可通过再循环管道440再循环回到反应器部分200。另外，循环催化剂可继续将游离氧从催化剂加工部分300携带到反应器系统102的反应器部分200。如果在低温下在非正常操作期间在反应器系统102内没有消耗游离氧，那么可发生游离氧的积累，这可导致爆炸的高风险。在反应器系统102处于较低温度(即<550℃)的系统再循环期间，可通过氢入口480引入补充氢。如先前所讨论的，补充氢可使得游离氧能够在反应器部分200中被消耗，以防止或减少在系统再循环期间在反应器系统102中游离氧的积累。尽管再循环管道440和氢入口480在图2中示出为连接到输送提升管430，但是应理解，再循环管道440和/或氢入口480可分别将再循环的反应器出口流和补充氢直接引入反应器部分200(图1)。

替代地或另外，在一些实施例中，丙烷流522、丙烯流524、废气流526或这些流的组合中的至少一种可再循环回到反应器系统102的输送提升管430和/或反应器部分200(图1)。举例来说，在系统再循环操作期间，丙烷流522可通过丙烷再循环532再循环回到输送提升管430和/或反应器部分200。在一些实施例中，丙烯流524可通过丙烯再循环534再循环回到输送提升管430和/或反应器部分200。而且，在一些实施例中，废气526可通过废气再循环536再循环回到输送提升管430和/或反应器部分200。在一些实施例中，出口流加工部分520可包括多级裂化气体压缩机(CGC)，并且CGC的各级之间的中间流中的任一个可再循环回到反应器系统102的输送提升管430和/或反应器部分200。在一些实施例中，烃进料流可停止并且用可通过再循环管道440再循环的惰性气体流如氮气替代。因此，系统再循环操作可用通常可不含烃的惰性气体进行。

参考图3，反应器系统102可与烃裂化工艺602集成。轻质烃裂化工艺602可包括轻质烃裂化单元610和轻质烃加工部分620。在轻质烃裂化工艺602的连续操作期间，可将一个或多个轻质烃流612引入轻质烃裂化单元610，其中烃流612中的轻质烃被裂化以生产包括一种或多种反应产物的裂化器流出物614。举例来说，在一些实施例中，轻质烃裂化单元610可为蒸汽裂化器，并且轻质烃流612可包括乙烷和丙烷，其可在蒸汽裂化器中被蒸汽裂化以生产至少乙烯。裂化器流出物614可被传递到轻质烃裂化工艺602的轻质烃加工部分620。轻质烃加工部分620可包括多个单元操作，如但不限于乙炔转化、蒸气压缩、分离、硫和二氧化碳去除、干燥或其它操作。轻质烃加工部分620可最终将裂化器流出物614分离成多个气态流，如但不限于乙烯产物流622、丙烯产物流624、丙烷流626和其它流。

裂化器流出物可包括乙炔，其可由烃加工部分620通过氢化转化。如EdgarL.Mohundro在路易斯安那州新奥尔良的2003年AICHE春季全国会议第15届乙烯生产会议(15^th Ethylene Produces Conference,2003AICHE Spring National Meeting,NewOrleans,LA)的“《乙烯装置中C2和C3选择性氢化概述(Overview on C2 and C3 SelectiveHydrogenation in Ethylene Plants)》”中所述，其内容并入本文中，可利用选择性乙炔氢化的若干配置。这些包括“前端”和“后端”配置。乙炔氢化反应器中存在的氧可引起问题，如失控反应。即使氧量低至50ppmv，持续5分钟，也可引起热点，从而触发催化剂失控和损坏，这可需要关闭乙炔氢化反应器。

在一个或多个实施例中，如图3所示，反应器系统102的产物流出物可与进入轻质烃加工部分的裂化器流出物614组合。如本文所述，在反应器系统102的流出物中含有的氧可引起乙炔氢化反应中的问题。本文所述的方法可限制进入乙炔氢化反应器的氧量。

如图3所示，与烃裂化工艺602集成的反应器系统102也可在不合格事件或其它情况期间以系统再循环模式操作。在系统再循环模式中，可通过再循环管道440将来自反应器系统102的反应器出口流再循环回到反应器系统102的输送提升管430或反应器部分200。可从设置在管道420中的增压压缩机(未示出)下游的点再循环反应器出口流。替代地或另外，可将从轻质烃加工部分620回收的丙烯流624、丙烷流626、其它流或这些流的组合中的任一个再循环回到反应器系统102的输送提升管430和/或反应器部分200。另外，轻质烃加工部分620还可包括CGC，并且CGC的各级之间的中间流中的任一个可再循环回到反应器系统102的输送提升管430和/或反应器部分200。

当以系统再循环模式操作时，与烃裂化工艺602集成的反应器系统102还可在反应器系统102中经历游离氧的积累，从而导致爆炸的风险增加。举例来说，将反应器出口流从管道424再循环回到反应器也可将反应器出口流中的任何游离氧再循环回到反应器。另外，循环催化剂可继续将游离氧从反应器系统102的催化剂加工部分300携带到反应器部分200。在一些实施例中，烃进料流可停止并且用可通过再循环管道440再循环的惰性气体流如氮气替代。因此，系统再循环操作可用通常可不含烃的惰性气体进行。

实例

通过以下实例将另外阐明本公开的实施例，这些实施例不应解释为对本发明所描述的公开和/或要求保护的实施例的限制。

实例1

图4以图形方式描绘对于在存在具有铂助催化剂的镓催化剂的情况下氢的燃烧，氢的开始燃料气体流的转化率702(y轴-左侧)和温度704(y轴-右侧)随运行时间(TOS)(x轴)的变化。实验是在带有1"直径石英管反应器的鼓泡床测试台上进行的。反应器装载有50克催化剂。将入口气体引入反应器的底部，并且使用石英玻璃料在整个反应器直径上分配气流。入口气体的体积流量为每分钟1690标准立方厘米。入口气流导致催化剂流化。入口气体组成为6.2％O2、1.0％He，2.0％H2和余量的氮气。在运行100分钟后，系统的温度从50℃升高到约80℃，并且在运行450分钟后另外升高到超过100℃。如图4所示，在35℃至50℃之间的温度下，氢的转化率可大于50％。在约80℃的温度下，氢的转化率可大于90％。高于100℃，氢的转化率可为约100％。

实例2

为了比较，在与实例1中所述相同的鼓泡床测试台中，用50克与实例1相同的具有铂助催化剂的镓催化剂进行CH₄燃烧。入口气体的体积流量维持在每分钟1690标准立方厘米，而入口气体组成改变为6.2％O2、1.0％He，2.0％甲烷和余量的氮气。甲烷与氧的燃烧在300至600℃之间和2psig的压力下进行测量。结果报告于下表1中。在低于550℃的温度下转化的甲烷百分比非常低。在测试条件下，在550℃下仅获得3.1％的转化率。

鉴于这些实验结果，当温度相对较低时，如在本发明所描述的实施例中，氢为期望的燃烧燃料。

表1-在低温下的CH4转化率

应注意，所附权利要求书中的一项或多项利用术语“其中”作为过渡短语。出于定义本发明的目的，应注意，此术语在权利要求中引入为开放的过渡短语，其用于引入结构的一系列特征的引述并且应以与更多常用开放的前导术语“包含”相同的方式解释。

通常，本文所述的反应器系统102的任何系统单元的“入口端口”和“出口端口”指代系统单元中的开口、孔、通道、开孔、间隙或其它相似机械特征。举例来说，入口端口允许材料进入特定系统单元并且出口端口允许材料从特定系统单元离开。通常，出口端口或入口端口将定义反应器系统102的系统单元的区域，管道、导管、管子、软管、材料输送管线或相似机械特征附接到所述区域，或定义另一个系统单元直接附接到的系统的一部分。虽然入口端口和出口端口在本文中有时可描述为功能性地操作，但是其可具有类似或相同物理特性，并且其在可操作系统中的相应功能不应被解释为限制其物理结构。

对于本领域的技术人员将显而易见的是，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，可对本发明进行各种修改和变化。因为本领域的技术人员可进行并入本发明的精神和实质的所公开的实施例的修改组合、子组合和变化，所以本发明应被解释为包括在所附权利要求书以及其等效物的范围内的所有事物。