CN112074499A

CN112074499A - 用于烃转化的方法和系统

Info

Publication number: CN112074499A
Application number: CN201980027640.2A
Authority: CN
Inventors: L·L·亚奇诺; J·S·克尔曼; J·R·莱特纳
Original assignee: ExxonMobil Chemical Patents Inc
Current assignee: ExxonMobil Chemical Patents Inc
Priority date: 2018-03-23
Filing date: 2019-03-01
Publication date: 2020-12-11
Anticipated expiration: 2039-03-01
Also published as: CN112074499B; WO2019182744A1; CA3094796A1; BR112020018997A2; US11414362B2; ES2926644T3; US20210002186A1; EP3768656B1; EP3768656A1; CA3094796C

Abstract

一种吸热脱氢方法，其包括将催化剂材料在具有至少一个反应区的移动床反应器中接触，所述移动床反应器包含含有加热介质的热交换器，其中所述催化剂材料和所述加热介质不彼此接触，和其中所述至少一个反应区的至少50％的焓变是通过所述热交换器提供的；和将包含烃的给料与所述催化剂材料在所述移动床反应器的至少一个反应区中在反应条件下接触，来将至少一部分的烃转化成第一流出物，其包含含有烯烃、炔烃、环烃和/或芳烃的产物。

Description

用于烃转化的方法和系统

相关申请的交叉引用

本申请要求2018年3月23日提交的临时申请No.62/647010的权益，其公开内容通过引用并入本文。

发明领域

本发明涉及用于将烃转化成烯烃、炔烃、环烃和/或芳烃的方法和反应器系统。

发明背景

烯烃(olefin)(烯烃(alkene))是一类不饱和烃化合物，含有至少一对碳原子，所述成对的碳原子是通过双键直接连接的。因为双键碳使得所述化合物与多种其他化合物反应来产生各种各样的有用的产物，因此烯烃化合物具有相当大的商业重要性。

烯烃在商业上通过各种方法生产，例如饱和烃的蒸汽裂化和流体催化裂化。因为这些方法产生了具有一定分子量范围的烯烃，并且通常还产生了其他非烯烃产物，因此已经开发了诸如催化脱氢方法之类的技术来产生具有特定碳原子数的特定烯烃。催化脱氢包括催化反应(即，脱氢)饱和烃化合物例如烷烃来产生期望的烯烃、炔烃、环烃和/或芳烃。

特别令人期望的烯烃产物是丙烯和环戊二烯。催化脱氢技术包括那些，其使丙烷催化反应来产生丙烯；或者使戊烷反应来产生例如环戊二烯(“CPD”)，和/或它的二聚体二环戊二烯(“DCPD”)。催化脱氢还包括使烯烃催化反应来产生期望的二烯烃、炔烃、环烃和/或芳烃。催化脱氢还可以包括烷基化反应与脱氢的组合，例如使甲烷催化反应来形成苯。这些反应是高度吸热，因此必须在高温进行，并且将热量供给到反应来实现商业上有吸引力的转化水平。

存在许多的商业脱氢方法，包括

方法(Lummus)，OLEFLEX^TM方法(Honeywell UOP)，蒸汽活化重整(STAR方法^TM)(Uhde)，流化床脱氢(FBD)方法(Snamprogetti-Yarsintez)和Linde-BASF固定床方法。

CATOFIN^TM方法，其基于用于将异丁烷脱氢成异丁烯的Houdry Catadiene方法，在含有氧化铬-氧化铝催化剂的5-8个并联绝热固定床反应器中脱氢丙烷。方法条件包括大约575-650℃的温度和0.2-0.5bar的压力。通过频繁停止到反应器的丙烷供料和用燃烧产物气体将催化剂床加热到高温来提供热量。

另一种固定床方法，STAR方法^TM在6-9bar的压力和500℃-600℃的温度运行。将蒸汽加入烷烃供料中来降低烷烃分压，从而导致较少的焦炭形成。将供料导向第一反应器，其包含含有负载于(碱式)铝酸锌上的Pt-Sn的催化剂。使用钙/镁-铝酸盐粘合剂来在蒸汽存在下稳定催化剂。催化剂位于管中，并且通过外部燃烧来供热；在管中存在明显的径向热梯度。将离开第一反应器的气体混合物冷却，然后引入第二反应器(所谓的氧反应器(oxyreactor))，在这里使用氧气-蒸汽混合物来选择性地燃烧脱氢过程中所形成的部分氢气。燃烧氢气使反应平衡移向更高的烯烃收率，但是也燃烧了一部分的烃供料，产生了CO和CO₂。

类似于STAR方法^TM，Linde-BASF脱氢方法是固定床反应器方法，其使用蒸汽稀释的烷烃供料。催化剂包含负载于ZrO₂上的Pt-Sn。催化剂位于管中，并且通过外部燃烧来供热；在管中存在明显的径向热梯度。

OLEFLEX^TM方法使用沉降床，具有处于多个径向流的基于Pt-Sn的催化剂，沉降床反应器在1-3bar的压力和525℃-705℃的温度串联运行。通过预热供料和在每个反应器之间再加热部分转化的流来供热。

流化床方法FBD并入了流体催化裂化反应器系统的使用。烷烃供料流过分级流化床反应器，将烷烃与加热的碱金属促进的CrO_x/Al₂O₃催化剂接触。烷烃脱氢在1.1-1.5bar的压力和550℃-600℃的温度进行。在脱氢过程中在所述催化剂上形成碳沉积物，从而产生失活的催化剂。将失活的催化剂输送到与反应器相连的再生器来燃烧碳沉积物，这重新活化了催化剂来用于重新使用。将燃料气加入再生器来提供足够的热量，以使得热催化剂可以返回反应器来供给反应热。再生的催化剂在明显高于目标的热出口温度的温度返回流化床反应器。

在前述每个实例中，热是以这样的方式引入反应器的，即，使至少一部分的催化剂和/或至少一部分的烃流暴露于不期望的高温，这导致了催化剂失活/损坏和/或不期望的反应例如裂化到较低碳数的烃和产生焦炭(即，非挥发性烃)。

因为烯烃的催化脱氢是平衡反应，因此方法条件影响可以产生的烯烃的量。这样的反应的实例是丙烷脱氢来产生丙烯：

(ΔH⁰ ₂₉₈＝124.3kJ mol^-1)。因此，需要热量(124.3kJ mol^-1)来脱氢丙烷，这意味着所述反应是吸热反应。通常，脱氢C₂-C₄烷烃来产生C₂-C₄烯烃需要550℃-750℃的反应温度，并且在大约1bar烷烃的转化率是大约50％。

烷烃向烯烃较高的转化率可以通过增加反应温度和/或降低氢气(分子氢)分压来获得。然而，升高温度会降低到期望的烯烃的选择性，并且导致通过一种或多种不期望的氢解、裂化和异构化副反应(例如增加的供料裂化成甲烷)产生另外的不期望的副产物。

所期望的是用于烷烃脱氢反应的替代方法。特别期望的是以烷烃的高转化率和到期望的产物的高选择性来将烷烃转化成期望的产物的方法。

发明概述

公开了一种吸热脱氢方法，其包括将催化剂材料在具有至少一个反应区的移动床反应器中接触，所述移动床反应器包含含有加热介质的热交换器，其中所述催化剂材料和所述加热介质不彼此接触，和其中所述至少一个反应区的至少50％的焓变是通过所述热交换器提供的；和将包含烃的给料与所述催化剂材料在所述移动床反应器的至少一个反应区中在反应条件下接触，来将至少一部分的烃转化成第一流出物，其包含含有烯烃、炔烃、环烃和/或芳烃的产物。

所述给料中烃的非限制性实例包括无环C₂-C₁₀烃，其包括但不限于烷烃(例如乙烷、丙烷、丁烷、戊烷、己烷等)，烯烃(例如乙烯、丙烯、丁烯等)，炔烃(例如乙炔、丙炔、1-丁炔、2-丁炔等)，二烯烃(例如1，2-丙二烯、1，3-丁二烯、1，3-戊二烯等)及其任意组合。

所述催化剂材料的非限制性实例包括至少一种金属或者金属化合物，其包含选自下面的至少一种：V，Nb，Ta，Cr，Mo，W，Mn，Re，Fe，Ru，Os，Co，Rh，Ir，Ni，Pd，Pt，Cu，Ag，Au，Zn，Cd，Al，Ga，In，Tl，Ge，Sn，Pb及其任意组合。

在所述移动床反应器的至少一个反应区中的颗粒移动的非限制性实例是鼓泡状态、湍流状态和/或输送状态。

所述加热介质的非限制性实例包括蒸汽、燃烧产物、热气、熔融盐和/或熔融金属。

所述热交换器可以横穿至少一部分的所述至少一个反应区。供选择地，所述热交换器不横穿至少一部分的所述至少一个反应区。在任何情况下，所述热交换器包含传热管道。传热管道构造的非限制性实例包括处于垂直的底部供料构造的多个刺刀管；处于垂直的顶部供料构造的多个刺刀管；处于水平构造的多个管；处于垂直构造的多个管；及其任意组合。

任选地，在所述至少一个反应区中存在挡板，和所述至少一个反应区包括两个反应区并且处于所述挡板的对侧上。

任选地，所述方法可以进一步包括：从所述第一流出物中分离至少一些所述催化剂材料来产生(1)分离的催化剂流(其可以任选地是基本上无催化剂的)和(2)产物流；和将分离的催化剂材料返回所述移动床反应器。所述产物流可以例如在大约350℃-大约800℃的出口温度下离开所述移动床反应器，其中烃流体相暴露于大于所述出口温度50℃的温度的累积时间小于总暴露时间的10％，和其中所述催化剂材料暴露于大于所述出口温度50℃的温度的累积时间小于催化剂材料在所述移动床反应器中的总时间的10％。

所述方法可以任选地进一步包括将所述热交换器与包含蒸汽、惰性气体、氢气和/或轻质烃的辅助气流接触，其中所述辅助气流和所述加热介质不接触。

所述方法可以任选地进一步包括将至少一部分的催化剂材料转移到复原区和/或再生区来产生复原的催化剂材料和/或再生的催化剂材料；和将至少一部分的复原的催化剂材料和/或再生的催化剂材料返回所述至少一个反应区。

所述方法可以任选地进一步包括将所述给料与输送颗粒材料接触，该输送颗粒材料具有选择性氢燃烧、氢存储和/或氧化剂存储功能。

附图简要描述

图1A显示了吸热脱氢反应器系统的实例。

图1B显示了处于垂直的顶部供料构造的热交换器的示例性构造。

图1C显示了图1B的热交换器的示例性构造的顶视图。

图1D显示了处于垂直的底部供料构造的热交换器的另一示例性构造。

图1E显示了处于水平构造的热交换器的再一示例性构造。

图1F显示了处于水平的分级构造的热交换器的再一示例性构造。

图1G显示了处于垂直的分级构造的热交换器的另一示例性构造。

图2显示了吸热脱氢反应器系统的另一实例。

图3显示了吸热脱氢反应器系统的另一实例。

图4显示了吸热脱氢反应器系统的另一实例。

发明详述

I.定义

为了促进对本发明的理解，在下面定义了若干术语和措词。

术语“烃”表示一类含有键合到碳上的氢的化合物，并且包括(i)饱和烃化合物，(ii)不饱和烃化合物，和(iii)(饱和和/或不饱和)烃化合物的混合物，包括具有不同的n值的烃化合物的混合物。术语“C_n”表示每个分子具有n个原子的烃，其中n是正整数。

如本文所用的，术语“轻质烃”表示轻质链烷烃和/或烯烃，其基本上仅仅包含氢和碳和具有不多于4个碳原子。

术语“饱和烃”指的是不具有多重键的烃，并且包括但不限于烷烃和环烷烃。

术语“不饱和烃”指的是具有至少一个碳-碳双键的烃，并且包括但不限于烯烃、二烯烃、炔烃、环烯烃和环二烯烃。

术语“环烃”表示诸如环丙烷，环丙烯，环丁烷，环丁二烯等，和这些结构的取代的类似物之类的基团。这些环烃可以是单环或者多环结构。优选地，术语“环烃”指的是非芳烃。

术语“环状C₅”包括但不限于环戊烷、环戊烯、环戊二烯及其两种或者更多种的混合物。术语“环状C₅”还包括任何前述的烷基化类似物，例如甲基环戊烷、甲基环戊烯和甲基环戊二烯。应当理解就本发明的目的而言，环戊二烯经由Diels-Alder缩合在一定范围的条件(包括环境温度和压力)下经时自发二聚来形成二环戊二烯。

术语“环烃”包括但不限于线性和支化的饱和和不饱和烃。

术语“烷烃”指的是具有通式C_nH_(2n+2)的非芳族饱和烃，其中n是1或更大。烷烃可以是直链或者支化的。烷烃的实例包括但不限于甲烷、乙烷、丙烷、丁烷、戊烷、己烷、庚烷和辛烷。“烷烃”意在包括烷烃的全部结构异构体形式。例如丁烷包括正丁烷和异丁烷；戊烷包括正戊烷、异戊烷和新戊烷。

术语“烯烃”(供选择地称作“烯烃”)，指的是具有一个或多个碳-碳双键的支化或者非支化的不饱和烃。简单的烯烃包含通式C_nH_2n，其中n是2或者更大。烯烃的实例包括但不限于乙烯，丙烯，丁烯，戊烯，己烯和庚烯。“烯烃”意在包括烯烃的全部结构异构体形式。例如，丁烯包括丁-1-烯，(Z)-丁-2-烯等。

术语“芳烃”表示具有共轭双键的平面的环烃例如苯。如本文所用的，术语芳烃包含含有一个或多个芳环的化合物，其包括但不限于苯、甲苯和二甲苯，和多核芳烃(PNA)，其包括萘、蒽、

和它们的烷基化形式。术语“C₆₊芳烃”包括基于具有6或者更多个环原子的芳环的化合物，包括但不限于苯、甲苯和二甲苯，和多核芳烃(PNA)，其包括萘、蒽、

和它们的烷基化形式。

术语“焦炭”包括但不限于吸附到催化剂化合物上的低氢含量的烃。

术语“C₅给料”包括含有正戊烷的给料，例如这样的给料，其主要是正戊烷和异戊烷(也称作甲基丁烷)，并且较少部分是环戊烷和新戊烷(也称作2，2-二甲基丙烷)。

术语“脱氢”包括涉及从有机分子中除去氢的化学反应。本公开中的脱氢可以是氧化性或者非氧化性的。此外，本公开中的脱氢包括脱氢与之组合的偶联例如甲烷、C₂、C₃、C₄和C₅烃转化成芳烃。

除非另有规定，否则提及元素周期表的全部数值和符号是基于63(5)CHEMICALAND ENGINEERING NEWS 27(1985)中所述的新记号法。

术语“第10族金属”表示周期表第10族的元素，并且包括但不限于Ni、Pd和Pt及其两种或更多种的混合物。

术语“第11族金属”表示周期表第11族的元素，并且包括但不限于Cu、Ag、Au及其两种或者更多种的混合物。

术语“第1族碱金属”表示周期表第1族的元素，并且包括但不限于Li、Na、K、Rb、Cs及其两种或更多种的混合物，并且不包括氢。

术语“第2族碱土金属”表示周期表第2族的元素，并且包括但不限于Be、Mg、Ca、Sr、Ba及其两种或更多种的混合物。

术语“稀土金属”表示周期表的镧系元素，以及钪和钇。术语稀土金属包括但不限于镧、镨、钕、铈、钇及其两种或更多种的混合物。

术语“氧”包括空气，O₂，H₂O，CO和CO₂。

如本文所用的，术语“MCM-22族分子筛”(或者“MCM-22族的材料”或者“MCM-22族材料”或者“MCM-22族沸石”)包括下面中的一种或多种：由常见的第一度结晶构建块晶胞制成的分子筛，该晶胞具有MWW骨架拓扑结构。(晶胞是原子的空间排列，其在三维空间中堆砌来描述晶体结构。这样的晶体结构在“Atlas of Zeolite Framework Types”，第5版，2001中被讨论)；由常见的第二度结晶构建块制成的分子筛，其是这样的MWW骨架拓扑结构晶胞的二维堆砌，其形成了一个晶胞厚度的单层，优选一个c晶胞厚度；由常见的第二度结晶构建块制成的分子筛，其是一个或大于一个晶胞厚度的层，其中大于1个晶胞厚度的层是由至少两个具有一个晶胞厚度的单层堆叠、堆积或者结合来制成的。这样的第二度构建块的堆叠可以是规则方式、不规则方式、无规方式及其任意组合；和通过具有MWW骨架拓扑结构的晶胞的任何规则或者无规的二维或者三维组合制成的分子筛。

MCM-22族包括那些分子筛，其具有包括在12.4±0.25，6.9±0.15，3.57±0.07和3.42±0.07的d-间距最大值的X射线衍射图案。用于表征材料的X射线衍射数据是通过标准技术使用K-α铜双线作为入射辐射和装备有闪烁计数器和相关计算机作为收集系统的衍射计来获得的。

如本文所用的，术语“分子筛”是与术语“微孔结晶材料”或者“沸石”同义使用的。

如本文所用的，术语“选择性”表示所形成的各自的环状C₅、CPD、C₁和C_2-4中的碳的摩尔数除以所转化的戊烷中的总碳摩尔数。例如，术语“对于环状C₅的碳选择性是至少30％”表示所转化的戊烷中每100mol的碳形成了环状C₅中至少30mol的碳。

如本文所用的，术语“转化率”表示转化成产物的无环C₅给料中的碳的摩尔数。措词“所述的无环C₅给料向所述的产物的至少70％的转化率”表示至少70mol％的所述的无环C₅给料转化成产物。

如本文所用的，分子筛催化剂的“α值”是使用正己烷在538℃在石英塞流反应器中在大气压转化时，该催化剂的裂化活性的度量。催化裂化活性通常是用转化成较低沸点C1-C5烃的己烷的重量百分比转化率来表示的。测试的实验条件包括将催化剂的尺寸调整到14-25目，并且用石英稀释，和将催化剂加热到538℃的恒温和暴露于塞流反应器中的供料。供料由氦气中的正己烷混合物组成，己烷分压是100托(133mbar)。调节WHSV来将己烷转化率保持在5-25％。在4分钟、11分钟、18分钟和25分钟的运行时间测量四个数据点。所报告的α值是在18min运行时间后获取。正己烷裂化活性(表示为α)定义为正己烷转化率相对于二氧化硅-氧化铝标准物(无定形铝硅酸盐催化剂，通过共凝胶化来获得，10％氧化铝，表面积420m²/g，在碱交换溶液中没有阳离子)的一级速率常数，并且是使用下式确定的：α＝A·ln(1-X)/τ；其中“α”是相对的一级速率常数，和：

“A”包括参考速率常数，并且单位换算＝-1.043；

“X”是转换分数；

“τ”是停留时间＝wt/(ρ·F)；

“ρ”是堆积密度，单位g/cm³；

“F”是气体流速，单位cm³/min；

“wt”是催化剂重量，单位g。

一些通常的催化剂的α值是：ZSM-5，没有阳离子交换(38)，和具有H⁺交换(450)；合成八面沸石，在钙离子中交换(1.1)和在H(NH₄)中交换(6400)。

在任何实施方案中，本文所述的催化剂组合物的α值(在加入第10族金属，优选铂之前测量)小于25，供选择地小于15，供选择地是1-25，供选择地是1.1-15。

如本文所用的，术语“脱氢反应器系统”指的是这样的系统，其包括一个或多个反应器和用于脱氢反应的全部必需和任选的设备。

如本文所用的，术语“反应器”指的是在其中发生化学反应的任何容器(一个或多个)。反应器包括不同的反应器，以及在单个反应器装置中的反应区和如果适用的话，跨多个反应器的反应区二者。换言之，和通常，单个反应器可以具有多个反应区。在描述提及第一和第二反应器的情况下，本领域技术人员将容易理解这样的提及包括两个反应器，以及具有第一和第二反应区的单个反应器容器。同样，第一反应器流出物和第二反应器流出物将被认为分别包括来自于单个反应器的第一反应区和第二反应区的流出物。

反应器/反应区可以是绝热反应器/反应区或者非绝热反应器/反应区。如本文所用的，术语“绝热”指的是这样的反应区，对其来说基本上没有除了通过流动的工艺流体之外热量输入系统中。具有由于传导和/或辐射导致的不可避免的损失的反应区就本发明的目的也可以被认为是绝热的。如本文所用的，术语“非绝热”指的是通过除了流动工艺流体提供之外的手段来将热量供给到其中的反应器/反应区，。

如本文所用的，术语“移动床”反应器指的是这样的区域或者容器，具有固体(例如催化剂颗粒)和气流接触，以使得表面气体速度(U)足以流化固体颗粒(即，高于最小流化速度U_mf)。移动床反应器可以在几种流动状态下运行，包括鼓泡状态(U_mf<U<U_mb)，腾涌状态(U_mb<U<U_c)，过渡和湍流流化状态(U_c<U<U_tr)，和快速流化状态(U>U_tr)，其中U_mf是最小流化速度，U_mb是最小鼓泡速度，U_c是在压力波动达到峰值的速度，和U_tr是输送速度。这些不同的流化状态已经例如描述在Kunii，D.，Levenspiel，O.，Fluidization Engineering第3章，(第2版，Butterworth-Heinemann，Boston，1991)，和Walas，S.M.，Chemical Process Equipment第6章，(修订第2版，Butterworth-Heinemann，Boston，2010)。

移动床反应器可以是“循环移动床反应器”，其指的是固体(例如催化剂材料)移动穿过反应器和固体(例如催化剂材料)至少部分地再循环的移动床。例如，固体(例如催化剂材料)可以已经从反应器除去、再生、再加热和/或从产物流中分离，然后返回反应器。此外，移动床反应器可以是“捕集(captive)床反应器”，其中固体(例如催化剂材料)可以在反应区之间循环，但是不基于连续流动来在反应器和分别的容器之间循环(例如进行再加热和/或再生)。固体(例如催化剂材料)可以从反应器抽出和在分别的容器中进行间歇式再生之后返回(与任何新固体添加一起)到反应器。此外，就定义捕集移动床反应器的目的而言，存在外部旋风分离器(或者用于从反应器流出物流中分离固体的任何类似装置)和它的返回竖管被认为是捕集移动床反应器的一部分(即，不构成分别的容器)。如本文所用的，术语“输送”反应器(也称作提升管反应器)指的是这样的区域或者容器(例如垂直的圆柱管)，其用于以快速流化或者气动传送流化状态净向上输送固体(例如催化剂颗粒)。快速流化和气动传送流化状态的特征在于表面气体速度(U)大于输送速度(U_tr)。快速流化和气动传送流化状态也描述在Kunii，D.，Levenspiel，O.，Fluidization Engineering第3章，(第2版，Butterworth-Heinemann，Boston，1991)，和Walas，S.M.，Chemical Process Equipment第6章，(修订第2版，Butterworth-Heinemann，Boston，2010)。流化床反应器例如循环流化床反应器可以作为输送反应器来运行。在1-3500μm范围内的颗粒的“平均直径”是使用MASTERSIZER^TM 3000测定的，其可获自英格兰伍斯特郡的Malvern Instruments，Ltd.。除非另有规定，粒度是在D50测定的。D50是在50％的累积分布处的粒径值。例如，如果D50＝5.8μm，则所述样品中的50％的颗粒等于或者大于5.8μm和50％小于5.8μm。相反，如果D90＝5.8μm，则所述样品中10％的颗粒大于5.8μm和90％小于5.8μm。在3mm-50mm范围内的颗粒的“平均直径”是在100个颗粒的代表性样品上使用测微计来测定的。

就本发明的目的而言，1psi等于6.895kPa。同样，1psig等于6.895kPa表压(kPa-g)。

II.烃转化方法

本发明涉及用于在反应器系统中将烃转化成烯烃、环烃和/或芳烃的脱氢方法。该方法可以包括使用其中含有加热介质的热交换器加热催化剂材料，任选地在至少一个反应区和/或在至少一个加热的非反应区中进行，以使得该催化剂和加热介质不接触。当加热催化剂材料在至少一个反应区中进行时，该至少一个反应区也通过热交换器加热。当加热催化剂材料在至少一个加热的非反应区中进行时，加热的催化剂和相应的载气至少部分地加热所述至少一个反应区。此外，所述方法可以包括将包含烃和任选的氢气和/或任选的蒸汽或者轻质烃的给料与催化剂材料在至少一个反应区中在反应条件下接触，来将至少一部分的烃转化成包含烯烃、环烃和/或芳烃的第一流出物。所述至少一个反应区和/或至少一个加热的非反应区的温度是大约500℃-大约1100℃。所述加热介质进入热交换器时的温度是大约600℃-大约1300℃和离开所述热交换器时的温度是大约500℃-大约850℃。任选地，所述方法可以进一步包括提供包含氢气、烷烃(例如C₁-C₄烷烃)和/或烯烃(例如C₁-C₄烯烃)的温度是大约300℃-大约1000℃的辅助气体来任选地加热所述至少一个反应区。在任何实施方案中，所述给料进入温度为大约300℃-大约800℃的至少一个反应区。此外，所述给料和辅助气体可以经由不同的入口提供到至少一个反应区的不同位置。

所述脱氢方法可以例如用于将无环C₅给料转化成包含环状C₅化合物(例如环戊二烯)的产物。所述方法包括将所述的给料和任选的氢气在无环C₅转化条件下，在一种或多种催化剂组合物(包括但不限于本文所述的催化剂组合物)存在下进行接触的步骤，和提供本文所述的辅助气体来形成所述产物。

用于转化无环C₅给料的方法的产物包含环状C₅化合物，其包含环戊烷、环戊烯、环戊二烯及其任意组合中的一种或多种。所述环状C₅化合物可以包含至少大约20wt％，或者30wt％，或者40wt％，或者70wt％的环戊二烯，或者大约10wt％-大约80wt％，供选择地20wt％-70wt％。

所述无环C₅转化条件可以至少包括温度、正戊烷分压和重量时空速度(WHSV)。所述温度是大约400℃(或者450℃或者500℃)-大约700℃(或者650℃或者600℃)。在反应器入口所述正戊烷分压是大约3psia-大约100psia(或者50psia或者20psia)。WHSV是大约1h^-1-大约50h^-1(或者20h^-1)。这样的条件包括任选的氢气与无环C₅给料的摩尔比是大约0(或者1)-3(或者2)。这样的条件还可以包括C₁-C₄烃和无环C₅供料。

用于将正戊烷转化成环戊二烯的方法可以例如包括以下步骤：将正戊烷和任选的氢气(如果存在的话，通常H₂是以与正戊烷的比率为0.01-3.0存在)与一种或多种催化剂组合物(其包括但不限于本文所述的催化剂组合物)接触，并且在400℃-700℃温度，反应器入口的正戊烷分压3-大约100psia和重量时空速是1-大约50h^-1提供本文所述的辅助气体来形成环戊二烯。

供选择地，所述脱氢方法可以例如用于将乙烷转化成乙烯，将丙烷转化成丙烯，和/或将丁烷转化成丁烯。这样的方法的转化条件可以包括大约400℃(或者450℃或者500℃)-大约700℃(或者650℃或者600℃或者550℃)的温度。用于这种示例性脱氢方法的给料可以包括大于或等于大约50mol％(或者75mol％或者95mol％)的烷烃(即，乙烷，丙烷和/或丁烷)。所述WHSV可以是大约0.1h^-1-大约100h^-1(或者50h^-1或者20h^-1)。这样的条件包括所述任选的氢气与烷烃给料的摩尔比是大约0(或者1)-3(或者2)。

供选择地，所述脱氢方法可以例如用于将甲烷转化成芳烃。用于这样的方法的转化条件可以包括大约500℃(或者550℃或者600℃)-大约1000℃(或者950℃或者900℃或者800℃)的温度和大约10psia(或者15psia或者20psia)-大约100psia(或者75psia或者60psia)的压力。任选的乙烷、氢气、水、一氧化碳和/或二氧化碳可以与甲烷一起包括在给料中。用于这种示例性脱氢方法的给料可以包括大于或等于大约90mol％(或者95mol％或者99mol％)的甲烷和当包括时，小于或者等于大约10mol％(或者5mol％或者1mol％)的一种或多种其他气体。所述WHSV可以是大约0.1h^-1-大约100h^-1(或者50h^-1或者20h^-1)。

A.给料和任选的辅助气体

在所述方法中，将包含烃，优选无环C₂-C₁₀烃的给料提供到包含催化剂材料和惰性材料的反应器系统。无环C₂-C₁₀烃包括但不限于烷烃(例如乙烷、丙烷、丁烷、戊烷、己烷等)，烯烃(例如乙烯、丙烯、丁烯等)，炔烃(例如乙炔、丙炔、1-丁炔、2-丁炔等)，二烯烃(例如1，2-丙二烯、1，3-丁二烯、1，3-戊二烯等)及其任意组合。本文有用的无环C₂-C₁₀烃给料可以获自原油或者天然气冷凝物。任选地，氢气也可以存在于所述给料中。任选的氢气与烃的摩尔比是大约0(或者1)-大约3(或者2)。氢气可以包括在给料中来使得颗粒材料上焦炭材料的产生最小化和/或流化至少一个反应区中的颗粒材料。

所述给料包含至少大约50wt％，或者60wt％，或者75wt％，或者90wt％烃(例如大约50wt％(或者60wt％或者75wt％或者90wt％)-大约100wt％(或者95wt％或者90wt％))。在所述给料中转化成无环烯烃(例如无环戊烯和无环戊二烯)，环烃(例如环戊烷，环戊烯和环戊二烯)和/或芳烃(例如苯)的烃的量大于或者等于大约5wt％，10wt％，20wt％，30wt％，40wt％，50wt％，60wt％，70wt％，80wt％或者90wt％(例如在大约5wt％(或者25wt％或者50wt％)-大约100wt％(或者95wt％或者90wt％或者75wt％)的范围内)。

例如，当将无环C₅给料转化成包含环状C₅化合物的产物时，所述给料可以优选包含无环C₅给料和可以包括通过精制和化学方法产生的裂化的C₅(处于不同的不饱和度：烯烃、二烯烃、炔烃)，例如流体催化裂化(FCC)、重整、氢化裂化、氢化处理、焦化和蒸汽裂化。例如，可用于所述方法的无环C₅给料包含戊烷、戊烯、戊二烯及其两种或者更多种的混合物。所述无环C₅给料包含例如至少大约50wt％，或者60wt％，或者75wt％，或者90wt％的正戊烷，或者大约50wt％-大约100wt％的正戊烷。

所述无环C₅烃给料任选地不包含C₆芳族化合物例如苯。当存在时，C₆芳族化合物的存在量小于5wt％，或者1wt％，或者0.01wt％。此外或者供选择地，所述烃给料任选地不包含苯、甲苯或者二甲苯(邻、间或者对)。当存在时，任何苯、甲苯或者二甲苯(邻、间或者对)化合物的存在量小于5wt％，或者1wt％，或者0.01wt％。

所述无环C₅烃给料任选地不包含C₆₊芳族化合物。当存在时，C₆₊芳族化合物的存在量小于5wt％，或者1wt％，或者0.01wt％。

当将无环C₅给料转化成包含环状C₅化合物的产物时，所述给料中转化成环戊二烯的C₅烃(例如无环C₅烃)的量大于或者等于大约5wt％，10wt％，20wt％，30wt％，40wt％，50wt％，60wt％，70wt％，80wt％或者90wt％(例如大约5％(或者10wt％，或者20wt％)-大约90wt％(或者80wt％，或者70wt％，或者60wt％))。

任选地，包含蒸汽、惰性气体、氢气和/或轻质烃(例如C₁-C₈烃，优选C₁-C₄烃例如C₁-C₄烯烃和/或C₁-C₄烷烃)的辅助气体也供入所述至少一个反应区(本文所讨论的)。

所述辅助气体可以包含大于或者等于大约25wt％，或者50wt％，或者60wt％，或者75wt％，或者90wt％的氢气(例如在大约25wt％(或者50wt％，或者60wt％，或者70wt％)-大约100wt％(或者90wt％或者80wt％)范围内的氢气)。所述辅助气体可以包含大于或者等于大约25wt％，或者50wt％，或者60wt％，或者75wt％，或者90wt％轻质烃(例如在大约25wt％(或者50wt％，或者60wt％，或者70wt％)-大约100wt％(或者90wt％或者80wt％)范围内的轻质烃)。所述辅助气体可以包含大于或者等于大约25wt％，或者50wt％，或者60wt％，或者75wt％，或者90wt％的惰性气体(例如在大约25wt％(或者50wt％，或者60wt％，或者70wt％)-大约100wt％(或者90wt％或者80wt％)范围内的惰性气体)。所述辅助气体可以包含大于或者等于大约25wt％，或者50wt％，或者60wt％，或者75wt％，或者90wt％蒸汽(例如在大约25wt％(或者50wt％，或者60wt％，或者70wt％)-大约100wt％(或者90wt％或者80wt％)范围内的蒸汽)。例如，所述辅助气体可以包含氢气、乙烷、甲烷和/或乙烷和乙烯的混合物。

优选地，所述给料和辅助气体基本上没有氧(例如小于大约1.0wt％，或者0.1wt％，或者0.01wt％，或者0.001wt％，或者0.0001wt％，或者0.00001wt％)。

所述给料和辅助气体可以经由不同的入口在不同的位置提供到至少一个反应区。所述给料和辅助气体可以同时或者非同时提供到至少一个反应区，优选同时提供。本文可以预期辅助气体和给料在不同的水平和/或垂直平面内提供到至少一个反应区。例如，所述辅助气体可以在至少一个反应区中的比所述给料提供之处低的位置提供到至少一个反应区中(例如所述给料可以在高过(高于)所述辅助气体提供之处的位置提供到至少一个反应区)。例如，所述辅助气体和给料可以在不同的水平面提供到至少一个反应区，优选其中所述辅助气体在至少一个反应区中低于提供所述给料的水平面的位置的水平面提供，和任选地，所述辅助气体和给料可以沿着相同或者不同的垂直面来提供。供选择地，所述辅助气体和给料可以在不同的水平面提供到至少一个反应区，优选其中所述辅助气体在高过(或者高于)提供给料的水平面的水平面提供，和任选地，所述辅助气体和给料可以沿着相同或者不同的垂直平面来提供。此外，本文可以预期所述给料和辅助气体可以在基本相同的位置经由相同或者不同的入口提供到至少一个反应区。

氢气可以经由所述给料、辅助气体或者二者的组合提供到反应器。优选地，氢气包括在所述给料和辅助气体二者中。在入口位置处或者附近(在此处供料最初与催化剂接触到)氢气存在于供料混合物中可以防止或者减少催化剂颗粒上焦炭的形成。此外，氢气存在于辅助气体中可以防止或者减少辅助气体预热炉中焦炭的形成。

B.反应区

将给料供入脱氢反应器系统和与催化剂材料在至少一个反应区中在反应条件下接触，来将至少一部分的烃(例如无环C₅烃)转化成包含烯烃(例如丙烯)，环烃(例如环戊二烯)和/或芳烃(例如苯)的第一流出物。所述至少一个反应区可以是这样一个反应区，其是移动床反应器。例如，所述移动床反应器可以是循环移动床反应器或者捕集移动床反应器。所述移动床反应器可以以鼓泡、湍流、快速流化或者输送状态来运行，如Kunii，D.，Levenspiel，O.，Fluidization Engineering第3章，(第2版，Butterworth-Heinemann，Boston，1991)，和Walas，S.M.，Chemical Process Equipment第6章，(修订第2版，Butterworth-Heinemann，Boston，2010)中所述。此外或者供选择地，所述至少一个反应区不是径向流反应器或者错流反应器。

此外或者供选择地，所述至少一个反应区可以至少包含第一反应区、第二反应区、第三反应区、第四反应区、第五反应区、第六反应区、第七反应区和/或第八反应区等。如本文所理解的，每个反应区可以是单个反应器或者反应器，其可以包含一个或多个反应区。所述脱氢反应器系统包括1(或者2，或者4)-20(或者15，或者10，或者8)个反应区。在所述至少一个反应区包括第一和第二反应区的情况下，所述反应区可以以任何合适的构造(例如串联)来布置。每个反应区独立地可以是移动床。此外或者供选择地，本文所述的方法可以进一步包括将大部分的(a bulk of)部分转化的给料从第一反应区移动到第二反应区和/或将大部分的颗粒材料(例如催化剂材料和/或惰性材料)从第二反应区移动到第一反应区。如本文所用的，“大部分的”指的是至少大部分的部分转化的给料和颗粒材料(例如至少大约50wt％，或者60wt％，或者70wt％，或者80wt％，或者90wt％，或者95wt％，或者99.0wt％，或者100wt％的部分)。

所述至少一个反应区可以包括至少一个内部结构(例如1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、15、20、30、40、50个等)来影响所述颗粒材料和/或气体流的速度矢量。此外，所述内部结构(一个或多个)可以确保颗粒材料移动，同时使得气体反混程度最小化。具体地，所述至少一个反应区可以包括多个内部结构。合适的内部结构的非限制性实例包括多个挡板(baffle)、挡板(shed)、塔板、管、管束、盘管、棒和/或分配器。

所述至少一个反应区是在这样的反应条件下运行的，其足以将至少一部分的所述烃给料转化成包含烯烃、炔烃、环烃和/或芳烃的第一流出物。所述给料(例如烃)和/或辅助气体可以以下面的重量时空速度(WHSV，烃的质量/催化剂的质量/小时)供给到反应系统：大约0.1h^-1(或者1.0h^-1，或者2.0h^-1，或者5h^-1)-大约1000h^-1(或者900h^-1，或者800h^-1，或者700h^-1，或者600h^-1，或者500h^-1，或者400h^-1，或者300h^-1，或者200h^-1，或者100h^-1，或者90h^-1，或者80h^-1，或者70h^-1，或者60h^-1，或者50h^-1，或者40h^-1，或者30h^-1，或者20h^-1)。

由烃来生产烯烃、炔烃、环烃和/或芳烃是经由吸热反应来完成的，其具有各种挑战，例如保持反应所需的高温，包括将大量的热传递到催化剂。有利地，热交换器可以将反应的吸热热量提供到至少一个反应区中的转化方法。在任何实施方案中，所述热交换器可以提供大于或者等于大约50％，或者55％，或者60％，或者65％，或者70％，或者75％，或者80％，或者85％，或者90％，或者95％，或者等于大约100％(例如大约50％(或者55％，或者60％，或者65％，或者70％，或者75％)-大约100％(或者95％，或者90％，或者85％，或者80％，或者75％，或者70％))的焓变到所述至少一个反应区。如本文所用的，术语“至少一个反应区的焓变”指的是在流出物离开至少一个反应区的条件下至少一个反应区的流出物的焓减去给料和辅助气体在它们引入所述至少一个反应区的条件下的焓。

当包括辅助气体时，所述辅助气体可以任选地预热。具体地，提供到所述至少一个反应的辅助气体可以提供小于大约50％，或者45％，或者40％，或者35％，或者30％，或者25％，或者20％，或者15％，或者10％，或者5％，或者等于0％(例如大约0％(或者5％，或者10％，或者15％，或者20％，或者25％，或者30％)-小于大约50％(或者45％，或者40％，或者35％，或者30％，或者25％))的焓变到所述至少一个反应区。所述辅助气体可以在温度大于或者等于大约350℃，或者400℃，或者450℃，或者500℃，或者550℃，或者600℃，或者650℃，或者700℃，或者750℃，或者800℃，或者850℃，或者900℃，或者950℃，或者1000℃，或者1050℃，或者1100℃，或者1150℃，或者1200℃，或者1250℃，或者1300℃(例如大约350℃(或者400℃，或者450℃，或者500℃，或者550℃，或者600℃，或者650℃，或者700℃，或者750℃，或者800℃)-大约1300℃(或者1250℃，或者1200℃，或者1150℃，或者1100℃，或者1050℃，或者1000℃，或者950℃，或者900℃，或者850℃))进入至少一个反应区。

所述给料可以任选地预热。具体地，提供到至少一个反应的给料可以提供小于大约50％，或者45％，或者40％，或者35％，或者30％，或者25％，或者20％，或者15％，或者10％，或者5％，或者等于0％(例如大约0％(或者5％，或者10％，或者15％，或者20％，或者25％，或者30％)-小于大约50％(或者45％，或者40％，或者35％，或者30％，或者25％))的焓变到所述至少一个反应区。所述给料可以在温度大于或者等于大约300℃，或者350℃，或者400℃，或者450℃，或者500℃，或者550℃，或者600℃，或者650℃，或者700℃，或者750℃，或者800℃，或者850℃，或者900℃，或者950℃，或者1000℃(例如大约300℃(或者350℃，或者400℃，或者450℃，或者500℃，或者550℃，或者600℃，或者650℃，或者700℃，或者750℃，或者800℃)-大约1000℃(或者950℃，或者900℃，或者850℃，或者800℃，或者750℃，或者700℃，或者650℃))进入至少一个反应区。例如，当所述给料包含C₃-C₆时，所述给料可以在温度大于或者等于大约300℃，或者350℃，或者400℃，或者450℃，或者500℃，或者550℃，或者600℃，或者650℃，或者700℃，或者750℃(例如大约300℃(或者350℃，或者400℃，或者450℃，或者500℃，或者550℃)-大约750℃(或者700℃，或者650℃，或者600℃))进入至少一个反应区。在另一实例中，当所述给料包含甲烷和/或乙烷时，所述给料可以在温度大于或者等于大约500℃，或者550℃，或者600℃，或者650℃，或者700℃，或者750℃，或者800℃，或者850℃，或者900℃，或者950℃，或者1000℃(例如大约500℃(或者550℃，或者600℃，或者650℃，或者700℃，或者750℃，或者800℃)-大约1000℃(或者950℃，或者900℃，或者850℃，或者800℃，或者750℃，或者700℃，或者650℃))进入至少一个反应区。

此外，可以优选的是在至少一个反应区中保持等温或者基本上等温的温度分布。基本上等温的温度分布具有使得催化剂的有效使用最大化和使得不期望的C_4-副产物的产生最小化的优点。如本文所用的，“等温的温度分布”表示沿着反应器的管中心线测量的，在反应器入口和反应器出口之间的反应区内每个点的温度保持基本上恒定，例如保持在相同的温度或者相同的窄的温度范围内，其中上限温度和下限温度之间的差不大于大约40℃；更优选不大于大约20℃。优选地，所述等温的温度分布是这样的分布，其中沿着反应器内的反应区(一个或多个)长度的温度与反应器内的平均温度相比变化不大于大约40℃，供选择地不大于大约20℃，供选择地不大于大约10℃，供选择地不大于大约5℃。供选择地，所述等温的温度分布是这样的分布，其中沿着反应器内的反应区(一个或多个)长度的温度的变化处于反应器内的平均温度的大约±20％内，供选择地处于反应器平均温度的大约±10％内，供选择地处于大约5％内，供选择地处于大约±1％。

在流出物出口处离开所述至少一个反应区的第一流出物的温度可以大于或者等于大约400℃，或者450℃，或者500℃，或者550℃，或者600℃，或者650℃，或者700℃，或者750℃，或者800℃，或者850℃，或者900℃(例如大约400℃(或者425℃，或者450℃，或者475℃，或者500℃，或者525℃，或者550℃，或者575℃，或者600℃，或者650℃，或者700℃)-大约900℃(或者875℃，或者850℃，或者800℃，或者750℃，或者700℃，或者675℃，或者650℃，或者625℃，或者600℃，或者575℃))。例如，当所述给料包含C₃-C₆时，在流出物出口处离开所述至少一个反应区的第一流出物的温度可以为大于或者等于大约400℃，或者450℃，或者500℃，或者550℃，或者600℃，或者650℃，或者700℃(例如大约400℃(或者425℃，或者450℃，或者475℃，或者500℃，或者525℃，或者550℃)-大约700℃(或者675℃，或者650℃，或者625℃，或者600℃，或者575℃))。在另一实例中，当所述给料包含甲烷和/或乙烷时，在流出物出口处离开所述至少一个反应区的第一流出物的温度可以为大于或者等于大约600℃，或者650℃，或者700℃，或者750℃，或者800℃，或者850℃，或者900℃，(例如大约600℃(或者625℃，或者650℃，或者700℃)-大约900℃(或者875℃，或者850℃，或者800℃，或者750℃，或者725℃))。

在所述至少一个反应区的流出物出口处的温度可以为大于或者等于大约300℃，或者350℃，或者400℃，或者450℃，或者500℃，或者550℃，或者600℃，或者650℃，或者700℃，或者750℃，或者800℃，或者850℃，或者900℃，(例如大约300℃(或者350℃，或者400℃，或者425℃，或者450℃，或者475℃，或者500℃，或者525℃，或者550℃，或者575℃，或者600℃，或者650℃，或者700℃)-大约900℃(或者875℃，或者850℃，或者800℃，或者750℃，或者700℃，或者675℃，或者650℃，或者625℃，或者600℃，或者575℃))。例如，当所述给料包含C₃-C₆时，在所述至少一个反应区的流出物出口处的温度可以为大于或者等于大约300℃，或者350℃，或者400℃，或者450℃，或者500℃，或者550℃，或者600℃，或者650℃，或者700℃(例如大约300℃(或者350℃，或者400℃，或者425℃，或者450℃，或者475℃，或者500℃，或者525℃，或者550℃)-大约700℃(或者675℃，或者650℃，或者625℃，或者600℃，或者575℃))。在另一实例中，当所述给料包含甲烷和/或乙烷时，在所述至少一个反应区的流出物出口处的温度可以为大于或者等于大约500℃，或者550℃，或者600℃，或者650℃，或者700℃，或者750℃，或者800℃，或者850℃，或者900℃，(例如大约500℃(或者550℃，或者600℃，或者625℃，或者650℃，或者700℃)-大约900℃(或者875℃，或者850℃，或者800℃，或者750℃，或者725℃))。

在所述至少一个反应区的流出物出口的反应条件可以包括压力为大于或者等于大约1.0psia(或者2.0psia，或者3.0psia，或者4.0psia，或者5psia，或者10psia，或者15psia，或者20psia，或者25psia，或者30psia，或者35psia，或者40psia，或者45psia，或者50psia，或者55psia，或者60psia，或者65psia，或者70psia，或者75psia，或者80psia，或者85psia，或者90psia，或者95psia，或者100psia，或者125psia，或者150psia，或者175psia，或者大约200psia(例如大约1.0psia(或者2.0psia，或者3.0psia，或者4.0psia，或者5psia)-大约200psia(或者150psia，或者100psia，或者50psia，或者25psia))。例如在所述至少一个反应区的流出物出口处的反应条件可以包括温度是大约500℃-大约700℃和压力是大约3.0psia-大约100psia。

跨至少一个反应区的压力变化(或者压降)(在给料入口处的压力减去在流出物出口处的压力)可以为大于或者等于大约1.0psia(或者2.0psia，或者3.0psia，或者4.0psia，或者5psia，或者10psia，或者15psia(例如大约1.0psia(或者1.5psia，或者2.0psia)-大约15psia(或者10psia，或者8.0psia，或者5psia，或者3.0psia))。

如本文所用的，术语“烃流体相”包含在给料中的烃，在辅助气体中的烃，反应中间体和产物烃。在本公开中，所述烃流体相和催化剂最低限度地经历了高于产物出口温度的温度。例如，所述烃流体相暴露于大于产物出口温度的大约50℃温度的累积暴露时间小于总暴露时间的大约10％(例如小于总暴露时间的大约5％)，和其中所述催化剂材料暴露于大于产物出口温度的大约50℃温度的累积暴露时间小于催化剂材料在反应器中的总时间的大约10％(例如小于催化剂材料在反应器中的总时间的大约5％)。在另一实例中，所述烃流体相暴露于大于产物出口温度的大约25℃温度的累积暴露时间小于总暴露时间的大约20％(例如小于总暴露时间的大约10％)，和其中所述催化剂材料暴露于大于产物出口温度的大约25℃温度的累积暴露时间小于催化剂材料在反应器中的总时间的大约20％(例如小于催化剂材料在反应器中的总时间的大约10％)。

C.催化剂材料、惰性材料和输送颗粒材料

所述至少一个反应区包含包括催化剂材料的颗粒材料。所述催化剂材料(也称作“催化剂组合物”或者“催化剂”)存在于所述反应系统中来促进至少一部分的烃转化成烯烃、炔烃、环烃和/或芳烃。

催化剂材料的非限制性实例包含金属和/或金属化合物，其包含下面中的一种或多种：V，Nb，Ta，Cr，Mo，W，Mn，Re，Fe，Ru，Os，Co，Rh，Ir，Ni，Pd，Pt，Cu，Ag，Au，Zn，Cd，Al，Ga，In，Tl，Ge，Sn，Pb及其任意组合。金属化合物的非限制性实例包括金属氧化物、金属硫化物、金属硫酸盐、金属磷化物、金属磷酸盐、金属碳化物、金属氮化物、金属硅酸盐、金属硅化物、金属铝酸盐及其任意组合。所述催化剂材料可以任选的进一步包含用于所述金属和/或金属化合物的载体(例如高表面积难熔载体)。载体的非限制性实例包括二氧化硅、氧化铝、二氧化钛、氧化锆、氧化铬、沸石、金属硅酸盐磷酸铝及其任意组合。具体的实例包括在本文中。

脱氢催化剂可以包括选自周期表第5-14族的至少一种金属，包括处于氧化物和/或硫化物形式的这样的金属。其催化剂可以进一步包含至少一种另外的材料，其用作粘合剂、基质和/或载体。通常，这样的另外的材料包括一种或多种无机氧化物或者硫化物，特别是在规定用于脱氢、燃烧和再氧化的方法条件下稳定的那些。例如，所述另外的材料可以包括周期表第13和14族元素的一种或多种无机氧化物，二氧化硅和/或氧化铝。所述催化剂可以包括一种或多种混合的金属催化剂，这意味着所述催化剂可以包含多于一种具有非氧化性烷烃脱氢功能的金属元素。

催化剂的脱氢功能可以通过下面中的一种或多种来提供：(i)第5族金属，包括V、Nb和Ta，其中V是优选的，(ii)第6族金属，包括Cr、Mo、W，其中Cr和Mo是优选的，和Cr是特别优选的，(iii)第7族金属，包括Mn和Re，其中Mn是优选的，(iv)第8族金属，包括Fe、Ru和Os，其中Fe是优选的，(v)第9族金属，包括Co、Rh和Ir，其中Co是优选的，(vi)第10族金属，包括Ni、Pd和Pt，其中Ni和Pt是优选的，和Pt是特别优选的，(vii)第11族金属，包括Cu、Ag和Au，其中Cu是优选的，(viii)第12族金属，包括Zn和Cd，其中Zn是优选的，(ix)第13族金属，包括Al、Ga、In和Tl，其中Ga和In是优选的，和(x)第14族金属，包括Ge、Sn和Pb，其中Sn是优选的。

在规定的脱氢条件下具有非氧化性烷烃脱氢催化活性的催化剂的具体实例包括在：Two-Step Catalytic Oxidative Dehydrogenation of Propane:An AlternativeRoute to Propene,97-9(4)ORGANIC PROCESS RESEARCH&DEVELOPMENT，403(2005)中所列的那些。所述催化金属通常在使用前进行活化，例如通过将催化金属从较高氧化态还原成较低的氧化态。常规方法可以用于这样做，但是本发明不限于此。

基于铂的脱氢催化剂的实例包括负载于氧化铝上的铂和负载于氧化铝上的Pt/Sn。基于铂的脱氢催化剂可以进一步包含碱性促进剂。另外的金属例如Mg、Zn和/或Ca可以包括在催化剂中。可以使用常规的含铂的脱氢催化剂，但是本发明不限于此。

衍生自铂，例如衍生自铂原子、铂离子的铂和/或含铂化合物中的铂(统称为基于铂的材料)的具有脱氢活性的催化剂适用于所述方法。

基于铬的脱氢催化剂也适用于所述方法。优选的含铬的活性材料的实例包括负载于氧化铝上的氧化铬，例如描述在J.Gascon等人，Propane Dehydrogenation over aCr₂O₃/Al₂O₃ Catalyst：Transient Kinetic Modeling of Propane and Coke Formation，248APPLIED CATALYSIS A：GENERAL 105-116(2003)中的那些。所述含铬的活性材料可以进一步包含碱性促进剂。

本文有用的催化剂组合物还包括微孔结晶金属硅酸盐，例如结晶铝硅酸盐、结晶铁硅酸盐或者其他含金属的结晶硅酸盐(例如那些，其中金属或者含金属的化合物分散在结晶硅酸盐结构中，并且可以是或者可以不是结晶骨架的一部分)。可以用作本文的催化剂组合物的微孔结晶金属硅酸盐骨架类型包括但不限于MWW，MFI，LTL，MOR，BEA，TON，MTW，MTT，FER，MRE，MFS，MEL，DDR，EUO和FAU。

用于本文的特别合适的微孔金属硅酸盐包括骨架类型MWW，MFI，LTL，MOR，BEA，TON，MTW，MTT，FER，MRE，MFS，MEL，DDR，EUO和FAU(例如沸石β，丝光沸石，八面沸石，沸石L，ZSM-5，ZSM-11，ZSM-22，ZSM-23，ZSM-35，ZSM-48，ZSM-50，ZSM-57，ZSM-58和MCM-22族材料)的那些，其中将元素周期表第8、11和13族的一种或多种金属元素(优选Fe，Cu，Ag，Au，B，Al，Ga和/或In中的一种或多种)在合成过程中并入晶体结构中或者在结晶后浸渍。公知的是金属硅酸盐可以存在一种或多种金属，并且例如材料可以被称作铁硅酸盐，但是它将很可能仍然包含少量的铝。

微孔结晶金属硅酸盐优选的约束指数小于12，供选择地是1-12，供选择地3-12。可用于本文的铝硅酸盐的约束指数小于12，例如为1-12，供选择地3-12，和包括但不限于沸石β，丝光沸石，八面沸石，沸石L，ZSM-5，ZSM-11，ZSM-22，ZSM-23，ZSM-35，ZSM-48，ZSM-50，ZSM-57，ZSM-58，MCM-22族材料，及其两种或更多种的混合物。例如，结晶铝硅酸盐的约束指数是大约3-大约12和是ZSM-5。

如本文所用的，“约束指数”是微孔分子筛(例如沸石、铝硅酸盐)提供不同尺寸的分子到它的内部结构受控进入的程度的度量。例如，提供高度受限的到它的内部结构的进入和从它的内部结构的外出的分子筛具有高的约束指数值，并且这类分子筛通常具有小尺寸的孔，例如小于5埃。另一方面，提供到内部分子筛结构的相对自由的进入的分子筛具有低的约束指数值，并且通常具有大尺寸的孔。

约束指数的测定是通过在大气压下将等重量的正己烷和3-甲基戊烷的混合物连续送过少量分子筛催化剂样品(大约1g或者更少的催化剂)来进行的。将粒料或者挤出物形式的催化剂样品压碎到大约粗砂的粒度，并且安装在玻璃管中。在测试之前，将催化剂用空气流在1000°F(538℃)处理至少15分钟。然后用氦气冲洗催化剂，并且在550°F(288℃)到950°F(510℃)之间调节温度来产生10％-60％的整体转化率。将烃混合物以1液体时空速(即，1体积液烃/1体积催化剂/小时)送过催化剂，并且用氦气稀释，来产生氦气与总烃摩尔比是4：1。在运行20分钟后，取流出物样品并且进行分析，最方便是通过气相色谱法来分析，来测定两种烃中的每种保持不变的分数。然后使用下面的等式计算约束指数：约束指数＝Log₁₀(保持的正己烷的分数)/Log₁₀(保持的3-甲基戊烷的分数)。关于细节，参见“TheConstraint Index Revisited”，35-36MICROPOROUS AND MESOPOROUS MATERIALS 31-46(2000)。一些通常的催化剂的约束指数(CI)值是：Erinotite(38)；ZSM-5(8.3)；ZSM-11(8.7)；ZSM-12(2)；ZSM-38(2)；ZSM-38(4.5)；合成丝光沸石(0.5)；REY(0.4)；无定形铝硅酸盐(0.6)。

ZSM-5描述在US3702886中。ZSM-11描述在US3709979中。ZSM-22描述在US5336478中。ZSM-23描述在US4076842中。ZSM-35描述在US4016245中。ZSM-48描述在US4375573中。ZSM-50描述在US4640829中。ZSM-57描述在US4873067中。ZSM-58描述在US4698217中。

MCM-22族材料选自MCM-22，PSH-3，SSZ-25，MCM-36，MCM-49，MCM-56，ERB-1，EMM-10，EMM-10-P，EMM-12，EMM-13，UZM-8，UZM-8HS，ITQ-1，ITQ-2，ITQ-30及其两种或者更多种的混合物。

MCM-22族中的材料包括MCM-22(描述在US4954325中)，PSH-3(描述在US4439409中)，SSZ-25(描述在US4826667中)，ERB-1(描述在EP0293032中)，ITQ-1(描述在US6077498中)和ITQ-2(描述在WO97/17290中)，MCM-36(描述在US5250277中)，MCM-49(描述在US5236575中)，MCM-56(描述在US5362697中)及其两种或更多种的混合物。包括在MCM-22族中的相关沸石是UZM-8(描述在US6756030中)和UZM-8HS(描述在US7713513中)，其二者也适于用作MCM-22族的分子筛。

例如，结晶金属硅酸盐的Si/M摩尔比(其中M是第8、11或者13族金属)大于大约3，或者大于大约25，或者大于大约50，或者大于大约100，或者大于400，或者是大约100-大约2000，或者大约100-大约1500，或者大约50-2000，或者大约50-1200。

例如，结晶铝硅酸盐的SiO₂/Al₂O₃摩尔比大于大约3，或者大于大约25，或者大于大约50，或者大于大约100，或者大于大约400，或者大于大约1000，或者是大约100-大约400，或者大约100-大约500，或者大约25-大约2000，或者大约50-大约1500，或者大约100-大约1200，或者大约50-大约1000。

通常，微孔结晶金属硅酸盐(例如铝硅酸盐)与第10族金属或者金属化合物和任选的选自元素周期表第8、9、11和13族和稀土金属例如Ga、In、Zn、Cu、Re、Mo、W、La、Fe、Ag、Rh、Pr、La的一种、两种、三种或者更多种另外的金属和/或这些金属的氧化物、硫化物、氮化物和/或碳化物相组合。供选择地或者此外，第10族金属与第1族碱金属和/或第2族碱土金属相组合而存在。

例如，第10族金属包括或者选自Ni、Pd和Pt，优选Pt。所述的催化剂组合物中的第10族金属含量是至少0.005wt％，基于所述催化剂组合物的重量。例如，第10族含量是大约0.005wt％-大约10wt％，或者大约0.005wt％上至大约1.5wt％，基于所述催化剂组合物的重量。

第1族碱金属通常作为氧化物存在，并且所述金属选自锂、钠、钾、铷、铯及其两种或更多种的混合物。第2族碱土金属通常作为氧化物存在，并且所述金属选自铍、镁、钙、锶、钡及其两种或更多种的混合物。

例如，第11族金属包括或者选自银、金、铜，优选银或者铜。所述的催化剂组合物的第11族金属含量是至少0.005wt％，基于所述催化剂组合物的重量。例如，第11族含量是大约0.005wt％-大约10wt％，或者大约0.005wt％上至大约1.5wt％，基于所述催化剂组合物的重量。例如，所述的第11族金属与第10族金属的摩尔比是至少大约0.1，或者至少大约0.1上至大约10，优选至少大约0.5，更优选至少大约1。例如，第11族金属作为氧化物存在。

优选的第9族金属是Rh，其可以与第10族金属形成合金。优选地，Rh与第10族金属的摩尔比是大约0.1-大约5。

通常，稀土金属选自钇、镧、铈、镨和其混合物，及其任意组合。优选地，稀土金属与第10族金属的摩尔比是大约1-大约10。稀土金属可以作为任何合适的稀土金属化合物在微孔结晶分子筛合成过程中或者之后加入催化剂组合物。

例如，在铝硅酸盐中，所述的第1族碱金属与Al的摩尔比是至少大约0.5，或者至少大约0.5上至大约3，优选至少大约1，更优选至少大约2。

例如，在铝硅酸盐中，所述的第2族碱土金属与Al的摩尔比是至少大约0.5，或者至少大约0.5上至大约3，优选至少大约1，更优选至少大约2。

例如，使用本发明的任何一种催化剂组合物提供了至少大约70％，或者至少大约75％，或者至少大约80％，或者大约60％-大约80％的所述的无环C₅给料在无环C₅转化条件下的转化率。这包括含正戊烷的给料和等摩尔的H₂，温度是大约550℃-大约600℃，正戊烷分压是3-10psia，和正戊烷重量时空速是10-20h^-1。

例如，使用本发明的任何一种催化剂组合物在无环C₅转化条件下提供了对于环状C₅化合物的碳选择性是至少大约30％，或者至少大约40％，或者至少大约50％，或者是大约30％-大约80％。这包括正戊烷给料和等摩尔的H₂，温度是大约550℃-大约600℃，正戊烷分压是3-10psia，和正戊烷重量时空速是10-20h^-1。

例如，使用本发明的任何一种催化剂组合物在无环C₅转化条件下提供了对于环戊二烯的碳选择性是至少大约30％，或者至少大约40％，或者至少大约50％，或者是大约30％-大约80％。这包括正戊烷给料和等摩尔的H₂，温度是大约550℃-大约600℃，正戊烷分压是3-10psia，和正戊烷重量时空速是10-20h^-1。

本发明的催化剂组合物可以与基质或者粘合剂材料组合来赋予它们耐磨性和使它们更加耐受它们将在烃转化应用的使用过程中暴露的条件的苛刻性。组合的组合物可以包含1-99wt％的本发明的材料，基于基质(粘合剂)和本发明的材料的组合的重量。微晶材料和基质的相对比例可以广泛变化，并且晶体含量是大约1-大约90wt％，和更通常地，特别是当复合材料是以珠、挤出物、丸料、油滴形成的颗粒、喷雾干燥的颗粒等形式制备时，晶体含量是复合材料的大约2-大约80wt％。优选的粘合剂材料包含下面中的一种或多种：二氧化硅，二氧化钛，氧化锆，周期表第1族或者第13族的金属硅酸盐，碳化物，氮化物，磷酸铝，钼酸铝，铝酸盐，表面钝化的氧化铝及其混合物。优选地，合适的粘合剂材料具有与结晶金属硅酸盐例如铝硅酸盐相比对于第10族金属颗粒例如Pt低的亲和性。

有用的催化剂组合物包含结晶铝硅酸盐或者铁硅酸盐，其任选地与一种、两种或者更多种另外的金属或者金属化合物相组合。

优选的组合包括：结晶铝硅酸盐(例如ZSM-5或者沸石L)与第10族金属(例如Pt)，第1族碱金属(例如钠或者钾)和/或第2族碱土金属的组合；结晶铝硅酸盐(例如ZSM-5或者沸石L)与第10族金属(例如Pt)和第1族碱金属(例如钠或者钾)的组合；结晶铝硅酸盐(例如铁硅酸盐或者铁处理的ZSM-5)与第10族金属(例如Pt)和第1族碱金属(例如钠或者钾)的组合；结晶铝硅酸盐(沸石L)与第10族金属(例如Pt)和第1族碱金属(例如钾)的组合；和结晶铝硅酸盐(例如ZSM-5)与第10族金属(例如Pt)，第1族碱金属(例如钠)和第11族金属(例如银或者铜)的组合。

另外有用的催化剂组合物是负载于二氧化硅(例如二氧化硅)上的第10族金属(例如Ni、Pd和Pt，优选Pt)，其是用第1族碱金属硅酸盐(例如Li、Na、K、Rb和/或Cs硅酸盐)和/或第2族碱土金属硅酸盐(例如Mg、Ca、Sr和/或Ba硅酸盐)改性的，优选硅酸钾、硅酸钠、硅酸钙和/或硅酸镁，优选硅酸钾和/或硅酸钠。催化剂组合物的第10族金属含量是至少0.005wt％，基于所述催化剂组合物的重量，优选是大约0.005wt％-大约10wt％，或者大约0.005wt％上至大约1.5wt％，基于所述催化剂组合物的重量。所述二氧化硅(SiO₂)可以是通常用作催化剂载体的任何二氧化硅例如作为DAVISIL^TM 646(Sigma Aldrich)，DAVISON^TM952，DAVISON^TM 948或者DAVISON^TM 955(Davison Chemical Division of W.R.Grace andCompany)市售的那些。

配制的催化剂组合物可以制成颗粒，例如喷雾干燥的颗粒、油滴颗粒、研磨颗粒或者球形颗粒。配制的催化剂组合物可以制成浆体。这样的浆体材料通常包含微孔结晶金属硅酸盐例如沸石，和填料例如硅酸盐。对于移动床反应器来说，球形颗粒形状是特别有用的。配制的催化剂的非限制性实例描述在2017年5月3日提交的美国申请No.62/500814中。

例如，催化剂材料包含在ZSM-5上的铂，在沸石L上的铂和/或在二氧化硅上的铂。

除了催化剂材料之外，惰性材料也可以任选地存在于所述至少一个反应区中。如本文所提及的，惰性材料被理解为包括这样的材料，其促进可忽略量(例如小于大约3％(或者2％，或者1％等))的给料、中间产物或者最终产物在本文所述反应条件下的转化。

催化剂材料和惰性材料可以作为相同颗粒的一部分来组合，和/或可以是分别的颗粒。催化剂材料和惰性材料可以是分别的颗粒。此外，催化剂材料和/或惰性材料可以是基本上球形的(即，小于大约20％(或者30％，或者40％，或者50％)的直径偏差(aberration))。合适的惰性材料的实例包括但不限于金属碳化物(例如碳化硅、碳化钨等)，金属氧化物(例如二氧化硅、氧化锆、二氧化钛、氧化铝等)，粘土，金属磷酸盐(例如磷酸铝、磷酸镍、磷酸锆等)及其任意组合。具体地，所述惰性材料可以包含碳化硅、二氧化硅及其任意组合。

除了催化剂材料和任选的惰性材料之外，输送颗粒材料也可以任选地存在于所述至少一个反应区中。如本文所提及的，输送颗粒材料包括这样的材料，其具有选择性氢燃烧、氢存储和/或氧化剂存储功能。所述输送颗粒材料可以用于通过在所述至少一个反应区中加入氧和/或除去氢来驱动脱氢反应的热力学。所述输送颗粒材料可以包含金属氧化物，例如过渡金属氧化物，其在升高的温度下具有对于氧化剂可逆的吸附亲和性。在本文上下文中，术语“升高的温度”表示400℃-1000℃的温度，和术语“高吸附能力”表示在800℃的温度下每摩尔与氧接触的输送颗粒材料至少40毫摩尔氧的氧存储能力。这样的材料包括吸附性除去和释放氧化剂的那些，和包括在可逆的氧化剂存储过程中经历了化学和/或物理变化的那些。所述输送颗粒材料可以是存储分子形式的氧化剂(例如分子氧)的材料，但是这不是必须的。在任何实施方案中，所述输送颗粒材料具有存储和释放原子或者离子形式的氧化剂(例如氧原子和/或氧离子)的能力。在任何实施方案中，所述输送颗粒材料可以能够实现基于离子输送的氧的大量分离和净化，其中所述输送颗粒材料保持在高温来临时存储氧。与输送颗粒材料表面接触的氧会在材料表面上分解和并入材料的晶格中。存储氧在400℃-1000℃的温度内可以是特别有利的。

在任何实施方案中，当氧化剂接触所述输送颗粒材料时，氧化剂(通常是分子氧，但不限于此)被吸附和离解，并且电荷转移，用于引起氧化剂渗透性流入输送颗粒材料中。可以使用化学势驱动力来实现氧化剂向输送颗粒材料中的离子输送。

在任何实施方案中，所述催化剂材料、惰性材料和/或输送颗粒材料可以单独地具有大于或者等于大约10μm，或者25μm，或者50μm，或者100μm，或者200μm，或者300μm，或者400μm，或者500μm，或者600μm，或者700μm，或者800μm，或者900μm，或者1000μm(例如大约10μm(或者25μm，或者50μm，或者100μm，或者200μm，或者250μm)-大约1000μm(或者大约900μm，或者大约750μm，或者大约600μm，或者大约500μm，或者大约400μm，或者大约300μm，或者大约250μm)的平均直径。

例如，在移动床反应器中，所述催化剂材料、惰性材料和/或输送颗粒材料可以单独地具有大约20μm(或者40μm，或者50μm)-大约300μm(或者100μm，或者90μm，或者80μm)的平均直径。

在至少一个反应区中的所述颗粒材料可以是双峰的，即，所述催化剂材料、惰性材料和/或输送颗粒材料具有不同的平均颗粒直径和/或不同的密度，以使得至少一个反应相对于单个组的催化剂和惰性颗粒可以以两种流化状态运行。在任何实施方案中，催化剂材料的平均颗粒直径和/或密度可以大于惰性材料的平均颗粒直径和/或密度。供选择地，惰性材料的平均颗粒直径和/或密度可以大于催化剂材料的平均颗粒直径和/或密度。

此外或者供选择地，催化剂材料和惰性材料之间的平均颗粒直径和/或密度的差值可以在比较催化剂材料颗粒的流化指数与惰性材料颗粒的流化指数方面进行理解。颗粒的流化指数可以根据下面的等式(1)来计算：

其中ρ_p是颗粒密度和d_p是颗粒直径。

在任何实施方案中，所述至少一个反应区中的颗粒材料(例如催化剂材料和惰性材料)可以具有等式(2)所示的下面的关系：

其中“颗粒1”和“颗粒2”可以是催化剂材料颗粒或者惰性材料颗粒，条件是颗粒1和颗粒2是不同的，并且(流化指数)_颗粒1<(流化指数)_颗粒2。此外，“n”可以小于大约1(或者0.8，或者0.5)。例如，颗粒1可以是催化剂材料颗粒。

例如，(流化指数)_{催化剂颗粒}可以<(流化指数)_惰性颗粒。在这样的情况下，会出现下面的关系式：

其中“n”是如等式(2)中所定义的。

在另一实例中，(流化指数)_惰性颗粒可以<(流化指数)_{催化剂颗粒}。在这样的情况下，会出现下面的关系式：

其中“n”是如上面的等式(2)所定义的。

D.流出物

离开所述至少一个反应区的流出物(例如第一流出物，第二流出物)可以包含在该至少一个反应区中所产生的多种烃组合物。所述烃组合物通常具有烃化合物(例如烯烃、炔烃、环烃和芳烃，其具有1(或者2或者3或者4或者5或者6)-30(或者24，或者10，或者6)个碳原子)的混合物。例如，当将无环C₅给料转化成包含环状C₅化合物的产物时，所述第一流出物包含环戊二烯。

在所述至少一个反应区中产生的烃可以存在于流出物(例如第一流出物，第二流出物)的烃部分中，其量为大于或者等于大约20wt％，或者30wt％，或者40wt％，或者50wt％，或者60wt％，或者70wt％，或者80wt％，或者90wt％(例如大约20wt％(或者25wt％，或者30wt％，或者35wt％，或者40wt％，或者45wt％，或者50wt％，或者55wt％，或者60wt％)-大约90wt％(或者85wt％或者80wt％或者75wt％，或者70wt％或者65wt％或者60wt％))。

流出物可以包含期望的烃产物和一种或多种其他烃产物，其可以是烯烃、炔烃、环烃和芳烃。例如，当将无环C₅给料转化成包含环状C₅化合物的产物时，流出物可以除了环戊二烯之外还包含环戊烷和环戊烯。所述流出物可以包括下面量的其他烃产物：大约1.0wt％，或者5wt％，或者10wt％，或者20wt％，或者30wt％，或者40wt％，或者50wt％，或者60wt％，或者65wt％，(例如大约1.0wt％(或者5wt％，或者10wt％，或者15wt％，或者20wt％，或者25wt％，或者30wt％，或者35wt％)-大约65wt％(或者60wt％，或者55wt％，或者50wt％，或者45wt％，或者40wt％，或者35wt％，或者30wt％，或者25wt％))。

关于所述流出物可能的配置的信息，请参见申请：US2017/0121243和2017/0121248和US9896395和US9896396。

E.汽提/分离流出物

在任何实施方案中，催化剂材料和/或惰性材料可以在流出物行进穿过和/或离开所述至少一个反应区时，变成与烃(例如环戊二烯)一起夹带在流出物(例如第一流出物、第二流出物)中。因此，所述方法可以进一步包括分离可以与烃(例如环戊二烯)一起夹带在流出物(例如第一流出物、第二流出物)中的催化剂材料和/或惰性材料。这种分离可以包括通过任何合适的手段从烃(例如环戊二烯)中除去催化剂材料和/或惰性材料，例如但不限于旋风分离器、过滤器、静电除尘器、重质液体接触和/或其他气固分离设备，其可以处于所述至少一个反应区的内部和/或外部。基本上没有颗粒材料的流出物然后可以行进到产物回收系统。如本文所用的，与来自于分离子系统的流出物中的颗粒材料相关的术语“基本上没有”指的是与来自于所述至少一个反应区的流出物中的颗粒材料浓度相比，来自于分离子系统的流出物具有10％或者更少的颗粒材料。此外，分离的催化剂材料和/或惰性材料然后可以在任何期望的位置供回所述至少一个反应区。分离的催化剂材料流可以在这样的位置引入所述至少一个反应区，所述位置高于给料和辅助气体提供到所述至少一个反应的位置。

此外或者可选择的，辅助气体也可以经由任何合适的手段或者其任意组合例如蒸馏、吸附(变压或者变温吸附)、膜分离、液体/溶剂吸附、冷凝等从所述流出物(例如第一流出物、第二流出物)中分离，并且分离的辅助气体可以再循环回到所述至少一个反应区。在重新引入所述至少一个反应区之前，分离的辅助气体可以如上所述加热。

此外或者供选择地，具有减少的烃水平的分离的催化剂材料和/或惰性材料然后可以行进到复原区和/或再生区，并且从颗粒材料汽提的烃可以导向产物回收系统或者反应器系统。

F.复原

随着反应在至少一个反应区中进行，焦炭材料可以在颗粒材料上，特别是在催化剂材料上形成，这可以降低所述催化剂材料的活性。此外或者供选择地，颗粒材料可以随着反应进行而冷却。离开所述至少一个反应区的催化剂材料被称作“用过的催化剂材料”。因此，流出物和分别的催化剂材料可以包含用过的催化剂材料。这种用过的催化剂材料不一定是颗粒的均匀混合物，因为各个颗粒可以具有一定分布的系统中的总老化，自最后的再生和/或复原后的时间，和/或在反应区中花费的时间相对于在再生和/或复原区中的时间的比率。

因此，至少一部分的颗粒材料(例如用过的催化剂材料)可以从至少一个反应区转移到复原区来产生复原的催化剂材料。颗粒材料(例如用过的催化剂材料)从至少一个反应区向再加热区的转移可以在离开所述至少一个反应区后，已经从所述烃中汽提和/或分离催化剂材料之后进行。此外或者供选择地，催化剂(例如用过的催化剂材料)材料可以从至少一个反应区直接转移到再加热区。再加热区可以包括一个或多个加热装置，例如但不限于直接接触、加热盘管和/或燃烧管。

在任何实施方案中，在复原区中，颗粒材料(例如用过的催化剂材料)可以与包含氢气和基本上没有反应性含氧化合物的气态流接触，来除去催化剂材料上的至少一部分的增量沉积的焦炭材料，由此形成复原的催化剂材料和挥发性烃，例如但不限于甲烷。如本文所用的，术语“增量沉积的”焦炭材料指的是是在催化剂材料每次送过至少一个反应区时沉积在催化剂材料上的一定量的焦炭材料，这与在多次送过至少一个反应区过程中沉积到催化剂材料上的累积量的焦炭材料相反。“基本上没有”在本文上下文中用于表示复原气体包含小于大约1.0wt％，(或者0.1wt％，或者0.01wt％，或者0.001wt％，或者0.0001wt％，或者0.00001wt％)的含氧化合物，基于所述气态流的重量。气态流可以包含大于50wt％(或者60wt％，或者70wt％，或者90wt％)的H₂。气态流可以进一步包含惰性物质(例如N₂)，和/或甲烷。将用过的催化剂材料与气态流接触可以在大约500℃(或者575℃)-大约900℃(或者750℃)的温度和/或大约5psia(或者25psia)-大约250psia(或者200psia)的压力进行。将用过的催化剂材料与气态流接触可以在低于所述至少一个反应区温度的温度(例如比所述至少一个反应区低大约50℃或者更多的温度)进行。

在复原区中，颗粒材料(例如用过的催化剂材料)可以经由温和氧化程序来复原，其包括将颗粒材料与含氧气态流在这样的条件下接触，所述条件有效除去催化剂材料上的至少一部分的增量沉积的焦炭材料，由此形成复原的催化剂材料。这些条件可以包括大约250℃-大约500℃的温度和大约0.1bar-大约100bar的总压力。此外，含氧气态流通常以大约1-10000的总WHSV供给到复原区。在温和氧化之后，通常重新引入吹扫气体来使用吹扫气体例如N₂从催化剂组合物吹扫氧化剂。如果CO₂是氧化剂，则这种吹扫步骤可以省略，因为它将不产生易燃的混合物。任选地，经由温和氧化来复原进一步包括一个或多个氢气处理步骤。

在任何实施方案中，复原的催化剂材料然后可以返回所述至少一个反应区。

在任何实施方案中，复原通常有效除去了大于大约10wt％的增量沉积的焦炭材料(例如大约10wt％(或者60wt％，或者90wt％)-大约100wt％(或者95wt％))。

在开始所规定的转化方法之后，复原有利地可以具有大约10秒(或者1分钟，或者10分钟，或者30分钟，或者60分钟，或者90分钟，或者3小时，或者6小时，或者12小时，或者24小时)-大约20天(或者5天，或者2天，或者24小时，或者12小时，或者6小时，或者3小时，或者90分钟)的持续时间。

离开复原区并且包含未反应的氢气、焦炭颗粒和任选的轻质烃的复原流出物可以进一步处理。例如，在复原是经由与富含氢气的气态流接触来实现的情况下，复原流出物可以送到压缩装置，然后送到分离装置，在其中产生了富含轻质烃的气体和贫含轻质烃的气体。轻质烃气体可以被带走例如用作燃料气体。贫含轻质烃的流可以与补充的氢气组合，并且构成提供到复原区的至少一部分的气态流。分离装置可以是膜系统、吸附系统(例如变压或者变温)，或者其他已知的用于从轻质烃中分离氢气的系统。可以提供颗粒分离装置例如旋风分离鼓，其中将焦炭颗粒从复原流出物中分离。

另外的复原描述在2017年5月3日提交的美国申请No.62/500805中。

G.再生

所述方法可以进一步包括再生步骤来恢复由于反应过程中催化剂材料上的焦炭材料聚集和/或金属聚集而导致的催化剂活性损失。该再生步骤可以在复原区中没有从颗粒材料(例如用过的催化剂材料)上充分除去焦炭材料时进行。

在再生步骤中，可以将来自于至少一个反应区，来自于从流出物中汽提后的分离的催化剂材料和/或来自于复原区的至少一部分的用过的催化剂材料转移到再生区和通过本领域已知的方法来再生。例如，可以使用氧化性再生来从所述用过的催化剂材料中除去至少一部分的焦炭材料。在任何实施方案中，包含氧化性材料(如氧，例如空气)的再生气体可以接触所述用过的催化剂材料。再生气体可以氧化性除去在再生开始时沉积在催化剂组合物上的焦炭材料总量的大于或者等于10wt％(例如大约10wt％(或者60wt％，或者90wt％)-大约100wt％(或者95wt％))。通常，在焦炭除去后进行氧氯化步骤，其包括将催化剂组合物与包含氯源和氧源的气态流在这样的条件下接触，所述条件有效将至少一部分的金属(例如第10族金属)颗粒分散在催化剂表面上和来产生金属水合氯化物(chlorohydrate)(例如第10族金属水合氯化物)。此外，在所述氧氯化之后通常进行氯汽提步骤，其包括将催化剂组合物与包含氧源和任选的氯源的气态流在这样的条件下接触，所述条件有效增加金属水合氯化物的O/Cl比。通常，在再生步骤中进行还原步骤和任选的硫化步骤也可以。通常，再生有效除去了大约10wt％(例如大约25wt％，或者60wt％，或者90wt％)-大约100wt％(或者95wt％)的焦炭材料。任选地，在将用过的催化剂材料与再生气体接触之前或者之后，催化剂材料也可以与吹扫气体(例如N₂)接触。再生，包括在焦炭氧化之前和之后吹扫，需要小于10天(或者3天)来完成。

催化剂可以从反应区和/或复原区连续抽出和返回其中，或者可以从反应区和/或再生区定期抽出和返回其中。对于定期方法来说，通常，在对于焦炭燃烧、氧氯化、氯汽提、吹扫、还原和任选的硫化进行抽出之间的再生时间是大约24小时(或者1.5天，或者2天)-大约10天(或者5天)。作为连续模式的替代选项，颗粒材料的除去/添加速率可以在每天大约0.0wt％(或者0.01wt％，或者0.25wt％)-大约100wt％(或者30wt％)的颗粒材料存货(inventory)之间变化，其中存在颗粒材料平衡的添加/除去。催化剂材料的再生可以以连续过程进行或者可以间歇进行，在两种情况下可以需要用于存货聚集和/或存货排出的中间容器。

颗粒材料(例如用过的催化剂材料、新鲜催化剂材料、新鲜惰性材料、复原的催化剂材料、再生的催化剂材料)的除去和添加可以在反应器系统的相同或者不同的位置进行。颗粒材料(例如新鲜催化剂材料、新鲜惰性材料、复原的催化剂材料、再生的催化剂材料)可以在复原区之后或者之前进行，而颗粒材料(例如用过的催化剂材料)的除去可以在颗粒材料(例如用过的催化剂材料)送过复原区之前或者之后进行。至少一部分的再生的催化剂材料可以再循环到所述至少一个反应区或者至少一个复原区。例如，将再生的催化剂材料和/或新鲜颗粒材料提供到复原区来使得热输入中的任何损失最小化和除去可能由再生的催化剂材料从再生区带来的任何剩余物质。此外或者供选择地，在再生区内部或外部的分离器可以用于在再生之前从催化剂材料中分离惰性材料，以使得仅仅再生催化剂材料。这种分离可以基于惰性材料和再生的催化剂材料之间的尺寸、磁性和/或密度性能的差异使用任何合适的手段来进行。

对于上述方法，本领域技术人员公知的立管和上述的粒度和运行条件可以用于提供将颗粒材料在所述至少一个反应区、复原区和/或再生区之间输送的手段。本领域技术人员已知的滑阀和提升气体(lifting gas)也可以用于帮助循环颗粒材料和/或在再生区内建立必要的压力分布。提升气体可以与复原区中所用的流化气体相同，例如氢流，其可以用于使得反应系统的氢气用量最小化，同时还减少了焦炭材料形成。

另外的复原描述在2017年5月3日提交的美国专利申请No.62/500795中。

III.用于烃转化的反应系统

图1A显示了吸热脱氢反应器系统100的实例，其包括催化剂再生和/或再生子系统110，热交换器118，和移动床反应器111，其具有至少一个反应区112和在该至少一个反应区112下游的分离子系统113。

移动床反应器111适合于(i)将给料流114(和任选的辅助气流，未示出)接收到移动床反应器111中的至少一个反应区112中，和(ii)将复原的和/或再生的催化剂流115接收到至少一个反应区112，和从催化剂复原和/或再生子系统110接收复原的和/或再生的催化剂流115。移动床反应器111可以任选地包括一种或多种内部结构(例如挡板(baffle)、挡板(shed)、塔板、管、管束、盘管、棒和/或分配器)来影响移动床反应器111中颗粒材料和/或烃流体流动的速度矢量。

分离子系统113可用于进行上面在E部分汽提/分离流出物中所述的方法。所示分离子系统113适合于(i)接收来自于至少一个反应区112的载有颗粒的流出物流121(例如包含催化剂颗粒和任选的惰性颗粒和/或输送材料颗粒)，(ii)供给基本上没有颗粒的流出物流117，和(iii)将分离的颗粒流122供给到至少一个反应区112(或者供选择地供给到催化剂复原和/或再生子系统110，未示出)。分离子系统的实例包含这样的部件/部分，其包括但不限于一种或多种分离器，一种或多种旋风颗粒分离器，一种或多种脱离部件或者容器，一种或多种板，一种或多种帽，一种或多种机械肘，一种或多种过滤器，一种或多种静电除尘器和/或一种或多种其他气固分离设备部件。虽然所示的系统包括如在反应器111中的分离子系统113，但是二者可以用适当的流体连接隔开，来(i)将载有颗粒的流出物流121从至少一个反应区112供给到分离子系统113，和(ii)将分离的颗粒流122从分离子系统113供给到反应器111和/或催化剂复原和/或再生子系统110。

所述催化剂复原和/或再生子系统110可用于进行上面在部分F复原和部分G再生中所述的方法。所示的催化剂再生子系统110适合于(i)将用过的催化剂流116接收到移动床反应器111。催化剂复原和/或再生子系统的实例包含这样的部件/部分，其包括但不限于一种或多种用过的催化剂聚集容器，一种或多种催化剂复原和/或再生容器，一种或多种汽提部分及其任意组合。虽然图示显示了复原和/或再生的催化剂流115和用过的催化剂流116在至少一个反应区112的底部附近和处于反应器111的同一侧上，但是每个可以单独地流体连接到至少一个反应区112的任何位置上。

热交换器118显示为处于至少一个反应区112中。热交换器118适合于接收热交换器供料流119(包含加热介质)和供给热交换器流出物流120。热交换器118进一步适合于使得通过热交换器118的加热介质不接触至少一个反应区112中的催化剂、给料和产物。热交换器118和其中的加热介质供给热量到所述至少一个反应区。热交换器118可以以若干方式配置，其包括但不限于图1B-1D的实例。虽然图示显示了热交换器供料流119和热交换器流出物流120在至少一个反应区112的顶部附近和处于反应器111的对侧上，但是每个可以单独地流体连接到热交换器118的任何位置上。

加热介质的实例可以包括但不限于蒸汽、燃烧产物(例如烟道气)、热气、熔融盐、熔融金属等。

继续参考图1A，图1B显示了热交换器118a的示例性构造，其处于垂直的顶部供料构造。在这个图示中，如箭头A所示，热交换器供料流119进入第一集管123a，通过垂直的刺刀管124a和进入第二集管125a，其供给到热交换器流出物流120。处于垂直的顶部供料构造的第一和第二集管123a和125a布置在反应器111中这样的高度处，其足以使得垂直的刺刀管124a从第一和第二集管123a和125a向下延伸。第一和第二集管123a和125a配置来使得移动床反应器111以期望的颗粒移动状态来运行。

虽然图示显示了第一和第二集管123a和125a是水平的和显示了垂直的刺刀管124a是垂直的，但是每个或者每个的部分可以单独地分别偏离水平或者偏离垂直成一定角度(例如大约30°或者更小)。此外，第一和第二集管123a和125a和垂直的刺刀管124a通常显示为直的。然而，还可以使用弯曲的结构。虽然图示显示了加热介质首先流过最内的管和然后流过环形空间，但是它也可以以相反构造流动；即，首先流过环形空间，然后流过内部管。

继续参考图1A和1B，图1C是一部分的热交换器118a的顶视图。第一集管123a显示为用支撑件(brace)127保持在适当的位置，这可以减轻垂直的刺刀管124a的振动。可以包括另外的支撑件和紧固件(未示出)来固定热交换器118a和减轻其振动。

继续参考图1A，图1D显示了热交换器118b的另一示例性构造，其处于垂直的底部供料构造。在这个图示中，如箭头B所示，热交换器供料流119进入第一集管123b，通过垂直的刺刀管124b和进入第二集管125b，其供给到热交换器流出物流120。处于垂直的底部供料构造的第一和第二集管123b和125b位于反应器111这样的高度处，其足以使得垂直的刺刀管124b从第一和第二集管123b和125b向上延伸。所述第一和第二集管123b和125b配置来允许移动床反应器111以期望的颗粒移动状态来运行。

虽然图示显示了第一和第二集管123b和125b是水平的和显示了垂直的刺刀管124b是垂直的，但是每个或者每个的部分可以单独地分别偏离水平或者偏离垂直成一定角度(例如大约30°或者更小)。此外，第一和第二集管123b和125b和垂直的刺刀管124a通常显示为直的。然而，还可以使用弯曲的结构。

此外，可以包括支撑件和紧固件(未示出)来固定热交换器118b和减轻其振动。

继续参考图1A，图1E显示了热交换器118c的再一示例性构造，其处于水平的构造。在这个图示中，如箭头C所示，热交换器供料流119进入第一集管123c，通过水平管124c和进入第二集管125c，其供给到热交换器流出物流120。处于水平构造的水平管124c配置来在其之间具有足够的空间，从而允许移动床反应器111以期望的颗粒移动状态来运行。

虽然图示显示了第一和第二集管123c和125c是垂直的和显示了水平管124c是水平的，但是每个或者每个的部分可以单独地分别偏离水平或者偏离垂直成一定角度(例如大约30°或者更小)。此外，第一和第二集管123c和125c通常显示为直的，和水平管124c显示为弯曲的和在两个集管123c和125c之间蛇行。然而，也可以使用其他结构和构造。

此外，可以包括支撑件和紧固件(未示出)来固定热交换器118c和减轻其振动。

继续参考图1A，图1F显示了热交换器118d的再一示例性构造，其处于水平的分级构造。在这个实例中，热交换器118d包括四组管124d-g和相应的第一集管123d-g(其具有热交换器供料流119d-g)和第二集管125d-g(其具有热交换器流出物流120d-g)。任选地，热交换器流出物流120d-g可以全部在反应器中或者反应器外合并来产生单个热交换器流出物流(未示出)。热交换器供料流119d-g每个可以处于不同的温度，来产生四个反应区112d-g。例如，热交换器供料流119d-g的温度可以对于较高反应区112d-g而增加(即，T_112d>T_112e>T_112f>T_112g)。在较低温度下，脱氢反应的选择性较高。在较高温度下，脱氢反应的收率较高。所以，在这个实例中，脱氢反应可以初始时驱动到高选择性，然后驱动到高收率来使剩余的反应物反应。

虽然在图1F的图示中显示了第一和第二集管123d-g和125d-g是垂直的和显示了水平管124d-g是水平的，但是每个或者每个的部分可以单独地分别偏离水平或者偏离垂直成一定角度(例如大约30°或者更小)。此外，第一和第二集管123d-g通常显示为直的和类似地从反应器中心径向布置，和水平管124d-g显示为弯曲的和在它们各自的集管123d-g和125d-g之间蛇行。然而，可以使用其他结构和构造。

此外，可以包括支撑件和紧固件(未示出)来固定热交换器118d和减轻其振动。

继续参考图1A，图1G显示了热交换器118e的再一示例性构造，其处于垂直的分级构造。在这个实例中，热交换器118e包括管124h和相应的第一集管123h(其具有热交换器供料流119)和第二集管125h(其具有热交换器流出物流120)。加热流体流动是用箭头D显示的。管124h显示为U形管，其延伸不同的距离进入所述至少一个反应区。在图示中，管124h延伸到两个不同的距离和产生两个反应区112h和112i。因为较多的加热流体在顶部反应区112h中与气体热接触，因此顶部反应区112h的温度将高于底部反应区112i。

图2显示了吸热脱氢反应器系统200的另一实例，其包括催化剂再生子系统210、热交换器218和移动床反应器211，其中与图1A或者本公开的其他图相似的附图标记指的是类似的部件。

在这个实例中，热交换器218(以处于垂直的底部供料构造的U形管来显示)是与反应器211分开或者处于其外部的。在这种构造中，催化剂材料与辅助气流226在热交换器218中混合。按照箭头E输送到反应器211的大部分的催化剂和少部分的辅助气体与给料流214在至少一个反应区212中混合。辅助气流226的流动足以使得大部分流动也沿着箭头F，来确保给料和/或产物最低限度进入(或者不进入)热交换器218。

图2还显示了分离子系统213的实例。分离子系统213包括分离区228，其从至少一个反应区212接收载有颗粒的流出物流221。在脱离区228中，至少一些颗粒(例如具有较高密度或者尺寸的那些)可以从载有颗粒的流出物流221中分离，收集在分离子系统213底部，和按照箭头G重新进入热交换器218，其是与箭头F的流动相反的。使用旋风分离器229从载有颗粒的流出物流221中除去另外的颗粒，来产生(1)基本上无颗粒的流出物流217和(2)一种或多种分离的颗粒流(显示为两个分离的颗粒流222’和222”)。在具有多于一种类型的颗粒(例如催化剂材料、和惰性材料、和/或输送颗粒材料)的实施方案中，旋风分离器229可以基于尺寸和/或密度进一步分离颗粒类型。如所示的，第一分离的颗粒流222’包括主催化剂材料，其(1)当在催化剂再生子系统210中再生和/或复原时，输送回移动床反应器211，或者(2)当不再生和/或复原时，输送回热交换器218。如所示的，第二分离的颗粒流222”主要包括另一类型的颗粒，其(1)当在恢复子系统230中恢复时，输送到移动床反应器211，或者(2)当不恢复时，输送回热交换器218。例如，当第二分离的颗粒流222”包括输送颗粒材料时，恢复子系统230可以将氧加入输送颗粒材料和/或从输送颗粒材料中除去氢气。可以改变前述颗粒流动的实例来包括全部颗粒，无论是到热交换器218还是到移动床反应器211的再生的、复原的和/或恢复的流。

图3显示了吸热脱氢反应器系统300的另一实例，其包括催化剂再生子系统310、热交换器318和移动床反应器311，其中与图1A或者本公开的其他图相似的附图标记指的是类似的部件。在这个实例中，使用热交换器流出物流320加热给料流314。任选地，当包括辅助气流时，热交换器流出物流320可以作为补充或替代地使用来加热辅助气流。

图3更具体地显示了热交换器流出物流320通过外部热交换器335，给料流314也已经通过其(在加热的不同部分，不是流体连通)。给料流314的温度增加。热交换器流出物流320降温度降低和作为外部热交换器流出物流336离开外部热交换器335。

另外显示的是沿着给料流314在外部热交换器335上游的废热交换器337。废热交换器337升高了给料流314的温度，其然后通过外部热交换器335进一步升温。废热交换器337可以使用来自于设施的另一方法的废热来加热给料流314。

图4显示了吸热脱氢反应器系统400的另一实例，其包括催化剂再生子系统410、热交换器418和移动床反应器411，其中与图1A或者本公开的其他图相似的附图标记指的是类似的部件。这个图进一步显示了在引入热交换器418之前，加热介质穿过用于加热加热介质的炉440的流路的实例。

炉440将天然气和/或加工的燃料气体441和空气442反应来加热冷凝物流443。冷凝物流任选地用类似于废热交换器437的第二废热交换器444中的废热来预热，以产生加热的冷凝物流445。将加热的冷凝物流445送过炉440和分离器446几次来产生热交换器供料流419。

热交换器供料流419依照与图3类似的路径来变成外部热交换器流出物流436，其然后用涡轮机447膨胀来回收轴功和用冷却热交换器448冷却，以及用泵449输送来产生冷凝物流443。

IV.工业实用性

在无环C₅转化方法中获得的，含有环状的、支化的和线性C₅烃和任选地含有氢气、C₄和轻质副产物，或者C₆和重质副产物的任意组合的第一烃反应器流出物本身是一种有价值的产品。例如，可以从反应器流出物中分离CPD和/或DCPD来获得净化的产物流，其可用于生产各种高价值产品。

例如，含有大于或者等于大约50wt％(或者60wt％)的DCPD的净化的产物流可用于生产烃树脂、不饱和聚酯树脂和环氧树脂材料。含有大于或者等于大约80wt％(或者90wt％)的CPD的净化的产物流可用于生产根据下面的反应方案(I)形成的Diels-Alder反应产物：

方案I

其中R是杂原子或者取代的杂原子，取代的或者未取代的C₁-C₅₀烃基(经常是含有双键的烃基)，芳基或者其任意组合。例如，取代的基团包含第13-17族(或者第15或者16族，或者氮，或者氧，或者硫)的一种或多种元素。除了方案(I)所示的单烯烃Diels-Alder反应产物之外，含有大于或者等于大约80wt％(或者90wt％)的CPD的净化的产物流可以用于形成CPD与下面中的一种或多种的Diels-Alder反应产物：另外的CPD分子、共轭二烯、乙炔、丙二烯、二取代的烯烃、三取代的烯烃、环烯烃和前述取代的形式。优选的Diels-Alder反应产物包括降冰片烯、乙叉基降冰片烯、取代的降冰片烯(包括含氧的降冰片烯)、降冰片二烯和四环十二碳烯，如下面的结构所示：

前述Diels-Alder反应产物可用于生产与烯烃(例如乙烯)共聚的环烯烃的聚合物和共聚物。所形成的环烯烃共聚物和环烯烃聚合物产物可用于各种用途，例如包装膜。

含有99wt％或者更大的DCPD的净化的产物流可用于使用例如开环易位聚合(ROMP)催化剂生产DCPD聚合物。DCPD聚合物产物可用于形成制品，特别是模塑零件，例如风轮机叶片和汽车零件。

也可以从所述反应器流出物中分离另外的组分，并且用于形成高价值产物。例如，分离的环戊烯可用于生产聚环戊烯(polycyclopentene)，其也称作聚环戊烯(polypentenamer)，如方案(II)所示。

方案II

分离的环戊烷可用作发泡剂和溶剂。线性和支化的C₅产物可用于转化成高级烯烃和醇。环状和无环C₅产物任选地在氢化后，可以用作辛烷值提高剂和运输燃料共混物组分。

本文所述的全部文件通过引用并入本文，包括任何优先权文件和/或测试程序，只要它们不与本文不一致。如从前述一般描述和具体实施方案中显然的，虽然已经显示和描述了本发明的形式，但是在不背离本发明的精神和范围的情况下，可以进行各种改变。因此，不意在由此限制本发明。同样，术语“包含”被认为与术语“包括”是同义的。同样，无论何时当组成、要素或者要素的组前面带有连接词“包含”时，应理解为我们还预期了载所述组成、一种或多种要素的记载前面带有连接词“基本上由……组成”，“由……组成”，“选自由……组成的组”或者“是”的相同的组成或者要素的组，反之亦然。

预期性实施例

下面的实施例来源于模拟技术，虽然工作是实际上实现的，但是本发明人没有以过去式来展现这些实施例来符合M.P.E.P.§608.01(p)，如果有需要的话。

再次参见图4，表1提供用于吸热脱氢反应器系统400的各种流的示例性温度和压力，其中440具有大约162T/h的蒸汽产生能力，并且反应器410用于CPD生产。

表1

*实质上催化剂-颗粒流出物流417的温度高于在外热交换器435之后的给料流414。

就其中允许这样的实践的所有辖区的目的而言，本文所述的全部文件通过引用并入本文，包括任何优先权文件和/或测试程序，只要它们不与本文不一致。如从前述一般描述和具体实施方案中显然的，虽然已经显示和描述了本发明的形式，但是在不背离本发明的精神和范围的情况下，可以进行各种改变。因此，不意在由此限制本发明。例如，本文所述的组合物可以不含本文未明确记载或者公开的任何组分，或者组合物。任何方法可以缺少本文未明确记载或者公开的任何步骤。同样，术语“包含”被认为与术语“包括”是同义的。同样，无论何时当组成、要素或者要素的组前面带有连接词“包含”时，应理解为我们还预期了载所述组成、一种或多种要素的记载前面带有连接词“基本上由……组成”，“由……组成”，“选自由……组成的组”或者“是”的相同的组成或者要素的组，反之亦然。

Claims

1.一种吸热脱氢方法，该方法包括：

在具有至少一个反应区的移动床反应器中接触催化剂材料，所述移动床反应器包含含有加热介质的热交换器，其中所述催化剂材料和所述加热介质不彼此接触，和其中所述至少一个反应区中至少50％的焓变是通过热交换器提供的；和

将包含烃的给料与所述催化剂材料在所述移动床反应器的至少一个反应区中在反应条件下接触，来将至少一部分的烃转化成第一流出物，其包含含有烯烃、炔烃、环烃和/或芳烃的产物。

2.权利要求1的方法，其进一步包括：

从所述第一流出物中分离至少一些催化剂材料，来产生(1)分离的催化剂流和(2)产物流；和

将该分离的催化剂材料返回所述移动床反应器。

3.权利要求2的方法，其中所述产物流基本上没有催化剂。

4.权利要求2的方法，其中所述产物流在大约350℃-大约800℃的出口温度离开移动床反应器，其中烃流体相暴露于高于所述出口温度50℃的温度的累积时间小于总暴露时间的10％，和其中所述催化剂材料暴露于高于所述出口温度50℃的温度的累积时间小于催化剂材料在所述移动床反应器中的总时间的10％。

5.前述任一项权利要求的方法，其中所述热交换器横穿至少一部分的所述至少一个反应区。

6.前述任一项权利要求的方法，其中所述热交换器不横穿所述至少一个反应区。

7.前述任一项权利要求的方法，其中所述热交换器包含传热管道。

8.权利要求7的方法，其中所述传热管道包含处于垂直的底部供料构造的多个刺刀管。

9.权利要求7的方法，其中所述传热管道包含处于垂直的顶部供料构造的多个刺刀管。

10.权利要求7的方法，其中所述传热管道包含处于水平的分级构造的多个管。

11.权利要求7的方法，其中所述传热管道是带支撑的。

12.前述任一项权利要求的方法，其中所述至少一个反应区中存在至少一个挡板。

13.权利要求12的方法，其中所述至少一个反应区包括处于不同的温度并且处于所述挡板对侧上的两个反应区。

14.前述任一项权利要求的方法，其进一步包括将所述热交换器和与给料组合的辅助气流接触，其中所述辅助气流包含蒸汽、惰性气体、氢气和/或轻质烃，其中所述辅助气流和加热介质不接触。

15.前述任一项权利要求的方法，其进一步包括在所述移动床反应器的第一区和所述移动床反应器的第二区之间输送所述催化剂材料，其中在所述第一区中催化剂材料接触给料，和其中在所述第二区中催化剂材料接触热交换器和辅助气流，其中所述辅助气流包含蒸汽、惰性气体、氢气和/或轻质烃，其中所述辅助气流和加热介质不接触。

16.权利要求14或者15的方法，其进一步包括在接触传热管道之前，将所述辅助气流预热到大约300℃-大约900℃的温度。

17.前述任一项权利要求的方法，其中反应条件包括大约500℃-大约700℃的温度和大约3psia-大约100psia的压力。

18.前述任一项权利要求的方法，其中所述催化剂材料包含至少一种金属或者金属化合物，其包含选自下面中的至少一种：V、Nb、Ta、Cr、Mo、W、Mn、Re、Fe、Ru、Os、Co、Rh、Ir、Ni、Pd、Pt、Cu、Ag、Au、Zn、Cd、Al、Ga、In、Tl、Ge、Sn、Pb及其任意组合。

19.前述任一项权利要求的方法，其进一步包括将至少一部分的所述催化剂材料转移到复原区和/或再生区来产生复原的催化剂材料和/或再生的催化剂材料；和将至少一部分的所述复原的催化剂材料和/或再生的催化剂材料返回所述至少一个反应区。

20.权利要求19的方法，其中所述复原区和/或再生区的温度低于所述至少一个反应区。

21.权利要求19的方法，其进一步包括将新鲜催化剂材料提供到所述至少一个反应区、再生区和/或复原区。

22.权利要求19的方法，其进一步包括至少部分地从所述再生区和/或复原区中的催化剂材料中除去焦炭。

23.权利要求19的方法，其进一步包括将所述催化剂在所述再生区和/或复原区中再分散。

24.前述任一项权利要求的方法，其中所述烃包含无环C₅烃，和所述环烃包含环戊二烯。

25.权利要求24的方法，其中将至少大约30wt％的无环C₅烃转化成环戊二烯。

26.前述任一项权利要求的方法，其中所述至少一个反应区中的颗粒移动处于鼓泡状态、湍流状态和/或输送状态。

27.前述任一项权利要求的方法，其中所述至少一个反应区中的颗粒移动处于湍流状态。

28.前述任一项权利要求的方法，其中所述加热介质包含蒸汽、燃烧产物、热气、熔融盐和/或熔融金属。

29.前述任一项权利要求的方法，其进一步包括将所述给料与输送颗粒材料接触，该输送颗粒材料具有选择性氢燃烧、氢存储和/或氧化剂存储功能。

30.权利要求29的方法，其进一步包括将至少一部分的所述输送颗粒材料转移到恢复子系统来产生恢复的输送颗粒材料；和将至少一部分的所述恢复的输送颗粒材料返回所述至少一个反应区。

31.权利要求29的方法，其进一步包括基于尺寸和/或密度来分离所述催化剂和输送颗粒材料。