本公开涉及氧化脱氢(odh)反应器系统以改善用于乙烯生产的odh设备的性能。
背景技术：
1、将烷烃催化氧化脱氢成相应的烯烃是蒸汽裂化的替代方案。与蒸汽裂化相反，氧化脱氢(odh)可以在较低的温度下操作并且通常不产生焦炭。对于乙烯生产，odh可以提供比蒸汽裂化更高的乙烯产率。odh可以在具有用于将烷烃转化为相应烯烃的催化剂的反应容器中进行。在低级烷烃(例如乙烷)向相应的烯烃(例如乙烯)的转化中可能生成作为副产物的乙酸。产物烯烃和副产物乙酸可以各自从odh反应器流出物中回收。
2、二氧化碳是通过人类活动排放的主要温室气体。二氧化碳(co2)可以在各种工业和化学工厂设施中产生。在此类设施处，更有效地利用能量可以减少该设施处的co2排放，并因此降低该设施的co2足迹。
3、发明概述
4、氧化脱氢(odh)反应器系统和操作odh反应器系统的方法。在操作中，提供具有乙烷、氧气和稀释剂的进料以产生流经odh反应器的管侧的反应混合物。乙烷经由管侧上的odh催化剂转化为乙烯。冷却剂被引导通过odh反应器的壳侧，以便在第一冷却段中将管侧保持在第一温度，并在第二冷却段中保持在第二温度，其中第一温度低于第二温度。
5、该odh反应器系统可以包括超过一个odh反应器。对于具有串联的超过一个odh反应器的odh反应器系统，可以在odh反应器之间注入氧气。可以将氧气注入到上游odh反应器的产物流出物中，所述产物流出物进料到下游odh反应器中。在实施方式中，可以冷却级间产物流出物以适应氧气注入。
6、在下面的附图和详述中阐述了一种或多种实施方式的细节。其它特征和优点将从详述和附图中以及从权利要求中显而易见。
7、附图概述
8、图1是具有将乙烷脱氢成乙烯的odh反应器系统的odh设备的图。
9、图2和2a是示例性多管式固定床反应器的示意图。
10、图3、4、4a、5、6、7、8、9、10、11和12是可以为图1的odh反应器系统的odh反应器系统的图。
11、图13是乙烷、氧气和水蒸气的混合物在300℃和500千帕(kpa)绝对压力下的可燃性图的一个实例的三元图。
12、图14和15各自是操作具有至少一个odh反应器的odh反应器系统的相应方法的方框流程图。
13、实施方案详述
14、本技术的实施方案涉及将烷烃(例如乙烷)脱氢成相应的烯烃(例如乙烯)的氧化脱氢(odh)反应器系统。多个方面涉及降低odh设备(设施)的能耗的odh反应器系统的配置。例如，一些方面涉及降低烷烃进料中稀释水蒸气的量，由此降低odh设备的能耗的配置。
15、该odh反应器可以在氧气的存在下经由odh催化剂将乙烷脱氢成乙烯。可以从odh反应器流出物中分离乙烯以产生产物乙烯。
16、图1是具有将乙烷脱氢成乙烯的odh反应器系统102的odh设备100。乙烷脱氢成乙烯可以是乙烷与氧气经由odh催化剂反应以产生乙烯。odh反应器系统102可以是具有唯一的odh反应器的单反应器系统(例如下面讨论的配置1-7)或具有在操作上串联布置的超过一个odh反应器的多反应器系统(例如下面讨论的配置8-13)。在配置1-13中可以并联包含附加的odh反应器，以便在odh设备处实现所需量的乙烯生产能力。该odh反应器可以是在管侧上具有odh催化剂的多管式固定床反应器，并且其中冷却剂(例如熔盐)在壳侧上流动以便从管侧移除反应热。
17、除了配置odh反应器系统102以试图减少在进料104中实施的稀释水蒸气的量来降低odh设备的能量消耗之外，考虑因素还可以包括通过从odh反应器回收热量以产生用于odh设备100的水蒸气106来提高能量效率。例如，来自从反应器中排出的冷却剂(如在壳侧中加热的)的热量和/或来自从odh反应器中(从管侧)排出的工艺流出物的热量可用于加热锅炉给水并使其蒸发为水蒸气。
18、odh反应器系统102可以具有唯一的odh反应器110，或者可以具有在操作上串联的附加odh反应器112。此外，可以在操作上并联地包括附加的类似配置的odh反应器，以提高乙烯生产能力。对于多反应器系统，串联的第一odh反应器110可以将流出物作为进料排放至第二odh反应器112。在具有odh反应器系统102作为多反应器系统的某些实施方式中，流出物108可以从串联的最终odh反应器112(例如第二odh反应器、第三odh反应器等)排出。进料104反应器中的稀释剂可以包括例如氮气(n2)、二氧化碳气体(co2)或水(水蒸气)，或其任意组合。如果进料104中的稀释剂包括水，则流出物108中的水可以包括未反应的稀释水和在odh反应器中的odh反应中产生的水。
19、在实施方式中，进料104可以包括乙烷和氧气，并被提供(例如在导管中输送)给odh反应器110。该进料104可以包括稀释剂(例如水蒸气)以便将进料104置于可燃性极限之外。作为稀释剂的水蒸气可以标记为稀释水蒸气。在进料104的制备中，可以施加能量(加热能力)来加热或蒸发水，以将水蒸汽或水蒸气作为稀释水蒸气并入进料104中。该进料104可以表征为包括乙烷、氧气和稀释水蒸气的混合进料。
20、在进料104中进入odh反应器系统102的稀释水蒸气可以在流出物108中从odh反应器系统102中排出。在反应器系统102下游的流出物108的处理中，可以施加能量(冷却能力)以冷凝流出物108中的稀释水蒸气。
21、odh设备100中对能量的显著需求可以是[1]加热水(例如在进料准备系统114中)以提供进料104中的稀释水蒸气，[2]在下游流出物处理116中冷凝odh反应器流出物108中的稀释水蒸气，和[3]将冷凝乙酸与冷凝水分离。因此，减少进料104中稀释水蒸气的量可以降低odh设备100处的能量消耗。减少进料104中稀释水蒸气的量的技术包括减少进料104中氧气的量。有利地，对于具有较少氧气的进料104，较少的稀释水蒸气将进料104置于可燃性极限之外。参见例如图13。
22、减少进料104中氧气量的技术可以包括提高乙烯选择性，有利于在odh反应器中形成乙烯超出形成一氧化碳(比乙烯形成消耗更多化学计量量的氧气)和超出形成二氧化碳(比乙烯形成消耗更多化学计量量的氧气)。有利于乙烯形成超出一氧化碳和二氧化碳的形成的技术可以包括在可行和/或有益的情况下在较低温度下操作odh反应器的一个或多个冷却段。这是因为(管侧上的反应混合物和odh催化剂的)较高的温度可以更容易地允许不合意地形成一氧化碳和二氧化碳。
23、不利于一氧化碳和二氧化碳的形成的技术可以包括提高odh反应器中从管侧向壳侧的传热(和/或提高传热效率，例如经由提高的传热系数)。这可以避免或减少管侧上温度尖峰的发生，所述温度尖峰可以有利于或引起(导致)一氧化碳和二氧化碳的(不希望的)形成。改善传热可以包括限制冷却剂(例如熔盐)通过odh反应器的壳侧的温度升高，从而提高冷却剂通过壳侧的流速以提高传热系数的值。改善传热可以包括限制odh反应器中的管束中的管的直径(例如公称直径、外径或内径)以提高流经该管的反应混合物的速度。此类技术可以给出例如提高的雷诺数(re)，其可以提高传热系数。同样，提高的传热系数可以减少管侧上温度尖峰的发生。管侧上的温度尖峰可能不合意地导致更多一氧化碳和二氧化碳的形成(以及由此更多的氧气消耗)。
24、一氧化碳和二氧化碳的形成比乙烯的形成消耗更多化学计量量的氧气。因此，增加的一氧化碳和二氧化碳的形成可以导致进料104中更多的氧气，这不合意地导致进料104中更多的稀释水蒸气。进料104中更多的稀释水蒸气可能意味着odh设备100处更多的能量消耗。一氧化碳和二氧化碳的形成也是不希望的反应，因为乙烯是更有价值的产物。一氧化碳和二氧化碳通常是不合意的产物。二氧化碳的产生可以增加odh设备(设施)100的co2足迹。
25、odh设备100包括进料准备系统114，其向odh反应器系统102中唯一的odh反应器110或第一odh反应器110提供进料104。同样，进料104可以包括乙烷和氧气。如提及的那样，进料104可以包括将进料104置于可燃性极限之外的稀释剂。参见例如图13，其描绘了乙烷、氧气和作为水(水蒸气)的稀释剂的混合物的可燃性图。
26、可用于将进料104料流置于可燃性极限之外的稀释剂的实例可以包括水、氮气、二氧化碳、氦气、氩气、甲烷等。在实施方案中，水是稀释剂。如示出的那样，作为稀释剂的水通常可以是水蒸气的形式。例如，由于在实施方式中从odh反应器系统102产物料流(流出物)中分离水相对简单，水蒸气或蒸发的水可以是有吸引力的稀释剂。
27、进料准备系统114可以将稀释剂与乙烷(和氧气)合并以产生输送至odh反应器系统102的进料104。例如，在稀释剂为水的情况下，进料准备系统114可以加热或蒸发水以便作为稀释水蒸气并入(添加到)乙烷(和氧气)中。
28、在实施方式中，可以将乙烷118(气体)和水120提供至进料准备系统114，并且将水120作为水蒸气或水蒸汽并入乙烷118中以产生进料104。并入的此类水120可以表征或标记为稀释水蒸气。可以将氧气122(气体)提供至进料准备系统114，用于将氧气122添加到乙烷118中以产生进料104。在某些实施方式中，可以将氧气122中的一些或全部添加到将进料104输送到odh反应器系统102的导管中。
29、进料准备设备124可以包括用于加热作为液体的水118(并在一些情况下蒸发该液态水)的热交换器、用于用水120饱和乙烷118的乙烷饱和器塔、用于将水蒸气(包括水120)添加到乙烷118中的水蒸气鼓容器等。对于加热水118的进料稀释实施方案(例如在进料准备114中)，可以采用中压(mp)水蒸气，其是比低压(lp)水蒸气价值更高(更昂贵)的水蒸气。odh设备100中的lp水蒸气和mp水蒸气的来源可以包括例如用于hp或vhp水蒸气的抽汽式涡轮机或减压阀。
30、为了将水蒸气添加到odh反应器的进料104中，实施方案可以采用例如稀释水蒸气鼓或饱和器塔。稀释水蒸气鼓在提供稀释水蒸气方面可以更直接，但是可能不幸地依赖于更高价值的热源，如中压水蒸气。在实施方式中，中压水蒸气可以替代地更好地用于例如驱动蒸汽涡轮机。饱和器塔可以用水蒸汽来饱和烃(例如乙烷)气体和/或氧气，并利用相对高的水循环。对于进料稀释的实例，参见题为“integration for feed dilution inoxidative dehydrogenation(odh)reactor system”的wo公开专利申请号wo 2022/229848，其经此引用全文并入本文。
31、在odh反应器中形成的除乙烯之外的组分可以包括乙酸、二氧化碳、一氧化碳和水。由此，该odh设备100可以生产乙烯126和乙酸128。一氧化碳和二氧化碳可能在odh反应器中不合意地形成，并与乙烯和乙酸一起在流出物108中排出。
32、odh反应器(例如110、112)可以产生作为主要产物的乙烯(c2h4)和作为增值副产物的乙酸(ch3cooh)。该odh反应器(例如110、112)可以产生一氧化碳(co)、二氧化碳(co2)和水(h2o)。odh反应器中表征为乙烷(c2h6)与氧气(o2)的反应的反应机理可以解释如下：
33、c2h6+0.5o2→c2h4+h2o
34、c2h6+1.5o2→ch3cooh+h2o
35、c2h6+2.5o2→2co+3h2o
36、c2h6+3.5o2→2co2+3h2o
37、从紧接地上面的等式可以看出，形成co和co2的反应通常利用(消耗)比产生乙烯的所列反应更大化学计量量的o2。因此，配置odh反应器系统102以提高乙烯选择性，从而有利于乙烯形成超过co和/或co2的形成可以减少进料104中实施的o2的量。进料104中o2量的减少可以意味着在进料104中实施较少的稀释水蒸气以便将进料104置于可燃性极限之外(可燃性包络线之外)(参见例如图13)。如讨论的那样，进料104中较少的稀释水蒸气可以意味着odh设备中的能量消耗降低。
38、来自odh反应器系统102的产物流出物108可以包括乙烯、乙酸、二氧化碳、一氧化碳、水和未反应的乙烷。除了作为流出物108中的水的稀释水蒸气之外，流出物108还可以包括在odh反应器中形成的水(作为水蒸汽或水蒸气)。
39、流出物108的处理116可以包括冷凝水和乙酸以便从流出物108中除去乙酸和水。水和乙酸可以例如经由利用冷却介质(例如冷却水、空气等)的热交换器来冷凝。在一些实施方式中，闪蒸罐容器或骤冷塔容器可以促进冷凝的液体与流出物108的分离。
40、作为混合物的冷凝水与冷凝乙酸可以在乙酸单元(例如具有萃取器塔容器、溶剂回收塔容器和水汽提塔容器)中处理以分离副产物乙酸128和液态水130。在实施方式中，水130可以再循环以便用于该odh设备100。例如，从乙酸单元排出的水130可以再循环(作为再循环水)用于在流出物处理116中洗涤工艺气体和/或作为水(例如120)用于进料准备114中的稀释水蒸气等。
41、在从流出物108中将冷凝水和冷凝乙酸移除至乙酸单元之后，作为气体的流出物108的剩余部分(减去冷凝液体)可以包括乙烯、co、co2和乙烷。可以在洗涤器塔容器中洗涤气体(例如用液态水如水130)以便从气体中除去残留的乙酸蒸汽和残留的水蒸汽。可以对气体施以分离以除去co和co2。气体可以通过c2分流器(乙烷/乙烯分流器)(具有蒸馏塔盘的蒸馏塔容器)送出，以便从气体中分离乙烷，以产生产物乙烯126。
42、流出物处理116中的设备132可以包括例如用于从流出物中冷凝水和乙酸的热交换器、用于从流出物106中分离作为混合物的冷凝水和冷凝乙酸的闪蒸罐容器、以及用于处理混合物以分离副产物乙酸128和液态水130的乙酸单元(例如具有萃取塔容器)。该设备132可以包括上述洗涤器容器和用于提高来自流出物108的具有乙烯的气体的压力的工艺气体压缩机(机械压缩机)。其它配置和替代设备也是适用的。
43、在一些实施方式中，该设备132可以包括用于从气体中分离co和co2(和其它轻组分)的容器，以及c2分流器。在另一些实施方式中，该设备132不包括此类设备，并且产物料流126是送去进一步处理的具有乙烯和乙烷的中间产物料流。同样，其它配置也是适用的。对于处理流出物的实例，参见标题为“integration for processing effluent ofoxidative dehydrogenation(odh)reactor”的wo公开专利申请号wo 2022/229847，其经此引用全文并入本文。
44、乙酸单元可能是受稀释水蒸气量的影响在odh设备中显著消耗能量的装置。流出物108中存在更多的稀释水蒸气(并且与乙酸一起冷凝)可能意味着乙酸单元中更多的加热(例如在塔中的水蒸气再沸器处)和更多的冷却(例如在塔中的塔顶冷凝器处)。
45、图2是作为容器的示例性多管式固定床反应器200的图示。该容器通常是具有椭圆形或半椭圆形封头的圆柱形容器。该容器可以具有垂直取向(如所示)或水平取向。该容器可以是压力容器，其设计和配置(例如具有足够的壁厚)以施以高达大于环境压力(大气压)的指定压力(设计压力)的内部压力。压力容器可以额定为保持流体达到设计压力。在操作中，压力容器中的操作压力通常可以保持低于设计压力。压力容器可以根据正式标准或规范来构造，如american society of mechanical engineers(asme)boiler&pressurevessel code(bpvc)或european union(eu)pressure equipment directive(ped)。对于作为多管式固定床反应器的odh反应器来说，该反应器容器和管可以是金属，如钢(例如不锈钢)。
46、多管式固定床反应器200包括管侧和壳侧。管侧可以是工艺侧(用于在流动反应混合物中将工艺进料转化为产物)。壳侧可以是实用侧(用于传热流体的流动)。壳侧在效果上可以类似于容器夹套，但是可能与管壳式热交换器的壳侧类似或相似。
47、多管式固定床反应器200具有壳202和管束，所述管束可以类似于管壳式热交换器，除了管204具有催化剂的固定床。管束是大致平行排列的多个管204。在管束中，管204可以通过管板(例如板)平行地支撑和固定就位。管板可以是圆形板，该圆形板被穿孔，使得管能穿过穿孔的开口。
48、壳202壁可以是容器壁。围绕管204的纵向长度的壳202的体积可以表征为反应器202的壳侧。该壳侧可用于传热流体围绕管204的流动。管204内部的体积可以被表征为反应器202的管侧。图2a是具有管壁210和设置在管204中的催化剂212的管204的分解图。此外，在图2中，该容器的纵向末端部分可以被认为是管侧。特别地，其中分别地工艺进料206引入管204且工艺产物208从管204排出的容器的纵向末端部分可以被表征为反应器202的管侧。
49、在图2中，管204可以(至少部分地)填充有催化剂212。催化剂212可以是管204中的催化剂固定床。催化剂212可以促进进料206转化为从反应器排出的产物208。在操作中，向管侧提供(供应)进料206可以使反应混合物流经管204，并且其中通过催化剂212促进(激活、推进)了反应混合物中的反应。工艺进料206可以通过到管侧的容器入口(例如入口喷嘴)进入该容器。工艺产物208可以从管侧通过容器出口(例如出口喷嘴)从该容器中排出。
50、工艺进料206进入容器的底部部分。工艺产物208从容器的顶部部分排出。但是，反应器200可以配置为使工艺进料206进入容器的顶部部分并且使工艺产物208从容器的底部部分排出。
51、传热流体214可以通过容器入口(例如入口喷嘴)进入容器(至壳侧)以围绕管204流经壳侧。对于管侧上的反应为吸热反应的情况，传热流体214可以是加热介质以提供用于吸热反应的热量。对于在管侧上作为放热反应实施该反应，传热流体214可以是冷却介质(冷却剂)，并且其中传热流体214移除反应热。
52、提供至反应器200且进入壳侧的传热流体214可以标记为传热流体供应。传热流体214可以围绕管204流动。因此，传热流体214可以在管侧与工艺反应混合物和催化剂212经受热交换。壳侧可以包括挡板216，以产生传热流体214的更多湍流，以便改善(增加)传热流体214与管侧之间的传热。
53、传热流体218可以由壳侧从反应器200中排出，如通过容器出口(例如出口喷嘴)。由壳侧从反应器200中排出的传热流体218可以被标记为发送至传热流体供应系统的传热流体回流(标记为回流)。从反应器200中排出的传热流体218的组成可与供应到反应器200的传热流体214的组成相同。由于在管侧上与反应混合物(和催化剂212)的热交换，排出的传热流体218与供应的传热流体214比可以具有相同的组成但不同的温度。
54、传热流体214通过壳侧的流动与管侧上的反应混合物的流动呈并流流动方向。但是，传热流体214通过壳侧的流动可以替代地与管侧上的反应混合物的流动呈逆流流动方向。例如，在所示的实施方式中，反应器200可以配置具有在容器的上部部分上的用于传热流体214供应的入口和在容器的下部部分上的用于传热流体218回流的出口。
55、对于作为多管式固定床反应器的odh反应器，传热流体214通常可以是冷却剂，因为odh反应是放热的。此外，odh反应器可以具有超过一个冷却段。例如，挡板216或板可以完全延伸穿过壳侧，将壳侧分成超过一个段。每个壳侧段可以具有用于传热流体214供应的入口和用于传热流体218回流的出口。每个壳侧段可以标记为冷却段，其将管侧上的反应混合物和催化剂212保持在相应的指定温度(相应的等温线温度)下。
56、图1的odh反应器110、112的实施方式可以类似于反应器200。对于odh反应器，管束中的管204的数量可以数以千计(例如30,000个管204)。对于odh反应器，工艺进料206可以是进料104(图1)。如果使用超过一个odh反应器，该工艺进料206可以是从上游odh反应器排出的流出物。工艺产物208可以是流出物108(图1)。如果使用超过一个odh反应器，该工艺产物208可以是作为进料排放到下游odh反应器的流出物。
57、如提及的那样，对于odh反应器，传热流体214通常可以是冷却剂，因为管侧的反应通常是放热的。发生从管侧上的反应混合物和催化剂212经管壁210到流经壳侧的传热流体214的传热。作为用于odh反应器的冷却剂的传热流体214可以是例如水蒸气、水(包括加压或超临界水)、油或熔盐等。由于熔盐相对高的稳定性并且由于熔盐在odh反应器的操作温度(例如300-500℃)下提供的相对高的传热系数值，可以选择熔盐作为冷却剂。用作传热流体214的水(临界点为374℃和22,064kpa)或极高压水蒸气将在壳侧上产生相对高的压力，导致壳(容器)的较厚的壁。
58、本技术的实施方案可以包括指定odh反应器的管204的直径(例如公称直径、外径或内径)以使反应混合物通过管204具有足够的速度，从而推进足够的雷诺数(re)以给出令人满意的传热系数。管204中的反应混合物的流动液压可以影响从反应混合物和odh催化剂212到壳侧上的冷却剂的传热。如讨论的那样，改善的传热可能不利于在流经管204的反应混合物中形成一氧化碳和二氧化碳。实施方案可以包括响应于指定提高的乙烯选择性(并由此提高乙烯选择性)配置odh反应器以使管204处于或小于指定直径。
59、对于odh反应器的典型操作条件和容量，用于odh反应器的管204直径[例如公称直径、外径(od)或内径(id)]可以例如在0.75英寸至2.0英寸、0.75英寸至1.5英寸、或0.75英寸至1.25英寸的范围指定。在实施方式中，小于0.75英寸的直径可能导致难以将催化剂212装载到管204中(将催化剂212填充或放置到管204中)。但是，在某些实施方式中，可以容纳小于0.75英寸的管204直径(用于odh反应器)。在实施例中，大于1.25英寸或大于1.5英寸的管204直径(用于odh反应器)可以使反应混合物穿过管204的速度不足，导致不佳的传热并由此增加二氧化碳和一氧化碳的形成。但是，在某些实施方式中，可以容纳大于1.5英寸的管204直径(用于odh反应器)。下面的实施例和相关模拟考虑1英寸管，因为od为1英寸，管壁厚度为0.083英寸，并且id为0.834英寸；1.25英寸管，因为od为1.25英寸，管壁厚度为0.120英寸，并且id为1.01英寸；以及1.5英寸管，因为od为1.5英寸，管壁厚度为0.134英寸，并且id＝1.232英寸。对于假设的实例，2英寸管可以是例如od为2英寸，管壁厚度为0.188英寸，并且id为1.624英寸。
60、在一些实施方式中，odh反应器可以具有用于使水蒸气过热的补充管束。在操作中，补充管束接收水蒸气(例如饱和水蒸气)。水蒸气流经补充管束的管并被传热流体214加热。水蒸气以过热形式从补充管束中从反应器200排出。补充管束可以在反应器容器中与主管束(primary tube bundle)相邻。另一方面，补充管束可以具有与反应器200容器相邻或安装在反应器200容器上的专用壳，并且该专用壳联接(coupled)到反应器200的壳侧上，用于传热流体214的流动。该补充专用壳可以接收来自主壳的冷却剂滑流。
61、给出odh反应器系统的选项。下面呈现的配置2的示例可以是一种基本情况。呈现的配置1和3-13通常可以与作为基线情况的配置2进行比较。但是，本技术不限于如列表或表征的各种选项和配置。相反，包括配置1-13的各种配置作为实施例给出。图3-12可以相对于彼此呈现，并且一些包括相对于彼此的增量差异。对于图3-12的给定图中的设备和操作的说明，还参见图3-12的其它图的讨论。
62、图3是odh反应器系统300，其可以是图1的odh反应器系统102。为了比较本文中公开的odh反应器系统的实例，odh反应器系统300的实施方式标记为配置1。
63、odh反应器系统300包括作为多管式固定床反应器的odh反应器302。反应器302用多条垂直线的符号描绘，这些垂直线共同表示反应器容器中的壳侧和管侧。两条对角线是冷却剂通过壳侧的流动的符号，用于壳侧与管侧之间的热交换，并且指示冷却段。反应器302具有一个冷却段。反应器302外部的冷却剂系统与冷却段关联。冷却段可以移除管侧上的放热反应的反应热以提供反应器等温线温度，其中管侧上的工艺反应混合物和odh催化剂保持在恒定温度下(例如在300℃至500℃的范围)。
64、作为多管式固定床反应器的odh反应器302包括具有多个管的管束。在图3的一种实施方式中，每个管的直径(例如公称直径、外径或内径)为1英寸。管的内部(内部体积)可以是管侧。壳侧可以是沿着围绕管的管束的反应器容器中的体积。在实施方式中，沿着容器的直边的容器壁可以是壳壁。在操作中，可以发生从管侧(在管内部)通过每个管的管壁到壳侧的传热。特别地，可以发生从管中的反应混合物(在管中流动)和odh催化剂通过管壁到流经壳侧的冷却剂的传热。在实施方式中，冷却剂是熔盐。
65、odh催化剂(例如作为固定床)可以设置在管内部。如本文所用的术语“odh催化剂”可以是已知用于乙烷的odh的催化剂。odh催化剂可以提供将乙烷脱氢为乙烯且其中可形成作为副产物的乙酸的odh反应。低温odh催化剂可能是有益的。可用于odh反应器的odh催化剂的一个非限制性实例是低温odh催化剂，其包括钼(mo)、钒、碲(te)、铌和氧(o)，其中钼对钒的摩尔比为1:0.12至1:0.49，钼对碲的摩尔比为1:0.01至1:0.30，钼对铌的摩尔比为1:0.01至1:0.30，并且氧至少以满足任何存在的金属元素的价态的量存在。钼、钒、碲、铌的摩尔比可以通过电感耦合等离子体质谱法(icp-ms)测定。催化剂可以标记为低温odh催化剂，在于在小于450℃、小于425℃、小于400℃、或小于375℃，或在例如300℃至500℃的范围提供odh反应。
66、反应器302容器包括进料入口，以便将进料304(例如类似于图1的进料104或图2的进料206)接收到反应器302中至管侧，以产生流经管侧的反应混合物。在所示实施方案中，反应混合物向上流经所述管。进料入口可以是联接到进料导管的容器入口喷嘴，所述进料导管将进料304输送至反应器302。该进料304可以包括乙烷、氧气和稀释剂。稀释剂可以是作为稀释水蒸气的水蒸气。
67、如讨论的那样，与将乙烷脱氢为乙烯的odh反应相关，在流经管侧的反应混合物中形成的副产物可以是乙酸。如进一步提及的那样，在流经管侧的反应混合物中形成的副产物还可以包括水、co2和co。由此，从odh反应器302容器排出的流出物308(例如其可以类似于图1的流出物108或图2的工艺产物208)可以包括乙烯、乙酸、水、co2、co、未反应的乙烷、和未反应的稀释剂(其在实施方案中可以是水)。
68、为了从流经管侧的反应混合物中移除反应热，该反应器系统300可以包括将冷却剂310供应到反应器302的壳侧的冷却剂供应系统。通过反应器302容器上的入口喷嘴引入壳侧的冷却剂310可以被标记为冷却剂供应或冷冷却剂(例如作为熔盐的冷却剂的冷盐)。可以发生从管侧上的反应混合物和odh催化剂到流经壳侧的冷却剂310的传热。加热的冷却剂312可以从反应器302(例如通过反应器容器出口喷嘴)作为冷却剂回流(热冷却剂或作为熔盐的冷却剂的热盐)从壳侧排出到冷却剂供应系统。冷却剂供应系统可以将反应混合物和odh催化剂保持在指定温度。冷却剂310和加热的冷却剂312通常可以具有相同的组成。
69、加热的冷却剂312通常具有比供应的冷却剂310更高的温度。换句话说，冷却剂经历跨壳侧的温度升高(δt)。作为由冷却剂从管侧接收的热量的能量(q)量可以为q＝mcpδt，其中q是每时间的能量[例如千焦/秒(kj/s)或千瓦(kw)]，m是冷却剂的质量流速/时间[例如千克/秒(kg/s)]，cp是冷却剂的比热容[例如(kj/kg)(1/℃)的单位]，且δt是冷却剂的温度升高(例如℃)。q是由冷却剂接收以便将管侧(反应混合物、odh催化剂)保持在指定温度的热量的量。
70、在等式q＝mcpδt中可以看出，对于将管侧保持在指定温度的给定q，冷却剂的温度升高(δt)和冷却剂的流速(m)成反比。因此，指定冷却剂的较低温度升高(δt)给出了通过壳侧的冷却剂的更大流速(m)。相反，指定冷却剂的较高温度升高(δt)给出了通过壳侧的冷却剂的更低流速(m)。可以指定冷却剂的温度升高(δt)以提供足够的冷却剂流速(m)(例如以提供足够的雷诺数(re))，由此给出令人满意的传热系数。在壳侧上沿着管流动的冷却剂的流动液压可以影响从管侧上的反应混合物到冷却剂的传热。
71、冷却剂供应系统可以包括冷却剂泵314(循环泵)、控制阀316和冷却剂热交换器318。冷却剂泵314(例如离心泵)提供冷却剂循环通过反应器302的壳侧的动力。泵314的抽吸(入口)接收加热的冷却剂312(导管回流)作为抽吸流体。泵314通过控制阀316和冷却剂热交换器318排出加热的冷却剂312。
72、冷却剂热交换器318(例如管壳式热交换器)从加热的冷却剂312中移除热，以提供在所需(指定)温度(冷却剂310到反应器302的入口温度)下的冷却剂312(冷却剂供应)。控制阀316调节(调制、调整、维持、改变)流经热交换器318的加热的冷却剂312的量，以便提供在所需温度下的冷却剂310供应。加热的冷却剂312的旁路部分320流经绕过冷却剂热交换器318的旁路导管。通过冷却剂供应系统和反应器302的壳侧的循环中的冷却剂的总流速通常可以是基本恒定的。通过壳侧的由泵314提供的冷却剂的流速在通过壳侧的冷却剂的指定的较高的温度升高(δt)下将较低。通过壳侧的由泵314提供的冷却剂的流速在通过壳侧的冷却剂的指定的较低的温度升高(δt)下将较高。
73、odh反应器302容器可以具有用于从odh反应器302中排出流出物308的流出物出口。该流出物出口可以是容器出口喷嘴，其到流出物排放导管，用于从反应器302排出的流出物308的流动。排出的流出物308的温度可以例如在300℃至500℃的范围，与odh反应器302容器的操作温度(例如300℃至500℃)相当。
74、流出物热交换器322沿着流出物排放导管设置。热交换器322用水324作为冷却介质冷却流出物308。例如，流出物交换器322可以将流出物308冷却到150℃至350℃的范围(或200℃至300℃的范围)的温度。热交换器322可以标记为输送管线交换器(tle)。在描绘的实施方式中，热交换器322是水蒸气生成热交换器，以便用流出物308作为加热介质来加热(蒸发)水324(例如液态水)，以从水312生成水蒸气326。由此，流出物热交换器322可以表征为水蒸气生成热交换器。水324可以在热交换器322中用来自流出物308的热量加热，以便将水324闪蒸(蒸发)成水蒸气326。在替代实施方案中，流出物热交换器322可以加热(预热)水312，以在下游将水蒸发成水蒸气326。在那些实施方案中，流出物热交换器322可以表征为预热器(例如bfw预热器)。流出物热交换器322(水蒸气生成热交换器)可以是例如管壳式热交换器或翅片式热交换器(例如具有带翅片的管束)等等。水324可以是例如软化水、水蒸气冷凝物或锅炉给水(bfw)等。锅炉给水可以是处理过的软化水。流出物308可以跨热交换器322被冷却例如50℃至350℃的范围的量。
75、冷却剂热交换器318还可以用于从水324产生水蒸气326。由此，冷却剂热交换器318可以被标记为水蒸气生成热交换器。与流出物热交换器322一样，冷却剂热交换器318可以是例如管壳式热交换器或翅片式热交换器(例如具有带翅片的管束)等。
76、在实施方案中，热交换器318、322中的一个或两个可以加热(预热，不蒸发)水324，以便将水324蒸发成水蒸气鼓328中的水蒸气326。在那些实施方案中，热交换器318、322中的一个或两个可以从水蒸气鼓328或从锅炉给水(bfw)泵接收水324，并将加热的(预热的)水324(通常不是水蒸气326)排放到水蒸气鼓328。
77、该反应器系统300可以包括水蒸气鼓328容器(例如vhp水蒸气鼓)以便将水324提供给热交换器318、322。水蒸气鼓328容器可以具有水平取向(如描绘的那样)或垂直取向。水蒸气鼓328容器可以经由水进料导管从泵(未显示)(例如锅炉给水泵)接收水324。水蒸气鼓328容器可以具有容器入口喷嘴以接收水324。水蒸气鼓328可以通过容器出口喷嘴将水324排放到热交换器318、322。水324从水蒸气鼓328流到热交换器318、322(以及水蒸气326从热交换器318、322流到水蒸气鼓328)的动力可以例如通过热虹吸。
78、在操作中，在水蒸气鼓328容器中维持水324的液位，如经由液位控制器。液位控制器可以包括在从水蒸气鼓328容器的底部部分的排放导管(形成用于使水324流动到热交换器318、322的容器出口喷嘴)上的液位控制阀、在水蒸气鼓328容器处的液位传感器、用于向控制系统指示由液位传感器测量的液位的仪表变送器(instrument transmitter)、以及控制系统中用于控制液位控制阀以便将液位维持在设定点的控制逻辑。
79、在一些实施方式中，从水蒸气鼓328容器排出的水324的一小部分(或水324的滑流)可以被送到排污(例如下水道)，如附图标记330所示，以防止或减少杂质(例如固体)在水蒸气鼓328容器中的积聚。排污可以是间歇性的。
80、由热交换器318、322产生的水蒸气326可以被引导至水蒸气鼓328。水蒸气鼓328可以具有容器入口喷嘴以接收水蒸气326。由热交换器318、322产生的水蒸气326可以是低压(lp)水蒸气(例如150磅/平方英寸表压[psig]或更小)、中压(mp)水蒸气(例如在150psig至500psig的范围)、高压(hp)水蒸气(例如在500psig至900psig的范围)、或极高压(vhp)水蒸气(例如在900psig至1700psig的范围)等等。对于可以是hp水蒸气或vhp水蒸气的水蒸气，采用符号hp/vhp水蒸气(例如在500psig至1700psig的范围)。在实施方式中，水蒸气326是hp/vhp水蒸气。经由水蒸气生成热交换器310生成的水蒸气的压力可以随由odh反应器302的操作温度(odh反应温度)驱动的流出物308的温度而变。对于作为hp/vhp水蒸气的水蒸气314，水蒸气鼓328容器中的操作温度可以例如在240℃至330℃的范围。
81、较高压力的水蒸气——如大于500磅/平方英寸表压(psig)或大于900psig——通常可能比较低压力的水蒸气——如小于500psig或小于150psig——更有价值。在水蒸气生成热交换器318、322处，生成hp水蒸气或vhp水蒸气通常可以比生成mp水蒸气或lp水蒸气更有益(有价值)，并可以由此改善反应器系统300和相关odh设备(设施)的经济性。水蒸气326可以有不同的应用。消费者或接收水蒸气的消费者对水蒸气的使用可以取决于水蒸气的压力。在一些实施方式中，产生的水蒸气的较高水蒸气压力可以在设施或设备内的水蒸气集成方面提供更多的通用性。例如，hp水蒸气可用于为连接到压缩机的涡轮机提供动力，而lp水蒸气通常用于加热等目的。
82、在水蒸气鼓328的操作中，进入水蒸气鼓328的水蒸气326可以作为水蒸气326从水蒸气鼓328的顶部排出。在水蒸气鼓328中闪蒸(蒸发)的任何液态水324可以作为水蒸气326从顶部排出。从水蒸气鼓328顶部排出的水蒸气326可以是饱和水蒸气(或略高于饱和温度)。水蒸气鼓328可以在水蒸气鼓328容器的上部或顶部部分上具有容器出口喷嘴，用于排出水蒸气326。水蒸气326(例如饱和水蒸气或接近饱和)可以从水蒸气鼓328的顶部排放到导管中以便分配给用户(例如在odh设备设施处)。
83、odh反应器系统300可以在将水蒸气326分配给用户之前使水蒸气326过热。特别地，水蒸气326可以在分配之前流经过热器332热交换器。从过热器332热交换器排出的水蒸气326是被过热器332过热的水蒸气326。用于过热器332的加热介质是流经反应器302的壳侧的冷却剂。为过热器332描绘的符号是用于热交换器的符号。过热器332的热交换器符号可以代表设置在反应器302外部的热交换器(例如管壳式热交换器或板翅式热交换器)，并且其中将冷却剂的滑流从反应器302的壳侧引导通过过热器332。
84、过热器332的热交换器符号可以代表具有相对少量管(不具有odh催化剂)的追加或补充管束(具有专用的周围壳体)。该追加管束可以补充反应器302的管侧，并且其中水蒸气326流经追加管束(第二管束)的管。来自反应器302的主壳侧的冷却剂(滑流)流经追加管束的壳侧以加热(过热)水蒸气326。具有专用壳的追加管束可以安装到反应器302容器上，并且该专用壳联接到反应器302的壳侧用于冷却剂的流动。补充管束可以是与主管束相邻的在反应器302容器内部的管束(另一管束或第二管束)。
85、在操作中，追加或补充管束通过水蒸气入口喷嘴接收水蒸气326(例如饱和水蒸气)。水蒸气326流经追加管束的管，并被来自反应器302的壳的冷却剂加热。水蒸气326以过热形式由追加管束从反应器302中排出。安装到反应器302容器上的追加或补充管束(具有专用壳)可以具有用于排出过热水蒸气326的出口(过热水蒸气出口喷嘴)。
86、追加或补充管束的管通常可以与反应器302的主壳中的主管束的管平行。追加管通常可以与主管束分离。追加管可以共享壳体冷却剂。对于安装在反应器302容器的外部上的追加管束，主壳冷却剂的滑流可以流动作为追加壳冷却剂。
87、图4是类似于图3的odh反应器系统300的odh反应器系统400，除了唯一的odh反应器402具有两个冷却段而不是如odh反应器302中的单个壳或单个冷却段。对于类似或相同的设备和操作的讨论，参考图3。图4a是odh反应器系统400a，其与图4的odh反应器系统400相同，除了冷却剂流动相对于流经管侧的反应混合物在逆流(而不是并流)流动方向上。该odh反应器系统400和400a可以各自是图1的odh反应器系统102。为了比较本文中公开的odh反应器系统的实例，odh反应器系统400和400a的实施方式为配置2-5提供了基础。在实例分析中，在配置1-13的比较中选择配置2作为基本情况。
88、该odh反应器402具有被odh反应器402的壳侧上的屏障408分隔的第一冷却段404和第二冷却段406。对于本文中在各种实施方案中提出的“第一”冷却段和“第二”冷却段，第二冷却段在管中的反应混合物的流动方向上在操作上在第一冷却段下游。冷却剂通过第一冷却段的壳的流动相对于流经该管的反应混合物可以是并流或逆流的。冷却剂通过第二冷却段的壳的流动相对于流经该管的反应混合物可以是并流或逆流的。
89、屏障408可以是例如金属板，其将第一冷却段404的壳侧与第二冷却段406的壳侧密封隔开。因此，在操作中，第一冷却段404中的冷却剂与第二冷却段408中的冷却剂分隔。屏障408可以具有穿孔或其它开口，用于管束的管穿过屏障408，并因此用于反应混合物流经两个冷却段404、406。
90、对于其中管具有催化剂(odh催化剂)的冷却段，odh反应器中的冷却段可以标记为催化剂冷却段。在图4中，第一冷却段404和第二冷却段各自均为催化剂冷却段。催化剂冷却段可用于冷却管侧上的反应混合物和odh催化剂。对于其中管不具有催化剂(odh催化剂)的冷却段，冷却段可以标记为非催化剂冷却段，其中冷却段用于冷却管侧上的反应混合物。对于使用非催化剂冷却段的实例，参见图5的冷却段510和图8的冷却段804。对于非催化剂冷却段，惰性粒子可以设置在管中。在实施方式中，使用非催化剂冷却段可以表征为管侧上反应混合物的冷却剂骤冷。对于作为熔盐的冷却剂的情况，冷却剂骤冷可以被称为盐骤冷。
91、引入管(管侧)的反应器402的进料410可以在第一冷却段404中产生初始反应混合物。进料410可以类似于图1的进料104。反应混合物流经管。在管中流动的反应混合物从第一冷却段404穿过屏障408流入第二冷却段406。从第二冷却段406的管(管侧)排出的反应混合物可以提供odh反应器402的流出物412。流出物412可类似于图1的流出物108。
92、第一冷却段404和第二冷却段406可以为反应器402提供相应的等温线温度。特别地，每个冷却段404、406可以通过移除反应热(放热)而提供或促进管侧上的反应混合物和odh催化剂的相应恒定温度。
93、如讨论的那样(例如关于图3)，用于odh反应器的冷却剂供应系统可以包括冷却剂泵(例如离心泵)以便从odh反应器的壳侧接收冷却剂并为冷却剂通过壳侧的循环提供动力。冷却剂泵可以配置为基于通过壳侧的冷却剂的指定温度升高而给出指定容量(冷却剂的循环流速)。将温度升高指定为较低(例如在2℃至8℃的范围)给出了冷却剂泵的配置以提供更大的流速，所述更大的流速有利于提高从管侧到壳侧的传热效率。该冷却剂供应系统可以包括冷却剂热交换器以冷却该冷却剂的至少一部分，以便向壳侧提供所需或指定的冷却剂供应温度。该冷却剂供应系统可以包括控制阀(例如流量控制阀)以调节循环中被引导通过冷却剂热交换器的冷却剂的量(并由此调节绕过冷却剂热交换器的冷却剂的量)。
94、第一冷却剂供应系统414使冷却剂(例如熔盐)循环通过第一冷却段404中的壳侧。第一冷却剂系统414向第一冷却段404提供冷却剂供应，并接收来自第一冷却段404的冷却剂回流。第二冷却剂供应系统416使冷却剂(例如熔盐)循环通过第二冷却段406中的壳侧。第二冷却剂系统416向第二冷却段406提供冷却剂供应，并接收来自第二冷却段406的冷却剂回流。
95、第一冷却剂供应系统中的冷却剂热交换器和第二冷却剂供应系统中的冷却剂热交换器可以各自接收来自水蒸气鼓的水(例如bfw)并加热水(冷却剂作为加热介质)以蒸发水以产生水蒸气(例如hp/vhp水蒸气)。类似地，流出物热交换器接收来自水蒸气鼓的水以冷却流出物412并因此蒸发水(流出物412作为加热介质)以产生水蒸气。如讨论的那样，水蒸气可以从水蒸气鼓排出以便分配给用户。同样如讨论的那样，水蒸气可以在与冷却段关联的热交换器中(例如如在图3的332中)过热。在图4中，存在分别与第一冷却段404和第二冷却段406关联的两个此类热交换器。
96、用于两个过热器热交换器的加热介质分别是流经第一冷却段404和第二冷却段406的壳侧的冷却剂。过热器热交换器可以各自是：[1]设置在反应器402外部且其中冷却剂的滑流从壳侧引导通过过热器热交换器的热交换器(例如管壳式热交换器或板翅式热交换器)；[2]第二管束，其具有与反应器402中的主管束相邻的几个管(不具有odh催化剂)，并且其中水蒸气流经那些管，使得流经每个冷却段404、406中的壳侧的冷却剂加热(过热)该水蒸气；和/或[3]安装的追加(补充)管束(第二管束)(具有专用的周围壳)，其中水蒸气流经管(不具有odh催化剂)，并且来自反应器402的主壳侧的冷却剂(例如滑流)流经追加管束的壳侧以加热(过热)水蒸气。
97、通常，采用水蒸气生成热交换器(例如图4中的两个冷却剂热交换器和流出物热交换器)，热交换器可以配置为加热(预热，不蒸发)水，以便将水蒸发成水蒸气鼓中的水蒸气。在那些实施方案中，热交换器可以从bfw泵接收水，并将加热的(预热的)水(通常不是水蒸气)排放到水蒸气鼓。
98、第二冷却段406在管侧上的反应混合物的流动方向上在操作上设置在第一冷却段404的下游。由此，第一冷却段404中的反应混合物中的氧浓度通常可以大于第二冷却段406中的反应混合物中的氧浓度。因此，在第一冷却段404中氧气的可用性更高的情况下，反应混合物中的反应可能更易于包括产生一氧化碳和二氧化碳的反应。相反，氧气在第二冷却段406中浓度较低(较少可用)。因此，第二冷却段404中的反应混合物中的反应可能不太易于是产生一氧化碳和二氧化碳的反应。odh反应器具有两个冷却段的优点可以在于该管侧可以在第一冷却段404中在较低温度下操作，以减少在较高浓度的氧气存在下形成一氧化碳和二氧化碳的反应。例如：(1)可以将第一冷却段404中的管侧上的反应混合物和odh催化剂保持在300℃至400℃或300℃至450℃范围的温度下；和(2)第二冷却段406中的管侧上的反应混合物和odh催化剂可以保持在350℃至500℃范围的温度下。
99、同样，冷却段404、406和相关的冷却剂供应系统移除在管侧的反应混合物中产生的反应热(放热)。可以改变移除的热量以提供指定的等温线温度。可以改变流经每个冷却段的冷却量，以提供通过冷却段404、406的冷却剂的指定温度升高(例如在2℃至8℃的范围)。
100、图5是类似于图4的odh反应器系统400的odh反应器系统500，除了唯一的odh反应器502具有[1]第三冷却段(非催化剂冷却段)，其可以表征为冷却剂(盐)骤冷，和[2]不使用流出物热交换器来冷却流出物。对于类似或相同的设备和操作的讨论，参考图3-4。odh反应器系统500可以是图1的odh反应器系统102。为了比较本文中公开的odh反应器系统的实例，odh反应器系统500的实施方式为配置6提供了基础。
101、该odh反应器502具有被odh反应器502的壳侧上的屏障508分隔的第一冷却段504和第二冷却段506。如讨论的那样，屏障508可以是例如金属板，其将第一冷却段504的壳侧与第二冷却段506的壳侧密封隔开。因此，在操作中，第一冷却段504中的冷却剂(例如熔盐)与第二冷却段506中的冷却剂(例如熔盐)分隔。屏障508可以具有穿孔或其它开口，用于管束的管穿过屏障508，并因此用于反应混合物流经两个冷却段504、506。
102、该odh反应器502具有被odh反应器502的壳侧上的屏障512与第二冷却段506分隔的第三冷却段510。类似于屏障508，屏障512(例如具有用于管的开口的金属板)将第三冷却段510的壳侧与第二冷却段506的壳侧密封隔开。因此，在操作中，第三冷却段510中的冷却剂(例如熔盐)与第二冷却段506中的冷却剂分隔。
103、反应混合物在管侧上从第二冷却段508流经第三冷却段510。第三冷却段510是非催化剂冷却段，其在于第三冷却段510中的管不具有催化剂(但可以具有设置在其中的惰性粒子)。因此，可以限制第三冷却段510中的反应。冷却段510的目的可以是在反应混合物作为流出物514排出之前冷却流经第三冷却段510中的管的反应混合物。由此，在实施方式中，可以实施第三冷却段510来代替冷却流出物514的流出物热交换器。该流出物514可以类似于图1的流出物108。在实施方式中，第三冷却段510可以将流出物514冷却到150℃至350℃范围(或200℃至300℃范围)的温度。
104、引入管(管侧)的反应器502的进料516可以在第一冷却段504中产生初始反应混合物。进料516可以类似于图1的进料104。反应混合物在管中流动。该管被引导穿过屏障508和512。屏障508和512不在管内部。该反应混合物在管中跨越屏障508从第一冷却段504流动至第二冷却段506。该反应混合物在管中跨越屏障512从第二冷却段506流动至第三冷却段510。从第三冷却段510的管(管侧)排出的反应混合物可以提供odh反应器502的流出物514。
105、冷却段504、506可以各自为反应器502提供相应的等温线温度。特别地，冷却段504、506可以提供或促进管侧上的反应混合物和odh催化剂的相应恒定温度。如提及的那样，第三冷却段510可以冷却反应混合物以便作为具有在150℃至350℃范围(或在200℃至300℃范围)的温度的流出物514排出。第三冷却段510可以代替tle，并由此更确实地充当hex，尽管第三冷却段510可以在冷却剂(熔盐)侧上接近等温，但是随着熔盐冷却剂循环较少，冷却剂可以具有升高的温度。第三冷却段510(例如代替tle)可以将管侧反应混合物温度例如从450℃降低至150℃-200℃。
106、如讨论的那样(例如关于图3-4)，用于odh反应器的冷却剂供应系统可以包括冷却剂泵(例如离心泵)以便从odh反应器的壳侧接收冷却剂并为冷却剂通过壳侧的循环提供动力。冷却剂泵可以配置为基于通过壳侧的冷却剂的指定温度升高而给出指定容量(冷却剂的循环流速)。将温度升高指定为较低(例如在2℃至8℃的范围)给出了冷却剂泵的配置以提供更大的流速，所述更大的流速有利于提高从管侧到壳侧的传热效率。该冷却剂供应系统可以包括冷却剂热交换器以冷却该冷却剂的至少一部分，以便向壳侧提供所需或指定的冷却剂供应温度。该冷却剂供应系统可以包括控制阀(例如流量控制阀)以调节循环中被引导通过冷却剂热交换器的冷却剂的量(并由此调节绕过冷却剂热交换器的冷却剂的量)。
107、在图5中，第一冷却剂供应系统使冷却剂(例如熔盐)循环通过第一冷却段504中的壳侧。第一冷却剂供应系统向第一冷却段504提供冷却剂供应，并接收来自第一冷却段504的冷却剂回流。第二冷却剂供应系统使冷却剂(例如熔盐)循环通过第二冷却段506中的壳侧。第二冷却剂供应系统向第二冷却段506提供冷却剂供应，并接收来自第二冷却段506的冷却剂回流。第三冷却剂供应系统使冷却剂(例如熔盐)循环通过第三冷却段510中的壳侧。第三冷却剂供应系统向第三冷却段510提供冷却剂供应，并接收来自第三冷却段510的冷却剂回流。
108、第一冷却剂供应系统中的冷却剂热交换器和第二冷却剂供应系统中的冷却剂热交换器可以各自接收来自水蒸气鼓的水(例如bfw)并加热水(冷却剂作为加热介质)以蒸发水，从而向水蒸气鼓提供水蒸气(例如hp/vhp水蒸气)。第三冷却剂供应系统中的冷却剂热交换器用冷却剂作为加热介质加热水(例如bfw)以便将加热的水送至水蒸气鼓。
109、如讨论的那样，水蒸气可以从水蒸气鼓排出以分配给用户。同样如讨论的那样，在将水蒸气分配给用户之前，水蒸气可以在与冷却段关联的热交换器中(例如如在图3的332中)过热。在图5中，存在分别与第一冷却段504和第二冷却段506关联的两个此类热交换器。
110、用于两个过热器热交换器的加热介质分别是流经第一冷却段504和第二冷却段506的壳侧的冷却剂。过热器热交换器可以各自是：[1]设置在反应器502外部且其中冷却剂的滑流从壳侧引导通过过热器热交换器的热交换器(例如管壳式热交换器或板翅式热交换器)；[2]第二管束，其具有与反应器502中的主管束相邻的几个管(不具有odh催化剂)，并且其中水蒸气流经那些管，使得流经每个冷却段504、506中的壳侧的冷却剂加热(过热)该水蒸气；和/或[3]安装的追加(补充)管束(第二管束)(具有专用的周围壳)，其中水蒸气流经管(不具有odh催化剂)，并且来自反应器402的主壳侧的冷却剂(例如滑流)流经追加管束的壳侧以加热(过热)水蒸气。
111、通常，采用水蒸气生成热交换器(例如图5中的两个冷却剂热交换器)，热交换器可以替代配置为加热(预热，不蒸发)水，以便将水蒸发成水蒸气鼓中的水蒸气。在那些实施方案中，热交换器可以从bfw泵接收水，并将加热的(预热的)水(通常不是水蒸气)排放到水蒸气鼓。
112、第二冷却段506在管侧上的反应混合物的流动方向上在操作上设置在第一冷却段504的下游。由此，第一冷却段504中的反应混合物中的氧浓度通常可以大于第二冷却段506中的反应混合物中的氧浓度。因此，在第一冷却段504中氧气的可用性更高的情况下，反应混合物中的反应可能更易于包括产生一氧化碳和二氧化碳的反应。相反，氧气在第二冷却段506中浓度较低(较少可用)。因此，第二冷却段504中的反应混合物中的反应可能不太易于是产生一氧化碳和二氧化碳的反应。在odh反应器的管中具有两个具有ohd催化剂的冷却段的优点可以在于该管侧可以在第一冷却段504中在较低温度下操作，以减少在较高浓度的氧气存在下形成一氧化碳和二氧化碳的反应。例如：(1)可以将第一冷却段504中的管侧上的反应混合物和odh催化剂保持在300℃至450℃范围的温度下；和(2)第二冷却段506中的管侧上的反应混合物和odh催化剂可以保持在350℃至500℃的温度下。第三冷却段510在管侧上的反应混合物的流动方向上在操作上设置在第二冷却段506的下游。
113、图6是类似于图5的odh反应器系统500的odh反应器系统600，除了唯一的odh反应器602的第三冷却段具有odh催化剂，并且odh反应器系统600包括流出物热交换器以冷却流出物。对于类似或相同的设备和操作的讨论，参考图3-5。odh反应器系统600可以是图1的odh反应器系统102。为了比较本文中公开的odh反应器系统的实例，odh反应器系统600的实施方式为配置7提供了基础。包含第三冷却段可以更好地控制odh催化反应，并由此可以有益地导致较少产生co和co2。冷却段(催化剂冷却段)的数量增加可以导致对乙烯的更好选择性，因为管侧可以在上游冷却段中在较低温度下操作以减少在较高浓度的氧气存在下形成co和co2的反应。通常，反应混合物温度可以从冷却段到下一冷却段提高。
114、在同一odh反应器中具有更多的冷却段时，在实施方式中可以实现更好的性能。但是，冷却段数量的增加可以使odh反应器系统更复杂。在某些情况下，提高的复杂性可能是不合意的。虽然可以在单个反应器中实施三个或更多个冷却段，但是某些实施方式可以在单个反应器中具有最多两个冷却段。对于作为具有两个串联的反应器的多反应器系统的odh反应器系统，一个实例是第一反应器具有两个催化剂冷却段和一个惰性冷却段(盐骤冷)，并且串联的第二反应器具有两个催化剂冷却段。这种情况或反应器系统配置可适用于任何数量的串联的反应器(最后一个反应器具有两个催化剂冷却段，并且前面的级具有两个催化剂冷却段和一个盐骤冷段)。当然，其它配置也是适用的。
115、对于odh反应器系统600，odh反应器602具有第一冷却段604、第二冷却段606和第三冷却段608。第二冷却段606在反应混合物的流动方向上在操作上设置在第一冷却段604的下游。第三冷却段608在反应混合物的流动方向上在操作上设置在第二冷却段606的下游。
116、屏障610(例如具有用于管的穿孔的金属板)将反应器602的壳侧上的第一冷却段604与第二冷却段606隔开。屏障612(例如具有用于管的穿孔的金属板)将反应器602的壳侧上的第二冷却段606和第三冷却段608隔开。反应混合物在管侧上经三个冷却段604、606、608流经该管，并且其流动不受屏障610、612的影响。odh催化剂设置在三个冷却段604、606、608中的管中。
117、引入管(管侧)的反应器602的进料614可以在进入第一冷却段604时产生初始反应混合物。进料614可以类似于图1的进料104。反应混合物流经该管。该管被引导穿过屏障610、612。屏障610、612不在管内部。同样，反应混合物的流动不受屏障610、612的影响。在管中流动的反应混合物从第一冷却段604跨越屏障610流入第二冷却段606。反应混合物在管中从第二冷却段606跨越屏障612流入第三冷却段608。从第三冷却段608的管(管侧)排出的反应混合物可以提供odh反应器602的流出物616。来自第三冷却段608的反应混合物作为流出物616排出。流出物616可以类似于图1的流出物108。
118、冷却段604、606、608可以各自为反应器602提供相应的等温线温度。特别地，冷却段604、606、608可以各自提供或促进管侧上的反应混合物和odh催化剂的相应恒定温度。例如，该温度在第一冷却段604中可以在300℃至450℃范围，并且在冷却段606、608中可以在350℃至500℃范围。
119、如讨论的那样(例如关于图3-5)，用于odh反应器的冷却剂供应系统可以包括冷却剂泵(例如离心泵)以便从odh反应器的壳侧接收冷却剂并为冷却剂通过壳侧的循环提供动力。冷却剂泵可以配置为基于通过壳侧的冷却剂的指定温度升高而给出指定容量(冷却剂的循环流速)。该冷却剂供应系统可以包括冷却剂热交换器以冷却冷却剂的至少一部分，以便向壳侧提供所需或指定的冷却剂供应温度。该冷却剂供应系统可以包括控制阀(例如流量控制阀)以调节循环中被引导通过冷却剂热交换器的冷却剂的量。
120、在图6中，第一冷却剂供应系统经由冷却剂泵使冷却剂(例如熔盐)循环通过第一冷却段604中的壳侧，并由此向第一冷却段604提供冷却剂供应，并接收来自第一冷却段604(到冷却剂泵)的冷却剂回流。第二冷却剂供应系统经由冷却剂泵使冷却剂(例如熔盐)循环通过第二冷却段606中的壳侧，并由此向第二冷却段606提供冷却剂供应，并接收来自第一冷却段606(到冷却剂泵抽吸)的冷却剂回流。第三冷却剂供应系统经由冷却剂泵使冷却剂(例如熔盐)循环通过第三冷却段608中的壳侧，并由此向第三冷却段608提供冷却剂供应，并接收来自第三冷却段608(到冷却剂泵入口)的冷却剂回流。
121、第一冷却剂供应系统、第二冷却剂供应系统和第三冷却剂供应系统的每一个中相应的冷却剂热交换器可以各自接收来自水蒸气鼓的水(例如bfw)并加热水(用冷却剂作为加热介质)以蒸发水，从而向水蒸气鼓提供水蒸气(例如hp/vhp水蒸气)。流出物热交换器618(沿着来自反应器602的流出物排放导管设置)可以接收来自水蒸气鼓的水并加热水(用流出物616作为加热介质)以蒸发水，从而向水蒸气鼓提供水蒸气(例如hp/vhp水蒸气)。由此，流出物热交换器618可以有益地冷却流出物616(从流出物616中移除热量)。在实施方式中，流出物热交换器618可以将流出物616冷却到例如150℃至350℃范围(或200℃至300℃范围)的温度。
122、如讨论的那样，水蒸气可以从水蒸气鼓排出以分配给用户。同样如讨论的那样，在将水蒸气分配给用户之前，水蒸气可以在与冷却段关联的热交换器中(例如如在图3的332中)过热。在图6中，存在分别与第一冷却段604和第二冷却段606关联的两个此类热交换器。第三此类热交换器(过热器)(未显示)也可以与第三冷却段608关联。
123、用于两个过热器热交换器的加热介质分别是流经第一冷却段604和第二冷却段606的壳侧的冷却剂。这两个过热器热交换器可以各自如就图3-5中的关于相应过热器热交换器所讨论的那样配置。如提及的那样，与第三冷却段608联接的第三过热热交换器可以类似地配置。通常，用于反应器系统600的此类过热器热交换器的数量可以是一个与一个冷却段相关联、两个分别与两个冷却段相关联、或三个分别与三个冷却段相关联。冷却剂(例如熔盐)用于过热该水蒸气。
124、图7是类似于图3-6的odh反应器系统的odh反应器系统700，除了该odh反应器系统700不是单反应器系统。相反，该odh反应器系统700是具有在操作上串联设置的两个ohd反应器704、706的多反应器系统。对于类似或相同的设备和操作的讨论，参考图3-6。odh反应器系统700可以是图1的odh反应器系统102。为了比较本文中公开的odh反应器系统的实例，odh反应器系统700的实施方式为配置8提供了基础。
125、第一odh反应器702和第二odh反应器704各自是具有两个冷却段的多管式固定床反应器，所述冷却段在反应器壳侧上使用冷却剂(如熔盐)以冷却管侧上的反应混合物和odh催化剂。该冷却段710、712、742、744可以各自提供或促进管侧上的反应混合物和odh催化剂的相应等温线温度(恒定温度)。例如，该管侧温度可以在第一冷却段710、742中保持在300℃至450℃范围，并且在第二冷却段712、744中保持在350℃至500℃的范围。
126、每个反应器702、704中的两个冷却段被壳侧上的相应屏障隔开(在冷却段之间密封该壳侧)。反应混合物穿过每个屏障流经管(在管侧上)。四个冷却段中的管(管侧)具有odh催化剂。
127、第一odh反应器702在操作上设置在第二odh反应器704的上游。第一odh反应器702接收进料706，其可以类似于图1的进料104。进料706可以有益地具有较少的氧气(并因此具有较少的稀释水蒸气)，因为氧气708气体在反应器702、704之间注入。与单反应器系统相比，这可以是多反应器系统的优点。进料706可以包括用于第一odh反应器702中的ohd反应的足够量的氧气(或更多)。
128、引入第一odh反应器702的进料706(第一反应器进料)产生流经管侧的初始反应混合物。该反应混合物(在管侧上)流经第一反应器702的第一冷却段710并流经第一反应器702的第二冷却段712。第二冷却段712在操作上设置在第一冷却段710的下游。
129、第一冷却剂供应系统714将作为冷却剂供应的第一冷却剂提供到第一冷却段710中的反应器壳侧，并接收作为来自第一冷却段710中的反应器壳侧的冷却剂回流的第一冷却剂。第二冷却剂供应系统716将作为冷却剂供应的第二冷却剂提供到第二冷却段712中的反应器壳侧，并接收作为来自第二冷却段712中的反应器壳侧的冷却剂回流的第二冷却剂。第一冷却剂和第二冷却剂均可以是例如熔盐。
130、第一冷却剂供应系统714可以具有第一冷却剂泵718、第一冷却剂控制阀720和用水724作为冷却介质冷却第一冷却剂的第一冷却剂热交换器722。作为第一冷却剂循环泵的第一冷却剂泵718(例如离心泵)可以对第一冷却剂的流速(循环速率)配置以产生在第一冷却段710中通过壳侧的第一冷却剂的指定温度升高。第一冷却剂控制阀720(例如流量控制阀)可以调节引导通过第一冷却剂热交换器722的第一冷却剂的量(流速)。第一冷却剂热交换器722(例如管壳式热交换器)可以移除反应器壳侧中被第一冷却剂接收的反应热，以便向该反应器壳侧提供第一冷却剂的所需供应温度。
131、第二冷却剂供应系统716可以具有第二冷却剂泵726、第二冷却剂控制阀728和用水724作为冷却介质冷却第二冷却剂的第二冷却剂热交换器730。作为第二冷却剂循环泵的第二冷却剂泵726(例如离心泵)可以对第二冷却剂的流速(循环速率)配置以产生在第一冷却段710中通过壳侧的第二冷却剂的指定温度升高。第二冷却剂控制阀728(例如流量控制阀)可以调节引导通过第二冷却剂热交换器730的第二冷却剂的量(流速)。第二冷却剂热交换器730(例如管壳式热交换器)可以移除反应器壳侧中被第二冷却剂接收的反应热，以便向反应器壳侧提供第二冷却剂的所需供应温度。
132、第一冷却剂热交换器722和第二冷却剂热交换器730可以各自接收来自水蒸气鼓732容器的水724，并将水724蒸发成送到水蒸气鼓732的水蒸气734。水724从来源(未显示)提供至水蒸气鼓732。对于作为锅炉给水(bfw)的水724，该来源可以是bfw泵。
133、反应混合物作为第一odh反应器702的流出物736从管侧从第一odh反应器702中排出。该流出物736可以包括乙烯、乙酸(蒸汽)、co、co2、水(蒸汽)、未反应的乙烷和残余氧气。流出物736可以通过流出物排放导管从第一odh反应器702中排出。该流出物排放导管可以将流出物736输送到第二odh反应器702的进料入口。因此，来自第一odh反应器702的流出物排放导管可以用作第二odh反应器702的进料导管。
134、将液态水738添加(注入)到流出物736中作为骤冷流出物736的水以冷却流出物736。特别地，流出物738中添加的液态水738的蒸发消耗流出物736中的热量以冷却流出物736。换句话说，流出物736的显热可以提供蒸发潜热以蒸发注入的液态水738，由此冷却流出物736。在实施方式中，液态水供应导管将液态水738输送到输送流出物736的流出物排放导管。三通管可以将液态水供应导管与流出物排放导管联接，以便将液态水738添加(注入)到流出物736中。经由注入的液态水738的水骤冷可以将流出物736冷却到例如150℃至350℃范围(或200℃至300℃范围)的温度。在水骤冷之后，可以将o2注入流出物736中。冷却流出物736的目的(无论是通过描绘的水骤冷还是通过其它冷却技术)可以是避免烃和乙酸(其可以处于或接近其自燃温度)在添加o2的情况下自燃，并避免相关的不合意的反应(例如燃烧和产生co与co2)。
135、可以将氧气708气体添加(注入)到流出物736中。添加到流出物736中的氧气708的量提供了用于第二odh反应器704中的odh反应的氧气。(包含在第一odh反应器702的上游进料706中的氧气量对第一odh反应器702中的反应混合物的odh反应可以是充足的)在实施方式中，氧气供应导管将氧气708气体输送到输送流出物736的流出物排放导管。三通管可以将氧气供应导管与流出物排放导管联接，以便将氧气708添加(注入)到流出物736中。
136、在所示实施方案中，提供至第二odh反应器704的进料740包括第一反应器流出物736、蒸发的添加的液态水738和添加的氧气708气体。来自第一odh反应器702的流出物排放导管可以是或联接到进料导管，所述进料导管联接到第二odh反应器704的进料入口(例如容器入口喷嘴)上。
137、引入第二odh反应器704的进料740(第二反应器进料)产生流经管侧的第二odh反应器704的初始反应混合物。该反应混合物(在管侧上)流经第二odh反应器704的第一冷却段742并流经第二odh反应器702的第二冷却段744。第二冷却段744在操作上设置在第一冷却段742的下游。在odh反应器系统100的背景下，第一冷却段742可标记为四个冷却段中的第三冷却段，且第二冷却段744标记为第四冷却段。
138、第三冷却剂供应系统746在第一冷却段742中向反应器704壳侧提供作为冷却剂供应的第三冷却剂，并在第一冷却段710中接收作为来自反应器704壳侧的冷却剂回流的第一冷却剂。第四冷却剂供应系统748在第二冷却段744中向反应器704壳侧提供作为冷却剂供应的第四冷却剂，并在第二冷却段744中接收作为来自反应器704壳侧的冷却剂回流的第四冷却剂。第三冷却剂和第四冷却剂二者可以各自是例如熔盐。
139、第三冷却剂供应系统746可以具有第三冷却剂泵750、第三冷却剂控制阀752和第三冷却剂热交换器754。第三冷却剂热交换器754用水724作为冷却介质冷却第三冷却剂。作为第三冷却剂循环泵的第三冷却剂泵750(例如离心泵)可以对第三冷却剂的流速(循环速率)配置以产生在第一冷却段742中通过壳侧的第三冷却剂的指定温度升高。第三冷却剂控制阀752(例如流量控制阀)可以调节引导通过第三冷却剂热交换器754的第三冷却剂的量(流速)。第三冷却剂热交换器754(例如管壳式热交换器)可以移除反应器704壳侧中被第三冷却剂接收的反应热，以便向反应器704壳侧提供第三冷却剂的所需供应温度。
140、第四冷却剂供应系统748可以具有第四冷却剂泵756、第四冷却剂控制阀758和用水724作为冷却介质冷却第四冷却剂的第四冷却剂热交换器760。作为第四冷却剂循环泵的第四冷却剂泵756(例如离心泵)可以对第四冷却剂的流速(循环速率)配置以产生在第二冷却段744中通过壳侧的第四冷却剂的指定温度升高。第四冷却剂控制阀758(例如流量控制阀)可以调节引导通过第四冷却剂热交换器760的第四冷却剂的量(流速)。第四冷却剂热交换器760(例如管壳式热交换器)可以移除反应器704壳侧中被第四冷却剂接收的反应热，以便向反应器704壳侧提供第二冷却剂的所需供应温度。
141、第三冷却剂热交换器754和第四冷却剂热交换器760可以各自接收来自水蒸气鼓732容器的水724，并将水724蒸发(用冷却剂作为加热介质)成送到水蒸气鼓732的水蒸气734。此外，流出物热交换器762可以将水724(用来自第二odh反应器704的流出物764作为加热介质)加热并蒸发成送到水蒸气鼓732的水蒸气734。
142、反应混合物作为流出物762从管侧从第二odh反应器704中排出。流出物762可以是类似于图1的流出物108的产物流出物。流出物762可以包括乙烯、乙酸(蒸气)、co、co2、水(蒸汽或水蒸气)和未反应的乙烷。流出物762可以通过流出物排放导管从第二odh反应器704中排出。流出物排放导管可以联接到第二odh反应器704上的流出物出口喷嘴以接收流出物762。上述流出物热交换器762可以沿着输送流出物764的流出物排放导管设置。流出物热交换器762可以用水724作为冷却介质冷却流出物762。如提及的那样，流出物热交换器762可以用流出物762作为加热介质蒸发水724以产生水蒸气734。
143、在odh反应器系统700的实施方式中，在热交换器722、730、754、760和762处产生的水蒸气734可以是hp/vhp水蒸气。因此，水蒸气鼓732容器可以在hp/vhp(例如在500psig至1700psig范围的压力)下操作。由此，从水蒸气鼓732中排出用于分配的水蒸气734可以是hp/vhp水蒸气，其通常是饱和水蒸气。因此，从水蒸气鼓732中排出的水蒸气734可以例如处在240℃至330℃范围的温度(饱和温度)下。
144、odh反应器系统700可以将水蒸气734加热到饱和温度以上以提供用于分配的作为过热水蒸气(hp/vhp)的水蒸气734。特别地，过热器热交换器766、768、770和772可以接收来自水蒸气鼓732的水蒸气734并加热水蒸气734(用反应器壳侧冷却剂作为加热介质)以使水蒸气734过热。虽然过热器热交换器被描绘为并联接收水蒸气734，但是它们可以在操作上串联布置。如描绘的那样，每个热交换器766、768、770、772可以与相应的冷却段710、712、742、744关联。这四个过热器热交换器766、768、770、772可以各自如就图3-6中的关于相应过热器热交换器所讨论的那样配置。
145、图8是与图7的odh反应器系统700相同或相似的odh反应器系统800，除了第一odh反应器802具有第三冷却段804(无催化剂)代替图7中odh反应器之间的水骤冷。对于作为熔盐的冷却剂，第三冷却段804可以表征为盐骤冷。第三冷却段804的优点可以在于可以经由冷却剂热交换器回收从反应混合物中移除的热量以产生水蒸气。相反，对于水骤冷，移除的热量可能在水的蒸发中损失。此外，如讨论的那样，在级间o2添加之前冷却该流出物可以有益于将流出物组分(例如乙酸)的温度降低至低于它们的自燃温度(如果高于它们的自燃温度)，并由此防止自燃(以及如乙烷、乙烯、乙酸、co等的材料的相关燃烧)。
146、对于odh反应器系统800，大体上对于类似或相同的设备和操作的讨论，参考图3-7。odh反应器系统800可以是图1的odh反应器系统102。为了比较本文中公开的odh反应器系统的实例，odh反应器系统800的实施方式为配置9提供了基础。
147、(第一odh反应器802的)第三冷却段804可以是非催化剂冷却段，其在于第三冷却段804中的管中可以不存在催化剂(但可以具有设置在其中的惰性粒子)。该第三冷却段804和相关的第五冷却剂供应系统(使第五冷却剂循环通过第三冷却段804中的反应器壳侧)提供相应的等温线，其意义在于流经第三冷却段804中的管的反应混合物保持在例如150℃至350℃的范围(或200℃至300℃的范围)的指定温度。
148、与第三冷却段804关联的第五冷却剂供应系统中的第五冷却剂热交换器(用于第五冷却剂，例如熔盐)预热水(例如bfw)，以蒸发水蒸气鼓中的水。水可以从泵提供并且通常在水蒸气鼓的操作压力(例如hp/vhp)下提供。水可以从泵(例如bfw泵)通过第五冷却剂热交换器流至水蒸气鼓。
149、同样，可以在水蒸气鼓中保持水的液位。水蒸气可以从水蒸气鼓排出以便分配给用户。从水蒸气鼓排出之后的水蒸气可以在分配给用户之前在过热器热交换器中过热，例如，如就图7所讨论的那样。
150、第一odh反应器802接收可以与图7的进料706相同或相似的进料806。进料806进入第一odh反应器802的管侧，以便在管中产生流动的反应混合物。如图7的odh反应器系统700中那样，反应混合物流经第一反应器802的第一和第二冷却段。但是，在反应器系统800中，反应混合物附加地流经第一odh反应器802的第三冷却段804的管侧。同样，第三冷却段804中的反应器管可以不具有催化剂。
151、反应混合物作为流出物808(第一反应器流出物)从管侧从第一odh反应器802中排出，用于进料到第二odh反应器810的管侧。流出物808可以在组成上与图7的流出物736相似或相同，但是通常处于比排出的流出物736更低的温度下，因为存在图8中的第一odh反应器802的第三冷却段804。与图7的odh反应器系统700一样，可以将氧气注入流出物808中。但是，可以避免如图7中那样将用于水骤冷的液态水注入流出物中，因为第三冷却段804冷却作为流出物808排出的反应混合物。流出物808加上注入的氧气作为进料进入第二odh反应器810以产生流经管侧的反应混合物。如图7中那样，该反应混合物在管中流经两个冷却段，并作为流出物812通过流出物热交换器排出。该流出物812可以与图7的流出物764相同或相似。该流出物812可以类似于图1的流出物108。如图7中那样，流出物热交换器和四个冷却剂热交换器由接收自水蒸气鼓的水产生水蒸气并将水蒸气排放至水蒸气鼓。四个过热器热交换器使从水蒸气鼓中排出的水蒸气过热以便分配。
152、图9是与图7的odh反应器系统700相同或类似的odh反应器系统900，除了流出物热交换器902(代替注入水骤冷)冷却从第一odh反应器906中排出的流出物904。流出物热交换器902的优点可以在于可以回收从流出物904中移除的热量以预热水(例如bfw)，以便产生水蒸气。相反，对于注入水骤冷，移除的热量可能在流出物904中的注入水的蒸发中损失。
153、对于odh反应器系统900，大体上对于类似或相同的设备和操作的讨论，参考图3-8。odh反应器系统900可以是图1的odh反应器系统102。为了比较本文中公开的odh反应器系统的实例，odh反应器系统900的实施方式为配置10提供了基础。
154、流出物热交换器902(例如管壳式热交换器)可以用水(例如bfw)将流出物904冷却到例如在150℃至350℃的范围(或在200℃至300℃的范围)的指定温度。流出物热交换器902可以接收水(例如来自bfw泵)并加热水(在流出物的冷却中)，其预热水以蒸发水蒸气鼓中的水。水可以通常在水蒸气鼓的操作压力(例如hp/vhp)下提供至流出物热交换器902。水可以从泵(例如bfw泵)通过流出物热交换器902流至水蒸气鼓。
155、如讨论的那样，可以在水蒸气鼓中保持水的液位。水蒸气可以从水蒸气鼓排出以便分配给用户。从水蒸气鼓排出之后的水蒸气可以在分配给用户之前在过热器热交换器中过热，如就图7所讨论的那样。
156、第一odh反应器906接收可以与图7的进料706相同或相似的进料908。进料908进入第一odh反应器906的管侧，以便在管中产生流动的反应混合物。如图7的odh反应器系统700中那样，反应混合物流经第一反应器906的第一和第二冷却段，并作为流出物904(第一反应器流出物)排出。但是，如图7中那样，不向流出物904中注入液态水。相反，流出物热交换器902(对于第一反应器流出物未在图7中)冷却流出物904。同样，可能合意的是冷却流出物904，例如将接近或高于它们的自燃温度的任何组分冷却至远低于其自燃温度。
157、反应混合物作为流出物902(第一反应器流出物)从管侧从第一odh反应器902中排出，用于进料到第二odh反应器910的管侧。流出物904可以具有与图7的流出物736相同或相似的组成。与图7的odh反应器系统700一样，可以将氧气注入流出物904中，以便将进料912提供给第二ohd反应器910。但是，同样，可以避免如图7中那样将用于水骤冷的液态水注入流出物中，因为流出物热交换器902冷却流出物904。流出物904加上注入的氧气作为进料912进入第二odh反应器910以产生流经管侧的反应混合物。如图7中那样，该反应混合物在管中流经第二ohd反应器910的两个冷却段，并作为流出物914(第二反应器流出物)通过流出物热交换器916从管侧从第二odh反应器910中排出。该流出物914可以与图7的流出物764相同或相似。该流出物914可以类似于图1的流出物108。如图7中那样，流出物热交换器916和四个冷却剂热交换器由接收自水蒸气鼓的水产生水蒸气并将水蒸气排放到水蒸气鼓。四个过热器热交换器(如前所述)使从水蒸气鼓中排出的水蒸气过热以便分配。
158、图10是与图7的odh反应器系统700相同或相似的odh反应器系统1000，除了odh反应器系统1000具有在第二odh反应器1004下游在操作上串联设置的第三odh反应器1002。由此，odh反应器系统1000具有串联的三个odh反应器。在odh反应器系统的本实施方案中，串联的odh反应器的数量“n”可以超过三个。从odh设备的性能和能量考虑来看，串联的odh反应器的数量“n”越大可能是有利的。但是，串联的odh反应器的数量“n”越大可能增加odh反应器系统的操作复杂性和资本成本。
159、在odh反应器系统1000中，从第三odh反应器1002中排出的流出物1006(第三反应器流出物)是类似于图1的流出物108的产物流出物。将从第二odh反应器1004中排出的流出物1008进料到第三odh反应器1002中。与从odh反应器系统1000的三个odh反应器的系列中的第一odh反应器1012中排出的流出物1010(第一反应器流出物)一样，可以将液态水(用于水骤冷冷却)和氧气都注入流出物1008(第二反应器流出物)中。
160、第五冷却剂供应系统(经由冷却剂泵)使第五冷却剂循环通过第三odh反应器1002的第一冷却段中的壳侧。第五冷却剂供应系统经由冷却剂热交换器(用水作为冷却介质)从循环的第五冷却剂中移除热量，该冷却剂热交换器也从水(例如bfw)产生水蒸气。冷却剂热交换器接收来自水蒸气鼓的水并将产生的水蒸气排放到水蒸气鼓。
161、与先前讨论的其它冷却剂供应系统一样，第六冷却剂供应系统(经由冷却剂泵)使第六冷却剂循环通过第三odh反应器1002的第二冷却段中的壳侧。第六冷却剂供应系统经由冷却剂热交换器(用水作为冷却介质)从循环的第六冷却剂中移除热量，该冷却剂热交换器也从水(例如bfw)产生水蒸气。冷却剂热交换器接收来自水蒸气鼓的水并将产生的水蒸气排放到水蒸气鼓。第六冷却剂和第五冷却剂可以各自是例如熔盐。
162、对于odh反应器系统1000，大体上对于类似或相同的设备和操作的讨论，参考图3-9。odh反应器系统1000可以是图1的odh反应器系统102。为了比较本文中公开的odh反应器系统的实例，odh反应器系统1000的实施方式为配置11提供了基础。
163、与图7的odh反应器系统700一样，第一odh反应器1012接收类似于图1的进料104的进料1014。有利地，进料1014可以具有比单反应器系统更少的氧气(并因此具有更少的稀释水蒸气)，因为氧气在多反应器系统中串联的odh反应器之间注入。与单反应器系统相比，这可能是多反应器系统的益处。
164、第一odh反应器1012、第二odh反应器1004和第三odh反应器1002各自是多管式固定床反应器，其具有在反应器壳侧使用冷却剂(如熔盐)的两个冷却段，以冷却管侧上的反应混合物和odh催化剂。六个冷却段可以各自提供或促进管侧上的反应混合物和odh催化剂的相应等温线温度(恒定温度)。例如，该管侧温度可以在每个反应器的第一冷却段中保持在300℃至450℃的范围，并且在每个反应器的第二冷却段中保持在350℃至500℃的范围。每个odh反应器中的两个冷却段由壳侧上的相应屏障隔开(在冷却段之间密封该壳侧)。反应混合物穿过每个屏障流经管(在管侧上)。屏障不在管内部。六个冷却段中的管(管侧)具有odh催化剂。
165、引入第一odh反应器1012的进料1014(第一反应器进料)产生流经管侧的初始反应混合物。该反应混合物(在管侧)流经第一odh反应器1012的第一冷却段，并流经在操作上设置在第一odh反应器1012的第一冷却段下游的第一odh反应器1012的第二冷却段。该反应混合物作为第一odh反应器1012的流出物1010从管侧从第一odh反应器1012中排出。该流出物1010可包括乙烯、乙酸(蒸气)、co、co2、水(蒸汽)、未反应的乙烷和残余氧气。流出物1010可以通过流出物排放导管从第一odh反应器1012中排出。该流出物排放导管可以将流出物1010输送到第二odh反应器1004的进料入口。因此，来自第一odh反应器1012的流出物排放导管可以用作第二odh反应器1004的进料导管。
166、可以将液态水添加(注入)到流出物1010中作为骤冷流出物1010的水以冷却流出物1010。特别地，流出物1010中添加的液态水的蒸发消耗流出物1010中的热量以冷却流出物1010。换句话说，流出物1010的显热可以提供蒸发潜热以蒸发注入的液态水，由此冷却流出物1010。经由注入的液态水的这种水骤冷可以将流出物1010冷却到例如150℃至350℃范围(或200℃至300℃范围)的温度。此外，可以将氧气添加到(注入到)流出物1010中。添加到流出物1010中的氧气为第二odh反应器1004的管中的odh反应(经由odh催化剂)提供氧气。
167、由此，提供至第二odh反应器1004的进料包括第一反应器流出物1010、蒸发的添加的液态水和添加的氧气。来自第一odh反应器1004的流出物排放导管可以是或联接到第二反应器进料导管，所述第二反应器进料导管联接到第二odh反应器1004的进料入口(例如容器入口喷嘴)上。引入第二odh反应器1004的这种进料(第二反应器进料)产生流经管侧的第二odh反应器1004的初始反应混合物。反应混合物(在管侧上)流经第二odh反应器1004第一冷却段并流经第二odh反应器1004的第二冷却段。第二odh反应器1004的第二冷却段在操作上设置在第二odh反应器1004的第一冷却段的下游。在odh反应器系统的背景下，第二odh反应器1004的第一冷却段可标记为三个odh反应器中的六个冷却段的第三冷却段，且第二odh反应器1004的第二冷却段可标记为三个odh反应器中的六个冷却段的第四冷却段。
168、反应混合物作为进料到第三odh反应器1002的流出物1008从管侧从第二odh反应器1004排出。流出物1008可以包括乙烯、乙酸(蒸汽)、co、co2、水(蒸汽或水蒸气)和未反应的乙烷。流出物1008可以通过流出物排放导管从第二odh反应器1004中排出。流出物排放导管可以联接到第二odh反应器1004上的流出物出口喷嘴以接收流出物1008。该流出物排放导管可以将流出物1008输送到第三odh反应器1002的进料入口。因此，来自第二odh反应器1004的流出物排放导管可以用作第三odh反应器1002的进料导管。
169、与第一反应器1012和第二反应器1004之间一样，可以在第二反应器1004和第三反应器1002之间注入液态水和氧气。可以将液态水添加到(注入到)第二反应器流出物1008中作为经由注入水的蒸发来骤冷流出物1008的水，以冷却流出物1008。经由注入的液态水的这种水骤冷可以将流出物1008冷却到例如150℃至350℃范围(或200℃至300℃范围)的温度。此外，可以将氧气添加到(注入到)第二反应器流出物1008中。添加到流出物1008中的氧气为第三odh反应器1002的管中的odh反应(经由odh催化剂)提供氧气。
170、因此，提供至第三odh反应器1002的进料包括第二反应器流出物1008、蒸发的添加的液态水、和添加的氧气。来自第二odh反应器1004的流出物排放导管可以是或联接到第三反应器进料导管，所述第三反应器进料导管联接到第三odh反应器1002的进料入口(例如容器入口喷嘴)。引入第三odh反应器1002的进料(第三反应器进料)产生流经管侧第三odh反应器1002的初始反应混合物。该反应混合物(在管侧上)流经第三odh反应器1002的第一冷却段并流经第三odh反应器1002的第二冷却段。
171、第三odh反应器1002的第二冷却段在操作上设置在第三odh反应器1002的第一冷却段的下游。在odh反应器系统的背景下，第三odh反应器1002的第一冷却段可标记为三个odh反应器中的六个冷却段的第五冷却段，且第三odh反应器1002的第二冷却段可标记为三个odh反应器中的六个冷却段的第六冷却段。
172、反应混合物作为流出物1006(第三反应器流出物)从管侧从第三odh反应器1002中排出。流出物1006可以是类似于图1的流出物108的产物流出物。流出物1006可以包括乙烯、乙酸(蒸汽)、co、co2、水(蒸汽或水蒸气)和未反应的乙烷。流出物1006可以通过流出物排放导管从第三odh反应器1002中排出。流出物排放导管可以联接到第三odh反应器1002上的流出物出口喷嘴以接收流出物1006。流出物热交换器1016可以沿着输送流出物1006的流出物排放导管设置。流出物热交换器1016可以用来自水蒸气鼓的水(例如bfw)作为冷却介质来冷却流出物1006。流出物热交换器1016可以用流出物1006作为加热介质蒸发水，以产生送至水蒸气鼓的水蒸气。
173、在odh反应器系统1000的实施方式中，在六个冷却剂热交换器和流出物热交换器1016处产生的水蒸气可以是hp/vhp水蒸气。因此，水蒸气鼓容器可以在hp/vhp(例如在500psig至1700psig范围的压力)下操作。由此，从水蒸气鼓中排出用于分配的水蒸气可以是hp/vhp水蒸气，其通常是饱和水蒸气。因此，从水蒸气鼓中排出的水蒸气可以例如在240℃至330℃范围的温度(饱和温度)下。
174、odh反应器系统1000可以将从水蒸气鼓中排出的水蒸气加热到饱和温度以上以产生作为用于分配的过热水蒸气(hp/vhp)的水蒸气。特别地，六个过热器热交换器可以接收(例如并联)来自水蒸气鼓的水蒸气并加热该水蒸气(用反应器壳侧冷却剂作为加热介质)以使该水蒸气过热。如描绘的那样，六个过热器热交换器中的每一个可以与相应的冷却段关联。这六个过热器热交换器可以各自如就图3-9中的相应过热器热交换器所讨论的那样配置。过热器热交换器的数量可以小于六个，如在1至6的范围，并且可以如描绘的那样并联，或者可以相对于被过热的流动水蒸气串联。涉及odh反应器系统中的过热器交换器的此类替代配置可以适用于本文中描绘的具有超过一个过热器的odh反应器系统。
175、图11是与图10的odh反应器系统1000相同或相似的odh反应器系统1100，除了在odh反应器之间不进行水骤冷，而是在第一odh反应器和第二odh反应器的每一个中进行冷却剂(例如熔盐)骤冷。特别地，第一odh反应器系统和第二odh反应器各自具有不含催化剂的第三冷却段。对不具有催化剂的第三冷却段的讨论参见例如图5和图8。在第一和第二odh反应器的每一个中的第三冷却段(非催化剂冷却段)经由壳侧上的循环冷却剂从管侧上的反应混合物中移除热量。第三冷却段可以将反应混合物冷却到例如150℃至300℃范围(或200℃至300℃范围)的温度。对于作为熔盐的冷却剂，第三冷却段可以表征为实施盐骤冷。第三冷却段的优点可以在于，可以回收从反应混合物中移除的热量以经由冷却剂热交换器加热水(例如预热bfw)以产生水蒸气。相反，对于如图7和图10中的水骤冷，移除的热量可能在水的蒸发中损失。
176、对于odh反应器系统1100，大体上对于类似或相同的设备和操作的讨论，参考图3-10。odh反应器系统1100可以是图1的odh反应器系统102。为了比较本文中公开的odh反应器系统的实例，odh反应器系统1100的实施方式为配置12提供了基础。
177、第一odh反应器的第三冷却段(非催化剂冷却段)在操作上位于第一odh反应器的第二冷却段的下游。第七冷却剂供应系统(经由冷却剂循环泵)使第七冷却剂循环通过第一odh反应器的第三冷却段中的壳侧。第七冷却剂热交换器(用水作为冷却介质)从循环的第七冷却剂中移除热量，并由此加热(例如预热)水，以便将水(例如bfw)蒸发成水蒸气鼓中的水蒸气(例如hp/vhp)。第七冷却剂热交换器可以配置为蒸发水、部分蒸发水或加热水而不在热交换器中蒸发。所示实施方案是在热交换器中在没有显著蒸发的情况下加热(预热)水。第七冷却剂热交换器接收来自泵(如bfw泵)的水。
178、第二odh反应器的第三冷却段(非催化剂冷却段)在操作上位于第二odh反应器的第二冷却段的下游。第八冷却剂供应系统(经由冷却剂循环泵)使第八冷却剂循环通过第二odh反应器的第三冷却段中的壳侧。第八冷却剂热交换器(用水作为冷却介质)从循环的第八冷却剂中移除热量，并由此加热水，以便将水(例如bfw)蒸发成水蒸气鼓中的水蒸气(例如hp/vhp)。第八冷却剂热交换器可以配置为蒸发水、部分蒸发水或加热水而不在热交换器中蒸发。所示实施方案是在热交换器中在没有显著蒸发的情况下加热(预热)水。第八冷却剂热交换器接收来自泵(如bfw泵)的水。
179、第七冷却剂和第八冷却剂可以各自是例如熔盐。在odh反应器系统1100的背景下，第一odh反应器的第三冷却段可标记为三个odh反应器中的八个冷却段的第七冷却段，且第二odh反应器的第三冷却段可标记为三个odh反应器中的八个冷却段的第八冷却段。
180、同样，可以在水蒸气鼓中保持水的液位。水蒸气可以从水蒸气鼓排出以便分配给用户。从水蒸气鼓排出之后的水蒸气可以在分配给用户之前在(先前讨论的)过热器热交换器中过热。
181、第一odh反应器接收可以与图10的进料1014相同或相似的进料。进料进入第一odh反应器的管侧，以便在管中产生流动的反应混合物。反应混合物流经第一odh反应器的第一、第二和第三冷却段。反应混合物作为流出物(第一反应器流出物)(类似于图8的流出物808)从管侧从第一odh反应器中排出，用于进料到第二odh反应器的管侧。该流出物可以在组成上与图10的流出物1008相似或相同，但是通常处于比排出的流出物1008更低的温度下，因为存在图11中的第一odh反应器的第三冷却段。这两个骤冷冷却段的特征可以在于代替水骤冷以在添加o2之前冷却第一odh反应器和第二odh反应器的反应器流出物。
182、在图11中，可以将氧气注入第一反应器流出物中，如图10中那样。但是，可以避免如图10中那样将用于水骤冷的液态水注入第一反应器流出物中，因为第一odh反应器的第三冷却段冷却作为第一反应器流出物排出的反应混合物。通常，对于o2注入的情况，如果级间流出物温度相对较高，则可以实施水注入。在添加o2之前产生冷却的级间流出物的三种冷却技术(水骤冷、盐骤冷和两个反应器之间的hex)可以单独或组合使用。
183、第一反应器流出物加上注入的氧气作为进料进入第二odh反应器以产生流经管侧的反应混合物。该反应混合物在管中流经第二odh反应器的三个冷却段，并作为流出物(第二反应器流出物)从第二odh反应器中排出。可以将氧气注入第二反应器流出物中。第二反应器流出物加上注入的氧气作为进料进入第三odh反应器以产生流经第三odh反应器的两个冷却段的管侧的反应混合物。该反应混合物可以作为流出物(第三反应器流出物)从第三odh反应器的管侧排出，所述流出物可以类似于图1的流出物108。该流出物可以在流出物热交换器中用水作为冷却介质冷却，并且水用来自流出物的热量蒸发成水蒸气，并且水蒸气被送至水蒸气鼓。在odh反应器系统1100中，六个过热器热交换器(如图所示)使从水蒸气鼓排出的水蒸气过热以便分配给用户。
184、图12是与图10的odh反应器系统1000相同或相似的odh反应器系统1200，除了流出物热交换器1202、1204(而不是注入水骤冷)分别冷却从第一odh反应器和第二odh反应器排出的流出物。流出物热交换器1202、1204的优点可以在于可以回收从流出物中移除的热量以预热水(例如bfw)，以便产生水蒸气。相反，对于注入水骤冷，移除的热量可能在流出物中注入水的蒸发中损失。
185、对于odh反应器系统1200，大体上对于类似或相同的设备和操作的讨论，参考图3-11。odh反应器系统1200可以是图1的odh反应器系统102。为了比较本文中公开的odh反应器系统的实例，odh反应器系统1200的实施方式为配置13提供了基础。
186、流出物热交换器1202、1204(例如管壳式热交换器)可以各自用水(例如bfw)将相应的流出物冷却至指定温度，例如，在150℃至350℃的范围(或在200℃至300℃的范围)。流出物热交换器1202、1204可以接收水(例如来自bfw泵)并加热水(在流出物的冷却中)，其预热水以蒸发水蒸气鼓中的水。水可以通常在水蒸气鼓的操作压力(例如hp/vhp)下提供给热交换器1202、1204。水可以从泵(例如bfw泵)通过热交换器1202、1204流动至水蒸气鼓。
187、在图12中，如关于图10所讨论的那样，冷却剂供应系统中的六个冷却剂热交换器分别和第三反应器流出物热交换器可以蒸发来自水蒸气鼓的水(例如bfw)(作为冷却介质)，以产生送至水蒸气鼓的水蒸气。还如讨论的那样，可以在水蒸气鼓中保持水的液位。水蒸气可以从水蒸气鼓排出以便分配给用户。从水蒸气鼓排出之后的水蒸气可以在分配给用户之前在过热器热交换器(如描绘的那样)中过热，如关于前面的附图所讨论的那样。
188、如讨论的那样，对于odh反应器系统(例如图1的102)的工艺进料(例如图1的104)，可以与乙烷和氧气一起包含稀释水蒸气，以便将进料混合物保持在可燃性极限之外。
189、图13是乙烷、氧气和水蒸气的混合物在300℃和500千帕(kpa)绝对压力下的可燃性图1300的实例。可燃性图1300是三元图，其具有乙烷轴与相关联的水平网格线1302，其用于以摩尔％为单位的混合物中乙烷的摩尔浓度，氧气轴与相关联的对角线网格线1304，其用于以摩尔％为单位的混合物中氧气的摩尔浓度，和水蒸气轴与相关联的对角线网格线1306，其用于以摩尔％为单位的混合物中氧气的摩尔浓度。可燃性上限(ufl)1308和可燃性下限(lfl)1310之间的区域(area)(区域(region))是可燃性区，意味着在该区域中那些组成的混合物是可燃的。可燃性极限之外的该曲线的区域是不可燃的，并且可以是期望的操作区(在可燃区之外)。线1312表示用于所有乙烷的燃烧的氧气与乙烷的摩尔比为3.5。
190、作为odh反应器系统的操作中的偶然性，进料中氧气的最大浓度可以指定在小于ufl 1308处的氧气浓度的裕度1314处(例如1-5摩尔％)。如描绘的那样，裕度1314是与ufl1308的线平行的线。裕度1314是在可燃性区之外的氧气摩尔％的量——特别是在可燃性上限(ufl 1308)之外的裕度。通过提高稀释水蒸气的浓度，氧气浓度可以从氧气浓度ufl1308降低至裕度1314。表1显示了基于图13(在300℃和500kpa下的可燃性图)的进料中氧气的示例性目标浓度。被视为表格化的裕度1314是无裕度、少1摩尔％、少2摩尔％、少3摩尔％、少4摩尔％和少5摩尔％。
191、表1.基于图13的混合物(进料)中的氧目标
192、
193、
194、图14是操作具有odh反应器的odh反应器系统的方法1400。该odh反应器是具有管侧和壳侧的多管式反应器。该管侧可以包括用于反应混合物流动的管。该壳侧可以包括在管周围(外部)在反应器中用于冷却剂围绕该管流动的体积。该odh反应器包括第一冷却段和第二冷却段，所述第一冷却段和第二冷却段可以通过壳侧上的屏障隔开。相对于流经管侧的反应混合物的流动方向，第二冷却段可以在操作上位于第一冷却段的下游。该odh反应器可以在壳侧具有将第一冷却段和第二冷却段隔开的流动屏障，使得第一冷却剂和第二冷却剂不在壳侧上结合。
195、在方框1402处，该方法包括提供包括乙烷、氧气和稀释剂(例如作为水蒸气的水)的进料，以产生流经odh反应器的管侧的反应混合物。该稀释剂可以是水、co2、n2、氩气、氦气或甲烷，或其任意组合。包括这些上述稀释剂的稀释剂的存在可以将进料保持在可燃性极限之外。例如，该进料可以包括水(稀释水蒸气)作为稀释剂，由此将该进料保持在可燃性极限之外。向管侧提供进料可以是向odh反应器的(管束的)管的入口提供进料。该管可以具有设置在其中的odh催化剂。
196、在方框1404处，该方法包括在管侧上在反应混合物中(经由odh催化剂)将乙烷脱氢成乙烯。该odh反应可以包括在反应混合物中存在氧气的情况下经由odh催化剂在管中将乙烷脱氢成乙烯。该反应混合物中乙烷和氧气的反应可以包括乙烷脱氢成乙烯的第一总反应、产生乙酸(和水)的第二总反应、产生一氧化碳(和水)的第三总反应、和产生二氧化碳(和水)的第四总反应。这四个总反应可以各自是具有嵌入其中的中间反应的表示。这四个反应是总反应的简化表示，其可以表征为反应的产率类型(总反应)，其中每个反应具有相关联的反应链。该方法可以包括通过有利于第一总反应超出第三总反应和第四总反应来指定提高的乙烯选择性，其中第一总反应比第三总反应和第四总反应中的每一个消耗更少化学计量量的氧气。
197、在方框1406处，该方法包括使第一冷却剂流经第一冷却段中的壳侧，由此将第一冷却段中的反应混合物(和/或odh催化剂)保持在第一温度，如在300℃至450℃、350℃至450℃、300℃至400℃、或300℃至375℃的范围。第一冷却剂可以是例如熔盐。如本领域普通技术人员所理解的，熔盐可以是在标准温度和压力下为固体但因提高的温度而进入液相的盐。熔盐可以是一类在环境温度下为固体的离子液体。熔盐(例如氟化物盐、氯化物盐、硝酸盐等)可以是用作odh反应器的冷却剂的传热流体。
198、在方框1406处，该方法包括使第二冷却剂(例如熔盐)流经第二冷却段中的壳侧，由此将第二冷却段中的反应混合物(和/或odh催化剂)保持在第二温度，其中第一温度低于第二温度。第二温度可以例如在350℃至500℃的范围或在375℃至450℃的范围。odh反应器可具有第三冷却段(例如图6)至多至“n”个冷却段。
199、该方法包括在第一冷却段中经由流经第一冷却段中的壳侧的第一冷却剂将反应混合物(和/或odh催化剂)冷却至第一温度，并且在第二冷却段中经由流经第二冷却段中的壳侧的第二冷却剂将反应混合物(和/或odh催化剂)冷却至第二温度。壳侧用于第一冷却剂和第二冷却剂围绕管的流动。第二冷却剂和第一冷却剂可以均为熔盐并具有相同的组成。
200、该方法可以包括指定第一温度低于第二温度，以便有利于将乙烷脱氢成乙烯超出反应混合物中产生二氧化碳的反应和超出反应混合物中产生一氧化碳的反应，由此提高乙烯选择性。保持第一温度低于第二温度可以响应于指定提高乙烯选择性并提高乙烯选择性，由此减少进料中氧气的量以减少进料中水的量。此外，具有超过两个冷却段的本发明的odh反应器可以对反应性能产生更多益处和对乙烯的更好选择性。
201、在给定的冷却段中，反应混合物和odh催化剂的温度可以基本上相同。反应混合物与odh催化剂之间的温度差可以是例如小于1℃或小于2℃。壳侧上的冷却剂的流动冷却反应混合物和odh催化剂。在稳态下，冷却剂的温度可以类似于反应混合物和odh催化剂的温度。
202、在方框1408处，该方法包括将通过第一冷却段的第一冷却剂的温度升高保持在低于第一阈值。该第一阈值可以例如在2℃至8℃的范围。该方法包括将通过第二冷却段的第二冷却剂的温度升高保持在低于第二阈值。该第二阈值可以例如在2℃至8℃的范围。这些指定的阈值可以决定熔盐循环的量。
203、该方法可以包括指定将第一冷却剂的温度升高保持在低于第一阈值并且将第二冷却剂的温度升高保持在低于第二阈值，以便有利于将乙烷脱氢成乙烯超出产生二氧化碳的反应和超出产生一氧化碳的反应，由此提高乙烯选择性。这种将第一冷却剂的温度升高保持在低于第一阈值和将第二冷却剂的温度升高保持在低于第二阈值可以响应于指定提高乙烯选择性并提高乙烯选择性，由此减少进料中氧气的量以减少进料中水的量。
204、在方框1410处，该方法可以包括从odh反应器中排出流出物，该流出物包含乙烯、乙酸、水、二氧化碳和一氧化碳。特别地，该方法可以包括将反应混合物作为来自odh反应器的流出物排出。
205、在方框1412处，该方法可以包括用从odh反应器中排出的第一冷却剂、从odh反应器中排出的第二冷却剂、或从odh反应器中排出的流出物中的至少一种加热水(例如bfw)。在实施方式中，通过第一冷却剂、第二冷却剂或流出物中的至少一种加热水使水蒸发，由此由水产生水蒸气。
206、在方框1414处，该方法可以包括使产生的水蒸气流到水蒸气鼓并从水蒸气鼓流经过热器热交换器(例如odh反应器的每个冷却段一个过热器热交换器)。每个冷却段可以存在一个过热器热交换器。每个冷却段可以存在串联和/或并联的超过一个过热器。过热器热交换器可以是邻近odh反应器设置(但不安装在odh反应器上)的热交换器(例如管壳式热交换器)。来自odh反应器壳的冷却剂可以作为加热介质被引导通过过热器热交换器。或者，过热器热交换器可以是反应器壳内的补充管束或安装在odh反应器上的追加管束(具有专用壳)，并且其中专用壳与odh反应器壳共享冷却剂。
207、在方框1416处，该方法可以包括使第三冷却剂流经odh反应器的第三冷却段中的壳侧，由此将第三冷却段中的管侧上的反应混合物保持在第三温度，其中第三温度低于第二温度。第三冷却段(如果使用的话)在反应混合物的流动方向上在操作上在第二冷却段的下游，并通过壳侧上的第二流动屏障与第二冷却段隔开。在实施方式中，第三冷却段可以是催化剂冷却段或非催化剂冷却段。如果是催化剂冷却段，冷却剂的温度可以在三个冷却段中最高(最大)。如果是非催化剂冷却剂段，例如冷却剂(盐)骤冷段，反应混合物和冷却剂的温度可以在三个冷却段中最小(最低)。作为第三冷却段(如果使用的话)的非催化剂冷却段(没有催化剂，但可能在管内部具有惰性粒子)可用于冷却反应混合物以便作为反应器流出物排出，而不是使用tle来冷却该流出物。
208、根据方框1412和方框1416，该方法可以包括用从odh反应器中排出的第一冷却剂、从odh反应器中排出的第二冷却剂、从odh反应器中排出的第三冷却剂、或从odh反应器中排出的流出物中的至少一种加热水(例如bfw)。在实施方式中，第三冷却段中的管侧不包括催化剂，并且不用流出物加热水(例如bfw)。在其它实施方式中，第三冷却段中的管侧不包括催化剂，并且用流出物加热水(例如bfw)。
209、该方法可以包括响应于指定提高乙烯选择性，配置odh反应器以使管处于或小于指定直径(例如公称直径、外径或内径)，由此提高乙烯选择性。该指定直径等于或小于例如1.5英寸或1.25英寸的直径(例如公称直径、外径或内径)，其中该管中的反应混合物的线速度在150厘米/秒(cm/s)至500cm/s的范围，并且其中该反应混合物通过该管中的odh催化剂的气体时空速在1,500小时-1(hr-1)至10,000hr-1的范围。
210、图15是操作odh反应器系统的方法1500，所述odh反应器系统具有在操作上串联设置的第一odh反应器和第二odh反应器，并且各自是具有壳侧和管侧的多管式固定床反应器。第一odh反应器和第二odh反应器各自具有第一冷却段和第二冷却段。第一odh反应器和第二odh反应器可各自在壳侧上具有将第一冷却段和第二冷却段隔开的流动屏障。对于第一odh反应器和第二odh反应器，第二冷却段可以在流经管侧的反应混合物的流动方向上在操作上位于第一冷却段的下游，并且通过壳侧上的流动屏障与第一冷却段隔开。
211、在方框1502处，该方法包括向第一odh反应器提供包含乙烷、氧气(氧气气体)和稀释剂(例如水蒸气)的进料。这可以产生流经第一odh反应器的管侧的反应混合物。
212、在方框1504处，该方法包括在第一odh反应器和第二odh反应器中的每一个的管侧上流动的反应混合物中经由odh催化剂将乙烷脱氢成乙烯。如讨论的那样，在反应混合物中可以发生附加的反应。
213、在方框1506处，该方法包括使冷却剂(例如熔盐)流经第一odh反应器和第二odh反应器中的每一个的第一冷却段和第二冷却段中的壳侧，由此冷却管侧上的odh催化剂。这可以冷却第一odh反应器和第二odh反应器中的每一个的管侧上的反应混合物和odh催化剂。壳侧可以用于冷却剂的流动以冷却管侧上的odh催化剂。odh催化剂的冷却可以涉及(1)将第一odh反应器的第一冷却段中的管侧上的odh催化剂(和/或反应混合物)保持在低于第一odh反应器的第二冷却段中的管侧上的odh催化剂(和/或反应混合物)的温度的温度，和(2)将第二odh反应器的第一冷却段中的管侧上的odh催化剂(和/或反应混合物)保持在低于第二odh反应器的第二冷却段中的管侧上的odh催化剂(和/或反应混合物)的温度的温度。第一odh反应器和第二odh反应器中的每一个的第一冷却段中的odh催化剂和反应混合物的温度可以例如在300℃至450℃的范围。第一odh反应器和第二odh反应器中的每一个的第二冷却段中的odh催化剂和反应混合物的温度可以例如在350℃至500℃的范围。在给定的冷却段中，反应混合物和odh催化剂的温度可以基本上相同。反应混合物与odh催化剂之间的温度差可以是例如小于1℃或小于2℃。在稳态下，冷却剂的温度可以类似于反应混合物和odh催化剂的温度。
214、在方框1508处，该方法包括将通过第一odh反应器和第二odh反应器中的每一个的第一冷却段和第二冷却段中的每一个的冷却剂的温度升高保持至低于阈值。该阈值可以例如在2℃至8℃的范围。
215、在方框1510处，该方法包括用从第一odh反应器的第一冷却段、第一odh反应器的第二冷却段、第二odh反应器的第一冷却段、或第二odh反应器的第二冷却段中的至少一个排出的冷却剂来加热水(例如bfw)，其中加热水将水蒸发成水蒸气或预热水以便在水蒸气鼓中将水蒸发(汽化)成水蒸气。
216、在方框1512处，该方法包括将来自第一odh反应器的第一流出物排放到第二odh反应器。特别地，该方法可以包括将来自第一odh反应器的第一流出物作为进料排放到第二odh反应器的管侧。第一流出物包括乙烯、乙酸、水、二氧化碳、一氧化碳和未反应的乙烷。
217、在方框1514处，该方法包括冷却第一流出物。例如，该方法可以包括将液态水注入第一流出物中，由此经由来自第一流出物的热量蒸发该液态水以冷却第一流出物。代替液态水注入(或除了液态水注入之外)，该方法可以包括用锅炉给水作为冷却介质通过热交换器(例如在操作上设置在第一反应器与第二反应器之间)冷却第一流出物，由此将锅炉给水蒸发成水蒸气或加热锅炉给水以便在水蒸气鼓中将该锅炉给水蒸发成水蒸气。
218、代替用于冷却第一流出物的液态水注入和/或热交换器(或除了液态水注入和/或热交换器之外)，该方法可以包括第一流出物的间接或上游冷却。换句话说，第一odh反应器可以具有第三冷却段(例如在该管中不具有odh催化剂)以便在将反应混合物作为第一流出物排出之前冷却该管中的反应混合物。由此，为了冷却第一流出物，该方法可以包括使冷却剂流经第一odh反应器的第三冷却段中的壳侧，由此在第三冷却段中冷却管侧上的反应混合物，其中第三冷却段在反应混合物的流动方向上在操作上位于第一odh反应器的第二冷却段的下游，并通过壳侧上的第二流动屏障与第二冷却段隔开。在实施方式中，第一odh反应器的第三冷却段(如果使用的话)(反应混合物在其中流动)中的管侧不包括催化剂。在实施方式中，第三冷却段中的管可以具有导热率相对较高的非催化剂粒子，以促进或提高热量移除。
219、在方框1516处，该方法包括将氧气注入第一流出物中。特别地，该方法可包括在第一odh反应器和第二odh反应器之间将氧气注入第一流出物中。
220、该方法包括从第二odh反应器中排出第二流出物。第二流出物包括乙烯、乙酸、水、二氧化碳和一氧化碳。
221、与方框1510一致，该方法可以包括经由来自从第一odh反应器中排出的冷却剂、从第二odh反应器中排出的冷却剂、从第一odh反应器中排出的第一流出物、或从第二odh反应器中排出的第二流出物中的至少一种的热量产生水蒸气。该方法可以包括使水蒸气流经与第一odh反应器或第二odh反应器或二者相关联的另一管束(不具有odh催化剂)，以便用在壳侧上流动的冷却剂加热该水蒸气，由此使水蒸气过热。该管可以在与odh反应器相邻的单独的管壳式热交换器中，并且该管壳式热交换器从odh反应器壳接收冷却剂(作为加热介质)/使冷却剂(作为加热介质)回流到odh反应器壳。或者，该管可以是odh反应器壳内的补充(追加)管束，或者是接收(和返回)来自odh反应器壳的冷却剂(熔盐)滑流的专用壳(其邻近odh反应器或安装在odh反应器上)内的补充(追加)管束。水蒸气(例如处于大致饱和)可以从水蒸气鼓流经这些附加的管。水蒸气的过热可以是将水蒸气的温度升高到水蒸气的饱和温度以上。
222、为了减少ds消耗，应当减少氧消耗的量。在考虑上面列出的四个反应时，最少的氧需求用于乙烯生产(每摩尔乙烷0.5摩尔o2)，并且最高氧需求用于co2生成(每摩尔乙烷3.5摩尔o2)。因此，为了减少o2消耗，应该提高对乙烯的选择性。此外，提高乙酸的选择性比形成co或co2更合意。
223、可以配置odh反应器设计(和操作)以实现更高的乙烯选择性(和更高的乙酸选择性)。指定的odh反应器设计是多管式固定床反应器，其中管填充有催化剂。在操作中，工艺气体穿过那些管，并且冷却剂在壳侧上流动，移除反应热。由于操作温度(其通常在300℃至500℃的范围)，熔盐在下面的实施例中被指定为冷却剂。通常，与其它传热流体相比，熔盐可以提供更高的高温下的稳定性和更好的传热系数。
224、作为实施方式呈现配置1-13，并且并非意在限制本技术。替代或其它变型是适用的，如本文的整体公开内容中所示。具体示例性数据应用于以下实施例中的配置1-13。其它示例性数据适用于配置1-13。在odh反应器系统的配置1-13的讨论中，反应器可以被称为级。特别地，单反应器系统可以称为单级反应器系统或1级反应器系统，并且多反应器系统可以称为多级反应器系统(例如2级反应器系统、3级反应器系统等)。例如，2级反应器系统是具有两个在操作上串联的odh反应器的odh反应器系统。odh反应器系统中的3级反应器系统具有三个在操作上串联的odh反应器。短语“在级之间”或词语“级间”是指在odh反应器之间。在第一级和第二级之间是指在第一odh反应器和第二odh反应器之间。在第二级和第三级之间是指在第二odh反应器和第三odh反应器之间。冷却从单反应器系统中的反应器或从多反应器系统中的末端(最终)反应器排出的流出物的流出物热交换器可以标记为转移管线交换器(tle)。流出物的级间冷却可以通过(1)经由液态水注入的水骤冷，(2)通过用水作为冷却剂的热交换器(该选项由首字母缩略词hex表示)，或(3)通过在从反应器中排出级间流出物之前在反应器末端冷却段中反应混合物的盐骤冷(用冷却剂作为熔盐)来提供。最终流出物(非级间)的hex可以标记为tle。对于其中管具有催化剂(odh催化剂)的冷却段，odh反应器中的冷却段可以标记为催化剂冷却段。催化剂冷却段可用于冷却管侧上的反应混合物和odh催化剂。对于其中管不具有催化剂(odh催化剂)(但可以具有设置在管中的惰性粒子)的冷却段，冷却段可以表征为冷却管侧上的反应混合物的非催化剂冷却段。作为熔盐的冷却剂可以简称为盐。
225、下面呈现了关于odh反应器系统的十三种示例性配置(配置1-13)的说明和基础。图3-12中的odh反应器系统的实施方式为配置1-13提供了基础：配置1(图3)、配置2、3、4和5(图4)、配置6(图5)、配置7(图6)、配置8(图7)、配置9(图8)、配置10(图9)、配置11(图10)、配置12(图11)和配置13(图12)。但是，相应的附图不受所呈现的配置中的具体实施方式的限制。附图提供了关于反应器数量、冷却段数量、和水加热的一般基础。相反，例如关于管尺寸(直径)、作为熔盐的冷却剂、温度或温度升高的值等的具体实施方式对该配置而言不限制附图。下面立即给出作为关于配置1-13的概述的初始说明。
226、配置1是单个反应器(1级)，其具有一个催化剂冷却段(1段)、1英寸管，并且冷却剂侧的温升小于5℃。冷却剂用于产生hp/vhp水蒸气并将产生的hp/vhp水蒸气过热(500psig至1700psig)。反应器流出物可以在反应器之后的tle中针对bfw(其预热或蒸发bfw用于hp/vhp水蒸气产生)冷却。
227、配置1、2和7是分别具有1个、2个或3个催化剂冷却段的1级。催化剂冷却段的数量可以扩展至n段，这可以在反应中提供更好的性能。
228、配置2和3是具有2个催化剂冷却段的1级。2个催化剂冷却段中冷却剂侧上的温升分别小于5℃和大约15℃。可以实施冷却剂的其它温升值。在与冷却剂流速相关的反应性能方面，2-8℃的温升(例如5℃)可能比更高的值，如超过8℃(例如15℃)更有利。更大的δt可能意味着更少的冷却剂(例如熔盐)循环，这导致更低的雷诺数(re)并由此导致更低的传热系数(htc)。改善odh反应器性能(较高的乙烯选择性和较低的co/co2选择性)的重要参数是热移除能力(heat removal capability)。
229、配置2、4和5是具有2个催化剂冷却段的1级。配置2、4和5分别具有1英寸、1.25英寸和1.5英寸的管直径。可以实施其它管尺寸。通常，较小的管可以具有更好的(提高的)热移除能力，这是由于管内部较高的re和由此较高的htc，这可以导致更好的反应器性能。
230、配置2是具有2个催化剂冷却段并在反应器之后的tle中具有hp/vhp水蒸气生成的1级。配置6是具有2个催化剂冷却段的1级，以及作为低温冷却段的第三冷却段(管中具有惰性粒子的非催化剂冷却段)，其中管侧反应混合物(气体)被冷却(温度下降)并且冷却剂(熔盐)预热蒸发bfw以产生hp/vhp水蒸气。配置2(具有tle)与配置6(冷却剂骤冷段)之间的差别是tle vs.冷却剂(例如熔盐)骤冷。
231、配置8是2级反应器系统，每级具有2个催化剂冷却段，并具有氧气(o2)级间注入。在级间注入液态水以蒸发并使用蒸发潜热将来自第一级(在o2级间注入之前)的反应器流出物温度降低到200℃至300℃范围的温度。这可以进一步推进烃和其它可燃气体的自燃风险的降低。2级反应器系统在两级之间分离o2。这样，第一级比在1级反应器系统中接收更少的o2，并由此与1级反应器系统配置相比需要少得多的稀释水蒸气(ds)。
232、配置9是2级反应器系统，每个级具有2个催化剂冷却段，并具有o2级间注入。类似于配置6中的单个反应器，配置9中的第一反应器(级)在第一反应器的末端处具有采用冷却剂(冷熔盐作为盐骤冷)的惰性(非催化剂)冷却段，以便在o2注入之前冷却管侧气体。冷却剂(较冷的熔盐)预热bfw或产生hp/vhp水蒸气。第一反应器具有三个冷却段(熔盐冷却段)：两个冷却段用于冷却催化反应，并且第三个冷却段用于在离开反应器之前冷却管侧气体。
233、配置10是2级反应器系统，每个级具有2个催化剂冷却段，并具有o2级间注入。代替水骤冷或熔盐骤冷，热交换器(hex)冷却来自第一级的反应器流出物并回收热量以预热bfw或产生hp/vhp水蒸气。如本文在骤冷背景下所讨论的那样，短语盐骤冷是指熔盐骤冷(odh反应器的壳中的冷却剂熔盐)。
234、配置11、12和13是3级反应器系统，每个级具有2个催化剂冷却段并具有o2级间注入。级间可以采用水骤冷、盐骤冷或hex，或者对于反应器流出物可以采用如前讨论的在o2注入之前冷却(配置8、9和10)。可以采用这些技术的组合。适用性可扩展到n级反应器。
235、对于配置1-7中的具体实施方式，1级反应器系统的一些特征包括进料中o2目标为6-10摩尔％，进料中水/o2摩尔比为6-12，管侧上的线速度为150cm/s至500cm/s，以及在管侧上通过odh催化剂的气体时空速(ghsv)为1,500-10,000hr-1。该特征可以取决于温度和压力。可以在odh反应器的进料条件(例如200-350℃和300-600kpa绝对压力)下考虑该特征。对配置1-7(1级反应器系统)的观察包括：(a)超过1个催化剂冷却段将改善乙烯选择性并减少到反应器的总进料流量，并由此反应器更小；(b)较小的管直径通常对于乙烯选择性来说更好，因为较小的直径改善(提高)传热系数(htc)和热移除，并由此防止或减少峰值温度中尖峰的发生(较高的峰值温度将通常会导致更多不希望的反应)；(c)冷却剂侧的更高温升可能对热移除和反应器的尺寸具有负面影响，可能是由于较少的冷却剂(盐)循环可能导致较少的htc；以及(d)对于反应器的整体尺寸而言，具有盐骤冷段比tle更有效(但是，盐骤冷增加了反应器设计的复杂性，即多一个冷却段[熔盐段])。
236、对于配置8-10(2级反应器系统)中的具体实施方式，2级反应器系统的一些特征包括：对于第一级反应器的进料，o2目标为6-10摩尔％，对于第二级反应器的进料，o2目标为6-10摩尔％，第一级反应器的水/o2摩尔比为1.5-3.5，第一级反应器的线速度为250cm/s至600cm/s，并且第二级反应器的线速度为100cm/s至400cm/s，组合的两级的ghsv为2,000-6,000hr-1，1级反应器的ghsv为5,000-30,000hr-1，以及2级反应器的ghsv为2,000-10,000hr-1。这些特征可能受进料温度和进料压力的影响，所述温度和压力对第一级的进料考虑在200-350℃和300-600kpa绝对压力下，以及对第二级进料考虑在150-300℃和300-500kpa绝对压力下。每个级(反应器)的第一冷却段中的管侧温度(包括反应混合物和/或odh催化剂)(以及通常壳侧温度)可以例如在300-450℃的范围。每个级(反应器)的第二冷却段中的管侧温度(包括反应混合物和/或odh催化剂)(以及通常壳侧温度)可以例如在350-500℃的范围。对2级反应器系统的观察是对于级间处的hex或在级间处排放反应混合物的盐骤冷，与如果在级间处采用水骤冷相比，第一反应器更大且第二反应器更小。通常，第二反应器通常大于第一反应器，包括当采用水骤冷时。但是，在实施方式中，对于hex和盐骤冷vs.水骤冷，第一反应器对于hex和盐骤冷可以比水骤冷更大。在实施方式中，对于hex和盐骤冷，第二反应器可以小于水骤冷。
237、对于配置11-13(3级反应器系统)中的具体实施方式，3级反应器系统包括对于第一级反应器、第二级反应器和第三级反应器中的每一个的进料，o2目标为6-10摩尔％。每个级的绝大多数o2应当被消耗。每个级的排放处的o2可以是例如小于0.1摩尔％。第一级反应器的水/o2摩尔比为0.5-2.5，并且对后续级通常没有水/o2摩尔比目标，因为通常在级间不添加ds。如果存在级间水骤冷，其目的不是稀释而是骤冷流出物。对于骤冷，可以加入足够量的水以便将流出物温度降低到例如200-300℃。这些3级反应器系统的附加特征包括第一级反应器的线速度为250-700cm/s，第二级反应器的线速度为100-450cm/s，以及第三级反应器的线速度为50-350cm/s，并且组合的三个级的ghsv为2,000-6,000hr-1，对于1级反应器，ghsv为5,000-60,000hr-1，对于2级反应器，ghsv为5,000-30,000hr-1，以及对于3级反应器，ghsv为2,000-10,000hr-1。这些特征可能受进料温度和进料压力的影响，所述温度和压力对第一级反应器考虑在200-350℃和300-600kpa绝对压力下，对第二级反应器考虑在150-300℃和200-500kpa绝对压力下，以及对第三级反应器考虑在150-300℃和200-500kpa绝对压力下。
238、对于配置8-13(2级反应器系统或3级反应器系统)中的具体实施方式，对多反应器系统的观察包括对于级间的盐骤冷或hex，采用比如果在级间实施水骤冷更大的第一反应器、更大的第二反应器和更小的第三反应器。从2级到3级，反应器的尺寸可以改变。通常，第一反应器的尺寸<第二反应器<第三反应器<...<第n反应器。如果使用骤冷水，与hex和盐骤冷相比，最后一个反应器的尺寸更大。如果使用骤冷水，与hex和盐骤冷情况相比，最后一个之前的反应器的尺寸通常更小。对多反应器系统的附加观察结果包括(a)与1级(单反应器)系统相比，进入第一级的o2更少，且ds需求要少得多；(b)小于末端(最终)反应器(并且小于1级系统中的单个反应器)的第一反应器；(c)更多的级导致略微更低的乙烯选择性(1级的乙烯选择性>2级>3级>...>n级)；(d)更多的级导致更高的乙酸(aa)选择性(1级的aa选择性<2级<3级<...<n级)；(e)更多的级导致更低的co/co2选择性(1级的co/co2选择性>2级>3级>...>n级)；(f)级间的盐骤冷和hex可以有助于水蒸气产生，而水骤冷通常不具有液态水蒸发和没有热回收；(g)对于级间处的盐骤冷或hex，在第一反应器的混合进料处实施比水骤冷更多的ds(因为在水骤冷时，将液态水添加到第二或第三反应器，这有助于稀释)；(h)盐骤冷/hex/水骤冷的任意组合可用于反应器流出物的级间冷却；和(i)采用盐骤冷或hex，更多的级导致更多的hp/vhp水蒸气产生。本公开涵盖了可以扩展到n级反应器系统的1级、2级、3级反应器系统。本公开涵盖了每级反应器的1个、2个或3个催化剂冷却段(其可以扩展到n个催化剂冷却段)。
239、一个实施方案是操作odh反应器系统的方法，包括提供包含乙烷、氧气和稀释剂(例如水蒸气)的进料以产生流经odh反应器的管侧的反应混合物，所述odh反应器是具有管侧和壳侧的多管式反应器，其中该odh反应器包括第一冷却段和第二冷却段。该方法包括经由管侧上的odh催化剂将乙烷脱氢成乙烯(在反应混合物中)。该方法包括使第一冷却剂(例如熔盐)流经第一冷却段中的壳侧，由此将第一冷却段中的反应混合物保持在第一温度下(例如在300℃至450℃的范围)。该方法包括使第二冷却剂(例如熔盐)流经第二冷却段中的壳侧，由此将第二冷却段中的反应混合物保持在第二温度下(例如在350℃至500℃的范围)，其中第一温度低于第二温度。该odh反应器可以具有将第一冷却段和第二冷却段隔开的在壳侧上的流动屏障，使得第一冷却剂和第二冷却剂不在壳侧上结合。第二冷却段可以在反应混合物的流动方向上在操作上位于第一冷却段的下游。同样，第二冷却段可以通过壳侧上的流动屏障与第一冷却段隔开。该方法包括将通过第一冷却段的第一冷却剂的温度升高保持在低于第一阈值(例如在2℃至8℃的范围)，并且将通过第二冷却段的第二冷却剂的温度升高保持在低于第二阈值(例如在2℃至8℃的范围)。该方法可以包括从odh反应器中排出流出物。该流出物可以包括乙烯、乙酸、水、二氧化碳和一氧化碳。该方法可以包括用从odh反应器中排出的第一冷却剂、从odh反应器中排出的第二冷却剂、或从odh反应器中排出的流出物中的至少一种加热水。在实施方式中，通过第一冷却剂、第二冷却剂或流出物中的至少一种加热水(例如bfw)使水蒸发，由此从所述水产生水蒸气。如果这样的话，该方法可以包括使水蒸气流经热交换器的管以利用在壳侧上流动的第一冷却剂或第二冷却剂或二者加热水蒸气，由此使水蒸气过热，其中所述水包含锅炉给水，并将过热的水蒸气从热交换器中排出。
240、该方法可以包括使第三冷却剂流经odh反应器的第三冷却段中的壳侧，由此将第三冷却段中的管侧上的反应混合物保持在第三温度，其中第三温度低于第二温度，其中第三冷却段在反应混合物的流动方向上在操作上位于第二冷却段的下游，并通过壳侧上的第二流动屏障与第二冷却段隔开。该方法可以包括用从odh反应器中排出的第一冷却剂、从odh反应器中排出的第二冷却剂、从odh反应器中排出的第三冷却剂、或从odh反应器中排出的流出物中的至少一种加热水。在实施方式中，第三冷却段中的管侧不包括催化剂，并且在某些实施方式中，不用流出物加热水。
241、另一实施方案是操作odh反应器系统的方法，包括将包含乙烷和氧气的进料提供到odh反应器的管中，该管具有设置在其中的odh催化剂，其中该进料包括作为稀释剂的水(例如以水蒸气的形式)，由此将该进料保持在可燃性极限之外。该方法包括在反应混合物中在氧气的存在下经由odh催化剂在管中将乙烷脱氢为乙烯。该odh反应器是多管式固定床反应器，其具有管侧和壳侧，所述管侧具有用于反应混合物流动的管。该odh反应器具有第一冷却段和在反应混合物的流动方向上在操作上位于第一冷却段的下游的第二冷却段。第一冷却段和第二冷却段可以通过壳侧上的流动屏障隔开。该方法包括在第一冷却段中经由流经第一冷却段中的壳侧的第一冷却剂将odh催化剂冷却到第一温度(例如在300℃至450℃的范围)，并在第二冷却段中经由流经第二冷却段中的壳侧的第二冷却剂将odh催化剂冷却到第二温度(例如在350℃至500℃的范围)，其中第一温度低于第二温度。该方法可以包括保持第一温度低于第二温度，以响应于指定提高乙烯选择性并提高乙烯选择性，由此减少进料中氧气的量以减少进料中水的量。
242、该方法可以包括指定第一温度低于第二温度，以便有利于将乙烷脱氢成乙烯超出反应混合物中产生二氧化碳的反应和超出反应混合物中产生一氧化碳的反应，由此提高乙烯选择性。该方法包括将通过第一冷却段的第一冷却剂的温度升高保持在低于第一阈值(例如在2℃至8℃的范围)，并将通过第二冷却段的第二冷却剂的温度升高保持在低于第二阈值(例如在2℃至8℃的范围)。该方法可以包括指定将第一冷却剂的温度升高保持在低于第一阈值并且将第二冷却剂的温度升高保持在低于第二阈值，以便有利于将乙烷脱氢成乙烯超出产生二氧化碳的反应和超出产生一氧化碳的反应，由此提高乙烯选择性。将第一冷却剂的温度升高保持在低于第一阈值和将第二冷却剂的温度升高保持在低于第二阈值可以响应于指定提高乙烯选择性并提高乙烯选择性，由此减少进料中氧气的量以减少进料中水的量。
243、该反应混合物中乙烷和氧气的反应可以包括以下反应：包括乙烷脱氢成乙烯的第一总反应、产生乙酸的第二总反应、产生一氧化碳的第三总反应、和产生二氧化碳的第四总反应。该方法可以包括通过有利于第一总反应超出第三总反应和第四总反应来指定提高的乙烯选择性，其中第一总反应比第三总反应和第四总反应中的每一个消耗更少化学计量量的氧气。
244、该方法可以包括将反应混合物作为流出物从odh反应器中排出，其中流出物包含乙烯、乙酸、水、二氧化碳、一氧化碳和未反应的乙烷。该方法可以包括用第一冷却剂、第二冷却剂或流出物中的至少一种加热锅炉给水。在实施方式中，加热锅炉给水使锅炉给水蒸发，由此从锅炉给水生成水蒸气。该方法可以包括响应于指定提高乙烯选择性来配置odh反应器以使具有的管处于或小于指定直径，由此提高乙烯选择性。指定直径可以是例如1.25英寸的直径(例如公称直径、外径或内径)，其中反应混合物在该管中的线速度在150cm/s至500cm/s的范围，并且其中该反应混合物通过管中odh催化剂的气体时空速在1,500小时-1(hr-1)至10,000hr-1的范围。
245、又一实施方案是odh反应器系统，其包括odh反应器(多管式固定床反应器)，所述odh反应器具有由壳侧上的流动屏障隔开的第一冷却段和第二冷却段。odh反应器包括具有odh催化剂的管侧，以接收包含乙烷、氧气和水蒸气的进料，以便在反应混合物中将乙烷脱氢成乙烯，并排出包含乙烯、乙酸、水、二氧化碳、一氧化碳和未反应的乙烷的流出物。进料中的水蒸气可以充当稀释剂以便将进料置于可燃性极限之外。odh反应器可以配置成在管侧上在反应混合物中产生乙酸。将乙烷脱氢成乙烯可以是乙烷与氧气在管侧上的第一总反应。配置的odh反应器可以提供乙烷与氧气在管侧上在反应混合物中的反应，所述反应包括产生乙酸的第二总反应、产生一氧化碳的第三总反应和产生二氧化碳的第四总反应。
246、相对于反应混合物的流动，第二冷却段可以在操作上位于第一冷却段的下游。壳侧配置为将第一冷却剂(例如熔盐)接收到第一冷却段中以便将第一冷却段中的管侧上的odh催化剂的温度保持在第一温度(例如在300℃至450℃的范围)，并将第二冷却剂(例如熔盐)接收到第二冷却段中以便将第二冷却段中的管侧上的odh催化剂的温度保持在第二温度(例如在350℃至500℃的范围)，其中第一温度低于第二温度。同样，第二冷却段可以在反应混合物的流动方向上在操作上位于第一冷却段的下游。odh反应器系统包括具有泵的第一冷却剂供应系统，以便将第一冷却剂提供给第一冷却段，并将通过第一冷却段的第一冷却剂的温度升高保持在低于第一阈值(例如在2℃至8℃的范围)。odh反应器系统包括具有泵的第二冷却剂供应系统，以便将第二冷却剂提供给第二冷却段，并将通过第二冷却段的第二冷却剂的温度升高保持在低于第二阈值(例如在2℃至8℃的范围)。odh反应器系统包括第一热交换器以便用第一冷却剂加热第一水(例如bfw)，用于第一水的水蒸气产生。水蒸气产生可以涉及配置为将第一水蒸发成水蒸气的第一热交换器。odh反应器系统可以包括水蒸气鼓以接收来自第一热交换器的水蒸气并排出水蒸气。替代地，加热第一水的第一热交换器可以是配置成加热第一水来预热第一水以便在水蒸气鼓中蒸发第一水的第一热交换器。
247、odh反应器系统可以包括第二热交换器以便用从第二冷却段中排出的第二冷却剂加热第二水(例如bfw)，用于第二水的水蒸气产生。odh反应器系统可以包括第三热交换器以便用流出物加热第三水(例如bfw)，用于第三水的水蒸气产生。最后，odh反应器可具有相对于反应混合物的流动在操作上位于第二冷却段下游的第三冷却段，以便将第三冷却剂接收到壳侧中。第三冷却段可以通过壳侧上的第二流动屏障与第二冷却段隔开。
248、又一实施方案是操作odh反应器系统的方法。odh反应器系统包括第一odh反应器和第二odh反应器，其各自是具有壳侧和管侧的多管式固定床反应器。第一odh反应器和第二odh反应器各自具有第一冷却段和第二冷却段。第一odh反应器和第二odh反应器可各自在壳侧上具有将第一冷却段和第二冷却段隔开的流动屏障。第二odh反应器在操作上串联设置在第一odh反应器的下游。该方法包括向第一odh反应器提供包含乙烷、氧气和稀释剂(例如水蒸气)的进料，并在第一odh反应器和第二odh反应器中的每一个的管侧上流动的反应混合物中经由odh催化剂将乙烷脱氢成乙烯。该方法包括使冷却剂(例如熔盐)流经第一odh反应器和第二odh反应器中的每一个的第一冷却段和第二冷却段中的壳侧，由此冷却管侧上的反应混合物和odh催化剂。该方法包括将通过第一odh反应器和第二odh反应器中的每一个的第一冷却段和第二冷却段中的每一个的冷却剂的温度升高保持为低于阈值(例如2℃至8℃)。反应混合物的冷却可包括：将第一odh反应器的第一冷却段中的管侧上的反应混合物保持在低于第一odh反应器的第二冷却段中的管侧上的反应混合物的温度的温度；以及将第二odh反应器的第一冷却段中的管侧上的反应混合物保持在低于第二odh反应器的第二冷却段中的管侧上的反应混合物的温度的温度。在实施方式中，第一odh反应器和第二odh反应器中的每一个的第一冷却段中的反应混合物的温度在300℃至450℃的范围，并且第一odh反应器和第二odh反应器中的每一个的第二冷却段中的反应混合物的温度在350℃至500℃的范围。
249、该方法包括将来自第一odh反应器的第一流出物排放到第二odh反应器，该第一流出物包含乙烯、乙酸、水、二氧化碳、一氧化碳和未反应的乙烷。该方法包括将氧气注入第一流出物中。该方法可以包括在将氧气注入第一流出物的上游冷却第一流出物，或在第一odh反应器中的第三冷却段中冷却作为第一流出物从第一odh反应器中排出的反应混合物，或其组合。该方法可以包括将液态水注入第一流出物中，由此经由来自第一流出物的热量蒸发液态水以冷却第一流出物。该方法可以包括用锅炉给水作为冷却介质通过热交换器来冷却第一流出物，由此将锅炉给水蒸发成水蒸气或加热锅炉给水以便在水蒸气鼓中将该锅炉给水蒸发成水蒸气。
250、该方法可以包括用从第一odh反应器的第一冷却段、第一odh反应器的第二冷却段、第二odh反应器的第一冷却段、或第二odh反应器的第二冷却段中的至少一个排出的冷却剂加热水，其中加热水将水蒸发成水蒸气或预热水以便在水蒸气鼓中将水蒸发成水蒸气。对于第一odh反应器和第二odh反应器，第二冷却段可以定义为在反应混合物的流动方向上在操作上位于第一冷却段的下游，并且通过壳侧上的流动屏障与第一冷却段隔开。该方法可以包括使冷却剂流经第一odh反应器的第三冷却段中的壳侧，由此冷却第三冷却段中管侧上的反应混合物，其中第三冷却段在反应混合物的流动方向上在操作上位于第一odh反应器的第二冷却段的下游，并且通过壳侧上的第二流动屏障与第二冷却段隔开。在实施方式中，第一odh反应器的第三冷却段中的管侧流不包含催化剂。该方法可以包括从第二odh反应器中排出第二流出物，该第二流出物包含乙烯、乙酸、水、二氧化碳和一氧化碳。该方法可以包括经由来自从第一odh反应器中排出的冷却剂、从第二odh反应器中排出的冷却剂、从第一odh反应器中排出的第一流出物、或从第二odh反应器中排出的第二流出物中的至少一种的热量产生水蒸气。最后，该方法可以包括用来自第一odh反应器或第二odh反应器或二者的冷却剂加热水蒸气，由此使水蒸气过热。
251、又一实施方案是操作odh反应器系统的方法，包括向具有管侧和壳侧的第一odh反应器提供包含乙烷、氧气和稀释剂的进料，以产生流经管侧的第一反应混合物。该进料可以具有稀释剂(例如水蒸气)以便将进料保持在可燃性极限之外。该方法包括经由管侧上的odh催化剂在流经管侧的第一反应混合物中将乙烷脱氢成乙烯，其中第一odh反应器具有第一冷却段和在操作上位于第一冷却段的下游的第二冷却段。在实施方式中，第一冷却段和第二冷却段由壳侧上的流动屏障隔开。该方法包括使第一冷却剂流经第一冷却段中的壳侧，由此将第一冷却段中的odh催化剂保持在第一温度。该方法包括使第二冷却剂流经第二冷却段中的壳侧，由此将第二冷却段中的odh催化剂保持在第二温度。该方法包括指定第一温度低于第二温度以有利于第一冷却段中的第一反应混合物中的乙烯选择性。该方法可以包括指定通过第一冷却段的第一冷却剂的温度升高低于第一阈值以有利于第一反应混合物中的乙烯选择性；并指定通过第二冷却段的第二冷却剂的温度升高低于第二阈值，以有利于第一反应混合物中的乙烯选择性。该方法可以包括保持通过第一冷却段的第一冷却剂的温度升高低于第一阈值，其中第一温度小于第二温度；以及保持通过第二冷却段的第二冷却剂的温度升高低于第二阈值。该方法可以包括作为来自第一odh反应器的第一流出物将第一反应混合物从管侧排出到第二odh反应器，以产生流经第二odh反应器的第二反应混合物。
252、该方法可以包括通过将液态水注入第一流出物中或通过用锅炉给水作为冷却介质的热交换器来冷却第一流出物。该方法可包括将氧气注入第一流出物中，其中从第一odh反应器排出的第一流出物包含乙烯、乙酸、水、二氧化碳、一氧化碳和未反应的乙烷。该方法可以包括使第三冷却剂在第一odh反应器的第三冷却段中流经壳侧，由此在第三冷却段中冷却管侧上的第一反应混合物，其中第三冷却段在操作上位于所述第二冷却段的下游，并且通过壳侧上的第二流动屏障与第二冷却段隔开。该方法可以包括将氧气注入第一流出物中。在实施方式中，(第一odh反应器的)第三冷却段中的管侧不包含催化剂。该方法可以包括用从第一冷却段中排出的第一冷却剂、从第二冷却段中排出的第二冷却剂、或第一流出物中的至少一种加热水，由此促进从所述水产生水蒸气。在实施方式中，促进从水生成水蒸气的水(例如锅炉给水)的加热涉及加热水将水蒸发成水蒸气或预热水以便在水蒸气鼓中将水蒸发成水蒸气。该方法可以包括用来自第一冷却段的壳侧的第一冷却剂或用来自第二冷却段的壳侧的第二冷却剂或二者加热水蒸气，由此使水蒸气过热。
253、该方法可以包括经由第二odh反应器的管侧上的odh催化剂，在流经第二odh反应器的管侧的第二反应混合物中将乙烷脱氢成乙烯，其中第二odh反应器具有第三冷却段和第四冷却段。第二odh反应器可以是具有管侧和壳侧的多管式固定床反应器，并且第二反应混合物流经第二odh反应器的管侧。该方法可以包括作为第二流出物将第二反应混合物从第二odh反应器中排出。该方法可以包括使第三冷却剂流经第三冷却段中的第二odh反应器的壳侧，由此将第三冷却段中的odh催化剂保持在第三温度；以及使第四冷却剂流经第四冷却段中的壳侧，由此将第四冷却段中的odh催化剂保持在第四温度，其中第四温度大于第三温度。该方法可以包括保持通过第三冷却段的第三冷却剂的温度升高低于第三阈值；以及保持通过第二冷却段的第四冷却剂的温度升高低于第四阈值。该方法可以包括用从第一冷却段中排出的第一冷却剂、从第二冷却段中排出的第二冷却剂、从第三冷却段中排出的第三冷却剂、从第四冷却段中排出的第四冷却剂、第一流出物或第二流出物中的至少一种加热水，其中加热水将水蒸发成水蒸气或预热水以便在水蒸气鼓中将水蒸发成水蒸气。
254、又一实施方案是odh反应器系统，其包括第一odh反应器(多管式固定床反应器)，所述第一odh反应器具有由第一壳侧上的流动屏障隔开的第一冷却段和第二冷却段。第二冷却段在操作上位于第一冷却段的下游。第一odh反应器包括具有odh催化剂的第一管侧以接收包含乙烷、氧气和水蒸气的进料，以便在第一反应混合物中将乙烷脱氢成乙烯，并通过第一流出物排放导管将包含乙烯、乙酸、水、二氧化碳、一氧化碳和未反应的乙烷的第一流出物排放到第二odh反应器。进料中的水蒸气可以充当稀释剂以便将该进料置于可燃性极限之外。第一odh反应器包括第一壳侧以便将第一冷却剂接收到第一冷却段中，以便将第一冷却段中的odh催化剂的温度保持在第一温度，并将第二冷却剂接收到第二冷却段中，以便将第二冷却段中的odh催化剂的温度保持在第二温度，其中第一温度低于第二温度。odh反应器系统包括第二odh反应器(多管固定床反应器)，其具有由第二壳侧上的流动屏障隔开的第三冷却段和第四冷却段。第四冷却段在操作上位于第三冷却段的下游。第二odh反应器包括具有odh催化剂的第二管侧以接收第一流出物，以便在第二反应混合物中将乙烷脱氢成乙烯，并通过第二流出物排放导管排出第二流出物。第二odh反应器包括第二壳侧以便将第三冷却剂接收到第三冷却段中，以便将第三冷却段中的odh催化剂的温度保持在第三温度，并将第四冷却剂接收到第四冷却段中，以便将第四冷却段中的odh催化剂的温度保持在第四温度，其中第三温度低于第四温度。在实施方式中，第一温度和第三温度各自在300℃至450℃的范围，并且第二温度和第四温度各自在350℃至500℃的范围。
255、odh反应器系统可以包括具有泵的第一冷却剂供应系统以便将第一冷却剂提供给第一冷却段，并保持通过第一冷却段的第一冷却剂的温度升高低于第一阈值；包含泵的第二冷却剂供应系统以便将第二冷却剂提供给第二冷却段，并保持通过第二冷却段的第二冷却剂的温度升高低于第二阈值；包含泵的第三冷却剂供应系统以便将第三冷却剂提供至第一冷却段，并保持通过第三冷却段的第三冷却剂的温度升高低于第三阈值；以及包含泵的第四冷却剂供应系统以便将第四冷却剂提供给第四冷却段，并保持通过第四冷却段的第四冷却剂的温度升高低于第二阈值。在实施方式中，第一阈值和第二阈值在2℃至8℃的范围。在实施方式中，第一冷却剂和第二冷却剂各自是或包括熔盐。
256、odh反应器系统可以包括氧气供应导管以便将氧气注入到流经第一流出物排放导管的第一流出物中。odh反应器系统可以包括水注入导管以便将液态水注入到流经第一流出物排放导管的第一流出物中以冷却第一流出物。odh反应器系统可以包括沿着第一流出物排放导管设置的热交换器以便用水冷却第一流出物，由此加热水以由水产生水蒸气。第一odh反应器可具有在操作上位于第二冷却段的下游的第五冷却段以冷却流经第五冷却段中的第一管侧的第一反应混合物，其中第五冷却段和第二冷却段由第一壳侧上的第二流动屏障隔开。在实施方式中，第五冷却段中的第一管侧不具有odh催化剂或其它催化剂。
257、odh反应器系统可以包括热交换器以便用从第一冷却段中排出的第一冷却剂加热水，以便从水产生水蒸气。odh反应器系统可以具有过热器热交换器，以便用来自第一壳侧的第一冷却剂或用来自第一壳侧的第二冷却剂或二者加热水蒸气，以使水蒸气过热。odh反应器系统可以包括用从第二冷却段中排出的第二冷却剂加热水的热交换器，以便从水产生水蒸气。odh反应器系统可以具有热交换器以便用从第三冷却段中排出的第三冷却剂加热水，以便从水产生水蒸气。odh反应器系统可以具有热交换器以便用从第四冷却段排出的第四冷却剂加热水，以便从水产生水蒸气。odh反应器系统可以具有沿着第二流出物排放导管设置的热交换器以便用第二流出物加热水，以便从水产生水蒸气。第一odh反应器可以配置为由流经第一管侧的第一反应混合物中的乙烷产生乙酸。第二odh反应器配置为由流经第二管侧的第二反应混合物中的乙烷产生乙酸。
258、实施例
259、实例(对于配置1-13)涵盖在odh反应器中在300-450℃的温度下用低温odh催化剂(先前讨论的movnbteox)进行的反应，以便以高选择性主要生产乙烯。为了保持在乙烷-氧气混合物的可燃性包络线之外，使用稀释剂。蒸发的水可以用作稀释剂以实现停留在可燃性包络线之外。基于反应器的混合进料的压力和温度，目标氧气浓度可以不同。本公开包括用于比较的具有不同级和不同反应器冷却方案的反应器设计和设置配置。在所述配置中，hp/vhp水蒸气经由冷却从不同反应器段排出的热的冷却剂(热熔盐)而产生。下面呈现的比较数字(值)是为了示例的目的，以显示一种配置相对于另一种配置的相对优点或缺点。作为反应器系统和反应器设计的几种配置的配置1-13总结如下，并考虑到列表数据(参见表2-4)。在比较中选择配置2作为基本情况。
260、经由siemens process systems engineering(pse)的平台软件(gproms processbuilder版本1.3.1)考虑反应器设计。用aspenv10进行过程模拟。sr-polar状态方程用于模拟。aspen软件可获自总部位于bedford,massachusetts,usa的aspen technology,inc.。
261、配置1(图3的实施方式)是1级反应器，其具有1个催化剂冷却段、1英寸管和冷却剂(盐)中<5℃的温升。在反应器后包括tle用于hp/vhp水蒸气产生或bfw预热。这可以表征为构建反应器的最简单配置；但是，由于仅具有一个冷却段，它需要尽可能高的稀释度。它是每单位乙烯生产相对较大的反应器。该反应器需要比配置2(基线)多大约65％的管，其中管长度多大约35％，这意味着多大约125％的催化剂。这转化为与配置2相比更长的停留时间或更小的ghsv。乙烯和aa的选择性低于配置2，而co/co2选择性高得多。这意味着更多熔盐来冷却反应器和更多水蒸气产生。由于与配置2相比较高的稀释要求和较差的性能，该odh设备(整个设备)的co2强度(质量比)(例如吨co2排放/吨乙烯生产)比配置2高大约50％。
262、配置2(图4的实施方式)是1级反应器，其具有2个催化剂冷却段、1英寸管和熔盐中<5℃的温升，以及用于hp/vhp水蒸气生成或bfw预热的反应器后的tle。同样，在配置1-13的比较中，配置2任意地为基本情况。如上所述，配置2通常具有比配置1好得多的性能。
263、配置3(图4的实施方式)是1级反应器，其具有2个催化剂冷却段、1英寸管和跨越两个冷却段中的每一个的冷却剂(熔盐)中大约15℃的温升，以及用于hp/vhp水蒸气生成或bfw预热的反应器后tle。由此，配置3的基础与配置2相同，除了盐的温度升高为15℃而不是<5℃。配置3的结果表明，提高的反应器的冷却剂(这里是熔盐)的温升通常应当受到限制。温升越大，意味着熔盐循环越少，导致降低的传热系数(htc)。与配置2相比，这将导致低大约9％的乙烯和aa选择性和多9％的co/co2选择性。为了实现相同的乙烯生产量，管的数量将超过两倍，并且管的长度长大约140％，这意味着比配置2多大约420％的催化剂。这可以转化为与配置2相比更长的停留时间或更小的ghsv。由于高稀释要求和与配置2相比较差的性能，整个设备的co2强度比配置2高大约40％。
264、配置4(图4的实施方式)具有1级反应器，其具有2个催化剂冷却段、1.25英寸管和熔盐中<5℃的温升，以及用于hp/vhp水蒸气生成或bfw预热的反应器后的tle。基础与配置2相同，除了使用1.25英寸的管代替1英寸的管。这表明，尽管较大的管可用于反应器设计，但热移除和性能不如配置2中较小的管有效。较大的管在管内部具有较低的htc和较差的热移除。与配置2相比，这将导致略低的乙烯和aa选择性，以及略高的co/co2选择性。为了实现相同的乙烯生产量，与配置2相比，管的数量应当少20％(更容易构建)，且管的长度长大约35％，催化剂多大约65％。与配置2相比，这可以转化为更长的停留时间或更小的ghsv。由于与配置2相比略高的稀释要求和略差的性能，该odh设备的co2强度比配置2高大约5％，这是非常可比的。但是，较少的催化剂量使得配置2更有吸引力。
265、配置5(图4的实施方式)具有1级反应器，其具有2个催化剂冷却段、1.5英寸管和熔盐中<5℃的温升和用于hp/vhp水蒸气生成或bfw预热的反应器后的tle。这表明，尽管较大的管可用于反应器设计，但热移除和性能不如较小的管(配置2和4)有效。较大的管在管内部具有较低的htc和较差的热移除。与配置2相比，这将导致低大约5％的乙烯和aa选择性和多5％的co/co2选择性。为了实现相同的乙烯生产量，管的数量应当少20％(更容易构建)，并且管的长度几乎是两倍，这意味着比配置2多大约265％的催化剂。与配置2相比，这可以转化为更长的停留时间或更小的ghsv。由于高稀释要求和与配置2相比较差的性能，odh设备的co2强度比配置2高大约25％。
266、配置6(图5的实施方式)是1级反应器，其具有用于bfw加热或v/hp水蒸气生成的2个催化剂冷却段和1个非催化剂冷却段、1英寸管和熔盐中<5℃的温升。这表明，代替反应器后的tle，添加到反应器末端部分的是具有熔盐循环的另一冷却段，并且热熔盐用于预热锅炉给水(bfw)或产生hp/vhp水蒸气。对于这种第三非催化剂冷却段而言，这增加了反应器的长度，并且与配置2相比通常不影响反应器设计或性能的其它方面。
267、配置7(图6的实施方式)是1级反应器，其具有3个催化剂冷却段、1英寸管、熔盐中<5℃的温升以及用于hp/vhp水蒸气生成或bfw预热的反应器后的tle。这表明，增加额外的冷却段通常将改善反应器性能，因为该反应通常可以以更多的受温度控制的方式进行。与配置2相比，这将以较小的aa/co/co2选择性为代价导致略高的乙烯选择性。为了实现相同的乙烯生产量，管的数量应当少10％且短10％，这意味着比配置2少大约20％的催化剂。与配置2相比，这可以转化为更短的停留时间或更大的ghsv。由于与配置2相比较少的稀释要求和更好的性能，该odh设备的co2强度略低于配置2。配置7示出了催化剂冷却段的数量可以扩展至“n”个；但是，这将增加反应器设计和制造的复杂性。
268、配置8(图7的实施方式)是2级反应器系统，其在每个级中具有2个催化剂冷却段、1英寸管、熔盐中<5℃的温升、级间水骤冷、级间氧气添加、以及用于hp/vhp水蒸气生成或bfw预热的第二反应器后的tle。同样，这种配置是二级反应器系统。所有乙烷、一部分氧气和水稀释剂进入具有2个催化剂冷却段的第一反应器。第一反应器转化进入(进料至)第一反应器的几乎所有氧气。将来自第一反应器的流出物用液态水骤冷以降低气体(流出物)的温度。随后加入氧气。当添加氧气时，添加骤冷水将防止气体组分(乙烯、乙烷、aa、co)的突发性自燃。2级反应器的一个主要想法是在两级之间分摊氧气。这将减少第一级中的氧气，并因此减少第一级和整个反应器系统的稀释水需求。因为在第二级中，已经添加到第一级的水加上产生的水仍然在混合物中，因此不需要额外的稀释。
269、这种具有级间水骤冷和级间添加的2级反应器系统将导致略低的乙烯选择性；但是，与配置2相比，它将使aa选择性提高超过2％并降低co/co2选择性。为了实现相同的乙烯生产量，第一级反应器比第二级反应器小得多。对于第一级，管的数量应当比配置2少65％且短60％。另一方面，对于第二级，管的数量应当比配置2的单个反应器多30％且短15％。第二级反应器相对较大，但与一个单级反应器(配置2)相当。与具有1级反应器的配置2相比，2级反应器的总催化剂多大约25％。第一级的停留时间非常短，而第二级具有与配置2中的反应器相当的停留时间。由于与配置2相比少得多的稀释要求和略好的性能，该odh设备的co2强度比配置2低40％。
270、配置9(图8的实施方式)是2级反应器系统，其在每一级中具有2个催化剂冷却段、1英寸管、熔盐中<5℃的温升、在第1级末端处的1个非催化剂冷却段、级间处的氧气、和用于hp/vhp水蒸气生成或bfw预热的第二反应器后的tle。类似于配置8，但不是用骤冷水骤冷来自第1级反应器的流出物，而是将作为非催化剂冷却段的额外冷却段添加到第一级反应器的末端。这意味着第一级具有两个采用熔盐循环的催化剂冷却段和一个采用熔盐循环的非催化剂冷却段。该额外段将增加第1反应器的设计和制造的复杂性，但可以显著改善从第一级反应器流出物的热回收。在配置8中，骤冷水蒸发，且由此不进行热回收。相反，来自配置9中的这种第三冷却段的热熔盐预热bfw或产生hp/vhp水蒸气。
271、配置9具有比配置8略低的乙烯选择性；但是，与配置8相比，它将略微增加aa选择性并降低co/co2选择性。为了实现相同的乙烯生产量，第一级反应器比第二级反应器小得多。对于第一级，管的数量应比配置2中唯一的反应器少60％且短40％。但是，其大于配置8的第一级反应器。另一方面，对于第二级，管的数量应比配置2中唯一的反应器多20％且短15％。第二级反应器与单级反应器(配置2)相对可比。但是，配置9的第二级小于配置8的第二级反应器。与配置2中唯一的反应器(1级反应器)相比，第二反应器(2级反应器)的总催化剂多大约15％。第一级的停留时间非常短，而第二级具有与配置2相当的停留时间。由于低得多的稀释要求和来自第一级反应器的流出物的显著热回收，以及与配置2相比略好的性能，整个设备的co2强度比配置2低55％，并且比配置8低近10％。
272、配置10(图9的实施方式)是2级反应器系统，其在每个级中具有2个催化剂冷却段、1英寸管、熔盐中<5℃的温升、级间处的hex骤冷、级间处的氧气添加、和用于hp/vhp水蒸气生成或bfw预热的第二反应器后的tle。类似于配置10，但代替第一级反应器中的第三冷却段，在两个级之间采用hex。在整个反应器系统之后，该hex类似于tle，并且可用于bfw预热或hp/vhp水蒸气生成。配置10和配置9的性能之间通常没有差异。
273、配置11(图10的实施方式)是3级反应器系统，其在每个级中具有2个催化剂冷却段、1英寸管、熔盐中<5℃的温升、级间处的水骤冷、级间处的氧气添加、和用于hp/vhp水蒸气生成或bfw预热的第三反应器后的tle。这类似于配置8，但具有第三反应器。所有乙烷、一部分的氧气和水稀释剂进入第一反应器(具有2个催化剂冷却段)，其转化几乎所有的氧气。将来自第一反应器的流出物用水液体骤冷以降低气体(流出物)的温度。随后在第一反应器与第二反应器之间的级间处加入氧气。当添加氧气时，添加骤冷水将防止气体组分(乙烯、乙烷、aa、co)的突发性自燃。该流出物以与第一级类似的方式通过第二级。来自第二级的流出物再次使用骤冷水骤冷，随后加入氧气，并且其进入第三级。第三反应器(3级反应器)的主要想法是在三个级之间分摊氧气。这将减少第一级中的氧气，并因此减少第一级和整个反应器系统的稀释水需求。因为在第二和第三级中，已经添加到第一级的水仍然在混合物中，所以不需要额外的稀释。
274、这种具有水骤冷和氧气级间的3级反应器系统将导致较低的乙烯选择性；但是，与配置2相比，它将aa选择性提高大约4％并降低co/co2选择性。它显示出从2级(配置8)到3级的相同趋势。改善了aa选择性，且乙烯、co/co2选择性下降。为了实现相同的乙烯生产量，第一级反应器比第二和第三级反应器小得多。第二级也比第三级小得多。对于第一级，管的数量应比配置2少80％且短70％。对于第二级，管的数量应比配置2少40％且短55％。另一方面，对于第三级，管的数量应比配置2多60％但短大约30％。与配置2相比，第三反应器(3级反应器)的总催化剂多大约40％，并且甚至超过配置8。第一和第二级的停留时间非常短，而第三级具有与配置2和配置8的第二级相当的停留时间。由于与配置2相比少得多的稀释要求和略好的性能，整个设备的co2强度比配置2低50％，这比配置8好(低)10％。这表明增加级将改善odh设备的整体性能。但是，从1级移动到2级使co2强度降低40％，并且从2级到3级的增量仅为10％，这可能使2级更具吸引力。增加另一级将增加设备的资本和操作的成本以及反应器设计和制造的复杂性。
275、配置12(图11的实施方式)是3级反应器系统，其在每个级中具有2个催化剂冷却段、1英寸管、熔盐中<5℃的温升、在第一和第二级末端处的1个非催化剂冷却段、级间处的氧气注入、和用于hp/vhp水蒸气生成或bfw预热的第三反应器后的tle。类似于配置11，但不是用骤冷水骤冷来自第1和第2级反应器的流出物，而是将额外的非催化剂冷却段添加到第1和第2级反应器。这意味着第一级和第二级具有两个采用熔盐循环的催化剂冷却段和一个采用熔盐循环的非催化剂冷却段。该额外段将增加第一和第二反应器的设计和制造的复杂性，但将显著改善从第一和第二级反应器流出物的热回收。在配置11中，蒸发骤冷水，并且不进行热回收。相比之下，对于配置12，来自第三冷却段的热熔盐用于预热bfw或v/hp水蒸气生成。
276、此外，配置12具有比配置2、9和11略低的乙烯选择性；但是，与配置2、9和11相比，它将略微提高aa选择性并降低co/co2选择性。为了实现相同的乙烯生产量，第一级反应器比第二和第三级反应器小得多。此外，第2级比第3级小得多。对于第一级，管的数量应比配置2少75％且短55％。对于第二级，管的数量应比配置2少25％且短45％。另一方面，对于第三级，管的数量应比配置2中多40％但短大约35％。与配置2相比，3级反应器(第三反应器)的总催化剂多大约15％，但类似于配置9的2级反应器(第二反应器)。第1和第2级的停留时间非常短，而第三级具有与配置2相当的停留时间。由于低得多的稀释要求和来自第1和第2级反应器的流出物的更高的热回收，以及与配置2和9相比略微更好的性能，该odh设备的co2强度比配置2低70％，比配置9低几乎15％，并且比配置11低20％。由此，增加额外的级将改善odh设备在co2强度方面的整体性能。
277、配置13(图12的实施方式)是3级反应器系统，其具有在每个级中的2个催化剂冷却段、1英寸管、熔盐中<5℃的温升、级间处的hex骤冷、级间处的氧气添加、和用于hp/vhp水蒸气生成或bfw预热的第三反应器后的tle。类似于配置12，但代替第1和第2级反应器中的第三冷却段，在级之间采用hex(参见图12)。这些hexs类似于整个反应器系统之后的tle，并且可用于bfw预热或hp/vhp水蒸气生成。配置13和配置12的性能之间通常没有差异。
278、表2是配置1-7的数据，其是具有单个odh反应器的单反应器系统。δt冷却剂是通过每个冷却段的冷却剂(熔盐)的温度升高(温升)。对于作为基础情况的配置2，管的数量(#)、管长度、活性催化剂(odh催化剂)、时空产率(sty)和总流速被指定100％，并且其余配置以相对于配置2的100％的百分比表示。总质量流速是odh反应器的进料(乙烷、氧气和稀释水蒸气)的总质量流速(质量/时间)。配置6不采用tle，因为配置6中的第三冷却段是非催化剂冷却段。在反应混合物作为流出物排出之前，该非催化剂冷却段用冷却剂(熔盐)冷却该反应混合物，并且其中该冷却可以由此标记为盐骤冷。乙烷转化率的符号δ是指列出的值是与配置2的乙烷转化率的绝对百分比差异。同样，乙烷转化率下的三行选择性的符号δ表示列出的值是与配置2的给定转化率的绝对百分比差异。o2/乙烷质量比和水/乙烷质量比用于odh反应器的进料，并且其中水是稀释水蒸气。乙烷进料的量(质量/时间)在所有配置1-7中是相同的。最后，虽然各种应用中的管直径可以是外径(od)、内径(id)或公称直径，但表2中直径的指定数值是用于模拟的od。在用于模拟的这些实施例中，1英寸管是od为1英寸，管壁厚度为0.083英寸，且id为0.834英寸；1.25英寸管是od为1.25英寸，管壁厚度为0.120英寸，且id为1.01英寸；并且1.5英寸管是od为1.5英寸，管壁厚度为0.134英寸，且id＝1.232英寸。
279、表2.配置1-7的数据
280、
281、
282、1.所有配置与配置2相比。
283、2.δvs配置2(例如配置1的乙烷转化率δ＝配置1的乙烷转化率减去配置2的乙烷转化率)。
284、3.第3段代替tle和非催化剂熔盐冷却段。
285、4.第3段是第3催化剂熔盐冷却段。
286、表3是配置8-13的数据。如讨论的那样，配置8-13是具有超过一个odh反应器(级)的多反应器系统。所有配置8-13具有相同量(质量/时间)的进料至odh反应器系统(特别是进料至第一odh反应器)的乙烷。所有配置8-13在odh反应器中具有1”管(其中1”是用于模拟的管的外径(od))、最终odh反应器后的tle、以及通过每个冷却段的冷却剂熔盐的<5℃的温度升高。给出了每个级的冷却段的数量(#)。例如，对于配置9列出的3/2意味着第一反应器(第一级)中的三个冷却段和第二反应器(第二级)中的两个冷却段。对于作为基础情况的配置2中的唯一odh反应器，管的数量(#)、管长度、活性催化剂(odh催化剂)、时空产率(sty)、总流量被指定为100％，以及对于配置8-13odh反应器的相应值为相对于配置2的100％的百分比。总质量流速是到第一odh反应器的进料(乙烷、氧气和稀释水蒸气)、级间注入的氧气和在级间处注入的任何水(对于水骤冷配置8和11)的总流量(质量/时间)。与表2一样，(多反应器系统的)乙烷转化率的δ符号是指列出的值是与配置2的单反应器系统的乙烷转化率的绝对百分比差异。同样地，选择性的δ符号表示列出的值是与配置2的给定转化率的绝对百分比差异。o2/乙烷质量比是总氧气(进料到第一odh反应器加上级间注入的)与进料到第一odh反应器的乙烷的质量比。水/乙烷质量比是第一odh反应器的进料(以及在配置8和11中用于水骤冷目的的任何级间注入的液态水)中的水(稀释水蒸气)对进料到第一odh反应器的乙烷的质量比。
287、表3.配置8-13的数据
288、
289、
290、1.所有配置与配置2相比。
291、2.每一级的管的#和管长度(将超过1级反应器与具有一级反应器的配置2进行比较)。
292、3.δvs配置2(例如配置8的δc2转化率＝配置8的总体c2转化率减去配置2的c2转化率)。
293、表4给出了配置1-13的结果。第一行是配置号。配置1-7是具有一个odh反应器的odh反应器系统(单反应器系统)。配置8-13是具有超过一个odh反应器的odh反应器系统(多反应器系统)。特别地，配置8-10具有串联的两个odh反应器(两级反应器系统)，并且配置11-13具有串联的三个odh反应器(三级反应器系统)。
294、表4中的第二行是odh设备的主要负荷(热)需求，其是(1)用于反应器进料的稀释水蒸气生成的热需求和(2)乙酸单元中的溶剂回收的组合。由于存在更多的水，在aa单元中的溶剂回收可能消耗更多的能量。稀释水蒸气越多，在反应器系统之后冷凝水/aa的冷却需求越大。更多的稀释水蒸气也为aa单元提供更多的aa中的水。因此，更多的溶剂用于从水中分离aa，且由此用于溶剂回收塔的再沸器的热量更多，并且溶剂回收塔的冷凝器的冷却需求更多。
295、第三行是odh设备中的主要冷却需求，其是(1)反应器流出物中冷凝(包括冷凝水)的冷却需求和(2)乙酸单元中溶剂回收的冷却需求的组合。表2中的第四行是反应器hp/vhp水蒸气产生。第五行是odh设备的lp/mp水蒸气需求对反应器系统处产生的hp/vhp水蒸气的质量比(例如kg/kg)。第六行是odh设备的co2强度(排放和非排放)，其是产生的co2排放/乙烯产量。
296、在表4中，对于作为基础情况的配置2，负荷需求、冷却需求、水蒸气生成和co2强度被指定为100％，并且其余配置具有相对于配置2的100％的百分比。与一级反应器系统相比，二级反应器系统的负荷需求和冷却需求(和由此的co2强度)显著降低，因为较少的氧气(和由此较少的稀释水蒸气)进料到二级反应器系统中的第一反应器。
297、表4.配置1-13的结果
298、
299、1.主要负荷需求区域(稀释水蒸气生成和乙酸溶剂回收段)的总负荷需求(lp/mp水蒸气)vs.配置2。
300、2.主要冷却需求区域(反应器流出物冷却和乙酸溶剂回收段)的总冷却需求(空气冷却器或冷却水)vs.配置2。
301、3.反应器系统的hp/vhp水蒸气生成vs.配置2。
302、4.“odh设备的lp/mp水蒸气需求”对“反应器系统生成的hp/vhp水蒸气”。
303、5.odh设备的co2强度(每吨乙烯产量产生[排放和非排放]的co2吨数)vs.配置2。
304、通常，对于这些配置，可以采用用于反应器的每个级的流出物的水骤冷、hex骤冷或非催化剂盐骤冷的任何组合。此外，也可以在级间处添加乙烷或水蒸气。此外，盐流相对于管内部的工艺流可以是并流或逆流(例如参见图4和4a)。在具有超过一个级的配置中，每个级可以是并流或逆流的。这意味着，例如，如果第一级是并流的，则第二级可以是并流或逆流的，或者如果第一级是逆流的，则第二级可以是并流或逆流的。
305、以下可以是本技术的实施方案的益处。在唯一或最终的反应器之后的tle可以帮助回收更多热量。在每个级末端处作为非催化剂段的额外冷却段也可以帮助回收热量用于hp/vhp水蒸气生成。
306、增加更多的催化剂冷却段将改善反应器的性能以产生更多的乙烯和aa以及更少的不期望的co/co2。它可以有助于控制反应温度。在反应器的第一冷却段中，可以消耗大部分氧气，并且在该反应器的下一段中，可以消耗剩余的氧气，同时保持对所需产物的良好选择性。
307、将盐中的温升限制为大约5℃可以在产生更多所需产物方面改善反应器的整体性能。对于每个冷却段中的盐，允许更高温升通常意味着更少的熔盐循环，这将降低熔盐侧的总htc并导致从管内部的反应中更差的热移除。
308、管越小，就所需产物而言提供的反应器性能越好。它将改善管内部(在管侧上)的htc，并由此改善(提高)从管内部的热移除。
309、向odh反应器系统增加额外的级(额外的反应器)以产生2级系统或3级系统(或n＝3+的n级系统)将有助于在级之间分摊氧气并降低反应器系统(对于第一级)的稀释要求，这将改善整个设备的效率。较少的稀释水蒸气意味着odh设备的能量消耗较少。稀释水蒸气的生成需要能量。在下游，反应器系统流出物中的蒸汽水(与aa一起)冷凝至aa单元。这意味着从反应器流出物冷凝水和aa单元消耗的能量。
310、水骤冷可用作在添加氧气之前在级之间冷却反应器流出物的有效技术。由于使用熔盐或hex骤冷的热回收，在每个级末端处的hex骤冷或额外的非催化剂盐骤冷段可能比水骤冷更有效。与水骤冷相比，这种附加的热回收将改善整个设备在能量和co2强度方面的性能。
311、已经描述了许多实施方式。但是，应当理解的是，在不脱离本公开的精神和范围的情况下，可以进行各种修改。
技术实现思路
1.一种操作氧化脱氢(odh)反应器系统的方法，所述方法包括：
2.根据权利要求1所述的方法，包括在将氧气注入第一流出物的上游冷却所述第一流出物，或在第一odh反应器中的第三冷却段中冷却作为第一流出物从第一odh反应器中排出的反应混合物，或其组合，其中所述阈值在2℃至8℃的范围，其中所述冷却剂包含熔盐，其中所述稀释剂包含水蒸气，并且其中第一odh反应器和第二odh反应器各自包含在壳侧上的流动屏障，所述流动屏障将所述第一冷却段和所述第二冷却段隔开。
3.根据权利要求1所述的方法，其中冷却所述反应混合物包括：
4.根据权利要求3所述的方法，其中所述第一odh反应器和所述第二odh反应器中的每一个的第一冷却段中的反应混合物的温度在300℃至450℃的范围，并且其中第一odh反应器和第二odh反应器中的每一个的第二冷却段中的反应混合物的温度在350℃至500℃的范围。
5.根据权利要求1所述的方法，包括用从第一odh反应器的第一冷却段、第一odh反应器的第二冷却段、第二odh反应器的第一冷却段、或第二odh反应器的第二冷却段中的至少一个排出的冷却剂加热水，其中加热水将水蒸发成水蒸气或预热水用于在水蒸气鼓中将水蒸发成水蒸气。
6.根据权利要求1所述的方法，包括将液态水注入第一流出物中，由此经由来自第一流出物的热量蒸发液态水以冷却第一流出物。
7.根据权利要求1所述的方法，包括通过用锅炉给水作为冷却介质的热交换器来冷却第一流出物，由此将锅炉给水蒸发成水蒸气或加热锅炉给水用于在水蒸气鼓中将锅炉给水蒸发成水蒸气。
8.根据权利要求1所述的方法，其中对于第一odh反应器和第二odh反应器，第二冷却段在反应混合物的流动方向上在操作上位于第一冷却段的下游，并且通过壳侧上的流动屏障与第一冷却段隔开。
9.根据权利要求8所述的方法，包括使冷却剂流经第一odh反应器的第三冷却段中的壳侧，由此在第三冷却段中冷却管侧上的反应混合物，其中第三冷却段在反应混合物的流动方向上在操作上位于第一odh反应器的第二冷却段的下游，并且通过壳侧上的第二流动屏障与第二冷却段隔开。
10.根据权利要求9所述的方法，其中所述第一odh反应器的第三冷却段中的管侧不包含催化剂。
11.根据权利要求1所述的方法，包括：
12.根据权利要求11所述的方法，包括用来自第一odh反应器或第二odh反应器或二者的冷却剂加热水蒸气，由此使水蒸气过热。
13.一种操作氧化脱氢(odh)反应器系统的方法，所述方法包括：
14.根据权利要求13所述的方法，包括：
15.根据权利要求13所述的方法，包括：
16.根据权利要求13所述的方法，包括将第一反应混合物作为来自第一odh反应器的第一流出物从管侧排出到第二odh反应器，以产生流经第二odh反应器的第二反应混合物，其中第一冷却段和第二冷却段由壳侧上的流动屏障隔开。
17.根据权利要求16所述的方法，包括：
18.根据权利要求16所述的方法，包括使第三冷却剂在第一odh反应器的第三冷却段中流经壳侧，由此在第三冷却段中冷却管侧上的第一反应混合物，其中第三冷却段在操作上位于第二冷却段的下游，并通过壳侧上的第二流动屏障与第二冷却段隔开。
19.根据权利要求18所述的方法，包括将氧气注入第一流出物中，其中所述第三冷却段中的管侧不包含催化剂。
20.根据权利要求16所述的方法，包括用从第一冷却段中排出的第一冷却剂、从第二冷却段中排出的第二冷却剂、或第一流出物中的至少一种加热水，由此促进由所述水生成水蒸气。
21.根据权利要求20所述的方法，其中加热水以促进由所述水生成水蒸气包括加热水以便将水蒸发成水蒸气或预热水以便在水蒸气鼓中将水蒸发成水蒸气，并且其中水包含锅炉给水。
22.根据权利要求20所述的方法，包括用来自第一冷却段的壳侧的第一冷却剂或用来自第二冷却段的壳侧的第二冷却剂或二者加热水蒸气，由此使水蒸气过热。
23.根据权利要求16所述的方法，包括：
24.根据权利要求23所述的方法，包括：
25.根据权利要求24所述的方法，包括：
26.根据权利要求24所述的方法，包括用从第一冷却段中排出的第一冷却剂、从第二冷却段中排出的第二冷却剂、从第三冷却段中排出的第三冷却剂、从第四冷却段中排出的第四冷却剂、第一流出物或第二流出物中的至少一种加热水，其中加热水使水蒸发成水蒸气或预热水以便在水蒸气鼓中将所述水蒸发成水蒸气。
27.一种氧化脱氢(odh)反应器系统，包含：
28.根据权利要求27所述的系统，其中第一温度和第三温度各自在300℃至450℃的范围，其中第二温度和第四温度各自在350℃至500℃的范围，并且其中进料中的水蒸气充当稀释剂以便将进料置于可燃性极限之外。
29.根据权利要求27所述的系统，包含：
30.根据权利要求29所述的系统，其中所述第一阈值和所述第二阈值在2℃至8℃的范围，并且其中所述第一冷却剂和所述第二冷却剂各自包含熔盐。
31.根据权利要求27所述的系统，包含氧气供应导管以便将氧气注入流经第一流出物排放导管的第一流出物中。
32.根据权利要求31所述的系统，包含水注入导管以便将液态水注入流经第一流出物排放导管的第一流出物中以冷却第一流出物。
33.根据权利要求31所述的系统，包含沿第一流出物排放导管设置的热交换器，以便用水冷却第一流出物，由此加热水用于由所述水生成水蒸气。
34.根据权利要求31所述的系统，其中第一odh反应器包含在操作上位于第二冷却段的下游的第五冷却段，以冷却在第五冷却段中流经第一管侧的第一反应混合物，其中第五冷却段和第二冷却段由第一壳侧上的第二流动屏障隔开。
35.根据权利要求34所述的系统，其中第五冷却段中的第一管侧不包含催化剂。
36.根据权利要求27所述的系统，包含热交换器以便用从第一冷却段中排出的第一冷却剂加热水，用于由所述水生成水蒸气。
37.根据权利要求36所述的系统，包含过热器热交换器以便用来自第一壳侧的第一冷却剂或用来自第一壳侧的第二冷却剂或二者加热水蒸气，以使水蒸气过热。
38.根据权利要求27所述的系统，包含热交换器以便用从第二冷却段中排出的第二冷却剂加热水，用于由所述水生成水蒸气，其中第一odh反应器配置成在流经第一管侧的第一反应混合物中由乙烷生成乙酸。
39.根据权利要求27所述的系统，包含热交换器以便用从第三冷却段中排出的第三冷却剂加热水，用于由所述水生成水蒸气，其中第二odh反应器配置成在流经第二管侧的第二反应混合物中由乙烷生成乙酸。
40.根据权利要求27所述的系统，包含热交换器以便用从第四冷却段中排出的第四冷却剂加热水，用于由所述水生成水蒸气。
41.根据权利要求27所述的系统，包含沿第二流出物排放导管设置的热交换器以便用第二流出物加热水，用于由所述水生成水蒸气。
