BR112016011768B1

BR112016011768B1 - Processo adiabatico

Info

Publication number: BR112016011768B1
Application number: BR112016011768-9A
Authority: BR
Inventors: Derrick W. Flick; Mark W. Stewart
Original assignee: Dow Global Technologies Llc
Priority date: 2013-12-13
Filing date: 2014-11-17
Publication date: 2020-11-24
Also published as: US20160244383A1; BR112016011768A2; CN105793213A; CA2933331A1; CA2933331C; WO2015088707A1; US9643898B2; EP3080059A1; EP3080059B1; CN105793213B

Abstract

PROCESSO ADIABÁTICO"Efetuar desidratação adiabática, catalítica de alcanol (álcool) utilizando dois ou mais leitos de catalisador de desidratação sequenciais, cada umdos quais disposto nestes um catalisador diferente e, preferencialmente, eliminando aquecimento e dispositivos de aquecimento dispostos entre cada par sequencial de leitos de catalisador de desidratação.

Description

[001] A invenção refere-se geralmente a um processo adiabático para converter cataliticamente um álcool contido em uma corrente de alimentação de álcool à sua olefina correspondente e particularmente a tal processo em que dois ou mais leitos catalisadores de desidratação sequenciais, cada um dos quais compreende um catalisador diferente, são utilizados para efetuar tal conversão e ainda mais particularmente, fazer isto sem reaquecer o efluente de um leito de catalisador de desidratação a uma temperatura elevada antes de introduzir tal efluente como uma corrente de alimentação para o próximo leito de catalisador de desidratação sequencial. Onde existem dois leitos catalisadores de desidratação sequenciais, pode-se referir a eles como primeiro leito de catalisador de desidratação e um segundo leito de catalisador de desidratação.

[002] O etileno encontra muitos usos em uma variedade de aplicações incluindo quimicos industriais, produtos de consumo, polimeros, plásticos e surfactantes. Enquanto a produção de etileno se origina predominantemente a partir de fontes de petróleo através do craqueamento a vapor de matérias primas derivadas de petróleo, tais como nafta, etano/propano ou gases condensados, especialistas continuam a buscar rotas que não empregam o craqueamento.

[003] Em um processo de desidratação de álcool tipico, especialistas entendem que o processo é endotérmico e aplica calor a uma reação de mistura que contém o álcool antes da mistura de reação entrar em contato com um leito de catalisador. Conforme a mistura de reação entra em contato com um leito de catalisador adiabático, uma reação ocorredurante cuja temperatura, e consequentemente, a atividade de ambos os catalisadores cai. Em alguns ajustes de reator adiabático em que reatores múltiplos são ligados em série, a aplicação de calor é por modo de injeção de fluido carreando calor entre os reatores (veja, por exemplo. Taheri et al. below for dehydration of ethanol to ethylene) ou utiliza aquecedores intercalados entre os reatores.

[004] A Publicação do Pedido de Patente dos Estados Unidos (USPAP) 2013/0178674 (Taheri et al.) divulga um reator que compreende um recipiente único de múltiplos estágios ou recipientes de reator múltiplos em que cada estágio ou recipiente tem um comprimento diferente, diâmetro interno e volume do que os outros estágios ou recipientes, com os recipientes e estágios sendo conectados em paralelo ou em série. Taheri et al. refere-se a GB 516.360 para ensinar sobre recipientes de reator múltiplos conectados em série com um arranjo de aquecimento para suprir a energia requerida para cada recipiente para um controle ótimo. Devido a este arranjo ser adiabático na natureza, a temperatura em qualquer estágio diminui continuamente conforme a reação de desidratação procede. Para garantir a manutenção da taxa geral de reação, trocadores de calor inter-estágio aquecidos por, por exemplo, corrente de gás inerte superaquecida, são incluídos entre os estágios de reator sucessivos para fornecer a energia térmica necessária para sustentar as reações de estágio para estágio. Cada estágio tem uma temperatura de operação otimizada de 300 graus centígrados (°C) a 550°C, preferencialmente de 350°C a 500°C em uma entrada para cada estágio e em 250°C a 500°C, preferencialmente de 300°C a 450°C na saída de cada estágio.

[005] A Patente dos Estados Unidos (US) 3.894.107 (Butter et al.) ensina um processo para converter, dentre outros materiais, álcoois, colocando em contato tais materiais com um tipo particular de catalisador de peneira molecular de aluminiossilicato em temperaturas elevadas de, por exemplo, 500°F a 1000°F (280°C a 538°C) . O catalisador é um zeólito que tem uma proporção de silica para aluminio de pelo menos 12. O zeólito é exemplificado por ZSM-5, ZSM-11, ZSM-12 e ZSM-21. Veja também WO 2011/002699.

[006] A US 4.232.179 (Barrocas et al.) divulga o preparo de eteno na presença de catalisadores utilizando reatores adiabáticos, em paralelo ou em série, em temperaturas dentro da faixa de 180°C a 600°C. O catalisador é selecionado de silica, alumina, silica-alumina, óxidos de metal refratário, zeólitos, ácido fosfórico suportado em carbono, fosfatos de cálcio e molibidatos de cálcio. Veja também US 4.396.789 (Barrocas et al.) para reciclar etanol não reagido e aplicação de calor em estágios intermediários de, ou entre reatores adiabáticos utilizados em, tal preparação com etanol sendo introduzida no primeiro dos reatores adiabáticos em uma temperatura de 400°C a 520°C.

[007] Outros catalisadores de desidratação de álcool (alcanol) conhecidos incluem alumina, especialmente chi- alumina, na US 4.529.827 (Drake), catalisadores tipo zeólito tais como catalisadores tipo zeólito ZSM-5 na US 4.670.620 (Jacobs et al.) e US 4.873.392 (Le Van Mao), e gama alumina, zeólitos silica-alumina tais como H-ZSM-5 e silicoaluminofosfato ou catalisadores SAPO na Publicação de Patente Europeia (EP) 2.594.546. Veja também US 4.234.752 (Wu et al.) para gama alumina, e Patente Britânica (GB) 1.009.943US 3.911.041 (Kaeding et al.) para um sólido poroso contendo um aluminosilicato zeolítico assim como WO 2009/098262 e sua contraparte Patente Australiana (AU) 2013200006 (Minoux et al.) .

[008] A EP 2.196.444 (Vermeiren) divulga um processo para preparar alfa olefinas a partir de etanol derivado biologicamente que inclui, como uma etapa, desidratar o etanol para recuperar uma corrente de etileno que é então oligomerizada. Temperaturas de leito de catalisador médias para a desidratação variam de 280°C a 500°C, vantajosamente de 280°C a 450°C, mais vantajosamente de 300°C a 400°C, e preferencialmente de 330°C a 380°C. O catalisador pode ser um catalisador ácido capaz de causar a desidratação de álcool com exemplos incluindo zeólitos, zeolistos modificados, silica-alumina, alumina e SAPOs. Um exemplo de catalisador especifico é um silicato cristalino com uma proporção de Si/Al de pelo menos 100, tal como ZSM-5.

[009] Um desejo existe entre os especialistas para encontrar modos de simplificar processos de desidratação de álcool e, concorrentemente, reduzir custos associados com tais processos.

[010] Em alguns aspectos, esta invenção é um processo adiabático para converter cataliticamente um álcool contido em uma corrente de alimentação de álcool a sua olefina correspondente, que compreende alimentar a corrente de álcool em um primeiro leito de catalisador de desidratação em uma série de duas ou mais camadas de catalisador de desidratação sequenciais sob um primeiro conjunto de condições de desidratação para render uma corrente de álcool desidratada parcialmente com um primeiro conteúdo de olefina e entãoalimentar a corrente de álcool desidratada parcialmente para um segundo leito catalisador de desidratação sequencial sob um segundo conjunto de condições de desidratação para gerar uma corrente de álcool desidratada com um segundo conteúdo de olefina, o segundo conteúdo de olefina sendo maior que o primeiro conteúdo de olefina, o primeiro e segundo leitos de catalisador em cada emparelhamento do primeiro e segundo leitos de catalisador compreendendo catalisadores diferentes e os primeiro e segundo conjuntos de condições de desidratação diferindo um do outro em pelo menos temperatura com o primeiro conjunto de condições de desidratação compreendendo uma temperatura maior que a temperatura do segundo conjunto de condições de desidratação. Quando a série das leitos de catalisador sequenciais compreende três ou mais leitos de catalisador sequenciais, a designação do primeiro e segundo é substituída adequadamente pela palavra tal como "um" no lugar de "primeiro" e "o próximo na sequência" no lugar do "segundo". Em outras palavras, esta invenção refere-se a quaisquer dois ou mais leitos de catalisador de desidratação em uma série de leitos de catalisador de desidratação. Em alguns aspectos desta invenção, o primeiro leito de catalisador de desidratação contém ou compreende gama alumina.

[01l] Em alguns aspectos desta invenção, o segundo leito de catalisador de desidratação contém um catalisador zeólito aluminossilicato cristalino.0 catalisador zeólito aluminossilicato cristalino pode ser ZSM-5.

[012] Em alguns aspectos desta invenção, o primeiro conjunto de condições de desidratação inclui uma temperatura dentro de uma faixa de 325°C a 425°C.

[013] Em alguns aspectos desta invenção, o segundo conjunto de condições de desidratação inclui uma temperatura dentro da faixa de 250°C a menos que 375°C.

[014] Em alguns aspectos desta invenção em que três ou mais leitos de catalisador de desidratação são alinhados e utilizados em ordem sequencial, um catalisador selecionado adequadamente para uso em cada um de tais leitos para efetuar eficientemente a desidratação do álcool nele com mínimas reação laterais indesejadas que geram produtos diferentes da olefina desejada. Um arranjo ilustrativo dos três leitos de catalisador de desidratação, nominalmente Leito Um, Leito Dois e Leito Três, compreende alumina no leito Um, SAPO-34 no leito Dois e ZSM-5 no leito Três.

[015] O uso de leitos de catalisador de desidratação com condições de desidratação diferentes permite um reduzir pelo menos o número de aquecedores ou meios de fluido carreando calor ou ambos e eliminar custos associados aos aquecedores eliminados que um iria de outro modo ter que utilizar para aquecer o efluente a partir de um reator até uma temperatura de desidratação antes de alimentá-lo no segundo reator. Um benefício adicional de reduzir ou eliminar meios fluidos carreando calor é uma redução concorrente no reator necessário e volume de equipamento assim como simplificação de purificação conforme não há mais a necessidade de remover o fluido carreando calor em que nenhum está presente e pequenas quantidades de fluido carreando calor, em que há uma redução na quantidade além da eliminação, requer menos reator e volume de equipamento do um necessita utilizar sem tal redução. No processo adiabático desta invenção, um pode alimentar o efluente a partir de um primeiro leito decatalisador de desidratação diretamente para umo segundo leito de catalisador de desidratação sem aquecer o efluente para a temperatura necessária para a primeiro leito de catalisador de desidratação operar eficientemente em temperaturas abaixo daquelas da primeiro leito de catalisador de desidratação. Em alguns casos, tais como aqueles em que o efluente do primeiro leito de catalisador de desidratação está em uma temperatura acima daquela em que o segundo leito de catalisador de desidratação opera eficientemente para efetuar a desidratação do álcool contido em tal efluente, um pode ainda resfriar tal efluente, por exemplo, pelo uso de um fluido de resfriamento ou um dispositivo de resfriamento, antes de introduzir o efluente no segundo leito de catalisador de desidratação. Uma vez que o efluente da primeiro leito de catalisador de desidratação passa através do segundo leito de catalisador de desidratação, um pode passar o efluente, ou porções não reagidas do mesmo, para um leito de desidratação subsequente com um catalisador de desidratação diferente que opera eficientemente em temperaturas abaixo daquelas do segundo catalisador de desidratação ou um aquecedor que pode aumentar a temperatura do efluente ou porção do efluente para uma temperatura dentro da faixa adequada para a primeiro leito de catalisador de desidratação ou o segundo leito de catalisador de desidratação dependendo de se o próximo reator em série contém o primeiro leito de catalisador de desidratação ou o segundo leito de catalisador de desidratação.

[016] O processo adiabático mencionado acima e suas variações tem utilidade em que ele eficazmente converte um alcanol (álcool) a seu alceno correspondente (por exemplo, etileno emque o álcool é etanol) em um custo capital reduzido porque um não tem que efetuar o reaquecimento do efluente (contém álcool convertido parcialmente assim como álcool não reagido) de um primeiro leito de catalisador de desidratação antes de entrar em um segundo leito de catalisador de desidratação sequencial como sua corrente de alimentação. Onde há múltiplos emparelhamentos de tais primeiro e segundo leitos de catalisador de desidratação conectados em série, um reduz eficazmente os estágios de aquecimento pela metade, eliminando o aquecimento entre o primeiro e segundo leitos de catalisador de desidratação em um par e reservando estágios de aquecimento para seguir cada segundo leito de catalisador de desidratação quando um par subsequente de primeiro e segundo leito de catalisador de desidratação segue tal segundo leito de catalisador de desidratação. Um beneficio adicional é que a corrente de reagente/efluente tem que passar através de menos etapas de aquecimento. Veja US 6.489.515 para um discussão de problemas relacionados com a decomposição de materiais durante etapas de aquecimento que causam a formação de impurezas devido a altas temperaturas de parede/forno necessárias para aquecer gases para um reação endotérmica.

[017] Em alguns aspectos do processo adiabático acima, a primeiro leito de catalisador de desidratação contém gama alumina (Y_A12O3) . Nestes e em outros aspectos do processo adiabático acima, o segundo leito de catalisador de desidratação contém um catalisador zeólito aluminossilicato cristalino.

[018] Em alguns aspectos do processo adiabático acima, o catalisador zeólito aluminossilicato cristalino é ZSM-5.

[019] Em alguns aspectos do processo adiabático acima, o primeiro conjunto de condições de desidratação inclui uma temperatura de entrada para a primeiro leito de catalisador de desidratação dentro de uma faixa de 300°C a 500°C, preferencialmente de 325°C a 450°C, e mais preferencialmente de 375°C a 425°C. Estas temperaturas levam a uma temperatura de entrada dentro de uma faixa que é tipicamente de 315°C a 330°C, mas pode variar tão baixo como 250°C.

[020] Em alguns aspectos do processo adiabático acima, o segundo conjunto de condições de desidratação inclui uma temperatura de entrada para o segundo leito de catalisador de desidratação dentro de uma faixa de 250°C a menos que 375°C, preferencialmente de 300°C a 350°C. Estas temperaturas levam a uma faixa de temperatura de saida que é tipicamente de 240°C a 270°C, mas pode variar tão baixo como 210°C.

[021] Em alguns aspectos do processo adiabático acima, um pode introduzir um terceiro leito de catalisador de desidratação (por exemplo, com um catalisador tal como SAPO- 34) intermediário entre o primeiro e segundo leitos de catalisador com uma temperatura de operação intermediária entre a de cada um dos primeiro e segundo leitos de catalisador ou tem o terceiro leito de catalisador seguindo o segundo leito de catalisador em qualquer série do primeira, segundo e terceiro leitos de catalisador contanto que o terceiro leito de catalisador sequencial tenha uma temperatura de operação que é desejavelmente menor do que a do segundo leito de catalisador. Um pode também introduzir um ou mais leitos de catalisador adicionais, deve escolher fazê- lo. Outros meios de garantir que a temperatura de entrada do segundo leito de catalisador esteja dentro da razão envolveresfriar o efluente do primeiro leito de catalisador para um temperatura adequada para o segundo leito de catalisador.

Exemplos 1 até 8 e CEx A até F

[022] Foram utilizados dois reatores sequenciais, nominalmente, "Reator Um" e "Reator Dois", para efetuar uma série de experimentos nas temperaturas de entrada do Reator Um de 375°C, 400°C e 425°C com dimensões de leito de catalisador sendo 2,77 centimetros (cm) em diâmetros e 28 polegadas (71,1 cm) em comprimento quando o leito de catalisador contém apenas um catalisador ou 32 polegadas (81,3 cm) em comprimento quando tal leito de catalisador contém dois catalisadores, também conhecidos como "catalisadores em camada" ou "catalisadores empilhados". Avaliar a performance do leito de catalisador em termos de conversão de etanol, seletividade de etileno e rendimento de etileno. Denstone™ refere-se aos leitos de cerâmica Denstone™ 57 disponiveis comercialmente pela Saint-Gobain NorPro. Alumina refere-se a 1/8 polegada (0,32 cm) de extrusatos suaves de Y-A-12O3 comercialmente disponivel pela Clariant sob a designação comercial CS331-5 Ether Cleavage Catalyst. ZSM-5 é urn extrusato de 1/16 polegada (0,16 cm) de 75% em peso de ZSM-5 e 25% em peso de Y-A12O3 comercialmente disponível pela Clariant sob a designação comercial T-2559.

[023] Em todos os exemplos para esta série de experimentos, a alimentação para o Reator Um contém etanol e água em uma alimentação em uma taxa de fluxo volumétrica fixa (6,5 ml/min de 190 etanol de prova e 0,5 ml/min de água) com 175 centímetros cúbicos padrão por minuto (sccm) de nitrogênio como um padrão interno para análise de cromatografia de gás. A alimentação de etanol para este estudo é uma mistura de 95%de Etanol/5% de água (Etanol de Prova Pure™, Excipiente USP) comercialmente disponível pela Archer Daniels Midland Company. A água é água deionizada (DI).

[024] Para o CEx A, carregar o Reator Um com uma mistura de 89,1 g de CS331-5 e 277 g de Denstone para fornecer um leito que tem 28 polegadas (71,12 cm) no comprimento. Carregar o Reator Dois com 90 gramas (g) de CS331-5 misturado com 277 g de Denstone para fornecer um leito que tem 2 8 polegadas (71,12 cm) em comprimento. Ajustar a temperatura de entrada do Reator Um para 375°C e utilizar a temperatura de saida do Reator Um (321 °C) como a temperatura de entrada para o Reator Dois. O efluente do Reator Um mostra uma conversão de etanol (EtOH) de 68,4% para uma seletividade de etileno (C2H4) de 67,4% e um rendimento de C2H4 de 46,1%. Após o Reator Dois, a conversão de EtOH aumenta para 70,5% para uma seletividade de C2H4 de 71,1% e um rendimento de C2H4 de 50,1%. A temperatura de saída para o Reator Dois é 267°C.

[025] Para o CEx B, replicar o CEx A, mas mudar as temperaturas de entrada e saída do Reator Um para, respectivamente, 400°C e 328°C. O efluente do Reator Um mostra uma conversão de EtOH de 74,5% para uma seletividade de C2H4 de 77,1% e um rendimento de C2H4 de 57,4%. Após o Reator Dois, a conversão de EtOH aumenta para 76,0% para uma seletividade de C2H4 de 77,3% e um rendimento de C2H4 de 58,8%. A temperatura de entrada para o Reator Dois é 268°C.

[026] Para o CEx C, replicar o CEx A, mas mudar as temperaturas de entrada e saída do Reator para, respectivamente, 425°C e 332°C. O efluente do Reator Um mostra uma conversão de EtOH de 81,7% para uma seletividade C2H4 de 84,8% e um rendimento de C2H4 de 69,3%. Após o ReatorDois, a conversão de EtOH aumenta para 83,2% para uma seletividade de C2H4 de 85,3% e um rendimento de C2H4 de 71,0%. A temperatura de saida para o Reator Dois é 271°C.

[027] Para o Ex 1, replicar CEx A, mas substituir 90,1 g de extrusatos ZSM-5 (T-2559) por 90 gramas de CS331-5 no leito de catalisador de desidratação do Reator Dois. O efluente do Reator Um mostra uma conversão de EtOH de 68,8% para uma seletividade de C2H4 de 68,2% e um rendimento de C2H4 de 46,9%. Após o Reator Dois, a conversão de EtOH aumenta para 80,5% para uma seletividade de C2H4 de 87,5% e um rendimento de C2H4 de 70,4%. As temperaturas de saída para o Reator Um e Dois são, respectivamente, 323°C e 219°C.

[028] Para o Ex 2, replicar o Ex 1, mas mudar a temperatura de entrada do Reator Um para 400°C. O efluente do Reator Um mostra uma conversão de EtOH de 75,0% para uma seletividade de C2H4 de 77,4% e um rendimento de C2H4 de 58,0%. Após o Reator Dois, a conversão de EtOH aumenta para 83,1% para uma seletividade de C2H4 de 90, 6% e um rendimento de C2H4 de 75,3%. As temperaturas de saida para os Reatores Um e Dois são, respectivamente, 325°C e 241°C.

[029] Para o Ex 3, replicar Ex 2, mas mudar a temperatura de entrada do Reator para 425°C. O efluente do Reator mostra uma conversão de EtOH de 82,2% para uma seletividade de C2H4 de 85,1% e um rendimento de C2H4 de 70,0%. Após o Reator Dois, a conversão de EtOH aumenta para 89,7% para uma seletividade de C2H4 de 96,4% e um rendimento de C2H4 de 86,5%. As temperaturas de saida para os Reatores Um e Dois são, respectivamente, 330°C e 252°C.

[030] Uma comparação dos dados para o CEx A ao CEx C com os do Ex 1 ao Ex 3 mostra que o uso de ZSM-5 além de Y~A12O3 noReator Dois mostra melhora na conversão de EtOH, seletividade de etileno (C2H4) e rendimento de C2H4. 0 Ex 1 ao Ex 3 mostra a eficiência do uso de dois leitos de catalisador de desidratação diferentes com a ausência de reaquecer o efluente entre os dois leitos de catalisador. 0 uso do segundo leito de catalisador de desidratação no Reator Dois com nenhum reaquecimento da corrente de alimentação após o leito de catalisador no Reator Um leva a maior conversão de EtOH e seletividade de C2H4 do que possivel com dois leitos sequenciais de um único catalisador de desidratação.

[031] Para o Ex 4, replicar o Ex 1, mas mudar o leito de catalisador do Reator Um de modo que ela contenha uma primeira porção de catalisador de 90,0 g de extrusato de AI2O3 (CS331-5) misturado com 165 g de Denstone na frente de uma segunda porção de catalisador de 60,0 g de extrusatos de ZSM-5 (T-2559) misturado com 105 g de Denstone para fornecer um comprimento de leito total de 32 polegadas (81,3 cm) . O efluente do Reator Um mostra uma conversão de EtOH de 85,1% para uma seletividade de C2H4 de 87,0% e um rendimento de C2H4 de 74,0%. Após o Reator Dois, a conversão de EtOH muda para 84,6% para uma seletividade de C2H4 de 93,1% e um rendimento de C2H4 de 78,8%. As temperaturas de saida para os primeiros Reatores Um e Dois são, respectivamente, 258°C e 248°C. Os dez graus de diferença na temperatura de saida sugerem que o AI2O3 no leito de catalisador do Reator Dois teve atividade catalítica relativamente baixa, especialmente com relação ao catalisador em camada no leito de catalisador do Reator Um.

[032] Para o Ex 5, replicar o Ex 4, mas mudar a temperatura de entrada do Reator Um para 400°C. O efluente do Reator Um mostra uma conversão de EtOH de 92,6% para uma seletividadede C2H4 de 96,2% e um rendimento de C2H4 de 89,1%. Após o Reator Dois, a conversão de EtOH muda para 92,6% para uma seletividade de C2H4 de 97,9% e um rendimento de C2H4 de 90,7%. As temperaturas de saida para os Reatores Um e Dois são, respectivamente, 265°C e 256°C.

[033] Os Exs 4 e 5 mostram que um pode utilizar uma combinação de catalisador em camada de dois catalisadores no leito do Reator Um com resultados melhorados muito satisfatórios relativos aos Exs 1-3 e CEx A-CB-D.

[034] Para o CEx D, replicar CEx B, mas aquecer o efluente do Reator Um para fornecer uma temperatura de entrada do Reator Dois de 375°C. O efluente do Reator Um mostra uma conversão de EtOH de 68,9% para uma seletividade de C2H4 de 68,6% e um rendimento de C2H4 de 47,3%. Após o Reator Dois, a conversão de EtOH aumenta para 75,9% para uma seletividade de C2H4 de 86,0% e um rendimento de C2H4 de 65,3%.

[035] Para o CEx E, replicar o CEx C, mas mudar as temperaturas de entrada para os Reatores Um e Dois para 400°C. O efluente do Reator Um mostra uma conversão de EtOH de 74,8% para uma seletividade de C2H4 de 77,5% e um rendimento de C2H4 de 58,0%. Após o Reator Dois, a conversão de EtOH aumenta para 85,0% para uma seletividade de C2H4 de 93,8% e um rendimento de C2H4 de 79,8%.

[036] Para o CEx F, replicar o CEx E, mas mudar as temperaturas de entrada para os Reatores Um e Dois para 425°C. O efluente do Reator Um mostra uma conversão de EtOH de 81,8% para uma seletividade de C2H4 de 84,9% e um rendimento de C2H4 de 69,4%. Após o Reator Dois, a conversão de EtOH aumenta para 95,0% para uma seletividade de C2H4 de 98,0% e um rendimento de C2H4 de 93,1%.

[037] Uma comparação dos dados para os Ex 4 e 5 com os dados para os CEx E e F mostra que com a mesma temperatura de entrada para o primeiro reator o leito de catalisador empilhado ou em camada dos Ex 5 e 6 com nenhum aquecimento entre as leitos de catalisador fornece uma maior conversão de EtOH, maior seletividade de C2H4 e maior rendimento de C2H4 relativo ao uso de um sistema de catalisador de desidratação único em cada um dos Reatores Um e Dois com aquecimento entre os Reatores como retratado pelo CEx E e F em que o efluente do primeiro reator é aquecido para a mesma temperatura como a temperatura de entrada do primeiro reator de modo que as duas temperaturas de entrada são as mesmas.

[038] Para o Ex 6, replicar o Ex 4 (temperatura de entrada do Reator Um de 375°C) , mas mudar o leito de catalisador no Reator Dois para ser a mesma como a do leito de catalisador no Reator Um e também aquecer o efluente do Reator Um para fornecer uma temperatura de entrada no Reator de 375°C. O efluente do Reator Um mostra uma conversão de EtOH de 84,6% para uma seletividade de C2H4 de 87,4% e um rendimento de C2H4 de 73,9%. Após o Reator Dois, a conversão de EtOH aumenta para 96,2% para uma seletividade de C2H4 de 97,2% e um rendimento de C2H4 de 93,5%.

[039] Para o Ex 7, replicar o Ex 6, mas mudar as temperaturas de entrada do Reator Um e Dois para 400°C. O efluente do Reator Um mostra uma conversão de EtOH de 90,1% para uma seletividade de C2H4 de 93,2% e um rendimento de C2H4 de 84,0%. Após o Reator Dois, a conversão de EtOH aumenta para 98,9% para uma seletividade de C2H4 de 98,0% e um rendimento de C2H4 de 97,0%.

[040] Para o Ex 8, replicar o Ex 7, mas mudar as temperaturasde entrada do Reator Um e Dois para 425°C. 0 efluente do Reator Um mostra uma conversão de EtOH de 98,9% para uma seletividade de C2H4 de 98,3% e um rendimento de C2H4 de 97,2%. Após o Reator Dois, a conversão de EtOH aumenta para 99,2% para uma seletividade de C2H4 de 98,0% e um rendimento de C2H4 de 97,2%.

[041] Uma comparação dos dados para os Exs 6-8 com os dos CEx D-F mostra a eficiência de utilizar dois leitos de catalisador empilhados com reaquecimento do efluente do Reator Um antes de entrar no Reator Dois. A configuração de leito empilhada dupla dos Ex 7 e Ex 8 em combinação com temperaturas de entrada de, respectivamente 400°C e 425°C leva à conversão completa essencialmente de EtOH com correspondentemente alta seletividade de C2H4 (98,0%) e respectivamente altos rendimentos de C2H4 de 97,0% e 97,2%.

Claims

1. Processo adiabático, caracterizado pelo fato de ser para converter cataliticamente um álcool contido em uma corrente de álcool para sua olefina correspondente, cujo processo compreende a alimentação da corrente de álcool para um primeiro leito de catalisador de desidratação em uma série de dois ou mais leitos de catalisador de desidratação sequenciais sob um primeiro conjunto de condições de desidratação para gerar uma corrente de álcool desidratada parcialmente com um primeiro conteúdo de olefina e então alimentar a corrente de álcool desidratada parcialmente para um segundo leito de catalisador de desidratação sequencial sob um segundo conjunto de condições de desidratação para gerar uma corrente de álcool desidratada com um segundo conteúdo de olefina, o segundo conteúdo de olefina sendo maior que o primeiro conteúdo de olefina, o primeiro e segundo leitos de catalisador em cada emparelhamento do primeiro e segundo leitos de catalisador compreendendo catalisadores diferentes e os primeiro e segundo conjuntos de condições de desidratação diferindo de um do outro em pelo menos a temperatura com o primeiro conjunto de condições de desidratação compreendendo uma temperatura maior do que a temperatura do segundo conjunto de condições de desidratação.

2. Processo adiabático, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de o primeiro leito de catalisador de desidratação contém gama alumina e ZSM-5, e sendo que o segundo leito de catalisador de desidratação conter um catalisador zeólito de aluminossilicato cristalino.

3.Processo adiabático, de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo fato de o catalisador zeólitoaluminossilicato cristalino é ZSM-5.

4.Processo adiabático, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de o primeiro conjunto de condições de desidratação incluir uma temperatura de entrada dentro de uma faixa de 325 graus centígrados a 425 graus centígrados.

5.Processo adiabático, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de o segundo conjunto de condições de desidratação incluir uma temperatura dentro de uma faixa de 250 graus centígrados a menos que 375 graus centígrados.

6.Processo adiabático, de acordo com qualquer uma das reivindicações de 1 a 5, caracterizado pelo fato de as séries de dois ou mais leitos de catalisador de desidratação sequenciais compreenderem pelo menos um terceiro leito de catalisador de desidratação com a corrente de álcool desidratado que tem um segundo conteúdo de olefina sendo uma corrente de alimentação para o terceiro leito de catalisador de desidratação sequencial que opera sob um conjunto de condições de desidratação selecionado a partir do grupo que consiste no primeiro conjunto de condições de desidratação, o segundo conjunto de condições de desidratação ou um terceiro conjunto de condições de desidratação que difere do primeiro e segundo conjuntos de condições de desidratação em pelo menos a temperatura com a temperatura do terceiro conjunto de condições de desidratação sendo menor do que a do segundo conjunto de condições de desidratação, com passagem através da terceiro leito de catalisador de desidratação sequencial gerando uma outra corrente de alimentação de álcool desidratado que tem um terceiro conteúdo de olefina que é maior do que o segundo conteúdo de olefina.

7.Processo adiabático, de acordo com a reivindicação 6,caracterizado pelo fato de o conjunto de condições de desidratação para o terceiro leito sequencial ser selecionado a partir do primeiro conjunto de condições de desidratação e o segundo conjunto de condições de desidratação e o processo ainda compreende aquecer a corrente de alimentação de álcool desidratado para uma temperatura em que o conjunto selecionado das condições de desidratação opera antes da corrente de álcool desidratado entrar em contato com o terceiro leito sequencial.

8.Processo adiabático, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de o processo compreender pelo menos uma primeira série de dois ou mais leitos de catalisador de desidratação sequenciais e o segundo leito de catalisador de desidratação sequencial, com a corrente de álcool desidratado a partir da primeira série de dois ou mais leitos de catalisador de desidratação sequenciais compreendendo uma corrente de alimentação para o primeiro leito de catalisador de desidratação sequencial da segunda série de pelo menos o primeiro leito de catalisador de desidratação sequencial e o segundo leito de catalisador de desidratação sequencial, ambas as quais operam sob suas respectivas condições de operação, a corrente de alimentação de álcool desidratado sendo aquecida para uma temperatura em que o primeiro leito de catalisador de desidratação sequencial na segunda série de pelo menos o primeiro leito de catalisador de desidratação sequencial e o segundo leito de catalisador de desidratação sequencial opera, por meio do primeiro leito de catalisador de desidratação sequencial e suas condições de operação associadas converte a corrente de álcool desidratado com seu segundo conteúdo de olefina a uma outra corrente de álcooldesidratado com um terceiro conteúdo de olefina que é maior do que o segundo conteúdo de olefina e o segundo leito de catalisador de desidratação sequencial e suas condições de operação associadas converter a outra corrente de alimentação de álcool desidratado para uma ainda outra corrente de alimentação de álcool desidratado com um quarto conteúdo de olefina que é maior do que o terceiro conteúdo de olefina.