CN116096693A - 用于使进料与流化催化剂在温度曲线上反应的方法和设备 - Google Patents

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Abstract

一种流化催化反应器利用上升的温度曲线。设备和方法将较冷的废催化剂输送到第一催化剂分配器，并且将较热的再生催化剂输送到第二催化剂分配器，该第一催化剂分配器与该第二催化剂分配器彼此间隔开。该反应物流首先遇到该第一催化剂流，然后遇到该第二催化剂流。该方法和设备分阶段地将热催化剂添加到反应物流。该方法和设备在吸热反应中可以是特别有利的，因为较热的催化剂将遇到由于吸热反应的进行而已经冷却的反应物。

Description

用于使进料与流化催化剂在温度曲线上反应的方法和设备
优先权声明
本申请要求2020年7月29日提交的美国临时专利申请序列号16/942,240的优先权，该申请的全部以引用方式并入本文。
技术领域
本领域涉及进料与流体催化剂的反应。本领域可具体地涉及使烷烃进料与流体脱氢催化剂反应。
背景技术
轻质烯烃生产对于生产足够的塑料至关重要，以满足全球需求。烷烃脱氢(PDH)是其中轻质烷烃如乙烷和丙烷可以分别脱氢以制备乙烯和丙烯的方法。脱氢是需要外部热量以驱动反应完成的吸热反应。流体催化裂化(FCC)是另一种生产基本乙烯和丙烯的吸热方法。
脱氢催化剂可以利用分子筛并入脱氢金属或无定形材料。催化剂必须足够稳健且尺寸适当，能够抵抗流化系统中预期的研磨。FCC催化剂通常是具有任选的MFI沸石以增强丙烯生产的Y沸石。
在具有流化催化剂的PDH和FCC反应中，焦炭可以沉积在催化剂上，同时催化反应。可以通过在存在氧气的情况下从催化剂中燃烧焦炭来在催化剂再生器中再生催化剂。然后可以将热再生催化剂转移回反应器以催化反应。如果提供不足的热量来驱动吸热反应，则烯烃生产可能会受到影响。
与热裂化反应相比，催化反应对期望产物诸如丙烯更具选择性。相对于热裂化反应，必须注意使催化反应达到最大程度。
因此需要在流体催化反应过程中使进料与催化剂接触的改进的方法。
发明内容
一种流化催化反应器利用上升的温度曲线。设备和方法将较冷的废催化剂输送到第一催化剂入口，并且将较热的再生催化剂输送到第二催化剂入口，该第一催化剂入口与该第二催化剂入口彼此间隔开。反应物流首先遇到该第一催化剂流，并且随后遇到该第二催化剂流。该方法和设备分阶段地将热催化剂分配到反应物流。该方法和设备在吸热反应中可以是特别有利的，因为较热的催化剂将遇到由于吸热反应的进行而已经冷却的反应物。
附图说明
图1为本公开的方法和设备的示意图；并且
图2为本公开的另选实施方案的方法和设备的示意图。
定义
术语“连通”是指在列举的部件之间可操作地允许流体流动，其可被表征为“流体连通”。
术语“下游连通”意指在下游连通中流向主体的至少一部分流体可以从与其流体连通的对象可操作地流动。
术语“上游连通”意指在上游连通中从主体流出的至少一部分流体可以可操作地流向与其流体连通的对象。
术语“直接连通”意指来自上游部件的流体流进入下游部件而不穿过任何其他居间容器。
术语“间接连通”意指来自上游部件的流体流在穿过居间容器之后进入下游部件。
术语“绕过”意指对象至少在绕过的范围内与绕过主体失去下游连通。
如本文所用，术语“主要的”或“大部分”意指大于50％，适当地大于75％，并且优选地大于90％。
具体实施方式
我们发现了为反应器提供变化的温度曲线的方法和设备。在流体催化反应动力学中，通过小心确保反应物不暴露于极高的温度，反应将被引导朝向对期望产物的更大选择性的方向。在流体催化吸热反应中，热催化剂供应反应热以及催化向期望产物的转化。在从催化剂中燃烧焦炭的过程中，催化剂通常在再生器中被加热。催化剂必须向反应器传送足够的焓以为进料中的所有反应物供应反应热。提供足够热以驱动分配到反应器的所有进料的吸热转化同时避免热裂化的催化剂可能是挑战。
我们发现了通过建立具有上升的温度曲线的反应区来平衡这两个相互矛盾的目标的方法。热催化剂被输送到反应器中并与进料接触以发起催化转化。进料和催化剂朝向反应器的另一区段移动，更热的催化剂被输送到该区段并分配到部分转化的进料。上升的温度曲线避免了将进料流暴露于过热的催化剂，该暴露可能促进非选择性热裂化。然而，进料的还未经历转化并且由于反应的吸热性而已经开始冷却的部分然后将暴露于更热的催化剂，以提高冷却的进料的温度并提供足够的热以驱动反应以增加期望产物的产生。所公开的方法和设备最小化或平衡进料暴露于热催化剂的时间。
本文的教导可适用于需要催化剂再生以提供热以驱动吸热催化反应的任何方法。烷烃脱氢(PDH)和流体催化裂化(FCC)是此类方法的示例。FCC催化剂用于在大约大气压和427℃(800℉)至538℃(1000℉)和5至30的催化剂与油的比率下裂解较大的烃分子为较小的烃分子。PDH催化剂用于脱氢反应过程以催化烷烃诸如乙烷、丙烷、异丁烷和正丁烷分别脱氢成烯烃诸如乙烯、丙烯、异丁烯和正丁烯。将示例性地描述PDH方法以说明所公开的设备和方法。
脱氢反应器中的条件可包括500℃至800℃的温度、40kPa至310kPa的压力以及5至100的催化剂与油的比率。脱氢反应可以流化方式进行，使得可包含反应物烷烃的具有或不具有流化惰性气体的气体以在反应器容器中提升脱氢催化剂同时催化烷烃脱氢的方式分配到反应器。在催化脱氢反应期间，焦炭沉积在脱氢催化剂上，从而导致降低催化剂的活性。然后必须再生脱氢催化剂。
图1中示出示例性PDH反应器12。PDH反应器12可包括两个室：反应室14和分离室26。进料管线10可将进料的反应物流输送到反应器12。反应物流可主要包含丙烷或丁烷，但其他烷烃诸如乙烷可与其他烷烃一起或替代其他烷烃存在于反应物流中。任何进料分配器可将反应物流分配到反应器12。在反应器12的反应室14中可利用穹顶形反应物分配器32。穹顶形反应物分配器32通过穹顶形反应物分配器32的顶部穹顶中的管嘴接收气态反应物流并分配反应物流，以将反应物流分配在反应室14的整个横截面上。据设想也可使用其他流化气体来促进反应室14中的流化。在实施方案中，分配的反应物流在反应室14和反应器12中上升。
再循环催化剂管道34具有位于分离室26中的入口35和构成第一催化剂入口39的出口，在实施方案中该第一催化剂入口可连接到第一催化剂分配器36。再循环催化剂管道34通过出口和第一催化剂入口39将还未经历再生的第一再循环的废催化剂流从分离室26输送到反应室14的第一区段38，在实施方案中该输送通过第一催化剂分配器36进行。第一催化剂入口39和/或第一催化剂分配器36将废催化剂提供到反应室14的第一区段38。再循环的废催化剂通过作为再循环催化剂管道34的出口的第一催化剂入口39被馈送到反应器12。第一催化剂入口39和/或第一催化剂分配器36可容纳在第一反应室14中。
第一催化剂分配器36可包括中心管道，该中心管道具有以不同角度从中心管道延伸以将废催化剂水平地散布在反应室26的整个横截面上的管道。可采用可包括反应物气体或惰性气体诸如蒸汽的气体辅助来迫使催化剂离开第一废催化剂分配器36的管道。气体辅助可从管线通过入口中的管嘴37输送到第一催化剂分配器36。再循环的废催化剂已经与反应物流接触并且没有经受再生。因此，由于反应的吸热性，再循环的废催化剂具有降低的平均温度。然而，再循环的废催化剂仍具有足够的焓以催化和驱动由反应物分配器32分配的反应物流的转化。第一催化剂流的平均温度可以是500℃至800℃。因此，第一反应区段38的温度可以是450℃至750℃。
在第一反应区段38中，新鲜反应物流与第一催化剂流接触，并且反应物烷烃开始经历向烯烃的转化，通常为丙烷转化为丙烯。在催化剂和反应物受通过反应物分配器32连续进入反应器的反应物流推动而在反应器中上升时，吸热脱氢反应从第一催化剂流和反应物流的混合物中吸收热量。
为了向反应室14供应附加的热量和催化剂，第二催化剂入口43向反应器12输送第二催化剂流，在实施方案中通过第二催化剂分配器40输送。再生催化剂管道16具有位于再生器20中的入口17和连接到第二催化剂入口43和/或第二催化剂分配器40的出口。再生催化剂管道16通过出口将第二再生催化剂流从再生器20输送到第二催化剂入口43和/或第二催化剂分配器40。第二催化剂入口43和/或第二再生催化剂分配器40容纳在反应室14的第二区段42中并向其提供热的再生催化剂。在反应物流与第一催化剂流接触之后，反应物流与第二催化剂流接触。此外，第二催化剂流相比于第一催化剂流具有更高的温度。第二再生催化剂分配器40可包括中心管道，该中心管道具有以不同角度从中心管道延伸以将再生催化剂水平地散布在反应室14的整个横截面上的管道。可采用可包括反应物气体或惰性气体诸如蒸汽的气体辅助来迫使催化剂离开第二再生催化剂分配器40的管道。气体辅助可从管线通过入口中的管嘴41输送到第二催化剂分配器40。再生催化剂刚刚经历了燃烧再生并且具有非常热的平均温度并且是活性的，因为焦炭沉积物已经从催化剂表面燃烧。因此，在反应室14的第二区段42中，反应物流被提供附加的焓和催化剂以将烷烃催化转化为烯烃，通常是将丙烷催化转化为丙烯。第二催化剂流的平均温度可以是500℃至900℃。因此，第二反应区段42的温度可以是400℃至800℃。第一催化剂入口39和/或第一催化剂分配器36相比于第二催化剂入口43和/或第二催化剂分配器40更靠近反应物分配器32。第二催化剂入口39可与第一催化剂入口39间隔开并可在第一催化剂入口上方。第二催化剂分配器40可与第一催化剂分配器36间隔开并可在第一催化剂分配器上方。
在第二反应区段42中，反应物流与在第二反应区段中混合在一起的第二催化剂流和第一催化剂流接触，并且反应物烷烃经历向烯烃的转化，通常为丙烷转化为丙烯。受通过反应物分配器32连续进入反应器的反应物流的推动，反应物流和第一催化剂流以及第二催化剂流在反应器12的反应室14中上升。在界面44处，在过渡段之下流体动力学从催化剂密相转变为快速流化流动状态。催化剂密相中的催化剂密度为至少200kg/m3(12.5lb/ft3)；而快速流化流动状态中的催化剂密度为至少100kg/m3(6.3lb/ft3)。反应室14中的反应物流以及第一催化剂流和第二催化剂流的表观流速将通常为至少0.9m/s(3ft/s)、合适地至少1.1m/s(3.5ft/s)、优选地至少1.4m/s(4.5ft/s)至2.1m/s(7ft/s)，以提供快速流化流动状态。在快速流化的流动状态中反应物气体和催化剂上升，其中催化剂可相对于气体滑动，并且气体可采取间接向上轨线。
脱氢催化剂可以是适用于流化脱氢单元的多种催化剂中的任一种。所选脱氢催化剂应最小化裂化反应并有利于脱氢反应。适用于本文的催化剂包括可以分散在多孔无机载体材料如二氧化硅、铝、锆或粘土中的无定形材料或分子筛。催化剂的示例性实施方案包括晶体二氧化硅-氧化铝或二氧化硅-氧化铝-磷酸盐作为主要活性组分、基质、粘结剂和填料。
基质组分可以包括无定形氧化铝或二氧化硅，并且粘结剂和填料提供物理强度和完整性。硅溶胶或氧化铝溶胶可用作粘结剂，并且高岭土可用作填料。催化剂颗粒的标称直径可以为20微米至150微米，平均直径为70微米至90微米。
脱氢催化剂可支承脱氢金属。脱氢金属可为过渡金属的一种或组合。贵金属可为优选的脱氢金属；然而，IIB或IIIB金属可为合适的脱氢金属，单独地或与其他脱氢金属组合。单独或彼此或与贵金属组合的铁、钨、镓、铜、锌或锆可为合适的脱氢金属。除了催化剂之外，还可以利用燃烧促进剂。金属可以并入分子筛的晶格结构中。
催化剂的酸官能应最小化以防止裂化并有利于脱氢。碱金属和碱土金属也可以包含在催化剂中以减弱催化剂的酸度。稀土金属可以包含在催化剂中以控制催化剂的活性。可以将0.05重量％至10重量％浓度的金属并入催化剂中。就贵金属诸如铂而言，优选使用0.05重量％至2重量％的贵金属。
反应物流在反应室中向上提升与第二催化剂流混合的第一催化剂流，同时烷烃在脱氢催化剂的存在下转化为烯烃，该脱氢催化剂由于焦炭沉积物在催化剂上的附聚而逐渐变成废催化剂。可将流化惰性气体分配到反应室，以帮助在反应室14中向上提升催化剂和反应物的混合物。在反应室14中上升时，反应物气体转化为产物气体。气体和催化剂的共混物从反应室14通过截头圆锥形过渡区段45上升到运输立管46中，运输立管的直径小于燃烧室20的直径40。气体和催化剂的共混物在较窄的运输立管46中加速并从初级催化剂分离器48排放到分离室26中。初级催化剂分离器48可以是立管接线端装置，该立管接线端装置利用水平、向心加速度来从产物气体中分离出废催化剂。初级催化剂分离器48的弧形导管引导产物气体和催化剂的混合物以通常水平的角方向从立管46离开，以向心加速，从而导致较致密的催化剂在重力作用下向外移动。催化剂失去角动量并落到用上部边界描绘的下部催化剂床49中。较轻的气体在分离室26中上升并进入旋风分离器50、52中。旋风分离器50、52可包括第一旋风分离阶段和第二旋风分离阶段，以进一步从产物气体中移除催化剂。产物气体被用导管运送到充气室54，产物气体从充气室通过产物管线中的产物出口56从反应器12排出。第一催化剂入口39和第二催化剂入口43离产物出口56比离反应物分配器32更近。初级催化剂分离器48位于比产物出口56更靠近第一催化剂入口39和第二催化剂入口43的位置。在实施方案中，第一催化剂分配器36和第二催化剂分配器40离反应物分配器32比离产物出口56更近。另外，初级催化剂分离器48位于比产物出口56更靠近第一催化剂分配器36和第二催化剂分配器40的位置。运输立管46中的表观气体流速将是12m/s(40ft/s)至20m/s(70ft/s)，并且具有64kg/m3(4lb/ft3)至160kg/m3(10lb/ft3)的密度，从而构成催化剂稀相。
通过初级催化剂分离器48从产物气体分离的催化剂落入致密催化剂床49中。在一个方面，初级旋风分离器50可从分离室26收集产物气体并将从催化剂分离的产物气体运输到次级旋风分离器52，以进一步将催化剂从产物气体分离，然后将经二次纯化的产物气体引导到充气室54。在旋风分离器50、52中从产物气体分离的催化剂通过料腿分配进入致密催化剂床49中。此时，分离室26中分离的催化剂被认为是废催化剂，因为焦炭的沉积物附聚在其上。在分离室26中的致密床49中收集的废催化剂的再生部分在废催化剂管道18中被运输到催化剂再生器20中，以使焦炭从催化剂中燃烧，从而再生和加热脱氢催化剂。废催化剂管道18的竖直区段可包括汽提区段60。汽提气体诸如蒸汽或另一种惰性气体可被馈送到汽提区段60的下端中以从进入汽提区段60的废催化剂中汽提烃。还可在汽提区段60中提供导流板，以使废催化剂在汽提区段中横向行进，从而将更多的催化剂颗粒暴露于向上流动的汽提气体。
在分离室26的致密床49中收集的废催化剂的再循环部分通过入口35进入再循环催化剂管道34。废催化剂的再循环部分在再循环催化剂管道34中再循环回到反应器12的反应室14中的第一催化剂入口39和/或第一催化剂分配器36作为第一催化剂流。废催化剂的再循环部分在返回到反应室14之前不再生。
分离室26可包括围绕立管46的上端和初级分离器48的脱离罐70。脱离罐70的竖直壁71与分离室的壳体27间隔开以限定环形部72。旋风分离器50和52的料腿可位于环形部72中。脱离罐70用于限制产物气体离开初级分离器48的行进，以便减少产物气体在反应器12中的时间，从而减轻对不期望的产物的非选择性裂化反应。脱离罐70的顶部可以是半球形的并且向气体回收管道74馈送，该气体回收管道将产物气体运输到导管76，该导管被直接导管连接或连接到初级旋风分离器50。从脱离罐70到初级旋风分离器50的直接导管连接也防止产物气体逸散在反应器容器的较大体积中，在产物气体逸散的情况下可能发生过度的停留时间以允许非选择性裂化。脱离罐70的壁71的下部区段中的窗口允许脱离罐中的催化剂进入再循环催化剂管道34或再生管道18中。骤冷流体诸如冷凝的产物液体或甚至冷催化剂可通过骤冷管嘴80注入到产物气体中以将产物气体冷却至低于裂化温度以限制非选择性裂化。骤冷流体有利地被注入到将分离的产物气体引导至狭窄位置的气体回收管道74中。气体回收管道74在下游与将废催化剂的大部分从产物气体中分离出的初级催化剂分离器48连通。废催化剂绕过骤冷以将热保留在催化剂中。从催化剂中的大部分催化剂分离出的产物气体使减少量的材料经受骤冷，从而需要较少的骤冷流体实现足够冷却以将产物气体的温度降低到低于裂化温度。
汽提的废脱氢催化剂通过废催化剂管道18被运输到再生器20以燃烧废催化剂上的焦炭并使废催化剂再生成再生催化剂。催化剂再生器20包括燃烧室21和催化剂分离器23，当燃烧室21中生成的烟气从催化剂分离器23排出时，该催化剂分离器从烟气中分离再生催化剂。将氧气供应气体提供给燃烧室21，该氧气供应气体将燃烧室21中的废催化剂提升通过催化剂分离器23并进入分离室25中。通过在再生条件下与氧气供应气体接触，将焦炭燃烧离开废催化剂。在示例性实施方案中，空气用作氧气供应气体，因为空气容易获得并且提供足够的氧气用于燃烧。每千克烧尽废催化剂的焦炭需要10kg至15kg空气。示例性再生条件包括在再生器20中的温度从500℃(900℉)至900℃(1700℉)并且压力为103kPa(abs)(15psia)至450kPa(abs)(70psia)。可诸如通过管嘴28将烃燃料添加到再生器20中以促进再生器中生成的热，以驱动反应器12中的反应。
再生催化剂在再生催化剂管道16中返回到反应器12。再生催化剂管道16具有连接到分离室25中的再生器20的入口17，来自再生器的再生催化剂通过该入口运输到反应器12中的第二催化剂分配器40作为较热的第二催化剂流。再生催化剂通过作为再生催化剂管道16的出口的第二催化剂入口43被馈送到反应器12。再生催化剂管道16连接到第二催化剂入口43，该第二催化剂入口可将再生催化剂输送到反应器12而不借助分配器。
图2示出了另选的反应器12'的实施方案，该另选的反应器在反应室14'中使用三个反应区段和三个反应物分配器，而不是如图1的实施方案中的两个反应区段和两个反应物分配器。具有与图1中相同构型的图2中的元件将具有与图1中相同的附图标号。具有与图1中的对应元件不同构型的图2中的元件具有相同的附图标号，但用撇号(')表示。图2的实施方案的构型和操作基本上与图1中的相同，但有以下例外。
在反应室14'中的第一催化剂入口39和/或第一催化剂分配器36与第二催化剂入口43'和/或第二催化剂分配器40'之间是第三催化剂入口94和第四催化剂入口95。在实施方案中，第三催化剂入口94和第四催化剂入口95向第三催化剂分配器90馈送。第三催化剂入口94和/或第三催化剂分配器90从再循环管道34'的分支接收再循环的废催化剂。第四催化剂入口95和/或第三催化剂分配器90通过再生催化剂管道16'的分支接收来自再生器的再生催化剂。两个催化剂流可在第三催化剂分配器90中或在第三催化剂入口94与第四催化剂入口95之间混合，以在实施方案中在来自第一催化剂入口39和/或第一催化剂分配器36的第一催化剂流与来自第二催化剂入口43'或第二催化剂分配器40'的第二催化剂流的温度的中间温度下从第三催化剂分配器90提供第三催化剂流。第二催化剂入口43'和/或第二催化剂分配器40'位于比图1中更高的高度，以为第三催化剂入口94、第四催化剂入口95和/或第三催化剂分配器90腾出空间。再生催化剂管道16'具有位于再生器20中的入口17和在连接到第二催化剂入口43'和/或第二催化剂分配器40'的分支上的出口以及在连接到第四催化剂入口95和/或第三催化剂分配器90的分支上的出口。再生催化剂管道16将第二再生催化剂流从再生器20通过出口输送到第二催化剂入口43'和/或第二催化剂分配器40'，并通过出口输送到第四催化剂入口95和/或第三催化剂分配器90。废催化剂管道34'具有位于分离室26中的入口35和连接到第一催化剂入口39和/或第一催化剂分配器36的出口以及连接到第三催化剂入口94和/或第三催化剂分配器90的出口，该出口与再生催化剂管道16'的出口处的第四催化剂入口95相对。废催化剂管道34'将再循环的废催化剂从分离室26通过分支上的出口输送到第一催化剂入口39和/或第一催化剂分配器36，并且通过分支上的出口输送到第三催化剂入口和/或第三催化剂分配器90。第三催化剂入口94和第四催化剂入口95和/或第三催化剂分配器90将热的再生催化剂和较冷的废催化剂的混合物提供到反应室14'的第三区段92，构成第三催化剂流。第三催化剂入口94和第四催化剂入口95可与第一催化剂分配器36间隔开并可在第一催化剂分配器上方。第三催化剂分配器90可与第一催化剂分配器36间隔开并可在第一催化剂分配器上方。在反应物流与第一催化剂流接触之后，反应物流与第三催化剂流接触。此外，第三催化剂流相比于第一催化剂流具有更高的温度。
第三催化剂分配器90可包括中心管道，该中心管道具有以不同角度从中心管道延伸以将混合的废催化剂和再生催化剂水平地散布在反应室14'的整个横截面上的管道。可采用可包括反应物气体或惰性气体诸如蒸汽的气体辅助来迫使催化剂通过第三催化剂入口94、第四催化剂入口和/或离开第三催化剂分配器90的管道。气体辅助可从管线通过第四催化剂入口95中的管嘴91输送可能到第三催化剂分配器90，并且通过相反侧上的第三催化剂入口94中的管嘴93输送可能到第三催化剂分配器90。在反应室14'的第三区段92中，反应物流被提供附加的焓和催化剂以将烷烃催化转化为烯烃，通常是将丙烷催化转化为丙烯。第三催化剂流的平均温度可在第一催化剂流的平均温度与第二催化剂流的平均温度之间。因此，第三反应区段92的温度可在第一反应区段38与第二反应区段42'的温度之间。第三催化剂入口94和第四催化剂入口95相比于第二催化剂分配器40'更靠近反应物分配器32。第三催化剂分配器90相比于第二催化剂分配器40'更靠近反应物分配器32。然后在反应物流与第一催化剂流和第三催化剂流接触之后，反应物流与最热的第二催化剂流接触。第三催化剂分配器的采用在反应器12'的更大高度上扩展了分配到反应室14'的催化剂的温度曲线。
本文的实施方案提供利用上升的温度曲线使反应物流与流化催化剂接触的方法和设备。
具体的实施方案
虽然结合具体的实施方案描述了以下内容，但应当理解，该描述旨在说明而不是限制前述描述和所附权利要求书的范围。
本发明的第一实施方案是一种用于使反应物流与催化剂接触的方法，该方法包括：将反应物流馈送到反应器；使该反应物流与第一催化剂流接触以产生产物气体；在使该反应物流与该第一催化剂流接触后，使该反应物流与第二催化剂流接触以产生产物气体，该第二催化剂流相比于该第一催化剂流具有更高的温度；从产物气体中分离出该第一催化剂流和该第二催化剂流；以及从该反应器中排出该产物气体。本发明的实施方案是本段中的先前实施方案至本段中的第一实施方案中的一个、任何或所有实施方案，其中从该产物气体分离的该第一催化剂流和该第二催化剂流包含废催化剂，并且该方法还包括再生该废催化剂的一部分以提供该第二催化剂流。本发明的实施方案是本段中的先前实施方案至本段中的第一实施方案中的一个、任何或所有实施方案，还包括将再生催化剂流与该废催化剂的另一部分混合，以提供第三催化剂流和该第二催化剂流。本发明的实施方案是本段中的先前实施方案至本段中的第一实施方案中的一个、任何或所有实施方案，其中从该产物气体分离的该第一催化剂流和该第二催化剂流包含废催化剂，并且该方法还包括再循环该废催化剂的一部分而不再生以提供该第一催化剂流。本发明的实施方案是本段中的先前实施方案至本段中的第一实施方案中的一个、任何或所有实施方案，还包括在该反应器中混合该第一催化剂流和该第二催化剂流。本发明的实施方案是本段中的先前实施方案至本段中的第一实施方案中的一个、任何或所有实施方案，还包括迫使该反应物流和该第一催化剂流以及该第二催化剂流在该反应器中向上流动。本发明的实施方案是本段中的先前实施方案至本段中的第一实施方案中的一个、任何或所有实施方案，还包括使该反应物流与该第一催化剂流和该第二催化剂流在第一室中接触，并且在第二室中从该产物气体分离出该第一催化剂流和该第二催化剂流，以提供废催化剂。本发明的实施方案是本段中的先前实施方案至本段中的第一实施方案中的一个、任何或所有实施方案，还包括再生来自该第二室的该废催化剂的一部分以提供该第二催化剂流，以及再循环来自该第二室的该废催化剂的另一部分以提供该第一催化剂流。
本发明的第二实施方案是一种使烷烃反应物流与脱氢催化剂接触的方法，包括：将该烷烃反应物流馈送到反应器；使该烷烃反应物流与第一脱氢催化剂流接触以产生烯烃产物气体；在使该烷烃反应物流与该第一脱氢催化剂流接触后，使该烷烃反应物流与第二脱氢催化剂流接触以产生烯烃产物气体，该第二脱氢催化剂流相比于该第一脱氢催化剂流具有更高的温度；从该烯烃产物气体中分离出该第一脱氢催化剂流和该第二脱氢催化剂流；以及从该反应器中排出该烯烃产物气体。本发明的实施方案是本段中的先前实施方案至本段中的第一实施方案中的一个、任何或所有实施方案，其中从该烯烃产物气体分离的该第一脱氢催化剂流和该第二脱氢催化剂包括废脱氢催化剂，并且该方法还包括再生该废脱氢催化剂的一部分以提供该第二脱氢催化剂流以及再循环该废脱氢催化剂的另一部分以提供该第一脱氢催化剂流。本发明的实施方案是本段中的先前实施方案至本段中的第一实施方案中的一个、任何或所有实施方案，还包括使该烷烃反应物流与该第一脱氢催化剂流和该第二脱氢催化剂流在第一室中接触，并且在第二室中从该烯烃产物气体分离出该第一脱氢催化剂流和该第二脱氢催化剂流以提供废脱氢催化剂。本发明的实施方案是本段中的先前实施方案至本段中的第一实施方案中的一个、任何或所有实施方案，还包括迫使该烷烃反应物流和该第一脱氢催化剂流以及该第二脱氢催化剂流在该反应器中向上流动。
尽管没有进一步的详细说明，但据信，本领域的技术人员可通过使用前面的描述最大程度利用本公开并且可以容易地确定本公开的基本特征而不脱离本发明的实质和范围，并且可做出本公开的各种变化和修改，并使其适合各种使用和状况。因此，前述优选的具体的实施方案应理解为仅例示性的，而不以无论任何方式限制本公开的其余部分，并且旨在涵盖包括在所附权利要求书的范围内的各种修改和等效布置。
在前述内容中，所有温度均以摄氏度示出，并且所有份数和百分比均按重量计，除非另外指明。

Claims (10)

1.一种用于使反应物流与催化剂接触的反应器，包括：
反应物分配器，所述反应物分配器用于将所述反应物流分配到所述反应器；
第一催化剂入口，所述第一催化剂入口用于将第一催化剂流馈送到所述反应器；
第二催化剂入口，所述第二催化剂入口用于将第二催化剂流馈送到所述反应器，所述第一催化剂入口相比于所述第二催化剂入口更靠近所述反应物分配器；
产物出口，所述产物出口用于从所述反应器排出产物，所述第二催化剂分配器相比于所述产物出口更靠近所述反应物分配器。
2.根据权利要求1所述的反应器，还包括连接到所述第二催化剂入口的再生催化剂管道，所述再生催化剂管道具有连接到催化剂再生器的入口。
3.根据权利要求1所述的反应器，还包括容纳所述第一催化剂入口和所述第二催化剂入口的反应室以及包括用于从产物气体中分离出催化剂的初级催化剂分离器的分离室，所述初级催化剂分离器位于比所述产物出口更靠近所述第二催化剂入口的位置。
4.根据权利要求3所述的反应器，还包括连接到所述第一催化剂入口的再循环催化剂管道，所述再循环催化剂管道具有所述分离室中的入口。
5.根据权利要求3所述的反应器，还包括围绕位于分离室中的所述初级催化剂分离器的脱离罐，所述脱离罐的壁与所述分离室的壳体间隔开。
6.根据权利要求5所述的反应器，还包括所述分离室中的多个旋风分离器和从脱离罐到所述旋风分离器的直接导管。
7.根据权利要求6所述的反应器，还包括从脱离罐的所述壁延伸到所述分离室的所述壁的导流板和通过所述导流板中的孔突出的旋风分离器的料腿。
8.根据权利要求1所述的反应器，还包括将所述第一催化剂流通过第一催化剂分配器馈送到所述反应器以及将所述第二催化剂流通过第二催化剂分配器馈送到所述反应器，并且其中所述第一催化剂分配器和所述第二催化剂分配器中的至少一者包括中心管道，所述中心管道具有从所述中心管道延伸的管道。
9.一种使反应物流与催化剂接触的方法，包括：
将反应物流馈送到反应器；
使所述反应物流与第一催化剂流接触以产生产物气体；
在使所述反应物流与所述第一催化剂流接触后使所述反应物流与第二催化剂流接触以产生产物气体，所述第二催化剂流相比于所述第一催化剂流具有更高的温度；
从产物气体中分离出所述第一催化剂流和所述第二催化剂流；以及
从所述反应器中排出所述产物气体。
10.根据权利要求9所述的方法，其中从所述产物气体分离的所述第一催化剂流和所述第二催化剂流包含废催化剂，并且还包括再生所述废催化剂的一部分以提供所述第二催化剂流。
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Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11794159B2 (en) * 2021-12-16 2023-10-24 Uop Llc Process and apparatus for contacting feed and catalyst with improved catalyst mixing
US20230416172A1 (en) * 2022-06-24 2023-12-28 Uop Llc Apparatus and process for distributing quench fluid

Family Cites Families (18)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5104517A (en) * 1990-05-17 1992-04-14 Uop Vented riser apparatus and method
US7169293B2 (en) * 1999-08-20 2007-01-30 Uop Llc Controllable space velocity reactor and process
US6558531B2 (en) 2000-04-04 2003-05-06 Exxonmobil Chemical Patents Inc. Method for maintaining heat balance in a fluidized bed catalytic cracking unit
CA2432082C (en) * 2000-12-22 2009-04-28 Uop Llc Simplified plate channel reactor arrangement
US20030127358A1 (en) * 2002-01-10 2003-07-10 Letzsch Warren S. Deep catalytic cracking process
US7128827B2 (en) * 2004-01-14 2006-10-31 Kellogg Brown & Root Llc Integrated catalytic cracking and steam pyrolysis process for olefins
US7323099B2 (en) * 2004-11-19 2008-01-29 Exxonmobil Chemical Patents Inc. Two stage fluid catalytic cracking process for selectively producing C2 to C4 olefins
US8753502B1 (en) 2009-12-22 2014-06-17 Marathon Petroleum Company Lp Using low carbon fuel with a catalyst charge heater
CN202497866U (zh) * 2011-10-14 2012-10-24 李小燕 一种流化床粉料催化剂分布器
US8815082B2 (en) * 2011-12-12 2014-08-26 Uop Llc Process and apparatus for mixing two streams of catalyst
US9005431B2 (en) * 2012-06-27 2015-04-14 Uop Llc Process and apparatus for distributing hydrocarbon feed to a catalyst stream
US9376633B2 (en) * 2014-03-31 2016-06-28 Uop Llc Process and apparatus for distributing fluidizing gas to an FCC riser
US9266103B1 (en) 2014-09-05 2016-02-23 Uop Llc Catalyst regenerators and methods for regenerating catalysts
RU2731380C2 (ru) 2015-03-30 2020-09-02 Дау Глоубл Текнолоджиз Ллк Интегрированный способ дегидрирования c3-c4-углеводородов
US9889418B2 (en) 2015-09-29 2018-02-13 Dow Global Technologies Llc Fluidized fuel gas combustor system for a catalytic dehydrogenation process
US9597652B1 (en) 2015-09-30 2017-03-21 Dow Global Technologies Llc Catalyst regenerator and a riser terminator used therein
AR111737A1 (es) * 2017-05-05 2019-08-14 Dow Global Technologies Llc Sistema de extracción de catalizador a granel y métodos para el uso del mismo
CN110240925B (zh) * 2018-05-29 2021-06-15 青岛京润石化设计研究院有限公司 一种流化催化裂化反应再生方法

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