CN1656048A - 将热加给用于将含氧化合物转化为烯烃的反应器系统的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了将热加给用于将含氧化合物转化为烯烃的反应器系统的方法，其中用具有低自燃温度、低硫和低氮含量的加热燃料，例如火炬油加给补充热。

Description

将热加给用于将含氧化合物转化为 烯烃的反应器系统的方法
发明领域
本发明涉及用于将包含含氧化合物(oxygenate)的原料转化为包含轻烯烃的产物的方法，其中用具有低自燃温度、低硫和低氮含量的加热燃料加给补充热。
发明背景
在这里被定义为乙烯、丙烯、丁烯和它们的混合物的轻烯烃用作生产很多重要的化学品和聚合物的原料。尤其，轻烯烃用于制造聚烯烃比如聚丙烯和聚乙烯。用于聚乙烯和聚丙烯的催化剂要求基本上无污染物比如硫和氮的产物。当硫和氮化合物存在于烯烃原料中时，该催化剂的效力变低，导致较低质量的商品或较低效率的聚合产品。
用于生产轻烯烃的一种新兴技术使用含氧化合物原料比如甲醇，乙醇或二甲醚。甲醇，乙醇和二甲醚原料由来源于天然气或其它来源的合成气产生。由该方法产生的含氧化合物原料是理想的，因为它们含有数量较少的氮或硫和获得了对聚合催化剂毒性低的烯烃产物。含氧化合物-烯烃的反应的一个实施方案是在具有含氧化合物-烯烃(“OTO”)反应器和催化剂再生器的反应器系统中使用分子筛催化剂，如SAPO催化剂。在OTO反应器中的催化剂将含氧化合物转化为烯烃以及在用于催化该转化过程的分子筛催化剂上生成和沉积含碳材料(焦炭)。这些碳质沉积物的过度积聚将干扰该催化剂促进反应的能力。因此，分子筛催化剂周期性地被再循环到催化剂再生器。在再生期间，通过用氧燃烧从催化剂上去除焦炭，这样恢复了该催化剂的催化活性。该再生催化剂然后被再循环到OTO反应器，在那里它重新用于催化该OTO反应。
US专利Nos.6,023,005和6,166,282公开了通过在利用催化剂再生的流化床反应方法中含氧化合物的催化转化生产乙烯和丙烯的方法，其中该两个专利在本文引入供参考。
US专利Nos.4,595,567和4,615,992披露了一般和特定的再生设备和技术，该两个专利在本文引入供参考。
包括OTO反应器和再生器的该反应器系统常常需要将热加给反应器系统。OTO反应是放热的，需要初始热以启动该反应，此后它是自持的。还有其中含氧化合物原料必须间断的时期，此时需要保持反应器和再生器的温度。另外，再生器的初次起动和催化剂的加热还需要热量。
通常，该再生器装置通过用空气燃烧起动燃料如天然气的辅助燃烧器预热，以便将含有空气和气态燃烧产物如二氧化碳和水(蒸汽)的加热气体提供给再生器。该辅助燃烧器能够与通过再生器的底部的空气进口引入加热气体的再生器鼓风机连接。然而，考虑到此类加热气体的低热容量(部分是由于它在加热时的膨胀导致的)，输入该装置的热量是有限的。尤其，最大热量和最大温度是有限的。当将热加给除OTO反应器系统之外的反应器，比如流化催化裂化(FCC)系统时，进给FCC装置的烃原料(汽油)在再生器中燃烧，以加热催化剂。然而，FCC装置的汽油原料被氮和硫污染，将不适合于OTO方法，因为汽油将提高这些污染物在产物中的含量。甲醇作为加热催化剂的燃料是不理想的，因为它具有高自燃温度，并且点燃和维持甲醇的燃烧是困难的。流化催化裂化(FCC)的方法通常将热催化剂从再生器循环到反应器，以便将热加给反应器。这样做的一种方法是用进给再生器的空气燃烧燃料。FCC方法通常使用可燃气体(包括天然气在内)，或者可燃气体和用于此目的的重质液体原料的结合物。该可燃气体在位于鼓风机之后，但在进入再生器中的催化剂流化床之前的辅助燃烧器中燃烧。再生空体的有限的热容量(部分是由于它在加热时的膨胀导致的)限制了通过该方法将热加给再生器的速率。正常希望以更大的速率加热，因此将通常由汽油原料组成的液体燃料加入到流化催化剂区。该催化剂比燃烧空气具有高得多的热容量，因此与通过辅助燃烧器加给燃烧空气的速度相比，液体燃料能够以高得多的速度将热加给流化催化剂区。汽油还具有315-370℃(600-700°F)的相对低自燃温度，这有助于燃烧的引发，而且有助于保证燃烧在低温偏移期间不被熄灭。
在将FCC加热方法应用于MTO方法的尝试中，遇到了一些主要的问题。汽油不能被用作加热燃料，因为在MTO产物回收段中不能容许由汽油引入的硫和氮。MTO原料甲醇不能被用作加热燃料，因为它的468℃(875°F)的自燃温度是非常高的，使得难以将再生器中的催化剂床预热到足够的温度来引发甲醇的燃烧。还有，具有更大的由低温偏移导致的熄灭燃烧的风险。
因此，希望提供由含氧化合物制备烯烃的方法，该方法具有在数小时而非数天的适当时间内为含氧化合物-烯烃反应器系统提供高热输入的起动工序，以便为反应器提供补充热，不污染OTO催化剂或MTO产物和副产物。本发明满足了这些和其它需要。
发明概述
本发明通过提供用于将包含含氧化合物的原料转化为包含轻烯烃的产物的方法而解决了本领域中的当前需要。
本发明的方法在反应器装置中进行。本文使用的术语“反应器装置”是指包括其中发生含氧化合物-烯烃转化反应的至少一个部位的装置。这里另外使用的术语“反应区”是指其中发生含氧化合物-烯烃转化反应的反应器装置的一部分，并且与术语“反应器”同义使用。理想的是，该反应器装置包括反应区，进口区和分离区。“进口区”是引入原料和催化剂的反应器装置的部分。“反应区”是其中原料与催化剂在有效将原料的含氧化合物部分转化为轻烯烃产物的条件下接触的反应器装置的部分。“分离区”是其中在反应器中的催化剂和任何其它固体与产物分离的反应器装置的部分。典型地，反应区位于进口区和分离区之间。
本发明涉及在含氧化合物-烯烃转化分子筛催化剂的存在下由含氧化合物原料制备烯烃产物的方法，该方法包括：
a)让至少一部分的催化剂与再生介质在再生区中接触；
b)将所述再生区加热到至少225℃(437°F)，例如至少260℃(500°F)的第一温度；
c)将自燃温度低于该第一温度并含有低于500wppm硫，例如，低于100wppm硫，和低于200wppm氮，例如，低于100wppm氮的加热燃料进给到所述再生区，从而使该加热燃料燃烧和提供加热催化剂；和
d)将所述加热催化剂循环到反应区；和
e)另外在有效将原料转化为烯烃产物料流的条件下，让原料与含有所述加热催化剂的含氧化合物-烯烃转化分子筛催化剂在反应区中接触。
在一个实施方案中，该烯烃产品料流包括C2-C3烯烃。
在本发明的另一个实施方案中，所用条件可有效在催化剂上形成碳质沉积物。
在又一个实施方案中，在进给加热燃料的步骤之前，将该催化剂在再生区中加热至至少316℃(600°F)。
在本发明的又一个实施方案中，该再生区具有燃料进口和能够在再生区中提供空气流，在相对于空气流的方向上，位于该燃料进口的上游的空气进口，以及该方法进一步包括(1)用来自所述空气进口的空气流燃烧起动燃料，从而在再生区内赋予足够的热含量，以便在燃料进口处或附近获得第一温度和(2)通过燃料进口进给该加热燃料。
在另一个实施方案中，该起动燃料使用含碳气体，例如，天然气。
在本发明的又一个实施方案中，该起动燃料具有大于约482℃(900°F)的自燃温度。
在另一个实施方案中，本发明的方法进一步包括在燃烧步骤(1)之前用催化剂将再生区填充到足以覆盖所述燃料进口的水平，以及在进给加热燃料的步骤(2)之后添加另外的催化剂，以提供另外的加热催化剂。
在又一个实施方案中，在进料步骤(2)之前，将催化剂在再生区中加热至至少316℃(600°F)。
在另一个实施方案中，该加热燃料是液体燃料。
在另一个实施方案中，该加热燃料的至少50wt％是C11-C20烃级分。
在另一个实施方案中，该加热燃料的至少75wt％是C11-C20烃级分。
在另一个实施方案中，该加热燃料的至少85wt％是C11-C20烃级分。
在另一个实施方案中，至少75wt％的该加热燃料是C12-C19烃级分和此外所述加热燃料具有232-271℃(450-520°F)的自燃温度和含有低于10wppm硫和低于10wppm氮。
在又一个实施方案中，该加热燃料的至少75wt％是C12-C16烃级分。
在另一个实施方案中，该加热燃料的至少75wt％是C12-C14烃级分。
在另一个实施方案中，反应区通过蒸汽喷射来冷却。
在另一个实施方案中，反应区包括提升管。
在又一个实施方案中，反应区包括多个提升管。
在又一个实施方案中，反应区具有两个提升管。
在又一个实施方案中，催化剂包括具有低于5.0埃的孔隙直径的分子筛。
在又一个实施方案中，该催化剂包括选自AEI，AFT，APC，ATN，ATT，ATV，AWW，BIK，CAS，CHA，CHI，DAC，DDR，EDI，ERI，GOO，KFI，LEV，LOV，LTA，MON，PAU，PHI，RHO，ROG，THO，ZSM-5，ZSM-4，SAPO-34，SAPO-17，SAPO-18，MeAPSO和它们的取代组中的至少一种分子筛骨架类型。
在又一个实施方案中，该催化剂包括具有5-10埃的孔隙直径的分子筛。
在再一个实施方案中，该催化剂包括选自MFI，MEL，MTW，EUO，MTT，HEU，FER，AFO，AEL，TON，和它们的取代组中的至少一种分子筛骨架类型。
在另一个实施方案中，该加热步骤(b)在该接触步骤(e)之前进行。
在另一个实施方案中，该加热步骤(b)与该接触步骤(e)同时进行。
在又一个实施方案中，第一接触步骤(a)在该加热步骤(b)之前进行。
在另一个实施方案中，该加热燃料含有低于10wppm，例如，低于5wppm的硫和低于10wppm，例如，低于5wppm的氮。
在又一个实施方案中，本发明涉及将热加给具有含氧化合物-烯烃反应区和催化剂再生区的反应器系统的方法，其中催化剂从反应区循环到再生区和从再生区循环到反应区，该方法包括：
在含氧气体的存在下在再生区中使催化剂流化；
将再生区中的催化剂加热到第一温度；
将加热燃料引入到再生区，其中该加热燃料具有大约100wppm或更少的硫和具有大约100wppm或更少的氮和高于该第一温度，但不超过约482℃(900°F)的自燃温度，以便提供加热催化剂；和
将该加热催化剂提供给反应区。
在刚才所述的本发明的又一个实施方案中，该方法进一步包括：让该催化剂与含氧化合物原料在足以将所述含氧化合物转化为富含烯烃的产物的条件下接触。
在刚才所述的本发明的另一个实施方案中，本发明进一步包括其中该加热燃料含有总共不超过20wppm的选自镍和钒中的金属的方法。
在又一个实施方案中，本发明涉及用于初始提高在含氧化合物-烯烃转化分子筛催化剂的存在下由含氧化合物原料制备烯烃产物的反应器系统的温度的方法，该方法包括：
a)让至少一部分的催化剂与再生介质在再生区中接触；
b)将所述再生区加热到至少225℃(437°F)的第一温度；
c)将自燃温度低于该第一温度并含有低于100wppm硫和低于100wppm氮的加热燃料进给到所述再生区，从而使该加热燃料燃烧和提供加热催化剂；和
d)将所述加热催化剂循环到反应区。
在刚才所述的本发明的另一个实施方案中，本发明包括进一步包括以下步骤的方法：
e)另外在有效将原料转化为烯烃产物料流的条件下，让原料与含有所述加热催化剂的含氧化合物-烯烃转化分子筛催化剂在反应区中接触。
本发明的这些和其它优点可以从下面的详细描述，附图和附属权利要求书中体现出来。
附图简述
该图提供了包括具有催化剂循环的高速流化床和具有引入供反应器的初始加热用的加热燃料的进口的再生器的反应器装置的示意图。
发明详述
如上所述，含氧化合物原料至烯烃的转化是放热反应。一旦启动，该反应能够自身维持，不用增加外部加热。然而，还存在有必要将除了由含氧化合物原料转化为烯烃的反应所产生的热量以外的热量加给以上反应器/再生器系统的某些情况。实例包括反应器和再生器系统的耐火衬料的初始干燥，在引入含氧化合物原料之前的反应器的初始预热，以及在含氧化合物原料的短期断供期间维持反应温度。
本发明的方法通过将加热燃料直接加入到催化剂流化床中来将补充热加给再生器而达到了该目的。流态化空气提供了供加热燃料燃烧用的氧。该流化催化剂颗粒被充分混合和有足够的热容量，从而将由加热燃料的燃烧产生的热量均匀地分配在再生器的整个流化床中，在再生器床内获得了相对均匀的温度。在一个实施方案中，该热催化剂能够循环到反应器，其中来自催化剂的热量被转移到反应器。当流过反应器时该催化剂冷却下来，然后返回到再生器，在那里它被再加热。这种加热方法可用于干燥反应器中的耐火材料，在加入含氧化合物原料之前预热反应器，和/或在含氧化合物原料的断供期间维持反应温度。
该加热燃料必须具有可用于将含氧化合物转化为烯烃的方法的某些关键性能。自燃温度必须相对低，不高于约454℃(850°F)，以便促进加热燃料的点火和保证在低温漂移的情况下燃烧不被熄灭。还有，它必须具有低硫和氮含量，以便防止这些污染物引入到催化剂或产物回收组中。加热燃料能够含有不超过100wppm金属总量，优选不超过20wppm金属总量的金属杂质(例如，镍和/或钒)。在优选的实施方案中，该加热燃料能够是通常的液体燃料，例如，烃类液体燃料。
当在包括催化剂的流化床和催化剂的再生器的反应器装置中将含氧化合物转化为轻烯烃产物时，希望通过在添加含氧化合物原料之前将反应器和催化剂加热到操作温度来起动装置的运行。在一个实施方案中，本发明的方法通过在再生器空气进口处或其上游用空气流燃烧起动燃料，优选气体碳质燃料，比如轻瓦斯或天然气加热该再生区来达到该目的。一部分的含氧化合物转化催化剂以足以覆盖再生器的燃料进口的量加入到再生区。在一个实施方案中，再生区的催化剂被加热至至少225℃的温度。这在再生区内提供了起动和维持然后以足够获得在与该催化剂接触时将含氧化合物充分转化为烯烃的温度的速度引入的加热燃料的燃烧的足够的热含量。在一个实施方案中，该加热燃料是具有低于482℃(900°F)的自燃温度并含有低于200wppm硫和低于500wppm氮(按元素物质计，即(S或N))的包括C11-C20烃级分的通常的液体燃料。该加热燃料通过再生器燃料进口进给到加热的再生区和在合适的温度条件下在该再生器中点燃，导致催化剂的加热。根据需要，其它催化剂能够与加热燃料一起加入到加热的再生区。将所得加热催化剂循环到反应区。在一个实施方案中，催化剂的循环将反应区加热到至少316℃(600°F)的反应区温度，该温度足以将含氧化合物催化转化为烯烃。任选地，将反应区中的催化剂循环到再生区。
在一个实施方案的方法中，包括含氧化合物和任何稀释剂的原料与催化剂在有效的工艺条件下在反应器或反应区中接触，从而产生包括轻烯烃的产物。这些工艺条件包括与生产轻烯烃相关联的有效的温度，压力，WHSV(重量时空速度)，气体表观速度和任选的有效量的稀释剂。这些工艺条件在下面将详细地描述。
再循环而与原料接触的包括分子筛和任何其它材料如粘结剂、填料等的催化剂的速率理想地是进给到反应器的含氧化合物的总进给速率的约1到约100倍，更理想地是约10到约80倍，最好是约10到约50倍。理想的是，从反应器中去除一部分的包括分子筛和任何其它材料如粘结剂、填料等的催化剂用于再生，然后以进给到反应器的含氧化合物的总进给速率的约0.1到约10倍，更理想地是约0.2到约5倍，最好是约0.3到约3倍的速率再循环到反应器。
用于将含氧化合物转化为轻烯烃的温度可以在宽范围内变化，至少部分取决于催化剂，再生催化剂在催化剂混合物中的份量，以及反应器装置和反应器的构型。虽然本发明不局限于特定温度，但如果该方法在约316℃到约700℃，理想地约316℃到约600℃，最理想地约316℃到约500℃的温度下进行的话，那么获得了最佳结果。较低的温度一般导致较低的反应速率，所需轻烯烃产物的形成速率一般显著地减慢。然而，在高于700℃的温度下，该方法可能不会形成最佳量的轻烯烃产物，以及焦炭和轻质饱和物在催化剂上形成的速率会变得过高。
虽然不一定是最佳量，但轻烯烃可在宽压力范围内形成，包括、但不限于自生压力和从约0.1kPa到约100MPa的压力。期望的压力是约6.9kPa到约34MPa和最理想的是约20kPa到约500kPa。当涉及含氧化合物化合物和/或它们的混合物时，上述压力没有包括如果存在的稀释剂的压力，是指该原料的分压。典型地，可使用在所述范围内之外的压力，并且不超出本发明的范围。在某些情况下，下限和上限压力不利地影响选择性，转化率，焦化速率，和/或反应速率；然而，轻烯烃仍然将会形成，为此，这些极端压力被认为是本发明的一部分。
本发明的方法持续达充分产生所需轻烯烃的时间。在这期间可达到轻烯烃的稳态或半稳态生产，很大程度通过反应温度，压力，所选择的催化剂，再循环废催化剂的量，再生程度，重量时空速度，表观速度，和其它所选择的工艺设计特性来决定。
用于含氧化合物转化反应的宽范围的WHSV(定义为进给到反应区的总含氧化合物的重量/小时/反应区的催化剂中的分子筛的重量)可以在本发明中有效。进入反应区的总含氧化合物包括汽相和液相中的所有含氧化合物。虽然催化剂常常含有起惰性物质、填料或粘结剂作用的其它材料，但WHSV仅使用反应区的催化剂中的分子筛的重量来计算。WHSV理想地高得足以保持催化剂在反应条件下和在反应器构型和设计内处于流化状态。一般，WHSV是约1hr-1到约5000hr-1，理想地约2hr-1到约3000hr-1，最好是约5hr-1到约1500hr-1。对于包括甲醇，二甲醚或它们的混合物的原料，WHSV理想地是至少约20hr-1和更理想地是约20hr-1到约300hr-1。
含氧化合物转化率应该维持充分地高，以避免需要工业上不可接受的水平的原料再循环。虽然为了完全避免原料再循环希望有100％含氧化合物转化率，当转化率是大约98％或更低时常常发现不需要的副产品的减少。因为多达约50％的原料再循环在工业上可以接受，所以约50％到约98％的转化率是合乎需要的。根据一个实施方案，使用本领域普通技术人员熟悉的许多方法将转化率保持在该范围内-50％到约98％。实例包括，但不必限于，调节一个或多个下列参数：反应温度；压力；流速(重量时空速度和/或气体表观速度)；催化剂循环比率；反应器装置构型；反应器构型；进料组成；相对于蒸汽原料的液体原料的量；再循环催化剂的量；催化剂再生度；和影响转化率的其它参数。
在含氧化合物转化为轻烯烃的过程中，碳质沉积物蓄积在用于促进该转化反应的催化剂上。在某些位置，这些碳质沉积物的积累引起催化剂将含氧化合物原料转化为轻烯烃的能力的下降。在该位置，催化剂被部分钝化。当催化剂不再能将含氧化合物转化为烯烃产物时，该催化剂被认为完全钝化。作为在本发明的方法中的一个步骤，一部分催化剂从反应器装置中排出和从反应器排出的该部分催化剂的至少一部分在再生器中部分(如果不是完全的话)再生。所谓再生是指从该催化剂上至少部分去除碳质沉积物。理想地，从反应器排出的催化剂部分至少部分被钝化。在反应器装置中的剩余催化剂部分在没有再生的情况下再循环。然后将有或者没有冷却的再生催化剂返回到反应器。理想的是，用于再生而排出的催化剂部分的比率是从反应器排出的催化剂的比率的约0.1％到约99％。该比率更理想地是约0.2％到约50％，最理想地是约0.5％到约5％。
根据一个实施方案，该催化剂以许多方法-间歇、连续、半连续或它们的组合来再生。催化剂连续再生是期望的方法。理想的是，该催化剂被再生至催化剂重量的约0.01wt％到约15wt％重量的剩余焦炭水平。
催化剂再生温度应该是约250℃到约750℃，理想地是约500℃到约725℃。再生器中的温度能够通过去除过热来控制。理想的是，催化剂再生进行到至少部分钝化的催化剂已经在汽提塔或第一汽提室中脱除大部分容易去除的有机材料(有机物)。该汽提能够通过在高温下让汽提气在废催化剂上通过来实现。适于汽提的气体包括蒸汽，氮气，氦气，氩气，甲烷，CO2，CO，氢气，和它们的混合物。优选的气体是蒸汽。汽提气的气体时空速度(GHSV，基于气体的体积与催化剂和焦炭的体积)是约0.1h-1到约20,000h-1。汽提的可接受温度是约250℃到约750℃，理想地是约350℃到约675℃。
用于将含氧化合物转化为轻烯烃的本发明的方法使用包括含氧化合物的原料。这里使用的术语“含氧化合物”包括，但不限于含有氧的烃，比如下列化合物：脂族醇，醚，羰基化合物(醛类，酮类，羧酸类，碳酸酯等)，和它们的混合物。脂族结构部分理想地应该含有约1-10个碳原子，更理想地是约1-4碳原子。代表性的含氧化合物包括，但不必限于低级直链或支化脂族醇，和它们的不饱和对应物。合适的含氧化合物的实例包括，但不必仅限于下列化合物：甲醇；乙醇；正丙醇；异丙醇；C4-C10醇类；甲基乙基醚；二甲醚；二乙醚；二异丙醚；甲酸甲酯；甲醛；碳酸二甲酯；碳酸甲·乙酯；丙酮；和它们的混合物。理想的是，在转化反应中使用的含氧化合物选自甲醇，二甲醚和它们的混合物。更理想的是，含氧化合物是甲醇。进给到反应器的总加料能够含有其它组分，比如稀释剂。
一种或多种稀释剂能够与含氧化合物一起进给到反应区，使得总进料混合物包含约1mol％和约99mol％的稀释剂。能够在本方法中使用的稀释剂包括，但不限于氦气，氩气，氮气，一氧化碳，二氧化碳，氢，水，链烷烃，其它烃类(比如甲烷)，芳族化合物，和它们的混合物。理想的稀释剂包括，但不限于水和氮气。
适合于催化本发明的含氧化合物-烯烃转化反应的催化剂包括分子筛和分子筛的混合物。分子筛能够是沸石的(沸石类)或非沸石的(非沸石类)。有用的催化剂还可以由沸石和非沸石分子筛的混合物形成。理想的是，该催化剂包括非沸石型分子筛。适用于本发明的方法的分子筛包括“小”和“中”孔分子筛。“小孔”分子筛被定义为具有直径小于约5.0埃的孔的分子筛。“中孔”分子筛被定义为具有直径为约5.0到约10.0埃的孔的分子筛。
分子筛是具有不同尺寸的孔隙的多孔固体，如沸石或沸石型分子筛，碳和氧化物。有无定形和结晶分子筛。分子筛包括天然的矿物分子筛，或化学方法形成的合成分子筛，它们典型地是含有二氧化硅和任选的氧化铝的结晶材料。用于石油和石油化学工业的工业上最有用的分子筛已知为沸石。沸石是具有通常携带负电荷的开式骨架结构的铝硅酸盐。在该骨架部分内的负电荷是Al3+替换Si4+的结果。阳离子平衡这些负电荷，保持该骨架的电中性，以及这些阳离子可与其它的阳离子和/或质子交换。合成分子筛，尤其沸石类典型地通过将氧化铝和二氧化硅的来源在强碱性含水介质中在结构引导剂或模板剂的存在下混合来合成。所形成的分子筛的结构部分通过各种来源的溶解性，二氧化硅与氧化铝的比率，阳离子的性质，合成温度，添加次序，模板剂的类型等来决定。
沸石典型地由[SiO4]和[AlO4]四面体或八面体的氧原子的共角来形成。沸石通常具有一维，二维或三维的晶体孔隙结构，后者具有分子大小的均匀尺寸的孔隙，该孔隙选择性地吸收能够进入孔隙的分子和排除太大的那些分子。孔隙尺寸，孔隙形状，空隙间距或通道，组成，晶体形态和结构是决定分子筛在各种烃类吸附和转化过程中的用途的几个特性。
有许多不同类型的沸石类已知可将原料，尤其含有含氧化合物的原料，转化成一种或多种烯烃。例如，US专利No.5,367,100描述了众所周知的沸石ZSM-5将甲醇转化成烯烃的用途；US专利No.4,062,905讨论了使用结晶型铝硅酸盐沸石例如沸石T，ZK5，毛沸石和菱沸石将甲醇和其它含氧化合物转化成乙烯和丙烯的方法；和US专利No.4,079,095描述了使用ZSM-34将甲醇转化成烃类产品如乙烯和丙烯的方法。
在US专利No.4,310,440中描述了通过由共用氧原子连接的共角[AlO2]和[PO2]四面体形成的结晶性磷铝酸盐AlPO4，用于由醇生产轻烯烃。含金属的磷铝酸盐分子筛，MeAPO和ELAPO也被描述为可将醇类转化为烯烃。MeAPO具有[MeO2]，[AlO2]和[PO2]四面体微孔结构，其中Me是具有元素周期表的二价元素Co，Fe，Mg，Mn和Zn和三价Fe的一个或多个的金属源。ELAPO具有[ELO2]，[AlO2]和[PO2]四面体微孔结构，其中EL是具有元素As，B，Be，Ga，Ge，Li，Ti和Zr中的一个或多个的金属源。MeAPO和ELAPO一般通过金属源，铝源，磷源和模板剂的反应混合物的水热结晶法来合成。MeAPO和ELAPO的制备方法可以在US专利Nos.4,310,440、4,500,651、4,554,143、4,567,029、4,752,651、4,853,197、4,873,390和5,191,141中找到。
用于将甲醇转化为烯烃的最有用的分子筛之一是其中金属源是硅，通常热解法、胶体或沉淀二氧化硅的那些ELAPO或MeAPO。这些分子筛被称为硅铝磷酸盐分子筛。硅铝磷酸盐(SAPO)分子筛含有[SiO2]，[AlO2]和[PO2]共角四面体单元的三维微孔晶体骨架结构。SAPO合成描述在US专利No.4,440,871中，它全部被引入本文供参考。SAPO一般通过硅-，铝-和磷-源和至少一种模板剂的反应混合物的水热结晶方法来合成。SAPO分子筛的合成，它配制成SAPO催化剂的方法，和它将烃类原料转化成烯烃的用途，尤其在该原料是甲醇的情况下，已经在US专利Nos.4,499,327、4,677,242、4,677,243、4,873,390、5,095,163、5,714,662和6,166,282中有描述，所有这些专利在本文全面引入供参考。
分子筛具有各种化学和物理性质，骨架，特性。分子筛已经被Structure Commission of the International Zeolite Association根据IUPAC Commission有关沸石命名法的规则进行了完善的分类。骨架类型描述了构成该骨架并为这些材料提取特定性能的四面体配位原子的连接性，拓扑结构。已经确定结构的骨架型沸石和沸石型分子筛被给予了三个字母代码并描述在Atlas of Zeolite Framework Types，第五版，Elsevier，伦敦，英国(2001)中，该文在这里全面引入供参考。
这些分子筛的非限制性例子是选自AEI，AFT，APC，ATN，ATT，ATV，AWW，BIK，CAS，CHA，CHI，DAC，DDR，EDI，ERI，GOO，KFI，LEV，LOV，LTA，MON，PAU，PHI，RHO，ROG，THO，和它们的取代形式中的骨架类型的小孔隙分子筛；选自AFO，AEL，EUO，HEU，FER，MEL，MFI，MTW，MTT，TON，和它们的取代形式中的骨架类型的中孔隙分子筛；和选自EMT，FAU和它们的取代形式中的骨架类型的大孔隙分子筛。其它分子筛包括选自ANA，BEA，CFI，CLO，DON，GIS，LTL，MER，MOR，MWW和SOD中的骨架类型。特别用于将含有含氧化合物的原料转化成烯烃的优选分子筛骨架类型的非限制性例子选自AEL，AFY，BEA，CHA，EDI，FAU，FER，GIS，LTA，LTL，MER，MFI，MOR，MTT，MWW，TAM和TON。在一个优选的实施方案中，本发明的分子筛具有AEI拓扑结构或CHA拓扑结构，或它们的结合物，最优选CHA拓扑结构。
分子筛材料全部具有共角TO4四面体的三维、四连接的骨架结构，其中T是任何四面体配位的阳离子。这些分子筛典型地依据限定孔隙的环的尺寸来描述，其中该尺寸以在环中T原子的数目为基准计。其它骨架型特性包括构成笼的环的排列，和当存在时，通道的尺寸，和在笼之间的间距。参见van Bekkum等人，Introduction to Zeolite Science andPractice，Second Completely Revised and Expanded Edition，137卷，1-67页，Elsevier Science，B.V.，阿姆斯特丹，荷兰(2001)。
小，中和大孔分子筛具有4-环到12-环或更大的骨架型。在优选的实施方案中，该沸石分子筛具有8-，10-或12-环结构或更大结构和大约3埃至15埃的平均孔隙大小。在最优选的实施方案中，本发明的分子筛，优选硅铝磷酸盐分子筛具有8-环和低于大约5埃，优选3埃至大约5埃，更优选3埃到大约4.5埃，和最优选3.5埃到大约4.2埃的平均孔隙大小。
分子筛，尤其沸石和沸石型分子筛，优选具有一个，优选两个或更多个共角[TO4]四面体单元，更优选，两个或更多个[SiO4]，[AlO4]和/或[PO4]四面体单元，和最优选[SiO4]，[AlO4]和[PO4]四面体单元的分子骨架。这些硅，铝，和磷型分子筛和含金属的硅，铝和磷型分子筛已经详细描写在很多的出版物中，包括例如US专利No.4,567,029(MeAPO，其中Me是Mg，Mn，Zn，或Co)，US专利No.4,440,871(SAPO)，欧洲专利申请EP-A-0159624(ELAPSO，其中EL是As，Be，B，Cr，Co，Ga，Ge，Fe，Li，Mg，Mn，Ti或Zn)，US专利No.4,554,143(FeAPO)，US专利Nos.4,822,478、4,683,217、4,744,885(FeAPSO)，EP-A-0 158 975和US专利Nos4,935,216(ZnAPSO)，EP-A-0 161 489(CoAPSO)，EP-A-0 158 976(ELAPO，其中EL是Co，Fe，Mg，Mn，Ti或Zn)，US专利No.4,310,440(AlPO4)，EP-A-0 158 350(SENAPSO)，US专利No.4,973,460(LiAPSO)，US专利No.4,789,535(LiAPO)，US专利No.4,992,250(GeAPSO)，US专利No.4,888,167(GeAPO)，US专利No.5,057,295(BAPSO)，US专利No.4,738,837(CrAPSO)，US专利Nos.4,759,919和4,851,106(CrAPO)，US专利Nos.4,758,419、4,882,038、5,434,326和5,478,787(MgAPSO)，US专利No.4,554,143(FeAPO)，US专利No.4,894,213(AsAPSO)，US专利No.4,913,888(AsAPO)，US专利Nos.4,686,092、4,846,956和4,793,833(MnAPSO)，US专利Nos.5,345,011和6,156,931(MnAPO)，US专利No.4,737,353(BeAPSO)，US专利No.4,940,570(BeAPO)，US专利Nos.4,801,309，4,684,617和4,880,520(TiAPSO)，US专利Nos.4,500,651、4,551,236和4,605,492(TiAPO)，US专利No.4,824,554、4,744,970(CoAPSO)，US专利No.4,735,806(GaAPSO)，EP-A-0 293 937(QAPSO，其中Q是骨架氧化物单元[QO2])，以及US专利Nos.4,567,029、4,686,093、4,781,814、4,793,984、4,801,364、4,853,197、4,917,876、4,952,384、4,956,164、4,956,165、4,973,785、5,241,093、5,493,066和5,675,050，所有这些专利在本文全面引入供参考。
其它分子筛包括在EP-0 888 187 B1(微孔晶体金属磷酸盐，SAPO4(UIO-6))，US专利No.6,004,898(分子筛和碱土金属)，2000年2月24日申请的US专利申请序列号No.09/511,943(整合的烃助催化剂)，2001年9月7日公开的PCT WO01/64340(含有钍的分子筛)，和R.Szostak，Handbook of Molecular Sieves，Van Nostrand Reinhold，NewYork，New York(1992)中描述的那些，所有这些文献在本文全面引入供参考。
更优选的含硅，铝和/或磷的分子筛，以及含有铝，磷，和任选的硅的分子筛包括磷铝酸盐(ALPO)分子筛和硅铝磷酸盐(SAPO)分子筛和取代的，优选金属取代的ALPO和SAPO分子筛。最优选的分子筛是SAPO分子筛，和金属取代的SAPO分子筛。在一个实施方案中，该金属是元素周期表的IA族的碱金属，元素周期表的IIA族的碱土金属，IIIB族的稀土金属，其中包括镧系元素：镧，铈，镨，钕，钐，铕，钆，铽，镝，钬，铒，铥，镱和镥；和元素周期表的钪或钇，元素周期表的IVB，VB，VIB，VIIB，VIIIB和IB族的过渡金属，或任何这些金属物质的混合物。在一个优选的实施方案中，该金属是选自Co，Cr，Cu，Fe，Ga，Ge，Mg，Mn，Ni，Sn，Ti，Zn和Zr，和它们的混合物。在另一个优选实施方案，以上讨论的这些金属原子通过四面体单元如[MeO2]被插入到分子筛的骨架中，并携带取决于金属取代基的价态的净电荷。例如，在一个实施方案中，当金属取代基具有+2，+3，+4，+5，或+6的价态时，四面体单元的净电荷是在-2和+2之间。
在一个实施方案中，如在许多以上提及的US专利中所述的分子筛用以下经验式来表示(按无水基准)：
mR：(MxAlyPz)O2
其中R表示至少一种模板剂，优选有机模板剂；m是R的mol数/mol的(MxAlyPz)O2和m具有0到1，优选0到0.5，和最优选0到0.3的值；x，y，和z表示作为四面体氧化物的M，Al和P的摩尔分数，其中M是选自元素周期表的IA，IIA，IB，IIIB，IVB，VB，VIB，VIIB，VIIIB和镧系元素中的金属，优选M是选自Co，Cr，Cu，Fe，Ga，Ge，Mg，Mn，Ni，Sn，Ti，Zn和Zr中的金属。在一个实施方案中，m是大于或等于0.2，以及x，y和z是大于或等于0.01。在另一个实施方案中，m是大于0.1到大约1，x是大于0到大约0.25，y是0.4到0.5，和z是0.25到0.5，更优选m是0.15到0.7，x是0.01到0.2，y是0.4到0.5，和z是0.3到0.5。
本发明的SAPO和ALPO分子筛的非限制性例子包括SAPO-5，SAPO-8，SAPO-11，SAPO-16，SAPO-17，SAPO-18，SAPO-20，SAPO-31，SAPO-34，SAPO-35，SAPO-36，SAPO-37，SAPO-40，SAPO-41，SAPO-42，SAPO-44(US专利No.6,162,415)，SAPO-47，SAPO-56，ALPO-5，ALPO-11，ALPO-18，ALPO-31，ALPO-34，ALPO-36，ALPO-37，ALPO-46中的一种或结合物，以及它们的含金属的分子筛。更优选的沸石型分子筛包括SAPO-18，SAPO-34，SAPO-35，SAPO-44，SAPO-56，ALPO-18和ALPO-34中的一种或结合物，甚至更优选SAPO-18，SAPO-34，ALPO-34和ALPO-18中的一种或结合物，和它们的含金属的分子筛，和最优选SAPO-34和ALPO-18中的一种或结合物，和它们的含金属的分子筛。
在一个实施方案中，该分子筛是在一种分子筛组合物中具有晶体结构的两个或更多个不同相的共生交互生长材料。尤其，共生交互生长分子筛已描述在2001年8月7日申请的US专利申请序列号No.09/924,016和1998年4月16日公开的PCT WO 98/15496中，它们两者全部被引入这里供参考。在另一个实施方案中，该分子筛包括AEI和CHA骨架类型的至少一种共生交互生长相。例如，SAPO-18，ALPO-18和RUW-18具有AEI骨架类型，而SAPO-34具有CHA骨架类型。
分子筛的合成已描述在上述讨论的许多参考文献中。一般，分子筛是通过铝源，磷源，硅源，模板剂，和含金属的化合物中的一种或多种的水热结晶来合成。典型地，将硅，铝和磷源的结合物，任选与一种或多种模板剂和/或一种或多种含金属的化合物投入到密封压力容器中，后者任选衬有惰性塑料如聚四氟乙烯，并在结晶压力和温度下加热，直到形成晶体材料为止，然后通过过滤、离心和/或滗析来回收。
在一个优选实施方案中，分子筛是通过形成硅源，铝源，磷源，有机模板剂(优选含氮的有机模板剂)和一种或多种聚合物碱的反应产物来合成的。这一特别优选的实施方案合成了硅铝磷酸盐晶体材料，其然后通过过滤、离心和/或滗析来分离。
硅源的非限制性例子包括硅酸盐，煅制二氧化硅，例如，可从Degussa Inc.，New York商购的Aerosil-200，和CAB-O-SIL M-5，硅化合物如原硅酸四烷基酯，例如，原硅酸四甲酯(TMOS)和硅酸四乙酯(TEOS)，胶态二氧化硅或它们的水悬浮液，例如可从E.I.du Pont deNemours，Wilmington，Delaware商购的Ludox-HS-40溶胶，硅酸，碱金属硅酸盐，或它们的任何结合物。优选的硅源是二氧化硅溶胶。
铝源的非限制性例子包括含铝的组合物如铝醇盐，例如异丙氧基铝，磷酸铝，氢氧化铝，铝酸钠，假勃姆石，三水铝矿和三氯化铝，或它们的任何结合物。优选的铝源是假勃姆石，特别当生产硅铝磷酸盐分子筛时。
磷源(它还可以包括含铝的磷组合物)的非限制性例子包括含磷的无机或有机组合物，如磷酸，有机磷酸酯如磷酸三乙酯，晶体或无定形的磷铝酸盐如ALPO4，含磷盐，或它们的结合物。优选的磷源是磷酸，特别地当生产硅铝磷酸盐时。
模板剂一般是含有元素周期表的VA族的元素，尤其氮、磷、砷和锑，更优选氮或磷，和最优选氮的化合物。元素周期表的VA族的典型模板剂也含有至少一个烷基或芳基基团，优选具有1到10个碳原子，和更优选1到8个碳原子的烷基或芳基基团。优选的模板剂是含氮化合物如胺和季铵化合物。
在一个实施方案中，该季铵化合物是由通式R4N+表示，其中各R是氢或烃基或取代的烃基，优选具有1-10个碳原子的烷基或芳基。在一个实施方案中，该模板剂包括一种或多种季铵化合物与单-，二-或三胺中的一种或多种的结合物。
模板剂的非限制性例子包括：四烷基铵化合物(包括它们的盐)，如四甲基铵化合物(包括它们的盐)，四乙基铵化合物(包括它们的盐)，四丙基铵(包括它们的盐)，和四丁基铵(包括它们的盐)，环己胺，吗啉，二正丙基胺(DPA)，三丙基胺，三乙基胺(TEA)，三乙醇胺，哌啶，环己胺，2-甲基吡啶，N，N-二甲基苄基胺，N，N-二乙基乙醇胺，二环己基胺，N，N-二甲基乙醇胺，胆碱，N，N′-二甲基哌嗪，1，4-二氮杂双环-(2，2，2)辛烷，N′，N′，N，N-四甲基-(1，6)己二胺，N-甲基二乙醇胺，N-甲基-乙醇胺，N-甲基哌啶，3-甲基-哌啶，N-甲基环己基胺，3-甲基吡啶，4-甲基-吡啶，奎宁环，N，N′-二甲基-1，4-二氮杂双环-(2，2，2)辛烷离子；二正丁基胺，新戊基胺，二正戊基胺，异丙基胺，叔丁基胺，乙二胺，吡咯烷，和2-咪唑烷酮。
优选的模板剂或模板是四乙基铵化合物，如氢氧化四乙基铵(TEAOH)，磷酸四乙基铵，氟化四乙基铵，溴化四乙基铵，氯化四乙铵和乙酸四乙基铵。最优选的模板剂是氢氧化四乙基铵和它的盐，特别地当生产硅铝磷酸盐分子筛时。在一个实施方案中，任何上述模板剂中的任意两种或多种的结合物能够与硅-，铝-，和磷-源中的一种或多种及聚合物碱联合使用。
该分子筛还可以引入到固体组合物，优选固体颗粒中，其中分子筛以有效催化所需转化反应的量存在。固体颗粒能够包括催化有效量的分子筛和基质材料，优选填料和粘结剂材料的至少一种，以便为固体组合物提供一种或多种期望的性能，例如，期望的催化剂稀释度，机械强度等。此类基质材料常常本质上具有一定程度的孔隙率和常常具有促进不希望有的产物形成的一些无选择的催化活性和可有效或不能有效促进期望的化学转化。此类基质(例如，填料和粘结剂)材料包括例如，合成和天然物质，金属氧化物，粘土，二氧化硅，氧化铝，二氧化硅-氧化铝，二氧化硅-氧化镁，二氧化硅-二氧化锆，二氧化硅-二氧化钍，二氧化硅-氧化铍，二氧化硅-二氧化钛，二氧化硅-氧化铝-二氧化钍，二氧化硅-氧化铝-二氧化锆，和这些材料的混合物。
固体催化剂组合物优选含有大约1到大约99wt％，优选大约5到大约90wt％，更优选大约10到大约80wt％的分子筛；和大约1到大约99wt％，更优选大约5到大约90wt％，还更优选大约10到大约80wt％的基质材料。
包括分子筛与基质材料的固体催化剂组合物(例如，固体颗粒)的制备是普通的和在本领域中是众所周知的，因此，不在这里详细地讨论。
该催化剂能够进一步含有粘结剂、填料或其它材料，以提供更好的催化特性，抗磨性，再生性能，和其它想望的性能。理想的是，该催化剂在反应条件下可流体化。该催化剂应该具有约1到约3,000μ，理想地约5到约300μ，更理想地约5到约200μ的粒度。该催化剂能够进行各种处理，以便获得期望的物理和化学特性。此类处理包括，但不必限于煅烧，球磨，研磨，碾磨，喷雾干燥，水热处理，酸处理，碱处理，和它们的结合。
作为控制由转化反应产生的热和随后在反应器中的温度差的其它方法，本发明能够包括一个或多个或全部的下列步骤：将原料的含氧化合物部分的一部分以液体形式提供给反应器；将稀释剂的至少一部分以液体形式提供给反应器；和将非反应性固体提供给反应器装置。
当一部分原料以液体形式提供时，该原料的液体部分能够是含氧化合物，稀释剂或者二者的混合物。该原料的液体部分能够被直接注入到反应器，或用原料的蒸汽部分或合适的载气/稀释剂夹带或运送至反应器。通过提供一部分液相原料(含氧化合物和/或稀释剂)，能够进一步控制反应器中的温差。含氧化合物转化反应的放出的热部分被原料的液体部分的汽化的吸热所吸收。控制进给到反应器的液体原料和蒸汽原料的比例因此可以控制反应器中的温差。将液体原料引入到反应器中与催化剂和非反应性固体的再循环协同地起作用，提供了改进反应器的温度的总体控制的另一个独立的变型。
以液体形式提供的原料的量(不论是单独进给还是与蒸汽原料一起进给)是原料中总含氧化合物含量加稀释剂的约0.1wt％到约85wt％。更理想的是，该范围是总含氧化合物加稀释剂原料的约1wt％到约75wt％，该范围最好是约5wt％到约65wt％。原料的液体和蒸汽部分能够具有相同组成，或能够含有不同比例的相同或不同的含氧化合物与相同或不同的稀释剂。一种特别有效的液体稀释剂是水，因为它具有相对高的汽化热，这使得可以用相对小的比率对反应器温差施加很大的影响。其它有用的稀释剂如上所述。进给反应器的任何合适的含氧化合物和/或稀释剂的温度和压力的合理选择应确保当它进入反应器和/或与催化剂或者原料和/或稀释剂的蒸汽部分接触时至少一部分处于液相。
任选，原料的液体部分能够分成多份，并引入到进口区和沿反应器长度分布的多个位置。根据一个实施方案，这用含氧化合物原料，稀释剂或二者来进行。典型地，这用原料的稀释剂部分来进行。另一个选择方案是提供将原料的总液体部分引入到进口区或反应器的喷嘴，并且使得该喷嘴形成适当粒度分布的液滴，当被引入到进口区或反应器的气体和固体夹带时，沿着反应器的长度逐渐汽化。它们的这些排列或组合的任何一种能够用来更好地控制反应器中的温差。在反应器中引入多个液体进料点或设计控制液滴粒度分布的液体进料喷嘴的方式在本领域中是众所周知的，除非与将液体燃料引入到再生器有关，否则在这里不进行论述。
在一个实施方案中，不包含分子筛的非反应性固体与催化剂固体混合，并且在反应器中使用，以及再循环到反应器和再生器。这些非反应性固体具有与催化剂相同的提供惰性物质来控制反应器中的温度升高的能力，但对于含氧化合物转化是基本惰性的。用作非反应性固体的适合材料是金属，金属氧化物，和它们的混合物。特别合适的材料是用作催化剂配制料的基质，例如，填料和粘结剂的那些材料，尤其如二氧化硅和氧化铝及它们的混合物。理想的是，该非反应性固体应该具有约0.05到约1cal/g-℃，更优选约0.1到约0.8cal/g-℃，和最优选从约0.1到约0.5cal/g-℃的热容量。此外，非反应性固体与催化剂的质量比理想地是约0.01到约10，最好是约0.05到约5。
本领域的技术人员会认识到，非反应性固体也能够与催化剂一起用上述方式再生。
本发明的方法理想地在包括进口区、反应区和分离区的反应器装置中进行。在一个实施方案中，在反应区中的表观气体速度是在大约1m/s以上和优选在大约2m/s以上。当本发明的方法在这类反应器装置中进行时，催化剂/固体的至少一部分从分离区再循环到进口区，以便将反应器保持在接近等温条件下。蒸汽原料的至少一部分然后与催化剂/固体在进口区中混合，再进入反应区，在那里发生含氧化合物-烯烃转化反应。任选，总原料或它的各个子部分的液体原料和/或稀释剂部分能够被引入进口区和/或反应区的一个或多个位置。借助该装置，当催化剂/固体从分离区再循环到进口区和/或反应区时，催化剂/固体能够在反应器装置内部或在反应器装置外部再循环。也如上述那样，能够任选从反应器装置中去除另外一部分的催化剂/固体并送入再生器用于再生催化剂。来自再生器的催化剂/固体能够返回到该三个区中的任何一个，或者能够被引入用于将催化剂/固体从分离区再循环到进口区或反应区的导管。
本发明的反应器系统的优选实施方案是具有连续再生的循环流化床反应器，类似于现代的流化床催化裂化设备。固定床对于该方法是不适用的，因为含氧化合物-烯烃转化是高度放热过程，这需要具有中间冷却器或其它冷却装置的几个阶段。由于低压、低密度气体的产生，该反应还导致了高压降。
重要的是，反应器以使得在催化剂上保持相对高平均水平的焦炭(或碳原子/催化剂活性部位)-其量大于约1.5wt％，优选约2wt％到约30wt％，最优选约2wt％到约20wt％-的方式设计。如果该反应器是高速流化床反应器(有时称为提升管反应器)，那么从反应器顶部排出的催化剂部分必须经由催化剂循环导管回到该反应器进口。这与典型的流化床催化裂化设备(FCC)提升管反应器不同，在该反应器中，从反应器顶部排出的全部或大多数催化剂被输送到再生器。将焦化催化剂直接返回到反应器，不用再生焦化催化剂使得反应器中的催化剂的平均焦炭水平可以积聚到优选的水平。通过调节在再生器和反应器之间的焦化催化剂的流量比，能够维持优选水平的焦化，或“期望的碳质沉积物”。
如果设计具有低于约2m/s的低表观气体速度的流化床反应器，那么能够单独使用旋风分离器来将催化剂粉末送回到流化床反应区。此类反应器一般具有在流化床内的高固体再循环比率，这使得在催化剂上的焦炭水平可以增加到优选水平。类似地，在一个实施方案中，再生器将用等于或低于约2m/s，优选高于约1m/s的气体表观速度操作。在附图中总体上作为10描述了用于本发明的包括提升管的反应器装置的优选实施方案。甲醇进料12在预热器(未显示)中至少部分地蒸发。甲醇进料与再生催化剂28和焦化催化剂22在提升管反应器14的底部混合。惰性气体和/或蒸汽可用于稀释甲醇，提升催化剂料流22和28，和保持测压仪表管道没有催化剂。该惰性气体和/或蒸汽与反应器14中的甲醇和催化剂混合。该反应是放热的，以及通过散热保持约300℃至约500℃的优选的反应温度。能够通过任何适合的方式除热，包括、但不必限于用催化剂冷却器(未显示)冷却反应器，进给一些作为液体的甲醇，冷却进入反应器的催化剂进料，或这些方法的任意组合。
含有产物、焦化催化剂、稀释剂和未转化的原料的反应器流出物16应该流向分离区18。在分离区18中，焦化催化剂通过用重力和/或旋流分离器的手段与气体物料分离。一部分焦化催化剂22回到反应器进口。所要再生的焦化催化剂22的部分首先被送入汽提区29，在那里使用蒸汽或其它惰性气体从催化剂回收吸附的烃类。汽提过的废焦化催化剂23应该流向再生器24。送入再生器24的催化剂部分应该与通过再生介质进口31引入的再生介质30(优选含有氧的气体，例如空气)在能够烧尽催化剂的焦炭和将焦炭降至低于约0.5wt％的水平的温度、压力和停留时间条件下接触。再生器中的优选温度是约550℃到约725℃，离开再生器的气体中的优选氧浓度是约0.1vol％到约5vol％，以及优选的催化剂停留时间是约1到约100分钟。
焦炭的烧除是放热的。温度能够通过任何可接受的方法保持在适当的水平，包括，但不限于进给冷却气体，用催化剂冷却器26冷却再生器中的催化剂，或这些方法的组合。
再生催化剂28被输送到反应器14，它在那里与再循环焦化催化剂22和甲醇原料12混合。再生催化剂28能够借助经由提升气体管道25引入的惰性气体，蒸汽或甲醇蒸汽提升到反应器14。该过程应该本身以连续或半连续方式重复。热反应器产物气体20应该被冷却，水副产物被冷凝和收集，以及所需烯烃产物气体被回收用于进一步加工。
为了测定反应器和再生器中的焦炭水平，可以从再循环系统的各个位置定期抽取少量催化剂样品用于测量碳含量。因而能够调节反应参数。
如上所述，具有其中希望将补充热加给反应器/再生器系统的某些情形。当从环境温度或大约环境温度开始时，通过用经由再生介质(空气)进口31引入的再生介质30在辅助燃烧器32中燃烧气体或液体起动燃料，再生区24首先用热空气加热。在一个实施方案中，该燃烧发生在再生介质入口处或其上游。只要在再生区24中具有覆盖加热燃料进口34的足够催化剂，即达到水平33，以及只要在区24中的温度是在液体燃料的自燃温度以上，那么能够通过一个或多个喷嘴35将加热燃料，例如通常的液体燃料注入到再生区24。液体加热燃料将与空气反应，从而将热量补充给再生器。
在一个实施方案中，催化剂的第二种低密度流化部分维持在再生区24的水平33和水平36之间。
当再生区24已经达到加热燃料的自燃温度以上时，能够直接引入加热燃料，不用首先使用辅助燃烧器32。
加热燃料的流速能够根据将催化剂和反应剂的温度升高到能够起动和维持含氧化合物转化的温度所需的热量来变化。如果必要，加热催化剂能够同时在多个提升管内循环，以便进行快速的起动。
用于本发明的加热燃料显示出某些性能。它必须是清洁的，具有低含量(如果有的话)的硫，氮或金属化合物杂质。典型地，此类杂质各自以低于100wppm，10wppm，1wppm，或低于0.5wppm的量(按重量计)存在。另外，此类加热燃料显示出低自燃温度，典型地，不高于371℃(700°F)，例如232到271℃(450到520°F)。这些温度能够通过单独运行辅助燃烧器32而在再生区24中达到。为了避免在反应器装置内形成局部化“热点”，该加热燃料具有至少150，比方说至少170的分子量，以便促进在燃烧期间的缓慢燃烧。加热燃料能够是具有上述性能的火炬油。
具有如上所述性能和含有12到20个碳的链烷烃尤其适合用作在本发明中使用的加热燃料，并且优选是常态液体，即，在环境条件，比方说室温和大气压力下是液体。
优选实施方案使用C12到C20线性或正链烷烃作为加热燃料。尤其优选的是通过用分子排阻色谱法处理馏分而提供富含正链烷烃的产物所制备的液体燃料。此类材料可以从德克萨斯州休斯敦的ExxonMobilChemical以Norpar的名称购得。Norpar流体全部具有在140°F以上的闪点和是已经从煤油中分离出的正链烷烃。Norpar12和Norpar14尤其适合用于本发明。数字是指该物料的平均碳数。
另一优选实施方案使用C12到C20支化链烷烃作为加热燃料。此类材料可以从ExxonMobil Chemical以Isopar的名称购得。Isopar12(含有C12烃)和Isopar14(含有C14烃)尤其适合用于本发明。数字是指该物料的平均碳数。
还有一些优选的实施方案使用购自ExxonMobil Chemical的脱芳构脂族流体，比如ExxsolD80(含有C12-C13烃)，ExxsolD100(含有C13-C14烃)，ExxsolD110(含有C14-C16烃)，ExxsolD120(含有C14-C18烃)和ExxsolD140(含有C16-C19烃)作为加热燃料。

Claims (18)

1、在含氧化合物-烯烃转化分子筛催化剂的存在下由含氧化合物原料制备烯烃产物的方法，该方法包括：
a)让至少一部分的催化剂与再生介质在再生区中接触；
b)将所述再生区加热到至少225℃(437°F)的第一温度；
c)将自燃温度低于该第一温度并含有低于500wppmw硫和低于200wppm氮的加热燃料进给到所述再生区，从而使该加热燃料燃烧和提供加热催化剂；
d)将所述加热催化剂循环到反应区；和
e)另外在有效将原料转化为烯烃产物料流的条件下，让原料与含有所述加热催化剂的含氧化合物-烯烃转化分子筛催化剂在反应区中接触。
2、权利要求1的方法，其中在进给加热燃料的步骤之前，将该催化剂在再生区中加热至至少316℃(600°F )。
3、权利要求1的方法，其中该再生区具有燃料进口和能够提供流经所述再生区的空气流、在相对于所述空气流的方向上，位于该燃料进口的上游的空气进口，以及该方法进一步包括(1)用来自所述空气进口的空气流燃烧包括天然气的起动燃料，从而在所述再生区内赋予足够的热含量，以便在燃料进口处或附近获得第一温度和(2)通过该燃料进口进给该加热燃料。
4、权利要求3的方法，进一步包括在燃烧步骤(1)之前用所述催化剂将再生区填充到足以覆盖所述燃料进口的水平，以及在进给加热燃料的步骤(2)之后添加另外的催化剂，以提供另外的加热催化剂。
5、权利要求3的方法，其中在进料步骤(2)之前，将催化剂在再生区中加热至至少316℃(600°F)。
6、权利要求1的方法，其中加热燃料是含有低于100wppmw S和低于100wppmw N的液体燃料。
7、权利要求1的方法，其中所述加热燃料的至少50wt％是C11-C20烃级分。
8、权利要求1的方法，其中至少75wt％的该加热燃料是C12-C19烃级分和此外所述加热燃料具有232-271℃(450-520°F)的自燃温度和含有低于10wppm硫和低于10wppm氮。
9、权利要求1的方法，其中所述再生区包括提升管。
10、权利要求1的方法，其中该加热步骤(b)在接触步骤(e)之前进行。
11、权利要求1的方法，其中加热步骤(b)与接触步骤(e)同时进行。
12、权利要求1的方法，其中第一接触步骤(a)在该加热步骤(b)之前进行。
13、权利要求1的方法，其中该加热燃料含有低于10wppm硫和低于10wppm氮。
14、将热加给具有含氧化合物-烯烃反应区和催化剂再生区的反应器系统的方法，其中催化剂从反应区循环到再生区和从再生区循环到反应区，该方法包括：
在含氧气体的存在下使催化剂在再生区中流化；
将所述再生区中的催化剂加热到第一温度；
将加热燃料引入到再生区，其中该加热燃料具有大约500wppm或更少的硫和具有大约200wppm或更少的氮以及高于该第一温度，但不超过约482℃(900°F)的自燃温度，以便提供加热催化剂；和
将该加热催化剂提供给反应区。
15、权利要求14的方法，进一步包括：
让所述催化剂与含氧化合物原料在足以将所述含氧化合物转化为富含烯烃的产物的条件下接触和所述加热燃料具有大约100wppm或更少的硫和具有大约100wppm或更少的氮。
16、权利要求14的方法，其中该加热燃料含有总共不超过20wppm的选自镍和钒中的金属。
17、用于初始提高在含氧化合物-烯烃转化分子筛催化剂的存在下由含氧化合物原料制备烯烃产物的反应器系统的温度的方法，该方法包括：
a)让至少一部分的催化剂与再生介质在再生区中接触；
b)将所述再生区加热到至少225℃(437°F)的第一温度；
c)将自燃温度低于该第一温度并含有低于500wppm硫和低于200wppm氮的加热燃料进给到所述再生区，从而使该加热燃料燃烧和提供加热催化剂；和
d)将所述加热催化剂循环到反应区。
18、权利要求17的方法，进一步包括以下步骤：
e)另外在有效将原料转化为烯烃产物料流的条件下，让原料与含有所述加热催化剂的含氧化合物-烯烃转化分子筛催化剂在反应区中接触。
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