EA010716B1

EA010716B1 - Способ поддержания в реакционнной системе требуемого распределения катализаторных частиц посредством селективного удаления частиц нежелательных размеров (варианты)

Info

Publication number: EA010716B1
Application number: EA200600488A
Authority: EA
Inventors: Стивен Н. Вон; Кеннет Р. Клем; Кейт Х. Кюхлер; Джеймс Р. Латтнер
Original assignee: Эксонмобил Кемикэл Пейтентс Инк.
Priority date: 2003-09-05
Filing date: 2004-08-31
Publication date: 2008-10-30
Also published as: EA200600488A1; WO2005026294A1; CN1845981A; EP1664243A1; CN100545238C; US7090081B2; US20050067326A1; EP1664243B1

Abstract

Предложены различные варианты способа селективного удаления из реакционной системы катализаторных частиц нежелательных размеров. Исходный материал (101) направляют в реакционную систему (102), где осуществляют его контакт с катализаторными частицами. Часть (103) катализаторных частиц, характеризующихся первым средним диаметром частиц, отводят из реакционной системы и направляют в сепараторную установку (104), такую как противоточный циклонный сепаратор. В сепараторной установке частицы разделяют на поток мелких (105) частиц катализатора и поток крупных (106) частиц катализатора, причем поток мелких частиц катализатора характеризуется вторым средним диаметром частиц, который меньше первого среднего диаметра частиц, а поток крупных частиц катализатора характеризуется третьим средним диаметром частиц, который больше первого среднего диаметра частиц. Далее по меньшей мере часть потока мелких или крупных частиц катализатора возвращают в реакционную систему с целью поддержания в ней требуемого распределения частиц по размерам.

Description

Настоящее изобретение относится к способам селективного удаления частиц из реакционной системы. Более конкретно настоящее изобретение относится к селективному удалению нежелательно крупных и/или мелких катализаторных частиц из реакционной системы превращения кислородсодержащего вещества в олефины, с целью поддержания в ней требуемого распределения катализаторных частиц по размерам.

Легкие олефины, которыми в настоящем описании названы этилен и пропилен, служат в качестве исходных материалов для получения многочисленных химикатов. Олефины традиционно получают крекингом нефти. Вследствие ограниченности снабжения и/или высокой стоимости нефтяного сырья затраты на производство олефинов из него постоянно возрастают.

Альтернативным сырьем для получения легких олефинов являются кислородсодержащие вещества, такие как спирты, в частности метанол, диметиловый эфир и этанол. Спирты могут быть получены ферментацией или из синтез-газа, получаемого из природного газа, жидких нефтепродуктов, углеродистых материалов, включая уголь, переработанных для вторичного использования пластиков, муниципальных отходов или любого органического материала. В качестве экономичного не нефтяного источника при получении легких олефинов благодаря широкому разнообразию источников имеют перспективу спирты, их производные и другие кислородсодержащие вещества.

В системе превращения кислородсодержащего вещества в олефины (КвО) кислородсодержащее вещество во включающем кислородсодержащее вещество исходном материале вводят в контакт с каталитической композицией на основе молекулярного сита в условиях, эффективных для превращения по меньшей мере части кислородсодержащего вещества в легкие олефины, которые выходят из реакционной системы в отходящем из реакции потоке. Поскольку исходный материал входит в контакт с каталитическими композициями на основе молекулярных сит при высоких значениях среднечасовой скорости подачи сырья и в условиях экстремальных температуры и давления, часть частиц каталитических композиций может испытывать сдвиговое воздействие или разрушаться, например, истираться, с образованием большего числа более мелких частиц из-за истирания катализатора. Некоторые частицы после истирания катализатора обладают очень малыми размерами и известны как катализаторная мелочь. Благодаря своим относительно большим соотношениям между площадью поверхности и массой, часть катализаторной мелочи в реакционной системе может подвергнуться нежелательному уносу отходящим из реакции потоком и выходят с ним из реакционной системы. И наоборот, благодаря своим относительно малым соотношениям между площадью поверхности и массой более крупные частицы проявляют тенденцию селективно задерживаться в системах КвО. Селективное удерживание более крупных частиц составляет особую проблему для высокостойких к истиранию частиц.

Накопление крупных катализаторных частиц в реакционной системе КвО производит на ее работу два нежелательных эффекта. Во-первых, в богатой крупными частицами реакционной системе циркулирующий псевдоожиженный слой обычно работает не так хорошо, в особенности в том, что касается циркуляции катализатора внутри стояков. Во-вторых, крупные частицы, которые селективно удерживаются в реакционной системе, обычно с течением времени проявляют тенденцию к потере своей эффективности, например, активности и селективности. Другими словами, накопление в реакционной системе крупных частиц нежелательно, поскольку более крупные частицы обычно проявляют тенденцию к снижению общей эффективности совокупности катализаторных частиц, содержащихся в реакционной системе.

Известны способы удаления из реакционной системы и регенерации катализатора. Так, например, в патенте И8 № 6023005, выданном на имя Ьайпег и др., описана регенерация части от общего реакционного объема катализатора и смешение регенерированной части с не регенерированным общим реакционным объемом катализатора. Подобным же образом один обычный метод удаления катализаторных частицы нежелательного размера включает неселективное удаление в реакционной системе части всех катализаторных частиц с созданием пространства для добавления свежего катализатора. Однако этот метод удаления катализаторных частиц нежелательного размера оказывается неэффективным, поскольку при этом с катализаторными частицами нежелательного размера из реакционной системы удаляют значительную часть катализаторных частиц нужного размера. Таким методом не достигается возможность поддержания в реакционной системе требуемого распределения катализаторных частиц.

В патенте И8 № 5746321, выданном на имя Нейшдег, 1г. и др., описано сочетание магнитного сепаратора, классификатора катализатора и/или измельчителя катализатора, который изнашивает внешние слои катализатора, образует более активный катализатор с более низким содержанием металла и более жестким регулированием среднего размера частиц и сужает распределение частиц по размерам, обеспечивая улучшенные свойства псевдоожижения и повышенные активность и селективность. Такой способ особенно эффективен при обработке исходных материалов с высоким содержанием металлов.

В заявке РСТ/И8 01/20676, публикация № \¥О 02/05950 А2, описано разделение и выделение истертых частиц и их направление в установку приготовления катализатора для того, чтобы ввести в процесс приготовления дополнительные катализаторные частицы. В патенте И8 № 2573559, выданном на имя Рпейшап, описан заменяющий слой псевдоожиженного катализатора, активность которого во время применения становится пониженной свежим псевдоожиженным катализатором, причем средний размер частиц обоих катализаторов находится в интервале от 40 до 400 меш (от 420 до 37 мкм). Средний размер

- 1 010716 частиц свежего катализатора отличается от среднего размера частиц частично отработавшего катализатора на по меньшей мере 10-мешный размер, а предпочтительно на 25 меш. Свежий катализатор вводят в реактор в таких условиях, в которых реакционная температура практически не повышается, и одновременно с этим катализатор отводят из реактора в части ниже верхнего уровня слоя. Удаленный катализатор разделяют по размерам частиц на свежий катализатор, который возвращают в реактор, и дезактивированный катализатор, который регенерируют. В соответствии с патентом '559 полная замена катализатора может быть осуществлена в нормальных рабочих условиях в течение от 20 до 48 ч.

В \νϋ 02/05950 и И8 2573559 раскрываются процессы, в которых распределение частиц катализатора изменяется, что ухудшает характеристики псевдоожижения и каталитической активности этих частиц в процессе.

В некоторых реакционных системах может оказаться необходимым удаление мелких катализаторных частиц. Так, например, если в реакционной системе использует каталитические композиции, обладающие низким сопротивлением истиранию, тогда эти каталитические композиции, в зависимости от реакционных условий, могут легко истираться и образуют катализаторную мелочь. Увеличение доли катализаторной мелочи в реакционной системе обычно уменьшает средний диаметр частиц всей катализаторной популяции в реакционной системе, что может нежелательно повлиять на характеристики псевдоожижения внутри реакционной системы. Нежелательно высокие уровни мелочи могут обусловить затруднения в поддержании плотности требуемого псевдоожиженного слоя и, таким образом, негативно повлиять на скорость реакции, связанной с реакционной зоной. В результате может возникнуть необходимость в селективном удалении из реакционной системы мелких катализаторных частиц, например, катализаторной мелочи, с целью сохранить в реакционной системе требуемое распределение частиц по размерам.

Принимая во внимание важность поддержания в реакционных системах катализаторных частиц необходимого размера, в особенности в реакционных системах КвО, существует потребность в усовершенствованных способах селективного удаления из реакционных систем КвО катализаторных частиц нежелательного размера. Более конкретно существует потребность в усовершенствованных способах, осуществление которых позволяет сохранить в реакционной системе КвО необходимое распределение катализаторных частиц по размерам и обеспечить тем самым необходимое псевдоожижение и характеристики каталитической активности.

По настоящему изобретению предлагаются варианты нового способа для селективного удаления из реакционной системы КвО катализаторных частиц, основываясь на их размере. При этом селективным удалением из реакционной системы КвО катализаторных частиц нежелательного размера можно добиться необходимых псевдоожижения и характеристик каталитической активности.

В одном варианте объектом изобретения является способ поддержания в реакционной системе требуемого распределения катализаторных частиц по размерам посредством селективного удаления из реакционной системы крупных катализаторных частиц, где реакционная система включает реакционную зону и разделительную зону, и в котором осуществляют: (а) подачу множества катализаторных частиц в реакционную зону; (б) контактирование этого множества катализаторных частиц в реакционной зоне с исходным материалом в условиях, эффективных для превращения по меньшей мере части исходного материала в продукт; (в) направление части множества катализаторных частиц из реакционной системы в сепараторную установку, где часть множества катализаторных частиц характеризуется первым средним диаметром частиц; (г) разделение части множества катализаторных частиц в сепараторной установке на поток мелких частиц катализатора и поток крупных частиц катализатора, где поток мелких частиц катализатора характеризуется вторым средним диаметром частиц, который меньше первого среднего диаметра частиц, и где поток крупных частиц катализатора характеризуется третьим средним диаметром частиц, который больше первого среднего диаметра частиц; и (д) направление по меньшей мере части потока мелких частиц катализатора в реакционную систему для поддержания в реакционной системе распределения частиц по размерам.

Сепараторную установку необязательно выбирают из группы, включающей циклонный сепаратор, отстойник, грохот и воздушный классификатор. Сепараторная установка может представлять собой противоточный циклонный сепаратор. В одном частном осуществлении стадия разделения включает контактирование части множества катализаторных частиц с турбулизирующим потоком в условиях, эффективных для образования потока мелких частиц катализатора и потока крупных частиц катализатора. На стадии (б) необязательно образуется, по меньшей мере, частично дезактивированный катализатор, и способ дополнительно включает стадию регенерации, по меньшей мере, частично дезактивированного катализатора в регенераторе катализатора с получением части множества катализаторных частиц, где стадия (в) включает направление части множества катализаторных частиц из регенератора катализатора в сепараторную установку. В другом частном осуществлении на стадии (б) образуется, по меньшей мере, частично дезактивированный катализатор, и способ дополнительно включает стадию отделения, по меньшей мере, частично дезактивированного катализатора в отделителе катализатора с получением части множества катализаторных частиц, где стадия (в) включает направление части множества катализаторных частиц из отделителя катализатора в сепараторную установку. В еще одном частном осуществлении способ

- 2 010716 дополнительно включает стадию охлаждения нагретых катализаторных частиц из реакционной системы в охладителе катализатора, где стадия (в) включает направление части множества катализаторных частиц из охладителя катализатора в сепараторную установку. Исходный материал необязательно включает кислородсодержащее вещество, а продукт включает легкие олефины. Множество катализаторных частиц необязательно включает молекулярное сито, выбранное из группы, включающей 8ΆΡΘ-5, 8ΆΡΘ-8, 8ΆΡΘ-11, 8ΆΡΘ-16, 8ΆΡΘ-17, 8ΆΡΘ-18, 8ΆΡΘ-20, 8ΆΡΘ-31, 8ΆΡΘ-34, 8ΆΡΘ-35, 8ΆΡΘ-36, 8ΆΡΘ-37, 8ΆΡΘ-40, 8ΆΡΘ-41, 8ΆΡΘ-42, 8ΆΡΘ-44, 8ΆΡΘ-47, 8ΆΡΘ-56, сросшиеся материалы АЕ1/СНА, их металлсодержащие варианты, их сросшиеся варианты и их смеси.

В другом частном осуществлении из разделительной зоны получают отходящий поток, где этот отходящий поток включает катализаторную мелочь и по меньшей мере большую часть продукта. Стадия (д) необязательно включает направление по меньшей мере части потока мелких частиц катализатора в разделительную зону. По другому варианту стадия (д) включает направление по меньшей мере части потока мелких частиц катализатора в реакционную зону. Третий средний диаметр частиц необязательно составляет по меньшей мере примерно 100 мкм. Второй средний диаметр частиц необязательно составляет меньше примерно 100 мкм. Первый средний диаметр частиц необязательно составляет от примерно 60 до примерно 120 мкм.

Способ может включать стадии направления катализаторных частиц из реакционной зоны в разделительную зону и удаления из разделительной зоны катализаторной мелочи в условиях, эффективных для образования второго множества катализаторных частиц, и дополнительно стадию мониторинга среднего диаметра частиц этого второго множества катализаторных частиц, например, с помощью анализатора размеров частиц по рассеянию лазерного излучения, счетчика, использующего принцип Культера (СоиНсг). устройства для определения скорости седиментации или механического сортировочного устройства. Стадия (в) необязательно зависит от определения на стадии мониторинга того, что средний диаметр частиц второго множества катализаторных частиц превышает предопределенный предел. Этот предопределенный предел может составлять примерно от 100 до 120 мкм.

В другом варианте объектом изобретения является способ поддержания в реакционной системе требуемого распределения катализаторных частиц по размерам посредством селективного удаления из реакционной системы мелких катализаторных частиц, где реакционная система включает реакционную зону и разделительную зону, и в котором осуществляют: (а) подачу множества катализаторных частиц в реакционную зону; (б) контактирование множества катализаторных частиц в реакционной зоне с исходным материалом в условиях, эффективных для превращения по меньшей мере части исходного материала в продукт; (в) направление части множества катализаторных частиц из реакционной системы в сепараторную установку, где часть множества катализаторных частиц характеризуется первым средним диаметром частиц; (г) разделение части множества катализаторных частиц в сепараторной установке на поток мелких частиц катализатора и поток крупных частиц катализатора, где поток мелких частиц катализатора характеризуется вторым средним диаметром частиц, который меньше первого среднего диаметра частиц, а поток крупных частиц катализатора характеризуется третьим средним диаметром частиц, который больше первого среднего диаметра частиц; и (д) направление по меньшей мере части потока крупных частиц катализатора в реакционную систему для поддержания в ней распределения частиц по размерам.

В еще одном варианте объектом изобретения является способ поддержания в реакционной системе требуемого распределения катализаторных частиц по размерам, посредством селективного удаления из реакционной системы мелких катализаторных частиц, где реакционная система включает реакционную зону и сепараторные зоны, и в котором осуществляют: (а) подачу множества катализаторных частиц в реакционную зону; (б) контактирование множества катализаторных частиц в реакционной зоне с исходным материалом в условиях, эффективных для превращения по меньшей мере части исходного материала в продукт; (в) направление первого множества катализаторных частиц, характеризующегося первым средним диаметром частиц, из реакционной системы в первую сепараторную зону; (г) разделение первого множества катализаторных частиц в первой сепараторной зоне на первый поток мелких частиц катализатора и первый поток крупных частиц катализатора, где первый поток мелких частиц катализатора характеризуется вторым средним диаметром частиц, который меньше первого среднего диаметра частиц, и где первый поток крупных частиц катализатора характеризуется третьим средним диаметром частиц, который больше первого среднего диаметра частиц; (д) разделение по меньшей мере части первого потока мелких частиц катализатора во второй сепараторной зоне на второй поток мелких частиц катализатора и второй поток крупных частиц катализатора, где второй поток мелких частиц катализатора характеризуется четвертым средним диаметром частиц, который меньше второго среднего диаметра частиц, и где второй поток крупных частиц катализатора характеризуется пятым средним диаметром частиц, который больше второго среднего диаметра частиц; и (е) направление по меньшей мере части второго потока крупных частиц катализатора в реакционную систему.

В другом варианте объектом изобретения является способ поддержания в реакционной системе требуемого распределения катализаторных частиц по размерам, посредством селективного удаления из реакционной системы крупных катализаторных частиц, где реакционная система включает реакционную

- 3 010716 зону и сепараторные зоны, и в котором осуществляют: (а) подачу множества катализаторных частиц в реакционную зону; (б) контактирование множества катализаторных частиц в реакционной зоне с исходным материалом в условиях, эффективных для превращения по меньшей мере части исходного материала в продукт; (в) направление первого множества катализаторных частиц, характеризующегося первым средним диаметром частиц, из реакционной системы в первую сепараторную зону; (г) разделение первого множества катализаторных частиц в первой сепараторной зоне на первый поток мелких частиц катализатора и первый поток крупных частиц катализатора, где первый поток мелких частиц катализатора характеризуется вторым средним диаметром частиц, который меньше первого среднего диаметра частиц, и где первый поток крупных частиц катализатора характеризуется третьим средним диаметром частиц, который больше первого среднего диаметра частиц; (д) разделение по меньшей мере части первого потока крупных частиц катализатора во второй сепараторной зоне на второй поток мелких частиц катализатора и второй поток крупных частиц катализатора, где второй поток мелких частиц катализатора характеризуется четвертым средним диаметром частиц, который меньше третьего среднего диаметра частиц, и где второй поток крупных частиц катализатора характеризуется пятым средним диаметром частиц, который больше третьего среднего диаметра частиц; и (е) направление по меньшей мере части второго потока мелких частиц катализатора в реакционную систему.

Настоящее изобретение становится более понятным, если обратиться к подробному описанию изобретения совместно с прилагаемыми чертежами, где:

на фиг. 1 проиллюстрирован вариант выполнения настоящего изобретения;

на фиг. 2 проиллюстрирован другой вариант выполнения;

на фиг. 3 проиллюстрирован еще один вариант выполнения;

на фиг. 4 проиллюстрировано устройство для селективного разделения по размерам, которое может использоваться в изобретении;

на фиг. 5 проиллюстрированы реакционная система превращения кислородсодержащего вещества в олефины и сепараторная система в соответствии с одним вариантом выполнения настоящего изобретения.

По настоящему изобретению предлагаются различные способы селективного удаления из реакционной системы нежелательно крупных и/или мелких катализаторных частиц. В одном варианте объектом изобретения является способ селективного удаления из реакционной системы крупных катализаторных частиц. Используемое в настоящем описании понятие реакционная система служит для обозначения системы, включающей реакционную зону, разделительную зону, необязательно регенератор катализатора, необязательно охладитель катализатора и необязательно отделитель катализатора. В этом способе в реакционную зону направляют множество катализаторных частиц. Это множество катализаторных частиц в реакционной зоне входит в контакт с исходным материалом в условиях, эффективных для превращения по меньшей мере части исходного материала в продукт. Часть множества катализаторных частиц, которая характеризуется первым средним диаметром частиц, направляют из реакционной системы в сепараторную установку. Эту часть множества катализаторных частиц в сепараторной установке разделяют на поток мелких частиц катализатора и поток крупных частиц катализатора, где поток мелких частиц катализатора характеризуется вторым средним диаметром частиц, который меньше первого среднего диаметра частиц. Поток крупных частиц катализатора характеризуется третьим средним диаметром частиц, который больше первого среднего диаметра частиц. По меньшей мере часть потока мелких частиц катализатора направляют в реакционную систему. Дополнительно или по другому варианту по меньшей мере часть потока крупных частиц катализатора возвращают в реакционную систему. В соответствии с настоящим изобретением в реакционной системе можно сохранить необходимое распределение частиц по размерам.

В предпочтительном варианте сепараторная установка включает циклон, в который вводят турбулизирующий поток. Используемое в настоящем описании понятие турбулизирующий поток служит для обозначения потока газа, который вводят в циклонный сепаратор и который, по меньшей мере, частично разрушает нисходящий поток более крупных катализаторных частиц, содержащихся в циклонном сепараторе. В действительности турбулизирующий поток уменьшает эффективность разделения в циклонном сепараторе регулируемым путем таким образом, чтобы можно было регулировать степень разделения частиц. Конкретно турбулизирующий поток входит в контакт с внешним циклоном (содержащим более крупные катализаторные частицы), предусмотренным в циклонном сепараторе, в условиях, эффективных для регулирования раздела между потоком мелких катализаторных частиц и потоком крупных частиц катализатора.

Способы селективного удаления из реакционной системы катализаторных частиц.

В предпочтительном варианте выполнения настоящего изобретения часть катализаторных частиц, находящихся в реакционной системе, из нее удаляют и направляют в сепараторную установку для селективного отделения более крупных катализаторных частиц от более мелких катализаторных частиц. В предпочтительном варианте удаленная часть катализаторных частиц представляет собой аликвотную часть катализаторных частиц. Под аликвотой подразумевают, что часть катализаторных частиц, удаленная из реакционной системы для отделения крупных катализаторных частиц от мелких катализаторных

- 4 010716 частиц, является практически типичной для всей катализаторной популяции внутри реакционной системы. Однако предполагается, что часть катализаторных частиц, удаленных из реакционной системы, может быть не аликвотной частью. Так, например, если часть катализаторных частиц, удаленных из реакционной системы, отбирают из основания реакционной установки, благодаря оседанию катализатора в реакционной установке эта часть может включать частицы несколько большего среднего диаметра, чем средний диаметр частиц всей популяции катализаторных частиц в реакционной системе.

Используемое в настоящем описании понятие средний диаметр частиц служит для обозначения параметра 650 для конкретно упомянутого множества частиц. Принимая во внимание цели описания данного патента и прилагаемой формулы изобретения, размер частиц 6х означает, что х объемных процентов конкретно упомянутого множества частиц характеризуются диаметром частиц не больше значения 6х. Придерживаясь этого определения, распределение частиц по размерам (РЧР), используемое для установления значения 6х, определяют с применением хорошо известных методов по рассеянию лазерного излучения с помощью анализатора размеров частиц М1сто1тас модели 83000 фирмы М1сто1тас, 1пс. (Ларго, шт.Флорида). Понятие диаметр частиц, используемое в настоящем описании, служит для обозначения диаметра определенной сферической частицы или эквивалентного диаметра несферических частиц, как это устанавливают по рассеянию лазерного излучения с помощью анализатора размеров частиц МютоТтас модели 83000.

Как указано выше, в соответствии с настоящим изобретением часть катализаторных частиц из реакционной системы направляют в сепараторную установку. Часть катализаторных частиц необязательно направляют в сепараторную установку из реакционной зоны, разделительной зоны, регенератора катализатора, отделительной установки, охладителя катализатора или сочетания этих установок. Эта часть катализаторных частиц характеризуется первым средним диаметром частиц. В сепараторной установке часть катализаторных частиц разделяют на поток мелких частиц катализатора и поток крупных частиц катализатора. Поток мелких частиц катализатора характеризуется вторым средним диаметром частиц, который меньше первого среднего диаметра частиц, а поток крупных частиц катализатора характеризуется третьим средним диаметром частиц, который больше первого среднего диаметра частиц. В одном варианте по меньшей мере часть потока мелких частиц катализатора направляют в конечном счете назад в реакционную систему. Дополнительно или по другому варианту по меньшей мере часть потока крупных частиц катализатора в конечном счете направляют назад в реакционную систему.

Первый средний диаметр частиц необязательно составляет от 60 до 120, от 65 до 100 или от 65 до 85 мкм. Второй средний диаметр частиц необязательно равен меньше 120 мкм, не больше или меньше примерно 100 мкм или не больше примерно 80 мкм. Третий средний диаметр частиц необязательно составляет по меньшей мере примерно 100 мкм, по меньшей мере примерно 120 мкм, по меньшей мере примерно 150 мкм или по меньшей мере примерно 200 мкм.

Как это изложено более подробно ниже, предпочтительная реакционная система представляет собой реакционную систему превращения кислородсодержащего вещества в олефины (КвО). Реакционная система КвО в предпочтительном варианте включает реакционную установку (которая определяет реакционную зону), разделительную установку (которая определяет разделительную зону), отделитель катализатора, регенератор катализатора, охладитель катализатора и трубопроводные линии, соединяющие эти установки. Часть множества катализаторных частиц, которые направляют в сепараторную установку, необязательно отводят из одного или нескольких следующих устройств: реакционная установка, разделительная установка, отделитель катализатора, регенератор катализатора, охладитель катализатора и/или патрубки, соединяющие эти установки.

Наоборот, поток частиц катализатора желательного размера из сепараторной установки или установок, или их части необязательно направляют в одну или несколько из следующих устройств: реакционная установка, разделительная установка, отделитель катализатора, регенератор катализатора, охладитель катализатора и/или одна или несколько трубопроводных линий, соединяющих эти установки. В особенно предпочтительном варианте, проиллюстрированном и обсуждаемом более подробно ниже со ссылкой на фиг. 5, часть множества катализаторных частиц, которые направляют в сепараторную установку, отводят из трубопроводной линии, по которой катализатор транспортируют из регенератора катализатора в реакционную установку.

В одном варианте выполнения настоящего изобретения реакционная установка сообщается с возможностью перетекания текучей среды с разделительной установкой, которая определяет разделительную зону и которая предусмотрена для отделения катализаторных частиц от продуктов реакционного процесса. Катализаторные частицы, которые поступают в разделительную зону, в предпочтительном варианте включают катализаторную мелочь, крупнозернистый катализатор, катализаторную не мелочь и некрупнозернистый катализатор.

Катализаторную мелочь в настоящем описании определяют как совокупность частиц приготовленной каталитической композиции, характеризующейся средним диаметром частиц не больше 20 мкм. Используемое в настоящем описании понятие катализаторная не мелочь в настоящем описании определяют как совокупность частиц приготовленной каталитической композиции, характеризующейся средним диаметром частиц больше 20 мкм. Крупнозернистый катализатор в настоящем описании опреде

- 5 010716 ляют как совокупность частиц приготовленной каталитической композиции, характеризующейся средним диаметром частиц по меньшей мере 120 мкм. Используемое в настоящем описании понятие некрупнозернистый катализатор в настоящем описании определяют как совокупность частиц приготовленной каталитической композиции, характеризующейся средним диаметром частиц меньше 120 мкм. Сердцевинную фракцию в настоящем описании определяют как совокупность частиц приготовленной каталитической композиции, характеризующейся средним диаметром частиц больше 20 мкм и меньше 120 мкм. Используемые в настоящем описании понятия крупный и мелкий, когда они относятся к популяции катализаторных частиц, являются относительными и касаются среднего диаметра частиц из множества катализаторных частиц. Таким образом, поток крупных частиц катализатора может включать некоторое количество мелких катализаторных частиц, например, катализаторную мелочь. Более того размер частиц, содержащихся в потоке крупных частиц катализатора и потоке мелких частиц катализатора, обычно варьируется в зависимости от распределения частиц по размерам, когда первоначальный поток разделяют с получением потоков крупных и мелких частиц катализатора. Таким образом, поток крупных частиц катализатора может не содержать никакого крупнозернистого катализатора, если первоначальный поток, из которого его дериватизировали, не содержал крупнозернистого катализатора. Подобным же образом поток мелких частиц катализатора может не содержать никакой катализаторной мелочи, если первоначальный поток, из которого его дериватизировали, не содержал катализаторной мелочи.

В одном варианте объектом настоящего изобретения является способ селективного удаления крупных катализаторных частиц из реакционной системы, которая включает реакционную зону, разделительную зону, необязательно регенератор катализатора, необязательно охладитель катализатора и необязательно отделитель катализатора. Этот способ включает стадию подачи множества катализаторных частиц в реакционную зону. Это множество катализаторных частиц в реакционной зоне входит в контакт с исходным материалом в условиях, эффективных для превращения по меньшей мере части исходного материала в продукт, где множество катализаторных частиц включает катализаторную мелочь и катализаторную не мелочь. В предпочтительном варианте исходный материал включает кислородсодержащее вещество, предпочтительно метанол, а продукт включает легкие олефины, например, этилен и пропилен. Этот продукт и множество катализаторных частиц далее направляют в разделительную зону. Разделительная зона сообщается с возможностью перетекания текучей среды с реакционной зоной. Из разделительной зоны получают отходящий поток, который включает по меньшей мере основную часть продукта и по меньшей мере часть катализаторной мелочи. По меньшей мере основную часть катализаторной не мелочи направляют из разделительной зоны в реакционную зону, а часть множества катализаторных частиц направляют из реакционной системы (например, из одного или нескольких таких устройств, как реакционная зона, разделительная зона, регенератор катализатора, охладитель катализатора и/или отделитель катализатора) в сепараторную зону, где эта часть характеризуется первым средним диаметром частиц. В сепараторной зоне эту часть разделяют на поток мелких частиц катализатора и поток крупных частиц катализатора, где поток мелких частиц катализатора характеризуется вторым средним диаметром частиц, который меньше первого среднего диаметра частиц. Поток крупных частиц катализатора характеризуется третьим средним диаметром частиц, который больше первого среднего диаметра частиц.

В этом варианте выполнения настоящего изобретения сепараторная зона необязательно включает сепараторную установку, выбранную из группы, включающей циклонные сепараторы, отстойники, грохоты и воздушные классификаторы. В предпочтительном варианте разделительная зона включает противоточный циклонный сепаратор, обсуждаемый ниже. Наконец, по меньшей мере часть потока мелких частиц катализатора возвращают в реакционную систему, например, в одно или несколько таких устройств, как реакционная зона, разделительная зона, регенератор катализатора, охладитель катализатора и/или отделитель катализатора. Дополнительно или по другому варианту по меньшей мере часть потока крупных частиц катализатора возвращают в реакционную систему.

В каждом из этих вариантов размещение потока частиц катализатора нежелательного размера (например, нежелательно крупных или нежелательно мелких) можно варьировать широко. В одном варианте поток частиц катализатора нежелательного размера или его часть направляют в отход. Дополнительно или по другому варианту поток частиц катализатора нежелательного размера или его часть направляют в систему синтеза катализатора, в которой поток частиц катализатора нежелательного размера или его часть вводят в состав новой каталитической композиции на основе молекулярного сита. Дополнительно или по другому варианту поток частиц катализатора нежелательного размера или его часть может быть подвергнута физическому дроблению с получением, например, источника частиц более целесообразного размера.

Скорость потока катализатора, который из реакционной системы направляют в сепараторную установку, можно варьировать широко. В предпочтительном варианте выполнения настоящего изобретения скорость потока катализатора, который из реакционной системы направляют в сепараторную установку, составляет от примерно 0,01 до примерно 50 мас.% запаса катализаторного материала/день, более предпочтительно от примерно 0,05 до примерно 25 мас.% запаса катализаторного материала/день, а наиболее предпочтительно от примерно 0,1 до примерно 10 мас.% запаса катализаторного материала/день.

- 6 010716

В одном варианте осуществление способа по настоящему изобретению дает возможность сохранить внутри реакционной системы требуемое распределение частиц по размерам, хотя часть катализаторной мелочи, находящейся в реакционной системе, может выходить из реакционной системы с отходящим потоком продуктов. В этом варианте по настоящему изобретению предлагается способ селективного удаления из реакционной системы крупных катализаторных частиц.

Этот способ включает стадию создания в реакционной зоне первого множества катализаторных частиц. Первое множество катализаторных частиц характеризуется первым средним диаметром частиц и включает катализаторную мелочь. Первое множество катализаторных частиц в реакционной зоне входит в контакт с исходным материалом в условиях, эффективных для превращения по меньшей мере части исходного материала в продукт. Далее первое множество катализаторных частиц направляют из реакционной зоны в разделительную зону. Эту часть катализаторной мелочи удаляют из разделительной зоны в условиях, эффективных для получения второго множества катализаторных частиц в разделительной зоне. Второе множество катализаторных частиц характеризуется вторым средним диаметром частиц, который больше первого среднего диаметра частиц. Эту часть второго множества катализаторных частиц из реакционной зоны или разделительной зоны направляют в сепараторную зону. В сепараторной зоне часть второго множества катализаторных частиц разделяют на поток мелких частиц катализатора и поток крупных частиц катализатора. Поток мелких частиц катализатора характеризуется третьим средним диаметром частиц, который меньше второго среднего диаметра частиц. Поток крупных частиц катализатора характеризуется четвертым средним диаметром частиц, который больше второго среднего диаметра частиц. Наконец, по меньшей мере часть потока мелких частиц катализатора направляют в реакционную систему.

Этот вариант необязательно далее включает стадию мониторинга второго среднего диаметра. В предпочтительном варианте мониторинг осуществляют с помощью анализатора размеров частиц по рассеянию лазерного излучения, такого как анализатор размеров частиц Мютобас модели 83000 фирмы Μίстобис, 1пс. (Ларго, шт.Флорида). Мониторинг можно осуществлять либо в оперативном режиме, либо в автономном режиме. В этом варианте стадия направления части второго множества катализаторных частиц в сепараторную зону в предпочтительном варианте зависит от определения на стадии мониторинга того, что второй средний диаметр частиц превышает предопределенный предел. Этот предопределенный предел можно варьировать широко, но в предпочтительном варианте он превышает 120 мкм, находится в интервале от примерно 100 до примерно 120 мкм или в интервале от примерно 90 до примерно 100 мкм. Мониторинг необязательно осуществляют с помощью анализатора размеров частиц по рассеянию лазерного излучения, счетчика Соибег, устройства для определения скорости седиментации или механического сортировочного устройства.

Объектом настоящего изобретения являются также способы селективного удаления мелких катализаторных частиц из реакционной системы, которая включает реакционную зону, разделительную зону, необязательно регенератор катализатора, необязательно охладитель катализатора и необязательно отделитель катализатора. В одном варианте этот способ включает стадию подачи множества катализаторных частиц в реакционную зону. Это множество катализаторных частиц в реакционной зоне входит в контакт с исходным материалом в условиях, эффективных для превращения по меньшей мере части исходного материала в продукт. Часть множества катализаторных частиц направляют из реакционной системы в сепараторную установку, в которой эта часть множества катализаторных частиц характеризуется первым средним диаметром частиц. Эту часть множества катализаторных частиц в сепараторной установке разделяют на поток мелких частиц катализатора и поток крупных частиц катализатора, где поток мелких частиц катализатора характеризуется вторым средним диаметром частиц, а поток крупных частиц катализатора характеризуется третьим средним диаметром частиц, который больше первого среднего диаметра частиц. По меньшей мере часть потока крупных частиц катализатора направляют в реакционную систему.

Этот предлагаемый по изобретению способ селективного удаления из реакционной системы мелких катализаторных частиц идеально подходит для реакционной системы, в которой предусмотрено применение катализаторных частиц, обладающих очень низким сопротивлением истиранию. Другими словами, в реакционной системе, в которой используют катализаторные частицы, обладающие низким сопротивлением истиранию, катализаторные частицы обычно проявляют тенденцию к истиранию с более высокой скоростью, чем в реакционной системе, в которой используют высокостойкие к истиранию катализаторные частицы. В результате средний диаметр частиц реакционной системы, в которой используют катализаторные частицы, обладающие более низким сопротивлением истиранию, по мере того как происходит истирание, обычно уменьшается. С целью сохранить требуемое распределение частиц по размерам в одном варианте в такой реакционной системе по меньшей мере часть катализаторной мелочи из нее удаляют, сохраняя тем самым требуемое распределение частиц по размерам.

В другом варианте объектом настоящего изобретения является способ поддержания в реакционной системе распределения катализаторных частиц по размерам, который включает разделение катализаторных частиц на нескольких, предпочтительно двух, стадиях разделения. Конкретно первое множество катализаторных частиц, характеризующееся первым средним диаметром частиц, направляют из реакци

- 7 010716 онной системы в первую сепараторную зону. Первое множество катализаторных частиц в первой сепараторной зоне разделяют на первый поток мелких частиц катализатора и первый поток крупных частиц катализатора. Первый поток мелких частиц катализатора характеризуется вторым средним диаметром частиц, который меньше первого среднего диаметра частиц, а первый поток крупных частиц катализатора характеризуется третьим средним диаметром частиц, который больше первого среднего диаметра частиц. По меньшей мере часть первого потока мелких частиц катализатора разделяют на второй поток мелких частиц катализатора и второй поток крупных частиц катализатора. Второй поток мелких катализаторных частиц характеризуется четвертым средним диаметром частиц, который меньше второго среднего диаметра частиц, а второй поток крупных частиц катализатора характеризуется пятым средним диаметром частиц, который больше второго среднего диаметра частиц. По меньшей мере часть второго потока крупных частиц катализатора возвращают в реакционную систему. Любую или обе вышеописанные стадии разделения необязательно осуществляют в сепараторной установке, выбранной из группы, включающей циклонный сепаратор, отстойник, грохот и воздушный классификатор. Однако в предпочтительном варианте по меньшей мере одну, предпочтительно обе, стадии разделения осуществляют в противоточном циклонном сепараторе.

В альтернативном варианте выполнения настоящего изобретения нежелательно мелкие катализаторные частицы, например, катализаторную мелочь, удаляют на первой стадии разделения с последующим отделением нежелательно крупных частиц катализатора, например, крупнозернистого катализатора, на второй стадии разделения. В этом варианте первое множество катализаторных частиц, характеризующееся первым средним диаметром частиц, из реакционной системы направляют в первую сепараторную зону. Первое множество катализаторных частиц разделяют на первый поток мелких частиц катализатора и первый поток крупных частиц катализатора. Первый поток мелких частиц катализатора характеризуется вторым средним диаметром частиц, который меньше первого среднего диаметра частиц, а первый поток крупных частиц катализатора характеризуется третьим средним диаметром частиц, который больше первого среднего диаметра частиц. На второй стадии разделения по меньшей мере часть первого потока крупных частиц катализатора разделяют на второй поток мелких частиц катализатора и второй поток крупных частиц катализатора. Второй поток мелких частиц катализатора характеризуется четвертым средним диаметром частиц, который меньше третьего среднего диаметра частиц, а второй поток крупных частиц катализатора характеризуется пятым средним диаметром частиц, который больше третьего среднего диаметра частиц. По меньшей мере часть второго потока мелких частиц катализатора возвращают назад в реакционную систему.

На фиг. 1-3 в качестве неограничивающих примеров проиллюстрированы три варианта выполнения настоящего изобретения. На фиг. 1, например, проиллюстрирован вариант выполнения настоящего изобретения, в котором крупные катализаторные частицы селективно отделяют от более мелких катализаторных частиц, которые возвращают назад в реакционную систему. Конкретно исходный материал 101, который в предпочтительном варианте включает кислородсодержащее вещество, такое как метанол и этанол, направляют в реакционную систему 102. В реакционной системе 102 первая часть катализаторных частиц входит в контакт с исходным материалом в условиях, эффективных для превращения по меньшей мере части исходного материала 101 в продукт, который выходит из реакционной системы 102 в отходящем из реакции потоке, не показанном. Реакционная система 102 включает реакционную установку и необязательно одно или несколько следующих устройств: разделительная установка, отделитель катализатора, регенератор катализатора, охладитель катализатора и/или трубопроводные линии, транспортирующие катализаторные частицы между этими установками.

Вторую часть 103 катализаторных частиц (например, часть первой части катализаторных частиц) отводят из реакционной системы 102 и направляют в сепараторную систему 104. Сепараторная система 104 включает одну или несколько сепараторных установок, которые приспособлены для отделения крупных катализаторных частиц от более мелких катализаторных частиц. Как показано, сепараторная система 104 селективно разделяет вторую часть 103 катализаторных частиц на поток 105 мелких частиц катализатора и поток 106 крупных частиц катализатора. Поток 105 мелких частиц катализатора характеризуется средним диаметром частиц, который меньше среднего диаметра частиц второй части 103 катализаторных частиц, а поток 106 крупных частиц катализатора характеризуется средним диаметром частиц, который больше среднего диаметра частиц второй части 103 катализаторных частиц. Как показано, поток 105 мелких частиц катализатора возвращают в реакционную систему 102 для катализа дальнейшего превращения исходного материала 101 в продукт. Поток 106 крупных частиц катализатора необязательно возвращают в установку для приготовления катализатора или выбрасывают. В другом варианте, не показанном, поток 106 крупных частиц катализатора возвращают в реакционную систему 102 для катализа дальнейшего превращения исходного материала 101 в продукт. В этом варианте поток 105 мелких частиц катализатора необязательно возвращают в установку для приготовления катализатора или выбрасывают.

На фиг. 2 проиллюстрирован другой вариант выполнения настоящего изобретения, в котором из реакционной системы селективно удаляют мелкие и крупные катализаторные частицы с получением популяции катализаторных частиц нужного размера, которые направляют назад в реакционную систему. Конкретно исходный материал 201, который в предпочтительном варианте включает кислородсодержа

- 8 010716 щее вещество, такое как метанол и этанол, направляют в реакционную систему 202. В реакционной системе 202 первая часть катализаторных частиц входит в контакт с исходным материалом в условиях, эффективных для превращения по меньшей мере части исходного материала 201 в продукт, который выходит из реакционной системы 202 в отходящем из реакции потоке, не показанном. Реакционная система 202 включает реакционную установку и необязательно одно или несколько следующих устройств: разделительная установка, отделитель катализатора, регенератор катализатора, охладитель катализатора и/или трубопроводные линии, транспортирующие катализаторные частицы между этими установками.

Вторую часть 203 катализаторных частиц (например, часть первой части катализаторных частиц) отводят из реакционной системы 202 и направляют в первую сепараторную систему 204. Первая сепараторная система 204 включает одну или несколько сепараторных установок, которые приспособлены для отделения крупных катализаторных частиц от более мелких катализаторных частиц. Как показано, первая сепараторная система 204 селективно разделяет вторую часть катализаторных частиц 203 на первый поток 205 мелких частиц катализатора и первый поток 206 крупных частиц катализатора. Первый поток 205 мелких частиц катализатора характеризуется средним диаметром частиц, который меньше среднего диаметра частиц второй части 203 катализаторных частиц, а первый поток 206 крупных частиц катализатора характеризуется средним диаметром частиц, который больше среднего диаметра частиц второй части 203 катализаторных частиц.

Первый поток 205 мелких частиц катализатора направляют во вторую сепараторную систему 207, которая включает одну или несколько сепараторных установок, приспособленных для отделения мелких катализаторных частиц от более крупных катализаторных частиц. Как показано, вторая сепараторная система 207 селективно разделяет первый поток 205 мелких частиц катализатора на второй поток 208 мелких частиц катализатора и второй поток 209 крупных частиц катализатора. Второй поток 208 мелких частиц катализатора характеризуется средним диаметром частиц, который меньше среднего диаметра частиц первого потока 205 мелких частиц катализатора, а второй поток 209 крупных частиц катализатора характеризуется средним диаметром частиц, который больше среднего диаметра частиц первого потока 205 мелких частиц катализатора. В идеальном варианте второй поток 209 крупных частиц катализатора характеризуется необходимым средним диаметром частиц, например, сердцевинная фракция, для превращения исходного материала 201 в продукт в реакционной системе 202. Таким образом, второй поток 209 крупных частиц катализатора в предпочтительном варианте возвращают в реакционную систему 202 для катализа дальнейшего превращения исходного материала 201 в продукт. Первый поток 206 крупных частиц катализатора и/или второй поток 208 мелких частиц катализатора необязательно возвращают в установку для приготовления катализатора или выбрасывают.

На фиг. 3 проиллюстрирован другой вариант выполнения настоящего изобретения, в котором из реакционной системы селективно удаляют мелкие и крупные катализаторные частицы с получением популяции катализаторных частиц нужного размера, которые направляют назад в реакционную систему. Конкретно исходный материал 301, который в предпочтительном варианте включает кислородсодержащее вещество, такое как метанол и этанол, направляют в реакционную систему 302. В реакционной системе 302 первая часть катализаторных частиц входит в контакт с исходным материалом 301 в условиях, эффективных для превращения по меньшей мере части исходного материала 301 в продукт, который выходит из реакционной системы 302 в отходящем из реакции потоке, не показанном. Реакционная система 302 включает реакционную установку и необязательно одно или несколько следующих устройств: разделительная установка, отделитель катализатора, регенератор катализатора, охладитель катализатора и/или трубопроводные линии, транспортирующие катализаторные частицы между этими установками.

Вторую часть 303 катализаторных частиц (например, часть первой части катализаторных частиц) отводят из реакционной системы 302 и направляют в первую сепараторную систему 304. Первая сепараторная система 304 включает одну или несколько сепараторных установок, которые приспособлены для отделения мелких катализаторных частиц от более крупных катализаторных частиц. Как показано, первая сепараторная система 304 селективно разделяет вторую часть 303 катализаторных частиц на первый поток 305 мелких частиц катализатора и первый поток 306 крупных частиц катализатора. Первый поток

305 мелких частиц катализатора характеризуется средним диаметром частиц, который меньше среднего диаметра частиц второй части 303 катализаторных частиц, а первый поток 306 крупных частиц катализатора характеризуется средним диаметром частиц, который больше среднего диаметра частиц второй части 303 катализаторных частиц.

Первый поток 306 крупных частиц катализатора направляют во вторую сепараторную систему 307, которая включает одну или несколько сепараторных установок, приспособленных для отделения крупных катализаторных частиц от мелких катализаторных частиц. Как показано, вторая сепараторная система 307 селективно разделяет первый поток 306 крупных частиц катализатора на второй поток 308 мелких частиц катализатора и второй поток 309 крупных частиц катализатора. Второй поток 308 мелких частиц катализатора характеризуется средним диаметром частиц, который меньше среднего диаметра частиц первого потока 306 крупных частиц катализатора, а второй поток 309 крупных частиц катализатора характеризуется средним диаметром частиц, который больше среднего диаметра частиц первого потока

306 крупных частиц катализатора. В идеальном варианте второй поток 308 мелких частиц катализатора

- 9 010716 характеризуется необходимым средним диаметром частиц, например, сердцевинная фракция, для превращения исходного материала 301 в продукт в реакционной системе 302. Таким образом, второй поток 308 мелких частиц катализатора в предпочтительном варианте возвращают в реакционную систему 302 для катализа дальнейшего превращения исходного материала 301 в продукт. Первый поток 305 мелких частиц катализатора и/или второй поток 309 крупных частиц катализатора необязательно возвращают в установку для приготовления катализатора или выбрасывают.

На фиг. 5 проиллюстрирована подробная принципиальная схема реакционной системы 500, сообщающейся с возможностью перетекания текучей среды с сепараторной системой 524 в соответствии с одним вариантом выполнения настоящего изобретения. Как показано, кислородсодержащий исходный материал, включающий по меньшей мере некоторые кислородсодержащие вещества в парообразной форме, подают по линии 501 в реакционную установку 503. Реакционная установка 503 определяет реакционную зону 504, включающую впускную зону 505, содержащую способные псевдоожижаться катализаторные частицы. В реакционной зоне 504 протекает реакция превращения кислородсодержащего вещества и образуются продукты, включающие основные олефины. По меньшей мере часть способных псевдоожижаться катализаторных частиц переходит из реакционной зоны 504 в разделительную установку 506, которая определяет разделительную зону 507. В разделительной зоне 507 катализаторные частицы отделяют от продуктов реакции превращения кислородсодержащего вещества, которые выходят из разделительной зоны 507 по линии 508. Разделительная зона 507 характеризуется существенно большей площадью поперечного сечения, чем реакционная зона 504, значительно снижая таким образом скорость подачи газа на единицу сечения потока в разделительной зоне 507 и позволяя большой части катализатора оседать под действием собственного веса и в существенной степени отделяться от продуктов превращения кислородсодержащего вещества и всего разбавителя или не подвергшегося превращению кислородсодержащего исходного материала, который может содержаться. Часть катализаторных частиц, которые могут быть захвачены продуктами реакции превращения кислородсодержащего вещества, переходит в сепараторное устройство 509, в предпочтительном варианте включающее один или несколько циклонных сепараторов. В сепараторном устройстве 509 катализаторные частицы отделяют от продуктов превращения кислородсодержащего вещества и всего разбавителя или не подвергшегося превращению кислородсодержащего исходного материала, который может содержаться. Выделенные катализаторные частицы падают в один или несколько длинных выступающих вниз стояков (наклонных угольников) 510, которые направляют выделенные катализаторные частицы в разделительную зону 507. Часть катализатора из разделительной зоны 507 может поступать в необязательную линию 511 рециркуляции катализатора и в дальнейшем в линию 512, где она объединяется с катализатором, поступающим из регенератора 502 катализатора. Как показано, катализатор в линии 521 и линии 512 поднимается, преодолевая силу тяжести с помощью восходящего газа, который поступает по линии 513 и который транспортирует катализатор во впускную зону 505. На линии 511 рециркуляции катализатора можно применять необязательный регулировочный клапан 514.

Другая часть катализатора из разделительной зоны 507 может переходить в отделитель 515 катализатора, который в данном примере также содержится внутри разделительной установки 506. Отделитель 515 катализатора необязательно содержит различные элементы, способствующие отделительному действию, такие как лотки, как правило, навесные лотки, и другие элементы, хорошо известные специалистам в данной области техники. Для содействия удалению по линии 517, как правило, под действием собственного веса, из катализатора перед направлением катализатора в регенератор 502 катализатора внедрившихся углеводородов, захваченных продуктов превращения кислородсодержащего вещества и всего не подвергшегося превращению кислородсодержащего исходного материала, по линии 516 в отделитель 515 катализатора может быть введен отделяющий газ. На линии 517 можно применять необязательный регулировочный клапан 518. Газообразные материалы могут подниматься из отделителя 515 катализатора в разделительную зону 507. Регенерированный катализатор может быть возвращен во впускную зону 505, в данном примере после охлаждения в охладителе 519 катализатора, прохождения по линии 520, сообщающейся с возможностью перетекания текучей среды с другой линией 521, и объединения с катализатором, который циркулирует через разделительную зону 507, в линии 512. На линии 521 можно применять необязательный регулировочный клапан 522. Продукты превращения кислородсодержащего вещества из реакции превращения кислородсодержащего вещества в реакционной зоне 504 и весь не подвергшийся превращению кислородсодержащий исходный материал из реакционной системы 500 удаляют по линии 508. Вследствие несовершенной природы процесса отделения в отделителе 515 катализатора в регенератор 502 катализатора могут быть введены некоторые небольшие количества таких материалов.

В предпочтительном варианте, не показанном, охладитель 519 катализатора работает с регенератором 502 катализатора в замкнутом контуре. Другими словами, в этом варианте охладитель 519 катализатора принимает катализатор из регенератора 502 катализатора и направляет охлажденный катализатор назад в регенератор 502 катализатора.

В соответствии с настоящим изобретением, как оно представлено выше, часть катализаторных частиц отводят из реакционной системы 500 и направляют в сепараторную систему 524, в которой удаляют

- 10 010716 катализаторные частицы нежелательного размера. Как показано на фиг. 5, часть катализаторных частиц удаляют из линии 521 и направляют по линии 523 в сепараторную систему 524. Сепараторная система 524 может состоять из одной или нескольких установок для селективного разделения по размерам, размещение которых подробно изложено выше со ссылкой на фиг. 1-3. Более того сепараторная система 524 необязательно работает для селективного удаления из реакционной системы 500 крупных частиц, мелких частиц или и тех, и других. Селективно выделенные катализаторные частицы, которые характеризуются нежелательным размером (например, частицы нежелательного среднего диаметра), удаляют из сепараторной системы 524 по линии 526, тогда как частицы, характеризующиеся необходимым размером или средним диаметром, возвращают в реакционную систему 500 по линии 525.

Хотя сепараторная система 524, проиллюстрированная на фиг. 5, принимает катализаторные частицы из линии 521, которая возвращает катализаторные частицы в реакционную установку 503, часть катализаторных частиц, которые должны быть разделены в сепараторной системе 524, можно удалять с различных участков реакционной системы 500, не выходя при этом из объема настоящего изобретения. Так, например, сепараторная система 524 необязательно принимает катализаторные частицы из одной или нескольких следующих частей реакционной системы: реакционная установка 503 (например, из впускной зоны 505 и/или из реакционной зоны 504), разделительная установка 506 (например, из разделительной зоны 507), сепараторное устройство 509 (например, из длинных выступающих вниз стояков 510), отделитель 515 катализатора, регенератор 502 катализатора, охладитель катализатора 519 и/или из одной или нескольких линий 511, 517, 521 и/или 512.

Аналогичным образом катализаторные частицы необходимых размеров по линии 525 могут быть направлены из сепараторной системы 524 на один или несколько следующих участков реакционной системы 500: реакционная установка 503 (например, во впускную зону 505 и/или в реакционную зону 504), разделительная установка 506 (например, в сепараторную зону 507), сепараторное устройство 509, отделитель 515 катализатора 515, регенератор 502 катализатора, охладитель 519 катализатора, и/или из одной или нескольких линий 511, 517, 521 и/или 512.

Примеры разделительных устройств

В соответствии с настоящим изобретением может быть предусмотрена для применения любая из ряда сепараторных установок для разделения множества катализаторных частиц на поток мелких частиц катализатора и поток крупных частиц катализатора. Неограничивающий иллюстративный перечень сепараторных установок, которые можно применять в соответствии с настоящим изобретением, включает циклонные сепараторы, отстойники, грохоты и воздушные классификаторы.

Конструкция и работа циклонных сепараторов специалистам в данной области техники известны (см., например, И8 № 5518695, 5290431, 4904281, 4670410, 2934494 и 2535140). При работе циклонного сепаратора пневматическое давление вынуждает парообразные компоненты и необязательно небольшое количество уносимых частиц подниматься в циклонном сепараторе и выходить через верхнее выпускное приспособление, тогда как более тяжелые частицы благодаря своим инерции и центробежной силе проявляют тенденцию к перемещению в направлении внешней стенки сепаратора, откуда под действием собственного веса они движутся вниз в приемник и в конечном счете через выпускное приспособление для потока крупных частиц. Центробежная разделяющая сила ускорения может находиться в интервале от 5 при очень большом диаметре в циклонах низкого сопротивления до 2500-кратной гравитации в очень малых установках с высоким сопротивлением.

Конкретно газообразный материал и совокупность порошкообразного материала входят в циклонный сепаратор через тангенциально ориентированное впускное приспособление. В предпочтительном варианте совокупность порошкообразного материала включает катализаторные частицы варьирующихся размеров, причем некоторые частицы больше и/или меньше, чем другие. Тангенциальное поступление газообразного и порошкообразного материалов создает вихревое движение газообразного и порошкообразного материалов внутри циклонного сепаратора и формирует внутреннюю вихревую воронкообразную структуру и внешнюю вихревую воронкообразную структуру.

Центробежное ускорение порошкообразного материала в циклонном сепараторе вынуждает крупнозернистый порошкообразный материал двигаться наружу, к стенке циклонного сепаратора. В результате внешняя вихревая воронкообразная структура проявляет тенденцию включать большее количество крупнозернистого порошкообразного материала, чем во внутренней вихревой воронке, которая включает газообразные компоненты и мелкий порошкообразный материал, например, катализаторную мелочь. В дополнение к центробежным силам, гравитация проявляет тенденцию к выталкиванию крупнозернистого порошкообразного материала вниз во внешнюю вихревую воронку. В одном варианте крупнозернистый порошкообразный материал падает вдоль стенки циклонного сепаратора и собирается в бункере циклонного сепаратора. Далее собранный порошкообразный материал необязательно направляют в рециркуляционное устройство, в котором из собранного порошкообразного материала готовят каталитическую композицию, обладающую желаемым распределением размеров частиц. Все или часть более крупных катализаторных частиц необязательно возвращают в реакционную установку.

В некоторой точке внутри циклонного сепаратора внешняя вихревая воронка заканчивается и образуется внутренняя вихревая воронка, которая включает газообразные компоненты и более мелкий по

- 11 010716 рошкообразный материал. Внутренняя вихревая воронка под пневматическим давлением продвигается вверх через циклонный сепаратор и входит в выпускную трубу, также называемую в настоящем описании внутренним полым цилиндрическим элементом, который в предпочтительном варианте присоединен к проходящей вбок верхней поверхности, которая определяет верхнюю часть циклонного сепаратора. Эта выпускная труба необязательно обладает диаметром, который приближается к внешней периферии внутренней вихревой воронки циклона. Выпускная труба необязательно пересекает проходящую вбок верхнюю поверхность циклонного сепаратора и проходит вниз во внутренний объем циклонного сепаратора, что позволяет упростить селективное разделение по размерам. Все или часть более мелких частиц катализатора необязательно возвращают в реакционную установку.

В предпочтительном варианте циклонный сепаратор структурно включает внешний полый цилиндрический элемент, обладающий на своем периферическом конце проходящей вбок верхней поверхностью и открытым концом со своей ближайшей стороны. Используемое в настоящем описании понятие ближайшая сторона конкретного компонента означает тот конец этого компонента, который находится ближе всего к отметке. И наоборот, периферическим концом конкретного компонента является тот конец компонента, который в наибольшей степени удален от отметки. Открытый конец внешнего полого цилиндрического элемента в предпочтительном варианте свободно сообщается с полым коническим элементом, обладающим широким периферическим концом, который сужается в узкий ближайший конец. Узкий ближайший конец полого конического элемента в предпочтительном варианте образует в своей вершине отверстие. Отверстие в вершине необязательно открыто сообщается со стояком, который приспособлен для транспортировки крупнозернистого порошкообразного материала.

В предпочтительном варианте проходящую вбок верхнюю поверхность циклонного сепаратора пересекает выпускная труба и проходит во внутренний объем, образуемый внешним полым цилиндрическим элементом. Со своего ближайшего конца внутренний полый цилиндрический элемент включает выпускное приспособление для потока мелких частиц, которое в предпочтительном варианте адаптировано для приема мелких компонентов из внутренней вихревой воронки, созданной внутри циклонного сепаратора. Внешний полый цилиндрический элемент также включает впускное приспособление, которое адаптировано для приема из реакционной системы содержащего порошкообразный материал потока. В идеальном варианте впускное приспособление внешнего полого цилиндрического элемента вводит содержащий частицы поток тангенциально относительно внешнего полого цилиндрического элемента, вследствие чего, когда содержащий порошкообразный материал поток вводят во внешний полый цилиндрический элемент, он образует внутри внешнего полого цилиндрического элемента внешнюю вихревую воронку.

Когда во время работы в циклонный сепаратор вводят катализаторные частицы, более крупные катализаторные частицы выталкиваются вдоль внутренней поверхности внешнего полого цилиндрического элемента, в то время как более мелкие катализаторные частицы благодаря своей меньшей массе проявляют склонность к уносу газообразными компонентами и образуют внутри циклонного сепаратора внутреннюю вихревую воронку. Гравитация и центробежные силы проявляют тенденцию направлять более крупные и более тяжелые катализаторные частицы из внешнего полого цилиндрического элемента через его открытый конец и в полый конический элемент. Полый конический элемент проявляет тенденцию направлять более крупные катализаторные частицы из внешнего полого цилиндрического элемента в отверстие в вершине и необязательно в стояк. Более мелкие компоненты, которые были введены в сепараторное впускное приспособление, проявляют склонность к вытеснению пневматическими силами в выпускное приспособление для потока мелких частиц и во внутренний полый цилиндрический элемент. Таким путем более мелкие частицы и газообразные компоненты, которые входят в циклонный сепаратор, проявляют тенденцию к отделению от более тяжелых порошкообразных материалов.

В особенно предпочтительном варианте выполнения настоящего изобретения сепараторная установка включает противоточный циклонный сепаратор. Противоточный циклонный сепаратор работает в режиме, аналогичном режиму работы обычного циклонного сепаратора. Однако в противоточном циклонном сепараторе более тяжелые катализаторные частицы, которые перемещаются вдоль внешний стенки циклонного сепаратора, например, во внешней вихревой воронке, входят в контакт с турбулизирующим потоком, который внутри противоточного циклонного сепаратора создает турбулентную окружающую среду. Образованию турбулентной окружающей среды внутри противоточного циклонного сепаратора свойственна тенденция выталкивать более мелкие порошкообразные материалы, которые способны к уносу более крупными катализаторными частицами во внешней вихревой воронке, во внутреннюю вихревую воронку и в конечном счете из противоточного циклонного сепаратора с газообразными и более мелкими порошкообразными компонентами, находящимися во внутренней вихревой воронке. Другими словами, турбулизирующий поток вызывает перенос части частиц, находящихся во внешней вихревой воронке (как правило, более мелких частиц), во внутреннюю вихревую воронку.

Конкретно в противоточном циклонном сепараторе содержащий порошкообразный материал поток поступает во внешний полый цилиндрический элемент или полый конический элемент тангенциально через одно или несколько сепараторных впускных приспособлений. Как и в случаях с обычными циклонами, тангенциальное вхождение газообразного и порошкообразного материалов создает внутри проти

- 12 010716 воточного циклонного сепаратора завихряющее движение газообразного и порошкообразного материалов и формирует внутреннюю вихревую воронкообразную структуру и внешнюю вихревую воронкообразную структуру. Центробежное ускорение порошкообразного материала в циклонном сепараторе проявляет тенденцию к выталкиванию крупнозернистого порошкообразного материала наружу, к стенке циклонного сепаратора. В результате внешняя вихревая воронкообразная структура проявляет тенденцию включать большее количество крупнозернистого порошкообразного материала, чем внутренняя вихревая воронка, которая включает газообразные компоненты и более мелкий порошкообразный материал, например, катализаторную мелочь. В дополнение к центробежным силам, гравитация проявляет тенденцию к выталкиванию более крупнозернистых порошкообразных материалов вниз во внешнюю вихревую воронку. Однако внешняя вихревая воронка может включать небольшое количество захваченных частиц более мелкого или среднего размера, часть которых турбулизирующим потоком необязательно переносится во внутреннюю вихревую воронку, описанную ниже.

В некоторой точке внутри противоточного циклонного сепаратора внешняя вихревая воронка заканчивается и образуется внутренняя вихревая воронка, которая включает газообразные компоненты и более мелкий порошкообразный материал. Внутренняя вихревая воронка под пневматическим давлением продвигается вверх через циклонный сепаратор и поступает во внутреннюю полую цилиндрическую трубу, также называемую в настоящем описании выпускной трубой, которая в предпочтительном варианте присоединена к проходящей вбок верхней поверхности, которая определяет верхнюю часть циклонного сепаратора. Эта выпускная труба необязательно обладает диаметром, который приближается к внешней периферии внутренней вихревой воронки циклона. Выпускная труба необязательно пересекает проходящую вбок верхнюю поверхность противоточного циклонного сепаратора и проходит вниз во внутренний объем циклонного сепаратора, что позволяет упростить селективное разделение по размерам. Все или часть более мелких частиц катализатора необязательно возвращают в реакционную установку.

В предпочтительном варианте противоточный циклонный сепаратор структурно включает внешний полый цилиндрический элемент, обладающий на своем периферическом конце проходящей вбок верхней поверхностью и открытым концом со своей ближайшей стороны. Открытый конец внешнего полого цилиндрического элемента в предпочтительном варианте свободно сообщается с полым коническим элементом, обладающим широким периферическим концом, который сужается в узкий ближайший конец. Узкий ближайший конец полого конического элемента в предпочтительном варианте образует в своей вершине отверстие. Отверстие в вершине необязательно открыто сообщается со стояком, который приспособлен для транспортировки из противоточного циклонного сепаратора крупнозернистого порошкообразного материала.

Более того противоточный циклонный сепаратор включает второе впускное приспособление для приема турбулизирующего потока. Второе впускное приспособление необязательно помещают на внешнем полом цилиндрическом элементе или полом коническом элементе. Это второе впускное приспособление необязательно вводит турбулизирующий поток во внешний полый цилиндрический элемент или полый конический элемент. Внутри противоточного циклонного сепаратора по меньшей мере часть множества катализаторных частиц, находящихся во внешней вихревой воронке, входит в контакт с турбулизирующим потоком в условиях, эффективных для выделения из внешней вихревой воронки некоторого количества более мелких катализаторных частиц. По меньшей мере часть этих выделенных более мелких катализаторных частиц захватывается внутренней вихревой воронкой и выходит из циклонного сепаратора по выпускной трубе с газами и более мелкими катализаторными частицами.

В предпочтительном варианте второе впускное приспособление принимает турбулизирующий поток из соответствующей установки для хранения, например, из резервуара высокого давления или другой расходной емкости, или из патрубка, сообщающегося с возможностью движения текучей среды с линией обслуживающей установки, такой как для содержащего воздух или азот потока. Турбулизирующий поток транспортируют по трубопроводной линии для турбулизирующего потока из расходной емкости или линии обслуживающей установки во второе впускное приспособление. В предпочтительном варианте патрубок для турбулизирующего потока включает один или несколько регулирующих поток клапанов, приспособленных для контроля регулированием скорости турбулизирующего потока, который вводят в противоточный циклонный сепаратор в зависимости от целевых характеристик разделения.

Когда во время работы через второе впускное приспособление в противоточный циклонный сепаратор вводят турбулизирующий поток, этот турбулизирующий поток проявляет тенденцию к нарушению вихревого потока, образуемого катализаторными частицами в противоточном циклонном сепараторе в турбулентном режиме. Благодаря распределению потока катализаторных частиц в противоточном циклонном сепараторе более мелкие катализаторные частицы проявляют тенденцию к переносу из внешней вихревой воронки во внутреннюю вихревую воронку и в конечном счете входят в выпускное приспособление для потока мелких частиц, определяемое внутренним полым цилиндрическим элементом. Несмотря на введение турбулизирующего потока в противоточный циклонный сепаратор, более крупные катализаторные частицы обычно проявляют тенденцию к продолжению транспортирования по стояку и в конечном счете из выпускного приспособления для потока крупных частиц. Все или часть этих более

- 13 010716 крупных частиц катализатора необязательно возвращают в реакционную установку.

Таким образом, в отличие от обычных циклонных сепараторов противоточный циклонный сепаратор проявляет тенденцию к содействию удалению более мелких частиц катализатора, которые захватываются более крупными катализаторными частицами во внешней вихревой воронке. Если противоточный циклонный сепаратор включает один или несколько регулирующих поток клапанов по трубопроводной линии для турбулизирующего потока, то в целесообразном варианте распределение частиц по размерам у потока мелких частиц катализатора, который выходит из противоточного циклонного сепаратора посредством выпускного приспособления для потока мелких частиц, можно полностью контролировать введением в действие одного или нескольких регулирующих поток клапанов. В другом предпочтительном варианте противоточный циклонный сепаратор включает несколько полых конических элементов и несколько цилиндрических элементов, предпочтительно размещенных по чередующемуся принципу. Несколько противоточных циклонных сепараторов могут, но необязательно, открыто сообщаться между собой для содействия отделению катализаторных частиц нежелательного размера от катализаторных частиц требуемого размера.

Материал турбулизирующего потока, который предусмотрен для применения в соответствии с настоящим изобретением, можно варьировать широко. В качестве примеров неограничивающий перечень материалов турбулизирующих потоков включает: воздух, азот, водяной пар, топочный газ и их смеси. Внутренний полый цилиндрический элемент необязательно открыто сообщаются со спиральным выпускным приспособлением, которое отклоняет направление истечения потока мелких частиц катализатора на примерно 90°.

На фиг. 4 проиллюстрирован противоточный циклонный сепаратор, обозначенный общей позицией 400. Как показано, противоточный циклонный сепаратор 400 включает внешний полый цилиндрический элемент 401, полый конический элемент 402, впускное приспособление 403 и внутренний (по меньшей мере, частично) полый цилиндрический элемент 404, например, выпускную трубу. Внешний полый цилиндрический элемент 401 включает ближайший конец 416 и периферический конец 417 и образует стенку, определяющую внутренний объем 406. Стенка, образованная внешним полым цилиндрическим элементом 401, имеет внутреннюю поверхность 407 и внешнюю поверхность 408. Ближайший конец 416 внешнего полого цилиндрического элемента 401 открыто сообщается с полым коническим элементом 402, который также имеет внутреннюю поверхность 407 и внешнюю поверхность 408. Периферический конец 417 внешнего полого цилиндрического элемента 401 отчасти ограничен проходящей вбок поверхностью 405 верхней стенки, также обладающей внутренней поверхностью и внешней поверхностью.

Внешний полый цилиндрический элемент 401 также открыто сообщается с впускным приспособлением 403, которое в предпочтительном варианте размещено тангенциально относительно внешней поверхности 408 внешнего полого трубного элемента 401. При работе впускное приспособление 403 тангенциально принимает из реакционной системы содержащий катализатор поток и образует внутреннюю вихревую воронку, содержащую более мелкие компоненты, образующиеся вблизи продольно проходящей центральной осевой линии α во внутренних объемах 406 и 413. Впускное приспособление также создает внешнюю вихревую воронку во внутренних объемах 406 и 413, содержащую более крупные катализаторные частицы. Внешняя вихревая воронка соосна с внутренней вихревой воронкой и ее окружает и соосна с центральной осью α. Внешние пределы внешней вихревой воронки ограничены внутренней поверхностью 407 внешнего полого цилиндрического элемента 401 и внутренней поверхностью 407 полого конического элемента 402.

Как показано, полый цилиндрический элемент 404 пересекает верхнюю поверхность 405 и проходит во внутренний объем 406. Ближайший конец этого полого цилиндрического элемента 404 образует отверстие 412 (например, выпускное приспособление для потока мелких частиц), адаптированное для приема внутренней вихревой воронки, образующейся в противоточном циклонном сепараторе 400, причем эта внутренняя вихревая воронка включает более легкие компоненты, поступившие в противоточный циклонный сепаратор 400.

Полый конический элемент 402 включает широкий периферический конец 415 и узкий нижний конец 414 и образует стенку, определяющую внутренний объем 413. Стенка, образованная коническим элементом 402, которая является продолжением стенки, определяемой внешним полым цилиндрическим элементом 401, также обладает внутренней поверхностью 407 и внешней поверхностью 408. Узкий нижний конец 414 образует в вершине конического элемента 402 отверстие 411, благодаря которому более крупнозернистые порошкообразных материалы, содержащиеся во внешней воронке, выходят из противоточного циклонного сепаратора 400.

В предпочтительном варианте полый конический элемент 402 имеет второе впускное приспособление 409, которое открыто сообщается с патрубком 418 для турбулизирующего потока. Патрубок 418 для турбулизирующего потока принимает турбулизирующий поток из источника турбулизирующего потока, не показанного, и направляет этот турбулизирующий поток во второе впускное приспособление 409. При работе турбулизирующий поток проходит через полый конический элемент 402 и поступает во внутренний объем 413, тем самым, по меньшей мере частично, разрушая нисходящий поток внешней вихревой

- 14 010716 воронки. Таким путем часть более легких порошкообразных компонентов, уносимых во внешней воронке, из нее удаляется и переносится во внутреннюю вихревую воронку для удаления из противоточного циклонного сепаратора 400 через отверстие 412 и полый цилиндрический элемент 404. Патрубок 418 для турбулизирующего потока необязательно включает регулировочный клапан 410 для регулирования скорости истечения турбулизирующего потока в противоточный циклонный сепаратор 400. Регулирование фракции по размерам частиц может быть с успехом достигнуто модулированием скорости истечения турбулизирующего потока в противоточный циклонный сепаратор 400.

Системы для реакций кислородсодержащее вещество в олефины

Как указано выше, настоящее изобретение особенно хорошо подходит для использования в реакционной системе кислородсодержащее вещество в олефин (КвО), которая далее описана более подробно. В реакционном процессе КвО кислородсодержащее вещество, например, метанол, в реакционной установке входит в контакт с каталитической композицией на основе молекулярного сита в условиях, эффективных для превращения по меньшей мере части кислородсодержащего вещества в легкие олефины.

Каталитические композиции, которые должны быть разделены в соответствии с настоящим изобретением, могут быть использованы во множестве процессов, включая крекинг, например, исходной бензино-лигроиновой фракции до легкого олефина (олефинов) (см. И8 № 6300537) или высокомолекулярных (ВМ) углеводородов до низших (НМ) углеводородов; гидрокрекинг, например, тяжелых нефтепродуктов и/или циклического исходного материала; изомеризацию, например, ароматических соединений, таких как ксилол; полимеризацию, например, одного или нескольких олефинов с получением полимерного продукта; реформинг; гидрогенизацию; дегидрогенизацию; депарафинизацию, например, углеводородов, для удаления прямоцепочечных парафинов; абсорбцию, например, алкилароматических соединений для выделения их изомеров; алкилирование, например, ароматических углеводородов, таких как бензол и алкилбензолы, необязательно пропиленом с получением кумола, или длинноцепочечными олефинами; переалкилирование, например, сочетания ароматических и полиалкилароматических углеводородов; деалкилирование; гидродециклизацию; диспропорционирование, например, толуола с получением бензола и пара-ксилола; олигомеризацию, например, прямоцепочечного и разветвленного олефина (олефинов); и дегидроциклизацию.

Предпочтительными процессами являются процессы превращения, включая превращение бензинолигроиновой фракции в высокоароматические смеси; легкого олефина (олефинов) в бензин, дистилляты и смазки; кислородсодержащих веществ в олефин (олефины); легких парафинов в олефины и/или ароматические соединения и ненасыщенных углеводородов (этилена и/или ацетилена) в альдегиды для конверсии в спирты, кислоты и сложные эфиры. Наиболее предпочтительным способом по изобретению является способ, предназначенный для превращения исходного материала, включающего одно или несколько кислородсодержащих веществ, в один или несколько олефинов.

Каталитические композиции на основе молекулярных сит особенно эффективны в процессах превращения разного исходного материала. Как правило, исходный материал включает одно или несколько содержащих алифатические остатки соединений, которые включают спирты, амины, карбонильные соединения, например, альдегиды, кетоны и карбоновые кислоты, простые эфиры, галогениды, меркаптаны, сульфиды и т.п., и их смеси. Алифатический остаток содержащих алифатические группы соединений как правило содержит от 1 до примерно 50 углеродных атомов, предпочтительно от 1 до 20 углеродных атомов, более предпочтительно от 1 до 10 углеродных атомов, а наиболее предпочтительно от 1 до 4 углеродных атомов.

Неограничивающие примеры содержащих алифатические группы соединений включают спирты, такие как метанол и этанол, алкилмеркаптаны, такие как метилмеркаптан и этилмеркаптан, алкилсульфиды, такие как метилсульфид, алкиламины, такие как метиламин, алифатические простые эфиры, такие как диметиловый эфир, диэтиловый эфир и метилэтиловый эфир, алкилгалогениды, такие как метилхлорид и этилхлорид, алкилкетоны, такие как диметилкетон, формальдегиды и различные кислоты, такие как уксусная кислота.

В предпочтительном варианте способа по изобретению исходный материал включает одно или несколько кислородсодержащих веществ, более конкретно одно или несколько органических соединений, содержащих по меньшей мере один атом кислорода. В наиболее предпочтительном варианте кислородсодержащее вещество в исходном материале включает один или несколько спиртов, предпочтительно алифатический спирт (спирты), где алифатический остаток спирта (спиртов) включает от 1 до 20 углеродных атомов, предпочтительно от 1 до 10 углеродных атомов, а наиболее предпочтительно от 1 до 4 углеродных атомов. Спирты, которые могут быть использованы в качестве исходного материала в способе по изобретению, включают низшие прямоцепочечные и разветвленные алифатические спирты и их ненасыщенные аналоги.

Неограничивающие примеры кислородсодержащих веществ включают метанол, этанол, нпропанол, изопропанол, метилэтиловый эфир, диметиловый эфир, диэтиловый эфир, диизопропиловый эфир, формальдегид, диметилкарбонат, диметилкетон, уксусную кислоту и их смеси. В наиболее предпочтительном варианте исходный материал выбирают из одного или нескольких таких веществ, как метанол, этанол, диметиловый эфир, диэтиловый эфир и их сочетание, более предпочтительно метанол и

- 15 010716 диметиловый эфир, а наиболее предпочтительно метанол. Различные исходные материалы, которые обсуждались выше, в частности исходный материал, включающий кислородсодержащее вещество, более конкретно исходный материал, включающий спирт, превращают главным образом в один или несколько олефинов. Олефин (олефины) или олефиновый мономер (мономеры), получаемые из исходного материала, как правило, содержит от 2 до 30 углеродных атомов, предпочтительно от 2 до 8 углеродных атомов, более предпочтительно от 2 до 6 углеродных атомов, еще более предпочтительно от 2 до 4 углеродных атомов, а наиболее предпочтительны этилен и/или пропилен. Неограничивающие примеры олефинового мономера (мономеров) включают этилен, пропилен, бутен-1, пентен-1,4-метилпентен-1, гексен-1, октен1 и децен-1, предпочтительно этилен, пропилен, бутен-1, пентен-1,4-метилпентен-1, гексен-1, октен-1 и их изомеры. Другие олефиновые мономеры включают ненасыщенные мономеры, диолефины, содержащие от 4 до 18 углеродных атомов, сопряженные и несопряженные диены, полиены, виниловые мономеры и циклические олефины.

В наиболее предпочтительном варианте исходный материал, предпочтительно один или несколько кислородсодержащих веществ, в присутствии каталитической композиции на основе молекулярного сита превращают в олефин (олефины), содержащий от 2 до 6 углеродных атомов, предпочтительно от 2 до 4 углеродных атомов. В наиболее предпочтительном варианте олефин (олефины) индивидуально или в сочетании получают из исходного материала, включающего кислородсодержащее вещество, предпочтительно спирт, наиболее предпочтительно метанол, превращением в предпочтительный олефин (олефины) - этилен и/или пропилен.

Существует много методов, используемых для превращения исходного материала в олефин (олефины), включая различные методы крекинга, такие как крекинг с водяным паром, термический регенеративный крекинг, крекинг в псевдоожиженном слое, флюид-каталитический крекинг, глубокий каталитический крекинг и легкий крекинг. Наиболее предпочтительный метод обычно называют методом газ-волефины (ГвО) или, по-другому, метанол-в-олефины (МвО). В методе ГвО природный газ как правило превращают в синтез-газ, который превращают в кислородсодержащий исходный материал, предпочтительно включающий метанол, где кислородсодержащий исходный материал в присутствии каталитической композиции на основе молекулярного сита превращают в один или несколько олефинов, предпочтительно в этилен и/или пропилен. В реакционном процессе КвО кислородсодержащий исходный материал, наиболее предпочтительно метанолсодержащий исходный материал, в присутствии каталитической композиции на основе молекулярного сита, как правило, превращают в один или несколько олефинов, предпочтительно и главным образом в этилен и/или пропилен, которые часто называют легкими олефинами.

В одном варианте способа превращения исходного материала, предпочтительно исходного материала, включающего один или несколько кислородсодержащих веществ, количество получаемого олефина (олефинов) в пересчете на общую массу получаемых углеводородов превышает 50 мас.%, предпочтительно превышает 60 мас.%, более предпочтительно превышает 70 мас.%, а наиболее предпочтительно превышает 75 мас.%. В другом варианте способа превращения одного или нескольких кислородсодержащие вещества в один или несколько олефинов количество получаемого этилена и/или пропилена в пересчете на общую массу получаемых углеводородных продуктов превышает 65 мас.%, предпочтительно превышает 70 мас.%, более предпочтительно превышает 75 мас.%, а наиболее предпочтительно превышает 78 мас.%.

В другом варианте способа превращения одного или нескольких кислородсодержащих веществ в один или несколько олефинов количество этилена, получаемого в массовых процентах в пересчете на общую массу получаемых углеводородных продуктов, превышает 30 мас.%, более предпочтительно превышает 35 мас.%, а наиболее предпочтительно превышает 40 мас.%. Тем не менее в еще одном варианте способа превращения одного или нескольких кислородсодержащих веществ в один или несколько олефинов количество пропилена, получаемого в массовых процентах в пересчете на общую массу получаемых углеводородных продуктов, превышает 20 мас.%, предпочтительно превышает 25 мас.%, более предпочтительно превышает 30 мас.%, а наиболее предпочтительно превышает 35 мас.%.

В одном варианте исходный материал включает один или несколько разбавителей, как правило используемых с целью понизить концентрацию исходного материала, которые обычно не реакционноспособны в отношении исходного материала или каталитической композиции на основе молекулярного сита. Неограничивающие примеры разбавителей включают гелий, аргон, азот, монооксид углерода, диоксид углерода, воду, по существу нереакционноспособные парафины (преимущественно алканы, такие как метан, этан и пропан), по существу нереакционноспособные ароматические соединения и их смеси. Наиболее предпочтительными разбавителями служат вода и азот, причем особенно предпочтительна вода.

Разбавитель необязательно используют либо в жидком, либо в парообразном виде, либо в виде их сочетания. Разбавитель либо добавляют непосредственно в исходный материал, поступающий в реакционную установку, либо добавляют непосредственно в реакционную установку, либо добавляют вместе с каталитической композицией на основе молекулярного сита. В одном варианте количество разбавителя в исходном материале находится в интервале от примерно 1 до примерно 99 мол.% в пересчете на общее

- 16 010716 число молей исходного материала и разбавителя, предпочтительно от примерно 1 до 80 мол.%, более предпочтительно от примерно 5 до примерно 50, наиболее предпочтительно от примерно 5 до примерно 25.

В одном варианте в исходный материал либо непосредственно, либо косвенным путем добавляют другие углеводороды, которые включают олефин (олефины), парафин (парафины), ароматическое соединение (соединения) (см., например, И8 № 4677242) и их смеси, предпочтительно пропилен, бутилен, пентилен и другие углеводороды, содержащие 4 или большее число углеродных атомов, или их смеси.

Процесс превращения исходного материала, преимущественно исходного материала, включающего одно или несколько кислородсодержащих веществ, в присутствии каталитической композиции на основе молекулярного сита по изобретению проводят в виде реакционного процесса в реакционной установке, причем этот процесс представляет собой процесс с неподвижным слоем, процесс с псевдоожиженным слоем (включая процесс с турбулентным слоем), предпочтительно непрерывный процесс с псевдоожиженным слоем, а наиболее предпочтительно непрерывный процесс с псевдоожиженным слоем и высокой скоростью потока.

Такие реакционные процессы можно проводить в нескольких каталитических реакционных установках, таких как гибридные реакционные установки, в которых имеются реакционные зоны с плотным слоем или неподвижным слоем и/или реакционные зоны с псевдоожиженным слоем и высокой скоростью потока, сочетающиеся между собой, реакционные установки с циркулирующим псевдоожиженным слоем, вертикальные трубные реакторы и т. п. Приемлемые реакционные установки обычных типов описаны, например, в И8 № 4076796, И8 № 6287522 и работе ΕΙπίάίζαΙίοη Епдтеепд, Ο.Κιιπίί и О.Ьеуеп8р1е1, КоЬей Е. Кпедег РиЫщЫпд Сотрапу, Ыете Уогк, Ыете Уогк 1977. Предпочтительные реакционные установки включают вертикальные трубные реакторы, в общем описанные в работе КЦег Кеас1ог, Иш^аЕоп апй Р1и1б-Рагйс1е 8у51ет5, сс. с 48 по 59, Е.ЛХег^ и О.Р.ОИто, КешкоИ РиЫЫнпд Согрогайоп, Ыете Уогк, 1960, в И8 № 6166282 и заявке на патент И8 серийный № 09/564613, поданной 4 мая 2000 г. (опубликована как \УО 01/85872).

Предпочтительная реакционная система представляет собой реакционную систему с псевдоожиженным слоем, включающую первую реакционную зону внутри одного или нескольких вертикальных трубных реакторов и вторую реакционную зону внутри по меньшей мере одной разделительной установки, предпочтительно включающей один или несколько циклонов. В одном варианте один или нескольких вертикальных трубных реакторов и разделительная установка содержатся внутри одного сосуда. Свежий исходный материал, предпочтительно включающий один или несколько кислородсодержащих веществ необязательно с одним или несколькими разбавителями, направляют в одну или несколько реакционных установок (предпочтительно вертикальных трубных реакторов), в которые вводят каталитическую композицию на основе молекулярного сита или ее закоксованный вариант. В одном варианте каталитическая композицию на основе молекулярного сита или ее закоксованный вариант перед введением в реакционную установку (установки) вводят в контакт с жидкостью или газом, или их сочетанием. Предпочтительной жидкостью является вода или метанол, а газ представляет собой инертный газ, такой как азот.

В одном из вариантов количество жидкого исходного материала, направляемого в реакционную систему раздельно или совместно с парообразным исходным материалом, находится в интервале от 0,1 до примерно 85 мас.%, предпочтительно от примерно 1 до примерно 75 мас.%, более предпочтительно от примерно 5 до примерно 65 мас.%, в пересчете на общую массу исходного материала, включая весь содержащийся в нем разбавитель. В предпочтительном варианте жидкий и парообразный исходные материалы характеризуются аналогичным составом или включают варьируемые доли аналогичного или другого исходного материала с тем же или другим разбавителем.

В предпочтительном варианте исходный материал, поступающий в реакционную установку, в первой реакционной зоне частично или полностью превращают в газообразный отходящий поток, который поступает в разделительную установку совместно с закоксованной каталитической композицией на основе молекулярного сита. В предпочтительном варианте циклон (циклоны) внутри разделительной установки сконструирован с тем, чтобы каталитическую композицию на основе молекулярного сита, предпочтительно закоксованную каталитическую композицию на основе молекулярного сита, внутри разделительной зоны отделять от газообразного отходящего потока, включающего один или несколько олефинов. Предпочтительны циклоны, однако гравитационные эффекты внутри разделительного сосуда также обеспечивают отделение каталитических композиций от газообразного отходящего потока. Другие методы отделения каталитических композиций от газообразного отходящего потока включают применение тарелок, колпачков, коленчатых трубок и т. п.

В одном варианте разделительная установка в своей нижней части включает отделитель катализатора. В этом отделителе катализатора закоксованную каталитическую композицию на основе молекулярного сита вводят в контакт с газом, предпочтительно с одним из следующих компонентов или сочетанием водяного пара, метана, монооксида углерода, диоксида углерода, водорода или инертного газа, такого как аргон, предпочтительно с водяным паром, для отделения адсорбированных углеводородов от закоксованной каталитической композиции на основе молекулярного сита, которую затем необязательно вводят в регенератор катализатора. В другом варианте отделитель катализатора находится в сосуде, от- 17 010716 деленном от разделительной установки, и газ пропускают при среднечасовой скорости подачи газа (ССПГ) от 1 до примерно 20000 ч^-1 в пересчете на объем газа относительно объема закоксованной каталитической композиции на основе молекулярного сита, предпочтительно при повышенной температуре, от 250 до примерно 750°С, предпочтительнее от примерно 350 до 650°С, над закоксованной каталитической композицией на основе молекулярного сита.

Температура превращения, при которой проводят процесс превращения конкретно внутри реакционной системы, находится в интервале от примерно 200 до примерно 1000°С, предпочтительно от примерно 250 до примерно 800°С, более предпочтительно от примерно 250 до примерно 750°С, еще более предпочтительно от примерно 300 до примерно 650°С, тем не менее еще предпочтительнее от примерно 350 до примерно 600°С, а наиболее предпочтительно от примерно 350 до примерно 550°С.

Давление при превращении, под которым проводят процесс превращения конкретно внутри реакционной системы, варьируется в широком интервале, включая самопроизвольно создающееся давление. Это давление при превращении обусловлено парциальным давлением исходного материала, исключая весь содержащийся в нем разбавитель. Абсолютное давление, под которым проводят процесс превращения, как правило, находится в интервале от примерно 0,1 кПа до примерно 5 МПа, предпочтительно от примерно 5 кПа до примерно 1 МПа, а наиболее предпочтительно от примерно 20 до примерно 500 кПа.

Среднечасовую скорость подачи сырья (ССПС), в частности в процессе превращения исходного материала, включающего один или несколько кислородсодержащих веществ, в присутствии каталитической композиции на основе молекулярного сита внутри реакционной зоны определяют как общую массу исходного материала, исключая все разбавители, подаваемую в реакционную зону в час на массу молекулярного сита в каталитической композиции на основе молекулярного сита в реакционной зоне. ССПС поддерживают на уровне, достаточном для поддержания каталитической композиции внутри реакционной установки в псевдоожиженном состоянии.

Значения ССПС, как правило, находятся в интервале от примерно 1 до примерно 5000 ч^-1, предпочтительно от примерно 2 до примерно 3000 ч^-1, более предпочтительно от примерно 5 до примерно 1500 ч^-1, а наиболее предпочтительно от примерно 10 до примерно 1000 ч^-1. В одном предпочтительном варианте ССПС превышает 20 ч^-1, причем предпочтительное значение ССПС при превращении исходного материала, включающего метанол и диметиловый эфир, находится в интервале от примерно 20 до примерно 300 ч^-1.

В предпочтительном варианте расход газа на единицу сечения потока (РГП) исходного материала, включающего разбавитель и продукты взаимодействия, внутри реакторной системы достаточен для псевдоожижения каталитической композиции на основе молекулярного сита внутри реакционной зоны в реакционной установке. РГП во время процесса, конкретно внутри реакционной системы, более конкретно внутри одной или нескольких реакционных установок, составляет по меньшей мере 0,1 м/с (метр/секунду), предпочтительно больше 0,5 м/с, более предпочтительно больше 1 м/с, еще более предпочтительно больше 2 м/с, тем не менее еще более предпочтительно больше 3 м/с, а наиболее предпочтительно больше 4 м/с.

В одном предпочтительном варианте метода превращения кислородсодержащего вещества в олефин (олефины) с использованием каталитической композиции на основе кремнеалюмофосфатного молекулярного сита этот процесс проводят при ССПС по меньшей мере 20 ч^-1 и скорректированной по температуре нормализованной селективности в отношении метана (СТНСМ) меньше 0,016, предпочтительно меньше или равно 0,01 (см., например, патент И8 № 5952538). В другом варианте осуществления методов превращения кислородсодержащего вещества, такого как метанол, в один или несколько олефинов с использованием каталитической композиции на основе молекулярного сита значение ССПС составляет от 0,01 до примерно 100 ч^-1 при температуре от примерно 350 до 550°С и значении молярного соотношения между диоксидом кремния и Ме₂О₃ (Ме обозначает элемент группы 13 ΙΙΙΑ или VIII Периодической таблицы элементов) от 300 до 2500 (см., например, ЕР-В1 0642485). Другие методы превращения кислородсодержащего вещества, такого как метанол, в один или несколько олефинов с использованием каталитической композиции на основе молекулярного сита описаны в заявке РСТ ГСО 01/23500, опубликованной 5 апреля 2001 г. (уменьшение количества пропана при среднем воздействии катализатора на исходный материал по меньшей мере 1,0).

Закоксованную каталитическую композицию на основе молекулярного сита из разделительной установки удаляют, предпочтительно посредством одного или нескольких циклонов, и вводят в регенерационную систему. Регенерационная система включает регенератор катализатора, в котором закоксованную каталитическую композицию вводят в контакт с регенерационной средой, предпочтительно с газом, содержащим кислород, в обычных регенерационных условиях температуры, давления и продолжительности пребывания. Неограничивающие примеры регенерационной среды включают один или несколько следующих компонентов: кислород, О₃, 8О₃, Ν₂Ο, N0, ΝΟ₂, Ν₂Ο₅, воздух, разбавленный азотом или диоксидом углерода воздух, кислород и воду (И8 № 6245703), монооксид углерода и/или водород. Процесс регенерации проводят в таких условиях, в которых возможно выжигание кокса из закоксованной каталитической композиции, предпочтительно до остаточного уровня ниже 0,5 мас.% в пересчете на общую массу закоксованной каталитической композиции на основе молекулярного сита, поступающей в регене

- 18 010716 рационную систему. Закоксованная каталитическая композиция на основе молекулярного сита, удаляемая из регенератора катализатора, составляет регенерированную каталитическую композицию на основе молекулярного сита.

Температура регенерации находится в интервале от примерно 200 до примерно 1500°С, предпочтительно от примерно 300 до примерно 1000°С, более предпочтительно от примерно 450 до примерно 750°С, а наиболее предпочтительно от примерно 550 до 700°С. Абсолютное давление при регенерации находится в интервале от примерно 15 фунтов/кв.дюйм (103 кПа) до примерно 500 фунтов/кв.дюйм (3448 кПа), предпочтительно от примерно 20 фунтов/кв.дюйм (138 кПа) до примерно 250 фунтов/кв.дюйм (1724 кПа), более предпочтительно от примерно 25 фунтов/кв.дюйм (172 кПа) до примерно 150 фунтов/кв.дюйм (1034 кПа), а наиболее предпочтительно от примерно 30 фунтов/кв.дюйм (207 кПа) до примерно 60 фунтов/кв.дюйм (414 кПа). Предпочтительная продолжительность пребывания каталитической композиции на основе молекулярного сита в регенераторе находится в интервале от примерно одной минуты до нескольких часов, наиболее предпочтительно от примерно одной до 100 мин, а предпочтительный объем кислорода в газе находится в интервале от примерно 0,01 до примерно 5 мол.% в пересчете на общий объем газа.

В одном варианте в регенератор катализатора непосредственно или косвенным путем, например, вместе с закоксованной каталитической композицией, добавляют промоторы регенерации, как правило, соединения, содержащие металл, такой как платина, палладий и т. п. Кроме того, в другом варианте в регенератор катализатора, содержащий регенерационную среду из кислорода и воды, так, как изложено в и8 № 6245703, добавляют свежей каталитической композиции на основе молекулярного сита. Тем не менее в еще одном варианте часть закоксованной каталитической композиции на основе молекулярного сита из регенератора катализатора возвращают непосредственно или косвенным путем в одну или несколько реакционных установок путем предварительным контактирования с исходным материалом или контактирования со свежей каталитической композицией на основе молекулярного сита, или контактирования с регенерированной каталитической композицией на основе молекулярного сита или охлажденной регенерированной каталитической композицией на основе молекулярного сита, описанной ниже.

Сжигание кокса представляет собой экзотермическую реакцию, и в одном из вариантов температуру внутри регенерационной системы регулируют по различным методам, относящимся к данной области техники, включая подачу охлажденного газа в регенератор катализатора, работающий по методу проведения либо периодического, либо непрерывного, либо полунепрерывного процесса или их сочетания. Предпочтительная технология включает удаление из регенератора катализатора регенерированной каталитической композиции на основе молекулярного сита и пропускание этой регенерированной каталитической композиции на основе молекулярного сита через охладитель катализатора, в котором образуется охлажденная регенерированная каталитическая композиция на основе молекулярного сита. В одном из вариантов охладитель катализатора представляет собой теплообменник, который размещен либо внутри, либо снаружи регенератора катализатора. В одном варианте охлажденную регенерированную каталитическую композицию на основе молекулярного сита возвращают в регенератор катализатора в непрерывном цикле. По другому варианту (см. И8 6613950) часть охлажденной регенерированной каталитической композиции на основе молекулярного сита возвращают в регенератор катализатора в непрерывном цикле, а другую часть охлажденной регенерированной каталитической композиции на основе молекулярного сита возвращают в реакционную установку (установки) непосредственно или косвенным путем, или часть регенерированной каталитической композиции на основе молекулярного сита или охлажденной регенерированной каталитической композиции на основе молекулярного сита вводят в контакт с побочными продуктами в газообразном отходящем потоке (заявка РСТ νΟ 00/49106, опубликованная 24 августа 2000 г.). В другом варианте регенерированную каталитическую композицию на основе молекулярного сита вводят в контакт со спиртом, предпочтительно с этанолом, 1-пропанолом, 1-бутанолом или их смесью, и вводят в реакционную систему так, как изложено в И8 6441262. Другие способы проведения процесса в регенерационной системе представлены в патенте И8 № 6290916.

Регенерированную каталитическую композицию на основе молекулярного сита, отводимую из регенератора катализатора, предпочтительно из охладителя катализатора, совмещают со свежей каталитической композицией на основе молекулярного сита и/или рецикловой каталитической композицией на основе молекулярного сита, и/или исходным материалом, и/или свежим газом или жидкостями и возвращают в реакционную установку (установки). В другом варианте регенерированную каталитическую композицию на основе молекулярного сита, отводимую из регенерационной системы, возвращают в реакционную установку (установки) непосредственно, необязательно после пропускания через охладитель катализатора. В одном варианте носитель, такой как инертный газ, парообразный исходный материал, водяной пар и т.п., упрощает полунепрерывное или непрерывное введение регенерированной каталитической композиции на основе молекулярного сита в реакционную установку, предпочтительно в один или несколько вертикальных трубных реакторов.

В одном варианте оптимальное содержание кокса в каталитической композиции на основе молекулярного сита в реакционной зоне поддерживают путем регулирования потока регенерированной каталитической композиции на основе молекулярного сита или охлажденной регенерированной каталитической

- 19 010716 композиции на основе молекулярного сита из регенератора катализатора в реакционную установку. Существует много методов регулирования потока каталитической композиции на основе молекулярного сита, описанных в работе Мю11ае1 Бойдс. Ехрептеп1а1 Тсс11пк.|ис5. Спси1абпд Πυίάίζοά Вебз, Сгасс. Ανίбап апб КпоМ1оп, ебз., В1аск)е, 1997 (336-337). В другом варианте оптимальное содержание кокса в каталитической композиции на основе молекулярного сита в реакционной зоне поддерживают путем регулирования скорости потока кислородсодержащего газа, поступающего в регенератор катализатора. Этот метод называют методом частичной регенерации. Содержание кокса в каталитической композиции на основе молекулярного сита устанавливают отбором (из процесса превращения) каталитической композиции на основе молекулярного сита в некоторой точке процесса и определением содержания в ней углерода. Типичное содержание кокса в каталитической композиции на основе молекулярного сита после регенерации находится в интервале от 0,01 до примерно 15 мас.%, предпочтительно от примерно 0,1 до примерно 10 мас.%, более предпочтительно от примерно 0,2 до примерно 5 мас.%, а наиболее предпочтительно от примерно 0,3 до примерно 2 мас.%, в пересчете на общую массу молекулярного сита, а не на общую массу каталитической композиции на основе молекулярного сита.

В одном предпочтительном варианте смесь свежей каталитической композиции на основе молекулярного сита и/или регенерированной каталитической композиции на основе молекулярного сита, и/или охлажденной регенерированной каталитической композиции на основе молекулярного сита в реакционной зоне содержит в интервале от примерно 1 до 50 мас.%, предпочтительно от примерно 2 до 30 мас.%, более предпочтительно от примерно 2 до примерно 20 мас.%, а наиболее предпочтительно от примерно 2 до примерно 10 мас.%, кокса или углеродистого отложения в пересчете на общую массу смеси каталитических композиций на основе молекулярного сита (см., например, И8 № 6023005). Вполне очевидно, что каталитическую композицию на основе молекулярного сита, используемую в реакционной зоне, готовят из смеси регенерированной и свежей каталитических композиций на основе молекулярного сита, которые обладают варьируемыми концентрациями углерода и отложений углеродистого типа, например, кокса. Определяемое содержание этих отложений, конкретно кокса, является средним содержанием в отдельных катализаторных частицах каталитической композиции на основе молекулярного сита.

Газообразный отходящий поток удаляют из разделительной установки и пропускают через рекуперационную систему. Существует много хорошо известных рекуперационных систем, методов и последовательностей, которые можно использовать при выделении олефина (олефинов) из газообразного отходящего потока и очистки олефина (олефинов). Рекуперационные системы обычно включают одну или несколько, или сочетание разделительных, ректификационных и/или дистилляционных башен, колонн, разделяющих устройств или установок, реакционных систем, таких как для процессов получения этилбензола (И8 № 5476978) и получения других производных, таких как альдегиды, кетоны и сложные эфиры (И8 № 5675041), и другого связанного с этим оборудования, например, различных конденсаторов, теплообменников, холодильных систем или охлаждающих установок, компрессоров, барабанных сепараторов или резервуаров, насосов и т. п. Неограничивающие примеры этих башен, колонн, разделительных устройств или установок, применяемых самостоятельно или в сочетании, включают один или несколько из таких устройств, как деметанизатор, предпочтительно высокотемпературный деметанизатор, деэтанизатор, депропанизатор, предпочтительно мокрый депропанизатор, промывную башню, часто называемую башней для промывки едкой щелочью, и/или башню резкого охлаждения, абсорберы, адсорберы, мембраны, устройство для выделения этилена (С2), устройство для выделения пропилена (С3), устройство для выделения бутена (С4) и т.п.

Различные рекуперационные системы, которые могут быть использованы для выделения по преимуществу олефина (олефинов), предпочтительно основных или легких олефинов, таких как этилен, пропилен и/или бутен, описаны в И8 № 5960643, И8 №№ 5019143, 5452581 и 5082481, И8 5672197, И8 № 6069288, И8 № 5904880, И8 № 5927063 и И8 № 6121504, И8 № 6121503 и И8 № 6293998.

Обычно работу большинства рекуперационных систем сопровождает получение, образование или накопление дополнительных продуктов, побочных продуктов и/или загрязняющих примесей совместно с предпочтительными основными продуктами. Предпочтительные основные продукты, легкие олефины, такие как этилен и пропилен, как правило очищают для использования в процессах получения производных продуктов, таких как процессы полимеризации. Следовательно, в наиболее предпочтительном варианте рекуперационной системы эта рекуперационная система также включает систему очистки. Так, например, легкий олефин (олефины), полученный, в частности, в процессе МвО, пропускают через систему очистки, в которой удаляют содержащиеся в низких концентрациях побочные продукты или загрязняющие примеси. Неограничивающие примеры загрязняющих примесей и побочных продуктов включают в общем полярные соединения, такие как вода, спирты, карбоновые кислоты, простые эфиры, оксиды углерода, соединения серы, такие как сульфид водорода, карбонилсульфиды и меркаптаны, аммиак и другие соединения азота, арсин, фосфин и хлориды. Другие загрязняющие примеси или побочные продукты включают водород и углеводороды, такие как ацетилен, метилацетилен, пропадиен, бутадиен и бутин.

Другие рекуперационные системы, которые включают очищающие системы, например, для очистки олефина (олефинов), представлены в работе Кик-О1йтег Епсус1ореб1а о£ СЕет1са1 ТесЬпо1оду, издание 4ое, том 9, бо11п \УПеу & 8опз, 1996, сс. 249-271 и 894-899. Очищающие системы представлены также, на

- 20 010716 пример, в υδ № 6271428, υδ № 6293999 и υδ № 6593506.

В процессе превращения одного или нескольких кислородсодержащих веществ в олефин (олефины), содержащий 2 или 3 углеродных атома, как правило, образуется или получают некоторое количество углеводородов, в частности олефина (олефинов), преимущественно олефина (олефинов), содержащего 4 или большее число углеродных атомов, и других, побочных продуктов. Рекуперационные системы по изобретению включают реакционные системы для превращения продуктов, содержащихся в отходящем потоке газа, удаляемого из реакционной установки, или превращения тех продуктов, которые получены в результате работы применяемой рекуперационной системы.

В одном варианте отходящий поток газа, удаляемого из реакционной установки, пропускают через рекуперационную систему, в которой получают один или несколько углеводородсодержащих потоков, в частности поток, включающий углеводород, содержащий три или большее число углеродных атомов (С₃+). В этом варианте поток, включающий углеводороды С₃+, пропускают через первую зону разделения на фракции с получением сырого С₃углеводорода и потока, включающего углеводороды С₄+; поток, включающий углеводороды С4+, пропускают через вторую зону разделения на фракции с получением сырого С₄углеводорода и потока, включающего углеводороды С₅+. Углеводороды, содержащие четыре или большее число углеродных атомов, включают бутены, такие как бутен-1 и бутен-2, бутадиены, насыщенные бутаны и изобутаны.

Отходящий поток, отводимый из процесса превращения, в частности процесса МвО, как правило обладает небольшим количеством углеводородов, содержащих 4 или большее число углеродных атомов. Количество углеводородов, содержащих 4 или большее число углеродных атомов, как правило составляет меньше 20 мас.%, предпочтительно меньше 10 мас.%, более предпочтительно меньше 5 мас.%, а наиболее предпочтительно меньше 2 мас.% в пересчете на общую массу отходящего потока, отводимого из процесса МвО, исключая воду. Так, в частности, в случае процесса превращения кислородсодержащих веществ в олефин (олефины) с использованием каталитической композиции на основе молекулярного сита получаемый отходящий поток, как правило, включает основную часть этилена и/или пропилена и небольшое количество продуктов с четырьмя углеродными атомами и с более высоким числом углеродных атомов, и другие побочные продукты, исключая воду.

Приемлемые хорошо известные реакционные системы в качестве части рекуперационной системы принимают главным образом более низкоценные продукты и их превращают в более высокоценные продукты. Так, например, С4углеводороды, бутен-1 и бутен-2 используют для получения спиртов, содержащих от 8 до 13 углеродных атомов, и других особых химикатов. Так, например, используют для получения присадки к бензину, метил-трет-бутилового эфира, бутадиен в установке селективной гидрогенизации превращают в бутен-1 и бутен-2, а бутан может быть использован в качестве топлива. Неограничивающие примеры реакционных систем включают те, которые представлены в υδ № 5955640, υδ № 4774375, υδ № 6049017, ϋδ № 4287369 и 5763678, ϋδ № 4542252, ϋδ № 5634354, в работе Сокупк, I. и др., ΡΓΟϋβκκ £ог ирдгабшд С3, С4 и С5 О1ейшс δΐκαΉ8, Ρβΐ. & Соа1, том 37, № 4 (1995).

Предпочтительный легкий олефин (олефины), полученный по любому из способов, описанных выше, предпочтительно по способам превращения, представляет собой высокочистые основные олефиновые продукты, которые содержат олефин с единственным числом углеродных атомов в количестве больше 80%, предпочтительно больше 90 мас.%, более предпочтительно больше 95 мас.%, а наиболее предпочтительно не меньше примерно 99 мас.% в пересчете на общую массу олефина. В одном варианте высокочистый основной олефин (олефины) образуется в способе по изобретению при производительности больше 5 кг/день, предпочтительно больше 10 кг/день, более предпочтительно больше 20 кг/день, а наиболее предпочтительно больше 50 кг/день. В другом варианте высокочистый этилен и/или высокочистый пропилен получают согласно способу по изобретению при производительности больше 4500 кг/день, предпочтительно больше 100000 кг/день, более предпочтительно больше 500000 кг/день, еще более предпочтительно больше 1000000 кг/день, тем не менее еще более предпочтительно больше 1500000 кг/день, однако еще более предпочтительно больше 2000000 кг/день, а наиболее предпочтительно больше 2500000 кг/день.

Другие способы превращения, в частности способ превращения кислородсодержащего вещества в один или несколько олефинов в присутствии каталитической композиции на основе молекулярного сита, преимущественно когда молекулярное сито синтезируют из источника кремния, фосфора и оксида алюминия, включают те, которые представлены, например, в υδ № 6121503, υδ № 6187983, заявке РСТ \УО 99/18055, опубликованной 15 апреля 1999 г., заявке РСТ XVО 01/60770, опубликованной 23 августа 2001 г., и υδ № 6441261, заявке υδ серийный номер № 09/507838, поданной 22 февраля 2000 г. и заявке υδ 6518475.

В одном из вариантов объектом является способ проведения объединенного процесса получения легкого олефина (олефинов) из углеводородного сырья, предпочтительно из углеводородного газообразного исходного материала, более предпочтительно из метана и/или этана. Первой стадией в этом процессе является подача газообразного исходного материала, предпочтительно в сочетании с потоком воды, в зону образования синтез-газа с получением потока синтез-газа. Получение синтез-газа известно хорошо, и типичные температуры синтез-газа находятся в интервале от примерно 700 до примерно 1200°С, а дав

- 21 010716 ления синтез-газа находятся в интервале от примерно 2 до примерно 100 МПа. Потоки синтез-газа получают из природного газа, жидких нефтепродуктов, углеродистых материалов, таких как уголь, переработанных для вторичного использования пластиков, муниципальных отходов или любого другого органического материала. Предпочтительный поток синтез-газа получают посредством реформинга природного газа с водяным паром. Обычно гетерогенный катализатор, как правило катализатор на основе меди, вводят в контакт с потоком синтез-газа, как правило с диоксидом углерода, монооксидом углерода и водородом, с получением спирта, предпочтительно метанола, часто в сочетании с водой. В одном варианте поток синтез-газа при температуре синтеза в интервале от примерно 150 до примерно 450°С и под давлением синтеза в интервале от примерно 5 до примерно 10 МПа пропускают через зону превращения оксида углерода с получением потока, включающего кислородсодержащее вещество.

Этот включающий кислородсодержащее вещество поток или сырой метанол как правило содержит спиртовой продукт и различные другие компоненты, такие как простые эфиры, в частности диметиловый эфир, кетоны, альдегиды, растворенные газы, такие как водород, метан, оксид углерода и азот, и сивушное масло. В предпочтительном варианте включающий кислородсодержащее вещество поток, сырой метанол, пропускают через хорошо известные процессы очистки, дистилляции, разделения и ректификации, результатом чего является очищенный включающий кислородсодержащее вещество поток, например, метанол технических сортов А и АА. Этот включающий кислородсодержащее вещество поток или очищенный включающий кислородсодержащее вещество поток необязательно с одним или несколькими разбавителями вводят в контакт с описанной выше каталитической композицией на основе одного или нескольких молекулярных сит в любом из описанных выше процессов с получением разнообразных основных продуктов, в частности легкого олефина (олефинов), этилена и/или пропилена. Неограничивающие примеры этого объединенного процесса представлены в заявке ЕР-В 0933345. В другом, более полно объединенном процессе, который необязательно объединен с объединенными процессами, описанными выше, получаемый олефин (олефины) в одном варианте направляют в один или несколько процессов полимеризации для получения различных полиолефинов (см., например, заявку на патент И8 серийный номер № 09/615376, поданную 13 июля 2000 г.).

Способы полимеризации включают растворный, газофазный, суспензионный способы, способы под высоким давлением и их сочетание. Особенно предпочтительна газофазная или суспензионная полимеризация одного или нескольких олефинов, по меньшей мере один из которых представляет собой этилен или пропилен. При осуществлении этих способов полимеризации используют катализатор полимеризации, который может включать любой один или сочетание катализаторов на основе молекулярного сита, которые обсуждались выше, однако предпочтительными катализаторами полимеризации являются катализаторы Циглера-Натта, катализаторы типа катализатора фирмы Филлипс, металлоценовый, металлоценового типа, прогрессивные катализаторы полимеризации и их смеси. Полимеры, получаемые по способам полимеризации, описанным выше, включают линейный полиэтилен низкой плотности, эластомеры, пластомеры, полиэтилен высокой плотности, полиэтилен низкой плотности, полипропилен и полипропиленовые сополимеры. Полимеры на пропиленовой основе, получаемые по таким способам полимеризации, включают атактический полипропилен, изотактический полипропилен, синдиотактический полипропилен и пропиленовые статистические, блок- и ударопрочные сополимеры.

В предпочтительном варианте объединенный процесс включает процесс полимеризации одного или нескольких олефинов в присутствии полимеризационной каталитической системы в полимеризационном реакторе с получением одного или нескольких полимерных продуктов, где один или несколько олефинов получены превращением спирта, в частности метанола, с использованием каталитической композиции на основе молекулярного сита. Предпочтительный процесс полимеризации представляет собой процесс газофазной полимеризации, по меньшей мере одним из олефинов является либо этилен, либо пропилен, а предпочтительная полимеризационная каталитическая система представляет собой нанесенную на носитель металлоценовую каталитическую систему. В этом варианте нанесенная на носитель металлоценовая каталитическая система включает носитель, металлоценовое или металлоценового типа соединение и активатор, предпочтительный активатор представляет собой некоординационный анион или алюмоксан, или их сочетание, а наиболее предпочтительный активатор представляет собой алюмоксан.

В дополнение к полиолефинам, из олефина (олефинов), получаемых по любому из способов, описанных выше, в частности по способам превращения, более конкретно по способу ГвО или способу МвО получают многочисленные другие дериватизируемые из олефинов продукты. К ним относятся, хотя ими их список не ограничен, альдегиды, спирты, уксусная кислота, линейные альфа-олефины, винилацетат, этилендихлорид и винилхлорид, этилбензол, этиленоксид, кумол, изопропиловый спирт, акролеин, аллилхлорид, пропиленоксид, акриловая кислота, этилен-пропиленовые каучуки, акрилонитрил, а также тримеры и димеры этилена, пропилена или бутиленов.

Каталитические композиции на основе молекулярных сит.

Молекулярные сита обладают различными химическими, физическими и каркасными характеристиками. Молекулярные сита хорошо классифицированы Структурной комиссией Международной ассоциацией по цеолитам в соответствии с правилами Комиссии по номенклатуре цеолитов ГОРАС. Каркасный тип молекулярного сита отражает связность, топологию тетраэдрически координированных атомов,

- 22 010716 составляющих каркас, и создает возможность выделить конкретные свойства этих материалов. Цеолиту каркасного типа и молекулярным ситам цеолитного типа, структура которых установлена, присвоены обозначения трехбуквенным кодом, они описаны в работе Абак οί Ζοοίίΐο Егате^огк Турек, издание 5-е, Е15СУ1СГ. Ьопбоп, Епд1апб (2001).

Неограничивающими примерами этих молекулярных сит являются следующие молекулярные сита с малыми порами: АЕ1, АЕТ, АРС, ΑΤΝ, АТТ, АТУ, ААА, ΒΙΚ, СА8, СНА, СН1, ПАС, ΌΌΒ, ΕΌΙ, ЕВ1, ООО, ΚΕΙ, ЬЕУ, ЬОУ, ЬТА, ΜΟΝ, РАИ, РН1, ВНО, ВОС, ТНО и их замещенные варианты; следующие молекулярные сита со средними порами: АЕО, АЕЬ, ЕИО, НЕИ, ЕЕВ, МЕЬ, ΜΕΙ, МТА, МТТ, ΤΟN и их замещенные варианты и следующие молекулярные сита с большими порами: ЕМТ, ЕАИ и их замещенные варианты. Другие молекулярные сита включают ΑNΑ, ВЕА, СЕ1, СЬО, ЭОН ΟΙδ, ЬТЬ, МЕВ, МОВ, МАА и 8ОЭ. Неограничивающие примеры предпочтительных молекулярных сит, в особенности для превращения включающего кислородсодержащие вещества исходного материала в олефин (олефины), включают АЕЬ, АРУ, ВЕА, СНА, ЕП!, РАИ, ЕЕВ, ΟΙδ, ЬТА, ЬТЬ, МЕВ, МИ, МОВ, МТТ, МАА, ТАМ и ТОК В одном предпочтительном варианте молекулярное сито по изобретению характеризуется каркасом типа ΑΕI или каркасом типа СНА, или их сочетанием, наиболее предпочтительно каркасом типа СНА.

Все материалы молекулярных сит обладают 3-мерной каркасной структурой находящегося в углу общего четырехгранника ТО₄, где Т обозначает любой тетраэдрически координированный катион. Эти молекулярные сита, как правило, описывают с точки зрения размера кольца, которое определяет пору, причем этот размер базируется на числе Т атомов в кольце. Другие характеристики каркасного типа включают размещение колец, которые образуют полость, а в случае наличия - размер каналов и расстояния между полостями (см. работу уап Веккит и др., ΙπίΓο^υοΙίοπ ίο 2ео1йе 8с1епсе апб Ргасйсе, 2-е полностью переработанное и расширенное издание, т. 137, сс. 1-67, Е1кеу1ег 8с1епсе, В.У., Амстердам, Нидерланды (2001)).

Молекулярные сита с малыми, средними и большими порами обладают каркасами типов с кольцами от 4-членного до 12-членного или большего размера. В предпочтительном варианте цеолитные молекулярные сита обладают 8-, 10- или 12-членными или большего размера кольцевыми структурами, а средний размер пор находится в интервале от примерно 3 (0,3 нм) до 15А (1,5 нм). В наиболее предпочтительном варианте молекулярные сита по изобретению, предпочтительно кремнеалюмофосфатные молекулярные сита, обладают 8-членными кольцами и средним размером пор меньше примерно 5А (0,5 нм), предпочтительно в интервале от 3 (0,3 нм) до примерно 5А (0,5 нм), более предпочтительно от 3 (0,3 нм) до примерно 4,5 (0,45 нм), а наиболее предпочтительно от 3,5 (0,35 нм) до примерно 4,2 (0,42 нм).

Молекулярные сита, в особенности цеолитные и цеолитного типа молекулярные сита, обладают молекулярным каркасом с одним, предпочтительнее с двумя или большим числом общих угловых тетраэдрических звеньев [ТО₄], более предпочтительно с двумя или большим числом тетраэдрических звеньев [81О₄], [А1О₄] и/или [РО₄], а наиболее предпочтительно тетраэдрических звеньев [8Ю₄], [А1О₄] и [РО₄]. Эти молекулярные сита на кремниевой, алюминиевой и фосфорной основе и металлсодержащие молекулярные сита на кремниевой, алюминиевой и фосфорной основе подробно описаны в многочисленных публикациях, включая, например, ϋδ № 4567029 (МеАРО, где Ме обозначает Мд, Мп, Ζη или Со), ϋδ № 4440871 (8АРО), ЕР-А 0159624 (ЕЬАР8О, где ЕЬ обозначает Ак, Ве, В, Сг, СР, Са, Се, Ее, И, Мд, Мп, Т или Ζη), υδ № 4554143 (ЕеАРО), ϋδ №№ 4822478, 4683217, 4744885 (ЕеАР8О), ЕР-А 0158975 и υδ № 4935216 (ΖηΑРδΟ), ЕР-А 0161489 (СοΑРδΟ), ЕР-А 0158976 (ЕЬАРО, где ЕЬ обозначает Сс, Ее, Мд, Мп, Т или Ζη), ϋδ № 4310440 (А1РО₄), ЕР-А 0158350 (δΕNΑРδΟ), ϋδ № 4973460 (^^ΑРδΟ), ϋδ № 4789535 (ИАРО), ϋδ № 4992250 (СеΑРδΟ), ϋδ № 4888167 (СеАРО), ϋδ № 5057295 (ΒΑРδΟ), ϋδ № 4738837 (С^ΑРδΟ), ϋδ №№ 4759919 и 4851106 (СгАРО), ϋδ №№ 4758419, 4882038, 5434326 и 5478787 (ΜдΑРδΟ), ϋδ № 4554143 (ЕеАРО), ϋδ № 4894213 (ΑкΑРδΟ), ϋδ № 4913888 (АкАРО), ϋδ №№ 4686092, 4846956 и 4793833 (ΜпΑРδΟ), ϋδ №№ 5345011 и 6156931 (МпАРО), ϋδ № 4737353 (ΒеΑРδΟ), ϋδ № 4940570 (ВеАРО), ϋδ №№ 4801309, 4684617 и 4880520 (Τ^ΑРδΟ), ϋδ №№ 4500651, 4551236 и 4605492 (ТАРО), ϋδ №№ 4824554, 4744970 (СοΑРδΟ), ϋδ № 4735806 (СаΑРδΟ), ЕР-А 0293937 (^ΑРδΟ, где Ρ обозначает каркасное оксидное звено ЮО₂]), а также ϋδ №№ 4567029, 4686093, 4781814, 4793984, 4801364, 4853197, 4917876, 4952384, 4956164, 4956165, 4973785, 5241093, 5493066 и 5675050. Другие молекулярные сита представлены в работе В.δζοкίак, НапάЬοοк οί Μο1еси1а^ δ^еνеκ, Уап ΝοκΙπιηά ВешΗο1ά, №\ν ΥοιΈ №\ν ΥογΕ (1992).

Более предпочтительные кремний-, алюминий- и/или фосфорсодержащие молекулярные сита и алюминий-, фосфор- и необязательно кремнийсодержащие молекулярные сита включают алюмофосфатные (АЬРО) молекулярные сита и кремнеалюмофосфатные ^АРО) молекулярные сита, а также замещенные, предпочтительно металлзамещенные, АЬРО и δΑРΟ молекулярные сита. Наиболее предпочтительные молекулярные сита представляют собой δΑРΟ молекулярные сита и металлзамещенные δΑРΟ молекулярные сита. В одном из вариантов металл представляет собой щелочной металл группы Периодической таблицы элементов, щелочно-земельный металл группы ПА Периодической таблицы элементов, редкоземельный металл группы ШВ, включая лантаниды (лантан, церий, празеодим, неодим, самарий, европий, гадолиний, тербий, диспрозий, гольмий, эрбий, тулий, иттербий и лютеций), скандий

- 23 010716 и иттрий Периодической таблицы элементов, переходные металлы групп 1УВ, УБ, У1В, УИВ, УШВ и ΙΒ Периодической таблицы элементов и смеси любых из этих металлических компонентов. В одном предпочтительном варианте металл выбирают из группы, включающей Со, Сг, Си, Ее, Са, Се, Мд, Мп, N1, δη, Τι, Ζη, Ζγ и их смеси. В другом предпочтительном варианте те атомы металлов, которые обсуждались выше, вводят в каркас молекулярного сита через тетраэдрическое звено, такое как [МеО₂], они несут полный заряд, зависящий от валентного состояния металлического заместителя. Так, например, в одном варианте, когда валентное состояние металлического заместителя составляет +2, +3, +4, +5 или +6, полный заряд тетраэдрического звена находится в пределах от -2 до +2.

В одном варианте молекулярное сито, как оно описано во многих упомянутых выше патентах υδ, представляют эмпирической формулой (на безводной основе) тВ:(М_хА1_уР₂)О₂в которой В обозначает по меньшей мере один структуронаправляющий агент, предпочтительно органический структуронаправляющий агент; т обозначает число молей В на моль (М_хА1_уР₂)О₂ и значение т составляет от 0 до 1, предпочтительно от 0 до 0,5, а наиболее предпочтительно от 0 до 0,3; каждый из х, у и ζ обозначает мольную долю элементов М, А1 и Р в виде тетраэдрических оксидов, где М обозначает атом металла, выбранного из одной из групп ΙΑ, ΙΙΑ, 1В, ШВ, 1УВ, УВ, У1В, У11В, УШВ и лантанидов Периодической таблицы элементов. Предпочтителен выбор значений М из одной из групп, включающей Со, Сг, Си, Ее, Са, Се, Мд, Ми, N1, δη, Τι, Ζη и Ζγ. В одном из вариантов значение т превышает или равно 0,2, а значения х, у и ζ превышают или равны 0,01. В другом варианте т обозначает от больше 0,1 до примерно 1, х обозначает от больше 0 до примерно 0,25, значение у находится в интервале от 0,4 до 0,5, а значение ζ находится в интервале от 0,25 до 0,5, более предпочтительное значение т составляет от 0,15 до 0,7, х обозначает от 0,01 до 0,2, у обозначает от 0,4 до 0,5, а ζ обозначает от 0,3 до 0,5.

Неограничивающие примеры 8АРО и АЬРО молекулярных сит, используемых в изобретении, включают одно или сочетание сит 8АРО-5, 8АРО-8, 8АРО-11, 8АРО-16, 8АРО-17, 8АРО-18, 8АРО-20, δ АРО-31, 8АРО-34, 8АРО-35, 8АРО-36, 8АРО-37, 8АРО-40, 8АРО-41, 8АРО-42, 8АРО-44 (иδ № 6162415), 8АРО-47, 8АРО-56, АЬРО-5, АЬРО-11, АЬРО-18, АЬРО-31, АЬРО-34, АЬРО-36, АЬРО-37, АЬРО-46 и металлсодержащие варианты этих молекулярных сит. Предпочтительное молекулярное сито выбирают из группы, включающей 8АРО-5, 8АРО-8, 8АРО-11, 8АРО-16, 8АРО-17, 8АРО-18, 8АРО-20, δ АРО-31, 8АРО-34, 8АРО-35, 8АРО-36, 8АРО-37, 8АРО-40, 8АРО-41, 8АРО-42, 8АРО-44, 8АРО-47, 8АРО-56, их металлсодержащие варианты и их смеси. Более предпочтительные молекулярные сита цеолитного типа включают одно или сочетание сит 8АРО-18, 8АРО-34, 8АРО-35, 8АРО-44, 8АРО-56, АЬРО-18 и АЬРО-34, еще более предпочтительно одно или сочетание сит 8АРО-18, 8АРО-34, АЬРО-34 и АЬРО-18, а также металлсодержащие варианты этих молекулярных сит, а наиболее предпочтительно одно или сочетание сит 8АРО-34 и АЬРО-18, а также металлсодержащие варианты этих молекулярных сит. Молекулярное сито необязательно выбирают из группы, включающей 8АРО-34, их металлсодержащие варианты и их смеси.

Катализаторные частицы, которые направляют в установку селективного разделения по размерам в соответствии с настоящим изобретением, необязательно содержат молекулярные сита, выбранные из группы, включающей 8АРО-5, 8АРО-8, 8АРО-11, 8АРО-16, 8АРО-17, 8АРО-18, 8АРО-20, δ АРО-31, 8АРО-34, δΑРО-35, δΑРО-36, δΑРО-37, δΑРО-40, δΑРО-41, δΑРО-42, δΑРО-44, δΑРО-47, δΑРО-56, сросшиеся материалы АЕ1/СНА, их металлсодержащие варианты, их сросшиеся варианты и их смеси.

В одном из вариантов молекулярное сито представляет собой сросшийся материал, обладающий двумя или большим числом четко выраженных фаз кристаллических структур внутри одной композиции молекулярного сита. Так, в частности, сросшиеся молекулярные сита описаны в υδ № 6812372 и заявке РСТ \УО 98/15496, опубликованной 16 апреля 1998 г. Так, например, δΑРО-18, АЬРО-18 и Ви\У-18 обладают каркасом типа АЕ1, а δΑРО-34 обладает каркасом типа СНА. В другом варианте молекулярное сито включает по меньшей мере одну сросшуюся фазу каркасов типов АЕ1 и СНА, предпочтительное молекулярное сито обладает более значительным количеством каркаса типа СНА относительно каркаса типа АЕ1, а более предпочтительное отношение СНА к АЕ1 превышает 1:1.

В одном варианте сопротивление истиранию каталитической композиции на основе молекулярного сита определяют с использованием показателя степени истирания (ПСИ), который выражают в массовых процентах изношенной каталитической композиции в час. ПСИ определяют загрузкой 6,0 г каталитической композиции, обладающей размерами частиц в интервале от 53 до 125 мкм, в сосуд для истирания из закаленной стали. Через содержащий воду барботер барботируют приблизительно 23700 см³/мин газообразного азота для увлажнения этого азота. Влажный азот пропускают через сосуд для истирания и он выходит из аппарата для истирания через пористую волокнистую гильзу. Поток азота удаляет более тонкодисперсные частицы, тогда как более крупные частицы задерживаются в сосуде. Пористая волокнистая гильза отделяет тонкодисперсные каталитические частицы от азота, который выходит через гильзу. Тонкодисперсные частицы, задерживаемые в гильзе, представляют собой каталитическую композицию, которая вследствие истирания разрушена до более мелких частиц. Поток азота, проходящий через сосуд для истирания, поддерживают в течение 1 ч. Мелочь, собранную в гильзе, удаляют из аппарата. После этого устанавливают новую гильзу. Катализатор, остающийся в аппарате для истирания, подвергают ис

- 24 010716 тиранию в течение дополнительных 3 ч при тех же параметрах потока газа и влажности. Мелочь, собранную в гильзе, выделяют. Собранные тонкодисперсные катализаторные частицы, выделенные с помощью гильзы после первого часа, взвешивают. Количество тонкодисперсных частиц в граммах, деленное на первоначальное количество катализатора, загруженного в сосуд для истирания, выраженное в пересчете на час, представляет собой ПСИ в массовых процентах в час (мас.%/ч). ПСИ выражают формулой ПСИ=[С/(Б+С)/И] х 100%, где В обозначает массу каталитической композиции, оставшейся в сосуде после испытания на истирание;

С обозначает массу собранных тонкодисперсных катализаторных частиц после первого часа обработки истиранием;

Ό обозначает продолжительность обработки в часах после первого часа обработки истиранием.

В одном варианте каталитическая композиция на основе молекулярного сита или составленная каталитическая композиция на основе молекулярного сита обладает ПСИ меньше 15 мас.%/ч, предпочтительно меньше 10 мас.%/ч, более предпочтительно меньше 5 мас.%/ч, еще более предпочтительно меньше 2 мас.%/ч, а наиболее предпочтительно меньше 1 мас.%/ч. В одном варианте каталитическая композиция на основе молекулярного сита или составленная каталитическая композиция на основе молекулярного сита обладает ПСИ в интервале от 0 до меньше 5 мас.%/ч, более предпочтительно от примерно 0,05 до меньше 3 мас.%/ч, а наиболее предпочтительно от примерно 0,01 до меньше 2 мас.%/ч.

Для обычного специалиста в данной области техники вполне очевидно, что в варианты выполнения настоящего изобретения можно вносить многие изменения, не выходя при этом из сущности и объема настоящего изобретения.

Варианты, приведенные в настоящем описании, следует рассматривать только как иллюстративные, поэтому их нельзя считать ограничивающими объем изобретения, который определяется следующей формулой изобретения.

Claims

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

1. Способ поддержания в реакционной системе требуемого распределения катализаторных частиц по размерам посредством селективного удаления из реакционной системы крупных катализаторных частиц, где реакционная система включает реакционную зону и разделительную зону, в котором осуществляют:

(а) подачу множества катализаторных частиц в реакционную зону;

(б) контактирование этого множества катализаторных частиц в реакционной зоне с исходным материалом в условиях, эффективных для превращения по меньшей мере части исходного материала в продукт;

(в) направление части множества катализаторных частиц из реакционной системы в сепараторную установку, где часть множества катализаторных частиц характеризуется первым средним диаметром частиц;

(г) разделение части множества катализаторных частиц в сепараторной установке на поток мелких частиц катализатора и поток крупных частиц катализатора, где поток мелких частиц катализатора характеризуется вторым средним диаметром частиц, который меньше первого среднего диаметра частиц, и где поток крупных частиц катализатора характеризуется третьим средним диаметром частиц, который больше первого среднего диаметра частиц; и (д) направление по меньшей мере части потока мелких частиц катализатора в реакционную систему для поддержания в реакционной системе распределения частиц по размерам.
2. Способ по п.1, в котором сепараторную установку выбирают из группы, включающей циклонный сепаратор, отстойник, грохот и воздушный классификатор.
3. Способ по п.1 или 2, в котором сепараторная установка включает противоточный циклонный сепаратор.
4. Способ по одному из предыдущих пунктов, в котором стадия (г) включает контактирование части множества катализаторных частиц с турбулизирующим потоком.
5. Способ по одному из предыдущих пунктов, в котором на стадии (б) образуется, по меньшей мере, частично дезактивированный катализатор, а способ дополнительно включает регенерацию, по меньшей мере, частично дезактивированного катализатора в регенераторе катализатора с получением части множества катализаторных частиц, где стадия (в) включает направление части множества катализаторных частиц из регенератора катализатора в сепараторную установку.
6. Способ по одному из пп.1-4, в котором на стадии (б) образуется, по меньшей мере, частично дезактивированный катализатор, а способ дополнительно включает отделение, по меньшей мере, частично дезактивированного катализатора в отделителе катализатора с получением части множества катализаторных частиц, где стадия (в) включает направление части множества катализаторных частиц из отделителя катализатора в сепараторную установку.
7. Способ по одному из пп.1-4, который далее включает охлаждение нагретых катализаторных частиц из реакционной системы в охладителе катализатора, где стадия (в) включает направление части

- 25 010716 множества катализаторных частиц из охладителя катализатора в сепараторную установку.
8. Способ по одному из предыдущих пунктов, в котором из разделительной зоны получают отходящий поток, который включает катализаторную мелочь и по меньшей мере основную часть продукта.
9. Способ по п.8, в котором стадия (д) включает направление по меньшей мере части потока мелких частиц катализатора в разделительную зону.
10. Способ по п.8, в котором стадия (д) включает направление по меньшей мере части потока мелких частиц катализатора в реакционную зону.
11. Способ по одному из предыдущих пунктов, в котором третий средний диаметр частиц составляет по меньшей мере примерно 100 мкм.
12. Способ по одному из предыдущих пунктов, в котором второй средний диаметр частиц составляет меньше примерно 100 мкм.
13. Способ по одному из предыдущих пунктов, в котором первый средний диаметр частиц составляет от примерно 60 до примерно 120 мкм.
14. Способ по одному из предыдущих пунктов, который далее включает направление множества катализаторных частиц из реакционной зоны в разделительную зону и удаление катализаторной мелочи из разделительной зоны с образованием части множества катализаторных частиц.
15. Способ по п.14, который далее включает мониторинг среднего диаметра частиц указанной части множества катализаторных частиц, где этот мониторинг осуществляют с помощью анализатора размеров частиц по рассеянию лазерного излучения, счетчика, использующего принцип Культера, устройства для определения скорости седиментации или механического сортировочного устройства.
16. Способ по п.15, где стадию (в) проводят в зависимости от определения на стадии мониторинга того, что средний диаметр частиц указанной части множества катализаторных частиц превышает предопределенный предел.
17. Способ по п.16, в котором предопределенный предел находится в интервале от примерно 100 до примерно 120 мкм.
18. Способ поддержания в реакционной системе требуемого распределения катализаторных частиц по размерам посредством селективного удаления из реакционной системы мелких катализаторных частиц, где реакционная система включает реакционную зону и разделительную зону, в котором осуществляют:

(а) подачу множества катализаторных частиц в реакционную зону;

(б) контактирование множества катализаторных частиц в реакционной зоне с исходным материалом в условиях, эффективных для превращения по меньшей мере части исходного материала в продукт;

(в) направление части множества катализаторных частиц из реакционной системы в сепараторную установку, где часть множества катализаторных частиц характеризуется первым средним диаметром частиц;

(г) разделение части множества катализаторных частиц в сепараторной установке на поток мелких частиц катализатора и поток крупных частиц катализатора, где поток мелких частиц катализатора характеризуется вторым средним диаметром частиц, который меньше первого среднего диаметра частиц, а поток крупных частиц катализатора характеризуется третьим средним диаметром частиц, который больше первого среднего диаметра частиц; и (д) направление по меньшей мере части потока крупных частиц катализатора в реакционную систему для поддержания в реакционной системе распределения частиц по размерам.
19. Способ по одному из предыдущих пунктов, в котором исходный материал включает кислородсодержащее вещество, а продукт включает легкие олефины.
20. Способ поддержания в реакционной системе требуемого распределения катализаторных частиц по размерам посредством селективного удаления из реакционной системы мелких катализаторных частиц, где реакционная система включает реакционную зону и сепараторные зоны, в котором осуществляют:

(а) подачу множества катализаторных частиц в реакционную зону;

(б) контактирование множества катализаторных частиц в реакционной зоне с исходным материалом в условиях, эффективных для превращения по меньшей мере части исходного материала в продукт;

(в) направление первого множества катализаторных частиц, характеризующегося первым средним диаметром частиц, из реакционной системы в первую сепараторную зону;

(г) разделение первого множества катализаторных частиц в первой сепараторной зоне на первый поток мелких частиц катализатора и первый поток крупных частиц катализатора, где первый поток мелких частиц катализатора характеризуется вторым средним диаметром частиц, который меньше первого среднего диаметра частиц, и где первый поток крупных частиц катализатора характеризуется третьим средним диаметром частиц, который больше первого среднего диаметра частиц;

(д) разделение по меньшей мере части первого потока мелких частиц катализатора во второй сепараторной зоне на второй поток мелких частиц катализатора и второй поток крупных частиц катализатора, где второй поток мелких частиц катализатора характеризуется четвертым средним диаметром частиц, который меньше второго среднего диаметра частиц, и где второй поток крупных частиц катализатора

- 26 010716 характеризуется пятым средним диаметром частиц, который больше второго среднего диаметра частиц; и (е) направление по меньшей мере части второго потока крупных частиц катализатора в реакционную систему.
21. Способ поддержания в реакционной системе требуемого распределения катализаторных частиц по размерам посредством селективного удаления из реакционной системы крупных катализаторных частиц, где реакционная система включает реакционную зону и сепараторные зоны, в котором осуществляют:

(а) подачу множества катализаторных частиц в реакционную зону;

(б) контактирование множества катализаторных частиц в реакционной зоне с исходным материалом в условиях, эффективных для превращения по меньшей мере части исходного материала в продукт;

(в) направление первого множества катализаторных частиц, характеризующегося первым средним диаметром частиц, из реакционной системы в первую сепараторную зону;

(г) разделение первого множества катализаторных частиц в первой сепараторной зоне на первый поток мелких частиц катализатора и первый поток крупных частиц катализатора, где первый поток мелких частиц катализатора характеризуется вторым средним диаметром частиц, который меньше первого среднего диаметра частиц, и где первый поток крупных частиц катализатора характеризуется третьим средним диаметром частиц, который больше первого среднего диаметра частиц;

(д) разделение по меньшей мере части первого потока крупных частиц катализатора во второй сепараторной зоне на второй поток мелких частиц катализатора и второй поток крупных частиц катализатора, где второй поток мелких частиц катализатора характеризуется четвертым средним диаметром частиц, который меньше третьего среднего диаметра частиц, и где второй поток крупных частиц катализатора характеризуется пятым средним диаметром частиц, который больше третьего среднего диаметра частиц; и (е) направление по меньшей мере части второго потока мелких частиц катализатора в реакционную систему.
22. Способ по одному из предыдущих пунктов, в котором множество катализаторных частиц включает молекулярное сито, выбранное из группы, включающей 8АРО-5, 8АРО-8, 8АРО-11. 8АРО-16, 8АРО-17, 8АРО-18, 8АРО-20, 8АРО-31, 8ЛРО-34, 8АРО-35, 8АРО-36, 8АРО-37, 8ЛРО-40, 8АРО-41, 8АРО-42, 8АРО-44, 8АРО-47, 8АРО-56, сросшиеся материалы АЕ1/СНА, их металлсодержащие варианты, их сросшиеся варианты и их смеси.