EA010719B1 - Способ получения легких олефинов в реакционной системе, объединенной с установкой для разделения воздуха - Google Patents

Способ получения легких олефинов в реакционной системе, объединенной с установкой для разделения воздуха Download PDF

Info

Publication number
EA010719B1
EA010719B1 EA200601907A EA200601907A EA010719B1 EA 010719 B1 EA010719 B1 EA 010719B1 EA 200601907 A EA200601907 A EA 200601907A EA 200601907 A EA200601907 A EA 200601907A EA 010719 B1 EA010719 B1 EA 010719B1
Authority
EA
Eurasian Patent Office
Prior art keywords
stream
oxygen
catalyst
methanol
catalyst composition
Prior art date
Application number
EA200601907A
Other languages
English (en)
Other versions
EA200601907A1 (ru
Inventor
Кор Ф. Ван Эгмонд
Эрик Д. Нелсон
Лоренс С. Смит
Роналд Г. Серл
Джеймс Х. Джр. Бич
Майкл П. Николетти
Original Assignee
Эксонмобил Кемикэл Пейтентс Инк.
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Эксонмобил Кемикэл Пейтентс Инк. filed Critical Эксонмобил Кемикэл Пейтентс Инк.
Publication of EA200601907A1 publication Critical patent/EA200601907A1/ru
Publication of EA010719B1 publication Critical patent/EA010719B1/ru

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J38/00—Regeneration or reactivation of catalysts, in general
    • B01J38/04—Gas or vapour treating; Treating by using liquids vaporisable upon contacting spent catalyst
    • B01J38/12—Treating with free oxygen-containing gas
    • B01J38/30—Treating with free oxygen-containing gas in gaseous suspension, e.g. fluidised bed
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J29/00—Catalysts comprising molecular sieves
    • B01J29/90—Regeneration or reactivation
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J38/00—Regeneration or reactivation of catalysts, in general
    • B01J38/04—Gas or vapour treating; Treating by using liquids vaporisable upon contacting spent catalyst
    • B01J38/12—Treating with free oxygen-containing gas
    • B01J38/14—Treating with free oxygen-containing gas with control of oxygen content in oxidation gas
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10G—CRACKING HYDROCARBON OILS; PRODUCTION OF LIQUID HYDROCARBON MIXTURES, e.g. BY DESTRUCTIVE HYDROGENATION, OLIGOMERISATION, POLYMERISATION; RECOVERY OF HYDROCARBON OILS FROM OIL-SHALE, OIL-SAND, OR GASES; REFINING MIXTURES MAINLY CONSISTING OF HYDROCARBONS; REFORMING OF NAPHTHA; MINERAL WAXES
    • C10G3/00—Production of liquid hydrocarbon mixtures from oxygen-containing organic materials, e.g. fatty oils, fatty acids
    • C10G3/42—Catalytic treatment
    • C10G3/44—Catalytic treatment characterised by the catalyst used
    • C10G3/48—Catalytic treatment characterised by the catalyst used further characterised by the catalyst support
    • C10G3/49—Catalytic treatment characterised by the catalyst used further characterised by the catalyst support containing crystalline aluminosilicates, e.g. molecular sieves
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10G—CRACKING HYDROCARBON OILS; PRODUCTION OF LIQUID HYDROCARBON MIXTURES, e.g. BY DESTRUCTIVE HYDROGENATION, OLIGOMERISATION, POLYMERISATION; RECOVERY OF HYDROCARBON OILS FROM OIL-SHALE, OIL-SAND, OR GASES; REFINING MIXTURES MAINLY CONSISTING OF HYDROCARBONS; REFORMING OF NAPHTHA; MINERAL WAXES
    • C10G3/00—Production of liquid hydrocarbon mixtures from oxygen-containing organic materials, e.g. fatty oils, fatty acids
    • C10G3/54—Production of liquid hydrocarbon mixtures from oxygen-containing organic materials, e.g. fatty oils, fatty acids characterised by the catalytic bed
    • C10G3/55—Production of liquid hydrocarbon mixtures from oxygen-containing organic materials, e.g. fatty oils, fatty acids characterised by the catalytic bed with moving solid particles, e.g. moving beds
    • C10G3/57—Production of liquid hydrocarbon mixtures from oxygen-containing organic materials, e.g. fatty oils, fatty acids characterised by the catalytic bed with moving solid particles, e.g. moving beds according to the fluidised bed technique
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10G—CRACKING HYDROCARBON OILS; PRODUCTION OF LIQUID HYDROCARBON MIXTURES, e.g. BY DESTRUCTIVE HYDROGENATION, OLIGOMERISATION, POLYMERISATION; RECOVERY OF HYDROCARBON OILS FROM OIL-SHALE, OIL-SAND, OR GASES; REFINING MIXTURES MAINLY CONSISTING OF HYDROCARBONS; REFORMING OF NAPHTHA; MINERAL WAXES
    • C10G3/00—Production of liquid hydrocarbon mixtures from oxygen-containing organic materials, e.g. fatty oils, fatty acids
    • C10G3/62—Catalyst regeneration
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J3/00—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification
    • F25J3/02—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream
    • F25J3/04—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream for air
    • F25J3/04151—Purification and (pre-)cooling of the feed air; recuperative heat-exchange with product streams
    • F25J3/04157—Afterstage cooling and so-called "pre-cooling" of the feed air upstream the air purification unit and main heat exchange line
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J3/00—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification
    • F25J3/02—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream
    • F25J3/04—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream for air
    • F25J3/04406—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream for air using a dual pressure main column system
    • F25J3/04412—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream for air using a dual pressure main column system in a classical double column flowsheet, i.e. with thermal coupling by a main reboiler-condenser in the bottom of low pressure respectively top of high pressure column
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J3/00—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification
    • F25J3/02—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream
    • F25J3/04—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream for air
    • F25J3/04521—Coupling of the air fractionation unit to an air gas-consuming unit, so-called integrated processes
    • F25J3/04527—Integration with an oxygen consuming unit, e.g. glass facility, waste incineration or oxygen based processes in general
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J3/00—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification
    • F25J3/02—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream
    • F25J3/04—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream for air
    • F25J3/04521—Coupling of the air fractionation unit to an air gas-consuming unit, so-called integrated processes
    • F25J3/04527—Integration with an oxygen consuming unit, e.g. glass facility, waste incineration or oxygen based processes in general
    • F25J3/04539—Integration with an oxygen consuming unit, e.g. glass facility, waste incineration or oxygen based processes in general for the H2/CO synthesis by partial oxidation or oxygen consuming reforming processes of fuels
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J3/00—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification
    • F25J3/02—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream
    • F25J3/04—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream for air
    • F25J3/04521—Coupling of the air fractionation unit to an air gas-consuming unit, so-called integrated processes
    • F25J3/04563—Integration with a nitrogen consuming unit, e.g. for purging, inerting, cooling or heating
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J3/00—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification
    • F25J3/02—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream
    • F25J3/04—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream for air
    • F25J3/04521—Coupling of the air fractionation unit to an air gas-consuming unit, so-called integrated processes
    • F25J3/04593—The air gas consuming unit is also fed by an air stream
    • F25J3/046—Completely integrated air feed compression, i.e. common MAC
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J38/00—Regeneration or reactivation of catalysts, in general
    • B01J38/04—Gas or vapour treating; Treating by using liquids vaporisable upon contacting spent catalyst
    • B01J38/12—Treating with free oxygen-containing gas
    • B01J38/30—Treating with free oxygen-containing gas in gaseous suspension, e.g. fluidised bed
    • B01J38/32—Indirectly heating or cooling material within regeneration zone or prior to entry into regeneration zone
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10G—CRACKING HYDROCARBON OILS; PRODUCTION OF LIQUID HYDROCARBON MIXTURES, e.g. BY DESTRUCTIVE HYDROGENATION, OLIGOMERISATION, POLYMERISATION; RECOVERY OF HYDROCARBON OILS FROM OIL-SHALE, OIL-SAND, OR GASES; REFINING MIXTURES MAINLY CONSISTING OF HYDROCARBONS; REFORMING OF NAPHTHA; MINERAL WAXES
    • C10G2300/00—Aspects relating to hydrocarbon processing covered by groups C10G1/00 - C10G99/00
    • C10G2300/10—Feedstock materials
    • C10G2300/1022—Fischer-Tropsch products
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10G—CRACKING HYDROCARBON OILS; PRODUCTION OF LIQUID HYDROCARBON MIXTURES, e.g. BY DESTRUCTIVE HYDROGENATION, OLIGOMERISATION, POLYMERISATION; RECOVERY OF HYDROCARBON OILS FROM OIL-SHALE, OIL-SAND, OR GASES; REFINING MIXTURES MAINLY CONSISTING OF HYDROCARBONS; REFORMING OF NAPHTHA; MINERAL WAXES
    • C10G2300/00—Aspects relating to hydrocarbon processing covered by groups C10G1/00 - C10G99/00
    • C10G2300/10—Feedstock materials
    • C10G2300/1025—Natural gas
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10G—CRACKING HYDROCARBON OILS; PRODUCTION OF LIQUID HYDROCARBON MIXTURES, e.g. BY DESTRUCTIVE HYDROGENATION, OLIGOMERISATION, POLYMERISATION; RECOVERY OF HYDROCARBON OILS FROM OIL-SHALE, OIL-SAND, OR GASES; REFINING MIXTURES MAINLY CONSISTING OF HYDROCARBONS; REFORMING OF NAPHTHA; MINERAL WAXES
    • C10G2300/00—Aspects relating to hydrocarbon processing covered by groups C10G1/00 - C10G99/00
    • C10G2300/20—Characteristics of the feedstock or the products
    • C10G2300/201—Impurities
    • C10G2300/207—Acid gases, e.g. H2S, COS, SO2, HCN
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10G—CRACKING HYDROCARBON OILS; PRODUCTION OF LIQUID HYDROCARBON MIXTURES, e.g. BY DESTRUCTIVE HYDROGENATION, OLIGOMERISATION, POLYMERISATION; RECOVERY OF HYDROCARBON OILS FROM OIL-SHALE, OIL-SAND, OR GASES; REFINING MIXTURES MAINLY CONSISTING OF HYDROCARBONS; REFORMING OF NAPHTHA; MINERAL WAXES
    • C10G2400/00—Products obtained by processes covered by groups C10G9/00 - C10G69/14
    • C10G2400/20—C2-C4 olefins
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J2200/00—Processes or apparatus using separation by rectification
    • F25J2200/20—Processes or apparatus using separation by rectification in an elevated pressure multiple column system wherein the lowest pressure column is at a pressure well above the minimum pressure needed to overcome pressure drop to reject the products to atmosphere
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J2205/00—Processes or apparatus using other separation and/or other processing means
    • F25J2205/30—Processes or apparatus using other separation and/or other processing means using a washing, e.g. "scrubbing" or bubble column for purification purposes
    • F25J2205/32—Processes or apparatus using other separation and/or other processing means using a washing, e.g. "scrubbing" or bubble column for purification purposes as direct contact cooling tower to produce a cooled gas stream, e.g. direct contact after cooler [DCAC]
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J2215/00—Processes characterised by the type or other details of the product stream
    • F25J2215/40—Air or oxygen enriched air, i.e. generally less than 30mol% of O2
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P20/00—Technologies relating to chemical industry
    • Y02P20/50—Improvements relating to the production of bulk chemicals
    • Y02P20/52—Improvements relating to the production of bulk chemicals using catalysts, e.g. selective catalysts
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P30/00—Technologies relating to oil refining and petrochemical industry
    • Y02P30/20—Technologies relating to oil refining and petrochemical industry using bio-feedstock

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)

Abstract

В изобретении описан способ получения легких олефинов в реакционной системе, объединенной с установкой для разделения воздуха, из кислородсодержащих веществ и из природного газа. В установке для разделения воздуха воздух разделяется на поток кислорода и поток азота, где также образуется поток сжатого воздуха. Поток кислорода, поток азота и/или поток сжатого воздуха, полученные в установке для разделения воздуха, могут служить в качестве реагента в процессе генерирования синтез-газа, в качестве регенерационной среды в реакционной системе для превращения метанола в олефины, в качестве псевдоожижающего потока, в качестве создающей защитную атмосферу среды, в качестве отделяющей среды, в качестве пневматического средства и/или в качестве реагента для удаления серы. В частности, предлагаемый способ согласно изобретению включает стадии: (а) разделение компонентов воздуха в установке разделения воздуха с получением потока кислорода и потока азота, где в установке разделения воздуха образуется также поток сжатого воздуха; (б) выделение из содержащего природный газ потока, включающего природный газ и сероводород, основной части сероводорода с получением выделенного содержащего сероводород потока; (в) контактирование выделенного содержащего сероводород потока с частью потока кислорода и/или с частью потока сжатого воздуха в условиях, эффективных для превращения части сероводорода в выделенном содержащем сероводород потоке в диоксид серы; (г) контактирование диоксида серы с остаточным сероводородом в присутствии каталитической композиции в условиях, эффективных для образования элементарной серы и воды; (д) контактирование

Description

Область техники, к которой относится изобретение
Настоящее изобретение относится к реакционным системам для превращения кислородсодержащего вещества в олефины. Более конкретно изобретение относится к интеграции в реакционную систему для кислородсодержащего вещества-в-олефины установки разделения воздуха.
Предпосылки создания изобретения
Легкие олефины, которыми в настоящем описании названы этилен и пропилен, индивидуально или в собирательном смысле 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 нефтяных источников 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 ненефтяного источника при получении легких олефинов благодаря широкому разнообразию источников имеют перспективу спирты, производные спиртов и другие кислородсодержащие вещества.
Катализаторы, используемые для содействия превращению кислородсодержащих веществ в олефины, как правило представляют собой катализаторы на основе молекулярных сит. Поскольку этилен и пропилен являются наиболее востребованными конечными продуктами такой реакции, исследования были сфокусированы на том, чтобы катализаторы были наиболее селективными в отношении этилена и/или пропилена, и на способах увеличения срока службы и селективности катализаторов в отношении этилена и/или пропилена.
В результате превращения кислородсодержащих веществ в олефины в аппарате для превращения углеводородов (АПУ) на катализаторах на основе молекулярных сит, используемых для катализа процесса превращения, образуется и образует отложения углеродистый материал (кокс). Вследствие чрезмерного накопления этих углеродистых отложений они препятствуют проявлению катализатором способности ускорять такую реакцию. С целью избежать нежелательного накопления кокса на катализаторе на основе молекулярного сита в процесс превращения кислородсодержащего вещества в олефины добавляют вторую стадию, включающую регенерацию катализатора. Во время регенерирования кокс входит в контакт с кислородом в регенерационной среде, как правило в воздухе, в условиях, эффективных для, по меньшей мере, частичного удаления кокса из катализатора выжиганием, с восстановлением таким образом каталитической активности катализатора. Затем регенерированный катализатор может быть вновь использован для катализа превращения кислородсодержащих веществ в олефины.
Процессы превращения кислородсодержащего вещества в олефины и регенерации как правило проводят в отдельных сосудах. Закоксованный катализатор, используемый для превращения, непрерывно выводят из АПУ и направляют в регенерационный аппарат, в котором протекает процесс регенерирования, и регенерированный катализатор непрерывно выводят из регенератора катализатора и возвращают в реакционный АПУ для содействия превращению кислородсодержащих веществ в легкие олефины.
Благодаря как правило существенному объему закоксованного катализатора, обрабатываемого в регенераторах катализаторов, регенераторы катализаторов могут представлять собой очень большие сосуды, по размерам часто приближающиеся к самому АПУ. Таким образом, существует также потребность в уменьшении размера регенераторов катализаторов, связанных с реакционными процессами КвО.
Краткое изложение сущности изобретения
Объектом настоящего изобретения является способ получения легких олефинов из объединенной реакционной системы и превращения Н28 в содержащем природный газ потоке в элементарную серу. В этом варианте изобретение включает стадию разделения компонентов воздуха в установке разделения воздуха с получением потока кислорода и потока азота, где в установке разделения воздуха образуется также поток сжатого воздуха. Получают содержащий природный газ поток, включающий природный газ и Н28. Из содержащего природный газ потока выделяют основную часть Н28 с получением выделенного содержащего Н28 потока. Выделенный содержащий Н28 поток входит в контакт с частью потока кислорода и/или частью потока сжатого воздуха (или сочетанием обоих потоков) в условиях, эффективных для превращения части Н28 в выделенном содержащем Н28 потоке в 8О2. 8О2 входит в контакт с остаточным Н28 в присутствии каталитической композиции в условиях, эффективных для образования элементарной серы и воды. В риформинг-установке природный газ, очищенный от соединений серы, в содержащем природный газ потоке входит в контакт с по меньшей мере частью потока кислорода в условиях, эффективных для превращения природного газа в синтез-газ. Синтез-газ входит в контакт с каталитической композицией в установке для синтеза метанола в условиях, эффективных для превращения по меньшей мере части синтез-газа в метанол. Метанол входит в контакт с каталитической композицией на основе молекулярного сита в реакторе в условиях, эффективных для превращения метанола в легкие олефины. Затем осуществляется регенерация каталитической композиции на основе молекулярного сита, по меньшей мере, частично закоксованной на стадии (ж), с использованием кислородсодержащей регенерацион
- 1 010719 ной среды, полученной в УРВ. Способ далее включает следующие стадии:
направление из реактора в регенератор каталитической композиции на основе молекулярного сита, по меньшей мере, частично закоксованной в процессе контактирования с метанолом;
направление кислородсодержащей регенерационной среды из установки разделения воздуха в регенератор катализатора;
контактирование регенерационной среды с каталитической композицией на основе молекулярного сита, по меньшей мере, частично закоксованной в регенераторе катализатора в условиях, эффективных для, по меньшей мере, частичного регенерирования каталитической композиции на основе молекулярного сита, по меньшей мере, частично закоксованной, и образования регенерированной каталитической композиции, и направление регенерированной каталитической композиции из регенератора катализатора в реактор.
В точке непосредственно перед введением регенерационной среды в регенератор катализатора регенерационная среда обладает температурой от примерно 16 до примерно 149°С, предпочтительно от примерно 27 до примерно 93°С. Регенерационная среда включает по меньшей мере часть потока кислорода. Регенерационная среда включает по меньшей мере часть потока азота. При этом регенерационная среда обладает массовым отношением кислорода к азоту от примерно 0,05 до примерно 10, предпочтительно от примерно 0,1 до примерно 1,0 или от примерно 0,2 до примерно 0,5 (мас./мас.). Регенерированную каталитическую композицию на основе молекулярного сита вводят в контакт с псевдоожижающим потоком в условиях, эффективных для транспортировки регенерированной каталитической композиции на основе молекулярного сита в псевдоожиженном состоянии из регенератора катализатора в реактор, где псевдоожижающий поток включает по меньшей мере часть потока азота. Способ далее включает следующую стадию:
контактирование по меньшей мере части каталитической композиции на основе молекулярного сита с псевдоожижающим потоком в условиях, эффективных для транспортировки по меньшей мере части каталитической композиции на основе молекулярного сита в псевдоожиженном состоянии из реакционной системы в установку для хранения катализатора, где псевдоожижающий поток включает один или несколько потоков, состоящих из по меньшей мере части потока кислорода, по меньшей мере части потока азота или по меньшей мере части потока сжатого воздуха.
Краткое описание чертежей
Различные варианты выполнения изобретения в целом продемонстрированы на примере, приведенном на прилагаемых неограничивающих чертежах, где на фиг. 1 представлена технологическая схема, иллюстрирующая реакционную систему превращения кислородсодержащего вещества в олефин, которая включает систему отделения и регенерации катализатора и систему обработки отходящего потока;
на фиг. 2 - технологическая схема, иллюстрирующая установку разделения воздуха;
на фиг. 3 - технологическая схема, иллюстрирующая объединенную реакционную систему превращения кислородсодержащего вещества в олефин, которая включает интегрированную установку разделения воздуха в соответствии с одним вариантом выполнения настоящего изобретения;
на фиг. 4 - технологическая схема, иллюстрирующая систему синтеза метанола; а на фиг. 5 - технологическая схема, иллюстрирующая объединенную реакционную систему превращения кислородсодержащего вещества в олефин, систему синтеза метанола и установку разделения воздуха в соответствии с одним вариантом выполнения настоящего изобретения.
Подробное описание изобретения
А. Введение
Объектом настоящего изобретения является интеграция в реакционную систему превращения кислородсодержащего вещества в олефин (КвО) установки разделения воздуха (УРВ). УРВ разделяет воздух на поток кислорода и поток азота, и необязательно поток аргона, а также образует поток сжатого воздуха. В соответствии с настоящим изобретением поток кислорода, поток азота и/или поток сжатого воздуха из установки разделения воздуха может служить в качестве регенерационной среды в реакционной системе КвО, в качестве реагента в процессе генерирования синтез-газа (например, в автотермическом риформинге, риформинге с частичным окислением или каталитическом риформинге с частичным окислением), отделяющей среды, в качестве пневматического средства, в качестве псевдоожижающего средства, в качестве среды для создания защитной атмосферы, в качестве реагента в удаляющей серу установке, в процессе обработки сточных вод или на других стадиях в процессе превращения КвО, процессе полимеризации или процессе синтеза метанола.
В предпочтительном варианте в качестве регенерационной среды служит поток кислорода, который обеднен азотом. С использованием потока кислорода из УРВ в качестве регенерационной среды может быть эффективно уменьшено количество нежелательных соединений ΝΟΧ, образующихся в процессе регенерирования (если, например, регенератор работает в условиях экстремальной температуры, в частности такой, как превышающая примерно 1500°Р (816°С)). Далее, благодаря уменьшению количества
- 2 010719 азота, который направляют в регенератор катализатора, размер регенерационной установки может быть меньше размеров обычных регенераторов катализаторов.
Таким образом, в одном варианте объектом изобретения является способ регенерирования катализатора в реакционной системе, предпочтительно в реакционной системе КвО. Этот способ включает стадию контактирования кислородсодержащего вещества с каталитической композицией на основе молекулярного сита в реакторе в условиях, эффективных для превращения кислородсодержащего вещества в легкие олефины и образования, по меньшей мере, частично закоксованной каталитической композиции на основе молекулярного сита. Эту, по меньшей мере, частично закоксованную каталитическую композицию на основе молекулярного сита направляют из реактора в регенератор катализатора. В регенератор катализатора из установки разделения воздуха направляют кислородсодержащую регенерационную среду. В регенераторе катализатора регенерационная среда входит в контакт с, по меньшей мере, частично закоксованной каталитической композицией на основе молекулярного сита в условиях, эффективных для, по меньшей мере, частичного регенерирования, по меньшей мере, частично закоксованной каталитической композиции на основе молекулярного сита и образования регенерированной каталитической композиции. Затем регенерированную каталитическую композицию из регенератора катализатора направляют в реактор.
В другом варианте объектом изобретения является объединенный способ получения метанола и легких олефинов. В этом способе компоненты воздуха в установке разделения воздуха разделяют с получением потока кислорода и потока азота. В установке разделения воздуха получают также поток сжатого воздуха. В риформинг-установке природный газ входит в контакт с по меньшей мере частью потока кислорода в условиях, эффективных для превращения природного газа в синтез-газ. Синтез-газ входит в контакт с первой каталитической композицией в установке для синтеза метанола в условиях, эффективных для превращения по меньшей мере части синтез-газа в метанол. Метанол входит в контакт с каталитической композицией на основе молекулярного сита в реакторе в условиях, эффективных для превращения метанола в легкие олефины и образования, по меньшей мере, частично закоксованной каталитической композиции на основе молекулярного сита. В отходящем потоке из реактора отводят легкие олефины. По меньшей мере, частично закоксованную каталитическую композицию на основе молекулярного сита направляют из реактора в регенератор катализатора. В регенераторе катализатора по меньшей мере частично закоксованная каталитическая композиция на основе молекулярного сита входит в контакт с первой регенерационной средой в условиях, эффективных для превращения, по меньшей мере, частично закоксованной каталитической композиции на основе молекулярного сита в регенерированную каталитическую композицию на основе молекулярного сита, где первая регенерационная среда включает по меньшей мере часть потока кислорода или по меньшей мере часть потока сжатого воздуха. Затем регенерированную каталитическую композицию на основе молекулярного сита направляют в реактор.
В другом варианте объектом изобретения является способ получения легких олефинов из объединенной реакционной системы, в котором катализатор псевдоожижают псевдоожижающим потоком из УРВ. Изобретение включает стадию разделения компонентов воздуха в установке разделения воздуха с получением потока кислорода и потока азота, причем в установке разделения воздуха образуется также поток сжатого воздуха. Природный газ в риформинг-установке входит в контакт с по меньшей мере частью потока кислорода в условиях, эффективных для превращения природного газа в синтез-газ. В установке для синтеза метанола синтез-газ входит в контакт с первой каталитической композицией в условиях, эффективных для превращения по меньшей мере части синтез-газа в метанол. Метанол входит в контакт с каталитической композицией на основе молекулярного сита в реакционной зоне в условиях, эффективных для превращения метанола в легкие олефины. Легкие олефины и каталитическую композицию на основе молекулярного сита направляют в разделительную зону, и из разделительной зоны выходит отходящий поток, включающий легкие олефины. Каталитическую композицию на основе молекулярного сита направляют в стояк, в котором каталитическая композиция на основе молекулярного сита входит в контакт с первым псевдоожижающим потоком в условиях, эффективных для транспортировки каталитической композиции на основе молекулярного сита в псевдоожиженном состоянии из стояка в реакционную зону. Первый псевдоожижающий поток включает по меньшей мере часть потока кислорода, по меньшей мере часть потока азота или по меньшей мере часть потока сжатого воздуха.
В еще одном варианте объектом изобретения является способ получения легких олефинов из объединенной реакционной системы и превращения Н28 в содержащем природный газ потоке в элементарную серу. В этом варианте изобретение включает стадию разделения компонентов воздуха в установке разделения воздуха с получением потока кислорода и потока азота, где в установке разделения воздуха образуется также поток сжатого воздуха. Получают содержащий природный газ поток, включающий природный газ и Н28. Из содержащего природный газ потока выделяют основную часть Н28 с получением выделенного содержащего Н28 потока. Выделенный содержащий Н28 поток входит в контакт с частью потока кислорода и/или частью потока сжатого воздуха (или сочетанием обоих потоков) в условиях, эффективных для превращения части Н28 в выделенном содержащем Н28 потоке в 8О2. 8О2 входит в контакт с остаточным Н28 в присутствии каталитической композиции в условиях, эффективных для образования элементарной серы и воды. В риформинг-установке природный газ, очищенный от соединений
- 3 010719 серы в содержащем природный газ потоке, входит в контакт с по меньшей мере частью потока кислорода в условиях, эффективных для превращения природного газа в синтез-газ. Синтез-газ входит в контакт с каталитической композицией в установке для синтеза метанола в условиях, эффективных для превращения по меньшей мере части синтез-газа в метанол. Метанол входит в контакт с каталитической композицией на основе молекулярного сита в реакторе в условиях, эффективных для превращения метанола в легкие олефины. Регенерация каталитической композиции на основе молекулярного сита, по меньшей мере, частично закоксованной на стадии (ж), с использованием кислородсодержащей регенерационной среды, полученной в УРВ.
В другом варианте объектом изобретения является способ получения полимера. Этот способ включает стадию разделения компонентов воздуха в установке разделения воздуха с получением потока кислорода и потока азота, где в установке разделения воздуха образуется также поток сжатого воздуха. В реакционной системе для кислородсодержащего вещества-в-олефины кислородсодержащее вещество входит в контакт с каталитической композицией на основе молекулярного сита в условиях, эффективных для превращения кислородсодержащего вещества в легкие олефины. Из реакционной системы для кислородсодержащего вещества-в-олефины получают отходящий поток, включающий легкие олефины. По меньшей мере часть потока азота совмещают с по меньшей мере частью отходящего потока с получением полимеризационного исходного материала. В полимеризационной установке катализатор полимеризации входит в контакт с полимеризационным исходным материалом в условиях, эффективных для образования полимера.
В еще одном варианте объектом изобретения является объединенная реакционная система получения легких олефинов. Эта объединенная система включает установку разделения воздуха, включающую одну или несколько разделительных колонн для разделения воздуха на поток кислорода и поток азота, причем в установке разделения воздуха образуется также поток сжатого воздуха. Система также включает генератор синтез-газа, в котором природный газ входит в контакт с по меньшей мере частью потока кислорода в условиях, эффективных для превращения природного газа в синтез-газ. Система также включает установку для синтеза метанола, сообщающуюся с возможностью прохождения текучей среды с генератором синтез-газа, причем в установке для синтеза метанола синтез-газ входит в контакт с первой каталитической композицией в условиях, эффективных для превращения по меньшей мере части синтез-газа в метанол. Система также включает реакционную установку для метанола-в-олефины, сообщающуюся с возможностью прохождения текучей среды с установкой для синтеза метанола, причем в реакционной установке для метанола-в-олефины метанол входит в контакт с каталитической композицией на основе молекулярного сита в условиях, эффективных для превращения метанола в легкие олефины и образования, по меньшей мере, частично закоксованной каталитической композиции на основе молекулярного сита. Система также включает регенератор катализатора, сообщающийся с возможностью прохождения текучей среды с реакционной установкой для метанола-в-олефины, причем в регенераторе катализатора, по меньшей мере, частично закоксованная каталитическая композиция на основе молекулярного сита входит в контакт с регенерационной средой в условиях, эффективных для превращения, по меньшей мере, частично закоксованной каталитической композиции на основе молекулярного сита в регенерированную каталитическую композицию на основе молекулярного сита, и регенератор катализатора сообщается с возможностью прохождения текучей среды с установкой разделения воздуха, причем регенерационная среда включает по меньшей мере часть потока кислорода или по меньшей мере часть потока сжатого воздуха.
Б. Реакционные системы КвО
В одном варианте объектом настоящего изобретения является объединение УРВ с реакционной системой КвО, которое более подробно обсуждается в дальнейшем. Используемое в настоящем описании понятие реакционная система обозначает систему, включающую реактор, необязательно регенератор катализатора, необязательно охладитель катализатора и необязательно отделитель катализатора. Реактор включает реакционную установку, которая определяет реакционную зону, и необязательно разделительную установку, которая определяет разделительную зону.
Для превращения кислородсодержащих соединений в легкие олефины как правило используют катализаторы на основе молекулярных сит. В идеальном варианте каталитическая композиция на основе молекулярного сита включает глиноземную или кремнеземно-глиноземную каталитическую композицию. Для таких процессов превращения особенно необходимы катализаторы на основе кремнеалюмофосфатных (8АРО) молекулярных сит, поскольку они высокоселективны в отношении образования этилена и пропилена. Неограничивающий список предпочтительных каталитических композиций на основе молекулярных сит 8АРО включает 8АРО-17, 8АРО-18, 8АРО-34, 8АРО-35, 8АРО-44, их замещенные формы и их смеси. В предпочтительном варианте каталитическая композиция на основе молекулярного сита включает молекулярное сито, выбранное из группы, включающей 8АРО-5, 8АРО-8, 8АРО-11, 8АРО-16, 8АРО-17, 8АРО-18, 8АРО-20, 8АРО-31, 8АРО-34, 8АРО-35, 8АРО-36, 8АРО-37, 8АРО-40, 8 АРО-41, 8АРО-42, 8 АРО-44, 8АРО-47, 8 АРО-56, сросшиеся материалы АЕ1/СНА, их металлсодержащие варианты, их сросшиеся варианты и их смеси.
Исходный материал, который направляют в реакционную систему КвО, необязательно включает
- 4 010719 один или несколько содержащих алифатические остатки соединений, таких как 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 остатки соединений, как правило, включает от 1 до примерно 50 углеродных атомов, предпочтительно от 1 до 20 углеродных атомов, более предпочтительно от 1 до 10 углеродных атомов, еще более предпочтительно от 1 до 4 углеродных атомов, а наиболее предпочтительно метанол.
Неограничивающие примеры содержащих алифатические остатки 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 ДМЭ, диэтиловый эфир и метилэтиловый эфир, алкилгалогениды, такие как метилхлорид и этилхлорид, алкилкетоны, такие как диметилкетон, алкилальдегиды, такие как формальдегид и уксусный альдегид, и различные кислоты, такие как уксусная кислота.
В предпочтительном варианте способа по изобретению исходный материал включает одно или несколько органических соединений, содержащих по меньшей мере один атом кислорода. В наиболее предпочтительном варианте способа по изобретению кислородсодержащее вещество в исходном материале включает один или несколько спиртов, предпочтительно алифатические 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, н-пропанол, изопропанол, метилэтиловый эфир, ДМЭ, диэтиловый эфир, диизопропиловый эфир, формальдегид, диметилкарбонат, диметилкетон, уксусную кислоту и их смеси. В наиболее предпочтительном варианте исходный материал включает одно или нескольких таких веществ, как метанол, этанол, ДМЭ, диэтиловый эфир и их сочетание.
Различные исходные материалы, которые обсуждались выше, превращают главным образом в один или несколько олефинов. Олефины или олефиновые 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, октен-1 и децен-1, предпочтительно этилен, пропилен, бутен1, 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 предпочтительном варианте исходный материал, который в идеальном варианте содержит метанол, 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.
Наиболее предпочтительным процессом обычно называют реакционный процесс кислородсодержащего вещества-в-олефины (КвО). В процессе КвО кислородсодержащий исходный материал, наиболее предпочтительно метанол- и этанолсодержащий 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, называемые в настоящем описании легкими олефинами.
В одном варианте исходный материал включает один или несколько разбавителей, используемых как правило с целью уменьшить концентрацию исходного материала. Обычно эти разбавители в отношении исходного материала или каталитической композиции на основе молекулярного сита нереакционноспособны. Неограничивающие примеры разбавителей включают гелий, аргон, азот, моноксид углерода, диоксид углерода, воду, практически нереакционноспособные парафины (преимущественно алканы, такие как метан, этан и пропан), по существу, нереакционноспособные ароматические соединения и их смеси. Наиболее предпочтительными разбавителями являются вода и азот, причем особенно предпочтительна вода. В других вариантах исходный материал не содержит никакого разбавителя.
Разбавитель может быть использован либо в жидком, либо в парообразном виде, либо в виде их сочетания. Разбавитель либо добавляют непосредственно в исходный материал, поступающий в реактор, либо добавляют непосредственно в реактор, 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 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
- 5 010719 материал либо непосредственно, либо косвенным путем добавляют другие углеводороды, которые включают олефин (олефины), парафин (парафины), ароматическое соединение (соединения) (добавление ароматических соединений см., например, в 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 реакторе, причем этот процесс представляет собой процесс в неподвижном слое, процесс в псевдоожиженном слое (включая процесс в турбулентном слое), предпочтительно непрерывный процесс в псевдоожиженном слое, а наиболее предпочтительно непрерывный процесс в псевдоожиженном слое с высокой скоростью потока.
Такие реакционные процессы можно проводить в нескольких каталитических реакторах, таких как гибридные реакторы, 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, реакторы с циркулирующим псевдоожиженным слоем, вертикальные трубные реакторы и т. п. Приемлемые реакторы обычных типов описаны, например, в И8 № 4076796 и И8 № 6287522 (двойной вертикальный трубный) и работе ΡΙπΐάΐζΗίΐοπ Еидшеепд, Ω.Κυηίί и О.Ьеуеи8р1е1, ВоЬет! Е. Кпедет РиЬШйίη§ Сотраиу, Ыете Уогк, Ыете Уогк 1977.
Реакторы предпочтительных типов представляют собой вертикальные трубные реакторы, в общем описанные в работе Ищет Кеае1от, Иш^аИои аиб Е1шб-РатИс1е 8у51ет5, сс. с 48 по 59, Е.ЛУег^ и П.Е.ОШтет, Иеш1ю1б РиЬШЫид Сотротайои, Ыете Уогк, 1960, в И8 № 6166282 (реактор с псевдоожиженным слоем и высокой скоростью потока) и заявке на патент И8 серийный № 09/564613, поданной 4 мая 2000 г. (реактор с несколькими вертикальными трубами).
В одном из вариантов количество жидкого исходного материала, направляемого в реакторную 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.
Температура превращения, при которой проводят процесс превращения, конкретно внутри реакторной системы находится в интервале от примерно 392°Е (200°С) до примерно 1832°Е (1000°С), предпочтительно от примерно 482°Е (250°С) до примерно 1472°Е (800°С), более предпочтительно от примерно 482°Е (250°С) до примерно 1382°Е (750°С), тем не менее еще более предпочтительно от примерно 572°Е (300°С) до примерно 1202°Е (650°С), тем не менее предпочтительнее от примерно 662°Е (350°С) до примерно 1112°Е (600°С), а наиболее предпочтительно от примерно 662°Е (350°С) до примерно 1022°Е (550°С).
Давление при превращении, под которым проводят процесс превращения, конкретно внутри реакторной системы варьируется в широком интервале, включая самопроизвольно создающееся давление. Давление при превращении обусловлено парциальным давлением исходного материала, исключая весь содержащийся в нем разбавитель. Абсолютное давление при превращении, под которым проводят процесс, 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 реактора 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, предпочтительное значение ССПС при превращении исходного материала, включающего метанол, ДМЭ или и тот, и другой, 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 реакторе. РГП во время процесса, в особенности внутри реакторной системы, более конкретно внутри вертикального трубного реактора (реакторов), 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
- 6 010719 м/с, тем не менее еще более предпочтительно больше 3 м/с, а наиболее предпочтительно больше 4 м/с (см., например, заявку на патент И8 серийный № 09/708753, поданную 8 ноября 2000 г.).
На фиг. 1 показана схема реакционной системы КвО. Согласно этому чертежу, кислородсодержащее вещество, такое как метанол, направляют по линиям 100 в реактор 102 КвО с псевдоожиженным слоем, в котором кислородсодержащее вещество превращают в легкие олефины и различные побочные продукты, которые получают из реактора 102 с псевдоожиженным слоем в олефинсодержащем потоке в линии 104. Олефинсодержащий поток в линии 104 необязательно включает метан, этилен, этан, пропилен, пропан, различные кислородсодержащие побочные продукты, олефины С4+, воду и углеводородные компоненты. Олефинсодержащий поток в линии 104 направляют в установку резкого охлаждения или колонну 106 резкого охлаждения, в которой охлаждают олефинсодержащий поток в линии 104, а воду и другие способные легко конденсироваться компоненты конденсируют.
Конденсированные компоненты, которые включают воду, отводят из колонны 106 резкого охлаждения по линии 108 для нижней фракции. Часть конденсированных компонентов возвращают в процесс по линии 110 назад в верхнюю часть колонны 106 резкого охлаждения. Компоненты в линии 110 в предпочтительном варианте охлаждают в охлаждающей установке, например в теплообменнике (не показанном), таким образом, чтобы получить охлаждающую среду для охлаждения компонентов в колонне 106 резкого охлаждения.
Посредством потока 112 верхней фракции из колонны 106 резкого охлаждения получают олефинсодержащий пар. Олефинсодержащий пар сжимают в одном или нескольких компрессорах 114 и полученный сжатый олефинсодержащий поток необязательно направляют по линии 116 в водопоглотительную установку 118. В предпочтительном варианте в качестве поглотителя воды используют метанол, который по линии 120 направляют в верхнюю часть водопоглотительной установки 118. Метанол и захватываемую воду, а также некоторые кислородсодержащие вещества выделяют в виде потока нижней фракции по линии 122. Легкие олефины выделяют по линии 124 верхней фракции. Легкие олефины необязательно направляют в дополнительный компрессор или компрессоры (не показаны), а затем вводят в разделительную систему 126, которая необязательно включает одну или несколько разделительных установок, таких как дистилляционные колонны, абсорбционные установки и/или адсорбционные установки.
Разделительная система 126 отделяет компоненты, содержащиеся в линии 124 верхней фракции. Таким образом, разделительная система 126 образует поток 127 легких фракций, необязательно включающий метан, водород и/или моноксид углерода; этиленсодержащий поток 128, включающий главным образом этилен; этансодержащий поток 129, включающий главным образом этан; пропиленсодержащий поток 130, включающий главным образом пропилен; пропансодержащий поток 131, включающий главным образом пропан; и один или несколько потоков побочных продуктов, обозначенных линией 132, включающих один или несколько кислородсодержащих побочных продуктов, представленных выше, тяжелые олефины, тяжелые парафины и/или абсорбционные среды, используемые в процессе разделения. Способы разделения, которые можно применять для получения этих потоков, хорошо известны и описаны, например, в находящихся на рассмотрении заявках И8 серийные №№ 10/124859, поданной 18 апреля 2002 г.; 10/125138, поданной 18 апреля 2002 г.; 10/383204, поданной 6 марта 2003 г.; и 10/635410, поданной 6 марта 2003 г.
На фиг. 1 проиллюстрирована также система регенерации катализатора, которая сообщается с возможностью прохождения текучей среды с реактором 102 с псевдоожиженным слоем. Как показано, по меньшей мере часть каталитических композиций, находящихся в реакторе 102 с псевдоожиженным слоем, отводят и транспортируют, предпочтительно в псевдоожиженном состоянии, по патрубку 133 из реактора 102 с псевдоожиженным слоем в отделитель 134 катализатора. В отделителе 134 катализатора каталитические композиции входят в контакт с отделяющей средой, например с водяным паром и/или азотом, в условиях, эффективных для удаления из каталитических композиций на основе молекулярных сит внедренных углеводородов. Как показано, отделяющую среду вводят в отделитель 134 катализатора по линии 135, и из отделителя 134 катализатора выпускают полученный выделенный поток 136. Весь или часть выделенного потока 136 необязательно направляют назад в реактор 102 с псевдоожиженным слоем.
Во время контактирования кислородсодержащего исходного материала с каталитической композицией на основе молекулярного сита в реакторе 102 с псевдоожиженным слоем каталитическая композиция на основе молекулярного сита может стать, по меньшей мере, частично дезактивированной. Другими словами, каталитическая композиция на основе молекулярного сита становится, по меньшей мере, частично закоксованной. С целью повторно активировать каталитическую композицию на основе молекулярного сита в предпочтительном варианте эту каталитическую композицию направляют в регенератор 138 катализатора. Как показано, выделенную каталитическую композицию по патрубку 137 транспортируют, предпочтительно в псевдоожиженном состоянии, из отделителя 134 катализатора в регенератор 138 катализатора. В предпочтительном варианте выделенную каталитическую композицию транспортируют в псевдоожиженном состоянии по патрубку 137.
В регенераторе 138 катализатора выделенная каталитическая композиция входит в контакт с регенерационной средой, предпочтительно включающей кислород, в условиях, эффективных (предпочти
- 7 010719 тельно включающих нагревание закоксованного катализатора) для, по меньшей мере, частичного регенерирования содержащейся в нем каталитической композиции. Как показано, регенерационную среду вводят в регенератор 138 катализатора по линии 139, а полученные регенерированные каталитические композиции в конечном счете транспортируют, предпочтительно в псевдоожиженном состоянии, из регенератора 138 катализатора назад в реактор 102 с псевдоожиженным слоем по патрубку 141. Газообразные продукты сгорания выпускают из регенератора 138 катализатора посредством отходящего газового потока 140. В другом варианте, не показанном, регенерированную каталитическую композицию дополнительно или по другому варианту направляют, необязательно в псевдоожиженном состоянии, из регенератора 138 катализатора в один или несколько из реактора 102 с псевдоожиженным слоем и/или отделителя 134 катализатора. В одном варианте, не показанном, часть каталитической композиции, находящейся в реакционной системе, транспортируют непосредственно, например без прохождения вначале через отделитель 134 катализатора, необязательно в псевдоожиженном состоянии, из реактора 102 с псевдоожиженным слоем в регенератор 138 катализатора.
Когда каталитические композиции входят в контакт с регенерационной средой в регенераторе 138 катализатора, вследствие экзотермической природы процесса регенерирования температура каталитической композиции может повышаться. В результате может возникнуть необходимость регулирования температуры каталитической композиции направлением по меньшей мере части каталитической композиции из регенератора 138 катализатора в охладитель 143 катализатора. Как показано, каталитическую композицию по патрубку 142 транспортируют в псевдоожиженном состоянии из регенератора 138 катализатора в охладитель 143 катализатора. Полученную охлажденную каталитическую композицию по патрубку 144 транспортируют, предпочтительно в псевдоожиженном состоянии, из охладителя 143 катализатора назад в регенератор 138 катализатора. В другом варианте, не показанном, охлажденную каталитическую композицию дополнительно или по другому варианту направляют, необязательно в псевдоожиженном состоянии, из охладителя 143 катализатора в один или несколько из реактора 102 с псевдоожиженным слоем и/или отделителя 134 катализатора.
В. Установки разделения воздуха
Как указано выше, объектом настоящего изобретения является объединение установки разделения воздуха с реакционной системой КвО. Упоминаемая в настоящем описании установка разделения воздуха (УРВ) представляет собой аппарат или сочетание аппаратов, которое разделяет воздух с получением одного или нескольких его компонентов. Конкретно УРВ образует поток кислорода, поток азота и необязательно поток аргона. Используемое в настоящем описании понятие поток кислорода служит для обозначения потока, включающего по меньшей мере примерно 95 мас.% кислорода в пересчете на общую массу потока кислорода. Поток азота представляет собой поток, включающий по меньшей мере примерно 95 мас.% азота в пересчете на общую массу потока азота. Поток аргона представляет собой поток, включающий по меньшей мере примерно 95 мас.% аргона в пересчете на общую массу потока аргона. Кроме того, в предпочтительном варианте УРВ обладает способностью образовывать один или несколько потоков сжатого воздуха.
Более того поток кислорода, поток азота, необязательный поток аргона и один или несколько потоков сжатого воздуха в предпочтительном варианте являются по существу сухими. В предпочтительном варианте один или несколько из потока кислорода, потока азота, потока аргона и потока (потоков) сжатого воздуха характеризуются точкой росы ниже примерно -90°Р (-68°С).
Общее описание одного примера УРВ обсуждается ниже со ссылкой на фиг. 2. Как показано, поток 201 воздуха фильтруют воздушным фильтром 202 с получением фильтрованного потока 203 воздуха. Воздушный фильтр 202 может быть выбран из множества фильтров разных типов, необязательно включающих активированный уголь, бумагу, хлопок, стекловолокно, целлюлозу, полиэфирное волокно, металлическую сетку, резаный листовой металл. Фильтрованный поток 203 воздуха направляют в главный воздушный компрессор 204. Главный воздушный компрессор 204 необязательно включает один или больше, предпочтительно несколько турбокомпрессоров. Так, например, главный воздушный компрессор 204 в предпочтительном варианте включает 4 или 5 ступеней. Хотя это и не требуется, главный воздушный компрессор 204 необязательно включает несколько турбокомпрессоров, размещенных в виде объединенного компрессора с общим валом или в виде осевых компрессоров.
Главный воздушный компрессор 204 сжимает фильтрованный поток 203 воздуха с получением первого потока 205 сжатого воздуха. В предпочтительном варианте первый поток 205 сжатого воздуха обладает абсолютным давлением на выходе от примерно 50 фунтов/кв.дюйм (345 кПа) до примерно 350 фунтов/кв.дюйм (2413 кПа), предпочтительно от примерно 150 фунтов/кв.дюйм (1034 кПа) до примерно 300 фунтов/кв.дюйм (2068 кПа).
Далее первый поток 205 сжатого воздуха направляют в установку 206 для промывки воздуха, в которой первый поток 205 сжатого воздуха входит в контакт с моющей средой, вводимой по линии 207, в условиях, эффективных для охлаждения воздуха и удаления из первого потока 205 сжатого воздуха водорастворимых загрязняющих воздух примесей. Как показано, моющая среда 207 входит в контакт с первым потоком 205 сжатого воздуха по принципу противотока. Таким образом моющая среда 207 выходит из установки 206 для промывки воздуха посредством потока 209. В предпочтительном варианте
- 8 010719 установка 206 для промывки воздуха включает туманоуловительную прокладку 208, которая приспособлена для отфильтровывания пыли, захватываемой моющей среды и другого остаточного порошкообразного материала. Поток 210 промытого воздуха выпускают из установки 206 для промывки воздуха, он может включать небольшое количество остаточной моющей среды. В установке 206 для промывки воздуха может быть предусмотрено применение любой из множества разных моющих сред. В предпочтительном варианте моющая среда 207 включает воду. Таким образом, поток 210 промытого воздуха может включать небольшое количество воды. Вследствие этого поток 210 промытого воздуха в предпочтительном варианте направляют в сушилку 211. В предпочтительном варианте в сушилке 211 поток 210 промытого воздуха входит в контакт с частицами молекулярного сита, которые приспособлены для селективного удаления из него воды и образования потока 212 сухого воздуха.
По меньшей мере часть потока 212 сухого воздуха далее направляют во вспомогательный воздушный компрессор 215. В предпочтительном варианте вспомогательный воздушный компрессор 215 включает несколько ступеней сжатия. В наиболее предпочтительном варианте вспомогательный воздушный компрессор 215 включает от 4 до примерно 5 ступеней сжатия. В предпочтительном варианте вспомогательный воздушный компрессор 215 сжимает поток 212 сухого воздуха с созданием второго потока 216 сжатого воздуха, который в более предпочтительном варианте обладает абсолютным давлением от примерно 150 фунтов/кв.дюйм (1034 кПа) до примерно 500 фунтов/кв.дюйм (3447 кПа), предпочтительнее от примерно 350 (2413 кПа) до примерно 450 фунтов/кв.дюйм (3103 кПа), а наиболее предпочтительно от примерно 375 (2586 кПа) до примерно 425 фунтов/кв.дюйм (2930 кПа).
Далее второй поток 216 сжатого воздуха направляют в теплообменник 217, в котором второй поток 216 сжатого воздуха охлаждают до криогенных условий. Затем полученный охлажденный второй поток 216 сжатого воздуха подают в разделительную установку 218 высокого давления, которая в предпочтительном варианте включает одну или несколько дистилляционных колонн высокого давления.
В разделительной установке 218 высокого давления охлажденный второй поток 216 сжатого воздуха подвергают обработке в условиях, эффективных для получения первого потока 223 верхней фракции, бокового отводимого потока 232 и первого потока 222 нижней фракции. В идеальном варианте первый поток 223 верхней фракции и боковой отводимый поток 232 обогащаны азотом, а первый поток 222 нижней фракции обогащен кислородом.
Как показано, первый поток 222 нижней фракции далее направляют в теплообменник 217 и вводят в разделительную установку 219 низкого давления. В предпочтительном варианте разделительная установка 219 низкого давления включает одну или несколько криогенных дистилляционных колонн. Более того разделительная установка 219 низкого давления также принимает часть бокового отводимого потока 232, который перед поступлением в разделительную установку 219 низкого давления также проходит через теплообменник 217. В разделительной установке 219 низкого давления первый поток 222 нижней фракции и боковой отводимый поток 232 разделяют на второй поток 236 верхней фракции, который обогащен азотом, и второй поток 239 нижней фракции, который обогащен кислородом.
Затем второй поток 236 верхней фракции из разделительной установки 219 низкого давления вводят в теплообменник 217, где второй поток 236 верхней фракции нагревают с получением потока 238 азота. В предпочтительном варианте поток 238 азота включает по меньшей мере примерно 95 мас.% азота, более предпочтительно по меньшей мере примерно 98 мас.% азота, а наиболее предпочтительно примерно 99 мас.% азота, в пересчете на общую массу потока 238 азота.
В предпочтительном варианте второй поток 239 нижней фракции отводят из разделительной установки 219 низкого давления и нагревают в теплообменнике 217 с получением потока 241 жидкого кислорода. В предпочтительном варианте поток 241 жидкого кислорода включает по меньшей мере примерно 95 мас.% кислорода, более предпочтительно по меньшей мере примерно 98 мас.% кислорода, а наиболее предпочтительно по меньшей мере примерно 99,5 мас.% кислорода, в пересчете на общую массу потока 241 жидкого кислорода.
В предпочтительном варианте первый поток 223 верхней фракции из разделительной установки 218 высокого давления направляют в конденсатор 220, в котором способные легко конденсироваться компоненты, содержащиеся в первом потоке 223 верхней фракции, конденсируют с получением конденсированного потока 225. По меньшей мере часть конденсированного потока 225 необязательно повторно вводят, как показано, в разделительную установку 218 высокого давления.
Г. Системы синтеза метанола
Как указано выше, объектом нескольких вариантов выполнения настоящего изобретения является объединение реакционной системы КвО с системой синтеза метанола. В следующем разделе описано несколько служащих примерами систем синтеза метанола, которые можно интегрировать при выполнении настоящего изобретения.
Примеры способов синтеза метанола
Существует множество доступных технологий получения метанола, включая ферментацию и реакцию компонентов синтез-газа, получаемого из потока углеводородного сырья, который может включать природный газ, жидкие нефтепродукты, углеродистые материалы, включая уголь, переработанные для вторичного использования пластики, муниципальные отходы и любой другой органический материал.
- 9 010719
Метанол как правило синтезируют проведением каталитической реакции компонентов синтез-газа в реакторе синтеза метанола в присутствии гетерогенного катализатора. Так, например, в одном способе синтеза метанол получают с использованием катализатора на основе меди/оксида цинка в охлаждаемом водой трубчатом метанольном реакторе. Синтез-газ определяют как газ, включающий моноксид углерода (СО), предпочтительно водород (Н2) и необязательно диоксид углерода (СО2). Синтез-газ может также, но необязательно, включать непрореагировавшие исходные материалы, такие как метан (СН4), этан, пропан, более тяжелые углеводороды или другие соединения. Обычно получение синтез-газа включает реакцию реформинга природного газа, главным образом метана, и источника кислорода с получением водорода, моноксида углерода и/или диоксида углерода. Способы получения синтез-газа известны хорошо и включают обычный риформинг с водяным паром, риформинг с частичным окислением, каталитический риформинг с частичным окислением, автотермический риформинг и их сочетание.
Метанольные композиции могут быть получены из потока углеводородного сырья, дериватизированного из множества источников углерода. Примеры таких источников включают биомассу, природный газ, углеводороды С1-С5, бензинолигроиновую фракцию, тяжелые нефтяные дистилляты и кокс (т.е. уголь). В предпочтительном варианте поток углеводородного сырья включает метан в количестве по меньшей мере примерно 50 об.%, более предпочтительно по меньшей мере примерно 70 об.%, наиболее предпочтительно по меньшей мере примерно 80 об.%. В одном варианте выполнения настоящего изобретения предпочтительным источником углеводородного сырья служит природный газ.
Один путь превращения источника углерода в метанольную композицию заключается в превращении вначале источника углерода в синтез-газ, а затем в превращении синтез-газа в метанольную композицию. Можно применять любой обычный способ. Так, в частности, для превращения синтез-газа в метанольную композицию можно использовать любой обычный катализатор превращения оксида углерода. В одном варианте катализатор превращения оксида углерода представляет собой никельсодержащий катализатор.
Поток углеводородного сырья, который используют при превращении углеводорода в синтез-газ, необязательно обрабатывают для удаления примесей, которые могут вызвать проблемы в дальнейшей обработке потока углеводородного сырья. Эти примеси могут отравить многие обычные катализаторы образования пропилена и этилена. Основная часть примесей, которые могут содержаться, может быть удалена по любому обычному методу. В предпочтительном варианте перед превращением в синтез-газ углеводородное сырье очищают для удаления соединений серы, соединений азота, порошкообразного материала, других способных конденсироваться веществ и/или других потенциальных каталитических ядов.
В одном варианте выполнения изобретения поток углеводородного сырья направляют в установку получения синтез-газа. Синтез-газ в предпочтительном варианте обладает соответствующим молярным отношением водорода к оксиду углерода (моноксиду углерода и/или диоксиду углерода), как это изложено ниже. В установке получения синтез-газа можно применять любое обычное средство получения синтез-газа, включая частичное окисление, каталитическое частичное окисление, риформинг с водяным паром или СО2, и сочетание этих двух химических механизмов.
Риформинг с водяным паром обычно включает контактирование углеводорода с водяным паром с образованием синтез-газа. В предпочтительном варианте этот способ включает применение катализатора.
Частичное окисление обычно включает контактирование углеводорода с кислородом или кислородсодержащим газом, таким как воздух, с образованием синтез-газа. Частичное окисление происходит с применением или без катализатора, хотя применение катализатора предпочтительно. В одном варианте в процесс частичного окисления с исходным материалом добавляют воду (водяной пар). Такой вариант обычно называют автотермическим риформингом.
Обычные способы генерирования синтез-газа включают газофазное частичное окисление, автотермический реформинг, генерирование синтез-газа в псевдоожиженном слое, каталитическое частичное окисление и различные способы риформинга с водяным паром.
2. Риформинг с водяным паром для получения синтез-газа
В способе каталитического риформинга с водяным паром углеводородные исходные материалы превращают в смесь Н2, СО и СО2 реакцией углеводородов с водяным паром над катализатором. Этот способ включает следующие реакции:
(I) СН4 + Н2О о со + зн2 или (П) СпНт + ηΗ2Ο θ пСО + [в+(т/2)]Н2 и
(III) СО + Н2О θ со2 + н2 (реакция конверсии)
Поскольку осуществление способа риформинга с водяным паром не требует добавления кислородного реагента, в этом варианте выгоду достоинств внедрения в реакционную систему УРВ не использу
- 10 010719 ют. В результате этот способ генерирования синтез-газа оказывается менее предпочтительным, чем другие способы генерирования синтез-газа, такие как риформинг с частичным окислением, в котором используют возможности установок РВ при получении источника относительно чистого кислорода. Тем не менее риформинг с водяным паром можно использовать для получения синтез-газа в соответствии с настоящим изобретением.
Реакцию проводят в присутствии катализатора. Можно использовать катализатор риформинга любого обычного типа. Катализатор, используемый на стадии каталитического риформинга с водяным паром, включает по меньшей мере один активный металл или оксид металла группы 6 или групп с 8 по 10 Периодической таблицы элементов. Упоминаемой в настоящем описании Периодической таблицей элементов является таблица, взятая из работы СЕС НапкЬоок о£ Сйет151гу апк Рйу51С5, издание 82-е, 20012002, СЕС Рге§5 ЬЬС.
В одном варианте катализатор содержит по меньшей мере один металл группы 6 или групп с 8 по 10, или его оксид, обладающий порядковым номером 28 или большим. Конкретными примерами катализаторов риформинга, которые можно использовать, являются никель, оксид никеля, оксид кобальта, диоксид хрома и оксид молибдена. Катализатор необязательно используют с по меньшей мере одним промотором. Примеры промоторов включают щелочные и редкоземельные металлы в качестве промоторов. Обычно предпочтительны промотированные катализаторы из оксида никеля.
Количество металлов группы 6 или групп с 8 по 10 в катализаторе можно варьировать. В предпочтигельном варианте катализатор включает от примерно 3 до примерно 40 мас.% по меньшей мере одного металла группы 6 или групп с 8 по 10 в пересчете на общую массу катализатора. В предпочтительном варианте катализатор включает от примерно 5 до примерно 25 мас.% по меньшей мере одного металла группы 6 или групп с 8 по 10 в пересчете на общую массу катализатора.
Катализатор риформинга необязательно содержит один или несколько металлов для подавления осаждения углерода во время реформинга с водяным паром. Такие металлы выбирают из металлов группы 14 и группы 15 Периодической таблицы элементов. Предпочтительные металлы группы 14 и группы 15 включают германий, олово, свинец, мышьяк, сурьму и висмут. В предпочтительном варианте такие металлы вводят в катализатор в количестве от примерно 0,1 до примерно 30 мас.% в пересчете на общую массу никеля в катализаторе.
В катализаторе, включающем никель и/или кобальт, может также содержаться один или несколько металлов платиновой группы, которые способны повысить активность никеля и/или кобальта и понизить тенденцию к образованию углеродных отложений во время взаимодействия водяного пара с более высокомолекулярными углеводородами, чем метан. Концентрация такого металла платиновой группы как правило находится в интервале от 0,0005 до 0,1 мас.% в виде металла в пересчете на весь катализаторный блок. Далее, катализатор, преимущественно в предпочтительных формах, может включать металл платиновой группы, но не неблагородный каталитический компонент. Такой катализатор более приемлем для реакции риформинга углеводородов с водяным паром, чем катализатор, содержащий металл платиновой группы на обычном носителе, поскольку для реакционного газа доступна более значительная доля активного металла. Типичное содержание металла платиновой группы, когда его используют самостоятельно, находится в интервале от 0,0005 до 0,5 мас.% в виде металла в пересчете на весь катализаторный блок.
В одном варианте риформинг-установка включает трубки, которые заполнены твердыми катализаторными гранулами. В предпочтительном варианте твердые катализаторные гранулы включают никель или другие каталитические агенты, нанесенные на приемлемый инертный материал-носитель. В более предпочтительном варианте катализатор представляет собой N10, нанесенный на алюминат кальция, оксид алюминия, оксид магния-алюминия шпинельного типа или алюмотитанат кальция.
Тем не менее в еще одном варианте как поток углеводородного сырья, так и водяной пар перед поступлением в реформинг-установку предварительно нагревают. Углеводородное сырье предварительно нагревают до такой высокой температуры, которая согласуется с предотвращением нежелательного пиролиза или другого ухудшения вследствие термического воздействия. Поскольку риформинг с водяным паром по природе эндотермичен и поскольку существуют практические пределы того количества тепла, которое можно добавлять косвенным нагреванием в зонах риформинга, для содействия достижению и поддержанию приемлемой температуры внутри самой риформинг-установки требуется предварительный нагрев исходного материала. Соответственно, как углеводородное сырье, так и водяной пар необходимо предварительно нагреть до температуры по меньшей мере 200°С, предпочтительно по меньшей мере 400°С. Реакцию риформинга обычно проводят при температуре в риформинг-установке от примерно 500 до примерно 1200°С, предпочтительно от примерно 800 до примерно 1100°С, а более предпочтительно от примерно 900 до примерно 1050°С.
Среднечасовая скорость подачи газа в реформинг-установку должна быть достаточной для обеспечения целевого баланса СО к СО2 в синтез-газе. В предпочтительном варианте среднечасовая скорость подачи газа (в пересчете на мокрый исходный материал) составляет от примерно 3000 до примерно 10000 ч-1, более предпочтительно от примерно 4000 до примерно 9000 ч-1, а наиболее предпочтительно от
- 11 010719 примерно 5000 до примерно 8000 ч-1.
На стадии каталитического реформинга с водяным паром можно применять любую обычную реформинг-установку. Предпочтительно применение трубчатой риформинг-установки. В предпочтительном варианте углеводородное сырье направляют в трубчатую риформинг-установку совместно с водяным паром, и углеводород и водяной пар контактируют с катализатором риформинга с водяным паром. В одном варианте катализатор риформинга с водяным паром осаждают на множестве печных трубок, которые выдерживают при повышенной температуре благодаря радиационному теплообмену и/или за счет контактирования с газообразными продуктами сгорания. Топливо, в частности часть углеводородного сырья, сжигают в печи риформинг-установки для наружного нагрева находящихся внутри реформингустановки трубок (см., например, работы Кйк-Обипсг. Епсус1ореб1а о£ Сйеш1са1 Т11се11по1оду. 3гб Еб., 1990, уо1. 12, р. 951; и ИПтаппк Епсус1ореб1а о£ 1пбиЧпа1 Сйеткбу, 5ТН Еб., 1989, уо1. А-12, р. 186).
Отношение водяного пара к углеводородному сырью обычно варьируют в зависимости от общих условий в риформинг-установке. На количество используемого водяного пара влияет потребность избегать углеродного отложения на катализаторе и приемлемое содержание метана в отходящем потоке при поддержании условий риформинга. На этом основании мольное отношение водяного пара к углеводородному сырью в обычной первичной риформинг-установке в предпочтительном варианте составляет от примерно 1,5:1 до примерно 5:1, предпочтительнее от примерно 2:1 до примерно 4:1.
Полученный синтез-газ как правило включает водород и оксид углерода. Отношение водорода к оксиду углерода в полученном синтез-газе обычно варьируется в зависимости от общих условий в риформинг-установке. В предпочтительном варианте молярное отношение водорода к оксиду углерода в синтез-газе находится в интервале от примерно 1:1 до примерно 5:1. В более предпочтительном варианте молярное отношение водорода к оксиду углерода находится в интервале от примерно 2:1 до примерно 3:1. Еще более предпочтительное молярное отношение водорода к оксиду углерода находится в интервале от примерно 2:1 до примерно 2,5:1. В наиболее предпочтительном варианте молярное отношение водорода к оксиду углерода находится в интервале от примерно 2:1 до примерно 2,3:1.
Риформинг с водяным паром обычно проводят под давлением, превышающим атмосферное. На конкретно создаваемое рабочее давление оказывают влияние требования к давлению в последующем процессе, в котором предусмотрено применение газовой смеси из риформинг-установки. Хотя при выполнении изобретения можно использовать любое давление, превышающее атмосферное, необходимы манометрические давления от примерно 175 фунтов/кв.дюйм (1308 кПа) до примерно 1100 фунтов/кв.дюйм (7686 кПа). В предпочтительном варианте риформинг с водяным паром проводят под манометрическим давлением от примерно 300 фунтов/кв.дюйм (2170 кПа) до примерно 800 фунтов/кв.дюйм (5687 кПа), более предпочтительно от примерно 350 фунтов/кв.дюйм (2515 кПа) до абсолютного давления примерно 700 фунтов/кв.дюйм (4928 кПа).
3. Частичное окисление при получении синтез-газа
Выполнение изобретения необязательно обеспечивает получение синтез-газа или СО и Н2 окислительным превращением (также называемым в настоящем описании частичным окислением) углеводородов, преимущественно природного газа и углеводородов С1-С5. В соответствии с предлагаемым способом один или несколько углеводородов вводят в реакцию со свободным кислородом с получением СО и Н2. Этот процесс проводят с катализатором или без него. Предпочтительно применение катализатора, предпочтительнее катализатора, содержащего по меньшей мере один из оксидов непереходного или переходного металлов. Процесс по существу является экзотермическим и представляет собой реакцию неполного сгорания, выражаемую следующей общей формулой:
(IV) Спнт + (η/2)Ο2 θ пСО + (т/2)Н?
Некаталитическое частичное окисление углеводородов до Н2, СО и СО2 в целесообразном варианте используют для получения синтез-газа из тяжелых жидких топлив, главным образом в регионах, где природный газ или легкие углеводороды, включая бензинолигроиновую фракцию, недоступны или экономически невыгодны, если сравнивать с применением жидкого топлива или сырой нефти. Процесс некаталитического частичного окисления проводят инжекцией предварительно нагретого углеводорода, кислорода и водяного пара посредством горелки в закрытую камеру сгорания. В предпочтительном варианте отдельные компоненты вводят в зоне горелки, где они встречаются в диффузионном пламени с образованием продуктов окисления и тепла. В камере сгорания частичное окисление углеводородов обычно происходит с использованием меньше стехиометрически необходимого количества кислорода в условиях очень высоких температур и давлений. В предпочтительном варианте эти компоненты предварительно нагревают и повышают их давление с целью сократить время реакции. В предпочтительном варианте процесс протекает при температуре от примерно 1350 до примерно 1600°С и под давлением от превышающего атмосферное до примерно 150 атм.
Каталитическое частичное окисление включает направление газообразной углеводородной смеси и кислорода, предпочтительно в виде сжатого воздуха или кислорода из установки разделения воздуха, над восстановленными или невосстановленными композитными катализаторами. Реакцию необязательно сопровождают добавлением водяного пара. Когда добавляют водяной пар, реакцию обычно называют
- 12 010719 автотермическим восстановлением. В результате добавления как кислорода, так и воды автотермическое восстановление является как экзотермическим, так и эндотермическим.
В процессе частичного окисления катализатор включает по меньшей мере один переходный элемент, выбранный из группы, включающей N1, Со, Рб, Ви, ВЪ, 1г, Р1, Οδ и Ее. В предпочтительном варианте катализатор включает по меньшей мере один переходный элемент, выбранный из группы, включающей Рб, Ρΐ и ВЪ. В другом варианте предпочтительный катализатор включает по меньшей мере один переходный элемент, выбранный из группы, включающей Ви, ВЪ и 1г.
В одном варианте катализатор частичного окисления далее содержит по меньшей мере один металл, выбранный из группы, включающей Τι, Ζτ, Ηί, Υ, Τΐι. υ, Ζη, Сб, В, Α1, ΤΙ, δί, δη, РЬ, Ρ, δΕ, Βί, Мд, Са, δτ, Ва, Са, V и δα Кроме того, катализатор частичного окисления необязательно содержит по меньшей мере один редко-земельный элемент, выбранный из группы, включающей Ьа, Се, Рг, N6, Рт, δт, Ей, Сб, ТЬ, Оу, Но, Ег, Тт, ΥΕ и Ьи.
В другом варианте катализатор, используемый в процессе, может включать каталитически активные компоненты широкого диапазона, например Рб, Р1, ВЪ, 1г, Οδ, Ви, N1, Сг, Со, Се, Ьа и их смеси. В качестве катализаторов могут быть также использованы материалы, которые как правило не считают каталитически активными, например огнеупорные оксиды, такие как кордиерит, муллит, алюмотитанатный муллит, цирконийдиоксидные шпинели и оксид алюминия.
Тем не менее в еще одном варианте катализатор включает металлы, выбранные из тех, которые обладают порядковым номером с 21 по 29, с 40 по 47 и с 72 по 79, металлы δο, Τι, V, Сг, Мп, Ее, Со, N1, Си, Ζτ, №, Мо, Тс, Ви, ВЪ, Рб, Ад, Ηί, Та, А, Ве, Οδ, 1г, Р1 и Аи. Предпочтительные металлы представляют собой металлы группы 8 Периодической таблицы элементов, т.е. Ее, Οδ, Со, Ве, 1г, Рб, Р1, N1 и Ви.
В другом варианте катализатор частичного окисления включает по меньшей мере один переходный или непереходный металл, нанесенный на монолитный носитель. В предпочтительном варианте монолитные носители пропитывают благородным металлом, таким как Р1, Рб и ВЪ, или другими переходными металлами, такими как N1, Со, Сг и т.п. В целесообразном варианте эти монолитные носители готовят из твердых огнеупорных или керамических материалов, таких как оксид алюминия, диоксид циркония, оксид магния, диоксид церия, диоксид кремния, диоксид титана, их смеси и т.п. В качестве материаловносителей для катализатора могут быть также использованы смешанные огнеупорные оксиды, которые являются огнеупорными оксидами, включающими по меньшей мере по два катиона.
В одном варианте катализатор содержат в форме неподвижной системы. Эта неподвижная система обычно включает неподвижный слой каталитических частиц. По другому варианту неподвижная система включает катализатор в форме монолитной структуры. Неподвижная система может состоять из одной монолитной структуры или, по другому варианту, может включать ряд отдельных монолитных структур, объединенных с образованием неподвижной системы. Предпочтительная монолитная структура включает керамический пеноматериал. Приемлемые для применения в предлагаемом способе керамические пеноматериалы технически доступны.
Тем не менее в еще одном варианте исходный материал включает метан, и этот исходный материал инжектируют с кислородом в реформинг-установку частичного окисления при отношении метана к кислороду (т.е. О2) от примерно 1,2:1 до примерно 10:1. В предпочтительном варианте исходный материал и кислород инжектируют в риформинг-установку при отношении метана к кислороду от примерно 1,6:1 до примерно 8:1, более предпочтительно от примерно 1,8:1 до примерно 4:1.
В процесс частичного окисления можно добавлять или не добавлять воду. Если ее добавляют, концентрация воды, инжектируемой в риформинг-установку, обычно не превышает примерно 65 мол.% в пересчете на общее содержание углеводорода и добавляемой воды. В предпочтительном варианте, когда воду добавляют, ее добавляют при отношении воды к метану не больше 3:1, предпочтительно не больше 2:1.
Перед каталитической реакцией катализатор может быть восстановлен или не восстановлен. В одном варианте катализатор восстанавливают и восстановление проводят направлением газообразной смеси, включающей водород и инертный газ (например, N2, Не или Аг), над катализатором в реактор с неподвижным слоем под давлением восстановления катализатора от примерно 1 до примерно 5 атм. и при температуре восстановления катализатора от примерно 300 до примерно 700°С. В качестве газообразного восстановителя используют газообразный водород, предпочтительно в концентрации от примерно 1 до примерно 100 мол.% в пересчете на общее количество газообразного восстановителя. В целесообразном варианте восстановление проводят, кроме того, при объемной скорости газообразного смешанного восстановителя от примерно 103 до примерно 105 см3/г-ч в течение периода от примерно 0,5 до примерно 20 ч.
В одном варианте катализатор частичного окисления не восстанавливают водородом. Когда перед каталитической реакцией катализатор водородом не восстанавливают, восстановление катализатора может быть осуществлено пропусканием углеводородного сырья и кислорода (или воздуха) над катализатором при температуре в интервале от примерно 500 до примерно 900°С в течение периода от примерно 0,1 до примерно 10 ч.
- 13 010719
В процессе частичного окисления моноксид углерода (СО) и водород (Н2) образуются в качестве основных продуктов, а вода и диоксид углерода (СО2) - в качестве неосновных продуктов. Поток газообразных продуктов включает вышеупомянутые продукты, не подвергшиеся превращению реагенты (т.е. метан или природный газ и кислород) и компоненты исходного материала, отличные от реагентов.
Когда в исходный материал добавляют воду, вследствие реакции конверсии (СО+Н2О^Н2+СО2) мольное соотношение Н2:СО в продукте увеличивается. Эта реакция протекает одновременно с окислительным превращением углеводорода в исходном материале в СО и Н2 или синтез-газ. Углеводород, используемый в качестве исходного материала в процессе частичного окисления, в предпочтительном варианте находится, когда контактирует с катализатором, в газообразной фазе. Процесс частичного окисления особенно приемлем для частичного окисления метана, природного газа, попутного газа или других источников легких углеводородов. В этом отношении понятие легкие углеводороды является ссылкой на углеводороды, включающие от 1 до 5 углеродных атомов. Предлагаемый способ может быть эффективно использован при превращении газа из встречающихся в природе запасов метана, которые содержат существенные количества диоксида углерода. В одном варианте предпочтительное углеводородное сырье содержит от примерно 10 до примерно 90 мол.% метана в пересчете на общее количество исходных материалов. В более предпочтительном варианте углеводородное сырье содержит от примерно 20 до примерно 80 мол.% метана в пересчете на общее количество исходных материалов. В другом варианте исходный материал включает метан в количестве по меньшей мере 50 об.%, более предпочтительно по меньшей мере 70 об.%, а наиболее предпочтительно по меньшей мере 80 об.%.
В одном варианте выполнения изобретения углеводородное сырье вводят в контакт с катализатором в смеси с кислородсодержащим газом. Для применения в качестве кислородсодержащего газа приемлем воздух. По существу чистый кислород в качестве кислородсодержащего газа предпочтителен в случаях, когда существует потребность избежать манипуляций с большими количествами инертного газа, такого как азот. Исходный материал необязательно включает водяной пар.
В другом предпочтительном варианте выполнения изобретения углеводородное сырье и кислородсодержащий газ находятся в исходном материале в таких количествах, которые позволяют добиться отношения кислород-к-углероду в интервале от примерно 0,3:1 до примерно 0,8:1, в более предпочтительном варианте в интервале от примерно 0,45:1 до примерно 0,75:1. Имеющиеся в настоящем описании ссылки на отношение кислород-к-углероду являются ссылками на отношение кислорода в виде молекул кислорода (О2) к углеродным атомам, содержащимся в углеводородном сырье. В предпочтительном варианте отношение кислород-к-углероду находится в интервале от примерно 0,45:1 до примерно 0,65:1 при отношениях кислород-к-углероду в диапазоне стехиометрического соотношения 0,5:1, причем соотношения в интервале от примерно 0,45:1 до примерно 0,65:1 являются более предпочтительными. Когда в исходном материале содержится водяной пар, отношение водяного пар-к-углероду не превышает примерно 3,0:1, более предпочтительно составляет не больше примерно 2,0:1. В предпочтительном варианте перед контактированием с катализатором углеводородное сырье, кислородсодержащий газ и водяной пар, если имеется, хорошо смешивают.
Процесс частичного окисления можно проводить в широком интервале давлений. Для применения в промышленном масштабе предпочтительны повышенные давления, т.е. давления, значительно превышающие атмосферное давление. В одном варианте процесс частичного окисления проводят под давлениями от превышающих атмосферное до примерно 150 бар. В предпочтительном варианте процесс частичного окисления проводят под давлением в интервале от примерно 2 до примерно 125 бар, более предпочтительно от примерно 5 до примерно 100 бар.
Процесс частичного окисления можно также проводить в широком интервале температур. При промышленном масштабе исходный материал в предпочтительном варианте вводят в контакт с катализатором при высоких температурах. В одном варианте исходную смесь вводят в контакт с катализатором при температуре свыше 600°С. В предпочтительном варианте исходную смесь вводят в контакт с катализатором при температуре в интервале от примерно 600 до примерно 1700°С, более предпочтительно от примерно 800 до примерно 1600°С. В предпочтительном варианте перед контактированием с катализатором исходную смесь предварительно нагревают.
В ходе проведения процесса исходный материал подают при приемлемой объемной скорости для получения существенного количества СО в продукте. В одном варианте объемные скорости газа (выраженные в литрах газа при нормальных условиях на килограмм катализатора в час) находятся в интервале от примерно 20000 до примерно 100000000 н.л/кг/ч, более предпочтительно в интервале от примерно 50000 до примерно 50000000 н.л/кг/ч, а наиболее предпочтительно в интервале от примерно 500000 до примерно 30000000 н.л/кг/ч.
4. Сочетание способов получения синтез-газа
В объем настоящего изобретения может быть также включено сочетание способов риформинга. Примеры сочетания способов риформинга включают автотермический риформинг и генерирование синтез-газа в неподвижном слое. Эти способы включают химические механизмы сочетания газофазного частичного окисления и риформинга с водяным паром.
- 14 010719
Способ автотермического реформинга в предпочтительном варианте включает два способа генерирования синтез-газа, способ первичного окисления и способ вторичного риформинга с водяным паром. В одном варианте поток углеводородного сырья подвергают реформингу с водяным паром в трубчатой первичной риформинг-установке введением углеводорода и водяного пара в контакт с катализатором риформинга с получением водорода и моноксида углерода, включающих первичный газ риформинга, содержание моноксида углерода в котором еще больше повышают во вторичной риформинг-установке. В одном варианте вторичная риформинг-установка включает цилиндрический плакированный огнеупорным материалом сосуд со смесителем газов, предпочтительно в форме горелки на входном участке сосуда, и слой никелевого катализатора в находящейся дальше части. В более предпочтительном варианте газ, отходящий из первичной риформинг-установки, смешивают с воздухом и остаточными углеводородами и смешанный газ частично окисляют до моноксида углерода.
В другом варианте, включающем способ автотермического риформинга, частичное окисление проводят как процесс первичного окисления. В предпочтительном варианте углеводородное сырье, кислород и необязательный водяной пар нагревают и смешивают при выпускном приспособлении одной большой коаксиальной горелки или инжектора, который выходит в зону газофазного частичного окисления. В предпочтительном варианте кислород подают в количестве, которое меньше количества, необходимого для полного сгорания.
Во время реакции в зоне горения с частичным окислением газы истекают из процесса первичного реформинга в процесс вторичного риформинга. В одном варианте для завершения риформинга с водяным паром газы пропускают над слоем каталитических частиц риформинга с водяным паром или монолитной массой. В целесообразном варианте превращение всего углеводорода завершают с помощью одного реактора при содействии внутреннего горения.
В альтернативном варианте выполнения изобретения для получения синтез-газа применяют способ генерирования синтез-газа в неподвижном слое. В способе генерирования синтез-газа в неподвижном слое углеводородное сырье и кислород или кислородсодержащий газ вводят в каталитический псевдоожиженный слой раздельно. В предпочтительном варианте катализатор включает никель и нанесен на носитель, главным образом на альфа-оксид алюминия.
Процесс генерирования синтез-газа в неподвижном слое проводят в условиях повышенных температур и давлений, которые содействуют образованию водорода и моноксида углерода, когда, например, метан взаимодействует с кислородом и водяным паром. В предпочтительном варианте температуры составляют выше примерно 1700°Р (927°С), но не настолько высоки, чтобы вызвать разрушение катализатора или слипание каталитических частиц между собой. В предпочтительном варианте температуры находятся в интервале от примерно 1750°Р (954°С) до примерно 1950°Р (1066°С), более предпочтительно от примерно 1800°Р (982°С) до примерно 1850°Р (1010°С).
Давление в способе генерирования синтез-газа в неподвижном слое может находиться в интервале от атмосферного до примерно 40 атм. В одном варианте предпочтительны давления от примерно 20 до примерно 30 атм, что позволяет осуществлять последующие процессы без промежуточного сжатия газообразных продуктов.
В одном варианте выполнения изобретения метан, водяной пар и кислород вводят в псевдоожиженный слой раздельной инжекцией в слой метана и кислорода. По другому варианту каждый поток, когда он поступает в слой, разбавляют водяным паром. В предпочтительном варианте метан и водяной пар смешивают при молярном отношении метана к водяному пару от примерно 1:1 до примерно 3:1, а более предпочтительно от примерно 1,5:1 до примерно 2,5:1, и в слой инжектируют смесь метана и водяного пара. В предпочтительном варианте молярное отношение кислорода к метану составляет от примерно 0,2:1 до примерно 1,0:1, более предпочтительно от примерно 0,4:1 до примерно 0,6:1.
В другом варианте выполнения изобретения способ с псевдоожиженным слоем осуществляют с катализатором на основе никеля, нанесенным на альфа-оксид алюминия. В другом варианте в носитель вводят диоксид кремния. Носитель в предпочтительном варианте включает по меньшей мере 95 мас.% альфа-оксида алюминия, более предпочтительно по меньшей мере примерно 98% альфа-оксида алюминия, в пересчете на общую массу носителя.
В одном варианте газообразную смесь углеводородного сырья и кислородсодержащего газа вводят в контакт с катализатором реформинга в адиабатических условиях. Принимая во внимание цели настоящего изобретения, понятие адиабатические относится к реакционным условиям, в которых предотвращают по существу всю теплопотерю и излучение из реакционной зоны, за исключением тепла, уходящего из реактора с газообразным отходящим потоком.
5. Превращение синтез-газа в метанол
Синтез-газ направляют в процесс синтеза метанола и превращают в метанол. Процесс синтеза метанола проводят в присутствии катализатора синтеза метанола.
В одном варианте синтез-газ как таковой направляют в процесс синтеза метанола. В другом варианте для эффективности превращения в синтез-газе регулируют содержание водорода, моноксида углерода и/или диоксида углерода. В целесообразном варианте синтез-газ, поступающий в реактор синтеза мета
- 15 010719 нола, обладает молярным отношением водорода (Н2) к оксидам углерода (СО+СО2) в интервале от примерно 0,5:1 до примерно 20:1, предпочтительно в интервале от примерно 2:1 до примерно 10:1. В другом варианте синтез-газ обладает молярным отношением водорода (Н2) к моноксиду углерода (СО) по меньшей мере 2:1. Диоксид углерода необязательно содержится в количестве не больше 50 мас.% в пересчете на общую массу синтез-газа.
В целесообразном варианте стехиометрическое молярное соотношение является достаточно высоким для того, чтобы поддержать высокий выход метанола, но не настолько высоко, чтобы уменьшить объемную производительность по метанолу. В предпочтительном варианте синтез-газ, подаваемый в процесс синтеза метанола, обладает стехиометрическим молярным соотношением (т.е. молярным соотношением Н2:(2СО+3СО2)) от примерно 1,0:1 до примерно 2,7:1, более предпочтительно от примерно 1,1 до примерно 2,0, еще более предпочтительно стехиометрическим молярным соотношением от примерно 1,2:1 до примерно 1,8:1.
Содержание СО2 относительно содержания СО в синтез-газе должно быть достаточно высоким для того, чтобы поддержать соответственно высокую реакционную температуру и чтобы свести к минимуму количество нежелательных побочных продуктов, таких как парафины. Одновременно с этим относительное содержание СО2 к СО не должно быть чрезмерно высоким и уменьшить тем самым выход метанола. В целесообразном варианте синтез-газ содержит СО2 и СО в молярном соотношении от примерно 0,5 до примерно 1,2, предпочтительно от примерно 0,6 до примерно 1,0.
В одном варианте катализатор, используемый в процессе синтеза метанола, включает оксид по меньшей мере одного элемента, выбранного из группы, включающей медь, серебро, цинк, бор, магний, алюминий, ванадий, хром, марганец, галлий, палладий, осмий и цирконий. В предпочтительном варианте катализатор представляет собой катализатор на основе меди, более предпочтительно в форме оксида меди.
В другом варианте катализатор, используемый в процессе синтеза метанола, представляет собой катализатор на основе меди, который включает оксид по меньшей мере одного элемента, выбранного из группы, включающей серебро, цинк, бор, магний, алюминий, ванадий, хром, марганец, галлий, палладий, осмий и цирконий. В предпочтительном варианте катализатор содержит оксид меди и оксид по меньшей мере одного элемента, выбранного из группы, включающей цинк, магний, алюминий, хром и цирконий. В одном варианте катализатор синтеза метанола выбирают из группы, включающей оксиды меди, оксиды цинка и оксиды алюминия. В более предпочтительном варианте катализатор содержит оксиды меди и цинка.
Тем не менее в еще одном варианте катализатор синтеза метанола включает оксид меди, оксид цинка и по меньшей мере еще один оксид. В предпочтительном варианте этот по меньшей мере еще один оксид выбирают из группы, включающей оксид циркония, оксид хрома, оксид ванадия, оксид магния, оксид алюминия, оксид титана, оксид гафния, оксид молибдена, оксид вольфрама и оксид марганца.
В различных вариантах катализатор синтеза метанола включает от примерно 10 до примерно 70 мас.% оксида меди в пересчете на общую массу катализатора. В предпочтительном варианте катализатор синтеза метанола содержит от примерно 15 до примерно 68 мас.% оксида меди, а более предпочтительно от примерно 20 до примерно 65 мас.% оксида меди, в пересчете на общую массу катализатора.
В одном варианте катализатор синтеза метанола включает от примерно 3 до примерно 30 мас.% оксида цинка в пересчете на общую массу катализатора. В предпочтительном варианте катализатор синтеза метанола включает от примерно 4 до примерно 27 мас.% оксида цинка, более предпочтительно от примерно 5 до примерно 24 мас.% оксида цинка.
В вариантах, в которых в катализаторе синтеза метанола содержатся как оксид меди, так и оксид цинка, отношение оксида меди к оксиду цинка можно варьировать в широком диапазоне. В предпочтительном варианте в таких случаях катализатор синтеза метанола включает оксид меди и оксид цинка в атомном соотношении ί.'ιι:Ζπ от примерно 0,5:1 до примерно 20:1, предпочтительнее от примерно 0,7:1 до примерно 15:1, более предпочтительно от примерно 0,8:1 до примерно 5:1.
Катализатор синтеза метанола готовят в соответствии с обычными способами. Примеры таких способов можно обнаружить в И8 №№ 6114279, 6054497, 5767039, 5045520, 5254520, 5610202, 4666945, 4455394, 4565803, 5385949.
В одном варианте перед направлением в реактор синтеза метанола синтез-газ, полученный в установке конверсии в синтез-газ, охлаждают. В предпочтительном варианте синтез-газ охлаждают таким образом, чтобы сконденсировать по меньшей мере часть водяного пара, образующегося во время процесса получения синтеза-газа.
Процессом синтеза метанола, проводимого при выполнении настоящего изобретения, может быть любой обычный процесс синтеза метанола. Примеры таких процессов включают периодические процессы и непрерывные процессы. Предпочтительны непрерывные процессы. Особенно предпочтительными типами непрерывных процессов являются процессы с трубчатыми слоями и процессы с псевдоожиженными слоями.
Обычно процесс синтеза метанола протекает в соответствии со следующими реакциями:
- 16 010719 (V) со + 2Н2 А—> СН3ОН (VI) со2 + ЗН2 А-> СНзОН + Н2О
Процесс синтеза метанола эффективен в широком диапазоне температур. В одном варианте синтезгаз вводят в контакт с катализатором синтеза метанола при температуре в интервале от примерно 302°Е (150°С) до примерно 842°Е (450°С), предпочтительно в интервале от примерно 347°Е (175°С) до примерно 662°Е (350°С), более предпочтительно в интервале от примерно 392°Е (200°С) до примерно 572°Е (300°С).
Этот процесс можно также проводить в широком диапазоне давлений. В одном варианте синтез-газ вводят в контакт с катализатором синтеза метанола под давлением в интервале от примерно 15 до примерно 125 атм, предпочтительно в интервале от примерно 20 до примерно 100 атм, более предпочтительно в интервале от примерно 25 до примерно 75 атм.
Среднечасовые скорости подачи газа варьируются в зависимости от типа непрерывного процесса, который проводят. В целесообразном варианте среднечасовая скорость подачи потока газа через каталитический слой находится в интервале от примерно 50 до примерно 50000 ч-1. В предпочтительном варианте среднечасовая скорость подачи потока газа через каталитический слой находится в интервале от примерно 250 до примерно 25000 ч-1, более предпочтительно от примерно 500 до примерно 10000 ч-1.
В процессе синтеза метанола в качестве побочных продуктов получают множество углеводородов. В соответствии с метанольной композицией по настоящему изобретению необходимо проводить процесс таким образом, чтобы максимизировать не только количество образующегося метанола, но также альдегидов и других спиртов, которые особенно необходимы при превращении кислородсодержащих веществ в олефины. В особенно подходящем варианте максимизируют количество метанола, образующегося в синтезе метанола, и из потока сырого метанольного продукта, образующегося в реакторе синтеза метанола, удаляют углеводороды, которые менее необходимы при превращении кислородсодержащих веществ в олефины.
6. Очистка сырого метанола для получения метанольного продукта
В обычных системах синтеза метанола сырой смешанный метанольный продукт, образующийся в установке для синтеза метанола, в дальнейшем, после реакции с получением целевой метанолсодержащей композиции, подвергают обработке. Обработку осуществляют с помощью любого обычного средства. Примеры такого средства включают дистилляцию, селективную конденсацию и селективную адсорбцию. Технологические условия, например температур и давлений, можно варьировать в соответствии с конкретной целевой метанольной композицией. Особенно необходимо свести к минимуму в метанолсодержащей композиции количество воды и компонентов с низкими точками кипения, но без существенного уменьшения количества метанола и также содержащихся необходимых альдегидов и/или других необходимых спиртов.
В одной системе обработки сырой метанольный продукт из реактора синтеза метанола направляют в вакуумный сосуд таким образом, чтобы уменьшить давление до примерно атмосферного или несколько более высокого. Такое понижение давления позволяет удалить из метанольной композиции нежелательные компоненты с низкими точками кипения в виде пара. Этот пар в целесообразном варианте обладает достаточным качеством для применения в качестве топлива.
В другой системе обработки сырой метанол направляют из установки синтеза метанола в дистилляционную систему. Дистилляционная система включает одну или несколько дистилляционных колонн, которые используют для отделения целевой метанольной композиции от воды и углеводородных побочных продуктов. В целесообразном варианте метанольная композиция, которую отделяют от сырого метанола, включает основную часть метанола и основную часть альдегидных и/или спиртовых дополнительных компонентов, содержащихся в сыром спирте перед разделением. В предпочтительном варианте метанольная композиция, которую выделяют из сырого метанола, включает основную часть ацетальдегида и/или этанола, если он имеется, содержащихся в сыром метаноле перед разделением.
Дистилляционная система необязательно включает стадию обработки паров подвергаемого дистилляции метанола таким образом, чтобы удалить или нейтрализовать кислоты в потоке. В предпочтительном варианте в систему добавляют основание, эффективное для нейтрализации органических кислот, которые находятся в потоке метанола. Можно использовать обычные основные соединения. Примеры основных соединений включают гидроксид щелочного металла, карбонатные соединения, а также амин и гидроксид аммония. В одном особом варианте добавляют от примерно 20 до примерно 120 мас.част./млн основной композиции в пересчете на стехиометрический эквивалент ΝαΟΗ, предпочтительно добавляют от примерно 25 до примерно 100 мас.част./млн основной композиции в пересчете на стехиометрический эквивалент ΝαΟΗ.
Изобретение может включать любую дистилляционную систему, в которой получают поток сивушного масла, который включает спирты С1-С4, альдегиды, кетоны, сложные эфиры и воду. Поток сивушного масла обладает более высокой точкой кипения, чем у метанола. Это особенно выгодно, когда поток сивушного масла представляет собой жидкость, отбираемую из колонны, в которую подают сырой метанол из вакуумного сосуда, или жидкую нижнюю фракцию из колонны, в которую подают такой сы
- 17 010719 рой метанол, причем точка отбора находится на уровне ниже уровня подачи. По другому варианту или дополнительно поток сивушного масла отбирают с уровня, который выше уровня подачи в такую колонну. Поскольку наличие некоторых высших спиртов в метанольной композиции по настоящему изобретению выгодно, проводить процесс в дистилляционной системе необходимо таким образом, чтобы спирты С2-С4 выделять совместно с метанолом, а не в потоке сивушного масла.
Примеры дистилляционных систем включают одно- и двухколонные дистилляционные системы. В предпочтительном варианте одноколонные работают с удалением летучих веществ в верхней фракции, метанольного продукта с отбором на высоком уровне, сивушного масла в виде пара с отбором выше подачи и/или в виде жидкости с отбором ниже подачи и воды в виде потока нижней фракции.
В одном варианте двухколонной системы первая колонна представляет собой колонну отгонки легких фракций, из которой летучие вещества или легкие фракции отбирают в верхней части, а жидкий метанол - в виде нижней фракции. Неограничивающий перечень возможных легких фракций включает водород, моноксид углерода и метан. Вторая представляет собой очистную колонну, из которой метанольный продукт отбирают в виде потока верхней фракции или на высоком уровне, а воду удаляют в виде потока нижней фракции. В этом варианте очистная колонна включает по меньшей мере один отвод для сивушного масла в виде пара на уровне выше подачи и/или в виде жидкости на уровне ниже подачи.
В другом варианте двухколонной системы первая колонна представляет собой водноэкстракционную колонну, в которую водный исходный материал вводят на уровне, который выше уровня подачи сырого метанола. Необходимо подавать достаточно воды для получения жидкой нижней фракции, содержащей больше 40 мас.% воды, предпочтительно от 40 до 60 мас.% воды, а более предпочтительно от 80 до 95 мас.% воды. Эта колонна необязательно включает один или несколько боковых отводов для прямого отбора сивушного масла.
Тем не менее в еще одном варианте дистилляционная система представляет собой систему, в которой водный, полусырой метанол отбирают в виде жидкости на уровне выше подачи в единственную или очистную колонну. Полусырой метанол направляют в очистную колонну, из которой метанольный продукт отбирают в виде верхней фракции или на высоком уровне. В предпочтительном варианте воду или водный метанол отбирают в виде потока нижней фракции.
По другому варианту нежелательные побочные продукты удаляют из потока сырого метанола, отводимого из реактора синтеза метанола, адсорбцией. В такой системе сивушное масло может быть выделено регенерированием адсорбента.
Пример системы синтеза метанола проиллюстрирован на фиг. 4 и в дальнейшем описан более подробно. Как показано на фиг. 4, поток 450 исходных материалов, который в предпочтительном варианте включает природный газ, направляют в десульфурационную установку 451. Перед поступлением в десульфурационную установку 451 поток 450 исходных материалов необязательно сжимают одним или несколькими компрессорами, не показанными, для содействия движению потока 450 исходных материалов и различных промежуточных потоков по системе синтеза метанола. В одном варианте природный газ из потока 450 исходных материалов входит в контакт с водой из водного потока 452 в десульфурационной установке 451 по противоточному принципу в условиях, эффективных для удаления из него серосодержащих компонентов, например Н2§ и/или меркаптанов. Таким образом десульфурационная установка 451 действует как абсорбционная установка. Дополнительно или по другому варианту десульфурационная установка 451 может выполнять функции адсорбционной установки. В этом варианте предпочтительная десульфурационная установка 451 включает одну или несколько колонн, которые заполняют частицами молекулярного сита, например частицами от 3- до 5-ангстремного молекулярного сита, поры которого приспособлены для селективного улавливания из потока 450 природного газа серосодержащих компонентов. Необязательная адсорбционная установка необязательно включает регенерационную систему, не показанную, для регенерирования частиц дезактивированного или частично дезактивированного молекулярного сита. Если десульфурационная установка 451 включает адсорбционную установку, поток 450 исходных материалов, перед тем как его направляют в десульфурационную установку 451, в предпочтительном варианте нагревают теплообменником, не показанным, до температуры в пределах от 700°Е (371 °С) до 800°Е (427°С). В десульфурационной установке 451 образуется десульфурированный поток 453 исходных материалов, который направляют в риформинг-установку 454. В предпочтительном варианте десульфурированный поток 453 исходных материалов включает меньше 5 мас.%, более предпочтительно меньше 1 мас.%, а наиболее предпочтительно меньше 0,01 мас.% серосодержащих соединений в пересчете на общую массу десульфурированного потока 453 исходных материалов.
В риформинг-установке 454 природный газ в десульфурированном потоке 453 исходных материалов превращается в синтез-газ в потоке 455 синтез-газа. Обычно получение синтез-газа включает реакцию горения природного газа, главным образом метана, и источника кислорода, например воздуха, с образованием водорода, моноксида углерода и/или диоксида углерода. Как показано, по линии 469 в риформинг-установку 454 вводят источник кислорода. Способы получения синтез-газа хорошо известны и включают обычный риформинг с водяным паром, риформинг с частичным окислением, каталитический риформинг с частичным окислением, автотермический риформинг и их сочетание. Таким образом, ри
- 18 010719 форминг-установка 454 может служить установкой риформинга с водяным паром, установкой частичного окисления, установкой каталитического частичного окисления, установкой автотермического риформинга и/или объединенной риформинг-установкой, например установкой, которая объединяет два или большее число таких способов риформинга. В одном предпочтительном варианте вода из водного потока 452 повышает содержание воды, а более предпочтительно насыщает поток 450 исходных материалов в процессе удаления серосодержащих компонентов. Дополнительно или по другому варианту десульфурированный поток 453 исходных материалов направляют в отдельную сатуризационную установку, не показанную, в которой вода входит в контакт с десульфурированным потоком 453 исходных материалов в условиях, эффективных для насыщения десульфурированного потока 453 исходных материалов или повышения в нем содержания воды. Так, например, сатуризационная установка может включать насадочную или тарельчатую колонну, в которой вода входит в контакт с десульфурированным потоком 453 исходных материалов по противоточному принципу в условиях, эффективных для насыщения или повышения содержания воды в десульфурированном потоке 453 исходных материалов. Насыщение потока 450 исходных материалов и/или десульфурированного потока 453 исходных материалов особенно благотворно, если в риформинг-установке 454 осуществляют способ реформинга с водяным паром, так как водосодержащий или насыщенный десульфурированный поток 453 исходных материалов может оказаться необходимым для того, чтобы протекал процесс риформинга с водяным паром с превращением десульфурированного потока 453 исходных материалов в синтез-газ в потоке 455 синтез-газа. Дополнительно или по другому варианту непосредственно в риформинг-установку 454 может быть инжектирована вода, в особенности если риформинг-установка 454 обеспечивает протекание процесса риформинга с водяным паром. Образующийся поток 455 синтез-газа направляют в зону 456 сжатия, в которой поток 455 синтез-газа сжимают на одной или нескольких ступенях с получением сжатого потока 457. В предпочтительном варианте зона 456 сжатия включает один или несколько турбокомпрессоров. Далее сжатый поток 457 направляют в установку 458 для синтеза метанола, в которой синтез-газ в сжатом потоке
457 входит в контакт с катализатором синтеза метанола в условиях, эффективных для превращения по меньшей мере части синтез-газа в сырой метанол в потоке 459 сырого метанола. Непрореагировавший синтез-газ из установки 458 для синтеза метанола необязательно возвращают в зону 456 сжатия, как показано, потоком 460 непрореагировавшего синтез-газа.
Сырой метанол в потоке 459 сырого метанола включает легкие фракции, метанол, воду и сивушное масло. В предпочтительном варианте перед введением в сепараторную зону 463 поток 459 сырого метанола обрабатывают каустической средой, не показанной, в установке промывки каустической содой, не показанной, в условиях, эффективных для повышения рН потока 459 сырого метанола. В результате поток 459 сырого метанола также необязательно включает растворенные соли каустической соды. Как показано, поток 459 сырого метанола направляют в сепараторную зону 463, которая приспособлена для выделения одного или нескольких из этих компонентов и выделения потока относительно чистого метанола. Сепараторная зона 463 включает установку 462 выделения легких фракций, такую как колонна отгонки легких фракций, и очистную колонну 465. Поток 459 сырого метанола вначале направляют в установку 462 выделения легких фракций, в которой условия эффективны для разделения потока 459 сырого метанола на поток 461 легких фракций и поток 464 сырого метанола в качестве нижней фракции, который содержит метанол, воду, сивушное масло и необязательно растворенные соли каустической соды. Установка 462 выделения легких фракций как правило включает от примерно 50 до примерно 80 тарелок и обладает диаметром поперечного сечения от примерно 8 футов (2,4 м) до примерно 20 футов (6 м). По меньшей мере часть потока 461 легких фракций в предпочтительном варианте возвращают в установку
458 для синтеза метанола, как показано, для дальнейщего превращения в метанол, в то время как поток 464 сырого метанола в качестве нижней фракции для дополнительной обработки направляют в очистную колонну 465. В очистной колонне 465 поток 464 сырого метанола в качестве нижней фракции подвергают обработке в условиях, эффективных для разделения потока 464 сырого метанола в качестве нижней фракции на поток 466 очищенного метанола, поток 467 сивушного масла и водный поток 468. Основную часть солей каустической соды, если они имеются, из потока 464 сырого метанола в качестве нижней фракции растворяют в водном потоке 468. В предпочтительном варианте поток 466 очищенного метанола содержит по меньшей мере 95,0 мас.%, более предпочтительно по меньшей мере 99,0 мас.%, а наиболее предпочтительно по меньшей мере 99,5 мас.% метанола в пересчете на общую массу потока 466 очищенного метанола. В предпочтительном варианте поток 466 очищенного метанола содержит меньше 0,25 мас.%, более предпочтительно меньше 1 мас.%, а наиболее предпочтительно меньше 5 мас.% воды в пересчете на общую массу потока 466 очищенного метанола. Очистная колонна 465 как правило включает от примерно 80 до примерно 120 тарелок и обладает диаметром поперечного сечения от примерно 10 футов (3,0 м) до примерно 24 футов (7,2 м).
Д. Объединенные реакционные процессы
1. Дериватизированные в УРВ регенерационные среды
Объектом предпочтительного варианта выполнения настоящего изобретения является способ регенерирования катализатора. В этом способе кислородсодержащее вещество, такое как метанол, входит в контакт с каталитической композицией на основе молекулярного сита в реакторе в условиях, эффектив
- 19 010719 ных для превращения метанола в легкие олефины и образования, по меньшей мере, частично закоксованной каталитической композиции на основе молекулярного сита. По меньшей мере, частично закоксованную каталитическую композицию на основе молекулярного сита направляют из реактора в регенератор катализатора. В регенератор катализатора из установки разделения воздуха направляют кислородсодержащую регенерационную среду, которая включает один или несколько потоков, дериватизированных из УРВ. В регенераторе катализатора регенерационная среда входит в контакт с, по меньшей мере, частично закоксованной каталитической композицией на основе молекулярного сита в условиях, эффективных для, по меньшей мере, частичного регенерирования, по меньшей мере, частично закоксованной каталитической композиции на основе молекулярного сита и образования регенерированной каталитической композиции, которую направляют из регенератора катализатора в реактор.
С использованием богатой кислородом регенерационной среды может быть достигнута повышенная эффективность регенерирования. В результате размер регенератора катализатора, в который подают регенерационную среду с высоким содержанием кислорода и низким содержанием азота, может быть меньше, чем у обычных регенераторов катализаторов, в которых в качестве регенерационной среды используют воздух. Благодаря такому уменьшению размера регенератора катализатора могут быть достигнуты соответствующее уменьшение абразивного износа катализатора и потери уносимого катализатора. Кроме того, как указано выше, дериватизированные в УРВ потоки являются исключительно сухими, благодаря чему уменьшается гидротермическая дезактивация регенерированных каталитических композиций перед повторным введением в реактор с псевдоожиженным слоем.
Дополнительное преимущество использования одного или нескольких потоков, дериватизированных из УРВ, в качестве регенерационной среды заключается в том, что дериватизированные в УРВ потоки могут быть исключительно холодными, поскольку они дериватизированы из криогенной разделительной системы, как обсуждалось выше со ссылкой на фиг. 2. Введение холодной регенерационной среды в регенератор катализатора может содействовать поддержанию в регенераторе температуры в целевом интервале. В результате может быть эффективно уменьшена рабочая нагрузка на любые охладители катализатора, связанные с системой регенерирования катализатора. В одном варианте в точке непосредственно перед введением в регенератор катализатора регенерационной среды дериватизированная в УРВ регенерационная среда находится при температуре от примерно 40°Е (4°С) до примерно 400°Е (204°С), предпочтительно от примерно 60°Е (16°С) до примерно 300°Е (149°С), а наиболее предпочтительно от примерно 80°Е (27°С) до примерно 200°Е (93°С).
В этом варианте предпочтительная УРВ образует поток кислорода, поток азота и поток сжатого воздуха. Регенерационная среда включает кислород из потока кислорода и необязательно по меньшей мере часть азота из потока азота. Дополнительно или по другому варианту регенерационная среда включает по меньшей мере часть потока сжатого воздуха. Однако в идеальном варианте кислородсодержащий поток, используемый в качестве регенерационной среды, обладает высоким содержанием кислорода и низким содержанием азота, что позволяет повысить эффективность регенерирования и уменьшить регенераторы катализаторов. В зависимости от целевых условий регенерирования может возникнуть необходимость смешивать один или несколько из трех потоков из УРВ в разных количествах с целью получения регенерационной среды. В одном варианте кислородсодержащий поток обладает массовым отношением кислорода к азоту от примерно 0,05 до примерно 10, предпочтительно от примерно 0,1 до примерно 1,0, более предпочтительно от примерно 0,2 до примерно 0,5 (мас./мас.).
В предпочтительном варианте реактор включает реакционную зону и разделительную зону. В этом варианте превращение кислородсодержащего вещества в легкие олефины, а также закоксовывание каталитической композиции на основе молекулярного сита, предусмотренные в процессе превращения КвО, происходят, по существу, в реакционной зоне, хотя небольшое количество кислородсодержащих веществ может продолжать превращаться в легкие олефины в разделительной зоне. После этой стадии превращения по меньшей мере частично закоксованную каталитическую композицию на основе молекулярного сита и легкие олефины направляют в разделительную зону, в которой каталитическую композицию отделяют от легких олефинов, которые отводят из разделительной зоны в олефинсодержащем отходящем потоке. В предпочтительном варианте каталитическую композицию, содержащуюся в разделительной зоне, отводят назад в реакционную зону посредством одного или нескольких стояков, которые сообщаются с возможностью прохождения текучей среды с реакционной зоной и разделительной зоной.
На фиг. 3 проиллюстрирована реакционная система КвО в соответствии с одним вариантом выполнения настоящего изобретения. В этом варианте реакционная система КвО включает регенератор 338 катализатора, который принимает регенерационную среду, включающую поток кислорода, дериватизированный из УРВ 346. Как показано, кислородсодержащее вещество, такое как метанол, направляют по линиям 300 в реактор 302 КвО с псевдоожиженным слоем, в котором кислородсодержащее вещество превращают в легкие олефины и различные побочные продукты, которые получают из реактора 302 с псевдоожиженным слоем в олефинсодержащем потоке в линии 304. Олефинсодержащий поток в линии 304 необязательно включает метан, этилен, этан, пропилен, пропан, различные кислородсодержащие побочные продукты, олефины С4+, воду и углеводородные компоненты. Олефинсодержащий поток в
- 20 010719 линии 304 направляют в установку резкого охлаждения или колонну 306 резкого охлаждения, в которой охлаждают олефинсодержащий поток в линии 304, а воду и другие способные легко конденсироваться компоненты конденсируют.
Конденсированные компоненты, которые включают воду, отводят из колонны 306 резкого охлаждения по линии 308 для нижней фракции. Часть конденсированных компонентов возвращают в процесс по линии 310 назад в верхнюю часть колонны 306 резкого охлаждения. Компоненты в линии 310 в предпочтительном варианте охлаждают в охлаждающей установке, например в теплообменнике (не показанном), таким образом, чтобы получить охлаждающую среду для охлаждения компонентов в колонне 306 резкого охлаждения.
Посредством потока 312 верхней фракции из колонны 306 резкого охлаждения получают олефинсодержащий пар. Олефинсодержащий пар сжимают в одном или нескольких компрессорах 314 и полученный сжатый олефинсодержащий поток необязательно направляют по линии 316 в водопоглотительную установку 318. В предпочтительном варианте в качестве поглотителя воды используют метанол, который по линии 320 направляют в верхнюю часть водопоглотительной установки 318. Метанол и захватываемую воду, а также некоторые кислородсодержащие вещества выделяют в виде потока нижней фракции по линии 322. Легкие олефины выделяют по линии 324 верхней фракции. Легкие олефины необязательно направляют в дополнительный компрессор или компрессоры (не показаны), а затем вводят в разделительную систему 326, которая необязательно включает одну или несколько разделительных установок, таких как дистилляционные колонны, абсорбционные установки и/или адсорбционные установки.
Разделительная система 326 отделяет компоненты, содержащиеся в линии 324 верхней фракции. Таким образом, разделительная система 326 образует поток 327 легких фракций, необязательно включающий метан, водород и/или моноксид углерода; этиленсодержащий поток 328, включающий главным образом этилен; этансодержащий поток 329, включающий главным образом этан; пропиленсодержащий поток 330, включающий главным образом пропилен; пропансодержащий поток 331, включающий главным образом пропан; и один или несколько потоков побочных продуктов, обозначенных линией 332, включающих один или несколько кислородсодержащих побочных продуктов, представленных выше, тяжелые олефины, тяжелые парафины и/или абсорбционные среды, используемые в процессе разделения.
На фиг. 3 проиллюстрирована также система регенерации катализатора, которая сообщается с возможностью прохождения текучей среды с реактором 302 с псевдоожиженным слоем и установкой 346 разделения воздуха. Как показано, по меньшей мере часть каталитических композиций, находящихся в реакторе 302 с псевдоожиженным слоем, отводят и транспортируют, предпочтительно в псевдоожиженном состоянии, по патрубку 333 из реактора 302 с псевдоожиженным слоем в отделитель 334 катализатора. В отделителе 334 катализатора каталитические композиции входят в контакт с отделяющей средой, например с водяным паром и/или азотом, в условиях, эффективных для удаления из каталитических композиций на основе молекулярных сит внедренных углеводородов. Как показано, отделяющую среду вводят в отделитель 334 катализатора по линии 335, и из отделителя 334 катализатора выпускают полученный выделенный поток 336. Весь или часть выделенного потока 336 необязательно направляют назад в реактор 302 с псевдоожиженным слоем.
Во время контактирования кислородсодержащего исходного материала с каталитической композицией на основе молекулярного сита в реакторе 302 с псевдоожиженным слоем каталитическая композиция на основе молекулярного сита может стать, по меньшей мере, частично дезактивированной. Другими словами, каталитическая композиция на основе молекулярного сита становится, по меньшей мере, частично закоксованной. С целью повторно активировать каталитическую композицию на основе молекулярного сита в предпочтительном варианте эту каталитическую композицию направляют в регенератор 338 катализатора. Как показано, выделенную каталитическую композицию по патрубку 337 транспортируют, предпочтительно в псевдоожиженном состоянии, из отделителя 334 катализатора в регенератор 338 катализатора. В предпочтительном варианте выделенную каталитическую композицию транспортируют в псевдоожиженном состоянии по патрубку 337.
В этом варианте выполнения настоящего изобретения регенератор 338 катализатора также сообщается с возможностью прохождения текучей среды с УРВ 346. Как показано, УРВ 346 принимает поток 345 воздуха. В УРВ 346 поток 345 воздуха обрабатывают, как обсуждалось выше со ссылкой на фиг. 2, с получением, например, потока 347 кислорода, потока 348 азота и одного или нескольких потоков 349 сжатого воздуха. В предпочтительном варианте выполнения настоящего изобретения по меньшей мере часть потока 347 кислорода направляют в регенератор 338 катализатора с тем, чтобы он служил в качестве регенерационной среды, как показано линией 339. Дополнительно или по другому варианту по меньшей мере часть потока 349 сжатого воздуха и/или по меньшей мере часть потока 348 азота направляют в регенератор 338 катализатора в регенерационной среде.
В регенераторе 338 катализатора выделенная каталитическая композиция входит в контакт с регенерационной средой в условиях, эффективных (предпочтительно включающих нагревание закоксованного катализатора) для, по меньшей мере, частичного регенерирования содержащейся в нем каталитической композиции. Как показано, полученные регенерированные каталитические композиции в конечном
- 21 010719 счете по патрубку 341 транспортируют, предпочтительно в псевдоожиженном состоянии, из регенератора 338 катализатора назад в реактор 302 с псевдоожиженным слоем. Газообразные продукты сгорания выпускают из регенератора 338 катализатора посредством отходящего газового потока 340. В другом варианте, не показанном, регенерированную каталитическую композицию дополнительно или по другому варианту направляют, необязательно в псевдоожиженном состоянии, из регенератора 338 катализатора в один или несколько из реакторов 302 с псевдоожиженным слоем и/или отделителей 334 катализатора. В одном варианте, не показанном, часть каталитической композиции, находящейся в реакционной системе, транспортируют непосредственно, например без прохождения вначале через отделитель 334 катализатора, необязательно в псевдоожиженном состоянии, из реактора 302 с псевдоожиженным слоем в регенератор 338 катализатора.
Когда каталитические композиции входят в контакт с регенерационной средой в регенераторе 338 катализатора, вследствие экзотермической природы процесса регенерирования температура каталитической композиции может повышаться. В результате может возникнуть необходимость регулирования температуры каталитической композиции направлением по меньшей мере части каталитической композиции из регенератора 338 катализатора в охладитель 343 катализатора. Как показано, каталитическую композицию по патрубку 342 транспортируют в псевдоожиженном состоянии из регенератора 338 катализатора в охладитель 343 катализатора. Полученную охлажденную каталитическую композицию по патрубку 344 транспортируют, предпочтительно в псевдоожиженном состоянии, из охладителя 343 катализатора назад в регенератор 338 катализатора. В другом варианте, не показанном, охлажденную каталитическую композицию дополнительно или по другому варианту направляют, необязательно в псевдоожиженном состоянии, из охладителя 343 катализатора в один или несколько из реакторов 302 с псевдоожиженным слоем и/или отделителей 334 катализатора.
В другом варианте кислородсодержащее вещество в процессе превращения КвО включает метанол, а объединенная реакционная система КвО включает систему синтеза метанола. В одной реакции синтеза метанола в риформинг-установке природный газ входит в контакт с кислородом в условиях, эффективных для превращения природного газа в синтез-газ. В установке для синтеза метанола синтез-газ входит в контакт с катализатором синтеза метанола в условиях, эффективных для превращения природного газа в метанол. Природный газ необязательно включает воду, которая перед введением в генератор синтезгаза из природного газа должна быть удалена. В предпочтительном варианте воду удаляют адсорбционно с частицей молекулярного сита, которая после удаления воды с одним или несколькими потоками из УРВ, предпочтительно с потоком азота, может быть регенерирована. Таким образом, в этом варианте способ включает стадию контактирования по меньшей мере части природного газа с частицей молекулярного сита в условиях, эффективных для адсорбционного удаления из него воды и получения водосодержащей частицы молекулярного сита. Водосодержащая частица молекулярного сита входит в контакт с по меньшей мере частью потока азота из УРВ в условиях, эффективных для регенерирования водосодержащей частицы молекулярного сита. В качестве регенерационной среды особенно хорошо подходит для применения поток азота из УРВ, поскольку он практически сухой. В предпочтительном варианте условия регенерирования молекулярного сита включают температуру регенерирования от примерно 600°Е (316°С) до примерно 900°Е (482°С) и манометрическое давление от примерно 10 фунтов/кв.дюйм (69 кПа) до примерно 100 фунтов/кв.дюйм (690 кПа).
В одном варианте отходящий поток, образовавшийся в процессе превращения КвО, включает легкие олефины и в общем нежелательные ненасыщенные соединения, такие как, хотя ими их список не ограничен, одно или несколько соединений из ацетилена, пропадиена, метилацетилена и/или бутадиена. Таким образом, отходящий поток может включать ненасыщенное соединение, выбранное из группы, включающей ацетилен, метилацетилен и бутадиен. Вследствие их тенденции к полимеризации ненасыщенные соединения из отходящего потока в предпочтительном варианте селективно удаляют. В одном предпочтительном варианте выполнения настоящего изобретения ненасыщенное соединение входит в контакт с активированным металлом катализатором и гидрогенизационной средой в условиях, эффективных для гидрогенизации ненасыщенного соединения и образования, по меньшей мере, частично закоксованного активированного металлом катализатора. Активированный металлом катализатор необязательно включает кремнеземный носитель с отложенным на поверхности слоем серебра и палладия. В предпочтительном варианте гидрогенизационный источник дериватизируют из водородной установки или из водорода как побочного продукта из химической установки или нефтеперегонной установки. По меньшей мере, частично закоксованный активированный металлом катализатор входит в контакт со второй регенерационной средой в условиях, эффективных для превращения, по меньшей мере, частично закоксованного активированного металлом катализатора в регенерированный активированный металлом катализатор. В предпочтительном варианте вторая регенерационная среда включает один или несколько потоков из УРВ. В предпочтительном варианте вторая регенерационная среда включает по меньшей мере часть потока кислорода или по меньшей мере часть потока сжатого воздуха из УРВ.
В одном варианте отходящий поток, образовавшийся в процессе превращения КвО, включает легкие олефины и нежелательные яды катализаторов полимеризации, такие как, хотя ими их список не ограничен, один или несколько из алкинов, алкенов и кислородсодержащих углеводородов. Таким обра
- 22 010719 зом, отходящий поток может включать яд катализатора полимеризации, выбранный из группы, включающей алкины, алкены и кислородсодержащие углеводороды. В предпочтительном варианте перед полимеризацией легких олефинов яды катализаторов полимеризации из отходящего потока селективно удаляют. В одном предпочтительном варианте выполнения настоящего изобретения по меньшей мере часть отходящего потока входит в контакт с частицей молекулярного сита в условиях, эффективных для адсорбционного удаления из нее яда катализатора полимеризации и получения содержащей яд частицы молекулярного сита. Содержащая яд частица молекулярного сита входит в контакт с по меньшей мере частью потока азота из УРВ в условиях, эффективных для регенерирования содержащей яд частицы молекулярного сита.
2. Дериватизированные в УРВ псевдоожижающие потоки
В другом варианте выполнения настоящего изобретения один или несколько из потоков, дериватизированных в УРВ, например поток кислорода, поток азота и/или поток сжатого воздуха, используют в качестве псевдоожижающего потока в реакционной системе КвО. Псевдоожижающий поток представляет собой поток, включающий один или несколько газообразных компонентов, и этот поток способен обусловить нахождение множества частиц в псевдоожиженном состоянии. Псевдоожижение катализатора в реакционных системах КвО тщательно описано в совместно рассматриваемой заявке И8 серийный № 10/729568, поданной 5 декабря 2003 г.
Если вновь обратиться к фиг. 3, то по меньшей мере часть потока азота и/или по меньшей мере часть необязательного потока аргона направляют из УРВ в один или несколько патрубков в реакционной системе КвО для того, чтобы в этом одном или нескольких патрубках выполнять функции псевдоожижающего потока. Так, например, часть потока 348 азота или потока аргона, не показанных, можно направлять в один или несколько потоков 333, 337, 342, 344 и/или 341 для псевдоожижения содержащегося в них катализатора. Часть потока 349 сжатого воздуха и/или часть потока 347 кислорода из УРВ может служить в качестве псевдоожижающей среды в одном или нескольких потоках 333, 337, 342 и 344, поскольку кислород, содержащийся в потоке 347 кислорода и/или потоке 349 сжатого воздуха, обычно скорее по существу выгорает в регенераторе 338 катализатора, а не используется для нецелесообразного введения в реактор 302 с псевдоожиженным слоем. Регенерированный катализатор в потоке 341 в предпочтительном варианте не псевдоожижают потоком 347 кислорода или потоком 349 сжатого воздуха, поскольку вводить кислород в реактор 302 с псевдоожиженным слоем нежелательно.
В одном варианте, например, транспортировку каталитической композиции из разделительной зоны в реакционную зону реактора КвО посредством одного или нескольких стояков упрощают введением каталитической композиции в контакт с псевдоожижающим потоком в стояке в условиях, эффективных для транспортировки каталитической композиции из разделительной зоны (или из стояка) в реакционную зону в псевдоожиженном состоянии. В этом варианте псевдоожижающая среда в идеальном случае включает один или несколько из по меньшей мере части потока кислорода, по меньшей мере части потока азота и/или по меньшей мере части потока сжатого воздуха из УРВ. Благодаря проблемам безопасности и дезактивации катализатора псевдоожижающий поток в предпочтительном варианте обладает низким содержанием кислорода и высоким содержанием азота. В идеальном случае псевдоожижающий поток в этом варианте обладает массовым отношением кислорода к азоту от примерно 0,05 до примерно 10, предпочтительно от примерно 0,1 до примерно 1,0, более предпочтительно от примерно 0,2 до примерно 0,5 (мас./мас.).
Аналогичным образом транспортировку, по меньшей мере, частично закоксованной каталитической композиции на основе молекулярного сита из реактора (например, из реакционной зоны и/или из разделительной зоны) в регенератор катализатора необязательно упрощают введением, по меньшей мере, частично закоксованной каталитической композиции на основе молекулярного сита в контакт с псевдоожижающим потоком в условиях, эффективных для транспортировки, по меньшей мере, частично закоксованной каталитической композиции на основе молекулярного сита в псевдоожиженном состоянии между этими установками. В этом случае псевдоожижающий поток в предпочтительном варианте включает по меньшей мере часть потока кислорода, по меньшей мере часть потока азота или по меньшей мере часть потока сжатого воздуха из УРВ. Скорость псевдоожижающего потока обычно варьируют широко в зависимости от диаметра патрубка и целевых характеристик псевдоожижающего потока. Необходимо отметить, что, по меньшей мере, частично закоксованная каталитическая композиция на основе молекулярного сита может быть транспортирована из реактора в регенератор катализатора посредством ряда патрубков и/или промежуточных установок, например через отделитель катализатора и/или охладитель катализатора. В таких случаях, по меньшей мере, частично закоксованную каталитическую композицию на основе молекулярного сита в предпочтительном варианте транспортируют в псевдоожиженном состоянии по одному, больше чем одному или всем патрубкам, которые сообщаются с возможностью прохождения текучей среды и находятся между реактором и регенератором катализатора. В идеальном варианте псевдоожижающий поток в этом случае обладает массовым отношением кислорода к азоту от примерно 0,05 до примерно 10, предпочтительно от примерно 0,1 до примерно 1,0, более предпочтительно от примерно 0,2 до примерно 0,5 (мас./мас.).
Дополнительно или по другому варианту регенерированная каталитическая композиция на основе
- 23 010719 молекулярного сита необязательно входит в контакт с псевдоожижающим потоком в условиях, эффективных для транспортировки регенерированной каталитической композиции на основе молекулярного сита в псевдоожиженном состоянии из регенератора катализатора назад в реактор, необязательно посредством ряда патрубков и/или промежуточных установок. В этом случае псевдоожижающий поток в предпочтительном варианте включает по меньшей мере часть потока кислорода, по меньшей мере часть потока азота или по меньшей мере часть потока сжатого воздуха из УРВ. В этом случае псевдоожижающий поток в предпочтительном варианте обладает низким содержанием кислорода и высоким содержанием азота с учетом соображений безопасности в отличие от случая применения псевдоожижающего потока с высоким содержанием кислорода в реакторе КвО. Более того псевдоожижающий поток с высоким содержанием кислорода может значительно дезактивировать каталитическую композицию на основе молекулярного сита. В идеальном случае псевдоожижающий поток обладает массовым отношением кислорода к азоту от примерно 0,05 до примерно 10, предпочтительно от примерно 0,1 до примерно 1,0, более предпочтительно от примерно 0,2 до примерно 0,5 (мас./мас.).
В другом варианте по меньшей мере часть каталитической композиции на основе молекулярного сита транспортируют в псевдоожиженном состоянии из реакционной системы в установку для хранения катализатора, например при подготовке реакционной системы к остановке. Каталитическая композиция может быть транспортирована в установку для хранения катализатора из любой части реакционной системы, такой как, хотя ими их список не ограничен, реактор (необязательно включающий реакционную зону и разделительную зону), регенератор катализатора, отделитель катализатора, охладитель катализатора и/или любой из патрубков, по которому каталитическую композицию транспортируют между этими установками. В этом варианте по меньшей мере часть каталитической композиции на основе молекулярного сита, которая должна быть направлена на хранение, входит в контакт с псевдоожижающим потоком в условиях, эффективных для транспортировки катализатора в установку для хранения катализатора в псевдоожиженном состоянии. Псевдоожижающий поток необязательно включает один или несколько потоков из по меньшей мере части потока кислорода, по меньшей мере части потока азота или по меньшей мере части потока сжатого воздуха из УРВ.
После введения каталитической композиции в установку для хранения катализатора над этой каталитической композицией создают, что необязательно, защитную атмосферу с помощью создающей защитную атмосферу среды, включающую один или несколько потоков, дериватизированных из УРВ. Так, например, создающая защитную атмосферу среда необязательно включает один или несколько из по меньшей мере части потока кислорода, по меньшей мере части потока азота или по меньшей мере части потока сжатого воздуха из УРВ. Таким образом, создающую защитную атмосферу среду необязательно выбирают из группы, включающей по меньшей мере часть потока азота, по меньшей мере часть потока кислорода, по меньшей мере часть потока сжатого воздуха и их сочетания. Защитная атмосфера над каталитической композицией в установке для хранения катализатора с помощью одного или нескольких потоков, дериватизированных из УРВ, необходима, поскольку каждый из этих потоков является исключительно сухим, подвергнутым обработке в УРВ для удаления из него большинства, если не всей, воды, как обсуждалось выше. Сухие создающие защитную атмосферу среды предпочтительны, поскольку было установлено, что каталитические композиции на основе молекулярных сит, используемые в процессах превращения КвО, гидротермически нестабильны, и в присутствии воды могут быть дезактивированы. В предпочтительном варианте создающая защитную атмосферу среда характеризуется точкой росы ниже примерно -40°Е (-40°С), более предпочтительно ниже примерно 60°Е (-51 °С), а наиболее предпочтительно ниже примерно -90°Е (-68°С).
3. Дериватизированная в УРВ отделяющая среда
В другом варианте выполнения настоящего изобретения реакционная система КвО включает отделяющую установку, которая принимает отделяющую среду, включающую один или несколько из потоков, дериватизированных из УРВ, например поток кислорода, поток азота, необязательный поток аргона и/или поток сжатого воздуха. В этом случае отделяющая среда в предпочтительном варианте включает по меньшей мере часть потока азота или по меньшей мере часть потока аргона из УРВ. Как сказано выше, потоки, дериватизированные из УРВ, являются по существу сухими и исключительно востребованными отделяющими средами благодаря гидротермической нестабильности типичных катализаторов, используемых в процессах превращения КвО.
Скорость потока отделяющей среды, подаваемой в отделяющую установку, можно варьировать широко в зависимости от размера реакционной установки КвО. В идеальном случае отделяющая среда обладает массовым отношением кислорода к азоту от примерно 0,05 до примерно 10, предпочтительно от примерно 0,1 до примерно 1,0, более предпочтительно от примерно 0,2 до примерно 0,5 (мас./мас.).
Таким образом, если вновь обратиться к фиг. 3, то по меньшей мере часть потока 348 азота или по меньшей мере часть потока аргона, не показанных, в этом варианте направляют из УРВ 346 по линии 335 в отделяющую установку 334.
4. Дериватизированное в УРВ пневматическое средство
В другом варианте выполнения настоящего изобретения один или несколько из потоков, деривати
- 24 010719 зированных из УРВ, в реакционной системе КвО служит в качестве пневматического средства и/или рабочего воздуха. Конкретно в этом варианте по меньшей мере часть дериватизированного в УРВ потока расширяет или сжимает диафрагму, связанную с приводом клапана с целью вызвать срабатывание привода клапана на открытие или закрытие клапана. В этом варианте дериватизированный в УРВ поток включает один или несколько из по меньшей мере части потока кислорода, по меньшей мере части потока азота и/или по меньшей мере части потока сжатого воздуха. В предпочтительном варианте дериватизированный в УРВ поток включает по меньшей мере часть потока сжатого воздуха.
Давление потока сжатого воздуха можно варьировать широко в зависимости от размера и типа привода клапана, который должен быть приведен в действие потоком сжатого воздуха. В одном варианте абсолютное давление потока сжатого воздуха находится в интервале от примерно 20 фунтов/кв.дюйм (138 кПа) до примерно 300 фунтов/кв.дюйм (2069 кПа), предпочтительно от примерно 40 фунтов/кв.дюйм (276 кПа) до примерно 200 фунтов/кв.дюйм (1379 кПа), а наиболее предпочтительно от примерно 50 фунтов/кв.дюйм до примерно 150 фунтов/кв.дюйм. Таким образом, в предпочтительном варианте поток сжатого воздуха отводят из главного воздушного компрессора УРВ, хотя полагают, что поток сжатого воздуха можно было бы отводить из вспомогательного воздушного компрессора УРВ.
Клапан, который должен быть приведен в действие приводом клапана, может регулировать множество разных технологических потоков в объединенной реакционной системе КвО, которая может включать систему синтеза метанола и/или полимеризационную установку, влияя тем самым на температуру, скорость потока, давление или любую другую характеристику, легко регулируемую благодаря применению клапана. Используемое в настоящем описании понятие технологический поток обозначает любой поток в реакционной системе, такой как, например, поток исходного материала, отходящий из реакции поток, поток регенерационной среды, поток псевдоожижающего средства, поток отделяющей среды, всасываемый и/или подаваемый поток для газовых компрессоров или поток теплоносителя (например, для нагревания ребойлерного потока или охлаждения в конденсаторах и охладителях). Технологический поток может быть жидким потоком, газообразным потоком или потоком, включающим как жидкие, так и газообразные компоненты. Технологический газовый поток представляет собой любой поток в реакционной системе, который включает газообразные компоненты.
В одном варианте, например, клапан регулирует температуру технологического потока модулированием скорости потока теплоносителя. В другом варианте работа клапана позволяет регулировать температуру кислородсодержащего вещества перед вхождением кислородсодержащего вещества в контакт с каталитической композицией на основе молекулярного сита в реакторе в условиях, эффективных для превращения этого кислородсодержащего вещества в легкие олефины. В другом варианте работа клапана позволяет регулировать давление технологического газового потока. В еще одном варианте клапан регулирует скорость одного или нескольких технологических потоков. В одном варианте один или несколько технологических потоков включают теплоноситель, который нагревает ребойлерный поток. Дополнительно или по другому варианту один или несколько технологических потоков включают теплоноситель, который охлаждает конденсаторный поток.
5. Дериватизированная в УРВ Противообледенительная среда
В другом варианте выполнения настоящего изобретения один или несколько из потоков, дериватизированных из УРВ, служат в качестве противообледенительной среды в реакционной системе КвО. Принимая во внимание цели описания данной заявки на патент и прилагаемой формулы изобретения, понятие противообледенение и его варианты означают процесс удаления аккумулированной воды и/или диоксида углерода из оборудования, которое работает в криогенных условиях, нагреванием и выпариванием, возгонкой или раствором.
Реакционная система КвО может включать один или несколько турбодетандеров. Используемое в настоящем описании понятие турбодетандер служит для обозначения устройства, которое превращает энергию давления потока сжатого газа или жидкости в механическую энергию, когда газ или пар расширяется посредством турбины. Когда газ или пар расширяется посредством турбины, турбодетандер может стать очень холодным, вследствие чего требуется очистка для сохранения эффективности работы турбодетандера. Таким образом, в одном варианте объем настоящего изобретения охватывает стадию обработки турбодетандера в реакционной системе добавлением в турбодетандер части потока азота.
Более того реакционная система КвО может включать одну или несколько холодных секций, которые могут потребовать очистки. Понятие холодная секция, используемое в настоящем описании, обозначает изолированную структуру, которая изолирует один или несколько теплообменников типа пластин с ребрами. Такие теплообменники принимают множество технологических потоков разных температур, которые выходят из холодной секции при по существу одинаковой температуре. Так, например, если возвратиться к фиг. 2, то в предпочтительном варианте теплообменник 217, разделительная установка 218 высокого давления и разделительная установка 219 низкого давления работают в криогенных условиях и могут содержаться в одной холодной секции. В одном варианте выполнения настоящего изобретения его объем включает стадию обработки холодной секции в реакционной системе добавлением в эту холодную секцию части потока азота.
- 25 010719
6. Применения УРВ, связанные с синтезом метанола
Как указано выше, в одном варианте кислородсодержащее вещество в процессе превращения КвО включает метанол, а объединенная реакционная система КвО включает систему синтеза метанола. В одной реакции синтеза метанола природный газ входит в контакт с кислородом в риформинг-установке в условиях, эффективных для превращения природного газа в синтез-газ. В установке для синтеза метанола синтез-газ входит в контакт с катализатором синтеза метанола в условиях, эффективных для превращения природного газа в метанол. В этом варианте в системе синтеза метанола можно использовать один или несколько потоков, дериватизированных из УРВ. Так, например, в одном предпочтительном варианте выполнения настоящего изобретения по меньшей мере часть потока кислорода из УРВ направляют в генератор синтез-газа для использования в качестве источника кислорода на стадии генерирования синтез-газа. Этот вариант обсуждается ниже со ссылкой на фиг. 5.
Как показано, в этом варианте реакционная система КвО включает систему синтеза метанола, которая принимает один или несколько потоков из УРВ 546. Более того реакционная система КвО включает регенератор 538 катализатора, который принимает регенерационную среду, включающую поток кислорода, дериватизированный из УРВ 346. Как показано, кислородсодержащее вещество, такое как метанол, направляют по линиям 500 в реактор 502 КвО с псевдоожиженным слоем, в котором кислородсодержащее вещество превращают в легкие олефины и различные побочные продукты, которые получают из реактора 502 с псевдоожиженным слоем в олефинсодержащем потоке в линии 504. Олефинсодержащий поток в линии 504 необязательно включает метан, этилен, этан, пропилен, пропан, различные кислородсодержащие побочные продукты, олефины С4+, воду и углеводородные компоненты. Олефинсодержащий поток в линии 504 направляют в установку резкого охлаждения или колонну 506 резкого охлаждения, в которой олефинсодержащий поток в линии 504 охлаждают, а воду и другие способные легко конденсироваться компоненты конденсируют.
Конденсированные компоненты, которые включают воду, отводят из колонны 506 резкого охлаждения по линии 508 для нижней фракции. Часть конденсированных компонентов возвращают в процесс по линии 510 назад в верхнюю часть колонны 506 резкого охлаждения. Компоненты в линии 510 в предпочтительном варианте охлаждают в охлаждающей установке, например в теплообменнике (не показанном), таким образом, чтобы получить охлаждающую среду для охлаждения компонентов в колонне 506 резкого охлаждения.
Посредством потока 512 верхней фракции из колонны 506 резкого охлаждения получают олефинсодержащий пар. Олефинсодержащий пар сжимают в одном или нескольких компрессорах 514 и полученный сжатый олефинсодержащий поток необязательно направляют по линии 516 в водопоглотительную установку 518. В предпочтительном варианте в качестве поглотителя воды используют метанол, который по линии 520 направляют в верхнюю часть водопоглотительной установки 518. Метанол и захватываемую воду, а также некоторые кислородсодержащие вещества выделяют в виде потока нижней фракции по линии 522. Легкие олефины выделяют по линии 524 верхней фракции. Эти легкие олефины необязательно направляют в дополнительный компрессор или компрессоры (не показанные), а затем вводят в разделительную систему 526, которая необязательно включает одну или несколько разделительных установок, таких как дистилляционные колонны, абсорбционные установки и/или адсорбционные установки.
Разделительная система 526 отделяет компоненты, содержащиеся в линии 524 верхней фракции. Таким образом, разделительная система 526 образует поток 527 легких фракций, необязательно включающий метан, водород и/или моноксид углерода; этиленсодержащий поток 528, включающий главным образом этилен; этансодержащий поток 529, включающий главным образом этан; пропиленсодержащий поток 530, включающий главным образом пропилен; пропансодержащий поток 531, включающий главным образом пропан; и один или несколько потоков побочных продуктов, обозначенных линией 532, включающих один или несколько кислородсодержащих побочных продуктов, представленных выше, тяжелые олефины, тяжелые парафины и/или абсорбционные среды, используемые в процессе разделения.
На фиг. 5 проиллюстрирована также система регенерации катализатора, которая сообщается с возможностью прохождения текучей среды с реактором 502 с псевдоожиженным слоем и УРВ 546. Как показано, по меньшей мере часть каталитических композиций, находящихся в реакторе 502 с псевдоожиженным слоем, отводят и транспортируют, предпочтительно в псевдоожиженном состоянии, по патрубку 533 из реактора 502 с псевдоожиженным слоем в отделитель 534 катализатора. В отделителе 534 катализатора каталитические композиции входят в контакт с отделяющей средой, например с водяным паром и/или азотом, в условиях, эффективных для удаления из каталитических композиций на основе молекулярных сит внедренных углеводородов. Как показано, отделяющую среду вводят в отделитель 534 катализатора по линии 535, и из отделителя 534 катализатора выпускают полученный выделенный поток 536. Весь или часть выделенного потока 536 необязательно направляют назад в реактор 502 с псевдоожиженным слоем.
Во время контактирования кислородсодержащего исходного материала с каталитической композицией на основе молекулярного сита в реакторе 502 с псевдоожиженным слоем каталитическая компози
- 26 010719 ция на основе молекулярного сита может стать, по меньшей мере, частично дезактивированной. Другими словами, каталитическая композиция на основе молекулярного сита становится, по меньшей мере, частично закоксованной. С целью повторно активировать каталитическую композицию на основе молекулярного сита в предпочтительном варианте эту каталитическую композицию направляют в регенератор 538 катализатора. Как показано, выделенную каталитическую композицию по патрубку 537 транспортируют, предпочтительно в псевдоожиженном состоянии, из отделителя 534 катализатора в регенератор 538 катализатора. В предпочтительном варианте выделенную каталитическую композицию транспортируют в псевдоожиженном состоянии по патрубку 537.
В этом варианте выполнения настоящего изобретения регенератор 538 катализатора также сообщается с возможностью прохождения текучей среды с УРВ 546. Как показано, УРВ 546 принимает поток 545 воздуха. В УРВ 546 поток 545 воздуха обрабатывается, как обсуждалось выше со ссылкой на фиг. 2, например с получением потока 547 кислорода, потока 548 азота и одного или нескольких потоков 549 сжатого воздуха. В предпочтительном варианте выполнения настоящего изобретения по меньшей мере часть потока 547 кислорода направляют в регенератор 538 катализатора для использования в качестве регенерационной среды, как показано линией 539. Дополнительно или по другому варианту по меньшей мере часть потока 549 сжатого воздуха и/или по меньшей мере часть потока 548 азота в регенерационной среде направляют в регенератор 538 катализатора.
В регенераторе 538 катализатора выделенная каталитическая композиция входит в контакт с регенерационной средой в условиях, эффективных (предпочтительно включающих нагревание закоксованного катализатора) для, по меньшей мере, частичного регенерирования содержащейся в нем каталитической композиции. Как показано, полученные регенерированные каталитические композиции в конечном счете транспортируют, предпочтительно в псевдоожиженном состоянии, из регенератора 538 катализатора назад в реактор 502 с псевдоожиженным слоем по патрубку 541. Газообразные продукты сгорания выпускают из регенератора 538 катализатора посредством отходящего газового потока 540. В другом варианте, не показанном, регенерированную каталитическую композицию дополнительно или по другому варианту направляют, необязательно в псевдоожиженном состоянии, из регенератора 538 катализатора в один или несколько из реактора 502 с псевдоожиженным слоем и/или отделителя 534 катализатора. В одном варианте, не показанном, часть каталитической композиции, находящейся в реакционной системе, транспортируют непосредственно, например без прохождения вначале через отделитель 534 катализатора, необязательно в псевдоожиженном состоянии, из реактора 502 с псевдоожиженным слоем в регенератор 538 катализатора.
Когда каталитические композиции входят в контакт с регенерационной средой в регенераторе 538 катализатора, вследствие экзотермической природы процесса регенерирования температура каталитической композиции может повышаться. В результате может возникнуть необходимость регулирования температуры каталитической композиции направлением по меньшей мере части каталитической композиции из регенератора 538 катализатора в охладитель 543 катализатора. Как показано, каталитическую композицию по патрубку 542 транспортируют в псевдоожиженном состоянии из регенератора 538 катализатора в охладитель 543 катализатора. Полученную охлажденную каталитическую композицию по патрубку 544 транспортируют, предпочтительно в псевдоожиженном состоянии, из охладителя 543 катализатора назад в регенератор 538 катализатора. В другом варианте, не показанном, охлажденную каталитическую композицию дополнительно или по другому варианту направляют, необязательно в псевдоожиженном состоянии, из охладителя 543 катализатора в один или несколько из реактора 502 с псевдоожиженным слоем и/или отделителя 534 катализатора.
Как указано выше, в этом варианте реакционная система КвО включает систему синтеза метанола, которая сообщается с возможностью прохождения текучей среды с УРВ 546. Как показано, поток 550 исходных материалов, который в предпочтительном варианте включает природный газ, направляют в десульфурационную установку 551. Перед поступлением в десульфурационную установку 551 поток 550 исходных материалов необязательно сжимают одним или несколькими компрессорами, не показанными, для содействия движению потока 550 исходных материалов и различных промежуточных потоков по системе синтеза метанола. В одном варианте природный газ из потока 550 исходных материалов входит в контакт с водой из водного потока 552 в десульфурационной установке 551 по противоточному принципу в условиях, эффективных для удаления из него серосодержащих компонентов, например Н2§ и/или меркаптанов. Таким образом десульфурационная установка 551 действует как абсорбционная установка. Дополнительно или по другому варианту десульфурационная установка 551 может выполнять функции адсорбционной установки. В этом варианте предпочтительная десульфурационная установка 551 включает одну или несколько колонн, которые заполняют частицами молекулярного сита, например частицами от 3- до 5-ангстремного молекулярного сита, поры которого приспособлены для селективного улавливания из потока 550 природного газа серосодержащих компонентов. Необязательная адсорбционная установка необязательно включает регенерационную систему, не показанную, для регенерирования частиц дезактивированного или частично дезактивированного молекулярного сита. В десульфурационной установке 551 образуется десульфурированный поток 553 исходных материалов, который направляют в реформинг-установку 554, которая может быть выбрана из группы, включающей установку частичного
- 27 010719 окисления, установку каталитического частичного окисления, установку автотермического реформинга и их сочетание.
В риформинг-установке 554 природный газ в десульфурированном потоке 553 исходных материалов превращается в синтез-газ в потоке 555 синтез-газа. Обычно получение синтез-газа включает реакцию горения природного газа, главным образом метана, и источника кислорода, с образованием водорода, моноксида углерода и/или диоксида углерода. В этом варианте выполнения настоящего изобретения источник кислорода дериватизируют, по меньшей мере отчасти, из УРВ. Как показано, часть потока 547 кислорода из УРВ по линии 569 направляют в риформинг-установку 554. По другому варианту по меньшей мере часть потока 548 азота и/или потока 549 сжатого воздуха направляют в риформинг-установку 554. Способы получения синтез-газа хорошо известны и включают обычный риформинг с водяным паром, риформинг с частичным окислением, каталитический риформинг с частичным окислением, автотермический риформинг и их сочетание. Таким образом, риформинг-установка 554 может служить установкой риформинга с водяным паром, установкой частичного окисления, установкой каталитического частичного окисления, установкой автотермического риформинга и/или объединенной риформингустановкой, например установкой, которая объединяет два или большее число таких способов риформинга.
В одном предпочтительном варианте вода из водного потока 552 повышает содержание воды, а более предпочтительно насыщает поток 550 исходных материалов в процессе удаления серосодержащих компонентов. Дополнительно или по другому варианту десульфурированный поток 553 исходных материалов направляют в отдельную сатуризационную установку, не показанную, в которой вода входит в контакт с десульфурированным потоком 553 исходных материалов в условиях, эффективных для насыщения десульфурированного потока 553 исходных материалов или повышения содержания в нем воды. Так, например, сатуризационная установка может включать насадочную или тарельчатую колонну, в которой вода входит в контакт с десульфурированным потоком 553 исходных материалов по противоточному принципу в условиях, эффективных для насыщения или повышения содержания воды в десульфурированном потоке 553 исходных материалов. Насыщение потока 550 исходных материалов и/или десульфурированного потока 553 исходных материалов особенно благотворно, если в риформингустановке 554 осуществляют способ риформинга с водяным паром, так как водосодержащий или насыщенный десульфурированный поток 553 исходных материалов может оказаться необходимым для того, чтобы протекал процесс риформинга с водяным паром с превращением десульфурированного потока 553 исходных материалов в синтез-газ в потоке 555 синтез-газа. Дополнительно или по другому варианту непосредственно в риформинг-установку 554 может быть инжектирована вода, в особенности если риформинг-установка 554 обеспечивает протекание процесса риформинга с водяным паром. Образующийся поток 555 синтез-газа направляют в зону 556 сжатия, в которой поток 555 синтез-газа сжимают на одной или нескольких ступенях с получением сжатого потока 557. В предпочтительном варианте зона 556 сжатия включает один или несколько турбокомпрессоров. Далее сжатый поток 557 направляют в установку 558 для синтеза метанола, в которой синтез-газ в сжатом потоке 557 входит в контакт с катализатором синтеза метанола в условиях, эффективных для превращения по меньшей мере части синтез-газа в сырой метанол в потоке 559 сырого метанола. Непрореагировавший синтез-газ из установки 558 для синтеза метанола необязательно возвращают в зону 556 сжатия, как показано, потоком 460 непрореагировавшего синтез-газа.
Сырой метанол в потоке 559 сырого метанола включает легкие фракции, метанол, воду и сивушное масло. В предпочтительном варианте поток 559 сырого метанола обрабатывают каустической средой, не показанной, в установке промывки каустической содой, не показанной, в условиях, эффективных для повышения рН потока 559 сырого метанола. В результате поток 559 сырого метанола также необязательно включает растворенные соли каустической соды. Как показано, поток 559 сырого метанола направляют в сепараторную зону, которая приспособлена для выделения одного или нескольких из этих компонентов и выделения потока относительно чистого метанола. Сепараторная зона включает установку 562 выделения легких фракций, такую как колонна отгонки легких фракций, и очистную колонну 565. Поток 559 сырого метанола вначале направляют в установку 562 выделения легких фракций, в которой условия эффективны для разделения потока 559 сырого метанола на поток 561 легких фракций и поток 564 сырого метанола в качестве нижней фракции, который содержит метанол, воду, сивушное масло и необязательно растворенные соли каустической соды. По меньшей мере часть потока 561 легких фракций в предпочтительном варианте возвращают в установку 558 для синтеза метанола, как показано, для дальнейшего превращения в метанол, в то время как поток 564 сырого метанола в качестве нижней фракции для дальнейшей обработки направляют в очистную колонну 565. В очистной колонне 565 поток 564 сырого метанола в качестве нижней фракции подвергают обработке в условиях, эффективных для разделения потока 564 сырого метанола в качестве нижней фракции на поток 566 очищенного метанола, поток 567 сивушного масла и водный поток 568. Основную часть солей каустической соды, если они имеются, из потока 564 сырого метанола в качестве нижней фракции растворяют в водном потоке 568. В одном предпочтительном варианте, не показанном, по меньшей мере часть потока 566 по линиям 500 направляют к реактор 502 с псевдоожиженным слоем для того, чтобы выполнять функции источника кислород
- 28 010719 содержащих веществ процесса превращения КвО, протекающего в реакторе 502 с псевдоожиженным слоем.
В другом варианте система синтеза метанола включает систему удаления серы, предпочтительно систему рекуперации серы Клауса. Упомянутая в настоящем описании система удаления серы удаляет элементарную серу, а также соединения, содержащие серу. Так, природный газ включает Н28, который в предпочтительном варианте удаляют из природного газа перед введением в генератор синтез-газа системы синтеза метанола. В системе удаления серы можно, что необязательно, использовать один или несколько потоков из УРВ. В этом варианте изобретение включает выделение основной части Н28 из природного газа с получением выделенного содержащего Н28 потока. В предпочтительном варианте выделение Н28 из потока природного газа с получением выделенного содержащего Н28 потока происходит благодаря химической абсорбции каустической содой или раствором амина. Затем выделенный содержащий Н28 поток входит в контакт с частью потока кислорода из УРВ и/или частью потока сжатого воздуха из УРВ в условиях, эффективных для превращения части Н28 в выделенном содержащем Н28 потоке в 8О2. Образование 8О2 происходит в горелке, заключенной внутрь бойлера или печи. Предпочтительные реакционные условия образования 8О2 включают температуру от примерно 1500°Р (816°С) до примерно 2912°Р (1600°С) и манометрическое давление от примерно 1 фунта/кв.дюйм (138 кПа) до примерно 350 фунтов/кв.дюйм (2413 кПа). Эта реакция может быть представлена следующим образом:
(VII) н28 I- О2 θ 8О2 + Н2
Далее образовавшийся таким образом 8О2 входит в контакт с остаточным Н28 в присутствии каталитической композиции, например активированного оксида алюминия, в условиях, эффективных для образования элементарной серы и воды. Предпочтительные реакционные условия для этой реакции включают реакционную температуру от примерно 260°Р (127°С) до примерно 650°Р (343°С) и манометрическое давление от примерно 0,5 фунтов/кв.дюйм (3,4 кПа) до примерно 350 фунтов/кв.дюйм (2,413 кПа). Эта реакция может быть представлена следующим образом:
(VIII) 2Н28 + ЗО2 о 28 + 2Н2О
Элементарная сера и вода способны легко выделяться из содержащего Н28 потока, поскольку сера конденсируется, тогда как вода остается в виде пара и выходит с остаточным газом, который необязательно обрабатывают в установке очистки отходящего газа (реактор 8СОТ) и аминовой системе.
7. Дериватизированные в УРВ, создающие защитную атмосферу среды
Как указано выше, каталитические композиции на основе молекулярных сит, используемые в процессе превращения КвО, могут проявлять гидротермическую нестабильность. Во время простоев реактора, например во время ремонта или обычного технического обслуживания реактора КвО, может возникнуть необходимость в хранении каталитической композиции на основе молекулярного сита в среде, по существу свободной от воды. Таким образом, в одном варианте выполнения настоящего изобретения по меньшей мере часть каталитической композиции на основе молекулярного сита хранят в установке для хранения катализатора. В установке для хранения катализатора каталитическую композицию на основе молекулярного сита покрывают по существу сухой создающей защитную атмосферу средой. Создающую защитную атмосферу среду необязательно выбирают из группы, включающей по меньшей мере часть потока азота, по меньшей мере часть потока кислорода, по меньшей мере часть потока сжатого воздуха и их сочетания. В предпочтительном варианте создающая защитную атмосферу среда включает по меньшей мере часть потока азота из УРВ.
В одном варианте выполнения настоящего изобретения легкие олефины, образовавшиеся в реакционной системе КвО, направляют в полимеризационную установку. В полимеризационной установке по меньшей мере часть легких олефинов входит в контакт с катализатором полимеризации в условиях, эффективных для образования полимера. Полимер может включать один или несколько летучих соединений. Используемое в настоящем описании понятие летучие соединения служит для обозначения соединений, обладающих точкой кипения или точкой возгонки, которая ниже -40°С. Так, например, одно или несколько летучих соединений могут быть выбраны из группы, включающей водород, этилен и пропилен. В одном варианте выполнения настоящего изобретения полимер входит в контакт с по меньшей мере частью потока азота из УРВ в условии, эффективном для удаления из полимера летучих соединений. Поток азота из УРВ особенно необходим для удаления летучих компонентов, так как в дальнейшем азот не загрязняет полимер, поскольку он не взаимодействует с полимером, не поглощается полимером и не конденсируется в условиях, в которых с полимером осуществляют манипуляции.
Более того полимер, когда он первоначально образуется, является относительно горячим и реакционноспособным. Так, например, только что образовавшийся полимер может взаимодействовать с одним или несколькими компонентами атмосферы, что приводит к возникновению у полимера нежелательных характеристик. В одном варианте выполнения настоящего изобретения поток азота из УРВ создает для полимера защитную среду. Конкретно в этом варианте по меньшей мере часть легких олефинов входит в контакт с катализатором полимеризации в условиях, эффективных для образования полимера. Полимер защищают по меньшей мере частью потока азота из УРВ. Полимер необязательно экструдируют и режут на гранулы, и поток азота защищает полимерные гранулы.
- 29 010719
8. Дериватизированный в УРВ разбавитель исходного материала
В другом варианте создающую защитную атмосферу среду из УРВ направляют в закрытое пространство для вытеснения по меньшей мере части газа или жидкости, содержащейся в закрытом пространстве перед вытеснением. Создающую защитную атмосферу среду необязательно выбирают из группы, включающей по меньшей мере часть потока сжатого воздуха и его сочетания. В других вариантах создающую защитную атмосферу среду используют для придания инертности емкостям для хранения или транспортировки углеводородов (сухопутного или морского базирования) или продувочным сосудам, трубопроводам и/или другому оборудованию на заводе переработки углеводородов после остановки или при подготовке к пуску. Особенно предпочтительными являются потоки инертных материалов, таких как азот и аргон.
Как указано выше, включающий кислородсодержащие вещества исходный материал, который направляют в реакционную систему КвО, необязательно включает один или несколько разбавителей. В одном варианте разбавитель включает один или несколько потоков из УРВ. В предпочтительном варианте разбавитель включает по меньшей мере часть потока азота из УРВ и/или по меньшей мере часть потока аргона из УРВ. Таким образом, если вновь обратиться к фиг. 3, по меньшей мере часть потока 348 азота и/или по меньшей мере часть необязательного потока аргона, не показанного, направляют из УРВ 346 в реактор 302 с псевдоожиженным слоем, предпочтительно по линиям 300.
В другом варианте легкие олефины, образовавшиеся в реакционной системе КвО, объединяют с разбавителем и направляют в объединенную (или необъединенную) полимеризационную систему. В этом варианте полимеризационный разбавитель необязательно включает один или несколько потоков из УРВ. В предпочтительном варианте полимеризационный разбавитель включает по меньшей мере часть потока азота из УРВ и/или по меньшей мере часть потока аргона из УРВ. Таким образом, в этом варианте объем изобретения включает способ получения полимера. В этом способе компоненты воздуха разделяют в УРВ с получением потока кислорода и потока азота. В установке УРВ также необязательно образуется поток сжатого воздуха. В реакционной системе КвО кислородсодержащее вещество входит в контакт с каталитической композицией на основе молекулярного сита в условиях, эффективных для превращения кислородсодержащего вещества в легкие олефины. Из реакционной системы КвО выходит отходящий поток, включающий легкие олефины. По меньшей мере часть потока азота совмещают с по меньшей мере частью отходящего потока с получением полимеризационного исходного материала. В полимеризационной установке катализатор полимеризации входит в контакт с полимеризационным исходным материалом в условиях, эффективных для образования полимера.
9. Дериватизированные в УРВ потоки для обработки сточных вод
Как указано выше, в реакционном процессе КвО образуется существенное количество воды как побочного продукта, которую получают из реакционной системы КвО в водосодержащем отходящем потоке, необязательно дериватизированном из потока нижней фракции установки резкого охлаждения или колонны резкого охлаждения реакционной системы КвО. Так, например, в одном предпочтительном варианте водосодержащий отходящий поток дериватизируют из установки извлечения кислородсодержащих веществ, которая работает на потоке нижней фракции из установки резкого охлаждения. Установка извлечения кислородсодержащих веществ в идеальном случае включает одну или несколько дистилляционных колонн, которые приспособлены для выделения основной массы загрязняющих примесей кислородсодержащих веществ в потоке верхней фракции (который необязательно возвращают в реактор (реакторы) КвО) и обогащенного водой потока нижней фракции.
Водосодержащий отходящий поток (дериватизирован ли он из установки резкого охлаждения или из установки извлечения кислородсодержащих веществ) может включать загрязняющие примеси, такие как кислородсодержащие углеводороды, а также алифатические, ароматические и циклические углеводороды, и возможно небольшое количество неорганических загрязняющих примесей. Водосодержащий отходящий поток может также включать следовые количества азотсодержащих материалов, в частности меньше примерно 1200 мг/л. С целью удовлетворить некоторым экологическим качественным требованиям может оказаться необходимым направить водосодержащий отходящий поток в установку обработки сточных вод для удаления из них перед сбросом загрязняющих примесей.
Различные способы обработки воды в данной области техники известны хорошо и описаны, например, в И8 № 3356609, И8 № 3968036, И8 № 4479876, И8 № 5308492, И8 № 5332502 и АО 03/106346. В предпочтительном варианте установка обработки воды включает систему биологической обработки, в которой используют один или несколько встречающихся в природе живых и воспроизводимых микроорганизмов, необязательно выбранных из группы, включающей бактерии, простейшие, грибы и водоросли. Эти микроорганизмы используют находящиеся в водосодержащем отходящем потоке нежелательные загрязняющие примеси в качестве пищи, в качестве источника энергии или в качестве питательных веществ. Для работы систем биологической обработки, находятся ли они в форме регулируемых биореакторов (например, типа активного ила) или простых аэрируемых естественным путем отстойных бассейнов или водоемов, требуется две ключевые конструкционные возможности: наличие биологической реакционной зоны и зоны оседания биомассы/суспендированных твердых частиц, которые обе хорошо известны в данной области техники.
- 30 010719
В зависимости от потребности в кислороде или требований к снижению концентраций растворенных органических веществ для конкретной цели применения, предпочтение оказывают системам биологической обработки разных типов. Типы биологических систем включают аэробные суспендированные растущие системы, аэробные прикрепленные системы, анаэробные системы и бескислородные системы. В аэробных системах процесс обработки активен в присутствии растворенного кислорода. В обработке сточных вод это относится к микробиологическим системам, в которых микроорганизмы используют растворенный кислород в метаболизме (удалении) загрязняющих примесей. В анаэробной системе процесс обработки активен в отсутствии растворенного кислорода. В обработке сточных вод это относится к микробиологической системе, в который микроорганизмы метаболизируют (удаляют) загрязняющие примеси в отсутствии растворенного кислорода. В бескислородной системе процесс обработки активен в отсутствии растворенного кислорода, но в присутствии нитрата.
Типы систем включают суспендированные растущие системы, прикрепленные растущие системы и сочетание обоих типов. Существует несколько разновидностей суспендированных растущих систем, причем наиболее обычными являются активный ил и системы интенсивной аэрации. Прикрепленная растущая система может включать один или несколько фильтров стекания тонкой струйкой и вращающихся биологических контактных аппаратов.
В соответствии с настоящим изобретением предпочтительны системы аэробной обработки. В аэробных системах соответствующую среду (растворенный кислород) поддерживают применением дифузионной или механической аэрации, которая также служит для поддержания в системе хорошего смешения. Для получения энергии микроорганизмы используют растворенные вещества и в присутствии кислорода и питательных веществ их превращают в диоксид углерода, воду и еще большее количество организмов.
Одну особенно предпочтительную систему обработки воды для этого варианта называют процессом обработки воды υΝΟΧ®/ΕΙΝΏΟΧ® (см., например, работу ХУПсох и др. ТБе υΝΟΧ 8уйет-Охудеп ЛегаБоп ίη 1Не АсЦуа1еб 81ибде Ргосекк, 1.Атег.СБет.8ос, 10/1971, рр. 408А-424А). Процесс υΝΟΧ® /ΕΙΝΌΟΧ® представляет собой процесс в активном иле с кислородной аэрацией в закрытых ступенчатых биореакторах. Этот процесс включает продуваемую кислородом аэробную вертикальную реакционную камеру (реактор). В аэробной вертикальной реакционной камере аэрацией уменьшают общее количество органического углерода и соединений азота. Достоинства этого способа включают потребность в небольшом пространстве, высокую объемную производительность, низкие энергозатраты и минимальные скорости отходящего газа. Осуществление способа требует кислорода, который в соответствии с настоящим изобретением может быть поставлен в оборудование для обработки сточных вод из УРВ.
В одном варианте способ по настоящему изобретению включает стадию подачи по меньшей мере части потока кислорода или потока сжатого воздуха из установки разделения воздуха в систему аэробной обработки воды для удаления загрязняющих примесей из водосодержащего отходящего потока. Таким образом, в другом варианте объектом изобретения является объединенная реакционная система, которая включает систему аэробной обработки воды, сообщающуюся с возможностью прохождения текучей среды с установкой разделения воздуха. Эта система аэробной обработки воды принимает из установки разделения воздуха по меньшей мере часть потока кислорода или по меньшей мере часть потока сжатого воздуха и удаляет одну или несколько загрязняющих примесей из водосодержащего отходящего потока, который необязательно дериватизируют из потока нижней фракции установки резкого охлаждения.
Е. Объединенные реакционные системы
По одному из аспектов настоящего изобретения его объектом являются различные объединенные реакционные системы для регенерирования катализатора, для получения легких олефинов и для получения полимеров.
В одном варианте, например, объектом изобретения является объединенная реакционная система получения легких олефинов. Эта система включает установку разделения воздуха, включающую одну или несколько разделительных колонн для разделения воздуха на поток кислорода и поток азота, причем в установке разделения воздуха образуется также поток сжатого воздуха. Система также включает генератор синтез-газа, сообщающийся с возможностью прохождения текучей среды с установкой разделения воздуха, в котором природный газ входит в контакт с по меньшей мере частью потока кислорода в условиях, эффективных для превращения природного газа в синтез-газ. Система также включает установку для синтеза метанола, сообщающуюся с возможностью прохождения текучей среды с генератором синтез-газа, где в установке для синтеза метанола синтез-газ входит в контакт с первой каталитической композицией в условиях, эффективных для превращения по меньшей мере части синтез-газа в метанол. Более того система включает реакционную установку для метанола-в-олефины, сообщающуюся с возможностью прохождения текучей среды с установкой для синтеза метанола, где в реакционной установке для метанола-в-олефины метанол входит в контакт с каталитической композицией на основе молекулярного сита в условиях, эффективных для превращения метанола в легкие олефины и образования по меньшей мере частично закоксованной каталитической композиции на основе молекулярного сита. Объединенная
- 31 010719 реакционная система также включает регенератор катализатора, сообщающийся с возможностью прохождения текучей среды с реакционной установкой для метанола-в-олефины. По меньшей мере частично закоксованная каталитическая композиция на основе молекулярного сита входит в контакт с регенерационной средой в регенераторе катализатора в условиях, эффективных для превращения по меньшей мере частично закоксованной каталитической композиции на основе молекулярного сита в регенерированную каталитическую композицию на основе молекулярного сита. Регенератор катализатора сообщается с возможностью прохождения текучей среды с установкой разделения воздуха, а регенерационная среда включает по меньшей мере часть потока кислорода или по меньшей мере часть потока сжатого воздуха.
Регенерационная среда далее необязательно включает по меньшей мере часть потока азота. Система может включать патрубок для подачи регенерированного катализатора из регенератора катализатора в реакционную установку для метанола-в-олефины, где патрубок включает псевдоожижающее отверстие для приема псевдоожижающего потока из установки разделения воздуха. Регенерированная каталитическая композиция на основе молекулярного сита входит в контакт с псевдоожижающим потоком в патрубке в условиях, эффективных для транспортировки регенерированной каталитической композиции на основе молекулярного сита в псевдоожиженном состоянии из регенератора катализатора в реакционную установку для метанола-в-олефины. Псевдоожижающий поток включает по меньшей мере часть потока азота.
В предпочтительном варианте реакционная установка для метанола-в-олефины включает реакционную зону и разделительную зону. В этом варианте система включает стояк для транспортировки катализатора из разделительной зоны в реакционную зону. Стояк включает псевдоожижающее отверстие для приема из установки разделения воздуха псевдоожижающего потока. Каталитическая композиция на основе молекулярного сита входит в контакт с псевдоожижающим потоком в стояке в условиях, эффективных для транспортировки каталитической композиции на основе молекулярного сита в псевдоожиженном состоянии из разделительной зоны в реакционную зону. Псевдоожижающий поток включает по меньшей мере часть потока азота из УРВ.
Патрубок, который включает псевдоожижающее отверстие для приема псевдоожижающего потока из установки разделения воздуха, необязательно направляет, по меньшей мере, частично закоксованную каталитическую композицию на основе молекулярного сита из разделительной зоны в регенератор катализатора. По меньшей мере, частично закоксованная каталитическая композиция на основе молекулярного сита входит в контакт с псевдоожижающим потоком в патрубке в условиях, эффективных для транспортировки, по меньшей мере, частично закоксованной каталитической композиции на основе молекулярного сита в псевдоожиженном состоянии из разделительной зоны в регенератор катализатора. Псевдоожижающий поток включает по меньшей мере часть потока кислорода, по меньшей мере часть потока азота и/или по меньшей мере часть потока сжатого воздуха.
В одном варианте система включает привод клапана, сообщающийся с возможностью прохождения текучей среды с УРВ. Привод клапана принимает часть потока сжатого воздуха, вследствие чего привод клапана способен срабатывать с открытием или закрытием клапана. Приводом клапана можно контролировать работу любого из ряда клапанов. Так, например, модулированием скорости потока теплоносителя клапан может регулировать температуру технологического потока. По другому варианту клапан способен срабатывать, регулируя давление технологического газового потока. По еще одному варианту клапан регулирует скорость одного или нескольких технологических потоков в объединенной реакционной системе.
В этом варианте система необязательно далее включает патрубок для направления метанола из установки синтеза метанола в реакционную установку для метанола-в-олефины. Один или несколько технологических потоков включают метанол, который направляют в реакционную установку для метанолав-олефины. Система далее необязательно включает установку извлечения кислородсодержащего вещества для выделения кислородсодержащего вещества из отходящего потока и получения включающего кислородсодержащее вещество потока, где один или несколько технологических потоков содержат включающий кислородсодержащее вещество поток. Эта система может дополнительно включать патрубок, направляющий включающий кислородсодержащее вещество поток из установки извлечения кислородсодержащего вещества в реакционную установку для метанола-в-олефины.
В другом варианте система далее включает теплообменник для нагрева ребойлерного потока теплоносителем, где один или несколько технологических потоков включают теплоноситель. По другому варианту система включает теплообменник для охлаждения конденсаторного потока теплоносителем, где один или несколько технологических потоков включают теплоноситель.
Объединенная реакционная система необязательно включает полимеризационную установку, сообщающуюся с возможностью прохождения текучей среды с реакционной установкой для метанола-волефины. В полимеризационной установке по меньшей мере часть легких олефинов входит в контакт с катализатором полимеризации в условиях, эффективных для образования полимера. В этом варианте система необязательно включает установку удаления летучих компонентов, сообщающуюся с возможностью прохождения текучей среды с полимеризационной установкой и установкой разделения воздуха. Полимер входит в контакт с по меньшей мере частью потока азота, принимаемой из установки разделе
- 32 010719 ния воздуха в условиях, эффективных для удаления из полимера летучих компонентов.
Дополнительно или по другому варианту система включает экструдер, сообщающийся с возможностью прохождения текучей среды с полимеризационной установкой, для экструзии полимера с получением экструдированного полимера. С экструдером с возможностью прохождения текучей среды сообщается механический резак для резки экструдированного полимера с получением полимерных гранул. С установкой разделения воздуха и механическим резаком с возможностью прохождения текучей среды сообщается создающая защитную атмосферу установка. Полимерные гранулы защищают по меньшей мере частью потока азота из УРВ. С создающей защитную атмосферу установкой сообщается с возможностью прохождения текучей среды охлаждающая установка для охлаждения полимерных гранул.
В одном варианте система включает адсорбционную установку, в которой отходящий поток, который включает легкие олефины из реакционной установки для метанола-в-олефины и яд катализатора полимеризации, входит в контакт с частицей молекулярного сита в условиях, эффективных для адсорбционного удаления из него яда катализатора полимеризации и получения содержащей яд частицы молекулярного сита. Эта адсорбционная установка сообщается с возможностью прохождения текучей среды с реакционной установкой для метанола-в-олефины. С установкой разделения воздуха и адсорбционной установкой сообщается с возможностью прохождения текучей среды регенерационная установка. В регенерационной установке содержащая яд частица молекулярного сита входит в контакт с по меньшей мере частью потока азота в условиях, эффективных для регенерирования содержащей яд частицы молекулярного сита.
В другом варианте природный газ включает Н28, а система включает абсорбционную установку, в которой из природного газа удаляют основную часть Н28 с получением выделенного содержащего Н28 потока. Система также включает установку для синтеза 8Ο2, сообщающуюся с возможностью прохождения текучей среды с абсорбционной установкой. Выделенный содержащий Н28 поток входит в контакт с частью потока кислорода и/или частью потока сжатого воздуха в условиях, эффективных для превращения части Н28 в выделенном содержащем Н28 потоке в 8Ο2. Система также включает установку для получения серы, сообщающуюся с возможностью прохождения текучей среды с установкой разделения воздуха и установкой для синтеза 8Ο2. 8Ο2 входит в контакт с остаточным Н28 в присутствии каталитической композиции в условиях, эффективных для образования элементарной серы и воды, которые могут быть легко удалены из системы проведением обработок, хорошо известных в данной области техники.
В еще одном варианте система включает турбодетандер, сообщающийся с возможностью прохождения текучей среды с установкой разделения воздуха. Этому турбодетандеру противообледенительную способность сообщают добавлением в турбодетандер части потока азота. Дополнительно или по другому варианту система включает холодную секцию, сообщающуюся с возможностью прохождения текучей среды с установкой разделения воздуха. Противообледенительную способность холодной секции также сообщают добавлением в холодную секцию части потока азота.
Хотя настоящее изобретение описано и проиллюстрировано со ссылкой на конкретные варианты его выполнения, для обычных специалистов в данной области техники вполне очевидно, что сама сущность изобретения приводит к вариантам, которые нет необходимости иллюстрировать в настоящем описании. По этой причине с целью определить фактический объем настоящего изобретения следует обращаться только к прилагаемой формуле изобретения.

Claims (8)

1. Способ получения легких олефинов в реакционной системе, объединенной с установкой для разделения воздуха, который включает следующие стадии:
(а) разделение компонентов воздуха в установке разделения воздуха с получением потока кислорода и потока азота, где в установке разделения воздуха образуется также поток сжатого воздуха;
(б) выделение из содержащего природный газ потока, включающего природный газ и сероводород, основной части сероводорода с получением выделенного содержащего сероводород потока;
(в) контактирование выделенного содержащего сероводород потока с частью потока кислорода и/или с частью потока сжатого воздуха в условиях, эффективных для превращения части сероводорода в выделенном содержащем сероводород потоке в диоксид серы;
(г) контактирование диоксида серы с остаточным сероводородом в присутствии каталитической композиции в условиях, эффективных для образования элементарной серы и воды;
(д) контактирование очищенного от соединений серы природного газа в содержащем природный газ потоке по меньшей мере с частью потока кислорода в риформинг-установке в условиях, эффективных для превращения природного газа в синтез-газ;
(е) контактирование синтез-газа с каталитической композицией в установке для синтеза метанола в условиях, эффективных для превращения по меньшей мере части синтез-газа в метанол;
(ж) контактирование метанола с каталитической композицией на основе молекулярного сита в реакторе в условиях, эффективных для превращения метанола в легкие олефины; и (з) регенерацию каталитической композиции на основе молекулярного сита, по меньшей мере, час
- 33 010719 тично закоксованной на стадии (ж), с использованием кислородсодержащей регенерационной среды, полученной в установке для разделения воздуха.
2. Способ по п.1, далее включающий следующие стадии:
направление из реактора в регенератор каталитической композиции на основе молекулярного сита, по меньшей мере, частично закоксованной в процессе контактирования с метанолом;
направление кислородсодержащей регенерационной среды из установки разделения воздуха в регенератор катализатора;
контактирование регенерационной среды с каталитической композицией на основе молекулярного сита, по меньшей мере, частично закоксованной в регенераторе катализатора в условиях, эффективных. по меньшей мере, для частичного регенерирования каталитической композиции на основе молекулярного сита, по меньшей мере, частично закоксованной, и образования регенерированной каталитической композиции, и направление регенерированной каталитической композиции из регенератора катализатора в реактор.
3. Способ по п.2, в котором в точке непосредственно перед введением регенерационной среды в регенератор катализатора регенерационная среда обладает температурой от примерно 16 до примерно 149°С, предпочтительно от примерно 27 до примерно 93 °С.
4. Способ по п.2 или 3, в котором регенерационная среда включает по меньшей мере часть потока кислорода.
5. Способ по одному из пп.2-4, в котором регенерационная среда включает по меньшей мере часть потока азота.
6. Способ по п.5, в котором регенерационная среда обладает массовым отношением кислорода к азоту от примерно 0,05 до примерно 10, предпочтительно от примерно 0,1 до примерно 1,0 или от примерно 0,2 до примерно 0,5 (мас./мас.).
7. Способ по одному из пп.2-6, в котором регенерированную каталитическую композицию на основе молекулярного сита вводят в контакт с псевдоожижающим потоком в условиях, эффективных для транспортировки регенерированной каталитической композиции на основе молекулярного сита в псевдоожиженном состоянии из регенератора катализатора в реактор, где псевдоожижающий поток включает по меньшей мере часть потока азота.
8. Способ по одному из предыдущих пунктов, который далее включает следующую стадию: контактирование по меньшей мере части каталитической композиции на основе молекулярного сита с псевдоожижающим потоком в условиях, эффективных для транспортировки по меньшей мере части каталитической композиции на основе молекулярного сита в псевдоожиженном состоянии из реакционной системы в установку для хранения катализатора, где псевдоожижающий поток включает один или несколько потоков, состоящих по меньшей мере из части потока кислорода, по меньшей мере части потока азота или по меньшей мере части потока сжатого воздуха.
EA200601907A 2004-04-15 2005-03-25 Способ получения легких олефинов в реакционной системе, объединенной с установкой для разделения воздуха EA010719B1 (ru)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US10/825,569 US7479468B2 (en) 2004-04-15 2004-04-15 Integrating an air separation unit into an oxygenate-to-olefins reaction system
PCT/US2005/009916 WO2005105956A1 (en) 2004-04-15 2005-03-25 Integrating an air separation unit into an oxygenate-to-olefins reaction system

Publications (2)

Publication Number Publication Date
EA200601907A1 EA200601907A1 (ru) 2007-04-27
EA010719B1 true EA010719B1 (ru) 2008-10-30

Family

ID=34956018

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
EA200601907A EA010719B1 (ru) 2004-04-15 2005-03-25 Способ получения легких олефинов в реакционной системе, объединенной с установкой для разделения воздуха

Country Status (3)

Country Link
US (1) US7479468B2 (ru)
EA (1) EA010719B1 (ru)
WO (1) WO2005105956A1 (ru)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20220184855A1 (en) * 2020-12-14 2022-06-16 Anellotech, Inc. Robotic separation of plastics for chemical recycling

Families Citing this family (19)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20050256335A1 (en) * 2004-05-12 2005-11-17 Ovidiu Marin Providing gases to aromatic carboxylic acid manufacturing processes
US20060090398A1 (en) * 2004-11-02 2006-05-04 Katikaneni Sai P Pre-processing assembly for pre-processing fuel feedstocks for use in a fuel cell system
US7781362B2 (en) * 2006-04-17 2010-08-24 Exxonmobil Chemical Patents Inc. Method for protecting catalyst against contaminant ingress
US20080034970A1 (en) * 2006-08-10 2008-02-14 Frank Jansen Sulfur hexafluoride recycling system and method for recycling sulfur hexafluoride
WO2008064208A2 (en) * 2006-11-21 2008-05-29 The Trustees Of Columbia University In The City Of New York Methods and systems for accelerating the generation of methane from a biomass
WO2008083352A1 (en) * 2006-12-29 2008-07-10 Genifuel Corporation Production of biofuels using algae
US8404004B2 (en) 2006-12-29 2013-03-26 Genifuel Corporation Process of producing oil from algae using biological rupturing
US20080250814A1 (en) * 2007-04-10 2008-10-16 Marut Todd P Dehazing a lubes product by integrating an air separation unit with the dehazing process
CA2701527C (en) * 2007-12-14 2012-03-13 Dow Technology Investments Llc Wet scrubbing for removing particulate solids from oxygen supply line
US8017539B2 (en) * 2008-10-22 2011-09-13 Uop Llc Once through regeneration for an olefin cracking reactor
US9533899B2 (en) * 2013-03-12 2017-01-03 General Electric Company Gasification waste water treatment using air separation unit oxygen
RU2691453C1 (ru) * 2015-11-06 2019-06-14 Юоп Ллк Промывка выходящего из реактора потока для удаления ароматических соединений
CN106440658A (zh) * 2016-09-27 2017-02-22 上海安恩吉能源科技有限公司 高含氧含氮煤层气制备液化天然气组合工艺
FR3059764B1 (fr) * 2016-12-05 2018-11-16 L'air Liquide, Societe Anonyme Pour L'etude Et L'exploitation Des Procedes Georges Claude Procede et appareil integres de separation d’air par distillation cryogenique et de refroidissement d’un gaz
CN110770162B (zh) 2017-07-25 2024-03-08 托普索公司 制备氨合成气的方法
IL271938B2 (en) * 2017-07-25 2024-04-01 Haldor Topsoe As A method for making synthesis gas
EP3624914A1 (en) 2017-12-04 2020-03-25 CRI, hf System for separating dissolved gas by distillation and stripping
AU2022207712A1 (en) 2021-01-15 2023-07-06 Cri Hf Methanol synthesis reactor
US12098657B2 (en) 2022-02-01 2024-09-24 CRI, hf Heat integration

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0357831A1 (en) * 1987-07-07 1990-03-14 Union Carbide Corporation Chemical conversion process
EP0604689A1 (en) * 1991-07-10 1994-07-06 Chiyoda Corporation Process for the regeneration of coke-deposited, crystalline aluminogallosilicate catalyst
EP0748763A1 (en) * 1995-06-12 1996-12-18 Air Products And Chemicals, Inc. Integrated natural gas conversion and air separation
EP0930268A2 (en) * 1998-01-20 1999-07-21 Air Products And Chemicals, Inc. Integration of a cryogenic air separator with synthesis gas production and conversion
US20030004384A1 (en) * 2001-05-11 2003-01-02 Coute Nicolas P. Process for making olefins

Family Cites Families (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3968036A (en) 1974-06-17 1976-07-06 Exxon Research And Engineering Company Method of treating waste water
DE3131989A1 (de) 1981-08-13 1983-02-24 Linde Ag, 6200 Wiesbaden Verfahren und vorrichtung zur biologischen reinigung von abwasser
US5232474A (en) 1990-04-20 1993-08-03 The Boc Group, Inc. Pre-purification of air for separation
US5406786A (en) 1993-07-16 1995-04-18 Air Products And Chemicals, Inc. Integrated air separation - gas turbine electrical generation process
US5457077A (en) * 1993-12-30 1995-10-10 Uop Moving bed regeneration process with combined drying and dispersion steps
US5454227A (en) 1994-08-17 1995-10-03 The Boc Group, Inc. Air separation method and apparatus
US5560763A (en) 1995-05-24 1996-10-01 The Boc Group, Inc. Integrated air separation process
US6134916A (en) 1999-02-02 2000-10-24 Texaco Inc. Combined operation of a cryogenic air separation unit and an integrated gasifier combined cycle power generating system
GB0025150D0 (en) 2000-10-13 2000-11-29 Air Prod & Chem A process and apparatus for the production of synthesis gas
US6345493B1 (en) 1999-06-04 2002-02-12 Air Products And Chemicals, Inc. Air separation process and system with gas turbine drivers
US6403855B1 (en) * 1999-12-28 2002-06-11 Exxon Mobil Chemical Patents Inc. Synthesis of crystalline silicoaluminophosphates and use in olefin production
US6509290B1 (en) * 2000-07-17 2003-01-21 Exxon Mobil Chemical Patents, Inc. Catalyst composition including attrition particles and method for making same
US6282901B1 (en) 2000-07-19 2001-09-04 L'air Liquide, Societe Anonyme Pour L'etude Et L'exploitation Des Procedes Georges Claude Integrated air separation process
US6568207B1 (en) 2002-01-18 2003-05-27 L'air Liquide-Societe Anonyme A Directoire Et Conseil De Surveillance Pour L'etude Et L'exploitation Des Procedes Georges Claude Integrated process and installation for the separation of air fed by compressed air from several compressors
GB2391227B (en) 2002-06-18 2005-10-26 Sasol Technology Method of purifying fischer-tropsch derived water
US7087804B2 (en) 2003-06-19 2006-08-08 Chevron U.S.A. Inc. Use of waste nitrogen from air separation units for blanketing cargo and ballast tanks

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0357831A1 (en) * 1987-07-07 1990-03-14 Union Carbide Corporation Chemical conversion process
EP0604689A1 (en) * 1991-07-10 1994-07-06 Chiyoda Corporation Process for the regeneration of coke-deposited, crystalline aluminogallosilicate catalyst
EP0748763A1 (en) * 1995-06-12 1996-12-18 Air Products And Chemicals, Inc. Integrated natural gas conversion and air separation
EP0930268A2 (en) * 1998-01-20 1999-07-21 Air Products And Chemicals, Inc. Integration of a cryogenic air separator with synthesis gas production and conversion
US20030004384A1 (en) * 2001-05-11 2003-01-02 Coute Nicolas P. Process for making olefins

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
MENON R. ET AL.: "PROPER CHOICE OF 02 SUPPLY ENHANCES ENRICHMENT BENEFITS FCC 02 ENRICHMENT - PART 1", OIL AND GAS JOURNAL, PENNWELL PUBLISHING CO. TULSA, US, vol. 94, no. 9, 26 February 1996 (1996-02-26), pages 54, 56-59, XP000553276 ISSN: 0030-1388 the whole document *

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20220184855A1 (en) * 2020-12-14 2022-06-16 Anellotech, Inc. Robotic separation of plastics for chemical recycling

Also Published As

Publication number Publication date
US7479468B2 (en) 2009-01-20
EA200601907A1 (ru) 2007-04-27
US20050234278A1 (en) 2005-10-20
WO2005105956A1 (en) 2005-11-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EA010719B1 (ru) Способ получения легких олефинов в реакционной системе, объединенной с установкой для разделения воздуха
US7781490B2 (en) Process for the production of mixed alcohols
EP2024304B1 (en) Mixed alcohol synthesis with enhanced carbon value use
US7288689B2 (en) Methanol and fuel alcohol production for an oxygenate to olefin reaction system
US7772292B2 (en) Synthesis gas production and use
US20060020155A1 (en) Processes for converting oxygenates to olefins at reduced volumetric flow rates
US8025858B2 (en) Apparatus and process for light olefin recovery
US7199276B2 (en) Controlling the ratio of ethylene to propylene produced in an oxygenate to olefin conversion process
KR101428822B1 (ko) 단계간 생성물이 제거되는 반응기 시스템
AU2008216980B2 (en) Process to conversion of oxygenates to gasoline
US20050107482A1 (en) Methanol and ethanol production for an oxygenate to olefin reaction system
EA010072B1 (ru) Способы получения метанольных потоков
EA014002B1 (ru) Получение олефинов посредством конверсии кислородсодержащих соединений
EA016088B1 (ru) Способ получения легких олефинов переработкой диметилового эфира и устройство для его осуществления
EA010359B1 (ru) Способ получения олефинов
RU2420503C2 (ru) Интегрированная переработка метанола в олефины
KR102583595B1 (ko) 메탄 및 경질 탄화수소를 액체 탄화수소 연료로 개질시키는 공정 및 시스템
US7151198B2 (en) Integration of a methanol synthesis system with a methanol to olefin reaction system
US7161051B2 (en) Integration of a methanol synthesis system with a methanol to olefin reaction system
JP2011084528A (ja) プロピレンの製造方法
US20230103301A1 (en) Method and apparatus for producing green olefins and green gasoline from renewable sources
RU2400464C2 (ru) Способ получения ароматических соединений и способ получения гидрированных ароматических соединений
CN117843423A (zh) 一种合成气制烯烃的工艺方法

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A Lapse of a eurasian patent due to non-payment of renewal fees within the time limit in the following designated state(s)

Designated state(s): AM AZ BY KZ KG MD TJ TM

MM4A Lapse of a eurasian patent due to non-payment of renewal fees within the time limit in the following designated state(s)

Designated state(s): RU