ES2427121T3 - Eliminación de agua y sales de un regenerador de catalizador para mantener la actividad catalítica - Google Patents

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Abstract

Un proceso de secado y purificación de un gas que fluye a una vasija de regeneración de un catalizador endonde la vasija de regeneración del catalizador comprende un catalizador de tamiz molecular; comprendiendo elproceso: a) introducir un gas de regeneración moderadamente caliente en un refrigerante, en donde el gas deregeneración incluye uno o más de aire, o aire diluido con nitrógeno o dióxido de carbono; b) enfriar luego dicho gas de regeneración a una temperatura a la cual una porción sustancial del contenidode agua de dicho gas se condensa y se retira de dicho gas de regeneración; c) enviar luego dicho gas de regeneración a un lavador; d) hacer pasar luego una cantidad de agua a través de dicho lavador para separar las sales de dicho gas deregeneración;y e) enviar dicho gas de regeneración a dicha vasija de regeneración del catalizador que comprende dichocatalizador de tamiz molecular.

Description

Eliminación de agua y sales de un regenerador de catalizador para mantener la actividad catalítica.
ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN
La presente invención se refiere a un proceso de conversión para fabricación de olefina(s) que utiliza una
5 composición catalítica de tamiz molecular en presencia de un material de alimentación hidrocarbonado en el cual el aire para el regenerador del catalizador se seca y se lava luego para eliminar sales a fin de mantener la actividad catalítica. Más particularmente, la presente invención implica una soplante de aire que envía aire caliente a un refrigerante en el cual se elimina agua por condensación y después de ello se envía el aire a un lavador en el cual se utiliza agua para lavar las sales transportadas por el aire del aire u otro gas.
10 La industria petroquímica conoce desde hace cierto tiempo que los compuestos oxigenados, especialmente alcoholes, pueden convertirse en olefinas ligeras. Existen numerosas tecnologías disponibles para producir compuestos oxigenados que incluyen fermentación o reacción de gas de síntesis derivado del gas natural, líquidos de petróleo, materiales carbonosos que incluyen carbón, plásticos reciclados, residuos urbanos o cualquier otro material orgánico.
15 Al proceso preferido de conversión de metanol se hace referencia generalmente como un proceso de metanol a olefinas (MTO), en el que el metanol se convierte en presencia de un tamiz molecular fundamentalmente en etileno y/o propileno, que pueden utilizarse a su vez como los ingredientes básicos para polímeros tales como polietileno y polipropileno. Los tamices moleculares tienen una estructura cristalina porosa con poros de tamaño uniforme de dimensiones moleculares que adsorben selectivamente las moléculas que pueden penetrar en los poros, y excluyen
20 aquellas moléculas que son demasiado grandes.
Existen muchos tipos diferentes de tamices moleculares para convertir un material de alimentación, especialmente un material de alimentación que contenga un compuesto oxigenado, en una o más olefinas. Por ejemplo, en US
4.310.440 se da a conocer un proceso de producción de olefina(s) ligera(s) a partir de un alcohol que utiliza
aluminofosfatos cristalinos, representados a menudo por ALPO4. Los tamices moleculares más útiles para convertir 25 metanol en olefina(s) son tamices moleculares de silicoaluminofosfato.
Se ha encontrado que estos tamices moleculares son sensibles a diversos contaminantes, dando como resultado la disminución del rendimiento de olefinas ligeras y afectando incluso la operatividad de un proceso de conversión. Tales contaminantes se introducen en un proceso de conversión particular de diversas maneras. A veces el tamiz molecular propiamente dicho produce contaminantes que afectan a la eficiencia de conversión del tamiz molecular. 30 Adicionalmente, en procesos en gran escala, es más probable que el efecto de los diversos contaminantes que intervienen en los procesos de conversión comerciales sea mayor. Los contaminantes pueden introducirse en el material de alimentación oxigenado o en el aire que se introduce, especialmente en el regenerador del catalizador. Lamentablemente, se ha encontrado que los contaminantes tales como sales llegan a concentrarse a lo largo del tiempo en tal proporción que los rendimientos de olefinas se ven afectados significativamente. Adicionalmente, la 35 exposición del catalizador al vapor a temperatura muy alta en el regenerador tiene una contribución importante a la desactivación del catalizador. Se hace referencia a esta desactivación como "desactivación hidrotérmica". Las temperaturas en el regenerador son típicamente 625ºC o mayores en comparación con 475ºC en un reactor de metanol a olefinas. Debido a los efectos adversos de estas temperaturas más altas sobre la actividad catalítica, en la presente invención se ha encontrado que es muy importante mantener el nivel de humedad tan bajo como sea
40 razonablemente posible en el interior del regenerador.
Por consiguiente, es muy deseable controlar la contaminación a fin de no afectar desfavorablemente al catalizador de tamiz molecular. El control de la contaminación es particularmente deseable en las reacciones de compuestos oxigenados a olefinas, particularmente en las reacciones de metanol a olefinas, en donde los materiales de alimentación y los catalizadores son relativamente caros. Se ha encontrado ahora que es muy deseable secar, o al
45 menos secar parcialmente el aire de entrada al regenerador a fin de reducir significativamente la tasa de desactivación del catalizador causada por exposición a vapor en el regenerador.
Adicionalmente, ha sido informado previamente por Janssen et al. en US 2004/0034264 A1 y US 2004/0034265 A1 que los materiales de alimentación precisan estar exentos o sustancialmente exentos de sales. Sin embargo, se ha encontrado ahora que puede causarse un deterioro grave del catalizador por exposición del catalizador al cloruro de
50 sodio que está presente en el aire en las áreas costeras tales como aquéllas en las que están localizadas frecuentemente las plantas petroquímicas. La presente invención proporciona un proceso para proteger el catalizador contra el deterioro por esta y otras sales que pueden estar presentes en el aire de entrada al reactor y particularmente en relación con el aire de entrada a la vasija de regeneración del catalizador.
SUMARIO DE LA INVENCIÓN
55 En el primer aspecto de la presente invención se proporciona el proceso como se define en la reivindicación 1.
La presente invención se refiere a un proceso de regeneración de un catalizador de tamiz molecular que comprende: eliminar humedad y sales trasportadas por el aire del aire antes de la entrada del aire en un regenerador del catalizador, introduciendo un catalizador de tamiz molecular agotado en el regenerador; y calentar el catalizador del tamiz molecular durante un periodo de tiempo suficiente y a una temperatura suficiente para regenerar dicho
5 catalizador de tamiz molecular.
La invención proporciona un proceso para convertir un material de alimentación en presencia de un tamiz molecular en una o más olefinas, al tiempo que se controla la contaminación del catalizador. La contaminación del catalizador puede reducirse proporcionando una alimentación de aire de regeneración que tenga un contenido reducido de humedad y una cantidad esencialmente nula de sal.
10 Los catalizadores de tamices moleculares utilizados en la presente invención requieren regeneración periódica a fin de mantener la actividad catalítica. Los regeneradores del catalizador precisan disponer de una corriente de aire de entrada al regenerador a fin de proporcionar el oxígeno necesario para la eliminación por combustión de los depósitos carbonosos en el catalizador. Se ha encontrado que es ventajoso condensar el agua y la sal del aire que entra en el regenerador. Puede tratarse de una soplante principal de aire para enviar aire al regenerador. Debido al
15 calor de compresión, este aire se calentará, usualmente a una temperatura de 149º a 204ºC (300º a 400ºF). En la puesta en marcha del reactor, puede utilizarse un calentador de aire a fin de que el regenerador alcance la temperatura de operación apropiada. Antes de entrar en el regenerador, el aire se envía a un refrigerante de descarga en el cual el agua se separa de la corriente de aire por condensación. A continuación se envía el aire a un lavador a fin de eliminar las sales transportadas por el aire. El agua que se ha separado en el refrigerante se utiliza
20 luego para eliminar del aire las sales por lavado. Para este propósito puede añadirse agua suplementaria, en caso necesario. Si bien el contenido de agua del aire se incrementa en cierto grado en el lavador si se añade agua suplementaria, el aire está todavía suficientemente seco para mantener la longevidad del catalizador. Se ha encontrado que la combinación del refrigerante y el lavador es un medio más simple y menos costoso para introducir aire de secado exento de sales en el regenerador del catalizador que lo que se proporciona en la técnica anterior tal
25 como la que se describe en U.S. No. de Serie 11/287.032 que expone el uso de un contactor rotativo adsorbente o una rueda adsorbente que está posicionada de tal manera que la corriente de aire pasa a través de un sector adsorbente de la rueda adsorbente a secar antes de pasar a través del regenerador. La presente invención es también más simple que lo propuesto en US 2006/0040821 A1, publicada en fecha 23 de febrero de 2006, en el cual se utilizan lechos adsorbentes para secar el aire en un grado mucho mayor que lo que se ha encontrado necesario
30 en la presente invención. Los autores de la presente invención han encontrado que un secado moderado de la corriente de aire de tal modo que el aire contenga 25 a 60% de agua en comparación con el aire ambiente junto con la eliminación de esencialmente la totalidad de las sales contenidas en el aire, permite el mantenimiento de un nivel importante de actividad catalítica.
DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LA INVENCIÓN
35 La invención está dirigida a un proceso de conversión de un material de alimentación hidrocarbonado, particularmente metanol, en presencia de una composición catalítica de tamiz molecular en una o más olefinas. En esta invención, el gas alimentado a un regenerador de catalizador tiene un contenido bajo de contaminantes y particularmente bajo en humedad y sales, de tal modo que no tiene significativamente un efecto adverso sobre la vida o la selectividad del catalizador en la conversión de la corriente de alimentación para producir el producto
40 deseado. El gas al regenerador del catalizador tiene una cantidad reducida de agua, pero es sólo moderadamente desecante en comparación con el gas sin tratar (normalmente aire).
De acuerdo con esta invención, es de esperar cierta reducción en la vida del catalizador como resultado de la regeneración del aire que contiene contaminantes, con inclusión de contaminantes que están presentes en el aire de regeneración debido a la proximidad de agua marina. Estos contaminantes son más particularmente agua y
45 contaminantes de metales del Grupo IA y/o Grupo IIA, tales como sales marinas.
Los catalizadores utilizados en las reacciones de metanol a olefinas son sensibles a las temperaturas altas en presencia de humedad, a lo que se hace referencia también como desactivación hidrotérmica. Las temperaturas son mayores en el regenerador (aproximadamente 625ºC o más) y a dichas temperaturas es importante reducir el nivel de humedad. El catalizador es envenenado y desactivado también por metales intercambiables en la alimentación, 50 particularmente iones sodio. De acuerdo con ello, es necesario dar pasos para eliminar cualquier cantidad de sodio, procedente principalmente de NaCl, que pueda estar presente en cualesquiera corrientes de alimentación al reactor.
Típicamente, en el interior del reactor, las condiciones de reacción son 475ºC a 138 kPa (20 psig) y 60% molar de vapor en el efluente del reactor, o una presión parcial de 1,4 bares absolutos de vapor. Este vapor se genera como un subproducto de la reacción y no puede reducirse cuando la alimentación al reactor es metanol puro. La única 55 manera de reducir el nivel de vapor por control de la corriente de alimentación sería alimentar al reactor dimetil-éter
o mezclas dimetil-éter/metanol.
El regenerador del catalizador de metanol a olefinas opera típicamente a una temperatura media de 625ºC y 138 kPa (20 psig). En el regenerador existen dos fuentes de vapor, la humedad que entra en el regenerador con el aire y el vapor generado por combustión del hidrógeno contenido en el coque que se elimina del catalizador por combustión. Una fórmula típica del coque es CH1,6 a CH1,8. Si el aire está húmedo, por ejemplo 3,74% molar de agua y existe hasta 30% de exceso de oxígeno, el gas de chimenea contendrá 7,57% molar de vapor correspondiente a una presión parcial de vapor de 0,18 bares absolutos. Aunque esta presión parcial de vapor es mucho menor que la presión del vapor en el reactor, se ha calculado que la mayor temperatura en el regenerador da como resultado una
5 contribución de 60% a la tasa de desactivación del catalizador, que en estas condiciones se estima que es 0,67% por día (0,26% procedente del reactor y 0,41% del regenerador).
En la presente invención, se ha encontrado que la tasa de desactivación puede reducirse por secado o secado parcial del aire que entra al regenerador. Cuando se utiliza aire seco, el gas de chimenea contendrá 4,35% molar de vapor, correspondiente a una presión parcial de 0,10 bares absolutos, y dará como resultado una tasa de
10 desactivación global de 0,50% por día (0,26% procedente del reactor y 0,24% del regenerador). Por tanto, la tasa de desactivación del catalizador se reduce un 40%.
Muchas plantas están localizadas probablemente cerca de una línea de costa en la que es común que existan aerosoles salinos presentes en el aire. Si el aire de entrada al regenerador contiene un nivel de sal tan bajo como 1 ppb de sodio en peso, ello daría como resultado la acumulación de 1,0 a 1,5 ppm de sodio sobre el catalizador en el 15 transcurso de un año de operación. Es probable que el aire de entrada contenga significativamente más sodio que 1 parte por billón, con acumulación proporcionalmente mayor de sodio en el catalizador. Es sabido que el sodio y otros metales intercambiables son venenos irreversibles del catalizador para la conversión de compuestos oxigenados en olefinas, dado que los mismos neutralizan los sitios ácidos activos en el catalizador. Un aumento en el contenido de sodio conduce a la pérdida progresiva de actividad del catalizador. Por esta razón, es importante proporcionar un
20 medio para secar el aire y purificar el aire enviado al regenerador a fin de reducir la tasa de desactivación del catalizador.
Los catalizadores adecuados para catalizar la reacción de conversión de compuestos oxigenados en olefinas de la presente invención incluyen catalizadores de tamices moleculares. Los catalizadores de tamices moleculares pueden ser zeolíticos (zeolitas) o no zeolíticos (no-zeolitas). Pueden formarse también catalizadores útiles a partir de
25 mixturas de catalizadores de tamices moleculares zeolíticos y no zeolíticos. Deseablemente, el catalizador es un tamiz molecular no zeolítico.
Catalizadores de tamices moleculares zeolíticos útiles incluyen, pero sin carácter limitante, mordenita, chabacita, erionita, ZSM-5, ZSM-34, ZSM-48 y mixturas de los mismos. Métodos de fabricación de estos catalizadores se conocen en la técnica y no precisan ser expuestos aquí.
30 Los silicoaluminofosfatos ("SAPOs") son un grupo de catalizadores de tamices moleculares no zeolíticos que son útiles en la presente invención. En la técnica se conocen procesos útiles para producir SAPOs. En particular, se desean SAPOs de poro pequeño. SAPOs adecuados para uso en la invención incluyen, pero sin carácter necesariamente limitante, SAPO-34, SAPO-17, SAPO-18, SAPO-44, SAPO-56 y mixturas de los mismos. En una realización más deseada, el SAPO es SAPO-34.
35 Los SAPOs sustituidos forman una clase de tamices moleculares conocida como "MeSAPOs", que son útiles también en la presente invención, En la técnica se conocen procesos para fabricar MeSAPOs. Los SAPOs con sustituyentes, tales como MeSAPOs, pueden ser adecuados también para uso en la presente invención. Sustituyentes adecuados, "Me", incluyen, pero sin carácter necesariamente limitante, níquel, cobalto, manganeso, cinc, titanio, estroncio, magnesio, bario, y calcio. Los MeSAPOs deseados son MeSAPOs de poro pequeño que
40 tienen un tamaño de poro inferior a 5 Angstroms. Los MeSAPOs de poro pequeño incluyen, pero sin carácter necesariamente limitante, NiSAPO-34, CoSAPO-34, NiSAPO-17, CoSAPO-17, y mixturas de los mismos.
Los aluminofosfatos (ALPOs) con sustituyentes, conocidos también como "MeALPOs", son otro grupo de tamices moleculares que pueden ser adecuados para uso en la presente invención, siendo MeALPOs deseados MeALPOs de poro pequeño. En la técnica se conocen procesos para fabricar MeALPOs. Sustituyentes adecuados incluyen, 45 pero sin carácter necesariamente limitante níquel, cobalto, manganeso, cinc, titanio, estroncio, magnesio, bario y calcio. El catalizador puede incorporarse en una composición sólida, preferiblemente partículas sólidas, en las cuales el catalizador está presente en una cantidad eficaz para promover la reacción de conversión deseada. Las partículas sólidas pueden incluir una cantidad catalíticamente eficaz del catalizador y el material matriz, preferiblemente al menos uno de un material de carga y un material aglomerante, a fin de proporcionar una
50 propiedad o propiedades deseadas, v.g., dilución deseada del catalizador, resistencia mecánica y análogas, a la composición sólida.
Los tamices moleculares más preferidos son silicoaluminofosfatos que tienen 8 anillos y un tamaño medio de poro menor que 5 Angstroms, preferiblemente en el intervalo de 3 a 5 Angstroms, más preferiblemente de 3 a 4,5 Angstroms, y muy preferiblemente de 3,5 a 4,2 Angstroms.
55 Los tamices moleculares más preferidos son tamices moleculares SAPO, y tamices moleculares SAPO sustituidos con metales. El metal se selecciona del grupo constituido por Co, Cr, Cu, Fe, Ga, Ge, Mg, Mn, Ni, Sn, Ti, Zn y Zr, y mixturas de los mismos. Los tamices moleculares de tipo zeolita más preferidos incluyen uno o una combinación de SAPO-18, SAPO-34, SAPO-35, SAPO-44, SAPO-56, ALPO-18 y ALPO-34, aún más preferiblemente uno o una combinación de SAPO-18, SAPO-34, ALPO-34 y ALPO-18, y tamices moleculares que contienen metales de los mismos, y muy preferiblemente uno o una combinación de SAPO-34 y ALPO-18, y tamices moleculares que contienen metales de los mismos.
Las composiciones de catalizador de tamiz molecular arriba descritas son particularmente útiles en procesos de conversión de materiales de alimentación diferentes. Ejemplos no limitantes de compuestos que contienen alifáticos
5 incluyen: alcoholes tales como metanol y etanol, alquil-mercaptanos tales como metil-mercaptano y etil-mercaptano, sulfuros de alquilo tales como sulfuro de metilo, alquil-aminas tales como metil-amina, alquil-éteres tales como dimetil-éter, dietil-éter y metiletil-éter, haluros de alquilo tales como cloruro de metilo y cloruro de etilo, alquil-cetonas tales como dimetil-cetona, formaldehídos, y diversos ácidos tales como ácido acético.
En una realización preferida del proceso de la invención, el material de alimentación contiene uno o más
10 compuestos oxigenados, más específicamente, uno o más compuestos orgánicos que contienen al menos un átomo de oxígeno. En la realización más preferida del proceso de la invención, el compuesto oxigenado en el material de alimentación es uno o más alcoholes, preferiblemente alcoholes alifáticos donde el resto alifático del o de los alcoholes tiene de 1 a 20 átomos de carbono, preferiblemente de 1 a 10 átomos de carbono, y muy preferiblemente de 1 a 4 átomos de carbono. Los alcoholes útiles como material de alimentación en el proceso de la invención
15 incluyen alcoholes alifáticos inferiores de cadena lineal y ramificada, y sus contrapartidas insaturadas.
Ejemplos no limitantes de compuestos oxigenados incluyen metanol, etanol, n-propanol, isopropanol, metiletil-éter, dimetil-éter, dietil-éter, di-isopropil-éter, formaldehído, carbonato de dimetilo, dimetil-cetona, ácido acético, y mixturas de los mismos. En la realización más preferida, el material de alimentación se selecciona de uno o más de metanol, etanol, dimetil-éter, dietil-éter o una combinación de los mismos, más preferiblemente metanol y dimetil-éter, y muy
20 preferiblemente metanol.
El material de alimentación que contiene compuestos oxigenados, más particularmente un material de alimentación que contiene un alcohol, se convierte primeramente en una o más olefinas. La o las olefinas o monómero(s) olefínico(s) producidos a partir del material de alimentación tienen típicamente 2 a 4 átomos de carbono, con cierta cantidad de subproductos con mayor número de carbonos, y muy preferiblemente son etileno y/o propileno.
25 Al proceso de la presente invención se hace referencia generalmente como gas a olefinas (GTO) o alternativamente metanol a olefinas (MTO). En un proceso MTO, típicamente un material de alimentación oxigenado, muy preferiblemente un material de alimentación que contiene metanol, se convierte en presencia de una composición catalítica de tamiz molecular del mismo en una o más olefinas, preferible y predominantemente, etileno y/o propileno, a los que se hace referencia a menudo como olefinas ligeras.
30 El proceso para conversión de un material de alimentación, especialmente un material de alimentación que contiene uno o más compuestos oxigenados, en presencia de una composición catalítica de tamiz molecular de la invención, se lleva a cabo en un proceso de reacción en un reactor, donde el proceso es un proceso de lecho fijo, un proceso de lecho fluidizado (que incluye un proceso de lecho turbulento), preferiblemente un proceso continuo de lecho fluidizado, y muy preferiblemente un proceso continuo de lecho fluidizado de alta velocidad.
35 El sistema del reactor es preferiblemente un sistema de reactor en lecho fluido que tiene una primera zona de reacción en uno o más reactores elevadores, y una segunda zona de reacción en al menos una vasija de separación, que comprende preferiblemente uno o más ciclones. En una realización, el uno o más reactores elevadores y la vasija de separación están contenidos en el interior de una sola vasija de reactor. Un material de alimentación fresco, que contiene preferiblemente uno o más compuestos oxigenados, opcionalmente con uno o
40 más diluyentes, se alimenta al uno o más reactores elevadores en el o los cuales se introduce una composición catalítica de tamiz molecular o versión coquizada de la misma. En una realización, la composición catalítica de tamiz molecular o versión coquizada de la misma se pone en contacto con un líquido o gas, o combinación de los mismos, antes de ser introducida en el o los reactores elevadores, siendo preferiblemente el líquido agua o metanol, y siendo el gas un gas inerte tal como nitrógeno.
45 El material de alimentación que entra en el sistema del reactor se convierte con preferencia parcial o totalmente en la primera zona del reactor en un efluente gaseoso que entra en la vasija de separación junto con una composición catalítica de tamiz molecular coquizada. Uno o más ciclones dentro de la vasija de separación están diseñados para separar la composición catalítica de tamiz molecular, preferiblemente una composición catalítica de tamiz molecular coquizada del efluente gaseoso que contiene una o más olefinas en la zona de separación.
50 El sistema de separación incluye una vasija de separación; típicamente una porción inferior de la vasija de separación es una zona de agotamiento. En la zona de agotamiento, la composición catalítica de tamiz molecular coquizada se pone en contacto con un gas, preferiblemente uno o una combinación de vapor, metano, dióxido de carbono, monóxido de carbono, hidrógeno, o un gas inerte tal como argón, preferiblemente vapor, para recuperar los hidrocarburos adsorbidos de la composición catalítica de tamiz molecular coquizada que se introduce luego en el
55 sistema de regeneración.
La temperatura de conversión empleada en el proceso de conversión, específicamente dentro del sistema del reactor, está comprendida en el intervalo que va desde 200º a 1000ºC, preferiblemente desde 250º a 800ºC, y muy preferiblemente desde 350º a 550ºC.
La presión de conversión empleada en el sistema del reactor varía a lo largo de un amplio intervalo que incluye la presión autógena. La presión de conversión está basada en la presión parcial del material de alimentación con exclusión de cualquier diluyente contenido en el mismo. Típicamente, la presión de conversión empleada en el proceso está comprendida en el intervalo que va desde 0,1 kPa a 5 MPa, preferiblemente desde 5 kPa a 1MPa, y
5 muy preferiblemente desde 20 kPa a 500 kPa.
La composición catalítica de tamiz molecular coquizada se retira de la vasija de separación, preferiblemente por uno
o más ciclones, y se introduce en el sistema de regeneración. El sistema de regeneración comprende un regenerador en donde la composición catalítica coquizada se pone en contacto con un medio de regeneración, preferiblemente un gas que contiene oxígeno, en condiciones de regeneración generales de temperatura, presión y 10 tiempo de residencia. El medio de regeneración incluye uno o más de aire, o aire diluido con nitrógeno o dióxido de carbono. En la mayoría de los diseños, el medio de regeneración es aire. Las condiciones de regeneración son aquéllas que son capaces de quemar el coque de la composición catalítica coquizada, preferiblemente hasta un nivel inferior a 0,5% en peso basado en el peso total de la composición catalítica de tamiz molecular coquizada que entra en el sistema de regeneración. La composición catalítica de tamiz molecular retirada del regenerador forma 15 una composición catalítica de tamiz molecular regenerada. El aire que se alimenta a un regenerador del catalizador puede secarse a fin de reducir el nivel de deterioro hidrotérmico del catalizador debido a la combinación de humedad y temperaturas elevadas. Por ejemplo, si el aire de entrada está húmedo con 4,0% molar de contenido de humedad, el gas de salida de un regenerador contendrá 7,5% molar de humedad. A 625ºC, la exposición del catalizador a este gas caliente y húmedo puede dar como resultado una pérdida relativa de actividad de 0,4 a 0,6% por día. En
20 cambio, si el gas de entrada se seca, el gas residual del regenerador contendrá solamente 3,5% mol de humedad. A 625ºC, la exposición del catalizador a estas condiciones dará como resultado una pérdida relativa de actividad de 0,1 a 0,3% por día.
De acuerdo con la presente invención, la corriente de aire que entra en el regenerador tiene algo de agua eliminada. Cuando la corriente de aire está relativamente seca, se eliminará poco o nada de agua, sin embargo. Los 25 solicitantes han encontrado también que el aire que entra en la vasija de regeneración puede ser una fuente significativa de sales indeseables. Por ejemplo, si la salinidad del aire contiene 0,5 ppm de sodio, a lo largo del tiempo sin retiradas o adiciones de catalizador, el nivel de sodio en el catalizador podría alcanzar 4500 ppm en peso, lo cual podría dar como resultado una pérdida significativa de sitios activos. Preferiblemente, la salinidad del aire es de 0 a 100 ppb en peso. Si, por ejemplo, la salinidad del aire puede reducirse a 30 ppb en peso, la acumulación de 30 sodio en el catalizador en condiciones similares podría ser sólo 20 a 250 ppm en peso, lo cual no tiene ningún efecto significativo sobre la actividad catalítica. Más preferiblemente, la salinidad del aire es de 0 a 50 ppb en peso, y aún más preferiblemente la salinidad del aire está comprendida en un intervalo que va desde 0 a 20 ppb en peso o por debajo de límites apreciables. Para estabilidad del catalizador a largo plazo, es deseable mantener el nivel de sodio por debajo de 500 ppm en peso. Se utiliza un condensador para separar primeramente el agua y algo de sodio así 35 como otras impurezas. El agua se sería retenida de la circulación en el aire mediante varias bandejas u otros medios de contacto tales como empaquetaduras u otros materiales que causan contacto entre el agua y el aire para eliminar las sales por lavado. En caso necesario, en el supuesto de que el aire tenga una humedad relativa baja, puede añadirse primeramente al aire agua adicional procedente de fuera del sistema para eliminar por lavado al menos una porción del contenido de sodio seguido por secado para eliminar el agua añadida así como agua residual. En 40 diseños de reactor anteriores, el aire atmosférico habría sido calentado y enviado a un regenerador del catalizador. Podría utilizarse una soplante de aire para enviar aire caliente a 121º hasta 204ºC (250º a 400ºF) al regenerador del catalizador. En el caso de las unidades FCC, el valor del catalizador es lo bastante bajo para que no sean necesarios métodos suplementarios para prolongar la duración de vida del catalizador. Sin embargo, en conexión con un sistema catalítico más valioso, tal como el catalizador SAPO-34 utilizado con el proceso de metanol a
45 olefinas, es económicamente ventajoso eliminar las sales transportadas por el aire así como la humedad del aire de regeneración.
Con objeto de hacer frente a este problema, se incorpora un refrigerante al aire descargado de la soplante de aire y se añade un lavador para separar las sales del aire por lavado. Se ha encontrado ahora que si el aire atmosférico calentado procedente de la soplante de aire se enfría a, por ejemplo, 38ºC (100ºF), una porción del agua contenida 50 en el flujo de aire se condensa (a no ser que el aire sea aire con bajo contenido de humedad). En la presente invención, se ha encontrado que esta agua condensada puede recircularse a un lavador para eliminar por lavado gran parte de las sales transportadas por el aire con el flujo de aire atmosférico. El agua que se ha separado del aire se hace circular a lo largo del aire utilizando una bomba, y pueden incluirse en el lavador varias bandejas de contacto u otros medios de contacto para aumentar el tiempo de contacto entre el aire y el agua. De este modo, el
55 agua separará las sales del aire. A medida que aumenta el nivel de agua en el interior del lavador, se retira la misma del lavador. El agua retirada tendrá una concentración muy pequeña de sales de tal manera que el agua no requerirá tratamiento especial. El uso de agua en el lavador dará como resultado un aumento incidental de humedad. Si se desea secado adicional, pueden añadirse al sistema secadores suplementarios.
EJEMPLO
60 En una ubicación tropical, el aire atmosférico se encuentra a 32ºC (90ºF) y 75% de humedad relativa. Si la descarga de la soplante se encuentra a 35 psig y las condiciones en el lavador son 38ºC (100ºF) a 30 psig, aproximadamente 42% de agua y esencialmente la totalidad de las sales se eliminarán del lavador.
La temperatura de regeneración del catalizador en el regenerador está comprendida en el intervalo que va desde
200º a 1500ºC, preferiblemente de 300º a 1000ºC, más preferiblemente de 450º a 750ºC, y muy preferiblemente de
550ºC a 700ºC. La presión de regeneración está comprendida en el intervalo que va desde 103 a 3448 kPa,
preferiblemente desde 138 a 1724 kPa (20 a 250 psia), más preferiblemente desde 172 a 1034 kPa (25 a 150 psia),
5 y muy preferiblemente desde 207 a 414 kPa (30 a 60 psia). El tiempo de residencia preferido de la composición
catalítica de tamiz molecular en el regenerador está comprendido en el intervalo que va desde 1 minuto a varias
horas, muy preferiblemente de 1 minuto a 100 minutos, y el volumen preferido de oxígeno en el gas que sale del
regenerador está comprendido en el intervalo que va desde 0,01 a 5% molar basado en el volumen total del gas. El
gas que sale del regenerador contendrá CO y CO2, que son resultado de la combustión de los materiales 10 carbonosos. Debido a la presencia de oxígeno residual en el gas de escape, puede tener lugar una post-combustión
de CO en la fase gaseosa.

Claims (7)

  1. REIVINDICACIONES
    1. Un proceso de secado y purificación de un gas que fluye a una vasija de regeneración de un catalizador en donde la vasija de regeneración del catalizador comprende un catalizador de tamiz molecular; comprendiendo el proceso:
    5 a) introducir un gas de regeneración moderadamente caliente en un refrigerante, en donde el gas de regeneración incluye uno o más de aire, o aire diluido con nitrógeno o dióxido de carbono; b) enfriar luego dicho gas de regeneración a una temperatura a la cual una porción sustancial del contenido de agua de dicho gas se condensa y se retira de dicho gas de regeneración; c) enviar luego dicho gas de regeneración a un lavador;
    10 d) hacer pasar luego una cantidad de agua a través de dicho lavador para separar las sales de dicho gas de regeneración; y e) enviar dicho gas de regeneración a dicha vasija de regeneración del catalizador que comprende dicho catalizador de tamiz molecular.
    15 2. El proceso de la reivindicación 1, en donde dicha agua retirada en el paso b) es al menos una porción de dicha cantidad de agua en el paso d).
  2. 3. El proceso de la reivindicación 1, en donde dicho lavador contiene medios de contacto para poner en contacto dicho gas con dicha agua.
  3. 4. El proceso de la reivindicación 3, en donde dichos medios de contacto comprenden al menos dos bandejas 20 de contacto.
  4. 5.
    El proceso de la reivindicación 1, en donde dicha sal se selecciona del grupo constituido por cloruro de sodio, cloruro de litio y cloruro de potasio.
  5. 6.
    El proceso de la reivindicación 1, en donde dicho gas de regeneración contiene menos agua al entrar en
    dicha vasija de regeneración del catalizador en comparación con el contenido de agua antes de la refrigeración de 25 dicho gas de regeneración.
  6. 7.
    El proceso de la reivindicación 1, en donde dicho gas de regeneración contiene 0 a 50 ppb de sodio procedente de NaCl antes de ser enfriado.
  7. 8.
    El proceso de la reivindicación 1, en donde un catalizador SAPO-34 para conversión de compuestos oxigenados en olefinas se regenera en dicha vasija de regeneración del catalizador.
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