JP2020500840A - プロピレン及びｃ４の炭化水素類を製造する方法及びその装置 - Google Patents
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Abstract
本発明は、酸素含有化合物からプロピレン、Ｃ４の炭化水素類を製造する方法及びその装置に関する。該方法は生成物中の８０ｗｔ．％以上のＣ５以上の炭化水素類を接触分解リフトパイプまで循環し、分解反応させ、プロピレン、Ｃ４の炭化水素類を含有する生成物を生成し、エチレンのアルキル化反応速度を高め、反応器単位体積当たりの生産能力が高い。
Description
本発明は、化工触媒分野に関し、特に酸素含有化合物からプロピレン、Ｃ４の炭化水素類を製造する方法及びその装置に関する。
プロピレン、ブタジエンは重要な化工原料であり、一般的には、ナフサ分解及びスチームクラッキングから得られる。プロピレンの主な由来はエチレンとプロピレンの連産及び製油所で副生するプロピレンであり、ブタジエンの主な由来はエチレン分解プロセスで生成されたＣ４副生成物をさらに加工して得られる。近年、メタノールからオレフィンを製造する（ＭＴＯ）技術、メタノールからプロピレンを製造する（ＭＴＰ）技術、エタンを脱水素化してエチレンを製造する技術、プロパンを脱水素化してプロピレンを製造する技術の進展が速く、全世界でオレフィン原料が軽質化される傾向が明らかであり、Ｃ４資源供給の逼迫を招くので、市場需要を満足するためにプロピレン及びＣ４オレフィンを高選択率で製造するプロセスの開発が必要となる。
ドイツのＬｕｒｇｉ社は、固定床でメタノールからオレフィンを製造する技術（ＷＯ２００４／０１８０８９）を開発し、この技術はズードケミー社のＺＳＭ−５分子篩触媒を利用し、固定床式反応器中でメタノールからオレフィンを製造する反応を行うものであり、プロピレン選択率が７０％に近く、副生成物がエチレン、液化石油ガス及びガソリンである。
大連化学物理研究所が開発したＤＭＴＯ技術は、ＳＡＰＯ分子篩を触媒として、濃厚相循環流動床式反応器を使用し、メタノール水溶液を原料としたものであり、生成物のうち、エチレン、プロピレンの収率が約８０％であり、１０％以上のＣ４の炭化水素類を副生する。
特許文献１には、循環流動床を用いてメタノールからプロピレン、Ｃ４の炭化水素類を製造する方法が開示されており、この方法は、ＺＳＭ−５触媒を用い、プロセスの特徴は、原料であるメタノールと生成物におけるほとんどのＣ１、Ｃ２、Ｃ５炭化水素類とを共に循環流動床式反応器に入れ、プロピレン、Ｃ４の炭化水素類、Ｃ６以上の炭化水素類及び副生成物を最終生成物として回収することにある。
特許文献２には、メタノール又はジメチルエーテルからオレフィンを製造する方法が開示されている。この方法は、メタノール又はジメチルエーテル転化反応、エチレンとメタノールのアルキル化反応、及びＣ４以上の重質分の接触分解反応を含む。メタノール又はジメチルエーテル転化反応、エチレンとメタノールのアルキル化反応では触媒１を用い、同一反応器内で反応が完結し、Ｃ４以上の重質分の接触分解反応では触媒２を用いてもう１つの反応器内で反応が完結する。
特許文献１及び特許文献２に開示されている方法は共通の特徴を有する。すなわち、軽質分（炭素数２以下の炭化水素類）のリサイクルにより、目標生成物（プロピレン及びＣ４）の選択率を増加させることである。上記軽質分のリサイクル反応の主反応はエチレンとメタノールとのアルキル化反応である。
ＭＴＯ反応及びオレフィンのアルキル化反応のいずれも酸性分子篩触媒を用いることができるが、ＭＴＯ反応速度がオレフィンのアルキル化反応を遥かに超えている。我々の研究結果により、新鮮なＳＡＰＯ触媒は活性が高く、よりオレフィンのアルキル化反応に有利であり、触媒にカーボンが析出し、その後のオレフィンのアルキル化反応速度が急速に低下することを見出した。
メタノールはオレフィンのアルキル化反応の原料でありながら、ＭＴＯ反応の原料でもあるので、オレフィンのアルキル化反応に必ずＭＴＯ反応が伴う。ＭＴＯ反応は触媒にカーボンの析出を伴い、活性低下を招き、このように、オレフィンのアルキル化反応が抑制されてしまう。オレフィンのアルキル化反応速度を高めることで製品ガスにおける軽質分の含有量を低下させることができるので、反応器単位体積当たりの生産能力を高めることができる。
特許文献１及び特許文献２に開示されている方法は反応器の構造に関するものではなく、反応器内の触媒の流動方式、原料の流動方式、原料の分配方式等をも明確にしていない。特許文献２に開示されている方法はＳＡＰＯ触媒を用い、実施例においてメタノールと軽質分との質量比が１：１０〜２０であることを示し、これにより、軽質分の含有量が極めて高く、反応器単位体積当たりの生産能力が極めて低いことがわかる。特許文献１に開示されている方法はＺＳＭ−５触媒を用い、製品におけるＣ６以上の炭化水素類の含有量が高く、この方法では製品ガスにおける軽質分の含有量が開示されていない。
メタノール及び／又はジメチルエーテルを原料としてプロピレン及びＣ４の炭化水素類を製造する過程において必ず一定量のＣ５以上の炭化水素類を同時に生成する。Ｃ５以上の炭化水素類は経済価値が低く、接触分解反応により、Ｃ５以上の炭化水素類がエチレン、プロピレン、Ｃ４の炭化水素類等に転化することができ、これにより、プロピレン及びＣ４の炭化水素類の選択率を高めることができる。
以上の分析からわかるように、メタノールを原料としてプロピレン及びＣ４の炭化水素類を製造する主反応はＭＴＯ反応及びオレフィンのアルキル化反応であるので、プロピレン及びＣ４の炭化水素類の選択率を高めるキーポイントは触媒の設計及び反応器の設計にある。反応器の最適化設計によりＭＴＯ反応におけるオレフィンのアルキル化反応への抑制を避けることは、メタノールからプロピレン及びＣ４の炭化水素類を製造するプロセスの経済性を高める重要な方法の１つである。
本発明は、メタノールからプロピレン及びＣ４の炭化水素類を製造するプロセスにおいて、エチレンのアルキル化反応速度が低いという課題に対して、エチレンのアルキル化反応速度を高める新規な方法及びその装置を提供するものである。この方法は、酸素含有化合物からプロピレン及びＣ４の炭化水素類の製造に用いられ、プロピレン及びＣ４の炭化水素類の収率が高く、プロセス経済性が良いという利点を有する。
上記の目的を実現するために、１つの態様において、本発明は、酸素含有化合物からプロピレン及びＣ４の炭化水素類を製造するための装置を提供し、前記装置は、
ａ）乱流流動床式反応器（１）であって、反応器ハウジング（２）、ｎ個の反応器フィード分配器（３−１〜３−ｎ）、反応器気固分離器１（４）、反応器気固分離器２（５）、反応器熱除去器（６）、製品ガス出口（７）及び反応器ストリッパー（８）を含み、乱流流動床式反応器（１）の下部が反応領域であり、乱流流動床式反応器（１）の上部が沈降領域であり、ｎ個の反応器フィード分配器（３−１〜３−ｎ）が反応領域に配置されており（好ましくはｎ個の反応器フィード分配器が下から上へと反応領域に配置されており、０＜ｎ＜１０である。）、反応器熱除去器（６）が反応領域に配置されており、反応器気固分離器１（４）及び反応器気固分離器２（５）が沈降領域又は反応器ハウジング（２）の外部に配置されており、反応器気固分離器１（４）の入口が再生リフトパイプ（２４）に接続されており、反応器気固分離器１（４）の触媒出口が反応領域の底部に配置されており、反応器気固分離器１（４）のガス出口が沈降領域に配置されており、反応器気固分離器２（５）の入口が沈降領域に配置されており、反応器気固分離器２（５）の触媒出口が反応領域に配置されており、反応器気固分離器２（５）のガス出口が製品ガス出口（７）に接続されており、反応器ストリッパー（８）が乱流流動床式反応器（１）の底部において外部から内部へと反応器ハウジング（２）を通過して乱流流動床式反応器（１）の反応領域内に開口する（好ましくは反応器ストリッパーが反応器ハウジング内部に開口する水平高さが反応領域の１／１０の高さよりも高い。）、乱流流動床式反応器（１）と、
ｂ）接触分解リフトパイプ（２８）であって、その底部が接触分解傾斜管（２６）の出口に接続されてＣ５以上の炭化水素類入口（２９）が設けられており、接触分解リフトパイプ（２８）の出口が乱流流動床式反応器（１）の沈降領域に接続されている、接触分解リフトパイプ（２８）と、
ｃ）流動床再生器（１４）であって、再生器ハウジング（１５）、再生器フィード分配器（１６）、再生器気固分離器（１７）、再生器熱除去器（１８）、排ガス出口（１９）及び再生器ストリッパー（２０）を含み、流動床再生器（１４）の下部が再生領域であり、流動床再生器（１４）の上部が沈降領域であり、再生器フィード分配器（１６）が再生領域の底部に配置されており、再生器熱除去器（１８）が再生領域に配置されており、再生器気固分離器（１７）が沈降領域又は再生器ハウジング（１５）の外部に配置されており、再生器気固分離器（１７）の入口が沈降領域に配置されており、再生器気固分離器（１７）の触媒出口が再生領域に配置されており、再生器気固分離器（１７）のガス出口が排ガス出口（１９）に接続されており、再生器ストリッパー（２０）が再生器ハウジング（１５）の底部に開口する、流動床再生器（１４）と、
を含み、
ｄ）反応器ストリッパー（８）の底部には反応器ストリッピングガス入口（９）が設けられており、反応器ストリッパー（８）の底部が再生待ち触媒用傾斜管（１０）の入口に接続されており、再生待ち触媒用傾斜管（１０）には再生待ち触媒用スライドバルブ（１１）が設けられており、再生待ち触媒用傾斜管（１０）の出口が再生待ち触媒用リフトパイプ（１２）の入口に接続されており、再生待ち触媒用リフトパイプ（１２）の底部には再生待ち触媒用リフトガス入口（１３）が設けられており、再生待ち触媒用リフトパイプ（１２）の出口が流動床再生器（１４）の沈降区間に接続されており、
ｅ）再生器ストリッパー（２０）の底部には再生器ストリッピングガス入口（２１）が設けられており、再生器ストリッパー（２０）の底部が再生傾斜管（２２）の入口に接続されており、再生傾斜管（２２）には再生スライドバルブ（２３）が設けられており、再生傾斜管（２２）の出口が再生リフトパイプ（２４）の入口に接続されており、再生リフトパイプ（２４）の底部には再生リフトガス入口（２５）が設けられており、再生リフトパイプ（２４）の出口が反応器気固分離器１（４）の入口に接続されており、
再生器ストリッパー（２０）の底部がさらに接触分解傾斜管（２６）の入口に接続されており、接触分解傾斜管には接触分解スライドバルブ（２７）が設けられている。
ａ）乱流流動床式反応器（１）であって、反応器ハウジング（２）、ｎ個の反応器フィード分配器（３−１〜３−ｎ）、反応器気固分離器１（４）、反応器気固分離器２（５）、反応器熱除去器（６）、製品ガス出口（７）及び反応器ストリッパー（８）を含み、乱流流動床式反応器（１）の下部が反応領域であり、乱流流動床式反応器（１）の上部が沈降領域であり、ｎ個の反応器フィード分配器（３−１〜３−ｎ）が反応領域に配置されており（好ましくはｎ個の反応器フィード分配器が下から上へと反応領域に配置されており、０＜ｎ＜１０である。）、反応器熱除去器（６）が反応領域に配置されており、反応器気固分離器１（４）及び反応器気固分離器２（５）が沈降領域又は反応器ハウジング（２）の外部に配置されており、反応器気固分離器１（４）の入口が再生リフトパイプ（２４）に接続されており、反応器気固分離器１（４）の触媒出口が反応領域の底部に配置されており、反応器気固分離器１（４）のガス出口が沈降領域に配置されており、反応器気固分離器２（５）の入口が沈降領域に配置されており、反応器気固分離器２（５）の触媒出口が反応領域に配置されており、反応器気固分離器２（５）のガス出口が製品ガス出口（７）に接続されており、反応器ストリッパー（８）が乱流流動床式反応器（１）の底部において外部から内部へと反応器ハウジング（２）を通過して乱流流動床式反応器（１）の反応領域内に開口する（好ましくは反応器ストリッパーが反応器ハウジング内部に開口する水平高さが反応領域の１／１０の高さよりも高い。）、乱流流動床式反応器（１）と、
ｂ）接触分解リフトパイプ（２８）であって、その底部が接触分解傾斜管（２６）の出口に接続されてＣ５以上の炭化水素類入口（２９）が設けられており、接触分解リフトパイプ（２８）の出口が乱流流動床式反応器（１）の沈降領域に接続されている、接触分解リフトパイプ（２８）と、
ｃ）流動床再生器（１４）であって、再生器ハウジング（１５）、再生器フィード分配器（１６）、再生器気固分離器（１７）、再生器熱除去器（１８）、排ガス出口（１９）及び再生器ストリッパー（２０）を含み、流動床再生器（１４）の下部が再生領域であり、流動床再生器（１４）の上部が沈降領域であり、再生器フィード分配器（１６）が再生領域の底部に配置されており、再生器熱除去器（１８）が再生領域に配置されており、再生器気固分離器（１７）が沈降領域又は再生器ハウジング（１５）の外部に配置されており、再生器気固分離器（１７）の入口が沈降領域に配置されており、再生器気固分離器（１７）の触媒出口が再生領域に配置されており、再生器気固分離器（１７）のガス出口が排ガス出口（１９）に接続されており、再生器ストリッパー（２０）が再生器ハウジング（１５）の底部に開口する、流動床再生器（１４）と、
を含み、
ｄ）反応器ストリッパー（８）の底部には反応器ストリッピングガス入口（９）が設けられており、反応器ストリッパー（８）の底部が再生待ち触媒用傾斜管（１０）の入口に接続されており、再生待ち触媒用傾斜管（１０）には再生待ち触媒用スライドバルブ（１１）が設けられており、再生待ち触媒用傾斜管（１０）の出口が再生待ち触媒用リフトパイプ（１２）の入口に接続されており、再生待ち触媒用リフトパイプ（１２）の底部には再生待ち触媒用リフトガス入口（１３）が設けられており、再生待ち触媒用リフトパイプ（１２）の出口が流動床再生器（１４）の沈降区間に接続されており、
ｅ）再生器ストリッパー（２０）の底部には再生器ストリッピングガス入口（２１）が設けられており、再生器ストリッパー（２０）の底部が再生傾斜管（２２）の入口に接続されており、再生傾斜管（２２）には再生スライドバルブ（２３）が設けられており、再生傾斜管（２２）の出口が再生リフトパイプ（２４）の入口に接続されており、再生リフトパイプ（２４）の底部には再生リフトガス入口（２５）が設けられており、再生リフトパイプ（２４）の出口が反応器気固分離器１（４）の入口に接続されており、
再生器ストリッパー（２０）の底部がさらに接触分解傾斜管（２６）の入口に接続されており、接触分解傾斜管には接触分解スライドバルブ（２７）が設けられている。
もう１つの態様において、本発明は、酸素含有化合物からプロピレン及びＣ４の炭化水素類を製造する方法を提供し、該方法において、
ａ）酸素含有化合物を含有する原料をｎ個の反応器フィード分配器（３−１〜３−ｎ）から乱流流動床式反応器（１）の反応領域に導入し、触媒と接触させ、プロピレン及びＣ４の炭化水素類製品を含有する流れと、炭素を含有する再生待ち触媒を生成し、
ｂ）再生待ち触媒を流動床再生器（１４）により再生し、再生触媒を形成し、再生触媒の一部が反応器気固分離器１（４）により気固分離された後に、乱流流動床式反応器（１）における反応領域の底部に入り、再生触媒のもう一部が接触分解傾斜管（２６）を経過して接触分解リフトパイプ（２８）に入り、
ｃ）乱流流動床式反応器（１）から流出した、プロピレン及びＣ４の炭化水素類製品を含有する流れを製品分離システムに送入し、分離によりプロピレン、Ｃ４の炭化水素類、軽質分、プロパン、Ｃ５以上の炭化水素類を得、軽質分が９０ｗｔ％超のエチレンを含み、さらに少量のメタン、エタン、水素ガス、ＣＯ及びＣＯ２を含み、７０ｗｔ．％以上の軽質分が乱流流動床式反応器（１）の最も下方の反応器フィード分配器（３−１）から乱流流動床式反応器（１）の反応領域に戻り、エチレン及び酸素含有化合物が触媒の作用によりアルキル化反応が生じ、プロピレンの生成物を生成し、３０ｗｔ．％未満の軽質分を副生成物として回収し、
ｄ）８０ｗｔ．％以上の分離システムから出たＣ５以上の炭化水素類がＣ５以上の炭化水素類入口（２９）から接触分解リフトパイプ（２８）に入り、接触分解傾斜管（２６）からの再生触媒と並流接触し、分解反応させ、プロピレン、Ｃ４の炭化水素類を含有する流れと、炭素を含有する触媒と、を生成し、その後、プロピレン、Ｃ４の炭化水素類を含有する流れと、炭素を含有する触媒とが接触分解リフトパイプ（２８）の出口を経過して乱流流動床式反応器（１）の沈降領域に入り、２０ｗｔ．％未満のＣ５以上の炭化水素類を副生成物として回収する。
ａ）酸素含有化合物を含有する原料をｎ個の反応器フィード分配器（３−１〜３−ｎ）から乱流流動床式反応器（１）の反応領域に導入し、触媒と接触させ、プロピレン及びＣ４の炭化水素類製品を含有する流れと、炭素を含有する再生待ち触媒を生成し、
ｂ）再生待ち触媒を流動床再生器（１４）により再生し、再生触媒を形成し、再生触媒の一部が反応器気固分離器１（４）により気固分離された後に、乱流流動床式反応器（１）における反応領域の底部に入り、再生触媒のもう一部が接触分解傾斜管（２６）を経過して接触分解リフトパイプ（２８）に入り、
ｃ）乱流流動床式反応器（１）から流出した、プロピレン及びＣ４の炭化水素類製品を含有する流れを製品分離システムに送入し、分離によりプロピレン、Ｃ４の炭化水素類、軽質分、プロパン、Ｃ５以上の炭化水素類を得、軽質分が９０ｗｔ％超のエチレンを含み、さらに少量のメタン、エタン、水素ガス、ＣＯ及びＣＯ２を含み、７０ｗｔ．％以上の軽質分が乱流流動床式反応器（１）の最も下方の反応器フィード分配器（３−１）から乱流流動床式反応器（１）の反応領域に戻り、エチレン及び酸素含有化合物が触媒の作用によりアルキル化反応が生じ、プロピレンの生成物を生成し、３０ｗｔ．％未満の軽質分を副生成物として回収し、
ｄ）８０ｗｔ．％以上の分離システムから出たＣ５以上の炭化水素類がＣ５以上の炭化水素類入口（２９）から接触分解リフトパイプ（２８）に入り、接触分解傾斜管（２６）からの再生触媒と並流接触し、分解反応させ、プロピレン、Ｃ４の炭化水素類を含有する流れと、炭素を含有する触媒と、を生成し、その後、プロピレン、Ｃ４の炭化水素類を含有する流れと、炭素を含有する触媒とが接触分解リフトパイプ（２８）の出口を経過して乱流流動床式反応器（１）の沈降領域に入り、２０ｗｔ．％未満のＣ５以上の炭化水素類を副生成物として回収する。
好ましくは、本発明に係る方法は、第１の態様による酸素含有化合物からプロピレン及びＣ４の炭化水素類を製造するための装置を用いて行われ、
再生待ち触媒が反応器ストリッパー（８）、再生待ち触媒用傾斜管（１０）、再生待ち触媒用スライドバルブ（１１）及び再生待ち触媒用リフトパイプ（１２）を経過して流動床再生器（１４）の沈降区間に入り、
再生媒体を再生器フィード分配器（１６）から流動床再生器（１４）の再生領域に導入し、再生媒体及び再生待ち触媒はカーボン燃焼反応が発生し、ＣＯ、ＣＯ２を含有する排ガスと再生触媒とを生成し、排ガスを再生器気固分離器（１７）により除塵した後に排出し、
再生触媒の一部が再生器ストリッパー（２０）、再生傾斜管（２２）、再生スライドバルブ（２３）及び再生リフトパイプ（２４）を経過して反応器気固分離器１（４）の入口に入り、気固分離された後に、再生触媒が乱流流動床式反応器（１）における反応領域の底部に入り、再生触媒のもう一部が再生器ストリッパー（２０）、接触分解傾斜管（２６）、接触分解スライドバルブ（２７）を経過して接触分解リフトパイプ（２８）に入り、
反応器ストリッピングガスが反応器ストリッピングガス入口（９）から反応器ストリッパー（８）に入って再生待ち触媒と向流接触し、その後、乱流流動床式反応器（１）に入り、再生待ち触媒用リフトガスが再生待ち触媒用リフトガス入口（１３）から再生待ち触媒用リフトパイプ（１２）に入って再生待ち触媒と並流接触し、その後、流動床再生器（１４）の沈降区間に入り、
再生器ストリッピングガスが再生器ストリッピングガス入口（２１）から再生器ストリッパー（２０）に入って再生触媒と向流接触し、その後、流動床再生器（１４）に入り、再生リフトガスが再生リフトガス入口（２５）から再生リフトパイプ（２４）に入って再生触媒と並流接触し、その後、反応器気固分離器１（４）の入口に入る。
再生待ち触媒が反応器ストリッパー（８）、再生待ち触媒用傾斜管（１０）、再生待ち触媒用スライドバルブ（１１）及び再生待ち触媒用リフトパイプ（１２）を経過して流動床再生器（１４）の沈降区間に入り、
再生媒体を再生器フィード分配器（１６）から流動床再生器（１４）の再生領域に導入し、再生媒体及び再生待ち触媒はカーボン燃焼反応が発生し、ＣＯ、ＣＯ２を含有する排ガスと再生触媒とを生成し、排ガスを再生器気固分離器（１７）により除塵した後に排出し、
再生触媒の一部が再生器ストリッパー（２０）、再生傾斜管（２２）、再生スライドバルブ（２３）及び再生リフトパイプ（２４）を経過して反応器気固分離器１（４）の入口に入り、気固分離された後に、再生触媒が乱流流動床式反応器（１）における反応領域の底部に入り、再生触媒のもう一部が再生器ストリッパー（２０）、接触分解傾斜管（２６）、接触分解スライドバルブ（２７）を経過して接触分解リフトパイプ（２８）に入り、
反応器ストリッピングガスが反応器ストリッピングガス入口（９）から反応器ストリッパー（８）に入って再生待ち触媒と向流接触し、その後、乱流流動床式反応器（１）に入り、再生待ち触媒用リフトガスが再生待ち触媒用リフトガス入口（１３）から再生待ち触媒用リフトパイプ（１２）に入って再生待ち触媒と並流接触し、その後、流動床再生器（１４）の沈降区間に入り、
再生器ストリッピングガスが再生器ストリッピングガス入口（２１）から再生器ストリッパー（２０）に入って再生触媒と向流接触し、その後、流動床再生器（１４）に入り、再生リフトガスが再生リフトガス入口（２５）から再生リフトパイプ（２４）に入って再生触媒と並流接触し、その後、反応器気固分離器１（４）の入口に入る。
本発明に係る乱流流動床式反応器の主な特徴は、軽質分が最も下方の反応器フィード分配器から入り、酸素含有化合物がｎ個の反応器フィード分配器のそれぞれから入り、再生触媒が反応領域の底部に直接に入ることにある。一方、反応領域の下部において、触媒活性が高く、エチレン、プロピレン及びメタノールのアルキル化反応に有利である。他方、酸素含有化合物を多段階でフィードする方式を用いたので、酸素含有化合物が反応領域の下方の小部分の領域でほとんどの転化反応を完結するのが避けられ、このようにして、ほとんどの反応領域内で酸素含有化合物の濃度が均一となり、ＭＴＯ反応のオレフィンのアルキル化反応への抑制を弱めることができる。したがって、本発明に係る乱流流動床式反応器は、オレフィンのアルキル化反応速度を効果的に高めることができ、反応器単位体積当たりの生産能力が高い。
本発明に係る接触分解リフトパイプの主な特徴は、その出口が乱流流動床式反応器の沈降領域に直接に接続されており、乱流流動床式反応器とともに気固分離器２を共用することにある。
本発明に係る流動床再生器は、好ましくは乱流流動床再生器である。
本発明に係る反応器気固分離器１、反応器気固分離器２及び再生器気固分離器は、好ましくはサイクロン分離器である。
本発明に記載の方法において、ＭＴＯ反応がエチレン及びプロピレン等の生成物を生成し、オレフィンのアルキル化反応がエチレン及びプロピレン等を消耗し、エチレンのアルキル化反応速度が高いと、製品ガス中の軽質分の含有量が低くなり、軽質分の循環量が低下する。本発明に記載の方法、軽質分の循環量が酸素含有化合物フィード量の５〜４０ｗｔ．％である。
本発明に記載の方法において、Ｃ５以上の炭化水素類がシステム中で循環し、Ｃ５以上の炭化水素類の循環量が酸素含有化合物フィード量の２〜２０ｗｔ．％である。
本発明に記載の方法において、７０ｗｔ．％以上の軽質分及び８０ｗｔ．％以上のＣ５以上の炭化水素類がシステム中で循環し、軽質分及びＣ５以上の炭化水素類の放出率が平衡状態での製品ガスの組成に影響を及ぼしている。平衡状態下で、製品ガスの組成は、プロピレン ２０〜５０ｗｔ．％、Ｃ４の炭化水素類 １５〜４０ｗｔ．％、軽質分 １０〜４５ｗｔ．％、プロパン ０〜５ｗｔ．％及びＣ５以上の炭化水素類 ５〜２０ｗｔ．％である。軽質分中にエチレンを９０ｗｔ％超、例えば＞９５ｗｔ．％含有し、その他の成分はメタン、エタン、水素ガス、ＣＯ及びＣＯ２等である。
１つの好ましい実施形態において、前記触媒はＳＡＰＯ分子篩を含有し、該触媒は、メタノールからオレフィンを製造する機能と、オレフィンのアルキル化の機能と、接触分解の機能とを併有する。
１つの好ましい実施形態において、前記再生触媒のカーボン含有量が＜２ｗｔ．％であり、さらに好ましくは、再生触媒のカーボン含有量が＜０．５ｗｔ．％である。
１つの好ましい実施形態において、前記再生待ち触媒のカーボン含有量が５〜１２ｗｔ．％であり、さらに好ましくは、再生待ち触媒のカーボン含有量が５〜１０ｗｔ．％である。
１つの好ましい実施形態において、前記乱流流動床式反応器（１）の反応領域の反応条件は、ガス見掛け線速度が０．１〜２ｍ／ｓ、反応温度が３００〜５５０℃、反応圧力が１００〜５００ｋＰａ、床密度が２００〜１２００ｋｇ／ｍ３である。
１つの好ましい実施形態において、前記接触分解リフトパイプ（２８）の反応条件は、ガス見掛け線速度が２．０〜１０．０ｍ／ｓ、反応温度が４００〜７５０℃、反応圧力が１００〜５００ｋＰａ、床密度が３０〜３００ｋｇ／ｍ３である。
１つの好ましい実施形態において、前記流動床再生器（１４）の再生領域の反応条件は、ガス見掛け線速度が０．１〜２ｍ／ｓ、再生温度が５００〜７５０℃、再生圧力が１００〜５００ｋＰａ、床密度が２００〜１２００ｋｇ／ｍ３である。
１つの好ましい実施形態において、前記酸素含有化合物がメタノール及び／又はジメチルエーテルであり、及び／又は前記再生媒体が空気、酸欠空気又は水蒸気のうちのいずれか１種又は複数種の混合物であり、及び／又は前記反応器ストリッピングガス、再生器ストリッピングガス、再生待ち触媒用リフトガス及び再生リフトガスが水蒸気又は窒素ガスである。
１つの具体的な実施形態において、図１に示すように、本発明に記載の酸素含有化合物からプロピレン、Ｃ４の炭化水素類を製造する方法及びその装置の概略図であり、該装置は、
ａ）乱流流動床式反応器（１）であって、反応器ハウジング（２）、ｎ個の反応器フィード分配器（３−１〜３−ｎ）、反応器気固分離器１（４）、反応器気固分離器２（５）、反応器熱除去器（６）、製品ガス出口（７）及び反応器ストリッパー（８）を含み、乱流流動床式反応器（１）の下部が反応領域であり、乱流流動床式反応器（１）の上部が沈降領域であり、ｎ個の反応器フィード分配器（３−１〜３−ｎ）が下から上へと並んで反応領域に配置されており、０＜ｎ＜１０であり、反応器熱除去器（６）が反応領域に配置されており、反応器気固分離器１（４）及び反応器気固分離器２（５）が沈降領域又は反応器ハウジング（２）の外部に配置されており、反応器気固分離器１（４）の入口が再生リフトパイプ（２４）に接続されており、反応器気固分離器１（４）の触媒出口が反応領域の底部に配置されており、反応器気固分離器１（４）のガス出口が沈降領域に配置されており、反応器気固分離器２（５）の入口が沈降領域に配置されており、反応器気固分離器２（５）の触媒出口が反応領域に配置されており、反応器気固分離器２（５）のガス出口が製品ガス出口（７）に接続されており、反応器ストリッパー（８）の入口が乱流流動床式反応器（１）の反応領域内に位置し、その水平高さが反応領域の１／１０の高さよりも高い、乱流流動床式反応器（１）と、
ｂ）接触分解リフトパイプ（２８）であって、その底部にはＣ５以上の炭化水素類入口（２９）が設けられており、接触分解リフトパイプ（２８）の出口が乱流流動床式反応器（１）の沈降領域に接続されており、接触分解リフトパイプ（２８）の入口が接触分解傾斜管（２６）の出口に接続されており、接触分解傾斜管（２６）には接触分解スライドバルブ（２７）が設けられており、接触分解傾斜管（２６）の入口が再生器ストリッパー（２０）に接続されている、接触分解リフトパイプ（２８）と、
ｃ）流動床再生器（１４）であって、再生器ハウジング（１５）、再生器フィード分配器（１６）、再生器気固分離器（１７）、再生器熱除去器（１８）、排ガス出口（１９）及び再生器ストリッパー（２０）を含み、流動床再生器（１４）の下部が再生領域であり、流動床再生器（１４）の上部が沈降領域であり、再生器フィード分配器（１６）が再生領域の底部に配置されており、再生器熱除去器（１８）が再生領域に配置されており、再生器気固分離器（１７）が沈降領域又は再生器ハウジング（１５）の外部に配置されており、再生器気固分離器（１７）の入口が沈降領域に配置されており、再生器気固分離器（１７）の触媒出口が再生領域に配置されており、再生器気固分離器（１７）のガス出口が排ガス出口（１９）に接続されており、再生器ストリッパー（２０）の入口が再生器ハウジング（１５）の底部に接続されている、流動床再生器（１４）と、
を含み、
ｄ）反応器ストリッパー（８）の底部には反応器ストリッピングガス入口（９）が設けられており、反応器ストリッパー（８）の底部が再生待ち触媒用傾斜管（１０）の入口に接続されており、再生待ち触媒用傾斜管（１０）には再生待ち触媒用スライドバルブ（１１）が設けられており、再生待ち触媒用傾斜管（１０）の出口が再生待ち触媒用リフトパイプ（１２）の入口に接続されており、再生待ち触媒用リフトパイプ（１２）の底部には再生待ち触媒用リフトガス入口（１３）が設けられており、再生待ち触媒用リフトパイプ（１２）の出口が流動床再生器（１４）の沈降区間に接続されており、
ｅ）再生器ストリッパー（２０）の底部には再生器ストリッピングガス入口（２１）が設けられており、再生器ストリッパー（２０）の底部が再生傾斜管（２２）の入口に接続されており、再生傾斜管（２２）には再生スライドバルブ（２３）が設けられており、再生傾斜管（２２）の出口が再生リフトパイプ（２４）の入口に接続されており、再生リフトパイプ（２４）の底部には再生リフトガス入口（２５）が設けられており、再生リフトパイプ（２４）の出口が反応器気固分離器１（４）の入口に接続されている。
ａ）乱流流動床式反応器（１）であって、反応器ハウジング（２）、ｎ個の反応器フィード分配器（３−１〜３−ｎ）、反応器気固分離器１（４）、反応器気固分離器２（５）、反応器熱除去器（６）、製品ガス出口（７）及び反応器ストリッパー（８）を含み、乱流流動床式反応器（１）の下部が反応領域であり、乱流流動床式反応器（１）の上部が沈降領域であり、ｎ個の反応器フィード分配器（３−１〜３−ｎ）が下から上へと並んで反応領域に配置されており、０＜ｎ＜１０であり、反応器熱除去器（６）が反応領域に配置されており、反応器気固分離器１（４）及び反応器気固分離器２（５）が沈降領域又は反応器ハウジング（２）の外部に配置されており、反応器気固分離器１（４）の入口が再生リフトパイプ（２４）に接続されており、反応器気固分離器１（４）の触媒出口が反応領域の底部に配置されており、反応器気固分離器１（４）のガス出口が沈降領域に配置されており、反応器気固分離器２（５）の入口が沈降領域に配置されており、反応器気固分離器２（５）の触媒出口が反応領域に配置されており、反応器気固分離器２（５）のガス出口が製品ガス出口（７）に接続されており、反応器ストリッパー（８）の入口が乱流流動床式反応器（１）の反応領域内に位置し、その水平高さが反応領域の１／１０の高さよりも高い、乱流流動床式反応器（１）と、
ｂ）接触分解リフトパイプ（２８）であって、その底部にはＣ５以上の炭化水素類入口（２９）が設けられており、接触分解リフトパイプ（２８）の出口が乱流流動床式反応器（１）の沈降領域に接続されており、接触分解リフトパイプ（２８）の入口が接触分解傾斜管（２６）の出口に接続されており、接触分解傾斜管（２６）には接触分解スライドバルブ（２７）が設けられており、接触分解傾斜管（２６）の入口が再生器ストリッパー（２０）に接続されている、接触分解リフトパイプ（２８）と、
ｃ）流動床再生器（１４）であって、再生器ハウジング（１５）、再生器フィード分配器（１６）、再生器気固分離器（１７）、再生器熱除去器（１８）、排ガス出口（１９）及び再生器ストリッパー（２０）を含み、流動床再生器（１４）の下部が再生領域であり、流動床再生器（１４）の上部が沈降領域であり、再生器フィード分配器（１６）が再生領域の底部に配置されており、再生器熱除去器（１８）が再生領域に配置されており、再生器気固分離器（１７）が沈降領域又は再生器ハウジング（１５）の外部に配置されており、再生器気固分離器（１７）の入口が沈降領域に配置されており、再生器気固分離器（１７）の触媒出口が再生領域に配置されており、再生器気固分離器（１７）のガス出口が排ガス出口（１９）に接続されており、再生器ストリッパー（２０）の入口が再生器ハウジング（１５）の底部に接続されている、流動床再生器（１４）と、
を含み、
ｄ）反応器ストリッパー（８）の底部には反応器ストリッピングガス入口（９）が設けられており、反応器ストリッパー（８）の底部が再生待ち触媒用傾斜管（１０）の入口に接続されており、再生待ち触媒用傾斜管（１０）には再生待ち触媒用スライドバルブ（１１）が設けられており、再生待ち触媒用傾斜管（１０）の出口が再生待ち触媒用リフトパイプ（１２）の入口に接続されており、再生待ち触媒用リフトパイプ（１２）の底部には再生待ち触媒用リフトガス入口（１３）が設けられており、再生待ち触媒用リフトパイプ（１２）の出口が流動床再生器（１４）の沈降区間に接続されており、
ｅ）再生器ストリッパー（２０）の底部には再生器ストリッピングガス入口（２１）が設けられており、再生器ストリッパー（２０）の底部が再生傾斜管（２２）の入口に接続されており、再生傾斜管（２２）には再生スライドバルブ（２３）が設けられており、再生傾斜管（２２）の出口が再生リフトパイプ（２４）の入口に接続されており、再生リフトパイプ（２４）の底部には再生リフトガス入口（２５）が設けられており、再生リフトパイプ（２４）の出口が反応器気固分離器１（４）の入口に接続されている。
上記の実施形態において、流動床再生器（１４）は乱流流動床再生器であってもよく、反応器気固分離器１（４）、反応器気固分離器２（５）及び再生器気固分離器（１７）はサイクロン分離器であってもよい。
１つの具体的な実施形態において、本発明に記載の酸素含有化合物からプロピレン、Ｃ４の炭化水素類を製造する方法において、
ａ）酸素含有化合物を含有する原料をｎ個の反応器フィード分配器（３−１〜３−ｎ）から乱流流動床式反応器（１）の反応領域に導入し、触媒と接触させ、プロピレン及びＣ４の炭化水素類製品を含有する流れと、炭素を含有する再生待ち触媒とを生成し、
ｂ）乱流流動床式反応器（１）から流出した、プロピレン及びＣ４の炭化水素類製品を含有する流れを製品分離システムに送入し、分離によりプロピレン、Ｃ４の炭化水素類、軽質分、プロパン、Ｃ５以上の炭化水素類を得、軽質分は９０ｗｔ％超のエチレンを含み、さらに少量のメタン、エタン、水素ガス、ＣＯ及びＣＯ２を含み、７０〜９８ｗｔ．％の軽質分が乱流流動床式反応器（１）の最も下方の反応器フィード分配器（３−１）から乱流流動床式反応器（１）の反応領域に戻り、エチレン及び酸素含有化合物が触媒の作用によりアルキル化反応が生じ、プロピレン等の生成物を生成し、３０ｗｔ．％未満の軽質分を副生成物として回収し、
ｃ）８０ｗｔ．％以上の分離システムから出たＣ５以上の炭化水素類がＣ５以上の炭化水素類入口（２９）から接触分解リフトパイプ（２８）に入り、接触分解傾斜管（２６）からの再生触媒と並流接触し、分解反応させ、プロピレン、Ｃ４の炭化水素類を含有する流れと、炭素を含有する触媒と、を生成し、その後、プロピレン、Ｃ４の炭化水素類を含有する流れと、炭素を含有する触媒とが接触分解リフトパイプ（２８）の出口を経過して乱流流動床式反応器（１）の沈降領域に入り、２０ｗｔ．％未満のＣ５以上の炭化水素類を副生成物として回収し、
ｄ）再生待ち触媒が反応器ストリッパー（８）、再生待ち触媒用傾斜管（１０）、再生待ち触媒用スライドバルブ（１１）及び再生待ち触媒用リフトパイプ（１２）を経過して流動床再生器（１４）の沈降区間に入り、
ｅ）再生媒体を再生器フィード分配器（１６）から流動床再生器（１４）の再生領域に導入し、再生媒体及び再生待ち触媒はカーボン燃焼反応が生じ、ＣＯ、ＣＯ２を含有する排ガスと再生触媒とを生成し、排ガスを再生器気固分離器（１７）により除塵した後に排出し、
ｆ）再生触媒の一部が再生器ストリッパー（２０）、再生傾斜管（２２）、再生スライドバルブ（２３）及び再生リフトパイプ（２４）を経過して反応器気固分離器１（４）の入口に入り、気固分離された後に、再生触媒が乱流流動床式反応器（１）における反応領域の底部に入り、再生触媒のもう一部が再生器ストリッパー（２０）、接触分解傾斜管（２６）、接触分解スライドバルブ（２７）を経過して接触分解リフトパイプ（２８）に入り、
ｇ）反応器ストリッピングガスが反応器ストリッピングガス入口（９）から反応器ストリッパー（８）に入って再生待ち触媒と向流接触し、その後、乱流流動床式反応器（１）に入り、再生待ち触媒用リフトガスが再生待ち触媒用リフトガス入口（１３）から再生待ち触媒用リフトパイプ（１２）に入って再生待ち触媒と並流接触し、その後、流動床再生器（１４）の沈降区間に入り、
ｈ）再生器ストリッピングガスが再生器ストリッピングガス入口（２１）から再生器ストリッパー（２０）に入って再生触媒と向流接触し、その後、流動床再生器（１４）に入り、再生リフトガスが再生リフトガス入口（２５）から再生リフトパイプ（２４）に入って再生触媒と並流接触し、その後、反応器気固分離器１（４）の入口に入る。
ａ）酸素含有化合物を含有する原料をｎ個の反応器フィード分配器（３−１〜３−ｎ）から乱流流動床式反応器（１）の反応領域に導入し、触媒と接触させ、プロピレン及びＣ４の炭化水素類製品を含有する流れと、炭素を含有する再生待ち触媒とを生成し、
ｂ）乱流流動床式反応器（１）から流出した、プロピレン及びＣ４の炭化水素類製品を含有する流れを製品分離システムに送入し、分離によりプロピレン、Ｃ４の炭化水素類、軽質分、プロパン、Ｃ５以上の炭化水素類を得、軽質分は９０ｗｔ％超のエチレンを含み、さらに少量のメタン、エタン、水素ガス、ＣＯ及びＣＯ２を含み、７０〜９８ｗｔ．％の軽質分が乱流流動床式反応器（１）の最も下方の反応器フィード分配器（３−１）から乱流流動床式反応器（１）の反応領域に戻り、エチレン及び酸素含有化合物が触媒の作用によりアルキル化反応が生じ、プロピレン等の生成物を生成し、３０ｗｔ．％未満の軽質分を副生成物として回収し、
ｃ）８０ｗｔ．％以上の分離システムから出たＣ５以上の炭化水素類がＣ５以上の炭化水素類入口（２９）から接触分解リフトパイプ（２８）に入り、接触分解傾斜管（２６）からの再生触媒と並流接触し、分解反応させ、プロピレン、Ｃ４の炭化水素類を含有する流れと、炭素を含有する触媒と、を生成し、その後、プロピレン、Ｃ４の炭化水素類を含有する流れと、炭素を含有する触媒とが接触分解リフトパイプ（２８）の出口を経過して乱流流動床式反応器（１）の沈降領域に入り、２０ｗｔ．％未満のＣ５以上の炭化水素類を副生成物として回収し、
ｄ）再生待ち触媒が反応器ストリッパー（８）、再生待ち触媒用傾斜管（１０）、再生待ち触媒用スライドバルブ（１１）及び再生待ち触媒用リフトパイプ（１２）を経過して流動床再生器（１４）の沈降区間に入り、
ｅ）再生媒体を再生器フィード分配器（１６）から流動床再生器（１４）の再生領域に導入し、再生媒体及び再生待ち触媒はカーボン燃焼反応が生じ、ＣＯ、ＣＯ２を含有する排ガスと再生触媒とを生成し、排ガスを再生器気固分離器（１７）により除塵した後に排出し、
ｆ）再生触媒の一部が再生器ストリッパー（２０）、再生傾斜管（２２）、再生スライドバルブ（２３）及び再生リフトパイプ（２４）を経過して反応器気固分離器１（４）の入口に入り、気固分離された後に、再生触媒が乱流流動床式反応器（１）における反応領域の底部に入り、再生触媒のもう一部が再生器ストリッパー（２０）、接触分解傾斜管（２６）、接触分解スライドバルブ（２７）を経過して接触分解リフトパイプ（２８）に入り、
ｇ）反応器ストリッピングガスが反応器ストリッピングガス入口（９）から反応器ストリッパー（８）に入って再生待ち触媒と向流接触し、その後、乱流流動床式反応器（１）に入り、再生待ち触媒用リフトガスが再生待ち触媒用リフトガス入口（１３）から再生待ち触媒用リフトパイプ（１２）に入って再生待ち触媒と並流接触し、その後、流動床再生器（１４）の沈降区間に入り、
ｈ）再生器ストリッピングガスが再生器ストリッピングガス入口（２１）から再生器ストリッパー（２０）に入って再生触媒と向流接触し、その後、流動床再生器（１４）に入り、再生リフトガスが再生リフトガス入口（２５）から再生リフトパイプ（２４）に入って再生触媒と並流接触し、その後、反応器気固分離器１（４）の入口に入る。
本発明をより良く説明して、本発明の技術的方案をより容易に理解するために、以下、比較例及び本発明の典型例を示しているが、本発明はこれらに制限されるものではない。
実施例１
この例は比較例であり、図１に示す装置を用いたが、乱流流動床式反応器（１）において反応器気固分離器１（４）を含まず、再生リフトパイプ（２４）が乱流流動床式反応器（１）の沈降領域に直接に接続されている。
この例は比較例であり、図１に示す装置を用いたが、乱流流動床式反応器（１）において反応器気固分離器１（４）を含まず、再生リフトパイプ（２４）が乱流流動床式反応器（１）の沈降領域に直接に接続されている。
乱流流動床式反応器（１）は３つの反応器フィード分配器（３−１〜３−３）を含み、反応器気固分離器１（４）が反応器ハウジング（２）の外部に配置されており、反応器ストリッパー（８）の入口の水平高さが反応領域の１／２の高さに位置する。乱流流動床式反応器（１）の反応領域の反応条件は、ガス見掛け線速度が約１．０ｍ／ｓ、反応温度が約４５０℃、反応圧力が約１５０ｋＰａ、床密度が約３５０ｋｇ／ｍ３である。
接触分解リフトパイプ（２８）の反応条件は、ガス見掛け線速度が約５．０ｍ／ｓ、反応温度が約６００℃、反応圧力が約１５０ｋＰａ、床密度が約５０ｋｇ／ｍ３である。
流動床再生器（１４）の再生領域の反応条件は、ガス見掛け線速度が約１．０ｍ／ｓ、再生温度が約６５０℃、再生圧力が約１５０ｋＰａ、床密度が約３５０ｋｇ／ｍ３である。
触媒はＳＡＰＯ分子篩を含有し、再生待ち触媒のカーボン含有量が約７％であり、再生触媒のカーボン含有量が約０．２ｗｔ．％である。
酸素含有化合物がメタノールであり、再生媒体が空気であり、反応器ストリッピングガス、再生器ストリッピングガス、再生待ち触媒用リフトガス及び再生リフトガスが水蒸気である。
軽質分の循環量がメタノールのフィード量の２０ｗｔ．％であり、７１ｗｔ．％の軽質分がシステム中で循環する。Ｃ５以上の炭化水素類の循環量がメタノールのフィード量の１２ｗｔ．％であり、９２ｗｔ．％のＣ５以上の炭化水素類がシステム中で循環する。
乱流流動床式反応器（１）から排出された製品ガスの組成は、プロピレン ３１ｗｔ．％、Ｃ４の炭化水素類 １９ｗｔ．％、軽質分 ２９ｗｔ．％、プロパン ２ｗｔ．％及びＣ５以上の炭化水素類 １９ｗｔ．％である。軽質分中にエチレン ９８ｗｔ．％、及びメタン、エタン、水素ガス、ＣＯ、ＣＯ２等 ２ｗｔ．％を含有する。
分離システムから排出された製品ガスの組成は、プロピレン ５０ｗｔ．％、Ｃ４の炭化水素類 ３１ｗｔ．％、軽質分 １４ｗｔ．％、プロパン ３ｗｔ．％及びＣ５以上の炭化水素類 ２ｗｔ．％である。
実施例２
図１に示す装置を用い、乱流流動床式反応器（１）は３つの反応器フィード分配器（３−１〜３−３）を含み、反応器気固分離器１（４）が反応器ハウジング（２）の外部に配置されており、反応器ストリッパー（８）の入口の水平高さが反応領域の１／２の高さに位置する。乱流流動床式反応器（１）の反応領域の反応条件は、ガス見掛け線速度が約１．０ｍ／ｓ、反応温度が約４５０℃、反応圧力が約１５０ｋＰａ、床密度が約３５０ｋｇ／ｍ３である。
図１に示す装置を用い、乱流流動床式反応器（１）は３つの反応器フィード分配器（３−１〜３−３）を含み、反応器気固分離器１（４）が反応器ハウジング（２）の外部に配置されており、反応器ストリッパー（８）の入口の水平高さが反応領域の１／２の高さに位置する。乱流流動床式反応器（１）の反応領域の反応条件は、ガス見掛け線速度が約１．０ｍ／ｓ、反応温度が約４５０℃、反応圧力が約１５０ｋＰａ、床密度が約３５０ｋｇ／ｍ３である。
接触分解リフトパイプ（２８）の反応条件は、ガス見掛け線速度が約５．０ｍ／ｓ、反応温度が約６００℃、反応圧力が約１５０ｋＰａ、床密度が約５０ｋｇ／ｍ３である。
流動床再生器（１４）の再生領域の反応条件は、ガス見掛け線速度が約１．０ｍ／ｓ、再生温度が約６５０℃、再生圧力が約１５０ｋＰａ、床密度が約３５０ｋｇ／ｍ３である。
触媒はＳＡＰＯ分子篩を含有し、再生待ち触媒のカーボン含有量が約７％であり、再生触媒のカーボン含有量が約０．２ｗｔ．％である。
酸素含有化合物がメタノールであり、再生媒体が空気であり、反応器ストリッピングガス、再生器ストリッピングガス、再生待ち触媒用リフトガス及び再生リフトガスが水蒸気である。
軽質分の循環量がメタノールのフィード量の１５ｗｔ．％であり、９８ｗｔ．％の軽質分がシステム中で循環する。Ｃ５以上の炭化水素類の循環量がメタノールのフィード量の１２ｗｔ．％であり、９２ｗｔ．％のＣ５以上の炭化水素類がシステム中で循環する。
乱流流動床式反応器（１）から排出された製品ガスの組成は、プロピレン ３５ｗｔ．％、Ｃ４の炭化水素類 ２３ｗｔ．％、軽質分 ２１ｗｔ．％、プロパン ２ｗｔ．％及びＣ５以上の炭化水素類 １９ｗｔ．％である。軽質分中にエチレン ９７ｗｔ．％、及びメタン、エタン、水素ガス、ＣＯ、ＣＯ２等 ３ｗｔ．％を含有する。
分離システムから排出された製品ガスの組成は、プロピレン ５７ｗｔ．％、Ｃ４の炭化水素類 ３７ｗｔ．％、軽質分 １ｗｔ．％、プロパン ３ｗｔ．％及びＣ５以上の炭化水素類 ２ｗｔ．％である。
この例と実施例１（比較例）との相違点は、再生触媒が乱流流動床式反応器の底部に入り、まず軽質分と接触するのに対し、実施例１において再生触媒が乱流流動床式反応器の沈降領域に入ることにのみある。この例と実施例１とを比較してわかるように、触媒をまず軽質分と接触させることで軽質分の転化率を大幅に高めることができ、この例において分離システムから排出された軽質分が比較例の７％に過ぎないので、本発明に記載の装置はエチレンのアルキル化反応速度を効果的に高めた。
実施例３
この例は比較例であり、図１に示す装置を用いたが、接触分解傾斜管（２６）、接触分解スライドバルブ（２７）及び接触分解リフトパイプ（２８）を含まない。Ｃ５以上の炭化水素類が循環リサイクルせずに、副生成物として直接回収される。
この例は比較例であり、図１に示す装置を用いたが、接触分解傾斜管（２６）、接触分解スライドバルブ（２７）及び接触分解リフトパイプ（２８）を含まない。Ｃ５以上の炭化水素類が循環リサイクルせずに、副生成物として直接回収される。
乱流流動床式反応器（１）は４つの反応器フィード分配器（３−１〜３−４）を含み、反応器気固分離器１（４）が沈降領域に配置されており、反応器ストリッパー（８）の入口の水平高さが反応領域の３／４の高さに位置する。乱流流動床式反応器（１）の反応領域の反応条件は、ガス見掛け線速度が約１．２ｍ／ｓ、反応温度が約３６０℃、反応圧力が約２００ｋＰａ、床密度が約３００ｋｇ／ｍ３である。
流動床再生器（１４）の再生領域の反応条件は、ガス見掛け線速度が約１．２ｍ／ｓ、再生温度が約７００℃、再生圧力が約２００ｋＰａ、床密度が約３００ｋｇ／ｍ３である。
触媒はＳＡＰＯ分子篩を含有し、再生待ち触媒のカーボン含有量が約８％であり、再生触媒のカーボン含有量が約０．１ｗｔ．％である。
酸素含有化合物がメタノールであり、再生媒体が空気であり、反応器ストリッピングガス、再生器ストリッピングガス、再生待ち触媒用リフトガス及び再生リフトガスが水蒸気である。
軽質分の循環量がメタノールのフィード量の１６ｗｔ．％であり、９０ｗｔ．％の軽質分がシステム中で循環する。
乱流流動床式反応器（１）から排出された製品ガスの組成は、プロピレン ３９ｗｔ．％、Ｃ４の炭化水素類 ２５ｗｔ．％、軽質分 ２９ｗｔ．％、プロパン ２ｗｔ．％及びＣ５以上の炭化水素類 ５ｗｔ．％である。軽質分中にエチレン ９６ｗｔ．％、及びメタン、エタン、水素ガス、ＣＯ、ＣＯ２等 ４ｗｔ．％を含む。
分離システムから排出された製品ガスの組成は、プロピレン ５３ｗｔ．％、Ｃ４の炭化水素類 ３３ｗｔ．％、軽質分 ４ｗｔ．％、プロパン ３ｗｔ．％及びＣ５以上の炭化水素類 ７ｗｔ．％である。
実施例４
図１に示す装置を用い、乱流流動床式反応器（１）は４つの反応器フィード分配器（３−１〜３−４）を含み、反応器気固分離器１（４）が沈降領域に配置されており、反応器ストリッパー（８）の入口の水平高さが反応領域の３／４の高さに位置する。乱流流動床式反応器（１）の反応領域の反応条件は、ガス見掛け線速度が約１．２ｍ／ｓ、反応温度が約３６０℃、反応圧力が約２００ｋＰａ、床密度が約３００ｋｇ／ｍ３である。
図１に示す装置を用い、乱流流動床式反応器（１）は４つの反応器フィード分配器（３−１〜３−４）を含み、反応器気固分離器１（４）が沈降領域に配置されており、反応器ストリッパー（８）の入口の水平高さが反応領域の３／４の高さに位置する。乱流流動床式反応器（１）の反応領域の反応条件は、ガス見掛け線速度が約１．２ｍ／ｓ、反応温度が約３６０℃、反応圧力が約２００ｋＰａ、床密度が約３００ｋｇ／ｍ３である。
接触分解リフトパイプ（２８）の反応条件は、ガス見掛け線速度が約７．０ｍ／ｓ、反応温度が約６５０℃、反応圧力が約２００ｋＰａ、床密度が約４０ｋｇ／ｍ３である。
流動床再生器（１４）の再生領域の反応条件は、ガス見掛け線速度が約１．２ｍ／ｓ、再生温度が約７００℃、再生圧力が約２００ｋＰａ、床密度が約３００ｋｇ／ｍ３である。
触媒はＳＡＰＯ分子篩を含有し、再生待ち触媒のカーボン含有量が約８％であり、再生触媒のカーボン含有量が約０．１ｗｔ．％である。
酸素含有化合物がメタノールであり、再生媒体が空気であり、反応器ストリッピングガス、再生器ストリッピングガス、再生待ち触媒用リフトガス及び再生リフトガスが水蒸気である。
軽質分の循環量がメタノールのフィード量の１６ｗｔ．％であり、９０ｗｔ．％の軽質分がシステム中で循環する。Ｃ５以上の炭化水素類の循環量がメタノールのフィード量の４ｗｔ．％であり、９５ｗｔ．％のＣ５以上の炭化水素類がシステム中で循環する。
乱流流動床式反応器（１）から排出された製品ガスの組成は、プロピレン ３４ｗｔ．％、Ｃ４の炭化水素類 ２３ｗｔ．％、軽質分 ２５ｗｔ．％、プロパン ２ｗｔ．％及びＣ５以上の炭化水素類 １６ｗｔ．％である。軽質分中にエチレン ９６ｗｔ．％、及びメタン、エタン、水素ガス、ＣＯ、ＣＯ２等 ４ｗｔ．％を含有する。
分離システムから排出された製品ガスの組成は、プロピレン ５５ｗｔ．％、Ｃ４の炭化水素類 ３７ｗｔ．％、軽質分 ４ｗｔ．％、プロパン ３ｗｔ．％及びＣ５以上の炭化水素類 １ｗｔ．％である。
この例と実施例３（比較例）との相違点は、Ｃ５以上の炭化水素類が循環リサイクルすることにのみある。この例と実施例３とを比較してわかるように、この例において分離システムから排出されたＣ５以上の炭化水素類が比較例の１４％に過ぎないので、本発明に記載の装置はＣ５以上の炭化水素類接触をプロピレン及びＣ４の炭化水素類に効果的に分解することができる。
実施例５
図１に示す装置を用い、乱流流動床式反応器（１）は６つの反応器フィード分配器（３−１〜３−６）を含み、反応器気固分離器１（４）が沈降領域に配置されており、反応器ストリッパー（８）の入口の水平高さが反応領域の５／６の高さに位置する。乱流流動床式反応器（１）の反応領域の反応条件は、ガス見掛け線速度が約１．５ｍ／ｓ、反応温度が約４２０℃、反応圧力が約２５０ｋＰａ、床密度が約２５０ｋｇ／ｍ３である。
図１に示す装置を用い、乱流流動床式反応器（１）は６つの反応器フィード分配器（３−１〜３−６）を含み、反応器気固分離器１（４）が沈降領域に配置されており、反応器ストリッパー（８）の入口の水平高さが反応領域の５／６の高さに位置する。乱流流動床式反応器（１）の反応領域の反応条件は、ガス見掛け線速度が約１．５ｍ／ｓ、反応温度が約４２０℃、反応圧力が約２５０ｋＰａ、床密度が約２５０ｋｇ／ｍ３である。
接触分解リフトパイプ（２８）の反応条件は、ガス見掛け線速度が約７．０ｍ／ｓ、反応温度が約７００℃、反応圧力が約２５０ｋＰａ、床密度が約４０ｋｇ／ｍ３である。
流動床再生器（１４）の再生領域の反応条件は、ガス見掛け線速度が約１．５ｍ／ｓ、再生温度が約７００℃、再生圧力が約２５０ｋＰａ、床密度が約２５０ｋｇ／ｍ３である。
触媒はＳＡＰＯ分子篩を含有し、再生待ち触媒のカーボン含有量が約９％であり、再生触媒のカーボン含有量が約０．０５ｗｔ．％である。
酸素含有化合物がジメチルエーテルであり、再生媒体が酸欠空気であり、反応器ストリッピングガス、再生器ストリッピングガス、再生待ち触媒用リフトガス及び再生リフトガスが窒素ガスである。
軽質分の循環量がジメチルエーテルフィード量の１９ｗｔ．％であり、８５ｗｔ．％の軽質分がシステム中で循環する。Ｃ５以上の炭化水素類の循環量がジメチルエーテルフィード量の１４ｗｔ．％であり、９０ｗｔ．％のＣ５以上の炭化水素類がシステム中で循環する。
乱流流動床式反応器（１）から排出された製品ガスの組成は、プロピレン ３５ｗｔ．％、Ｃ４の炭化水素類 ２３ｗｔ．％、軽質分 ２３ｗｔ．％、プロパン ３ｗｔ．％及びＣ５以上の炭化水素類 １６ｗｔ．％である。軽質分中にエチレン ９６ｗｔ．％、及びメタン、エタン、水素ガス、ＣＯ、ＣＯ２等 ４ｗｔ．％を含有する。
分離システムから排出された製品ガスの組成は、プロピレン ５３ｗｔ．％、Ｃ４の炭化水素類 ３５ｗｔ．％、軽質分 ５ｗｔ．％、プロパン ５ｗｔ．％及びＣ５以上の炭化水素類 ２ｗｔ．％である。
以上、本発明を詳しく説明しているが、本発明は上述した具体的な実施例に制限されるものではない。当業者であれば、本発明の範囲から逸脱しない限り、その他の変更及び変形を行うことができると理解し得るであろう。本発明の範囲は添付している請求範囲により限定される。
１ 乱流流動床式反応器
２ 反応器ハウジング
３ 反応器フィード分配器（３−１〜３−ｎ）
４ 反応器気固分離器１
５ 反応器気固分離器２
６ 反応器熱除去器
７ 製品ガス出口
８ 反応器ストリッパー
９ 反応器ストリッピングガス入口
１０ 再生待ち触媒用傾斜管
１１ 再生待ち触媒用スライドバルブ
１２ 再生待ち触媒用リフトパイプ
１３ 再生待ち触媒用リフトガス入口
１４ 流動床再生器
１５ 再生器ハウジング
１６ 再生器フィード分配器
１７ 再生器気固分離器
１８ 再生器熱除去器
１９ 排ガス出口
２０ 再生器ストリッパー
２１ 再生器ストリッピングガス入口
２２ 再生傾斜管
２３ 再生スライドバルブ
２４ 再生リフトパイプ
２５ 再生リフトガス入口
２６ 接触分解傾斜管
２７ 接触分解スライドバルブ
２８ 接触分解リフトパイプ
２９ Ｃ５以上の炭化水素類入口
２ 反応器ハウジング
３ 反応器フィード分配器（３−１〜３−ｎ）
４ 反応器気固分離器１
５ 反応器気固分離器２
６ 反応器熱除去器
７ 製品ガス出口
８ 反応器ストリッパー
９ 反応器ストリッピングガス入口
１０ 再生待ち触媒用傾斜管
１１ 再生待ち触媒用スライドバルブ
１２ 再生待ち触媒用リフトパイプ
１３ 再生待ち触媒用リフトガス入口
１４ 流動床再生器
１５ 再生器ハウジング
１６ 再生器フィード分配器
１７ 再生器気固分離器
１８ 再生器熱除去器
１９ 排ガス出口
２０ 再生器ストリッパー
２１ 再生器ストリッピングガス入口
２２ 再生傾斜管
２３ 再生スライドバルブ
２４ 再生リフトパイプ
２５ 再生リフトガス入口
２６ 接触分解傾斜管
２７ 接触分解スライドバルブ
２８ 接触分解リフトパイプ
２９ Ｃ５以上の炭化水素類入口
Claims (14)
- 酸素含有化合物からプロピレン及びＣ４の炭化水素類を製造するための装置であって、
乱流流動床式反応器であって、反応器ハウジング、ｎ個の反応器フィード分配器、反応器気固分離器１、反応器気固分離器２、反応器熱除去器、製品ガス出口及び反応器ストリッパーを含み、乱流流動床式反応器の下部が反応領域であり、乱流流動床式反応器の上部が沈降領域であり、ｎ個の反応器フィード分配器が反応領域に配置されており、反応器熱除去器が反応領域に配置されており、反応器気固分離器１及び反応器気固分離器２が沈降領域又は反応器ハウジングの外部に配置されており、反応器気固分離器１の入口が再生リフトパイプに接続されており、反応器気固分離器１の触媒出口が反応領域の底部に配置されており、反応器気固分離器１のガス出口が沈降領域に配置されており、反応器気固分離器２の入口が沈降領域に配置されており、反応器気固分離器２の触媒出口が反応領域に配置されており、反応器気固分離器２のガス出口が製品ガス出口に接続されており、反応器ストリッパーが乱流流動床式反応器の底部において外部から内部へと反応器ハウジングを通過して乱流流動床式反応器の反応領域内に開口する、乱流流動床式反応器と、
接触分解リフトパイプであって、その底部が接触分解傾斜管の出口に接続されてＣ５以上の炭化水素類入口が設けられており、その出口が乱流流動床式反応器の沈降領域に接続されている、接触分解リフトパイプと、
流動床再生器であって、再生器ハウジング、再生器フィード分配器、再生器気固分離器、再生器熱除去器、排ガス出口及び再生器ストリッパーを含み、流動床再生器の下部が再生領域であり、流動床再生器の上部が沈降領域であり、再生器フィード分配器が再生領域の底部に配置されており、再生器熱除去器が再生領域に配置されており、再生器気固分離器が沈降領域又は再生器ハウジングの外部に配置されており、再生器気固分離器の入口が沈降領域に配置されており、再生器気固分離器の触媒出口が再生領域に配置されており、再生器気固分離器のガス出口が排ガス出口に接続されており、再生器ストリッパーが再生器ハウジングの底部に開口する、流動床再生器と、
を含み、
反応器ストリッパーの底部には反応器ストリッピングガス入口が設けられており、反応器ストリッパーの底部が再生待ち触媒用傾斜管の入口に接続されており、再生待ち触媒用傾斜管には再生待ち触媒用スライドバルブが設けられており、再生待ち触媒用傾斜管の出口が再生待ち触媒用リフトパイプの入口に接続されており、再生待ち触媒用リフトパイプの底部には再生待ち触媒用リフトガス入口が設けられており、再生待ち触媒用リフトパイプの出口が流動床再生器の沈降区間に接続されており、
再生器ストリッパーの底部には再生器ストリッピングガス入口が設けられており、再生器ストリッパーの底部が再生傾斜管の入口に接続されており、再生傾斜管には再生スライドバルブが設けられており、再生傾斜管の出口が再生リフトパイプの入口に接続されており、再生リフトパイプの底部には再生リフトガス入口が設けられており、再生リフトパイプの出口が反応器気固分離器１の入口に接続されており、
再生器ストリッパーの底部がさらに接触分解傾斜管の入口に接続されており、接触分解傾斜管には接触分解スライドバルブが設けられている、
装置。 - 前記ｎ個の反応器フィード分配器が下から上へと反応領域に配置されており、０＜ｎ＜１０である請求項１に記載の装置。
- 前記反応器ストリッパーが反応器ハウジング内部に開口する水平高さが反応領域の１／１０の高さよりも高い請求項１に記載の装置。
- 前記接触分解リフトパイプ及び前記乱流流動床式反応器が気固分離器２を共用する請求項１に記載の装置。
- 前記流動床再生器が乱流流動床再生器である請求項１に記載の装置。
- 前記反応器気固分離器１、反応器気固分離器２及び再生器気固分離器がサイクロン分離器である請求項１に記載の装置。
- 酸素含有化合物を含有する原料をｎ個の反応器フィード分配器から乱流流動床式反応器の反応領域に導入して、触媒と接触させ、プロピレン及びＣ４の炭化水素類製品を含有する流れと、炭素を含有する再生待ち触媒とを生成し、
再生待ち触媒を流動床再生器により再生し、再生触媒を形成し、再生触媒の一部が反応器気固分離器１により気固分離された後、乱流流動床式反応器における反応領域の底部に入り、再生触媒のもう一部が接触分解傾斜管を経過して接触分解リフトパイプに入り、
乱流流動床式反応器から流出したプロピレン及びＣ４の炭化水素類製品を含有する流れを製品分離システムに送入し、分離によりプロピレン、Ｃ４の炭化水素類、軽質分、プロパン、Ｃ５以上の炭化水素類を得、軽質分は９０ｗｔ％超のエチレンを含み、さらに少量のメタン、エタン、水素ガス、ＣＯ及びＣＯ２を含み、７０ｗｔ．％以上の軽質分が乱流流動床式反応器の最下方の反応器フィード分配器から乱流流動床式反応器の反応領域に戻り、エチレン及び酸素含有化合物が触媒の作用によりアルキル化反応が生じ、プロピレンの生成物を生成し、３０ｗｔ．％未満の軽質分を副生成物として回収し、
８０ｗｔ．％以上の分離システムから出たＣ５以上の炭化水素類がＣ５以上の炭化水素類入口から接触分解リフトパイプに入り、接触分解傾斜管からの再生触媒と並流接触し、分解反応させ、プロピレン、Ｃ４の炭化水素類を含有する流れと、炭素を含有する触媒と、を生成し、その後、プロピレン、Ｃ４の炭化水素類を含有する流れと、炭素を含有する触媒とが接触分解リフトパイプの出口を経過して乱流流動床式反応器の沈降領域に入り、２０ｗｔ．％未満のＣ５以上の炭化水素類を副生成物として回収する、
酸素含有化合物からプロピレン及びＣ４の炭化水素類を製造する方法。 - 請求項１〜６のいずれか１項に記載の装置を用いて行われる請求項７に記載の方法であって、
再生待ち触媒が反応器ストリッパー、再生待ち触媒用傾斜管、再生待ち触媒用スライドバルブ及び再生待ち触媒用リフトパイプを経過して流動床再生器の沈降区間に入り、
再生媒体が再生器フィード分配器から流動床再生器の再生領域に導入され、再生媒体及び再生待ち触媒はカーボン燃焼反応が生じ、ＣＯ、ＣＯ２を含有する排ガスと再生触媒とを生成し、排ガスを再生器気固分離器により除塵した後に排出し、
再生触媒の一部が再生器ストリッパー、再生傾斜管、再生スライドバルブ及び再生リフトパイプを経過して反応器気固分離器１の入口に入り、気固分離された後、再生触媒が乱流流動床式反応器における反応領域の底部に入り、再生触媒のもう一部が再生器ストリッパー、接触分解傾斜管、接触分解スライドバルブを経過して接触分解リフトパイプに入り、
反応器ストリッピングガスが反応器ストリッピングガス入口から反応器ストリッパーに入って再生待ち触媒と向流接触し、その後、乱流流動床式反応器に入り、再生待ち触媒用リフトガスが再生待ち触媒用リフトガス入口から再生待ち触媒用リフトパイプに入って再生待ち触媒と並流接触し、その後、流動床再生器の沈降区間に入り、
再生器ストリッピングガスが再生器ストリッピングガス入口から再生器ストリッパーに入って再生触媒と向流接触し、その後、流動床再生器に入り、再生リフトガスが再生リフトガス入口から再生リフトパイプに入って再生触媒と並流接触し、その後、反応器気固分離器１の入口に入る、
方法。 - 前記触媒がＳＡＰＯ分子篩を含有する請求項７に記載の方法。
- 軽質分の循環量が酸素含有化合物フィード量の５〜４０ｗｔ．％である請求項７に記載の方法。
- Ｃ５以上の炭化水素類の循環量が酸素含有化合物フィード量の２〜２０ｗｔ．％である請求項７に記載の方法。
- 前記再生待ち触媒のカーボン含有量が５〜１２ｗｔ．％であり、かつ前記再生触媒のカーボン含有量が＜２ｗｔ．％である請求項７に記載の方法。
- 前記酸素含有化合物がメタノール及び／又はジメチルエーテルであり、及び／又は前記再生媒体が空気、酸欠空気又は水蒸気のうちのいずれか１種又は複数種の混合物であり、及び／又は前記反応器ストリッピングガス、再生器ストリッピングガス、再生待ち触媒用リフトガス及び再生リフトガスが水蒸気又は窒素ガスである請求項７に記載の方法。
- 前記乱流流動床式反応器の反応領域の反応条件は、ガス見掛け線速度が０．１〜２ｍ／ｓ、反応温度が３００〜５５０℃、反応圧力が１００〜５００ｋＰａ、床密度が２００〜１２００ｋｇ／ｍ３であり、及び／又は前記接触分解リフトパイプ反応条件は、ガス見掛け線速度が２．０〜１０．０ｍ／ｓ、反応温度が４００〜７５０℃、反応圧力が１００〜５００ｋＰａ、床密度が３０〜３００ｋｇ／ｍ３であり、及び／又は前記流動床再生器の再生領域の反応条件は、ガス見掛け線速度が０．１〜２ｍ／ｓ、再生温度が５００〜７５０℃、再生圧力が１００〜５００ｋＰａ、床密度が２００〜１２００ｋｇ／ｍ３である請求項７に記載の方法。
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