JP7393114B2 - 流動床反応器、装置及び応用 - Google Patents

Description

本願は、化学工業設備技術分野に属し、流動床反応器、含酸素化合物から軽オレフィンを製造するための装置及び応用に関する。

メタノールからアルケンを製造する技術（ＭＴＯ）は、主に中国科学院大連化学物理研究所のＤＭＴＯ技術と米国ＵＯＰ会社のＭＴＯ技術がある。２０１０年、ＤＭＴＯ技術を用いた神華包頭メタノールからアルケンを製造する工場が建設され操業した。これは、ＭＴＯ技術の世界初の工業化応用であり、２０１９年末までに、既に１４セットのＤＭＴＯ工業装置が操業され、軽オレフィン生産能力は合計約８００万トン／年であった。

近年では、ＤＭＴＯ技術はいっそう発展し、性能がより優れた新世代ＤＭＴＯ触媒が次第に工業化応用され始め、ＤＭＴＯ工場のためにより高い利益を創造した。新世代ＤＭＴＯ触媒は、より高いメタノール処理能力と軽オレフィン選択性を有する。従来のＤＭＴＯ工業装置は、新世代ＤＭＴＯ触媒の長所を十分に利用することが困難であるため、高メタノール処理能力、高軽オレフィン選択性の新世代ＤＭＴＯ触媒需要に適応できるＤＭＴＯ装置及び製造方法を研究開発する必要がある。

本願の一方面によれば、流動床反応器を提供しており、該流動床反応器は、ＤＭＴＯ触媒におけるコークス含有量、コークス含有量分布とコークス種を制御することができ、それによって、ＤＭＴＯ触媒性能を制御し、軽オレフィンの選択性を向上させる。

本明細書に記載の軽オレフィンとは、エチレンとプロペンである。

メインハウジングと、コークス制御領域ハウジングとを含む流動床反応器であって、前記メインハウジングは、固気分離領域を包囲形成する上ハウジングと、反応領域を包囲形成する下ハウジングとを含み、前記反応領域は、固気分離領域と軸方向連通され、前記コークス制御領域ハウジングは、前記メインハウジングの外壁に周方向に沿って設けられ、前記コークス制御領域ハウジングと前記メインハウジングは、コークス制御領域である環形キャビティを包囲形成し、前記コークス制御領域において、ｎ個のバッフル板が径方向に沿って設けられ、前記ｎ個のバッフル板は、前記コークス制御領域をｎ個のコークス制御領域サブ領域に分割し、ｎは、整数であり、前記コークス制御領域サブ領域には、コークス制御原料入口が設けられ、ここで、ｎ－１個の前記バッフル板には、前記コークス制御領域に入った触媒が環形方向に沿って流れるように触媒流通孔が設けられる。

コークス制御領域が１つの領域しか含まない場合、前記コークス制御領域に入る触媒の滞留時間分布は、完全混合釜反応器の滞留時間分布に近似し、このような条件下で、得られたコークス制御触媒粒子上のコークス含有量の均一性が比較的に悪く、即ち、ある触媒粒子のコークス含有量が非常に少なく、ある触媒粒子のコークス含有量が非常に多いため、触媒の平均活性が比較的に低く、平均選択性が低くなることを招く。本願において、コークス制御領域を設置し、コークス制御領域に径方向に沿ってバッフル板を取り付け、コークス制御領域を若干のコークス制御領域サブ領域に分割することによって、前記コークス制御領域に入る触媒の滞留時間分布を制御し、コークス制御触媒におけるコークス含有量分布が狭く、平均活性が比較的に高く、平均選択性が比較的に高くなる。同時に、領域分け制御方式を採用することはコークス制御触媒上のコークス種及びコークス含有量の制御にも有利である。

本願において、コークス制御領域に入る触媒は、新触媒であってもよく、或いは再生触媒であってもよい。好ましくは、再生触媒であり、このようにして、再生とコークス制御を同時にオンラインで実現することができる。

選択的に、前記コークス制御領域において、前記ｎ個のバッフル板は、第１のバッフル板、第２のバッフル板ないし第ｎのバッフル板を含み、
前記第１のバッフル板には、前記触媒流通孔が開設されていなく、前記第２ないし第ｎのバッフル板には、いずれも前記触媒流通孔が開設され、
前記第１のバッフル板及び前記第２のバッフル板によって分割形成された第１のコークス制御領域サブ領域には、コークス制御領域触媒入口が設けられ、
前記第１のバッフル板及び前記第ｎのバッフル板によって分割形成された第ｎのコークス制御領域サブ領域には、コークス制御触媒輸送管が設けられ、前記コークス制御触媒輸送管の出口は、前記反応領域に位置し、
前記コークス制御領域サブ領域の下方には、コークス制御領域分配器であるコークス制御原料入口が設けられ、
前記コークス制御領域サブ領域の頂部には、コークス制御領域ガス輸送管が設けられ、前記コークス制御領域ガス輸送管の出口は、固気分離領域に位置する。

具体的には、各枚バッフル板に開設された触媒流通孔は１つでもよいし、或いは複数でもよく、本願は厳格に限定されるものではない。複数の触媒流通孔が設けられる場合、触媒流通孔互いの相対位置は本願でも厳格に限定されるものではなく、例えば、複数の触媒流通孔は平行に配置してもよいし、或いはランダムに配置してもよい。

本願において、コークス制御触媒輸送管の形状は厳格に限定されるものではなく、コークス制御触媒輸送管がコークス制御触媒を反応領域に送ることができることを保証すればよく、例えば、「Ｌ」状の配管であってもよく、もちろん、他の適切な形状であってもよい。

好ましくは、コークス制御触媒輸送管は、「Ｌ」状管路であってもよく、このようにして、コークス制御触媒輸送管の出口が反応領域の比較的に低い位置に配置され、反応領域分配器から入る含酸素化合物を含有する原料と効率的に接触し、反応するとともに、コークス制御触媒が第１のストリッパーに入ることを回避する。

コークス制御領域サブ領域の下方には、コークス制御領域分配器が設けられる。

好ましくは、各コークス制御領域サブ領域の下方には、いずれもコークス制御領域分配器が設けられる。このようにして、コークス制御原料の全体がコークス制御領域に均一に入ることを実現し、各サブ領域の間にコークス制御原料の分布が不均一である現象を回避することができ、触媒コークス含有量及びコークス含有量分布制御をより良く実現することができる。

前記コークス制御領域サブ領域の頂部には、ガス輸送管が設けられる。

好ましくは、各コークス制御領域サブ領域の頂部には、ガス輸送管が設けられる。触媒コークス含有量分布制御をより良く実現することができる。

選択的に、前記ｎの値取り範囲は、２≦ｎ≦１０である。

選択的に、前記反応領域の内下方には、反応領域分配器がさらに設けられ、
前記反応領域分配器は、反応原料を通入するために用いられる。

具体的には、本願において、反応原料は、含酸素化合物を含有する原料である。

選択的に、前記反応領域には、流動床反応器熱除去器が設けられ、前記反応領域の底部には、第１のストリッパーが設けられ、前記第１のストリッパーの入口は、前記下ハウジング内に位置し、前記第１のストリッパーの出口は、前記下ハウジング外に位置し、前記第１のストリッパーの入口の開口端は、コークス制御触媒輸送管の出口端の上方に位置し、前記コークス制御触媒輸送管の出口端は、前記反応領域分配器の上方に位置する。

具体的には、第１のストリッパー入口管の開口端をコークス制御触媒輸送管の出口端の上方に設けられることによって、コークス制御触媒輸送管から送られるコークス制御触媒が第１のストリッパー入口管に入ることを回避する。

コークス制御触媒輸送管の出口端を反応領域分配器の上方に設けられることによって、コークス制御触媒を反応領域分配器から送られる反応原料と直接に効率的に反応させることができる。

選択的に、前記固気分離領域には、第１の固気分離器と第２の固気分離器とが設けられ、前記第１の固気分離器の触媒出口管は、コークス制御領域頂部を貫通して第１のコークス制御領域サブ領域に挿設し（即ち、第１の固気分離器の触媒出口管は、コークス制御領域触媒入口を介して第１のコークス制御領域サブ領域に挿設する）、前記第１の固気分離器のガス出口は、固気分離領域に設けられ、前記第２の固気分離器の入口は、前記固気分離領域に位置し、前記第２の固気分離器の触媒出口端は、反応領域に位置する。

好ましくは、前記コークス制御領域ガス輸送管は、前記第２の固気分離器の触媒出口端の上方に位置する。

選択的に、前記固気分離領域の内上部には、第１のガス収集室がさらに設けられ、前記第２の固気分離器のガス出口は、前記第１のガス収集室と連通され、前記第１のガス収集室は、さらに、生成ガス輸送管と連通される。

本願の第二の方面によれば、含酸素化合物から軽オレフィンを製造するための装置をさらに提供する。前記装置は、流動床再生器と上記のいずれか１項に記載の流動床反応器とを含む。

具体的には、本願によって提供される含酸素化合物から軽オレフィンを製造するための装置は、流動床再生器を設け、流動床再生器を利用して、使用済み触媒を再生させ、再生された触媒をコークス制御領域に通入し、コークス制御を行い、コークス制御後に反応領域に通入して触媒化反応を行う。触媒をオンラインに再生する、及び触媒をオンラインにコークス制御することができ、生産効率を向上させることができる。

選択的に、前記流動床再生器は、再生器上ハウジングと、再生器下ハウジングとを含む再生器ハウジングを含み、前記再生器上ハウジングは、固気分離領域を包囲形成し、前記再生器下ハウジングは、再生領域を包囲形成し、前記再生器ハウジングには、使用済み剤入口が設けられ、前記使用済み剤入口は、使用済み剤輸送管を介して第１のストリッパー出口管と連通される。

選択的に、前記再生領域の底部には、再生領域分配器がさらに設けられ、
前記再生領域分配器は、再生ガスを通入するために用いられる。

選択的に、前記再生領域の底部には、第２のストリッパーが設けられ、前記第２のストリッパーの入口は、前記再生器ハウジング内に位置し、前記第２のストリッパーの出口は、前記再生器ハウジング外に位置し、前記第２のストリッパーは、再生剤輸送管を介して第１の固気分離器と連通され、前記第２のストリッパーの入口の開口端は、前記再生領域分配器の上方に位置する。

選択的に、前記再生器ハウジングには、第３の固気分離器と、第２のガス収集室とがさらに設けられ、前記第２のガス収集室は、前記再生器ハウジングの内頂部に位置し、前記第３の固気分離器のガス出口は、前記第２のガス収集室と連通され、前記第２のガス収集室は、排煙輸送管と連通され、前記第３の固気分離器の触媒出口端は、前記第２のストリッパー入口管開口端の上方に位置する。

本願の第三の方面によれば、含酸素化合物から軽オレフィンを製造する方法をさらに提供する。前記方法は、上記のいずれか１項に記載の流動床反応器により、コークス制御反応でＤＭＴＯ触媒をオンライン改質することを含み、
前記方法は、
触媒とコークス制御原料をコークス制御領域に通入し、前記触媒が前記コークス制御領域サブ領域に沿って環形方向で流れながら、コークス制御原料と反応させ、改質のＤＭＴＯ触媒であるコークス制御触媒を含む生成物を生成するステップを含む。

選択的に、前記触媒は、バッフル板に設けられた触媒流通孔に沿って環形方向で流れ、前記コークス制御原料は、コークス制御領域分配器を経てコークス制御領域サブ領域に入り、触媒と反応させる。

具体的には、触媒がバッフル板に設けられた触媒流通孔に沿って環形方向で流れながら、コークス制御原料は、下方に位置するコークス制御領域分配器を経てコークス制御領域サブ領域に入り、触媒と接触し、触媒におけるコークス含有量を調節し、気相（未反応のコークス制御原料を含む）は、コークス制御領域上方に配置されたガス輸送管を経て固気分離領域に送る。

選択的に、製造された前記コークス制御触媒は、コークス制御触媒輸送管を介して反応領域に入り、反応領域分配器から通入された含酸素化合物を含有する原料と接触し、反応させ、軽オレフィンと使用済み触媒を含有する流れＡを生成し、
前記生成物には、コークス制御生成ガスをさらに含み、前記コークス制御生成ガスは、コークス制御領域ガス輸送管を介して固気分離領域に入る。

選択的に、前記流れＡと固気分離領域に入ったコークス制御生成ガスとを混合して、流れＢを形成し、
前記流れＢは、第２の固気分離器に入って固気分離し、軽オレフィンを含有する生成ガスである気相流れＣと、使用済み触媒を含む固相流れＤとを得る。

選択的に、前記気相流れＣは、第１のガス収集室に入り、生成ガス輸送管を経て下流工程に入り、
前記固相流れＤは、流動床反応器の反応領域に戻り、
前記反応領域における触媒は、第１のストリッパー入口管の開口端を経て前記第１のストリッパーに入り、ストリッピングし、ストリッピングされた後、下流領域に入る。

具体的には、前記下流領域は、再生器であってもよい。

選択的に、前記コークス制御原料は、Ｃ_１－Ｃ_６の炭化水素系化合物を含み、
好ましくは、前記炭化水素系化合物は、Ｃ_１－Ｃ_６のアルカン、Ｃ_１－Ｃ_６のアルケンから選ばれる少なくとも一つである。

選択的に、前記コークス制御原料は、水素ガス、アルコール系化合物、水のうちの少なくとも一つをさらに含み、
前記アルコール系化合物と水との合計含有量のコークス制御原料における質量含有量は、１０ｗｔ％以上５０ｗｔ％以下であり、
選択的に、前記アルコール系化合物は、メタノール、エタノールから選ばれる少なくとも一つである。

選択的に、前記コークス制御原料は、水素ガス０～２０ｗｔ％、メタン０～５０ｗｔ％、エタン０～５０ｗｔ％、エチレン０～２０ｗｔ％、プロパン０～５０ｗｔ％、プロペン０～２０ｗｔ％、ブタン０～９０ｗｔ％、ブテン０～９０ｗｔ％、ペンタン０～９０ｗｔ％、ペンテン０～９０ｗｔ％、ヘキサン０～９０ｗｔ％、ヘキセン０～９０ｗｔ％、メタノール０～５０ｗｔ％、エタノール０～５０ｗｔ％、水０～５０ｗｔ％を含み、炭化水素系化合物の総量は、０ではない。

選択的に、前記触媒は、ＳＡＰＯ分子篩を含み、
前記触媒におけるコークス含有量は、≦３ｗｔ％であり、
前記コークス制御触媒におけるコークス含有量は、４～９ｗｔであり、
前記コークス制御触媒におけるコークス含有量分布の四分位偏差は、１ｗｔ％よりも小さい。

具体的には、本願において、コークス制御領域の設置及びコークス制御プロセスの選択により、コークス制御触媒におけるコークス含有量が４～９ｗｔ％であることを実現し、触媒が粉体であるため、触媒のコークス含有量とは各触媒粒子のコークス含有量の平均値であるが、各触媒粒子におけるコークス含有量は実際に同じものではない。本願において、触媒全体のコークス含有量分布が狭くなるように、コークス制御触媒粒子のークス含有量分布の四分位偏差を１ｗｔ％未満の範囲内に制御してもよく、それによって、触媒の活性、及び軽オレフィンの選択性を向上させる。

選択的に、前記コークス制御触媒におけるコークス種は、ポリメチルベンゼンと、ポリメチルナフタレンとを含み、
前記ポリメチルベンゼンとポリメチルナフタレンとの合計質量のコークス合計質量における含有量は、≧７０ｗｔ％であり、
分子量が＞１８４であるコークス種の質量のコークス合計質量における含有量は、≦２５ｗｔ％であり、
ここで、前記コークス合計質量とは、コークス種の合計質量である。

本願において、コークス種のタイプ、及びコークス種の含有量も非常に重要であり、本願の制御の目的の一つでもある。本願において、コークス制御の設置及びコークス制御プロセスパラメータの選択により、ポリメチルベンゼンとポリメチルナフタレンとのコークス合計質量における含有量が≧７０ｗｔ％である効果を実現し、触媒の活性、及び軽オレフィンの選択性を向上させた。

選択的に、前記使用済み触媒におけるコークス含有量は、９～１３ｗｔ％である。

選択的に、前記含酸素化合物は、メタノール、ジメチルエーテルから選ばれる少なくとも一つである。

選択的に、コークス制御領域のプロセス条件は、ガスの見かけ線速度が０．１～０．５ｍ／ｓ、反応温度が３００～７００℃、反応圧力が１００～５００ｋＰａ、ベッド密度が４００～８００ｋｇ／ｍ^３である。

選択的に、反応領域のプロセス条件は、ガスの見かけ線速度が０．５～２．０ｍ／ｓ、反応温度が３５０～５５０℃、反応圧力が１００～５００ｋＰａ、ベッド密度が１５０～５００ｋｇ／ｍ^３である。

本願の第四の方面によれば、軽オレフィンを製造する方法をさらに提供する。この軽オレフィンを製造する方法は、上記のいずれか１項に記載の装置により軽オレフィンを製造することを含み、
前記軽オレフィンを製造する方法は、上記のいずれか１項に記載の方法を含み、
前記軽オレフィンを製造する方法は、
反応領域中の使用済み触媒を流動床再生器に通入し、再生処理を行い、再生触媒を生成し、前記再生触媒を流動床反応器のコークス制御領域に通入し、コークス制御原料と接触して反応させるステップをさらに含む。

選択的に、前記方法は、反応領域中の使用済み触媒を第１のストリッパー及び使用済み剤輸送管に順次に通過させ、流動床再生器に入り、再生ガスと接触し、反応させ、排煙と再生触媒を含有する流れＥを得、前記流れＥが第３の固気分離器に入り、排煙を再生触媒から分離させることと、
分離された後の前記再生触媒が第２のストリッパー、再生剤輸送管、第１の固気分離器に順次に通過して流動床反応器のコークス制御領域に戻り、コークス制御原料と接触して反応させることとを含む。

選択的に、前記再生触媒におけるコークス含有量は、≦３ｗｔ％である。

選択的に、前記再生ガスは、酸素ガス、窒素ガス、水蒸気、空気から選ばれる少なくとも一つである。

選択的に、前記再生ガスは、空気０～１００ｗｔ％、酸素ガス０～５０ｗｔ％、窒素ガス０～５０ｗｔ％及び水蒸気０～５０ｗｔ％を含み、前記空気、酸素ガス、窒素ガスと水蒸気の含有量は、同時に０ではない。

選択的に、再生領域のプロセス条件は、ガスの見かけ線速度が０．５～２．０ｍ／ｓ、再生温度が６００～７５０℃、再生圧力が１００～５００ｋＰａ、ベッド密度が１５０～７００ｋｇ／ｍ^３である。

本願による有益な効果は、以下を含む。
（１）ＤＭＴＯ触媒の主な特徴の１つは、メタノール転化プロセスの軽オレフィンの選択性が触媒のコークス含有量が高くなるにつれて上昇することであり、本明細書に記載の軽オレフィンとはエチレンとプロペンである。本発明者らの研究から、ＤＭＴＯ触媒の活性と軽オレフィンの選択性に影響を与える主な要素は、触媒におけるコークス含有量、コークス含有量分布とコークス種であることが明らかになった。触媒の平均コークス含有量が同じである場合、コークス含有量分布が狭いと、軽オレフィンの選択性が高く、活性が高い。触媒におけるコークス種は、ポリメチル芳香族炭化水素とポリメチル環式アルカンなどを含み、ここで、ポリメチルベンゼンとポリメチルナフタレンは、エチレンの生成を促進することができる。従って、触媒におけるコークス含有量、コークス含有量分布及びコークス種を制御することは、ＤＭＴＯ触媒の活性の制御、軽オレフィンの選択性の向上のキーポイントである。
本願における流動床反応器は、コークス制御領域を設け、コークス制御領域に設けられたバッフル板により、コークス制御領域を複数のサブ領域に分割し、触媒がサブ領域に沿って順次に流れ、サブ領域により触媒の滞留時間分布を制御し、滞留時間分布を狭くすることによって、触媒におけるコークス含有量分布を制御し、コークス含有量分布を狭くする。これとともに、コークス含有量及びコークス種も制御する。最終的に、ＤＭＴＯ触媒の活性と軽オレフィンの選択性を向上させた。
（２）本願の方法では、触媒は、コークス制御領域におけるバッフル板中の触媒流通孔のみを介して上流サブ領域から下流サブ領域に流れ、第一、コークス制御領域における触媒の平均滞留時間を制御することによって、触媒におけるコークス含有量を制御させることができる。第二、ｎ個のサブコークス制御領域の構造を採用して触媒の滞留時間分布を制御し、その滞留時間分布がｎ個の直列の完全混合釜反応器に近似し、それによって、コークス含有量分布が狭い触媒を得た。
（３）本願は、触媒におけるコークス種の転化と生成を制御することによって、一方で、再生触媒に残留された不活性の高分子コークス種を低分子コークス種に転化し、もう一方で、コークス制御原料は、触媒中に入って高活性の低分子コークス種を生成することができ、且つ低分子コークス種は、ポリメチルベンゼンとポリメチルナフタレンを主とし、エチレンの選択性を向上させることができる。
（４）本願におけるＤＭＴＯ触媒をコークス制御反応によりオンライン改質する方法は、コークス含有量が高く、コークス含有量分布が狭く、コークス種の主要成分がポリメチルベンゼンとポリメチルナフタレンであるコークス制御触媒を得て、軽オレフィンの選択性が比較的に低い再生触媒を軽オレフィンの選択性が高いコークス制御触媒に転化することができる。
（５）本願における再生触媒は、コークス制御プロセス処理を経ずに、含酸素化合物から軽オレフィンを製造するプロセスに直接使用されてもよく、コークス制御処理を経ない場合、得られた生成ガスにおける軽オレフィンの選択性が８０～８３ｗｔ％であり、本願における再生触媒は、コークス制御プロセス処理を経た後、含酸素化合物から軽オレフィンを製造するプロセスに使用され、得られた生成ガスにおける軽オレフィンの選択性が９３～９６ｗｔ％であった。
（６）本願の方法では、再生器からの高温再生触媒は、コークス制御領域で冷却してから反応領域に入り、即ち、反応領域には局部高温領域が存在しないため、含酸素化合物を含有する原料のコークス化率が低い。
（７）本願の流動床反応器の反応領域は、流動床反応器熱除去器を含み、反応領域の温度を正確に制御することができる。

本願の一つ実施形態による含酸素化合物から軽オレフィン（ＤＭＴＯ）を製造する装置の概略図である。 本願の一つ実施形態による流動床反応器のコークス制御領域の断面概略図である。

以下、実施例を参照しながら本願について詳述するが、本願はこれらの実施例に制限されない。

以下、可能な実施形態を紹介する。

ＤＭＴＯ触媒の性能を向上させるために、本願は、ＤＭＴＯ触媒をコークス制御反応によりオンライン改質する方法を提供し、そのステップは、
ａ）再生触媒をコークス制御領域に送ることと、
ｂ）水素ガス、メタン、エタン、エチレン、プロパン、プロペン、ブタン、ブテン、ペンタン、ペンテン、ヘキサン、ヘキセン、メタノール、エタノールと水を含むコークス制御原料をコークス制御反応器に送ることと、
ｃ）コークス制御原料と再生触媒をコークス制御反応器で接触させ、反応させ、コークス制御原料を再生触媒上でコークス化させることであって、コークス化された後の触媒は、コークス制御触媒と称され、コークス制御触媒におけるコークス含有量が４～９ｗｔ％であり、コークス種には、ポリメチルベンゼンとポリメチルナフタレンとが含まれ、ポリメチルベンゼンとポリメチルナフタレンとの質量のコークス合計質量における含有量が≧７０ｗｔ％であり、分子量が＞１８４であるコークス種の質量のコークス合計質量における含有量が≦２５ｗｔ％である、ことと、
ｄ）コークス制御触媒をメタノール転化反応器に送ることとを含む。

前記再生触媒は、コークス含有量が≦３ｗｔ％であるＤＭＴＯ触媒であり、前記ＤＭＴＯ触媒の活性成分は、ＳＡＰＯ分子篩である。

前記コークス制御原料の成分は、０～２０ｗｔ％水素ガス、０～５０ｗｔ％メタン、０～５０ｗｔ％エタン、０～２０ｗｔ％エチレン、０～５０ｗｔ％プロパン、０～２０ｗｔ％プロペン、０～９０ｗｔ％ブタン、０～９０ｗｔ％ブテン、０～９０ｗｔ％ペンタン、０～９０ｗｔ％ペンテン、０～９０ｗｔ％ヘキサン、０～９０ｗｔ％ヘキセン、０～５０ｗｔ％メタノール、０～５０ｗｔ％エタノールと０～５０ｗｔ％水であり、且つメタノール、エタノールと水との合計含有量は、≧１０ｗｔ％である。

前記コークス制御反応の反応温度は、３００～７００℃である。

本願は、上述したＤＭＴＯ触媒をコークス制御反応によりオンライン改質する方法を含む含酸素化合物から軽オレフィンを製造する方法及びその方法を用いた装置をさらに提供する。前記装置は、流動床反応器１と流動床再生器２とを含む。

流動床反応器１であって、前記流動床反応器１は、下から上へ反応領域、コークス制御領域と固気分離領域とに分けられ、前記流動床反応器１は、流動床反応器メインハウジング１－１、反応領域分配器１－２、流動床反応器熱除去器１－３、コークス制御領域分配器１－４、バッフル板１－５、第１の固気分離器１－６、コークス制御触媒輸送管１－７、コークス制御領域ガス輸送管１－８、第２の固気分離器１－９、第１のガス収集室１－１０、生成ガス輸送管１－１１、第１のストリッパー１－１２、使用済み滑動弁１－１３と使用済み触媒輸送管１－１４を含み、前記使用済み滑動弁１－１３は、使用済み触媒の循環量を制御するために用いられる。

前記反応領域分配器１－２は、流動床反応器１の反応領域の底部に位置し、流動床反応器熱除去器１－３は、反応領域に位置し、
前記コークス制御領域は、反応領域上方の環形領域に位置し、コークス制御領域内には、ｎ個のバッフル板１－５が設けられ、バッフル板１－５は、コークス制御領域をｎ個のコークス制御領域サブ領域に分割し、ｎは、２≦ｎ≦１０である整数であり、各サブコークス制御領域の底部には、いずれもコークス制御領域分配器１－４が独立して設けられ、コークス制御領域の断面は、環形であり、コークス制御領域サブ領域の断面は、扇環形であり、第１ないし第ｎのコークス制御領域サブ領域は、同心に順次配列され、バッフル板１－５には触媒流通孔が含まれるが、第１のコークス制御領域サブ領域と第ｎのコークス制御領域サブ領域との間の共用バッフル板には触媒流通孔が含まれなく、
第１の固気分離器１－６は、流動床反応器１の固気分離領域に位置し、第１の固気分離器１－６の入口は、再生剤輸送管２－９の出口に接続され、第１の固気分離器１－６のガス出口は、固気分離領域に位置し、第１の固気分離器１－６の触媒出口は、第１のコークス制御領域サブ領域に位置し、コークス制御触媒輸送管１－７の入口は、第ｎのコークス制御領域サブ領域に接続され、コークス制御触媒輸送管１－７の出口は、反応領域に位置し、
前記各コークス制御領域サブ領域の頂部は、いずれもコークス制御領域ガス輸送管１－８が独立して設けられ、コークス制御領域ガス輸送管１－８の出口は、固気分離領域に位置し、第２の固気分離器１－９と第１のガス収集室１－１０は、流動床反応器１の固気分離領域に位置し、第２の固気分離器１－９の入口は、流動床反応器１の固気分離領域に位置し、第２の固気分離器１－９のガス出口は、第１のガス収集室１－１０に接続され、第２の固気分離器１－９の触媒出口は、反応領域に位置し、生成ガス輸送管１－１１は、第１のガス収集室１－１０の頂部に接続され、第１のストリッパー１－１２は、流動床反応器１の下方に位置し、第１のストリッパー１－１２の入口管は、流動床反応器１の底部から流動床反応器下ハウジングを貫通して、反応領域分配器１－２の上方に開口され、使用済み滑動弁１－１３の入口は、第１のストリッパー１－１２底部の出口管に接続され、使用済み滑動弁１－１３の出口は、管路を経て使用済み剤輸送管１－１４の入口に接続され、使用済み剤輸送管１－１４の出口は、流動床再生器２の中部に接続される。

好適な一実施形態では、第１の固気分離器１－６は、固気サイクロン分離器を採用する。

好適な一実施形態では、第１の固気分離器１－６は、固気高速分離器を採用する。

好適な一実施形態では、第２の固気分離器１－９は、１組の又は複数の組の固気サイクロン分離器を採用し、各組の固気サイクロン分離器は、１つの一段目の固気サイクロン分離器と１つの二段目の固気サイクロン分離器とを含む。

含酸素化合物から軽オレフィンを製造するための装置であって、前記装置は、触媒を再生するための流動床再生器２を含み、前記流動床再生器２は、再生器ハウジング２－１、再生器分配器２－２、第３の固気分離器２－３、第２のガス収集室２－４、排煙輸送管２－５、第２のストリッパー２－６、再生器熱除去器２－７、再生滑動弁２－８と再生剤輸送管２－９を含み、
前記再生器分配器２－２は、流動床再生器２の底部に位置し、第３の固気分離器２－３は、流動床再生器２の上部に位置し、第３の固気分離器２－３の入口は、流動床再生器２の上部に位置し、第３の固気分離器２－３のガス出口は、第２のガス収集室２－４に接続され、第３の固気分離器２－３の触媒出口は、流動床再生器２の下部に位置し、第２のガス収集室２－４は、流動床再生器２の頂部に位置し、排煙輸送管２－５は、第２のガス収集室２－４の頂部に接続され、
前記第２のストリッパー２－６は、再生器ハウジング２－１の外に位置し、第２のストリッパー２－６の入口管は、再生器ハウジング２－１を貫通して、再生器分配器２－２の上方に開口され、再生器熱除去器２－７は、第２のストリッパー２－６の中に位置し、再生滑動弁２－８の入口は、管路を経て再生器ストリッパー２－６の底部に接続され、再生滑動弁２－８の出口は、管路を経て再生剤輸送管２－９の入口に接続され、再生剤輸送管２－９の出口は、第１の固気分離器１－６の入口に接続され、再生滑動弁２－８は、再生触媒の循環量を制御するために用いられる。

好適な一実施形態では、第３の固気分離器２－３は、１組の又は複数の組の固気サイクロン分離器を採用し、各組の固気サイクロン分離器は、１つの一段目の固気サイクロン分離器と１つの二段目の固気サイクロン分離器とを含む。

本願の別の方面によれば、ＤＭＴＯ触媒をコークス制御によりオンライン改質する方法を含むメタノールからアルケンを製造する方法をさらに提供する。この方法は、
コークス制御原料をコークス制御領域分配器１－４から流動床反応器１のコークス制御領域に通入し、再生触媒を再生剤輸送管２－９から第１の固気分離器１－６に通入し、固気分離された後、ガスが第１の固気分離器１－６のガス出口から流動床反応器１の固気分離領域に排入され、再生触媒が第１の固気分離器１－６の触媒出口から流動床反応器１のコークス制御領域に排入され、コークス制御原料をコークス制御領域で再生触媒と接触させ、化学反応を発生させ、コークス制御触媒とコークス制御生成ガスを生成し、コークス制御触媒は、バッフル板１－５における触媒流通孔を経て第１ないし第ｎのコークス制御領域サブ領域を順次に通過し、そしてコークス制御触媒輸送管１－７を経て流動床反応器１の反応領域に入り、コークス制御生成ガスは、コークス制御領域ガス輸送管１－８を経て流動床反応器１の固気分離領域に入り、含酸素化合物を含有する原料を反応領域分配器１－２から流動床反応器１の反応領域に通入し、コークス制御触媒と接触させ、軽オレフィンと使用済み触媒を含有する流れＡを生成し、流れＡとコークス制御生成ガスは、固気分離領域で混合して流れＢを形成し、流れＢは、第２の固気分離器１－９に入り、固気分離された後、軽オレフィンを含有する生成ガスである気相流れＣと使用済み触媒である固相流れＤとに分けられ、気相流れＣが第１のガス収集室１－１０に入り、その後、生成ガス輸送管１－１１を経て下流工程に入り、固相流れＤが流動床反応器１の反応領域に戻り、反応領域の使用済み触媒は、第１のストリッパー１－１２の入口管を経て流動床反応器ストリッパー１－１２に入り、ストリッピングされた後、使用済み触媒は、使用済み滑動弁１－１３と使用済み剤輸送管１－１４を経て流動床再生器２の中部に入るステップと、
再生ガスを再生器分配器２－２から流動床再生器２の底部に通入し、流動床再生器２において、再生ガスを使用済み触媒と接触させ、化学反応を発生させ、使用済み触媒における一部のコークスが燃焼されて除去され、排煙と再生触媒を含有する流れＥを生成し、流れＥが第３の固気分離器２－３に入り、固気分離された後、排煙と再生触媒とに分けられ、排煙が第２のガス収集室２－４に入り、次に、排煙輸送管２－５を経て下流の排煙処理システムに入り、再生触媒が流動床再生器２の底部に戻り、流動床再生器２中の再生触媒が第２のストリッパー２－６に入り、ストリッピング・熱除去された後、再生滑動弁２－８と再生剤輸送管２－９を経て第１の固気分離器１－６に入るステップとを含む。

好適な一実施形態では、本願上記コークス制御原料の成分は、水素ガス０～２０ｗｔ％、メタン０～５０ｗｔ％、エタン０～５０ｗｔ％、エチレン０～２０ｗｔ％、プロパン０～５０ｗｔ％、プロペン０～２０ｗｔ％、ブタン０～９０ｗｔ％、ブテン０～９０ｗｔ％、ペンタン０～９０ｗｔ％、ペンテン０～９０ｗｔ％、ヘキサン０～９０ｗｔ％、ヘキセン０～９０ｗｔ％、メタノール０～５０ｗｔ％、エタノール０～５０ｗｔ％と水０～５０ｗｔ％であり、且つ、メタノール、エタノールと水との合計含有量は、≧１０ｗｔ％である。

好適な一実施形態では、本願上記の方法における含酸素化合物は、メタノール又はジメチルエーテルのうちの１種又はメタノールとジメチルエーテルとの混合物である。

好適な一実施形態では、本願上記の方法における再生ガスは、空気０～１００ｗｔ％、酸素ガス０～５０ｗｔ％、窒素ガス０～５０ｗｔ％及び水蒸気０～５０ｗｔ％である。

好適な一実施形態では、前記触媒の活性成分は、ＳＡＰＯ分子篩である。

好適な一実施形態では、前記再生触媒におけるコークス含有量は、≦３ｗｔ％である。

好適な一実施形態では、前記コークス制御触媒におけるコークス含有量が４～９ｗｔ％であり、前記コークス制御触媒におけるコークス含有量分布の四分位偏差が１ｗｔ％よりも小さく、コークス種には、ポリメチルベンゼンとポリメチルナフタレンとが含まれ、ポリメチルベンゼンとポリメチルナフタレンとの質量のコークス合計質量における含有量が≧７０ｗｔ％であり、分子量が＞１８４であるコークス種の質量のコークス合計質量における含有量が≦２５ｗｔ％である。

好適な一実施形態では、前記使用済み触媒におけるコークス含有量が９～１３ｗｔ％であり、さらに好ましくは、使用済み触媒におけるコークス含有量が１０～１２ｗｔ％である。

好適な一実施形態では、前記流動床反応器１のコークス制御領域のプロセス動作条件は、ガスの見かけ線速度が０．１～０．５ｍ／ｓ、反応温度が３００～７００℃、反応圧力が１００～５００ｋＰａ、ベッド密度が４００～８００ｋｇ／ｍ^３である。

好適な一実施形態では、前記流動床反応器１の反応領域のプロセス動作条件は、ガスの見かけ線速度が０．５～２．０ｍ／ｓ、反応温度が３５０～５５０℃、反応圧力が１００～５００ｋＰａ、ベッド密度が１５０～５００ｋｇ／ｍ^３である。

好適な一実施形態では、前記流動床再生器２のプロセス動作条件は、ガスの見かけ線速度が０．５～２．０ｍ／ｓ、再生温度が６００～７５０℃、再生圧力が１００～５００ｋＰａ、ベッド密度が１５０～７００ｋｇ／ｍ^３である。

本願上記の方法において、生成ガスの成分は、エチレン３８～５７ｗｔ％、プロペン３７～５５ｗｔ％、Ｃ_４～Ｃ_６炭化水素系≦５ｗｔ％と≦他の成分３ｗｔ％であり、他の成分は、メタン、エタン、プロパン、水素ガス、ＣＯとＣＯ_２などであり、且つエチレンとプロペンの生成ガスにおける合計選択性は、９３～９６ｗｔ％である。

本願において、生産原単位の記述に関しては、含酸素化合物におけるジメチルエーテル質量を同じ炭素原子質量に基づいてメタノール質量に換算して計算し、生産原単位の単位は、トンメタノール／トン軽オレフィンである。

本願上記の方法において、生産原単位は、２．５０～２．５８トンメタノール／トン軽オレフィンである。

実施例１
本実施形態は、図１と図２に示した装置を用い、流動床反応器中のコークス制御領域には、二枚のバッフル板が含まれ、即ちｎ＝２であり、コークス制御領域には、２つのコークス制御領域サブ領域が含まれ、第１の固気分離器は、固気サイクロン分離器を採用した。

具体的には、図１に示されるように、下ハウジングと上ハウジングとの接続部の直径が下から上へ徐々に増大し、固気分離領域の直径が反応領域の直径より大きくなる。コークス制御領域は、前記下ハウジングと上ハウジングとの接続部に位置する。前記バッフル板の縦断面は平行四辺形である。

本実施形態において、コークス制御原料は、ブタン６ｗｔ％、ブテン８１ｗｔ％、メタノール２ｗｔ％と水１１ｗｔ％との混合物であり、含酸素化合物は、メタノールであり、再生ガスは、空気であり、触媒における活性成分は、ＳＡＰＯ－３４分子篩であり、再生触媒におけるコークス含有量は、約１ｗｔ％であり、コークス制御触媒におけるコークス含有量は、約４ｗｔ％であり、ここで、ポリメチルベンゼンとポリメチルナフタレンとの質量のコークス合計質量における含有量は、約８５ｗｔ％であり、分子量が＞１８４であるコークス種の質量のコークス合計質量における含有量は、約６ｗｔ％であり、コークス制御触媒におけるコークス含有量分布の四分位偏差は、約０．９ｗｔ％であり、使用済み触媒におけるコークス含有量は、約９ｗｔ％であった。

流動床反応器のコークス制御領域のプロセス動作条件は、ガスの見かけ線速度が約０．３ｍ／ｓ、反応温度が約５００℃、反応圧力が約１００ｋＰａ、ベッド密度が約６００ｋｇ／ｍ^３であった。

流動床反応器の反応領域のプロセス動作条件は、ガスの見かけ線速度が約２．０ｍ／ｓ、反応温度が約５５０℃、反応圧力が約１００ｋＰａ、ベッド密度が約１５０ｋｇ／ｍ^３であった。

流動床再生器のプロセス動作条件は、ガスの見かけ線速度が約０．５ｍ／ｓ、再生温度が約７００℃、再生圧力が約１００ｋＰａ、ベッド密度が約７００ｋｇ／ｍ^３であった。

本実施形態において、生成ガスの成分は、エチレン５７ｗｔ％、プロペン３７ｗｔ％、Ｃ_４～Ｃ_６炭化水素系３ｗｔ％と他の成分３ｗｔ％であり、他の成分は、メタン、エタン、プロパン、水素ガス、ＣＯとＣＯ_２などであった。生産原単位は、２．５５トンメタノール／トン軽オレフィンであった。

実施例２
本実施形態は、図１と図２に示した装置を用い、流動床反応器中のコークス制御領域には、十枚のバッフル板が含まれ、即ちｎ＝１０であり、コークス制御領域には、１０つのコークス制御領域サブ領域が含まれ、第１の固気分離器は、固気サイクロン分離器を採用した。

本実施形態において、コークス制御原料は、メタン２２ｗｔ％、エタン２４ｗｔ％、エチレン３ｗｔ％、プロパン２８ｗｔ％、プロペン４ｗｔ％、水素ガス７ｗｔ％と水１２ｗｔ％との混合物であり、含酸素化合物は、メタノール８２ｗｔ％とジメチルエーテル１８ｗｔ％との混合物であり、再生ガスは、空気５０ｗｔ％と水蒸気５０ｗｔ％であり、触媒における活性成分は、ＳＡＰＯ－３４分子篩であり、再生触媒におけるコークス含有量は、約３ｗｔ％であり、コークス制御触媒におけるコークス含有量は、約９ｗｔ％であり、ここで、ポリメチルベンゼンとポリメチルナフタレンとの質量のコークス合計質量における含有量は、約７８ｗｔ％であり、分子量が＞１８４であるコークス種の質量のコークス合計質量における含有量は、約１３ｗｔ％であり、コークス制御触媒におけるコークス含有量分布の四分位偏差は、約０．２ｗｔ％であり、使用済み触媒におけるコークス含有量は、約１３ｗｔ％であった。

流動床反応器のコークス制御領域のプロセス動作条件は、ガスの見かけ線速度が約０．１ｍ／ｓ、反応温度が約３００℃、反応圧力が約５００ｋＰａ、ベッド密度が約８００ｋｇ／ｍ^３であった。

流動床反応器の反応領域のプロセス動作条件は、ガスの見かけ線速度が約０．５ｍ／ｓ、反応温度が約３５０℃、反応圧力が約５００ｋＰａ、ベッド密度が約５００ｋｇ／ｍ^３であった。

流動床再生器のプロセス動作条件は、ガスの見かけ線速度が約２．０ｍ／ｓ、再生温度が約６００℃、再生圧力が約５００ｋＰａ、ベッド密度が約１５０ｋｇ／ｍ^３であった。

本実施形態において、生成ガスの成分は、エチレン３８ｗｔ％、プロペン５５ｗｔ％、Ｃ_４～Ｃ_６炭化水素系５ｗｔ％と他の成分２ｗｔ％であり、他の成分は、メタン、エタン、プロパン、水素ガス、ＣＯとＣＯ_２などであった。生産原単位は、２．５８トンメタノール／トン軽オレフィンであった。

実施例３
本実施形態は、図１と図２に示した装置を用い、流動床反応器中のコークス制御領域には、四枚のバッフル板が含まれ、即ちｎ＝４であり、コークス制御領域には、４つのコークス制御領域サブ領域が含まれ、第１の固気分離器は、固気高速分離器を採用した。

本実施形態において、コークス制御原料は、プロパン１ｗｔ％、プロペン１ｗｔ％、ブタン３ｗｔ％、ブテン５１ｗｔ％、ペンタン３ｗｔ％、ペンテン２２ｗｔ％、ヘキサン１ｗｔ％、ヘキセン７ｗｔ％、メタノール２ｗｔ％と水９ｗｔ％との混合物であり、含酸素化合物は、ジメチルエーテルであり、再生ガスは、空気５０ｗｔ％と酸素ガス５０ｗｔ％であり、触媒における活性成分は、ＳＡＰＯ－３４分子篩であり、再生触媒におけるコークス含有量は、約２ｗｔ％であり、コークス制御触媒におけるコークス含有量は、約６ｗｔ％であり、ここで、ポリメチルベンゼンとポリメチルナフタレンとの質量のコークス合計質量における含有量は、約８１ｗｔ％であり、分子量が＞１８４であるコークス種の質量のコークス合計質量における含有量は、約１５ｗｔ％であり、コークス制御触媒におけるコークス含有量分布の四分位偏差は、約０．６ｗｔ％であり、使用済み触媒におけるコークス含有量は、約１１ｗｔ％であった。

流動床反応器のコークス制御領域のプロセス動作条件は、ガスの見かけ線速度が約０．４ｍ／ｓ、反応温度が約７００℃、反応圧力が約３００ｋＰａ、ベッド密度が約５００ｋｇ／ｍ^３であった。

流動床反応器の反応領域のプロセス動作条件は、ガスの見かけ線速度が約１．０ｍ／ｓ、反応温度が約４５０℃、反応圧力が約３００ｋＰａ、ベッド密度が約３００ｋｇ／ｍ^３であった。

流動床再生器のプロセス動作条件は、ガスの見かけ線速度が約１．０ｍ／ｓ、再生温度が約７５０℃、再生圧力が約３００ｋＰａ、ベッド密度が約３６０ｋｇ／ｍ^３であった。

本実施形態において、生成ガスの成分は、エチレン４８ｗｔ％、プロペン４７ｗｔ％、Ｃ_４～Ｃ_６炭化水素系３ｗｔ％と他の成分２ｗｔ％であり、他の成分は、メタン、エタン、プロパン、水素ガス、ＣＯとＣＯ_２などであった。生産原単位は、２．５３トンメタノール／トン軽オレフィンであった。

実施例４
本実施形態は、図１と図２に示した装置を用い、流動床反応器中のコークス制御領域には、六枚のバッフル板が含まれ、即ちｎ＝６であり、コークス制御領域には、６つのコークス制御領域サブ領域が含まれ、第１の固気分離器は、固気高速分離器を採用した。

本実施形態において、コークス制御原料は、ブタン５ｗｔ％、ブテン７２ｗｔ％、メタノール８ｗｔ％と水１５ｗｔ％との混合物であり、含酸素化合物は、メタノールであり、再生ガスは、空気５０ｗｔ％と窒素ガス５０ｗｔ％であり、触媒における活性成分は、ＳＡＰＯ－３４分子篩であり、再生触媒におけるコークス含有量は、約２ｗｔ％であり、コークス制御触媒におけるコークス含有量は、約６ｗｔ％であり、ここで、ポリメチルベンゼンとポリメチルナフタレンとの質量のコークス合計質量における含有量は、約７０ｗｔ％であり、分子量が＞１８４であるコークス種の質量のコークス合計質量における含有量は、約２４ｗｔ％であり、コークス制御触媒におけるコークス含有量分布の四分位偏差は、約０．３ｗｔ％であり、使用済み触媒におけるコークス含有量は、約１２ｗｔ％であった。

流動床反応器のコークス制御領域のプロセス動作条件は、ガスの見かけ線速度が約０．５ｍ／ｓ、反応温度が約６００℃、反応圧力が約２００ｋＰａ、ベッド密度が約４００ｋｇ／ｍ^３であった。

流動床反応器の反応領域のプロセス動作条件は、ガスの見かけ線速度が約１．５ｍ／ｓ、反応温度が約５００℃、反応圧力が約２００ｋＰａ、ベッド密度が約２００ｋｇ／ｍ^３であった。

流動床再生器のプロセス動作条件は、ガスの見かけ線速度が約１．５ｍ／ｓ、再生温度が約６８０℃、再生圧力が約２００ｋＰａ、ベッド密度が約２８０ｋｇ／ｍ^３であった。

本実施形態において、生成ガスの成分は、エチレン５３ｗｔ％、プロペン４３ｗｔ％、Ｃ_４～Ｃ_６炭化水素系３ｗｔ％と他の成分１ｗｔ％であり、他の成分は、メタン、エタン、プロパン、水素ガス、ＣＯとＣＯ_２などであった。生産原単位は、２．５０トンメタノール／トン軽オレフィンであった。

対比例
該対比例が実施例４と異なる点は、コークス制御反応オンライン改質ＤＭＴＯ触媒を用いず、コークス制御領域に通入された原料が窒素ガスであることである。窒素ガスは、不活性ガスであるため、コークス制御領域で再生触媒の性質を変化させることなく、即ち、反応領域に入る触媒が再生触媒であることに相当する。

本実施形態において、生成ガスの成分は、エチレン４３ｗｔ％、プロペン３９ｗｔ％、Ｃ_４～Ｃ_６炭化水素系１２ｗｔ％と他の成分６ｗｔ％であり、他の成分は、メタン、エタン、プロパン、水素ガス、ＣＯとＣＯ_２などであった。生産原単位は、２．９１トンメタノール／トン軽オレフィンであった。

本対比例は、ＤＭＴＯ触媒をコークス制御反応によりオンライン改質することが、触媒の性能を大幅に向上させ、生産原単位を低減することができることを示した。

以上は、本願のいくつかの実施例に過ぎず、本願を何ら制限するものではなく、本願は、好適実施例をもって以上のように開示したが、本願を制限するものではなく、当業者であれば、本願の技術案の範囲から逸脱することなく、上記で開示された技術内容に基づいて行われる若干の変更又は改善は、いずれも均等の実施態様に相当し、すべて技術案の範囲に属する。

１ 流動床反応器、１－１ メインハウジング、１－２ 反応領域分配器、
１－３ 流動床反応器熱除去器、 １－４コークス制御領域分配器、
１－５ バッフル板、 １－６ 第１の固気分離器、
１－７ コークス制御触媒輸送管、 １－８ コークス制御領域ガス輸送管、
１－９ 第２の固気分離器、 １－１０ 第１のガス収集室、
１－１１ 生成ガス輸送管、 １－１２ 第１のストリッパー、
１－１３ 使用済み滑動弁、 １－１４ 使用済み触媒輸送管、
２ 流動床再生器、 ２－１ 再生器ハウジング、 ２－２ 再生器分配器、
２－３ 第３の固気分離器、 ２－４ 第２のガス収集室、
２－５ 排煙輸送管、 ２－６ 第２のストリッパー、 ２－７ 再生器熱除去器、
２－８ 再生滑動弁、 ２－９ 再生剤輸送管。

Claims (8)

1. コークス制御反応器であって、
   触媒が、ＤＭＴＯ触媒であり、
   コークス制御原料が、前記触媒中に入って高活性の低分子コークス種を生成し、
   流動床反応器が、下から上へ反応領域、コークス制御領域と固気分離領域とに分けられ、
   前記流動床反応器が、流動床反応器メインハウジング、反応領域分配器、流動床反応器熱除去器、コークス制御領域分配器、バッフル板、第１の固気分離器、コークス制御触媒輸送管、コークス制御領域ガス輸送管、第２の固気分離器、第１のガス収集室、生成ガス輸送管、第１のストリッパー、使用済み滑動弁、使用済み触媒輸送管を含み、
   前記反応領域分配器が、前記流動床反応器の前記反応領域の底部に位置し、前記流動床反応器熱除去器が、前記反応領域に位置し、
   前記コークス制御領域が、前記反応領域上方の環形領域に位置し、前記コークス制御領域内には、２≦ｎ≦１０の整数であるｎ個の前記バッフル板が設けられ、前記バッフル板が、前記コークス制御領域をｎ個のコークス制御領域サブ領域に分割し、
   各前記コークス制御領域サブ領域の底部には、いずれも前記コークス制御領域分配器が独立して設けられ、
   前記コークス制御領域の断面は、環形であり、前記コークス制御領域サブ領域の断面は、扇環形であり、第１ないし第ｎの前記コークス制御領域サブ領域は、同心に順次配列され、
   前記バッフル板には触媒流通孔が含まれ、第１の前記コークス制御領域サブ領域と第ｎの前記コークス制御領域サブ領域との間の共用バッフル板には前記触媒流通孔が含まれず、
   前記第１の固気分離器が、前記流動床反応器の前記固気分離領域に位置し、前記第１の固気分離器の入口が、再生剤輸送管の出口に接続され、前記第１の固気分離器のガス出口が、前記固気分離領域に位置し、前記第１の固気分離器の触媒出口が、前記第１のコークス制御領域サブ領域に位置し、
   前記コークス制御触媒輸送管の入口が、第ｎの前記コークス制御領域サブ領域に接続され、前記コークス制御触媒輸送管の出口が、前記反応領域に位置し、
   各前記コークス制御領域サブ領域の頂部には、いずれも前記コークス制御領域ガス輸送管が独立して設けられ、前記コークス制御領域ガス輸送管の出口が、前記固気分離領域に位置し、
   前記第２の固気分離器と前記第１のガス収集室が、前記流動床反応器の前記固気分離領域に位置し、
   前記第２の固気分離器の入口が、前記流動床反応器の前記固気分離領域に位置し、前記第２の固気分離器のガス出口が、前記第１のガス収集室に接続され、前記第２の固気分離器の触媒出口が、前記反応領域に位置し、
   前記生成ガス輸送管が、前記第１のガス収集室の頂部に接続され、
   前記第１のストリッパーが、前記流動床反応器の下方に位置し、前記第１のストリッパーの入口管が、前記流動床反応器の底部から、前記反応領域分配器の上方に開口され、
   前記使用済み滑動弁の入口が、前記第１のストリッパーの底部の出口管に接続され、前記使用済み滑動弁の出口が、管路を経て前記使用済み触媒輸送管の入口に接続され、
   前記使用済み触媒輸送管の出口が、流動床再生器の中部に接続され、
   前記コークス制御原料を前記コークス制御領域分配器から前記流動床反応器の前記コークス制御領域に通入し、前記触媒を前記再生剤輸送管から前記第１の固気分離器に通入し、固気分離された後、ガスが前記第１の固気分離器のガス出口から前記流動床反応器の前記固気分離領域に排入され、前記触媒が前記第１の固気分離器の前記触媒出口から前記流動床反応器の前記コークス制御領域に排入され、前記コークス制御原料を前記コークス制御領域で前記触媒と接触させ、コークス制御触媒とコークス制御生成ガスを生成し、
   前記コークス制御触媒が、前記バッフル板における前記触媒流通孔を経て前記第１ないし第ｎのコークス制御領域サブ領域を順次に通過し、前記コークス制御触媒輸送管を経て前記流動床反応器の前記反応領域に入り、
   前記コークス制御生成ガスが、前記コークス制御領域ガス輸送管を経て前記流動床反応器の前記固気分離領域に入ること、
   を特徴とするコークス制御反応器。
2. 含酸素化合物から軽オレフィンを製造するための装置であって、
   前記流動床再生器と、請求項１に記載のコークス制御反応器とを含む、ことを特徴とする軽オレフィン製造装置。
3. 前記流動床再生器は、再生器ハウジングを含み、
   前記再生器ハウジングには、使用済み剤入口が設けられ、
   前記使用済み剤入口は、前記使用済み剤輸送管を介して前記第１のストリッパーの出口管と連通され、
   前記再生器ハウジングには、第３の固気分離器と、第２のガス収集室とがさらに設けられ、前記第２のガス収集室は、前記再生器ハウジングの内頂部に位置し、前記第３の固気分離器のガス出口は、前記第２のガス収集室と連通され、前記第２のガス収集室は、排煙輸送管と連通され、前記第３の固気分離器の触媒出口端は、第２のストリッパー入口管開口端の上方に位置する、ことを特徴とする請求項２に記載の軽オレフィン製造装置。
4. 前記再生器ハウジングの底部には、再生領域分配器がさらに設けられ、
   前記再生領域分配器は、再生ガスを通入するために用いられ、
   前記流動床再生器の底部には、第２のストリッパーが設けられ、前記第２のストリッパーの入口は、前記再生器ハウジング内に位置し、前記第２のストリッパーの出口は、前記再生器ハウジング外に位置し、前記第２のストリッパーは、前記再生剤輸送管を介して前記第１の固気分離器と連通され、前記第２のストリッパーの入口の開口端は、前記再生領域分配器の上方に位置する、ことを特徴とする請求項３に記載の軽オレフィン製造装置。
5. 軽オレフィンを製造する方法であって、
   前記軽オレフィンを製造する方法は、請求項４に記載の装置により軽オレフィンを製造することを含み、
   前記軽オレフィンを製造する方法は、含酸素化合物から軽オレフィンを製造することを含み、このことは、前記流動床反応器により、コークス制御反応でＤＭＴＯ触媒をオンライン改質することを含み、前記方法は、前記触媒と前記コークス制御原料を前記コークス制御領域に通入し、前記触媒が前記コークス制御領域サブ領域に沿って環形方向で流れながら、前記コークス制御原料と反応させ、改質のＤＭＴＯ触媒であるコークス制御触媒を含む生成物を生成するステップを含み、
   前記軽オレフィンを製造する方法は、
   流動床反応器反応領域中の使用済み触媒を前記流動床再生器に通入し、再生処理を行い、再生触媒を生成し、前記再生触媒を流動床反応器の前記コークス制御領域に通入し、前記コークス制御原料と接触して反応させるステップをさらに含む、ことを特徴とする軽オレフィン製造方法。
6. 前記触媒は、前記バッフル板に設けられた前記触媒流通孔に沿って環形方向で流れ、前記コークス制御原料は、前記コークス制御領域分配器を経て前記コークス制御領域サブ領域に入り、前記触媒と反応させ、
   製造された前記コークス制御触媒は、前記コークス制御触媒輸送管を介して前記反応領域に入り、前記反応領域分配器から通入された含酸素化合物を含有する原料と接触し、反応させ、軽オレフィンと使用済み触媒を含有する流れＡを生成し、前記生成物には、コークス制御生成ガスをさらに含み、前記コークス制御生成ガスは、前記コークス制御領域ガス輸送管を介して前記固気分離領域に入り、
   前記流れＡと前記固気分離領域に入った前記コークス制御生成ガスとを混合して、流れＢを形成し、前記流れＢは、前記第２の固気分離器に入って固気分離し、軽オレフィンを含有する生成ガスである気相流れＣと、使用済み触媒を含む固相流れＤとを得、
   前記気相流れＣは、前記第１のガス収集室に入り、前記生成ガス輸送管を経て下流工程に入り、前記固相流れＤは、前記流動床反応器の前記反応領域に戻り、前記反応領域における前記触媒は、前記第１のストリッパーの入口管の開口端を経て前記第１のストリッパーに入り、ストリッピングし、ストリッピングされた後、下流領域に入る、ことを特徴とする請求項５に記載の軽オレフィン製造方法。
7. 前記コークス制御原料は、Ｃ_１～Ｃ_６の炭化水素系化合物を含み、
   前記炭化水素系化合物は、Ｃ_１～Ｃ_６のアルカン、Ｃ_１～Ｃ_６のアルケンから選ばれる少なくとも一つであり、
   前記コークス制御原料は、水素ガス、アルコール系化合物、水のうちの少なくとも一つをさらに含み、前記アルコール系化合物と水との合計含有量のコークス制御原料における質量含有量は、１０ｗｔ％以上５０ｗｔ％以下であり、
   前記アルコール系化合物は、メタノール、エタノールから選ばれる少なくとも一つであり、 前記コークス制御原料は、水素ガス０～２０ｗｔ％、メタン０～５０ｗｔ％、エタン０～５０ｗｔ％、エチレン０～２０ｗｔ％、プロパン０～５０ｗｔ％、プロペン０～２０ｗｔ％、ブタン０～９０ｗｔ％、ブテン０～９０ｗｔ％、ペンタン０～９０ｗｔ％、ペンテン０～９０ｗｔ％、ヘキサン０～９０ｗｔ％、ヘキセン０～９０ｗｔ％、メタノール０～５０ｗｔ％、エタノール０～５０ｗｔ％、水０～５０ｗｔ％を含み、炭化水素系化合物の総量は、０ではなく、
   前記触媒は、ＳＡＰＯ分子篩を含み、前記触媒におけるコークス含有量は、≦３ｗｔ％であり、前記コークス制御触媒におけるコークス含有量は、４～９ｗｔであり、前記コークス制御触媒におけるコークス含有量分布の四分位偏差は、１ｗｔ％よりも小さく、
   前記コークス制御触媒におけるコークス種は、ポリメチルベンゼンと、ポリメチルナフタレンとを含み、前記ポリメチルベンゼンとポリメチルナフタレンとの合計質量のコークス合計質量における含有量は、≧７０ｗｔ％であり、分子量が＞１８４であるコークス種の質量のコークス合計質量における含有量は、≦２５ｗｔ％であり、ここで、前記コークス合計質量とは、コークス種の合計質量であり、
   前記コークス制御領域のプロセス条件は、ガスの見かけ線速度が０．１～０．５ｍ／ｓ、反応温度が３００～７００℃、反応圧力が１００～５００ｋＰａ、ベッド密度が４００～８００ｋｇ／ｍ^３であり、
   前記軽オレフィンを製造する方法は、前記反応領域中の使用済み触媒を前記第１のストリッパー及び前記使用済み剤輸送管に順次に通過させ、前記流動床再生器に入り、再生ガスと接触し、反応させ、排煙と再生触媒を含有する流れＥを得、前記流れＥが前記第３の固気分離器に入り、排煙を再生触媒から分離させることと、分離された後の前記再生触媒が前記第２のストリッパー、前記再生剤輸送管、前記第１の固気分離器に順次に通過して前記流動床反応器の前記コークス制御領域に戻り、前記コークス制御原料と接触して反応させることとを含み、
   前記再生触媒におけるコークス含有量は、≦３ｗｔ％であり、
   前記再生ガスは、酸素ガス、窒素ガス、水蒸気、空気から選ばれる少なくとも一つであり、
   前記再生ガスは、空気０～１００ｗｔ％、酸素ガス０～５０ｗｔ％、窒素ガス０～５０ｗｔ％及び水蒸気０～５０ｗｔ％を含み、前記空気、酸素ガス、窒素ガスと水蒸気の含有量は、同時に０ではなく、
   再生するプロセス条件は、ガスの見かけ線速度が０．５～２．０ｍ／ｓ、再生温度が６００～７５０℃、再生圧力が１００～５００ｋＰａ、ベッド密度が１５０～７００ｋｇ／ｍ^３である、ことを特徴とする請求項５に記載の軽オレフィン製造方法。
8. 前記使用済み触媒におけるコークス含有量は、９～１３ｗｔ％であり、
   前記含酸素化合物は、メタノール、ジメチルエーテルから選ばれる少なくとも一つであり、
   前記反応領域のプロセス条件は、ガスの見かけ線速度が０．５～２．０ｍ／ｓ、反応温度が３５０～５５０℃、反応圧力が１００～５００ｋＰａ、ベッド密度が１５０～５００ｋｇ／ｍ^３である、ことを特徴とする請求項６に記載の軽オレフィン製造方法。

Images