JP7449415B2 - 流動床再生器、軽オレフィンを調製する装置およびその応用 - Google Patents
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Description
前記流動床再生器は、下から上への、第2の活性化領域、第1の活性化領域および固気分離領域を含み、
前記第2の活性化領域および固気分離領域は、軸方向に連通され
前記第1の活性化領域は、前記第2の活性化領域と固気分離領域の接続先の外周に設置されており、
前記第1の活性化領域は、環状のチャンバであり、
前記第1の活性化領域は、径方向に沿ってn個のバッフル板が設けられており、前記n個のバッフル板は、前記第1の活性化領域をn個の第1の活性化領域のサブ領域に分割し、
うち、n-1個の前記バッフル板には、前記第1の活性化領域に入る触媒が環状方向に沿って流れるように触媒流通孔が開設されている。
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おらず、
前記第2~第nのバッフル板には前記触媒流通孔が開設されており、
前記第1のバッフル板と前記第2のバッフル板によって分割形成された第1の活性化領域のサブ領域には、使用済み触媒入口が設けられており、
前記第1のバッフル板と前記第nのバッフル板によって分割形成された第nの活性化領域のサブ領域には、第1の活性化領域の触媒輸送管が設けられており、
前記第1の活性化領域のサブ領域の下方には、第1の活性化領域の分配器が設けられており、
前記第1の活性化領域のサブ領域の頂部には、第1の活性化領域のガス輸送管が設けられている。
前記再生器の第1の固気分離装置は、前記使用済み触媒入口を介して前記第1の活性化領域と連通される。
うち、1≦m≦10である。
前記再生器のガス収集室は、前記流動床再生器の頂部に位置し、
前記再生器のガス収集室の頂部には、再生器の生成ガス輸送管が設置されており、
前記固気分離領域には、第2の固気分離装置が設置され、
前記再生器のガス収集室は、第2の固気分離装置のガス出口に接続され、
前記流動床再生器の熱除去器は、前記第2の活性化領域の下部に位置する。
使用済み剤領域、使用済み傾斜管、流動床反応器のストリッパー、使用済み剤輸送管、再生器の第1の固気分離装置は、順番に連通され、
第2の活性化領域、再生傾斜管、再生剤輸送管、流動床反応器の反応領域は、順番に連通される。
再生傾斜管と再生剤輸送管とは順番に互いに接続され、
再生傾斜管の入口は第2の活性化領域の下部に接続され、
流動床反応器で反応後の使用済み触媒は使用済み傾斜管に入って、使用済み剤輸送管を経て流動床再生器に入り、
流動床再生器を経て再生された再生触媒は再生傾斜管に入って、再生剤輸送管を経て流動床反応器に入る。
前記下ハウジングは、反応領域を包囲形成し、
前記輸送管は、前記反応領域の上方に位置し、前記反応領域に連通され、
前記輸送管の外周には、上ハウジングが設けられ、
前記上ハウジングは前記輸送管とキャビティを包囲形成し、
前記キャビティは、下から上への、使用済み剤領域と固気分離領域に分けられる。
前記輸送管の上部は、流動床反応器の第1の固気分離装置の入口に接続される。
前記流動床反応器の分配器は、反応領域の底部に位置し、
前記流動床反応器の熱除去器は、使用済み剤領域の下部に位置し、
前記使用済み剤領域のガス分配器は、使用済み剤領域の下部に位置し、
流動床反応器の第2の固気分離装置と、流動床反応器の第1の固気分離装置のガス出口と、流動床反応器のガス収集室とは、互いに接続され、
前記流動床反応器のガス収集室には、生成ガス輸送管が設置されており、
流動床反応器の第1の固気分離装置と、流動床反応器の第2の固気分離装置の触媒出口と、使用済み剤領域とは、互いに接続される。
前記使用済み剤循環管の出口は反応領域の底部に接続される。
第1の活性化領域の原料と使用済み触媒を第1の活性化領域に通入し、前記使用済み触媒は、前記第1の活性化領域のサブ領域に沿って環状方向に流れると共に、第1の活性化領域の原料と化学反応させ、部分的に活性化される触媒を生成するステップと、
前記部分的に活性化される触媒と、第2の活性化領域の原料を第2の活性化領域に通入し、化学反応させ、再生触媒を生成するステップとを含み、
前記部分的に活性化される触媒におけるコークスの組成には、含酸素炭化水素種および無酸素炭化水素種が含有されている。
前記再生器の生成ガスは再生器のガス収集室に入り、
前記触媒は流動床再生器の第2の活性化領域に戻る。
前記COとH2の含有量は90wt%以上である。
うち、酸素の質量分率は0~10wt%であり、
空気の質量分率は0~20wt%であり、
水蒸気の質量分率は80~100wt%である。
前記再生触媒におけるコークス含有量分布の四分位偏差は1.0wt%以下である。
ポリメチルベンゼンとポリメチルナフタレンの質量和の、コークスの総質量における含有量は60wt%以上であり、
分子量>184であるコークス種の質量の、コークス総質量における含有量は30wt%以下であり、
うち、前記コークス総質量は、コークス種の総質量を指す。
含酸素化合物を含む原料と再生触媒を反応領域に通入して反応させ、軽オレフィンと使用済み触媒を含む流れAを得るステップ、
前記流れAを固気分離した後、前記使用済み触媒を使用済み剤領域に通入するステップ、
使用済み剤領域の使用済み触媒の一部が流動床反応領域に戻り、使用済み触媒の他の部分が流動床再生器に入るステップを含む。
前記気相流れBは軽オレフィンを含有する。
(1)再生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をメインとし、エチレン選択性が高い。
(2)第1の活性化領域と第2の活性化領域における、触媒の平均滞留時間と滞留時間分布を制御することによって、触媒におけるコークス含有量とコークス含有量分布を制御する。
(3)多孔板を使用して、触媒のベッドの内部での逆混合を抑制することによって、触媒におけるコークス分布の均一性を向上させる。
(4)使用済み触媒を活性化すると共に、使用済み触媒におけるコークスをCOとH2に転化し、COとH2はメタノールを調製する原料としてリサイクルでき、すなわち、メタノールにより生成されるコークスは、本プロセスの中間生成物であり、プロセス全体において、C原子の利用率は99%以上である。
1-1:流動床反応器ハウジング
1-2:流動床反応器の分配器
1-3:輸送管
1-4:流動床反応器の第1の固気分離装置
1-5:流動床反応器のガス収集室
1-6:使用済み剤領域のガス分配器
1-7:流動床反応器の熱除去器
1-8:流動床反応器の第2の固気分離装置
1-9:生成ガスの輸送管
1-10:使用済み剤循環管
1-11:使用済み剤の循環滑動弁
1-12:使用済み傾斜管
1-13:流動床反応器のストリッパー
1-14:使用済み滑動弁
1-15:使用済み剤輸送管
2:流動床再生器
2-1:再生器ハウジング
2-2:再生器の第1の固気分離装置
2-3:第1の活性化領域の分配器
2-4:バッフル板
2-5:第1の活性化領域の触媒輸送管
2-6:第1の活性化領域のガス輸送管
2-7:第2の活性化領域の分配器
2-8:多孔板
2-9:流動床再生器の熱除去器
2-10:再生器の第2の固気分離装置
2-11:再生器のガス収集室
2-12:再生器の生成ガス輸送管
2-13:再生傾斜管
2-14:再生滑動弁
2-15:再生剤輸送管
Claims (10)
- 流動床再生器は、下から上への、第2の活性化領域、第1の活性化領域および固気分離領域を含み、
前記第2の活性化領域と固気分離領域は、軸方向に連通され、
前記第1の活性化領域は、前記第2の活性化領域と固気分離領域の接続先の外周に設置されており、
前記第1の活性化領域は、環状のチャンバであり、
前記第1の活性化領域は、径方向に沿ってn個のバッフル板が設けられており、前記n個のバッフル板は、前記第1の活性化領域をn個の第1の活性化領域のサブ領域に分割し、
n-1個の前記バッフル板には、前記第1の活性化領域に入る触媒が環状方向に沿って流れるように、触媒流通孔が開設される、ことを特徴とする含酸素化合物から軽オレフィン触媒を調製する触媒を活性化する流動床再生器。 - 前記第1の活性化領域において、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おらず、
前記第2ないし第nのバッフル板には、前記触媒流通孔が開設されており、
前記第1のバッフル板と前記第2のバッフル板によって分割形成された第1の活性化領域のサブ領域には、使用済み触媒入口が設けられており、
前記第1のバッフル板と前記第nのバッフル板によって分割形成された第nの活性化領域のサブ領域には、第1の活性化領域の触媒輸送管が設けられており、
前記第1の活性化領域のサブ領域の下方には、第1の活性化領域の分配器が設けられており、
前記第1の活性化領域のサブ領域の頂部には、第1の活性化領域のガス輸送管が設けられており、
前記nの値の範囲は、2≦n≦10であり、
前記第1の活性化領域のサブ領域の断面は、扇環形であり、
前記第2の活性化領域には、水平方向に沿ってm個の多孔板が設置されており、
1≦m≦10であり、
前記多孔板の開孔率は、5~50%であり、
前記第2の活性化領域の底部には、第2の活性化領域の分配器が設置されている、ことを特徴とする請求項1に記載の流動床再生器。 - 前記第1の活性化領域の上部には、再生器の第1の固気分離装置が設置されており、
前記再生器の第1の固気分離装置は、前記使用済み触媒入口を介して前記第1の活性化領域に連通され、
前記流動床再生器は、再生器のガス収集室および流動床再生器の熱除去器を含み、
前記再生器のガス収集室は、前記流動床再生器の頂部に位置し、
前記再生器のガス収集室の頂部には、再生器の生成ガス輸送管が設置されており、
前記固気分離領域には、第2の固気分離装置が設置され、
前記再生器のガス収集室は、第2の固気分離装置の出口に接続され、
前記流動床再生器の熱除去器は、前記第2の活性化領域の下部に位置する、ことを特徴とする請求項1に記載の流動床再生器。 - 流動床反応器および流動床再生器を含み、
前記流動床再生器は、請求項1に記載の流動床再生器を含む、ことを特徴とする含酸素化合物から軽オレフィンを調製するための装置。 - 前記装置は、使用済み傾斜管、流動床反応器のストリッパー、使用済み剤輸送管、再生傾斜管および再生剤輸送管を含み、
使用済み剤領域、使用済み傾斜管、流動床反応器のストリッパー、使用済み剤輸送管、再生器の第1の固気分離装置は、順番に連通され、
第2の活性化領域、再生傾斜管、再生剤輸送管、流動床反応器の反応領域は、順番に連通され、
前記流動床反応器は、下ハウジング、輸送管および上ハウジングを含み、
前記下ハウジングは、反応領域を包囲形成し、
前記輸送管は、前記反応領域の上方に位置し、前記反応領域と連通され、
前記輸送管の外周には、上ハウジングが設けられており、
前記上ハウジングは、前記輸送管とキャビティを包囲形成し、
前記キャビティは、下から上への、使用済み剤領域と固気分離領域に分けられ、
前記反応領域は、高速流動化領域に属し、
前記使用済み剤領域は、気泡流動化領域に属し、
前記固気分離領域には、流動床反応器の第1の固気分離装置が設置されており、
前記輸送管の上部は、流動床反応器の第1の固気分離装置の入口に接続され、
前記流動床反応器は、流動床反応器の分配器、流動床反応器の熱除去器、使用済み剤領域のガス分配器、流動床反応器のガス収集室および流動床反応器の第2の固気分離装置を含み、
前記流動床反応器の分配器は、反応領域の底部に位置し、
前記流動床反応器の熱除去器は、使用済み剤領域の下部に位置し、
前記使用済み剤領域のガス分配器は、使用済み剤領域の下部に位置し、
流動床反応器の第2の固気分離装置と、流動床反応器の第1の固気分離装置のガス出口と、流動床反応器のガス収集室とは、互いに接続され、
前記流動床反応器のガス収集室には、生成ガス輸送管が設置されており、
流動床反応器の第1の固気分離装置と、流動床反応器の第2の固気分離装置の触媒出口と、使用済み剤領域とは、互いに接続され、
前記反応領域と使用済み剤領域の間は、使用済み剤循環管を介して連通される、ことを特徴とする請求項4に記載の装置。 - 含酸素化合物から軽オレフィンを調製する方法であって、請求項4に記載の装置を使用し、
前記含酸素化合物から軽オレフィンを調製する方法は、含酸素化合物から軽オレフィンを調製する触媒を活性化する方法を含み、含酸素化合物から軽オレフィンを調製する触媒を活性化する方法は、請求項1に記載の流動床再生器を用い、
前記含酸素化合物から軽オレフィンを調製する触媒を活性化する方法は、
第1の活性化領域の原料と使用済み触媒を第1の活性化領域に通入し、前記使用済み触媒は、前記第1の活性化領域のサブ領域に沿って環状方向に流れると共に、第1の活性化領域の原料と化学反応させ、部分的に活性化された触媒を生成するステップと、
前記部分的に活性化された触媒と第2の活性化領域の原料を、第2の活性化領域に通入し、化学反応を起こさせ、再生触媒を生成するステップとを含み、
前記部分的に活性化された触媒におけるコークスの成分には、含酸素炭化水素種と無酸素炭化水素種が含有されており、
前記含酸素化合物から軽オレフィンを調製する方法は、
含酸素化合物を含む原料と再生触媒を反応領域に通入し、反応させ、軽オレフィンと使用済み触媒を含む流れAを得るステップ、
前記流れAを固気分離した後、前記使用済み触媒を使用済み剤領域に通入するステップ、
使用済み剤領域の使用済み触媒の一部は流動床反応領域に戻り、使用済み触媒の他の部分は流動床再生器に入るステップとを含む、ことを特徴とする方法。 - 前記第1の活性化領域の原料は、酸素、空気および水蒸気を含有し、
酸素の質量分率は0~10wt%で、
空気の質量分率は0~20wt%で、
水蒸気の質量分率は80~100wt%であり、
前記流動床再生器の第1の活性化領域のプロセス動作条件は、ガスの見掛け線速度が0.1~0.5m/sで、温度が650~750℃で、圧力が100~500kPaで、ベッド密度が400~700kg/m 3 であり、
前記第2の活性化領域の原料は、水蒸気であり、
前記流動床再生器の第2の活性化領域のプロセス動作条件は、ガスの見掛け線速度が0.1~0.5m/sで、温度が550~700℃で、圧力が100~500kPaで、ベッド密度が400~700kg/m 3 である、ことを特徴とする請求項6に記載の方法。 - 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、
前記使用済み触媒におけるコークス含有量は10~12wt%であり、
前記使用済み触媒には、SAPO-34分子篩が含まれており、
前記再生触媒におけるコークス含有量は5~11wt%であり、
前記再生触媒におけるコークス含有量分布の四分位偏差は1.0wt%以下であり、
前記再生触媒において、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含み、
ポリメチルベンゼンとポリメチルナフタレンの合計質量の、コークスの総質量における含有量は60wt%以上であり、
分子量>184であるコークス種の質量の、コークス総質量における含有量は30wt%以下であり、
前記コークスの総質量は、コークス種の総質量を指す、ことを特徴とする請求項6に記載の方法。 - 前記使用済み剤領域の流動化ガスは、窒素ガス、水蒸気から選ばれる少なくとも1つであり、
前記流動床反応器の使用済み剤領域のプロセス動作条件は、ガスの見掛け線速度が0.1~1.0m/sで、反応温度が350~550℃で、反応圧力が100~500kPaで、ベッド密度が200~800kg/m3である、ことを特徴とする請求項6に記載の方法。 - 前記含酸素化合物の原料は、メタノール、ジメチルエーテルから選ばれる少なくとも1つであり、
前記再生触媒の質量流量と前記含酸素化合物の供給量の比率は、0.3~1.0トンの触媒/トンのメタノールであり、
前記再生触媒の質量流量と前記含酸素化合物の供給量の比率は、0.5~1.0トンの触媒/トンのメタノールであり、
前記流動床反応器の反応領域のプロセス動作条件は、ガスの見掛け線速度が0.5~7.0m/sで、反応温度が350~550℃で、反応圧力が100~500kPaで、ベッド密度が100~500kg/m 3 である、ことを特徴とする請求項6に記載の方法。
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