KR102243318B1 - 프로필렌, c4탄화수소류의 제조 방법 및 그 장치 - Google Patents

프로필렌, c4탄화수소류의 제조 방법 및 그 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 함산소 화합물로 프로필렌, C4탄화수소류를 제조하는 방법 및 그 장치에 관한 것이다. 해당 방법의 주요 특징은 생산물 중의 70wt.%이상의 경성분은 고속 유동층 반응기의 최하측의 반응기 피드 분포기에 의해 고속 유동층 반응기의 밀집상 구역으로 리턴되고, 에틸렌과 함산소 화합물은 촉매의 작용 하에 알킬화 반응이 발생하여, 프로필렌 등을 포함한 생산물을 생성하며, 80wt.%이상의C5이상의 탄화수소류는 순환하여 촉매 크래킹 상승관에 진입하여, 크래킹 반응이 발생하여, 프로필렌, C4탄화수소류를 함유하는 생산물을 생성하고, 따라서 고속 유동층 반응기의 희박상 구역에 진입된다. 본 발명에 따른 방법과 장치는 에틸렌 알킬화 반응 속도, 반응기 단위 체적 생산 능력을 향상시킬 수 있다.

Description

프로필렌, C4탄화수소류의 제조 방법 및 그 장치
본 발명은 분야에 화학 공업 촉매 분야에 관한 것으로, 더 상세하게는 함산소 화합물로 프로필렌, C4탄화수소류를 제조하는 방법 및 그 장치에 관한 것이다.
프로필렌, 부타디엔은 중요한 화학 공업 원료이고, 일반적으로 나프타 크래킹과 증기 크래킹 중에서 얻을 수 있다. 프로필렌의 주요래원은 에틸렌 연합생산 프로필렌 및 정제공장 부산물 프로필렌이고, 부타디엔의 주요래원은 에틸렌 크래킹 공정으로 생산된 C4부산물을 진일보 가공하여 획득하는 것이다. 최근 몇 년간, 메탄올로 올레핀 제조(MTO)기술, 메탄올로 프로필렌 제조(MTP)기술, 에탄 탈수를 이용한 에틸렌 제조 기술, 프로판 탈수를 이용한 프로필렌 제조 기술은 보다 빠른 발전을 가져왔으며, 전 세계 올레핀 원료가 경질화 되는 추세는 명확하며, 이는 C4 자원의 공급이 긴장한 것을 초래하고, 이로써 높은 선택성으로 프로필렌과 C4?껭므?을 제조할 수 있는 공정을 개발하여 시장 수요를 만족시켜야 한다.
독일 Lurgi GmbH사는 고정상 메탄올로 올레핀 제조 기술(WO2004/018089)을 개발하고, 해당 기술은 남방화학회사(Sud-Chemie AG)의 ZSM-5형 제올라이트 촉매를 이용하여, 고정상 반응기에서 메탄올로 올레핀을 제조하는 반응을 진행하고, 프로필렌 선택성은 70%에 가깝고, 부산물은 에틸렌, 액화 석유 가스와 휘발유이다.
중국대련화학물리연구소에서 개발한 DMTO기술은 SAPO분자체를 촉매로하고, 밀상(密相) 순환 유동층 반응기를 이용하여, 메탄올 수용액을 원료로하며, 생산물 중의 에틸렌, 프로필렌의 수율은 약 80%, 부산물 10%이상은 C4탄화수소류이다.
특허CN104098429A은 순환 유동층을 이용한 메탄올로 프로필렌, C4탄화수소류를 제조하는 방법을 공개하였고, 해당 방법은 ZSM-5형 촉매를 이용하고, 공정 특징은 원료 메탄올과 산물 중의 대부분 C1, C2, C3탄화수소류가 공동으로 순환 유동층 반응기에 진입하고, 프로필렌, C4탄화수소류, C6이상의 탄화수소류와 부산물을 최종 산물로 회수한다.
특허CN101177374B은 메탄올 또는 디메틸에테르로 올레핀을 제조하는 방법을 공개하였다. 해당 방법은 메탄올 또는 디메틸에테르 전환반응, 에티렌과 메탄올 알킬화 반응 및 C4이상의 중(heavy)성분 촉매 크래킹 반응을 포함한다. 메탄올 또는 디메틸에테르 전환반응, 에틸렌과 메탄올 알킬화 반응은 촉매1을 이용하고, 동일한 반응기 내에서 반응을 완성하고; C4이상 중성분 촉매 크래킹 반응은 촉매2를 이용하며 다른 한 반응기 내에서 반응을 완성한다.
특허CN104098429A와 CN101177374B에서 공개한 방법은 하나의 공통한 특징을 갖고 있다. 즉 경（light）성분의(탄소수가 2보다 크지 않은 탄화수소류) 재활용을 통해, 목표 산물(프로필렌과 C4)의 선택성을 증가할 수 있다. 상기 경성분 재활용 반응의 주반응은 에틸렌과 메탄올의 알킬화 반응이다.
MTO반응과 올레핀 알킬화 반응은 모두 산성 분자체 촉매를 이용할 수 있지만, MTO반응 속도는 올레핀 알킬화 반응 속도보다 엄청 빠르다. 우리는 연구를 통해 신선한 SAPO촉매는 활성이 높고, 올레핀 알킬화 반응에 더 유리하며, 촉매 탄소 침적 후, 올레핀 알킬화 반응 속도는 신속히 감소된다.
메탄올은 올레핀 알킬화 반응의 원료이고, 또한 MTO반응의 원료이므로, 올레핀 알킬화 반응은 필연코 MTO반응을 동반한다. MTO반응은 촉매 침적, 활성 감소를 초래하고, 이로써 올레핀 알킬화 반응을 억제시킨다. 올레핀 알킬화 반응 속도를 향상시키면 생산 가스 중의 경성분의 함량을 감소하여, 이로써 반응기 단위 체적의 생산 능력을 향상시킬 수 있다.
특허CN104098429A와 CN101177374B에서 공개한 방법에는 반응기 구조를 기재하지 않았고, 반응기 내 촉매 유동 방식, 원료 유동 방식, 원료 분배 방식 등에 대해 명시하지 않았다. 특허CN101177374B에서 공개한 방법은 SAPO촉매를 이용하였고, 실시예에서 메탄올과 경성분의 질량비는 1:10-20으로 제시하고, 이로부터 알 수 있다시피, 경성분 함량은 아주 높고, 반응기 단위 체적의 생산 능력은 아주 낮다. 특허CN104098429A에서 공개한 방법은 ZSM-5형 촉매를 이용하였고, 생산물 중 C6이상의 탄화수소류 함량이 비교적 높고, 해당 방법에는 생산 가스 중의 경성분 함량은 기재되지 않았다.
메탄올 및/또는 디메틸에테르를 원료로 프로필렌과 C4탄화수소류를 제조하면 필연코 동시에 일정한 량의 C5이상의 탄화수소류를 생성한다. C5이상의 탄화수소류는 경제적 가치가 낮고, 촉매 크래킹 반응을 통해, C5이상의 탄화수소류는 에틸렌, 프로필렌, C4탄화수소류 등으로 전환할 수 있으며, 이로써 프로필렌과 C4탄화수소류의 선택성을 향상시킬 수 있다.
상기의 분석으로부터 알 수 있다시피, 메탄올을 원료로 프로필렌과 C4탄화수소류를 제조하는 주반응은 MTO반응과 올레핀 알킬화 반응이며, 이로써 프로필렌과 C4탄화수소류 선택성의 관건은 촉매 디자인과 반응기 디자인에 있다. 반응기의 최적화된 디자인을 통해 MTO반응이 올레핀 알킬화 반응을 억제하는 것을 방지하는 것은 메탄올로 프로필렌과 C4탄화수소류를 제조하는 과정에서의 경제성을 향상시키는 중요한 방법 중의 하나이다.
본 발명은 메탄올과 C4탄화수소류를 제조하는 과정 중 에틸렌 알킬화 반응 속도가 낮은 문제점에 관한 것이고, 신규의 에틸렌 알킬화 반응 속도를 향상시키는 방법 및 그 장치를 제공한다.
상기 목적을 실현하기 위해, 일 측면에 따르면, 본 발명은 함산소 화합물로 프로필렌과 C4탄화수소류를 제조하는 장치를 제공하고, 상기 장치는 아래와 같은 것을 포함한다.
a)고속 유동층 반응기(1), 상기 고속 유동층 반응기(1)는 반응기 하우징(2), n개 반응기 피드 분포기(3-1~3-n), 반응기 기체 고체 분리기1(4), 반응기 기체 고체 분리기2(5), 반응기 흡열기(6), 생산 기체 출구(7)와 반응기 스트리퍼(8)를 포함하고, 여기서 고속 유동층 반응기(1)의 하부는 밀집상 구역이고, 고속 유동층 반응기(1)의 상부는 희박상 구역이며, n개 반응기 피드 분포기(3-1~3-n)는 밀집상 구역(바람직하게는 n개 반응기 피드 분포기는 아래로부터 위로 밀집상 구역에 설치됨, 0<n<10)에 설치되고, 반응기 흡열기(6)는 반응기 하우징(2) 내부 또는 외부에 설치되고, 반응기 기체 고체 분리기1(4)와 반응기 기체 고체 분리기2(5)는 반응기 하우징(2) 외부에 설치되며, 반응기 기체 고체 분리기1(4)의 입구는 재생 상승관(24)에 연결되고, 반응기 기체 고체 분리기1(4)의 촉매 출구는 밀집상 구역의 밑부분에 설치되고, 반응기 기체 고체 분리기1(4)의 기체 출구는 희박상 구역에 설치되고, 반응기 기체 고체 분리기2(5)의 입구는 희박상 구역(바람직하게는 반응기 하우징(2)의 톱부에 설치됨)에 설치되며, 반응기 기체 고체 분리기2(5)의 촉매 출구는 밀집상 구역에 설치되고, 반응기 기체 고체 분리기2(5)의 기체 출구는 생산 기체 출구(7)에 연결되며, 반응기 스트리퍼(8)는 고속 유동층 반응기(1)의 밑부분에서 외부로부터 내부로 반응기 하우징(2)을 통과하고 따라서 고속 유동층 반응기(1)의 밀집상 구역 내 (바람직하게는 반응기 스트리퍼는 반응기 하우징 내부에서의 개구의 수평 높이는 밀집상 구역의 높이의 1/10보다 높음) 로 개방되며;
b)촉매 크래킹 상승관(28), 상기 촉매 크래킹 상승관(28)의 밑부분은 촉매 크래킹 경사관(26)의 출구에 연결되고 C5이상의 탄화수소류 입구(29)가 설치되고, 촉매 크래킹 상승관(28)의 출구는 고속 유동층 반응기(1)의 희박상 구역에 연결되며;
c)유동층 재생기(14), 상기 유동층 재생기(14)는 재생기 하우징(15), 재생기 피드 분포기(16), 재생기 기체 고체 분리기(17), 재생기 흡열기(18), 연기 출구(19)와 재생기 스트리퍼(20)을 포함하고, 여기서 유동층 재생기(14)의 하부는 재생 구역이고, 유동층 재생기(14)의 상부는 침강 구역이며, 재생기 피드 분포기(16)는 재생 구역의 밑부분에 설치되고, 재생기 흡열기(18)는 재생 구역에 설치되며, 재생기 기체 고체 분리기(17)는 침강 구역 또는 재생기 하우징(15)의 외부에 설치되며, 재생기 기체 고체 분리기(17)의 입구는 침강 구역에 설치되고, 재생기 기체 고체 분리기(17)의 촉매 출구는 재생 구역에 설치되며, 재생기 기체 고체 분리기(17)의 기체 출구는 연기 출구(19)에 연결되고, 재생기 스트리퍼(20)는 재생기 하우징(15)의 밑부분에서 개방되며;
d)반응기 스트리퍼(8)의 밑부분에는 반응기 스트리핑 기체 입구(9)가 설치되고, 반응기 스트리퍼(8)의 밑부분은 재생 대기 경사관(10)의 입구와 연결되며, 재생 대기 경사관(10) 에는 재생 대기 슬라이드 밸브(11)가 설치되고, 재생 대기 경사관(10)의 출구는 재생 대기 상승관(12)의 입구와 연결되며, 재생 대기 상승관(12)의 밑부분에는 재생 대기 상승 기체 입구(13)가 설치되고, 재생 대기 상승관(12)의 출구는 유동층 재생기(14)의 침강 구역에 연결되며;
e)재생기 스트리퍼(20)의 밑부분에는 재생기 스트리핑 기체 입구(21)가 설치되고, 재생기 스트리퍼(20)의 밑부분은 재생 경사관(22)의 입구에 연결되며, 재생 경사관(22) 중에는 재생 슬라이드 밸브(23)가 설치되고, 재생 경사관(22)의 출구는 재생 상승관(24)의 입구에 연결되고, 재생 상승관(24)의 밑부분은 재생 상승 기체 입구(25)에 연결되며, 재생 상승관(24)의 출구는 반응기 기체 고체 분리기1(4)의 입구에 연결되고;
재생기 스트리퍼(20)의 밑부분은 또한 촉매 크래킹 경사관(26)의 입구에 연결되고, 촉매 크래킹 경사관 중에는 촉매 크래킹 슬라이드 밸브(27)가 설치된다.
다른 일 측면에 따르면, 본 발명은 함산소 화합물로 프로필렌과 C4탄화수소류를 제조하는 방법을 제공하고,
a)함산소 화합물을 함유하는 원료를 n개 반응기 피드 분포기(3-1~3-n)로부터 고속 유동층 반응기(1)의 밀집상 구역에 진입시켜서 촉매와 접촉하게 하여, 프로필렌과 C4탄화수소류 생산물을 함유한 물류와 탄소를 함유한 재생 대기 촉매를 생성하고;
b)재생 대기 촉매는 유동층 재생기(14)를 통해 재생하여, 재생 촉매를 형성하고, 일부분의 재생 촉매는 반응기 기체 고체 분리기1(4)를 통해 기체 고체가 분리된 후, 고속 유동층 반응기(1) 중의 밀집상 구역의 밑부분에 진입하고, 다른 일부분 재생 촉매는 촉매 크래킹 경사관(26)을 통해 촉매 크래킹 상승관(28)에 진입하며;
c)고속 유동층 반응기(1)에서 유출한 프로필렌과 C4탄화수소류 생산물을 함유하는 물류를 생산물 분리 시스템으로 진입시키고, 분리를 통해 프로필렌, C4탄화수소류, 경성분, 프로판, C5이상의 탄화수소류를 획득하며, 경성분은 90wt.%를 초과하는 에틸렌을 포함하고, 또한 소량의 메탄, 에탄, 수소, CO와 CO2을 포함하고, 70wt.%이상의 경성분은 고속 유동층 반응기(1)의 최하측의 반응기 피드 분포기(3-1)에 의해 고속 유동층 반응기(1)의 밀집상 구역으로 리턴되고, 에틸렌과 함산소 화합물은 촉매의 작용 하에 알킬화 반응이 발생하여, 프로필렌을 포함한 생산물을 생성하며, 30wt.%보다 낮은 경성분은 부산물로서 회수되고;
d)80wt.%이상의 분리 시스템에서 온 C5이상의 탄화수소류는 C5이상의 탄화수소류 입구(29)를 통해 촉매 크래킹 상승관(28)에 진입하여, 촉매 크래킹 경사관(26)에서 온 재생 촉매와 순류 접촉을 진행하여, 크래킹 반응이 발생하여, 프로필렌, C4탄화수소류를 함유하는 물류와 탄소를 함유하는 촉매를 생성하고, 따라서 프로필렌, C4탄화수소류를 함유하는 물류와 탄소를 함유하는 촉매는 촉매 크래킹 상승관(28)의 출구를 통해 고속 유동층 반응기(1)의 희박상 구역에 진입하고, 20wt.%보다 낮은 C5이상의 탄화수소류는 부산물로 회수된다.
바람직하게는, 본 발명의 방법은 제1측면의 함산소 화합물로 프로필렌과 C4탄화수소류를 제조하는 장치로 진행하며, 여기서,
재생 대기 촉매는 반응기 스트리퍼(8), 재생 대기 경사관(10), 재생 대기 슬라이드 밸브(11)와 재생 대기 상승관(12)를 경유하여 유동층 재생기(14)의 침강 구역에 진입하며;
재생 매질을 재생기 피드 분포기(16)를 통해 유동층 재생기(14)의 재생 구역에 진입시켜, 재생 매질과 재생 대기 촉매가 탄소 연소 반응이 발생하여, CO, CO2를 함유한 연기와 재생 촉매를 생성하고, 연기는 재생기 기체 고체 분리기(17)를 통해 제진된 후 배출되며;
일부분 재생 촉매는 재생기 스트리퍼(20), 재생 경사관(22), 재생 슬라이드 밸브(23)와 재생 상승관(24)을 통해 반응기 기체 고체 분리기1(4) 입구로 진입되고, 기체 고체가 분리된 후, 재생 촉매는 고속 유동층 반응기(1) 중의 밀집상 구역의 밑부분으로 진입되며; 다른 일부분의 재생 촉매는 재생기 스트리퍼(20), 촉매 크래킹 경사관(26), 촉매 크래킹 슬라이드 밸브(27)를 통해 촉매 크래킹 상승관(28)에 진입되며;
반응기 스트리핑 기체는 반응기 스트리핑 기체 입구(9)를 통해 반응기 스트리퍼(8)에 진입되어 재생 대기 촉매와 역류 접촉된 후, 고속 유동층 반응기(1)에 진입하며; 재생 대기 상승 기체는 재생 대기 상승 기체 입구(13)를 통해 재생 대기 상승관(12)에 진입되어 재생 대기 촉매와 순류 접촉된 후, 유동층 재생기(14)의 침강 구역에 진입되며;
재생기 스트리핑 기체는 재생기 스트리핑 기체 입구(21)을 통해 재생기 스트리퍼(20)에 진입되어 재생 촉매와 역류 접촉된 후, 유동층 재생기(14)에 진입되고; 재생 상승 기체는 재생 상승 기체 입구(25)를 통해 재생 상승관(24)에 진입되어 재생 촉매와 순류 접촉된 후, 반응기 기체 고체 분리기1(4)의 입구에 진입된다.
본 발명에서 고속 유동층 반응기의 주요 특징은 경성분은 최하측의 반응기 피드 분포기를 통해 진입되고, 함산소 화합물은 n개 반응기 피드 분포기를 통해 각각 진입되며, 재생 촉매는 직접 밀집상 구역 밑부분으로 진입된다. 일 측면에 따르면, 밀집상 구역의 밑부분에는, 촉매 활성이 높고, 에틸렌, 프로필렌과 메탄올의 알킬화 반응에 유리하고; 다른 일 측면에 따르면, 함산소 화합물은 다단식 피드 방식이고, 함산소 화합물이 밀집상 구역의 하방의 일 작은 부분 구역에서 대부분의 전환 반응을 완성하는 것을 방지하여, 대부분 밀집상 구역 내의 함산소 화합물 농도를 비교적 균일하게 하여, MTO반응이 올레핀 알킬화 반응에 대한 억제를 절감시킨다.그러므로, 본 발명의 고속 유동층 반응기는 효과적으로 올레핀 알킬화 반응 속도를 향상시켜서, 반응기 단위 체적의 생산 능력이 높다.
본 발명 중의 촉매 크래킹 상승관의 주요 특징은 그 출구가 직접 고속 유동층 반응기의 희박상 구역에 연결되고, 고속 유동층 반응기와 함께 기체 고체 분리기2를 공용한다.
본 발명 중의 유동층 재생기는 바람직하게는 난류 유동층 재생기이다.
본 발명 중의 반응기 기체 고체 분리기1, 반응기 기체 고체 분리기2와 재생기 기체 고체 분리기는 바람직하게는 사이클론 분리기이다.
본 발명에 따른 함산소 화합물로 프로필렌과 C4탄화수소류를 제조하는 방법 중에서, MTO반응은 에틸렌과 프로필렌 등 생산물을 생성하고, 올레핀 알킬화 반응은 에틸렌과 프로필렌 등을 소모하며, 에틸렌 알킬화 반응 속도는 빠르고, 생산 기체 중의 경성분 함량이 낮고, 경성분 순환량이 낮다. 본 발명에 따른 방법에서, 경성분 순환량은 함산소 화합물 피드량의 5-40wt.%이다.
본 발명에 따른 방법에서, C5이상의 탄화수소류는 시스템에서 순환하고, C5이상의 탄화수소 순환량은 함산소 화합물 피드량의 2-20wt.%이다.
본 발명에 따른 방법에서, 70wt.% 이상의 경성분과 80wt.% 이상의 C5이상의 탄화수소류는 시스템에서 순환되며, 경성분과 C5이상의 탄화수소류의 방출율은 평형상태에서의 생산 기체의 조성에 영향을 준다. 평형 상태에서, 생산 기체의 조성은 20-50wt.%의 프로필렌, 15-40wt.%의C4탄화수소류, 10-45wt.%의 경성분, 0-5wt.%의 프로판 및 5-20wt.%의 C5이상의 탄화수소류이다. 경성분 중에는 90wt%을 초과하는, 예를 들면, >95wt.%인 에틸렌을 함유하고, 기타 조성분은 메탄, 에탄, 수소, CO와 CO2 등이다.
바람직한 일 실시방식에서, 상기 촉매는 SAPO 분자체를 함유하고, 해당 촉매는 동시에 메탄올로 올레핀 제조, 올레핀 알킬화와 촉매 크래킹의 기능을 구비한다.
바람직한 일 실시방식에서, 상기 재생 촉매의 탄소 함량 <2wt.%이고, 더 바람직하게는, 재생 촉매 탄소 함량 <0.5wt.%이다.
일 바람직한 실시방식에서, 상기 재생 대기 촉매 탄소 함량은 5-12wt.%이고, 더 바람직하게는, 재생 대기 촉매 탄소 함량은 5-10wt.%이다.
일 바람직한 실시방식에서, 상기 고속 유동층 반응기(1)의 밀집상 구역 반응 조건은, 기체 걷보기 선속도는 1.0-8.0m/s이고, 반응 온도는 300-550℃이며, 반응 압력은 100-500kPa이고, 층밀도는 50-500kg/m3이다.
일 바람직한 실시방식에서, 상기 촉매 크래킹 상승관(28)의 반응 조건은, 기체 겉보기 선속도는 2.0-10.0m/s이고, 반응 온도는 400-750℃이며, 반응 압력은 100-500kPa이고, 층밀도는 30-300kg/m3이다.
일 바람직한 실시방식에서, 상기 유동층 재생기(14)의 재생 구역 반응 조건은, 기체 겉보기 선속도는 0.1-2m/s이고, 재생 온도는 500-750℃이며, 재생 압력은 100-500kPa이고, 층밀도는 200-1200kg/m3이다.
일 바람직한 실시방식에서, 상기 함산소 화합물은 메탄올 및/또는 디메틸에테르이고; 및/또는 상기 재생 매질은 공기, 저산소 공기 또는 수증기 중의 임의로 한가지 또는 여러가지의 혼합물이고; 및/또는 상기 반응기 스트리핑 기체, 재생기 스트리핑 기체, 재생 대기 상승 기체와 재생 상승 기체는 수증기 또는 질소이다.
본 발명에 따른 방법은 함산소 화합물로 프로필렌과 C4탄화수소류의 생산 과정에서, 프로필렌과 C4탄화수소류의 수득율이 비교적 높고, 과정 경제성이 우수한 유리한 점을 구비한다.
도1은 본 발명의 일 실시방안에 따른 함산소 화합물로 프로필렌과 C4탄화수소류를 제조하는 장치를 나타낸 개략도이다.
일 구체적 실시방안에서, 본 발명에 따른 함산소 화합물로 프로필렌, C4탄화수소류를 제조하는 장치를 나타내는 개략도는 도1에서 도시한 바와 같으며, 해당 장치는 하기와 같은 것을 포함하고,
a) 고속 유동층 반응기(1), 고속 유동층 반응기(1)는 반응기 하우징(2), n개 반응기 피드 분포기(3-1~3-n), 반응기 기체 고체 분리기1(4), 반응기 기체 고체 분리기2(5), 반응기 흡열기(6), 생산 기체 출구(7)와 반응기 스트리퍼(8)를 포함하고, 여기서 고속 유동층 반응기(1)의 하부는 밀집상 구역이고, 고속 유동층 반응기(1)의 상부는 희박상 구역이며, n개 반응기 피드 분포기(3-1~3-n)는 아래로부터 위로 밀집상 구역에 설치되며, 0<n<10이고, 반응기 흡열기(6)는 반응기 하우징(2) 내부 또는 외부에 설치되고, 반응기 기체 고체 분리기1(4)와 반응기 기체 고체 분리기2(5)는 반응기 하우징(2) 외부에 설치되며, 반응기 기체 고체 분리기1(4)의 입구는 재생 상승관(24)에 연결되고, 반응기 기체 고체 분리기1(4)의 촉매 출구는 밀집상 구역의 밑부분에 설치되고, 반응기 기체 고체 분리기1(4)의 기체 출구는 희박상 구역에 설치되고, 반응기 기체 고체 분리기2(5)의 입구는 반응기 하우징(2)의 톱부에 설치되며, 반응기 기체 고체 분리기2(5)의 촉매 출구는 밀집상 구역에 설치되고, 반응기 기체 고체 분리기2(5)의 기체 출구는 생산 기체 출구(7)에 연결되며, 반응기 스트리퍼(8)의 입구는 고속 유동층 반응기(1)의 밀집상 구역 내에 있고, 그 수평 높이는 밀집상 구역의 높이의 1/10보다 높고;
b) 촉매 크래킹 상승관(28), 그 밑부분에는 C5이상의 탄화수소류 입구(29)가 설치되고, 촉매 크래킹 상승관(28)의 출구는 고속 유동층 반응기(1)의 희박상 구역에 연결되며; 촉매 크래킹 상승관(28)의 입구는 촉매 크래킹 경사관(26)의 출구에 연결되고, 촉매 크래킹 경사관(26)에는 촉매 크래킹 슬라이드 밸브(27)가 설치되고, 촉매 크래킹 경사관(26)의 입구는 재생기 스트리퍼(20)에 연결되며;
c) 유동층 재생기(14), 유동층 재생기(14)는 재생기 하우징(15), 재생기 피드 분포기(16), 재생기 기체 고체 분리기(17), 재생기 흡열기(18), 연기 출구(19)와 재생기 스트리퍼(20)를 포함하고, 여기서 유동층 재생기(14)의 하부는 재생 구역이고, 유동층 재생기(14)의 상부는 침강 구역이며, 재생기 피드 분포기(16)는 재생 구역의 밑부분에 설치되고, 재생기 흡열기(18)는 재생 구역에 설치되며, 재생기 기체 고체 분리기(17)는 침강 구역 또는 재생기 하우징(15)의 외부에 설치되며, 재생기 기체 고체 분리기(17)의 입구는 침강 구역에 설치되고, 재생기 기체 고체 분리기(17)의 촉매 출구는 재생 구역에 설치되며, 재생기 기체 고체 분리기(17)의 기체 출구는 연기 출구(19)에 연결되고, 재생기 스트리퍼(20)의 입구는 재생기 하우징(15)의 밑부분에 연결되며;
d) 반응기 스트리퍼(8)의 밑부분에는 반응기 스트리핑 기체 입구(9)가 설치되고, 반응기 스트리퍼(8)의 밑부분은 재생 대기 경사관(10)의 입구와 연결되며, 재생 대기 경사관(10) 에는 재생 대기 슬라이드 밸브(11)가 설치되고, 재생 대기 경사관(10)의 출구는 재생 대기 상승관(12)의 입구와 연결되며, 재생 대기 상승관(12)의 밑부분에는 재생 대기 상승 기체 입구(13)가 설치되고, 재생 대기 상승관(12)의 출구는 유동층 재생기(14)의 침강 구역에 연결되며;
e) 재생기 스트리퍼(20)의 밑부분에는 재생기 스트리핑 기체 입구(21)가 설치되고, 재생기 스트리퍼(20)의 밑부분은 재생 경사관(22)의 입구에 연결되며, 재생 경사관(22) 중에는 재생 슬라이드 밸브(23)가 설치되고, 재생 경사관(22)의 출구는 재생 상승관(24)의 입구에 연결되고, 재생 상승관(24)의 밑부분은 재생 상승 기체 입구(25)에 연결되며, 재생 상승관(24)의 출구는 반응기 기체 고체 분리기1(4)의 입구에 연결된다.
상기 실시방안에서, 유동층 재생기(14)는 난류 유동층 재생기일 수 있고; 반응기 기체 고체 분리기1(4), 반응기 기체 고체 분리기2(5)와 재생기 기체 고체 분리기(17)는 사이클론 분리기일 수 있다.
일 구체적 실시방안 중에서, 본 발명에 따른 함산소 화합물로 프로필렌, C4탄화수소류를 제조하는 방법은 하기의 내용을 포함한다.
a)함산소 화합물을 함유하는 원료를 n개 반응기 피드 분포기(3-1~3-n)로부터 고속 유동층 반응기(1)의 밀집상 구역에 진입시켜서 촉매와 접촉하게 하여, 프로필렌과 C4탄화수소류 생산물을 함유한 물류와 탄소를 함유한 재생 대기 촉매를 생성하고;
b)고속 유동층 반응기(1)에서 유출한 프로필렌과 C4탄화수소류 생산물을 함유하는 물류를 생산물 분리 시스템으로 진입시키고, 분리를 통해 프로필렌, C4탄화수소류, 경성분, 프로판, C5이상의 탄화수소류를 획득하며, 경성분의 주요성분은 에틸렌이고, 또한 소량의 메탄, 에탄, 수소, CO와 CO2을 포함하고, 70wt.%이상의 경성분은 고속 유동층 반응기(1)의 최하측의 반응기 피드 분포기(3-1)에 의해 고속 유동층 반응기(1)의 밀집상 구역으로 리턴되고, 에틸렌과 함산소 화합물은 촉매의 작용 하에 알킬화 반응이 발생하여, 프로필렌 등 생산물을 생성하며, 30wt.%보다 낮은 경성분은 부산물로서 회수되고;
c)80wt.%이상의 분리 시스템에서 온 C5이상의 탄화수소류는 C5이상의 탄화수소류 입구(29)를 통해 촉매 크래킹 상승관(28)에 진입하여, 촉매 크래킹 경사관(26)에서 온 재생 촉매와 순류 접촉을 진행하여, 크래킹 반응이 발생하여, 프로필렌, C4탄화수소류를 함유하는 물류와 탄소를 함유하는 촉매를 생성하고, 따라서 프로필렌, C4탄화수소류를 함유하는 물류와 탄소를 함유하는 촉매는 촉매 크래킹 상승관(28)의 출구를 통해 고속 유동층 반응기(1)의 희박상 구역에 진입하고, 20wt.%보다 낮은 C5이상의 탄화수소류는 부산물로 회수되며;
d)재생 대기 촉매는 반응기 스트리퍼(8), 재생 대기 경사관(10), 재생 대기 슬라이드 밸브(11)와 재생 대기 상승관(12)를 경유하여 유동층 재생기(14)의 침강 구역에 진입하며;
e)재생 매질은 재생기 피드 분포기(16)를 통해 유동층 재생기(14)의 재생 구역에 진입하여, 재생 매질과 재생 대기 촉매가 탄소 연소 반응이 발생하여, CO, CO2를 함유한 연기와 재생 촉매를 생성하고, 연기는 재생기 기체 고체 분리기(17)를 통해 제진된 후 배출되며;
f)일부분 재생 촉매는 재생기 스트리퍼(20), 재생 경사관(22), 재생 슬라이드 밸브(23)와 재생 상승관(24)을 통해 반응기 기체 고체 분리기1(4) 입구로 진입되고, 기체 고체가 분리된 후, 재생 촉매는 고속 유동층 반응기(1) 중의 밀집상 구역의 밑부분으로 진입되며; 다른 일부분의 재생 촉매는 재생기 스트리퍼(20), 촉매 크래킹 경사관(26), 촉매 크래킹 슬라이드 밸브(27)를 통해 촉매 크래킹 상승관(28)에 진입되며;
g)반응기 스트리핑 기체는 반응기 스트리핑 기체 입구(9)를 통해 반응기 스트리퍼(8)에 진입되어 재생 대기 촉매와 역류 접촉된 후, 고속 유동층 반응기(1)에 진입하며, 재생 대기 상승 기체는 재생 대기 상승 기체 입구(13)를 통해 재생 대기 상승관(12)에 진입되어 재생 대기 촉매와 순류 접촉된 후, 유동층 재생기(14)의 침강 구역에 진입되며;
h)재생기 스트리핑 기체는 재생기 스트리핑 기체 입구(21)를 통해 재생기 스트리퍼(20)에 진입되어 재생 촉매와 역류 접촉된 후, 유동층 재생기(14)에 진입되고; 재생 상승 기체는 재생 상승 기체 입구(25)를 통해 재생 상승관(24)에 진입되어 재생 촉매와 순류 접촉된 후, 반응기 기체 고체 분리기1(4)의 입구에 진입된다.
본 발명을 더 잘 설명하고, 본 발명의 기술방안을 더 잘 이해하기 위해, 비교 예와 본 발명의 전형적이지만 비 제한성 실시예는 다음과 같다.
실시예1
본 예는 비교 예이고, 도1에서 도시한 장치를 이용하였고, 하지만 고속 유동층 반응기(1)에는 반응기 기체 고체 분리기1(4)가 포함되지 아니하고, 재생 상승관(24)은 직접 고속 유동층 반응기(1)의 희박상 구역에 연결된다.
고속 유동층 반응기(1)는 3개 반응기 피드 분포기(3-1~3-3)를 포함하고, 반응기 흡열기(6)는 반응기 하우징(2)의 외부에 설치되며, 반응기 스트리퍼(8)의 입구의 수평 높이는 밀집상 구역의 높이의 2/3이다. 고속 유동층 반응기(1)의 밀집상 구역 반응 조건은, 기체 겉보기 선속도는 3.0m/s이고, 반응 온도는 400℃이며, 반응 압력은 150kPa이고, 층밀도는 80kg/m3이다.
촉매 크래킹 상승관(28)의 반응 조건은, 기체 겉보기 선속도는5.0m/s이고, 반응 온도는600℃이며, 반응 압력은150kPa이고, 층밀도는 50kg/m3이다.
유동층 재생기(14)의 재생 구역 반응 조건은, 기체 겉보기 선속도는 1.0m/s이고, 재생 온도는 650℃이며, 재생 압력은 150kPa이고, 층밀도는 350kg/m3이다.
촉매는 SAPO분자체를 함유하고, 재생 대기 촉매의 탄소 함량은 약 7%이며, 재생 촉매의 탄소 함량은 0.0wt.%에 가깝다.
함산소 화합물은 메탄올이고, 재생 매질은 공기이며; 반응기 스트리핑 기체, 재생기 스트리핑 기체, 재생 대기 상승 기체와 재생 상승 기체는 수증기이다.
경성분 순환량은 메탄올 피드량의 9wt.%이고, 45wt.%의 경성분은 시스템에서 순환한다. C5이상의 탄화수소류 순환량은 메탄올 피드량의 9wt.%이고, 95wt.%의 C5이상의 탄화수소류는 시스템에서 순환한다.
고속 유동층 반응기(1)에서 배출한 생산 기체의 조성은, 31wt.%의 프로필렌, 20wt.%의 C4의 탄화수소류, 32wt.%의 경성분, 2wt.%의 프로판 및 15wt.%의 C5이상의 탄화수소류이다. 경성분 중에는 98wt.%의 에틸렌, 및 2 wt.%의 메탄, 에탄, 수소, CO, CO2 등을 함유한다.
분리 시스템에서 배출한 생산 기체의 조성은, 43 wt.%의 프로필렌, 28 wt.%의 C4 탄화수소류, 25 wt.%의 경성분, 3 wt.%의 프로판 및 1wt.%의 C5이상의 탄화수소류이다.
실시예2
도1에서 도시한 장치를 이용하여, 고속 유동층 반응기(1)는 3개 반응기 피드 분포기(3-1~3-3)를 함유하고, 반응기 흡열기(6)는 반응기 하우징(2)의 외부에 설치되며, 반응기 스트리퍼(8)의 입구의 수평 높이는 밀집상 구역의 높이의 2/3이다. 고속 유동층 반응기(1)의 밀집상 구역의 반응 조건은, 기체 겉보기 선속도는 3.0m/s이고, 반응 온도는 400℃이며, 반응 압력은 150kPa이고, 층밀도는 80kg/m3이다.
촉매 크래킹 상승관(28)의 반응 조건은, 기체 겉보기 선속도는 5.0m/s이고, 반응 온도는 600℃이며, 반응 압력은 150kPa이고, 층밀도는 50kg/m3이다.
유동층 재생기(14)의 재생 구역 반응 조건은, 기체 겉보기 선속도는 1.0m/s이고, 재생 온도는 650℃이며, 재생 압력은 150kPa이고, 층밀도는 350kg/m3이다.
촉매는 SAPO분자체를 함유하고, 재생 대기 촉매 탄소 함량은 약 7%이며, 재생 촉매 탄소 함량은 0.0wt.%에 가깝다.
함산소 화합물은 메탄올이고, 재생 매질은 공기이며; 반응기 스트리핑 기체, 재생기 스트리핑 기체, 재생 대기 상승 기체와 재생 상승 기체는 수증기이다.
경성분 순환량은 메탄올 피드량의 9wt.%이고, 90wt.%의 경성분은 시스템에서 순환한다. C5이상의 탄화수소류 순환량은 메탄올 피드량의 9wt.%이고, 95wt.%의 C5이상의 탄화수소류는 시스템에서 순환한다.
고속 유동층 반응기(1)에서 배출한 생산 기체의 조성은, 35wt.%의 프로필렌, 31wt.%의 C4의 탄화수소류, 16wt.%의 경성분, 3wt.%의 프로판 및 15wt.%의 C5이상의 탄화수소류이다. 경성분에는97wt.%의 에틸렌, 및 3wt.%의 메탄, 에탄, 수소, CO, CO2 등을 함유한다.
분리 시스템에서 배출한 생산 기체의 조성은, 49wt.%의 프로필렌, 44wt.%의 C4의 탄화수소류, 2wt.%의 경성분, 4wt.%의 프로판 및 1wt.%의 C5이상의 탄화수소류이다.
본 예와 실시예1(비교예)의 차이는 단지 재생 촉매는 고속 유동층 반응기의 밑부분에 진입하여, 우선 경성분과 접촉하지만, 실시예1의 재생 촉매는 고속 유동층 반응기의 희박상 구역에 진입하는데 있다. 본 예와 실시예1을 대비하면 알 수 있다시피, 촉매는 우선 경성분과 접촉하면 경성분의 전환율을 대폭 향상시키며, 본 예에서 분리 시스템에서 배출한 경성분은 단지 비교예의 8% 밖에 안된다. 이로써, 본 발명에 따른 장치는 효과적으로 에틸렌 알킬화 반응 속도를 향상시킬 수 있다.
실시예3
본 예는 비교예이고, 도1에서 도시한 장치를 이용하였지만, 촉매 크래킹 경사관(26), 촉매 크래킹 슬라이드 밸브(27)와 촉매 크래킹 상승관(28)을 포함하지 않는다. C5이상의 탄화수소류는 순환 재활용을 하지 않고, 직접 부산물로 회수된다.
고속 유동층 반응기(1)는 4개 반응기 피드 분포기(3-1~3-4)를 함유하고, 반응기 흡열기(6)는 반응기 하우징(2)의 외부에 설치되며, 반응기 스트리퍼(8)의 입구의 수평 높이는 밀집상 구역의 높이의 3/4이다. 고속 유동층 반응기(1)의 밀집상 구역의 반응 조건은, 기체 겉보기 선속도는 5.0m/s이고, 반응 온도는 360℃이며, 반응 압력은 200kPa이고, 층밀도는 50kg/m3이다.
유동층 재생기(14)의 재생 구역 반응 조건은, 기체 겉보기 선속도는 1.2m/s이고, 재생 온도는 700℃이며, 재생 압력은 200kPa이고, 층밀도는 약 300kg/m3이다.
촉매는 SAPO분자체를 함유하고, 재생 대기 촉매 탄소 함량은 약 8%이며, 재생 촉매 탄소 함량은 약 0.1wt.%에 가깝다.
함산소 화합물은 메탄올이고, 재생 매질은 공기이며; 반응기 스트리핑 기체, 재생기 스트리핑 기체, 재생 대기 상승 기체와 재생 상승 기체는 수증기이다.
경성분 순환량은 메탄올 피드량의 14wt.%이고, 90wt.%의 경성분은 시스템에서 순환한다.
고속 유동층 반응기(1)에서 배출한 생산 기체의 조성은, 36wt.%의 프로필렌, 29wt.%의 C4의 탄화수소류, 27wt.%의 경성분, 2wt.%의 프로판 및 6wt.%의 C5이상의 탄화수소류이다. 경성분에는96wt.%의 에틸렌, 및 4wt.%의 메탄, 에탄, 수소, CO, CO2 등을 함유한다.
분리 시스템에서 배출한 생산 기체의 조성은, 48wt.%의 프로필렌, 38wt.%의 C4의 탄화수소류, 3wt.%의 경성분, 3wt.%의 프로판 및 8wt.%의 C5이상의 탄화수소류이다.
실시예4
도1에서 도시한 장치를 이용하여, 고속 유동층 반응기(1)는 4개 반응기 피드 분포기(3-1~3-4)를 함유하고, 반응기 흡열기(6)는 반응기 하우징(2)의 외부에 설치되며, 반응기 스트리퍼(8)의 입구의 수평 높이는 밀집상 구역의 높이의 3/4이다. 고속 유동층 반응기(1)의 밀집상 구역의 반응 조건은, 기체 겉보기 선속도는 약5.0m/s이고, 반응 온도는 약 360℃이며, 반응 압력은 약 200kPa이고, 층밀도는 약 50kg/m3이다.
촉매 크래킹 상승관(28)의 반응 조건은, 기체 겉보기 선속도는 약 7.0m/s이고, 반응 온도는 약 650℃이며, 반응 압력은 약 200kPa이고, 층밀도는 약 40kg/m3이다.
유동층 재생기(14)의 재생 구역 반응 조건은, 기체 겉보기 선속도는 약 1.2m/s이고, 재생 온도는 약 700℃이며, 재생 압력은 약 200kPa이고, 층밀도는 약 300kg/m3이다.
촉매는 SAPO분자체를 함유하고, 재생 대기 촉매 탄소 함량은 약 8%이며, 재생 촉매 탄소 함량은 약 0.1wt.%이다.
함산소 화합물은 메탄올이고, 재생 매질은 공기이며; 반응기 스트리핑 기체, 재생기 스트리핑 기체, 재생 대기 상승 기체와 재생 상승 기체는 수증기이다.
경성분 순환량은 메탄올 피드량의 14wt.%이고, 90wt.%의 경성분은 시스템에서 순환한다. C5이상의 탄화수소류 순환량은 메탄올 피드량의 9wt.%이고, 92wt.%의C5이상의 탄화수소류는 시스템에서 순환한다.
고속 유동층 반응기(1)에서 배출한 생산 기체의 조성은, 33wt.%의 프로필렌, 26wt.%의 C4탄화수소류, 24wt.%의 경성분, 2wt.%의 프로판 및 15wt.%의 C5이상의 탄화수소류이다. 경성분에는 96wt.%의 에틸렌, 및 4wt.%의 메탄, 에탄, 수소, CO, CO2 등을 함유한다.
분리 시스템에서 배출한 생산 기체의 조성은, 51wt.%의 프로필렌, 40wt.%의 C4탄화수소류, 4wt.%의 경성분, 3wt.%의 프로판 및 2wt.%의 C5이상의 탄화수소류이다.
본 예와 실시예3(비교예)의 차이는 단지 C5이상의 탄화수소류의 순환 재활용에 있다. 본 예와 실시예3을 대비하면 알 수 있다시피, 본 예는 분리 시스템에서 배출한 C5이상의 탄화수소류는 단지 비교예의 25%만 되고, 이로써, 본 발명에 따른 장치는 효과적으로 C5이상 탄화수소류를 프로필렌과 C4탄화수소류로 크래킹한다.
실시예5
도1에서 도시한 장치를 이용하여, 고속 유동층 반응기(1)는 6개 반응기 피드 분포기(3-1~3-6)를 함유하고, 반응기 흡열기(6)는 반응기 하우징(2)의 내부에 설치되며, 반응기 스트리퍼(8)의 입구의 수평 높이는 밀집상 구역의 높이의 5/6이다. 고속 유동층 반응기(1)의 밀집상 구역의 반응 조건은, 기체 겉보기 선속도는 약 2.0m/s이고, 반응 온도는 약 450℃이며, 반응 압력은 약 250kPa이고, 층밀도는 약 100kg/m3이다.
촉매 크래킹 상승관(28)의 반응 조건은, 기체 겉보기 선속도는 약 7.0m/s이고, 반응 온도는 약 700℃이며, 반응 압력은 약 250kPa이고, 층밀도는 약 40kg/m3이다.
유동층 재생기(14)의 재생 구역 반응 조건은, 기체 겉보기 선속도는 약 1.5m/s이고, 재생 온도는 약 700℃이며, 재생 압력은 약 250kPa이고, 층밀도는 약 250kg/m3이다.
촉매는 SAPO분자체를 함유하고, 재생 대기 촉매 탄소 함량은 약 9%이며, 재생 촉매 탄소 함량은 약 0.05wt.%이다.
함산소 화합물은 디메틸에테르이고, 재생 매질은 저산소 공기이며; 반응기 스트리핑 기체, 재생기 스트리핑 기체, 재생 대기 상승 기체와 재생 상승 기체는 질소이다.
경성분 순환량은 디메틸에테르 피드량의 20wt.%이고, 95wt.%의 경성분은 시스템에서 순환한다. C5이상의 탄화수소류 순환량은 디메틸에테르 피드량의 13wt.%이고, 90wt.%의 C5이상의 탄화수소류는 시스템에서 순환한다.
고속 유동층 반응기(1)에서 배출한 생산 기체의 조성은, 34wt.%의 프로필렌, 26wt.%의 C4의 탄화수소류, 22wt.%의 경성분, 3wt.%의 프로판 및 15wt.%의 C5이상의 탄화수소류이다. 경성분에는 96wt.%의 에틸렌, 및 4wt.%의 메탄, 에탄, 수소, CO, CO2 등을 함유한다.
분리 시스템에서 배출한 생산 기체의 조성은, 52wt.%의 프로필렌, 40wt.%의 C4의 탄화수소류, 2wt.%의 경성분, 4wt.%의 프로판 및 2wt.%의 C5이상의 탄화수소류이다.
상기에서 본 발명에 대해 상세한 설명을 진행하였지만, 본 발명은 본문에서 묘사한 구체적 실시방식에 의해 제한되지 않는다. 해당 분야의 당업자라면 본 발명의 범위를 벗어나지 않는 한, 기타 개변과 변형을 진행할 수 있다. 본 발명의 범위는 첨부된 청구범위에 의해 한정된다.
1-고속 유동층 반응기; 2-반응기 하우징; 3-반응기 피드 분포기（3-1~3-n）; 4-반응기 기체 고체 분리기 1; 5-반응기 기체 고체 분리기 2; 6-반응기 흡열기; 7-생산 기체 출구; 8-반응기 스트리퍼; 9-반응기 스트리핑 기체 입구; 10-재생 대기 경사관; 11-재생 대기 슬라이드 밸브; 12-재생 대기 상승관; 13-재생 대기 상승 기체 입구; 14-유동층 재생기; 15-재생기 하우징; 16-재생기 피드 분포기; 17-재생기 기체 고체 분리기; 18-재생기 흡열기; 19-연기 출구; 20-재생기 스트리퍼; 21-재생기 스트리핑 기체 입구; 22-재생 경사관; 23-재생 슬라이드 밸브; 24-재생 상승관; 25-재생 상승 기체 입구; 26-촉매 크래킹 경사관; 27-촉매 크래킹 슬라이드 밸브; 28-촉매 크래킹 상승관; 29- C5이상의 탄화수소류 입구.

Claims (14)

  1. 고속 유동층 반응기, 상기 고속 유동층 반응기는 반응기 하우징, n개 반응기 피드 분포기, 반응기 기체 고체 분리기1, 반응기 기체 고체 분리기2, 반응기 흡열기, 생산 기체 출구와 반응기 스트리퍼를 포함하고, 여기서 고속 유동층 반응기의 하부는 밀집상 구역이고, 고속 유동층 반응기의 상부는 희박상 구역이며, n개 반응기 피드 분포기는 밀집상 구역에 설치되고, 반응기 흡열기는 반응기 하우징 내부 또는 외부에 설치되고, 반응기 기체 고체 분리기1와 반응기 기체 고체 분리기2는 반응기 하우징 외부에 설치되며, 반응기 기체 고체 분리기1의 입구는 재생 상승관에 연결되고, 반응기 기체 고체 분리기1의 촉매 출구는 밀집상 구역의 밑부분에 설치되고, 반응기 기체 고체 분리기1의 기체 출구는 희박상 구역에 설치되고, 반응기 기체 고체 분리기2의 입구는 희박상 구역에 설치되며, 반응기 기체 고체 분리기2의 촉매 출구는 밀집상 구역에 설치되고, 반응기 기체 고체 분리기2의 기체 출구는 생산 기체 출구에 연결되며, 반응기 스트리퍼는 고속 유동층 반응기의 밑부분에서 외부로부터 내부로 반응기 하우징을 통과하고 따라서 고속 유동층 반응기의 밀집상 구역 내로 개방되며;
    촉매 크래킹 상승관, 상기 촉매 크래킹 상승관의 밑부분은 촉매 크래킹 경사관의 출구에 연결되고, C5이상의 탄화수소류 입구가 설치되고, 그 출구는 고속 유동층 반응기의 희박상 구역에 연결되며;
    유동층 재생기, 상기 유동층 재생기는 재생기 하우징, 재생기 피드 분포기, 재생기 기체 고체 분리기, 재생기 흡열기, 연기 출구와 재생기 스트리퍼를 포함하고, 여기서 유동층 재생기의 하부는 재생 구역이고, 유동층 재생기의 상부는 침강 구역이며, 재생기 피드 분포기는 재생 구역의 밑부분에 설치되고, 재생기 흡열기는 재생 구역에 설치되며, 재생기 기체 고체 분리기는 침강 구역 또는 재생기 하우징의 외부에 설치되며, 재생기 기체 고체 분리기의 입구는 침강 구역에 설치되고, 재생기 기체 고체 분리기의 촉매 출구는 재생 구역에 설치되며, 재생기 기체 고체 분리기의 기체 출구는 연기 출구에 연결되고, 재생기 스트리퍼는 재생기 하우징의 밑부분에서 개방되며;
    여기서, 반응기 스트리퍼의 밑부분에는 반응기 스트리핑 기체 입구가 설치되고, 반응기 스트리퍼의 밑부분은 재생 대기 경사관의 입구와 연결되며, 재생 대기 경사관에는 재생 대기 슬라이드 밸브가 설치되고, 재생 대기 경사관의 출구는 재생 대기 상승관의 입구와 연결되며, 재생 대기 상승관의 밑부분에는 재생 대기 상승 기체 입구가 설치되고, 재생 대기 상승관의 출구는 유동층 재생기의 침강 구역에 연결되며;
    재생기 스트리퍼의 밑부분에는 재생기 스트리핑 기체 입구가 설치되고, 재생기 스트리퍼의 밑부분은 재생 경사관의 입구에 연결되며, 재생 경사관 중에는 재생 슬라이드 밸브가 설치되고, 재생 경사관의 출구는 재생 상승관의 입구에 연결되고, 재생 상승관의 밑부분은 재생 상승 기체 입구에 연결되며, 재생 상승관의 출구는 반응기 기체 고체 분리기1의 입구에 연결되고;
    재생기 스트리퍼의 밑부분은 또한 촉매 크래킹 경사관의 입구에 연결되고, 촉매 크래킹 경사관 중에는 촉매 크래킹 슬라이드 밸브가 설치되는 것; 을 포함하는, 함산소 화합물로 프로필렌과 C4탄화수소류를 제조하는 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    n개 반응기 피드 분포기는 아래로부터 위로 밀집상 구역에 설치되고, 0<n<10인, 함산소 화합물로 프로필렌과 C4탄화수소류를 제조하는 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 반응기 스트리퍼는 반응기 하우징 내부에서의 개구의 수평 높이는 밀집상 구역의 높이의 1/10보다 높은, 함산소 화합물로 프로필렌과 C4탄화수소류를 제조하는 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 유동층 재생기는 난류 유동층 재생기인, 함산소 화합물로 프로필렌과 C4탄화수소류를 제조하는 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 반응기 기체 고체 분리기1, 반응기 기체 고체 분리기2와 재생기 기체 고체 분리기는 사이클론 분리기인, 함산소 화합물로 프로필렌과 C4탄화수소류를 제조하는 장치.
  6. 함산소 화합물을 함유하는 원료를 n개 반응기 피드 분포기로부터 고속 유동층 반응기의 밀집상 구역에 진입시켜서 촉매와 접촉하게 하여, 프로필렌과 C4탄화수소류 생산물을 함유한 물류와 탄소를 함유한 재생 대기 촉매를 생성하는 단계;
    재생 대기 촉매는 유동층 재생기를 통해 재생하여, 재생 촉매를 형성하고, 일부분의 재생 촉매는 반응기 기체 고체 분리기1를 통해 기체 고체가 분리된 후, 고속 유동층 반응기 중의 밀집상 구역의 밑부분에 진입하고, 다른 일부분 재생 촉매는 촉매 크래킹 경사관을 통해 촉매 크래킹 상승관에 진입하는 단계;
    고속 유동층 반응기에서 유출한 프로필렌과 C4탄화수소류 생산물을 함유하는 물류를 생산물 분리 시스템으로 진입시키고, 분리를 통해 프로필렌, C4탄화수소류, 경성분, 프로판, C5이상의 탄화수소류를 획득하며, 경성분은 90wt.%를 초과하는 에틸렌을 포함하고, 또한 소량의 메탄, 에탄, 수소, CO와 CO2을 포함하며, 70wt.%이상의 경성분은 고속 유동층 반응기의 최하측의 반응기 피드 분포기에 의해 고속 유동층 반응기의 밀집상 구역으로 리턴되고, 에틸렌과 함산소 화합물은 촉매의 작용 하에 알킬화 반응이 발생하여, 프로필렌을 포함한 생산물을 생성하며, 30wt.%보다 낮은 경성분은 부산물로서 회수되는 단계;
    80wt.%이상의 분리 시스템에서 온 C5이상의 탄화수소류는 C5이상의 탄화수소류 입구를 통해 촉매 크래킹 상승관에 진입하여, 촉매 크래킹 경사관에서 온 재생 촉매와 순류 접촉을 진행하여, 크래킹 반응이 발생하여, 프로필렌, C4탄화수소류를 함유하는 물류와 탄소를 함유하는 촉매를 생성하고, 따라서 프로필렌, C4탄화수소류를 함유하는 물류와 탄소를 함유하는 촉매는 촉매 크래킹 상승관의 출구를 통해 고속 유동층 반응기의 희박상 구역에 진입하고, 20wt.%보다 낮은 C5이상의 탄화수소류는 부산물로 회수되는 단계를 포함하는, 함산소 화합물로 프로필렌과 C4탄화수소류를 제조하는 방법.
  7. 제6항에 있어서,
    청구항1 내지 5 중의 어느 한 항에 따른 장치를 이용하여 진행하며, 여기서,
    재생 대기 촉매는 반응기 스트리퍼, 재생 대기 경사관, 재생 대기 슬라이드 밸브와 재생 대기 상승관을 경유하여 유동층 재생기의 침강 구역에 진입하며;
    재생 매질을 재생기 피드 분포기(16)를 통해 유동층 재생기(14)의 재생 구역에 진입시켜, 재생 매질과 재생 대기 촉매는 탄소 연소 반응이 발생하여, CO, CO2를 함유한 연기와 재생 촉매를 생성하고, 연기는 재생기 기체 고체 분리기를 통해 제진된 후 배출되며;
    일부분 재생 촉매는 재생기 스트리퍼, 재생 경사관, 재생 슬라이드 밸브와 재생 상승관을 통해 반응기 기체 고체 분리기1 입구로 진입되고, 기체 고체가 분리된 후, 재생 촉매는 고속 유동층 반응기 중의 밀집상 구역의 밑부분으로 진입되며; 다른 일부분의 재생 촉매는 재생기 스트리퍼, 촉매 크래킹 경사관, 촉매 크래킹 슬라이드 밸브를 통해 촉매 크래킹 상승관에 진입되며;
    반응기 스트리핑 기체는 반응기 스트리핑 기체 입구를 통해 반응기 스트리퍼에 진입되어 재생 대기 촉매와 역류 접촉된 후, 고속 유동층 반응기에 진입하며; 재생 대기 상승 기체는 재생 대기 상승 기체 입구를 통해 재생 대기 상승관에 진입되어 재생 대기 촉매와 순류 접촉된 후, 유동층 재생기의 침강 구역에 진입되며;
    재생기 스트리핑 기체는 재생기 스트리핑 기체 입구을 통해 재생기 스트리퍼에 진입되어 재생 촉매와 역류 접촉된 후, 유동층 재생기에 진입되고; 재생 상승 기체는 재생 상승 기체 입구를 통해 재생 상승관에 진입되어 재생 촉매와 순류 접촉된 후, 반응기 기체 고체 분리기1의 입구에 진입되는, 함산소 화합물로 프로필렌과 C4탄화수소류를 제조하는 방법.
  8. 제6항에 있어서,
    상기 촉매는 SAPO 분자체를 함유하는, 함산소 화합물로 프로필렌과 C4탄화수소류를 제조하는 방법.
  9. 제6항에 있어서,
    경성분 순환량은 함산소 화합물 피드량의 5-40wt.%인, 함산소 화합물로 프로필렌과 C4탄화수소류를 제조하는 방법.
  10. 제6항에 있어서,
    C5 이상의 탄화수소 순환량은 함산소 화합물 피드량의 2-20wt.%인, 함산소 화합물로 프로필렌과 C4탄화수소류를 제조하는 방법.
  11. 제6항에 있어서,
    상기 재생 대기 촉매는 탄소를 5-12wt.%인 함량으로 포함하고, 상기 재생 촉매는 탄소를 2wt.% 미만인 함량으로 포함하는, 함산소 화합물로 프로필렌과 C4탄화수소류를 제조하는 방법.
  12. 제7항에 있어서,
    상기 함산소 화합물은 메탄올 및 디메틸에테르 중 적어도 하나이고; 상기 재생 매질은 공기, 저산소 공기 또는 수증기 중의 임의로 한가지 또는 여러가지의 혼합물이고; 상기 반응기 스트리핑 기체, 재생기 스트리핑 기체, 재생 대기 상승 기체와 재생 상승 기체는 수증기 또는 질소인, 함산소 화합물로 프로필렌과 C4탄화수소류를 제조하는 방법.
  13. 제6항에 있어서,
    ① 상기 고속 유동층 반응기의 밀집상 구역 반응 조건은, 기체 겉보기 선속도는 1.0-8.0m/s이고, 반응 온도는 300-550℃이며, 반응 압력은 100-500kPa이고, 층밀도는 50-500kg/m3 인 것;
    ② 상기 촉매 크래킹 상승관의 반응 조건은, 기체 겉보기 선속도는 2.0-10.0m/s이고, 반응 온도는 400-750℃이며, 반응 압력은 100-500kPa이고, 층밀도는 30-300kg/m3 인 것;
    ③ 상기 유동층 재생기의 재생 구역 반응 조건은, 기체 겉보기 선속도는 0.1-2m/s이고, 재생 온도는 500-750℃이며, 재생 압력은 100-500kPa이고, 층밀도는 200-1200kg/m3 인 것;
    상기 ①~③ 중 적어도 하나에 해당하는, 함산소 화합물로 프로필렌과 C4탄화수소류를 제조하는 방법.
  14. 삭제
KR1020197013470A 2016-10-19 2016-10-19 프로필렌, c4탄화수소류의 제조 방법 및 그 장치 KR102243318B1 (ko)

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