NO328821B1 - Fremgangsmate for omdannelse av et oksygenat til olefiner med foroket varmegjenvinning og varmeintegrering - Google Patents

Description

Foreliggende oppfinnelse vedrører en fremgangsmåte for å øke

varmegjenvinningseffektiviteten og forbedre varmeintegrering med direkte produktkjøling i den selektive omdannelsen av oksygenater til olefiner.

Lette olefiner (definert i foreliggende sammenheng som etylen, propylen, butener og blandinger derav) tjener som tilførsler for fremstilling av en rekke forskjellige viktige kjemikalier og polymerer. Lette olefiner fremstilles tradisjonelt ved krakking av petroleumråmaterialer. På grunn av den begrensede tilgang på og stigende kostnader for petroleumråmaterialer, har omkostningene når det gjelder produksjon av olefiner fra petroleumkilder øket jevnt. Forsøk på å utvikle og forbedre olefinproduksjonsteknologier, spesielt teknologier for produksjon av lette olefiner, basert på alternative råmaterialer, har øket.

En viktig type av alternative råmaterialer for produksjon av lette olefiner er oksygenater, slik som alkoholer, spesielt metanol og etanol, dimetyleter, metyletyleter, metylformiat og dimetylkarbonat. Alkoholer kan fremstilles ved fermentering, eller fra syntesegass avledet fra naturgass, petroleumvæsker, karbonholdige materialer inkludert kull, resirkulerte plastmaterialer, kommunalt avfall, landbruksprodukter, eller de fleste organiske materialer. På grunn av den store variasjon når det gjelder råmaterialkilder er alkohol, alkoholderivater og andre oksygenater lovende som en økonomisk, ikke-petroleumråmaterialkilde for olefinproduksjon.

Omdannelse av oksygenater til olefiner finner sted ved en relativt høy temperatur, generelt høyere enn ca. 250°C, fortrinnsvis høyere enn ca. 300°C. På grunn av at omdannelsesreaksjonen er eksoterm har avløpet typisk en temperatur som er høyere enn den innledende temperaturen i reaktoren. Det har vært foreslått mange metoder og/eller prosessystemer for å disponere reaksjonsvarmen som utvikles fra oksygenatomdannelsesreaksjonen inne i reaktoren for å unngå temperatursvingninger og heteflekker, og derved redusere katalysatordeaktiveringshastigheten og redusere dannelsen av uønskede produkter, slik som metan, etan, karbonmonoksid og karbonholdige avsetninger eller koks.

US 4.579.999 beskriver en fremgangsmåte for omdanning av et oksygenat råmateriale til reaksjonsprodukter. Fremgangsmåten omfatter indirekte kjøling av reaksjonsproduktene før separasjon av produktene i en separator.

US 5.744.680 beskriver en fremgangsmåte for fremstilling av lette olefiner ut i fra et oksygenat råmateriale. I fremgangsmåten anvendes hele reaksjonsproduktstrømmen til oppvarming av oksygenat materialet. Videre omfatter fremgangsmåten at minst en del av en lett fraksjon returneres til råmaterialstrømmen.

Det ville være meget nyttig med en prosess som effektivt utnytter den reaksjons varme som er inneholdt i produktene som kommer ut av oksygenatomdannelsesreaktoren, optimaliserer varmegjenvinningen, og reduserer totalt nyttekonsumpsjon i omdannelsen av oksygenatet til olefiner. En slik prosess er miljømessig, økonomisk og kommersielt mer attraktiv.

Foreliggende oppfinnelse tilveiebringer en fremgangsmåte for omdannelse av et oksygenat til olefiner med forøket varmegjenvinning og varmeintegrering, fremgangsmåten omfatter: å oppvarme et råmateriale omfattende nevnte oksygenat med et første varmeinnhold fra en første temperatur til en andre temperatur gjennom fra en til tre trinn med suksessivt høyere varmeinnhold,

å bringe råmateriale ved nevnte andre temperatur i kontakt med en katalysator omfattende en molekylsikt under betingelser som er effektive for å produsere en deaktivert katalysator med karbonholdige avsetninger og et produkt omfattende olefinene, der prosessen utføres ved en temperatur fra 200 til 750°C og et partialtrykk til råmaterialet med hensyn til oksygenatforbindelser og/eller blandinger derav, trykket er fraregnet fortynningsmiddel, dersom noe er tilstede, fra 1 kPa til 100 MPa, hvor molekylsikten omfatter porer med en diameter som er mindre enn 10 Ångstrøm og produktet har en tredje temperatur som er høyere enn den andre temperaturen;

separering av nevnte katalysator fra nevnte produkt,

hurtigavkjøling av produktet ved kontakt med vann i et hurtigavkjølingstårn uten først å gå gjennom et produktfraksjoneringstrinn, ved en innledende temperatur og i tilstrekkelig grad for å danne en lett produktfraksjon og en tung produktfraksjon, hvor den lette produktfraksjonen omfatter lette olefiner og den tunge produktfraksjonen har en endelig temperatur som er høyere enn den første temperaturen med minst 5 °C;

å separere den lette produktfraksjon fra den tunge produktfraksjon; og

å anvende i det minste en del av den tunge produktfraksjonen for å tilveiebringe varme ved et eller flere av trinnene for å oppnå det høyere varmeinnhold,

hvor temperaturen av de tunge produktfraksjonsavløpet som forlater hurtigavkjølingstårnet opprettholdes ved ikke mindre enn 30 °C under boblepunktet til det tunge produktfraksjonsavløpet.

Fig. 1 er et flyskjema for en foretrukket utførelse for øking av varmegjenvinning i foreliggende oppfinnelse.

Foreliggende oppfinnelse tilveiebringer en fremgangsmåte for øking av varmegjenvinning og minsking av energi- og anvendelsesbehov under omdannelsen av oksygenater til olefiner. Fremgangsmåten innebærer å ta produktblandingen, inkludert eventuell ureagert oksygenattilførsel, fra en oksygenatomdannelsesreaktor og uten fraksjonering av produktene å utsette produktblandingen for direkte hurtig avkjøling med vann. Denne type av hurtigavkjøling vil i det følgende bli referert til som "direkte hurtigproduktavkjøling". Den direkte hurtigproduktkjølingen fjerner varme fra produktblandingen, hvilket forårsaker at høyerekokende komponenter, slik som vann og ureagert oksygenattilførsel, kondenserer og danner en tung produktfraksjon. Den tunge produktfraksjonen separeres fra den lette produktfraksjonen omfattende gassformige hydrokarbonkomponenter slik som lette olefiner, metan, etan, propan og butaner. Den tunge produktfraksjonen kan oppdeles ytterligere i flere fraksjoner. Den tunge produktfraksjonen, eller eventuelle noen eller alle de forskjellige fraksjonene kan utsettes for forskjellige teknikker eller metoder for å separere hurtigkjølingsmediet fra andre komponenter. Den tunge produktfraksjonen, eller eventuelle noen eller alle de forskjellige fraksjonene eller strømmene produsert fra separasjon av hurtigavkjølingsmediet, kan benyttes for å tilføre i det minste en del av den varme som skal til for å fordampe eller også til å øke oksygenatråmaterialets varmeinnhold, gjennom fra ett til tre trinn, før den innføres i oksygenatomdannelsesreaktoren for anbringelse i kontakt med oksygenatomdannelseskatalysatoren. Disse trinnene gir oksygenatråmaterialet suksessivt høyere varmeinnhold.

De fleste katalysatorer som benyttes i oksygenatomdannelsesprosesser omfatter molekylsikter, både zeolittiske (zeolitter) og ikke-zeolittiske typer. Foreliggende oppfinnelse vil oppnå mange av de ønskede forbedringene ved anvendelse av vesentlig hvilke som helst molekylsiktkatalysator uansett strukturtype eller porestørrelse. Blandinger av zeolittiske og ikke-zeolittiske molekylsikter kan også anvendes. Foretrukne molekylsiktkatalysatorer for bruk ifølge foreliggende oppfinnelse omfatter "molekylsiktkatalysatorer" med "liten" og "middels" porestørrelse. Molekylsiktkatalysatorer med "liten porestørrelse" er definert som katalysatorer med porer som har en diameter på mindre enn ca. 5,0 Ångstrøm. Molekylsiktkatalysatorer med "middels porestørrelse" er definert som katalysatorer med porer som har en diameter i området fra ca. 5,0 til ca. 10,0 Ångstrøm. Molekylsiktkatalysatorer med "stor porestørrelse" er katalysatorer med porer som har en diameter som er større enn ca. 10,0 Ångstrøm. Molekylsiktkatalysatorer med stor porestørrelse, uten ytterligere hensiktsmessige modifikasjoner og/eller behandlinger, er generelt ikke foretrukne katalysatorer for omdannelse av oksygenater til lette olefiner.

Zeolittiske molekylsiktkatalysatorer som er egnet for bruk i foreliggende oppfinnelse med varierende grad av effektivitet innbefatter, men er nødvendigvis ikke begrenset til, AEI, AFI, CHA, ERI, LOV, RHO, THO, MFI, FER og substituerte eksempler på disse strukturelle typene er beskrevet i W.M. Meier og D.H. Olson, "Atlas of Zeolitic Structural Types" (Butterworth Heineman - 3. utgave, 1997), innbefattet heri ved henvisning. Foretrukne zeolittkatalysatorer innbefatter, men er ikke nødvendigvis begrenset til, zeolitt 3A, zeolitt 4A, zeolitt 5A (kollektivt referert til i det følgende som zeolitt A), ZK-5, ZSM-5, ZSM-34, erionitt, chabazitt, offretitt, silikalitt, borsilikater og blandinger derav. Se Meier og Olson. Disse zeolittene kan oppnås fra mange selskaper og kommersielle kilder slik som Mobil, AMOCO, UCI, Engelhard, Aldrich Chemical Company, Johnson Matthey Company, Union Carbide Corporation og andre.

Silisiumaluminiumfosfater ("SAPO'er") er én gruppe av ikke-zeolittiske molekylsikter som er nyttige i foreliggende oppfinnelse. Egnede SAPO'er for bruk i oppfinnelsen inkluderer, men er nødvendigvis ikke begrenset til, SAPO-17, SAPO-18, SAPO-34, SAPO-44 og blandinger derav. SAPO'er med liten porestørrelse er foretrukket for fremstilling av lette olefiner. En foretrukket SAPO er SAPO-34, som kan syntetiseres ifølge US-A-4.440.871, innbefattet heri ved henvisning, og Zeolites, vol. 17, s. 212-222

(1996), innbefattet heri ved henvisning. SAPO-18 kan syntetiseres ifølge J. Chen et al. "Studies in Surface Sciences and Catalysis", Proceedings of the Tenth International Catalysis Society, vol. 84, s. 17-31 (1994).

Substituerte silisiumaluminiumfosfater (subsituerte SAPO'er) danner en annen klasse av ikke-zeolittiske molekylsikter kjent som "MeAPOS'er", som er egnet for bruk som katalysatorer i foreliggende oppfinnelse MeAPSO'er er beskrevet i US-A-4.567.029 og US-A-5.126.308, innbefattet heri ved henvisning. SAPO'er med substituenter inkorporert etter syntese, kan også være egnet for bruk i foreliggende oppfinnelse. Egnede substituenter, "Me", inkluderer, men er ikke nødvendigvis begrenset til, nikkel, kobolt, mangan, krom, jern, sink, strontium, magnesium, barium og kalsium. Foretrukne MeAPSCer inkluderer, men er ikke nødvendigvis begrenset til, NiSAPO-17, NiSAPO-34, Co-SAPO-17, Co-SAPO-17, Co-SAPO-34, Sr-modifisert SAPO-17 (SrAPSO-17), Sr-modifisert SAPO-18 (SrAPSO-18), Sr-modifisert SAPO-34 (SrAPSO-34), SrAPSO-44 og blandinger derav. Forskjellige substituenter kan inkorporeres under eller etter syntesen av silisiumaluminiumfosfatene.

Substituerte aluminiumfosfater (ALPO) kjent som MeAPO'er kan også benyttes som de ikke-zeolittiske molekylsiktkatalysatorene for foreliggende oppfinnelse. MeAPO'er inkluderer, men er nødvendigvis ikke begrenset til, ZnAPO, ZrAPO, TiAPO og blandinger derav. Disse molekylsiktene kan syntetiseres ifølge US-A-4.861.743, US-A-4.567.029 og US-A-5.126.308.

På grunn av at katalysatoren kan anvendes i en rekke forskjellige oksygenatomdannelsesreaktorer og/eller under en rekke forskjellige reaksjonsbetingelser, så kan den inneholde bindemidler, fyllstoffer, eller annet materiale for å gi bedre katalytisk ytelse, friksjonsslitasjeresistens, regenererbarhet og andre ønskede egenskaper for en spesiell type reaktor. Ved anvendelse i en fluidisertsjiktreaktor bør katalysatoren være fluidiserbar under reaksjonsbetingelsene. En katalysator kan videre utsettes for en rekke forskjellige behandlinger for å oppnå de fysikalske, mekaniske og katalytiske egenskapene. Slike behandlinger inkluderer, men er ikke nødvendigvis begrenset til, kalsinering, maling, kulemaling, sliping, spraytørking, hydrotermisk behandling med damp ved forhøyede temperaturer - fra ca. 400°C til ca. 800°C, syrebehandling, basebehandling, og kombinasjoner derav.

Fremgangsmåten for omdannelse av oksygenater til olefiner benytter et organisk utgangsmateriale - et råmateriale - fortrinnsvis omfattende "oksygenater". Som benyttet i foreliggende sammenheng, er betegnelsen "oksygenater" definert til å innbefatte, men ikke nødvendigvis begrenset til, alifatiske alkoholer, etere, karbonylforbindelser (aldehyder, ketoner, karboksylsyrer, karbonater og lignende), og også forbindelser inneholdende heteroatomer, slik som halogenider, merkaptaner, sulfider, aminer og blandinger derav. Den alifatiske gruppedelen bør fortrinnsvis inneholde i området fra ca. 1-10 karbonatomer og mer foretrukket i området fra ca. 1-4 karbonatomer. Representative oksygenater inkluderer, men er ikke nødvendigvis begrenset til, lavere rettkjedede eller forgrenede alifatiske alkoholer, deres umettede motstykker, og deres nitrogen-, halogen- og svovelanaloger. Eksempler på egnede forbindelser inkluderer, men er ikke nødvendigvis begrenset til: metanol; etanol; n-propanol; isopropanol; C4-Cio-alkoholer; metyletyleter; dimetyleter; dietyleter; di-isopropyleter; metylmerkapan; metylsulfid; metylamin; etylmerkaptan; di-etylsulfid; di-etylamin; etylklorid; metylformiat; metylacetat, formaldehyd; dimetylkarbonat; trimetylortoformiat; dimetylketon; n-alkylaminer, n-alkylhalogenider, n-alkylsulfider med n-alkylgrupper omfattende i området fra ca. 3 til ca. 10 karbonatomer; og blandinger derav. Foretrukne oksygenatråmaterialer inkluderer, men er ikke nødvendigvis begrenset til, metanol, dimetyleter, dimetylkarbonat, metylformiat og blandinger derav. Som benyttet i foreliggende sammenheng, betegner uttrykket "oksygenat" kun det organiske materialet benyttet som tilførselsmaterialet. Den totale ladningen av tilførsel til reaksjonssonen kan inneholde ytterligere forbindelser slik som fortynningsmidler.

Oksygenatråmaterialet bør fortrinnsvis bli i det minste delvis fordampet og komme i kontakt i en egnet oksygenatomdannelsesreaktor med den valgte molekylsiktkatalysatoren under prosessbetingelser som er effektive med hensyn til produksjon av de ønskede olefinene ved et akseptabelt omdannelsesnivå med ønskede selektivitet.

Fremgangsmåten utføres ved temperaturer i området fra ca. 200°C til ca. 750°C, fortrinnsvis i området fra ca. 250°C til ca. 650°C, og mest foretrukket i området fra ca. 300°C til ca. 600°C.

Siden oksygenatråmaterialet normalt lagres ved omgivelsestemperaturer før det anvendes i omdannelsesprosessen, må råmaterialet oppvarmes til en høyere temperatur med et mye høyere varmeinnhold som er egnet for anbringelse i kontakt med oksygenatomdannelseskatalysatoren. Det er foretrukket å øke varmeinnholdet og/eller temperaturen til råmaterialet gjennom fra ett til tre mellomliggende trinn, hvor hvert trinn har et suksessivt høyere varmeinnhold. Mange forskjellige strømmer i oksygenatomdannelsesprosessen kan være egnede kilder for tilveiebringelse av den nødvendige varme for å øke varmeinnhold. Disse strømmene, inkludert de som avledes fra den tunge produktfraksjonen fra hurtigavkjølingstårnet og strømmene fra fraksjoneringskolonnen som separerer hurtigavkjølingsmediet fra andre komponenter, er beskrevet mer detaljert i det nedenstående. Det skal påpekes at en strøm kan ha et høyere varmeinnhold etter en varmeveksling selv om den har en lavere temperatur, hovedsakelig resulterende fra trykkendringer og/eller faseendringer, slik som fordampning av en væske. Trykk- og/eller faseendringene er nødvendige for oksygenatomdannelsesprosessen.

Lette olefinprodukter vil dannes - skjønt ikke nødvendigvis i optimale mengder - ved et bredt område av trykk, inkludert, men ikke nødvendigvis begrenset til, under- og over-atmosfæriske trykk og autogene trykk, - i området fra ca. 1 kPa til ca. 100 MPa. Et foretrukket trykk er i området fra ca. 5 kPa til ca. 50 MPa, mest foretrukket i området fra ca. 50 kPa til ca. 500 kPa. De foregående trykkene er fraregnet fortynningsmiddel, dersom noe er tilstede, og refererer til råmaterialets partialtrykk med hensyn til oksygenatforbindelser og/eller blandinger derav.

En stabil eller halvstabil produksjon av lette olefinprodukter kan oppnås og/eller opprettholdes over en tidsperiode, hvilket stort sett retter seg etter reaktortypen, reaktorkonfigurasjonen, temperaturen, trykket, den valgte katalysatoren, mengden av brukt katalysator som resirkuleres (hvis noe), nivået av katalysator ved regenerering, mengden av karbonholdige materialer som er tilbake på den regenererte eller delvis regenererte katalysatoren, vektromhastigheten (WHSV), mengden av benyttet hurtigavkjølingsmedium, og andre relevante prosessdesignegenskaper.

Et bredt område av WHSV, definert som vekt av totalt oksygenatråmateriale pr. time pr. vektenhet av katalysator, for råmaterialet vil fungere i foreliggende oppfinnelse. Avhengig av reaktortypen, det ønskede omdannelsesnivået, råmaterialsammensetningen og andre reaksjonsparametre, bør WHSV være i området fra ca. 0,011"1 til ca. 10001"<1>, fortrinnsvis i området fra ca. 0,1 t"<1> til ca. 5001"<1>, og mest foretrukket i området fra ca. 0,5 t"<1> til ca. 2001"<1>. Siden katalysatoren kan inneholde andre materialer som virker som inerte stoffer, fyllstoffer, eller bindemidler, blir WHSV-verdien beregnet kun på vektbasis av oksygenat og molekylsiktdel av katalysatoren.

Ett eller flere fortynningsmidler kan tilføres til reaksjonssonen med oksygenatene, slik at den totale tilførselsblandingen omfatter fortynningsmiddel i området fra ca. 1 mol-% til ca. 99 mol-%. Fortynningsmidler som kan anvendes i fremgangsmåten innbefatter, men er ikke nødvendigvis begrenset til, helium, argon, nitrogen, karbonmonoksid, karbondioksid, hydrogen, vann, parafiner, andre mettede hydrokarboner (slik som metan, etan, propan, og blandinger derav), aromatiske forbindelser, og blandinger derav. Foretrukne fortynningsmidler inkluderer, men er ikke nødvendigvis begrenset til, vann og nitrogen.

Oksygenatomdannelse bør opprettholdes tilstrekkelig høy for å unngå behovet for kommersielt uakseptable resirkuleirngsnivåer. 100% oksygenatomdannelse er foretrukket for det formål fullstendig å unngå råmaterialresirkulering. En reduksjon i uønskede biprodukter observeres imidlertid ofte når oksygenat-, spesielt metanol, omdannelsesnivået er ca. 98% eller mindre. Det er følgelig vanligvis fra ca. 0,05 mol-% til ca. 50 mol-% ureagert oksygenat i produktstrømmen sammen med oksygenatomdannelsesproduktene omfattende olefiner, vann og/eller andre biprodukter. Det er foretrukket å gjenvinne så mye av det ureagerte oksygenatet som mulig for resirkuleringsformål. I alle tilfelle kan det være nødvendig at oksygenatinnholdet i avvann reduseres til et miljømessig akseptabelt nivå før biproduktvann kan tømmes ut.

Det er derfor ønskelig å ta hensyn til denne ufullstendige oksygenatomdannelsen i det totale varmegjenvinnings- og varmeintegrasjonssystemet, dvs. optimalisere varmegjenvinning og varmeintegrasjon, ved bruk av en fraksjonator for å gjenvinne ureagerte oksygenater. Dersom oksygenatomdannelsesnivået er høyt nok og/eller gjenvinning av ureagert oksygenat ikke er berettiget av økonomiske eller miljømessige formål, så nødvendiggjør foreliggende oppfinnelse anvendelse av varme direkte fra den tunge produktfraksjonen eller noen av eller alle de forskjellige fraksjonene som den tunge produktfraksjonen kan oppdeles i.

Etter kontaktanbringelse av oksygenattilførselen, blir katalysatoren fullstendig eller delvis deaktivert på grunn av akkumulering av karbonholdige avsetninger (også betegnet koks) på katalysatoroverflaten og/eller inne i porene. Den deaktiverte katalysatoren som har karbonholdige avsetninger separeres fra de andre oksygenatomdannelsesproduktene. I det minste en del av den deaktiverte katalysatoren blir fortrinnsvis separert og fjernet fra oksygenatomdannelsesreaktoren intermitterende, halvkontinuerlig, kontinuerlig, eller satsvis. Før den deaktiverte katalysatoren resirkuleres tilbake til oksygenatomdannelsen og benyttes på nytt, utføres en egnet regenerering på i det minste en del av den fjernede deaktiverte katalysatoren for å fjerne i det minste en del av de karbonholdige avsetningene, i området fra ca. 0,1 vekt-% til ca. 99 vekt-%, fortrinnsvis minst ca. 1,0 vekt-% av de karbonholdige avsetningene før fjernes. Fullstendig regenerering - fjerning av 100 vekt-% av de opprinnelige karbonholdige avsetningene på hele den deaktiverte katalysatoren - kan også utføres, men det finnes at fullstendig regenerering har en tilbøyelighet til å lede til dannelse av store mengder av uønskede biprodukter slik som metan og/eller hydrogen. Regenereringen utføres fortrinnsvis i nærvær av en gass omfattende oksygen eller andre oksidasjonsmidler. Luft og luft fortynnet med nitrogen, damp, og/eller CO2 er foretrukne regenereringsgasser. Katalysatorregenereringstemperaturen bør være i området fra ca. 250°C til ca. 750°C, fortrinnsvis fra ca. 300°C til ca. 700°C.

Nesten enhver reaktortype vil gi visse omdannelser av oksygenatene til olefiner. Reaktortype inkluderer, men er nødvendigvis ikke begrenset til, fluidisertsjiktreaktor, stigerørreaktor, reaktor med beveget sjikt, fiksertsjiktreaktor, kontinuerlig omrørt tankreaktor, hybrider og kombinasjoner derav. Forøket varmegjenvinning og forbedret varmeintegrasjon i foreliggende oppfinnelse kan oppnås med nesten hvilke som helst reaktortyper. Et foretrukket reaktorsystem for foreliggende oppfinnelse er en reaktor med sirkulerende fluidsjikt som har kontinuerlig eller halvkontinuerlig katalysatorregenerering, i likhet med en moderne fluidkatalytisk krakker. Fikserte sjikt kan anvendes, men er ikke foretrukket.

På grunn av at oksygenatomdannelsesreaksjonen er sterkt eksoterm, har oksygenatomdannelsesreaksjonsproduktløpet generelt en høyere temperatur enn råmaterialtemperaturen like før kontakten med katalysatoren. I en utførelse av foreliggende oppfinnelse blir råmaterialet fra lagringsbeholderen ved en første temperatur og som har et første varmeinnhold oppvarmet gjennom et flertall intermediære trinn i varmevekslere til en annen ønsket temperatur før kontakt med oksygenatomdannelseskatalysatoren. Det er foretrukket å ha fra ett til tre varmevekslingstrinn for oppnåelse av strømmer med suksessivt høyere varmeinnhold. Forskjellige strømmer fra oksygenatomdannelsesprosessen ved forskjellige temperaturer og eksterne varmekilder, slik som den fra damp, kan benyttes som varmevekslerfluider for å øke enten varmeinnholdet, temperaturen, eller begge, til råmaterialoksygenatet.

Etter anbringelse av oksygenatråmaterialet i kontakt med

oksygenatomdannelseskatalysatoren, blir oksygenatomdannelsesreaksjonsprodukt-avløpet omfattende olefinprodukter hurtigavkjølt direkte ved kontakt med et egnet hurtigavkjølingsmedium i et hurtigavkjølingstårn uten først å gå gjennom et produktfraksjoneringstrinn. Produktavløpet kan alternativt benyttes for tilveiebringelse av varme direkte til oksygenatråmaterialet. Produktavløpets temperatur og varmeinnhold reduseres etterpå til intermediære nivåer. Produktavløpet ved denne lavere temperaturen og lavere varmeinnhold sendes til hurtigavkjølingstårnet for direkte hurtigavkjøling.

Forbindelsene i avløpsstrømmen som er gassformig under hurtigavkjølingsbetingelsene separeres fra hurtigavkjølingstårnet som en lett produktfraksjon for olefinproduktutvinning og -rensing. Den lette produktfraksjonen omfatter lette olefiner, dimetyleter, metan, CO, CO2, etan, propan og andre underordnede komponenter slik som vann og ureagert oksygenatråmateriale. Forbindelsene i avløpsstrømmen som er flytende under hurtigavkjølingsbetingelsene, blir separert fra hurtigavkjølingstårnet som en tung produktfraksjon for varmegjenvinning, og mulig deling i flere fraksjoner og separering av hurtigavkjølingsmediet. Den tunge produktfraksjonen omfatter biproduktvann, en del av det ureagerte oksygenatråmaterialet (unntatt de oksygenater som er gasser under hurtigavkjølingsbetingelsene), en liten del av oksygenatomdannelsesbiproduktene, spesielt tunge hydrokarboner (C5+), og vanligvis hovedmassen av hurtigavkjølingsmediet.

Hurtigavkjølingsmedium er en strøm som er vann og velges fortrinnsvis fra de tallrike fraksjonene i den tunge produktfraksjonen fra hurtigavkjølingstårnet.

Mengden av hurtigavkjølingsmedium som sirkuleres i hurtigavkjølingstårnet ved en spesiell temperatur for produkthurtigavkjøling, bør ikke være større enn den som skal til for å produsere en tung produktfraksjon som utgår fra hurtigavkjølingstårnet og har en temperatur på minst ca. 5°C høyere enn den første temperaturen til oksygenatråmaterialet fra lagringsbeholderen. I en annen utførelse blir oksygenatomdannelsesreaktorutløpsstrømmen, som allerede omtalt, benyttet direkte som et varmevekslerfluid for å tilveiebringe varme til oksygenatråmaterialet før det går inn i oksygenatomdannelsesreaktoren for kontakt med oksygenatomdannelseskatalysatoren.

Trykket i hurtigavkjølingstårnet og temperaturen på det tunge produktfraksjonsavløpet holdes fortrinnsvis ved effektive nivåer for gjenvinning av høyeste prosessvarmekvantitet og -kvalitet. Forskjellen mellom det tunge produktfraksjonsavløpets trykk og det trykk ved hvilket råmaterialet fordampes, er mer foretrukket under ca. 345 kPa, mer foretrukket under ca. 207 kPa. Temperaturen på det tunge produktfraksjonsavløpet fra hurtigavkjølingstårnet holdes ved ikke mindre enn 30°C under boblepunktet til det tunge produktfraksjonsavløpet. Opprettholdelse av en temperaturforskjell mellom det tunge produktfraksjonsavløpet og dets boblepunkt gu-den høyest mulige temperaturen på bunnresten i hurtigavkjølingstårnet og den mest økonomisk praktiske utvinning av nyttig varme fra det tunge produktfraksjonsavløpet. Det tunge produktfraksjonsavløpet (tung produktfraksjon) fira hurtigavkjølingstårnet blir fortrinnsvis trykksatt og benyttet for tilveiebringelse av varme til andre strømmer. I en utførelse blir den tunge produktfraksjonen, eller eventuelle, eller alle de tallrike fraksjonene i hvilke den tunge produktfraksjonen er oppdelt, eller strømmer fra hurtigavkjølingsmedium-separeringer derav, benyttet direkte som et varmevekslerfluid for å øke oksygenatråmaterialets varmeinnhold og/eller temperatur ved et eller flere av trinnene uten suksessivt høyere varmeinnhold. Videre, hvilke som helst av de tallrike fraksjonene eller strømmene produsert fira hurtigavkjølingsmediumsepareringene derav kan benyttes for å øke varmeinnholdene i andre strømmer i den totale oksygenatomdannelsesreaksjonen og produktutvinningsprosessen. Det avkjølte hurtigavkjølingsmediet utvunnet fra slike fraksjoner og strømmer kan returneres tilbake til hurtigavkjølingstårnet.

I en foretrukket utførelse, spesielt når oksygenatomdannelsen ikke er fullstendig og hurtigavkjølingsmediet består vesentlig av vann, så blir den tunge produktrfaksjonen delt i to fraksjoner, en første fraksjon og en annen fraksjon. De relative mengdene av den første fraksjonen og den andre fraksjonen avhenger av den totale mengden av varme som må fjernes fra produktavløpsstrømmen i hurtigavkjølingsoperasjonen, og temperaturen på hurtigavkjølingsmediet innført i hurtigavkjølingstårnet. De relative mengdene innstilles for å optimalisere apparaturomkostninger for varmeutvinnings- og hjelpesystemforbruk. Den første fraksjonen avkjøles til en ønsket temperatur og sendes tilbake til hurtigavkjølingstårnet som et resirkuleringsmateriale, dvs. hurtigavkjølingsvann. Systemet som kan til for å avkjøle den første fraksjonen, for eksempel kjølevann, kan reduseres ved bruk av produktavløpsstrømmen fra oksygenatomdannelsesreaktoren som et varmevekslingsfluid til å oppvarme oksygenatråmaterialet før råmaterialet kommer inn i oksygenatomdannelsesreaktoren og/eller før produktavløpsstrømmen kommer inn i hurtigavkjølingstårnet.

Den andre fraksjonen i det tunge produktfraksjonsavløpet sendes til en fraksjonator for å separere hurtigavkjølingsmediet, som består vesentlig av vann - en del av det kan stamme fra den resirkulerte delen av biproduktvannet fra oksygenatomdannelsesreaksjonen når oksygenatråmaterialet har minst et oksygen - fira andre forbindelser, slik som ureagerte oksygenater eller visse tyngre hydrokarboner fra oksygenatomdannelsesreaksjonen, som er tilstede i fraksjonen. Dersom andre strømmer med sammensetninger lik eller forenelig med den andre fraksjonen eksisterer innenfor oksygenatomdannelses- og den tilknyttede produktutvinningsprosessen, så blir andre strømmer kombinert med den andre fraksjonen først og den kombinerte strømmen sendes til fraksjonatoren.

Det er generelt ønskelig å fraksjonere en blanding i komponenter så presist som mulig. I foreliggende oppfinnelse er det foretrukket at topproduktoksygenatfraksjonen og/eller den tungproduktholdige fraksjonen fra fraksjonatoren har en vannsammensetning som innført i den andre fraksjonen i den tunge produktfraksjonen i området fra ca. 15 mol-% til ca. 99,5 mol-%, fortrinnsvis fra ca. 25 mol-% til ca. 90 mol-%. En økning i vannsammensetningen til topproduktfraksjonen har tilbøyelighet til å øke kondensasjonstemperaturen, og mer varme kan gjenvinnes på økonomisk måte fra topproduktfraksjonen i fraksjonatoren for derved å forbedre varmeintegrering for hele prosessen. Den utvunne topprodukt-oksygenatfraksjonen inneholder fortrinnsvis minst ca. 90 mol-% av oksygenatet inneholdt i den tunge fraksjonens andre fraksjon. Den utvunne topprodukt-oksygenatfraksjonen inneholder mer foretrukket ca. 99 mol-% av oksygenatet inneholdt i den tunge fraksjonens andre fraksjon.

Toppfraksjonen fra fraksjonatoren kondenseres i en varmeveksler, dvs. en kjøler, mot oksygenatråmaterialet ved ett av trinnene, fra én til ca. tre, hvor oksygenatråmaterialet gis suksessivt høyere varmeinnhold. Det er foretrukket at toppfraksjonen fra fraksjonatoren har et trykk på minst ca. 69 kPa høyere enn trykket til oksygenråmaterialet i kjøleren. Denne trykkforskjellen øker også kondensasjonstemperaturen til toppfraksjonen, hvilket gjør varmegjenvinning fra toppfraksjonen mer økonomisk.

Bunnproduktfraksjonen fra fraksjonatoren består vesentlig av biproduktvann fra oksygenatomdannelsesreaksjonen. Denne bunnproduktfraksjonen blir fortrinnsvis trykksatt og benyttet til å oppvarme oksygenatråmaterialet ved ett av trinnene, fra én til ca. tre, hvor oksygenatråmaterialet gis suksessivt høyere varmeinnhold før det går inn i oksygenatomdannelsesreaktoren. Fraksjonatoren arbeider slik at temperaturen til bunnproduktfraksjonen er minst ca. 5°C, fortrinnsvis minst ca. 25°C, høyere enn den første temperaturen til oksygenattilførselen fra lagringsbeholderen. Driftstemperaturen inne i fraksjonatoren bestemmes av en rekke parametre inkludert, men ikke nødvendigvis begrenset til, fraksjonatortopptrykket og det totale trykkfallet inne i fraksjonatoren.

Figuren viser én utførelse av et prosessflytdiagram ifølge oppfinnelsen for å øke varmegjenvinning og for å forbedre varmeintegrering. Flytende oksygenattilførsel 1, slik som metanol, som har et første varmeinnhold, ved en første temperatur og et første trykk, oppvarmes av strøm 35 i varmeveksler 2. Strøm 35 er fraksjonatorbunnprodukt-strøm 33 fra fraksjonator 24, som trykksettes av pumpe 34. Resultatet er en første oppvarmet oksygenattilførselsstrøm 3 med et høyere varmeinnhold enn det til den flytende oksygenattilførselsstrømmen 1. Første oppvarmede oksygenattilførselsstrøm 3 oppvarmes deretter i en annen varmeveksler 4 av topproduktfraksjon 26 fra fraksjonatoren 24 for dannelse av en annen oppvarmet oksygenattilførselsstrøm 5 med et høyere varmeinnhold enn det til strømmen 3. Varmeveksleren 4 er en kjøler eller en partialkjøler for fraksjonatoren 24. Den andre oppvarmede oksygenattilførselsstrømmen 5 går gjennom dampforvarmer 6 for dannelse av en tredje oppvarmet oksygenattilførselsstrøm 7 som oppvarmes ytterligere av oksygenatomdannelses-produktavløp 11 i varmeveksler 8 for dannelse av en fjerde oppvarmet oksygenattilførselsstrøm 9 under de effektive betingelsene - temperatur, trykk, og mengdeandel av væske og damp - som er ønsket for omdannelsen av oksygenattilførselen. Oksygenatomdannelsesprodukt 11 er avløpet til oksygenatomdannelsesreaktoren 10, etter å ha blitt separert fra den deaktiverte oksygenatomdannelseskatalysatoren som har karbonholdige avsetninger. Varmeveksleren 8 kan alternativt omfatte flere rørslynger inne i oksygenatomdannelsesreaktoren 10.

Den fjerde oppvarmede oksygenattilførselsstrømmen 9 føres til oksygenatomdannelsesreaktoren 10 som inneholder katalysator egnet for omdannelse av oksygenattilførselen til olefiner. Oksygenatomdannelsesreaktoren 10 kan ha forskjellige konfigurasjoner - fiksert sjikt, fluidisert sjikt, stigerør, beveget sjikt, eller en kombinasjon derav, med eller uten kontinuerlig katalysatorregenerering. En flksertsjiktreaktor er normalt ikke foretrukket på grunn av vanskeligheten med fjerning av deaktivert katalysator for regenerering og returnering av den regenererte katalysatoren tilbake til reaktoren. Oksygenattilførselen omdannes til et produkt omfattende lette olefiner og katalysatoren blir deaktivert eller delvis deaktivert ved akkumulering av karbonholdige avsetninger som dannes som biprodukter i oksygenatomdannelsesreaksjonen.

Oksygenatomdannelsesproduktavløpet 11 strømmer gjennom varmeveksleren 8 og blir avkjølt oksygenatomdannelsesprodukt-avløpsstrøm 12 som sendes til hurtigkjølingstårnet 13. Varmeveksleren 8 kan alternativt elimineres og oksygenatomdannelseproduktavløpet 11 sendes direkte til hurtigavkjølingstårnet 13 uten intermediær avkjøling. I hurtigavkjølingstårnet 13 blir oksygenatomdarmelsesproduktstrørnmen 12 brakt direkte i kontakt med et hurtigavkjølingsmedium bestående vesentlig av vann ved en innledende temperatur over en serie egnede kontaktanordninger. Mengde av hurtigavkjølingsmedium som er nødvendig i hurtigavkjølingstårnet 13 bestemmes av en rekke forskjellige faktorer inkludert, men ikke nødvendigvis begrenset til, hurtigavkjølingsmediets sammensetning, temperaturen til hurtigavkjøling-resirkuleringsmediet som innføres i hurtigavkjølingstårnet 13, og ønskede temperaturforskjeller og trykkforskjeller mellom forskjellige strømmer. Disse forskjellene er omtalt der det er hensiktsmessig. De gassformige produktene separeres som lett produktfraksjonstrøm 14. Tung produktfraksjonstrøm 15, som kommer ut fra bunnen av hurtigavkjølingstårnet ved en utgangstemperatur, omfatter hovedmassen av biproduktvann, en del av det ureagerte oksygenatråmaterialet (unntatt de oksygenater som er gassformige under hurtigavkjølingsbetingelsene), en liten del av oksygenatomdannelsesbiproduktene, spesielt tunge hydrokarboner (C5+), og vanligvis hovedmengden av hurtigavkjølingsmediet.

Hurtigavkjølingsmediet er vann som for alle hensikter og formål ikke kan skjelnes fra biproduktvann. Dette eliminerer behovet for trinn til å separere hurtigavkjølingsmediet fra biproduktvann i den tunge produktfraksjonen. Videre, dersom det dannes noen tunge hydrokarboner (C5+) i oksygenatomdannelsesreaksjonen, så kan de også fjernes fra biproduktvann i strøm 15 eller ved andre punkter i prosessen på vesentlig samme måte som eller sammen med fjerningen av hurtigavkjølingsmediet.

Utgangstrykket til den tunge produktfraksjonsstrømmen 15 bør uansett være mindre enn ca. 345 x IO3 pascal (345 kPa) under trykket til den flytende oksygenattilførselen 1. Utgangstrykket til den tunge produktfraksjonen 15 blir fortrinnsvis opprettholdt ved ikke mindre enn 45°C under boblepunktet til biproduktvann i strømmen 15. En foretrukket trykkforskjell mellom den tunge produktfraksjonsstrømmen 15 (lavere trykk) og den flytende oksygenattilførselen 1 (høyere trykk) er mindre enn 207 kPa.

Den tunge produktfraksjonsstrømmen (hurtigavkjølingstårn-bunnproduktstrøm) 15 kan benyttes for å gi varme til oksygenatråmaterialet i varmevekslere 2, 4 og/eller 6 for å øke råmaterialets varmeinnhold. Oksygenatråmaterialet inneholder suksessivt høyere varmeinnhold ved disse trinnene. Ett eller flere av disse trinnene kan også elimineres. Hurtigavkjølingstårn-bunnproduktstrøm 15 blir fortrinnsvis delt i to fraksjoner, resirkuleringsfraksjon 18 og fraksjonatortilførselsfraksjon 21. Resirkuleringsfraksjonen 18, en hurtigavkjølingsvann- resirkuleringsstrøm, blir avkjølt i varmeveksler 19 og resirkulert som hurtigavkjølingsstrøm 20 tilbake til hurtigavkjølingstårn 13. Resirkuleringsfraksjonen 18 eller 20 kan alternativt oppdeles ytterligere i flere fraksjoner og disse fraksjonene kan avkjøles til forskjellige temperaturer i forskjellige varmevekslere. Disse fraksjonene, eller noen av dem, ved forskjellige temperaturer kan innføres i hurtigavkjølingstårn 13 ved forskjellige punkter for bedre å integrere varmegjenvinning og minimalisere hjelpeutstyrsforbruk. Varmeinnholdet i fraksjonen 18 kan benyttes for å gi varme til oksygenatråmaterialet i varmeveksleren 2,4 og/eller 6, eller ved forskjellige steder i hele oksygenatomdannelses- og olefinutvinnings- og renseprosessen for tilveiebringelse av varme og for å øke varmegjenvinning.

Fraksjonatortilførselsfraksjon 21, eventuelt blandet med andre vannholdige strømmer 22, sendes til fraksjonatoren 24. Minst to strømmer, fraksjonatortopproduktstrøm 26 og fraksjonatorbunnproduktstrøm 33, fraksjoneres fra fraksjonatortilførselsfraksjonen 21. Fraksjonatortopproduktstrømmen 26 bør inneholde minst ca. 15 mol-%, fortrinnsvis minst ca. 25 mol-%, vann fra oksygenatomdannelsesreaksjonen. I forbindelse med eller alternativt til denne sammensetningspreferansen bør temperaturen til fraksjonatortopproduktstrømmen 26 være minst ca. 10°C høyere enn koketemperaturen til oksygenattilførselen under betingelsene til varmeveksleren 4.

Tilstrekkelig varme tilføres til fraksjonatoren 24 via fraksjoneringskoker 25, som ved kobling med et tilstrekkelig antall plater i fraksjonatoren 24 resulterer i dannelse av fraksjonatorbunnproduktstrøm 33 som omfatter vesentlig alt biproduktvann og hurtigavkjølingsmedium innført med strømmen 23.

Hurtigavkjølingsmediet er vann. Bunnproduktstrømmen 33 består vesentlig av hovedmengden av biproduktvann fra oksygenatomdannelsesreaksjonen og ingen ytterligere trinn er nødvendige for å separere biproduktvann fra hurtigavkjølingsmediet. Videre, dersom eventuelle tunge hydrokarboner (C5+) dannes i oksygenatomdannelsesprosessen, så kan de også fjernes fra biproduktvann i strømmen 33, eller senere i prosessen på vesentlig samme måte som eller sammen med fjerningen av hurtigavkjølingsmediet.

Fraksjonatorbunnproduktstrømmen 33 vil før den forlater fraksjonatoren 24 befinne seg ved en temperatur som er minst ca. 5°C, fortrinnsvis minst ca. 25°C, høyere enn den første temperaturen til oksygenattilførselen som innføres fra lagringsbeholderen 1 til varmeveksleren 2. Trykket ved toppen av fraksjonatoren 24 bør være minst 69 kPa høyere enn trykket i varmeveksleren 4 for å øke varmegjenvinning. Strømmen 35 anvendes for å varme opp flytende oksygenatråmateriale 1 i varmeveksleren 2. For bedre varmegjenvinning, har avgangsstrømmen 36 fra varmeveksleren 2 fortrinnsvis en temperatur som er lik eller lavere enn cirka temperaturen til strømmen 21.

En måte for ytterligere forbedring av varmeintegrering og for å øke varmegjenvinning er å benytte fraksjonatortopproduktstrøm 26 som varmekilde for varmeveksler 4. Den avkjølte fraksjonatortopproduktstrømmen 27 kan fraksjoneres ytterligere i separatoren 28 til damputtaksstrøm 29 og flytende tilbakeløp 30 som sendes tilbake til fraksjonatoren 24 etter trykkjustering med pumpe 31. Det er viktig å holde avkjølt fraksjonatortopproduktstrøm 27 ved en temperatur over kokepunktet til den første oppvarmede oksygenattilførselen 3 for tilveiebringelse av gunstig varmeoverføring.

Oppfinnelsen vil forstås bedre under henvisning til følgende eksempel som illustrerer, men ikke skal begrense, foreliggende oppfinnelse.

EKSEMPEL I

En flytende metanoltilførsel 1 ved ca. 386,1 kPa trykk og 38°C absorberer varme for å øke dens varmeinnhold i varmeveksler 2 fra strøm 35, ved 158°C og 1.276 kPa trykk, fra metanol/vann-fraksjonator 24 til dannelse av den første oppvarmede metanoltilførselsstrømmen 3 ved en temperatur på ca. 100°C og et trykk på 351,6 kPa. Den første oppvarmede metanoltilførselsstrømmen 3 med 4.722 kJ/mol varmeinnhold absorberer varme fra fraksjonatortopproduktstrømmen 26 i varmeveksleren 4 til dannelse av den andre oppvarmede metanoltilførselsstrømmen 5 med et varmeinnhold på 6.521 kJ/mol. Strømmen 5 oppvarmes ytterligere av damp i varmeveksleren 6 til dannelse av den tredje oppvarmede metanoltilførselsstrømmen 7 som har enda høyere varmeinnhold enn den tredje oppvarmede metanoltilførselsstrømmen 7 - 7.390 kJ/mol. Den tredje oppvarmede metanoltilførselsstrømmen 7 oppvarmes i varmeveksleren 8 til dannelse av den fjerde oppvarmede metanoltilførselsstrømmen 9 med metanolomdannelsesproduktavløpet 11 fra oksygenatomdannelsesreaktoren 10. Den fjerde oppvarmede metanoltilførselsstrømmen 9, som har mye høyere varmeinnhold på 17.102 kJ/mol, er egnet for kontakt med en katalysator i oksygenatomdannelsesreaktoren 10 til dannelse av en deaktivert oksygenatomdannelseskatalysator som har karbonholdige avsetninger og et produkt 11 omfattende olefiner, spesielt lette olefiner. Oksygenatomdannelsesreaktoren 10 er en fluidisertsjiktreaktor med kontinuerlig katalysatorregenerering og -resirkulering (ikke vist). Oksygenatomdannelsesproduktet 11 separeres fra deaktivert oksygenatomdannelseskatalysator som har karbonholdige avsetninger og benyttes til å oppvarme strømmen 9 og danne en avkjølt metanolomdannelsesproduktstrøm 12. En del av den deaktiverte katalysatoren trekkes tilbake og fjernes for regenerering (ikke vist). Det er foretrukket å fjerne minst ca. 1,0 vekt-% av de karbonholdige avsetningene fra den deaktiverte katalysatoren under regenereringen. Det er også foretrukket å fjerne mindre enn ca. 98,0 vekt-% av de karbonholdige avsetningene fra den deaktiverte katalysatoren under regenerering. Den regenererte katalysatoren resirkuleres tilbake til oksygenatomdannelsesreaktoren 10 for kontakt med oksygenattilførselen. 99,8 vekt-% av metanolen i strøm 9 omdannes i reaktoren 10, idet den uomdannede resten kommer ut i strømmen 11.

Den avkjølte metanolomdannelsesproduktstrømmen 12 som utgår fra varmeveksleren 8 sendes til hurtigavkjølingstårnet 13, og kommer direkte i kontakt med et hurtigavkjølingsmedium bestående vesentlig av vann. Hurtigavkjølingstårnet 13 er utstyrt med egnede kontaktanordninger deri. De fleste hydrokarbonproduktene separeres som en gassformig produktstrøm 14. Tyngre produkter, vann og ureagert metanol er utløp fra hurtigavkjølingstårnet 13 som hurtigavkjølingstårn-bunnproduktstrøm 15 ved en temperatur på ca. 116°C og et trykk på ca. 262 kPa. Hurtigavkjølingstårn-bunnproduktstrøm 15 trykksettes av pumpen 16 til dannelse av den trykksatte hurtigavkjølingstårn-bunnproduktstrømmen 17 ved ca. 689,5 kPa. Omkring 83 mol-% av den trykksatte hurtigavkjølingstårn-bunnproduktstrømmen 17 danner resirkuleringsfraksjonen 18 og sendes gjennom den avkjølende varmeveksleren 19 til dannelse av hurtigavkjølingsstrømmen 20 ved en lavere temperatur. Hurtigavkjølingsstrømmen 20 returneres til hurtigavkjølingstårnet 13.

Resten av den trykksatte hurtigavkjølingstårn-bunnproduktstrømmen 17, ca. 17 mol-%, blir fraksjonatortilførselsfraksjonen 21. Fraksjonatortilførselsfraksjonen 21 kombineres med en annen metanol/vann-strøm 22, en liten strøm utvunnet fra andre kilder innenfor den totale oksygenatomdannelses- og produktutvinningsprosessen. Den kombinerte strømmen 23 sendes til fraksjonatoren 24. Fraksjonatortopproduktstrømmen 26 som inneholder ca. 89 mol-% vann og ca. 10,5 mol-% metanol ved en temperatur på 152°C og et trykk ved 551,6 kPa sendes til varmeveksleren 4. Bunnproduktet fra fraksjonatoren 24 oppvarmes med damp i varmeveksleren 25 til dannelse av fraksjonatorbunnproduktstrømmen 33 ved 158°C og ca. 585,4 kPa, som inneholder hovedsakelig vann med bare spor av andre komponenter. Fraksjonatorbunnproduktstrømmen 33 trykksettes til ca. 1274,8 kPa og den resulterende strømmen 35 anvendes for varmeveksleren 2 til å oppvarme den flytende metanoltilførselen 1. Etter varmeveksling harbiprodukt-varmtvannsstrørnmen 36 en temperatur på 46°C ved et trykk på 861,2 kPa.

Tabell 1 viser produktselektiviteten og sammensetningen til produktstrømmen lii metanolomdannelse benyttet for oppnåelse av resultatene vist i tabell 2 og tabell 3. Tilførselsmengdene, sammensetningene, trykkene og temperaturene til forskjellige strømmer som beskrevet i eksempel I er vist i tabell 2. Ytelsene til nøkkelvarmevekslere 2, 4 og 25 er oppført i tabell 3. Disse resultatene viser at i oksygenatomdannelsesprosessen blir den eksterne varme som skal til for å bringe oksygenatråmaterialet til betingelser som er ønskelige for kontakt med katalysatoren, representert i den foretrukne utførelsen av varmeveksler 6, redusert som et resultat av forøket varmegjenvinning og forbedret varmeintegrasjon i prosessen.

Fagfolk innen teknikken vil forstå at mange modifikasjoner kan gjøres i foreliggende oppfinnelse uten å avvike fra foreliggende oppfinnelses omfang. Den heri beskrevne utførelsen er kun ment som illustrerende og skal ikke tas som begrensende for oppfinnelsen, som er definert i de medfølgende krav.

Claims (7)

1. Fremgangsmåte for omdannelse av et oksygenat til olefiner med forøket varmegjenvinning og varmeintegrering, fremgangsmåten omfatter: å oppvarme et råmateriale omfattende nevnte oksygenat med et første varmeinnhold fra en første temperatur til en andre temperatur gjennom fra en til tre trinn med suksessivt høyere varmeinnhold, å bringe råmateriale ved nevnte andre temperatur i kontakt med en katalysator omfattende en molekylsikt under betingelser som er effektive for å produsere en deaktivert katalysator med karbonholdige avsetninger og et produkt omfattende olefinene, der prosessen utføres ved en temperatur fra 200 til 750°C og et partialtrykk til råmaterialet med hensyn til oksygenatforbindelser og/eller blandinger derav, trykket er fraregnet fortynningsmiddel, dersom noe er tilstede, fra 1 kPa til 100 MPa, hvor molekylsikten omfatter porer med en diameter som er mindre enn 10 Ångstrøm og produktet har en tredje temperatur som er høyere enn den andre temperaturen; separering av nevnte katalysator fra nevnte produkt, hurtigavkjøling av produktet ved kontakt med vann i et hurtigavkjølingstårn uten først å gå gjennom et produktfraksjoneringstrinn, ved en innledende temperatur og i tilstrekkelig grad for å danne en lett produktfraksjon og en tung produktfraksjon, hvor den lette produktfraksjonen omfatter lette olefiner og den tunge produktfraksjonen har en endelig temperatur som er høyere enn den første temperaturen med minst 5 °C; å separere den lette produktfraksjon fra den tunge produktfraksjon; og å anvende i det minste en del av den tunge produktfraksjonen for å tilveiebringe varme ved et eller flere av trinnene for å oppnå det høyere varmeinnhold, hvor temperaturen av de tunge produktfraksjonsavløpet som forlater hurtigavkjølingstårnet opprettholdes ved ikke mindre enn 30 °C under boblepunktet til det tunge produktfraksjonsavløpet.

2. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at den ytterligere innbefatter trinnene: å trekke ut en del av nevnte deaktiverte katalysator etter separering fra nevnte produkt; å fjerne minst 1,0 vekt-% karbonholdige avsetninger fra den deaktiverte katalysatoren for dannelse av en regenerert katalysator; og å resirkulere den regenererte katalysatoren for kontakt med nevnte råmateriale.

3. Fremgangsmåte ifølge et hvilket som helst av krav log2, karakterisert ved at råmaterialet holdes ved et første trykk før det bringes i kontakt og at den tunge produktfraksjonen har et annet trykk, og hvor det andre trykket er lavere enn det første trykket med ikke mer enn ca. 345 kPa.

4. Fremgangsmåte ifølge et hvilket som helst av de foregående krav, karakterisert ved at oksygenatet velges fra gruppen bestående av metanol, dimetyleter, etanol, metyletyleter, dimetylkarbonat, metylformiat, metylacetat, dietyleter og blandinger derav.

5. Fremgangsmåte ifølge et hvilket som helst av de foregående krav, karakterisert ved at katalysatoren velges fra gruppen bestående av en zeolitt, et silisiumaluminiumfosfat (SAPO), et substituert silisiumaluminiumfosfat, et substituert aluminiumfosfat og blandinger derav.

6. Fremgangsmåte ifølge et hvilket som helst av de foregående krav, karakterisert ved at råmaterialet ytterligere omfatter et fortynningsmiddel valgt fra gruppen bestående av vann, karbondioksid, karbonmonoksid, nitrogen, hydrogen, argon, helium, metan, etan og blandinger derav.

7. Fremgangsmåte ifølge krav 5, karakterisert ved at katalysatoren er en SAPO valgt fra gruppen bestående av SAPO-17, SAPO-18, SAPO-34, SAPO-44 og blandinger derav.