RU2632905C1 - Метод получения легких олефинов при помощи кислородсодержащего соединения - Google Patents

Метод получения легких олефинов при помощи кислородсодержащего соединения Download PDF

Info

Publication number
RU2632905C1
RU2632905C1 RU2016126180A RU2016126180A RU2632905C1 RU 2632905 C1 RU2632905 C1 RU 2632905C1 RU 2016126180 A RU2016126180 A RU 2016126180A RU 2016126180 A RU2016126180 A RU 2016126180A RU 2632905 C1 RU2632905 C1 RU 2632905C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
carbon
zone
catalyst
fluidized bed
deposition
Prior art date
Application number
RU2016126180A
Other languages
English (en)
Inventor
Чжунминь Лю
Мао Е
Тао Чжан
Чанцин ХЭ
Сянао Ван
Иньфэн ЧЖАО
Original Assignee
Далянь Инститьют Оф Кемикал Физикс, Чайниз Академи Оф Сайенсез
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Далянь Инститьют Оф Кемикал Физикс, Чайниз Академи Оф Сайенсез filed Critical Далянь Инститьют Оф Кемикал Физикс, Чайниз Академи Оф Сайенсез
Application granted granted Critical
Publication of RU2632905C1 publication Critical patent/RU2632905C1/ru

Links

Images

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C07—ORGANIC CHEMISTRY
    • C07C—ACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
    • C07C1/00—Preparation of hydrocarbons from one or more compounds, none of them being a hydrocarbon
    • C07C1/20—Preparation of hydrocarbons from one or more compounds, none of them being a hydrocarbon starting from organic compounds containing only oxygen atoms as heteroatoms
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J29/00—Catalysts comprising molecular sieves
    • B01J29/90—Regeneration or reactivation
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J38/00—Regeneration or reactivation of catalysts, in general
    • B01J38/04—Gas or vapour treating; Treating by using liquids vaporisable upon contacting spent catalyst
    • B01J38/06—Gas or vapour treating; Treating by using liquids vaporisable upon contacting spent catalyst using steam
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J38/00—Regeneration or reactivation of catalysts, in general
    • B01J38/04—Gas or vapour treating; Treating by using liquids vaporisable upon contacting spent catalyst
    • B01J38/12—Treating with free oxygen-containing gas
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C07—ORGANIC CHEMISTRY
    • C07C—ACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
    • C07C11/00—Aliphatic unsaturated hydrocarbons
    • C07C11/02—Alkenes
    • C07C11/04—Ethylene
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C07—ORGANIC CHEMISTRY
    • C07C—ACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
    • C07C11/00—Aliphatic unsaturated hydrocarbons
    • C07C11/02—Alkenes
    • C07C11/06—Propene
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C07—ORGANIC CHEMISTRY
    • C07C—ACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
    • C07C11/00—Aliphatic unsaturated hydrocarbons
    • C07C11/02—Alkenes
    • C07C11/08—Alkenes with four carbon atoms
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C07—ORGANIC CHEMISTRY
    • C07C—ACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
    • C07C5/00—Preparation of hydrocarbons from hydrocarbons containing the same number of carbon atoms
    • C07C5/32—Preparation of hydrocarbons from hydrocarbons containing the same number of carbon atoms by dehydrogenation with formation of free hydrogen
    • C07C5/327—Formation of non-aromatic carbon-to-carbon double bonds only
    • C07C5/333—Catalytic processes
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P20/00—Technologies relating to chemical industry
    • Y02P20/50—Improvements relating to the production of bulk chemicals
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P20/00—Technologies relating to chemical industry
    • Y02P20/50—Improvements relating to the production of bulk chemicals
    • Y02P20/52—Improvements relating to the production of bulk chemicals using catalysts, e.g. selective catalysts
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P20/00—Technologies relating to chemical industry
    • Y02P20/50—Improvements relating to the production of bulk chemicals
    • Y02P20/584—Recycling of catalysts
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P30/00—Technologies relating to oil refining and petrochemical industry
    • Y02P30/20—Technologies relating to oil refining and petrochemical industry using bio-feedstock
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P30/00—Technologies relating to oil refining and petrochemical industry
    • Y02P30/40—Ethylene production

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)
  • Catalysts (AREA)
  • Low-Molecular Organic Synthesis Reactions Using Catalysts (AREA)

Abstract

Настоящее изобретение относится к способу для повышения выхода легких олефинов в процессе получения легких олефинов с использованием кислородсодержащего соединения. Говоря более конкретно, настоящее изобретение предоставляет способ получения легких олефинов с помощью кислородсодержащего соединения, в котором многоступенчатый псевдоожиженный кипящий слой плотной фазы, состоящий из k (k≥1) вторичных зон предварительного осаждения углерода и n (n≥1) вторичных зон реакции, используется как реактор, а многоступенчатый регенератор плотной фазы псевдоожиженного кипящего слоя, содержащий m (m≥2) вторичных зон регенерации, используется в качестве основного оборудования. При этом используют контроллер материальных потоков, состоящий из разделительной плиты, отверстия, трубы нисходящего потока материала, нижней отражательной плиты и устройства для извлечения тепла; катализатор подается в трубу нисходящего потока материала от верхней части трубы нисходящего потока материала, в которой видимая линейная скорость газа меньше или равна минимальной скорости, создающей кипящий слой, причем катализатор в трубе нисходящего потока материала находится в состоянии плотной упаковки твердой фазы, а движущая сила материального потока создается для передачи катализатора через отверстие в следующую вторичную зону предварительного осаждения углерода, или в следующую вторичную зону реакции, или в следующую вторичную зону регенерации. Методом повторной переработки углеводородов с четырьмя или более атомами углерода, полученных в зоне разделения, или путем добавления в зону реакции лигроина, бензина, нефтяного конденсата, легкого дизельного масла, гидрогенизированного нефтяного остатка или керосина - изобретение, главным образом, решает проблемы, существующие на нынешнем уровне техники - равномерности количества осаждения углерода и концентрации углерода на катализаторе, которые трудно контролировать, и низкого выхода легких олефинов. 13 з.п. ф-лы, 5 пр., 5 ил.

Description

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ
Настоящее изобретение относится к способу получения легких олефинов с повышенным выходом легких олефинов.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
Легкие олефины, то есть этилен и пропилен, являются двумя важными видами основных источников химического сырья, и спрос на них растет. Как правило, этилен и пропилен производятся путем переработки нефти. Однако затраты на производство этилена и пропилена из нефти увеличиваются из-за ограниченных поставок и относительно высокой цены нефтепродуктов. В последние годы были отлично разработаны технологии получения этилена и пропилена путем преобразования замещающего сырья. Все больше и больше внимания было уделено процессу преобразования метанола в олефины (MTO), и масштаб производства достиг мегатонного уровня. По мере развития мировой экономики, спрос на легкие олефины, особенно пропилен, растет изо дня в день. В анализе корпорации CMAI сообщается, что спрос на этилен будет увеличиваться в среднем на 4,3% в год, а спрос на пропилен будет возрастать в среднем 4,4% в год до 2016 года. Благодаря высокой скорости роста экономики Китая годовой прирост спроса на этилен и пропилен в Китае превышает средний уровень спроса в мире.
В начале 1980-х корпорация UCC успешно разработала молекулярные сита серии SAPO. Среди прочего, молекулярное сито SAPO-34 демонстрирует великолепную каталитическую способность в реакции MTO и имеет очень высокую избирательность для легких олефинов, а также очень высокую активность. Однако после использования катализатора в течение некоторого периода времени его активность снижается вследствие осаждения углерода. Существует заметный индукционный период при использовании молекулярного сита катализатора SAPO-34. В течение индукционного периода избирательность к олефинам является относительно низкой, а избирательности к алканам относительно высокой. Со временем течения реакции избирательность к легким олефинам постепенно увеличивается. После периода индукции катализатор сохраняет высокую селективность и высокую активность в течение определенного периода времени. Однако в дальнейшем активность катализатора быстро уменьшается.
US 6166282 раскрывает технологию и реактор для преобразования метанола в легкие олефины, который использует быстрый реактор псевдоожиженного кипящего слоя, в котором после завершения реакции в плотной фазе зоны реакции c относительно низкой скоростью газа газовая фаза поднимается в зону быстрого разделения, имеющую внутренний диаметр, который быстро уменьшается, и большинство захваченного катализатора предварительно отделяется с помощью специального устройства разделения газовой и твердой фазы. Поскольку получаемый газ и катализатор после реакции быстро отделяются друг от друга, вторичная реакция эффективно предотвращается. Аналоговые вычисления показывают, что внутренний диаметр быстрого реактора псевдоожиженного кипящего слоя и необходимый запас катализатора значительно снижаются по сравнению с обычным барботажным реактором кипящего слоя. Однако выход легких олефинов в этом методе, рассчитанный на основе углерода, все еще обычно остается на уровне около 77%, и появляются проблемы, касающиеся относительно низкого выхода легких олефинов.
CN 101402538B раскрывает способ увеличения выхода легких олефинов. Этот способ обеспечивает вторую зону реакции в верхней части первой зоны реакции для преобразования метанола в легкие олефины, причем диаметр второй зоны реакции больше, чем первой зоны реакции, чтобы увеличить время пребывания получаемого газа с выхода первой зоны реакции во второй зоне реакции, так что непрореагировавший метанол, сгенерированный диметиловый эфир и углеводороды с 4 или более атомами углерода продолжают реагировать таким образом, чтобы достичь цели увеличения выхода легких олефинов. Этот способ может в некоторой степени увеличить выход легких олефинов. Однако поскольку катализатор, вышедший из первой зоны реакции, уже несет относительно большое количество осажденного углерода и требуется относительно высокая активность катализатора, чтобы расщепить углеводороды с 4 или более атомами углерода, то эффективность конверсии углеводородов с 4 или более атомами углерода во второй зоне реакции в этом методе все еще относительно низка, что ведет к снижению выхода легких олефинов.
CN 102276406A раскрывает метод для увеличения получения пропилена. Эта технология обеспечивает три зоны реакции, причем первая зона реакции быстрого кипящего слоя используется для преобразования метанола в олефины, а зона реакции в подъемной трубе и вторая зона реакции быстрого кипящего слоя связаны последовательно для преобразования этилена, углеводородов с 4 или более атомами углерода и непрореагировавшего 10 метанола или диметилового эфира. В этой патентной заявке время пребывания реагирующих веществ, таких как углеводороды с 4 или более атомами углерода, и т.д., в зоне реакции в подъемной трубе и во второй зоне реакции быстрого кипящего слоя является относительно коротким и эффективность преобразования является относительно низкой, так что выход пропилена получается относительно низким.
CN 102875289A раскрывает реакцию в псевдоожиженном кипящем слое с зоной реакции в подъемной трубе, организованной таким образом, что используется для увеличения выхода легких олефинов. Первый сырьевой материал подавался в зону реакции с псевдоожиженным кипящим слоем и приводился в контакт с катализатором для получения продукта, включающего легкие олефины, и в то же время формировался отработанный катализатор; часть отработанного катализатора переходила в регенератор для регенерации для получения регенерированного катализатора, а другая часть отработанного катализатора передавалась в подъемную трубу с выходом на конце, расположенном в зоне реакции, и приводилась в контакт со вторым сырьевым материалом с целью поднять отработанный катализатор в реакционную зону; а регенерированный катализатор возвращался в зону реакции псевдоожиженного кипящего реактора. Так как реакционное устройство в этой патентной заявке не содержит отгонки легких фракций, отработанный катализатор будет передаваться в регенератор, неся с собой часть получаемого газа, который сжигается с кислородом для уменьшения выхода легких олефинов.
Технология для подготовки олефинов из метанола раскрыта в CN 102875296A в способе, предусматривающем три зоны реакции, а именно быстрый слой, понизитель и подъемную трубу. Так как катализатор циркулирует среди регенератора, быстрого слоя, подъемной трубы и понизителя, направление потока является чрезвычайно сложным, распределение и контроль за расходом чрезвычайно трудным, и активность катализатора значительно варьируется.
Как хорошо известно в данной области техники, избирательность к легким олефинам тесно связана с количеством углерода, осажденным на катализаторе. Определенное количество осажденного углерода на катализаторе SAPO-34 необходимо для обеспечения высокой селективности к легким олефинам. Основные реакторы, используемые в текущем процессе MTO, являются реакторами с псевдоожиженным кипящим слоем. Псевдоожиженный кипящий слой приближается к реактору идеального смешения потоков, в котором происходит широкое распространение осаждения углерода на катализаторе, и не является выгодным для увеличения избирательности к легким олефинам. Так как соотношение количества катализатора к количеству спирта очень мало и выход кокса в процессе МТО является относительно низким, то с целью достижения большего и контролируемого объема циркуляции катализатора необходимо контролировать количество осажденного углерода и однородность содержания углерода на катализаторе на определенном уровне в зоне регенерации, таким образом, достигая цели контроля количества осажденного углерода и однородности содержания углерода на катализаторе в зоне реакции. Таким образом, это является ключевым методом в процессе МТО, позволяющим контролировать до некоторой степени количество осажденного углерода и однородность содержания углерода на катализаторе в зоне реакции.
Кроме того, в процессе получения легких олефинов с использованием метанола неизбежно образуются побочные продукты, такие как углеводороды с четырьмя или более атомами углерода и т.д., и селективность на основе углерода для углеводородов с четырьмя или более атомами углерода, как правило, составляет около 10 вес. %. Если эти побочные продукты могут быть далее преобразованы в целевой продукт, то повысится выход легких олефинов и экономичность процесса. Наши исследования показали, что безуглеродный катализатор с молекулярными ситами SAPO-34 имеет отличный эффект при использовании в процессе получения легких олефинов, благодаря конверсии углеводорода с четырьмя или более атомами углерода, и может достигать предварительного осаждения углерода на катализаторе молекулярного сита SAPO-34, тем самым улучшая его селективность к легким олефинам. Легкие олефины очень чувствительны к таким параметрам процесса, как температура реакции и т.д. Например, температура регенерации катализатора обычно выше 550°C, что намного выше, чем температура в зоне реакции, и местное превышение температуры на входе в зону регенерации катализатора снижает селективность к легким олефинам.
Такие факторы, как неравномерность осаждения углерода на катализаторе, содержание углерода, трудно поддающиеся управлению, и большие неравномерности по температуре реакции являются затруднениями для увеличения выхода легких олефинов. Для того чтобы решить проблемы, описанные выше, некоторые исследователи предложили технологию, предусматривающую верхнюю и нижнюю зоны реакции в псевдоожиженном кипящем слое, два псевдоожиженных кипящих слоя, соединенных последовательно, подъемную трубу и понизитель, соединенные последовательно, и, в результате, были получены некоторые полезные эффекты. Однако одновременно увеличиваются сложность и трудность управления процессом МТО. Настоящее изобретение представляет собой решение, в котором несколько вторичных зон реакции (зон регенерации) образуются путем образования внутренних элементов в псевдоожиженном кипящем слое плотной фазы для улучшения выхода легких олефинов.
СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Техническая проблема, которая должна быть решена путем настоящего изобретения, заключается в решении проблемы низкого выхода легких олефинов, существовавшей на данном уровне техники, с целью предоставления нового метода для повышения выхода легких олефинов. Этот метод используется в получении легких олефинов и имеет преимущество хорошей равномерности осаждения углерода на катализаторе, относительно высокого выхода легких олефинов и хорошей экономической эффективности процесса производства легких олефинов.
Для достижения вышеозначенной цели настоящее изобретение предоставляет способ получения легких олефинов с помощью кислородсодержащего соединения, включающий следующие шаги:
этап а) на котором углеводород с четырьмя или более атомами углерода вводится из k ответвлений питающего трубопровода зоны предварительного осаждения углерода параллельно со вводом в k вторичных зон предварительного осаждения углерода реактора плотной фазы с псевдоожиженным кипящим слоем и приводится в контакт с полностью восстановленным и/или свежим катализатором, с тем, чтобы быть преобразованным в поток продукта, содержащий легкие олефины, образуя при этом катализатор с предварительно осажденным углеродом, причем катализатор проходит последовательно с 1-й по k-ю вторичную зону предварительного осаждения углерода, с постепенно нарастающей, вследствие того, концентрацией углерода, причем плотная фаза реактора псевдоожиженного кипящего слоя делится контроллером материальных потоков на зону предварительного осаждения углерода и на зону реакции; причем зона предварительного осаждения углерода реактора плотной фазы с псевдоожиженным кипящим слоем разделена контроллером материальных потоков на k вторичных зон предварительно осаждения углерода, причем с 1-й по k-ю вторичные зоны предварительного осаждения углерода соединены последовательно;
этап b) в котором сырьевой материал, включающий в себя кислородсодержащее соединение, вводится через n питающих ответвлений трубопровода зоны реакции параллельно в n вторичных зон реакции реактора плотной фазы с псевдоожиженным кипящим слоем и приводится в контакт с катализатором с предварительно осажденным углеродом, чтобы создать поток продукта, содержащий легкие олефины и отработанный катализатор, причем катализатор с предварительно осажденным углеродом, вытекающий из k-й вторичной зоны предварительного осаждения углерода, проходит последовательно от 1-й до n-й вторичной зоны реакции, при этом концентрация углерода, таким образом, увеличивается постепенно; причем зона реакции реактора плотной фазы с псевдоожиженным кипящим слоем разделяется контроллером материальных потоков на n вторичных зон реакции, с 1-й по n-ю вторичную зону реакции, соединенных последовательно, и 1-я вторичная зона реакции соединена противотоком с k-й вторичной зоной предварительного осаждения углерода;
этап c) в котором поток продукта, содержащий легкие олефины, вытекает из зоны предварительного осаждения углерода и зона реакции отделена от захваченного отработанного катализатора; изолированный отработанный катализатор подается в n-ю вторичную зону реакции, продуктсодержащий поток легких олефинов поступает в зону разделения продукта, в котором продукт из легких олефинов получается путем отделения и очистки, и побочный продукт углеводородов с четырьмя или более атомами углерода, полученными в зоне разделения, возвращается обратно в зону предварительного осаждения углерода реактора плотной фазы с псевдоожиженным кипящим слоем;
этап d) в котором отработанный катализатор вытекает из n-й вторичной зоны реакции, затем, после его отбора из газа и подъема, передается в регенератор плотной фазы псевдоожиженного кипящего слоя для регенерации; вышеупомянутый отработанный катализатор последовательно передается от 1-й до m-й вторичной зоны регенерации; регенерационная среда вводится параллельно из питающего ответвления трубопровода зоны регенерации от 1-й до m-й вторичной зоны регенерации и отработанный катализатор приводится в контакт с регенерационной средой, причем содержание углерода, таким образом, уменьшается постепенно; катализатор после завершения регенерации возвращается обратно к 1-й вторичной зоне предварительного осаждения углерода путем отбора из газа и подъема; причем регенератор плотной фазы псевдоожиженного кипящего слоя разделяется контроллером материальных потоков на m вторичных зон регенерации, и с 1-й до n-й вторичные зоны регенерации связаны последовательно;
причем k≥1, n≥1 и m≥2. Более предпочтительно, 4≥k≥2, 8≥n≥3, 8≥m≥3.
В предпочтительном варианте способа осуществления настоящего изобретения в реакторе плотной фазы с псевдоожиженным кипящим слоем наблюдаемая линейная скорость газа в контроллере материального потока меньше или равна минимальной скорости катализатора, создающей кипящий слой.
В предпочтительном варианте способа осуществления настоящего изобретения в регенераторе плотной фазы с псевдоожиженным кипящим слоем наблюдаемая линейная скорость газа в контроллере материального потока меньше или равна минимальной скорости катализатора, создающей кипящий слой.
В предпочтительном варианте способа осуществления настоящего изобретения катализатор содержит молекулярные сита SAPO-34.
В предпочтительном варианте способа осуществления настоящего изобретения, условия реакции в реакторе плотной фазы с псевдоожиженным кипящим слоем представляют: видимая линейная скорость газа в зоне предварительного осаждения углерода и в зоне реакции равна 0,1-1,5 м/с, температура реакции в зоне предварительного осаждения углерода составляет 500-650°C, температура реакции в зоне реакции составляет 400-550°C и плотность плотной фазы реактора с псевдоожиженным кипящим слоем находится в диапазоне 200-1200 кг/м3.
В предпочтительного варианте способа осуществления настоящего изобретения среднее количество углерода, осажденного на катализаторе, увеличивается в последовательности от 1-й вторичной зоны предварительного осаждения углерода до n-й вторичной зоны реакции в реакторе плотной фазы с псевдоожиженным кипящим слоем, в котором среднее количество углерода, осажденного на катализатор в k-й вторичной зоне предварительного углерода, составляет 0,5-3 вес.%, а среднее количество углерода, осажденного на катализаторе в n-й вторичной зоне реакции, составляет 7-10 вес.%.
В предпочтительном варианте способа осуществления настоящего изобретения условия реакции в зоне регенерации плотной фазы с псевдоожиженным кипящим слоем представляют: видимая линейная скорость газа равна 0,1-1,5 м/с, температура реакции составляет 500-700°C, и плотность кипящего слоя находится в диапазоне 200-1200 кг/м3.
В предпочтительном варианте способа осуществления настоящего изобретения среднее количество углерода, осажденного на катализаторе, уменьшается в последовательности с 1-й до m-й вторичной зоны регенерации плотной фазы псевдоожиженного кипящего слоя, причем среднее количество углерода, осажденного на катализаторе в 1-й вторичной зоне регенерации, составляет 2-10 вес.%, а среднее количество углерода, осажденного на катализаторе в m-й вторичной зоне регенерации, составляет 0-0,1 вес.%.
В предпочтительном варианте способа осуществления настоящего изобретения кислородсодержащим соединением является метанол и/или диметиловый эфир; легкие олефины представляют либо этилен, либо пропилен, либо бутилен или их смесь; углеводородом с четырьмя или более атомами углерода является любое из следующих веществ: лигроин, бензин, нефтяной конденсат, легкое дизельное масло, гидрогенизированный нефтяной остаток или керосин или их смесь, а регенерационной средой является либо воздух, либо воздух, обедненный кислородом, либо водяной пар, либо их смесь.
В предпочтительном варианте способа осуществления настоящего изобретения катализатор после завершения регенерации на этапе d) последовательно возвращается обратно к 1-й вторичной зоне предварительного осаждения углерода плотной фазы псевдоожиженного кипящего слоя путем отбора из газовой фазы и подъема, причем поднимающийся газ в процессе подъема является любым из следующих веществ: водяным паром, углеводородом с четырьмя или более атомами углерода, лигроином, бензином, нефтяным конденсатом, легким дизельным маслом, гидрогенизированным нефтяным остатком или керосином или их смесью.
Способ согласно настоящему изобретению не только эффективно улучшает выход целевого продукта из легких олефинов, но также оптимизирует распределение и использование энергии.
ОПИСАНИЕ ФИГУР
Фигура 1 представляет собой схематическую технологическую схему способа согласно настоящему изобретению.
Фигура 2 представляет собой принципиальную структурную схему плотной фазы псевдоожиженного кипящего слоя, состоящей из двух вторичных зон предварительного осаждения углерода и двух вторичных реакционных зон согласно настоящему изобретению, на которой стрелки в сечении A-A показывают направление потока катализатора между вторичными зонами предварительного осаждения углерода и вторичными зонами реакции.
Фигура 3 представляет собой принципиальную структурную схему плотной фазы псевдоожиженного кипящего слоя, состоящего из 4 вторичных регенерационных зон согласно настоящему изобретению, на которой стрелки в сечении B-B показывают направление потока катализатора между вторичными зонами регенерации.
Фигура 4 представляет собой принципиальную структурную схему отбора вещества из газовой фазы согласно настоящему изобретению.
Фигура 5 представляет собой принципиальную структурную схему контроллера материальных потоков согласно настоящему изобретению.
Номера обозначений на всех фигурах иллюстрируются следующим образом:
1: питающий трубопровод реактора; 1-1: ответвление питающего трубопровода 1-й вторичной зоны предварительного осаждения углерода; 1-2: ответвление питающего трубопровода 2-й вторичной зоны предварительного осаждения углерода; 1-3: ответвление питающего трубопровода 1-й вторичной зоны реакции; 1-4: ответвление питающего трубопровода 2-й вторичной зоны реакции; 2: плотная фаза реактора с псевдоожиженным кипящим слоем; 2-1: 1-я вторичная зона предварительного осаждения углерода; 2-2: 2-я вторичная зона предварительного осаждения углерода; 2-3: 1-я вторичная реакционная зона; 2-4: 2-я вторичная реакционная зона; 3 циклон-сепаратор; 4: трубопровод продукта; 5: отборник вещества из газовой фазы 6: трубопровод водяного пара 7: подъемная труба 8: труба подъема газа 9: питающая линия регенератора; 9-1: ответвление питающего трубопровода 1-й вторичной регенерационной зоны; 9-2: ответвление питающего трубопровода 2-й вторичной регенерационной зоны; 9-3: ответвление питающего трубопровода 3-й вторичной регенерационной зоны; 9-4: ответвление питающего трубопровода 4-й вторичной регенерационной зоны; 10: регенератор плотной фазы псевдоожиженного кипящего слоя; 10-1: 1-я вторичная зона регенерации; 10-2: 2-я вторичная зона регенерации; 10-3: 3-я вторичная зона регенерации; 10-4: 4-я вторичная зона регенерации; 11: циклон-сепаратор; 12: трубопровод отработавших газов; 13: отборник вещества из газовой фазы; 14: трубопровод водяного пара; 15: труба-подъемник; 16: трубопровод подъема газа; 17: контроллер материальных потоков; 18: канал для перетекания избытка материала; 19: разделительная пластина; 20: отверстие; 21: труба для стекания материала вниз; 22: нижняя отражательная плита; 23: устройство для извлечения тепла.
ОПИСАНИЕ ПРЕДПОЧТИТЕЛЬНЫХ ВАРИАНТОВ СПОСОБОВ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ НАСТОЯЩЕГО ИЗОБРЕТЕНИЯ
Для того чтобы улучшить выход легких олефинов в процессе подготовки легких олефинов с помощью кислородсодержащего соединения, способ согласно настоящему изобретению, главным образом, включает в себя следующие этапы:
a) этап, на котором углеводороды с четырьмя и более углеродами поступают из k ответвлений питающего трубопровода зоны предварительного осаждения углерода параллельно со вводом в k вторичных зон предварительного осаждения углерода реактора плотной фазы с псевдоожиженным кипящим слоем и приводятся в контакт с полностью восстановленным и/или свежим катализатором, с тем чтобы быть преобразованными в поток продукта, содержащий легкие олефины, образуя при этом катализатор с предварительно осажденным углеродом, причем катализатор проходит последовательно с 1-й до k-й вторичной зоны предварительного осаждения углерода, с постепенно нарастающей, вследствие того, концентрацией углерода, причем плотная фаза реактора псевдоожиженного кипящего слоя делится контроллером материальных потоков на зону предварительного осаждения углерода и на зону реакции; и в котором зона предварительно осаждения углерода реактора плотной фазы с псевдоожиженным кипящим слоем разделена контроллером материальных потоков на k вторичных зон предварительного осаждения углерода, причем с 1-й по k-ю вторичные зоны предварительного осаждения углерода соединены последовательно;
b) этап, на котором сырьевой материал, включающий в себя кислородсодержащее соединение, вводится через n ответвлений питающего трубопровода параллельно в n вторичных зон реакции реактора плотной фазы с псевдоожиженным кипящим слоем и приводится в контакт с катализатором с предварительно осажденным углеродом, чтобы создать поток продукта, содержащий легкие олефины и отработанный катализатор; причем катализатор с предварительно осажденным углеродом, вытекающий из k-й зоны вторичного осаждения углерода, передается последовательно от 1-й до n-й вторичной зоны реакции, причем содержание углерода, таким образом, увеличивается постепенно; причем реактор плотной фазы с псевдоожиженным кипящим слоем делится контроллером на n вторичных зон реакции, причем с 1-й по n-ю вторичные зоны реакции соединены последовательно, а 1-я вторичная зона реакции подключена противотоком к k-й зоне предварительного осаждения углерода;
c) этап, в котором поток продукта, содержащий легкие олефины, вытекающий из зоны предварительного осаждения углерода и зоны реакции, отделяется от захваченного отработанного катализатора, причем отделенный отработанный катализатор передается в n-ю вторичную зону реакции, и поток продукта, содержащий легкие олефины, поступает в зону разделения продукта, в которой продукт из легких олефинов получается путем отделения и очистки, а побочный продукт - углеводород с четырьмя или более атомами углерода - получаемый в зоне разделения, возвращается обратно в зону предварительного осаждения углерода реактора плотной фазы с псевдоожиженным кипящим слоем;
d) этап, в котором отработанный катализатор, вытекающий из n-й вторичной зоны реакции, после его отбора из газа и подъема, передается в регенератор плотной фазы псевдоожиженного кипящего слоя для регенерации; вышеупомянутый отработанный катализатор последовательно передается от 1-й до m-й вторичной зоны регенерации; регенерационная среда вводится параллельно из питающего ответвления трубопровода зоны регенерации с 1-й до m-й вторичной зоны регенерации и отработанный катализатор приводится в контакт с регенерационной средой, причем содержание углерода, таким образом, уменьшается постепенно; катализатор после завершения регенерации возвращается обратно к 1-й вторичной зоне предварительного осаждения углерода путем отбора из газа и подъема; причем регенератор плотной фазы псевдоожиженного кипящего слоя разделяется контроллером материальных потоков на m вторичных зон регенерации и с 1-й до n-й вторичные зоны регенерации связаны последовательно.
Предпочтительно катализатор после завершения регенерации на этапе d) последовательно возвращается обратно к 1-й вторичной зоне предварительного осаждения углерода плотной фазы псевдоожиженного кипящего слоя путем отбора из газовой фазы и подъема, причем поднимающийся газ в процессе подъема является любым из следующих веществ: водяным паром, углеводородом с четырьмя или более атомами углерода, лигроином, бензином, нефтяным конденсатом, легким дизельным маслом, гидрогенизированным нефтяным остатком или керосином или их смесью.
Предпочтительно k≥1, n≥1 и m≥2. Предпочтительно 4≥k≥2, 8≥n≥3, 8≥m≥3.
Предпочтительно в реакторе плотной фазы с псевдоожиженным кипящим слоем наблюдаемая линейная скорость газа в контроллере материального потока меньше или равна минимальной скорости, создающей кипящий слой катализатора.
Предпочтительно в регенераторе плотной фазы псевдоожиженного кипящего слоя наблюдаемая линейная скорость газа в контроллере материального потока меньше или равна минимальной скорости, создающей кипящий слой катализатора.
Предпочтительно катализатор содержит молекулярные сита SAPO-34.
Предпочтительно условия реакции в реакторе плотной фазы с псевдоожиженным кипящим слоем представляют собой следующее: видимая линейная скорость газа в зоне предварительного осаждения углерода и в зоне реакции равна 0,1-1,5 м/с, температура реакции в зоне предварительного осаждения углерода составляет 500-650°C, температура реакции в зоне реакции составляет 400-550°C и плотность плотной фазы реактора с псевдоожиженным кипящим слоем находится в диапазоне 200-1200 кг/м3. Предпочтительно среднее количество углерода, осаждаемого на катализаторе, увеличивается в последовательности от 1-й вторичной зоны предварительного осаждения углерода до n-й вторичной зоны реакции в реакторе плотной фазы с псевдоожиженным кипящим слоем, в котором среднее количество углерода, осажденного на катализатор в k-й вторичной зоне предварительного углерода, составляет 0,5-3 вес.%, а среднее количество углерода, осажденного на катализатор в n-й вторичной зоне реакции, составляет 7-10 вес.%.
Предпочтительно условия реакции в зоне регенерации плотной фазы псевдоожиженного кипящего слоя представляют собой: видимая линейная скорость газа равна 1-1,5 м/с, температура реакции составляет 500-700°C, а плотность псевдоожиженного кипящего слоя находится в диапазоне 200-1200 кг/м3.
Предпочтительно среднее количество углерода, осаждаемого на катализаторе, уменьшается последовательно от 1-й до m-й вторичной зоны регенерации плотной фазы псевдоожиженного кипящего слоя, в котором среднее количество углерода, осажденного на катализаторе в 1-й вторичной зоне регенерации, составляет 2-10 вес.%, а среднее количество углерода, осажденного на катализатор в m-й вторичной зоне регенерации, составляет 0-0,1 вес.%.
Предпочтительно кислородсодержащим соединением являются метанол и/или диметиловый эфир; легким олефином являются либо этилен, либо пропилен, либо бутилен или их смесь, а углеводородом с четырьмя или более атомами углерода - любое из следующих веществ: лигроин, бензин, нефтяной конденсат, легкое дизельное масло, гидрогенизированный нефтяной остаток или керосин или их смесь.
Техническое решение, представленное в настоящем изобретении, далее включает в себя
(1) обеспечение реактора плотной фазы с псевдоожиженным кипящим слоем, состоящим из зоны предварительного осаждения углерода, зоны реакции, зоны разделения газовой и твердой фазы и зоны отбора из газа. Зона предварительного осаждения углерода и зона реакции разделены контроллером материальных потоков, причем зона предварительного осаждения углерода делится контроллером материальных потоков на k вторичных зон предварительного осаждения углерода, k≥1, а зона реакции делится контроллером материальных потоков на n вторичных зон реакции, n≥1, причем каждая из вторичных зон предварительного осаждения углерода и вторичных зон реакции могут снабжаться независимо;
(2) обеспечивая регенератор плотной фазы псевдоожиженного кипящего слоя, содержащего зону регенерации, зону разделения газовой и твердой фаз и зону отбора вещества из газовой фазы, причем зона регенерации делится контроллером материальных потоков на m вторичных зон регенерации, m≥2, и каждая из вторичных зон регенерации может снабжаться независимо.
Предпочтительно углеводороды с четырьмя или более атомами углерода и т.д. поступают параллельно в k вторичных зон предварительного осаждения углерода в реактор плотной фазы с псевдоожиженным кипящим слоем и приводятся в контакт с полностью регенерированным катализатором, с тем, чтобы быть преобразованными в поток продукта, содержащий легкие олефины. Между тем, катализатор последовательно поступает с 1-й до k-й вторичной зоны предварительного осаждения углерода и образует катализатор с предварительно осажденным углеродом, причем количество осажденного углерода достигает определенного уровня, а затем катализатор с предварительно осажденным углеродом поступает в зону реакции.
Предпочтительно кислородсодержащее соединение, включающее в себя сырьевой материал, поступает параллельно в n-ю вторичную зону реакции реактора плотной фазы с псевдоожиженным кипящим слоем и приводится в контакт с катализатором с предварительно осажденным углеродом, так чтобы получать поток продукта, содержащий легкие олефины и отработанный катализатор, а тем временем катализатор с предварительно осажденным углеродом последовательно передается от 1-й до n-й вторичной зоны реакции, причем содержание углерода на нем постепенно увеличивается.
Предпочтительно путем отбора из газовой фазы и подъема отработанный катализатор вытекает из n-й вторичной зоны реакции, поступает в плотную фазу регенератора с псевдоожиженным кипящим слоем для регенерации, причем отработанный катализатор последовательно передается от 1-й до m-й вторичной зоны регенерации и приводится в контакт с регенерационной средой, при этом содержание углерода постепенно снижается практически до нуля, а затем катализатор возвращается обратно к 1-й вторичной зоне предварительного осаждения углерода путем отбора из газовой фазы и подъема.
Предпочтительно поток продукта легких олефинов поступает в зону разделения после отделения от захваченного отработанного катализатора, причем отделенный отработанный катализатор поступает в n-ю вторичную зону реакции.
Предпочтительно побочный продукт с четырьмя или более атомами углерода, полученный в зоне разделения, возвращается обратно в зону предварительного осаждения углерода реактора плотной фазы с псевдоожиженным кипящим слоем.
В предпочтительном варианте способа осуществления настоящего изобретения принципиальная технологическая схема способа увеличения выхода легких олефинов в процессе обогащения легких олефинов с использованием кислородсодержащего соединения в настоящем изобретении такова, как показано на фиг. 1. Углеводород с четырьмя или более атомами углерода поступает в ответвления питающего трубопровода (1-1, 1-2) из зоны предварительного осаждения углерода параллельно во вторичные зоны осаждения углерода (2-1, 2-2) реактора плотной фазы с псевдоожиженным кипящим слоем (2) и вступает в контакт с катализатором, состоящим из молекулярного сита SAPO-34, чтобы создать газообразный продуктсодержащий поток и катализатор с предварительно осажденным углеродом; причем сырьевой материал, включающий в себя кислородсодержащее соединение, вводится из ответвление питающего трубопровода (1-3, 1-4) зоны реакции параллельно во вторичные зоны реакции (2-3, 2-4) в реактор плотной фазы с псевдоожиженным кипящим слоем (2) и приводится в контакт с катализатором с предварительно осажденным углеродом, создавая газообразный поток продукта и отработанный катализатор; причем газообразный поток продукта из зоны предварительного осаждения углерода и зоны реакции вместе с захваченным катализатором поступают в циклонный сепаратор (3), газообразный конечный продукт проходит через выход циклонного сепаратора и трубопровод конечного продукта (4) и входит в последующую зону разделения, при этом захваченный катализатор проходит во 2-ю вторичную зону реакции (2-4) через опускные трубы циклона сепаратора; регенерированный катализатор из плотной фазы регенератора с псевдоожиженным кипящим слоем (10) поступает в реактор плотной фазы с псевдоожиженным кипящим слоем (2) через отборник вещества из газовой фазы (13) и подъемную трубу (15), при этом нижняя часть отборника вещества из газовой фазы (13) присоединена к трубопроводу водяного пара (14), а нижняя часть подъемной трубы (15) присоединена к газоподъемной трубе (16); причем в реактор плотной фазы с псевдоожиженным кипящим слоем (2) регенерированный катализатор подается последовательно из 1-й вторичной зоны предварительного осаждения углерода до 2-й вторичной зоны реакции (2-1... 2-4) и образует поток отработанного катализатора после осаждения углерода; при этом регенерационная среда вводится параллельно из сырьевого потока регенератора (9) и его ответвлений (9-1... 9-4) во вторичные регенерационные зоны (10-1... 10-4) в регенератор плотной фазы с псевдоожиженным кипящим слоем (10) и вступает в контакт с отработанным катализатором, чтобы получить отработанные газы и регенерированный катализатор после обжига, а затем отработанные газы и захваченный регенерированный катализатор поступают в циклонный сепаратор (11), из которого выхлопные газы поступают в зону обработки хвостовых газов через выход циклона сепаратора и трубопровод отработанных газов (12) и выбрасываются после обработки, а захваченный регенерированный катализатор поступает в 4-ю вторичную зону регенерации (10-4) через опускные трубы циклона сепаратора; при этом отработанный катализатор из реактора плотной фазы с псевдоожиженным кипящим слоем (2) поступает в регенератор твердой фазы с псевдоожиженным кипящим слоем (10) через отборник вещества из газовой фазы (5) и подъемную трубу (7), причем нижняя часть отборника вещества из газовой фазы (5) подключена к трубопроводу водяного пара (6), а нижняя часть подъемной трубы (7) подключена к газоподъемной трубе (8); при этом в регенераторе плотной фазы псевдоожиженного кипящего слоя (10) отработанный катализатор последовательно передается от 1-й до 4-й вторичной зоны регенерации (10-1, 10-4), и после отжига образуется регенерированный катализатор. Поднимающийся газ в подъемной трубе (7) может являться любым из следующих веществ: водяным паром, углеводородом с четырьмя или более атомами углерода, лигроином, бензином, нефтяным конденсатом, легким дизельным маслом, гидрогенизированным нефтяным остатком или керосином или их смесью.
В конкретном варианте способа осуществления согласно настоящему изобретению принципиальная технологическая схема реактора твердой фазы с псевдоожиженным кипящим слоем, состоящего из 2-х вторичных зон предварительного осаждения углерода и 2-х вторичных зон реакции, в настоящем изобретении показана на фиг. 2. Три контроллера материальных потоков (17) и одна отражательная плита устроены вертикально, чтобы образовать 2 вторичные зоны предварительного осаждения углерода и 2 вторичные зоны реакции. Катализатор последовательно передается через 1-ю вторичную зону предварительного осаждения углерода, 2-ю вторичную зону предварительного осаждения углерода, 1-ю вторичную зону реакции 2-ю вторичную зону реакции, а затем поступает в отборник вещества из газовой фазы.
В конкретном варианте способа осуществления настоящего изобретения принципиальная технологическая схема регенератора твердой фазы с псевдоожиженным кипящим слоем, состоящего из 4-х вторичных зон регенерации, в настоящем изобретении показана на фиг. 3. Три контроллера материальных потоков (17) и одна отражательная плита устроены вертикально, чтобы разделить зону регенерации на 4 вторичных зоны регенерации. Катализатор последовательно передается от 1-й до 4-й зоны вторичной регенерации и затем поступает в отборник вещества из газовой фазы.
В конкретном варианте способа осуществления настоящего изобретения принципиальная технологическая схема отбора вещества из газовой фазы согласно настоящему изобретению показана на фиг. 4. Отверстие на стенке трубы в верхней части отборника вещества из газовой фазы является каналом для перетекания избытка массы (18) между n-й вторичной зоной реакции (или m-й вторичной зоной регенерации) и отборником вещества из газовой фазы.
В конкретном варианте способа осуществления настоящего изобретения принципиальная технологическая схема контроллера материальных потоков в настоящем изобретении показана на фиг. 5. Контроллер материальных потоков (17) состоит из разделительной плиты (19), отверстия (20), трубы нисходящего потока материала (21), нижней отражательной плиты (22) и устройства для извлечения тепла (23). Катализатор подается в трубу нисходящего потока материала от верхней части трубы нисходящего потока материала, в которой видимая линейная скорость газа меньше или равна минимальной скорости, создающей кипящий слой, причем катализатор в трубе нисходящего потока материала находится в состоянии плотной упаковки твердой фазы, а движущая сила материального потока создается для передачи катализатора через отверстие в следующую зону предварительного осаждения углерода (или зону реакции, или зону регенерации). Структура в виде катушки может быть использована в качестве устройства извлечения тепла, которое крепится к разделяющей пластине.
Предпочтительно видимая линейная скорость газа в зоне предварительного осаждения углерода и в зоне реакции реактора плотной фазы с псевдоожиженным кипящим слоем составляет 0,1-1,5 м/с; видимая линейная скорость газа в зоне регенерации в плотной фазе кипящего псевдоожиженного слоя равна 0,1-1,5 м/с; видимая линейная скорость газа в контроллере материальных потоков меньше или равна минимальной скорости катализатора, создающей кипящий слой; катализатор состоит из молекулярного сита SAPO-34; k входов для сырья предусмотрены в нижней части зоны предварительного осаждения углерода, в которой сырье включает углеводороды с четырьмя или более атомами углерода - лигроин, бензин и т.д.; n входов предусмотрены в нижней части зоны реакции, причем сырье включает в себя метанол, диметиловый эфир и т.д.; среда для отбора вещества из газовой фазы в зоне отбора вещества из газовой фазы состоит из водяного пара; вход для регенерационной среды обеспечивается в нижней части зоны регенерации, причем регенерационная среда содержит воздух, воздух, обедненный кислородом, водяной пар и т.д.; температура реакции в зоне предварительного осаждения углерода равна 500-650°C, температура реакции в зоне реакции 400-550°C, плотность псевдоожиженного кипящего слоя в зоне предварительного осаждения углерода и в зоне реакции составляет 200-1200 кг/м3, среднее количество осажденного углерода на катализаторе с 1-й вторичной зоне предварительного осаждения углерода до n-й вторичной зоны реакции увеличивается последовательно, причем среднее количество осажденного углерода в k-й вторичной зоне осаждения углерода составляет 0,5-3 вес.%, а среднее количество осажденного углерода в n-й вторичной зоне реакции составляет 7-10 вес.%; температура реакции в зоне регенерации составляет 500-700°C, плотность псевдоожиженного кипящего слоя находится в диапазоне 200-1200 кг/м3, среднее количество углерода, осажденного на катализатор с 1-й по m-ю вторичную зону регенерации, уменьшается последовательно, причем среднее количество осажденного углерода в 1-й вторичной зоне регенерации составляет 2-10 вес.%, а среднее количество осажденного углерода в m-й вторичной зоне регенерации составляет 0-0,1 вес.%.
Предпочтительно вместо углеводорода с четырьмя или более атомами углерода любое из следующих веществ - лигроин, бензин, нефтяной конденсат, легкое дизельное масло, гидрогенизированный нефтяной остаток и/или керосин или их смесь также могут использоваться в качестве сырья в зоне предварительного осаждения углерода реактора твердой фазы с псевдоожиженным кипящим слоем согласно настоящему изобретению. Эти углеводороды также дают эффект снижения температуры регенерированного катализатора и предварительного осаждения углеводорода на регенерированном катализаторе.
Предпочтительно поднимающийся газ в подъемной трубе (15) может являться любым из следующих веществ: водяным паром, углеводородом с четырьмя или более атомами углерода, лигроином, бензином, нефтяным конденсатом, легким дизельным маслом, гидрогенизированным нефтяным остатком и/или керосином. С помощью способа по настоящему изобретению могут быть решены задачи контроля количества углерода, осажденного на катализаторе, улучшения однородности содержания углерода и повышения выхода легких олефинов. Таким образом, он дает значительные технические преимущества и является полезным в промышленном производстве легких олефинов.
Выгодные эффекты, которые могут быть достигнуты при помощи настоящего изобретения, включают следующие аспекты: (1) плотная фаза псевдоожиженного кипящего слоя имеет большую плотность кипящего слоя, относительно низкую скорость катализатора и низкое истирание; (2) скорость газа в трубе нисходящего потока материала контроллера материальных потоков является меньшей или равной минимальной скорости, создающей кипящий слой катализатора, и катализатор находится в состоянии плотной упаковки твердой фазы, так что образуется однонаправленный поток транспортировки плотной фазы катализатора, предотвращается противоточное смешение катализатора между соседними вторичными зонами реакции (или соседними вторичными зонами регенерации), а распределение времени пребывания получается узким; (3) устройство извлечения тепла в контроллере материальных потоков обладает эффектом контроля температуры реакционной зоны; (4) с помощью контроллера материальных потоков реактор плотной фазы с псевдоожиженным кипящим слоем разделен на зону предварительного осаждения углерода и зону реакции, а зона предварительного осаждения углерода делится на k зон вторичных зон предварительного осаждения углерода, зона реакции разделена на n вторичных зон реакции, причем катализатор последовательно передается от 1-й вторичной зоны предварительного осаждения углерода до n-й вторичной зоны реакции, так что распределение времени пребывания получается узким и однородность содержания углерода на катализаторе с предварительно осажденным углеродом и отработанном катализаторе значительно возрастает; (5) регенерированный катализатор с высокой температурой и высокой активностью возвращается обратно к 1-й вторичной зоне предварительного осаждения углерода, что облегчает конверсию углеводородов с четырьмя или более атомами углерода в легкие олефины, и после реакции количество осажденного углерода на регенерированном катализаторе достигает определенного уровня, таким образом, что его селективность к легким олефинам в реакции МТО также улучшается; (6) реакция конверсии углеводородов с четырьмя или более атомами углерода в легкие олефины в зоне предварительного осаждения углерода является эндотермической реакцией, которая понижает температуру регенерированного катализатора, уменьшает трудности, связанные с извлечением тепла в реакционной зоне, и эффективно использует это тепло, в то же время удается избежать контакта между высокотемпературным катализатором и кислородсодержащим соединением; (7) зона регенерации делится контроллером материальных потоков на m вторичных зон регенерации, и отработанный катализатор проходит от 1-й до m-й вторичной зоны регенерации последовательно, таким образом, что распределение времени пребывания получается узким и количество осажденного углерода на регенерированном катализаторе, полученном после отжига, близко к нулю; (8) все k вторичных зон предварительного осаждения углерода, n вторичных зон реакции и m вторичных зон регенерации могут снабжаться сырьем независимо друг от друга с хорошей приспособляемостью к условиям работы; (9) достигается относительно точный контроль за содержанием углерода на регенерированном катализаторе и отработанном катализаторе, относительно равномерное распределение содержания углерода, избирательность к легким олефинам увеличивается и содержание углерода может быть отрегулировано, как необходимо, чтобы оптимизировать соотношение пропилен/этилен; (10) поскольку распределение содержания углерода на катализаторе является относительно равномерным, необходимость проверки катализатора в зоне реакции уменьшается; (11) устройство нескольких вторичных зон предварительного осаждения углерода, зон реакции, зон регенерации облегчает построение крупномасштабных реакторов.
Для лучшей иллюстрации настоящего изобретения и для лучшего понимания технического решения согласно настоящему изобретению предоставлены следующие не ограничивающие образцовые примеры согласно настоящему изобретению.
ПРИМЕР 1
1 вторичная зона предварительного осаждения углерода и 3 вторичных зоны реакции были организованы в реакторе плотной фазы с псевдоожиженным кипящим слоем и 4 вторичных зоны регенерации были организованы в регенераторе плотной фазы псевдоожиженного кипящего слоя. Углеводород с четырьмя или более атомами углерода и т.д. поступал в 1-ю вторичную зону предварительного осаждения углерода реактора плотной фазы с псевдоожиженным кипящим слоем и приводился в контакт с полностью регенерированным катализатором, преобразуясь в продукт, содержащий легкие олефины, в то же время позволяя достигать определенного количества осажденного углерода на катализаторе, чтобы получить катализатор с предварительно осажденным углеродом, который затем поступал в зону реакции; сырьевой материал, включающий в себя кислородсодержащее соединение, поступал параллельно с 1-й по 3-ю вторичные зоны реакции в реактор плотной фазы с псевдоожиженным кипящим слоем, в то время как катализатор с предварительно осажденным углеродом поступал последовательно с 1-й по 3-ю вторичные зону реакции, причем сырьевой материал, включающий в себя кислородсодержащее соединение, приводился в контакт с катализатором с предварительно осажденным углеродом, чтобы создать продукт, состоящий из легких олефинов и дезактивированного отработанного катализатора; при этом газообразный поток продукта, состоящий из легких олефинов и захваченного отработанного катализатора, поступал в циклонный сепаратор, из которого газообразный поток продукта поступал в последующую зону разделения через выпускное отверстие циклонного сепаратора, и захваченный отработанный катализатор проходил в 3-ю вторичную зону реакции через опускные трубы циклона сепаратора; благодаря отборнику вещества из газовой фазы и подъемной трубе отработанный катализатор из 3-й вторичной зоны реакции поступал в регенератор плотной фазы псевдоожиженного кипящего слоя, в котором отработанный катализатор проходил последовательно с 1-й по 4-ю вторичные зоны регенерации отработанного катализатора и приводился в контакт с регенерационной средой, что приводило к регенерации катализатора после реакции; регенерированный катализатор снова поступал в реактор плотной фазы с псевдоожиженным кипящим слоем через отборник вещества из газовой фазы и подъемную трубу и проходил последовательно через 1-ю вторичную зону предварительного осаждения углерода, с 1-й по 4-ю вторичные зоны реакции; побочный продукт углеводородов с четырьмя или более атомами углерода, полученный из зоны разделения, возвращался обратно в 1-ю вторичную зону предварительного осаждения углерода в реактор плотной фазы с псевдоожиженным кипящим слоем; поднимающийся газ в подъемной трубе 15 состоял из углеводородов с четырьмя или более атомами углерода. Условия реакции в реакторе плотной фазы с псевдоожиженным кипящим слоем были следующими: температура в 1-й вторичной зоне предварительного осаждения углерода составляла 500°C, температура с 1-й по 3-ю вторичных зонах реакции составляла 400°C, линейная скорость газовой фазы была равна 0,3 м/с, плотность псевдоожиженного кипящего слоя составляла 1000 кг/м3, среднее количество осажденного углерода в 1-й вторичной зоне предварительного осаждения углерода было равно 1 вес.%, среднее количество осажденного углерода в 1-й вторичной зоне реакции было равно 5 вес.%, среднее количество осажденного углерода во 2-й вторичной зоне реакция было равно 8 вес.% и среднее количество осажденного углерода в 3-й вторичной зоне реакции было равно 10 вес.%; условия реакции в регенераторе плотной фазы с псевдоожиженным кипящим слоем были следующие: температура реакции составляла 550°C, линейная скорость газовой фазы составляла 0,3 м/с, плотность псевдоожиженного кипящего слоя была равна 1000 кг/м3, среднее количество осажденного углерода в 1-й вторичной зоне регенерации было равно 5 вес.%, среднее количество осажденного углерода во 2-й вторичной зоне регенерации было равно 2 вес.%, среднее количество осажденного углерода в 3-й вторичной зоне регенерации было равно 0,5 вес.%, а среднее количество осажденного углерода в 4-й вторичной зоне регенерации было равно 0,02 вес.%. Продукт реакции был проанализирован при помощи он-лайн газовой хроматографии, причем выход легких олефинов, рассчитанный на основе углерода, составлял 91,9 вес.%.
ПРИМЕР 2
1 вторичная зона предварительного осаждения углерода и 3 вторичных зоны реакции были организованы в реакторе плотной фазы с псевдоожиженным кипящим слоем и 2 вторичных зоны регенерации были организованы в регенераторе плотной фазы псевдоожиженного кипящего слоя. Углеводород с четырьмя или более атомами углерода и т.д. поступал в 1-ю вторичную зону предварительного осаждения углерода реактора плотной фазы с псевдоожиженным кипящим слоем и приводился в контакт с полностью регенерированным катализатором, превращаясь в продукт, состоящий из легких олефинов, в то же время позволяя количеству углерода, осажденного на катализаторе, достигать определенного значения, чтобы сформировать катализатор с предварительно осажденным углеродом, который затем поступал в реакционную зону; сырьевой материал, в том числе, включающий в себя кислородсодержащее соединение, поступал параллельно с 1-й по 2-ю вторичные зоны реакции реактора плотной фазы с псевдоожиженным кипящим слоем, в то время как катализатор с предварительно осажденным углеродом поступал последовательно с 1-й по 2-ю вторичные зоны реакции, причем сырьевой материал, включающий в себя кислородсодержащее соединение, приводился в контакт с катализатором с предварительно осажденным углеродом, чтобы создать продукт, состоящий из легких олефинов и дезактивированного отработанного катализатора; поток газообразного продукта, состоящий из легких олефинов и захваченного отработанного катализатора, направлялся в циклонный сепаратор, из которого газообразный поток продукта поступал в последующую зону разделения через выпускное отверстие циклонного сепаратора, и захваченный отработанный катализатор поступал во 2-ю вторичную зону реакции через опускные трубы циклона сепаратора; отработанный катализатор с помощью отборника вещества из газовой фазы и подъемных труб из 2-й вторичной зоны реакции поступал в регенератор плотной фазы с псевдоожиженным кипящим слоем, в котором отработанный катализатор последовательно проходил с 1-й по 2-ю вторичные зоны регенерации и приводился в контакт с регенерационной средой, что приводило к регенерации катализатора после реакции; регенерированный катализатор снова поступал в реактор плотной фазы с псевдоожиженным кипящим слоем с помощью отборника вещества из газовой фазы и подъемной трубы и проходил последовательно через 1-ю вторичную зону предварительного осаждения углерода, 1-ю вторичную реакционную зону, 2-ю вторичную реакционную зону; побочный продукт, углеводород с четырьмя или более атомами углерода, полученный из зоны разделения, возвращался обратно в 1-ю вторичную зону предварительного осаждения углерода реактора плотной фазы с псевдоожиженным кипящим слоем; поднимающийся газ в подъемной трубе 15 был бензином. Условия реакции в реакторе плотной фазы с псевдоожиженным кипящим слоем были следующие: температура в 1-й зоне предварительного осаждения углерода составляла 550°C, температура с 1-й по 2-ю вторичные зоны реакции составляла 450°C, линейная скорость газовой фазы равнялась 0,5 м/с, плотность псевдоожиженного кипящего слоя составляла 900 кг/м3, среднее количество осажденного углерода в 1-й вторичной зоне предварительного осаждения углерода составляло 2 вес.%, среднее количество осажденного углерода в 1-й вторичная зоне реакции составляло 6 вес.%, а среднее количество осажденного углерода во 2-й вторичной зоне реакции составляло 8 вес.%; условия реакции в регенераторе плотной фазы с псевдоожиженным кипящим слоем были следующие: температура реакции составляла 600°C, линейная скорость газовой фазы была равна 0,7 м/с, плотность псевдоожиженного кипящего слоя составляла 700 кг/м3, среднее количество осажденного углерода в 1-й вторичной зоне регенерации составляло 3 вес.%, а среднее количество осажденного углерода во 2-й вторичной зоне регенерации составляло 0,1 вес.%. Продукты реакции были проанализированы при помощи он-лайн газовой хроматографии, и выход легких олефинов, рассчитанный на основе углерода, составлял 91,2 вес.%.
ПРИМЕР 3
1 вторичная зона предварительного осаждения углерода и 5 вторичных зон реакции были организованы в реакторе плотной фазы с псевдоожиженным кипящим слоем и 5 вторичных зон регенерации были организованы в регенераторе плотной фазы псевдоожиженного кипящего слоя. Смесь из лигроина и углеводорода с четырьмя или более атомами углерода поступала в 1-ю вторичную зону предварительного осаждения углерода реактора плотной фазы с псевдоожиженным кипящим слоем и приводилась в контакт с полностью регенерированным катализатором, преобразуясь в продукт, состоящий из легких олефинов, в то же время позволяя количеству осажденного углерода на катализаторе достигать определенного значения, чтобы образовать катализатор с предварительно осажденным углеродом, который затем поступал в зону реакции; сырьевые материалы, включающие в себя кислородсодержащее соединение, поступали параллельно с 1-й по 5-ю вторичные зоны реакции реактора плотной фазы с псевдоожиженным кипящим слоем, в то время как катализатор с предварительно осажденным углеродом проходил последовательно с 1-й по 5-ю вторичные зоны реакции, причем сырьевые материалы, включающие в себя кислородсодержащее соединение, были приведены в контакт с катализатором с предварительно осажденным углеродом, чтобы создать продукт, состоящий из легких олефинов и дезактивированного отработанного катализатора; поток газообразного продукта, состоящий из легких олефинов и захваченного отработанного катализатора, поступал в циклонный сепаратор, из которого газообразный поток продукта поступал последовательно в зону разделения через выпускное отверстие циклонного сепаратора, и захваченный отработанный катализатор поступал последовательно в 5-ю вторичную зону реакции через опускную трубу циклона сепаратора; через отборник вещества из газовой фазы и подъемную трубу отработанный катализатор из 5-й вторичной зоны реакции поступал в регенератор плотной фазы псевдоожиженного кипящего слоя, в которой отработанный катализатор проходил последовательно с 1-й по 5-ю вторичные зоны регенерации и приводился в контакт с регенерационной средой, что приводило к регенерации катализатора после реакции; причем регенерированный катализатор снова поступал в реактор плотной фазы с псевдоожиженным кипящим слоем через отборник вещества из газовой фазы и подъемную трубу и проходил последовательно через 1-ю зону предварительного осаждения углерода, затем с 1-й по 5-ю вторичные зоны реакции; побочный продукт в виде углеводорода с четырьмя или более атомами углерода, полученный в зоне разделения, возвращался обратно в 1-ю вторичную зону предварительного осаждения углерода реактора плотной фазы с псевдоожиженным кипящим слоем; поднимающийся газ в подъемной трубе 15 был углеводородом с четырьмя или более атомами углерода. Условия реакции в плотной фазе кипящего реактора были следующие: температура в 1-й вторичной зоне предварительного осаждения углерода составляла 650°C, температура в 1-й по 5-ю вторичные зоны реакции составляла 550°C, линейная скорость газовой фазы была равна 0,7 м/с, плотность псевдоожиженного кипящего слоя составляла 700 кг/м3, среднее количество осажденного углерода в 1-й вторичной зоне предварительного осаждения углерода было равно 0,5 вес.%, среднее количество осажденного углерода в 1-й вторичной зоне реакции было равно 2,5 вес.%, среднее количество осажденного углерода во 2-й вторичной зоне реакции было равно 4 вес.%, среднее количество углерода, осажденного в 3-й вторичной зоне реакции, было равно 5 вес.%; среднее количество осажденного углерода в 4-й вторичной зоне реакции было равно 6 вес.%, а среднее количество осажденного углерода в 5-й вторичной зоне реакции было равно 7 вес.%; условия реакции в регенераторе плотной фазы псевдоожиженного кипящего слоя были следующие: температура реакции составляла 700°C, линейная скорость газовой фазы была равна 1,0 м/с, плотность псевдоожиженного кипящего слоя составляла 500 кг/м3, среднее количество осажденного углерода в 1-й вторичной зоне регенерации было равно 5 вес.%, среднее количество осажденного углерода во 2-й вторичной зоне регенерации было равно 3 вес.%, среднее количество осажденного углерода в 3-й вторичной зоне регенерации было равно 1,5 вес.%, среднее количество осажденного углерода в 4-й вторичной зоне регенерации было равно 0,05 вес.% и среднее количество осажденного углерода в 5-й вторичной зоне регенерация было равно 0,01 вес.%. Продукт реакции был проанализирован при помощи он-лайн газовой хроматографии и выход легких олефинов, рассчитанный на основе углерода, составил 92,5 вес.%.
ПРИМЕР 4
2 вторичные зоны предварительного осаждения углерода и 4 вторичные зоны реакции были организованы в реакторе плотной фазы с псевдоожиженным кипящим слоем и 4 вторичные зоны регенерации были организованы в регенераторе плотной фазы псевдоожиженного кипящего слоя. Углеводород с четырьмя или более атомами углерода и т.д. был введен параллельно в 1-ю вторичную зону предварительного осаждения углерода и 2-ю вторичную зону предварительного осаждения углерода реактора плотной фазы с псевдоожиженным кипящим слоем и был приведен в контакт с полностью регенерированным катализатором, преобразуясь в продукт, содержащий легкий олефин, в то же время катализатор проходил последовательно через 1-ю вторичную зону предварительного осаждения углерода и 2-ю вторичную зону предварительного осаждения углерода, образуя катализатор с предварительно осажденным углеродом, причем количество углерода достигало определенного значения, затем катализатор с предварительно осажденным углеродом поступал в зону реакции; сырьевой материал, включающий в себя кислородсодержащее соединение, поступал параллельно в 1-ю по 4-ю вторичные зоны реакции реактора плотной фазы с псевдоожиженным кипящим слоем, в то же время катализатор с предварительно осажденным углеродом поступал последовательно в 1-ю по 4-ю вторичные зоны реакции, причем сырьевой материал, включающий в себя кислородсодержащее соединение, был приведен в контакт с катализатором с предварительно осажденным углеродом, чтобы создать продукт, состоящий из легких олефинов и дезактивированного отработанного катализатора; газообразный поток продукта, состоящий из легких олефинов и захваченного отработанного катализатора, поступал в циклонный сепаратор, из которого газообразный поток продукта поступал в последующую зону разделения через выпускное отверстие циклонного сепаратора, и захваченный отработанный катализатор поступал в 4-ю вторичную зону реакции через опускные трубы циклона сепаратора; через отборник вещества из газовой фазы и подъемную трубу отработанный катализатор из 4-й вторичной зоны реакции поступал в регенератор плотной фазы псевдоожиженного кипящего слоя, в которой отработанный катализатор последовательно проходил через с 1-й по 4-ю вторичные зоны регенерации отработанного катализатора и был приведен в контакт с регенерационной средой, что приводило к регенерации катализатора после реакции; регенерированный катализатор снова поступал в реактор плотной фазы с псевдоожиженным кипящим слоем через отборник вещества из газовой фазы и подъемную трубу и проходил последовательно через 1-ю вторичную зону предварительного осаждения углерода, 2-ю вторичную зону предварительного осаждения углерода и с 1-й вторичной зоны реакции по 4-ю вторичные зоны реакции; побочный продукт углеводорода с четырьмя или более атомами углерода, полученный в зоне разделения, поступал обратно в 1-ю вторичную зону предварительного осаждения углерода и 2-ю вторичную зону предварительного осаждения углерода реактора плотной фазы с псевдоожиженным кипящим слоем; поднимающийся газ в подъемной трубе 15 являлся углеводородом с четырьмя или более атомами углерода. Условия реакции в реакторе плотной фазы с псевдоожиженным кипящим слоем были следующие: температура в 1-й вторичной зоне предварительного осаждения углерода и 2-й вторичной зоне предварительного осаждения углерода составляла 650°C, температура с 1-й по 4-ю вторичные зоны реакции составляла 500°C, линейная скорость газовой фазы равнялась 1,0 м/с, плотность псевдоожиженного кипящего слоя составляла 500 кг/м3, среднее количество осажденного углерода в 1-й вторичной зоне предварительного осаждения углерода составляло 1,5 вес.%, среднее количество осажденного углерода в 2-й вторичной зоне предварительного осаждения углерода составляло 3,0 вес.%, среднее количество осажденного углерода в 1-й вторичной зоне реакция составляло 4,5 вес.%, среднее количество осажденного углерода во 2-й вторичной зоне реакции составляло 6,0 вес.%, среднее количество осажденного углерода в 3-й вторичной зоне реакции составляло 7,0 вес.% и среднее количество осажденного углерода в 4-й вторичной зоне реакции составляло 8,0 вес.%; условия реакции в регенераторе плотной фазы псевдоожиженного кипящего слоя были следующие: температура реакции составляла 700°C, линейная скорость газовой фазы 1,0 м/с, плотность псевдоожиженного кипящего слоя была равна 500 кг/м3, среднее количество осажденного углерода в 1-й вторичной зоне регенерации составляло 5,5 вес.%, среднее количество осажденного углерода в 2-й вторичной зоне регенерации составляло 3 вес.%, среднее количество осажденного углерода в 3-й вторичной зоне регенерации составляло 1,2 вес.%, а среднее количество осажденного углерода в 4-й вторичной зоне регенерации составляло 0,02 вес.%. Продукты реакции были проанализированы при помощи он-лайн газовой хроматографии, и выход легких олефинов, рассчитанный на основе углерода, составлял 93,2 вес.%.
ПРИМЕР 5
2 вторичные зоны предварительного осаждения углерода и 2 вторичных зоны реакции были организованы в реакторе плотной фазы с псевдоожиженным кипящим слоем и 4 вторичных зоны регенерации были организованы в регенераторе плотной фазы псевдоожиженного кипящего слоя. Углеводород с четырьмя или более атомами углерода и т.д. был введен параллельно в 1-ю вторичную зону предварительного осаждения углерода и 2-ю вторичную зону предварительного осаждения углерода реактора плотной фазы с псевдоожиженным кипящим слоем и был приведен в контакт с полностью регенерированным катализатором, преобразуясь в продукт, содержащий легкий олефин, в то же время катализатор проходил последовательно через 1-ю вторичную зону предварительного осаждения углерода и 2-ю вторичную зону предварительного осаждения углерода, образуя катализатор с предварительно осажденным углеродом, причем количество углерода достигало определенного значения, затем катализатор с предварительно осажденным углеродом поступал в зону реакции; сырьевой материал, включающий в себя кислородсодержащие соединения, поступал параллельно в 1-ю и 2-ю вторичные зоны реактора плотной фазы с псевдоожиженным кипящим слоем, в то время как катализатор с предварительно осажденным углеродом поступал последовательно с 1-й по 2-ю вторичные зоны реакции, причем сырьевой материал, включающий в себя кислородсодержащее соединение, приводился в контакт с катализатором с предварительно осажденным углеродом, чтобы создать продукт, состоящий из легких олефинов и дезактивированного отработанного катализатора; газообразный поток продуктов, содержащий легкие олефины и захваченный отработанный катализатор, поступал в циклонный сепаратор, из которого газообразный поток продукта поступал последовательно в зону разделения через выпускное отверстие циклонного сепаратора, а захваченный отработанный катализатор поступал во 2-ю вторичную зону реакции через опускные трубы циклона сепаратора; через отборник вещества из газовой фазы и подъемную трубу отработанный катализатор из 2-й вторичной зоны реакции поступал в регенератор плотной фазы с псевдоожиженным кипящим слоем, в котором отработанный катализатор проходил последовательно с 1-й по 4-ю вторичные зоны регенерации и приводился в контакт с регенерационной средой, что приводило к регенерации катализатора после реакции; регенерированный катализатор снова поступал в реактор плотной фазы с псевдоожиженным кипящим слоем через отборник вещества из газовой фазы и подъемную трубу и проходил последовательно через 1-ю вторичную зону предварительного осаждения углерода, 2-ю вторичную зону предварительного осаждения углерода, 1-ю вторичную зону реакции и 2-ю вторичную зону реакции; побочный продукт углеводорода с четырьмя или более атомами углерода, полученный в зоне разделения, поступал обратно в 1-ю вторичную зону предварительного осаждения углерода и 2-ю вторичную зону предварительного осаждения углерода реактора плотной фазы с псевдоожиженным кипящим слоем; поднимающийся газ в подъемной трубе 15 являлся углеводородом с четырьмя или более атомами углерода. Условия реакции в реакторе плотной фазы с псевдоожиженным кипящим слоем были следующие: температура в 1-й вторичной зоне предварительного осаждения углерода и 2-й вторичной зоне предварительного осаждения углерода составляла 650°C, температура в 1-й по 2-ю вторичные зоны реакции составляла 500°C, линейная скорость газовой фазы равнялась 1,0 м/с, плотность псевдоожиженного кипящего слоя составляла 500 кг/м3, среднее количество осажденного углерода в 1-й вторичной зоне предварительного осаждения углерода составляло 1,5 вес.%, среднее количество осажденного углерода в 2-й вторичной зоне предварительного осаждения углерода составляло 3,0 вес.%, среднее количество осажденного углерода в 1-й вторичной зоне реакции составляло 6,0 вес.% и среднее количество осажденного углерода во 2-й вторичной зоне реакции составляло 8,5 вес.%; условия реакции в регенераторе плотной фазы псевдоожиженного кипящего слоя были следующие: температура реакции составляла 700°C, линейная скорость газовой фазы была равна 1,0 м/с, плотность псевдоожиженного кипящего слоя была равна 500 кг/м3, среднее количество осажденного углерода в 1-й вторичной зоне регенерации составляло 8 вес.%, среднее количество осажденного углерода в 2-й вторичной зоне регенерации составляло 3 вес.%, среднее количество осажденного углерода в 3-й вторичной зоне регенерации составляло 1 вес.%, среднее количество осажденного углерода в 4-й вторичной зоне регенерации составляло 0,02 вес.%. Продукты реакции были проанализированы при помощи он-лайн газовой хроматографии, и выход легких олефинов, рассчитанный на основе углерода, составлял 92,8 вес.%.
Настоящее изобретение было подробно описано выше, но изобретение не ограничивается конкретными вариантами способа осуществления настоящего изобретения, описанными в настоящем документе. Эксперты в данной области техники оценят, что другие изменения и 15 вариаций могут быть осуществлены без выхода за пределы настоящего изобретения. Пределы настоящего изобретения определяются прилагаемой формулой изобретения.

Claims (23)

  1. ИЗМЕНЕННАЯ ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ
  2. 1. Способ получения легких олефинов с использованием кислородсодержащего соединения, включающий следующие этапы:
  3. этап а) на котором углеводород с четырьмя и более атомами углерода поступает из k ответвлений питающего трубопровода зоны предварительного осаждения углерода параллельно во ввод в k вторичных зон предварительного осаждения углерода реактора плотной фазы с псевдоожиженным кипящим слоем и приводится в контакт с полностью восстановленным и/или свежим катализатором, с тем, чтобы быть преобразованным в поток продукта, содержащий легкие олефины, образуя при этом катализатор с предварительно осажденным углеродом, причем катализатор проходит последовательно с 1-ой до k-ой вторичной зоны предварительного осаждения углерода, с постепенно нарастающей вследствие этого концентрацией углерода;
  4. этап b) в котором сырьевой материал, включающий в себя кислородсодержащее соединение, вводится через n питающих ответвлений трубопровода зоны реакции параллельно во ввод n вторичных зон реакции реактора плотной фазы с псевдоожиженным кипящим слоем и приводится в контакт с катализатором с предварительно осажденным углеродом, чтобы создать поток продукта, содержащий легкие олефины и отработанный катализатор,
  5. причем катализатор с предварительно осажденным углеродом, вытекающий из k-ой вторичной зоны предварительного осаждения углерода, проходит последовательно от 1-ой до n-ой вторичной зоны реакции, при этом концентрация углерода, таким образом, увеличивается постепенно; причем в реакторе плотной фазы с псевдоожиженным кипящим слоем k+n-1 контроллеров материальных потоков и одна отражательная плита устроены вертикально, чтобы образовать k вторичных зон предварительного осаждения углерода и n вторичных зон реакции, причем с 1-ой по k-ую вторичные зоны предварительного осаждения углерода соединены последовательно, с 1-й по n-ую вторичные зоны реакции соединены последовательно, и 1-ая вторичная зона реакции соединена противотоком с k-ой вторичной зоной предварительного осаждения углерода;
  6. этап с), в котором поток продукта, содержащий легкие олефины, вытекающий из зоны предварительного осаждения углерода и зоны реакции, отделяется от захваченного отработанного катализатора, причем отделенный отработанный катализатор передается в n-ую вторичную зону реакции, и поток продукта, содержащий легкие олефины, поступает в зону разделения продукта, в которой продукт из легких олефинов получается путем отделения и очистки, а побочный продукт - углеводород с четырьмя или более атомами углерода, получаемый в зоне разделения, возвращается обратно в зону предварительного осаждения углерода реактора плотной фазы с псевдоожиженным кипящим слоем; и
  7. этап d) в котором отработанный катализатор вытекает из n-ой вторичной зоны реакции, затем, после его отбора из газа и подъема, передается в регенератор плотной фазы псевдоожиженного кипящего слоя для регенерации; вышеупомянутый отработанный катализатор последовательно передается от 1-ой до m-ой вторичной зоны регенерации; регенерационная среда вводится параллельно из m питающих ответвлений трубопровода зоны регенерации во ввод от 1-ой до m-ой вторичной зоны регенерации, и отработанный катализатор приводится в контакт с регенерационной средой, причем содержание углерода, таким образом, уменьшается постепенно; катализатор после завершения регенерации возвращается обратно к 1-ой вторичной зоне предварительного осаждения углерода путем отбора из газа и подъема; при этом в регенераторе плотной фазы псевдоожиженного кипящего слоя m-1 контроллеров материальных потоков и одна отражательная плита устроены вертикально, чтобы образовать m вторичных зон регенерации, и с 1-ой до m-ой вторичные зоны регенерации связаны последовательно;
  8. причем 4≥k≥1, 8≥n≥1, and 8≥m≥2, и
  9. контроллер материальных потоков состоит из разделительной плиты, отверстия, трубы нисходящего потока материала, нижней отражательной плиты и устройства для извлечения тепла; катализатор подается в трубу нисходящего потока материала от верхней части трубы нисходящего потока материала, в которой видимая линейная скорость газа меньше или равна минимальной скорости, создающей кипящий слой, причем катализатор в трубе нисходящего потока материала находится в состоянии плотной упаковки твердой фазы, а движущая сила материального потока создается для передачи катализатора через отверстие в следующую вторичную зону предварительного осаждения углерода или в следующую вторичную зону реакции, или в следующую вторичную зону регенерации.
  10. 2. Способ согласно п. 1 настоящего изобретения, отличающийся тем, что 4≥k≥2, 8≥n≥3 и 8≥m≥3.
  11. 3. Способ согласно п. 1 настоящего изобретения, отличающийся тем, что в реакторе псевдоожиженного кипящего слоя, видимая линейная скорость газа в контроллере материальных потоков меньше или равна минимальной скорости, создающей кипящий слой катализатора.
  12. 4. Способ согласно п.1 настоящего изобретения, отличающийся тем, что в регенераторе плотной фазы псевдоожиженного кипящего слоя наблюдаемая линейная скорость газа в контроллере материальных потоков меньше или равна минимальной скорости, создающей кипящий слой катализатора.
  13. 5. Способ по п. 1 настоящего изобретения, отличающийся тем, что катализатор включает в себя молекулярное сито SAPO-34.
  14. 6. Способ по п.1 настоящего изобретения, отличающийся тем, что условия реакции в реакторе плотной фазы с псевдоожиженным кипящим слоем представляют: видимая линейная скорость газа в зоне предварительного осаждения углерода и в зоне реакции равняется 0,1-1,5 м/с, температура реакции в зоне предварительного осаждения углерода составляет 500-650°C, температура реакции в зоне реакции равна 400-550°C, и плотность плотной фазы реактора с псевдоожиженным кипящим слоем составляет 200-1200 кг/м3.
  15. 7. Способ согласно п.1 настоящего изобретения, отличающийся тем, что среднее количество углерода, осаждаемого на катализаторе, увеличивается в последовательности от 1-ой вторичной зоны предварительного осаждения углерода до n-ой вторичной зоны реакции в реакторе плотной фазы с псевдоожиженным кипящим слоем, в котором среднее количество углерода, осажденного на катализаторе в k-ой вторичной зоне предварительного осаждения углерода, составляет 0,5-3 вес.%, а среднее количество углерода, осажденного на катализаторе в n-ой вторичной зоне реакции, составляет 7-10 вес.%.
  16. 8. Способ согласно п.1 настоящего изобретения, отличающийся тем, что условия реакции в зоне регенерации плотной фазы псевдоожиженного кипящего слоя являются следующими: видимая линейная скорость газа равна 0,1-1,5 м/с, температура реакции составляет 500-700°C, и плотность псевдоожиженного кипящего слоя равна 200-1200 кг/м3.
  17. 9. Способ согласно п.1 настоящего изобретения, отличающийся тем, что среднее количество углерода, осажденного на катализатор, уменьшается в последовательности от 1-ой до до m-ой вторичной зоны регенерации в зоне регенерации плотной фазы псевдоожиженного кипящего слоя, где среднее количество осажденного углерода на катализаторе в 1-ой вторичной зоне регенерации составляет 2-10 вес.%, а среднее количество углерода, осажденного на катализаторе в m-ой вторичной зоне регенерации составляет 0-0,1 вес.%.
  18. 10. Способ согласно п.1 настоящего изобретения, отличающийся тем, что кислородсодержащим соединением является метанол и/или диметиловый эфир.
  19. 11. Способ согласно п.1 настоящего изобретения, отличающийся тем, что легким олефином является любое из веществ - этилен, пропилен, бутилен или их смесь.
  20. 12. Способ согласно п.1 настоящего изобретения, отличающийся тем, что углеводородом с четырьмя или более атомами углерода является любое из веществ - лигроин, бензин, нефтяной конденсат, легкое дизельное масло, гидрогенизированный нефтяной остаток, или керосин, или их смесь.
  21. 13. Способ согласно п.1 настоящего изобретения, отличающийся тем, что регенерационной средой является либо воздух, либо воздух, обедненный кислородом, либо водяной пар, либо их смесь.
  22. 14. Способ согласно п.1 настоящего изобретения, отличающийся тем, что катализатор после завершения регенерации на этапе d) последовательно возвращается обратно к 1-ой вторичной зоне предварительного осаждения углерода плотной фазы псевдоожиженного кипящего слоя путем отбора вещества из газовой фазы и подъема, причем поднимающийся газ в процессе подъема является любым из следующих веществ: водяным паром, углеводородом с четырьмя или более атомами углерода, лигроином, бензином, нефтяным конденсатом, легким дизельным маслом, гидрогенизированным нефтяным остатком, или керосином, или их смесью.
  23. По доверенности
RU2016126180A 2013-12-03 2013-12-03 Метод получения легких олефинов при помощи кислородсодержащего соединения RU2632905C1 (ru)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PCT/CN2013/088398 WO2015081489A1 (zh) 2013-12-03 2013-12-03 一种含氧化合物制低碳烯烃的方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2632905C1 true RU2632905C1 (ru) 2017-10-11

Family

ID=53272723

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2016126180A RU2632905C1 (ru) 2013-12-03 2013-12-03 Метод получения легких олефинов при помощи кислородсодержащего соединения

Country Status (10)

Country Link
US (1) US9725375B2 (ru)
EP (1) EP3078651B1 (ru)
JP (1) JP6189544B2 (ru)
KR (1) KR101847474B1 (ru)
AU (1) AU2013407180B2 (ru)
BR (1) BR112016012633B1 (ru)
DK (1) DK3078651T3 (ru)
RU (1) RU2632905C1 (ru)
SG (1) SG11201604429VA (ru)
WO (1) WO2015081489A1 (ru)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2806760C1 (ru) * 2020-10-16 2023-11-07 Далянь Инститьют Оф Кемикал Физикс, Чайниз Академи Оф Сайенсез Реактор с псевдоожиженным слоем, устройство и способ получения низкоуглеродистых олефинов из кислородсодержащего соединения

Families Citing this family (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9827544B2 (en) * 2013-12-03 2017-11-28 Dalian Institute Of Chemical Physics, Chinese Academy Of Sciences Reaction device for preparing light olefins from methanol and/or dimethyl ether
AU2013407175B2 (en) * 2013-12-03 2017-06-15 Dalian Institute Of Chemical Physics, Chinese Academy Of Sciences Method for preparing a light olefin using an oxygen-containing compound, and device for use thereof
AU2016426746B2 (en) * 2016-10-19 2020-02-27 Dalian Institute Of Chemical Physics, Chinese Academy Of Sciences Turbulent fluidized-bed reactor, device, and method using oxygen-containing compound for manufacturing propene and C4 hydrocarbon
EP3530641B1 (en) * 2016-10-19 2024-01-24 Dalian Institute Of Chemical Physics, Chinese Academy of Sciences Method and device for manufacturing propene and c4 hydrocarbon
WO2018111456A1 (en) * 2016-12-14 2018-06-21 Exxonmobil Research And Engineering Company Method for oxygenate conversion in a fluid catalytic cracker
CN109694298B (zh) * 2017-10-20 2021-12-28 中国石油化工股份有限公司 甲醇转化制烃的方法
CN114364454B (zh) * 2019-07-31 2023-11-07 沙特基础工业全球技术公司 用于最大化btx产率的密相流化床反应器
CN113387762A (zh) * 2020-03-13 2021-09-14 中国石油化工股份有限公司 在含要求温度控制的流化床反应器内转化甲醇的方法
CN111875464B (zh) * 2020-07-10 2023-11-03 中石化洛阳工程有限公司 一种高效的含氧化合物生产低碳烯烃的方法
US11833502B2 (en) * 2020-10-16 2023-12-05 Dalian Institute Of Chemical Physics, Chinese Academy Of Sciences Coke control reactor, and device and method for preparing low-carbon olefins from oxygen-containing compound
KR20230013254A (ko) * 2020-10-16 2023-01-26 달리안 인스티튜트 오브 케미컬 피직스, 차이니즈 아카데미 오브 사이언시즈 유동상 재생기, 저탄소 올레핀을 제조하는 장치 및 그 응용
EP4088811A4 (en) * 2020-10-16 2023-04-12 Dalian Institute Of Chemical Physics, Chinese Academy Of Sciences FLUID BED REACTOR, DEVICE AND APPLICATION
JP7449413B2 (ja) * 2020-10-16 2024-03-13 中国科学院大▲連▼化学物理研究所 流動床反応器、装置及び含酸素化合物から軽オレフィンを製造する方法
WO2022077458A1 (zh) * 2020-10-16 2022-04-21 中国科学院大连化学物理研究所 一种焦调控反应器、由含氧化合物制备低碳烯烃的装置和应用
KR20230013253A (ko) * 2020-10-16 2023-01-26 달리안 인스티튜트 오브 케미컬 피직스, 차이니즈 아카데미 오브 사이언시즈 재생장치, 저탄소 올레핀을 제조하는 장치 및 그 응용

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6166282A (en) * 1999-08-20 2000-12-26 Uop Llc Fast-fluidized bed reactor for MTO process
EA200801961A1 (ru) * 2006-03-31 2009-04-28 Эксонмобил Кемикэл Пейтентс Инк. Превращение оксигенатов под высоким давлением и с высокой производительностью с циклом воздействия на катализатор
CN102816591A (zh) * 2011-06-09 2012-12-12 中国石油化工股份有限公司 一种催化裂化方法

Family Cites Families (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7057083B2 (en) 2003-11-12 2006-06-06 Exxonmobil Chemical Patents Inc. Catalyst pretreatment with C4-C7 olefins in an oxygenate to olefins reaction system
US7465845B2 (en) * 2004-12-22 2008-12-16 Exxonmobil Chemical Patents Inc. Increasing ethylene and/or propylene production in an oxygenate to olefins reaction systems
CN101239868B (zh) * 2007-02-07 2011-05-18 中国石油化工股份有限公司 提高乙烯、丙烯收率的方法
CN101348404B (zh) * 2007-07-18 2011-11-30 中国石油化工股份有限公司 甲醇或二甲醚转化过程中提高乙烯、丙烯收率的方法
CN101362668B (zh) * 2007-11-15 2011-09-14 陕西煤化工技术工程中心有限公司 一种制取丙烯的方法
EP2300396B1 (en) 2008-06-25 2019-08-07 Total Research & Technology Feluy Process to make olefins from oxygenates
CN101402538B (zh) 2008-11-21 2013-01-09 中国石油化工股份有限公司 提高低碳烯烃收率的方法
CN102276406B (zh) 2010-06-11 2014-07-23 中国石油化工股份有限公司 增产丙烯生产方法
CN102463138B (zh) 2010-11-17 2013-08-14 中国石油化工股份有限公司 Sapo-34催化剂的两段再生方法
CN102463183A (zh) * 2010-11-19 2012-05-23 江苏中油天工机械有限公司 一种破碎机刀盘轴固定框
US20140310980A1 (en) 2011-05-12 2014-10-23 Glatt Ingenieurtechnik Gmbh Device for the continuous treatment of solids in a fluidized bed apparatus
CN102875296B (zh) 2011-07-12 2015-01-07 中国石油化工股份有限公司 甲醇制低碳烯烃的反应装置
CN102875289B (zh) 2011-07-12 2014-12-10 中国石油化工股份有限公司 制备低碳烯烃的方法
AU2013407175B2 (en) * 2013-12-03 2017-06-15 Dalian Institute Of Chemical Physics, Chinese Academy Of Sciences Method for preparing a light olefin using an oxygen-containing compound, and device for use thereof

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6166282A (en) * 1999-08-20 2000-12-26 Uop Llc Fast-fluidized bed reactor for MTO process
EA200801961A1 (ru) * 2006-03-31 2009-04-28 Эксонмобил Кемикэл Пейтентс Инк. Превращение оксигенатов под высоким давлением и с высокой производительностью с циклом воздействия на катализатор
CN102816591A (zh) * 2011-06-09 2012-12-12 中国石油化工股份有限公司 一种催化裂化方法

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2806760C1 (ru) * 2020-10-16 2023-11-07 Далянь Инститьют Оф Кемикал Физикс, Чайниз Академи Оф Сайенсез Реактор с псевдоожиженным слоем, устройство и способ получения низкоуглеродистых олефинов из кислородсодержащего соединения
RU2807509C1 (ru) * 2020-10-16 2023-11-15 Далянь Инститьют Оф Кемикал Физикс, Чайниз Академи Оф Сайенсез Регенератор с псевдоожиженным слоем, устройство для получения низкоуглеродистых олефинов и их применение
RU2815512C1 (ru) * 2020-10-16 2024-03-18 Далянь Инститьют Оф Кемикал Физикс, Чайниз Академи Оф Сайенсез Устройство для регенерации, устройство для получения низкоуглеродистых олефинов и их применение

Also Published As

Publication number Publication date
JP6189544B2 (ja) 2017-08-30
DK3078651T3 (en) 2019-03-04
EP3078651A1 (en) 2016-10-12
EP3078651B1 (en) 2019-01-02
BR112016012633B1 (pt) 2021-07-20
AU2013407180B2 (en) 2017-05-04
JP2017501987A (ja) 2017-01-19
US9725375B2 (en) 2017-08-08
SG11201604429VA (en) 2016-07-28
WO2015081489A1 (zh) 2015-06-11
EP3078651A4 (en) 2017-08-16
KR101847474B1 (ko) 2018-04-10
KR20160093676A (ko) 2016-08-08
US20160304413A1 (en) 2016-10-20
AU2013407180A1 (en) 2016-06-30

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2632905C1 (ru) Метод получения легких олефинов при помощи кислородсодержащего соединения
KR101763864B1 (ko) 메탄올 및/또는 디메틸 에테르로부터 저급 올레핀을 제조하기 위한 반응 장치
RU2635553C1 (ru) Способ получения легких олефинов с использованием кислородосодержащего соединения и устройство для его применения
JP2017504654A5 (ru)
CN104672044A (zh) 一种含氧化合物制低碳烯烃的方法
CN103073377A (zh) 一种含氧化合物催化转化制备低碳烯烃的方法
CN111807916A (zh) 一种高效的含氧化合物生产低碳烯烃的装置
CN111871343A (zh) 一种含氧化合物生产低碳烯烃的装置
CN102276389A (zh) 甲醇和石脑油催化转化为低碳烯烃的反应-再生装置
CN111099947B (zh) 甲醇高效转化制芳烃的方法
CN102276399A (zh) 由甲醇和石脑油生产低碳烯烃的方法
CN113509897A (zh) 一种高效的含氧化合物生产低碳烯烃的装置
CN113354496A (zh) 一种含氧化合物生产低碳烯烃的装置
CN202039032U (zh) 一种重油生产丙烯装置