СПОСОБ СУШКИ И ОЧИСТКИ ГАЗА С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ МОЛЕКУЛЯРНО-СИТОВОГО КАТАЛИЗАТОРА Российский патент 2010 года по МПК B01D53/46 B01J29/90 

Область техники, к которой относится изобретение

Настоящее изобретение относится к способу превращения сырья для получения олефина (олефинов) с использованием композиции молекулярно ситового катализатора в присутствии углеводородного сырья, в котором воздух для регенерации катализатора сушат и затем промывают, чтобы удалить соли с целью сохранения активности катализатора. Более конкретно, настоящее изобретение включает в себя воздуходувку для подачи нагретого воздуха в воздухоохладитель, в котором вода удаляется за счет конденсации, и затем воздух поступает в скруббер, в котором вода используется для промывки солей, попавших вместе с воздухом или другим газом.

Уровень техники

В нефтехимической промышленности в течение некоторого времени известно, что кислородсодержащие соединения, особенно спирты, превращаются в легкие олефины. Доступны многочисленные технологии для получения кислородсодержащих соединений, в том числе ферментация или превращение синтез газа, произведенного из природного газа, жидких нефтепродуктов, углеродсодержащих материалов, включая уголь, повторно используемые пластики, бытовые отходы или любые другие органические материалы.

Предпочтительный способ превращения метанола, который обычно называют процессом метанол-в-олефины (МТО), в котором метанол превращается, главным образом, в этилен и/или пропилен в присутствии молекулярного сита, в свою очередь олефины могут быть использованы в качестве основных компонентов для получения таких полимеров, как полиэтилен и полипропилен. Молекулярные сита имеют кристаллическую пористую структуру с одинаковыми порами молекулярного размера, в которых селективно адсорбируются молекулы, которые могут проникнуть в поры, за исключением тех молекул, которые являются слишком крупными.

Существует много различных типов молекулярных сит для превращения сырья, особенно сырья, включающего кислородсодержащие соединения, в один или несколько олефинов. Например, в патенте США №4310440 описан способ получения легкого олефина (олефинов) из спирта с использованием кристаллических алюмофосфатов, часто обозначаемых как ALPO₄. Наиболее эффективными молекулярными ситами для превращения метанола в олефин (олефины) являются силикоалюмофосфатные молекулярные сита.

Установлено, что эти молекулярные сита обладают чувствительностью к различным загрязняющим веществам, которые приводят к снижению выхода легких олефинов и даже к ухудшению работоспособности процесса превращения. Такие загрязняющие вещества попадают в конкретный процесс превращения различными путями. Иногда сами молекулярные сита выделяют загрязняющие вещества, которые влияют на показатели превращения для молекулярного сита. Кроме того, в крупномасштабных процессах, более вероятно, что эффект различных загрязняющих веществ, попадающих в промышленные процессы превращения, будет более сильным. Загрязняющие вещества могут попасть в кислородсодержащие соединения сырья или в подаваемый воздух, особенно в регенератор катализатора. К сожалению, было обнаружено, что концентрация таких загрязняющих веществ, как соли, увеличивается во времени до такой степени, что выход олефинов существенно ухудшается. Кроме того, воздействие водяного пара на катализатор при очень высокой температуре в регенераторе дает значительный вклад в дезактивацию катализатора. Авторы называют такую дезактивацию "гидротермальной дезактивацией". Обычно температура в регенераторе составляет 625°С или выше, по сравнению с 475°С в реакторе превращения метанола-в-олефины. В связи с вредным влиянием такой повышенной температуры на активность катализатора, в настоящем изобретении установлено, что весьма важно поддерживать, по возможности, более низкий уровень влажности внутри регенератора.

Следовательно, весьма желательно контролировать загрязнения для того, чтобы избежать вредного воздействия на катализатор - молекулярное сито. Контроль загрязнения является особенно желательным в процессе превращения кислородсодержащих соединений в олефины, особенно в процессе превращения метанола в олефины, где сырье и катализаторы являются относительно дорогостоящими. В настоящем изобретении установлено, что весьма желательно использовать сухой или, по меньшей мере, частично осушенный воздух, в регенераторе для того, чтобы значительно снизить скорость дезактивации катализатора, которая обусловлена воздействием пара в регенераторе.

Кроме того, ранее Janssen и др. сообщили в патентах США №US 2004/0034264 A1 и US 2004/0034265 A1, что необходимо, чтобы в сырье отсутствовали или практически отсутствовали соли. Однако в настоящем изобретении установлено, что серьезное повреждение катализатора может быть вызвано воздействием на катализатор хлорида натрия, который присутствует в воздухе в прибрежных областях, в которых часто расположены нефтехимические установки. Настоящее изобретение обеспечивает способ защиты катализатора от вредного воздействия этой и других солей, который могут присутствовать в воздухе, поступающем в реактор, причем это особенно относится к воздуху, поступающему в узел регенерации катализатора.

Краткое изложение изобретения

Настоящее изобретение относится к способу регенерации молекулярно ситового катализатора, который включает в себя: удаление влаги и солей, попавших с воздухом, до подачи воздуха в регенератор катализатора, введение отработанного молекулярно ситового катализатора в регенератор; и нагревание молекулярно ситового катализатора в течение достаточного времени при температуре, достаточной для регенерации указанного молекулярно ситового катализатора.

В настоящем изобретении предложен способ превращения сырья в присутствии молекулярного сита в один олефин или несколько олефинов, при одновременном контроле загрязнения катализатора. Загрязнение катализатора может быть снижено за счет предоставления исходного воздуха для регенерации, имеющего пониженное содержание влаги и практически не содержащего солей.

Для применяемых в настоящем изобретении молекулярно ситовых катализаторов требуется периодическая регенерация с целью поддержания высокой активности катализатора. Для регенерации катализаторов необходимо подавать поток воздуха в регенератор для обеспечения кислорода, необходимого для выжигания углеродсодержащих отложений на катализаторе. Установлено, что выгодно конденсировать воду и соль из воздуха, поступающего в регенератор. Подача воздуха в регенератор может быть осуществлена с помощью основной воздуходувки. Благодаря теплоте сжатия, этот воздух будет нагреваться, обычно до температуры от 149° до 204°С (300-400°F). При пуске реактора может быть использован нагреватель воздуха для того, чтобы в регенераторе была достигнута соответствующая технологическая температура. До поступления в регенератор воздух поступает в отводящий холодильник, в котором конденсируется вода из потока воздуха. Затем воздух поступает в скруббер с целью удаления солей, поступивших с воздухом. Здесь вода, которая была удалена в холодильнике, используется для вымывания солей из воздуха. С этой целью может быть введено дополнительное количество воды, если это необходимо. Хотя при подаче дополнительного количества воды в скруббер содержание воды в воздухе немного увеличится, все же воздух остается достаточно сухим, чтобы сохранить длительный срок службы катализатора. Установлено, что комбинация холодильника и скруббера является более простым, более дешевым средством для получения осушенного, не содержащего солей воздуха для регенерации катализатора, по сравнению с техническим решением уровня техники, описанного в заявке на патент США, порядковый №11/287032, где предложено использовать роторный контактный аппарат с адсорбентом или барабан с адсорбентом, расположенный таким образом, что поток воздуха проходит через секцию адсорбента в барабане, с целью сушки до подачи в регенератор. Решение в настоящем изобретении также проще, чем рекомендация в опубликованной заявке US 2006/0040821 А1 (23 февраля 2006), в которой используются слои адсорбента для осушения воздуха в гораздо большей степени, чем это необходимо, как установлено в настоящем изобретении. Авторы обнаружили, что умеренная осушка потока воздуха, так чтобы воздух содержал от 25 до 60% воды, по сравнению с воздухом из окружающей среды, наряду с удалением практически всех солей, содержащихся в воздухе, обеспечивает поддержание существенного уровня активности катализатора.

Подробное описание изобретения

Настоящее изобретение относится к способу превращения углеводородного сырья, в частности метанола, в присутствии композиции молекулярно ситового катализатора, с получением одного или нескольких олефинов. В настоящем изобретении газ, поступающий в регенератор катализатора, содержит мало загрязняющих веществ, особенно влаги и солей, так что они не оказывают существенного влияния, снижающего срок службы или селективность катализатора при превращении потока сырья с образованием желательного продукта. Газ, поступающий в регенератор катализатора, имеет пониженное содержание воды, однако он подвергнут только умеренной осушке по сравнению с необработанным воздухом (обычный воздух).

Согласно изобретению можно ожидать некоторого снижения срока службы катализатора в связи с тем, что воздух для регенерации содержит загрязняющие вещества, в том числе загрязняющие вещества, которые присутствуют в воздухе для регенерации благодаря соседству морской воды. Более конкретно, эти загрязняющие вещества представляют собой воду и примеси металлов из группы IA и/или группы IIA, такие как морские соли.

Катализаторы, применяемые в процессе превращения метанола в олефины, чувствительны к воздействию высокой температуры в присутствии влаги, что также называется гидротермальной дезактивацией. В связи с повышенной температурой в регенераторе (приблизительно 625°С или выше), важно снизить содержание влаги при такой температуре. Кроме того, катализатор отравляется и дезактивируется под действием металлов в сырье, особенно ионов натрия, способных к обмену. Следовательно, необходимо предусмотреть стадию удаления любых примесей натрия, главным образом, NaCl, которые могут присутствовать в любых потоках сырья, поступающих в реактор.

Обычными условиями в реакторе являются температура 475°С под избыточным давлением 138 кПа (20 фунт/кв. дюйм) при 60 мол.% пара на выходе из реактора, или давление пара 1,4 бар (140 кПа абс.). Этот пар образуется как побочный продукт реакции, и его содержание нельзя снизить, если в реактор поступает чистый метанол в качестве сырья. Единственным способом снижения содержания пара за счет контроля потока сырья может быть подача в реактор диметилового эфира или смесей диметилового эфира и метанола.

Обычно регенератор катализатора превращения метанола в олефины эксплуатируется при средней температуре 625°С и давлении 138 кПа (20 фунт/кв. дюйм). В регенераторе имеются два источника пара : влага, которая поступает в регенератор вместе с воздухом, и пар, образующийся за счет сгорания водорода, содержащего в коксе, который выжигается в катализаторе. Типичный кокс имеет формулу от CH_1,6 до CH_1,8. Если влажность воздуха составляет, например, 3,74 мол.% воды и избыток кислорода составляет 30%, дымовой газ будет содержать 7,57 мол.% пара, что соответствует парциальному давлению пара 0,18 бар (абс.). Хотя это парциальное давление пара гораздо ниже, чем давление пара в реакторе, по данным расчета при более высокой температуре в регенераторе, это дает 60%й вклад в скорость дезактивации катализатора, которая в этих условиях оценивается как 0,67% в сутки (0,26% за счет реактора и 0,41% за счет регенератора).

В настоящем изобретении установлено, что скорость дезактивации может быть снижена за счет осушки или частичной осушки воздуха, поступающего в регенератор. Когда используется сухой воздух, дымовой газ будет содержать 4,35 мол.% пара, что соответствует парциальному давлению 0,10 бар абс. и приводит к общей скорости дезактивации 0,50% в сутки (0,26% за счет реактора и 0,24% за счет регенератора). Следовательно, скорость дезактивации катализатора снижается на 40%.

Многие заводы, вероятно, расположены вблизи береговой линии, где обычно в воздухе имеются в наличии солевые аэрозоли. Если воздух на входе в регенератор содержит настолько малое количество соли, как 1 вес.ч/млрд, это может привести к накоплению от 1,0 до 1,5 ч/млн натрия на катализаторе в течение 1 года эксплуатации. Вероятно, что входящий воздух содержит существенно больше натрия, чем 1 часть на миллиард с пропорционально более значительным накоплением натрия на катализаторе. Известно, что натрий и другие металлы, способные к обмену, являются необратимыми каталитическими ядами для процесса превращения кислородсодержащих соединений в олефины, поскольку они нейтрализуют кислотные активные центры катализатора. Увеличение содержания натрия приводит к последовательной потере активности катализатора. Следовательно, важно обеспечить устройство для осушки воздуха и очистки воздуха, входящего в регенератор для того, чтобы снизить скорость дезактивации катализатора.

Катализаторы настоящего изобретения, подходящие для осуществления процесса превращения кислородсодержащих соединений в олефины, включают в себя молекулярно ситовые катализаторы. Молекулярно ситовые катализаторы могут быть цеолитного (цеолиты) или не цеолитного типа (не цеолиты). Кроме того, эффективные катализаторы могут образоваться из смесей цеолитных и нецеолитных молекулярно ситовых катализаторов. Целесообразно, чтобы катализатор был нецеолитным молекулярным ситом.

Эффективные цеолитные молекулярно ситовые катализаторы включают в себя (но не ограничиваются) морденит, шабазит, эрионит, ZSM-5, ZSM-34, ZSM-48 и их смеси. Способы получения этих катализаторов известны из уровня техники, и нет необходимости рассматривать их в этом изобретении.

Силикоалюмофосфаты ("SAPO") представляют собой одну группу нецеолитных молекулярно ситовых катализаторов, которые применяются в настоящем изобретении. Способы получения эффективных SAPO известны из уровня техники. Особенно желательными являются SAPO с небольшими порами. Подходящие SAPO, которые применяются в настоящем изобретении, включают (но не обязательно ограничиваются) SAPO-34, SAPO-17, SAPO-18, SAPO-44, SAPO-56 и их смеси. В более желательном варианте осуществления SAPO представляет собой SAPO-34.

Замещенные SAPO образуют класс молекулярных сит, известный как "MeSAPO," который также применяется в настоящем изобретении. Способы получения MeSAPO известны из уровня техники. Молекулярные сита SAPO с заместителями, такие как MeSAPO, также могут быть подходящими для использования в настоящем изобретении. Подходящие заместители, "Me," включают в себя (но не обязательно ограничиваются) никель, кобальт, марганец, цинк, титан, стронций, магний, барий и кальций. Желательными являются MeSAPO с небольшими порами, меньше чем 5 Ангстрем. MeSAPO с небольшими порами включают в себя (но не обязательно ограничиваются) NiSAPO-34, CoSAPO-34, NiSAPO-17, CoSAPO-17 и их смеси.

Алюмофосфаты (ALPO) с заместителями, также известные как "MeALPO," представляют собой другую группу молекулярных сит, которые могут быть подходящими для использования в настоящем изобретении, причем желательными являются MeALPO с небольшими порами. Способы получения MeALPO известны из уровня техники. Подходящие заместители включают в себя (но не обязательно ограничиваются) никель, кобальт, марганец, цинк, титан, стронций, магний, барий и кальций. Катализатор может быть введен внутрь твердой композиции, предпочтительно твердых частиц, в которой катализатор присутствует в эффективном количестве для того, чтобы облегчать протекание желательного процесса превращения. Твердые частицы могут включать в себя каталитически эффективное количество катализатора и матричный материал, предпочтительно, по меньшей мере, один материал наполнителя и связующий материал, чтобы обеспечить твердой композиции желательное свойство или свойства, например, желательное разбавление катализатора, механическую прочность и тому подобное.

Наиболее предпочтительными молекулярными ситами являются силикоалюмофосфаты, которые имеют восемь колец и средний размер пор, меньше чем 5 Ангстрем, предпочтительно в диапазоне от 3 до 5 Ангстрем, более предпочтительно от 3 до 4,5 Ангстрем и наиболее предпочтительно от 3,5 до 4,2 Ангстрем.

Наиболее предпочтительными молекулярными ситами являются SAPO и молекулярные сита SAPO, замещенные металлами. Металлы выбирают из группы, состоящей из Co, Cr, Cu, Fe, Ga, Ge, Mg, Mn, Ni, Sn, Ti, Zn и Zr и их смесей. Более предпочтительные молекулярные сита цеолитного типа включают один цеолит или комбинацию SAPO-18, SAPO-34, SAPO-35, SAPO-44, SAPO-56, ALPO-18 и ALPO-34, еще более предпочтительно, один или комбинацию SAPO-18, SAPO-34, ALPO-34 и ALPO-18, и молекулярные сита, содержащие металлы, и наиболее предпочтительно один или комбинацию из SAPO-34 и ALPO-18, и молекулярные сита, содержащие металлы.

Описанные выше композиции молекулярно ситовых катализаторов являются особенно эффективными в процессах превращения различного сырья. Неограничивающие примеры соединений алифатического типа включают в себя: спирты, такие как метанол и этанол, алкилмеркаптаны, такие как метилмеркаптан и этилмеркаптан, алкилсульфиды, такие как метилсульфид, алкиламины, такие как метиламин, алкилэфиры, такие как диметиловый эфир, диэтиловый эфир и метилэтиловый эфир, алкилгалогениды, такие как метилхлорид и этилхлорид, алкилкетоны, такие как диметилкетон, формальдегид и различные кислоты, такие как уксусная кислота.

В предпочтительном варианте осуществления способа согласно изобретению сырье содержит одно или несколько кислородсодержащих соединений, более конкретно, одно или несколько органических соединений, содержащих, по меньшей мере, один атом кислорода. В наиболее предпочтительном варианте осуществления способа согласно изобретению кислородсодержащее соединение в сырье представляет собой один или несколько спиртов, предпочтительно алифатические спирты, причем алифатический фрагмент спиртов содержит от 1 до 20 атомов углерода, предпочтительно от 1 до 10 атомов углерода и наиболее предпочтительно от 1 до 4 атомов углерода. Спирты, используемые в качестве сырья в способе согласно изобретению, включают в себя низшие алифатические спирты с линейной и разветвленной цепью и их ненасыщенные аналоги.

Неограничивающие примеры кислородсодержащих соединений включают в себя метанол, этанол, н-пропанол, изопропанол, метилэтиловый эфир, диметиловый эфир, диэтиловый эфир, диизопропиловый эфир, формальдегид, диметилкарбонат, диметилкетон, уксусную кислоту и их смеси. В наиболее предпочтительном варианте осуществления сырье выбирают из одного или нескольких реагентов из метанола, этанола, диметилового эфира, диэтилового эфира или их сочетаний, более предпочтительно из метанола и диметилового эфира, и наиболее предпочтительно из метанола.

Сырье, содержащее кислородсодержащие соединения, более конкретно сырье, содержащее спирт, превращается, главным образом, в один олефин или несколько олефинов. Олефин (олефины) или олефиновый мономер (мономеры), полученные из сырья, обычно содержат от 2 до 4 атомов углерода, с небольшим количеством углеродных побочных продуктов, и наиболее предпочтительно представляют собой этилен и/или пропилен.

Способ настоящего изобретения обычно называется процессом «газ в олефины» (GTO) или в качестве альтернативы, «метанол в олефины» (МТО). В процессе МТО обычно кислородсодержащие соединения сырья, наиболее предпочтительно сырье, содержащее метанол, превращается в присутствии композиции молекулярно ситового катализатора в один олефин или несколько олефинов, предпочтительно и главным образом, в этилен и/или пропилен, который часто называют легкими олефинами.

Способ превращения сырья, особенно сырья, содержащего одно или несколько кислородсодержащих соединений, в присутствии композиции молекулярно ситового катализатора настоящего изобретения, осуществляется в реакторе, в технологическом процессе, причем применяется технология с неподвижным слоем и с флюидизированным слоем катализатора (в том числе процесс с турбулентным слоем), предпочтительным является процесс с непрерывным флюидизированным слоем катализатора, и наиболее предпочтительно процесс с непрерывным высокоскоростным флюидизированным слоем катализатора.

Реакционной системой предпочтительно является система реактора с флюидизированным слоем катализатора, содержащая первую реакционную зону с одним или несколькими вертикальными реакторами, и вторую реакционную зону внутри, по меньшей мере, одной системой разъединения, предпочтительно содержащей один или несколько циклонов. В одном варианте осуществления один или несколько вертикальных реакторов и система разъединения находятся внутри одного аппарата реактора. Свежее сырье, предпочтительно содержащее одно или несколько кислородсодержащих соединений, необязательно с одним или несколькими разбавителями, поступает в один или несколько вертикальных реакторов, в которые вводится композиция молекулярно ситового катализатора или ее закоксованный вариант. В одном варианте осуществления композиция молекулярно ситового катализатора или ее закоксованный вариант контактирует с жидкостью или газом, или их сочетанием, до введения в вертикальный реактор (реакторы), предпочтительно жидкость представляет собой воду или метанол, и газ является инертным газом, таким как азот.

Сырье, поступающее в реакционную систему, предпочтительно превращается, частично или полностью, в первой реакционной зоне в газообразный поток, который поступает в систему разъединения вместе с закоксованной композицией молекулярно ситового катализатора. Циклон (циклоны) внутри системы разъединения предназначаются для отделения композиции молекулярно ситового катализатора, предпочтительно закоксованной композиции молекулярно ситового катализатора, от газообразного потока, содержащего один олефин или несколько олефинов, внутри зоны разъединения.

Система разъединения включает в себя емкость разъединения; обычно нижняя часть системы разъединения представляет собой отпарную зону. В отпарной зоне закоксованная композиция молекулярно ситового катализатора контактирует с газом, предпочтительно одним компонентом или комбинацией из водяного пара, метана, диоксида углерода, монооксида углерода, водорода или инертного газа, такого как аргон, предпочтительно пара, с целью извлечения адсорбированных углеводородов из закоксованной композиции молекулярно ситового катализатора, которая затем вводится в аппарат регенерации.

Температура, используемая в процессе конверсии, конкретно внутри системы реактора, находится в диапазоне от 200°С до 1000°С, предпочтительно от 250°С до 800°С, наиболее предпочтительно от 350°С до 550°С.

Давление, применяемое в реакционной системе конверсии, изменяется в широком диапазоне, включая автогенное давление. Давление процесса конверсии рассчитывается по парциальному давлению сырья, за исключением любых присутствующих разбавителей. Обычно давление, применяемое в процессе конверсии, изменяется в диапазоне от 0,1 кПа до 5 МПа, предпочтительно от 5 кПа до 1 МПа и наиболее предпочтительно от 20 кПа до 500 кПа.

Закоксованная композиция молекулярно ситового катализатора выводится из системы разъединения, предпочтительно через один или несколько циклонов, и поступает в аппарат регенерации. Система регенерации включает в себя регенератор, в котором закоксованная каталитическая композиция контактирует со средой регенерации, предпочтительно с кислородсодержащим газом, в обычных условиях регенерации по температуре, давлению и времени пребывания. Не ограничивающие примеры среды регенерации включают в себя один или несколько компонентов из кислорода, O₃, SO₃, N₂O, NO, NO₂, N₂O₅, воздуха, разбавленного азотом или диоксидом углерода, кислорода и воды (патент США №6245703), монооксид углерода и/или водород. В большинстве технических решений среда регенерации представляет собой воздух. Условиями регенерации являются такие, в которых возможно выжигание кокса из закоксованной каталитической композиции, предпочтительно до содержания меньше чем 0,5 мас.%, в расчете на общую массу закоксованной композиции молекулярно ситового катализатора, поступающей в аппарат регенерации. Композиция молекулярно ситового катализатора, выходящая из регенератора, представляет собой регенерированную композицию молекулярно ситового катализатора. Воздух, подаваемый в регенератор катализатора, может быть осушен для того, чтобы снизить уровень гидротермального повреждения катализатора под действием сочетания влаги и высокой температуры. Например, если входящий влажный воздух имеет содержание влаги 4,0 мол.%, газ, выходящий из регенератора, будет содержать 7,5 мол.% влаги. При 625°С, воздействие на катализатор такого горячего и влажного газа может привести к относительному снижению активности около 0,4-0,6% в сутки. Поэтому, если входящий воздух осушен, газ, выходящий из регенератора, будет содержать только 3,5 мол.% влаги. При 625°С, воздействие на катализатор такого газа будет приводить к относительному снижению активности около 0,1 до 0,3% в сутки.

Согласно настоящему изобретению из потока воздуха, поступающего в регенератор, удаляют некоторое количество воды. Однако когда этот поток воздуха является относительно сухим, удаляется немного воды или вода вообще не удаляется. Кроме того, авторы установили, что воздух, поступающий в аппарат регенерации, может быть существенным источником нежелательной соли. Например, соленость воздуха составляет 0,5 ч/млн натрия, с течением времени, без удаления или добавления катализатора, содержание натрия в катализаторе может достигнуть 4500 вес.ч/млн, что будет приводить к существенной потере активных центров. Предпочтительно, соленость воздуха составляет от 0 до 100 вес.ч/млрд. Если, например, соленость воздуха может быть снижена до 30 вес.ч/млрд, накопление натрия на катализатор в таких же условиях будет составлять лишь 20-250 вес.ч/млн, что существенно не скажется на активности катализатора. Более предпочтительно, соленость воздуха составляет от 0 до 50 вес.ч/млрд и еще более предпочтительно соленость воздуха находится в диапазоне 0-20 вес.ч/млрд или ниже чувствительности измерения. Для обеспечения длительной стабильности катализатора, желательно поддерживать содержание натрия ниже 500 вес.ч/млн. Для первоначального отделения воды и некоторой части натрия, а также других примесей используется конденсатор. Часть воды может быть сохранена с целью циркуляции вместе с воздухом на нескольких тарелках или других устройствах контактирования, таких как насадка или другие материалы, которые обеспечивают контакт воды с воздухом для вымывания солей. В случае необходимости, когда воздух имеет низкую относительную влажность, сначала в воздух может быть добавлено некоторое количество воды из внешней системы для того, чтобы вымыть, по меньшей мере, часть имеющегося натрия, с последующей сушкой с целью удаления добавленной воды, а также остаточной воды. В реакторах более ранней конструкции, атмосферный воздух необходимо было нагреть и подать в регенератор катализатора. Для подачи нагретого воздуха при температуре 121-204°С (250-400°F) в регенераторе катализатора может быть использована воздуходувка. В случае установок флюид-каталитического крекинга стоимость катализатора достаточно низка, и поэтому нет необходимости в дополнительных способах повышения срока службы катализатора. Однако в связи с более высокой стоимостью каталитической системы, такой как катализатор SAPO-34, применяемой в процессе превращения метанола в олефины, экономически оправдано удалять соли из воздуха, а также влагу из регенерационного воздуха.

С целью решения этой проблемы в линию воздуха, выходящего из воздуходувки, добавляют холодильник, а также скруббер для того, чтобы вымывать соли из воздуха. В настоящем изобретении найдено, что, если нагретый атмосферный воздух из воздуходувки охлаждается, например, до 38°С (100°F), часть воды из потока воздуха конденсируется (если воздух имеет низкую влажность). В настоящем изобретении установлено, что эту сконденсированную воду можно рециркулировать в скруббер для того, чтобы удалить или вымыть большую часть солей, попавших вместе с потоком атмосферного воздуха. Вода, которая была удалена из воздуха, циркулирует через воздух под действием насоса и с использованием нескольких тарелок или других устройств контактирования, которые могут быть введены в скруббер с целью увеличения времени контакта воды с воздухом. Таким образом, вода удаляет соли из воздуха. Когда уровень воды внутри скруббера повышается, воду удаляют из скруббера. Эта удаленная вода имеет весьма малое содержание солей, таким образом, для этой воды не потребуется специальная обработка. Использование воды внутри скруббера может привести к дополнительному повышению влажности. Если дополнительная осушка является желательной, в систему могут быть добавлены дополнительные осушители.

ПРИМЕР

В тропических условиях атмосферный воздух имеет температуру 32°С (90°F) и относительную влажность 75%. Если давление в напорной линии воздуходувки составляет 0,25 МПа (35 фунт/кв. дюйм) и условиями внутри скруббера являются: температура 38°С (100°F) и давление 0,25 МПа (30 фунт/кв. дюйм), приблизительно 42% воды и практически все соли будут удалены в скруббере.

Температура процесса регенерации катализатора в регенераторе находится в диапазоне от 200°С до 1500°С, предпочтительно от 300°С до 1000°С, более предпочтительно от 450°С до 750°С, и наиболее предпочтительно от 550°С до 700°С. Давление регенерации находится в диапазоне от 103 до 3448 кПа, предпочтительно от 138 до 1724 кПа (20-250 фунт/кв. дюйм, аба), более предпочтительно от 172 до 1034 кПа (25-150 фунт/кв. дюйм, абс.) и наиболее предпочтительно от 207 до 414 кПа (30-60 фунт/кв. дюйм, абс). Предпочтительное значение времени пребывания композиции молекулярно ситового катализатора в регенераторе находится в диапазоне от одной минуты до нескольких часов, наиболее предпочтительно от одной минуты до 100 минут, и предпочтительная доля кислорода в газе, выходящем из регенератора, находится в диапазоне от 0,01 до 5 мол.%, в расчете на весь объем газа. Газ, выходящий из регенератора, будет содержать CO и CO₂ за счет сгорания углеродсодержащих материалов. В связи с наличием остаточного кислорода в отходящем газе, последующее сгорание CO может происходить в газообразной фазе.

Изобретение может быть использовано в химической и нефтехимической промышленности. Воздух, подаваемый в аппарат регенерации молекулярно ситового катализатора цеолитного или нецеолитного типа, очищают от солей металлов. Сначала исходный воздух охлаждают для того, чтобы удалить воду в конденсаторе, и затем промывают в скруббере, чтобы удалить практически все соли из указанного исходного воздуха. Предпочтительно вода, которая удаляется на стадии охлаждения, рециркулируется для промывки солей из исходного воздуха. Технический результат - увеличение срока службы катализатора. 9 з.п. ф-лы.

1. Способ осушки и очистки газа, входящего в аппарат регенерации катализатора, который включает в себя
a) введение теплого газа регенерации в конденсатор;
b) охлаждение газа регенерации до температуры, при которой существенная часть воды, содержащейся в газе, конденсируется и удаляется из газа регенерации;
c) подача газа регенерации в скруббер;
d) пропускание воды через скруббер для того, чтобы удалить соли из газа регенерации; и
e) подача газа регенерации в аппарат регенерации молекулярно ситового катализатора цеолитного или нецеолитного типа.

2. Способ по п.1, в котором газ выбирают из группы, состоящей из кислорода, O₃, SO₃, N₂O, NO, NO₂, N₂O₅, воздуха, воздуха, разбавленного азотом или диоксидом углерода, кислорода и воды, монооксида углерода и водорода.

3. Способ по п.1, в котором газом является воздух.

4. Способ по п.1, в котором вода, удаленная на стадии b), представляет собой, по меньшей мере, часть количества воды на стадии d).

5. Способ по п.1, в котором скруббер включает в себя средство для контактирования газа с водой.

6. Способ по п.5, в котором средство для контактирования содержит, по меньшей мере, две тарелки для контактирования.

7. Способ по п.1, в котором соль выбирают из группы, состоящей из хлорида натрия, хлорида лития и хлорида калия.

8. Способ по п.1, в котором газ регенерации содержит меньше воды при входе в аппарат регенерации катализатора по сравнению с газом регенерации до его охлаждения.

9. Способ по п.1, в котором газ регенерации до охлаждения содержит от 0 до 50 ч./млрд натрия из NaCl.

10. Способ по п.1, в котором используемый в процессе нецеолитный молекулярно-ситовой катализатор SAPO-34 для превращения кислородсодержащих соединений в олефины регенерируется в аппарате регенерации катализатора.