СПОСОБЫ УПРАВЛЕНИЯ ЧАСТИЧНЫМ ВОССТАНОВЛЕНИЕМ ОТРАБОТАННОГО КАТАЛИЗАТОРА Российский патент 2021 года по МПК B01J38/00 B01J38/14 B01J29/90 

Область применения изобретения

Настоящее изобретение относится к способам управления восстановлением отработанного катализатора, используемого в способе конверсии оксигената в олефин, и, в частности, к способам управления различными параметрами для получения частично восстановленного катализатора с требуемым количеством кокса.

Предпосылки создания изобретения

Легкие олефины служат в качестве сырья для производства множества химических соединений, и традиционно их получают с помощью способа парового или каталитического крекинга. Однако из-за ограниченной доступности и высокой стоимости источников нефти стоимость производства легких олефинов из таких источников нефти постоянно растет.

Поиск альтернативных материалов для производства легких олефинов привел к использованию оксигенатов, таких как спирты, и в частности к использованию метанола, этанола и высших спиртов или их производных. Известно, что молекулярные сита, такие как микропористый кристаллический цеолит и нецеолитные катализаторы, в частности кремнийалюмофосфаты (SAPO), стимулируют конверсию оксигенатов в углеводородные смеси в реакторе. Данный способ с применением различных типов таких катализаторов описан во множестве патентов: патенты США № 3,928,483; 4,025,575; 4,052,479; 4,496,786; 4,547,616; 4,677,242; 4,843,183; 4,499,314; 4,447,669; 5,095,163; 5,191,141; 5,126,308; 4,973,792; 4,861,938; 7,309,679; и 9,643,897.

В процессе воздействия на катализатор оксигенатов, таких как метанол, для стимулирования реакции с получением олефинов образуется углеродсодержащий материал (кокс), осаждаемый на катализаторе. Накопление коксовых отложений препятствует способности катализатора стимулировать реакцию. По мере увеличения количества коксовых отложений катализатор теряет активность, и меньшее количество сырья преобразуется в требуемый олефиновый продукт. На стадии восстановления с поверхности отработанного катализатора кокс удаляют посредством сжигания в присутствии кислорода и тем самым восстанавливают каталитическую активность катализатора. Затем восстановленный катализатор можно снова подвергать воздействию оксигенатов для стимуляции конверсии в олефины.

Недавно было показано, что частичное восстановление отработанного катализатора обеспечивает преимущество селективности в процессе конверсии метанола в олефин (MTO). Таким образом, полагают, что можно регулировать количество кокса на восстановленном катализаторе с возможностью максимального увеличения выхода легких олефинов в зависимости от различных условий в реакторе.

Но в свете выполнения частичного восстановления катализатора MTO становится проблематичным контроль степени восстановления. Для восстановления псевдоожиженного слоя необходим конкретный диапазон значений приведенной скорости, обеспечивающий достаточное взаимодействие газообразного и твердого вещества и извлечение захваченных мелких фракций из дымового газа. Следовательно, после проектирования регенератора количество воздуха, подаваемого в регенератор, можно изменять только в узком диапазоне. Таким образом, существует потребность в способах управления степенью восстановления катализатора для обеспечения требуемого количества кокса на восстановленном катализаторе.

Изложение сущности изобретения

Были предложены один или более способов управления восстановлением отработанного катализатора, позволяющих получать восстановленный катализатор, включающий некоторое количество кокса. Как указано выше, частичное восстановление предпочтительно из-за улучшенной селективности в отношении получения легких олефинов с помощью частично восстановленного катализатора. В одном или более способах настоящего изобретения управление восстановлением осуществляют с помощью газообразных продуктов сгорания путем изменения и регулирования количества свежего воздуха в сочетании с количеством рециркулируемого дымового газа, который рециркулируют в зону восстановления. Способ предусматривает отслеживание одного или более условий обработки в зоне восстановления или реакторе и регулирование компонентов газообразных продуктов сгорания прогностическим или реагирующим образом.

Таким образом, по меньшей мере в одном аспекте в настоящем изобретении может быть предложен способ управления восстановлением катализатора в зоне восстановления катализатора посредством: введения кислородсодержащего газа в зону восстановления катализатора; частичного восстановления потока отработанного катализатора из реакционной зоны MTO, причем отработанный катализатор включает кокс; отделения восстановленного катализатора от дымового газа, причем восстановленный катализатор имеет пониженное количество кокса, и при этом дымовой газ содержит монооксид углерода и диоксид углерода; рециркуляции части дымового газа в зону восстановления катализатора вместе с кислородсодержащим газом; и поддержания соотношения диоксида углерода и монооксида углерода в дымовом газе на уровне по меньшей мере 0,5.

Предполагается, что соотношение диоксида углерода и монооксида углерода поддерживают за счет регулирования содержания кислорода в кислородсодержащем газе, введенном в зону восстановления катализатора. Содержание кислорода можно регулировать путем управления соотношением воздуха и дымового газа в кислородсодержащем газе. Соотношение диоксида углерода и монооксида углерода в дымовом газе можно поддерживать на уровне более 2.

Предполагается также, что дымовой газ дополнительно содержит кислород, а способ дополнительно включает поддержание количества кислорода в дымовом газе на уровне менее 2 об.%.

Кроме того, восстановленный катализатор предположительно содержит от 1 до 4 мас.% кокса.

В другом аспекте в настоящем изобретении может быть по существу предложен способ управления восстановлением катализатора в зоне восстановления катализатора посредством: введения кислородсодержащего газа в зону восстановления катализатора; частичного восстановления потока отработанного катализатора из реакционной зоны MTO, причем отработанный катализатор включает кокс; отделения восстановленного катализатора от дымового газа, причем восстановленный катализатор имеет пониженное количество кокса, и при этом дымовой газ, содержит кислород; рециркуляции части дымового газа в зону восстановления катализатора вместе с кислородсодержащим газом; и поддержания количества кислорода в дымовом газе на уровне менее 2 об.%.

Предполагается, что количество кислорода в дымовом газе поддерживают за счет регулирования содержания кислорода в кислородсодержащем газе, вводимом в зону восстановления катализатора. Содержание кислорода можно регулировать путем управления соотношением воздуха и дымового газа в кислородсодержащем газе.

Кроме того, восстановленный катализатор предположительно содержит от 1 до 4 мас.% кокса. Дымовой газ может содержать диоксид углерода и монооксид углерода, а способ может включать поддержание соотношения диоксида углерода и монооксида углерода в дымовом газе на уровне по меньшей мере 0,5. Соотношение диоксида углерода и монооксида углерода в дымовом газе можно поддерживать на уровне более 2.

В еще одном аспекте в настоящем изобретении также может по существу быть предложен способ частичного восстановления катализатора из реакционной зоны MTO посредством: подачи потока кислородсодержащего газа в зону восстановления катализатора; подачи потока отработанного катализатора из реакционной зоны MTO в зону восстановления катализатора, причем отработанный катализатор включает кокс; сжигания кокса из отработанного катализатора с получением частично восстановленного катализатора, содержащего от 1 до 4 мас.% кокса; рециркуляции части потока дымового газа в зону восстановления катализатора в качестве кислородсодержащего газа; и управления соотношением воздуха и дымового газа в кислородсодержащем газе с возможностью получения частично восстановленного катализатора путем поддержания по меньшей мере одного из следующих параметров: количество кислорода в дымовом газе должно быть менее 2 об.%; соотношение диоксида углерода и монооксида углерода в дымовом газе должно составлять по меньшей мере 0,5; или степень использования кислорода в зоне восстановления катализатора должна составлять по меньшей мере 90%.

Предполагается, что соотношение диоксида углерода и монооксида углерода поддерживают на уровне более 2.

Кроме того, способ предположительно включает регулирование условия обработки, связанного с реакционной зоной MTO, и регулирование соотношения воздуха и дымового газа в кислородсодержащем газе в зависимости от измененного условия обработки в реакционной зоне MTO.

Кроме того, предполагается, что способ включает по меньшей мере одно из: определения по меньшей мере одного параметра способа и генерирования сигнала или данных по результатам такого определения; генерирования и передачи сигнала; или генерирования и передачи данных. Способ может включать прием сигнала или данных и регулирование соотношения воздуха и дымового газа в зависимости от принятых данных или сигнала.

Предполагается, что соотношение воздуха и дымового газа в кислородсодержащем газе регулируют с возможностью получения частично восстановленного катализатора посредством поддержания по меньшей мере двух из следующих параметров: количество кислорода в дымовом газе должно составлять менее 2 об.%; соотношение диоксида углерода и монооксида углерода в дымовом газе должно составлять по меньшей мере 0,5; или степень использования кислорода в зоне восстановления катализатора должна составлять по меньшей мере 90%.

Кроме того, дополнительно предполагается, что соотношение воздуха и дымового газа в кислородсодержащем газе регулируют с возможностью получения частично восстановленного катализатора посредством поддержания следующих параметров: количество кислорода в дымовом газе должно составлять менее 2 об.%; соотношение диоксида углерода и монооксида углерода в дымовом газе должно составлять по меньшей мере 0,5; и степень использования кислорода в зоне восстановления катализатора должна составлять по меньшей мере 90%.

Кроме того, дополнительно предполагается, что способ включает регулирование соотношения воздуха и дымового газа в кислородсодержащем газе с возможностью поддержания постоянной скорости частиц отработанного катализатора в реакторе зоны восстановления катализатора.

Дополнительные аспекты, варианты осуществления и подробные сведения об изобретении, которые можно комбинировать любым образом, представлены в приведенном ниже подробном описании изобретения.

Подробное описание графических материалов

Один или более примеров осуществления настоящего изобретения будут описаны ниже в сочетании со следующим чертежом, на котором показана блок-схема процесса реакции MTO и восстановления катализатора в соответствии с одним или более аспектами настоящего изобретения.

Подробное описание изобретения

Как упомянуто выше, в настоящем изобретении предложен один или более способов частичного восстановления отработанного катализатора из реакционной зоны MTO и способов управления частичным восстановлением. С учетом перечисленных общих принципов один или более вариантов осуществления настоящего изобретения будут описаны с учетом того, что приведенное ниже описание не носит ограничительного характера.

Пример процесса конверсии MTO с зоной восстановления показан на фигуре, на которой поток 10 отработанного катализатора подают из реакционной зоны 12 оксигената в зону 14 регенерации, содержащую регенератор 16. Реакционная зона 12 оксигената предпочтительно включает в себя реактор 18 MTO, в котором сырье 20, содержащее метанол, приводят в контакт с катализатором, содержащим молекулярное сито, в условиях, подходящих для конверсии метанола в легкие олефины в потоке 22 продукта. Катализатор может представлять собой кремнийалюмофосфат (SAPO), имеющий кристаллическую решетку с тетраэдрическими элементарными ячейками, образующую множество пор, обеспечивающих наилучший контакт с метанольным сырьем в процессе конверсии в олефины.

Способ конверсии MTO может представлять собой парофазный каталитический процесс в кипящем слое, в ходе которого происходит конверсия метанола в олефины, преимущественно этилен и пропилен. Сырье 20 может представлять собой метанол товарного класса, метанол-сырец или любую их комбинацию. Метанол-сырец может представлять собой неочищенный продукт из установки синтеза метанола. Сырье 20, представляющее собой смесь метанола с водой, может содержать метанол в количестве от 65 мас.% до 100 мас.%, или 78 мас.% до 99 мас.%, или 95 мас.% метанола. Реакторы 18 MTO известны в данной области техники из, например, патентов США № 6,166,282 и 7,423,191, содержание которых полностью включено в настоящий документ путем ссылки.

Как описано выше, кокс часто представляет собой побочный продукт процесса MTO, накапливаемый на катализаторе в результате приведения в контакт с соединениями из оксигенатсодержащего сырья 20. По мере накопления коксовых отложений на катализаторе способность катализатора конвертировать оксигенаты, а именно метанол, в олефины снижается. Таким образом, поток отработанного катализатора 10 из реактора 18 MTO можно восстанавливать с возможностью поддержания требуемой активности катализатора.

По меньшей мере часть отработанного катализатора может непрерывно выводиться из реакционной зоны 12 оксигената для восстановления в потоке отработанного катализатора 10. Перед восстановлением отработанного катализатора можно отгонять углеводороды из отработанного катализатора, а затем отогнанный отработанный катализатор в потоке 10 подают в регенератор 16 в зоне 14 восстановления.

Регенератор 16 может иметь конструкцию, предусматривающую применение барботажного или турбулентного кипящего слоя, которая содержит сосуд, содержащий распределительное устройство 24, через которое проходит поток газообразных продуктов 26 сгорания. Газообразные продукты 26 сгорания, как описано ниже, содержат кислород (O₂) или другие окислители. Регенератор 16 работает в условиях, в которых по мере взаимодействия отработанного катализатора с кислородом из газообразных продуктов 26 сгорания, когда отработанный катализатор проходит снизу вверх через регенератор 16, кокс из отработанного катализатора сгорает. В результате образуется восстановленный катализатор (т.е. катализатор с меньшим количеством кокса). Известны подходящие условия для регенератора 16, которые могут включать давление 255 кПа (37 фунтов на кв. дюйм изб.) и температуру 650°C (1202°F).

После отделения восстановленного катализатора от любых захваченных газов восстановленный катализатор падает в нижнюю часть регенератора, в которой можно отгонять дополнительные газы, а затем можно подавать поток восстановленного катализатора 28 обратно в реакционную зону 12 оксигената. Пример регенератора 16 более подробно описан в патенте США № 7,423,191.

Как упомянуто выше, восстановленный катализатор 28 предпочтительно представляет собой частично восстановленный катализатор, что означает, что, хотя количество кокса на отработанном катализаторе уменьшено, восстановленный катализатор 28, поданный обратно в реакционную зону 12 оксигената, содержит в среднем 1-4 мас.%, или 1-3 мас.%, или 2-3 мас.% кокса. Восстановленный катализатор 28 может включать 3-15 мас.% кокса на активном компоненте восстановленного катализатора 28, если активным компонентом является SAPO-34, SAPO-18, ZSM-5 и т.п. Соответственно, в настоящем изобретении предложены способы управления регенератором 16, позволяющие достичь требуемого уровня частичного восстановления путем управления смесью рециркуляционного газа, состоящей из дымового газа регенератора 16 и (свежего) воздуха, используемой в качестве газообразных продуктов 26 сгорания, для получения или поддержания одного или более рабочих условий в регенераторе 16.

Дымовой газ регенератора 16 содержит азот (N₂), кислород (O₂), монооксид углерода (CO), диоксид углерода (CO₂) и воду (H₂O). Пример дымового газа может иметь следующую композицию в об.%: 72,7 об.% N₂; 11,6 об.% H₂O; 10,2 об.% CO_2; 4,4 об.% CO; и 1,0 об.% O₂. Однако перед введением дымового газа обратно в регенератор следует удалить CO из дымового газа.

Соответственно, как показано на фигуре, поток 30 дымового газа из регенератора 16 может проходить через управляющий клапан 31 для снижения давления дымового газа, а затем подаваться в зону 32 окисления CO. Зона 32 окисления CO, как правило, включает горелку 34, в которую поступает вспомогательное топливо 33 и воздух 35 в количестве, необходимом для достаточного окисления большей части, если не всего CO, содержащегося в потоке 30 дымового газа. В альтернативном варианте осуществления зона 32 окисления CO может включать в себя сосуд, содержащий катализатор, который стимулирует сжигание CO до CO₂.

В зоне 32 окисления CO снижается количество CO, рециркулируемого в регенератор 16. Кроме того, зона 32 окисления CO облегчает рекуперацию тепла из дымового газа 30. При рециркуляции CO обратно в регенератор 16 в регенераторе расходуется кислород для сжигания CO до CO₂. В результате требуется увеличенное количество кислорода для регенератора 16, что приводит к повышенному расходу воздуха для сжигания, а также больший по размеру регенератор с повышенным отводом тепла от регенератора 16 для управления температурой регенератора. Соответственно, удаление CO из дымового газа 30 в зоне 32 окисления CO улучшает возможность использования дымового газа 30 для рециркуляции в регенератор 16. Кислород, обеспечиваемый в потоке 35 воздуха, подают в зону 32 окисления CO для обеспечения кислорода для конверсии CO в CO₂.

Обедненный CO поток 36 дымового газа извлекают из зоны 32 окисления CO и могут подавать в зону 38 фильтрации, выполненную с возможностью удаления катализаторной пыли из потока 36 обедненного CO дымового газа. Часть 40 потока газа из зоны 38 фильтрации может быть отведена в атмосферу, при этом вторую часть 42 потока газа можно использовать в качестве рециркуляционного потока 44 газообразных продуктов 26 сгорания, поданного в регенератор 16. В частности, второй поток 42 подают в газодувку 46 для управления объемом рециркуляционного потока 44, поданного обратно в регенератор 16. Рециркуляционный поток 44 смешивают с потоком свежего воздуха 48, также обеспечиваемым газодувкой 50, с образованием потока 26 газообразных продуктов сгорания.

Как упомянуто выше, в различных аспектах настоящих способов управление восстановлением катализатора осуществляют путем регулирования и изменения соотношения воздуха 48 и рециркуляционного потока 44 в потоке 26 газообразных продуктов сгорания. Это соотношение контролируют посредством регулирования условий одной или обеих газодувок 46, 50, которые могут поддерживать проводную или беспроводную связь с компьютером 52. Регулирования, например, могут включать в себя взаимодействие с клапанами на входе и/или выходе газодувок 46, 50 или могут включать в себя управление производительностью газодувки или других средств для изменения расхода при поддержании достаточного давления.

В соответствии с одним или более способами соотношением воздуха 48 и рециркуляционного потока 44 в потоке 26 газообразных продуктов сгорания управляют с возможностью достижения, поддержания (или и того, и другого) соотношения CO₂ / CO в дымовом газе 30, превышающего 0,5 (т.е. 1 : 2), предпочтительно превышающего 2 (т.е. 2 : 1). Считается, что при соотношении CO₂ / CO выше 0,5 или выше 2 сокращается или в некоторых случаях предотвращается чрезмерное повышение температуры (дожигания) в газовой фазе, содержащей восстановленный катализатор, ниже по потоку от псевдоожиженного слоя в регенераторе 16.

Аналогичным образом в одном или более способах отношением воздуха 48 к рециркуляционному потоку 44 в потоке 26 газообразных продуктов сгорания управляют с возможностью достижения, поддержания (или и того, и другого) концентрации кислорода в дымовом газе 30 менее 2 об.%. Кроме того, считается, что при этой концентрации снижается или в некоторых случаях предотвращается чрезмерное повышение температуры (дожигания) в восстановленном катализаторе ниже по потоку.

Соотношением воздуха 48 и рециркуляционного потока 44 в потоке 26 газообразных продуктов сгорания управляют с возможностью достижения, поддержания (или и того, и другого) степени использования кислорода 90% или более. «Степень использования кислорода» обозначает часть кислорода, потребляемую при прохождении через псевдоожиженный слой регенератора.

В некоторых способах соотношение воздуха 48 и рециркуляционного потока 44 контролируют или регулируют с возможностью обеспечения требуемого соотношения CO₂/CO, а также требуемой концентрации кислорода или требуемой степени использования кислорода.

Кроме того, в одном или более способах можно управлять соотношением воздуха 48 и рециркуляционного потока 44 в потоке 26 газообразных продуктов сгорания с возможностью достижения, поддержания (или и того, и другого) постоянной скорости псевдоожижения отработанного катализатора в регенераторе 16. Например, количество воздуха 48 в потоке 26 газообразных продуктов сгорания можно уменьшать, а количество рециркуляционного потока 44 в потоке 26 газообразных продуктов повышают с возможностью получения потока с меньшим количеством кислорода при сохранении требуемой скорости отработанного катализатора, поднимающегося внутри регенератора 16. Скорость отработанного катализатора влияет не только на время выдержки отработанного катализатора в зоне сгорания регенератора 16, но также на высоту слоя катализатора, а также на температуру регенератора 16.

В соответствии с настоящими способами соотношение воздуха 48 и рециркуляционного потока 44 в потоке 26 газообразных продуктов сгорания можно регулировать на основании изменения условий обработки, связанных с реактором 18 MTO. Другими словами, хотя в некоторых способах можно измерять температуру, композицию дымового газа и т.п. для регулирования или поддержания соотношения воздуха 48 и рециркуляционного потока 44, также предполагается, что соотношение воздуха 48 и рециркуляционного потока 44 регулируют перед измерением или получением определенных условий обработки. Например, на основании изменения композиции или расхода сырья 20 можно регулировать соотношение воздуха 48 и рециркуляционного потока 44. Аналогичным образом можно регулировать температуру реактора 18 MTO. В то же время соотношение воздуха 48 и рециркуляционного потока 44 регулируют прогностическим образом с учетом изменений температуры и расхода в реакторе 18 MTO.

Любые из упомянутых выше трубопроводов, каналов, блоков, отдельных устройств, сосудов, окружающего пространства, зон и т.п. могут быть оборудованы одним или более компонентами мониторинга, включая датчики, измерительные устройства, устройства считывания данных или устройства передачи данных. Результаты измерения сигналов, процесса или состояния, а также данные от компонентов мониторинга можно использовать для отслеживания условий внутри технологического оборудования, а также вокруг него и на его поверхности. Сигналы, результаты измерений и/или данные, сформированные или зарегистрированные компонентами мониторинга, могут быть собраны, обработаны и/или переданы через одну или более сетей или соединений, которые могут быть защищенными или открытыми, общими или выделенными, прямыми или непрямыми, проводными или беспроводными, шифрованными или без шифрования и/или могут представлять собой их комбинацию (-и); данное описание не устанавливает никаких ограничений в этом отношении.

Сигналы, результаты измерений и/или данные, сформированные или зарегистрированные компонентами мониторинга, могут быть переданы на одно или более вычислительных устройств или систем, таких как компьютер 52. Вычислительные устройства или системы и компьютер 52 могут включать в себя по меньшей мере один процессор и память, хранящую машиночитаемые инструкции, которые при исполнении по меньшей мере одним процессором приводят к выполнению одним или более вычислительными устройствами процесса, который может включать одну или более стадий. Например, одно или более вычислительных устройств могут быть выполнены с возможностью приема от одного или более компонентов мониторинга данных, относящихся к по меньшей мере одному компоненту оборудования или связанных со способом. Одно или более вычислительных устройств или систем могут быть выполнены с возможностью анализа данных. На основании анализа данных одно или более вычислительных устройств или систем могут быть выполнены с возможностью определения одной или более рекомендуемых корректировок для одного или более параметров одного или более способов, описанных в настоящем документе. Одно или более вычислительных устройств или систем могут быть выполнены с возможностью передачи зашифрованных или незашифрованных данных, которые включают в себя одну или более рекомендуемых корректировок для одного или более параметров одного или более способов, описанных в настоящем документе.

Специалистам в данной области следует понимать, что на графических материалах не показаны различные другие компоненты, такие как клапаны, насосы, фильтры, охладители и т.д., поскольку считается, что данные устройства хорошо известны специалистам в данной области и их описание не является необходимым для практической реализации или понимания вариантов осуществления настоящего изобретения.

Конкретные варианты осуществления

Хотя приведенное ниже описание относится к конкретным вариантам осуществления, следует понимать, что настоящее описание предназначено для иллюстрации, а не ограничения объема предшествующего описания и прилагаемой формулы изобретения.

Первый вариант осуществления изобретения представляет собой способ управления восстановлением катализатора в зоне восстановления катализатора, причем способ включает введение кислородсодержащего газа в зону восстановления катализатора; частичное восстановление потока отработанного катализатора из реакционной зоны MTO, причем отработанный катализатор включает кокс; отделение восстановленного катализатора от дымового газа, причем восстановленный катализатор имеет пониженное количество кокса, и при этом дымовой газ содержит монооксид углерода и диоксид углерода; рециркуляцию части дымового газа в зону восстановления катализатора вместе с кислородсодержащим газом; и поддержание соотношения диоксида углерода и монооксида углерода в дымовом газе на уровне по меньшей мере 0,5. Вариант осуществления изобретения представляет собой один, любой или все из предшествующих вариантов осуществления, представленных в данном разделе, вплоть до первого варианта осуществления, представленного в данном разделе, причем соотношение диоксида углерода и монооксида углерода поддерживают за счет регулирования содержания кислорода в кислородсодержащем газе, введенном в зону восстановления катализатора. Вариант осуществления изобретения представляет собой один, любой или все из предшествующих вариантов осуществления, представленных в данном разделе, вплоть до первого варианта осуществления, представленного в данном разделе, причем содержание кислорода регулируют путем управления соотношением воздуха и дымового газа в кислородсодержащем газе. Вариант осуществления изобретения представляет собой один, любой или все из предшествующих вариантов осуществления, представленных в данном разделе, вплоть до первого варианта осуществления, представленного в данном разделе, причем соотношение диоксида углерода и монооксида углерода в дымовом газе поддерживают на уровне, превышающем 2. Вариант осуществления изобретения представляет собой один, любой или все из предшествующих вариантов осуществления, представленных в данном разделе, вплоть до первого варианта осуществления, представленного в данном разделе, причем дымовой газ дополнительно содержит кислород, и при этом способ дополнительно включает поддержание количества кислорода в дымовом газе на уровне менее 2 об.%. Вариант осуществления изобретения представляет собой один, любой или все из предшествующих вариантов осуществления, представленных в данном разделе, вплоть до первого варианта осуществления, представленного в данном разделе, причем восстановленный катализатор содержит 1-4 мас.% кокса.

Второй вариант осуществления изобретения представляет собой способ управления восстановлением катализатора в зоне восстановления катализатора, причем способ включает введение кислородсодержащего газа в зону восстановления катализатора; частичное восстановление потока отработанного катализатора из реакционной зоны MTO, причем отработанный катализатор включает кокс; отделение восстановленного катализатора от дымового газа, причем восстановленный катализатор имеет пониженное количество кокса, и при этом дымовой газ, содержит кислород; рециркуляцию части дымового газа в зону восстановления катализатора вместе с кислородсодержащим газом; и поддержание количества кислорода в дымовом газе на уровне менее 2 об.%. Вариант осуществления изобретения представляет собой один, любой или все из предшествующих вариантов осуществления, представленных в данном разделе, вплоть до второго варианта осуществления, представленного в данном разделе, причем количество кислорода в дымовом газе поддерживают за счет регулирования содержания кислорода в кислородсодержащем газе, введенном в зону восстановления катализатора. Вариант осуществления изобретения представляет собой один, любой или все из предшествующих вариантов осуществления, представленных в данном разделе, вплоть до второго варианта осуществления, представленного в данном разделе, в которых содержание кислорода регулируют путем управления соотношением воздуха и дымового газа в кислородсодержащем газе. Вариант осуществления изобретения представляет собой один, любой или все из предшествующих вариантов осуществления, представленных в данном разделе, вплоть до второго варианта осуществления, представленного в данном разделе, причем восстановленный катализатор содержит 1-4 мас.% кокса. Вариант осуществления изобретения представляет собой один, любой или все из предшествующих вариантов осуществления, представленных в данном разделе, вплоть до второго варианта осуществления, представленного в данном разделе, причем дымовой газ дополнительно содержит диоксид углерода и монооксид углерода, и при этом способ включает поддержание соотношения диоксида углерода и монооксида углерода в дымовом газе на уровне по меньшей мере 0,5. Вариант осуществления изобретения представляет собой один, любой или все из предшествующих вариантов осуществления, представленных в данном разделе, вплоть до второго варианта осуществления, представленного в данном разделе, причем соотношение диоксида углерода и монооксида углерода в дымовом газе поддерживают на уровне, превышающем 2.

Третий вариант осуществления изобретения представляет собой способ частичного восстановления катализатора из реакционной зоны MTO, причем способ включает подачу потока кислородсодержащего газа в зону восстановления катализатора; подачу потока отработанного катализатора из реакционной зоны MTO в зону восстановления катализатора, причем отработанный катализатор включает кокс; сжигание кокса из отработанного катализатора с получением частично восстановленного катализатора, содержащего от 1 до 4 мас.% кокса; рециркуляцию части потока дымового газа в зону восстановления катализатора в качестве кислородсодержащего газа; управление соотношением воздуха и дымового газа в кислородсодержащем газе с возможностью получения частично восстановленного катализатора путем поддержания по меньшей мере одного из следующих параметров количество кислорода в дымовом газе должно быть менее 2 об.%; соотношение диоксида углерода и монооксида углерода в дымовом газе должно составлять по меньшей мере 0,5; или степень использования кислорода в зоне восстановления катализатора должна составлять по меньшей мере 90%. Вариант осуществления изобретения представляет собой один, любой или все из предшествующих вариантов осуществления, представленных в данном разделе, вплоть до третьего варианта осуществления, представленного в данном разделе, причем соотношение диоксида углерода и монооксида углерода поддерживают на уровне, превышающем 2. Вариант осуществления изобретения представляет собой один, любой или все из предшествующих вариантов осуществления, представленных в данном разделе, вплоть до третьего варианта осуществления, представленного в данном разделе, дополнительно включающие регулирование условия обработки, связанного с реакционной зоной MTO; и регулирование соотношения воздуха и дымового газа в кислородсодержащем газе в зависимости от измененного условия обработки в реакционной зоне MTO. Вариант осуществления изобретения представляет собой один, любой или все из предшествующих вариантов осуществления, представленных в данном разделе, вплоть до третьего варианта осуществления, представленного в данном разделе, дополнительно включающие по меньшей мере одно из определения по меньшей мере одного параметра способа и генерирования сигнала или данных по результатам определения; генерирования и передачи сигнала; или генерирования и передачи данных. Вариант осуществления изобретения представляет собой один, любой или все из предшествующих вариантов осуществления, представленных в данном разделе, вплоть до третьего варианта осуществления, представленного в данном разделе, дополнительно включающие в себя прием сигнала или данных; и регулирование соотношения воздуха и дымового газа в зависимости от принятых сигнала или данных. Вариант осуществления изобретения представляет собой один, любой или все из предшествующих вариантов осуществления, представленных в данном разделе, вплоть до третьего варианта осуществления, представленного в данном разделе, причем соотношением воздуха и дымового газа в кислородсодержащем газе управляют с возможностью получения частично восстановленного катализатора посредством поддержания по меньшей мере двух из следующих параметров количество кислорода в дымовом газе должно составлять менее 2 об.%; соотношение диоксида углерода и монооксида углерода в дымовом газе должно составлять по меньшей мере 0,5; или степень использования кислорода в зоне восстановления катализатора должна составлять по меньшей мере 90%. Вариант осуществления изобретения представляет собой один, любой или все из предшествующих вариантов осуществления, представленных в данном разделе, вплоть до третьего варианта осуществления, представленного в данном разделе, причем соотношением воздуха и дымового газа в кислородсодержащем газе управляют с возможностью получения частично восстановленного катализатора посредством поддержания следующих параметров количество кислорода в дымовом газе должно составлять менее 2 об.%; соотношение диоксида углерода и монооксида углерода в дымовом газе должно составлять по меньшей мере 0,5; и степень использования кислорода в зоне восстановления катализатора должна составлять по меньшей мере 90%. Вариант осуществления изобретения представляет собой один, любой или все из предшествующих вариантов осуществления, представленных в данном разделе, вплоть до третьего варианта осуществления, представленного в данном разделе, дополнительно включающие регулирование соотношения воздуха и дымового газа в кислородсодержащем газе с возможностью поддержания постоянной скорости частиц отработанного катализатора в реакторе зоны восстановления катализатора.

Без дополнительной проработки считается, что с использованием предшествующего описания специалист в данной области может в полной мере использовать настоящее изобретение и легко устанавливать основные характеристики изобретения, чтобы без отступления от его сущности и объема вносить в изобретение различные изменения и модификации и адаптировать его к различным вариантам применения и условиям. Таким образом, предшествующие предпочтительные конкретные варианты осуществления следует рассматривать как исключительно иллюстративные, не накладывающие каких-либо ограничений на остальную часть описания и охватывающие различные модификации и эквивалентные конструкции, входящие в объем прилагаемой формулы изобретения.

Если не указано иное, в приведенном выше описании все температуры представлены в градусах по шкале Цельсия, а все доли и процентные значения даны по массе.

В приведенном выше подробном описании изобретения был представлен по меньшей мере один пример осуществления, но следует понимать, что существует больше его вариантов. Следует также понимать, что пример осуществления или примеры осуществления являются лишь примерами и не предназначены для ограничения каким-либо образом объема, применимости или конфигурации изобретения. Наоборот, приведенное выше подробное описание предоставит специалистам в данной области удобную концепцию для реализации примера осуществления изобретения, при этом следует понимать, что функции и расположения элементов, описанные в примере осуществления, могут быть различным образом изменены без отступления от объема изобретения, изложенного в прилагаемой формуле изобретения и ее правовых эквивалентах.

Настоящее изобретение относится к способам управления восстановлением отработанного катализатора, используемого в способе конверсии оксигената в олефин, и, в частности, к способам управления различными параметрами для получения частично восстановленного катализатора с требуемым количеством кокса. Описан способ управления восстановлением катализатора МТО в зоне восстановления катализатора, включающий: подачу кислородсодержащего газа (26) в зону (14) восстановления катализатора; частичное восстановление потока отработанного катализатора (10) из реакционной зоны (12) метанол-в-олефины (MTO), причем отработанный катализатор (10) включает кокс; отделение восстановленного катализатора (28) от дымового газа (30), причем восстановленный катализатор (28) имеет пониженное количество кокса, и при этом дымовой газ (30) содержит монооксид углерода и диоксид углерода; рециркуляцию части (44) дымового газа (30) в зону (14) восстановления катализатора вместе с кислородсодержащим газом (26); и поддержание соотношения диоксида углерода и монооксида углерода в дымовом газе (30) на уровне, составляющем по меньшей мере 0,5. Технический результат - создание способа управления степенью восстановления катализатора для обеспечения требуемого количества кокса на восстановленном катализаторе. 9 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Способ управления восстановлением катализатора МТО в зоне восстановления катализатора, включающий:

подачу кислородсодержащего газа (26) в зону (14) восстановления катализатора;

частичное восстановление потока отработанного катализатора (10) из реакционной зоны (12) метанол-в-олефины (MTO), причем отработанный катализатор (10) включает кокс;

отделение восстановленного катализатора (28) от дымового газа (30), причем восстановленный катализатор (28) имеет пониженное количество кокса, и при этом дымовой газ (30) содержит монооксид углерода и диоксид углерода;

рециркуляцию части (44) дымового газа (30) в зону (14) восстановления катализатора вместе с кислородсодержащим газом (26); и

поддержание соотношения диоксида углерода и монооксида углерода в дымовом газе (30) на уровне, составляющем по меньшей мере 0,5.

2. Способ по п. 1, в котором соотношение диоксида углерода и монооксида углерода поддерживают путем регулирования содержания кислорода в кислородсодержащем газе (26), введенном в зону (14) восстановления катализатора.

3. Способ по п. 2, в котором содержание кислорода регулируют путем управления соотношением воздуха (48) и дымового газа (44) в кислородсодержащем газе (26).

4. Способ по любому из пп. 1-3, в котором соотношение диоксида углерода и монооксида углерода в дымовом газе (30) поддерживают на уровне, превышающем 2.

5. Способ по любому из пп. 1-3, в котором дымовой газ (30) дополнительно содержит кислород, и при этом способ дополнительно включает:

поддержание количества кислорода в дымовом газе (30) на уровне менее 2 об.%.

6. Способ по любому из пп. 1-3, в котором восстановленный катализатор (28) содержит 1-4 мас.% кокса.

7. Способ по любому из пп. 1-3, дополнительно включающий:

поддержание количества кислорода в дымовом газе (30) на уровне менее 2 об.%.

8. Способ по любому из пп. 1-3, в котором степень использования кислорода в зоне (14) восстановления катализатора составляет по меньшей мере 90%.

9. Способ по любому из пп. 1-3, дополнительно включающий:

регулирование условия обработки, связанного с реакционной зоной (12) MTO; и

регулирование соотношения воздуха (48) и дымового газа (44) в кислородсодержащем газе (26) в зависимости от измененного условия обработки в реакционной зоне (12) MTO.

10. Способ по любому из пп. 1-3, дополнительно включающий:

регулирование соотношения воздуха (48) и дымового газа (44) в кислородсодержащем газе (26) с возможностью поддержания постоянной скорости частиц отработанного катализатора (10) в реакторе (16) зоны (14) восстановления катализатора.