РЕАКТОР ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ СОДЕРЖАНИЕМ КОКСА, А ТАКЖЕ УСТРОЙСТВО И СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ НИЗКОУГЛЕРОДИСТЫХ ОЛЕФИНОВ ИЗ КИСЛОРОДСОДЕРЖАЩЕГО СОЕДИНЕНИЯ Российский патент 2023 года по МПК B01J8/00 B01J8/18 B01J8/22 B01J8/26 C07C11/22 C10G3/00 

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ

Настоящая заявка относится к реактору для управления содержанием кокса, к устройству и способу получения низкоуглеродистых олефинов из кислородсодержащего соединения, а также относится к области химического катализа.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

Технология «метанол в олефины» (Methanol-to-olefins technology, MTO) в основном включает в себя технологию DMTO (переработка метанола в олефины) Даляньского института химической физики Китайской академии наук и технологию MTO компании UOP из США. В 2010 году завершено строительство и введение в эксплуатацию установки по переработке метанола в олефины Shenhua Baotou с использованием технологии DMTO. Это первое в мире промышленное применение технологии MTO. По состоянию на конец 2019 года введено в эксплуатацию 14 промышленных установок DMTO с общей производственной мощностью приблизительно 8 млн. тонн низкоуглеродистых олефинов в год.

В последние годы технология DMTO получила дальнейшее развитие и катализаторы DMTO нового поколения с улучшенными характеристиками постепенно начали применять в промышленности, что обеспечило более высокие преимущества для установок DMTO. Катализатор DMTO нового поколения обеспечивает более высокую производительность переработки метанола и селективность по низкоуглеродистым олефинам. В существующих промышленных устройствах DMTO сложно в полной мере использовать преимущества катализатора DMTO нового поколения. Следовательно, существует потребность в разработке устройства и способа производства DMTO, в которых можно эффективно использовать катализатор DMTO нового поколения с высокой производительностью переработки метанола и высокой селективностью по низкоуглеродистым олефинам.

РАСКРЫТИЕ СУЩНОСТИ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Согласно одному аспекту настоящей заявки предложен реактор для управления содержанием кокса, выполненный с возможностью модификации катализатора DMTO в оперативном режиме; а модификация в настоящей заявке относится к управлению содержанием кокса, распределением содержания кокса и частицами кокса в катализаторе DMTO для повышения активности катализатора DMTO и селективности по низкоуглеродистым олефинам.

Основной характеристикой катализатора DMTO является то, что селективность по низкоуглеродистым олефинам в процессе конверсии метанола увеличивается с увеличением содержания кокса в катализаторе. Низкоуглеродистые олефины, упомянутые в настоящей заявке, относятся к этилену и пропилену.

Заявители в ходе исследований обнаружили, что основными факторами, влияющими на активность катализатора DMTO и селективность по низкоуглеродистым олефинам, являются содержание кокса, распределение содержания кокса и частицы кокса в катализаторе. При одинаковом среднем содержании кокса в катализаторах чем уже распределение содержания кокса, тем выше селективность и активность низкоуглеродистых олефинов. Частицы кокса в катализаторе могут включать в себя полиметилароматические углеводородные соединения, полиметилциклоалканы и т.п., причем полиметилбензол и полиметилнафталин могут способствовать образованию этилена. Таким образом, управление содержанием кокса, распределением содержания кокса и частицами кокса в катализаторе является ключевым фактором для управления активностью катализатора DMTO и улучшения селективности по низкоуглеродистым олефинам.

Согласно первому аспекту настоящей заявки предложен реактор для управления содержанием кокса, включающий в себя оболочку реактора для управления содержанием кокса, реакционную зону I и зону осаждения катализатора с управляемым содержанием кокса;

причем оболочка реактора для управления содержанием кокса включает в себя верхнюю оболочку реактора для управления содержанием кокса и нижнюю оболочку реактора для управления содержанием кокса; при этом верхняя оболочка реактора для управления содержанием кокса охватывает зону осаждения катализатора с управляемым содержанием кокса;

нижняя оболочка реактора для управления содержанием кокса охватывает реакционную зону I;

реакционная зона I сообщается с зоной осаждения катализатора с управляемым содержанием кокса;

площадь поперечного сечения в любом положении реакционной зоны I меньше площади поперечного сечения в любом положении зоны осаждения катализатора с управляемым содержанием кокса;

в реакционной зоне I в вертикальном направлении установлены n перегородок, нижние части n перегородок соединены с нижней частью реактора для управления содержанием кокса, верхние части n перегородок расположены в зоне осаждения катализатора с управляемым содержанием кокса и n перегородок делят реакционную зону I на m подзон реакционной зоны I, где m и n являются целыми числами; и

в каждой из перегородок образовано отверстие для циркуляции катализатора таким образом, что катализатор протекает в реакционной зоне I заданным образом.

При необходимости, 1 ≤ n ≤ 9; и 2 ≤ m ≤ 10.

При необходимости поперечные сечения реакционной зоны I и подзон реакционной зоны I могут быть прямоугольными; отверстие для циркуляции катализатора может быть образовано в каждой из n перегородок; и отверстия для циркуляции катализатора на смежных перегородках могут быть расположены в шахматном порядке выше и ниже таким образом, чтобы катализатор протекал в реакционной зоне I по траектории, соответствующей ломаной линии.

При необходимости поперечное сечение реакционной зоны I может быть круглым; поперечное сечение каждой из подзон реакционной зоны I может иметь веерообразную форму; и в каждой из n-1 перегородок может быть образовано по меньшей мере одно отверстие для циркуляции катализатора, так что катализатор протекает в реакционной зоне I по кольцевой траектории.

При необходимости поперечное сечение реакционной зоны I может быть кольцевым; поперечное сечение каждой из подзон реакционной зоны I может иметь веерообразную форму; и в каждой из n-1 перегородок может быть образовано по меньшей мере одно отверстие для циркуляции катализатора, так что катализатор протекает в реакционной зоне I по кольцевой траектории.

При необходимости, если поперечные сечения реакционной зоны I и всех подзон реакционной зоны I в настоящей заявке являются прямоугольными, в реакционной зоне I могут быть установлены n перегородок и эти n перегородок могут делить реакционную зону I на n + 1 подзон реакционной зоны I, т.е. m = n + 1.

При необходимости, если поперечное сечение реакционной зоны I в настоящей заявке является круглым, в реакционной зоне I могут быть установлены n перегородок и эти n перегородок могут делить реакционную зону I на n подзон реакционной зоны I, т.е. m = n; и диаметр зоны осаждения катализатора с управляемым содержанием кокса может превышать диаметр реакционной зоны I.

При необходимости, если поперечное сечение реакционной зоны I в настоящей заявке является кольцевым, в реакционной зоне I могут быть установлены n перегородок и эти n перегородок могут делить реакционную зону I на n подзон реакционной зоны I, т.е. m = n; цилиндр может быть расположен в центре реакционной зоны I, а перегородки могут быть соединены с боковой стенкой цилиндра таким образом, что поперечное сечение каждой из подзон реакционной зоны I является секторно-кольцевым; и диаметр зоны осаждения катализатора с управляемым содержанием кокса может превышать диаметр реакционной зоны I.

При необходимости площадь поперечного сечения зоны осаждения катализатора с управляемым содержанием кокса может в 1,5-3 раза превышать площадь поперечного сечения реакционной зоны I.

В частности, в каждой из перегородок может быть образовано одно или более отверстий для циркуляции катализатора, что строго не ограничивается в настоящей заявке. При образовании множества отверстий для циркуляции катализатора их относительные положения строго не ограничиваются в настоящей заявке. Например, множество отверстий для циркуляции катализатора могут быть расположены параллельно или могут быть расположены случайным образом.

При необходимости реактор для управления содержанием кокса также может включать в себя переходную зону;

указанная переходная зона может быть расположена между реакционной зоной I и зоной осаждения катализатора с управляемым содержанием кокса;

площадь поперечного сечения в любом положении переходной зоны может находиться в диапазоне между площадью поперечного сечения в любом положении реакционной зоны I и площадью поперечного сечения в любом положении зоны осаждения катализатора с управляемым содержанием кокса; и

переходная зона, реакционная зона I и зона осаждения катализатора с управляемым содержанием кокса могут соосно сообщаться друг с другом.

В частности, переходная зона в настоящей заявке может быть выполнена с возможностью соединения реакционной зоны I и зоны осаждения катализатора с управляемым содержанием кокса.

При необходимости верхние концы перегородок в настоящей заявке могут быть расположены в переходной зоне, а нижние концы перегородок могут быть соединены с нижней частью реакционной зоны I.

При необходимости реактор для управления содержанием кокса может представлять собой реактор с барботажным псевдоожиженным слоем.

При необходимости реакционная зона I может включать в себя вход для катализатора, выход для катализатора с управляемым содержанием кокса и вход для сырьевого материала для управления содержанием кокса;

m подзон реакционной зоны I могут включать в себя 1^ю подзону реакционной зоны I и со 2^й подзоны реакционной зоны I по m^ю подзону реакционной зоны I; вход для катализатора может быть образован 1^й подзоне реакционной зоны I; выход для катализатора с управляемым содержанием кокса может быть образован в m^й подзоне реакционной зоны I;

в нижней части каждой из подзон реакционной зоны I может быть образован вход для сырьевого материала для управления содержанием кокса;

зона осаждения катализатора с управляемым содержанием кокса может включать в себя выход для газа для управления содержанием кокса; и выход для газа для управления содержанием кокса может быть образован в верхней части зоны осаждения катализатора с управляемым содержанием кокса.

Предпочтительно, на входе для сырьевого материала для управления содержанием кокса может быть обеспечен распределитель реактора для управления содержанием кокса для подачи сырьевого материала для управления содержанием кокса.

При необходимости на выходе для газа для управления содержанием кокса, может быть обеспечена труба для подачи газообразного продукта управления содержанием кокса.

При необходимости в нижней части каждой из подзон реакционной зоны I может быть размещен распределитель реактора для управления содержанием кокса. Таким образом, весь сырьевой материал для управления содержанием кокса может равномерно поступать в реакционную зону I, что позволяет избежать явления неравномерного распределения сырьевого материала для управления содержанием кокса между подзонами и обеспечить требуемое узкое распределение содержания кокса в катализаторе.

При необходимости на выходе для катализатора с управляемым содержанием кокса может быть обеспечена труба для подачи катализатора с управляемым содержанием кокса, предназначенная для подачи катализатора с управляемым содержанием кокса в реакционную зону II.

В настоящей заявке форма трубы для подачи катализатора с управляемым содержанием кокса строго не ограничивается при условии, что труба для подачи катализатора с управляемым содержанием кокса выполнена с возможностью подачи катализатора с управляемым содержанием кокса в реакционную зону. Например, труба для подачи катализатора с управляемым содержанием кокса может представлять собой длинную трубу изогнутой конструкции, а также может иметь другие подходящие формы.

При необходимости на трубе для подачи катализатора с управляемым содержанием кокса также может быть обеспечен скользящий, или золотниковый, клапан для катализатора с управляемым содержанием кокса для управления циркуляцией катализатора.

В настоящей заявке в реакционной зоне I установлены перегородки с отверстиями для циркуляции для разделения зоны управления содержанием кокса на множество подзон реакционной зоны I таким образом, чтобы катализатор мог равномерно протекать в реакционной зоне I, что позволяет управлять временем пребывания катализатора, поступающего в реакционную зону I, и режимом управления содержанием кокса для обеспечения узкого распределения содержания кокса в катализаторе, а также управлять частицами кокса и содержанием кокса в катализаторе. Предотвращается низкая однородность содержания кокса в гранулах катализатора, т.е. когда некоторые гранулы катализатора имеют низкое содержание кокса, а некоторые гранулы катализатора имеют высокое содержание кокса, что приводит к широкому распределению содержания кокса в катализаторе.

В настоящей заявке катализатор, поступающий в зону управления содержанием кокса, может представлять собой свежий катализатор или регенерированный катализатор. Предпочтительно катализатор может представлять собой регенерированный катализатор, так что как регенерация, так и управление содержанием кокса могут быть обеспечены в оперативном режиме.

Согласно второму аспекту настоящей заявки предложен способ модификации катализатора DMTO в оперативном режиме, реализуемый с использованием вышеупомянутого реактора для управления содержанием кокса.

При необходимости способ может включать по меньшей мере подачу катализатора и сырьевого материала для управления содержанием кокса в реакционную зону I для обеспечения возможности осуществления реакции с образованием продукта с катализатором с управляемым содержанием кокса,

где катализатор протекает заданным образом через отверстия для циркуляции катализатора в перегородках.

При необходимости сырьевой материал для управления содержанием кокса может включать в себя углеводородные соединения C₁-C₆.

Предпочтительно углеводородные соединения могут представлять собой по меньшей мере одно из группы, состоящей из алканов C₁-C₆ и олефинов C₁-C₆.

При необходимости температура реакции управления содержанием кокса может составлять от 300°С до 700°С.

При необходимости реактор для управления содержанием кокса в настоящей заявке может представлять собой реактор с барботажным псевдоожиженным слоем.

При необходимости сырьевой материал для управления содержанием кокса также может включать в себя по меньшей мере одно из группы, состоящей из водорода, спиртового соединения и воды; и

доля общей массы спиртового соединения и воды в массе сырьевого материала для управления содержанием кокса может быть больше или равна 10% и меньше или равна 50%; и

предпочтительно спиртовое соединение может представлять собой по меньшей мере одно из группы, состоящей из метанола и этанола.

При необходимости сырьевой материал для управления содержанием кокса может включать в себя водород в количестве от 0% вес. до 20% вес., метан в количестве от 0% вес. до 50% вес., этан в количестве от 0% вес. до 50% вес., этилен в количестве от 0% вес. до 20% вес., пропан в количестве от 0% вес. до 50% вес., пропилен в количестве от 0% вес. до 20% вес., бутан в количестве от 0% вес. до 90% вес., бутен в количестве от 0% вес. до 90% вес., пентан в количестве от 0% вес. до 90% вес., пентен в количестве от 0% вес. до 90% вес., гексан в количестве от 0% вес. до 90% вес., гексен в количестве от 0% вес. до 90% вес., метанол в количестве от 0% вес. до 50% вес., этанол в количестве от 0% вес. до 50% вес. и воду в количестве от 0% вес. до 50% вес.; и

содержание углеводородных соединений может превышать 0%.

При необходимости катализатор может включать в себя молекулярное сито SAPO-34; содержание кокса в катализаторе может быть меньшим или равным 3% вес.;

содержание кокса в катализаторе с управляемым содержанием кокса может составлять от 4% вес. до 9% вес.;

квартильное отклонение распределения содержания кокса в катализаторе с управляемым содержанием кокса может составлять менее 1% вес.;

предпочтительно частицы кокса в катализаторе с управляемым содержанием кокса могут включать в себя полиметилбензол и полиметилнафталин;

общая масса полиметилбензола и полиметилнафталина может составлять более 70% вес. от общей массы кокса или может быть равна указанному количеству;

масса частиц кокса с молекулярной массой более 184 может составлять менее 25% вес. от общей массы кокса или может быть равна указанному количеству; а

общая масса кокса может относиться к общей массе частиц кокса.

В частности, как описано в настоящей заявке, содержанием кокса в катализаторе с управляемым содержанием кокса управляют в диапазоне от 4% вес. до 9% вес. благодаря конструкции реакционной зоны I и выбору процесса управления содержанием кокса. Поскольку катализатор является порошкообразным, содержание кокса в катализаторе относится к среднему содержанию кокса в гранулах катализатора, но фактическое содержание кокса в разных гранулах катализатора может быть разным. В настоящей заявке квартильным отклонением распределения содержания кокса в гранулах катализатора с управляемым содержанием кокса можно управлять таким образом, чтобы оно составляло менее 1% вес., для сужения общего распределения содержания кокса в катализаторе, таким образом, повышая активность катализатора и селективность по низкоуглеродистым олефинам.

В настоящей заявке типы и содержание частиц кокса также очень важны, и также являются одной из целей управления в настоящей заявке. В настоящей заявке общей массой полиметилбензола и полиметилнафталина управляют таким образом, чтобы она была больше или равна 70% вес. от общей массы кокса, с помощью механизма управления содержанием кокса и выбора параметров процесса управления содержанием кокса для повышения активности катализатора и улучшения селективности по низкоуглеродистым олефинам.

При необходимости рабочие условия осуществления процесса в реакционной зоне I реактора для управления содержанием кокса могут быть следующими: кажущаяся линейная скорость газа: от 0,1 м/с до 0,5 м/с; температура реакции: от 300°С до 700°С; давление реакции: от 100 кПа до 500 кПа; и плотность слоя: от 400 кг/м³ до 800 кг/м³.

При необходимости способ может включать: подачу сырьевого материала для управления содержанием кокса и катализатора в реакционную зону I для обеспечения возможности проведения реакции с образованием катализатора с управляемым содержанием кокса и газообразного продукта управления содержанием кокса; обеспечение возможности последовательного прохождения катализатора с управляемым содержанием кокса по m подзонам реакционной зоны I через отверстия для циркуляции катализатора в перегородках, а затем его вытекания через выход для катализатора с управляемым содержанием кокса и обеспечение возможности вытекания газообразного продукта управления содержанием кокса через выход для газа для управления содержанием кокса.

Согласно третьему аспекту настоящей заявки предложено устройство для получения низкоуглеродистых олефинов из кислородсодержащего соединения, включающее в себя реактор конверсии метанола и реактор для управления содержанием кокса, описанный выше.

При необходимости реактор конверсии метанола может включать в себя оболочку реактора конверсии метанола и трубу для подачи;

оболочка реактора конверсии метанола может включать в себя нижнюю оболочку реактора конверсии метанола и верхнюю оболочку реактора конверсии метанола;

нижняя оболочка реактора конверсии метанола может охватывать реакционную зону II;

труба для подачи может быть расположена выше реакционной зоны II; труба для подачи может иметь один закрытый конец и другой конец, сообщающийся с реакционной зоной II;

верхняя оболочка реактора конверсии метанола может быть расположена на периферии трубы для подачи;

верхняя оболочка реактора конверсии метанола и стенка трубы для подачи могут охватывать полость;

указанная полость может быть разделена снизу вверх, соответственно, на зону отработанного катализатора и зону разделения газа и твердого вещества; и

зона отработанного катализатора может быть снабжена газораспределителем зоны отработанного катализатора.

При необходимости нижняя часть реакционной зоны II может быть снабжена распределителем реактора конверсии метанола.

В некоторых случаях зона отработанного катализатора также может быть дополнительно снабжена охладителем реактора конверсии метанола и охладитель реактора конверсии метанола может быть расположен выше газораспределителя зоны отработанного катализатора и ниже зоны разделения газа и твердого вещества.

При необходимости труба для подачи газообразного продукта управления содержанием кокса может сообщаться с зоной разделения газа и твердого вещества, и может быть выполнена с возможностью подачи газообразного продукта управления содержанием кокса в зону разделения газа и твердого вещества.

При необходимости зона разделения газа и твердого вещества может быть снабжена первым блоком для разделения газа и твердого вещества реактора конверсии метанола;

верхняя часть трубы для подачи может быть соединена со входом первого блока для разделения газа и твердого вещества реактора конверсии метанола;

в зоне отработанного катализатора может быть образован выход для отработанного катализатора из первого блока для разделения газа и твердого вещества реактора конверсии метанола;

с камерой для сбора газа реактора конверсии метанола может сообщаться выход для газа из первого блока для разделения газа и твердого вещества реактора конверсии метанола; и

камера для сбора газа реактора конверсии метанола выполнена с возможностью сообщения с трубой для подачи газообразного продукта.

При необходимости зона разделения газа и твердого вещества также может быть снабжена вторым блоком для разделения газа и твердого вещества реактора конверсии метанола;

в зоне разделения газа и твердого вещества может быть образован вход для газа второго блока для разделения газа и твердого вещества реактора конверсии метанола;

в зоне отработанного катализатора может быть образован выход для отработанного катализатора из второго блока для разделения газа и твердого вещества реактора конверсии метанола; и

выход для газа из второго блока для разделения газа и твердого вещества реактора конверсии метанола может сообщаться с камерой для сбора газа реактора конверсии метанола.

При необходимости первый блок для разделения газа и твердого вещества реактора конверсии метанола может иметь один или более наборов циклонных сепараторов для разделения газа и твердого вещества, и каждый набор циклонных сепараторов для разделения газа и твердого вещества может включать в себя циклонный сепаратор для разделения газа и твердого вещества первой ступени и циклонный сепаратор для разделения газа и твердого вещества второй ступени.

При необходимости второй блок для разделения газа и твердого вещества реактора конверсии метанола может иметь один или более наборов циклонных сепараторов для разделения газа и твердого вещества и каждый набор циклонных сепараторов для разделения газа и твердого вещества может включать в себя циклонный сепаратор для разделения газа и твердого вещества первой ступени и циклонный сепаратор для разделения газа и твердого вещества второй ступени.

При необходимости газораспределитель зоны отработанного катализатора может быть расположен ниже первого блока для разделения газа и твердого вещества реактора конверсии метанола и второго блока для разделения газа и твердого вещества реактора конверсии метанола.

При необходимости труба для циркуляции отработанного катализатора и наклонная труба для отработанного катализатора также могут быть установлены снаружи зоны отработанного катализатора;

труба для циркуляции отработанного катализатора может быть выполнена с возможностью соединения зоны отработанного катализатора и реакционной зоны II; а

наклонная труба для отработанного катализатора может быть выполнена с возможностью выпускания отработанного катализатора.

При необходимости труба для циркуляции отработанного катализатора также может быть снабжена скользящим клапаном для циркуляции отработанного катализатора, выполненным с возможностью управления циркуляцией катализатора.

При необходимости один конец трубы для циркуляции отработанного катализатора может быть соединен с реакционной зоной II и может быть расположен выше распределителя реактора конверсии метанола; а другой конец может быть соединен с зоной отработанного катализатора.

При необходимости реакционная зона II выполнена с возможностью сообщения с реакционной зоной I посредством трубы для подачи катализатора с управляемым содержанием кокса.

При необходимости устройство также может включать в себя регенератор;

регенератор может быть соединен с наклонной трубой для отработанного катализатора, так что отработанный катализатор может быть подан в регенератор;

регенератор может быть соединен с трубой для подачи регенерированного катализатора, так что регенерированный катализатор может быть подан в реактор для управления содержанием кокса; и

во внутренней нижней части регенератора может быть установлен распределитель регенератора.

При необходимости в нижней части регенератора также может быть установлена отпарная колонна регенератора;

внутри регенератора может быть установлена верхняя секция отпарной колонны регенератора, а выше распределителя регенератора может быть образован вход верхней секции отпарной колонны регенератора; и

снаружи регенератора может быть установлена нижняя секция отпарной колонны регенератора, а выход нижней секции отпарной колонны регенератора может быть соединен с трубой для подачи регенерированного катализатора.

При необходимости регенератор может включать в себя оболочку регенератора и отпарную колонну регенератора; снаружи оболочки регенератора может быть установлена нижняя секция отпарной колонны регенератора, а выход нижней секции отпарной колонны регенератора может быть соединен с трубой для подачи регенерированного катализатора. Внутри оболочки регенератора может быть размещена верхняя секция отпарной колонны регенератора, а выше распределителя регенератора может быть образован вход верхней секции отпарной колонны регенератора.

При необходимости регенератор может быть соединен с наклонной трубой для отработанного катализатора посредством трубы для подачи отработанного катализатора и отпарной колонны реактора конверсии метанола; и

регенератор может быть соединен с трубой для подачи регенерированного катализатора посредством отпарной колонны регенератора.

При необходимости, скользящий клапан для отработанного катализатора также может быть установлен между отпарной колонной реактора конверсии метанола и трубой для подачи отработанного катализатора.

При необходимости регенератор также может быть снабжен блоком для разделения газа и твердого вещества регенератора и камерой для сбора газа регенератора;

выше распределителя регенератора может быть образован выход для регенерированного катализатора из блока для разделения газа и твердого вещества регенератора;

с камерой для сбора газа регенератора может быть соединен выход для газа из блока для разделения газа и твердого вещества регенератора; а

камера для сбора газа регенератора может быть соединена с трубой для подачи дымового газа, расположенной снаружи регенератора.

При необходимости отпарная колонна регенератора также может быть снабжена охладителем регенератора.

При необходимости блок для разделения газа и твердого вещества регенератора может иметь один или более наборов циклонных сепараторов для разделения газа и твердого вещества и каждый набор циклонных сепараторов для разделения газа и твердого вещества может включать в себя циклонный сепаратор для разделения газа и твердого вещества первой ступени и циклонный сепаратор для разделения газа и твердого вещества второй ступени.

При необходимости между отпарной колонной регенератора и трубой для подачи регенерированного катализатора также может быть установлен скользящий клапан для регенерированного катализатора.

Согласно четвертому аспекту настоящей заявки предложен способ получения низкоуглеродистых олефинов из кислородсодержащего соединения, включающий в себя вышеописанный способ модификации катализатора DMTO в оперативном режиме.

При необходимости этот способ также может включать: подачу газообразного продукта управления содержанием кокса в зону разделения газа и твердого вещества реактора конверсии метанола; и

подачу катализатора с управляемым содержанием кокса в реакционную зону II реактора конверсии метанола.

При необходимости в реакционной зоне II сырьевой материал с кислородсодержащим соединением может вступать в контакт и реагировать с катализатором с управляемым содержанием кокса с образованием потока А с низкоуглеродистыми олефинами и отработанным катализатором.

При необходимости поток А может быть разделен на газофазный поток В и твердофазный поток С после разделения газа и твердого вещества в зоне разделения газа и твердого вещества реактора конверсии метанола;

газофазный поток В может поступать в камеру для сбора газа реактора конверсии метанола;

твердофазный поток С может поступать в зону отработанного катализатора; и

газофазный поток В может включать в себя низкоуглеродистые олефины, а твердофазный поток С может включать в себя отработанный катализатор.

При необходимости псевдоожижающий газ зоны отработанного катализатора может быть подан в зону отработанного катализатора;

псевдоожижающий газ зоны отработанного катализатора и газообразный продукт управления содержанием кокса могут быть смешаны и нести часть отработанного катализатора для получением потока D;

поток D может быть разделен на газофазный поток E и твердофазный поток F после разделения газа и твердого вещества;

газофазный поток Е может поступать в камеру для сбора газа реактора конверсии метанола;

твердофазный поток F может поступать в зону отработанного катализатора;

газофазный поток Е может представлять собой смесь газов из псевдоожижающего газа зоны отработанного катализатора и газообразного продукта управления содержанием кокса; а

твердофазный поток F может представлять собой отработанный катализатор.

При необходимости газофазный поток B и газофазный поток Е могут быть смешаны в камере для сбора газа реактора конверсии метанола с получением газообразного продукта, и этот газообразный продукт может поступать в расположенную дальше по потоку рабочую секцию по трубе для подачи газообразного продукта.

При необходимости часть отработанного катализатора из зоны отработанного катализатора может быть возвращена в нижнюю часть реакционной зоны II по трубе для циркуляции отработанного катализатора; а

оставшуюся часть отработанного катализатора можно отводить по наклонной трубе для отработанного катализатора.

При необходимости отработанный катализатор, отведенный по наклонной трубе для отработанного катализатора, может быть подан в регенератор; и

в регенератор может быть подан регенерационный газ, или газ регенерации, для вступления в контакт и реагирования с отработанным катализатором с получением потока G с дымовым газом и регенерированным катализатором.

При необходимости поток G может быть разделен на газ и твердое вещество;

отделенный дымовой газ может поступать в камеру для сбора газа регенератора, и затем поступать в расположенную дальше по потоку систему для обработки дымового газа по трубе для подачи дымового газа; а

отделенный регенерированный катализатор могут отпаривать и охлаждать, а затем подавать в реактор для управления содержанием кокса.

При необходимости кислородсодержащее соединение может включать в себя метанол и/или диметилэфир (dimethyl ether, DME).

При необходимости содержание кокса в отработанном катализаторе может составлять от 9% вес. до 13% вес.

При необходимости псевдоожижающий газ зоны отработанного катализатора может включать азот и/или водяной пар.

При необходимости регенерационный газ может содержать от 0% вес. до 100% вес. воздуха, от 0% вес. до 50% вес. кислорода, от 0% вес. до 50% вес. азота и от 0% вес. до 50% вес. водяного пара.

При необходимости рабочие условия осуществления процесса в реакционной зоне II реактора конверсии метанола могут быть следующими: кажущаяся линейная скорость газа: от 0,5 м/с до 7,0 м/с; температура реакции: от 350°С до 550°С; давление реакции: от 100 кПа до 500 кПа; и плотность слоя: от 100 кг/м³ до 500 кг/м³.

При необходимости рабочие условия осуществления процесса в зоне отработанного катализатора реактора конверсии метанола могут быть следующими: кажущаяся линейная скорость газа: от 0,1 м/с до 1,0 м/с; температура реакции: от 350°С до 550°С; давление реакции: от 100 кПа до 500 кПа; и плотность слоя: от 200 кг/м³ до 800 кг/м³.

При необходимости рабочие условия осуществления процесса в регенераторе могут быть следующими: кажущаяся линейная скорость газа: от 0,5 м/с до 2,0 м/с; температура регенерации: от 600°С до 750°С; давление регенерации: от 100 кПа до 500 кПа; и плотность слоя: от 150 кг/м³ до 700 кг/м³.

Углеводородные соединения C₁-C₆ в настоящей заявке относятся к углеводородным соединениям с 1-6 атомами углерода.

Возможные полезные эффекты настоящей заявки:

(1) Реактор для управления содержанием кокса, описанный в настоящей заявке, представляет собой реактор с барботажным псевдоожиженным слоем с m подзонами реакционной зоны, в котором высота перегородки между смежными подзонами реакционной зоны превышает высоту плотного слоя катализатора, и катализатор может протекать из расположенной раньше по потоку подзоны в расположенную дальше по потоку подзону только через отверстия для циркуляции катализатора в перегородках, так что 1. регулирование загрузки катализатора в реакторе для управления содержанием кокса может происходить автоматически (т.е. средним временем пребывания катализатора в реакторе для управления содержанием кокса можно управлять путем изменения рабочих условий осуществления процесса для управления содержанием кокса в катализаторе); и 2. распределением времени пребывания катализатора управляют с помощью структуры m подзон реакционной зоны (распределение времени пребывания аналогично применению m последовательно соединенных резервуарных реакторов с полным смешением) и, таким образом, может быть получен катализатор с узким распределением содержания кокса.

(2) Согласно настоящей заявке обеспечена возможность управления конверсией и образованием частиц кокса в катализаторе. С одной стороны, неактивные крупномолекулярные частицы кокса, оставшиеся в регенерированном катализаторе, преобразуются в низкомолекулярные частицы кокса; и, с другой стороны, сырьевой материал для управления содержанием кокса также может поступать в катализатор с образованием высокоактивных низкомолекулярных частиц кокса, а низкомолекулярные частицы кокса в основном представляют собой полиметилбензол и полиметилнафталин, которые могут улучшить селективность по этилену.

(3) С применением способа модификации катализатора DMTO в оперативном режиме путем осуществления реакции управления содержанием кокса, описанной в настоящей заявке, можно получить катализатор с управляемым содержанием кокса с высоким содержанием кокса, узким распределением содержания кокса, а также полиметилбензолом и полиметилнафталином в качестве основных компонентов кокса, т.е. регенерированный катализатор с низкой селективностью по низкоуглеродистым олефинам преобразуют в катализатор с управляемым содержанием кокса с высокой селективностью по низкоуглеродистым олефинам.

(4) Регенерированный катализатор, описанный в настоящей заявке, может быть непосредственно использован в процессе получения низкоуглеродистых олефинов из кислородсодержащего соединения без обработки для управления содержанием кокса и в этом случае селективность по низкоуглеродистым олефинам в полученном газообразном продукте составляет от 80% вес. до 83% вес. Когда регенерированный катализатор, описанный в настоящей заявке, подвергают обработке для управления содержанием кокса, а затем используют в процессе получения низкоуглеродистых олефинов из кислородсодержащего соединения, селективность по низкоуглеродистым олефинам в полученном газообразном продукте составляет 93% вес. до 96% вес.

(5) Реактор конверсии метанола, описанный в настоящей заявке, представляет собой составной реактор с псевдоожиженным слоем, включающий в себя зону быстрого псевдоожиженного слоя и зону барботажного псевдоожиженного слоя. Зона быстрого псевдоожиженного слоя представляет собой реакционную зону, в которой можно получить интенсивный поток метанола, повысить производительность обработки метанола на единицу объема устройства и добиться того, чтобы среднечасовая скорость подачи (weight hourly space velocity, WHSV) метанола достигала от 5 ч^-1 до 20 ч^-1. Зона барботажного псевдоожиженного слоя представляет собой зону отработанного катализатора, которая выполнена с возможностью снижения температуры отработанного катализатора, подачи низкотемпературного отработанного катализатора в реакционную зону, увеличения плотности слоя в реакционной зоне и управления температурой слоя в реакционной зоне. Когда кажущаяся линейная скорость газа составляет от 0,5 м/с до 7,0 м/с, соответствующая плотность слоя составляет от 500 кг/м³ до 100 кг/м³.

(6) Реактор конверсии метанола, описанный в настоящей заявке, имеет конструкцию, в которой первый блок для разделения газа и твердого вещества реактора конверсии метанола непосредственно соединен с трубой для подачи, что обеспечивает быстрое разделение газа, содержащего низкоуглеродистые олефины, и отработанного катализатора в потоке А, и предотвращает дальнейшее реагирование низкоуглеродистых олефинов под действием отработанного катализатора с образованием углеводородных побочных продуктов с большой молекулярной массой.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

На фиг. 1 представлено схематическое изображение устройства DMTO для получения низкоуглеродистых олефинов из кислородсодержащего соединения согласно варианту осуществления настоящей заявки.

Ссылочные обозначения на фиг. 1:

1 представляет собой реактор для управления содержанием кокса; 1-1 представляет собой оболочку реактора для управления содержанием кокса; 1-2 представляет собой распределитель реактора для управления содержанием кокса; 1-3 представляет собой перегородку; 1-4 представляет собой трубу для подачи катализатора с управляемым содержанием кокса; 1-5 представляет собой скользящий клапан для катализатора с управляемым содержанием кокса; 1-6 представляет собой трубу для подачи газообразного продукта управления содержанием кокса; 2 представляет собой реактор конверсии метанола; 2-1 представляет собой оболочку реактора конверсии метанола; 2-2 представляет собой распределитель реактора конверсии метанола; 2-3 представляет собой трубу для подачи; 2-4 представляет собой первый блок для разделения газа и твердого вещества реактора конверсии метанола; 2-5 представляет собой камеру для сбора газа реактора конверсии метанола; 2-6 представляет собой газораспределитель зоны отработанного катализатора; 2-7 представляет собой охладитель реактора конверсии метанола; 2-8 представляет собой второй блок для разделения газа и твердого вещества реактора конверсии метанола; 2-9 представляет собой трубу для подачи газообразного продукта; 2-10 представляет собой трубу для циркуляции отработанного катализатора; 2-11 представляет собой скользящий клапан для циркуляции отработанного катализатора; 2-12 представляет собой наклонную трубу для отработанного катализатора; 2-13 представляет собой отпарную колонну реактора конверсии метанола; 2-14 представляет собой скользящий клапан для отработанного катализатора; 2-15 представляет собой трубу для подачи отработанного катализатора; 3 представляет собой регенератор; 3-1 представляет собой оболочку регенератора; 3-2 представляет собой распределитель регенератора; 3-3 представляет собой блок для разделения газа и твердого вещества регенератора; 3-4 представляет собой камеру для сбора газа регенератора; 3-5 представляет собой трубу для подачи дымового газа; 3-6 представляет собой отпарную колонну регенератора; 3-7 представляет собой охладитель регенератора; 3-8 представляет собой скользящий клапан для регенерированного катализатора; и 3-9 представляет собой трубу для подачи регенерированного катализатора.

На фиг. 2 представлена схематическая диаграмма поперечных сечений конструкции реакционной зоны реактора для управления содержанием кокса согласно варианту осуществления настоящей заявки, в котором поперечное сечение реакционной зоны I реактора для управления содержанием кокса согласно варианту осуществления является круглым, а поперечное сечение подзоны реакционной зоны имеет веерообразную форму; и с 1^й по 4^ю подзоны реакционной зоны расположены концентрически в направлении против часовой стрелки, а перегородка, которая является общей для 1^й подзоны реакционной зоны и 4^й подзоны реакционной зоны реактора для управления содержанием кокса, не имеет отверстий для циркуляции катализатора.

Ссылочные обозначения на фиг. 2:

1 представляет собой реактор для управления содержанием кокса; 1-1 представляет собой оболочку реактора для управления содержанием кокса; 1-3 представляет собой перегородку; 1-4 представляет собой трубу для подачи катализатора с управляемым содержанием кокса; и 3-9 представляет собой трубу для подачи регенерированного катализатора.

На фиг. 3 представлена схематическая диаграмма поперечных сечений конструкции реакционной зоны реактора для управления содержанием кокса согласно варианту осуществления настоящей заявки, в котором поперечное сечение реакционной зоны I реактора для управления содержанием кокса согласно варианту осуществления является кольцевым, а поперечное сечение подзоны реакционной зоны является секторно-кольцевым; и с 1^й по 6^ю подзоны реакционной зоны расположены концентрически в направлении по часовой стрелке, а перегородка, которая является общей для 1^й подзоны реакционной зоны и 6^ю подзоны реакционной зоны реактора для управления содержанием кокса, не имеет отверстий для циркуляции катализатора.

Ссылочные обозначения на фиг. 3:

1 представляет собой реактор для управления содержанием кокса; 1-1 представляет собой оболочку реактора для управления содержанием кокса; 1-3 представляет собой перегородку; 1-4 представляет собой трубу для подачи катализатора с управляемым содержанием кокса; и 3-9 представляет собой трубу для подачи регенерированного катализатора.

ОСУЩЕСТВЛЕНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Настоящая заявка будет подробно описана ниже со ссылкой на примеры, но настоящая заявка не ограничивается этими примерами.

Если не указано иное, все сырьевые материалы и катализаторы в примерах настоящей заявки были приобретены в коммерческих источниках.

Катализатор DMTO, используемый в примерах настоящей заявки, представляет собой катализатор компании Zhongke Catalysis (Dalian) Co., Ltd.

Для улучшения характеристик катализатора DMTO в настоящей заявке предложен способ модификации катализатора DMTO в оперативном режиме путем осуществления реакции управления содержанием кокса, включающий следующие этапы:

(a) регенерированный катализатор подают в реактор 1 для управления содержанием кокса;

(b) сырьевой материал для управления содержанием кокса подают в реактор 1 для управления содержанием кокса;

(c) сырьевой материал для управления содержанием кокса вступает в контакт и реагирует с регенерированным катализатором в реакторе 1 для управления содержанием кокса таким образом, что сырьевой материал для управления содержанием кокса коксуется на регенерированном катализаторе, причем закоксованный катализатор называют катализатором с управляемым содержанием кокса; содержание кокса в катализаторе с управляемым содержанием кокса составляет от 4% вес. до 9% вес; частицы кокса включают в себя полиметилбензол и полиметилнафталин, а общая масса полиметилбензола и полиметилнафталина составляет более 70% вес. от общей массы кокса или равна указанному количеству; и масса частиц кокса с молекулярной массой более 184 составляет менее 25% вес. от общей массы кокса или равна указанному количеству; и

(d) катализатор с управляемым содержанием кокса подают в реактор 2 конверсии метанола.

Температура реакции управления содержанием кокса может составлять от 300°С до 700°С.

В настоящей заявке также предложен способ получения низкоуглеродистых олефинов из кислородсодержащего соединения, который включает в себя способ модификации катализатора DMTO в оперативном режиме путем осуществления описанной выше реакции управления содержанием кокса, и используемое при этом устройство. Устройство включает в себя реактор 1 для управления содержанием кокса, реактор 2 конверсии метанола и регенератор 3.

Путем проведения реакции управления содержанием кокса могут осуществлять модификацию катализатора DMTO в оперативном режиме с помощью реактора 1 для управления содержанием кокса, включающего в себя: оболочку 1-1 реактора для управления содержанием кокса, распределитель 1-2 реактора для управления содержанием кокса, перегородку 1-3, трубу 1-4 для подачи катализатора с управляемым содержанием кокса, скользящий клапан 1-5 для катализатора с управляемым содержанием кокса и трубу 1-6 для подачи газообразного продукта управления содержанием кокса; причем реактор 1 для управления содержанием кокса разделен снизу вверх, соответственно, на реакционную зону I, переходную зону и зону осаждения катализатора с управляемым содержанием кокса, в реакционной зоне I установлены n перегородок 1-3, нижние части перегородок 1-3 соединены с нижней частью оболочки 1-1 реактора с управляемым содержанием кокса, а верхние части перегородок 1-3 расположены в переходной зоне, где n представляет собой целое число и 1 ≤ n ≤ 9; перегородки 1-3 делят реакционную зону I на m подзон реакционной зоны I, где m представляет собой целое число и 2 ≤ m ≤ 10; нижняя часть каждой из подзон реакционной зоны I независимо снабжена распределителем 1-2 реактора для управления содержанием кокса и в реакционной зоне I установлены m распределителей 1-2 реактора для управления содержанием кокса; выход трубы 3-9 для подачи регенерированного катализатора соединен с 1^й подзоной реакционной зоны I реактора 1 для управления содержанием кокса, а вход трубы 1-4 для подачи катализатора с управляемым содержанием кокса соединен с m^й подзоной реакционной зоны I реактора 1 для управления содержанием кокса; в каждой из перегородок 1-3 образовано отверстие для циркуляции катализатора, а на смежных верхних и нижних перегородках 1-3 отверстия для циркуляции катализатора расположены в шахматном порядке; в трубе 1-4 для подачи катализатора с управляемым содержанием кокса установлен скользящий клапан 1-5 для катализатора с управляемым содержанием кокса, а выход трубы 1-4 для подачи катализатора с управляемым содержанием кокса соединен с нижней частью реактора 2 конверсии метанола; и вход трубы 1-6 для подачи газообразного продукта управления содержанием кокса соединен с верхней частью реактора 1 для управления содержанием кокса, а выход трубы 1-6 для подачи газообразного продукта управления содержанием кокса соединен с верхней частью реактора 2 конверсии метанола.

В предпочтительном варианте осуществления поперечное сечение реакционной зоны I реактора 1 для управления содержанием кокса может быть прямоугольным, поперечное сечение подзоны реакционной зоны I может быть прямоугольным, а с 1^й по m^ю подзоны реакционной зоны I могут быть последовательно расположены слева направо.

В предпочтительном варианте осуществления поперечное сечение реакционной зоны I реактора 1 для управления содержанием кокса может быть круглым, а поперечное сечение подзоны реакционной зоны I может иметь веерообразную форму; и с 1^й по m^ю подзоны реакционной зоны I могут быть расположены концентрически в направлении по часовой стрелке или против часовой стрелки, а перегородка 1-3, которая является общей для 1^й подзоны реакционной зоны I и m^й подзоны реакционной зоны I реактора 1 для управления содержанием кокса, может не иметь отверстий для циркуляции катализатора.

В предпочтительном варианте осуществления поперечное сечение реакционной зоны I реактора 1 для управления содержанием кокса может быть кольцевым, а поперечное сечение подзоны реакционной зоны I может быть секторно-кольцевым; и с 1^й по m^ю подзоны реакционной зоны I могут быть расположены концентрически в направлении по часовой стрелке или против часовой стрелки, а перегородка 1-3, которая является общей для 1^й подзоны реакционной зоны I и m^й подзоны реакционной зоны I реактора 1 для управления содержанием кокса, может не иметь отверстий для циркуляции катализатора.

Реактор 1 для управления содержанием кокса может представлять собой реактор с барботажным псевдоожиженным слоем.

Реактор 2 конверсии метанола включает в себя оболочку 2-1 реактора конверсии метанола, распределитель 2-2 реактора конверсии метанола, трубу 2-3 для подачи, первый блок 2-4 для разделения газа и твердого вещества реактора конверсии метанола, камеру 2-5 для сбора газа реактора конверсии метанола, газораспределитель 2-6 зоны отработанного катализатора, охладитель 2-7 реактора конверсии метанола, второй блок 2-8 для разделения газа и твердого вещества реактора конверсии метанола, трубу 2-9 для подачи газообразного продукта, трубу 2-10 для циркуляции отработанного катализатора, скользящий клапан 2-11 для циркуляции отработанного катализатора, наклонную трубу 2-12 для отработанного катализатора, отпарную колонну 2-13 реактора конверсии метанола, скользящий клапан 2-14 для отработанного катализатора и трубу 2-15 для подачи отработанного катализатора.

Нижняя часть реактора 2 конверсии метанола представляет собой реакционную зону II, его средняя часть представляет собой зону отработанного катализатора, а его верхняя часть представляет собой зону разделения газа и твердого вещества.

Распределитель 2-2 реактора конверсии метанола расположен в нижней части реакционной зоны II реактора 2 конверсии метанола; труба 2-3 для подачи расположена в центральных зонах средней и верхней частей реактора 2 конверсии метанола; и нижний конец трубы 2-3 для подачи соединен с верхним концом реакционной зоны II, а верхняя часть трубы 2-3 для подачи соединена со входом первого блока 2-4 для разделения газа и твердого вещества реактора конверсии метанола.

Первый блок 2-4 для разделения газа и твердого вещества реактора конверсии метанола расположен в зоне разделения газа и твердого вещества реактора конверсии метанола; и выход для газа из первого блока 2-4 для разделения газа и твердого вещества реактора конверсии метанола соединен с камерой 2-5 для сбора газа реактора конверсии метанола, а выход для катализатора из первого блока 2-4 для разделения газа и твердого вещества реактора конверсии метанола образован в зоне отработанного катализатора.

Газораспределитель 2-6 зоны отработанного катализатора расположен в нижней части зоны отработанного катализатора, а охладитель 2-7 реактора конверсии метанола расположен в зоне отработанного катализатора.

Второй блок 2-8 для разделения газа и твердого вещества реактора конверсии метанола расположен в зоне разделения газа и твердого вещества реактора конверсии метанола; вход второго блока 2-8 разделения газа и твердого вещества реактора конверсии метанола образован в зоне разделения газа и твердого вещества реактора конверсии метанола; выход для газа из второго блока 2-8 для разделения газа и твердого вещества реактора конверсии метанола соединен с камерой 2-5 для сбора газа реактора конверсии метанола, а выход для катализатора из второго блока 2-8 для разделения газа и твердого вещества реактора конверсии метанола образован в зоне отработанного катализатора; камера 2-5 для сбора газа реактора конверсии метанола расположена в верхней части реактора 2 конверсии метанола, а труба 2-9 для подачи газообразного продукта соединена с верхней частью камеры 2-5 для сбора газа реактора конверсии метанола; вход трубы 2-10 для циркуляции отработанного катализатора соединен с зоной отработанного катализатора, а выход трубы 2-10 для циркуляции отработанного катализатора соединен с нижней частью реакционной зоны II реактора конверсии метанола; скользящий клапан 2-11 для циркуляции отработанного катализатора установлен в трубе 2-10 для циркуляции отработанного катализатора; выход трубы 1-4 для подачи катализатора с управляемым содержанием кокса соединен с нижней частью реакционной зоны II реактора 2 конверсии метанола, вход наклонной трубы 2-12 для отработанного катализатора соединен с зоной отработанного катализатора, а выход наклонной трубы 2-12 для отработанного катализатора соединен с верхней частью отпарной колонны 2-13 реактора конверсии метанола; отпарная колонна 2-13 реактора конверсии метанола расположена снаружи оболочки 2-1 реактора конверсии метанола; и вход скользящего клапана 2-14 для отработанного катализатора соединен трубопроводом с нижней частью отпарной колонны 2-13 реактора конверсии метанола, выход скользящего клапана 2-14 для отработанного катализатора соединен трубопроводом со входом трубы 2-15 для подачи отработанного катализатора, а выход трубы 2-15 для подачи отработанного катализатора соединен со средней частью регенератора 3.

В предпочтительном варианте осуществления первый блок 2-4 для разделения газа и твердого вещества реактора конверсии метанола может иметь один или более наборов циклонных сепараторов для разделения газа и твердого вещества, и каждый набор циклонных сепараторов для разделения газа и твердого вещества может включать в себя циклонный сепаратор для разделения газа и твердого вещества первой ступени и циклонный сепаратор для разделения газа и твердого вещества второй ступени.

В предпочтительном варианте осуществления второй блок 2-8 для разделения газа и твердого вещества реактора конверсии метанола может иметь один или более наборов циклонных сепараторов для разделения газа и твердого вещества, и каждый набор циклонных сепараторов для разделения газа и твердого вещества может включать в себя циклонный сепаратор для разделения газа и твердого вещества первой ступени и циклонный сепаратор для разделения газа и твердого вещества второй ступени.

Реактор 2 конверсии метанола может представлять собой реактор с псевдоожиженным слоем.

Регенератор 3 включает в себя оболочку 3-1 регенератора, распределитель 3-2 регенератора, блок 3-3 для разделения газа и твердого вещества регенератора, камеру 3-4 для сбора газа регенератора, трубу 3-5 для подачи дымового газа, отпарную колонну 3-6 регенератора, охладитель 3-7 регенератора, скользящий клапан 3-8 для регенерированного катализатора и трубу 3-9 для подачи регенерированного катализатора. Распределитель 3-2 регенератора расположен в нижней части регенератора 3, а блок 3-3 для разделения газа и твердого вещества регенератора расположен в верхней части регенератора 3; вход блока 3-3 для разделения газа и твердого вещества регенератора образован в верхней части регенератора 3, выход для газа из блока 3-3 для разделения газа и твердого вещества регенератора соединен с камерой 3-4 для сбора газа регенератора, а выход для катализатора из блока 3-3 для разделения газа и твердого вещества регенератора образован в нижней части регенератора 3; камера 3-4 для сбора газа регенератора расположена в верхней части регенератора 3, а труба 3-5 для подачи дымового газа соединена с верхней частью камеры 3-4 для сбора газа регенератора; отпарная колонна 3-6 регенератора расположена снаружи оболочки 3-1 регенератора, а входная труба отпарной колонны 3-6 регенератора проходит через оболочку 3-1 регенератора и открыта выше распределителя 3-2 регенератора; охладитель 3-7 регенератора расположен в отпарной колонне 3-6 регенератора; и вход скользящего клапана 3-8 для регенерированного катализатора соединен трубопроводом с нижней частью отпарной колонны 3-6 регенератора, выход скользящего клапана 3-8 для регенерированного катализатора соединен трубопроводом со входом трубы 3-9 для подачи регенерированного катализатора, а выход трубы 3-9 для подачи регенерированного катализатора соединен с реактором 1 для управления содержанием кокса.

В предпочтительном варианте осуществления блок 3-3 для разделения газа и твердого вещества регенератора может иметь один или более наборов циклонных сепараторов для разделения газа и твердого вещества и каждый набор циклонных сепараторов для разделения газа и твердого вещества может включать в себя циклонный сепаратор для разделения газа и твердого вещества первой ступени и циклонный сепаратор для разделения газа и твердого вещества второй ступени.

Регенератор 3 может представлять собой реактор с псевдоожиженным слоем.

В настоящей заявке также предложен способ переработки метанола в олефины (Methanol-to-olefin technology, MTO), включающий способ модификации катализатора DMTO в оперативном режиме путем осуществления реакции управления содержанием кокса, включающий следующие этапы:

а. сырьевой материал для управления содержанием кокса подают в реакционную зону I реактора 1 для управления содержанием кокса из распределителя 1-2 реактора управления содержанием кокса, а регенерированный катализатор подают в реакционную зону I реактора 1 для управления содержанием кокса из трубы 3-9 для подачи регенерированного катализатора, при этом в реакционной зоне I реактора 1 для управления содержанием кокса сырьевой материал для управления содержанием кокса вступает в контакт с регенерированным катализатором и происходит химическая реакция с образованием катализатора с управляемым содержанием кокса и газообразного продукта управления содержанием кокса; катализатор с управляемым содержанием кокса последовательно проходит по m подзонам реакционной зоны I через отверстия для циркуляции катализатора в перегородках 1-3, а затем поступает в реакционную зону II реактора 2 конверсии метанола по трубе 1-4 для подачи катализатора с управляемым содержанием кокса и скользящий клапан 1-5 для катализатора с управляемым содержанием кокса; и газообразный продукт управления содержанием кокса поступает в зону разделения газа и твердого вещества реактора 2 конверсии метанола по трубе 1-6 для подачи газообразного продукта управления содержанием кокса;

b. сырьевой материал с кислородсодержащим соединением подают из распределителя 2-2 реактора конверсии метанола в реакционную зону II реактора конверсии метанола, где он вступает в контакт с катализатором с управляемым содержанием кокса с созданием потока А с низкоуглеродистыми олефинами и отработанным катализатором; поток А поступает в первый блок 2-4 для разделения газа и твердого вещества реактора конверсии метанола по трубе 2-3 для подачи для разделения газа и твердого вещества с получением газофазного потока В и твердофазного потока C, при этом газофазный поток B представляет собой газ с низкоуглеродистыми олефинами, а твердофазный поток C представляет собой отработанный катализатор; газофазный поток В поступает в камеру 2-5 для сбора газа реактора конверсии метанола, а твердофазный поток С поступает в зону отработанного катализатора; псевдоожижающий газ зоны отработанного катализатора подают из газораспределителя 2-6 зоны отработанного катализатора в зону отработанного катализатора, где он вступает в контакт с отработанным катализатором, и псевдоожижающий газ зоны отработанного катализатора и газообразный продукт для управления содержанием кокса смешивают и переносят часть отработанного катализатора с получением потока D; поток D поступает во второй блок 2-8 для разделения газа и твердого вещества реактора конверсии метанола для выполнения разделения газа и твердого вещества с получением газофазного потока E и твердофазного потока F, при этом газофазный поток E представляет собой смесь газов из псевдоожижающего газа из зоны отработанного катализатора и газообразного продукта управления содержанием кокса, а твердофазный поток F представляет собой отработанный катализатор; газофазный поток Е поступает в камеру 2-5 для сбора газа реактора конверсии метанола, а твердофазный поток F поступает в зону отработанного катализатора; газофазный поток В и газофазный поток Е смешивают в камере 2-5 для сбора газа реактора конверсии метанола с получением газообразного продукта и этот газообразный продукт поступает в расположенную дальше по потоку рабочую секцию по трубе 2-9 для подачи газообразного продукта; часть отработанного катализатора, находящегося в зоне отработанного катализатора, возвращают в нижнюю часть реакционной зоны II реактора 2 конверсии метанола по трубе 2-10 для циркуляции отработанного катализатора и через скользящий клапан 2-11 для циркуляции отработанного катализатора, а оставшаяся часть отработанного катализатора поступает в отпарную колонну 2-13 реактора конверсии метанола по наклонной трубе 2-12 для отработанного катализатора для отпарки, а затем поступает в среднюю часть регенератора 3 через скользящий клапан 2-14 для отработанного катализатора и по трубе 2-15 для подачи отработанного катализатора; и

c. регенерационный газ подают из распределителя 3-2 регенератора в нижнюю часть регенератора, а в регенераторе регенерационный газ вступает в контакт с отработанным катализатором и происходит химическая реакция, при этом часть кокса в отработанном катализаторе сжигают и удаляют с получением потока G с дымовым газом и регенерированным катализатором; поток G поступает в блок 3-3 для разделения газа и твердого вещества регенератора для выполнения разделения газа и твердого вещества с получением дымового газа и регенерированного катализатора; дымовой газ поступает в камеру 3-4 для сбора газа регенератора, а затем поступает в расположенную дальше по потоку систему для обработки дымового газа по трубе 3-5 для подачи дымового газа; регенерированный катализатор возвращают в нижнюю часть регенератора 3; и регенерированный катализатор, находящийся в регенераторе 3, поступает в отпарную колонну 3-6 регенератора для отпарки и охлаждения, а затем поступает в реактор 1 для управления содержанием кокса через скользящий клапан 3-8 для регенерированного катализатора и по наклонной трубе 3-9 для регенерированного катализатора.

Согласно способу, описанному в настоящей заявке, газообразный продукт может состоять из этилена в количестве от 37% вес. до 60% вес., пропилена в количестве от 33% вес. до 57% вес., углеводородных соединений C₄-C₆ в количестве 5% вес. или менее и других компонентов в количестве 4% вес. или менее; при этом другие компоненты могут представлять собой метан, этан, пропан, водород, СО, CO₂ и т.п., а общая селективность этилена и пропилена в газообразном продукте может составлять от 93% вес. до 96% вес.

В настоящей заявке при выражении удельного расхода продукции массу диметилэфира в кислородсодержащем соединении эквивалентно преобразуют в массу метанола в расчете на массу элемента С, а единицей удельного расхода продукта является тонна метанола на тонну низкоуглеродистых олефинов.

В способе согласно настоящей заявке удельный расход продукта может составлять от 2,50 до 2,58 тонн метанола на тонну низкоуглеродистых олефинов.

Для лучшей иллюстрации настоящей заявки и облегчения понимания технических решений, представленных в настоящей заявке, ниже приведены типовые, но не ограничивающие примеры настоящей заявки:

Пример 1

В этом примере использовано устройство, показанное на фиг. 1, в котором поперечное сечение реакционной зоны I реактора 1 для управления содержанием кокса является прямоугольным; поперечное сечение подзоны реакционной зоны I является прямоугольным; n = 1 и m = 2; а 1^я и 2^я подзоны реакционной зоны I расположены последовательно слева направо.

В этом примере сырьевой материал для управления содержанием кокса представляет собой смесь из 6% вес. бутана, 81% вес. бутена, 2% вес. метанола и 11% вес. воды; кислородсодержащее соединение представляет собой метанол; псевдоожижающий газ зоны отработанного катализатора представляет собой азот; регенерационный газ представляет собой воздух; активный компонент катализатора представляет собой молекулярное сито SAPO-34; содержание кокса в регенерированном катализаторе составляет приблизительно 1% вес.; содержание кокса в катализаторе с управляемым содержанием кокса составляет приблизительно 4% вес., при этом общая масса полиметилбензола и полиметилнафталина составляет приблизительно 86% вес. от общей массы кокса, масса частиц кокса с молекулярной массой более 184 составляет приблизительно 11% вес. от общей массы кокса, а квартильное отклонение распределения содержания кокса в катализаторе с управляемым содержанием кокса составляет приблизительно 0,9% вес.; содержание кокса в отработанном катализаторе составляет приблизительно 9% вес.; рабочие условия осуществления процесса в реакционной зоне I реактора 1 для управления содержанием кокса являются следующими: кажущаяся линейная скорость газа: приблизительно 0,3 м/с, температура реакции: приблизительно 500°С, давление реакции: приблизительно 100 кПа и плотность слоя: приблизительно 600 кг/м³; рабочие условия осуществления процесса в реакционной зоне II реактора 2 конверсии метанола являются следующими: кажущаяся линейная скорость газа: приблизительно 7,0 м/с, температура реакции: приблизительно 550°С, давление реакции: приблизительно 100 кПа и плотность слоя: приблизительно 100 кг/м³; рабочие условия осуществления процесса в зоне отработанного катализатора реактора 2 конверсии метанола являются следующими: кажущаяся линейная скорость газа: приблизительно 1,0 м/с, температура реакции: приблизительно 550°С, давление реакции: приблизительно 100 кПа и плотность слоя: приблизительно 200 кг/м³; и рабочие условия осуществления процесса в регенераторе 3 являются следующими: кажущаяся линейная скорость газа: приблизительно 0,5 м/с, температура регенерации: приблизительно 750°С, давление регенерации: приблизительно 100 кПа и плотность слоя: приблизительно 700 кг/м³.

В этом примере среднечасовая скорость подачи кислородсодержащего соединения в реакторе конверсии метанола составляет приблизительно 20 ч^-1; газообразный продукт состоит из этилена в количестве 60% вес., пропилена в количестве 33% вес., углеводородных соединений C₄-C₆ в количестве 3% вес. и других компонентов в количестве 4% вес., при этом другие компоненты включают метан, этан, пропан, водород, CO, CO₂ и т.п.; а удельный расход продукта составляет 2,58 тонн метанола на тонну низкоуглеродистых олефинов.

Пример 2

В этом примере использовано устройство, показанное на фиг. 1, в котором поперечное сечение реакционной зоны I реактора 1 для управления содержанием кокса является прямоугольным; поперечное сечение подзоны реакционной зоны I является прямоугольным; n = 9 и m = 10; а с 1^й по 10^ю подзоны реакционной зоны I расположены последовательно слева направо.

В этом примере сырьевой материал для управления содержанием кокса представляет собой смесь из 22% вес. метана, 24% вес. этана, 3% вес. этилена, 28% вес. пропана, 4% вес. пропилена, 7% вес. водорода и 12% вес. воды; кислородсодержащее соединение представляет собой смесь из 82% вес. метанола и 18% вес. диметилэфира; псевдоожижающий газ зоны отработанного катализатора представляет собой водяной пар; регенерационный газ представляет собой воздух; активный компонент катализатора представляет собой молекулярное сито SAPO-34; содержание кокса в регенерированном катализаторе составляет приблизительно 3% вес.; содержание кокса в катализаторе с управляемым содержанием кокса составляет приблизительно 9% вес., при этом общая масса полиметилбензола и полиметилнафталина составляет приблизительно 70% вес. от общей массы кокса, масса частиц кокса с молекулярной массой более 184 составляет приблизительно 25% вес. от общей массы кокса, а квартильное отклонение распределения содержания кокса в катализаторе с управляемым содержанием кокса составляет приблизительно 0,2% вес.; содержание кокса в отработанном катализаторе составляет приблизительно 13% вес.; рабочие условия осуществления процесса в реакционной зоне I реактора 1 для управления содержанием кокса являются следующими: кажущаяся линейная скорость газа: приблизительно 0,2 м/с, температура реакции: приблизительно 300°С, давление реакции: приблизительно 500 кПа и плотность слоя: приблизительно 700 кг/м³; рабочие условия осуществления процесса в реакционной зоне II реактора 2 конверсии метанола являются следующими: кажущаяся линейная скорость газа: приблизительно 0,5 м/с, температура реакции: приблизительно 350°С, давление реакции: приблизительно 500 кПа и плотность слоя: приблизительно 500 кг/м³; рабочие условия осуществления процесса в зоне отработанного катализатора реактора 2 конверсии метанола являются следующими: кажущаяся линейная скорость газа: приблизительно 0,1 м/с, температура реакции: приблизительно 350°С, давление реакции: приблизительно 500 кПа и плотность слоя: приблизительно 800 кг/м³; и рабочие условия осуществления процесса в регенераторе 3 являются следующими: кажущаяся линейная скорость газа: приблизительно 2,0 м/с, температура регенерации: приблизительно 600°С, давление регенерации: приблизительно 500 кПа и плотность слоя: приблизительно 150 кг/м³.

В этом примере среднечасовая скорость подачи кислородсодержащего соединения в реакторе конверсии метанола составляет приблизительно 5 ч^-1; газообразный продукт состоит из этилена в количестве 37% вес., пропилена в количестве 57% вес., углеводородных соединений C₄-C₆ в количестве 5% вес. и других компонентов в количестве 1% вес., при этом другие компоненты включают метан, этан, пропан, водород, CO, CO₂ и т.п.; а удельный расход продукта составляет 2,55 тонн метанола на тонну низкоуглеродистых олефинов.

Пример 3

В этом примере использовано устройство, показанное на фиг. 1, а конструкция реактора 1 для управления содержанием кокса показана на фиг. 2; поперечное сечение реакционной зоны I реактора для управления содержанием кокса в этом примере является круглым, а поперечное сечение подзоны реакционной зоны I имеет веерообразную форму; n = 4 и m = 4; и с 1^й по 4^ю подзоны реакционной зоны I расположены концентрически в направлении против часовой стрелки, а перегородка 1-3, которая является общей для 1^й подзоны реакционной зоны I и 4^й подзоны реакционной зоны I реактора для управления содержанием кокса, не имеет отверстий для циркуляции катализатора.

В этом примере сырьевой материал для управления содержанием кокса представляет собой смесь из 1% вес. пропана, 1% вес. пропилена, 3% вес. бутана, 51% вес. бутена, 3% вес. пентана, 22% вес. пентена, 1% вес. гексана, 7% вес. гексена, 2% вес. метанола и 9% вес. воды; кислородсодержащее соединение представляет собой диметилэфир; псевдоожижающий газ зоны отработанного катализатора представляет собой азот; регенерационный газ представляет собой смесь из 50% вес. воздуха и 50% вес. кислорода; активный компонент катализатора представляет собой молекулярное сито SAPO-34; содержание кокса в регенерированном катализаторе составляет приблизительно 1% вес.; содержание кокса в катализаторе с управляемым содержанием кокса составляет приблизительно 6% вес., при этом общая масса полиметилбензола и полиметилнафталина составляет приблизительно 80% вес. от общей массы кокса, масса частиц кокса с молекулярной массой более 184 составляет приблизительно 14% вес. от общей массы кокса, а квартильное отклонение распределения содержания кокса в катализаторе с управляемым содержанием кокса составляет приблизительно 0,5% вес.; содержание кокса в отработанном катализаторе составляет приблизительно 11% вес.; рабочие условия осуществления процесса в реакционной зоне I реактора 1 для управления содержанием кокса являются следующими: кажущаяся линейная скорость газа: приблизительно 0,4 м/с, температура реакции: приблизительно 700°С, давление реакции: приблизительно 300 кПа и плотность слоя: приблизительно 500 кг/м³; рабочие условия осуществления процесса в реакционной зоне II реактора 2 конверсии метанола являются следующими: кажущаяся линейная скорость газа: приблизительно 3,0 м/с, температура реакции: приблизительно 450°С, давление реакции: приблизительно 300 кПа и плотность слоя: приблизительно 230 кг/м³; рабочие условия осуществления процесса в зоне отработанного катализатора реактора 2 конверсии метанола являются следующими: кажущаяся линейная скорость газа: приблизительно 0,2 м/с, температура реакции: приблизительно 450°С, давление реакции: приблизительно 300 кПа и плотность слоя: приблизительно 600 кг/м³; и рабочие условия осуществления процесса в регенераторе 3 являются следующими: кажущаяся линейная скорость газа: приблизительно 1,0 м/с, температура регенерации: приблизительно 750°С, давление регенерации: приблизительно 300 кПа и плотность слоя: приблизительно 360 кг/м³.

В этом примере среднечасовая скорость подачи кислородсодержащего соединения в реакторе конверсии метанола составляет приблизительно 9 ч^-1; газообразный продукт состоит из этилена в количестве 51% вес., пропилена в количестве 43% вес., углеводородных соединений C₄-C₆ в количестве 2% вес. и других компонентов в количестве 4% вес., при этом другие компоненты включают метан, этан, пропан, водород, CO, CO₂ и т.п.; а удельный расход продукта составляет 2,55 тонн метанола на тонну низкоуглеродистых олефинов.

Пример 4

В этом примере использовано устройство, показанное на фиг. 1, а конструкция реактора 1 для управления содержанием кокса показана на фиг. 2; поперечное сечение реакционной зоны I реактора для управления содержанием кокса в этом примере является круглым, а поперечное сечение подзоны реакционной зоны I имеет веерообразную форму; n = 6 и m = 6; и с 1^й по 6^ю подзоны реакционной зоны I расположены концентрически в направлении против часовой стрелки, а перегородка 1-3, которая является общей для 1^й подзоны реакционной зоны I и 6^й подзоны реакционной зоны I реактора для управления содержанием кокса, не имеет отверстий для циркуляции катализатора.

В этом примере сырьевой материал для управления содержанием кокса представляет собой смесь из 5% вес. бутана, 72% вес. бутена, 8% вес. метанола и 15% вес. воды; кислородсодержащее соединение представляет собой метанол; псевдоожижающий газ зоны отработанного катализатора представляет собой водяной пар; регенерационный газ представляет собой смесь из 50% вес. воздуха и 50% вес. азота; активный компонент катализатора представляет собой молекулярное сито SAPO-34; содержание кокса в регенерированном катализаторе составляет приблизительно 2% вес.; содержание кокса в катализаторе с управляемым содержанием кокса составляет приблизительно 6% вес., при этом общая масса полиметилбензола и полиметилнафталина составляет приблизительно 82% вес. от общей массы кокса, масса частиц кокса с молекулярной массой более 184 составляет приблизительно 13% вес. от общей массы кокса, а квартильное отклонение распределения содержания кокса в катализаторе с управляемым содержанием кокса составляет приблизительно 0,3% вес.; содержание кокса в отработанном катализаторе составляет приблизительно 12% вес.; рабочие условия осуществления процесса в реакционной зоне I реактора 1 для управления содержанием кокса являются следующими: кажущаяся линейная скорость газа: приблизительно 0,5 м/с, температура реакции: приблизительно 600°С, давление реакции: приблизительно 200 кПа и плотность слоя: приблизительно 400 кг/м³; рабочие условия осуществления процесса в реакционной зоне II реактора 2 конверсии метанола являются следующими: кажущаяся линейная скорость газа: приблизительно 4,0 м/с, температура реакции: приблизительно 500°С, давление реакции: приблизительно 200 кПа и плотность слоя: приблизительно 160 кг/м³; рабочие условия осуществления процесса в зоне отработанного катализатора реактора 2 конверсии метанола являются следующими: кажущаяся линейная скорость газа: приблизительно 0,5 м/с, температура реакции: приблизительно 500°С, давление реакции: приблизительно 200 кПа и плотность слоя: приблизительно 300 кг/м³; и рабочие условия осуществления процесса в регенераторе 3 являются следующими: кажущаяся линейная скорость газа: приблизительно 1,5 м/с, температура регенерации: приблизительно 650°С, давление регенерации: приблизительно 200 кПа и плотность слоя: приблизительно 280 кг/м³.

В этом примере среднечасовая скорость подачи кислородсодержащего соединения в реакторе конверсии метанола составляет приблизительно 13 ч^-1; газообразный продукт состоит из этилена в количестве 53% вес., пропилена в количестве 42% вес., углеводородных соединений C₄-C₆ в количестве 4% вес. и других компонентов в количестве 1% вес., при этом другие компоненты включают метан, этан, пропан, водород, CO, CO₂ и т.п.; а удельный расход продукта составляет 2,52 тонн метанола на тонну низкоуглеродистых олефинов.

Пример 5

В этом примере использовано устройство, показанное на фиг. 1, а конструкция реактора 1 для управления содержанием кокса показана на фиг. 3; поперечное сечение реакционной зоны I реактора для управления содержанием кокса в этом примере является кольцевым, а поперечное сечение подзоны реакционной зоны I является секторно-кольцевым; n = 6 и m = 6; и с 1^й по 6^ю подзоны реакционной зоны I расположены концентрически в направлении по часовой стрелке, а перегородка 1-3, которая является общей для 1^й подзоны реакционной зоны I и 6^й подзоны реакционной зоны I реактора для управления содержанием кокса, не имеет отверстий для циркуляции катализатора.

В этом примере сырьевой материал для управления содержанием кокса представляет собой смесь из 34% вес. пентана, 46% вес. пентена, 3% вес. этанола и 17% вес. воды; кислородсодержащее соединение представляет собой метанол; псевдоожижающий газ зоны отработанного катализатора представляет собой смесь из 5% вес. азота и 95% вес. водяного пара; регенерационный газ представляет собой смесь из 50% вес. воздуха и 50% вес. водяного пара; активный компонент катализатора представляет собой молекулярное сито SAPO-34; содержание кокса в регенерированном катализаторе составляет приблизительно 2% вес.; содержание кокса в катализаторе с управляемым содержанием кокса составляет приблизительно 7% вес., при этом общая масса полиметилбензола и полиметилнафталина составляет приблизительно 74% вес. от общей массы кокса, масса частиц кокса с молекулярной массой более 184 составляет приблизительно 10% вес. от общей массы кокса, а квартильное отклонение распределения содержания кокса в катализаторе с управляемым содержанием кокса составляет приблизительно 0,3% вес.; содержание кокса в отработанном катализаторе составляет приблизительно 12% вес.; рабочие условия осуществления процесса в реакционной зоне I реактора 1 для управления содержанием кокса являются следующими: кажущаяся линейная скорость газа: приблизительно 0,4 м/с, температура реакции: приблизительно 400°С, давление реакции: приблизительно 300 кПа и плотность слоя: приблизительно 500 кг/м³; рабочие условия осуществления процесса в реакционной зоне II реактора 2 конверсии метанола являются следующими: кажущаяся линейная скорость газа: приблизительно 3,0 м/с, температура реакции: приблизительно 400°С, давление реакции: приблизительно 300 кПа и плотность слоя: приблизительно 230 кг/м³; рабочие условия осуществления процесса в зоне отработанного катализатора реактора 2 конверсии метанола являются следующими: кажущаяся линейная скорость газа: приблизительно 0,3 м/с, температура реакции: приблизительно 400°С, давление реакции: приблизительно 300 кПа и плотность слоя: приблизительно 450 кг/м³; и рабочие условия осуществления процесса в регенераторе 3 являются следующими: кажущаяся линейная скорость газа: приблизительно 0,8 м/с, температура регенерации: приблизительно 680°С, давление регенерации: приблизительно 300 кПа и плотность слоя: приблизительно 500 кг/м³.

В этом примере среднечасовая скорость подачи кислородсодержащего соединения в реакторе конверсии метанола составляет приблизительно 9 ч^-1; газообразный продукт состоит из этилена в количестве 41% вес., пропилена в количестве 55% вес., углеводородных соединений C₄-C₆ в количестве 2% вес. и других компонентов в количестве 2% вес., при этом другие компоненты включают метан, этан, пропан, водород, CO, CO₂ и т.п.; а удельный расход продукта составляет 2,50 тонн метанола на тонну низкоуглеродистых олефинов.

Пример 6

В этом примере использовано устройство, показанное на фиг. 1, а конструкция реактора 1 для управления содержанием кокса показана на фиг. 3; поперечное сечение реакционной зоны I реактора для управления содержанием кокса в этом примере является кольцевым, а поперечное сечение подзоны реакционной зоны I является секторно-кольцевым; n = 9 и m = 9; и с 1^й по 9^ю подзоны реакционной зоны I расположены концентрически в направлении по часовой стрелке, а перегородка 1-3, которая является общей для 1^й подзоны реакционной зоны I и 9^й подзоны реакционной зоны I реактора для управления содержанием кокса, не имеет отверстий для циркуляции катализатора.

В этом примере сырьевой материал для управления содержанием кокса представляет собой смесь из 26% вес. гексана, 23% вес. гексена, 2% вес. метанола, 1% вес. этанола и 48% вес. воды; кислородсодержащее соединение представляет собой метанол; псевдоожижающий газ зоны отработанного катализатора представляет собой смесь из 73% вес. азота и 27% вес. водяного пара; регенерационный газ представляет собой смесь из 85% вес. воздуха, 12% вес. водяного пара и 3% вес. азота; активный компонент катализатора представляет собой молекулярное сито SAPO-34; содержание кокса в регенерированном катализаторе составляет приблизительно 3% вес.; содержание кокса в катализаторе с управляемым содержанием кокса составляет приблизительно 8% вес., при этом общая масса полиметилбензола и полиметилнафталина составляет приблизительно 79% вес. от общей массы кокса, масса частиц кокса с молекулярной массой более 184 составляет приблизительно 17% вес. от общей массы кокса, а квартильное отклонение распределения содержания кокса в катализаторе с управляемым содержанием кокса составляет приблизительно 0,1% вес.; содержание кокса в отработанном катализаторе составляет приблизительно 12% вес.; рабочие условия осуществления процесса в реакционной зоне I реактора 1 для управления содержанием кокса являются следующими: кажущаяся линейная скорость газа: приблизительно 0,1 м/с, температура реакции: приблизительно 650°С, давление реакции: приблизительно 400 кПа и плотность слоя: приблизительно 800 кг/м³; рабочие условия осуществления процесса в реакционной зоне II реактора 2 конверсии метанола являются следующими: кажущаяся линейная скорость газа: приблизительно 2,0 м/с, температура реакции: приблизительно 500°С, давление реакции: приблизительно 400 кПа и плотность слоя: приблизительно 350 кг/м³; рабочие условия осуществления процесса в зоне отработанного катализатора реактора 2 конверсии метанола являются следующими: кажущаяся линейная скорость газа: приблизительно 0,3 м/с, температура реакции: приблизительно 500°С, давление реакции: приблизительно 400 кПа и плотность слоя: приблизительно 450 кг/м³; и рабочие условия осуществления процесса в регенераторе 3 являются следующими: кажущаяся линейная скорость газа: приблизительно 0,8 м/с, температура регенерации: приблизительно 700°С, давление регенерации: приблизительно 400 кПа и плотность слоя: приблизительно 500 кг/м³.

В этом примере среднечасовая скорость подачи кислородсодержащего соединения в реакторе конверсии метанола составляет приблизительно 7 ч^-1; газообразный продукт состоит из этилена в количестве 50% вес., пропилена в количестве 43% вес., углеводородных соединений C₄-C₆ в количестве 4% вес. и других компонентов в количестве 3% вес., при этом другие компоненты включают метан, этан, пропан, водород, CO, CO₂ и т.п.; а удельный расход продукта составляет 2,58 тонн метанола на тонну низкоуглеродистых олефинов.

Сравнительный пример

Этот пример является сравнительным примером и отличается от примера 5 тем, что реакцию управления содержанием кокса не используют для модификации катализатора DMTO в оперативном режиме; а сырьевой материал, подаваемый в реактор для управления содержанием кокса, представляет собой азот, который является инертным газом и не изменяет свойства регенерируемого катализатора в реакторе для управления содержанием кокса, т. е. катализатор, поступающий в реакционную зону II реактора конверсии метанола, представляет собой регенерированный катализатор.

В этом примере газообразный продукт состоит из этилена в количестве 36% вес., пропилена в количестве 44% вес., углеводородных соединений C₄-C₆ в количестве 13% вес. и других компонентов в количестве 7% вес., при этом другие компоненты включают метан, этан, пропан, водород, CO, CO₂ и т.п.; а удельный расход продукта составляет 2,99 тонн метанола на тонну низкоуглеродистых олефинов.

Этот сравнительный пример показывает, что модификация катализатора DMTO в оперативном режиме путем осуществления реакции управления содержанием кокса может позволить значительно улучшить характеристики катализатора и снизить удельный расход продукта.

Приведенные выше примеры являются всего лишь несколькими примерами настоящей заявки и ни в какой форме не ограничивают ее. Хотя настоящая заявка описана выше с предпочтительными примерами, настоящая заявка ими не ограничивается. Некоторые изменения или модификации, которые могут быть предложены любыми техническими специалистами в данной области техники с использованием раскрытого выше технического содержания без отступления от объема технических решений настоящей заявки, эквивалентны эквивалентным случаям реализации и входят в указанный объем технических решений.

Группа изобретений относится к реактору для управления содержанием кокса, а также к устройству и способу получения низкоуглеродистых олефинов из кислородсодержащего соединения. Реактор (1) содержит оболочку (1-1) реактора, реакционную зону I и зону осаждения катализатора с управляемым содержанием кокса. Причем оболочка (1-1) реактора содержит верхнюю оболочку реактора и нижнюю оболочку реактора, при этом верхняя оболочка реактора охватывает зону осаждения катализатора с управляемым содержанием кокса, а нижняя оболочка реактора охватывает реакционную зону I. Также реакционная зона I сообщается с зоной осаждения катализатора с управляемым содержанием кокса, причем площадь поперечного сечения в любом положении реакционной зоны I меньше площади поперечного сечения в любом положении зоны осаждения катализатора с управляемым содержанием кокса. Кроме того, в реакционной зоне I в вертикальном направлении установлены n перегородок (1-3), нижние части n перегородок соединены с нижней частью реактора для управления содержанием кокса, верхние части n перегородок расположены в зоне осаждения катализатора с управляемым содержанием кокса и n перегородок делят реакционную зону I на m подзон реакционной зоны I, где m и n являются целыми числами, и в каждой из перегородок образовано отверстие для циркуляции катализатора таким образом, что катализатор протекает в реакционной зоне I заданным образом. Техническим результатом заявленной группы изобретений является разработка реактора, устройства и способа, в которых можно эффективно использовать катализатор с высокой производительностью переработки метанола и высокой селективностью по низкоуглеродистым олефинам. 3 н. и 7 з.п. ф-лы, 3 ил., 6 пр.

1. Реактор (1) для управления содержанием кокса, содержащий оболочку (1-1) реактора для управления содержанием кокса, реакционную зону I и зону осаждения катализатора с управляемым содержанием кокса;

причем оболочка реактора для управления содержанием кокса содержит верхнюю оболочку реактора для управления содержанием кокса и нижнюю оболочку реактора для управления содержанием кокса; при этом верхняя оболочка реактора для управления содержанием кокса охватывает зону осаждения катализатора с управляемым содержанием кокса;

нижняя оболочка реактора для управления содержанием кокса охватывает реакционную зону I;

реакционная зона I сообщается с зоной осаждения катализатора с управляемым содержанием кокса;

площадь поперечного сечения в любом положении реакционной зоны I меньше площади поперечного сечения в любом положении зоны осаждения катализатора с управляемым содержанием кокса;

в реакционной зоне I в вертикальном направлении установлены n перегородок (1-3), нижние части n перегородок соединены с нижней частью реактора для управления содержанием кокса, верхние части n перегородок расположены в зоне осаждения катализатора с управляемым содержанием кокса и n перегородок делят реакционную зону I на m подзон реакционной зоны I, где m и n являются целыми числами; и

в каждой из перегородок образовано отверстие для циркуляции катализатора таким образом, что катализатор протекает в реакционной зоне I заданным образом.

2. Реактор для управления содержанием кокса по п. 1, в котором 1 ≤ n ≤ 9; и 2 ≤ m ≤ 10;

предпочтительно, поперечные сечения реакционной зоны I и подзон реакционной зоны I являются прямоугольными; отверстие для циркуляции катализатора образовано в каждой из n перегородок; и отверстия для циркуляции катализатора на двух смежных перегородках расположены в шахматном порядке выше и ниже таким образом, что катализатор протекает в реакционной зоне I по траектории, соответствующей ломаной линии;

предпочтительно, поперечное сечение реакционной зоны I является круглым; поперечное сечение каждой из подзон реакционной зоны I имеет веерообразную форму; и в каждой из n-1 перегородок образовано по меньшей мере одно отверстие для циркуляции катализатора, так что катализатор протекает в реакционной зоне I по кольцевой траектории;

предпочтительно, поперечное сечение реакционной зоны I является кольцевым; поперечное сечение каждой из подзон реакционной зоны I имеет веерообразную форму; и в каждой из n-1 перегородок образовано по меньшей мере одно отверстие для циркуляции катализатора, так что катализатор протекает в реакционной зоне I по кольцевой траектории.

3. Реактор для управления содержанием кокса по п. 1, в котором площадь поперечного сечения зоны осаждения катализатора с управляемым содержанием кокса в 1,5-3 раза превышает площадь поперечного сечения реакционной зоны I; предпочтительно, реактор для управления содержанием кокса представляет собой реактор с барботажным псевдоожиженным слоем;

предпочтительно, реактор для управления содержанием кокса дополнительно содержит переходную зону;

причем переходная зона расположена между реакционной зоной I и зоной осаждения катализатора с управляемым содержанием кокса;

площадь поперечного сечения в любом положении переходной зоны находится в диапазоне между площадью поперечного сечения в любом положении реакционной зоны I и площадью поперечного сечения в любом положении зоны осаждения катализатора с управляемым содержанием кокса; и

переходная зона, реакционная зона I и зона осаждения катализатора с управляемым содержанием кокса соосно сообщаются друг с другом;

предпочтительно, реакционная зона I содержит вход для катализатора, выход для катализатора с управляемым содержанием кокса и вход для сырьевого материала для управления содержанием кокса;

m подзон реакционной зоны I содержат 1^ю подзону реакционной зоны I и со 2^й подзоны реакционной зоны I по m^ю подзону реакционной зоны I; вход для катализатора образован в 1^й подзоне реакционной зоны I; выход для катализатора с управляемым содержанием кокса образован в m^й подзоне реакционной зоны I;

вход для сырьевого материала для управления содержанием кокса образован в нижней части каждой из подзон реакционной зоны I;

зона осаждения катализатора с управляемым содержанием кокса содержит выход для газа для управления содержанием кокса; и выход для газа для управления содержанием кокса образован в верхней части зоны осаждения катализатора с управляемым содержанием кокса;

предпочтительно, на входе для сырьевого материала для управления содержанием кокса обеспечен распределитель (1-2) реактора для управления содержанием кокса.

4. Устройство для получения низкоуглеродистых олефинов из кислородсодержащего соединения, содержащее реактор (2) конверсии метанола и реактор для управления содержанием кокса по п. 1.

5. Устройство по п. 4, в котором реактор конверсии метанола содержит оболочку (2-1) реактора конверсии метанола и трубу (2-3) для подачи;

оболочка реактора конверсии метанола содержит нижнюю оболочку реактора конверсии метанола и верхнюю оболочку реактора конверсии метанола;

нижняя оболочка реактора конверсии метанола охватывает реакционную зону II;

труба для подачи расположена выше реакционной зоны II; труба для подачи имеет один закрытый конец и другой конец, сообщающийся с реакционной зоной II;

верхняя оболочка реактора конверсии метанола расположена на периферии трубы для подачи;

верхняя оболочка реактора конверсии метанола и стенка трубы для подачи образуют полость;

указанная полость разделена снизу вверх на, соответственно, зону отработанного катализатора и зону разделения газа и твердого вещества;

зона отработанного катализатора снабжена газораспределителем (2-6) зоны отработанного катализатора;

предпочтительно, зона разделения газа и твердого вещества снабжена первым блоком для разделения газа и твердого вещества реактора (2-4) конверсии метанола;

верхняя часть трубы для подачи соединена со входом первого блока для разделения газа и твердого вещества реактора конверсии метанола;

в зоне отработанного катализатора образован выход для отработанного катализатора из первого блока для разделения газа и твердого вещества реактора конверсии метанола;

с камерой (2-5) для сбора газа реактора конверсии метанола сообщается выход для газа из первого блока для разделения газа и твердого вещества реактора конверсии метанола; а

камера для сбора газа реактора конверсии метанола сообщается с трубой для подачи газообразного продукта;

предпочтительно, зона разделения газа и твердого вещества также снабжена вторым блоком (2-8) для разделения газа и твердого вещества реактора конверсии метанола;

в зоне разделения газа и твердого вещества образован вход для газа второго блока для разделения газа и твердого вещества реактора конверсии метанола;

в зоне отработанного катализатора образован выход для отработанного катализатора из второго блока для разделения газа и твердого вещества реактора конверсии метанола; и

с камерой для сбора газа реактора конверсии метанола сообщается выход для газа из второго блока для разделения газа и твердого вещества реактора конверсии метанола.

6. Устройство по п. 5, в котором газораспределитель зоны отработанного катализатора расположен ниже первого блока для разделения газа и твердого вещества реактора конверсии метанола и второго блока для разделения газа и твердого вещества реактора конверсии метанола;

предпочтительно, снаружи зоны отработанного катализатора также установлена труба (2-10) для циркуляции отработанного катализатора и наклонная труба (2-12) для отработанного катализатора;

труба для циркуляции отработанного катализатора выполнена с возможностью соединения зоны отработанного катализатора и реакционной зоны II; а

наклонная труба для отработанного катализатора выполнена с возможностью выпускания отработанного катализатора;

предпочтительно, реакционная зона II сообщается с реакционной зоной I посредством трубы (1-4) для подачи катализатора с управляемым содержанием кокса.

7. Устройство по п. 4, дополнительно содержащее регенератор (3);

причем регенератор соединен с наклонной трубой для отработанного катализатора, так что отработанный катализатор может быть подан в регенератор;

регенератор соединен с трубой (3-9) для подачи регенерированного катализатора, так что регенерированный катализатор может быть подан в реактор для управления содержанием кокса;

внутренняя нижняя часть регенератора снабжена распределителем (3-2) регенератора;

предпочтительно, нижняя часть регенератора дополнительно снабжена отпарной колонной (3-6) регенератора;

внутри регенератора расположена верхняя секция отпарной колонны регенератора, и выше распределителя регенератора образован вход верхней секции отпарной колонны регенератора;

снаружи регенератора расположена нижняя секция отпарной колонны регенератора, а с трубой для подачи регенерированного катализатора соединен выход нижней секции отпарной колонны регенератора;

предпочтительно, регенератор соединен с наклонной трубой для отработанного катализатора посредством трубы (2-15) для подачи отработанного катализатора и отпарной колонны (2-13) реактора конверсии метанола; и

регенератор соединен с трубой для подачи регенерированного катализатора посредством отпарной колонны регенератора;

предпочтительно, регенератор также снабжен блоком (3-3) для разделения газа и твердого вещества регенератора и камерой (3-4) для сбора газа регенератора;

выше распределителя регенератора образован выход для регенерированного катализатора из блока для разделения газа и твердого вещества регенератора;

с камерой для сбора газа регенератора соединен выход для газа из блока для разделения газа и твердого вещества регенератора; а

камера для сбора газа регенератора соединена с трубой (3-5) для подачи дымового газа, расположенной снаружи регенератора.

8. Способ получения низкоуглеродистых олефинов из кислородсодержащего соединения, включающий в себя способ модификации катализатора DMTO в оперативном режиме с использованием реактора для управления содержанием кокса по п. 1.

9. Способ по п. 8, в котором способ модификации катализатора DMTO в оперативном режиме содержит: подачу катализатора и сырьевого материала для управления содержанием кокса в реакционную зону I для обеспечения возможности осуществления реакции с получением продукта с катализатором с управляемым содержанием кокса,

при этом катализатор протекает заданным образом через отверстия для циркуляции катализатора в перегородках;

предпочтительно, сырьевой материал для управления содержанием кокса содержит углеводородные соединения C₁-C₆;

предпочтительно, углеводородные соединения представляют собой по меньшей мере одно, выбранное из группы, состоящей из алканов C₁-C₆ и олефинов C₁-C₆;

предпочтительно, сырьевой материал для управления содержанием кокса дополнительно содержит по меньшей мере одно из группы, состоящей из водорода, спиртового соединения и воды; и доля общей массы спиртового соединения и воды в массе сырьевого материала для управления содержанием кокса больше или равна 10% и меньше или равна 50%;

предпочтительно, спиртовое соединение представляет собой по меньшей мере одно, выбранное из группы, состоящей из метанола и этанола;

предпочтительно, сырьевой материал для управления содержанием кокса содержит водород в количестве от 0% вес. до 20% вес., метан в количестве от 0% вес. до 50% вес., этан в количестве от 0% вес. до 50% вес., этилен в количестве от 0% вес. до 20% вес., пропан в количестве от 0% вес. до 50% вес., пропилен в количестве от 0% вес. до 20% вес., бутан в количестве от 0% вес. до 90% вес., бутен в количестве от 0% вес. до 90% вес., пентан в количестве от 0% вес. до 90% вес., пентен в количестве от 0% вес. до 90% вес., гексан в количестве от 0% вес. до 90% вес., гексен в количестве от 0% вес. до 90% вес., метанол в количестве от 0% вес. до 50% вес., этанол в количестве от 0% вес. до 50% вес. и воду в количестве от 0% вес. до 50% вес.; и содержание углеводородных соединений превышает 0%;

предпочтительно, катализатор содержит молекулярное сито SAPO-34; содержание кокса в катализаторе меньше или равно 3% вес.;

содержание кокса в катализаторе с управляемым содержанием кокса составляет от 4% вес. до 9% вес.;

квартильное отклонение распределения содержания кокса в катализаторе с управляемым содержанием кокса составляет менее 1% вес.;

предпочтительно, частицы кокса в катализаторе с управляемым содержанием кокса содержат полиметилбензол и полиметилнафталин; общая масса полиметилбензола и полиметилнафталина составляет более 70% вес. от общей массы кокса или равна указанному количеству; масса частиц кокса с молекулярной массой более 184 составляет менее 25% вес. от общей массы кокса или может быть равна указанному количеству; а общая масса кокса относится к общей массе частиц кокса;

предпочтительно, рабочие условия осуществления процесса в реакционной зоне I реактора для управления содержанием кокса являются следующими: кажущаяся линейная скорость газа: от 0,1 м/с до 0,5 м/с; температура реакции: от 300°С до 700°С; давление реакции: от 100 кПа до 500 кПа; и плотность слоя: от 400 кг/м³ до 800 кг/м³;

предпочтительно, способ включает подачу сырьевого материала для управления содержанием кокса и катализатора в реакционную зону I для обеспечения возможности проведения реакции с образованием катализатора с управляемым содержанием кокса и газообразного продукта управления содержанием кокса; обеспечение возможности последовательного прохождения катализатора с управляемым содержанием кокса по m подзонам реакционной зоны I через отверстия для циркуляции катализатора в перегородках, а затем его вытекания через выход для катализатора с управляемым содержанием кокса и обеспечение возможности вытекания газообразного продукта управления содержанием кокса через выход для газа для управления содержанием кокса.

10. Способ по п. 8, в котором способ получения низкоуглеродистых олефинов из кислородсодержащего соединения дополнительно включает:

подачу газообразного продукта управления содержанием кокса в зону разделения газа и твердого вещества реактора конверсии метанола;

подачу катализатора с управляемым содержанием кокса в реакционную зону II реактора конверсии метанола;

предпочтительно, в реакционной зоне II сырьевой материал с кислородсодержащим соединением вступает в контакт и реагирует с катализатором с управляемым содержанием кокса с образованием потока А с низкоуглеродистыми олефинами и отработанным катализатором;

предпочтительно, поток А разделен на газофазный поток В и твердофазный поток С после выполнения разделения газа и твердого вещества в зоне разделения газа и твердого вещества реактора конверсии метанола;

газофазный поток В поступает в камеру для сбора газа реактора конверсии метанола;

твердофазный поток С поступает в зону отработанного катализатора; и

газофазный поток В содержит низкоуглеродистые олефины, а твердофазный поток С содержит отработанный катализатор;

предпочтительно, в зону отработанного катализатора подают псевдоожижающий газ зоны отработанного катализатора;

псевдоожижающий газ зоны отработанного катализатора и газообразный продукт управления содержанием кокса смешивают, и они несут часть отработанного катализатора для получения потока D;

поток D разделен на газофазный поток E и твердофазный поток F после разделения газа и твердого вещества;

газофазный поток Е поступает в камеру для сбора газа реактора конверсии метанола;

твердофазный поток F поступает в зону отработанного катализатора;

газофазный поток Е представляет собой смесь газов из псевдоожижающего газа зоны отработанного катализатора и газообразного продукта управления содержанием кокса; а

твердофазный поток F представляет собой отработанный катализатор;

предпочтительно, газофазный поток B и газофазный поток Е смешивают в камере для сбора газа реактора конверсии метанола с получением газообразного продукта, и этот газообразный продукт поступает в расположенную дальше по потоку рабочую секцию по трубе (2-9) для подачи газообразного продукта;

предпочтительно, часть отработанного катализатора из зоны отработанного катализатора возвращают в нижнюю часть реакционной зоны II по трубе для циркуляции отработанного катализатора; а

оставшуюся часть отработанного катализатора отводят по наклонной трубе для отработанного катализатора;

предпочтительно, отработанный катализатор, отведенный по наклонной трубе для отработанного катализатора, подают в регенератор; и

в регенератор подают регенерационный газ для вступления в контакт и реагирования с отработанным катализатором с получением потока G с дымовым газом и регенерированным катализатором;

предпочтительно, поток G разделяют на газ и твердое вещество;

отделенный дымовой газ поступает в камеру для сбора газа регенератора и затем поступает в расположенную дальше по потоку систему для обработки дымового газа по трубе для подачи дымового газа; а

отделенный регенерированный катализатор отпаривают и охлаждают, а затем подают в реактор для управления содержанием кокса;

предпочтительно, кислородсодержащее соединение содержит метанол и/или диметилэфир (dimethyl ether, DME);

предпочтительно, содержание кокса в отработанном катализаторе составляет от 9% вес. до 13% вес.;

предпочтительно, псевдоожижающий газ зоны отработанного катализатора содержит азот и/или водяной пар;

предпочтительно, регенерационный газ содержит от 0% вес. до 100% вес. воздуха, от 0% вес. до 50% вес. кислорода, от 0% вес. до 50% вес. азота и от 0% вес. до 50% вес. водяного пара;

предпочтительно, рабочие условия осуществления процесса в реакционной зоне II реактора конверсии метанола являются следующими: кажущаяся линейная скорость газа: от 0,5 м/с до 7,0 м/с; температура реакции: от 350°С до 550°С; давление реакции: от 100 кПа до 500 кПа; и плотность слоя: от 100 кг/м³ до 500 кг/м³;

предпочтительно, рабочие условия осуществления процесса в зоне отработанного катализатора реактора конверсии метанола являются следующими: кажущаяся линейная скорость газа: от 0,1 м/с до 1,0 м/с; температура реакции: от 350°С до 550°С; давление реакции: от 100 кПа до 500 кПа; и плотность слоя: от 200 кг/м³ до 800 кг/м³;

предпочтительно, рабочие условия осуществления процесса в регенераторе являются следующими: кажущаяся линейная скорость газа: от 0,5 м/с до 2,0 м/с; температура регенерации: от 600°С до 750°С; давление регенерации: от 100 кПа до 500 кПа; и плотность слоя: от 150 кг/м³ до 700 кг/м³.