РЕАКТОР ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ СОДЕРЖАНИЕМ КОКСА, УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ НИЗКОУГЛЕРОДИСТЫХ ОЛЕФИНОВ ИЗ КИСЛОРОДСОДЕРЖАЩЕГО СОЕДИНЕНИЯ И ИХ ПРИМЕНЕНИЕ Российский патент 2024 года по МПК B01J29/90 C07C1/20 C07C1/24 C07C11/04 C07C11/06 

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ

Настоящая заявка относится к реактору для управления содержанием кокса, устройству для получения низкоуглеродистых олефинов из кислородсодержащего соединения и их применению, а также относится к области химических устройств для катализа.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

Технология переработки метанола в олефин (Methanol-to-olefin technology, MTO) в основном включает в себя технологию DMTO (переработка метанола в олефин) 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 олефин 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 лучшими 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 низкоуглеродистого олефина. 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 в отношении переработки метанола и высокой селективностью низкоуглеродистых олефинов.

РАСКРЫТИЕ СУЩНОСТИ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Согласно первому аспекту настоящей заявки предложен реактор для управления содержанием кокса, выполненный с возможностью управления конверсией и образованием частиц кокса в катализаторе. С одной стороны, неактивные крупномолекулярные частицы кокса, остающиеся в регенерированном катализаторе, преобразуются в низкомолекулярные частицы кокса; и, с другой стороны, сырьевой материал лифт-реактора и сырьевой материал реактора со слоем также могут поступать в катализатор с образованием высокоактивных низкомолекулярных частиц кокса, а низкомолекулярные частицы кокса в основном представляют собой полиметилбензол и полиметилнафталин, которые могут улучшить селективность для этилена.

Реактор для управления содержанием кокса включает в себя лифт-реактор и реактор со слоем; реактор со слоем включает в себя оболочку реактора со слоем, а оболочка реактора со слоем охватывает реакционную зону I, переходную зону и зону I разделения газа и твердого вещества снизу вверх; во внутренней нижней части реакционной зоны I расположен распределитель реактора со слоем; снаружи реакционной зоны I расположена труба для подачи катализатора с управляемым содержанием кокса; через нижнюю часть реактора со слоем проходит верхняя секция лифт-реактора, которая вставлена в реактор со слоем в осевом направлении; а в переходной зоне расположен выходной конец лифт-реактора.

В частности, труба для подачи катализатора с управляемым содержанием кокса выполнена с возможностью подачи катализатора с управляемым содержанием кокса в реактор следующего уровня, такой как реактор конверсии метанола.

При необходимости в реакционной зоне I может быть установлена по меньшей мере одна перфорированная пластина; и если имеется множество перфорированных пластин, это множество перфорированных пластин могут быть последовательно расположены в осевом направлении на периферии лифт-реактора; выходной конец лифт-реактора может быть расположен выше перфорированной пластины; а распределитель реактора со слоем может быть расположен ниже перфорированной пластины.

В частности, перфорированная пластина может быть расположена горизонтально, и периферийная часть перфорированной пластины выполнена с возможностью упираться во внутреннюю стенку реактора со слоем таким образом, что поток может проходить через отверстия в перфорированной пластине.

При необходимости перфорированная пластина может иметь пористость от 1 % до 30 %.

При необходимости зона I разделения газа и твердого вещества может содержать сепаратор для разделения газа и твердого вещества реактора со слоем и камеру для сбора газа реактора со слоем; выход для газа сепаратора для разделения газа и твердого вещества реактора со слоем выполнен с возможностью сообщения с камерой для сбора газа реактора со слоем; выход для катализатора из сепаратора для разделения газа и твердого вещества реактора со слоем может быть образован выше перфорированной пластины; а камера для сбора газа реактора со слоем выполнена с возможностью сообщения с трубой для подачи газообразного продукта для управления содержанием кокса, расположенной вне реактора со слоем.

В частности, сепаратор для разделения газа и твердого вещества реактора со слоем может представлять собой циклонный сепаратор для разделения газа и твердого вещества реактора со слоем.

В частности, внутренняя верхняя часть реактора со слоем может быть снабжена камерой для сбора газа реактора со слоем; а выход катализатора из циклонного сепаратора для разделения газа и твердого вещества реактора со слоем может быть расположен ниже выходного конца лифт-реактора.

При необходимости распределитель реактора со слоем может быть выполнен с возможностью подачи сырьевого материала реактора со слоем; и сырьевой материал реактора со слоем 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., а общее содержание метанола, этанола и воды может превышать или может быть равно 10 % вес.

При необходимости лифт-реактор может быть выполнен с возможностью подачи катализатора и сырьевого материала лифт-реактора; и сырьевой материал лифт-реактора 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., а общее содержание метанола, этанола и воды может превышать или может быть равно 10 % вес.

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

Низкоуглеродистые олефины, упомянутые в настоящей заявке, относятся к этилену и пропилену.

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 и верхнюю оболочку; нижняя оболочка выполнена с возможностью окружения реакционной зоны II, а распределитель реактора конверсии метанола может быть расположен во внутренней нижней части реакционной зоны II; труба для подачи может быть расположена в осевом направлении над реакционной зоной II; труба для подачи может иметь один закрытый конец и другой конец, сообщающийся с реакционной зоной II; верхняя оболочка может быть расположена на периферии трубы для подачи; верхняя оболочка и стенка трубы для подачи могут образовывать полость; эта полость может быть разделена снизу вверх на зону отработанного катализатора и зону II разделения газа и твердого вещества; и зона отработанного катализатора может быть снабжена газораспределителем для зоны отработанного катализатора.

В частности, верхняя оболочка может быть расположена на периферии трубы для подачи и выполнена с возможностью ее обертывания. Распределитель реактора конверсии метанола может быть выполнен с возможностью подачи сырьевого материала с кислородсодержащим соединением; а газораспределитель для зоны отработанного катализатора может быть выполнен с возможностью подачи псевдоожижающего газа из зоны отработанного катализатора.

При необходимости зона II 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; выход катализатора из первого блока для разделения газа и твердого вещества реактора конверсии метанола может быть образован в зоне отработанного катализатора; выход газа из первого блока для разделения газа и твердого вещества реактора конверсии метанола выполнен с возможностью сообщения с камерой для сбора газа реактора конверсии метанола; а камера для сбора газа реактора конверсии метанола может быть соединена с трубой для подачи газообразного продукта.

При необходимости зона II разделения газа и твердого вещества также может быть снабжена вторым блоком для разделения газа и твердого вещества реактора конверсии метанола; вход для газа второго блока для разделения газа и твердого вещества реактора конверсии метанола может быть образован в зоне II разделения газа и твердого вещества; выход для катализатора второго блока для разделения газа и твердого вещества реактора конверсии метанола может быть образован в зоне отработанного катализатора; и выход для газа второго блока для разделения газа и твердого вещества реактора конверсии метанола выполнен с возможностью сообщения с камерой для сбора газа реактора конверсии метанола.

При необходимости газораспределитель для 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; а в зоне отработанного катализатора может быть дополнительно обеспечен охладитель реактора конверсии метанола.

При необходимости труба для циркуляции отработанного катализатора и наклонная труба для отработанного катализатора также могут быть установлены вне 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.

В частности, труба для циркуляции отработанного катализатора может быть выполнена с возможностью подачи части отработанного катализатора из зоны отработанного катализатора в реакционную зону II. Труба для циркуляции отработанного катализатора может быть снабжена скользящим клапаном для циркуляции отработанного катализатора.

При необходимости зона II разделения газа и твердого вещества выполнена с возможностью сообщения с камерой для сбора газа реактора со слоем посредством трубы для подачи газообразного продукта для управления содержанием кокса; а реакционная зона II выполнена с возможностью сообщения с реакционной зоной I посредством трубы для подачи катализатора с управляемым содержанием кокса.

В частности, на трубе для подачи катализатора с управляемым содержанием кокса может быть дополнительно обеспечен скользящий клапан для катализатора с управляемым содержанием кокса.

При необходимости указанное устройство может дополнительно включать в себя регенератор; этот регенератор может быть соединен с наклонной трубой для отработанного катализатора, так что отработанный катализатор может быть подан в регенератор; регенератор может быть соединен с лифт-реактором, так что регенерированный катализатор может быть подан в реактор для управления содержанием кокса; а во внутренней нижней части регенератора может быть установлен распределитель регенератора.

В частности, распределитель регенератора может быть выполнен с возможностью подачи газа регенерации.

При необходимости в нижней части регенератора может быть дополнительно установлена отпарная колонна регенератора; верхняя секция отпарной колонны регенератора может быть расположена внутри регенератора, а вход верхней секции отпарной колонны регенератора может быть расположен выше распределителя регенератора; нижняя секция отпарной колонны регенератора может быть расположена снаружи регенератора, а выход нижней секции отпарной колонны регенератора может быть соединен с лифт-реактором; и отпарная колонна регенератора может быть дополнительно снабжена охладителем 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 со входом лифт-реактора посредством отпарной колонны регенератора и наклонной трубы для регенерированного катализатора.

В частности, скользящий клапан для отработанного катализатора может быть установлен между трубой для подачи отработанного катализатора и отпарной колонной реактора конверсии метанола; и вход скользящего клапана отработанного катализатора может быть соединен трубопроводом с нижней частью отпарной колонны реактора конверсии метанола, а выход скользящего клапана отработанного катализатора может быть соединен трубопроводом со входом трубы для подачи отработанного катализатора.

Между отпарной колонной регенератора и наклонной трубой для регенерированного катализатора может быть установлен скользящий клапан для регенерированного катализатора; и вход скользящего клапана для регенерированного катализатора соединен трубопроводом с нижней частью отпарной колонны регенератора, а выход скользящего клапана для регенерированного катализатора соединен трубопроводом со входом наклонной трубы для регенерированного катализатора.

При необходимости регенератор может быть дополнительно снабжен блоком для разделения газа и твердого вещества регенератора, а также камерой для сбора газа регенератора; выход для катализатора блока для разделения газа и твердого вещества регенератора может быть образован выше распределителя регенератора; выход для газа блока для разделения газа и твердого вещества регенератора может быть соединен с камерой для сбора газа регенератора; а камера для сбора газа регенератора может быть соединена с трубой для подачи дымового газа, расположенной снаружи регенератора.

Согласно третьему аспекту настоящей заявки также предложен способ модификации катализатора DMTO в оперативном режиме, включающий подачу сырьевого материала лифт-реактора и катализатора в переходную зону из лифт-реактора, а также подачу сырьевого материала реактора со слоем в реакционную зону I; и обеспечение возможности контактирования и реагирования катализатора с сырьевым материалом лифт-реактора и сырьевым материалом реактора со слоем с образованием катализатора с управляемым содержанием кокса и газообразного продукта для управления содержанием кокса, при этом катализатор представляет собой катализатор DMTO; а катализатор с управляемым содержанием кокса представляет собой модифицированный катализатор DMTO.

При необходимости активный компонент катализатора может представлять собой молекулярное сито SAPO-34.

В настоящей заявке катализатор, поступающий в лифт-реактор, может представлять собой свежий катализатор или регенерированный катализатор и предпочтительно регенерированный катализатор, так что как управление содержанием кокса, так и регенерация катализатора могут быть реализованы в оперативном режиме.

При необходимости катализатор может представлять собой регенерированный катализатор; и содержание кокса в регенерированном катализаторе может быть меньшим или равным 3 % вес.

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

При необходимости квартильное отклонение распределения содержания кокса в катализаторе с управляемым содержанием кокса может составлять менее 1 % вес. В частности, в настоящей заявке содержанием кокса в катализаторе с управляемым содержанием кокса управляют в диапазоне от 4 % вес. до 9 % вес. путем применения реактора для управления содержанием кокса и выбора процесса управления содержанием кокса. Поскольку катализатор является гранулированным, 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 квартильное отклонением распределения содержания кокса в катализаторе с управляемым содержанием кокса можно управлять таким образом, чтобы оно составляло менее 1 % вес., чтобы сузить общее распределение содержания кокса в катализаторе, таким образом, повысив активность катализатора и селективность для низкоуглеродистых олефинов.

При необходимости 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 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 для низкоуглеродистых олефинов.

При необходимости рабочие условия осуществления процесса в лифт-реакторе могут быть следующими: кажущаяся линейная скорость газа: от 3 м/с до 10 м/с; температура реакции: от 400 °С до 700 °С; давление реакции: от 100 кПа до 500 кПа; и плотность слоя: от 10 кг/м³ до 150 кг/м³.

При необходимости рабочие условия осуществления процесса в реакционной зоне I реактора со слоем могут быть следующими: кажущаяся линейная скорость газа: от 0,1 м/с до 1,0 м/с; температура реакции: от 300 °С до 650 °С; давление реакции: от 100 кПа до 500 кПа; и плотность слоя: от 150 кг/м³ до 800 кг/м³.

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

При необходимости способ также может включать: подачу газообразного продукта для 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 выполнения разделения газа и твердого вещества в зоне II 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 из зоны отработанного катализатора может быть подан в зону отработанного катализатора; псевдоожижающий газ из зоны отработанного катализатора и газообразный продукт для управления содержанием кокса могут быть смешаны, при этом смесь будет содержать часть отработанного катализатора, с 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 из зоны отработанного катализатора и газообразного продукта для управления содержанием кокса; а твердофазный поток F может представлять собой отработанный катализатор.

При необходимости газофазный поток В 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 ниже 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 оставшаяся часть отработанного катализатора может быть отведена по наклонной трубе для отработанного катализатора.

При необходимости отработанный катализатор, отведенный по наклонной трубе для отработанного катализатора, может быть подан в регенератор; а газ регенерации может быть подан в регенератор для взаимодействия 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, а затем поступать в расположенную ниже по потоку систему для обработки дымового газа по трубе для подачи дымового газа; а отделенный регенерированный катализатор может быть отпарен и охлажден, а затем подан в реактор для управления содержанием кокса.

В частности, отделенный регенерированный катализатор может поступать в лифт-реактор для отпарки и охлаждения, а затем может быть подан в реактор со слоем из лифт-реактора.

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 из зоны отработанного катализатора может включать азот и/или водяной пар.

При необходимости газ регенерации может включать в себя 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; а значения содержания воздуха, кислорода, азота и водяного пара не могут одновременно равняться нулю.

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.

В настоящей заявке термин «содержание кокса» относится к массовому соотношению частиц кокса к катализатору с управляемым содержанием кокса.

Нижние индексы в каждом из C₄-C₆ представляют количество атомов углерода в соответствующей группе, например, углеводородные соединения C₄-C₆ представляют собой углеводородные соединения с 4-6 атомами углерода.

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 продукции является тонна метанола на тонну низкоуглеродистых олефинов.

В способе согласно настоящей заявке удельный расход продукции может составлять от 2,50 до 2,60 тонн метанола на тонну низкоуглеродистых олефинов.

Лифт-реактор аналогичен реактору с пробковым потоком (plug flow reactor, PFR). Таким образом, при использовании лифт-реактора для обработки катализатора с целью управления содержанием кокса может быть достигнуто узкое распределение содержания кокса. Время пребывания катализатора в лифт-реакторе является небольшим, как правило, от 1 до 20 секунд. Поэтому сложно в значительной степени увеличить содержание кокса в регенерированном катализаторе путем обработки катализатора только с применением лифт-реактора. Реактор для управления содержанием кокса, описанный в настоящей заявке, включает в себя лифт-реактор и реактор со слоем. С одной стороны, благодаря преимуществам лифт-реактора можно получить катализатор с узким распределением содержания кокса; и, с другой стороны, реактор со слоем используют для дополнительного увеличения содержания кокса в катализаторе и улучшения селективности для низкоуглеродистых олефинов. Основным признаком реактора со слоем, описанного в настоящей заявке, является то, что перфорированная пластина выполнена с возможностью предотвращения обратного смешивания катализатора между слоями и улучшения однородности распределения кокса в катализаторе. Катализатор сначала поступает в верхний слой реактора со слоем из лифт-реактора, постепенно стекает вниз в нижний слой и затем из нижнего слоя поступает в реакционную зону II реактора конверсии метанола.

Возможные полезные эффекты настоящей заявки:

(1) Реактор для управления содержанием кокса, описанный в настоящей заявке, выполнен с возможностью управления конверсией и образованием частиц кокса в катализаторе. С одной стороны, неактивные крупномолекулярные частицы кокса, остающиеся в регенерированном катализаторе, преобразуются в низкомолекулярные частицы кокса; и, с другой стороны, сырьевой материал лифт-реактора и сырьевой материал реактора со слоем также могут поступать в катализатор с образованием высокоактивных низкомолекулярных частиц кокса, а низкомолекулярные частицы кокса в основном представляют собой полиметилбензол и полиметилнафталин, которые могут улучшить селективность для этилена.

(2) 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 низкоуглеродистых олефинов преобразуют в катализатор с управляемым содержанием кокса с высокой селективностью для низкоуглеродистых олефинов.

(3) 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 для низкоуглеродистых олефинов 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 для низкоуглеродистых олефинов в полученном газообразном продукте составляет 92 % вес. до 96 % вес.

(4) В реакторе конверсии метанола, описанном в настоящей заявке, используют 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 барботирующего 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.

(5) 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 представлена схематическая структурная схема устройства DMTO для получения низкоуглеродистых олефинов из кислородсодержащего соединения согласно варианту осуществления настоящей заявки.

Список номеров позиций:

1 представляет собой реактор для управления содержанием кокса; 1-1 представляет собой лифт-реактор; 1-2 представляет реактор со слоем; 1-3 представляет собой оболочку реактора со слоем; 1-4 представляет распределитель реактора со слоем; 1-5 представляет перфорированную пластину; 1-6 представляет собой циклонный сепаратор для разделения газа и твердого вещества реактора со слоем; 1-7 представляет собой камеру для сбора газа реактора со слоем; 1-8 представляет собой трубу для подачи газообразного продукта для управления содержанием кокса; 1-9 представляет собой трубу для подачи катализатора с управляемым содержанием кокса; 1-10 представляет собой скользящий клапан для катализатора с управляемым 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; 3-9 представляет собой наклонную трубу для регенерированного катализатора.

ОСУЩЕСТВЛЕНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

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

Основной характеристикой катализатора для переработки диметилэфира/метанола в олефины (dimethyl ether/methanol to olefins, DMTO) является то, что селективность низкоуглеродистого олефина в процессе преобразования 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 низкоуглеродистых олефинов, 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 углеводороды, 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 низкоуглеродистых олефинов.

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 для управления содержанием кокса;

b) сырьевой материал для управления содержанием кокса, включая водород, метан, этан, этилен, пропан, пропилен, бутан, бутен, пентан, пентен, гексан, гексен, метанол, этанол и воду, подают в реактор для управления содержанием кокса;

c) сырьевой материал для управления содержанием кокса вступает в контакт и реагирует с регенерированным катализатором в реакторе 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., а квартильное отклонение распределения содержания кокса составляет менее 1 % 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 для конверсии метанола.

Регенерированный катализатор может представлять собой катализатор DMTO с содержанием кокса, которое меньше или равно 3 % вес., а активный компонент катализатора DMTO может представлять собой молекулярное сито SAPO-34.

Сырьевой материал для управления содержанием кокса может состоять из водорода в количестве от 0 % вес. до 20 % вес., метана в количестве от 0 % вес. до 50 % вес., этана в количестве от 0 % вес. до 50 % вес., этилена в количестве от 0 % вес. до 20 % вес., пропана в количестве от 0 % вес. до 50 % вес., пропилена в количестве от 0 % вес. до 20 % вес., бутана в количестве от 0 % вес. до 90 % вес., бутена в количестве от 0 % вес. до 90 % вес., пентана в количестве от 0 % вес. до 90 % вес., пентена в количестве от 0 % вес. до 90 % вес., гексана в количестве от 0 % вес. до 90 % вес., гексена в количестве от 0 % вес. до 90 % вес., метанола в количестве от 0 % вес. до 50 % вес., этанола в количестве от 0 % вес. до 50 % вес. и воды в количестве от 0 % вес. до 50 % вес., а общее содержание метанола, этанола и воды может превышать или может быть равно 10 % вес.

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

В настоящей заявке как сырьевой материал для реактора со слоем, так и сырьевой материал для лифт-реактора являются сырьевыми материалами для управления содержанием кокса.

Согласно одному аспекту настоящей заявки 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).

Предложен реактор (1) для управления содержанием кокса, выполненный с возможностью модификации катализатора DMTO в оперативном режиме, причем реактор (1) для управления содержанием кокса включает в себя лифт-реактор (1-1) и реактор (1-2) со слоем; реактор (1-2) со слоем включает в себя оболочку (1-3) реактора со слоем, распределитель (1-4) реактора со слоем, перфорированную пластину (1-5), циклонный сепаратор (1-6) для разделения газа и твердого вещества реактора со слоем, камеру (1-7) для сбора газа реактора со слоем, трубу (1-8) для подачи газообразного продукта для управления содержанием кокса, трубу (1-9) для подачи катализатора с управляемым содержанием кокса и скользящий клапан (1-10) для катализатора с управляемым содержанием кокса;

реактор (1-2) со слоем разделен снизу вверх на реакционную зону, переходную зону и зону разделения газа и твердого вещества; лифт-реактор (1-1) проходит через оболочку (1-3) реактора со слоем, частично расположен ниже реактора (1-2) со слоем и частично расположен в реакторе (1-2) со слоем; распределитель (1-4) реактора со слоем расположен в нижней части реакционной зоны и в реакционной зоне установлены n перфорированных пластин (1-5), где 0 ≤ n ≤ 9;

циклонный сепаратор (1-6) для разделения газа и твердого вещества реактора со слоем расположен в зоне разделения газа и твердого вещества, вход в циклонный сепаратор (1-6) для разделения газа и твердого вещества реактора со слоем образован в зоне разделения газа и твердого вещества, выход для катализатора циклонного сепаратора (1-6) для разделения газа и твердого вещества реактора со слоем образован в реакционной зоне, а выход для газа циклонного сепаратора (1-6) для разделения газа и твердого вещества реактора со слоем соединен с камерой (1-7) для сбора газа реактора со слоем;

камера (1-7) для сбора газа реактора со слоем расположена в верхней части реактора (1-2) со слоем; вход трубы (1-8) для подачи газообразного продукта для управления содержанием кокса соединен с камерой (1-7) для сбора газа реактора со слоем, а выход трубы (1-8) для подачи газообразного продукта для управления содержанием кокса соединен с верхней частью реактора (2) конверсии метанола;

скользящий клапан (1-10) для катализатора с управляемым содержанием кокса расположен в трубе (1-9) для подачи катализатора с управляемым содержанием кокса; вход трубы (1-9) для подачи катализатора с управляемым содержанием кокса соединен с нижней частью реакционной зоны, а выход трубы (1-9) для подачи катализатора с управляемым содержанием кокса соединен с нижней частью реактора (2) конверсии метанола.

В предпочтительном варианте осуществления перфорированная пластина может иметь пористость от 1 % до 30 %.

Реактор (2) конверсии метанола для получения низкоуглеродистых олефинов путем 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, 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 реактора (2) конверсии метанола; труба (2-3) для подачи расположена в центральных зонах средней и верхней частей реактора (2) конверсии метанола; нижний конец трубы (2-3) для подачи соединен с верхним концом реакционной зоны, 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 (2) конверсии метанола; и выход для газа 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 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, охладитель (2-7) реактора конверсии метанола расположен в зоне отработанного катализатора, а второй блок (2-8) для разделения газа и твердого вещества реактора конверсии метанола расположен в зоне разделения газа и твердого вещества реактора (2) конверсии метанола; вход второго блока (2-8) для разделения газа и твердого вещества реактора конверсии метанола образован в зоне разделения газа и твердого вещества реактора (2) конверсии метанола, выход для газа 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 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 реактора (2) конверсии метанола; скользящий клапан (2-11) для циркуляции отработанного катализатора расположен в трубе (2-10) для циркуляции отработанного катализатора; выход трубы (1-9) для подачи катализатора с управляемым содержанием кокса соединен с нижней частью реакционной зоны 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 вне 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.

Предложен регенератор (3) для регенерации катализатора, включающий 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 наклонную трубу (3-9) для 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 блока (3-3) для разделения газа и твердого вещества регенератора соединен с камерой (3-4) для сбора газа регенератора, а выход для катализатора 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 вне 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 наклонной трубы (3-9) для регенерированного катализатора, а выход наклонной трубы (3-9) для регенерированного катализатора соединен с нижней частью лифт-реактора (1-1).

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 внутренний диаметр переходной зоны реактора для управления содержанием кокса постепенно увеличивается снизу вверх; в реакторе конверсии метанола внутренний диаметр соединения между реакционной зоной II и трубой для подачи постепенно уменьшается снизу вверх; и внутренний диаметр соединения между реакционной зоной II и зоной отработанного катализатора постепенно увеличивается снизу вверх.

В соответствующих случаях вход трубы для подачи катализатора с управляемым содержанием кокса может быть образован выше распределителя реактора со слоем; выход трубы для подачи катализатора с управляемым содержанием кокса может быть образован выше распределителя реактора конверсии метанола; вход трубы для циркуляции отработанного катализатора может быть образован над газораспределителем зоны отработанного катализатора, а выход трубы для циркуляции отработанного катализатора может быть образован выше распределителя реактора конверсии метанола; и наклонная труба для отработанного катализатора может быть расположена над газораспределителем зоны отработанного катализатора.

Согласно еще одному аспекту настоящей заявки также предложен способ переработки метанола в олефин (Methanol-to-olefin technology, MTO), включающий способ модификации катализатора DMTO в оперативном режиме путем осуществления реакции управления содержанием кокса, включающий следующие этапы:

a. снизу лифт-реактора (1-1) подают сырьевой материал лифт-реактора, который содержит регенерированный катализатор из наклонной трубы (3-9) для регенерированного катализатора и который перемещается вверх в переходную зону реактора (1-2) со слоем; сырьевой материал реактора со слоем подают из распределителя (1-4) реактора со слоем в реакционную зону реактора (1-2) со слоем; в лифт-реакторе (1-1) и реакторе (1-2) со слоем регенерированный катализатор вступает в контакт с сырьевым материалом лифт-реактора и сырьевым материалом реактора со слоем, при этом происходит химическая реакция с образованием катализатора с управляемым содержанием кокса и газообразного продукта для управления содержанием кокса; газообразный продукт для управления содержанием кокса, содержащий часть катализатора с управляемым содержанием кокса, поступает в циклонный сепаратор (1-6) для разделения газа и твердого вещества реактора со слоем для разделения газа и твердого вещества, а затем газообразный продукт для управления содержанием кокса поступает в зону разделения газа и твердого вещества реактора (2) конверсии метанола через камеру (1-7) для сбора газа реактора со слоем и трубу (1-8) для подачи газообразного продукта для управления содержанием кокса; а катализатор с управляемым содержанием кокса поступает в реакционную зону реактора (2) конверсии метанола по трубе (1-9) для подачи катализатора с управляемым содержанием кокса и через скользящий клапан (1-10) для катализатора с управляемым содержанием кокса;

b. сырьевой материал с кислородсодержащим соединением подают из распределителя реактора (2-2) конверсии метанола в реакционную зону реактора (2) 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 из зоны отработанного катализатора подают из газораспределителя (2-6) зоны отработанного катализатора в зону отработанного катализатора, где он вступает в контакт с отработанным катализатором, а псевдоожижающий газ из зоны отработанного катализатора и газообразный продукт для управления содержанием кокса смешивают, при этом смесь будет содержать 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 для 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 ниже по потоку рабочую секцию по трубе (2-9) для подачи газообразного продукта; часть отработанного катализатора, находящегося в зоне отработанного катализатора, возвращается в нижнюю часть реакционной зоны 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. газ регенерации подают из распределителя (3-2) регенератора в нижнюю часть регенератора (3), а в регенераторе газ регенерации вступает в контакт с отработанным катализатором и происходит химическая реакция, при этом часть кокса в отработанном катализаторе сжигают и удаляют, получая поток G с дымовым газом и регенерированным катализатором; поток G поступает в блок (3-3) для разделения газа и твердого вещества регенератора для разделения газа и твердой фазы с получением дымового газа и регенерированного катализатора; дымовой газ поступает в камеру (3-4) для сбора газа регенератора, а затем поступает в расположенную ниже 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 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.

В предпочтительном варианте осуществления способ согласно настоящей заявке может быть реализован с использованием вышеупомянутого устройства, включающего в себя реактор (1) для управления содержанием кокса, реактор (2) конверсии метанола и регенератор (3).

В предпочтительном варианте осуществления сырьевой материал лифт-реактора согласно данному способу может состоять из водорода в количестве от 0 % вес. до 20 % вес., метана в количестве от 0 % вес. до 50 % вес., этана в количестве от 0 % вес. до 50 % вес., этилена в количестве от 0 % вес. до 20 % вес., пропана в количестве от 0 % вес. до 50 % вес., пропилена в количестве от 0 % вес. до 20 % вес., бутана в количестве от 0 % вес. до 90 % вес., бутена в количестве от 0 % вес. до 90 % вес., пентана в количестве от 0 % вес. до 90 % вес., пентена в количестве от 0 % вес. до 90 % вес., гексана в количестве от 0 % вес. до 90 % вес., гексена в количестве от 0 % вес. до 90 % вес., метанола в количестве от 0 % вес. до 50 % вес., этанола в количестве от 0 % вес. до 50 % вес. и воды в количестве от 0 % вес. до 50 % вес., а общее содержание метанола, этанола и воды может превышать или может быть равно 10 % вес.

В предпочтительном варианте осуществления сырьевой материал реактора со слоем согласно данному способу может состоять из водорода в количестве от 0 % вес. до 20 % вес., метана в количестве от 0 % вес. до 50 % вес., этана в количестве от 0 % вес. до 50 % вес., этилена в количестве от 0 % вес. до 20 % вес., пропана в количестве от 0 % вес. до 50 % вес., пропилена в количестве от 0 % вес. до 20 % вес., бутана в количестве от 0 % вес. до 90 % вес., бутена в количестве от 0 % вес. до 90 % вес., пентана в количестве от 0 % вес. до 90 % вес., пентена в количестве от 0 % вес. до 90 % вес., гексана в количестве от 0 % вес. до 90 % вес., гексена в количестве от 0 % вес. до 90 % вес., метанола в количестве от 0 % вес. до 50 % вес., этанола в количестве от 0 % вес. до 50 % вес. и воды в количестве от 0 % вес. до 50 % вес., а общее содержание метанола, этанола и воды может превышать или может быть равно 10 % вес.

В предпочтительном варианте осуществления кислородсодержащее соединение согласно данному способу может представлять собой одно из группы, состоящей из метанола, диметилэфира, а также смеси метанола и диметилэфира.

В предпочтительном варианте осуществления отработанный псевдоожижающий газ из зоны отработанного катализатора согласно данному способу может представлять собой одно из группы, состоящей из азота, водяного пара, а также смеси азота и водяного пара.

В предпочтительном варианте осуществления газ регенерации согласно данному способу 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.

В предпочтительном варианте осуществления активный компонент катализатора может представлять собой молекулярное сито SAPO-34.

В предпочтительном варианте осуществления содержание кокса в регенерированном катализаторе может быть меньшим или равным 3 % вес.

В предпочтительном варианте осуществления содержание кокса в катализаторе с управляемым содержанием кокса может составлять от 4 % вес. до 9 % вес., а квартильное отклонение распределения содержания кокса может составлять менее 1 % вес.; частицы кокса могут включать в себя полиметилбензол и полиметилнафталин, а общая масса полиметилбензола и полиметилнафталина может составлять более 70 % вес. от общей массы кокса или может быть равна указанному количеству; и масса частиц кокса с молекулярной массой более 184 может составлять менее 25 % вес. от общей массы кокса или может быть равна указанному количеству.

В предпочтительном варианте осуществления содержание кокса в отработанном катализаторе может составлять от 9 % вес. до 13 % вес. и более предпочтительно содержание кокса в отработанном катализаторе может составлять от 10 % вес. до 12 % вес..

В предпочтительном варианте осуществления рабочие условия осуществления процесса в лифт-реакторе (1-1) могут быть следующими: кажущаяся линейная скорость газа: от 3 м/с до 10 м/с; температура реакции: от 400 °С до 700 °С; давление реакции: от 100 кПа до 500 кПа; и плотность слоя: от 10 кг/м³ до 150 кг/м³.

В предпочтительном варианте осуществления рабочие условия осуществления процесса в реакционной зоне реактора (1-2) со слоем могут быть следующими: кажущаяся линейная скорость газа: от 0,1 м/с до 1,0 м/с; температура реакции: от 300 °С до 650 °С; давление реакции: от 100 кПа до 500 кПа; и плотность слоя: от 150 кг/м³ до 800 кг/м³.

В предпочтительном варианте осуществления рабочие условия осуществления процесса в реакционной зоне реактора (2) 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.

В предпочтительном варианте осуществления рабочие условия осуществления процесса в зоне отработанного катализатора реактора (2) 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.

В предпочтительном варианте осуществления рабочие условия осуществления процесса в регенераторе (3) 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.

Согласно способу в соответствии с настоящей заявкой газообразный продукт может состоять из этилена в количестве от 40 % вес. до 55 % вес., пропилена в количестве от 37 % вес. до 53 % вес., углеводородных соединений C₄-C₆ в количестве 4 % 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 92 % вес. до 96 % вес.

Пример 1

В этом примере используют устройство, показанное на фиг. 1, в котором в реакторе со слоем отсутствует перфорированная пластина.

В этом примере сырьевой материал лифт-реактора представляет собой смесь из 6 % вес. бутана, 81 % вес. бутена, 2 % вес. метанола и 11 % вес. воды; сырьевой материал реактора со слоем представляет собой смесь из 6 % вес. бутана, 81 % вес. бутена, 2 % вес. метанола и 11 % вес. воды; кислородсодержащее соединение представляет собой метанол; псевдоожижающий газ в зоне отработанного катализатора представляет собой азот; газ регенерации 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 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 5 % 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 12 % вес.; рабочие условия осуществления процесса в лифт-реакторе (1-1) являются следующими: кажущаяся линейная скорость газа: 10,0 м/с; температура реакции: 700 °С; давление реакции: 100 кПа; и плотность слоя: 10 кг/м³; рабочие условия осуществления процесса в реакционной зоне реактора (1-2) со слоем являются следующими: кажущаяся линейная скорость газа: приблизительно 0,3 м/с, температура реакции: приблизительно 650 °C, давление реакции: приблизительно 100 кПа и плотность слоя: приблизительно 600 кг/м³; рабочие условия осуществления процесса в реакционной зоне реактора (2) конверсии метанола являются следующими: кажущаяся линейная скорость газа: приблизительно 7,0 м/с, температура реакции: приблизительно 550 °C, 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 °C, 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 55 % вес., пропилена в количестве 37 % вес., углеводородных соединений C₄-C₆ в количестве 4 % 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 продукции составляет 2,60 тонн метанола на тонну низкоуглеродистых олефинов.

Пример 2

В этом примере используют устройство, показанное на фиг. 1, в котором в реакторе со слоем установлены 4 перфорированные пластины, имеющие пористость 30 %.

В этом примере сырьевой материал лифт-реактора 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; сырьевой материал реактора со слоем 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 в зоне отработанного катализатора представляет собой водяной пар; газ регенерации 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 1 % вес.; содержание кокса в катализаторе с управляемым содержанием кокса составляет приблизительно 4 % вес., при этом общая масса полиметилбензола и полиметилнафталина составляет приблизительно 76 % вес. от общей массы кокса, масса частиц кокса с молекулярной массой более 184 составляет приблизительно 15 % 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 9 % вес.; рабочие условия осуществления процесса в лифт-реакторе (1-1) являются следующими: кажущаяся линейная скорость газа: 3,0 м/с; температура реакции: 400 °С; давление реакции: 500 кПа; и плотность слоя: 150 кг/м³; рабочие условия осуществления процесса в реакционной зоне реактора (1-2) со слоем являются следующими: кажущаяся линейная скорость газа: приблизительно 0,1 м/с, температура реакции: приблизительно 300 °C, давление реакции: приблизительно 500 кПа и плотность слоя: приблизительно 800 кг/м³; рабочие условия осуществления процесса в реакционной зоне реактора (2) конверсии метанола являются следующими: кажущаяся линейная скорость газа: приблизительно 0,5 м/с, температура реакции: приблизительно 350 °C, 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 °C, 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 40 % вес., пропилена в количестве 53 % 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 продукции составляет 2,58 тонн метанола на тонну низкоуглеродистых олефинов.

Пример 3

В этом примере используют устройство, показанное на фиг. 1, в котором в реакторе со слоем установлены 4 перфорированные пластины, имеющие пористость 1 %.

В этом примере сырьевой материал лифт-реактора 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; сырьевой материал реактора со слоем 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 состоит из диметилэфира; псевдоожижающий газ в зоне отработанного катализатора представляет собой смесь из 5 % вес. азота и 95 % вес. водяного пара; газ регенерации 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 2 % вес.; содержание кокса в катализаторе с управляемым содержанием кокса составляет приблизительно 5 % 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 10 % 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 лифт-реакторе (1-1) являются следующими: кажущаяся линейная скорость газа: 6,0 м/с; температура реакции: 600 °С; давление реакции: 300 кПа; и плотность слоя: 80 кг/м³; рабочие условия осуществления процесса в реакционной зоне реактора (1-2) со слоем являются следующими: кажущаяся линейная скорость газа: приблизительно 0,4 м/с, температура реакции: приблизительно 550 °C, давление реакции: приблизительно 300 кПа и плотность слоя: приблизительно 500 кг/м³; рабочие условия осуществления процесса в реакционной зоне реактора (2) конверсии метанола являются следующими: кажущаяся линейная скорость газа: приблизительно 3,0 м/с, температура реакции: приблизительно 450 °C, 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 °C, 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 680 °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 15 ч^-1; газообразный продукт состоит из этилена в количестве 50 % вес., пропилена в количестве 45 % вес., углеводородных соединений C₄-C₆ в количестве 3 % 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 продукции составляет 2,53 тонн метанола на тонну низкоуглеродистых олефинов.

Пример 4

В этом примере используют устройство, показанное на фиг. 1, в котором в реакторе со слоем установлены 9 перфорированные пластины, имеющие пористость 5 %.

В этом примере сырьевой материал лифт-реактора представляет собой смесь из 5 % вес. бутана, 72 % вес. бутена, 8 % вес. метанола и 15 % вес. воды; сырьевой материал реактора со слоем представляет собой смесь из 5 % вес. бутана, 72 % вес. бутена, 8 % вес. метанола и 15 % вес. воды; кислородсодержащее соединение представляет собой метанол; псевдоожижающий газ в зоне отработанного катализатора представляет собой смесь 73 % вес. азота и 27 % вес. водяного пара; газ регенерации 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 9 % вес., при этом общая масса полиметилбензола и полиметилнафталина составляет приблизительно 71 % 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 лифт-реактора (1-1) являются следующими: кажущаяся линейная скорость газа: 4,0 м/с; температура реакции: 550 °С; давление реакции: 200 кПа; и плотность слоя: 120 кг/м³; рабочие условия осуществления процесса в реакционной зоне реактора (1-2) со слоем являются следующими: кажущаяся линейная скорость газа: приблизительно 1,0 м/с, температура реакции: приблизительно 500 °C, давление реакции: приблизительно 200 кПа и плотность слоя: приблизительно 150 кг/м³; рабочие условия осуществления процесса в реакционной зоне реактора (2) конверсии метанола являются следующими: кажущаяся линейная скорость газа: приблизительно 4,0 м/с, температура реакции: приблизительно 500 °C, 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 °C, 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 700 °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 11 ч^-1; газообразный продукт состоит из этилена в количестве 52 % вес., пропилена в количестве 44 % 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 продукции составляет 2,50 тонн метанола на тонну низкоуглеродистых олефинов.

Пример 5

Этот пример является сравнительным примером и отличается от примера 4 тем, что реакцию управления содержанием кокса не используют для модификации катализатора DMTO в оперативном режиме; а сырьевой материал, подаваемый в лифт-реактор и реактор со слоем, представляет собой азот, который является инертным газом и не изменяет свойства регенерируемого катализатора в лифт-реакторе и реакторе со слоем, 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 46 % вес., пропилена в количестве 37 % вес., углеводородных соединений C₄-C₆ в количестве 12 % вес. и других компонентов в количестве 5 % вес., при этом другие компоненты включают метан, этан, пропан, водород, CO, CO₂ и т. п.; а удельный расход продукции составляет 2,90 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 продукции.

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, устройству для получения низкоуглеродистых олефинов из кислородсодержащего соединения и их применению, а также относится к области химических устройств для катализа. Реактор (1) содержит лифт-реактор (1-1) и реактор со слоем (1-2). При этом реактор со слоем содержит оболочку (1-3) реактора со слоем, а оболочка реактора со слоем охватывает реакционную зону I, переходную зону и зону I разделения газа и твердого вещества снизу вверх. Причем во внутренней нижней части реакционной зоны I расположен распределитель (1-4) реактора со слоем, а снаружи реакционной зоны I расположена труба (1-9) для подачи катализатора с управляемым содержанием кокса. Далее через нижнюю часть реактора со слоем проходит верхняя секция лифт-реактора, которая вставлена в реактор со слоем в осевом направлении, в переходной зоне расположен выходной конец лифт-реактора, а в реакционной зоне I установлено множество перфорированных пластин (1-5), последовательно расположенных в осевом направлении на периферии лифт-реактора. Техническим результатом заявленной группы изобретений является разработка устройства и способа производства DMTO, в которых можно эффективно использовать катализатор DMTO нового поколения с высокой производительностью в отношении переработки метанола и с управляемым содержанием кокса с высокой селективностью низкоуглеродистых олефинов. 3 н. и 7 з.п. ф-лы, 1 ил., 5 пр.

1. Реактор (1) для управления содержанием кокса, который содержит лифт-реактор (1-1) и реактор со слоем (1-2); при этом

реактор со слоем содержит оболочку (1-3) реактора со слоем, а оболочка реактора со слоем охватывает реакционную зону I, переходную зону и зону I разделения газа и твердого вещества снизу вверх;

во внутренней нижней части реакционной зоны I расположен распределитель (1-4) реактора со слоем;

снаружи реакционной зоны I расположена труба (1-9) для подачи катализатора с управляемым содержанием кокса;

через нижнюю часть реактора со слоем проходит верхняя секция лифт-реактора, которая вставлена в реактор со слоем в осевом направлении;

в переходной зоне расположен выходной конец лифт-реактора, а

в реакционной зоне I установлено множество перфорированных пластин (1-5), последовательно расположенных в осевом направлении на периферии лифт-реактора.

2. Реактор для управления содержанием кокса по п. 1, в котором

выходной конец лифт-реактора расположен выше множества перфорированных пластин;

распределитель реактора со слоем расположен ниже множества перфорированных пластин;

предпочтительно, множество перфорированных пластин имеет пористость от 1% до 30%.

3. Реактор для управления содержанием кокса по п. 1, в котором зона I разделения газа и твердого вещества снабжена сепаратором для разделения газа и твердого вещества реактора со слоем и камерой (1-7) для сбора газа реактора со слоем;

с камерой для сбора газа реактора со слоем сообщается выход для газа сепаратора для разделения газа и твердого вещества реактора со слоем;

выше множества перфорированных пластин расположен выход для катализатора сепаратора для разделения газа и твердого вещества реактора со слоем;

камера для сбора газа реактора со слоем сообщается с трубой (1-8) для подачи газообразного продукта для управления содержанием кокса, расположенной вне реактора со слоем;

предпочтительно, распределитель реактора со слоем выполнен с возможностью подачи сырьевого материала реактора со слоем; и

сырьевой материал реактора со слоем 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., а общее содержание метанола, этанола и воды превышает или равно 10% вес.;

предпочтительно, лифт-реактор выполнен с возможностью подачи катализатора и сырьевого материала лифт-реактора; и

сырьевой материал лифт-реактора 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., а общее содержание метанола, этанола и воды превышает или равно 10% вес.

4. Устройство для получения низкоуглеродистых олефинов из кислородсодержащего соединения, причем устройство содержит 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 и верхнюю оболочку;

нижняя оболочка охватывает реакционную зону II, а распределитель (2-2) реактора конверсии метанола расположен во внутренней нижней части реакционной зоны II;

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

верхняя оболочка расположена на периферии трубы для подачи;

верхняя оболочка и стенка трубы для подачи образуют полость;

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

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

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

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

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

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

камера для сбора газа реактора конверсии метанола соединена с трубой (2-9) для подачи газообразного продукта;

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

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

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

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

предпочтительно, 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; а

в зоне отработанного катализатора дополнительно обеспечен охладитель (2-7) реактора конверсии метанола;

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

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, зона II разделения газа и твердого вещества сообщается с камерой для сбора газа реактора со слоем посредством трубы для подачи газообразного продукта для управления содержанием кокса; а

реакционная зона II сообщается с реакционной зоной I посредством трубы для подачи катализатора с управляемым содержанием кокса.

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

регенератор соединен с наклонной трубой для отработанного катализатора и отработанный катализатор подают в регенератор;

регенератор соединен с лифт-peaктором и регенерированный катализатор подают в реактор для управления содержанием кокса;

во внутренней нижней части регенератора установлен распределитель (3-2) регенератора;

предпочтительно, в нижней части регенератора дополнительно установлена отпарная колонна (3-6) регенератора;

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

снаружи регенератора расположена нижняя секция отпарной колонны регенератора, и с лифт-реактором соединен выход нижней секции отпарной колонны регенератора; и

отпарная колонна регенератора дополнительно снабжена охладителем (3-7) 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; а

регенератор соединен с входом лифт-реактора посредством отпарной колонны регенератора и наклонной трубы (3-9) для регенерированного катализатора;

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

выше распределителя регенератора расположен выход для катализатора блока для разделения газа и твердого вещества регенератора;

с камерой для сбора газа регенератора соединен выход для газа 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.

7. Способ получения низкоуглеродистых олефинов из кислородсодержащего соединения, включающий способ модификации катализатора, применяемого при переработке диметилэфира/метанола в олефины (dimethyl ether/methanol to olefins, DMTO) в оперативном режиме с использованием реактора для управления содержанием кокса по п. 1, включающий

подачу сырьевого материала лифт-реактора и катализатора в переходную зону из лифт-реактора и подачу сырьевого материала реактора со слоем в реакционную зону I; и

обеспечение возможности катализатору контактировать и реагировать с сырьевым материалом лифт-реактора и сырьевым материалом реактора со слоем с образованием катализатора с управляемым содержанием кокса и газообразного продукта для управления содержанием кокса, при этом катализатор представляет собой катализатор DMTO; а катализатор с управляемым содержанием кокса представляет собой модифицированный катализатор DMTO.

8. Способ по п. 7, согласно которому активный компонент катализатора представляет собой молекулярное сито SAPO-34;

предпочтительно, катализатор представляет собой регенерированный катализатор; и содержание кокса в регенерированном катализаторе меньше или равно 3% вес.;

предпочтительно, содержание кокса в катализаторе с управляемым содержанием кокса составляет от 4% вес. до 9% вес., и 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 может быть 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 лифт-реакторе являются следующими: кажущаяся линейная скорость газа составляет от 3 м/с до 10 м/с; температура реакции составляет от 400°С до 700°С; давление реакции составляет от 100 кПа до 500 кПа; и плотность слоя составляет от 10 кг/м³ до 150 кг/м³;

предпочтительно, рабочие условия осуществления процесса в реакционной зоне I реактора со слоем являются следующими: кажущаяся линейная скорость газа составляет от 0,1 м/с до 1,0 м/с; температура реакции составляет от 300°С до 650°С; давление реакции составляет от 100 кПа до 500 кПа; и плотность слоя составляет от 150 кг/м³ до 800 кг/м³.

9. Способ по п. 7, дополнительно включающий: подачу газообразного продукта, образующегося при управлении содержанием кокса в зону разделения газа и твердого вещества реактора конверсии метанола;

предпочтительно, способ дополнительно включает: 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 разделяют на газофазный поток В и твердофазный поток С после выполнения разделения газа и твердого вещества в зоне II 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, псевдоожижающий газ из зоны отработанного катализатора подают в зону отработанного катализатора;

псевдоожижающий газ из зоны отработанного катализатора и газообразный продукт для управления содержанием кокса смешивают, при этом смесь будет содержать часть отработанного катализатора, с получением потока D;

поток D разделяют на газофазный поток Е 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 из зоны отработанного катализатора и газообразного продукта для управления содержанием кокса; а

твердофазный поток F представляет собой отработанный катализатор;

предпочтительно, газофазный поток В и газофазный поток Е смешивают в камере для сбора газа реактора конверсии метанола с получением газообразного продукта, и этот газообразный продукт поступает в расположенную ниже по потоку рабочую секцию по трубе для подачи газообразного продукта.

10. Способ по п. 9, согласно которому часть отработанного катализатора из зоны отработанного катализатора возвращают в нижнюю часть реакционной зоны II по трубе для циркуляции отработанного катализатора;

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

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

газ регенерации подают в регенератор для взаимодействия 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 ниже 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 из зоны отработанного катализатора содержит азот и/или водяной пар;

предпочтительно, газ регенерации 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; и

значения содержания воздуха, кислорода, азота и водяного пара одновременно не равны нулю;

предпочтительно, рабочие условия осуществления процесса в реакционной зоне II реактора конверсии метанола являются следующими: кажущаяся линейная скорость газа составляет от 0,5 м/с до 7,0 м/с; температура реакции составляет от 350°С до 550°С; давление реакции составляет от 100 кПа до 500 кПа; и плотность слоя составляет 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 составляет от 0,1 м/с до 1,0 м/с; температура реакции составляет от 350°С до 550°С; давление реакции составляет от 100 кПа до 500 кПа; и плотность слоя составляет от 200 кг/м³ до 800 кг/м³;

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