[发明专利]带挡板的反应器中的含氧化合物至烯烃转化

说明书

发明领域

[0001]本发明涉及将含氧化合物转化成烯烃的方法和系统。具体地，本发明涉及在将含氧化合物转化成烯烃时使原料流的返混最小化的方法和系统。

发明背景

[0002]在工业规模的烃至烯烃转化的反应中，所需的产物通常是较轻的烯烃如乙烯和丙烯。在这些工业过程中，期望达到基本上完全的含氧化合物原料至烯烃、如轻质烯烃乙烯和丙烯的转化。除了控制总体转化率和轻质烯烃选择性以外，还可以期望控制由反应所产生的乙烯与丙烯的比率。转化反应中的另一考虑因素是进行该转化反应所需的成本。进行受控的含氧化合物至烯烃反应的常规反应器会要求高度接近200英尺的多个提升管以及数百吨的催化剂以便转化含氧化合物原料。

[0003]美国专利6,166,282 B1公开了在具有两个反应区的反应器中使含氧化合物转化成烯烃的方法。将原料从单一入口引入下部的密相区以实现部分的向轻质烯烃的转化。该密相区包含流化催化剂床。公开了当原料在反应器中连续向上移动时，它移动至密相区上方的过渡区中，在此反应继续进行达到基本上完成。密相区在小于1米/秒的表观速度下操作，过渡区在1-4米/秒的表观速度下操作。

[0004]美国专利申请2004/0024276描述了在具有下部反应区和上部反应区的反应器中将含氧化合物转化成烯烃的方法。将原料引入包含流化催化剂床的下部反应区中。公开了当原料在反应区中继续向上移动时，原料移动至平均直径比下部反应区小的上部反应区中。上部反应区具有至少5∶1但是不大于100∶1的高度对平均直径的比率。原料在该第二反应区中进一步反应。下部反应区在至少0.5米/秒以及至多约10米/秒的表观速度下操作，而第二反应区在至少1米/秒以及至多约25米/秒的表观速度下操作。

[0005]美国专利4,251,484公开了将甲醇及其它低级醇和醚转化成汽油类烃类的方法。将可能包括换热器管在内的挡板式管(baffletube)在反应器中设置在具有沸石催化剂流化床的区域内。所公开的催化剂床密度在27lbs/ft³(432.5kg/m³)和35lbs/ft³(560.6kg/m³)之间，通过该催化剂床的甲醇的标称气体速度是约2ft/sec(0.61m/sec)。在转化反应过程中，催化剂床的温度不大于775。转化之后，用常规的旋风分离器从产物气流中分离催化剂。

[0006]需要相对于工艺情况提供改进控制的将含氧化合物转化成烯烃的系统和方法。该方法应当考虑到控制所产生的乙烯和丙烯的比率。该方法还应当能够在尺寸减小和/或反应器中的催化剂需求更低的反应器中进行。

发明概述

[0007]本发明提供进行含氧化合物至烯烃反应的系统和方法以使得原料流的返混最小化而且维持实用的反应器尺寸。这考虑到期望的轻质烯烃(即乙烯和丙烯)的改进生产同时维持反应器中理想的原料吞吐量水平。

[0008]根据本发明的一个方面，提供将含氧化合物转化成烯烃的方法。该方法包括在初始导管中使催化剂与含氧化合物原料接触，所述催化剂优选金属铝磷酸盐催化剂，更优选硅铝磷酸盐催化剂。使该催化剂和含氧化合物原料以6英尺/秒(1.83m/sec)或更大的表观速度流经含有多个挡板以及直径大于所述初始导管的接触导管。将催化剂通入直径小于所述接触导管的连接导管中。在一种实施方案中，料流的气体部分的轴向Peclet数是8或更大以便减少返混。在另一实施方案中，所述接触导管具有72英寸(1.83m)或更小的水力直径。

[0009]在本发明的一种实施方案中，所述连接导管进一步包含至少一个挡板以进一步减少返混。在本发明的另一实施方案中，所述连接导管的Peclet数大于接触导管的Peclet数。优选地，自所述接触导管的入口至该接触导管出口的温度梯度是100℃或更小，更优选50℃或更小，以及最优选20℃或更小。

[0010]在另一实施方案中，所述接触导管中的一个或多个挡板包含冷却管。在特定的实施方案中，通过使蒸汽和沸水中的至少一种流经一个或多个冷却管来保持温度梯度。在另一实施方案中，通过使沸水流经第一多个冷却管以及使蒸汽流经第二多个冷却管来保持温度梯度。

[0011]在另一实施方案中，催化剂和原料流在400℃或更大的温度下离开所述接触导管。在另一实施方案中，接触导管的至少一部分具有约8英寸(0.2m)至约24英寸(0.61m)的水力直径。