專利名稱：烯烴生產(chǎn)過(guò)程中的熱量回收的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及由含氧化合物原料流生產(chǎn)和回收烯烴，更具體地涉及由含氧化合物原料流生產(chǎn)和回收烯烴過(guò)程中的熱量回收。
背景技術(shù)：
主要烯烴定義為乙烯和丙烯，是用于制備聚烯烴的原料。具體地，乙烯和丙烯分別用于制備聚乙烯和聚丙烯，是兩種最常用的塑料。這些主要烯烴是利用石油原料流中存在的較大的烴(例如C6至C8烴)使之蒸汽裂化或催化裂化生產(chǎn)的。裂化過(guò)程使這些較大的烴分裂成包括乙烯和丙烯的較小烯烴。但所述裂化過(guò)程產(chǎn)生氮和硫雜質(zhì)，需要昂貴的提純步驟。
高級(jí)烯烴的另一種生產(chǎn)方法是稱為含氧化合物至烯烴轉(zhuǎn)化(“OTO”)法的方法。所述OTO法利用含氧化合物原料流，使之轉(zhuǎn)化成乙烯和丙烯。所述OTO法一般不包括硫和氮雜質(zhì)，允許使用由天然氣生產(chǎn)的甲醇原料流。因此，醇、醇衍生物和其它含氧化合物有希望成為生產(chǎn)主要烯烴的經(jīng)濟(jì)的非石油源。不過(guò)，來(lái)自O(shè)TO法的流出物包含烯烴及含氧烴和大量水蒸汽。因此，由OTO法回收烯烴涉及獨(dú)特的技術(shù)挑戰(zhàn)。
US 4,499,327公開(kāi)用多種SAPO分子篩催化劑之任一由甲醇制備烯烴。所公開(kāi)的反應(yīng)器類型是流化床反應(yīng)器，蒸氣向上流過(guò)催化劑使催化劑被流化和被氣流攜帶。因此，催化劑常被夾帶在烯烴流出氣流中離開(kāi)反應(yīng)器。
US 4,338,475公開(kāi)一種使甲醇轉(zhuǎn)化成烯烴的方法，其中通過(guò)位于反應(yīng)器內(nèi)的旋風(fēng)分離器從流出物流中分離出催化劑。然后使催化劑直接或間接地返回反應(yīng)器。但催化劑流過(guò)反應(yīng)器、旋風(fēng)分離器、和與循環(huán)催化劑接觸的其它設(shè)備使所述催化劑受到很大的機(jī)械應(yīng)力。受到應(yīng)力的催化劑在此過(guò)程中趨于碎裂產(chǎn)生粉狀粒子，通常稱為催化劑粉末。本文所定義的催化劑粉末是最大尺寸小于30μ的催化劑粒子。因其尺寸小重量輕，通過(guò)反應(yīng)器內(nèi)的旋風(fēng)分離器不能有效地除去催化劑粉末。因此被夾帶(或懸浮)在反應(yīng)器的流出物流中。催化劑粉末越小，越難通過(guò)常規(guī)方法脫除。
US 4,935,568(568專利)中教導(dǎo)脫除流出物流中的催化劑粒子。所述568專利公開(kāi)一種由含氧化合物原料流制備烴的方法，其中利用旋風(fēng)分離器和/或燒結(jié)金屬過(guò)濾器系統(tǒng)從流出物流中回收催化劑粉末。被流出氣流夾帶的催化劑粒子特別是粉末使過(guò)濾器系統(tǒng)包括燒結(jié)金屬過(guò)濾器系統(tǒng)不能用。過(guò)濾元件可能很快被催化劑粒子堵塞而需清洗或更換。為改進(jìn)此問(wèn)題一般需要配有在線清洗措施的昂貴和復(fù)雜的過(guò)濾器系統(tǒng)或允許大部分固體粒子通過(guò)的低效過(guò)濾器。
US 6,121,504(504專利)中說(shuō)明了一種OTO系統(tǒng)。所述504專利中，含氧化合物至烯烴反應(yīng)器產(chǎn)生流出物流。所述流出物流通過(guò)換熱器有效地回收熱量。然后所述流出物流通過(guò)驟冷塔。所述504專利未教導(dǎo)如何處理被流出氣流夾帶離開(kāi)反應(yīng)器的催化劑粒子。
懸浮在OTO反應(yīng)器的流出物流中離開(kāi)反應(yīng)器的催化劑粒子和其它固體粒子在總OTO過(guò)程中造成問(wèn)題。這些催化劑粒子有時(shí)從流出氣流中掉下來(lái)而沉積在下游設(shè)備上，本領(lǐng)域技術(shù)人員將此現(xiàn)象稱為結(jié)垢。結(jié)垢是固體沉積物在反應(yīng)器如OTO反應(yīng)器的回收線路表面的積累。據(jù)信管道內(nèi)結(jié)垢使流體流動(dòng)的橫截面積顯著減小，使管道的壓降提高并使工藝效率下降。在換熱器上，結(jié)垢發(fā)生在傳熱表面如管或翅片上，使這些表面的熱阻增大而使換熱器的效率變低。典型地，此效率損失對(duì)OTO反應(yīng)器和回收線路中其它下游設(shè)備的操作性能有不利影響。為避免此效率損失或恢復(fù)操作性能，一般需要關(guān)閉各單項(xiàng)設(shè)備而進(jìn)行清洗，或許需要關(guān)閉整個(gè)OTO系統(tǒng)。
因而，需要減少催化劑粒子在OTO回收線路中的積累從而減少結(jié)垢的OTO過(guò)程的有效操作方法。本發(fā)明滿足這些和其它需要。
發(fā)明概述本發(fā)明涉及一種控制催化劑固體粒子在含氧化合物至烯烴轉(zhuǎn)化過(guò)程的回收線路中積累的方法。所述方法包括提供來(lái)自含氧化合物至烯烴轉(zhuǎn)化反應(yīng)的流出物流。所述流出物流包含固體粒子和氣相。所述氣相包含主要烯烴而且具有露點(diǎn)。所述方法還包括從所述流出物流中除去熱量同時(shí)在除熱步驟期間保持所述氣相的溫度高于所述露點(diǎn)。此外，所述方法還包括在固體粒子洗滌器(solids wash)中洗滌所述流出物流使固體粒子從流出物流移至洗滌介質(zhì)中。
一實(shí)施方案中，所述方法如上所述。此外，所述流出物流包含水和烴而且具有水相露點(diǎn)和非水相露點(diǎn)，所述水相露點(diǎn)比所述非水相露點(diǎn)高。另一實(shí)施方案中，所述除熱步驟包括用一或多個(gè)換熱器除熱。再另一實(shí)施方案中，所述含氧化合物至烯烴轉(zhuǎn)化反應(yīng)在反應(yīng)器內(nèi)發(fā)生。所述反應(yīng)器通過(guò)導(dǎo)管與所述一或多個(gè)換熱器和固體粒子洗滌器流通。這樣，所述流出物流通過(guò)導(dǎo)管從反應(yīng)器流入換熱器，再通過(guò)導(dǎo)管流入驟冷裝置。
另一實(shí)施方案中，所述方法還包括向所述含氧化合物至烯烴轉(zhuǎn)化反應(yīng)器中供應(yīng)原料流。用所述原料流作為所述換熱器中的冷卻液。另一實(shí)施方案中，在所述換熱器內(nèi)使所述冷卻液沸騰。再另一實(shí)施方案中，所述洗滌介質(zhì)是水。再另一實(shí)施方案中，所述固體粒子洗滌器是驟冷塔。
另一實(shí)施方案中，有一種烯烴生產(chǎn)方法。所述方法包括提供含氧化合物原料流。使所述含氧化合物原料流在催化劑存在下反應(yīng)產(chǎn)生流出物流。所述流出物流具有露點(diǎn)而且包括含烯烴的氣相和催化劑固體粒子。從所述流出物流中除去熱量同時(shí)保持所述流出物流的溫度高于所述露點(diǎn)。然后使所述流出物流與液體接觸使所述催化劑固體粒子與所述含烯烴的氣相分離。
根據(jù)一種實(shí)施方案，所述催化劑是分子篩催化劑。另一實(shí)施方案中，所述接觸步驟在驟冷塔內(nèi)進(jìn)行。所述除熱步驟用換熱器完成。用所述含氧化合物原料流作為所述換熱器中的冷卻液。另一實(shí)施方案中，在所述除熱步驟中使所述含氧化合物原料沸騰。
本發(fā)明再另一實(shí)施方案中，有一種烯烴生產(chǎn)方法。所述方法包括提供含氧化合物原料流。使所述含氧化合物原料流在催化劑存在下反應(yīng)產(chǎn)生流出物流。在旋風(fēng)分離器內(nèi)使所述催化劑與所述流出物流分離產(chǎn)生有一定溫度且包括含烯烴的氣相和催化劑細(xì)粉的流出物流。然后從所述反應(yīng)器流出物中除去熱量，同時(shí)在所述除熱步驟期間保持溫度高于所述流出物流的露點(diǎn)以提供冷卻的流出物流。最后，在固體粒子洗滌器內(nèi)從所述流出物流中洗掉催化劑細(xì)粉除去固體粒子。
參考發(fā)明詳述以及附圖和實(shí)施例將更好地理解本發(fā)明，這些意在說(shuō)明要求保護(hù)的發(fā)明的總范圍內(nèi)的具體實(shí)施方案而非限制要求保護(hù)的發(fā)明。
附圖簡(jiǎn)述

圖1是40psia下甲醇至烯烴轉(zhuǎn)化反應(yīng)的流出物流的水冷凝隨溫度變化的圖示。
發(fā)明詳述已發(fā)現(xiàn)如果使離開(kāi)OTO反應(yīng)器的流出氣流在到達(dá)固體粒子洗滌器如驟冷裝置之前保持在其露點(diǎn)溫度以上，則來(lái)自O(shè)TO反應(yīng)器的流出氣流中所夾帶的固相粒子如催化劑或其它粒子將不在位于OTO反應(yīng)器下游的回收線路中積累或以極低速度積累而不必頻繁地關(guān)閉設(shè)備。這樣，在所述流出氣流到達(dá)固體粒子洗滌器之前所述反應(yīng)器流出氣流中的組分都不在任何元件內(nèi)冷凝成液體。本文所述回收線路定義為來(lái)自O(shè)TO的流出氣流的至少一部分流過(guò)的所有設(shè)備和導(dǎo)管，包括任何換熱器和固體粒子洗滌器。本文所述OTO反應(yīng)器的邊界定義為所述流出氣流流過(guò)的最后一個(gè)固體粒子分離裝置(典型地為旋風(fēng)分離器或其它實(shí)施方案中為過(guò)濾器)的氣相出口。本文所述OTO過(guò)程定義為由含氧化合物制備烯烴及回收、分離和提純所述OTO反應(yīng)器流出物流中存在的各種烯烴物流所需OTO反應(yīng)器和再生器、含氧化合物進(jìn)料系統(tǒng)、回收線路、和所有其它元件。
本文所用固體粒子洗滌器(或固體粒子洗滌裝置)定義為設(shè)置使懸浮在流出物流的氣相中的固相粒子與足量的液體接觸使固相粒子從所述氣相移至所述液體中的裝置。從流出物流中洗去固體粒子通過(guò)將所述固體粒子轉(zhuǎn)移至在導(dǎo)管和設(shè)備內(nèi)自由流動(dòng)的稀釋液相中防止催化劑粒子和其它固體粒子在固體粒子洗滌器下游的回收線路中積累。
不限于特定的理論和作用機(jī)理，據(jù)信流出物流中的固體粒子與少量液態(tài)組分包括來(lái)自流出氣流的冷凝組分接觸時(shí)導(dǎo)致固相粒子(或固體粒子)積聚，在OTO反應(yīng)器下游設(shè)備表面形成泥漿。因表面張力作用，這些少量的液態(tài)組分趨于將固體粒子拉入液相，從而形成泥漿。在或低于所述流出氣流的露點(diǎn)下諸如導(dǎo)管或換熱器等設(shè)備中存在少量液態(tài)組分例如來(lái)自所述流出氣流的冷凝組分時(shí)，沿其表面長(zhǎng)度遞增地除去熱量。因此，本發(fā)明可使反應(yīng)流出物冷卻而不在回收線路中形成泥漿。避免OTO工藝設(shè)備停工和此設(shè)備的不良運(yùn)行。
以下是本發(fā)明方法的描述，包括催化劑的選擇、OTO反應(yīng)器的操作、和催化劑細(xì)粉的回收。
催化劑根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施方案，所述方法用于從OTO過(guò)程中回收催化劑細(xì)粉。用于使含氧化合物轉(zhuǎn)化成烯烴的催化劑為本領(lǐng)域已知。根據(jù)一種實(shí)施方案，優(yōu)選用于使含氧化合物轉(zhuǎn)化成烯烴的催化劑是摻有磷酸硅鋁(SAPO)分子篩的催化劑。磷酸硅鋁分子篩包括但不限于SAPO-5、SAPO-8、SAPO-11、SAPO-16、SAPO-17、SAPO-18、SAPO-20、SAPO-31、SAPO-34、SAPO-35、SAPO-36、SAPO-37、SAPO-40、SAPO-41、SAPO-42、SAPO-44、SAPO-47、SAPO-56、其含金屬的形式、及其混合物。按此實(shí)施方案，優(yōu)選的催化劑是SAPO-18、SAPO-34、SAPO-35、SAPO-44、和SAPO-47，特別是SAPO-18和SAPO-34，包括其含金屬的形式及其混合物。本文所用術(shù)語(yǔ)混合物與組合同義，視為不同比例的有兩或多種組分的物質(zhì)的組合物，與其物理狀態(tài)無(wú)關(guān)。
通常生產(chǎn)的磷酸硅鋁分子篩極小，因而通過(guò)與其它材料混合(即共混)生產(chǎn)所要尺寸的催化劑粒子。與所述分子篩共混的這些其它材料典型地包括各種惰性或無(wú)催化活性的材料和各種粘合劑材料，包括組合物如高嶺土和其它粘土、各種形式的稀土金屬、金屬氧化物、其它沸石催化劑組分、沸石催化劑組分、氧化鋁或鋁溶膠、氧化鈦、氧化鋯、氧化鎂、氧化釷、氧化鈹、石英、二氧化硅或硅溶膠、水合氯化鋁(aluminumchorhydril)、及其混合物。典型地使所述共混組合物與大量液體如水混合，使所得漿液經(jīng)受本領(lǐng)域技術(shù)人員已知的過(guò)程如噴霧干燥。噴霧干燥中，在霧化噴嘴中形成小催化劑粒子，并使之部分干燥從而保持基本上球形。
共混時(shí)所得組合物稱為SAPO催化劑，包含SAPO分子篩的催化劑。所述催化劑粒子應(yīng)足夠大以致可通過(guò)常規(guī)旋風(fēng)分離器除去，但又不能太大以致不易流化。根據(jù)一種實(shí)施方案，所述催化劑組合物包含約1至約99％、更優(yōu)選約5至約90％、最優(yōu)選約10至約80％(重)分子篩。根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施方案可使用寬范圍的催化劑粒度。根據(jù)一種實(shí)施方案，為含氧化合物至烯烴轉(zhuǎn)化反應(yīng)器配置的催化劑組合物有約30至約3,000μm、更優(yōu)選約30至約200μm、最優(yōu)選約40至約150μm的粒度(典型地用粒子的最大尺寸表示)或粒度范圍。
根據(jù)另一實(shí)施方案，使所述分子篩或催化劑經(jīng)各種處理以獲得所要物理和化學(xué)特性。此處理包括但不限于水熱處理、焙燒、酸處理、堿處理、研磨、球磨、碾磨、噴霧干燥、及其組合。雖然此處理可提高催化劑的硬度，但不能消除所述流出物流中催化劑細(xì)粉的產(chǎn)生。
OTO反應(yīng)根據(jù)一種實(shí)施方案，本發(fā)明是按本文所提出的原則管理OTO反應(yīng)回收線路中的固相粒子。因此，解釋所述OTO反應(yīng)如下。所述OTO反應(yīng)中，使包含含氧化合物和可選地分開(kāi)加入或與所述含氧化合物混合的稀釋劑或烴的原料流在OTO反應(yīng)器內(nèi)與催化劑接觸。
適用的反應(yīng)器類型包括常規(guī)反應(yīng)器如固定床反應(yīng)器、流化床反應(yīng)器、和提升管反應(yīng)器。這些和其它類型的常規(guī)反應(yīng)器描述在Fluidization Engineering(流化工程)，D.Kunii和O.Levenspiel，Robert E.Krieger Publishing Co.NY，1977中。根據(jù)一種實(shí)施方案，優(yōu)選的反應(yīng)器是提升管反應(yīng)器。常規(guī)提升管反應(yīng)器設(shè)計(jì)進(jìn)一步描述在“Riser Reactor”，F(xiàn)luidization and F1uid-Particle Systems，(“提升管反應(yīng)器”，流化和流體-粒子系統(tǒng))p48-59，F(xiàn).A.Zenz和D.F.Othmer，Reinhold Publishing Corp.，NY 1960中，其描述引入本文供參考。
本發(fā)明含氧化合物原料流包括至少一種含有至少一個(gè)氧原子的有機(jī)化合物，如脂族醇、醚、羰基化合物(醛、酮、羧酸、碳酸酯、和酯等)。所述含氧化合物為醇的實(shí)施方案中，所述醇可選地包括有1至10個(gè)碳原子、更優(yōu)選1至4個(gè)碳原子的脂族部分。典型的醇包括但不限于低級(jí)直鏈和支鏈脂族醇及其不飽和對(duì)應(yīng)物。適用含氧化合物的例子包括但不限于醇如甲醇、乙醇、正丙醇、異丙醇、和C4-C20醇；醚如甲乙醚、二甲醚、二乙醚、二異丙醚；和其它含氧化合物如甲醛、碳酸二甲酯、二甲酮、和乙酸。根據(jù)另一實(shí)施方案，所述組合物包括不同比例的上述含氧化合物的混合物。根據(jù)另一實(shí)施方案，優(yōu)選的含氧化合物是甲醇、二甲醚或其混合物。
按本發(fā)明的一方面，所述原料流中存在一或多種惰性稀釋劑。按另一方面，稀釋劑的量為1至99％(摩爾)，基于供入反應(yīng)器(或催化劑)的所有原料和稀釋劑組分的總摩爾數(shù)。本文所定義的稀釋劑是基本上不與分子篩催化劑反應(yīng)而主要起降低原料流中含氧化合物濃度作用的組合物。典型的稀釋劑包括但不限于氦氣、氬氣、氮?dú)?、一氧化碳、二氧化碳、水、基本上非活性的烷屬烴(尤其是鏈烷烴如甲烷、乙烷和丙烷)、鏈烯烴(alkylene)、芳香化合物、及其混合物。根據(jù)一種實(shí)施方案，優(yōu)選的稀釋劑是水和氮?dú)?。根?jù)使用稀釋劑的一種方法，以液體或蒸汽形式注入水。
根據(jù)一種實(shí)施方案，給所述反應(yīng)器供應(yīng)包括含氧化合物的原料流。使含氧化合物原料流在約1hr-1或更大的重時(shí)空速(WHSV)下與分子篩催化劑接觸。根據(jù)另一實(shí)施方案，重時(shí)空速優(yōu)選在約1至約1000hr-1范圍內(nèi)、更優(yōu)選在約20至約1000hr-1范圍內(nèi)、最優(yōu)選在約20至約500hr-1范圍內(nèi)。WHSV在本文中定義為原料流中含氧化合物的重量/小時(shí)/催化劑中所含分子篩的重量?？蛇x地，WHSV定義為原料流中含氧化合物加烴的重量/小時(shí)/催化劑中所含分子篩的重量(如此規(guī)定時(shí))。因?yàn)樗龃呋瘎┗蛩鲈狭骺蛇x地含有起惰性物或稀釋劑作用的其它材料，因此所述WHSV基于所存在的含氧化合物進(jìn)料(或含氧化合物進(jìn)料和烴)、和催化劑內(nèi)所含分子篩的重量計(jì)算。
根據(jù)一種實(shí)施方案，在含氧化合物處于氣相時(shí)使含氧化合物原料與催化劑接觸。另一實(shí)施方案中，所述過(guò)程在液相或氣/液混合相中進(jìn)行。所述過(guò)程在液相或氣/液混合相進(jìn)行時(shí)，根據(jù)所述催化劑和反應(yīng)條件可產(chǎn)生不同的原料至產(chǎn)品的轉(zhuǎn)化率和選擇性。
根據(jù)一種實(shí)施方案，所述OTO過(guò)程在寬溫度范圍內(nèi)進(jìn)行。典型的溫度范圍為約200至約700℃。根據(jù)一種實(shí)施方案，反應(yīng)器的溫度在約300至約600℃、優(yōu)選約350至約550℃的范圍內(nèi)。壓力在寬范圍內(nèi)改變，包括自生壓力。根據(jù)一種實(shí)施方案，含氧化合物分壓為約1psia(6.9kPa)或更大、優(yōu)選約5psia(34kPa)或更大。所述過(guò)程在更高的含氧化合物分壓下特別有效。因此，一實(shí)施方案中，優(yōu)選含氧化合物分壓為約20psia(140kPa)或更大。另一實(shí)施方案中，含氧化合物分壓優(yōu)選為至少約25psia(170kPa)或更大，更優(yōu)選約30psia(200kPa)或更大。對(duì)于實(shí)際設(shè)計(jì)而言，一實(shí)施方案中，含氧化合物分壓為約500psia(3400kPa)或更小。該實(shí)施方案中優(yōu)選含氧化合物分壓為約400psia(2800kPa)或更小、最優(yōu)選約300psia(2000kPa)或更小。
運(yùn)行本發(fā)明至少一種實(shí)施方案的過(guò)程中，烴在催化劑上積累，使催化劑效率顯著降低。此烴在催化劑上的聚集稱為“催化劑結(jié)焦”。按本發(fā)明方法之一，通過(guò)使結(jié)焦的催化劑與再生介質(zhì)接觸除去催化劑上的所有或部分焦炭沉積物使結(jié)焦的催化劑再生。某些情況下，此再生通過(guò)以下方法周期地在反應(yīng)器內(nèi)進(jìn)行停止原料流向反應(yīng)器的流動(dòng)，引入再生介質(zhì)，停止再生介質(zhì)的流動(dòng)，然后向充分或部分再生的催化劑重新引入原料流。周期性地或連續(xù)地進(jìn)行再生。典型地，通過(guò)以下方法在OTO反應(yīng)外進(jìn)行再生取出一部分失活的催化劑到單獨(dú)的再生器，在再生器內(nèi)使結(jié)焦的催化劑再生，然后將再生的催化劑重新引入反應(yīng)器。在適合使反應(yīng)器內(nèi)的全部催化劑上保持要求的結(jié)焦量的時(shí)間和條件下進(jìn)行再生。
為補(bǔ)充再生或反應(yīng)過(guò)程中的任何催化劑損失，一實(shí)施方案是添加新鮮催化劑。特別地，將新鮮催化劑加入再生器，與再生催化劑一起進(jìn)入反應(yīng)器。另一實(shí)施方案是獨(dú)立于再生催化劑將新鮮催化劑加入反應(yīng)器中。
催化劑細(xì)粉的回收本發(fā)明產(chǎn)生包含主要烯烴和其它副產(chǎn)物的流出物流。所述流出物流以不存在任何液相的氣態(tài)離開(kāi)反應(yīng)器。根據(jù)一種實(shí)施方案，主要烯烴的量占除水和固體粒子(例如催化劑粒子)以外的流出物流的約40％(重)或更高。根據(jù)另一實(shí)施方案，所述流出物流中主要烯烴的量為約45％(重)或更高。再另一實(shí)施方案中，除水和固體粒子(例如催化劑粒子)以外，所述流出物流中主要烯烴的量為約50％(重)或更高，再另一實(shí)施方案中，為約60％(重)或更高。
根據(jù)一種實(shí)施方案，除水和固體粒子(例如催化劑粒子)以外所述流出物流中乙烯的量為約20％(重)或更高。根據(jù)另一實(shí)施方案，除水和固體粒子(例如催化劑粒子)以外所述流出物流中乙烯的量為約20至約70％(重)。
根據(jù)一種實(shí)施方案，除水和固體粒子(例如催化劑粒子)以外所述流出物流中丙烯的量為約20％(重)或更高。根據(jù)另一實(shí)施方案，除水和固體粒子(例如催化劑粒子)以外所述流出物流中丙烯的量為約20至約50％(重)。
根據(jù)一種實(shí)施方案，除水和固體粒子(例如催化劑粒子)以外所述流出物流中副產(chǎn)物(定義為除主要烯烴、水或固體粒子(例如催化劑粒子)之外由OTO過(guò)程產(chǎn)生的化學(xué)物質(zhì))的量為約25％(重)或更低。根據(jù)另一實(shí)施方案，除水和固體粒子(例如催化劑粒子)以外所述流出物流中副產(chǎn)物的量為約4至約25％(重)，再另一實(shí)施方案中為約5至約20％(重)。
一實(shí)施方案的流出物流包含大量的水蒸汽以及烯烴產(chǎn)品。根據(jù)一種實(shí)施方案，來(lái)自O(shè)TO反應(yīng)器的流出物流包含約25％(重)或更多水。另一實(shí)施方案中，包含約40至約80％(重)水，再另一實(shí)施方案中，包含約50至約65％(重)水。
一實(shí)施方案的OTO反應(yīng)器流出物流包含一些含氧烴，包括任何未反應(yīng)的含氧化合物原料。此外，作為OTO反應(yīng)副產(chǎn)物的含氧烴也留在流出物流內(nèi)。根據(jù)一種實(shí)施方案，所述流出物流中含氧烴的量在除水和固體粒子(例如催化劑粒子)以外所述流出物流的約0.2至約30％(重)的范圍內(nèi)。
本發(fā)明的含氧烴包括至少一種含有至少一個(gè)氧原子的有機(jī)化合物，如脂族醇、醚、羰基化合物(醛、酮、羧酸、碳酸酯、和酯等)。所述含氧化合物為醇的實(shí)施方案中，所述醇可選地包括有1至10個(gè)碳原子、更優(yōu)選1至4個(gè)碳原子的脂族部分。典型的醇包括但不限于低級(jí)直鏈和支鏈脂族醇及其不飽和對(duì)應(yīng)物。適用含氧烴的例子包括但不限于醇如甲醇、乙醇、正丙醇、異丙醇、和C4-C20醇；醚如甲乙醚、二甲醚、二乙醚、二異丙醚；和其它含氧化合物如甲醛、碳酸二甲酯、二甲酮、和乙酸。根據(jù)另一實(shí)施方案，所述組合物包括不同比例的上述含氧化合物的混合物。
本發(fā)明將在反應(yīng)器流出物中存在固體粒子(例如催化劑粒子)的寬范圍內(nèi)起作用。一實(shí)施方案中，反應(yīng)器流出物包含約0.15％(重)或更少的固體粒子(例如催化劑粒子)。其它實(shí)施方案中，反應(yīng)器的氣態(tài)流出物包含約0.10％(重)或更少的固體粒子、或約0.050％(重)或更少的固體粒子、或約0.025％(重)或更少的固體粒子、或約0.010％(重)或更少的固體粒子(例如催化劑粒子)。一可選實(shí)施方案中，反應(yīng)器的氣態(tài)流出物包含約0.001％(重)或更多的固體粒子(例如催化劑粒子)，其它可選實(shí)施方案中，反應(yīng)器的氣態(tài)流出物包含約0.001至0.15％(重)的固體粒子、或約0.003至約0.10％(重)的固體粒子、或約0.005至約0.05％(重)的固體粒子、或約0.005至約0.025％(重)的固體粒子(例如催化劑粒子)。
另一實(shí)施方案中，反應(yīng)器流出物中的固體粒子包含約50％(重)或更多催化劑細(xì)粉。再另一實(shí)施方案中，反應(yīng)器流出物中的固體粒子包含75％(重)或更多催化劑細(xì)粉。再另一實(shí)施方案中，反應(yīng)器流出物中的固體粒子包含90％(重)或更多催化劑細(xì)粉。
根據(jù)一種實(shí)施方案，懸浮在反應(yīng)器流出氣流中的固體粒子的總含量和粒度分布受本發(fā)明含氧化合物轉(zhuǎn)化反應(yīng)器內(nèi)旋風(fēng)分離器和其它催化劑回收裝置的設(shè)計(jì)和操作影響。此設(shè)計(jì)和操作技術(shù)為本領(lǐng)域技術(shù)人員公知。某些情況下，其它固體粒子包括但不限于金屬或耐火組分(例如二氧化硅或粘土的燒成磚)。這些組分包含制造反應(yīng)器的材料。由反應(yīng)器的磨耗產(chǎn)生。特別地但非限制地，在流動(dòng)的催化劑粒子接觸所述設(shè)備時(shí)發(fā)生磨耗。
本發(fā)明一實(shí)施方案中，在流出物流離開(kāi)OTO反應(yīng)器之后和到達(dá)固體粒子洗滌器入口之前從所述流出物流中除去熱量。從所述流出物流中除去熱量將使其溫度下降。非限制性地在所述OTO回收線路的導(dǎo)管、換熱器或其它設(shè)備內(nèi)進(jìn)行除熱。
所述OTO過(guò)程與生產(chǎn)烯烴的其它方法相比催化劑結(jié)垢問(wèn)題有些特殊，因?yàn)榱鞒鑫锪髦兴羝牧枯^大而且使用流化催化劑。水有比OTO反應(yīng)中產(chǎn)生的大多數(shù)烴(包括含有最多7個(gè)碳原子的非芳族烴)更高的冷凝溫度。特別地，用小孔SAPO催化劑生產(chǎn)的大多數(shù)烴與流出物流中的水分壓合并時(shí)典型地使水成為溫度逐漸降低時(shí)首先從流出物流中冷凝的化合物。此外，水有比大多數(shù)烴更高的蒸發(fā)熱。
所述OTO過(guò)程中，水可能是流出氣流中首先冷凝的氣相組分。相對(duì)于其它組分而言，水通常在最高的溫度下冷凝。達(dá)到水的露點(diǎn)溫度時(shí)水開(kāi)始從反應(yīng)器流出物中冷凝。一實(shí)施例中，最初在換熱器表面形成的液滴包含以前被夾帶在反應(yīng)器流出物中的大多數(shù)固體。如果在給定點(diǎn)的液量低，而液體中的固體濃度高，則在表面形成泥漿。此外，初始冷凝有時(shí)通過(guò)所述固體粒子在氣相中形成晶核。然后流出物流的氣相中形成的液滴將落到設(shè)備表面或以其它方式附于設(shè)備表面。液滴吸收或包含高濃度固體時(shí)可能形成泥漿。
根據(jù)本發(fā)明一種實(shí)施方案，如果在進(jìn)入固體粒子洗滌器之前保持流出物流的溫度高于其露點(diǎn)溫度，則防止形成泥漿。對(duì)于本申請(qǐng)而言，露點(diǎn)溫度定義為反應(yīng)器流出氣流中的任何組分首先開(kāi)始冷凝的溫度。露點(diǎn)溫度與壓力有關(guān)。反應(yīng)器流出氣流的壓力增加，露點(diǎn)溫度將升高。
露點(diǎn)溫度還與組成有關(guān)。因?yàn)樗蜔N通常形成兩相，包含水和烴的流出物流有時(shí)有兩個(gè)露點(diǎn)，即水相露點(diǎn)和非水相露點(diǎn)。水相露點(diǎn)是水相首先冷凝的溫度。非水相露點(diǎn)溫度是非水(烴)相首先冷凝的溫度。露點(diǎn)溫度是流出物流的氣相中水和烴的分壓的函數(shù)。
水濃度提高時(shí)水相露點(diǎn)溫度升高，同樣，烴分壓增加時(shí)非水相露點(diǎn)溫度升高。采用本領(lǐng)域技術(shù)人員公知的技術(shù)很容易通過(guò)計(jì)算或測(cè)量或二者確定特別組合物的露點(diǎn)溫度。本文中術(shù)語(yǔ)“露點(diǎn)”和“露點(diǎn)溫度”同義。一種特定的組合物有水相和非水相露點(diǎn)時(shí)，除非另有說(shuō)明，術(shù)語(yǔ)“露點(diǎn)”或“露點(diǎn)溫度”理解為意指水相和非水相露點(diǎn)溫度的最高值。
取決于本發(fā)明所用催化劑、原料、和操作條件，根據(jù)一種實(shí)施方案所述反應(yīng)器流出氣流中存在標(biāo)準(zhǔn)沸點(diǎn)比水高的烴。另一實(shí)施方案中，反應(yīng)器流出物(除水和催化劑粒子以外)包含不多于約10％(重)的標(biāo)準(zhǔn)沸點(diǎn)比水高的組分。另一實(shí)施方案中，反應(yīng)器流出物(除水和催化劑粒子以外)包含約5％(重)或更多標(biāo)準(zhǔn)沸點(diǎn)比水高的組分，再另一實(shí)施方案中，反應(yīng)器流出物(除水和催化劑粒子以外)包含約2％(重)或更少標(biāo)準(zhǔn)沸點(diǎn)比水高的組分。據(jù)信少量烴冷凝以與前面針對(duì)水所述類似的方式導(dǎo)致固體粒子積累而形成泥漿。一實(shí)施方案中，類似地通過(guò)本發(fā)明方法防止固體粒子積累。
因此，來(lái)自O(shè)TO反應(yīng)器的流出氣流在高于其露點(diǎn)的溫度下。根據(jù)一種實(shí)施方案，所述流出氣流的溫度大于或等于約200℃。根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施方案，所述流出氣流的溫度在約200至約700℃的范圍內(nèi)。另一實(shí)施方案中，所述流出氣流的溫度在約300至約600℃的范圍內(nèi)。再另一實(shí)施方案中，所述流出氣流的溫度在約350至約550℃的范圍內(nèi)。
用導(dǎo)管將流出物流送入固體粒子洗滌器。導(dǎo)管有時(shí)因暴露于周?chē)h(huán)境而從流出物流中除去大量熱量(典型地稱為“熱損失”)，使流出物流的溫度下降。此導(dǎo)管還包括其它元件，包括但不限于測(cè)量裝置如測(cè)量流量的孔板、或流量控制裝置如自動(dòng)閥、或OTO回收線路中可找到的其它元件和設(shè)備。導(dǎo)管中溫度降的控制隨導(dǎo)管形狀和絕緣等的適當(dāng)設(shè)計(jì)而改變，為本領(lǐng)域技術(shù)人員公知。
本發(fā)明一實(shí)施方案中在OTO反應(yīng)器下游用換熱器從流出物流中除去熱量同時(shí)將所述流出物流送入固體粒子洗滌器，從而回收放熱的OTO反應(yīng)中產(chǎn)生的熱能。通過(guò)將熱量傳遞給另一流體使所述流出物流冷卻，使其溫度降低，而使另一流體的溫度升高。但如果在換熱器內(nèi)使所述流出物流的溫度降至低于其露點(diǎn)，則有可能形成泥漿。根據(jù)本發(fā)明另一實(shí)施方案，控制所述換熱器的除熱量以致在換熱器、導(dǎo)管或固體粒子洗滌器以前OTO回收線路的任何其它部件內(nèi)所述流出物的溫度不降到所述露點(diǎn)溫度以下。
換熱器內(nèi)溫度降的控制隨換熱器形狀和冶金學(xué)的適當(dāng)設(shè)計(jì)、及流體輸入和輸出熱性質(zhì)如熱容等而改變，為本領(lǐng)域技術(shù)人員公知。根據(jù)一種實(shí)施方案，通過(guò)在換熱器內(nèi)與OTO反應(yīng)器的原料流或另一流體換熱使所述流出氣流冷卻。一典型換熱器中，通過(guò)使兩種流體隔離的固體表面或“壁”將熱量由熱流體傳遞給冷流體(典型地稱為“間接換熱器”)。如果換熱器的熱或流出氣流側(cè)的壁溫度降到流出氣流的露點(diǎn)溫度以下，則發(fā)生冷凝而使泥漿在換熱器內(nèi)積累。壁溫將等于或高于冷卻液的溫度。因此，通過(guò)控制冷卻液的溫度，可控制壁溫和流出氣流的溫度。
根據(jù)本發(fā)明一種實(shí)施方案，在換熱器、導(dǎo)管或進(jìn)入固體粒子洗滌器之前的其它設(shè)備內(nèi)使流出物流保持在其露點(diǎn)以上。另一實(shí)施方案中，在進(jìn)入固體粒子洗滌器之前在換熱器內(nèi)使流出物流保持在比其露點(diǎn)高約1°F(0.5℃)或更高的溫度下。另一實(shí)施方案中，在進(jìn)入固體粒子洗滌器之前在換熱器內(nèi)使流出物流保持在比其露點(diǎn)高約5°F(3℃)或更高的溫度下，再另一實(shí)施方案中，在進(jìn)入固體粒子洗滌器之前在換熱器內(nèi)使流出物流保持在比其露點(diǎn)高約10°F(5.5℃)或更高的溫度下。
可選地，本發(fā)明在通過(guò)導(dǎo)管將來(lái)自O(shè)TO反應(yīng)器的流出物流送入一或多個(gè)換熱器的情況下起作用。一實(shí)施方案中，通過(guò)由OTO反應(yīng)器至換熱器的此導(dǎo)管的溫度降不超過(guò)50°F(10℃)同時(shí)仍保持在所述流出物流的露點(diǎn)以上。另一實(shí)施方案中，通過(guò)由OTO反應(yīng)器至換熱器的此導(dǎo)管的溫度降不超過(guò)20°F(7℃)同時(shí)仍保持在所述流出物流的露點(diǎn)以上。
可選地，所述流出物流離開(kāi)換熱器并通過(guò)導(dǎo)管送入固體粒子洗滌器。本發(fā)明之一方面，在由換熱器出口至固體粒子洗滌器的此導(dǎo)管內(nèi)的溫度降不大于約50°F(28℃)同時(shí)在進(jìn)入固體粒子洗滌器之前仍保持在所述流出物流的露點(diǎn)以上。本發(fā)明之另一方面，在由換熱器出口至另一換熱器或至固體粒子洗滌器的此導(dǎo)管內(nèi)的溫度降不大于約20°F(11℃)同時(shí)仍保持在所述流出物流的露點(diǎn)以上。
一實(shí)施方案中，保持所述冷卻液的溫度不低于所述流出物流的露點(diǎn)溫度。這樣，換熱器的流出物流側(cè)的壁溫也將保持在所述流出物流的露點(diǎn)溫度以上。可選地，在這樣的條件下選擇所述冷卻液以在換熱器內(nèi)使之保持其沸點(diǎn)溫度。另一可選方案中，換熱器內(nèi)冷卻液的沸點(diǎn)溫度在或高于換熱器內(nèi)流出物流的露點(diǎn)溫度。
本發(fā)明方法中，在經(jīng)歷除熱并在到達(dá)固體粒子洗滌器之前使溫度保持在其露點(diǎn)溫度以下的同時(shí)輸送所述流出物流。因此，所述流出物流在高于其露點(diǎn)溫度的溫度下進(jìn)入固體粒子洗滌器。本發(fā)明之一方面，進(jìn)入固體粒子洗滌器的流出物流的溫度比所述流出物流的露點(diǎn)溫度高約1°F(0.5℃)或更多。本發(fā)明之另一方面，進(jìn)入固體粒子洗滌器的流出物流的溫度比所述流出物流的露點(diǎn)溫度高約5°F(3℃)或更多，本發(fā)明之再另一方面，進(jìn)入固體粒子洗滌器的流出物流的溫度比所述流出物流的露點(diǎn)溫度高約10°F(5.5℃)或更多。進(jìn)一步的實(shí)施方案中，進(jìn)入固體粒子洗滌器的流出物流的溫度在比其露點(diǎn)溫度高約1°F(0.5℃)至約400°F(220℃)的范圍內(nèi)、優(yōu)選比其露點(diǎn)溫度高約5°F(3℃)至約200°F(110℃)、更優(yōu)選比其露點(diǎn)溫度高約10°F(5.5℃)至約100°F(55℃)。
在固體粒子洗滌器內(nèi)，快速形成足量的液相與所述流出物流接觸從而使所述流出物流內(nèi)的固體粒子特別是催化劑粒子從所述流出物流的氣相移至洗滌裝置內(nèi)的液相中。所述“洗滌”也從固體粒子洗滌器中除去催化劑粒子以防止催化劑粒子積累和固體洗滌器結(jié)垢。在固體粒子洗滌器內(nèi)任何點(diǎn)的液相(稀釋液流)中固體粒子濃度足夠稀以防止形成泥漿或足夠稀以致泥漿所致結(jié)垢不需關(guān)閉固體粒子洗滌器時(shí)實(shí)現(xiàn)。
本發(fā)明一實(shí)施方案中，在固體粒子洗滌裝置內(nèi)從流出物流的氣相移至稀釋液流中的固體量應(yīng)足以使固體粒子洗滌裝置下游OTO回收線路的設(shè)備內(nèi)不形成泥漿。另一實(shí)施方案中，在固體粒子洗滌裝置內(nèi)從流出物流的氣相移至稀釋液流中的固體量應(yīng)足以使所述主要烯烴以氣態(tài)引入其中的固體粒子洗滌裝置下游OTO回收線路中的設(shè)備不需頻繁關(guān)閉。一實(shí)施方案中，進(jìn)入固體粒子洗滌裝置的流出物流中所夾帶固體粒子的約50％(重)或更多存在于離開(kāi)固體粒子洗滌裝置的稀釋液流中。其它實(shí)施方案中，進(jìn)入固體粒子洗滌裝置的流出物流中所夾帶固體粒子的約75％(重)或更多、優(yōu)選約95％(重)或更多、最優(yōu)選99％(重)或更多存在于離開(kāi)固體粒子洗滌裝置的稀釋液流中。
一實(shí)施方案的固體粒子洗滌裝置通過(guò)引入洗滌介質(zhì)使足量的液相與所述流出物流接觸。一實(shí)施方案中，洗滌介質(zhì)在這樣的速度和條件下引入固體粒子洗滌裝置以致一部分洗滌介質(zhì)汽化同時(shí)仍形成足量的液相與所述流出物流接觸，而所述流出物流中的物質(zhì)不冷凝。其它實(shí)施方案中，液體在其泡點(diǎn)溫度下、優(yōu)選在比其泡點(diǎn)溫度低約1°F(0.5℃)或更多的溫度下、更優(yōu)選在比其泡點(diǎn)溫度低約5°F(3℃)或更多的溫度下、最優(yōu)選在比其泡點(diǎn)溫度低約10°F(5.5℃)或更多的溫度下引入固體粒子洗滌裝置。液體的泡點(diǎn)溫度定義為液體中的任何組分首先開(kāi)始汽化的溫度，本質(zhì)上是上述露點(diǎn)溫度的轉(zhuǎn)換，有類似的相關(guān)性。
另一實(shí)施方案中，在固體粒子洗滌裝置中引入的洗滌介質(zhì)在這樣的速度和條件下引入以致一部分洗滌介質(zhì)汽化同時(shí)仍形成足量的液相與流出物流接觸。
根據(jù)一實(shí)施方案，適用的洗滌介質(zhì)包括水、烴(特別是含有5或更多碳原子的烴)、含氧烴、及其組合。水是特別有效的洗滌介質(zhì)。
本發(fā)明再另一實(shí)施方案中，固體粒子洗滌裝置通過(guò)引入至少使所述流出物流中的一部分物質(zhì)冷凝的洗滌介質(zhì)使足量的液相與所述流出物流接觸。此操作典型地稱為“驟冷”，在“驟冷裝置”內(nèi)進(jìn)行，所述洗滌介質(zhì)稱為“驟冷介質(zhì)”。
在驟冷裝置內(nèi)，通過(guò)與液態(tài)驟冷介質(zhì)接觸使所述流出氣流的至少一部分迅速冷凝(典型地稱為“直接接觸式換熱器”)。所述流出物流中的一些或所有組分的快速冷凝或“驟冷”不使表面上形成泥漿，因?yàn)樵隗E冷裝置內(nèi)存在來(lái)自從所述流出物流中冷凝出的液體組分和驟冷介質(zhì)本身的大量液體組分從而將夾帶的固體粒子特別是催化劑粒子分離至稀釋液流中。則所述驟冷裝置在單元操作中起雙重作用，即洗滌以在稀釋液流中分離夾帶的固體和使所述流出物流的組分例如水冷凝，某些應(yīng)用中有益于回收線路中的深加工。
一實(shí)施方案中，在驟冷過(guò)程中使所述流出物流的約10％(重)或更多冷凝。另一實(shí)施方案中，在驟冷過(guò)程中使所述流出物流的約25％(重)或更多冷凝。再另一實(shí)施方案中，在驟冷過(guò)程中使所述流出物流的約50％(重)或更多冷凝，再另一實(shí)施方案中，在驟冷過(guò)程中使所述流出物流的約55％(重)或更多冷凝。根據(jù)另一實(shí)施方案，在驟冷過(guò)程中使所述流出物流中的至少10％水冷凝。另一實(shí)施方案，在驟冷過(guò)程中使所述流出物流中的約50％或更多水冷凝。再另一實(shí)施方案，在驟冷過(guò)程中使所述流出物流中的約75％或更多水冷凝，再另一實(shí)施方案，在驟冷過(guò)程中使所述流出物流中的約95％或更多水冷凝。在驟冷裝置內(nèi)驟冷時(shí)，使至少一部分氣態(tài)的主要烯烴與存在于稀釋液流中的所述流出氣流的冷凝組分和夾帶的固體分離。
本發(fā)明之一方面，固體粒子洗滌裝置包括驟冷裝置內(nèi)壓力低于所述流出物流離開(kāi)OTO反應(yīng)器時(shí)的壓力以下50psi(345kPa)且不低于常壓。另一方面，固體粒子洗滌裝置包括驟冷裝置內(nèi)壓力低于所述流出物流離開(kāi)OTO反應(yīng)器時(shí)的壓力以下50psi(345kPa)且高于常壓，再另一方面，所述壓力低于所述流出物流離開(kāi)OTO反應(yīng)器時(shí)的壓力以下25psi(172kPa)且高于常壓，再另一方面，所述壓力低于所述流出物流離開(kāi)OTO反應(yīng)器時(shí)的壓力以下10psi(69kPa)且高于常壓。
根據(jù)本發(fā)明一種實(shí)施方案，用驟冷塔作為驟冷裝置。在驟冷塔內(nèi)，使所述流出物流與液態(tài)驟冷介質(zhì)密切接觸(即直接暴露于共用體積，而非如前面針對(duì)換熱器所述由壁隔離)。所述驟冷介質(zhì)在低于驟冷塔內(nèi)最低壓力下所述驟冷介質(zhì)的泡點(diǎn)溫度和所述流出氣流的露點(diǎn)溫度的溫度下引入驟冷塔。引入足夠體積的驟冷介質(zhì)使所述流出物流快速降至其露點(diǎn)溫度以下從而使所述流出物流大部分快速冷凝。
一實(shí)施方案中，所述驟冷介質(zhì)的溫度低于驟冷塔內(nèi)最低壓力下所述驟冷介質(zhì)的露點(diǎn)溫度和所述流出物流的水相露點(diǎn)溫度，而使所述流出物流中存在的水大部分冷凝。根據(jù)一種使用方法，所述驟冷介質(zhì)在高于引入所述流出物流的一或多個(gè)位置引入驟冷塔使之在塔內(nèi)下降而與通過(guò)塔上升的流出物流或其包括氣態(tài)主烯烴的部分接觸。所述驟冷塔通常包括促進(jìn)驟冷介質(zhì)與反應(yīng)器流出物或其部分密切接觸的內(nèi)件，包括液體分布器和接觸裝置如擋板或塔板。與液態(tài)驟冷介質(zhì)密切接觸促使催化劑細(xì)粉從所述反應(yīng)器流出物中移至自由流動(dòng)的稀釋液相而與至少一部分氣態(tài)主烯烴分離。所述驟冷塔通常還包括其它元件如用于使驟冷介質(zhì)冷卻以再循環(huán)回驟冷塔的換熱器。
一特殊實(shí)施方案中，所述驟冷介質(zhì)是水。另一實(shí)施方案中，所述驟冷介質(zhì)是從驟冷塔回收并冷卻(從而再引入驟冷塔)的水的一部分，它包含從所述流出氣流中分離出的至少一部分固體粒子。一實(shí)施方案中，所述驟冷介質(zhì)是從驟冷塔底部回收的一部分水。
一實(shí)施方案中，引入驟冷裝置的驟冷介質(zhì)的溫度處于或低于所述驟冷裝置內(nèi)最低壓力下所述驟冷介質(zhì)的泡點(diǎn)。另一實(shí)施方案中，引入驟冷裝置的驟冷介質(zhì)的溫度比所述驟冷裝置內(nèi)最低壓力下所述驟冷介質(zhì)的泡點(diǎn)低1°F(0.5℃)或更多。再另一實(shí)施方案中，引入驟冷裝置的驟冷介質(zhì)的溫度比所述驟冷裝置內(nèi)最低壓力下所述驟冷介質(zhì)的泡點(diǎn)低5°F(3℃)或更多、優(yōu)選低10°F(5.5℃)或更多、更優(yōu)選低50°F(28℃)或更多、甚至更優(yōu)選低100°F(55℃)或更多、還更優(yōu)選低130°F(72℃)或更多、最優(yōu)選低150°F(83℃)或更多。
閱讀以下具體實(shí)例可進(jìn)一步理解本發(fā)明方法和設(shè)備，但這些實(shí)施例不是要限制本發(fā)明的應(yīng)用范圍。
實(shí)施例1將包含99％(重)甲醇和1％(重)水的原料流供入裝有SAPO-34催化劑的OTO反應(yīng)器。所述反應(yīng)器在923°F(496℃)的溫度、40psia(280kPa)的壓力、和95％甲醇轉(zhuǎn)化率下操作。離開(kāi)所述OTO反應(yīng)器的流出物流中的組分及其流量示于表1中。
表1流出氣流蒸氣，wt％烴&含氧化合物， 42.5水， 57.5蒸氣總量，100.0細(xì)粉，(PPM) 100細(xì)粉粒度分布(PSD)累積wt％ 粒度小于微米0.01 0.11.0 0.25.0 0.410.0 0.530.0 0.950.0 1.470.0 2.990.0 16.895.0 20.599.0 27.1所述流出物流處于氣相，所述蒸氣中夾帶的催化劑細(xì)粉占整個(gè)流出物流的0.01％(重)。所述催化劑細(xì)粉的顆粒密度為75 lb/ft3(1.2g/cc)。
圖1示出在40psia(280kPa)下所述流出物流中冷凝水的百分率隨溫度的變化。
在驟冷裝置之前反應(yīng)器下游的換熱器和其它設(shè)備中，壓力保持在約40psia(280kPa)，但所述流出物流的溫度降至約250°F(120℃)的露點(diǎn)溫度以下，如圖1中所示。所述流出物流中的少量水將沿低于所述露點(diǎn)溫度的下游設(shè)備表面遞增地冷凝，使工藝設(shè)備表面潤(rùn)濕。所述流出物流中的催化劑細(xì)粉粘附于所述濕表面形成可觀量的泥漿。換熱器和其它設(shè)備內(nèi)形成泥漿使其有效性和可靠性下降。
實(shí)施例2在約40psia(280kPa)下將表1中所述流出氣流送入驟冷裝置。圖1顯示對(duì)于表1中所給出的OTO流出物流而言，在將其送入驟冷裝置的同時(shí)保持所述流出物流的溫度高于約250°F(120℃)可防止水冷凝。因而，使所述流出物流的溫度降至250°F(120℃)的溫度而不在進(jìn)入驟冷裝置之前的設(shè)備中形成泥漿。然后所述流出物流進(jìn)入在約40psia的壓力下操作的驟冷裝置驟冷使所述流出物流快速冷卻至200°F(93℃)，從而使所述流出物流中的多于約80％水冷凝。所述催化劑細(xì)粉離開(kāi)所述流出物流的剩余氣相而進(jìn)入冷凝水的稀釋液相。由于相對(duì)于催化劑細(xì)粉的量而言存在大量冷凝水，所述驟冷裝置內(nèi)不形成泥漿。來(lái)自所述流出氣流的主要烯烴仍保持氣態(tài)而與主要包含冷凝水和催化劑細(xì)粉的稀釋液相分離。
雖然本文中已從優(yōu)點(diǎn)、特征和應(yīng)用方面舉例說(shuō)明了本發(fā)明，但在其它情況下也可利用本發(fā)明對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員來(lái)說(shuō)是顯而易見(jiàn)的。在不背離本發(fā)明范圍的情況下可做其它修改和改進(jìn)。
權(quán)利要求
1.一種控制催化劑固體粒子在含氧化合物至烯烴轉(zhuǎn)化過(guò)程的回收線路中積累的方法，包括提供來(lái)自含氧化合物至烯烴轉(zhuǎn)化反應(yīng)的流出物流，其中所述流出物流包含固體粒子和氣相，所述氣相包含主要烯烴而且具有露點(diǎn)；從所述流出物流中除去熱量同時(shí)在除熱步驟期間保持所述氣相的溫度高于所述露點(diǎn)；和在固體粒子洗滌器中洗滌所述流出物流使固體粒子從流出物流移至洗滌介質(zhì)中。
2.權(quán)利要求1的方法，其中所述流出物流包含占除水和固體粒子以外所述流出物流的40％(重)或更多的主要烯烴。
3.權(quán)利要求1的方法，其中所述流出物流包含占除水和固體粒子以外所述流出物流的60％(重)或更多的主要烯烴。
4.權(quán)利要求1的方法，其中所述流出物流包含占除水和固體粒子以外所述流出物流的20％(重)或更多的乙烯。
5.權(quán)利要求1的方法，其中所述流出物流包含在除水和固體粒子以外所述流出物流的20至70％(重)范圍內(nèi)的乙烯。
6.權(quán)利要求1的方法，其中所述流出物流包含占除水和固體粒子以外所述流出物流的20％(重)或更多的丙烯。
7.權(quán)利要求1的方法，其中所述流出物流包含在除水和固體粒子以外所述流出物流的20至70％(重)范圍內(nèi)的丙烯。
8.權(quán)利要求1的方法，其中所述流出物流包含占所述流出物流的25％(重)或更多的水。
9.權(quán)利要求1的方法，其中所述流出物流包含在所述流出物流的40至80％(重)范圍內(nèi)的水。
10.權(quán)利要求1的方法，其中所述流出物流包含在所述流出物流的50至65％(重)范圍內(nèi)的水。
11.權(quán)利要求1的方法，其中所述流出物流包含在除水和固體粒子以外所述流出物流的0.2至30％(重)范圍內(nèi)的含氧烴。
12.權(quán)利要求1的方法，其中所述流出物流包含占所述流出物流的0.15％(重)或更少的固體粒子。
13.權(quán)利要求1的方法，其中所述流出物流包含占所述流出物流的0.010％(重)或更少的固體粒子。
14.權(quán)利要求1的方法，其中所述流出物流包含在所述流出物流的0.001至0.15％(重)范圍內(nèi)的催化劑粒子。
15.權(quán)利要求1的方法，其中所述流出物流包含在所述流出物流的0.003至0.10％(重)范圍內(nèi)的催化劑粒子。
16.權(quán)利要求1的方法，其中所述流出物流包含在所述流出物流的0.005至0.05％(重)范圍內(nèi)的催化劑粒子。
17.權(quán)利要求1的方法，其中所述流出物流的流出溫度為200℃或更高。
18.權(quán)利要求1的方法，其中所述流出物流的流出溫度在200至700℃的范圍內(nèi)。
19.權(quán)利要求1的方法，其中所述流出物流的流出溫度在300至600℃的范圍內(nèi)。
20.權(quán)利要求1的方法，其中所述流出物流的流出溫度在350至550℃的范圍內(nèi)。
21.權(quán)利要求1的方法，其中所述流出物流包含水和烴而且具有水相露點(diǎn)和非水相露點(diǎn)，所述水相露點(diǎn)比所述非水相露點(diǎn)高。
22.權(quán)利要求1的方法，其中所述除熱步驟包括用一或多個(gè)換熱器除熱。
23.權(quán)利要求22的方法，其中在洗滌步驟之前使所述流出物流的溫度保持在比所述露點(diǎn)高3℃的溫度下。
24.權(quán)利要求22的方法，其中在洗滌步驟之前使所述流出物流的溫度保持在比所述露點(diǎn)高5.5℃的溫度下。
25.權(quán)利要求22的方法，其中在洗滌步驟之前使所述流出物流的溫度保持在比所述露點(diǎn)高10℃的溫度下。
26.權(quán)利要求22的方法，其中所述含氧化合物至烯烴轉(zhuǎn)化反應(yīng)在反應(yīng)器內(nèi)進(jìn)行，所述反應(yīng)器通過(guò)導(dǎo)管與一或多個(gè)換熱器和所述固體粒子洗滌器流通。
27.權(quán)利要求22的方法，其中提供流出物流的步驟還包括向所述含氧化合物至烯烴轉(zhuǎn)化反應(yīng)器中供應(yīng)原料流，其中用所述原料流作為所述換熱器中的冷卻液。
28.權(quán)利要求27的方法，其中在所述換熱器內(nèi)使所述冷卻液沸騰。
29.權(quán)利要求1的方法，其中所述洗滌介質(zhì)是水。
30.權(quán)利要求1的方法，其中所述固體粒子洗滌器是驟冷塔。
31.一種烯烴生產(chǎn)方法，所述方法包括以下步驟提供含氧化合物原料流；使所述含氧化合物原料流在催化劑存在下反應(yīng)產(chǎn)生流出物流，其中所述流出物流具有露點(diǎn)而且包括含烯烴的氣相和催化劑固體粒子；從所述流出物流中除去熱量同時(shí)保持所述流出物流的溫度高于所述露點(diǎn)；和使所述流出物流與液體接觸使所述催化劑固體粒子與所述含烯烴的氣相分離。
32.權(quán)利要求31的方法，其中所述含氧化合物原料流包含甲醇。
33.權(quán)利要求32的方法，其中所述催化劑是分子篩催化劑。
34.權(quán)利要求33的方法，其中所述分子篩催化劑包括選自SAPO-5、SAPO-8、SAPO-11、SAPO-16、SAPO-17、SAPO-18、SAPO-20、SAPO-31、SAPO-34、SAPO-35、SAPO-36、SAPO-37、SAPO-40、SAPO-41、SAPO-42、SAPO-44、SAPO-47、SAPO-56、其含金屬的形式、及其混合物的磷酸硅鋁分子篩。
35.權(quán)利要求31的方法，其中所述接觸步驟在驟冷塔內(nèi)進(jìn)行。
36.權(quán)利要求31的方法，其中所述除熱步驟用換熱器完成。
37.權(quán)利要求36的方法，其中用所述含氧化合物原料流作為所述換熱器中的冷卻液。
38.權(quán)利要求37的方法，其中在所述除熱步驟中使所述含氧化合物原料沸騰。
39.權(quán)利要求31的方法，其中所述反應(yīng)步驟在200至700℃范圍內(nèi)的溫度和約1psia或更高的含氧化合物分壓下進(jìn)行。
40.權(quán)利要求31的方法，其中所述反應(yīng)步驟在350至550℃范圍內(nèi)的溫度和約1psia或更高的含氧化合物分壓下進(jìn)行。
41.權(quán)利要求31的方法，其中所述反應(yīng)步驟在200至700℃范圍內(nèi)的溫度和大于或等于140kPa的含氧化合物分壓下進(jìn)行。
42.權(quán)利要求31的方法，其中所述反應(yīng)步驟在300至600℃范圍內(nèi)的溫度和大于或等于20psia的含氧化合物分壓下進(jìn)行。
43.權(quán)利要求31的方法，其中所述反應(yīng)步驟在350至550℃范圍內(nèi)的溫度和大于或等于140kPa的含氧化合物分壓下進(jìn)行。
44.一種烯烴生產(chǎn)方法，所述方法包括以下步驟提供含氧化合物原料流；使所述含氧化合物原料流在催化劑存在下反應(yīng)產(chǎn)生流出物流；在旋風(fēng)分離器內(nèi)使所述催化劑與所述流出物流分離以產(chǎn)生有一定溫度且包括含烯烴的氣相和催化劑細(xì)粉的流出物流；從所述反應(yīng)器流出物中除去熱量，其中在所述除熱步驟期間保持溫度高于所述流出物流的露點(diǎn)以提供冷卻的流出物流；和在固體粒子洗滌器內(nèi)洗滌所述催化劑細(xì)粉以從含烯烴的氣相中除去固體粒子。
全文摘要
公開(kāi)一種含氧化合物至烯烴(“OTO”)生產(chǎn)過(guò)程中回收熱量的方法。所述方法包括在保持來(lái)自O(shè)TO反應(yīng)器的包含固體粒子(典型地為催化劑粒子)和含主要烯烴的氣相的流出物流的溫度高于所述流出物流的露點(diǎn)溫度的同時(shí)除熱。所述方法還包括在固體粒子洗滌器中洗滌所述流出物流使固體粒子從氣相移至液體洗滌介質(zhì)中。
文檔編號(hào)C07C1/20GK1578755SQ02821746
公開(kāi)日2005年2月9日 申請(qǐng)日期2002年7月31日 優(yōu)先權(quán)日2001年10月30日
發(fā)明者D·R·小倫蓋爾, J·H·比奇 申請(qǐng)人:?？松梨诨瘜W(xué)專利公司