维持有效的反应器流体动力学的微细粉末共进料制造技术

本发明专利技术提供在含氧化合物转化成烯烃的反应体系内维持所需粒径分布的方法。在一个实施方案中，本发明专利技术包括用活性较小的共催化剂颗粒替代损失的催化剂微细粉末。通过添加活性较小的共催化剂颗粒到反应体系中，可在没有影响总体（或主催化剂的）性能和产物选择率的情况下维持所需的流化特征和流体动力学。本发明专利技术还涉及非常适合于实现理想的流化和流体动力学特征的具有所需粒径分布的催化剂颗粒群。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】维持有效的反应器流体动力学的微细粉末共进料专利
[0001]本专利技术涉及在反应体系内维持所需的粒径特征的方法和体系。具体地说，本专利技术涉及选择性添加共催化剂颗粒到反应体系中，优选添加含氧化合物(oxygenate)到烯烃反应体系中，以维持在该体系内所需的粒径分布。专利技术背景[0002]轻质烯烃，此处定义为乙烯和丙烯，充当生产许多化学品的原料。烯烃常规地通过石油裂解生产。由于有限的供应和/或石油资源的高成本，因此由石油资源生产烯烃的成本稳定地增加。[0003]含氧化合物，例如醇，尤其甲醇、二甲醚和乙醇，是生产轻质烯烃的可供替代的原料。可通过发酵，或者由衍生于天然气、石油液体、含碳物质，其中包括煤，循环塑料，城市废水或任何有机物质衍生的合成气，生产醇。由于宽范围的各种来源，因此，醇、醇衍生物和其它含氧化合物具有前景作为生产烯烃的经济的非石油来源。[0004]在含氧化合物转化成烯烃(OTO)的反应体系中，在含有含氧化合物的原料中的含氧化合物在有效地将至少一部分含氧化合物转化成轻质烯烃的条件下，与分子筛催化剂组合物接触，其中在反应流出物内从反应体系中得到所述轻质烯烃。当原料与分子筛催化剂组合物在高的重时空速度下和在升高的温度和压力条件下接触时，一部分催化剂组合物可破碎，例如摩擦形成一个或多个较小的磨损的催化剂颗粒。一些催化剂磨损颗粒尺寸非常小和被称为催化剂微细粉末(fines)。由于其相对高的表面积对质量比，因此在反应体系内的一部分催化剂微细粉末可非期望地与反应流出物一起夹带并与其一起流出反应体系。相反，由于其相对低的表面积对质量比，较大的颗粒倾向-->于选择性保留在OTO反应体系内。对于高度耐磨的颗粒来说，选择性保留较大颗粒尤其成问题。[0005]大催化剂颗粒在OTO反应体系内累积产生两种非期望的效果。首先，在富大颗粒的反应体系中，循环流化床尤其在竖管内催化剂的循环方面，以及在流化床内的气体分布方面没有很好地操作。第二，选择性保留在反应体系内的大颗粒倾向于随着时间流逝而丧失其有效性，例如活性和选择性。也就是说，大颗粒在反应体系内的累积是非期望的，因为较大颗粒倾向于降低包含在反应体系内的催化剂颗粒的集合(collection)的总体有效性。[0006]除去非期望尺寸的催化剂颗粒的一种常规技术包括非选择性除去反应体系内所有催化剂颗粒的一部分，以提供添加新鲜催化剂的空间。然而，除去非期望尺寸的催化剂颗粒的这一技术是低效的，这是因为大部分所需尺寸的催化剂颗粒从反应体系中与非期望尺寸的催化剂颗粒一起被除去。[0007]Hettinger，Jr.等的美国专利No.5746321公开了磁性隔板、催化剂筛分器和/或催化剂磨耗机的组合，其磨损催化剂的外层，得到具有较低金属含量和比较紧密控制的平均粒径的活性更大的催化剂，并使粒径分布变窄，从而提供改进的流化性能和更好的活性与选择性。当处理高金属含量的原料时，该方法特别有用。[0008]Friedman的美国专利No.2573559公开了用新鲜的流化催化剂替代在使用过程中活性已降低的流化催化剂床，这两种催化剂的平均粒径范围为40-400目。新鲜的催化剂的平均粒径不同于部分用过的催化剂至少有10目和优选有25目的尺寸。在使得反应温度没有显著增加的条件下，将新鲜的催化剂引入到反应器内，且与此同时，在床的顶部水平面下方的部分处，从反应器中引出催化剂。所引出的催化剂根据粒径分离成返回到反应器中的新鲜催化剂和将再生的失活催化剂。根据｀559专利，在正常的操作条件下，可在20-48小时内实现催化剂的全部更换。[0009]鉴于在反应体系内，尤其在OTO反应体系内维持所需尺寸-->的催化剂颗粒的重要性，因此寻求在OTO反应体系内维持所需粒径分布的改进方法。专利技术概述[0010]本专利技术提供在含氧化合物转化成烯烃(OTO)的反应体系内维持所需粒径分布的方法与体系。从这种反应体系中催化剂微细粉末的损失可导致非期望的流化和流体动力学特征。在一个实施方案中，本专利技术包括用反应性较低的共催化剂颗粒替换损失的催化剂微细粉末。通过添加反应性较低的共催化剂颗粒到反应体系中，可维持所需的流化特征和流体动力学，且没有影响总体(或主催化剂)的性能和产品的选择率。本专利技术还涉及具有非常适合于实现理想流化和流体动力学特征的所需粒径分布的催化剂颗粒群(population)。[0011]在一个实施方案中，本专利技术涉及在反应体系内，优选在OTO反应体系内维持所需粒径分布的方法。在这一实施方案中，反应体系优选包括反应区和分离(disengaging)区。该方法包括将多元(aplurality of)催化剂颗粒供入到反应区中的步骤。多元催化剂颗粒包括催化剂微细粉末和催化剂非微细粉末，和对于轻质烯烃来说具有第一kmax值。本专利技术还包括在有效地将至少一部分原料转化成产物的条件下，使多元催化剂颗粒与原料在反应区内接触的步骤。产物和多元催化剂颗粒从反应区被导引到分离区。从分离区中得到包括至少大部分产物和至少一部分催化剂微细粉末的流出物流。将具有比第一kmax值小的第二kmax值的共催化剂颗粒加入到反应体系中。至少大部分催化剂非微细粉末从分离区导引到反应区。[0012]在另一实施方案中，本专利技术涉及在反应体系内维持具体地确定的粒径分布的方法。在这一方法中，本专利技术包括将多元催化剂颗粒供入到反应区中的步骤。多元催化剂颗粒具有至少约7微米的d2，小于约45微米的d10，介于约75至约100微米的d50，和小于约150微米的d90。多元催化剂颗粒在反应区内在有效地将至少一部分原料转化成产物的条件下与原料接触。产物和多元催化剂颗粒被导引到分离区。在有效地增加d2、d10、d50和d90中的一个或多个的条件下，从分-->离区中得到产物和一部分催化剂微细粉末，以提供增加的d2、增加的d10、增加的d50或增加的d90、然后通过添加共催化剂颗粒到反应体系中，降低增加的d2、增加的d10、增加的d50或增加的d90中的一个或多个。[0013]在另一实施方案中，本专利技术涉及在反应体系内维持粒径分布的方法。该方法包括在反应区内提供多元催化剂颗粒的步骤，其中多元催化剂颗粒具有至少约7微米的d2，第一中值粒径(优选介于约75微米至约90微米)，和小于约150微米的d90(优选不大于约120微米)。多元催化剂颗粒包括主催化剂颗粒。主催化剂颗粒在反应区内在有效地将至少一部分原料转化成产物，例如轻质烯烃的条件下与原料，优选含氧化合物，例如甲醇接触。将产物和多元催化剂颗粒导引到分离区中。通过从分离区中损失一部分催化剂微细粉末，使第一中值粒径增加到第二中值粒径。通过添加共催化剂颗粒到反应体系中，使第二中值粒径降低到第三中值粒径。[0014]在另一实施方案中，本专利技术涉及具有特定粒径分布的多元催化剂颗粒。在这一实施方案中，粒径分布包括：(a)至少约7微米的d2(优选至少约20微米)；(b)小于约45微米的d10；(c)介于约75至约100微米的d50；和(d)不大于约150微米的d90。[0015]在另一实施方案中，本专利技术涉及在反应器内维持所需流化特征的方法。在这一实施方案中，该方法包括在反应器内提供第一多元催化剂颗粒的步骤，其中第一多元催化剂颗粒包括催化剂微细粉末和催化剂本文档来自技高网...

【技术保护点】
在反应体系内维持粒径分布的方法，其中该方法包括下述步骤：　　　　（ａ）在反应区内提供多元催化剂颗粒，其中多元催化剂颗粒具有至少７微米的ｄ↓［２］，第一中值粒径，和小于１５０微米的ｄ↓［９０］，和其中多元催化剂颗粒包括主催化剂颗粒；　　　　（ｂ）在反应区内，使该主催化剂颗粒与原料在有效地将至少一部分原料转化成产物的条件下接触；　　　　（ｃ）将该产物和至少一部分的该多元催化剂颗粒导入到分离区中；　　　　（ｄ）通过从该分离区中损失一部分催化剂微细粉末，增加第一中值粒径到第二中值粒径；和　　　　（ｅ）通过添加共催化剂颗粒到反应体系中，降低第二中值粒径到第三中值粒径。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】US 2003-8-6 10/634,557;US 2004-4-29 10/835,4941.在反应体系内维持粒径分布的方法，其中该方法包括下述步骤：(a)在反应区内提供多元催化剂颗粒，其中多元催化剂颗粒具有至少7微米的d2，第一中值粒径，和小于150微米的d90，和其中多元催化剂颗粒包括主催化剂颗粒；(b)在反应区内，使该主催化剂颗粒与原料在有效地将至少一部分原料转化成产物的条件下接触；(c)将该产物和至少一部分的该多元催化剂颗粒导入到分离区中；(d)通过从该分离区中损失一部分催化剂微细粉末，增加第一中值粒径到第二中值粒径；和(e)通过添加共催化剂颗粒到反应体系中，降低第二中值粒径到第三中值粒径。2.权利要求1的方法，其中第一中值粒径介于75至90微米，和d90不大于120微米。3.在反应体系内维持粒径分布的方法，其中该反应体系包括反应区和分离区，该方法包括下述步骤：(a)将多元催化剂颗粒供入到反应区中，其中该多元催化剂颗粒包括催化剂微细粉末和催化剂非微细粉末，和其中对于轻质烯烃来说，该多元催化剂颗粒具有第一kmax值；(b)在反应区内，使该多元催化剂颗粒与原料在有效地将至少一部分原料转化成产物的条件下接触；(c)将该产物和至少一部分的该多元催化剂颗粒从反应区导引到分离区；(d)从分离区中得到流出物流，其中流出物流包括至少大部分该产物和至少一部分该催化剂微细粉末；(e)添加共催化剂颗粒到反应体系中，其中该共催化剂颗粒具有比第一kmax值小的第二kmax值；和(f)将至少大部分催化剂非微细粉末从分离区导引到反应区中。4.前述任何一项权利要求的方法，其中该原料包括再生介质，和该产物包括燃烧产物，和其中该共催化剂颗粒增强来自该多元催化剂颗粒的焦炭的燃烧。5.权利要求1-3任何一项的方法，其中该原料包括含氧化合物和该产物包括轻质烯烃。6.前述任何一项权利要求的方法，其中该多元催化剂颗粒具有第一ARI，和该共催化剂颗粒具有第二ARI，和第二ARI对第一ARI之比为0.1到1。7.前述任何一项权利要求的方法，其中...

【专利技术属性】
技术研发人员：LRM马滕斯，JR拉特纳，RD帕特尔，DC斯库拜，SN沃恩，常云峰，JF戈尔纳，MJG詹森，RC西尼尔，
申请(专利权)人：埃克森美孚化学专利公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]