将热加给用于将含氧化合物转化为烯烃的反应器系统的方法技术方案

本发明专利技术提供了将热加给用于将含氧化合物转化为烯烃的反应器系统的方法，其中用具有低自燃温度、低硫和低氮含量的加热燃料，例如火炬油加给补充热。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及用于将包含含氧化合物(oxygenate)的原料转化为包含轻烯烃的产物的方法，其中用具有低自燃温度、低硫和低氮含量的加热燃料加给补充热。
技术介绍
在这里被定义为乙烯、丙烯、丁烯和它们的混合物的轻烯烃用作生产很多重要的化学品和聚合物的原料。尤其，轻烯烃用于制造聚烯烃比如聚丙烯和聚乙烯。用于聚乙烯和聚丙烯的催化剂要求基本上无污染物比如硫和氮的产物。当硫和氮化合物存在于烯烃原料中时，该催化剂的效力变低，导致较低质量的商品或较低效率的聚合产品。用于生产轻烯烃的一种新兴技术使用含氧化合物原料比如甲醇，乙醇或二甲醚。甲醇，乙醇和二甲醚原料由来源于天然气或其它来源的合成气产生。由该方法产生的含氧化合物原料是理想的，因为它们含有数量较少的氮或硫和获得了对聚合催化剂毒性低的烯烃产物。含氧化合物-烯烃的反应的一个实施方案是在具有含氧化合物-烯烃(“OTO”)反应器和催化剂再生器的反应器系统中使用分子筛催化剂，如SAPO催化剂。在OTO反应器中的催化剂将含氧化合物转化为烯烃以及在用于催化该转化过程的分子筛催化剂上生成和沉积含碳材料(焦炭)。这些碳质沉积物的过度积聚将干扰该催化剂促进反应的能力。因此，分子筛催化剂周期性地被再循环到催化剂再生器。在再生期间，通过用氧燃烧从催化剂上去除焦炭，这样恢复了该催化剂的催化活性。该再生催化剂然后被再循环到OTO反应器，在那里它重新用于催化该OTO反应。US专利Nos.6,023,005和6,166,282公开了通过在利用催化剂再生的流化床反应方法中含氧化合物的催化转化生产乙烯和丙烯的方法，其中该两个专利在本文引入供参考。US专利Nos.4,595,567和4,615,992披露了一般和特定的再生设备和技术，该两个专利在本文引入供参考。包括OTO反应器和再生器的该反应器系统常常需要将热加给反应器系统。OTO反应是放热的，需要初始热以启动该反应，此后它是自持的。还有其中含氧化合物原料必须间断的时期，此时需要保持反应器和再生器的温度。另外，再生器的初次起动和催化剂的加热还需要热量。通常，该再生器装置通过用空气燃烧起动燃料如天然气的辅助燃烧器预热，以便将含有空气和气态燃烧产物如二氧化碳和水(蒸汽)的加热气体提供给再生器。该辅助燃烧器能够与通过再生器的底部的空气进口引入加热气体的再生器鼓风机连接。然而，考虑到此类加热气体的低热容量(部分是由于它在加热时的膨胀导致的)，输入该装置的热量是有限的。尤其，最大热量和最大温度是有限的。当将热加给除OTO反应器系统之外的反应器，比如流化催化裂化(FCC)系统时，进给FCC装置的烃原料(汽油)在再生器中燃烧，以加热催化剂。然而，FCC装置的汽油原料被氮和硫污染，将不适合于OTO方法，因为汽油将提高这些污染物在产物中的含量。甲醇作为加热催化剂的燃料是不理想的，因为它具有高自燃温度，并且点燃和维持甲醇的燃烧是困难的。流化催化裂化(FCC)的方法通常将热催化剂从再生器循环到反应器，以便将热加给反应器。这样做的一种方法是用进给再生器的空气燃烧燃料。FCC方法通常使用可燃气体(包括天然气在内)，或者可燃气体和用于此目的的重质液体原料的结合物。该可燃气体在位于鼓风机之后，但在进入再生器中的催化剂流化床之前的辅助燃烧器中燃烧。再生空体的有限的热容量(部分是由于它在加热时的膨胀导致的)限制了通过该方法将热加给再生器的速率。正常希望以更大的速率加热，因此将通常由汽油原料组成的液体燃料加入到流化催化剂区。该催化剂比燃烧空气具有高得多的热容量，因此与通过辅助燃烧器加给燃烧空气的速度相比，液体燃料能够以高得多的速度将热加给流化催化剂区。汽油还具有315-370℃(600-700°F)的相对低自燃温度，这有助于燃烧的引发，而且有助于保证燃烧在低温偏移期间不被熄灭。在将FCC加热方法应用于MTO方法的尝试中，遇到了一些主要的问题。汽油不能被用作加热燃料，因为在MTO产物回收段中不能容许由汽油引入的硫和氮。MTO原料甲醇不能被用作加热燃料，因为它的468℃(875°F)的自燃温度是非常高的，使得难以将再生器中的催化剂床预热到足够的温度来引发甲醇的燃烧。还有，具有更大的由低温偏移导致的熄灭燃烧的风险。因此，希望提供由含氧化合物制备烯烃的方法，该方法具有在数小时而非数天的适当时间内为含氧化合物-烯烃反应器系统提供高热输入的起动工序，以便为反应器提供补充热，不污染OTO催化剂或MTO产物和副产物。本专利技术满足了这些和其它需要。专利技术概述本专利技术通过提供用于将包含含氧化合物的原料转化为包含轻烯烃的产物的方法而解决了本领域中的当前需要。本专利技术的方法在反应器装置中进行。本文使用的术语“反应器装置”是指包括其中发生含氧化合物-烯烃转化反应的至少一个部位的装置。这里另外使用的术语“反应区”是指其中发生含氧化合物-烯烃转化反应的反应器装置的一部分，并且与术语“反应器”同义使用。理想的是，该反应器装置包括反应区，进口区和分离区。“进口区”是引入原料和催化剂的反应器装置的部分。“反应区”是其中原料与催化剂在有效将原料的含氧化合物部分转化为轻烯烃产物的条件下接触的反应器装置的部分。“分离区”是其中在反应器中的催化剂和任何其它固体与产物分离的反应器装置的部分。典型地，反应区位于进口区和分离区之间。本专利技术涉及在含氧化合物-烯烃转化分子筛催化剂的存在下由含氧化合物原料制备烯烃产物的方法，该方法包括a)让至少一部分的催化剂与再生介质在再生区中接触；b)将所述再生区加热到至少225℃(437°F)，例如至少260℃(500°F)的第一温度；c)将自燃温度低于该第一温度并含有低于500wppm硫，例如，低于100wppm硫，和低于200wppm氮，例如，低于100wppm氮的加热燃料进给到所述再生区，从而使该加热燃料燃烧和提供加热催化剂；和d)将所述加热催化剂循环到反应区；和e)另外在有效将原料转化为烯烃产物料流的条件下，让原料与含有所述加热催化剂的含氧化合物-烯烃转化分子筛催化剂在反应区中接触。在一个实施方案中，该烯烃产品料流包括C2-C3烯烃。在本专利技术的另一个实施方案中，所用条件可有效在催化剂上形成碳质沉积物。在又一个实施方案中，在进给加热燃料的步骤之前，将该催化剂在再生区中加热至至少316℃(600°F)。在本专利技术的又一个实施方案中，该再生区具有燃料进口和能够在再生区中提供空气流，在相对于空气流的方向上，位于该燃料进口的上游的空气进口，以及该方法进一步包括(1)用来自所述空气进口的空气流燃烧起动燃料，从而在再生区内赋予足够的热含量，以便在燃料进口处或附近获得第一温度和(2)通过燃料进口进给该加热燃料。在另一个实施方案中，该起动燃料使用含碳气体，例如，天然气。在本专利技术的又一个实施方案中，该起动燃料具有大于约482℃(900°F)的自燃温度。在另一个实施方案中，本专利技术的方法进一步包括在燃烧步骤(1)之前用催化剂将再生区填充到足以覆盖所述燃料进口的水平，以及在进给加热燃料的步骤(2)之后添加另外的催化剂，以提供另外的加热催化剂。在又一个实施方案中，在进料步骤(2)之前，将催化剂在再生区中加热至至少316℃(600°F)。在另一个实施方案中，该加热燃料是液体燃料。在另一个实施方案中，该加热燃料的至少5本文档来自技高网...

【技术保护点】
在含氧化合物－烯烃转化分子筛催化剂的存在下由含氧化合物原料制备烯烃产物的方法，该方法包括：ａ）让至少一部分的催化剂与再生介质在再生区中接触；ｂ）将所述再生区加热到至少２２５℃（４３７°Ｆ）的第一温度；ｃ）将自燃温度低 于该第一温度并含有低于５００ｗｐｐｍｗ硫和低于２００ｗｐｐｍ氮的加热燃料进给到所述再生区，从而使该加热燃料燃烧和提供加热催化剂；ｄ）将所述加热催化剂循环到反应区；和ｅ）另外在有效将原料转化为烯烃产物料流的条件下，让原料与含有 所述加热催化剂的含氧化合物－烯烃转化分子筛催化剂在反应区中接触。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：JR拉特尼尔，KH库施乐，R沃尔特，
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]