專利名稱：帶有中央催化劑回路的多級提升管反應器的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種用于烴轉(zhuǎn)化過程的反應器，尤其是用于含氧化合物至烯烴的轉(zhuǎn)化反應中。
本發(fā)明的背景技術當在工業(yè)反應器中將含有烴的進料轉(zhuǎn)化成產(chǎn)品時，所期望的是，使所想要得到的產(chǎn)品的產(chǎn)量達到最大值，并能控制副產(chǎn)品的產(chǎn)量，典型地是使其達到最小值。一種類型的用于進行烴轉(zhuǎn)化反應的反應器是流化床反應器，其中固體催化劑顆粒在與進料和其它蒸汽原料的接觸過程中，是以流化態(tài)的形式懸浮的。這些類型的反應器通常具有圓筒形反應器幾何形態(tài)。一種用于在流化床反應器中降低副產(chǎn)品產(chǎn)量的方法包括按流體動力學的流態(tài)操作，以使空塔氣體速度達到足夠高的速度，以使反應器中催化劑的凈流動實現(xiàn)與進料和其它蒸汽的流動方向相同，即，所述進料和其它蒸汽基本上是載帶著所述催化劑顆粒隨著它們流動。這些流態(tài)對本領域技術人員來說是已知的，如快速流化床和提升管流態(tài)，更普通的如輸送流態(tài)，并且這些流態(tài)優(yōu)選用在需要更多的活塞流反應器類型的反應系統(tǒng)中。
一般地，對于一個給定的反應器橫截面積(其在圓筒形反應器幾何形態(tài)中是與直徑成正比的，并且更一般地是與特征寬度成正比的)來說，流化床反應器中催化劑的濃度是隨著空塔氣體速度的增加而下降。較高的空塔氣體速度通常需要較高的反應器高度，以滿足給定量的進料與所需量的催化劑進行接觸。這種較高的空塔氣體速度需要較高的反應器縱橫比(反應器高度與其直徑或特征寬度的比)。另外，在許多情況下需要制造帶有更大橫截面積的流態(tài)化反應器，以實現(xiàn)單個反應器設備中非常大的進料量。但是，增大流化床的直徑，尤其在輸送流態(tài)中，還需要增加反應器的高度。之所以需要這樣增加高度是因為某些最低的反應器高度，就最小的縱橫比而言，需要達到完全展開流的模式，這近似于活塞流反應器的特點。在出口端，特別地，在輸送流態(tài)的流化床反應器的入口，不穩(wěn)狀態(tài)動量作用控制著流體動力學特性(例如，進料蒸汽為載帶并加速所述固體催化劑以克服重力所需要的能量)其方式不利于達到近似于活塞流的特性。直到這些動量作用通過沿反應器的高度進展而被減弱，才會呈現(xiàn)出性能良好的、近似于活塞流流體流/固體流的模式。最后，如果在輸送流態(tài)中需要使用較低活性的催化劑，縱橫比必須還要增加以實現(xiàn)所需更高的進料轉(zhuǎn)化率。
不幸地是，高縱橫比輸送流化床反應器在構造和維修上是難于進行的并且非常昂貴。之所以昂貴是因為它們必須在頂部具有一個非常大的重型分離器，該分離器通常被填滿了重型設備，以收集并處理所述流動的催化劑和反應器產(chǎn)品。隨著反應器高度(縱橫比)的增加，就需要更昂貴的支撐結構。在世界上天氣惡劣的某些地區(qū)，尤其是定期地出現(xiàn)刮風天氣的地區(qū)，就更需要支撐結構，而且某些縱橫比是不經(jīng)濟的。因此，需要帶有獨立分離器的多個完備且獨立的反應器系統(tǒng)。伴隨這些多個完備且獨立的反應器系統(tǒng)而來的是成本的成倍增加。
因此，本領域需要一種反應器，該反應器能夠提供所需的縱橫比而不再出現(xiàn)必需制造一個難操縱的高度和強制一個寬度以使所需要的完全展開流流態(tài)無法實現(xiàn)的狀況，或者不再導致需要多個獨立的反應器系統(tǒng)的這種狀況。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供一種目前本領域所需要的解決方案通過提供一種較矮的烴轉(zhuǎn)化裝置，并且同時維持提升管反應器的高縱橫比。所述烴轉(zhuǎn)化裝置包括多個提升管反應器，每個提升管反應器與其各自的偏移元件以流體通道方式連接，所述偏移元件能夠使來自提升管反應器頂部的產(chǎn)品、未反應進料和催化劑流偏向到分離區(qū)上的多個側入口處。優(yōu)選地，所述入口形成在分離區(qū)的上部。通過使來自提升管反應器頂部的物料流偏向并通過設置在分離區(qū)上部的入口，就可以有利地降低分離區(qū)的總高度，并因此降低整個烴轉(zhuǎn)化裝置的高度。
另外，通過將提升管反應器安裝在與分離區(qū)的垂直延伸側壁的鄰接處，而不是將提升管反應器安裝在分離區(qū)的下面，本發(fā)明具有在給定的烴轉(zhuǎn)化裝置中增加提升管反應器合理數(shù)量的另一優(yōu)點。通過在給定的烴轉(zhuǎn)化裝置中增加提升管反應器的數(shù)量，單位時間內(nèi)制備的產(chǎn)品量增加了。
在本發(fā)明的一個實施方式中，所述烴轉(zhuǎn)化裝置包括多個提升管反應器，其各自具有注入催化劑的第一端，排出所述催化劑的第二端，和在所述第一端和第二端之間延伸的中心軸或形心線。具有多個入口的分離區(qū)，每個入口優(yōu)選地是不沿著提升管反應器的中心軸定位，該分離區(qū)是用于使催化劑與來自烴轉(zhuǎn)化裝置的反應產(chǎn)品相分離。還安裝了多個偏移元件，每個偏移元件為在各提升管反應器的第二端與分離區(qū)各入口之間與它們流體相通。所述裝置還包括用于容納催化劑的催化劑保留區(qū)，所述催化劑然后被進料到提升管反應器，還包括位于分離區(qū)和催化劑保留區(qū)之間與它們流體相通的催化劑回路。
本發(fā)明還涉及一種烴轉(zhuǎn)化裝置，所述裝置包括多個提升管反應器，每個提升管反應器各自具有注入催化劑的第一端和將催化劑從該提升管反應器中排出的第二端。設置一個分離區(qū)，以使催化劑與烴轉(zhuǎn)化裝置中生成的反應產(chǎn)品相分離，所述分離區(qū)包括多個入口。所述裝置還包括多個偏移元件，每個偏移元件被這樣安裝使來自各提升管反應器第二端的物料流偏向到各入口。至少一個催化劑回路與所述分離區(qū)和各提升管反應器第一端流體相通，所述催化劑回路用于將來自分離區(qū)的催化劑輸送到各提升管反應器第一端。
本發(fā)明還涉及一種烴轉(zhuǎn)化方法，該方法包括(a)使可流體化的催化劑與流化劑接觸以使可流體化的催化劑流態(tài)化；(b)將所述催化劑和進料注入多個提升管反應器，所述多個提升管反應器是單個烴轉(zhuǎn)化裝置的一部分；(c)在能有效地將進料轉(zhuǎn)化成產(chǎn)品的條件下使進料與催化劑在多個提升管反應器中進行接觸；(d)引導產(chǎn)品和催化劑通過多個偏移元件，每個偏移元件被設置在能夠使來自各提升管反應器出口的產(chǎn)品和催化劑的流動偏向分離區(qū)；(e)使催化劑與分離區(qū)中的產(chǎn)品分離，所述分離區(qū)與所述多個偏移元件以流體相通的方式連接；(f)使來自分離區(qū)的催化劑返回到多個提升管反應器；以及(g)重復步驟(a)至(f)。
在另一個實施方式中，本發(fā)明涉及一種烴轉(zhuǎn)化裝置，所述裝置包括多個提升管反應器，每個提升管反應器具有用于接收催化劑的第一端和使所述催化劑和產(chǎn)品排出的第二端。設置多個偏移元件，每個偏移元件與相應的提升管反應器相聯(lián)接。設置具有至少一側的分離區(qū)，以將催化劑與產(chǎn)品分離，其中所述分離區(qū)包括多個入口，每個入口與相應的偏移元件相聯(lián)接，其中各入口被設置在分離區(qū)的一側上。所述裝置還包括與多個橋臂(arm)偶聯(lián)的催化劑回路，所述催化劑回路和橋臂位于分離區(qū)與多個提升管反應器第一端之間與它們流體相通。


通過參考本發(fā)明的詳細說明書與附圖，本發(fā)明可被得到更好的理解，其中圖1表示本發(fā)明烴轉(zhuǎn)化裝置的部分截面視圖；圖2表示本發(fā)明烴轉(zhuǎn)化裝置的另一個實施方式的部分截面視圖；圖3A-3C表示本發(fā)明烴轉(zhuǎn)化裝置的三個實施方式的部分截面頂視圖；圖4表示本發(fā)明的一個實施方式的肘形偏移元件的剖面?zhèn)纫晥D；圖5表示提升管反應器與旋風分離器固定偶聯(lián)的剖面的部分截面?zhèn)纫晥D；圖6表示偏移角小于90°的偏移元件的部分截面視圖；和圖7表示本發(fā)明另一個實施方式的“J型彎頭”催化劑回路系統(tǒng)的部分截面視圖。
本發(fā)明的詳細說明本發(fā)明提供一種烴轉(zhuǎn)化裝置，該裝置包括多個提升管反應器，每個提升管反應器與相應的偏移元件以流體相通的方式連接。每個偏移元件使來自相應的提升管反應器頂部的產(chǎn)品、未反應進料和催化劑的流動偏向到分離區(qū)多個入口中的一個。優(yōu)選地，所述入口形成于分離區(qū)上部的側壁上。使來自提升管反應器頂部的物料流通過設置在分離區(qū)上部的入口來發(fā)生偏向，這就使分離區(qū)的總高度被有利地降低了，因此也有利地降低了烴轉(zhuǎn)化裝置的總高度。本發(fā)明具有的另一個優(yōu)點是能夠減小分離器的尺寸，因為提升管反應器的頂部不需要延伸入分離器中。
圖1表示根據(jù)本發(fā)明的一種實施方式的烴轉(zhuǎn)化裝置(HCA)的部分截面視圖，總體上該裝置被標記為110。所述HCA110包括殼體160，分離區(qū)124，多個提升管反應器114，進料分配器154，和催化劑回路130。繼續(xù)參照圖1，殼體160確定了分離區(qū)124，在分離區(qū)中將烴轉(zhuǎn)化反應產(chǎn)品與為烴轉(zhuǎn)化反應起催化作用的催化劑分離。殼體160和分離區(qū)124包括第一端162和第二端128。分離區(qū)124優(yōu)選包括一個或多個分離設備126，所述分離設備被用于分離產(chǎn)品和催化劑。分離設備126可以是能夠?qū)⑥D(zhuǎn)化反應產(chǎn)品與催化劑分離的旋風分離器，過濾器，濾網(wǎng)，撞擊設備，板，錐形物或任何其它設備。如圖1所示，分離設備126是旋風分離器。在另一個實施方式中(未示出)，分離設備被安裝在分離區(qū)124的外面、在確定分離區(qū)124的殼體外面，或者是外面和內(nèi)部結合的方式安裝分離設備。
提升管反應器114延伸到與殼體160和分離區(qū)124的鄰接處。每個提升管反應器114包括注入催化劑和進料以發(fā)生烴轉(zhuǎn)化反應的第一端116。如果提升管反應器114是圓筒形的，如圖1所示，中心軸158在第一端116和第二端118之間延伸。如果提升管反應器沒有中心軸，例如，不是圓筒形、圓錐形的等等，則是垂直于提升管反應器橫截平面的形心線在所述第一端和第二端之間延伸。優(yōu)選地，分離區(qū)124是具有中心軸166的圓筒形，該中心軸166優(yōu)選平行于提升管反應器114的中心軸158。每個提升管反應器114進一步包括使催化劑、產(chǎn)品和未反應進料(如果有的話)通過并離開提升管反應器114的第二端118。每個提升管反應器114的第一端116端接在使催化劑被進料到提升管反應器114的入口164處。裝置HCA110中使用的提升管反應器114的數(shù)量，可根據(jù)在該裝置110中所要進行的烴轉(zhuǎn)化過程而進行變化。所述裝置110可以包含兩個、三個、四個、五個、六個或超過六個的提升管反應器114。
提升管反應器114的幾何形狀的變化范圍很廣泛。在圖1和圖2的實施方式中，所述幾何形狀包括圓筒形構件。非必須地，提升管反應器的幾何形狀包括單個直立截頭錐體。其它合適的幾何形狀包括但不局限于三角棱柱和平截頭棱錐，長方形和正方形楔形物和平截頭棱錐，五邊形、六邊形、七邊形和八邊形普通的和直立的角體及其截頭體。另一些非限制性的實例包括各種多面體，諸如四面體、八面體、十二面體或二十面體，和圓錐球體和球心角體，以及以圓形、橢圓形或拋物線形存在的環(huán)面體和筒形體，以及它們的截頭體(普通的和直立的)。能夠限定提升管反應器和/或與其相聯(lián)的分離區(qū)的所述幾何形狀的任意的各種情況，都在本發(fā)明所述裝置的范圍內(nèi)。
根據(jù)本發(fā)明，至少一個提升管反應器114，優(yōu)選是多個提升管反應器114被安裝在殼體160的外面。如果殼體160基本上是圓筒形的，提升管反應器114被安裝在超出由殼體160所限定的最大直徑的地方。提升管反應器114優(yōu)選是不直接安裝在分離區(qū)124的下面。在一種實施方式中，提升管反應器114被安裝成與分離區(qū)124鄰接。在這個實施方式中，每個提升管反應器114的第二端118在高于分離區(qū)124第二端128的位置進入分離區(qū)124。
每個提升管反應器114的第二端118優(yōu)選是與偏移元件120以流體相通的方式相連。所述偏移元件120優(yōu)選是彎管、肘管或其它適于接收從第二端118離開提升管反應器114的催化劑、產(chǎn)品和未反應進料(如果有的話)的管道設備。所述偏移元件120使來自提升管反應器114第二端的催化劑、產(chǎn)品和未反應進料的流動偏向殼體160側壁上的入口122。優(yōu)選地，所述入122不沿著提升管反應器114的中心軸(或沒有中心軸的提升管反應器的形心線)158設置。優(yōu)選地，所述偏移元件具有的偏移角度為大于0°。優(yōu)選地，至少一個偏移元件具有的偏移角度至少為10°，至少為20°，至少為30°或至少為45°，更優(yōu)選地至少為60°，至少為80°或至少為90°。所述偏移角度在這里被定義為催化劑、產(chǎn)品和未反應進料(如果有的話)的流動被偏移元件120從提升管反應器114第二端118偏向入口122的角度。在圖1中，偏移角度由偏移角θ來表示，這是由提升管反應器的中心軸(或沒有中心軸的提升管反應器的相應的形心線)158和流入路徑(由箭頭170表示)來確定的。在圖1中，偏移角度θ近似為90°。
圖6表示另一個實施方式，其中所述偏移元件組件，總體上由箭頭600表示，具有的偏移角度小于90°。如圖6所示，提升管反應器602具有中心軸(或沒有中心軸的提升管反應器的形心線)612與偏移元件604以流體相通的方式相連，所述偏移元件604使催化劑、產(chǎn)品和未反應進料(如果有的話)的流動偏向由殼體610所確定的入口608。殼體610還限定了如上所述的分離區(qū)614。但是，與前面所述的實施方式不同的是，偏移角度是小于90°。在圖6中，所述偏移角度λ是由提升管反應器602的中心軸(或沒有中心軸的提升管反應器的相應的形心線)612與流入路徑(由箭頭606表示)來確定的。在圖6中，偏移角度λ近似為45°。利用其所確定的偏移角度小于90°的偏移元件可有利地減少沖蝕。對取值范圍而言，在一個實施方式中，所述偏移角度是從約10°至約90°，更優(yōu)選的是從約30°至約90°，以及最優(yōu)選的是從約45°至約90°。在其它實施方式中，所述偏移角度是大于90°，大于100°或者大于120°。
本發(fā)明的一種實施方式中，未示出，包括第二組多個提升管反應器，該組提升管反應器被設置在分離區(qū)的下面。該第二組多個提升管反應器中的每一個都包括第一端和第二端以及在該第一端和第二端之間延伸的第二中心軸。分離區(qū)包括多個第二入口，每個第二入口沿著各自的第二中心軸設置。第二組多個提升管反應器中的每一個非必須地延伸入分離區(qū)中。在這個實施方式中，用于給定的分離區(qū)的提升管反應器的數(shù)量可以大幅度增加。因此，在單個烴轉(zhuǎn)化裝置中生成的產(chǎn)品量還可以顯著地增加。
再返回來看圖1，提升管反應器114的尺寸取決于所需要的烴轉(zhuǎn)化過程的參數(shù)諸如空塔氣體速度、固體流體動力學、壓力和生產(chǎn)能力。在本發(fā)明中，每個提升管反應器114期望具有10米至70米的高度，和1米至3米的寬度(或直徑)。所有提升管反應器114都具有從它們第一端116至第二端118的同樣高度。所期望的是，從一個提升管反應器114到另一個提升管反應器114的提升管反應器114的高度差異不超過20％。更期望的是，所述高度差異不超過10％，最期望的是，所述高度差異不超過1％。
在本發(fā)明的一個實施方式中，每個提升管反應器114沿著其整個高度都具有同樣的橫截面積。所期望的是，每個提升管反應器都具有不大于12m2的橫截面積。更期望的是，每個提升管反應器都具有不大于7m2的橫截面積。最期望的是，每個提升管反應器都具有不大于3.5m2的橫截面積。所期望的是，提升管反應器的橫截面積從一個提升管反應器到另一個提升管反應器的差異不超過20％。更期望的是，提升管反應器的橫截面積的差異不超過10％，并且最期望的是，提升管反應器的橫截面積的差異不超過1％。如果一個或多個提升管反應器在沿著提升管反應器的高度上的不同點處既具有最大橫截面積，又具有最小橫截面積，那么所期望的是該提升管反應器的最大橫截面積從一個提升管反應器到另一個提升管反應器的差異不超過20％，以及該提升管反應器的最小橫截面積從一個提升管反應器到另一個提升管反應器的差異不超過20％。更期望的是，從一個提升管反應器的最大橫截面積到另一個提升管反應器的最大橫截面積的差異不超過10％，以及從一個提升管反應器的最小橫截面積到另一個提升管反應器的最小橫截面積的差異不超過10％。最期望的是，從一個提升管反應器的最大橫截面積到另一個提升管反應器的最大橫截面積的差異不超過1％，以及從一個提升管反應器的最小橫截面積到另一個提升管反應器的最小橫截面積的差異不超過1％。優(yōu)選地，每個提升管反應器具有的寬度(或直徑)為1-3米。
所期望的是，每個提升管反應器沿著其整個高度上的橫截面積的差異不超過50％。更期望的是，每個提升管反應器沿著其整個高度上的橫截面積的差異不超過30％。最期望的是，每個提升管反應器沿著其整個高度上的橫截面積的差異不超過10％。
在一種實施方式中，為提供進料到提升管反應器114中，將至少一個進料分配器154安裝在提升管反應器114第一端116附近。所述進料分配器154接收來自供料管線150的進料流，并將所述進料導入一個或多個提升管反應器114。在另一個實施方式中，未示出，一個以上的進料分配器154被安裝在與提升管反應器114第一端116的鄰接處，從而以各種狀態(tài)提供進料，例如，一個進料分配器可以提供蒸汽形式的進料，而另一個進料分配器可以提供液體形式的進料。每個進料分配器154都包括能使多個頸(neck)152延伸出來的主體部分。每個提升管反應器114都具有至少一個結合頸152。每個頸152端接于端頭112處。每個頸152的每個端頭112被安裝在與每個提升管反應器114第一端116的鄰接處。所期望的是，每個端頭112向上伸入到每個提升管反應器114中。更期望的是，每個端頭112被安裝在或高于每個提升管反應器114第一端116的入口164處。進料分配器154可以包括非必需的流量控制設備，未示出，其被設置在進料分配器154上以控制進入到每個頸152中的進料量，或者可以將流量控制設備安裝在每個頸152上。所述流量控制設備也可以用于測量和控制流量。另外，可以在每個端頭112上安裝一個噴嘴(未示出)，以進一步控制進入到每個提升管反應器114中的進料分配。另外，可以為每個端頭112配上濾網(wǎng)、活塞或其它器件(未示出)，以防止催化劑回流到進料分配器154的任一頸152中。
至少一個催化劑回路130提供殼體160的分離區(qū)124與提升管反應器114之間的流體通道。所述裝置110可以包括一個、兩個、三個、四個、五個、六個或多個催化劑回路130，盡管只有一個催化劑回路130在圖1和圖2中被示出。如果需要多個催化劑回路，每個催化劑回路優(yōu)選是適于將來自分離區(qū)的催化劑直接輸送到各個提升管反應器。典型地，盡管是非必要地，采用單個的催化劑回路130，該回路位于各提升管反應器114之間的中央位置。在這個實施方式中，該單個催化劑回路與多個橋臂136以流體相通的方式相連。如圖1所示，單個催化劑回路130被設置在提升管反應器114的中央位置。該催化劑回路130具有第一端140和第二端142。該催化劑回路130的第一端140開口入殼體160的第二端128處，該催化劑回路130的第二端142開口到可將催化劑輸送到提升管反應器114第一端116的各橋臂136處。
橋臂136從催化劑回路130延伸到各提升管反應器114，并提供所述催化劑回路130與提升管反應器114之間的流體通道。各橋臂包括與催化劑保留區(qū)134和催化劑回路130鄰接的第一端168，和與提升管反應器114鄰接的第二端148。催化劑通過各橋臂136從第一端168流到第二端148。橋臂136的數(shù)量優(yōu)選是與提升管反應器114的數(shù)量相對應，每個提升管反應器具有至少一個相應的橋臂136。非必須地，催化劑通過催化劑回路130的流量可通過使用流量控制設備144來控制，所述流量控制設備144被安裝在催化劑回路130和/或各橋臂136上。該流量控制設備可以是目前本領域用于控制催化劑流過催化劑輸送管線的任何類型流量控制設備。如果使用的話，所希望的是流量控制設備144是球閥、旋塞閥或滑閥。
在圖1中所示的實施方式中，催化劑回路130的第二端142與橋臂136限定了催化劑保留區(qū)134。橋臂136開口到催化劑保留區(qū)134。該催化劑保留區(qū)134用于保留催化劑，所述催化劑被用于催化在所述裝置110中進行的烴轉(zhuǎn)化反應。本領域技術人員可以理解的是，催化劑保留區(qū)134和催化劑回路130之間的界限是不固定的，并取決于，至少是部分取決于催化劑保留區(qū)134和橋臂136中所容納的催化劑的水平面。
將至少一種流化劑分配器132安裝在催化劑保留區(qū)134下面。該流化劑分配器132包括可使流化劑進料到其中以使可流體化的催化劑在催化劑保留區(qū)134和催化劑回路130中流化的管路。另一個流化劑分配器132，如圖1所示，還可以被安裝在催化劑回路130和/或一個或多個橋臂136上，以使其中容納的催化劑進一步流化。非必須地，催化劑保留區(qū)134包括分散器(未示出)，該分散器被安裝在催化劑保留區(qū)中，并用于使催化劑保留區(qū)中的流化劑分散到便于在其中將催化劑流化的程度。例如，該分散器可以是選自格柵、濾網(wǎng)和多孔板中的設備。優(yōu)選地，使至少一個分散器在一個平面上延伸，該平面與分離區(qū)124的中心軸(或沒有中心軸的分離區(qū)的形心線)166垂直，并安裝在一個或多個流化劑分配器132的上方。
圖7表示根據(jù)本發(fā)明另一個實施方式的“J型彎頭”催化劑回路系統(tǒng)，總體上用數(shù)字700表示。如圖7所示，催化劑回路712與非必需的催化劑保留區(qū)710以流體相通的方式相連，該保留區(qū)710與圖1中所示的催化劑保留區(qū)134相似。催化劑回路712還與多個豎管或橋臂708以流體相通的方式相連，每個豎管或橋臂用于輸送催化劑，優(yōu)選以流態(tài)化的方式，將催化劑從催化劑回路712和/或催化劑保留區(qū)710輸送到相應的提升管反應器706第一端。更特別地，各橋臂708適于將催化劑輸送到U型元件714，該元件714可以使來自各橋臂708第二端的催化劑的流動偏向到相應的提升管反應器706第一端。非必須地，各橋臂708包括如上所述的流量控制設備(未示出，可參照圖1)。優(yōu)選地，一個或多個流化劑分配器702被安裝在與一個或多個催化劑保留區(qū)710、橋臂708和U型元件714的鄰接處，以提供流化劑，從而使催化劑保持在流化態(tài)。在這個實施方式中，優(yōu)選通過側進料引入噴嘴704將含氧化合物進料引入到提升管反應器706的側面。在這個方式中，來自橋臂的催化劑向提升管反應器的流動不受限于如圖1和圖2所示的一個或多個頸152的存在。
回過頭來看圖1，烴轉(zhuǎn)化裝置110還可以包括出口和出口管線146，該管線可以使催化劑離開裝置110例如用于再生。出口管線146如圖所示被安裝在殼體160的第二端128上，但也可以被安裝在裝置110的任何位置。因此，本發(fā)明的烴轉(zhuǎn)化裝置110非必須地包括相聯(lián)的催化劑再生裝置(未示出)。該催化劑再生裝置與烴轉(zhuǎn)化裝置110以流體相通的方式相連。該催化劑再生裝置包括催化劑再生器，該再生器與烴轉(zhuǎn)化裝置110以流體相通的方式相連；非必需的催化劑去除器(catalyst stripper)(未示出)，該去除器與催化劑再生器以流體相通的方式相連，并與烴轉(zhuǎn)化裝置110以流體相通的方式相連。第一管線，用出口管線146的一部分表示，提供催化劑去除器和殼體162出口之間的流體通道。第二管線(未示出)，提供催化劑去除器和催化劑再生器之間的流體通道。第三管線，用入口管線156的一部分表示，提供催化劑再生器與殼體160入口之間的流體通道。流量控制設備(未示出)，非必須地設置在第一管線上，以控制殼體160和催化劑去除器之間催化劑的流量。另外地或者擇一地，流量控制設備(未示出)被設置在第二管線上，以控制催化劑去除器和催化劑再生器之間催化劑的流量。另外地或者擇一地，流量控制設備(未示出)被設置在第三管線上，以控制催化劑再生器和殼體160之間催化劑的流量。所述流量控制設備可以是目前本領域用于控制催化劑流過催化劑輸送管線的任何類型流量控制設備。有用的流量控制設備包括球閥、旋塞閥和滑閥。催化劑去除器非必須地是與催化劑再生器相分離的，或者二者被構造成一個整體。第三管線可以將催化劑返回到所述HCA110的任何位置。例如，在各種實施方式中，催化劑被返回到分離區(qū)124中，如圖1所示，被返回到催化劑回路130、催化劑保留區(qū)134、橋臂136、直接到提升管反應器114中或它們?nèi)我饨M合的位置。
如圖1所示的裝置110以下述方式進行操作。
向裝置110中裝入適量的、適于進行所需要的烴轉(zhuǎn)化反應的催化劑。所述催化劑應當是可流體化的。至少一部分催化劑被保留在催化劑回路130和催化劑保留區(qū)134中。催化劑在催化劑回路130和催化劑保留區(qū)134中借助于流化劑被流態(tài)化，所述流化劑通過流化劑分配器132的管路被提供給烴轉(zhuǎn)化裝置110。有用的流化劑包括但不局限于惰性氣體、氮氣、蒸汽、二氧化碳、烴和空氣。對流化劑的選擇取決于在HCA110中進行轉(zhuǎn)化反應的類型。所希望的是流化劑對HCA110中進行的反應是不參與反應的，例如是呈惰性的。換句話說，所希望的是流化劑在HCA110中進行的烴轉(zhuǎn)化過程中，除了使可流體化的催化劑進行流化以外，不起其它作用。
一旦催化劑已經(jīng)達到合適的流化態(tài)，就可以通過進料分配器154將進料注入HCA110。進料進入進料分配器154的主體部分，通過進料分配器154的頸152，并從進料分配器154的端頭112離開。進料通過各提升管反應器114的第一端116被分配到各個提升管反應器114中。所希望的是，提供給各提升管反應器114的進料物流大體上相等。所謂“大體上相等”是指通過進料分配器154提供給各提升管反應器114的進料量，從一個提升管反應器到另一個提升管反應器之間進料中各組分進料量的差異，以體積流量計不超過25％，以質(zhì)量百分比計不超過25％。更希望的是，通過進料分配器154提供給各提升管反應器114的進料量，從一個提升管反應器到另一個提升管反應器之間進料中各組分進料量的差異，以體積流量計不超過10％，以質(zhì)量百分比計不超過10％。最希望的是，通過進料分配器154提供給各提升管反應器114的進料量，從一個提升管反應器到另一個提升管反應器之間進料中各組分進料量的差異，以體積流量計不超過1％，以質(zhì)量百分比計不超過1％。
由進入提升管反應器114第一端116的進料速度所引起的壓差，和催化劑回路130與催化劑保留區(qū)134中可流體化催化劑高度所產(chǎn)生的壓力，促使催化劑被吸入提升管反應器114第一端116。根據(jù)公知原理，催化劑被輸送并通過提升管反應器114，該原理中，一種流體(這里為進料)的動能被用于推動另一種流體，這里被推動的流體就是流態(tài)化催化劑。催化劑和進料從提升管反應器114的第一端116被輸送到第二端118。在催化劑和進料從提升管反應器114中通過的同時，就會發(fā)生烴轉(zhuǎn)化反應，并生成轉(zhuǎn)化產(chǎn)品。催化劑流入提升管反應器114中的流量由流量控制設備144控制。
通過將這些特征設計到烴轉(zhuǎn)化裝置110中，每個單獨的提升管反應器114基本上都是以相同的方式進行操作。根據(jù)本發(fā)明，所期望的是維持反應物進料速度和催化劑進料速度是以相同的速度進入到各提升管反應器114中。借助這種方式，進料的轉(zhuǎn)化率和對所需要生成產(chǎn)品的選擇性將會大體上相同，并能以最佳操作條件運行。
轉(zhuǎn)化成的產(chǎn)品、未反應進料(如果有的話)和催化劑通過第二端118離開提升管反應器114，并進入偏移元件120。該偏移元件優(yōu)選是彎管、肘管或其它適于接收通過第二端118離開提升管反應器114的催化劑、產(chǎn)品和未反應進料(如果有的話)的管路設備。偏移元件120使來自提升管反應器114第二端的催化劑、產(chǎn)品和未反應進料的流動偏向分離區(qū)124側壁上的入口122。轉(zhuǎn)化成的產(chǎn)品、未反應進料(如果有的話)和催化劑然后進入殼體160的分離區(qū)124。在分離區(qū)124中，將轉(zhuǎn)化成的產(chǎn)品和未反應進料(如果有的話)，通過分離設備126與催化劑分離，所述分離設備126諸如旋風分離器、過濾器、濾網(wǎng)、撞擊設備、板、錐形物、其它能夠?qū)⒋呋瘎┡c轉(zhuǎn)化反應產(chǎn)品分離的設備，和它們的結合。所期望的是，如圖1所示，轉(zhuǎn)化成的產(chǎn)品和未反應進料(如果有的話)，通過多個旋風分離器來分離。一旦催化劑與轉(zhuǎn)化成的產(chǎn)品和未反應進料(如果有的話)分離，就將轉(zhuǎn)化成的產(chǎn)品和未反應進料(如果有的話)經(jīng)由產(chǎn)品出口管線138從殼體160排出，以進一步處理諸如分離和凈化。
來自分離設備126的一個或多個產(chǎn)品出口管176是與壓力通風室殼體172暢通連接(openly jointed)。壓力通風室容積174是由壓力通風室殼體172與限定了分離區(qū)124頂部的殼體160相連接所構成的內(nèi)部空間。壓力通風室殼體172和壓力通風室容積174被用于收集經(jīng)一個或多個產(chǎn)品出口管176離開分離設備126的反應產(chǎn)品和可能存在的未反應進料，并引導該物料進入產(chǎn)品出口管線138。產(chǎn)品出口管線138是與在壓力通風室容積174附近的分離區(qū)124暢通連接，并且用于輸送反應產(chǎn)品和可能存在的未反應進料離開所述裝置。這種壓力通風室的設計，在一些使用多個分離設備的實施方式中，例如在圖1和圖2中所公開的實施方式中，是特別有用的。如圖所示，來自分離設備126的產(chǎn)品出口管176與壓力通風室殼體172是暢通連接，單個次級產(chǎn)品出口管線138用于運送產(chǎn)品離開烴轉(zhuǎn)化裝置。
將與產(chǎn)品和未反應進料分離后的催化劑從殼體160運送到催化劑回路130和催化劑保留區(qū)134。催化劑通過催化劑回路130的第一端140離開殼體160，并且經(jīng)由催化劑回路130被運送到催化劑回路130的第二端142，由此催化劑被運送到非必需的催化劑保留區(qū)134。如果需要的話，催化劑通過催化劑回路130的流量，可以由流量控制設備144來控制。如果使用流量控制設備144，就可以將可流體化的催化劑的高度，保持在高于催化劑回路130中各流量控制設備144的位置，以使流量控制設備144發(fā)揮正常功能。
如上所述，如果是必要的或是需要的話，至少一部分催化劑被循環(huán)到催化劑再生裝置中。將待要再生的催化劑通過出口和出口管線146從殼體160排出，如果需要的話，可將其輸送到催化劑去除器中。非必須地，烴轉(zhuǎn)化裝置110與催化劑去除器之間催化劑的流量，可由流量控制設備(未示出)來控制。在催化劑去除器中，催化劑與絕大部分容易除去的有機物去除。單個烴轉(zhuǎn)化過程的去除過程和條件，是在本領域技術人員的技術范圍之內(nèi)。將被去除后的催化劑通過第二管線(未示出)從催化劑去除器輸送到催化劑再生器。通過第二管線的催化劑流量非必須地由一個或多個流量控制設備來控制。在催化劑再生器中，可將烴轉(zhuǎn)化反應過程中在催化劑上形成的碳質(zhì)沉積物至少部分地從催化劑上除去。隨后將再生了的催化劑經(jīng)由第三管線輸送到烴轉(zhuǎn)化裝置110的殼體160中。通過第三管線的催化劑流量非必須地由一個或多個流量控制設備來控制。輸運氣體典型地被供給第三管線，以便將來自催化劑再生器的催化劑輸送到烴轉(zhuǎn)化裝置110。經(jīng)由入口156催化劑被返回到殼體160中。
圖2表示與圖1所示相似的烴轉(zhuǎn)化裝置，該裝置具有靜止區(qū)204，以便排出催化劑。在這個實施方式中，催化劑回路130包括外延壁202，該外延壁向上延伸到殼體160的第二端128內(nèi)，和漏斗部分208。外延壁202和漏斗部分208限定了靜止澄清區(qū)204，部分催化劑在經(jīng)由出口146排出殼體160之前，被保留在該靜止澄清區(qū)204內(nèi)。催化劑在靜止澄清區(qū)204中積累，直到外延壁202的邊界處，過剩的催化劑將從靜止澄清區(qū)204中溢出到催化劑回路130中。
圖2還表示本發(fā)明的一種實施方式，其中橋臂136的第一端168作為催化劑保留區(qū)。在這個實施方式中，多個橋臂136非必須地與頂點206相接，而不是與如圖1所示的獨立的、截然不同的催化劑保留區(qū)134相接。在圖2所示的實施方式中，流到提升管反應器114中的催化劑流量是由如上所述流量控制設備144來控制。頂點流化劑分配器210非必須地被安裝在頂點206的鄰接處，以便于催化劑流入橋臂136，如圖2所示。可以理解的是，圖2中所示的HCA是在與上述圖1所示的HCA相似的方式下進行操作。
根據(jù)本發(fā)明的提升管反應器和分離區(qū)的可行構造的典型實施方式如頂視圖3A-3C所示。盡管圖3A-3C分別表示具有四個提升管反應器114的HCA110，可以理解的是這些構造可以被修改成具有2、3、4、5、6個或超過6個的類似地安裝在分離區(qū)124周圍的提升管反應器。
圖3A表示提升管反應器114用于圖1所示HCA110的可行構造。如圖3A所示，提升管反應器114被安裝在由殼體160所限定的分離區(qū)124的外部并與其鄰接。每個提升管反應器114與偏移元件120耦連接，以適于使來自提升管反應器114頂部的催化劑、產(chǎn)品和未反應進料(如果有的話)流偏向到限定了分離區(qū)124的殼體160側壁上的入口122處。每個偏移元件120使來自提升管反應器114頂部的催化劑、產(chǎn)品和未反應進料(如果有的話)流偏向到分離區(qū)124，優(yōu)選偏向到分離區(qū)124的中心軸(或形心線)166處，如圖1所示。非必須地，各偏移元件是處于單一個平面周圍的弓形彎曲的管形構件，該平面優(yōu)選穿過分離區(qū)124的中心軸(或形心線)166和提升管反應器114的中心軸(或形心線)158，如圖1所示。來自提升管反應器114頂部的物料流由箭頭300來表示，該物料流優(yōu)選與入口122中心附近的限定了分離區(qū)124的殼體160圓筒形外表面上假想的切線垂直。如果殼體和分離區(qū)不安裝成圓筒形，則物料流優(yōu)選基本上與入122附近的殼體160的表面相垂直。在這個實施方式中，來自提升管反應器的催化劑、產(chǎn)品和任何未反應進料在分離區(qū)124中可能會與對面的物料流相互碰撞，或者更可能的是所述物料與分離設備126碰撞，如圖1所示，由此有助于混合這些組分，并為烴轉(zhuǎn)化反應提供更多的反應時間，使反應可在分離區(qū)124內(nèi)繼續(xù)進行。
圖3B表示本發(fā)明的另一個實施方式，其中烴轉(zhuǎn)化反應產(chǎn)品與催化劑的分離，借助在分離區(qū)中構成旋風而變得容易進行。在這個實施方式中，旋風是通過以相對較高的空塔氣體速度從提升管反應器經(jīng)弓形偏移元件進入分離區(qū)的物料流形成的。如圖3B所示，提升管反應器310被安裝在由殼體160限定的分離區(qū)124的外部并與其鄰接。每個提升管反應器310與弓形偏移元件306聯(lián)接，所述偏移元件適于將來自提升管反應器310頂部的催化劑、產(chǎn)品和未反應進料(如果有的話)偏向到分離區(qū)124。非必須地，各偏移元件306是處在多個平面周圍的弓形彎曲的管形構件。來自提升管反應器310頂部的物料流由箭頭302表示，所述物料流優(yōu)選與限定了分離區(qū)124的殼體160圓筒外表面的入口314處假想的切線形成一個斜角，例如不是直角。因此，各入口314與其相應的提升管反應器310發(fā)生了偏移。各弓形偏移元件306借助入口314使來自提升管反應器310頂部的催化劑、產(chǎn)品和未反應進料(如果有的話)的流動偏向分離區(qū)124的周邊區(qū)域，如箭頭302所示，“周邊區(qū)域”是指分離區(qū)124中除了由中心軸166限定的區(qū)域或其中心區(qū)以外的區(qū)域，如圖1所示。優(yōu)選地，各弓形偏移元件306將來自相應的提升管反應器310的物料流引入到情況相似的相應的分離區(qū)周邊區(qū)域。通過將催化劑、產(chǎn)品和未反應進料引入到情況相似的相應的反應器周邊區(qū)域，在分離區(qū)124的內(nèi)部就形成了旋風。旋風的形成便于以與常規(guī)的旋風分離裝置相似的方式來分離催化劑，所述常規(guī)的旋風分離裝置如圖1和圖2中所示的分離設備126。通過在分離區(qū)中形成旋風，分離區(qū)124中分離設備126的數(shù)量可以有利地被減少，同時還可維持與常規(guī)HCA裝置相似或更好的催化劑分離效果。
圖3C表示本發(fā)明的另一個實施方式，其中烴轉(zhuǎn)化反應產(chǎn)品與催化劑的分離如圖3B所示，是通過在分離裝置中形成旋風來促進的。旋風是由來自提升管反應器的、以相對較高的空塔氣體速度經(jīng)偏移元件308進入分離區(qū)124的物料流形成的。如圖3C所示，提升管反應器312被安裝在由殼體160限定的分離區(qū)124的外部并與其鄰接。另外，提升管反應器312偏置于相對于圖3A和3B中所示的實施方案的反應器的一側。每個提升管反應器312與偏移元件308聯(lián)接，所述偏移元件308適于將來自提升管反應器312頂部的催化劑、產(chǎn)品和未反應進料(如果有的話)偏向到分離區(qū)124。非必須地，每個偏移元件308是管形構件，它們在單一個平面的周圍彎曲，所述平面優(yōu)選平行于通過分離區(qū)124的軸的另一平面。來自提升管反應器312頂部的物料流由箭頭304表示，該物料流優(yōu)選與限定了分離區(qū)124的殼體160的圓筒外表面入口316處假想的切線成斜角，例如不是直角。每個偏移元件308將來自提升管反應器312頂部的催化劑、產(chǎn)品和未反應進料(如果有的話)偏向到分離區(qū)124的周邊區(qū)域，所述物料流由箭頭304所示。優(yōu)選地，每個偏移元件將來自其相應的提升管反應器312的流體引入到情況相似的分離區(qū)124的相應的周邊區(qū)域。通過將催化劑、產(chǎn)品和未反應進料引入到情況相似的該反應器相應的周邊區(qū)域，則在分離區(qū)124內(nèi)部就形成了旋風。
盡管圖1-3表示具有由管形構件形成的偏移元件的HCA，但是，一個或多個偏移元件還可以被構造成如圖4所示的肘形。在這個實施方式中，每個提升管反應器402與肘形偏移元件以流體相通的方式相連，該偏移元件總體上用400表示，該偏移元件包括接觸板408，催化劑接觸區(qū)412和輸送元件404。在催化劑、產(chǎn)品和未反應進料(如果有的話)上升進入到提升管反應器402以后，它們再進入到催化劑接觸區(qū)412中。一些催化劑以相對較高的空塔氣體速度與接觸板408的內(nèi)表面410發(fā)生碰撞。理想地，空塔氣體速度應足夠高，以使一定量的催化劑暫時保留在催化劑接觸區(qū)412中。隨著更多的催化劑向上流向提升管反應器402，該上升的催化劑與保留在催化劑接觸區(qū)412中的催化劑相接觸，并且在此發(fā)生偏向進入輸送元件404中。輸送元件404適于接收來自催化劑接觸區(qū)412的催化劑、產(chǎn)品和未反應進料(如果有的話)，并將所述催化劑、產(chǎn)品和未反應進料引導向形成于殼體160上的入口414。所述輸送元件404非必須地是由管道或管形元件構成，或任何其它適于將來自催化劑接觸區(qū)412的催化劑、產(chǎn)品和未反應進料(如果有的話)輸送到入口414的形狀。通過與保留在催化劑接觸區(qū)412中的催化劑顆粒相接觸，而不是與偏移元件的壁相接觸，偏移元件400的沖蝕將會有利地減少。由提升管反應器402中心軸與輸送元件404的軸線所形成的角度，優(yōu)選約為90°，盡管其它角度也是可以的。
如圖1和圖2所示，偏移元件120將來自提升管反應器114的催化劑、產(chǎn)品和未反應進料(如果有的話)引導向限定了分離區(qū)124的殼體160側壁上的入口122。也就是說，催化劑、產(chǎn)品和未反應進料被直接引入到分離區(qū)124中。所述催化劑、產(chǎn)品和未反應進料的第一部分進入一個或多個分離設備126的入口，催化劑和產(chǎn)品在分離設備126中被分離，例如通過離心分離。所述催化劑的第二部分下降到催化劑回路130，而不經(jīng)分離設備126處理。
圖5表示本發(fā)明的另一個實施方式，總體上由數(shù)字500來表示，其中來自偏移元件的所有物料被直接送入一個或多個分離設備506，由此確保催化劑與烴轉(zhuǎn)化反應產(chǎn)品充分地分離。也就是說，一個或多個提升管反應器504與在或不在分離區(qū)124中的分離設備508密閉聯(lián)接。如圖5所示，提升管反應器504與偏移元件502以流體相通的方式相連，所述偏移元件502引導催化劑、產(chǎn)品和未反應進料(如果有的話)通過限定了分離區(qū)124的殼體160。但是，與前面所述的實施方式不同的是，所述偏移元件502非必須地延伸入分離區(qū)124中，并將催化劑、產(chǎn)品和未反應進料(如果有的話)引向分離設備506上的入口508。盡管圖5表示偏移元件502是與兩個串聯(lián)的旋風分離器以流體相通的方式相連，但是上述任何類型的催化劑分離器都可以在這個實施方式中實施。在分離設備506中，可有效地將催化劑與烴轉(zhuǎn)化反應產(chǎn)品分離。非必須地，每個相應的提升管反應器和偏移元件的組合裝配有其相應的分離設備。換句話說，來自多個聯(lián)合提升管反應器的多個偏移元件，能夠?qū)⒋呋瘎?、產(chǎn)品和未反應進料(如果有的話)引入到單個分離設備中。非必須地，由于該實施方式的提升管反應器與一個或多個分離設備是密閉聯(lián)接的，因此分離設備可以在分離區(qū)124的外部。如果分離設備在分離區(qū)的外部，那么有利地是分離區(qū)可以減小尺寸。另外，如果所述旋風分離器是位于分離區(qū)外部的話，那么在本發(fā)明中可以采用更多的旋風分離器，而無需增加分離區(qū)的尺寸。
雖然在各圖中都示出了具有圓形截面的提升管反應器和催化劑回路，但是提升管反應器和催化劑回路可以具有任何截面，只要所述截面能使烴轉(zhuǎn)化裝置便于操作即可。提升管反應器和催化劑回路的其它有用的截面包括橢圓形截面和多邊形截面以及是橢圓形和多邊形的一部分的截面。所期望的是提升管反應器和催化劑回路的截面包括圓形和具有等邊長的規(guī)則多邊形。所謂“規(guī)則”是指這樣的截面形狀在該形狀的邊界內(nèi)部，通過各頂點的線段所構成的角不大于180°。最需要的截面是圓形和具有等邊的三角形、正方形和六邊形。確定任何截面形狀的截面面積的方法取決于本領域技術人員已知的長期以來建立的幾何原理。同樣地，所期望的分離區(qū)的截面包括圓形和等邊的規(guī)則多邊形。最期望的截面是圓形和等邊的三角形、正方形和六邊形。
雖然各提升管反應器相對于分離區(qū)的位置在附圖中顯示的是等距且對稱的，但是其它結構也在本發(fā)明的范圍之內(nèi)。例如，各提升管反應器可以被安裝在半個球面布局的分離區(qū)一側。另一個實施例是，當分離區(qū)具有圓形或近似于圓形的截面時，提升管反應器可以沿著分離區(qū)直徑線進行安裝。本領域技術人員可以理解的是，提升管相對于分離區(qū)的配置的各種情況都可以被用于本發(fā)明。
本發(fā)明的烴轉(zhuǎn)化裝置是用于進行絕大多數(shù)的任一采用流態(tài)化催化劑的烴轉(zhuǎn)化反應過程。典型的反應包括，例如，烯烴相互轉(zhuǎn)化反應、含氧化合物至烯烴轉(zhuǎn)化反應、含氧化合物至汽油轉(zhuǎn)化反應、馬來酐制備(formulation)、汽相甲醇的合成、鄰苯二甲酸酐的制備、費-托反應和丙烯腈的制備。
本發(fā)明的烴轉(zhuǎn)化裝置特別適用于進行含氧化合物至烯烴轉(zhuǎn)化反應。在含氧化合物至烯烴轉(zhuǎn)化反應中，在足以將含氧化合物轉(zhuǎn)化成烯烴的條件下，通過使含氧化合物進料與催化劑接觸，使含氧化合物轉(zhuǎn)化成烯烴。
在將含氧化合物轉(zhuǎn)化成輕烯烴的過程中，采用含有含氧化合物的進料。在這里所使用的術語“含氧化合物”被定義為包括但不必需局限于含氧烴，諸如脂肪醇、醚、羰基化合物(醛、酮、羧酸、碳酸酯等)或其混合物。所期望的是脂肪族部分應當含有約1-10個碳原子，更期望的是含有約1-4個碳原子。典型的含氧化合物包括但不必需局限于較低分子量的直鏈或支鏈脂肪醇，以及它們的不飽和的對應物。合適的含氧化合物的實例包括但不必需局限于甲醇、乙醇、正丙醇、異丙醇、C4-C10醇、甲基乙基醚、二甲醚、二乙醚、二異丙醚、甲酸甲酯、甲醛、二甲基碳酸酯、甲基乙基碳酸酯、丙酮及其混合物。所期望的是，用于烴轉(zhuǎn)化反應的含氧化合物是選自由甲醇、二甲醚及其混合物所組成的組。更期望的是含氧化合物是甲醇。注入到提升管反應器中的全部進料中可以含有附加組分諸如稀釋劑。
可以將一種或多種稀釋劑與含氧化合物一起進料到提升管反應器中，以使全部進料混合物中所含的稀釋劑占約1mol％-約99mol％?？杀挥糜谠撨^程的稀釋劑包括，但不必需地局限于氦、氬、氮、一氧化碳、二氧化碳、氫、水、石蠟、其它烴類(諸如甲烷)、芳烴化合物及其混合物。所需要的稀釋劑包括，但不必需地局限于水和氮。
部分進料可以以液體的形式進料。當部分進料是以液體形式供給時，該進料的液體部分可以是含氧化合物、稀釋劑或其混合物。進料的液體部分可以被直接注入到各提升管反應器，或者通過被進料中的蒸汽部分或合適的載體氣體/稀釋劑夾帶或者以其它方式載帶進入提升管反應器。通過提供部分液相進料(含氧化合物和/或稀釋劑)，可以控制提升管反應器的溫度。含氧化合物的轉(zhuǎn)化反應放出的熱，部分地由于液相部分進料汽化過程的吸熱而吸收?？刂七M入反應器中的液體進料與蒸汽進料的比例是一種用于控制反應器尤其是提升管反應器中的溫度的可行方法。
以液體形式提供的進料量，無論是單獨進料或者是與蒸汽進料一起進料，都是占含氧化合物和稀釋劑進料總量的約0.1wt％-約85wt％。更期望的是，這個范圍是占含氧化合物和稀釋劑進料總量的約1wt％-約75wt％。最期望的是，這個范圍是約5wt％-約65wt％。進料中液體和蒸汽部分可以具有相同的組成，或者具有相同或不同的含氧化合物，相同或不同的稀釋劑，也可以具有不同的比例。一種特別有效的液體稀釋劑是水，這是因為它具有相對較高的汽化熱，這對反應器的溫度變化有著很大的影響，可使所述溫度變化保持在相對較小的值。其它有用的稀釋劑如上所述。對待要進料到反應器中的任何合適的含氧化合物和/或稀釋劑的溫度和壓力進行恰當?shù)剡x擇，可以確保當其進入反應器和/或是去與進料和/或稀釋劑中的催化劑或蒸汽部分進行接觸時，其中的至少一部分是處于液相。
非必須地，進料中的液體部分可以被分成幾份并引入到提升管反應器中沿提升管反應器長度上的多個位置處。這種做法可以用于處理含氧化合物進料、稀釋劑或它們的混合物。典型地，這種做法可用于處理進料中的稀釋劑部分。另一個選擇是提供噴嘴，噴嘴可以將進料中的全部液體以這樣的方式引入到提升管反應器中即噴嘴能形成合適的粒徑分布的液滴，這種液滴可在被氣體和固體夾帶而引入到提升管反應器時，逐漸地沿著提升管反應器的長度而發(fā)生汽化。這些配置中的任何一個或其組合都可以被用于更好地控制提升管反應器中的溫度變化。在反應器中設置多個液體進料點或設計液體進料噴嘴以控制液滴的粒徑分布的這些方式，對本領域技術人員來說是已知的，在此就不討論了。
適用于催化含氧化合物至烯烴的轉(zhuǎn)化反應的催化劑包括分子篩及分子篩的混合物。分子篩可以是沸石或非沸石。有用的催化劑還可以從沸石和非沸石分子篩的混合物來制備。所期望的是，所述催化劑包括非沸石分子篩。用于含氧化合物至烯烴轉(zhuǎn)化反應的所需要的分子篩包括“小孔”和“中孔”分子篩?！靶】住狈肿雍Y被定義成具有直徑小于約5.0埃的孔的分子篩?！爸锌住狈肿雍Y被定義成具有約5.0-約10.0埃直徑的分子篩。
有用的沸石分子篩包括但不局限于，絲光沸石、菱沸石、毛沸石、ZSM-5、ZSM-34、ZSM-48及其混合物。制備這些分子篩的方法對本領域技術人員是已知的，因此在這里不再討論。適用于本發(fā)明的小孔分子篩的結構類型包括AEI、AFT、APC、ATN、ATT、ATV、AWW、BIK、CAS、CHA、CHI、DAC、DDR、EDI、ERI、GOO、KFI、LEV、LOV、LTA、MON、PAU、PHI、RHO、ROG、THO及其替代的形式。適用于本發(fā)明的中孔分子篩的結構類型包括MFI、MEL、MTW、EUO、MTT、HEU、FER、AFO、AEL、TON及其替代的形式。
硅鋁磷酸鹽分子篩(SAPO)是一組用于含氧化合物至烯烴轉(zhuǎn)化反應的非沸石分子篩。SAPO包括[SiO2]、[AlO2]和[PO2]四面體單元的三維微孔結晶架構。將Si摻雜到該結構中的方式是由29Si MAS NMR確定的。參見Blackwell和Patton的J.Phys.Chem.，92，3965(1988)。所需要的SAPO分子篩將會顯示出29Si MAS NMR中的一種或多種波峰，化學位移(Si)]為-88至-96ppm，并且在化學位移(Si)]為-88至-115ppm的整個波峰中至少20％的波峰區(qū)域范圍內(nèi)具有混合的波峰區(qū)域，其中所述的(Si)]化學位移參照外來的四甲基硅烷(TMS)。
所希望的是用于這種方法中的硅鋁磷酸鹽分子篩具有相對低的Si/Al2比。一般地，較低的Si/Al2比、較低的C1-C4可以滿足選擇性，尤其是對丙烷的選擇性。小于0.65的Si/Al2比是所希望的，優(yōu)選不大于0.40的Si/Al2比，特別優(yōu)選的是不大于0.32的Si/Al2比。
硅鋁磷酸鹽分子篩通常被分類成具有8、10或12個成員的環(huán)狀結構的微孔材料。這些環(huán)狀結構具有約為3.5-15埃的平均孔徑。優(yōu)選的是小孔SAPO分子篩具有約為3.5-5埃的平均孔徑，更優(yōu)選的是具有約為4.0-5.0埃的平均孔徑。具有這些孔徑的典型是具有8員環(huán)的分子篩。
一般地，硅鋁磷酸鹽分子篩包括共角的[SiO2]、[AlO2]和[PO2]四面體單元的分子架構。這種類型的架構對將各種含氧化合物轉(zhuǎn)化成烯烴產(chǎn)品是有效的。
可用于含氧化合物至烯烴的轉(zhuǎn)化過程的合適的硅鋁磷酸鹽分子篩包括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，及其含金屬的形式，及其混合物。優(yōu)選的是SAPO-18、SAPO-34、SAPO-35、SAPO-44和SAPO-47，更優(yōu)選的是SAPO-18和SAPO-34，包括其含金屬的形式，及其混合物。這里所采用的術語“混合物”是與“組合物”同義的，被認為是具有兩個或多個組分的組合物，所述組分的比例可以改變，而不管它們的物理狀態(tài)如何。
其它制備烯烴的分子篩材料在需要時可以與該硅鋁磷酸鹽分子篩催化劑相混合。目前有幾種類型的分子篩，它們各自顯示出不同的性能。適用于本發(fā)明的小孔分子篩的結構類型包括AEI、AFT、APC、ATN、ATT、ATV、AWW、BIK、CAS、CHA、CHI、DAC、DDR、EDI、ERI、GOO、KFI、LEV、LOV、LTA、MON、PAU、PHI、RHO、ROG、THO及其替代的類型。適用于本發(fā)明的中孔分子篩的結構類型包括MFI、MEL、MTW、EUO、MTT、HEU、FER、AFO、AEL、TON，及其替代的類型?？梢耘c硅鋁磷酸鹽分子篩催化劑結合的優(yōu)選分子篩包括ZSM-5、ZSM-34、毛沸石和菱沸石。
由取代SAPO形成了一類公知的“MeAPSO”分子篩，這種分子篩也被用于本發(fā)明。用于制備MeAPSO的方法對本領域人員來說是已知的。帶有取代基的SAPO，諸如MeAPSO也適用于本發(fā)明。合適的取代基“Me”包括但不必需局限于鎳、鈷、錳、鋅、鈦、鍶、鎂、鋇和鈣。在合成MeAPSO時可以摻入取代基。另外，可在合成SAPO或MeAPSO之后采用多種方法摻入取代基。這些方法包括但不必需局限于，離子交換、初濕、干混合、濕混合、機械混合及其組合。
所需要的MeAPSO是具有小于約5?？讖降男】譓eAPSO。小孔MeAPSO包括但不局限于NiSAPO-34、CoSAPO-34、NiSAPO-17、CoSAPO-17及其混合物。
帶有取代基的磷酸鋁(ALPO)，被稱作“MeAPO”，是另一組適用于含氧化合物至烯烴轉(zhuǎn)化反應的分子篩，所期望的MeAPO是小孔MeAPO。制備MeAPO的方法對本領域技術人員是已知的。合適的取代基包括但不必需局限于鎳、鈷、錳、鋅、鈦、鍶、鎂、鋇和鈣。在合成MeAPO時可以摻入取代基。另外，可在合成ALPO或MeAPO之后采用多種方法摻入取代基。這些方法包括但不必需局限于，離子交換、初濕、干混合、濕混合、機械混合及其組合。
分子篩還可以被摻入固體組合物優(yōu)選是固體顆粒中，其中含有分子篩的量應滿足有效地催化所希望的轉(zhuǎn)化反應。固體顆粒可以包括催化有效量的分子篩和基體材料，優(yōu)選是至少一種填料和粘合劑，以向所述的固體組合物提供所需要的性能，例如，所需要的催化劑稀釋度、機械強度等。這種基體材料通常在某種程度上是多孔性的，并且通常具有一些非選擇性的催化活性以促使生成不需要的產(chǎn)品，可以是對促進所希望的化學反應有效或無效的。這種基體材料，例如，填料和粘合劑，包括例如合成或天然生成的物質(zhì)、金屬氧化物、粘土、氧化硅、氧化鋁、氧化硅-氧化鋁、氧化硅-氧化鎂、氧化硅-氧化鋯、氧化硅-氧化釷、氧化硅-氧化鈹、氧化硅-氧化鈦、氧化硅-氧化鋁-氧化釷、氧化硅-氧化鋁-氧化鋯以及這些材料的混合物。
固體催化劑組合物優(yōu)選包括約1％-約99％，更優(yōu)選約5％-約90％，并且更優(yōu)選約10％-約80％重量的分子篩；以及約1％-約99％，更優(yōu)選約5％-約90％，并且更優(yōu)選約10％-約80％重量的基體材料。
含有分子篩和基體材料的固體催化劑組合物例如固體顆粒的制備，是本領域的普通常識，因此，這里不詳細討論。
催化劑可以進一步包括粘合劑、填料或其它材料，以提供更好的催化性能、耐磨耗性、再生性能和其它所需要的性能。所希望的是，催化劑在反應條件下是可流體化的。催化劑應當具有的粒徑約為20μ-約3,000μ，所期望的是約為30μ-約200μ，更期望的是約為50μ-約150μ。催化劑可以接受各種處理以達到所需要的物理和化學性能。這種處理包括但不必需地局限于，焙燒、球磨研磨、粉碎、碾磨、噴霧干燥、水熱處理、酸處理、堿處理及其組合。
所希望的是，在本發(fā)明的烴轉(zhuǎn)化裝置中進行的含氧化合物至烯烴轉(zhuǎn)化反應中，在提升管反應器中采用的空塔氣體速度大于1米/秒(m/s)。在本文及權利要求書中，術語“空塔氣體速度”被定義為蒸發(fā)的進料和任何稀釋劑的體積流量與反應器截面積的比。由于含氧化合物在流經(jīng)反應器的同時被轉(zhuǎn)化成包含輕烯烴的產(chǎn)品，因此空塔氣體速度在反應器中不同的位置處可能會發(fā)生變化，這取決于所含氣體的總摩爾量、反應器中特定位置的截面，和溫度、壓力以及其它相關的反應參數(shù)。包含存在于進料中的任意稀釋劑的空塔氣體速度，在反應器的任一點上保持為大于1米/秒(m/s)。所希望的是，空塔氣體速度大于約2m/s。更希望的是，空塔氣體速度大于約2.5m/s。更希望的是，空塔氣體速度大于約4m/s。最希望的是，空塔氣體速度大于約8m/s。
將空塔氣體速度保持在這些速度上，可促使流入提升管反應器中氣體達到活塞流的性質(zhì)。當空塔氣體速度增加至大于1m/s時，氣體的軸向擴散或者反混的減少是由于載帶氣體的固體的內(nèi)部再循環(huán)的減少。(當均質(zhì)流體反應物的組分平行于反應器軸并以活塞流的形式從反應器通過時，則表現(xiàn)出理想活塞流的性質(zhì))。使反應器中的氣體的反混降到最低，則可以提高含氧化合物轉(zhuǎn)化反應對所希望的輕烯烴的選擇性。
當空塔氣體速度達到1m/s或更高時，反應器中的大部分催化劑會被提升管反應器中存在的氣體夾帶。離開提升管反應器的至少部分催化劑通過催化劑回路被再循環(huán)去與進料再接觸。
所希望的是，包含分子篩和任何其他材料的、被再循環(huán)去與進料再接觸的催化劑的速度是全部含氧化合物進料到反應器的進料速度的約1-100倍，更希望的是約10-80倍，最希望的是約10-50倍，以重量計，所述任何其他材料諸如粘合劑、填料等。
用于將含氧化合物轉(zhuǎn)化成輕烯烴的溫度是可以在很寬的范圍變化的，這取決于，至少部分取決于，催化劑，催化劑混合物中再生催化劑部分，以及反應器裝置和反應器的結構。盡管這些方法不受溫度的限制，但是如果將該方法控制在約200-700℃的溫度，所希望的是250-600℃的溫度，最希望的是300-500℃的溫度，則可以達到最好的結果。較低的溫度通常會導致較低的反應速度，并且所希望的輕烯烴產(chǎn)品的生成速度會顯著減慢。但是，當溫度高于700℃時，該方法也不會生成最佳量的輕烯烴產(chǎn)品，而在催化劑上形成焦炭和輕飽和物的速度則變得太快。
將會在很寬的壓力范圍內(nèi)形成輕烯烴，盡管不必需地按最佳量生成，所述壓力包括但不局限于，壓力約為0.1kPa-約5MPa，所希望的壓力約為5kPa-約1MPa，最希望的壓力約為20kPa-約500kPa。前述壓力不包括稀釋劑(如果有的話)的壓力，而是當涉及含氧化合物和/或其混合物時，是指進料的分壓。在上述壓力范圍之外的壓力也可使用并且不排除于本發(fā)明的范圍。較低的和較高的壓力會對選擇性、轉(zhuǎn)化率、生焦率和/或反應速率施加不利的影響；但是，仍然能生成輕烯烴，因此，這些壓力范圍被認為是本發(fā)明的一部分。
用于含氧化合物轉(zhuǎn)化反應的寬范圍WHSV(被定義成進料到提升管反應器中的全部含氧化合物的重量，以每小時每單位重量的用于本發(fā)明的提升管反應器催化劑中的分子篩下的所述重量計)在本發(fā)明中起作用。進料到提升管反應器中的全部含氧化合物包括汽相和液相的全部含氧化合物。盡管所述催化劑可能含有作為惰性材料、填料或粘合劑的其它材料，但是WHSV可僅通過提升管反應器中催化劑中分子篩的重量來計算。WHSV希望足夠高以維持催化劑在反應條件下和在反應器的結構和設計中處于可流化狀態(tài)。一般地，WHSV約為1hr-1-約5000hr-1，所希望的是約為2hr-1-約3000hr-1，而且最希望的是約為5hr-1-約1500hr-1。申請人已經(jīng)發(fā)現(xiàn)在大于20hr-1的WHSV下進行含氧化合物至烯烴轉(zhuǎn)化反應，可以降低轉(zhuǎn)化反應產(chǎn)品清單中甲烷的含量。因此，轉(zhuǎn)化反應希望在至少約為20hr-1的WHSV下進行。對于含有甲醇、二甲醚或其混合物的進料，所希望的是，WHSV至少約為20hr-1，更希望的是，WHSV約為20hr-1-約300hr-1。
特別優(yōu)選的是用于由含氧化合物制備烯烴的反應條件包括至少約為20hr-1的WHSV和小于約0.016的溫度修正的標準化(Normalized)甲烷選擇性(TCNMS)。這里，TCNMS被定義成當溫度低于400℃時標準化甲烷選擇性(NMS)。NMS被定義成甲烷產(chǎn)品產(chǎn)量與乙烯產(chǎn)品產(chǎn)量的比值，其中各產(chǎn)量以重量％計或轉(zhuǎn)化成重量％。當溫度為400℃或更高時，TCNMS由下述方程式定義，其中T是反應器中的平均溫度，以℃表示TCNMS=NMS1+(((T-400)/400)×14.84).]]>含氧化合物的轉(zhuǎn)化率應當保持在足夠高以避免工業(yè)上對不能接受的進料再循環(huán)的需要。而100％的含氧化合物轉(zhuǎn)化率是為避免進料再循環(huán)所希望的，人們經(jīng)常發(fā)現(xiàn)當轉(zhuǎn)化率約為98％或更少時不需要的副產(chǎn)品就會減少。由于再循環(huán)不超過約50％的進料是工業(yè)上可以接受的，因此轉(zhuǎn)化率在約50％-98％是所希望的?？梢圆捎帽绢I域普通技術人員所熟悉的各種方法，將轉(zhuǎn)化率保持在約50％-98％這個范圍。實例包括但不必需地局限于，調(diào)整下列參數(shù)中的一項或幾項反應溫度、壓力、流速(重時空速和/或空塔氣體速度)；催化劑再循環(huán)速度；反應器裝置構造；反應器構造；進料組成；液體進料相對于蒸汽進料的量(下面將作討論)；再循環(huán)催化劑的量；催化劑再生的程度；以及影響轉(zhuǎn)化率的其它參數(shù)。
在含氧化合物至烯烴的轉(zhuǎn)化過程中，碳質(zhì)沉積累積在用于促進轉(zhuǎn)化反應的催化劑上。在某種情況上，這些碳質(zhì)沉積的累積會導致含氧化合物進料至輕烯烴轉(zhuǎn)化的催化能力下降。在這種情況下，催化劑失去部分活性。當催化劑不再能將含氧化合物轉(zhuǎn)化成烯烴產(chǎn)品時，催化劑被認為完全失去活性。作為在含氧化合物至烯烴轉(zhuǎn)化反應中的一個非必需的步驟，部分催化劑被從反應器中取出，并且從反應器中取出的該部分催化劑中的至少一部分部分地，如果不是全部地話，在再生裝置諸如圖4所示的再生裝置80中進行再生。通過再生，這意味著碳質(zhì)沉積是至少部分地從催化劑上被除去。所希望地是，從反應器取出的部分催化劑至少是部分地失去活性。反應器中剩余的部分催化劑不經(jīng)如上所述的再生就進行再循環(huán)。再生后的催化劑，可以經(jīng)冷卻或不經(jīng)冷卻，然后被返回到反應器中。所希望地是，用于再生的部分催化劑的采出量是占反應器中出來的催化劑量的約0.1％-約99％。更希望地是，該采出量是占約0.2％-約50％，最希望地是占約0.5％-約5％。
所希望地是，包含分子篩和任何其它材料諸如粘合劑、填料等的部分催化劑，從反應器取出來，送去再生，并再循環(huán)到反應器中，其流量是進料到反應器中的含氧化合物全部進料流量的約0.1倍-約10倍，更希望地是約0.2-約5倍，最希望地是約0.3-約3倍。這些流量適合于僅含分子篩并且不包含非反應性固體的催化劑。離開反應器用于再生并再循環(huán)到反應器中的全部固體，即催化劑和非反應性固體的流量，將會改變上述流量，使其與全部固體中非反應性固體的含量成正比。
所希望地是，催化劑再生是在再生裝置中、在含氧或其它氧化劑的氣體存在的情況下進行的。其它氧化劑的實例包括但不必需地局限于，單純的O2、O3、SO3、N2O、NO、NO2、N2O5及其混合物?？諝夂陀玫獨饣駽O2稀釋的空氣都是所希望的再生氣體。空氣中氧的濃度可以被降低到可控的水平，以使再生器的過熱或產(chǎn)生的熱點降到最少。所述催化劑還可以用氫、氫與一氧化碳的混合物或其它合適的還原氣體還原而再生。
催化劑可以在間歇、連續(xù)、半連續(xù)或其組合的任何方法中再生。連續(xù)的催化劑再生是所希望的方法。所希望的是，催化劑被再生到殘余焦炭量占催化劑量的約0.01wt％-約15wt％的水平。
催化劑再生溫度應當在約250℃-約750℃，所希望的是在約500℃-約700℃。由于再生反應是在顯著高于含氧化合物轉(zhuǎn)化反應的溫度下發(fā)生的，因此在將催化劑返回到反應器之前，需要將至少部分再生后的催化劑冷卻到較低的溫度。被安裝在再生裝置外部的熱交換器(未示出)，可用于從已經(jīng)離開再生裝置后的催化劑中除去一部分熱量。當再生后的催化劑被冷卻時，希望將其冷卻到的溫度是比從反應器離開的催化劑的溫度高約200℃至低約200℃。更希望的是，再生后的催化劑被冷卻到的溫度是比從反應器離開的催化劑的溫度低約10℃-約200℃。然后這種被冷卻了的催化劑可被返回到反應器、再生裝置或兩者中的某個部分。當來自再生裝置的再生后催化劑被返回到反應器中時，該催化劑可以被返回到反應器的任何部位。所述催化劑可以被返回到催化劑保持區(qū)以等候與進料接觸，或者被返回到分離區(qū)以與進料的產(chǎn)品接觸，或是二者的組合。
所希望的是，進行催化劑的再生，則至少部分地失去活性的催化劑已經(jīng)在去除器或去除室中首先與大多數(shù)的便于除去的有機物料(有機物)分離。所述去除是這樣實現(xiàn)的在高溫下使去除用氣從廢催化劑上方通過。適于去除的氣體包括蒸汽、氮氣、氦、氬、甲烷、O2、CO、氫及其混合物。優(yōu)選的氣體是蒸汽。去除用氣的氣時空速(GHSV，以氣體體積與催化劑和焦炭的體積比計)為0.1h-1-約20,000h-1。可接受的去除溫度是約250℃-約750℃，所希望的是約350℃-約675℃。
本發(fā)明優(yōu)選的烯烴產(chǎn)品的制備方法可包括由烴制備含氧組合物的其它步驟，所述烴諸如油、煤、焦油砂、頁巖、生物體和天然氣。制備所述組合物的方法是本領域已知的。這些方法包括發(fā)酵生成醇或醚，制備合成氣然后將該合成氣轉(zhuǎn)化成醇或醚。可采用已知的方法制備合成氣，所述方法諸如蒸汽轉(zhuǎn)化、自熱轉(zhuǎn)化和部分氧化法。
本領域技術人員還可以理解的是，通過本發(fā)明的含氧化合物至烯烴轉(zhuǎn)化反應制備的烯烴，非必須地被聚合以生成聚烯烴，尤其是聚乙烯和聚丙烯。由烯烴制備聚烯烴的方法是本領域已知的。催化方法是優(yōu)選的。特別優(yōu)選的是金屬茂、齊格勒/納塔催化劑和酸性催化劑系列。可參見的如美國專利US3,258,455、US3,305,538、US3,364,190、US5,892,079、US4,659,685、US4,076,698、US3,645,992、US4,302,565和US4,243,691，其各自描述的催化劑和方法特意在此引入作為參考。一般地，這些方法包括將烯烴產(chǎn)品與制備聚烯烴的催化劑在能夠有效地生成聚烯烴產(chǎn)品的壓力和溫度下進行接觸。
優(yōu)選的制備聚烯烴的催化劑是金屬茂催化劑。優(yōu)選的操作溫度范圍是50℃-240℃，反應是在1bar-200bar范圍內(nèi)的低壓、中壓或高壓下進行。對在溶液中進行的方法，非必須地使用惰性稀釋劑，優(yōu)選的操作壓力范圍是在10-150bar，優(yōu)選的溫度范圍是在120℃-230℃。對于氣相方法，優(yōu)選的溫度通常是在60℃-160℃，操作壓力是在5bar-50bar。
除聚烯烴以外，很多其它的烯烴衍生物也可以由本發(fā)明的方法制備的烯烴或由此回收的烯烴來制備。這些衍生物包括但不局限于，醛、醇、乙酸、線性α-烯烴、醋酸乙烯酯、二氯化乙烯和氯乙烯、乙苯、環(huán)氧乙烷、乙二醇、異丙苯、異丙醇、丙烯醛、烯丙基氯、環(huán)氧丙烷、丙烯酸、乙丙橡膠、丙烯腈，以及乙烯、丙烯或丁烯的三聚體和二聚體。制備這些衍生物的方法在本領域是已知的，因此在這不論述了。
權利要求
1.一種烴轉(zhuǎn)化裝置，包括(a)多個提升管反應器，每個提升管反應器各自具有注入催化劑的第一端和將催化劑從該提升管反應器中排出的第二端；(b)設置的分離區(qū)，以將催化劑與來自烴轉(zhuǎn)化裝置的反應產(chǎn)品分離，所述分離區(qū)包括多個入口；(c)多個偏移元件，每個偏移元件設置為使來自相應的提升管反應器第二端的物料流偏向相應的入口；以及(d)至少一個催化劑回路，該催化劑回路與所述分離區(qū)和提升管反應器第一端以流體相通的方式相連，所述催化劑回路用于將催化劑從分離區(qū)輸送到提升管反應器的第一端。
2.如權利要求1所述的烴轉(zhuǎn)化裝置，其中該裝置進一步包括(e)催化劑保留區(qū)，用于容納可被進料到提升管反應器中的催化劑。
3.如權利要求1或2任一項所述的裝置，其中所述多個提升管反應器中的每一個都包括在其第一端和第二端之間延伸的中心軸，并且其中所述多個入口不沿著提升管反應器的中心軸設置。
4.如前面任一項權利要求所述的烴轉(zhuǎn)化裝置，其中該裝置進一步包括(f)多個橋臂，各橋臂位于催化劑保留區(qū)和相應的提升管反應器第一端之間并與它們以流體相通的方式相連。
5.如前面任一項權利要求所述的烴轉(zhuǎn)化裝置，其中該裝置進一步包括(g)進料分配器，包括多個進料端頭，所述端頭被設置為與提升管反應器第一端相鄰接。
6.如前面任一項權利要求所述的烴轉(zhuǎn)化裝置，其中該烴轉(zhuǎn)化裝置包括至少兩個，優(yōu)選至少三個，更優(yōu)選至少四個提升管反應器。
7.如權利要求5所述的烴轉(zhuǎn)化裝置，其中所述進料分配器通過進料端頭以基本上相等的物流向各提升管反應器提供進料。
8.如前面任一項權利要求所述的烴轉(zhuǎn)化裝置，其中該裝置進一步包括(h)流化劑分配器，其與催化劑保留區(qū)以流體相通的方式相連，該流化劑分配器用于向催化劑保留區(qū)提供流化劑，以使在催化劑保留區(qū)中容納的催化劑流化。
9.如權利要求8所述的烴轉(zhuǎn)化裝置，其中該裝置進一步包括(i)分散器，位于催化劑保留區(qū)中，該分散器用于使流化劑在催化劑保留區(qū)中進行分散，以使催化劑流化。
10.如權利要求9所述的烴轉(zhuǎn)化裝置，其中所述分散器是選自格柵、濾網(wǎng)和多孔板的設備。
11.如前面任一項權利要求所述的烴轉(zhuǎn)化裝置，其中所述催化劑回路被設置在各提升管反應器之間的中央位置。
12.如前面任一項權利要求所述的烴轉(zhuǎn)化裝置，其中該烴轉(zhuǎn)化裝置包括多個催化劑回路。
13.如權利要求12所述的烴轉(zhuǎn)化裝置，其中該裝置進一步包括(j)流量控制設備，其設置在至少一個催化劑回路上。
14.如權利要求13所述的烴轉(zhuǎn)化裝置，其中流量控制設備被設置在所述多個催化劑回路的每一個上。
15.如前面任一項權利要求所述的烴轉(zhuǎn)化裝置，其中所述分離區(qū)進一步包括靜止區(qū)，在該靜止區(qū)中催化劑可被保留直到催化劑離開分離區(qū)到達催化劑回路中。
16.如前面任一項權利要求所述的烴轉(zhuǎn)化裝置，其中該裝置進一步包括(k)催化劑再生器，以流體相通的方式與烴轉(zhuǎn)化裝置相連。
17.如權利要求16所述的烴轉(zhuǎn)化裝置，其中該裝置進一步包括(1)催化劑去除器，以流體相通的方式與所述烴轉(zhuǎn)化裝置和催化劑再生器相連。
18.如前面任一項權利要求所述的烴轉(zhuǎn)化裝置，其中該裝置進一步包括(m)至少一個分離設備，其位于所述分離區(qū)中。
19.如權利要求18所述的烴轉(zhuǎn)化裝置，其中至少一個分離設備選自旋風分離器、過濾器、撞擊設備及其組合。
20.如前面任一項權利要求所述的烴轉(zhuǎn)化裝置，其中各提升管反應器具有的橫截面積不大于12m2，優(yōu)選不大于7m2，更優(yōu)選不大于3.5m2。
21.如前面任一項權利要求所述的烴轉(zhuǎn)化裝置，其中各提升管反應器具有的高度為10-70米。
22.如前面任一項權利要求所述的烴轉(zhuǎn)化裝置，其中各提升管反應器具有的寬度為1-3米。
23.如前面任一項權利要求所述的烴轉(zhuǎn)化裝置，其中各提升管反應器都具有橫截面積，而且各提升管反應器之間橫截面積的差異不超過20％，優(yōu)選不超過10％，最優(yōu)選不超過1％。
24.如前面任一項權利要求所述的烴轉(zhuǎn)化裝置，其中至少一個偏移元件包括管形構件，該管形構件提供的偏移角至少為45°，優(yōu)選至少為90°。
25.如前面任一項權利要求所述的烴轉(zhuǎn)化裝置，其中至少一個偏移元件包含90°的肘形元件。
26.如前面任一項權利要求所述的烴轉(zhuǎn)化裝置，其中該裝置進一步包括(n)第二組多個提升管反應器，所述第二組多個提升管反應器中的每一個都具有第一和第二端以及第二中心軸，其中所述分離區(qū)包括多個第二入口，各第二入口是沿著相應的第二中心軸設置。
27.一種烴轉(zhuǎn)化方法，該方法是在前述的任一項權利要求所述的裝置中進行，該方法包括以下步驟(i)使可流體化的催化劑與流化劑接觸以使可流體化的催化劑流化；(ii)將所述催化劑和進料注入多個提升管反應器(a)；(iii)使進料與所述催化劑在所述多個提升管反應器(a)中、在能有效地將進料轉(zhuǎn)化成產(chǎn)品的條件下進行接觸；(iv)引導產(chǎn)品和催化劑通過多個偏移元件(c)；(v)使催化劑與產(chǎn)品在分離區(qū)(b)中分離，所述分離區(qū)與所述多個偏移元件(c)以流體相通的方式相連；(vi)使來自分離區(qū)(b)的催化劑返回到所述多個提升管反應器(a)中；以及(vii)重復步驟(i)到(vi)。
28.權利要求27的方法，其中將進料注入到所述多個提升管反應器的每一個中，以使注入到每個提升管反應器中彼此之間進料量的差異不超過25％，優(yōu)選不超過10％，更優(yōu)選不超過1％，以體積流量計。
29.權利要求27的方法，其中將進料注入到所述多個提升管反應器的每一個中，以使注入到每個提升管反應器中彼此之間進料量的差異不超過25％，優(yōu)選不超過10％，更優(yōu)選不超過1％，以進料中各組分質(zhì)量百分比計。
30.權利要求27至29中任一項的方法，其中所述流化劑選自氮氣、蒸汽、二氧化碳、烴和空氣。
31.權利要求27至30中任一項的方法，其中步驟(v)進一步包括將來自分離區(qū)的催化劑引導入催化劑回路中，該催化劑回路與所述分離區(qū)和多個橋臂以流體相通的方式相連。
32.權利要求31的方法，其中步驟(v)進一步包括引導催化劑通過多個橋臂，以到達各相應的提升管反應器上的入口。
33.權利要求27至32中任一項的方法，其中使催化劑與流化劑接觸，以使可流體化的催化劑在催化劑回路、在催化劑保留區(qū)或在催化劑回路和催化劑保留區(qū)的組合中流化。
34.權利要求27至33中任一項的方法，其中該方法進一步包括下列步驟(viii)在將催化劑與產(chǎn)品分離后，使至少部分催化劑在催化劑再生器中再生，以制備再生后的催化劑；和(ix)將再生后的催化劑返回到分離區(qū)、催化劑回路和催化劑保留區(qū)的至少一個中。
35.權利要求34的方法，其中該方法進一步包括下列步驟(x)在使至少部分催化劑再生之前，將該至少部分催化劑去除。
36.權利要求27至35中任一項的方法，其中該烴轉(zhuǎn)化方法是選自以下的反應烯烴相互轉(zhuǎn)化反應、含氧化合物至烯烴轉(zhuǎn)化反應、含氧化合物至汽油轉(zhuǎn)化反應、馬來酸酐的制備、汽相甲醇合成、鄰苯二甲酸酐的制備、費-托反應和丙烯腈的制備。
37.權利要求27至36中任一項的方法，其中該烴轉(zhuǎn)化方法是含氧化合物至烯烴的轉(zhuǎn)化反應。
38.權利要求37的方法，其中所述催化劑是硅鋁磷酸鹽催化劑。
39.權利要求37或38中任一項的方法，其中進料選自甲醇、乙醇、正丙醇、異丙醇、C4-C10醇、甲基乙基醚、二甲醚、二乙醚、二異丙醚、甲酸甲酯、甲醛、二甲基碳酸酯、甲基乙基碳酸酯、丙酮及其混合物。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種烴轉(zhuǎn)化裝置和方法。所述裝置包括多個提升管反應器，其各自具有注入催化劑的第一端，排出所述催化劑的第二端，和任選地在所述第一端和第二端之間延伸的中心軸。所述裝置還包括具有多個入口的分離區(qū)，每個入口是不沿著所述提升管反應器的中心軸定位，所述分離區(qū)用于將催化劑與來自烴轉(zhuǎn)化裝置的反應產(chǎn)品分離。還設置了多個偏移元件，每個偏移元件位于各提升管反應器的第二端與所述分離區(qū)各入口之間并與它們以流體相通的形式連接。所述裝置還包括用于容納催化劑的催化劑保留區(qū)，催化劑被進料到提升管反應器。催化劑回路是位于所述分離區(qū)和催化劑保留區(qū)之間并與它們以流體相通的形式連接。
文檔編號C07C1/00GK1723262SQ03825360
公開日2006年1月18日 申請日期2003年8月22日 優(yōu)先權日2002年10月18日
發(fā)明者K·H·庫馳勒, J·R·拉特尼爾, N·P·柯特, J·S·史密斯, J·L·克里格爾 申請人:?？松梨诨瘜W專利公司