Реактор с псевдоожиженным слоем катализатора, реакторно-регенераторный блок, способ получения олефинов и способ получения ароматических углеводородов - заявка 2015144096 на патент на изобретение в РФ

1. Реактор с псевдоожиженным слоем катализатора, имеющий расположенную внизу входную зону, расположенную вверху выходную зону и реакционную зону, расположенную между входной и выходной зонами, причем в реакционной зоне расположена направляющая решетка, имеющая область с меньшей долей свободного сечения, расположенную в средней части направляющей решетки, и область с большей долей свободного сечения, расположенную по периферии направляющей решетки и окружающую область с меньшей долей свободного сечения.
2. Реактор по п. 1, в котором размер канала направляющей решетки в области с меньшей долей свободного сечения меньше размера канала направляющей решетки в области с большей долей свободного сечения.
3. Реактор по п. 2, в котором отношение размера канала направляющей решетки в области с меньшей долей свободного сечения к размеру канала направляющей решетки в области с большей долей свободного сечения составляет от 1:4 до 2:3.
4. Реактор по п. 3, в котором размер канала направляющей решетки в области с меньшей долей свободного сечения составляет от 0,01 до 0,08 м.
5. Реактор по п. 1, в котором каждая из областей с меньшей долей свободного сечения и большей долей свободного сечения включает в себя решетку круглой формы с равномерно распределенными порами, или несколько кольцевых наклонных стенок, расположенных концентрически на расстоянии друг от друга, или несколько прямых стенок, расположенных параллельно на расстоянии друг от друга.
6. Реактор по п. 1, в котором область с меньшей долей свободного сечения выполнена в форме круга, а область с большей долей свободного сечения выполнена в форме кольца, причем отношение диаметра области с меньшей долей свободного сечения к ширине области с большей долей свободного сечения составляет от 2:1 до 9:1.
7. Реактор по п. 1, в котором предусмотрено несколько направляющих решеток, распределенных вдоль осевого направления реактора.
8. Реактор по п. 1, в выходной зоне которого расположен канал подачи ускоряющего газа.
9. Реактор по п. 8, в котором канал подачи ускоряющего газа выполнен проходящим наклонно снизу вверх.
10. Реакторно-регенераторный блок, содержащий реактор с псевдоожиженным слоем катализатора по п. 1 и соединенные с ним сепарационное устройство и регенератор для регенерации катализатора, причем:
сепарационное устройство содержит сепаратор предварительной очистки для первичной очистки газа от твердых частиц, сообщающийся с выходной зоной реактора, вертикально расположенную демпферную емкость, имеющую нижнюю область, сообщающуюся с выходом твердых частиц сепаратора предварительной очистки для сбора частиц катализатора, и верхнюю область, сообщающуюся с выходом газа сепаратора предварительной очистки, и сепаратор окончательной очистки для тонкой очистки газа от твердых частиц, имеющий вход, сообщающийся с верхней областью демпферной емкости, и выход твердых частиц, сообщающийся с нижней областью демпферной емкости;
регенератор имеет расположенную внизу зону загрузки и расположенную вверху зону разгрузки, причем зона загрузки расположена ниже, чем нижняя область демпферной емкости, а зона разгрузки расположена выше, чем входная зона реактора;
нижняя область демпферной емкости сообщается с зоной загрузки регенератора через вторую трубу, а зона разгрузки регенератора сообщается с входной зоной реактора через третью трубу.
11. Реакторно-регенераторный блок по п. 10, в котором диаметр верхней области демпферной емкости меньше диаметра ее нижней области.
12. Реакторно-регенераторный блок по п. 10, в котором как сепаратор предварительной очистки, так и сепаратор окончательной очистки представляют собой циклонные сепараторы.
13. Реакторно-регенераторный блок по п. 10, в котором сепаратор предварительной очистки представляет собой циклонный сепаратор, а сепаратор окончательной очистки включает в себя двух- или многоступенчатый каскад циклонных сепараторов, причем двух- или многоступенчатый каскад циклонных сепараторов выполнен так, что вход циклонного сепаратора первой ступени сообщается с верхней областью демпферной емкости, газообразный продукт получают на выходе газа циклонного сепаратора последней ступени, выход газа расположенного выше по потоку циклонного сепаратора сообщается с входом соседнего расположенного ниже по потоку циклонного сепаратора, и выходы твердых частиц всех циклонных сепараторов сообщаются с нижней областью демпферной емкости.
14. Реакторно-регенераторный блок по п. 10, в котором нижняя область демпферной емкости выполнена и расположена с возможностью проведения отпарки катализатора.
15. Реакторно-регенераторный блок по п. 10, в котором третья труба снабжена заграждающим элементом, расположенным в верхней части ее внутренней стенки.
16. Реакторно-регенераторный блок по п. 15, в котором заграждающий элемент представляет собой отражательный щиток, расположенный с наклоном к реактору.
17. Реакторно-регенераторный блок по п. 16, в котором предусмотрено несколько расположенных параллельно друг другу отражательных щитков.
18. Реакторно-регенераторный блок по п. 15, в котором заграждающий элемент представляет собой задерживающий выступ, выдающийся радиально внутрь.
19. Реакторно-регенераторный блок по п. 18, в котором предусмотрено несколько задерживающих выступов, расположенных в ряд вдоль оси третьей трубы.
20. Реакторно-регенераторный блок по п. 19, в котором отношение длины каждого задерживающего выступа к диаметру третьей трубы составляет от 0,1 до 0,5.
21. Реакторно-регенераторный блок по п. 10, в котором входная зона реактора расположена ниже, чем нижняя область демпферной емкости сепарационного устройства, а нижняя область демпферной емкости сообщается с входной зоной реактора через первую трубу.
22. Способ получения олефинов с использованием реакторно-регенераторного блока по п. 10, в котором входная зона реактора расположена ниже, чем нижняя область демпферной емкости сепарационного устройства, а нижняя область демпферной емкости сообщается с входной зоной реактора через первую трубу, характеризующийся тем, что:
в реакционной зоне реактора проводят реакцию превращения содержащего оксигенат газообразного сырья в присутствии катализатора,
получаемый продукт и уносимые им частицы катализатора направляют через выходную зону реактора в сепарационное устройство,
посредством сепарационного устройства от продукта отделяют унесенные им частицы катализатора, часть отделенного катализатора отправляют непосредственно во входную зону реактора, остальную часть катализатора регенерируют, и регенерированный катализатор подают во входную зону реактора, и
во входной зоне реактора смешивают частицы нерегенерированного и регенерированного катализатора, и смесь частиц катализатора подают в реакционную зону реактора.
23. Способ по п. 22, характеризующийся тем, что массовое отношение нерегенерированного катализатора к регенерированному катализатору составляет от 0,3 до 1,5.
24. Способ по п. 22, характеризующийся тем, что в сепарационном устройстве выполняют следующие действия:
посредством сепаратора предварительной очистки выполняют первичную очистку поступающего из реактора продукта от унесенных продуктом частиц катализатора,
после первичной очистки продукт с оставшимися в нем частицами катализатора направляют в верхнюю область демпферной емкости,
выводят газообразный продукт из демпферной емкости и вводят его в сепаратор окончательной очистки для тонкой очистки от твердых частиц,
на выходе газа сепаратора окончательной очистки получают конечный газообразный продукт, а частицы катализатора, выходящие из сепаратора предварительной очистки и сепаратора окончательной очистки, собирают в нижней области демпферной емкости.
25. Способ по п. 24, характеризующийся тем, что в демпферную емкость со стороны ее нижнего торца подают водяной пар, обеспечивая отделение от частиц катализатора увлеченного ими продукта.
26. Способ по п. 22, характеризующийся тем, что измеряемое по манометру давление в реакторе составляет от 0 до 0,4 МПа, средняя температура в реакторе составляет от 380 до 550°С, средняя плотность в реакционной зоне составляет от 40 до 200 кг/м3, используемым катализатором является силикоалюмофосфатный катализатор SAPO-34, средой регенерации катализатора является воздух, а температура регенерации составляет от 600 до 700°С.
27. Способ по п. 22, характеризующийся тем, что отношение перепада давления, создаваемого при прохождении газообразного сырья через область с меньшей долей свободного сечения, к перепаду давления, создаваемому при прохождении газообразного сырья через область с большей долей свободного сечения, составляет от 1,2:1 до 10:1.
28. Способ по п. 26, характеризующийся тем, что в выходной зоне реактора расположен канал подачи ускоряющего газа, через который в выходную зону реактора подают газ, представляющий собой водяной пар или азот, причем линейная скорость подаваемого газа составляет от 1,0 до 10,0 м/с.
29. Способ по п. 22, характеризующийся тем, что оксигенат включает в себя одно или несколько соединений, выбранных из группы, состоящей из метанола, этанола, н-пропилового спирта, изопропилового спирта, спирта С4-С20, этилметилового эфира, диметилового эфира, диэтилового эфира, диизопропилового эфира, метаналя, диметилкарбоната, ацетона и уксусной кислоты, а массовая доля оксигената в сырье составляет от 10 до 100%.
30. Способ получения ароматических углеводородов с использованием реакторно-регенераторного блока по п. 10, характеризующийся тем, что:
в реакционной зоне реактора проводят реакцию превращения содержащего оксигенат сырья в присутствии катализатора,
получаемый продукт и уносимые им частицы катализатора направляют через выходную зону реактора в сепарационное устройство,
в сепарационном устройстве от продукта отделяют унесенные им частицы катализатора, отделенный от продукта катализатор регенерируют, и регенерированный катализатор подают во входную зону, а затем - в реакционную зону реактора.
31. Способ по п. 30, характеризующийся тем, что в сепарационном устройстве выполняют следующие действия:
посредством сепаратора предварительной очистки выполняют первичную очистку поступающего из реактора продукта от унесенных продуктом частиц катализатора,
после первичной очистки продукт с оставшимися в нем частицами катализатора направляют в верхнюю область демпферной емкости,
выводят продукт из демпферной емкости и вводят его в сепаратор окончательной очистки для тонкой очистки от твердых частиц,
на выходе газа сепаратора окончательной очистки получают конечный продукт, а частицы катализатора, выходящие из сепаратора предварительной очистки и сепаратора окончательной очистки, собирают в нижней области демпферной емкости.
32. Способ по п. 31, характеризующийся тем, что в демпферную емкость со стороны ее нижнего торца подают водяной пар, обеспечивая отделение от частиц катализатора увлеченного ими продукта.
33. Способ по п. 30, характеризующийся тем, что измеряемое по манометру давление в реакторе составляет от 0 до 0,6 МПа, средняя температура в реакторе составляет от 440 до 550°С, объемная скорость подачи сырья в реакционной зоне составляет от 0,3 до 5 ч-1, средняя плотность в реакционной зоне составляет от 200 до 450 кг/м3, используемым катализатором является цеолит ZSM-5, средой регенерации катализатора является воздух, а температура регенерации составляет от 550 до 650°С.
34. Способ по п. 30, характеризующийся тем, что отношение перепада давления, создаваемого при прохождении газообразного сырья через область с меньшей долей свободного сечения, к перепаду давления, создаваемому при прохождении газообразного сырья через область с большей долей свободного сечения, составляет от 1,2:1 до 10:1.
35. Способ по п. 33, характеризующийся тем, что в выходной зоне реактора расположен канал подачи ускоряющего газа, через который в выходную зону
реактора подают газ, представляющий собой водяной пар или азот, причем линейная скорость подаваемого газа составляет от 1,0 до 10,0 м/с.
36. Способ по п. 30, характеризующийся тем, что оксигенат включает в себя одно или несколько соединений, выбранных из группы, состоящей из метанола, этанола, н-пропилового спирта, изопропилового спирта, спирта С4-С20, этилметилового эфира, диметилового эфира, диэтилового эфира, диизопропилового эфира, метаналя, диметилкарбоната, ацетона и уксусной кислоты, а массовая доля оксигената в сырье составляет от 10 до 100%.
Наверх