TWI495511B - 具有分階擋板的流體床反應器 - Google Patents

具有分階擋板的流體床反應器 Download PDF

Info

Publication number
TWI495511B
TWI495511B TW101126627A TW101126627A TWI495511B TW I495511 B TWI495511 B TW I495511B TW 101126627 A TW101126627 A TW 101126627A TW 101126627 A TW101126627 A TW 101126627A TW I495511 B TWI495511 B TW I495511B
Authority
TW
Taiwan
Prior art keywords
fluid bed
reactor system
bed reactor
catalyst
alkylation reaction
Prior art date
Application number
TW101126627A
Other languages
English (en)
Other versions
TW201332657A (zh
Inventor
Lu Han
Rathna P Davuluri
Christopher G Smalley
Mark P Hagemeister
Masaaki Sugita
Joseph S Famolaro
Robert G Tinger
Original Assignee
Exxonmobil Chem Patents Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Exxonmobil Chem Patents Inc filed Critical Exxonmobil Chem Patents Inc
Publication of TW201332657A publication Critical patent/TW201332657A/zh
Application granted granted Critical
Publication of TWI495511B publication Critical patent/TWI495511B/zh

Links

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J8/00Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes
    • B01J8/18Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes with fluidised particles
    • B01J8/24Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes with fluidised particles according to "fluidised-bed" technique
    • B01J8/34Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes with fluidised particles according to "fluidised-bed" technique with stationary packing material in the fluidised bed, e.g. bricks, wire rings, baffles
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J8/00Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes
    • B01J8/18Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes with fluidised particles
    • B01J8/1818Feeding of the fluidising gas
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J8/00Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes
    • B01J8/18Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes with fluidised particles
    • B01J8/1818Feeding of the fluidising gas
    • B01J8/1827Feeding of the fluidising gas the fluidising gas being a reactant
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J8/00Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes
    • B01J8/18Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes with fluidised particles
    • B01J8/1872Details of the fluidised bed reactor
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C07ORGANIC CHEMISTRY
    • C07CACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
    • C07C2/00Preparation of hydrocarbons from hydrocarbons containing a smaller number of carbon atoms
    • C07C2/86Preparation of hydrocarbons from hydrocarbons containing a smaller number of carbon atoms by condensation between a hydrocarbon and a non-hydrocarbon
    • C07C2/862Preparation of hydrocarbons from hydrocarbons containing a smaller number of carbon atoms by condensation between a hydrocarbon and a non-hydrocarbon the non-hydrocarbon contains only oxygen as hetero-atoms
    • C07C2/864Preparation of hydrocarbons from hydrocarbons containing a smaller number of carbon atoms by condensation between a hydrocarbon and a non-hydrocarbon the non-hydrocarbon contains only oxygen as hetero-atoms the non-hydrocarbon is an alcohol
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C07ORGANIC CHEMISTRY
    • C07CACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
    • C07C2/00Preparation of hydrocarbons from hydrocarbons containing a smaller number of carbon atoms
    • C07C2/86Preparation of hydrocarbons from hydrocarbons containing a smaller number of carbon atoms by condensation between a hydrocarbon and a non-hydrocarbon
    • C07C2/862Preparation of hydrocarbons from hydrocarbons containing a smaller number of carbon atoms by condensation between a hydrocarbon and a non-hydrocarbon the non-hydrocarbon contains only oxygen as hetero-atoms
    • C07C2/865Preparation of hydrocarbons from hydrocarbons containing a smaller number of carbon atoms by condensation between a hydrocarbon and a non-hydrocarbon the non-hydrocarbon contains only oxygen as hetero-atoms the non-hydrocarbon is an ether
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02PCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P20/00Technologies relating to chemical industry
    • Y02P20/50Improvements relating to the production of bulk chemicals
    • Y02P20/52Improvements relating to the production of bulk chemicals using catalysts, e.g. selective catalysts

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)
  • Devices And Processes Conducted In The Presence Of Fluids And Solid Particles (AREA)
  • Low-Molecular Organic Synthesis Reactions Using Catalysts (AREA)
  • Catalysts (AREA)

Description

具有分階擋板的流體床反應器 優先權聲明
本申請案主張2011年7月27日所提出之臨時申請案第61/512,271號的權益,該案全文係以引用的方式併入本文中。
本發明關於一種將芳烴烷化之方法,更明確地說,係藉由以甲醇烷化苯及/或甲苯來製造對二甲苯之方法,及進行該方法的裝置。
藉由以甲醇烷化甲苯及/或苯來製造二甲苯,尤其是使用沸石觸媒選擇性地製造對二甲苯(PX)已為人熟知。詳見例如美國專利4,002,698;4,356,338;4,423,266;5,675,047;5,804,690;5,939,597;6,028,238;6,046,372;6,048,816;6,156,949;6,423,879;6,504,072;6,506,954;6,538,167;及6,642,426。「對二甲苯選擇性」、「對位-選擇性」等詞意指產生之對二甲苯的量大於在熱力學平衡下存在二甲苯異構物之混合物中的量,其在一般處理溫度下為約24莫耳%。由於對二甲苯相對於間二甲苯及鄰二甲苯的經濟重要性,極力尋求對二甲苯選擇性。雖然二甲苯異構物各者均具有重要且為人熟知之最終用途,但目前對二甲苯最具經濟價值,其係用作 瓶罐塑膠及聚酯纖維等重要且多樣化最終用途的中間物。
該方法中,通常在圖1示意圖示的系統中的反應器中,於適用觸媒之存在下以甲醇烷化甲苯及/或苯以形成二甲苯,其中包含反應物之進料經由導管1進入流體床反應器11,且包含產物之流出物通過導管15排出,且觸媒分別經由導管2、3及4在流體床反應器11、從觸媒汽提流體之裝置12及觸媒再生器13之間循環。水通常與甲苯及甲醇共進料以最小化進料管線中之甲苯焦化及甲醇自分解(self-decomposition)。伴隨著將對二甲苯轉化成其他二甲苯異構物或較重芳族化合物的反應之其他副反應包括輕烯烴、輕石蠟之形成。
適用於圖1所示各元件的裝置本身在本技術中為人熟知,然而如一般本技術之人士理解,單純地挑選及選擇現今可用者並無法獲致商業上可行的系統。有許多問題待克服,且獲致可與選擇性地製造對二甲苯的其他已知方法(諸如轉烷化及甲苯歧化)匹敵的系統是該產業中目前極力研究的主題。一些問題係概述如下。
在流體床底部形成的氣泡隨著其上升通過該床而長大直到其達到最大安定氣泡大小。由於該等氣泡以不同速率長大,故流體床中通常存在廣氣泡大小分佈。廣氣泡大小分佈可在因形成湍急之渦流造成的局部液位以及因遍及水平方向之不均勻軸向速度曲線造成的全體液位二者導致顯著氣相回混。此種氣相回混使部分所希望的產物保持與活性觸媒接觸得比預期之塞流反應器滯留時間更久。另一方 面,雖然回混增加氣相滯留時間,但其他現象同時造成該氣相滯留時間減少。大型氣泡亦可形成導致氣體旁通而使得氣體快速通過該床且與觸媒接觸少的連續灣流流動結構。於旁通區中介於氣體與活性觸媒之間的不良接觸造成降低之反應物轉化率及低流體床(反應器體積)利用率。
從US 7,935,857得知擋板系統之使用。其他相關參考文獻包括美國專利4,251,484;3,982,903;4,855,111;6,642,426;及GB 803458。
雖然對甲醇轉化率而言回混通常被視為是好現象,但本發明人已發現在具體實例中於擋板系統之存在下分階注入避免副反應(諸如所希望的對二甲苯異構成其較不想要的異構物),及使對二甲苯的選擇性從約60至70重量%改善至高於80重量%,諸如80至90重量%。不希望受到理論限制,本發明人意外發現一種方法及適用於該方法的裝置或系統,其中減少氣相回混及旁通現象的組合可協力改善轉化率及選擇性二者,以及藉由在深流體床中使用分階擋板以產生較小且更均勻且因此可控制之氣泡大小來提高觸媒利用率,以及組合分階甲醇注入反應器床與使用結構化填充料層作為分階擋板選擇性以更有效率地提供所希望之產物。
本發明係關於一種將芳烴烷化之方法,更明確地說,係藉由以甲醇及/或二甲醚(DME)烷化苯及/或甲苯來製 造對二甲苯之方法,及進行該方法的裝置,其改良之處包括分階注入該等反應物、苯及/或甲苯與甲醇中之至少一者,其中複數個注入階段係由擋板材料(較佳係結構化材料)區分開,以減少氣相回混、旁通現象及氣泡大小中之至少一者。
參考下列詳細說明、較佳具體實例、實施例及附錄之申請專利範圍將可明白該等及其他目的、特徵與優點。
發明詳細說明
根據本發明,提出一種在流體床反應器中藉由使苯及/或甲苯與觸媒接觸(該觸媒促進從該接觸而選擇性製造對二甲苯,或為「適用觸媒」)而選擇性製造對二甲苯的方法,改良之處包括在數階段將至少一種反應物注入該反應器,其中各階段係藉由擋板材料(較佳為結構化填充料)與下一階段區分開。在較佳具體實例中,提出一種用於藉由於促進烷化的觸媒存在下令反應物接觸而烷化芳烴的流體床方法,該方法之特徵為在流體床反應器系統內產生氣泡,改良之處包括藉由在該反應器系統內複數個位置注入該等反應物中之至少一者來導入,其中各位置界定為與至少一個其他階段隔開的階段,且其中至少一階段係藉由擋板材料(諸如結構化填充料)與該至少一個其他階段區分開,以減少氣相回混、旁通現象及氣泡大小中之至少一者。
本發明亦關於一種藉由在流體床反應器中令苯及/或甲苯與適用分子篩觸媒接觸而選擇性製造對二甲苯的裝置,改良之處在於將至少一種反應物分階注入該反應器,其中各階段係藉由擋板材料(較佳為結構化填充料)與下一階段區分開。在替代選擇中,該等階段可於串聯之一或多個分開的反應器中,其中該等階段中之至少一者係與擋板材料相鄰或在擋板材料上游,以獲致本發明目的。在較佳具體實例中,存在一種用於藉由烷化反應製造二甲苯之流體床反應器系統,該烷化反應包括於促進該烷化反應的觸媒存在下令烷化劑與苯及/或甲苯接觸,該流體床反應器系統的改良之處包括分階注入反應物、苯及/或甲苯及甲醇及/或二甲醚中之至少一者,其中複數個注入階段係由擋板材料(諸如結構化填充料)區分開,該擋板材料之特徵為適於減少該藉由烷化反應製造二甲苯中的氣相回混、旁通現象及氣泡大小中之至少一者。在以下討論中,參考資料係以甲醇作為烷化劑,然而應暸解亦可使用二甲醚,該二甲醚係單獨使用或作為與甲醇之混合物使用。
本文中所使用之「擋板材料」一語係指結構化及未結構化材料,例如聚集體或管柱填充材料。本發明人發現結構化材料在本發明中比未結構化材料提供一些額外益處。 「結構化材料」一詞本身於本技術中已為人熟知,且可定義為填充料,其中個別構成體具有相對於彼此及相對於管柱軸之特殊定向。詳見美國專利第5,132,056號。
不希望受到理論限制,減少氣相回混及旁通現象的組 合可協力改善轉化率及選擇性二者,以及藉由包括分階注入甲醇以最小化甲醇副反應及結構化填充料以將數個階段區分開的深流體床設計來提高觸媒利用率。
由於所希望的產物在反應鏈中為中間物,故重要的是將深流體床往往會發生之氣相回混及氣體旁通予以控制。所希望之對二甲苯產物的選擇性係藉由充當該流體床反應器中之分階擋板的數層結構化填充料來減少氣相回混而最大化。該等分階擋板亦具有最小化氣體旁通之附加有益效果,該氣體旁通若未經控制將會降低反應器利用率。
藉由參考圖2所圖示的本發明具體實例可更加暸解本發明。
在圖2中,經由複數個導管1a至1d在數階段中提供一或多種反應物,以進料流體床反應器1011中之複數個噴布器102a至102d。在具體實例中,該等反應物可作為氣體、液體或其組合噴布。在其他具體實例中,不同反應物可經由不同導管提供,因此,例如甲苯及/或苯可經由導管1a提供及甲醇可經由複數個導管1b、1c及1d各者提供。在具體實例中,水及/或蒸氣亦可與反應物中之一或多者一起經由一或多個該等複數個導管提供。導管1002代表連接至汽提塔1012之轉移管線,其具有此處及該圖他處以「V」符號圖示之閥;導管1003代表連接至再生器1013之轉移管線;導管1004為連接至流體床反應器1011之轉移管線;5為流體床反應器1011流出物出口(即,包含所希望之產物對二甲苯);元件1012代表觸媒汽提塔 裝置,其詳細特徵本身在本技術已為人知,且除非本文中明確提出,否則不形成本發明一部分;元件1013代表流體床再生器,其詳細特徵本身在本技術已為人知,且除非本文中明確提出,否則不形成本發明一部分;導管33為連接至再生器1013之上升轉移管線。元件291為煙道氣(例如CO2 、CO、H2 O、N2 、O2 )之通氣孔。
繼續圖2之說明,元件102a至102d為複數個分階之噴布器,其可為本技術中已知之類型;元件103a至103c代表複數層結構化填充料層,茲於下文更詳細說明。
再繼續圖2之說明,元件110、120、230及240代表旋風器,其於特定具體實例中為本發明之重要特徵,且茲於下文更詳細說明。元件110為流體床反應器1011之副旋風器;112代表用於觸媒汽提塔1002之緻密床;120代表反應器1011之主旋風器;及元件130為觸媒冷卻器,其亦為本技術中已知,除非本文中明確提出,否則其詳細特徵不形成本發明一部分。其他特徵包括副旋風器浸入管(dipleg)145;主旋風器浸入管146;再生器氣體噴布器151(於入口之再生器氣體較有利為空氣或氧);汽提塔氣體出口191;反應器1011中之較佳緻密床液位之圖示210;再生器1013中較佳緻密床液位之圖示220;再生器1013之副旋風器230;再生器1013之主旋風器240;再生器副旋風器浸入管245;及再生器主旋風器浸入管246。
旋風器本身經常用於流體-固體系統。在本系統中,其係用於將觸媒粒子與氣流分離,因此氣體(反應器流出 物或再生器煙道氣)可離開該容器,且可將該觸媒送反該流體床。氣體-固體混合物將先通過主旋風器(120,240),大部分該等固體被分離且經由浸入管(146,246)送返該流體床。然後該具有遠遠較少固體部分之氣流通過副旋風器(110,230),進一步將該等固體與氣流分離,經由浸入管(145,245)送返該流體床。
代替或除圖2所示意表示者之外,可使用其他分離觸媒粒子的工具。例如,可使用一或多個驟冷塔(quench tower)、離心器、過濾器、沈降槽等。有利的是,除了圖2所示意表示的內部旋風器之外,可使用一或多個外部旋風器。此等外部旋風器可放置於例如反應器流出物熱交換網路(圖式中未圖示)的上游或下游。熟悉本技術之人士在本揭示教示下可提供適當工程以整合此等額外裝置。
一般熟悉本技術之人士將理解,為了便於觀看,不顯示額外之閥、管路及功能性裝置的其他細節,以及反應器1011中可使用比特定具體特徵更多或更少之特徵,諸如填充料、噴布器等之額外階段,或床210、112、220之液位可與圖2中特定顯示者不同。同樣的,旋風器及相關之浸入管的精確數目及定位、各種進料轉移管線之入口及排出位置、閥等亦可能與圖2確切顯示者不同。如此,應明白本發明可在不違背本揭示及附錄申請專利範圍之範疇的情況下,以本文特定具體化之方式以外的方式實施。然而,床210、112、220之液位及各種裝置1011、1012及1013之比例,以及旋風器及浸入管120、110、240、230、 146、145、245及246係如圖2所示。
熟悉本技術之人士在本揭示教示下將進一步理解藉由具有複數個串聯之反應器可達成複數個結構化填充料材料及複數分階注入。關於這方面,茲參考圖3,其中圖3A示意代表與圖2類似之構造,即具有複數個注入,例如經由導管1001a注入甲苯及/或苯及經由導管1002a、1002b及1002c注入甲醇。該結構化填充料係由元件1103a、1103b及1103c表示。圖3B中,注入分階係藉由導管1001a及1002a提供,然後在一藉由導管1005串聯的分開之反應器中分別由1002b提供,該等分開之反應器中設置有結構化填充料元件1103a及1103b。圖3A及3B中,為了便於觀看,未顯示複數個噴布器及旋風器/浸入管,以及觸媒汽提塔及再生器。產物流出物5(二甲苯流)為任一配置之常見產物。在一具體實例中,圖3B中所示之系統可共用單一觸媒汽提塔及/或再生器。
關於結構化填充料,圖2中圖示於單一反應器中之複數個分階位置103a至103c,在圖3A中圖示於單一反應器中之複數個分階位置1103a至1103c,或在圖3B中圖示於串聯反應器中之複數個階段位置1103a至1103b,本發明中已知很多結構化填充料材料,諸如蒸餾管柱中所使用之結構化填充料。在本發明之較佳具體實例中,多層Koch-GlitschTM KFBETM IIB(諸如1英呎(30-31 cm))尤其可用於將緻密流體床區分成多個階段。已發現此種填充料特別可用於使用甲醇作為烷化劑及包含分子篩(諸如 ZSM-5)之觸媒將苯及/或甲苯烷化的流體床反應器,此係因為其具有供氣體及觸媒固體二者通過的大開口面積及其控制氣泡大小的能力。當來自較低階段之較大氣泡到達分階擋板時,氣體係經填充料結構再分佈且形成較小氣泡進入下一較高階段。雖然圖2圖示該等元件之特定比例,但結構化填充料103a至103c(或於圖3A中為1103a至1103c,或於圖3B中為1103a至1103b)之各階段可為例如5至35 cm厚,諸如5 cm、10 cm、18 cm、27 cm、30 cm、31 cm、35 cm等)且各層係獨立地經選擇,或該等階段可具有均勻厚度,或均勻及不均勻厚度之混合的上述種類的結構化填充料,其中整體緻密床(圖2中為210;圖3A或3B中未圖示)具有300至1000 cm之高度,諸如約350 cm或450 cm或600 cm或700 cm或900 cm)。藉由根據本發明之此分階設計,可降低氣泡長大的最大高度,使大型氣泡之形成及氣體旁通最小化。在較佳具體實例中,甲苯主噴布器係位於第一較低階段的底部,及三至五個較小噴布器將甲醇注入各緻密床階段。各甲醇噴布器係位於填充料層下方以使注入該流體床的甲醇氣體最佳地分佈。
熟悉本技術之人士將理解,雖然在本文中特別提到噴布器,但通常可使用相當多特定裝置來注入反應物。
在其他特定具體實例中,代替甲苯與甲醇之混合物的單一噴布器,在反應器底部注入的甲苯具有與底部液位甲醇注入區分開之噴布器。此分開之噴布器構造提供裝置構 造及操作兩方面之彈性。例如,分開之甲苯噴布器使得甲苯噴布器的水共進料水準能被降低,以最小化進料至該反應器內的惰性蒸氣之量。將甲醇與甲苯進料管線區分開亦使得甲苯之進料溫度更高,以提供更多熱來維持反應器的能量平衡。在較佳具體實例中,甲醇噴布器可襯有耐火材料以減少熱從該熱流體床轉移至噴布器中之甲醇。此避免甲醇在與甲苯及觸媒接觸之前受到至分解溫度。
使用在圖2中之反應器1011所圖示之邊界內的反應器尺寸之流體床反應器來測試不同數目之甲醇注入液位,且發現四個甲醇噴布器產生最大益處。
在無結構化填充料之實驗期間,使用具有少量細料之觸媒粒子形成大型氣泡。該等氣泡有時與直徑4英吋(約10 cm)之流體床一般大,且造成慢流。性能資料中之甲醇轉化率及對二甲苯選擇性顯著降低與此種不良流體化相關。此顯示如本發明所提出,在流體床反應器中維持較小氣泡大小及均勻液體化較有益。
在直徑3英呎(約91 cm)流體床中的分開之冷流研究當中,測試相同類型且具有相同厚度及高度構造的填充料。甲醇及甲苯噴布器亦模擬相同高度及流率構造。獲得具有及不具分階擋板的資料。藉由使用示蹤物技術及高頻壓降測量,觀察到具有分階擋板的構造證實大幅減少氣相回混及氣體旁通。使用本發明中為人熟知之動力模型研究,可顯示相較於不具該等分階擋板的反應器,使用根據本發明之反應器及方法對於對二甲苯之選擇性可從約60 至70重量%提高至80重量%或更高,諸如90重量%。
在較佳具體實例中,具有結構化填充料作為分階擋板與分階甲醇注入的深流體床的構造之特徵如下:a)於深緻密流體床中之結構化填充料(諸如Koch-GlitschTM KFBETM IIB)層,其作為分階擋板以控制氣泡大小、減少氣相回混及氣體旁通;b)具有多個噴布器之分階甲醇注入,各噴布器係在該等分階擋板層下方;及c)分開之甲苯及甲醇噴布器,其中甲苯係在該反應器底部噴布且甲醇係在該甲苯噴布器上游之複數個階段噴布。
另外有益的是藉由調整觸媒貯留、觸媒活性或此二者之組合而使甲醇轉化率維持恆定水準。觸媒貯留意指反應器緻密床液位(圖2中之210)的高度,其可藉由改變觸媒取出速率變高或變低。觸媒活性可藉由數種方法控制,包括改變每小時之重量空間速度及/或觸媒再生條件。有益的是,以降低甲醇轉化率波動為目標來控制該等操作實施樣態,維持恆定反應器流出物組成以使得對於下游材料分離及再循環以及對於整體方法生產力之影響最小化。
在具體實例中,有三、四、五、六個等甲醇注入階段,且各階段引入之甲醇的量以所注入之甲醇的總量計為0至99莫耳%或0至40莫耳%或0至33莫耳%。如本文他處所述,該系統亦可以在串聯之分開的反應器中之一或多個或該等複數個注入階段及擋板階段來操作。在較佳具 體實例中,所有階段係以實質上相似之甲醇注入量操作,例如三個噴布器階段各注入介於所注入之總甲醇的約30至35莫耳%,諸如各為約33莫耳%,或四個噴布器階段各注入介於所注入總甲醇之約20至30莫耳%,諸如各約25莫耳%。在該較佳具體實例中,又更佳係在上述之例中一或多個噴布器階段係修改為在0至50莫耳%之範圍中,且其他者做相應修改。通常最上層噴布器階段(其可為第三或第四或第五階段)可調整成在該範圍內或甚至關閉,如此其他三個噴布器階段(在總數為四個噴布器階段之例中)係在所注入之總甲醇之約33莫耳%下操作,直到可重建立一般操作條件為止。在替代具體實例中,具有至少兩個甲醇注入階段,各注入階段引入在全部注入階段所注入之所有甲醇總量的至少5重量%。至於其他替代者,有至少三個注入階段,各階段引入在全部注入階段所注入之所有甲醇的至少10重量%。一般熟悉本技術之人士在本揭示教示下可容易想像許多其他操作模式。
本發明中可使用一或多種促進烷化反應的觸媒。例如,諸如WO 98/14415或前文先前技術之段落中所提出之先前技術專利之任一者中所揭示之ZSM-5沸石係適用於本發明。在特定具體實例中,以已經蒸氣處理之含磷ZSM-5沸石為佳。該觸媒亦較佳係包含黏土作為黏合劑。
一般熟悉本技術之人士在本揭示教示下可容易決定適用之反應條件,尤其是用於以甲醇將甲苯甲基化以製造對二甲苯的反應條件。此等適用之反應條件可包括以下範 圍:(a)溫度一約500℃至約700℃,較佳係介於約500℃至約600℃之間;(b)壓力一約1大氣壓至約1000 psig(約100至約7000 kPa),較佳為約10 psig至約200 psig;(c)甲苯莫耳數/甲醇莫耳數(於反應器裝料中)一至少約0.2,較佳為約0.2至約20;及(d)總烴進料對於反應器之每小時之重量空間速度(WHSV)係,芳族反應物為約0.2至約1000,較佳為約0.5至約500,及混合烷化劑階段流為約0.01至約100,此係根據反應器中之總觸媒計。
所有專利及專利申請案、測試程序(諸如ASTM方法、UL方法等)及本文中所引用之其他文件係以此揭示與本發明一致之程度且針對允許此種引用之所有權限而完全引用。本文中所使用之商品名係以TM符號或®符號表示,意指該等名稱受到特定商標權保護,例如其可為在各不同管轄範圍中之註冊商標。當本文列出數值下限及數值上限時,企圖包括從任一下限至任一上限的範圍。
前文已參考許多具體實例及特定實例描述本發明。按照前文詳細描述,令熟悉本技術之人士聯想許多變化。所有此等明顯變化係在附錄申請專利範圍的完整預期範圍內。
1、2、3、4、15、1a、1b、1c、1d、1004、1002、1003、33、1001a、1002a、1002b、1002c、1005‧‧‧導管
11‧‧‧流體床反應器
12‧‧‧裝置
13‧‧‧觸媒再生器
5‧‧‧流出物出口
102a、102b、102c、102d‧‧‧分階噴布器
103a、103b、103c、1103a、1103b、1103c‧‧‧結構化填充料層
110、120、230、240‧‧‧旋風器
145、146、245、246‧‧‧浸入管
151‧‧‧再生器氣體噴布器
112‧‧‧緻密床
191‧‧‧汽提塔氣體出口
210、220‧‧‧較佳緻密床液位
130‧‧‧觸媒冷卻器
1011‧‧‧流體床反應器
1012‧‧‧汽提塔
1013‧‧‧再生器
291‧‧‧煙道氣之通氣孔
V‧‧‧閥
參考以下說明及附圖可獲得本發明及其優點的更全面理解,該等附圖中相似參考數字指示相似特徵。
圖1係本身於本技術中已為人知的包括反應器及再生器及一些相關之輔助器件之反應器系統及轉移管線的示意圖。
圖2係根據本發明的包括反應器及再生器及一些相關之輔助器件之反應器系統及轉移管線的示意圖。
圖3A及3B圖示根據本發明之反應器系統的具體實例。
1a、1b、1c、1d、1004、1002、1003、33‧‧‧導管
5‧‧‧流出物出口
1013‧‧‧觸媒再生器
102a、102b、102c、102d‧‧‧分階噴布器
103a、103b、103c‧‧‧結構化填充料層
110、120、230、240‧‧‧旋風器
145、146、245、246‧‧‧浸入管
151‧‧‧再生器氣體噴布器
112‧‧‧緻密床
191‧‧‧汔提塔氣體出口
210、220‧‧‧較佳緻密床液位
130‧‧‧觸媒冷卻器
1011‧‧‧流體床反應器
1012‧‧‧汽提塔
291‧‧‧煙道氣之通氣孔
V‧‧‧閥

Claims (9)

  1. 一種用於藉由烷化反應製造二甲苯之流體床反應器系統,該烷化反應包括於促進該烷化反應的觸媒存在下令烷化劑與選自苯、甲苯及其混合物之芳烴接觸,該流體床反應器系統的改良之處包括分階注入該烷化劑及該芳烴中至少一者,其中該反應器系統的特徵係由擋板材料區分開之複數個注入階段,該擋板材料之特徵為適於減少該藉由烷化反應製造二甲苯中的氣相回混、旁通現象及氣泡大小中之至少一者,其中該擋板材料包含結構化填充料。
  2. 如申請專利範圍第1項之流體床反應器系統,其進一步包含至少一個在該流體床反應器系統中的內部旋風分離器。
  3. 如申請專利範圍第1項之流體床反應器系統,其進一步包含至少一個在該流體床反應器系統中的外部旋風分離器。
  4. 一種用於藉由烷化反應製造二甲苯之流體床方法,該烷化反應包括於促進該烷化反應的觸媒存在下令烷化劑與選自苯、甲苯及其混合物之芳烴接觸,該方法之特徵為在流體床反應器系統內產生氣泡,改良之處包括藉由在該反應器系統內複數個位置注入該等反應物中至少一者來導入,其中各位置界定為與至少一個其他階段隔開的階段,且其中至少一階段係藉由擋板材料與該至少一個其他階段區分開,以減少氣相回混、旁通現象及氣泡大小中之至少一者,其中該擋板材料包含結構化填充料。
  5. 如申請專利範圍第4項之方法,其中該烷化劑係藉由該在複數個位置之注入而導入,且其中將該芳烴以與該烷化劑無關的方式導入該方法。
  6. 如申請專利範圍第4項之方法,其中該烷化劑包含甲醇及/或二甲醚。
  7. 如申請專利範圍第4項之方法,其中該觸媒包含已在該接觸之前經蒸氣處理的含磷分子篩。
  8. 如申請專利範圍第4至7項中任一項之方法,其包含具有複數個階段及至少一個藉由結構化填充料與至少一個其他階段隔開之階段之單一反應器。
  9. 如申請專利範圍第4項之方法,其中該流體床反應器系統包含至少一個內部旋風分離器。
TW101126627A 2011-07-27 2012-07-24 具有分階擋板的流體床反應器 TWI495511B (zh)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US201161512271P 2011-07-27 2011-07-27

Publications (2)

Publication Number Publication Date
TW201332657A TW201332657A (zh) 2013-08-16
TWI495511B true TWI495511B (zh) 2015-08-11

Family

ID=47568587

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
TW101126627A TWI495511B (zh) 2011-07-27 2012-07-24 具有分階擋板的流體床反應器

Country Status (12)

Country Link
US (1) US9095831B2 (zh)
EP (1) EP2736630B1 (zh)
JP (2) JP6162117B2 (zh)
KR (1) KR101602076B1 (zh)
CN (2) CN202909704U (zh)
BR (1) BR112014001830A2 (zh)
ES (1) ES2666456T3 (zh)
MY (1) MY179930A (zh)
PT (1) PT2736630T (zh)
SG (1) SG2014002232A (zh)
TW (1) TWI495511B (zh)
WO (1) WO2013016396A2 (zh)

Families Citing this family (24)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TWI495511B (zh) * 2011-07-27 2015-08-11 Exxonmobil Chem Patents Inc 具有分階擋板的流體床反應器
US9193645B2 (en) 2012-08-31 2015-11-24 Exxonmobil Chemical Patents Inc. Xylene isomerization process and catalyst therefor
US9353024B2 (en) 2013-02-06 2016-05-31 Exxonmobil Chemical Patents Inc. Selective hydrogenation of styrene to ethylbenzene
CN106433761B (zh) * 2015-08-06 2018-07-13 中国石油天然气股份有限公司 异丁烷与丁烯烷基化合成烷基化油的多级沸腾床催化工艺
JP6743173B2 (ja) * 2016-03-25 2020-08-19 エクソンモービル・ケミカル・パテンツ・インク パラキシレンの製造用触媒およびプロセス
WO2017164981A1 (en) 2016-03-25 2017-09-28 Exxonmobil Chemical Patents Inc. Catalyst and process for the production of para-xylene
WO2018057125A2 (en) 2016-09-22 2018-03-29 Exxonmobil Chemical Patents Inc. Use of light gas by-products in the production of paraxylene by the methylation of toluene and/or benzene
US20180155255A1 (en) * 2016-12-05 2018-06-07 Exxonmobil Chemical Patents Inc. Process of Producing Paraxylene by The Methylation of Toluene and/or Benzene
US11673849B2 (en) * 2016-12-21 2023-06-13 Exxonmobil Chemical Patents Inc. Process for selectivating catalyst for producing paraxylene by methylation of benzene and/or toluene
CN108786669B (zh) * 2017-04-27 2021-01-12 中国科学院大连化学物理研究所 流化床气体分布器、应用其的反应器及生产对二甲苯联产低碳烯烃的方法
CN108786671B (zh) * 2017-04-27 2021-04-23 中国科学院大连化学物理研究所 甲醇和/或二甲醚与苯制对二甲苯联产低碳烯烃的流化床装置及方法
CN108786670B (zh) * 2017-04-27 2021-01-26 中国科学院大连化学物理研究所 甲醇和/或二甲醚与甲苯制对二甲苯联产低碳烯烃的方法
CN108794294B (zh) * 2017-04-27 2020-12-11 中国科学院大连化学物理研究所 流化床气体分布器、应用其的反应器及生产对二甲苯联产低碳烯烃的方法
CN108786672B (zh) * 2017-04-27 2021-01-26 中国科学院大连化学物理研究所 甲醇和/或二甲醚与苯制对二甲苯联产低碳烯烃的方法
CN108794291B (zh) * 2017-04-27 2020-11-27 中国科学院大连化学物理研究所 甲醇和/或二甲醚与甲苯制对二甲苯联产低碳烯烃的流化床装置及方法
US10450240B2 (en) * 2017-11-10 2019-10-22 Uop Llc Processes and apparatuses for methylation of aromatics in an aromatics complex
US10604458B2 (en) 2017-11-30 2020-03-31 Exxonmobil Chemical Patents Inc. Systems and methods for aromatic alkylation
US11192833B2 (en) * 2018-06-27 2021-12-07 Uop Llc Processes and apparatuses for toluene and benzene methylation in an aromatics complex
CN109096041A (zh) * 2018-08-23 2018-12-28 陕西煤化工技术工程中心有限公司 一种甲苯混合物制取对二甲苯的方法
US11078133B2 (en) * 2019-12-06 2021-08-03 Uop Llc Aromatic alkylation process
US20230257329A1 (en) 2020-07-31 2023-08-17 Exxonmobil Chemical Patents Inc. Processes for Producing High-Octane-Number Fuel Component
CN112717839B (zh) * 2020-12-25 2022-05-03 江苏新河农用化工有限公司 一种流化反应装置及其用于间二甲苯氨氧化的方法
CN112608837B (zh) * 2020-12-30 2022-04-19 西北大学 一种生物酶催化反应装置
CN113082977B (zh) * 2021-04-06 2021-11-30 江苏舒源空调制造有限公司 一种高效废气处理***及工艺

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TW550252B (en) * 1999-06-10 2003-09-01 Fina Technology Aromatic transalkylation process using zeolite catalysts
TW200803988A (en) * 2006-03-31 2008-01-16 Exxonmobil Res & Eng Co Improved FCC catalyst stripper configuration

Family Cites Families (30)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB803458A (en) 1956-05-23 1958-10-22 Exxon Research Engineering Co Emulsion alkylation of olefins with isoparaffins
US3849291A (en) * 1971-10-05 1974-11-19 Mobil Oil Corp High temperature catalytic cracking with low coke producing crystalline zeolite catalysts
US3982903A (en) 1974-04-18 1976-09-28 Universal Oil Products Company Alkylation reaction chamber
US4002698A (en) 1975-08-19 1977-01-11 Mobil Oil Corporation Methylation of toluene in the presence of a phosphorus-modified activated crystalline aluminosilicate catalyst
US4197418A (en) * 1979-03-01 1980-04-08 Mobil Oil Corporation Heat disposed in lower alcohols and derivatives conversion to gasoline hydrocarbons in a crystaline zeolite fluidized bed
US4423266A (en) 1980-10-08 1983-12-27 Mobil Oil Corporation Extending isomerization catalyst life by treating with phosphorous and/or steam
US4356338A (en) 1979-07-27 1982-10-26 Mobil Oil Corporation Extending catalyst life by treating with phosphorus and/or steam
US4251484A (en) 1979-10-30 1981-02-17 Mobil Oil Corporation Method and apparatus for converting alcohols to hydrocarbons
US4313848A (en) * 1980-06-27 1982-02-02 Chevron Research Company Method for removing coke from particulate catalyst
US4855111A (en) 1988-04-25 1989-08-08 Atlantic Richfield Company Reactor for methane conversion
US5476823A (en) 1993-05-28 1995-12-19 Mobil Oil Corp. Method of preparation of ex situ selectivated zeolite catalysts for enhanced shape selective applications and method to increase the activity thereof
US5939597A (en) 1994-11-10 1999-08-17 Mobil Oil Corporation Fluid bed process for para-xylene production
US5804690A (en) 1995-12-14 1998-09-08 Mobil Oil Corporation Selective monomethylation of aromatics with dimethylcarbonate
US6046372A (en) 1996-10-02 2000-04-04 Mobil Oil Corporation Process for producing light olefins
ZA978671B (en) * 1996-10-02 1999-03-26 Mobil Oil Corp Selective para-xylene production by toluene methylation
US6048816A (en) 1996-10-02 2000-04-11 Mobil Oil Corporation Catalyst and process for converting methanol to hydrocarbons
US6538167B1 (en) 1996-10-02 2003-03-25 Exxonmobil Chemical Patents Inc. Process for producing light olefins
US6423879B1 (en) 1997-10-02 2002-07-23 Exxonmobil Oil Corporation Selective para-xylene production by toluene methylation
US6028238A (en) 1998-04-14 2000-02-22 Mobil Oil Corporation Xylene isomerization
US6642426B1 (en) * 1998-10-05 2003-11-04 David L. Johnson Fluid-bed aromatics alkylation with staged injection of alkylating agents
US6156949A (en) 1998-12-28 2000-12-05 Mobil Oil Corporation Selective pseudocumene production by xylene methylation
US7232936B1 (en) * 2000-02-22 2007-06-19 Exxonmobil Chemical Patents Inc. Conversion of oxygenate to olefins with staged injection of oxygenate
US6506954B1 (en) 2000-04-11 2003-01-14 Exxon Mobil Chemical Patents, Inc. Process for producing chemicals from oxygenate
EP2004776A1 (en) * 2006-03-31 2008-12-24 ExxonMobil Chemical Patents Inc. Product recovery in gas-solids reactors
AU2007243589B2 (en) * 2006-04-21 2011-09-29 Exxonmobil Chemical Patents Inc. Production of aromatics from methane
US7772450B2 (en) * 2006-06-23 2010-08-10 Exxonmobil Chemical Patents Inc. Production of aromatic hydrocarbons and syngas from methane
US20090269252A1 (en) * 2008-04-23 2009-10-29 Stone & Webster Process Technology, Inc. Operation of catalyst withdrawal wells with packing
US8778292B2 (en) 2009-05-12 2014-07-15 Procedyne Corporation Fluidized bed process for synthesizing trichlorosilane and a trichlorosilane synthesizer
US9040763B2 (en) * 2010-06-28 2015-05-26 Uop Llc Method for quenching paraffin dehydrogenation reaction in counter-current reactor
TWI495511B (zh) * 2011-07-27 2015-08-11 Exxonmobil Chem Patents Inc 具有分階擋板的流體床反應器

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TW550252B (en) * 1999-06-10 2003-09-01 Fina Technology Aromatic transalkylation process using zeolite catalysts
TW200803988A (en) * 2006-03-31 2008-01-16 Exxonmobil Res & Eng Co Improved FCC catalyst stripper configuration

Also Published As

Publication number Publication date
BR112014001830A2 (pt) 2017-02-21
CN202909704U (zh) 2013-05-01
WO2013016396A2 (en) 2013-01-31
US9095831B2 (en) 2015-08-04
TW201332657A (zh) 2013-08-16
JP2017125059A (ja) 2017-07-20
SG2014002232A (en) 2014-04-28
US20130165724A1 (en) 2013-06-27
MY179930A (en) 2020-11-19
WO2013016396A3 (en) 2013-04-25
EP2736630B1 (en) 2018-01-31
KR20140027512A (ko) 2014-03-06
JP2014531400A (ja) 2014-11-27
CN102895923A (zh) 2013-01-30
JP6162117B2 (ja) 2017-07-12
CN102895923B (zh) 2016-08-10
ES2666456T3 (es) 2018-05-04
KR101602076B1 (ko) 2016-03-17
EP2736630A2 (en) 2014-06-04
PT2736630T (pt) 2018-04-05
EP2736630A4 (en) 2015-04-22

Similar Documents

Publication Publication Date Title
TWI495511B (zh) 具有分階擋板的流體床反應器
JP6199493B2 (ja) 酸素含有化合物から低級オレフィンを製造する方法、及び、それに用いられる装置
KR101847474B1 (ko) 산소 함유 화합물을 사용하여 저급 올레핀을 제조하는 방법
JP6230722B2 (ja) メタノール及び/又はジメチルエーテルから低級オレフィンを製造する反応装置
RU2444402C2 (ru) Реакторная установка с извлечением промежуточного продукта
RU2536503C2 (ru) Способ закалки продуктов реакции дегидрирования парафинов в противоточном реакторе
RU2742576C1 (ru) Устройство и способ получения пара-ксилола и совместного получения низших олефинов из метанола и/или диметилового эфира и бензола
US11311852B2 (en) Device and method for preparing para-xylene and co-producing light olefins from methanol and/or dimethyl ether and toluene
RU2743989C1 (ru) Устройство с кипящим слоем и способ получения пара-ксилола и совместного получения низших олефинов из метанола и/или диметилового эфира и толуола
JP2017504654A5 (zh)
CN106458794A (zh) 制备二甲苯的方法
US8007728B2 (en) System, apparatus, and process for cracking a hydrocarbon feed
RU2743135C1 (ru) Устройство с кипящим слоем и способ получения пара-ксилола и совместного получения низших олефинов из метанола и/или диметилового эфира и бензола
US20220282164A1 (en) Single and multiple turbulent/fast fluidized bed reactors in ncc process for maximizing aromatics production
CN112074499A (zh) 用于烃转化的方法和***
US8696999B2 (en) Riser reactor system and a process for the preparation of an olefinic product
AU630679B2 (en) Turbulent fluid bed paraffin conversion process
US11707720B2 (en) Integrated loop systems for catalyst regeneration in multi-zone fluidized bed reactors and methods of using the same