[发明专利]用于改善催化剂流体动力学的反应器多通道格栅

说明书

提供一种用于催化剂在反应器中的流动的方法和设备。该设备包括在反应器容器内的一组格栅，其中，每个格栅包括用于气体和一些催化剂颗粒通过的多个小开口，和用于更多催化剂连续通过的大开口。所述格栅横跨容器水平延伸，并在竖向上间隔开以提供催化剂向下通过反应器的流动。

优先权声明

本申请要求均于2013年3月29日提交的美国临时申请US61/806,486和US61/806,493以及均于2014年3月26日提交的美国申请US14/225,464和US14/225,465的权益。

技术领域

本发明涉及利用反应器内部结构在反应器内分布催化剂的方法和装置。特别地，本发明涉及甲醇制烯烃(MTO)反应器的内部结构的设计，以更好地分布催化剂以及更好地使催化剂与反应物接触。

背景技术

乙烯和丙烯，或低碳烯烃，对于商用重要塑料即聚乙烯和聚丙烯的生产是重要的。其它重要的聚合物前体包括氯乙烯、乙苯、环氧乙烷以及从低碳烯烃派生出的其它化合物。低碳烯烃的生产主要通过使源自石油的烃原料的较重的烃类裂解来生产。

低碳烯烃设备是反应器与气体回收系统的组合。反应器包括用于产生具有低碳烯烃的物料流的裂解单元和用于使低碳烯烃与来自反应器的产品流中的其它烃组分分离的分馏单元。

由于石油成本的增加，对于低碳烯烃的日益增大的需求已导致人们去寻找其它资源。其中，新资源包括可源自生物物质的含氧化合物，以及其它资源。常见的含氧化合物包括醇类且特别是甲醇。特别地，主要包含甲烷的天然气可被转化成甲醇，且甲醇可被转化成低碳烯烃。含氧化合物通过反应过程转化以生产包含低碳烯烃的产品流。

一种转化工艺通常被称为甲醇制烯烃(MTO)工艺，且该工艺涉及催化反应并且在催化反应器内进行以产生低碳烯烃产品流。用于含氧化合物转化成烯烃的催化剂包括固体催化剂如沸石。在MTO工艺中使用的沸石在大量专利中有所描述。一个用于制备沸石的方法在US 3,957,689中有所描述。一种用于制备改善了耐磨耗性的催化剂的方法在US 4,987,110中有所描述。用于生产硬质微球的方法在US 5,352,645中有所描述。大量其它专利描述了用于改进反应和用于改进催化剂颗粒硬度的更好的催化剂的制备。

具有改善的耐磨耗性的催化剂是重要的，因为反应环境是苛刻的物理环境。MTO反应器通常是流化床且催化剂颗粒会与其它催化剂颗粒以及与催化剂颗粒经其输送或在其内搅动的物理设备之间发生经常性接触和摩擦。

改进用于生产低碳烯烃的系统能够增加催化剂寿命并能够改善工艺以使得所述生产更加经济。

发明内容

本发明是用于改善在含氧化合物转化工艺中生产的低碳烯烃的接触和产量的方法和设备。该设备包括布置在该反应器内的多个格栅，其中，所述格栅包括多个小开口和至少一个大开口。所述大开口有助于催化剂的流动，同时最小化催化剂阻塞，并且在催化剂沿反应器向下流动时引导催化剂以至少部分地横向流过所述格栅。

该方法包括以通常对流流动方式使富含含氧化合物的物料流流动穿过催化剂，其中所述催化剂沿反应器容器向下流动且该气体沿该容器向上流动。该方法使富含含氧化合物的物流与催化剂在反应条件下接触，同时使催化剂以大致蛇线轨迹沿反应器容器向下流动。催化剂的这种运动最小化了催化剂密集区的形成并最小化了在工艺中的催化剂分离。

从以下的详细描述和附图中，本发明的其它目的、优势和应用对于本领域技术人员来说将变得显而易见。

附图说明

图1示出了完全覆盖MTO反应器的横截面的格栅结构；以及

图2示出了允许催化剂更流畅地沿反应器向下流动的一种格栅结构。

具体实施方式