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KR20230010737A - 유동상 반응기, 장치 및 산소 함유 화합물로부터 저탄소 올레핀을 제조하는 방법 - Google Patents

유동상 반응기, 장치 및 산소 함유 화합물로부터 저탄소 올레핀을 제조하는 방법 Download PDF

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KR20230010737A
KR20230010737A KR1020227043984A KR20227043984A KR20230010737A KR 20230010737 A KR20230010737 A KR 20230010737A KR 1020227043984 A KR1020227043984 A KR 1020227043984A KR 20227043984 A KR20227043984 A KR 20227043984A KR 20230010737 A KR20230010737 A KR 20230010737A
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타오 장
진링 장
슈리앙 쑤
하이롱 탕
씨안가오 왕
청 장
진밍 지아
징 왕
후아 리
청공 리
쫑민 리우
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달리안 인스티튜트 오브 케미컬 피직스, 차이니즈 아카데미 오브 사이언시즈
달리안 인스티튜트 오브 케미컬 피직스, 차이니즈 아카데미 오브 사이언시즈
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Abstract

본 발명은 유동상 반응기, 장치 및 산소 함유 화합물로부터 저탄소 올레핀을 제조하는 방법을 개시하고, 상기 유동상 반응기는 반응기 하우징, 반응 영역, 코크 조절 영역 및 수송관을 포함하고; 상기 코크 조절 영역 내에는 n개의 배플이 설치되며, n개의 상기 배플은 코크 조절 영역을 n개의 서브 코크 조절 영역으로 분할하며, 상기 n개의 서브 코크 조절 영역은 제1서브 코크 조절 영역, 제2서브 코크 조절 영역 내지 제n서브 코크 조절 영역을 포함하고; n~1개의 상기 배플에는 모두 적어도 하나의 촉매 유통 홀이 설치되어, 촉매가 코크 조절 영역 내에서 고리 모양으로 유동하도록 하며; n은 정수이다. 본 발명에 따른 장치 및 방법은 메탄올 처리 능력이 높고 저탄소 올레핀 선택성이 높은 차세대 DMTO 촉매에 적용할 수 있으며, 생산 소모량은 메탄올 2.50~2.58톤/저탄소 올레핀 1톤이다.

Description

유동상 반응기, 장치 및 산소 함유 화합물로부터 저탄소 올레핀을 제조하는 방법
본 발명은 유동상 반응기, 장치 및 산소 함유 화합물로부터 저탄소 올레핀을 제조하는 방법(FLUIDIZED BED REACTOR, APPARATUS, AND METHOD FOR PREPARING LOW-CARBON OLEFIN FROM OXYGEN-CONTAINING COMPOUND)에 관한 것이고, 화공 촉매화 분야에 관한 것이다.
메탄올로 올레핀을 제조하는 기술(MTO)에는 주로 중국과학원다롄연구소의 DMTO(메탄올로 올레핀을 제조) 기술 및 미국 UOP 사의 MTO 기술이 있다. 2010년, DMTO 기술을 사용하는 Shenhua Baotou의 메탄올~올레핀 제조 공장이 완공되어 가동에 들어갔고, 이는 세계 최초로 MTO 기술을 산업적으로 적용한 것으로, 2019년 말까지 14세트의 DMTO 산업 장치가 가동하고 저탄소 올레핀의 총 생산 능력은 연간 약 800만 톤이다.
최근 몇 년 동안 DMTO 기술이 더욱 발전했으며 성능이 더 우수한 차세대 DMTO 촉매가 점차 산업화 적용되기 시작하여 DMTO 공장에 더 높은 이점을 제공한다. 차세대 DMTO 촉매는 더 높은 메탄올 처리 능력과 저탄소 올레핀 선택성을 가지고 있다. 기존 DMTO 산업플랜트에서는 차세대 DMTO 촉매의 장점을 충분히 활용하기 어렵기 때문에, 높은 메탄올 처리 능력과 높은 저탄소 올레핀 선택성에 적응할 수 있는 차세대 DMTO 촉매의 요구를 충족시킬 수 있는 DMTO 장치 및 생산방법의 개발이 필요하다.
본 발명의 일 양태에 따르면, 코크 조절 반응을 통해 DMTO 촉매를 온라인으로 개질할 수 있는 유동상 반응기를 제공하고, 본 발명에서 개질은 DMTO 촉매 중 코크 함량, 코크 함량 분포 및 코크 종을 조절함으로써, DMTO 촉매 성능을 제어하고 저탄소 올레핀 선택성을 향상시키는 것을 가리킨다.
본 발명에 따른 저탄소 올레핀은 에틸렌 및 프로필렌이다.
출원인은 연구를 거쳐, DMTO 촉매의 활성 및 저탄소 올레핀 선택성에 영향을 미치는 주요 요인은 촉매 중 코크 함량, 코크 함량 분포 및 코크 종임을 발견하였다. 촉매의 평균 코크 함량이 같을 경우, 코크 함량 분포가 좁으면, 저탄소 올레핀 선택성이 높고 활성이 높다. 촉매 중 코크 종은 폴리메틸 방향족 탄화수소 및 폴리메틸 시클로알칸 등을 포함하고, 여기서, 폴리메틸벤젠 및 폴리메틸나프탈렌은 에틸렌의 생성을 촉진할 수 있다. 따라서, 촉매 중 코크 함량, 코크 함량 분포 및 코크 종을 제어하는 것은 DMTO 촉매 활성을 제어하고 저탄소 올레핀 선택성을 향상시키는 핵심이다.
본 발명의 제1양태에 따르면, 유동상 반응기를 제공하며, 상기 유동상 반응기는 반응기 하우징, 반응 영역, 코크 조절 영역 및 수송관을 포함하고;
상기 반응기 하우징은 하측 하우징 및 상측 하우징을 포함하며; 상기 하측 하우징은 둘러싸여 반응 영역을 형성하고; 상기 수송관은 상기 반응 영역의 상방에 설치되고 상기 반응 영역과 연통되며; 상기 수송관의 외주에는 상측 하우징이 설치되고; 상기 상측 하우징과 상기 수송관은 둘러싸여 캐비티를 형성하며; 상기 캐비티는 코크 조절 영역을 포함하고;
상기 수송관의 상부에는 가스 출구가 설치되며;
상기 반응 영역은 반응 원료 입구 및 코크 조절 촉매 입구를 포함하고;
상기 코크 조절 영역은 촉매 입구, 코크 조절 촉매 출구, 코크 조절 가스 출구 및 코크 조절 원료 입구를 포함하며;
상기 코크 조절 영역은 고리 상의 챔버이고;
상기 코크 조절 영역 내에는 n개의 배플이 설치되며, n개의 상기 배플은 코크 조절 영역을 n개의 서브 코크 조절 영역으로 분할하고, 상기 n개의 서브 코크 조절 영역은 제1서브 코크 조절 영역, 제2서브 코크 조절 영역 내지 제n서브 코크 조절 영역을 포함하며;
n~1개의 상기 배플에는 모두 적어도 하나의 촉매 유통 홀이 설치되어, 촉매가 코크 조절 영역 내에서 고리 모양을 따라 유동하도록 하고; n은 정수이며;
상기 촉매 입구는 제1서브 코크 조절 영역에 설치되고; 상기 코크 조절 촉매 출구는 제n번째 서브 코크 조절 영역에 설치되며; 상기 코크 조절 가스 출구는 인접한 2개의 배플 사이에 설치된다.
코크 조절 영역이 하나의 영역만 포함할 경우, 상기 코크 조절 영역에 유입된 촉매의 체류 시간 분포는 완전 혼합 반응조의 체류 시간 분포와 유사하다. 이 조건에서 획득한 코크 조절 촉매 입자의 코크 함량 균일성이 좋지 못한 바, 즉 일부 촉매 입자 코크 함량이 아주 적고, 일부 촉매 입자 코크 함량은 아주 많아, 촉매의 평균 활성이 낮고 평균 선택성이 낮다. 본 발명에서, 코크 조절 영역을 설치하고, 코크 조절 영역에 반경 방향을 따라 배플을 설치하며, 코크 조절 영역을 복수개의 코크 조절 영역 서브 영역으로 분할함으로써, 상기 코크 조절 영역에 유입된 촉매의 체류 시간 분포를 제어하여, 코크 조절 촉매 중 코크 함량 분포가 좁고, 평균 활성이 높으며, 평균 선택성이 높아진다. 아울러, 영역 분할 제어 방식을 사용하면 코크 조절 촉매의 코크 종 및 코크 함량 제어에도 도움이 된다.
선택 가능하게, 상기 제1배플에는 상기 촉매 유통 홀이 설치되지 않고; 상기 제2내지 제n배플에는 모두 상기 촉매 유통홀이 설치된다.
선택 가능하게, 본 발명의 코크 조절 영역의 직경은 반응 영역의 직경보다 작다.
바람직하게, 상기 코크 조절 영역의 직경은 아래에서 위로 가면서 커진다.
선택 가능하게, 상기 제1배플과 상기 제2배플에 의해 분할되어 형성된 제1서브 코크 조절 영역에는 코크 조절 영역 촉매 입구가 설치되고;
상기 제1배플과 상기 제n배플에 의해 분할되어 형성된 제n서브 코크 조절 영역에는 코크 조절 촉매 수송관이 설치되고, 상기 코크 조절 촉매 수송관은 상기 반응 영역과 연통되며; 상기 코크 조절 촉매 수송관의 일단은 상기 코크 조절 촉매 출구 위치에 설치되고, 타단은 상기 반응 영역에 설치된다.
바람직하게, 상기 코크 조절 촉매 수송관에는 코크 조절 촉매 슬라이드 밸브가 더 설치되어, 촉매의 순환을 제어한다.
상기 서브 코크 조절 영역의 하방에는 코크 조절 영역 분배기가 설치되고;
상기 코크 조절 가스 출구는 코크 조절 영역 가스 수송관에 의해 상기 수송관에 연결된다.
본 발명에서, 코크 조절 영역을 설치하는 것을 통해, 코크 조절 영역 내에 동심원으로 순차적으로 배열된 배플을 설치하고, 배플에는 유통 홀이 있으며, 코크 조절 영역을 복수개의 서브 코크 조절 영역으로 분할하여, 촉매가 코크 조절 영역 내에서 고리 모양으로 유동하도록 함으로써, 상기 코크 조절 영역에 유입된 촉매의 체류 시간, 및 코크 조절 방식을 제어하고, 다시 말하면 각 서브 영역에 대한 조절 시 공간의 촉매 함량을 비교적 균일하게 조절하여 촉매 중 코크 함량 분포가 좁고, 촉매의 코크 종 및 코크 함량도 제어한다. 이로써, 일부 촉매 입자 코크 함량이 아주 적고, 일부 촉매 입자 코크 함량이 아주 많아, 촉매 코크 함량 분포가 넓어지는 것을 방지한다.
선택 가능하게, 2≤n≤10이다.
구체적으로, 배플에 설치된 촉매 유통 홀은 1개 또는 복수개일 수 있고, 본 발명은 엄격하게 한정하지 않는다. 복수개의 촉매 유통 홀을 설치할 경우, 촉매 유통 홀 간의 상대적 위치에 대해 본 발명은 엄격하게 한정하지 않으며, 예를 들어 복수개의 촉매 유통홀은 평행되게 설치되거나 무작위로 설치될 수 있다.
본 발명에서, 코크 조절 촉매 수송관의 형상은 엄격하게 한정하지 않고, 코크 조절 촉매 수송관이 코크 조절 촉매를 반응 영역에 수송할 수 있도록 보장하기만 하면 되며; 예를 들어 절곡 구조의 긴 파이프일 수 있고, 물론 다른 적절한 형상일 수도 있다.
바람직하게, 각각의 서브 코크 조절 영역의 하방에는 모두 코크 조절 영역 분배기가 설치된다. 이로써 코크 조절 원료 전체가 코크 조절 영역에 균일하게 유입되도록 함으로써, 각 서브 영역 사이에 코크 조절 원료가 불균일한 현상이 발생하는 것을 방지하고, 촉매 코크 함량의 좁은 분포를 더 잘 구현할 수 있다.
선택 가능하게, 상기 코크 조절 영역의 횡단면은 고리 모양이고; 상기 서브 코크 조절 영역의 횡단면은 부채꼴이다.
선택 가능하게, 상기 코크 조절 가스 출구는 코크 조절 영역 가스 수송관에 의해 상기 수송관에 연결된다.
선택 가능하게, 상기 서브 코크 조절 영역의 저부에는 코크 조절 영역 분배기가 설치되고;
상기 코크 조절 원료 입구는 상기 코크 조절 영역 분배기와 연통되거나, 또는 상기 코크 조절 원료 입구는 상기 코크 조절 영역 분배기의 하방에 위치한다.
바람직하게, 각각의 서브 코크 조절 영역의 저부에는 모두 코크 조절 영역 분배기가 설치된다.
선택 가능하게, 상기 반응 원료 입구 부분에는 반응 영역 분배기가 설치되고; 상기 반응 영역 분배기는 상기 반응 영역의 저부에 설치된다.
구체적으로, 상기 반응 영역 분배기는 반응 원료의 도입을 위한 것이다.
구체적으로, 본 발명에서, 반응 원료는 산소 함유 화합물을 함유하는 원료이다.
선택 가능하게, 상기 유동상 반응기는 폐제 영역을 더 포함하고; 상기 폐제 영역은 상기 코크 조절 영역의 상방에 설치되고 상기 수송관의 외주에 씌움 설치되며; 상기 폐제 영역과 상기 코크 조절 영역 사이에는 격판이 설치되고;
상기 폐제 영역의 저부에는 폐제 영역 분배기가 설치된다.
선택 가능하게, 상기 폐제 영역은 유동상 반응기 열 추출기를 더 포함한다.
선택 가능하게, 상기 유동상 반응기는 기체-고체 분리 영역을 더 포함하고; 상기 기체-고체 분리 영역은 상기 폐제 영역의 상방에 설치되고 상기 수송관의 외주에 씌움 설치되며;
상기 기체-고체 분리 영역에는 기체-고체 분리 장치가 설치되고;
상기 폐제 영역 및 상기 기체-고체 분리 영역은 서로 연통된다.
선택 가능하게, 상기 기체-고체 분리 장치는 제1기체-고체 분리 장치 및 제2기체-고체 분리 장치를 포함하고;
상기 제1기체-고체 분리 장치의 입구는 상기 수송관과 연통되고; 상기 제1기체-고체 분리 장치의 촉매 출구는 상기 폐제 영역에 설치되며;
상기 제2기체-고체 분리 장치의 촉매 출구도 상기 폐제 영역에 설치된다.
선택 가능하게, 상기 유동상 반응기는 가스상 생성물 수송관 및 가스 수집실을 더 포함하고; 상기 가스상 생성물 수송관 및 상기 가스 수집실은 상기 반응기 하우징의 상부에 설치되며; 상기 가스상 생성물 수송관은 상기 반응기 하우징의 최상단에 설치되고; 상기 가스상 생성물 수송관은 상기 가스 수집실의 상단부에 연결되며;
상기 제2기체-고체 분리 장치의 가스 출구는 상기 가스 수집실에 연결되고; 상기 제1기체-고체 분리 장치의 가스 출구는 상기 가스 수집실에 연결된다.
선택 가능하게, 상기 유동상 반응기는 폐제 순환관을 더 포함하고; 상기 폐제 순환관은 상기 반응기 하우징 외부에 설치되며;
상기 폐제 순환관의 입구는 상기 폐제 영역에 연결되고, 상기 폐제 순환관의 출구는 상기 반응 영역의 저부에 연결된다.
선택 가능하게, 상기 폐제 순환관에는 폐제 순환 슬라이드 밸브가 더 설치되어, 폐촉매의 순환을 제어한다.
본 발명의 제2양태에 따르면, 상술한 유동상 반응기 중 적어도 하나를 사용하여 수행되는 산소 함유 화합물로부터 저탄소 올레핀을 제조하는 방법을 제공한다.
선택 가능하게, 상기 방법은,
코크 조절 원료 및 재생기로부터의 촉매를 코크 조절 영역에 도입하고 반응시켜, 코크 조절 촉매 및 코크 조절 가스상 생성물을 생성하는 단계를 적어도 포함하고,
상기 촉매는 배플의 촉매 유통 홀을 거쳐 고리 모양 흐름을 형성한다.
선택 가능하게, 상기 방법은,
(1) 코크 조절 원료를 코크 조절 영역 분배기로부터 코크 조절 영역에 도입하고, 촉매를 촉매 입구로부터 코크 조절 영역에 도입하며, 상기 코크 조절 원료 및 상기 촉매가 코크 조절 영역에서 접촉하고 반응하여, 코크 조절 촉매 및 코크 조절 가스상 생성물을 생성하되; 상기 코크 조절 촉매는 코크 조절 촉매 출구를 거쳐 상기 반응 영역에 유입되고, 상기 코크 조절 가스상 생성물은 상기 코크 조절 가스 출구를 거쳐 상기 수송관에 유입되는 단계; 및
(2) 산소 함유 화합물을 함유하는 원료를 반응 원료 입구로 반응 영역에 도입하고, 코크 조절 촉매와 접촉시켜, 저탄소 올레핀을 함유하는 스트림 A를 얻는 단계를 포함한다.
선택 가능하게, 상기 코크 조절 원료는 C1-C6의 탄화수소 화합물을 포함한다.
바람직하게, 상기 탄화수소 화합물은 C1-C6의 알칸, C1-C6의 알켄 중 적어도 하나로부터 선택된다.
선택 가능하게, 상기 코크 조절 원료는 수소, 알코올 화합물, 물 중 적어도 하나를 더 포함하고;
상기 알코올 화합물 및 물의 전체 함량이 코크 조절 원료 중 질량 함량은 10w%이상이고 50w% 이하이다.
바람직하게, 상기 알코올 화합물은 메탄올, 에탄올 중 적어도 하나로부터 선택된다.
선택 가능하게, 상기 코크 조절 원료는 0~20wt% 수소, 0~50wt% 메탄, 0~50wt% 에탄, 0~20wt% 에틸렌, 0~50wt% 프로판, 0~20wt% 프로필렌, 0~90wt% 부탄, 0~90wt% 부틸렌, 0~90wt% 펜탄, 0~90wt% 펜텐, 0~90wt% 헥산, 0~90wt% 헥센, 0~50wt% 메탄올, 0~50wt% 에탄올, 0~50wt% 물을 포함하고;
상기 탄화수소 화합물은 0이 아니다.
선택 가능하게, 상기 산소 함유 화합물은 메탄올, 디메틸에테르 중 적어도 하나로부터 선택되며;
선택 가능하게, 상기 촉매는 SAPO 분자체를 포함하고;
상기 코크 조절 촉매 중 코크 함량은 4~9wt%이고;
상기 코크 조절 촉매 중 코크 함량 분포의 사분 편차는 1wt%보다 작다.
구체적으로, 본 발명에서, 코크 조절 영역의 설치 및 코크 조절 공정의 선택을 통해, 코크 조절 촉매 중 코크 함량을 4~9wt%로 구현하고, 촉매가 입자상이기에, 촉매의 코크 함량은 각각의 촉매 입자 코크 함량의 평균값이지만, 각각의 촉매 입자 중 코크 함량은 실질적으로 다르다. 본 발명에서, 코크 조절 촉매 중 코크 함량 분포의 사분 편차를 1wt%보다 작은 범위 내로 제어하여, 촉매의 전체적인 코크 함량 분포가 좁도록 함으로써, 촉매 활성, 및 저탄소 올레핀 선택성을 향상시킬 수 있다.
선택 가능하게, 상기 코크 조절 촉매 중 코크 종은 폴리메틸벤젠 및 폴리메틸나프탈렌을 포함하고;
상기 폴리메틸벤젠 및 폴리메틸나프탈렌의 질량 합이 코크 전체 질량 중 함량은 70wt% 이상이며;
분자량이 184보다 큰 코크 종의 질량이 코크 전체 질량 중 함량은 25wt% 이하이고;
여기서, 상기 코크 전체 질량은 코크 종의 전체 질량을 가리킨다.
본 발명에서, 코크 종의 타입, 및 코크 종의 함량도 아주 중요한 바, 본 발명의 조절 목적 중 하나이다. 본 발명에서, 코크 조절의 설치 및 코크 조절 공정 파라미터의 선택을 통해, 폴리메틸벤젠 및 폴리메틸나프탈렌이 코크 전체 질량 중 함량은 70wt% 이상의 효과를 달성하고, 촉매 활성, 및 저탄소 올레핀 선택성을 향상시킨다.
선택 가능하게, 상기 코크 조절 영역의 공정 조작 조건은, 가스 겉보기 선속도가 0.1~0.5m/s이고, 반응 온도가 300~700℃이며, 반응 압력이 100~500kPa이고, 유동층 밀도가 400~800kg/m3이며;
상기 반응 영역의 공정 조작 조건은, 가스 겉보기 선속도가 0.5~7.0m/s이고, 반응 온도가 350~550℃이며, 반응 압력이 100~500kPa이고, 유동층 밀도가 100~500kg/m3이다.
선택 가능하게, 상기 단계 (2) 이후에,
(3) 저탄소 올레핀을 함유하는 스트림 A 및 코크 조절 가스 출구로부터 유출된 코크 조절 가스상 생성물이 수송관에서 혼합 스트림 B를 형성하고, 스트림 B는 수송관을 거쳐 제1기체-고체 분리 장치에 유입되어 기체-액체 분리가 이루어진 후, 기상 스트림 C 및 고상 스트림 D로 분리되는 단계를 더 포함하고, 기상 스트림 C는 저탄소 올레핀을 함유하는 가스이고, 고상 스트림 D는 폐촉매이다.
선택 가능하게, 상기 폐촉매 중 코크 함량은 9~13wt%이다.
선택 가능하게, 상기 단계 (3) 이후에,
(4) 상기 기상 스트림 C가 가스 수집실에 유입되고, 고상 스트림 D가 폐제 영역에 유입되며; 폐제 영역 유동화 가스를 폐제 영역 유동화 가스 입구로부터 폐제 영역에 도입하고, 폐촉매와 접촉하여, 폐제 영역 유동화 가스 및 이에 포함된 폐촉매는 스트림 E를 형성하는 단계를 더 포함한다.
선택 가능하게, 상기 폐제 영역 유동화 가스는 질소, 수증기 중 적어도 하나를 포함한다.
선택 가능하게, 상기 단계 (4) 이후에,
(5) 스트림 E가 제2기체-고체 분리 장치에 유입되어 기체-고체 분리가 이루어진 후, 기상 스트림 F 및 고상 스트림 G로 분리되고, 기상 스트림 F는 폐제 영역 유동화 가스이고, 고상 스트림 G는 폐촉매이며, 기상 스트림 F는 가스 수집실에 유입되고, 고상 스트림 G는 폐제 영역에 유입되며; 기상 스트림 C 및 기상 스트림 F는 가스 수집실에서 혼합되어 가스상 생성물을 형성하고, 가스상 생성물은 가스상 생성물 수송관을 거쳐 하류 공정 구간에 유입되는 단계를 더 포함한다.
선택 가능하게, 상기 단계 (5) 이후에,
(6) 상기 폐제 영역의 폐촉매가 폐제 순환관을 거쳐 유동상 반응기의 반응 영역의 저부로 돌아가는 단계를 더 포함한다.
선택 가능하게, 상기 폐제 영역의 공정 조작 조건은, 가스 겉보기 선속도가 0.1~1.0m/s이고, 반응 온도가 350~550℃이며, 반응 압력이 100~500kPa이고, 유동층 밀도가 200~800kg/m3이다.
본 발명의 제3 양태에 따르면, 장치를 더 제공하며, 상기 장치는 유동상 반응기 및 유동상 재생기를 포함하고; 상기 유동상 반응기 및 상기 유동상 재생기는 연통되며;
상기 유동상 반응기는 상술한 유동상 반응기 중 적어도 하나로부터 선택된다.
선택 가능하게, 상기 유동상 재생기는 재생기 하우징을 포함하고;
상기 재생기 하우징에는 폐촉매 입구가 설치되며;
상기 폐촉매 입구는 상기 유동상 반응기의 폐제 영역과 연통되고;
바람직하게, 상기 폐촉매 입구와 상기 유동상 반응기의 폐제 영역은 제1스트리퍼를 통해 연통된다.
보다 바람직하게, 상기 유동상 반응기의 폐제 영역과 상기 제1스트리퍼 사이는 재생 대기 경사관을 통해 연통된다.
선택 가능하게, 상기 제1스트리퍼와 상기 폐촉매 입구는 폐제 수송관을 통해 연통된다.
바람직하게, 상기 폐제 수송관에는 재생 대기 슬라이드 밸브가 설치되어, 촉매의 순환을 제어한다.
구체적으로, 본 발명에서 제공되는 산소 함유 화합물로부터 저탄소 올레핀을 제조하는 장치에는 유동상 재생기가 설치되고, 유동상 재생기를 이용하여, 폐촉매를 재생하며, 재생된 촉매를 코크 조절 영역에 도입하여, 코크 조절을 수행하고, 코크 조절 후 다시 반응 영역에 도입하여 촉매화 반응을 진행한다. 온라인 촉매 및 온라인 코크 조절 촉매가 가능하여, 생산 효율을 향상시킨다.
선택 가능하게, 상기 재생기 하우징의 최하단은 상기 코크 조절 영역과 연통되고;
바람직하게, 상기 재생기 하우징의 최하단과 상기 코크 조절 영역은 제2스트리퍼를 통해 연통되며;
바람직하게, 상기 제2스트리퍼 내에는 재생기 열 추출기가 설치된다.
선택 가능하게, 상기 재생기 하우징에는 재생기 분배기가 더 설치되고;
상기 제2스트리퍼의 일단은 상기 재생기 하우징 내에 인입된다.
선택 가능하게, 상기 제2스트리퍼 및 상기 재생 촉매 입구 사이는 재생제 수송관을 통해 연통된다.
바람직하게, 상기 재생제 수송관에는 재생 슬라이드 밸브가 설치된다.
선택 가능하게, 상기 유동상 재생기는 재생기 기체-고체 분리 장치, 재생기 가스 수집실 및 연소 가스 수송관을 더 포함하고;
상기 재생기 기체-고체 분리 장치는 상기 재생기 하우징 내에 설치되며; 상기 재생기 가스 수집실 및 상기 연소 가스 수송관은 상기 재생기 하우징의 상부에 설치되고; 상기 연소 가스 수송관은 상기 재생기 하우징의 최상단에 설치되며; 상기 연소 가스 수송관은 상기 재생기 가스 수집실의 상단부에 연결되고;
상기 재생기 기체-고체 분리 장치의 가스 출구는 상기 재생기 가스 수집실에 연결되며; 상기 재생기 기체-고체 분리 장치의 재생 촉매 출구는 상기 재생기 하우징의 하부에 설치된다.
본 발명의 제4 양태에 따르면, 상술한 장치 중 적어도 하나를 사용하여 수행되는 산소 함유 화합물로부터 저탄소 올레핀을 제조하는 방법을 더 제공한다.
선택 가능하게, 상기 방법은,
폐제 영역의 폐촉매가 상기 유동상 재생기 내에 유입되어, 상기 유동상 재생기 내에서 재생된 후, 상기 코크 조절 영역에 유입되는 단계를 포함한다.
선택 가능하게, 상기 방법은,
(a) 상기 폐촉매가 제1스트리퍼를 거쳐 스트리핑된 후, 유동상 재생기의 중앙부에 유입되는 단계;
(b) 재생 가스를 재생 가스 입구로부터 유동상 재생기의 저부에 도입하고, 재생 가스와 폐촉매가 접촉하여 화학적 반응이 발생하여, 연소 가스 및 재생 촉매를 함유하는 스트림 H를 생성하고, 스트림 H가 재생기 기체-고체 분리 장치에 유입되어, 기체-고체 분리가 이루어진 후, 연소 가스 및 재생 촉매로 분리되고, 연소 가스는 재생기 가스 수집실에 유입되고, 연소 가스 수송관을 거쳐 하류의 연소 가스 처리 시스템에 유입되며, 재생 촉매는 유동상 재생기의 저부로 돌아가고, 유동상 재생기 중 재생 촉매는 제2스트리퍼에 유입되어 스트리핑, 열 추출 후 유동상 반응기의 코크 조절 영역에 유입되는 단계를 적어도 포함한다.
바람직하게, 상기 재생 촉매 중 코크 함량≤3wt%이다.
선택 가능하게, 상기 재생 가스는 산소, 질소, 수증기, 공기 중 적어도 하나로부터 선택되고;
바람직하게, 상기 재생 가스는 0~100wt% 공기, 0~50wt% 산소, 0~50wt% 질소 및 0~50wt% 수증기를 포함한다.
선택 가능하게, 상기 유동상 재생기의 공정 조작 조건은, 가스 겉보기 선속도가 0.5~2.0m/s이고, 재생 온도가 600~750℃이며, 재생 압력이 100~500kPa이고, 유동층 밀도가 150~700kg/m3이다.
선택 가능하게, 상기 재생 촉매 중 코크 함량≤3wt%이다.
상기 저탄소 올레핀을 제조하는 방법은,
폐제 영역 중의 폐촉매를 유동상 재생기에 도입하여 재생 처리를 수행하여, 재생 촉매를 생성하고, 상기 재생 촉매를 유동상 반응기의 코크 조절 영역에 도입하여 코크 조절 원료와 접촉 및 반응시키는 단계를 더 포함한다.
구체적으로, 본 발명의 유동상 반응기는 아래에서 위로 반응 영역, 코크 조절 영역, 폐제 영역 및 기체-고체 분리 영역으로 나뉜다. 상기 방법은, a) 유동상 반응기의 코크 조절 영역에서, 코크 조절 원료와 촉매가 접촉하여 코크 조절 가스상 생성물 및 코크 조절 촉매를 생성하고, 코크 조절 촉매가 유동상 반응기의 반응 영역에 유입하며; 반응 영역에서, 산소 함유 화합물을 함유하는 원료와 코크 조절 촉매가 접촉하여 저탄소 올레핀을 함유하는 가스상 생성물 및 폐촉매를 생성하는 단계; b) 유동상 재생기에서, 재생 가스와 폐촉매가 접촉하여, 연소 가스 및 재생 촉매를 생성하고, 상기 재생 촉매가 다시 코크 조절 영역에 유입되는 단계를 포함한다.
본 발명의 C1-C6의 탄화수소 화합물은 탄소 원자 수가 1-6인 탄화수소 화합물을 가리킨다.
본 발명이 가져오는 유익한 효과는 아래와 같은 것을 포함한다.
(1) 본 발명의 촉매는 코크 조절 영역의 배플의 촉매 유통 홀을 통해 상류 서브 영역으로부터 순차적으로 하류 서브 영역에 유입되어, ① 코크 조절 영역의 촉매 저장량이 자동으로 조절되도록 하고, 즉 코크 조절 영역의 촉매 평균 체류 시간을 제어하는 것을 통해, 촉매 중 코크 함량을 제어하고; ② n개의 서브 코크 조절 영역의 구조를 사용하여 촉매의 체류 시간 분포를 제어하고, 그 체류 시간 분포는 n개의 직렬된 완전 혼합 반응조와 유사하기에, 코크 함량 분포가 좁은 촉매를 얻을 수 있다.
(2) 본 발명은 촉매 중 코크 종의 전환 및 생성을 통해, 한편으로는 촉매 중 잔류 비활성 대분자 코크 종을 저분자 코크 종으로 전환하고, 다른 한편으로는 코크 조절 원료가 촉매에 유입되어 고활성 저분자 코크 종을 생성하고 저분자 코크 종은 폴리메틸벤젠 및 폴리메틸나프탈렌을 주성분으로 하며 에틸렌의 선택성을 향상시킬 수 있다.
(3) 본 발명의 코크 조절 반응을 통해 DMTO 촉매를 온라인 개질하는 방법은, 코크 함량이 높고 코크 함량 분포가 좁으며 코크 종의 주요 성분이 폴리메틸벤젠 및 폴리메틸나프탈렌인 코크 조절 촉매를 얻을 수 있고, 저탄소 올레핀 선택성이 낮은 촉매를 저탄소 올레핀 선택성이 높은 코크 조절 촉매로 전환한다.
(4) 본 발명의 촉매는 코크 조절 과정 처리를 거칠 필요가 없고, 산소 함유 화합물로부터 저탄소 올레핀을 제조하는 과정에 직접 사용될 수 있으며, 코크 조절 처리를 거치지 않고 얻은 가스상 생성물 중 저탄소 올레핀 선택성은 80~83wt%이다. 본 발명의 촉매가 코크 조절 과정 처리를 거친 후 산소 함유 화합물로부터 저탄소 올레핀을 제조하는 과정에 다시 사용되어 얻은 가스상 생성물의 저탄소 올레핀 선택성은 93~96wt%이다.
(5) 본 발명의 방법에서, 유동상 반응기의 반응 영역의 가스 겉보기 선속도가 높기에 높은 메탄올 플럭스를 얻을 수 있고, 장치 단위 부피의 메탄올 처리량을 높일 수 있으며, 메탄올 질량 공간 속도가 5~20h-1에 달할 수 있고, 폐제 영역은 열 추출, 폐촉매 온도 강하에 사용되며, 반응 영역에 저온의 폐촉매를 수송하여 반응 영역의 유동층 밀도를 높이고 반응 영역의 유동층 온도를 제어하며, 가스 겉보기 선속도가 0.5~7.0m/s일 경우, 대응되는 유동층 밀도는 500~100kg/m3이다.
(6) 본 발명의 유동상 반응기는 유동상 반응기의 제1기체-고체 분리 장치가 직접 수송관에 연결되는 구조를 사용하여, 스트림 B 중 저탄소 올레핀을 함유하는 가스 및 폐촉매의 빠른 분리를 구현하고, 저탄소 올레핀이 폐촉매의 작용하에 추가 반응하여 분자량이 더 큰 탄화수소 제품을 생성하는 것을 방지한다.
도 1은 본 발명의 일 해결수단에 따른 산소 함유 화합물로부터 저탄소 올레핀을 제조하는(DMTO) 장치의 모식도이다.
도 2는 본 발명의 일 해결수단에 따른 유동상 반응기의 코크 조절 영역의 횡단면 모식도이다.
도 1 및 도 2의 부호의 설명은 아래와 같다.
아래 실시예를 참조하여 본 발명을 상세히 설명하지만, 본 발명은 이런 실시예에 한정되지 않는다.
특별한 설명이 없는 한, 본 발명의 실시예에 사용된 원료 및 촉매는 모두 상업적인 경로로 구매한 것이다.
본 발명의 실시예에 사용된 SAPO 분자체는 Catalyst&Catalysis technology (Dalian) Co., Ltd. Of CAS에서 제공한 것이다.
DMTO 촉매의 성능을 향상시키기 위해, 본 발명은 코크 조절 반응을 통해 DMTO 촉매를 온라인으로 개질하는 방법을 제공하고, 이는,
(1) 촉매를 코크 조절 영역으로 수송하는 단계;
(2) 코크 조절 원료를 코크 조절 영역으로 수송하는 단계;
(3) 코크 조절 원료 및 촉매를 코크 조절 영역에서 접촉하고 반응시켜, 코크 조절 원료가 촉매에서 코크화되고, 코크화된 촉매는 코크 조절 촉매라고 하며, 코크 조절 촉매 중 코크 함량은 4~9wt%이고, 코크 종은 폴리메틸벤젠 및 폴리메틸나프탈렌을 포함하며, 폴리메틸벤젠 및 폴리메틸나프탈렌의 질량이 코크 전체 질량 중 함량은 70wt% 이상이고, 분자량>184인 코크 종의 질량이 코크 전체 질량 중 함량은 25wt% 이하인 단계;
(4) 코크 조절 촉매를 반응 영역으로 수송하는 단계를 포함한다.
상기 촉매는 코크 함량≤3wt%인 DMTO 촉매이고, 상기 DMTO 촉매 활성 성분은 SAPO 분자체이다.
상기 코크 조절 반응의 반응 온도는 300~700℃이다.
본 발명은 상술한 코크 조절 반응을 통해 DMTO 촉매를 온라인으로 개질하는 방법을 포함하는 산소 함유 화합물로부터 저탄소 올레핀을 제조하는 방법 및 이를 사용하는 장치를 더 제공한다. 상기 장치는 유동상 반응기(1) 및 유동상 재생기(2)를 포함한다.
산소 함유 화합물로부터 저탄소 올레핀을 제조하는 장치에 있어서, 상기 장치는 유동상 반응기(1)를 포함하고, 여기서, 상기 유동상 반응기(1)는 아래에서 위로 반응 영역, 코크 조절 영역, 폐제 영역 및 기체-고체 분리 영역으로 나뉘며, 상기 유동상 반응기(1)는 반응기 하우징(1-1), 반응 영역 분배기(1-2), 수송관(1-3), 코크 조절 영역 분배기(1-4), 배플(1-5), 코크 조절 영역 가스 수송관(1-6), 폐제 영역 분배기(1-7), 유동상 반응기 열 추출기(1-8), 제1기체-고체 분리 장치(1-9), 제2기체-고체 분리 장치(1-10), 가스 수집실(1-11), 가스상 생성물 수송관(1-12), 코크 조절 촉매 수송관(1-13), 코크 조절 촉매 슬라이드 밸브(1-14), 폐제 순환관(1-15), 폐제 순환 슬라이드 밸브(1-16), 재생 대기 경사관(1-17), 제1스트리퍼(1-18), 재생 대기 슬라이드 밸브(1-19) 및 폐제 수송관(1-20)을 포함하고;
상기 반응 영역 분배기(1-2)는 유동상 반응기(1)의 반응 영역의 저부에 위치하며, 수송관(1-3)은 유동상 반응기(1)의 중심 부위에 위치하고, 그 최하단은 반응 영역의 최상단에 연결되며;
상기 코크 조절 영역은 반응 영역 상에 위치하고, 코크 조절 영역 내에는 n개의 배플(1-5)이 설치되며, 배플(1-5)은 코크 조절 영역을 n개의 서브 코크 조절 영역으로 분할하고, n은 정수이며, 2≤n≤10이고, 각각의 서브 코크 조절 영역의 저부에는 모두 독립적으로 코크 조절 영역 분배기(1-4)가 설치되며, 코크 조절 영역의 횡단면은 고리 모양이고, 서브 코크 조절 영역의 횡단면은 부채꼴이며, 제1내지 제n서브 코크 조절 영역은 동심원으로 순차적으로 배열되고, 배플(1-5)은 촉매 유통 홀을 구비하지만, 제1서브 코크 조절 영역 및 제n서브 코크 조절 영역 사이의 배플(1-5)은 촉매 유통 홀이 없고, 재생제 수송관(2-9)의 출구는 유동상 반응기(1)의 제1서브 코크 조절 영역에 연결되며, 코크 조절 촉매 수송관(1-13)의 입구는 제n서브 코크 조절 영역에 연결되고, 코크 조절 촉매 수송관(1-13)에는 코크 조절 촉매 슬라이드 밸브(1-14)가 설치되고, 코크 조절 촉매 수송관(1-13)의 출구는 반응 영역의 하부에 설치되며, 서브 코크 조절 영역의 상부에는 코크 조절 영역 가스 수송관(1-6)이 설치되고, 코크 조절 영역 가스 수송관(1-6)의 입구는 서브 코크 조절 영역의 상부에 위치하며, 코크 조절 영역 가스 수송관(1-6)의 출구는 수송관(1-3)에 연결되고;
상기 폐제 영역 분배기(1-7)는 폐제 영역의 저부에 위치하며, 유동상 반응기 열 추출기(1-8)는 폐제 영역에 위치하고;
상기 제1기체-고체 분리 장치(1-9), 제2기체-고체 분리 장치(1-10) 및 가스 수집실(1-11)은 유동상 반응기(1)의 기체-고체 분리 영역에 위치하며, 제1기체-고체 분리 장치(1-9)의 입구는 수송관(1-3)의 상부에 연결되고, 제1기체-고체 분리 장치(1-9)의 가스 출구는 가스 수집실(1-11)에 연결되며, 제1기체-고체 분리 장치(1-9)의 촉매 출구는 폐제 영역에 위치하고, 제2기체-고체 분리 장치(1-10)의 입구는 유동상 반응기(1)의 기체-고체 분리 영역에 위치하며, 제2기체-고체 분리 장치(1-10)의 가스 출구는 가스 수집실(1-11)에 연결되고, 제2기체-고체 분리 장치(1-10)의 촉매 출구는 폐제 영역에 위치하며, 가스상 생성물 수송관(1-12)은 가스 수집실(1-11)의 상단부에 연결되고;
상기 폐제 순환관(1-15)의 입구는 폐제 영역에 연결되고, 폐제 순환관(1-15)의 출구는 반응 영역의 저부에 연결되며, 폐제 순환관(1-15)에는 폐제 순환 슬라이드 밸브(1-16)가 설치되고;
상기 재생 대기 경사관(1-17)의 입구는 폐제 영역에 연결되고, 재생 대기 경사관(1-17)의 출구는 제1스트리퍼(1-18)의 상부에 연결되며, 제1스트리퍼(1-18)는 반응기 하우징(1-1) 외부에 설치되고, 재생 대기 슬라이드 밸브(1-19)의 입구는 라인을 거쳐 제1스트리퍼(1-18)의 저부에 연결되고, 재생 대기 슬라이드 밸브(1-19)의 출구는 라인을 거쳐 폐제 수송관(1-20)의 입구에 연결되며, 폐제 수송관(1-20)의 출구는 유동상 재생기(2)의 중앙부에 연결된다.
일 바람직한 실시형태에서, 제1기체-고체 분리 장치(1-9)는 하나 또는 다수 그룹의 기체-고체 사이클론 분리기를 사용하고, 각 그룹의 기체-고체 사이클론 분리기는 하나의 제1단계 기체-고체 사이클론 분리기 및 하나의 제2단계 기체-고체 사이클론 분리기를 포함한다.
일 바람직한 실시형태에서, 제2기체-고체 분리 장치(1-10)는 하나 또는 다수 그룹의 기체-고체 사이클론 분리기를 사용하고, 각 그룹의 기체-고체 사이클론 분리기는 하나의 제1단계 기체-고체 사이클론 분리기 및 하나의 제2단계 기체-고체 사이클론 분리기를 포함한다.
일 바람직한 실시형태에서, 제2기체-고체 분리 장치(1-10)는 한 구간의 라인이고, 그 입구는 기체-고체 분리 영역에 위치하고, 그 출구는 가스 수집실(1-11)에 연결된다.
산소 함유 화합물로부터 저탄소 올레핀을 제조하는 장치에 있어서, 상기 장치는 유동상 재생기(2)를 포함하고, 상기 유동상 재생기(2)는 재생기 하우징(2-1), 재생기 분배기(2-2), 재생기 기체-고체 분리 장치(2-3), 재생기 가스 수집실(2-4), 연소 가스 수송관(2-5), 제2스트리퍼(2-6), 재생기 열 추출기(2-7), 재생 슬라이드 밸브(2-8) 및 재생제 수송관(2-9)을 포함하며;
상기 재생기 분배기(2-2)는 유동상 재생기(2)의 저부에 위치하고, 재생기 기체-고체 분리 장치(2-3)는 유동상 재생기(2)의 상부에 위치하며, 재생기 기체-고체 분리 장치(2-3)의 입구는 유동상 재생기(2)의 상부에 위치하고, 재생기 기체-고체 분리 장치(2-3)의 가스 출구는 재생기 가스 수집실(2-4)에 연결되며, 재생기 기체-고체 분리 장치(2-3)의 재생 촉매 출구는 유동상 재생기(2)의 하부에 위치하고, 재생기 가스 수집실(2-4)은 유동상 재생기(2)의 상단부에 위치하며, 연소 가스 수송관(2-5)은 재생기 가스 수집실(2-4)의 상단부에 연결되고;
상기 제2스트리퍼(2-6)는 재생기 하우징(2-1) 외부에 위치하고, 제2스트리퍼(2-6)의 입구 파이프는 재생기 하우징(2-1)을 관통하며, 재생기 분배기(2-2)의 상방에 개구가 설치되고, 재생기 열 추출기(2-7)는 제2스트리퍼(2-6) 내에 위치되며, 재생 슬라이드 밸브(2-8)의 입구는 라인을 거쳐 제2스트리퍼(2-6)의 저부에 연결되고, 재생 슬라이드 밸브(2-8)의 출구는 라인을 거쳐 재생제 수송관(2-9)의 입구에 연결되며, 재생제 수송관(2-9)의 출구는 유동상 반응기(1)의 제1서브 코크 조절 영역에 연결된다.
일 바람직한 실시형태에서, 재생기 기체-고체 분리 장치(2-3)는 하나 또는 다수 그룹의 기체-고체 사이클론 분리기를 사용하고, 각 그룹의 기체-고체 사이클론 분리기는 하나의 제1단계 기체-고체 사이클론 분리기 및 하나의 제2단계 기체-고체 사이클론 분리기를 포함한다.
본 발명의 다른 일 양태에 따르면, 상기 임의의 장치를 사용하는 산소 함유 화합물로부터 저탄소 올레핀을 제조하는 방법을 더 제공하고, 이는,
(1) 코크 조절 원료를 코크 조절 영역 분배기(1-4)로부터 유동상 반응기(1)의 코크 조절 영역에 도입하고, 촉매를 재생제 수송관(2-9)으로부터 유동상 반응기(1)의 코크 조절 영역에 도입하며, 코크 조절 원료 및 촉매가 코크 조절 영역에서 접촉하고 화학적 반응이 발생하여, 코크 조절 촉매 및 코크 조절 가스상 생성물을 생성하고; 코크 조절 촉매는 배플(1-5)의 촉매 유통 홀을 거쳐 순차적으로 제1내지 제n서브 코크 조절 영역을 통과한 후, 코크 조절 촉매 수송관(1-13), 코크 조절 촉매 슬라이드 밸브(1-14)를 거쳐 유동상 반응기(1)의 반응 영역에 유입되며; 코크 조절 가스상 생성물은 코크 조절 영역 가스 수송관(1-6)을 거쳐 수송관(1-3)에 유입되고; 산소 함유 화합물을 함유하는 원료를 반응 영역 분배기(1-2)로부터 유동상 반응기(1)의 반응 영역에 도입하여, 코크 조절 촉매와 접촉시켜, 저탄소 올레핀 및 폐촉매를 함유하는 스트림 A를 생성하고, 스트림 A 및 코크 조절 가스상 생성물은 수송관(1-3)에서 혼합되어 스트림 B를 형성하며, 스트림 B가 수송관(1-3)을 거쳐 제1기체-고체 분리 장치(1-9)에 유입되어 기체-고체 분리가 이루어진 후, 기상 스트림 C 및 고상 스트림 D로 분리되며, 기상 스트림 C는 저탄소 올레핀을 함유하는 가스이고, 고상 스트림 D는 폐촉매이며, 기상 스트림 C가 가스 수집실(1-11)에 유입되고, 고상 스트림 D가 폐제 영역에 유입되며; 폐제 영역 유동화 가스를 폐제 영역 분배기(1-7)로부터 폐제 영역에 도입하여 폐촉매와 접촉시켜, 폐제 영역 유동화 가스 및 이에 포함된 소량의 폐촉매가 스트림 E를 형성하며, 스트림 E가 제2기체-고체 분리 장치(1-10)에 유입되어 기체-고체 분리가 이루어진 후, 기상 스트림 F 및 고상 스트림 G로 분리되고, 기상 스트림 F는 폐제 영역 유동화 가스이고, 고상 스트림 G는 폐촉매이며, 기상 스트림 F는 가스 수집실(1-11)에 유입되고, 고상 스트림 G는 폐제 영역에 유입되며; 기상 스트림 C 및 기상 스트림 F는 가스 수집실(1-11)에서 혼합되어 가스상 생성물을 형성하고, 가스상 생성물은 가스상 생성물 수송관(1-12)을 거쳐 하류 공정 구간에 유입되며; 폐제 영역의 일부 폐촉매는 폐제 순환관(1-15) 및 폐제 순환 슬라이드 밸브(1-16)를 거쳐 유동상 반응기(1)의 반응 영역의 저부로 돌아가고, 다른 일부 폐촉매는 재생 대기 경사관(1-17)을 거쳐 제1스트리퍼(1-18)에 유입되어 스트리핑된 후, 폐촉매는 재생 대기 슬라이드 밸브(1-19) 및 폐제 수송관(1-20)을 거쳐 유동상 재생기(2)의 중앙부에 유입되는 단계;
(2) 재생 가스를 재생기 분배기(2-2)로부터 유동상 재생기(2)의 저부에 도입하고, 유동상 재생기(2)에서, 재생 가스와 폐촉매가 접촉하고 화학적 반응이 발생하여, 폐촉매 중 일부 코크가 연소 제거되어, 연소 가스 및 재생 촉매를 함유하는 스트림 H를 형성하고, 스트림 H가 재생기 기체-고체 분리 장치(2-3)에 유입되어, 기체-고체 분리가 이루어진 후, 연소 가스 및 재생 촉매로 분리되고, 연소 가스는 재생기 가스 수집실(2-4)에 유입되고, 연소 가스 수송관(2-5)을 거쳐 하류의 연소 가스 처리 시스템에 유입되며, 재생 촉매는 유동상 재생기(2)의 저부로 돌아가고, 유동상 재생기(2) 중 재생 촉매는 제2스트리퍼(2-6)에 유입되어 스트리핑, 열 추출 후, 재생 슬라이드 밸브(2-8) 및 재생제 수송관(2-9)을 거쳐 유동상 반응기(1)의 코크 조절 영역에 유입되는 단계를 포함한다.
일 바람직한 실시형태에서, 상기 코크 조절 원료의 조성은 0~20wt% 수소, 0~50wt% 메탄, 0~50wt% 에탄, 0~20wt% 에틸렌, 0~50wt% 프로판, 0~20wt% 프로필렌, 0~90wt% 부탄, 0~90wt% 부틸렌, 0~90wt% 펜탄, 0~90wt% 펜텐, 0~90wt% 헥산, 0~90wt% 헥센, 0~50wt% 메탄올, 0~50wt% 에탄올 및 0~50wt% 물이다.
일 바람직한 실시형태에서, 상술한 방법의 산소 함유 화합물은 메탄올 또는 디메틸에테르 중 하나 또는 메탄올 및 디메틸에테르의 혼합물이다.
일 바람직한 실시형태에서, 상술한 방법의 폐제 영역 유동화 가스는 질소 및 수증기 중 하나 또는 질소 및 수증기의 혼합물이다.
일 바람직한 실시형태에서, 상술한 방법의 재생 가스는 0~100wt% 공기, 0~50wt% 산소, 0~50wt% 질소 및 0~50wt% 수증기이다.
일 바람직한 실시형태에서, 상기 촉매 활성 성분은 SAPO 분자체이다.
일 바람직한 실시형태에서, 상기 촉매 중 코크 함량≤3wt%이다.
일 바람직한 실시형태에서, 상기 코크 조절 촉매 중 코크 함량은 4~9wt%이고, 상기 코크 조절 촉매 중 코크 함량 분포의 사분 편차는 1wt%보다 작으며, 코크 종은 폴리메틸벤젠 및 폴리메틸나프탈렌을 포함하고, 폴리메틸벤젠 및 폴리메틸나프탈렌의 질량이 코크 전체 질량 중 함량은 70wt% 이상이며, 분자량>184인 코크 종의 질량이 코크 전체 질량 중 함량은 25wt% 이하이다.
일 바람직한 실시형태에서, 상기 폐촉매 중 코크 함량은 9~13wt%이고, 보다 바람직하게, 폐촉매 중 코크 함량은 10~12wt%이다.
일 바람직한 실시형태에서, 상기 유동상 반응기1(1)의 코크 조절 영역의 공정 조작 조건은, 가스 겉보기 선속도가 0.1~0.5m/s이고, 반응 온도가 300~700℃이며, 반응 압력이 100~500kPa이고, 유동층 밀도가 400~800kg/m3이다.
일 바람직한 실시형태에서, 상기 유동상 반응기1(1)의 반응 영역의 공정 조작 조건은, 가스 겉보기 선속도가 0.5~7.0m/s이고, 반응 온도가 350~550℃이며, 반응 압력이 100~500kPa이고, 유동층 밀도가 100~500kg/m3이다.
일 바람직한 실시형태에서, 상기 유동상 반응기1(1)의 폐제 영역의 공정 조작 조건은, 가스 겉보기 선속도가 0.1~1.0m/s이고, 반응 온도가 350~550℃이며, 반응 압력이 100~500kPa이고, 유동층 밀도가 200~800kg/m3이다.
일 바람직한 실시형태에서, 상기 유동상 재생기2(2)의 공정 조작 조건은, 가스 겉보기 선속도가 0.5~2.0m/s이고, 재생 온도가 600~750℃이며, 재생 압력이 100~500kPa이고, 유동층 밀도가 150~700kg/m3이다.
본 발명에 따른 방법에서, 가스상 생성물의 조성은 38~58wt% 에틸렌, 35~57wt% 프로필렌, ≤4wt% C4-C6 탄화수소 및 ≤4wt%의 기타 성분이며, 기타 성분은 메탄, 에탄, 프로판, 수소, CO 및 CO2 등이고, 가스상 생성물에서 에틸렌 및 프로필렌의 총 선택성은 93~96wt%이다.
본 발명은 생산 소모량을 표현 시, 산소 함유 화합물 중 디메틸에테르 질량을 C 원소 질량 등을 기준으로 등가적으로 메탄올 질량으로 변환하였고, 생산 소모량의 단위는 메탄올 1톤/저탄소 올레핀 1톤이다.
본 발명에 따른 방법에서, 생산 소모량은 메탄올 2.50~2.58톤/저탄소 올레핀 1톤이다.
본 발명을 더 잘 설명하고 본 발명의 과제 해결수단에 대한 이해를 용이하게 하기 위해, 아래 본 발명의 일반적이지만 비제한적인 예를 제공한다.
실시예 1
본 해결수단은 도 1 및 도 2에 도시된 장치를 사용하고, 유동상 반응기의 코크 조절 영역은 2개의 배플을 구비하며, 즉 n=2이고, 코크 조절 영역은 2개의 코크 조절 영역 서브 영역을 포함하며, 제2기체-고체 분리 장치는 복수개의 그룹의 기체-고체 사이클론 분리기를 사용하고, 각 그룹의 기체-고체 사이클론 분리기는 하나의 제1단계 기체-고체 사이클론 분리기 및 하나의 제2단계 기체-고체 사이클론 분리기를 포함한다.
본 해결수단에서, 코크 조절 원료는 6wt% 부탄, 81wt% 부틸렌, 2wt% 메탄올 및 11wt% 물의 혼합물이고; 산소 함유 화합물은 메탄올이며; 폐제 영역 유동화 가스는 질소이고; 재생 가스는 공기이며; 촉매 중 활성 성분은 SAPO-34 분자체이고; 촉매 중 코크 함량은 약 1wt%이며; 코크 조절 촉매 중 코크 함량은 약 4wt%이고, 여기서, 폴리메틸벤젠 및 폴리메틸나프탈렌의 질량이 코크 전체 질량 중 함량은 약 83wt%이며, 분자량>184인 코크 종의 질량이 코크 전체 질량 중 함량은 약 9wt%이고; 코크 조절 촉매 중 코크 함량 분포의 사분 편차는 약 0.9wt%이며; 폐촉매 중 코크 함량은 약 9wt%이고; 유동상 반응기의 코크 조절 영역의 공정 조작 조건은, 가스 겉보기 선속도가 약 0.3m/s이고, 반응 온도가 약 500℃이며, 반응 압력이 약 100kPa이고, 유동층 밀도가 약 600kg/m3이며; 유동상 반응기의 반응 영역의 공정 조작 조건은, 가스 겉보기 선속도가 약 7.0m/s이고, 반응 온도가 약 550℃이며, 반응 압력이 약 100kPa이고, 유동층 밀도가 약 100kg/m3이며; 유동상 반응기의 폐제 영역의 공정 조작 조건은, 가스 겉보기 선속도가 약 1.0m/s이고, 반응 온도가 약 550℃이며, 반응 압력이 약 100kPa이고, 유동층 밀도가 약 200kg/m3이며; 유동상 재생기의 공정 조작 조건은, 가스 겉보기 선속도가 약 0.5m/s이고, 재생 온도가 약 700℃이며, 재생 압력이 약 100kPa이고, 유동층 밀도가 약 700kg/m3이다.
본 해결수단에서, 유동상 반응기의 산소 함유 화합물의 질량 공간 속도는 약 20h-1이고; 가스상 생성물의 조성은 58wt% 에틸렌, 35wt% 프로필렌, 3wt% C4-C6 탄화수소 및 4wt%의 기타 성분이며, 기타 성분은 메탄, 에탄, 프로판, 수소, CO 및 CO2 등이고; 생산 소모량은 메탄올 2.58톤/저탄소 올레핀 1톤이다.
실시예 2
본 해결수단은 도 1 및 도 2에 도시된 장치를 사용하고, 유동상 반응기의 코크 조절 영역은 10개의 배플을 구비하며, 즉 n=10이고, 코크 조절 영역은 10개의 코크 조절 영역 서브 영역을 포함하며, 제2기체-고체 분리 장치는 복수개의 그룹의 기체-고체 사이클론 분리기를 사용하고, 각 그룹의 기체-고체 사이클론 분리기는 하나의 제1단계 기체-고체 사이클론 분리기 및 하나의 제2단계 기체-고체 사이클론 분리기를 포함한다.
본 해결수단에서, 코크 조절 원료는 22wt% 메탄, 24wt% 에탄, 3wt% 에틸렌, 28wt% 프로판, 4wt% 프로필렌, 7wt% 수소 및 12wt% 물의 혼합물이고; 산소 함유 화합물은 82wt% 메탄올 및 18wt% 디메틸에테르의 혼합물이며; 폐제 영역 유동화 가스는 수증기이고; 재생 가스는 50wt% 공기 및 50wt% 수증기이며; 촉매 중 활성 성분은 SAPO-34 분자체이고; 촉매 중 코크 함량은 약 3wt%이며; 코크 조절 촉매 중 코크 함량은 약 9wt%이고, 여기서, 폴리메틸벤젠 및 폴리메틸나프탈렌의 질량이 코크 전체 질량 중 함량은 약 71wt%이며, 분자량>184인 코크 종의 질량이 코크 전체 질량 중 함량은 약 23wt%이고; 코크 조절 촉매 중 코크 함량 분포의 사분 편차는 약 0.2wt%이며; 폐촉매 중 코크 함량은 약 13wt%이고; 유동상 반응기의 코크 조절 영역의 공정 조작 조건은, 가스 겉보기 선속도가 약 0.1m/s이고, 반응 온도가 약 300℃이며, 반응 압력이 약 500kPa이고, 유동층 밀도가 약 800kg/m3이며; 유동상 반응기의 반응 영역의 공정 조작 조건은, 가스 겉보기 선속도가 약 0.5m/s이고, 반응 온도가 약 350℃이며, 반응 압력이 약 500kPa이고, 유동층 밀도가 약 500kg/m3이며; 유동상 반응기의 폐제 영역의 공정 조작 조건은, 가스 겉보기 선속도가 약 0.1m/s이고, 반응 온도가 약 350℃이며, 반응 압력이 약 500kPa이고, 유동층 밀도가 약 800kg/m3이며; 유동상 재생기의 공정 조작 조건은, 가스 겉보기 선속도가 약 2.0m/s이고, 재생 온도가 약 600℃이며, 재생 압력이 약 500kPa이고, 유동층 밀도가 약 150kg/m3이다.
본 해결수단에서, 유동상 반응기의 산소 함유 화합물의 질량 공간 속도는 약 5h-1이고; 가스상 생성물의 조성은 38wt% 에틸렌, 57wt% 프로필렌, 4wt% C4-C6 탄화수소 및 1wt%의 기타 성분이며, 기타 성분은 메탄, 에탄, 프로판, 수소, CO 및 CO2 등이고; 생산 소모량은 메탄올 2.53톤/저탄소 올레핀 1톤이다.
실시예 3
본 해결수단은 도 1 및 도 2에 도시된 장치를 사용하고, 유동상 반응기의 코크 조절 영역은 4개의 배플을 구비하며, 즉 n=4이고, 코크 조절 영역은 4개의 코크 조절 영역 서브 영역을 포함하며, 제2기체-고체 분리 장치는 한 구간의 라인이고, 그 입구는 기체-고체 분리 영역에 위치하고, 그 출구는 유동상 반응기 가스 수집실에 연결된다.
본 해결수단에서, 코크 조절 원료는 1wt% 프로판, 1wt% 프로필렌, 3wt% 부탄, 51wt% 부틸렌, 3wt% 펜탄, 22wt% 펜텐, 1wt% 헥산, 7wt% 헥센, 2wt% 메탄올 및 9wt% 물의 혼합물이고; 산소 함유 화합물은 디메틸에테르이며; 폐제 영역 유동화 가스는 5wt% 질소 및 95wt% 수증기이고; 재생 가스는 50wt% 공기 및 50wt% 산소이며; 촉매 중 활성 성분은 SAPO-34 분자체이고; 촉매 중 코크 함량은 약 2wt%이며; 코크 조절 촉매 중 코크 함량은 약 6wt%이고, 여기서, 폴리메틸벤젠 및 폴리메틸나프탈렌의 질량이 코크 전체 질량 중 함량은 약 80wt%이며, 분자량>184인 코크 종의 질량이 코크 전체 질량 중 함량은 약 11wt%이고; 코크 조절 촉매 중 코크 함량 분포의 사분 편차는 약 0.6wt%이며; 폐촉매 중 코크 함량은 약 11wt%이고; 유동상 반응기의 코크 조절 영역의 공정 조작 조건은, 가스 겉보기 선속도가 약 0.4m/s이고, 반응 온도가 약 700℃이며, 반응 압력이 약 300kPa이고, 유동층 밀도가 약 500kg/m3이며; 유동상 반응기의 반응 영역의 공정 조작 조건은, 가스 겉보기 선속도가 약 3.0m/s이고, 반응 온도가 약 450℃이며, 반응 압력이 약 300kPa이고, 유동층 밀도가 약 230kg/m3이며; 유동상 반응기의 폐제 영역의 공정 조작 조건은, 가스 겉보기 선속도가 약 0.2m/s이고, 반응 온도가 약 450℃이며, 반응 압력이 약 300kPa이고, 유동층 밀도가 약 600kg/m3이며; 유동상 재생기의 공정 조작 조건은, 가스 겉보기 선속도가 약 1.0m/s이고, 재생 온도가 약 750℃이며, 재생 압력이 약 300kPa이고, 유동층 밀도가 약 360kg/m3이다.
본 해결수단에서, 유동상 반응기의 산소 함유 화합물의 질량 공간 속도는 약 9h-1이고; 가스상 생성물의 조성은 48wt% 에틸렌, 48wt% 프로필렌, 2wt% C4-C6 탄화수소 및 2wt%의 기타 성분이며, 기타 성분은 메탄, 에탄, 프로판, 수소, CO 및 CO2 등이고; 생산 소모량은 메탄올 2.50톤/저탄소 올레핀 1톤이다.
실시예 4
본 해결수단은 도 1 및 도 2에 도시된 장치를 사용하고, 유동상 반응기의 코크 조절 영역은 6개의 배플을 구비하며, 즉 n=6이고, 코크 조절 영역은 6개의 코크 조절 영역 서브 영역을 포함하며, 제2기체-고체 분리 장치는 복수개의 그룹의 기체-고체 사이클론 분리기를 사용하고, 각 그룹의 기체-고체 사이클론 분리기는 하나의 제1단계 기체-고체 사이클론 분리기 및 하나의 제2단계 기체-고체 사이클론 분리기를 포함한다.
본 해결수단에서, 코크 조절 원료는 5wt% 부탄, 72wt% 부틸렌, 8wt% 메탄올 및 15wt% 물의 혼합물이고; 산소 함유 화합물은 메탄올; 폐제 영역 유동화 가스는 73wt% 질소 및 27wt% 수증기이며; 재생 가스는 50wt% 공기 및 50wt% 질소이고; 촉매 중 활성 성분은 SAPO-34 분자체이며; 촉매 중 코크 함량은 약 2wt%이고; 코크 조절 촉매 중 코크 함량은 약 6wt%이며, 여기서, 폴리메틸벤젠 및 폴리메틸나프탈렌의 질량이 코크 전체 질량 중 함량은 약 77wt%이고, 분자량>184인 코크 종의 질량이 코크 전체 질량 중 함량은 약 16wt%이며; 코크 조절 촉매 중 코크 함량 분포의 사분 편차는 약 0.3wt%이고; 폐촉매 중 코크 함량은 약 12wt%이며; 유동상 반응기의 코크 조절 영역의 공정 조작 조건은, 가스 겉보기 선속도가 약 0.5m/s이고, 반응 온도가 약 600℃이며, 반응 압력이 약 200kPa이고, 유동층 밀도가 약 400kg/m3이며; 유동상 반응기의 반응 영역의 공정 조작 조건은, 가스 겉보기 선속도가 약 4.0m/s이고, 반응 온도가 약 500℃이며, 반응 압력이 약 200kPa이고, 유동층 밀도가 약 160kg/m3이며; 유동상 반응기의 폐제 영역의 공정 조작 조건은, 가스 겉보기 선속도가 약 0.5m/s이고, 반응 온도가 약 500℃이며, 반응 압력이 약 200kPa이고, 유동층 밀도가 약 300kg/m3이며; 유동상 재생기의 공정 조작 조건은, 가스 겉보기 선속도가 약 1.5m/s이고, 재생 온도가 약 680℃이며, 재생 압력이 약 200kPa이고, 유동층 밀도가 약 280kg/m3이다.
본 해결수단에서, 유동상 반응기의 산소 함유 화합물의 질량 공간 속도는 약 13h-1이고; 가스상 생성물의 조성은 53wt% 에틸렌, 42wt% 프로필렌, 4wt% C4-C6 탄화수소 및 1wt%의 기타 성분이며, 기타 성분은 메탄, 에탄, 프로판, 수소, CO 및 CO2 등이고; 생산 소모량은 메탄올 2.52톤/저탄소 올레핀 1톤이다.
대조예
본 대조예와 실시예 4의 차이는 코크 조절 반응을 사용하여 DMTO 촉매를 온라인 개질하지 않는 것이고, 코크 조절 영역에 도입된 원료는 질소이며, 질소는 불활성 가스이기에 코크 조절 영역에서 재생 촉매의 성질을 변화시키지 않고, 즉 반응 영역에 유입된 촉매는 재생 촉매에 해당된다.
본 해결수단에서, 가스상 생성물의 조성은 44wt% 에틸렌, 38wt% 프로필렌, 10wt% C4-C6 탄화수소 및 8wt%의 기타 성분이며, 기타 성분은 메탄, 에탄, 프로판, 수소, CO 및 CO2 등이고; 생산 소모량은 메탄올 2.92톤/저탄소 올레핀 1톤이다.
본 대조 사례는 코크 조절 반응을 통해 DMTO 촉매를 온라인 개질하면 촉매 성능을 대폭 향상시키고 생산 소모량을 감소할 수 있음을 설명한다.
상술한 내용은 본 발명의 일부 실시예에 불과하며, 어떠한 형태로든 본 발명을 한정하는 것은 아니다. 상기와 같이 바람직한 실시예와 함께 본 발명을 개시하였지만, 본 발명을 한정하고자 하는 것은 아니다. 모든 당업자가 본 발명의 과제 해결수단의 범위를 벗어나지 않고, 상기 개시된 기술내용을 이용하여 일부 변경 또는 수정을 가하는 것은 등가 실시예에 해당하며 과제 해결수단의 범위에 속한다.
1: 유동상 반응기;
1-1: 반응기 하우징;
1-2: 반응 영역 분배기;
1-3: 수송관;
1-4: 코크 조절 영역 분배기;
1-5: 배플;
1-6: 코크 조절 영역 가스 수송관;
1-7: 폐제 영역 분배기;
1-8: 유동상 반응기 열 추출기;
1-9: 제1기체-고체 분리 장치;
1-10: 제2기체-고체 분리 장치;
1-11: 가스 수집실;
1-12: 가스상 생성물 수송관;
1-13: 코크 조절 촉매 수송관;
1-14: 코크 조절 촉매 슬라이드 밸브;
1-15: 폐제 순환관;
1-16: 폐제 순환 슬라이드 밸브;
1-17: 재생 대기 경사관;
1-18: 제1스트리퍼;
1-19: 재생 대기 슬라이드 밸브;
1-20: 폐제 수송관;
2: 유동상 재생기;
2-1: 재생기 하우징;
2-2: 재생기 분배기;
2-3: 재생기 기체-고체 분리 장치;
2-4: 재생기 가스 수집실;
2-5: 연소 가스 수송관;
2-6: 제2스트리퍼;
2-7: 재생기 열 추출기;
2-8: 재생 슬라이드 밸브;
2-9: 재생제 수송관.

Claims (46)

  1. 유동상 반응기에 있어서,
    상기 유동상 반응기는 반응기 하우징, 반응 영역, 코크 조절 영역 및 수송관을 포함하고;
    상기 반응기 하우징은 하측 하우징 및 상측 하우징을 포함하며; 상기 하측 하우징은 둘러싸여 반응 영역을 형성하고; 상기 수송관은 상기 반응 영역의 상방에 설치되고 상기 반응 영역과 연통되며; 상기 수송관의 외주에는 상측 하우징이 설치되고; 상기 상측 하우징과 상기 수송관은 둘러싸여 캐비티를 형성하며; 상기 캐비티는 코크 조절 영역을 포함하고;
    상기 수송관의 상부에는 가스 출구가 설치되며;
    상기 반응 영역은 반응 원료 입구 및 코크 조절 촉매 입구를 포함하고;
    상기 코크 조절 영역은 촉매 입구, 코크 조절 촉매 출구, 코크 조절 가스 출구 및 코크 조절 원료 입구를 포함하며;
    상기 코크 조절 영역은 고리 상의 챔버이고;
    상기 코크 조절 영역 내에는 n개의 배플이 설치되며, n개의 상기 배플은 코크 조절 영역을 n개의 서브 코크 조절 영역으로 분할하고, 상기 n개의 서브 코크 조절 영역은 제1서브 코크 조절 영역, 제2서브 코크 조절 영역 내지 제n서브 코크 조절 영역을 포함하며;
    n~1개의 상기 배플에는 모두 적어도 하나의 촉매 유통 홀이 설치되어, 촉매가 코크 조절 영역 내에서 고리 모양을 따라 유동하도록 하고; n은 정수이며;
    상기 촉매 입구는 제1서브 코크 조절 영역에 설치되고; 상기 코크 조절 촉매 출구는 제n번째 서브 코크 조절 영역에 설치되며; 상기 코크 조절 가스 출구는 인접한 2개의 배플 사이에 설치되는 것을 특징으로 하는, 유동상 반응기.
  2. 제1항에 있어서,
    2≤n≤10인 것을 특징으로 하는, 유동상 반응기.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 코크 조절 영역의 횡단면은 고리 모양이고; 상기 서브 코크 조절 영역의 횡단면은 부채꼴인 것을 특징으로 하는, 유동상 반응기.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 코크 조절 가스 출구는 코크 조절 영역 가스 수송관에 의해 상기 수송관에 연결되는 것을 특징으로 하는, 유동상 반응기.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 서브 코크 조절 영역의 저부에는 코크 조절 영역 분배기가 설치되고;
    상기 코크 조절 원료 입구는 상기 코크 조절 영역 분배기와 연통되거나, 또는 상기 코크 조절 원료 입구는 상기 코크 조절 영역 분배기의 하방에 위치하는 것을 특징으로 하는, 유동상 반응기.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 반응 원료 입구 부분에는 반응 영역 분배기가 설치되고; 상기 반응 영역 분배기는 상기 반응 영역의 저부에 설치되는 것을 특징으로 하는, 유동상 반응기.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 유동상 반응기는 폐제 영역을 더 포함하고; 상기 폐제 영역은 상기 코크 조절 영역의 상방에 설치되고 상기 수송관의 외주에 씌움 설치되며; 상기 폐제 영역과 상기 코크 조절 영역 사이에는 격판이 설치되고;
    상기 폐제 영역의 저부에는 폐제 영역 분배기가 설치되는 것을 특징으로 하는, 유동상 반응기.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 폐제 영역은 유동상 반응기 열 추출기를 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 유동상 반응기.
  9. 제7항에 있어서,
    상기 유동상 반응기는 기체-고체 분리 영역을 더 포함하고; 상기 기체-고체 분리 영역은 상기 폐제 영역의 상방에 설치되고 상기 수송관의 외주에 씌움 설치되며;
    상기 기체-고체 분리 영역에는 기체-고체 분리 장치가 설치되고;
    상기 폐제 영역 및 상기 기체-고체 분리 영역은 서로 연통되는 것을 특징으로 하는, 유동상 반응기.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 기체-고체 분리 장치는 제1기체-고체 분리 장치 및 제2기체-고체 분리 장치를 포함하고;
    상기 제1기체-고체 분리 장치의 입구는 상기 수송관과 연통되고; 상기 제1기체-고체 분리 장치의 촉매 출구는 상기 폐제 영역에 설치되며;
    상기 제2기체-고체 분리 장치의 촉매 출구도 상기 폐제 영역에 설치되는 것을 특징으로 하는, 유동상 반응기.
  11. 제9항에 있어서,
    상기 유동상 반응기는 가스상 생성물 수송관 및 가스 수집실을 더 포함하고; 상기 가스상 생성물 수송관 및 상기 가스 수집실은 상기 반응기 하우징의 상부에 설치되며; 상기 가스상 생성물 수송관은 상기 반응기 하우징의 최상단에 설치되고; 상기 가스상 생성물 수송관은 상기 가스 수집실의 상단부에 연결되며;
    상기 제2기체-고체 분리 장치의 가스 출구는 상기 가스 수집실에 연결되고; 상기 제1기체-고체 분리 장치의 가스 출구는 상기 가스 수집실에 연결되는 것을 특징으로 하는, 유동상 반응기.
  12. 제7항에 있어서,
    상기 유동상 반응기는 폐제 순환관을 더 포함하고; 상기 폐제 순환관은 상기 반응기 하우징 외부에 설치되며;
    상기 폐제 순환관의 입구는 상기 폐제 영역에 연결되고, 상기 폐제 순환관의 출구는 상기 반응 영역의 저부에 연결되는 것을 특징으로 하는, 유동상 반응기.
  13. 제1항 내지 제12항 중 어느 한 항에 따른 유동상 반응기 중 적어도 하나를 사용하여 수행되는 것을 특징으로 하는 산소 함유 화합물로부터 저탄소 올레핀을 제조하는, 방법.
  14. 제13항에 있어서,
    코크 조절 원료 및 재생기로부터의 촉매를 코크 조절 영역에 도입하고 반응시켜, 코크 조절 촉매 및 코크 조절 가스상 생성물을 생성하는 단계를 적어도 포함하고,
    상기 촉매는 배플의 촉매 유통 홀을 거쳐 고리 모양 흐름을 형성하는 것을 특징으로 하는, 방법.
  15. 제14항에 있어서,
    (1) 코크 조절 원료를 코크 조절 영역 분배기로부터 코크 조절 영역에 도입하고, 촉매를 촉매 입구로부터 코크 조절 영역에 도입하며, 상기 코크 조절 원료 및 상기 촉매가 코크 조절 영역에서 접촉하고 반응하여, 코크 조절 촉매 및 코크 조절 가스상 생성물을 생성하되; 상기 코크 조절 촉매는 코크 조절 촉매 출구를 거쳐 상기 반응 영역에 유입되고, 상기 코크 조절 가스상 생성물은 상기 코크 조절 가스 출구를 거쳐 상기 수송관에 유입되는 단계; 및
    (2) 산소 함유 화합물을 함유하는 원료를 반응 원료 입구로 반응 영역에 도입하고, 코크 조절 촉매와 접촉시켜, 저탄소 올레핀을 함유하는 스트림 A를 얻는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는, 방법.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 코크 조절 원료는 C1-C6의 탄화수소 화합물을 포함하는 것을 특징으로 하는, 방법.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 탄화수소 화합물은 C1-C6의 알칸, C1-C6의 알켄 중 적어도 하나로부터 선택되는 것을 특징으로 하는, 방법.
  18. 제16항에 있어서,
    상기 코크 조절 원료는 수소, 알코올 화합물, 물 중 적어도 하나를 더 포함하고;
    상기 알코올 화합물 및 물의 전체 함량이 코크 조절 원료 중 질량 함량은 10wt% 이상이고 50wt% 이하인 것을 특징으로 하는, 방법.
  19. 제18항에 있어서,
    상기 알코올 화합물은 메탄올, 에탄올 중 적어도 하나로부터 선택되는 것을 특징으로 하는, 방법.
  20. 제18항에 있어서,
    상기 코크 조절 원료는 0~20wt% 수소, 0~50wt% 메탄, 0~50wt% 에탄, 0~20wt% 에틸렌, 0~50wt% 프로판, 0~20wt% 프로필렌, 0~90wt% 부탄, 0~90wt% 부틸렌, 0~90wt% 펜탄, 0~90wt% 펜텐, 0~90wt% 헥산, 0~90wt% 헥센, 0~50wt% 메탄올, 0~50wt% 에탄올, 0~50wt% 물을 포함하고;
    상기 탄화수소 화합물은 0이 아닌 것을 특징으로 하는, 방법.
  21. 제15항에 있어서,
    상기 산소 함유 화합물은 메탄올, 디메틸에테르 중 적어도 하나로부터 선택되는 것을 특징으로 하는, 방법.
  22. 제15항에 있어서,
    상기 촉매는 SAPO 분자체를 포함하고;
    상기 코크 조절 촉매 중 코크 함량은 4~9wt%이며;
    상기 코크 조절 촉매 중 코크 함량 분포의 사분 편차는 1wt%보다 작은 것을 특징으로 하는, 방법.
  23. 제22항에 있어서,
    상기 코크 조절 촉매 중 코크 종은 폴리메틸벤젠 및 폴리메틸나프탈렌을 포함하고;
    상기 폴리메틸벤젠 및 폴리메틸나프탈렌의 질량 합이 코크 전체 질량 중 함량은 70wt% 이상이며;
    분자량이 184보다 큰 코크 종의 질량이 코크 전체 질량 중 함량은 25wt% 이하이고;
    상기 코크 전체 질량은 코크 종의 전체 질량을 가리키는 것을 특징으로 하는, 방법.
  24. 제15항에 있어서,
    상기 코크 조절 영역의 공정 조작 조건은, 가스 겉보기 선속도가 0.1~0.5m/s이고, 반응 온도가 300~700℃이며, 반응 압력이 100~500kPa이고, 유동층 밀도가 400~800kg/m3이며;
    상기 반응 영역의 공정 조작 조건은, 가스 겉보기 선속도가 0.5~7.0m/s이고, 반응 온도가 350~550℃이며, 반응 압력이 100~500kPa이고, 유동층 밀도가 100~500kg/m3인 것을 특징으로 하는, 방법.
  25. 제15항에 있어서,
    상기 단계 (2) 이후에,
    (3) 저탄소 올레핀을 함유하는 스트림 A 및 코크 조절 가스 출구로부터 유출된 코크 조절 가스상 생성물이 수송관에서 혼합 스트림 B를 형성하고, 스트림 B는 수송관을 거쳐 제1기체-고체 분리 장치에 유입되어 기체-액체 분리가 이루어진 후, 기상 스트림 C 및 고상 스트림 D로 분리되는 단계를 더 포함하고, 기상 스트림 C는 저탄소 올레핀을 함유하는 가스이고, 고상 스트림 D는 폐촉매인 것을 특징으로 하는, 방법.
  26. 제22항에 있어서,
    상기 폐촉매 중 코크 함량은 9~13wt%인 것을 특징으로 하는, 방법.
  27. 제25항에 있어서,
    상기 단계 (3) 이후에,
    (4) 상기 기상 스트림 C가 가스 수집실에 유입되고, 고상 스트림 D가 폐제 영역에 유입되며; 폐제 영역 유동화 가스를 폐제 영역 유동화 가스 입구로부터 폐제 영역에 도입하고, 폐촉매와 접촉하여, 폐제 영역 유동화 가스 및 이에 포함된 폐촉매는 스트림 E를 형성하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 방법.
  28. 제27항에 있어서,
    상기 폐제 영역 유동화 가스는 질소, 수증기 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는, 방법.
  29. 제27항에 있어서,
    상기 단계 (4) 이후에,
    (5) 스트림 E가 제2기체-고체 분리 장치에 유입되어 기체-고체 분리가 이루어진 후, 기상 스트림 F 및 고상 스트림 G로 분리되고, 기상 스트림 F는 폐제 영역 유동화 가스이고, 고상 스트림 G는 폐촉매이며, 기상 스트림 F는 가스 수집실에 유입되고, 고상 스트림 G는 폐제 영역에 유입되며; 기상 스트림 C 및 기상 스트림 F는 가스 수집실에서 혼합되어 가스상 생성물을 형성하고, 가스상 생성물은 가스상 생성물 수송관을 거쳐 하류 공정 구간에 유입되는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 방법.
  30. 제29항에 있어서,
    상기 단계 (5) 이후에,
    (6) 상기 폐제 영역의 폐촉매가 폐제 순환관을 거쳐 유동상 반응기의 반응 영역의 저부로 돌아가는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 방법.
  31. 제27항에 있어서,
    상기 폐제 영역의 공정 조작 조건은, 가스 겉보기 선속도가 0.1~1.0m/s이고, 반응 온도가 350~550℃이며, 반응 압력이 100~500kPa이고, 유동층 밀도가 200~800kg/m3인 것을 특징으로 하는, 방법.
  32. 장치에 있어서,
    상기 장치는 유동상 반응기 및 유동상 재생기를 포함하고; 상기 유동상 반응기 및 상기 유동상 재생기는 연통되며;
    상기 유동상 반응기는 제1항 내지 제12항 중 어느 한 항에 따른 유동상 반응기 중 적어도 하나로부터 선택되는 것을 특징으로 하는, 장치.
  33. 제32항에 있어서,
    상기 유동상 재생기는 재생기 하우징을 포함하고;
    상기 재생기 하우징에는 폐촉매 입구가 설치되며;
    상기 폐촉매 입구는 상기 유동상 반응기의 폐제 영역과 연통되는 것을 특징으로 하는, 장치.
  34. 제33항에 있어서,
    상기 폐촉매 입구와 상기 유동상 반응기의 폐제 영역은 제1스트리퍼를 통해 연통되는 것을 특징으로 하는, 장치.
  35. 제33항에 있어서,
    상기 재생기 하우징의 최하단은 상기 코크 조절 영역과 연통되는 것을 특징으로 하는, 장치.
  36. 제35항에 있어서,
    상기 재생기 하우징의 최하단과 상기 코크 조절 영역은 제2스트리퍼를 통해 연통되는 것을 특징으로 하는, 장치.
  37. 제36항에 있어서,
    상기 제2스트리퍼 내에는 재생기 열 추출기가 설치되는 것을 특징으로 하는, 장치.
  38. 제33항에 있어서,
    상기 재생기 하우징에는 재생기 분배기가 더 설치되고;
    상기 제2스트리퍼의 일단은 상기 재생기 하우징 내에 인입되는 것을 특징으로 하는, 장치.
  39. 제33항에 있어서,
    상기 유동상 재생기는 재생기 기체-고체 분리 장치, 재생기 가스 수집실 및 연소 가스 수송관을 더 포함하고;
    상기 재생기 기체-고체 분리 장치는 상기 재생기 하우징 내에 설치되며; 상기 재생기 가스 수집실 및 상기 연소 가스 수송관은 상기 재생기 하우징의 상부에 설치되고; 상기 연소 가스 수송관은 상기 재생기 하우징의 최상단에 설치되며; 상기 연소 가스 수송관은 상기 재생기 가스 수집실의 상단부에 연결되고;
    상기 재생기 기체-고체 분리 장치의 가스 출구는 상기 재생기 가스 수집실에 연결되며; 상기 재생기 기체-고체 분리 장치의 재생 촉매 출구는 상기 재생기 하우징의 하부에 설치되는 것을 특징으로 하는, 장치.
  40. 제32항 내지 제39항 중 어느 한 항에 따른 장치 중 적어도 하나를 사용하여 수행되는 것을 특징으로 하는 산소 함유 화합물로부터 저탄소 올레핀을 제조하는, 방법.
  41. 제40항에 있어서,
    폐제 영역의 폐촉매가 상기 유동상 재생기 내에 유입되어, 상기 유동상 재생기 내에서 재생된 후, 상기 코크 조절 영역에 유입되는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는, 방법.
  42. 제40항에 있어서,
    (a) 상기 폐촉매가 제1스트리퍼를 거쳐 스트리핑된 후, 유동상 재생기의 중앙부에 유입되는 단계;
    (b) 재생 가스를 재생 가스 입구로부터 유동상 재생기의 저부에 도입하고, 재생 가스와 폐촉매가 접촉하고 화학적 반응이 발생하여, 연소 가스 및 재생 촉매를 함유하는 스트림 H를 생성하고, 스트림 H가 재생기 기체-고체 분리 장치에 유입되어, 기체-고체 분리가 이루어진 후, 연소 가스 및 재생 촉매로 분리되고, 연소 가스는 재생기 가스 수집실에 유입되고, 연소 가스 수송관을 거쳐 하류의 연소 가스 처리 시스템에 유입되며, 재생 촉매는 유동상 재생기의 저부로 돌아가고, 유동상 재생기 중 재생 촉매는 제2스트리퍼에 유입되어 스트리핑, 열 추출 후 유동상 반응기의 코크 조절 영역에 유입되는 단계를 적어도 포함하는 것을 특징으로 하는, 방법.
  43. 제42항에 있어서,
    상기 재생 가스는 산소, 질소, 수증기, 공기 중 적어도 하나로부터 선택되는 것을 특징으로 하는, 방법.
  44. 제42항에 있어서,
    상기 재생 가스는 0~100wt% 공기, 0~50wt% 산소, 0~50wt% 질소 및 0~50wt% 수증기를 포함하는 것을 특징으로 하는, 방법.
  45. 제41항에 있어서,
    상기 유동상 재생기의 공정 조작 조건은, 가스 겉보기 선속도가 0.5~2.0m/s이고, 재생 온도가 600~750℃이며, 재생 압력이 100~500kPa이고, 유동층 밀도가 150~700kg/m3인 것을 특징으로 하는, 방법.
  46. 제42항에 있어서,
    상기 재생 촉매 중 코크 함량≤3wt%인 것을 특징으로 하는, 방법.
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