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BR112015002175B1 - método para converter uma olefina ou um álcool para produzir propileno ou um composto aromático - Google Patents

método para converter uma olefina ou um álcool para produzir propileno ou um composto aromático Download PDF

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BR112015002175B1
BR112015002175B1 BR112015002175-1A BR112015002175A BR112015002175B1 BR 112015002175 B1 BR112015002175 B1 BR 112015002175B1 BR 112015002175 A BR112015002175 A BR 112015002175A BR 112015002175 B1 BR112015002175 B1 BR 112015002175B1
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BR
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catalyst
fluidized bed
reactor
olefin
conductive
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BR112015002175-1A
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Inventor
Iitsuka Takehiro
Takamatsu Yoshikazu
Original Assignee
Asahi Kasei Chemicals Corporation
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 Asahi Kasei Chemicals Corporation filed Critical Asahi Kasei Chemicals Corporation
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Publication of BR112015002175B1 publication Critical patent/BR112015002175B1/pt

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Abstract

MÉTODO PARA CONVERTER OLEFINA OU ÁLCOOL E MÉTODO PARA PRODUZIR PROPILENO OU COMPOSTO AROMÁTICO Um método para converter uma olefina ou um álcool tem uma etapa de pré-tratamento de obtenção de catalisador condutor por um pré-tratamento para suprimir a carga eletrostática de um catalisador não condutor e uma etapa de converter uma olefina ou um álcool pela reação em leito fluidizado usando o catalisador condutor.

Description

CAMPO TÉCNICO
[0001] A presente invenção refere-se a um método para converter uma olefina ou um álcool e a um método para produzir propileno ou um composto aromático.
ARTE ANTECEDENTE
[0002] Muitos métodos são conhecidos para produzir propileno e um hidrocarboneto aromático a partir de um hidrocarboneto, como um material de partida, pela reação em leito fluidizado. Por exemplo, a Literatura de patente 1 descreve um método para produzir propileno usando um catalisador contendo zeólito, contendo um zeólito e sílica.
LISTA DE CITAÇÕES
[0003] Literatura de patente Literatura de patente 1: Publicação internacional No. WO 2010/016388
SUMÁRIO DA INVENÇÃO PROBLEMA TÉCNICO
[0004] De acordo com a técnica descrita na Literatura de patente 1, verifica-se que, mesmo se uma reação em leito fluidizado usando um catalisador contendo um zeólito e sílica for experimentalmente realizada em um equipamento de pequena escala, problemas substanciais não iriam ocorrer. No entanto, os presentes inventores verificaram que, se tal reação em leito fluidizado realiza-se em um reator de escala aumentada, ocorre um fenômeno em que partículas de catalisador se depositam sobre a parede interna do reator. Os presentes inventores estudaram a causa deste fenômeno. Como um resultado, eles verificaram que, quando um catalisador contendo um componente tendo elevada resistividade elétrica, como um zeólito e sílica, como um componente principal é usado na reação em leito fluidizado, carga elétrica estática ocorre devido ao atrito entre as partículas de catalisador, o reator e um de gás de reação, e o catalisador é carregado. O catalisador carregado tende a depositar na parede interna de um
[0005] A presente invenção foi feita em consideração aos problemasacima mencionados. Para ser mais específico, um objeto da presente invençãoconsiste em prover um método para converter uma olefina ou um álcool e ummétodo para produzir propileno ou um composto aromático, que podem suprimir acarga eletrostática de um catalisador ou a deposição de um catalisador em umreator e pode alcançar uma excelente eficiência de reação.
SOLUÇÃO PARA O PROBLEMA
[0006] Os presentes inventores conduziram estudos intensivos com vista aresolver os problemas acima mencionados. Como resultado, eles descobriram queos problemas podem ser superados pela aplicação de um pré-tratamento parasuprimir a carga eletrostática de um catalisador não condutor, e chegaram àrealização da presente invenção.
[0007] Mais especificamente, a presente invenção é como a seguir:
[0008] [1] Um método para converter uma olefina ou um álcool,compreendendo:uma etapa de pré-tratamento de obtenção de catalisador condutor por umpré-tratamento para suprimir a carga eletrostática de um catalisador não condutor;euma etapa de converter a olefina ou o álcool pela reação em leitofluidizado usando o catalisador condutor.
[0009] [2] O método para converter a olefina ou o álcool de acordo com[1], em que a etapa de pré-tratamento compreende depositar uma substânciacondutora para o catalisador não condutor.
[0010] [3] O método para converter a olefina ou o álcool de acordo com [1]ou [2], em que é usado, na etapa de pré-tratamento, o catalisador não condutortendo uma taxa de deposição eletrostática de 15% em massa ou mais
[0011] [4] O método para converter a olefina ou o álcool de acordo com qualquer um de [1] a [3], em que o catalisador não condutor compreende um zeólito e/ou sílica.
[0012] [5] O método para converter a olefina ou o álcool de acordo com qualquer um de [2] a [4], em que a substância condutora compreende carbono.
[0013] [6] O método para converter a olefina ou o álcool de acordo com qualquer um de [1] a [4], em que a olefina compreende etileno.
[0014] [7] Um método para produzir propileno ou um composto aromático, compreendendo uma etapa de obter propileno ou o composto aromático pelo método de acordo com qualquer um de [1] a [6].
EFEITOS VANTAJOSOS DA INVENÇÃO
[0015] De acordo com a presente invenção, a carga eletrostática de um catalisador ou deposição de um catalisador para um reator pode ser suprimida na conversão de uma olefina ou um álcool e produção de propileno ou de um composto aromático, e excelente eficiência de reação pode ser alcançada.
BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS
[0016] [Figura 1] Figura 1 mostra uma vista esquemática de um reator de leito fluidizado de escala piloto para realizar uma reação em leito fluidizado.
[0017] [Figura 2] Figura 2 mostra um gráfico apresentado por um medidor de pressão diferencial disposto no reator de leito fluidizado do Exemplo 1.
[0018] [Figura 3] Figura 3 mostra um gráfico apresentado por um medidor de pressão diferencial disposto no reator de leito fluidizado do Exemplo 2.
[0019] [Figura 4] Figura 4 mostra um gráfico apresentado por um medidor de pressão diferencial disposto no reator de leito fluidizado do Exemplo 3.
[0020] [Figura 5] Figura 5 mostra um gráfico apresentado por um medidor de pressão diferencial disposto no reator de leito fluidizado do Exemplo comparativo 1.
[0021] [Figura 6] Figura 6 mostra um gráfico apresentado por um medidor de pressão diferencial disposto no reator de leito fluidizado do Exemplo comparativo 2.
[0022] [Figura 7] Figura 7 mostra um gráfico apresentado por um medidor de pressão diferencial disposto no reator de leito fluidizado do Exemplo comparativo 3.
[0023] [Figura 8] Figura 8 mostra um gráfico apresentado por um medidor de pressão diferencial disposto no reator de leito fluidizado do Exemplo 4.
[0024] [Figura 9] Figura 9 mostra um gráfico apresentado por um medidor de pressão diferencial disposto no reator de leito fluidizado do Exemplo comparativo 4.
DESCRIÇÃO DE FORMAS DE REALIZAÇÃO
[0025] Agora, uma forma de realização para realizar a invenção (a seguir referida como "a presente forma de realização") será mais especificamente descrita abaixo. A presente invenção não é limitada às seguintes descrições e pode ser modificada de vários modos dentro do escopo da invenção. Note-se que, no relatório, "sílica" refere-se à sílica a ser usada como um portador para um catalisador não condutor contendo um zeólito e não se refere à sílica constituindo um zeólito e um mineral de argila, salvo indicado em contrário. Similarmente "alumina" refere-se à alumina a ser usada como um portador para um catalisador não condutor contendo um zeólito e não se refere à alumina constituindo um zeólito e um mineral de argila, salvo indicado em contrário.
[0026] O método para converter uma olefina e um álcool de acordo com a presente forma de realização tem uma etapa de pré-tratamento de obtenção de catalisador condutor por um pré-tratamento para suprimir a carga eletrostática de um catalisador não condutor, e uma etapa de converter uma olefina ou um álcool pela reação em leito fluidizado usando o catalisador condutor. Devido à sua constituição, o método para converter uma olefina ou um álcool, de acordo com a presente forma de realização, pode suprimir a carga eletrostática de um catalisador ou deposição de um catalisador em um reator e, assim, pode ser alcançada uma excelente eficiência de reação.
[Reação em leito fluidizado]
[0027] Na presente forma de realização, "reação em leito fluidizado" refere-se a uma reação realizada usando um reator de leito fluidizado em uma camada contendo um catalisador carregado no reator e flutuado (fluidizado) com um gás fornecido a partir da parte inferior do reator. Exemplos do reator de leito fluidizado podem incluir, mas não são particularmente limitados a, um recipiente cilíndrico vertical que tem, pelo menos, um distribuidor de gás para alimentar para fora um gás de alimentação de processo, provido em uma posição predeterminada em um leito de reator, uma serpentina interior para remoção ou adição de calor, se necessário, e um ciclone exterior ou interior para limitar o fluxo de saída adjunto de um catalisador a um mínimo, como necessário. Exemplos da distribuidora de gás podem incluir uma placa de difusão de gás tendo muitos microporos. A fim de reduzir uma velocidade de gás de modo a limitar o fluxo de saída adjunto de partículas de catalisador a um mínimo, um reator de leito fluidizado tendo uma porção expandida no topo pode ser usado. As partículas de catalisador são fluidizadas pelo gás fornecido a partir do distribuidor de gás. Além disso, se as partículas de catalisador e gás estão em contato íntimo umas com as outras, é assegurada uma satisfatória transferência de calor/migração de substâncias entre uma fase gasosa e uma fase sólida. Como um resultado, a temperatura no reator de leito fluidizado é mantida de modo homogênea. O calor de reação pode ser controlado pela serpentina e camisa d’água providas no reator e o próprio gás de fluidização ou outros meios de transferência de calor.
[0028] Na presente forma de realização, a fim de manter uma um estado de mistura satisfatório do gás e das partículas de catalisador para garantir resultados de reação suficientemente satisfatórios, é preferível que o gás seja fornecido a uma taxa apropriada. Se a taxa de alimentação de gás for controlada dentro de uma faixa apropriada, a fluidização suficiente de partículas de catalisador pode ser assegurada e, portanto, o gás e o catalisador tendem a ser gradualmente misturados. Se a taxa de alimentação de gás for aumentada gradualmente, o gás, que previamente apenas passa através dos espaços entre as partículas de catalisador, se transforma em bolhas, que se move para cima no reator. Como um resultado, os comportamentos das partículas de catalisador tendem a serempurrados para cima, empurrados para for a e/ou puxados para cima pelas bolhas se movimentando para cima. Em resumo, se a taxa de fornecimento de gás for controlada para estar dentro de uma faixa apropriada, um estado de mistura satisfatória é obtido e os resultados da reação tendem a melhorar. Note-se que, geralmente, se uma taxa de fornecimento de gás aumentar, as partículas de catalisador se encontram no estado chamado “de progressão lenta” e finalmente escoam para fora junto com o gás, assim, a perda de catalisador tende a aumentar. A "progressão lenta" se refere aqui ao estado em que todo o leito catalítico se move várias vezes para cima e para baixo, mantendo um aglomerado e levando à flutuação da pressão. Por exemplo, em "Fluidized Bed Handbook" (editado por Powder Process Industry & Engineering, Japan, BAIFUKAN CO., LTD., 1999), p. 17, a taxa de fluxo de gás em operação de um processo de reação de catalisador fluido é descrita como a seguir: "A operação deve ser feita a uma taxa de fluxo de gás de 0,2 a 98 m-s-1 de modo a obter um estado de turbulência na camada". Em vista do acima, é preferível que a taxa de fornecimento de gás em termos da taxa de fluxo de gás no reator seja de 0,5 m/s ou mais e 2,0m/s ou menos, com a finalidade de realizar a conversão de uma olefina ou um álcool pela reação em leito fluidizado na presente forma de realização.
[0029] Figura 1 mostra esquematicamente um exemplo de um reator em escala piloto de leito fluidizado para realizar a reação em leito fluidizado. No reator de leito fluidizado em escala piloto, um gás de alimentação 7 é fornecido através do tubo de fornecimento de gás 2 a partir da porção inferior de um reator de leito fluidizado 1. Um leito catalítico 9, que é fluidizado pelo gás de alimentação 7, é deixado entrar em contato com o gás de alimentação 7 para reagir com o gás. O catalisador fluidizado é separado do gás por #1 ciclone 4 e #2 ciclone 5 providos na porção superior do reator. O gás separado é descarregado como um gás produto 8 através do tubo 3 disposto à jusante do reator. O reator de leito fluidizado 1 tem um medidor de pressão diferencial 6, que é provido a fim de verificar a massa do catalisador armazenado no reator de leito fluidizado e monitorar a estabilidade do estado de fluidização do catalisador.
[Carga eletrostática/ carga triboelétrica]
[0030] Na presente forma de realização, "carga eletrostática"refere-se à carga triboelétrica gerada entre as duas diferentes substâncias quando elas estão em contato íntimo uma com cada outra. A seguir, a carga eletrostática é também referida simplesmente como "carga". As duas diferentes substâncias são, por exemplo, dois metais diferentes (corpos condutores), dois diferentes corpos isolantes (por exemplo, lã versus barra de âmbar) ou um corpo condutor e um corpo isolante. No caso de uma reação em leito fluidizado usando um catalisador não condutor como na presente forma de realização, exemplos de um alvo de avaliação para carga eletrostática podem incluir carga triboelétrica gerada por contato de atrito das partículas de catalisador não condutor (corpo isolante) com aço carbono (corpo condutor) formando uma parede de reator. A força de acionamento forte ou fraca basicamente gerada por carga triboelétrica é derivada da diferença em afinidade para elétrons entre as duas substâncias. A substância tendo a maior afinidade recebe elétrons e é negativamente carregada. Em contraste, a outra substância perde elétrons e é positivamente carregada. A quantidade de cargas se movimentando por bombardeio entre as porções metálicas, tal como a parede, tubos ou outros membros de um reator de leito fluidizado, e partículas sólidas varia dependendo de, por exemplo, propriedades elétricas, o grau de contato e a rugosidade superficial das porções metálicas e das partículas.
[0031] Problemas do catalisador em conexão com carga eletrostática no reator são particularmente prováveis de ocorrer em um reator de leito fluidizado de uma escala industrial. No caso do reator de leito fluidizado em escala industrial, uma taxa de fluxo de gás no reator para operação geralmente cai dentro da faixa de cerca de 0,2 m/s ou mais e 98 m/s ou menos. No entanto, se a taxa de fluxo de gás no reator for de 0,40 m/s ou mais, o leito catalítico cai em um estado de turbulência e carga eletrostática pode ocorrer com facilidade. Consequentemente, o método para converter uma olefina ou um álcool da presente forma de realização é particularmente preferivelmente usado no caso de uma reação realizada usando um reator de leito fluidizado de escala industrial a uma taxa de fluxo de gás de 0,40 m/s ou mais.
[0032] Note-se que um problema com a carga eletrostática não se torna evidente em um equipamento pequeno na maior parte dos casos em experimentos. Por exemplo, em condições experimentais, como descrito na Literatura de patente 1 (Exemplo 27), mais especificamente, a uma taxa de fluxo de gás (no reator) de 0,02 m/s, a carga eletrostática é baixa. Assim, se torna evidente o problema devido à deposição de catalisador para o reator raramente.
[Catalisador não condutor]
[0033] Na presente forma de realização, o "catalisador não condutor" refere-se a um catalisador tendo uma taxa de deposição eletrostática de 15% em massa ou mais que é obtido por um método de medição da taxa de deposição eletrostática (descrito depois). Exemplos do catalisador tendo uma grande taxa de deposição eletrostática podem incluir um catalisador contendo, por exemplo, um zeólito e/ou sílica, como componentes. Um zeólito, uma vez que ele tem um atividade catalítica satisfatória em produção de uma olefina, é preferivelmente usado. Sílica é também preferivelmente usada como um componente (também referido como um portador ou um aglutinante) para proporcionar resistência como um catalisador em leito fluidizado. Na presente forma de realização, o catalisador não condutor pode conter, além de um zeólito e sílica, outro componente como um metal de transição e um composto de fósforo, a fim de melhorar, por exemplo, a reatividade, a estabilidade hidrotérmica e a resistência.
[0034] O catalisador não condutor não é particularmente limitado; no entanto, é preferível que as partículas do catalisador tenham propriedades apropriadas a fim de atingir um estado de fluidização satisfatório em um processo de reação em leito fluidizado. Por exemplo, em "Fluidized Bed Handbook (editado por Powder Process Industry & Engineering, Japan, BAIFUKAN CO., LTD., 1999)", p. 16, nota-se uma descrição relatando “movimento de substâncias em uma velocidade suficientemente elevada para uma fase de emulsão contendo bolhas e um catalisador é desejável para melhorar uma taxa de reação e seletividade. Para alcançar tal objetivo, as bolhas são, preferivelmente, pequenas e as partículas são preferivelmente pequenas e lisas na superfície". Geralmente, de acordo com fluidização de um catalisador, abrasão e ruptura das partículas do catalisador podem ocorrer às vezes por bombardeio e contato entre as partículas do catalisador, entre partículas do catalisador e um reator, entre partículas do catalisador e gás de reação, etc. Para evitar eficazmente a redução da escoabilidade das partículas de catalisador e a dispersão de partículas quebradas devido à abrasão e à ruptura das partículas de catalisador, é preferível que o catalisador de reação em leito fluidizado tenha uma resistência mecânica suficiente para resistir à abrasão e ruptura.
[0035] O teor de um zeólito em um catalisador não condutor, em vista de reatividade e resistência, preferivelmente está dentro da faixa de 10% em massa ou mais e 90% em massa ou menos com base na massa total do catalisador, e mais preferivelmente 20% em massa ou mais e 80% em massa ou menos. Se o teor de um zeólito for de 10% em massa ou mais, a reatividade suficiente de um catalisador tende a ser assegurada. Em contraste, se o teor for de 90% em massa ou menos, resistência suficiente de um catalisador tende a ser assegurada.
[Catalisador condutor/substância condutora]
[0036] Na presente forma de realização, o "catalisador condutor" refere-se a um catalisador obtido por redução da taxa de deposição eletrostática de um catalisador não condutor e, mais especificamente, um catalisador tendo uma taxa de deposição eletrostática de menos do que 15% em massa, que é obtido por um método de medição de taxa de deposição eletrostática (descrito depois).
[0037] Na presente forma de realização, o catalisador condutor a ser usado em uma reação em leito fluidizado pode conter um catalisador não condutor como uma parte. Alternativamente, após um catalisador não condutor ser submetido a uma etapa de pré-tratamento e mudado para um catalisador condutor, o catalisador resultante pode ser misturado com um catalisador não condutor. No entanto, a razão de mistura é apropriadamente controlada de modo que uma taxa de deposição eletrostática do catalisador completo, após o catalisador não condutor ser adicionado, se torna menor do que 15%.
[0038] A "substância condutora" refere-se a uma substância contendo um componente tendo uma resistividade elétrica baixa, como um componente principal. Exemplos da substância condutora podem incluir um substância condutora à base de carbono, uma substância condutora à base de metal, uma substância condutora de base inorgânica, água e um agente antiestático (tensoativo, etc.). Exemplos da substância condutora à base de carbono podem incluir, mas não são particularmente limitados a, coque precipitado, negro de fumo, fibras de carbono e grafite. Exemplos da substância condutora à base de metal podem incluir, mas não são particularmente limitados a, pós finos de metal, óxidos de metal e fibras de metal. Exemplos da substância condutora de base inorgânica podem incluir, mas não são particularmente limitados a, contas de vidro e fibras sintéticas.[Etapa de pré-tratamento de obtenção de catalisador condutor por um pré- tratamento para suprimir carga eletrostática de um catalisador não condutor]
[0039] Na presente forma de realização, a "etapa de pré-tratamento para obtenção de catalisador condutor por um pré-tratamento para suprimir carga eletrostática de um catalisador não condutor"não é particularmente limitada, desde que a etapa inclua a supressão da carga eletrostática de um catalisador não condutor. A etapa de pré-tratamento é preferivelmente uma etapa de suprimir a carga eletrostática ao fornecer de modo físico e químico condutividade para um catalisador antes de ser submetido à reação e, mais preferivelmente, uma etapa de obter um catalisador condutor ao depositar uma substância condutora em um catalisador não condutor. No caso em que a substância condutora é depositada para um catalisador não condutor, a taxa de deposição eletrostática do catalisador não condutor pode ser controlada por controle da quantidade de deposição da substância condutora. A seguir, "a etapa de pré-tratamento de obtenção de catalisador condutor por um pré-tratamento para suprimir carga eletrostática de um catalisador não condutor"é também referida simplesmente como a "etapa de pré- tratamento".
[0040] Na etapa de pré-tratamento, a substância condutora é depositada em um catalisador não condutor moldado pelo método tal como mistura simples, revestimento superficial ou amassamento. Os Exemplos de revestimento superficial podem incluir deposição por precipitação, eletrodeposição, revestimento por pulverização e revestimento. Após uma grande quantidade de uma substância condutora ser depositada, substâncias condutoras excessivas podem ser apropriadamente removidas. Este é, por exemplo, o caso em que somente um composto carbonáceo excessivo (coque) é removido por incineração em uma etapa de regenerar um catalisador (descrita depois). O catalisador não condutor é avaliado como um catalisador condutor, se o catalisador não condutor for tratado na etapa de pré-tratamento para reduzir a taxa de deposição eletrostática do catalisador não condutor até a menos do que 15% em massa, o que é medido pelo método de medição da taxa de deposição eletrostática (descrito depois) de um catalisador.
[0041] A etapa de pré-tratamento pode ser realizada, por exemplo, por uso de um forno de mufla, um forno rotativo, um forno de túnel, um forno tubular, um forno de leito fluidizado, um alto-forno e um reator de leito fluidizado. A etapa de pré-tratamento é realizada antes da reação em leito fluidizado; no entanto, a fim de efetivamente movimentar para a reação em leito fluidizado a partir da etapa de pré- tratamento, a etapa de pré-tratamento é preferivelmente realizada no mesmo reator de leito fluidizado como usado para uma reação em leito fluidizado.
[0042] Agora, um exemplo da etapa de pré-tratamento, em que um catalisador não condutor é usado como um catalisador para uma reação em leito fluidizado para produzir propileno ou um composto aromático ao levar o catalisador em contato com um material de partida de hidrocarboneto contendo etileno, será descrito abaixo.
[0043] O reator de leito fluidizado 1 mostrado em Figura 1 para realizar uma reação em leito fluidizado é carregado com um catalisador não condutor. Um gás hidrocarboneto aquecimento é fornecido ao reator de leito fluidizado 1 e levado ao contato com o catalisador não condutor no reator de leito fluidizado 1 a uma temperatura de 300 a 650°C sob uma pressão de 0,01 a 3,0 MPa-G para precipitar coque carbonáceo e depositar sobre o catalisador não condutor. A precipitação da quantidade de deposição do coque carbonáceo pode ser controlada por monitoramento de uma mudança da massa de catalisador com base na indicação pelo medidor de pressão diferencial 6 provido para o reator de leito fluidizado 1. A taxa de fornecimento de gás neste momento é preferivelmente de 0,40 m/s ou menos em termos de taxa de fluxo de gás no reator. Carga eletrostática ocorre devido ao atrito entre o catalisador não condutor, um reator e um gás de alimentação; no entanto, carga eletrostática do catalisador não condutor tende a ser efetivamente suprimida na etapa de pré-tratamento ao realizar a etapa de pré- tratamento a uma taxa de fluxo de gás intencionalmente menor do que a da reação em leito fluidizado. Note-se que taxa de fluxo de gás no reator pode ser obtida de acordo com a seguinte fórmula.Taxa de fluxo de gás [m/s] = volume de fluxo de gás de alimentação [m3/s] / área de seção transversal de reator [m2]
[Etapa de regeneração de catalisador em reação em leito fluidizado]
[0044] Se um catalisador for usado em uma reação durante um tempo longo, a atividade do catalisador pode ser reduzida por produção excessiva de um composto carbonáceo (coque) sobre o catalisador. A fim de regenerar (reativar) o catalisador para ganhar de novo a atividade reduzida, o todo ou uma parte do catalisador é removido do reator e um tratamento de remoção do coque depositado sobre o catalisador por queima do mesmo pode ser apropriadamente realizado.
[0045] Quando o coque depositado sobre o catalisador é removido por queima, a taxa de deposição eletrostática aumenta e o catalisador regenerado tende a se tornar um catalisador não condutor. Por esta razão, é preferível que coque excessivo sozinho seja removido por incineração enquanto controlando apropriadamente as condições de calcinação tal como temperatura e tempo, de modo a manter uma um taxa de deposição eletrostática de menos do que 15%. Quando o catalisador é regenerado em um catalisador não condutor, é preferível que o catalisador regenerado seja submetido à etapa de pré-tratamento antes do catalisador ser retornado ao reator para converter o mesmo em um catalisador condutor, que é então retornado para o reator. Alternativamente, um método de misturar um catalisador condutor e um catalisador não condutor pode ser empregado. Neste caso, cuidado deve ser tomado para a quantidade de regeneração do catalisador, em outras palavras, controle deve ser feito de modo a obter uma taxa de deposição eletrostática de menos do que 15% mesmo se o catalisador regenerado for retornado.
[Método para converter olefina ou álcool]
[0046] Na presente forma de realização, o método para converter uma olefina ou um álcool inclui uma etapa de levar o catalisador condutor obtido através da etapa de pré-tratamento em contato com uma olefina ou um álcool em um reator de leito fluidizado. A fim de produzir propileno e um composto aromático em elevado rendimento, o número de átomos de carbono de uma olefina ou um álcool servindo como um material de partida preferivelmente cai dentro da faixa de 2 ou mais e 12 ou menos. Uma olefina pode ser usada em combinação com um álcool. Ademais, a partir do mesmo ponto de vista, etileno é mais preferivelmente incluído como uma olefina.
[0047] Na presente forma de realização, uma olefina ou um álcool servindo como um material de partida para uma reação não precisa ter uma elevada pureza e é satisfatório se for de um grau industrial. Na presente forma de realização, o material de partida para uma reação a ser usada no método para converter uma olefina ou um álcool contém etileno em uma quantidade de preferivelmente 20% em massa ou mais e mais preferivelmente 25% em massa ou mais, em vista de eficiência de reação. Ademais, o caso em que uma olefina ou um álcool é fornecido junto com vapor d’água para um reator é preferível porque uma etapa de separar e recuperar água contida no material de partida pode ser omitida. Neste caso, a taxa de fornecimento de vapor d’água é preferivelmente 1% em massa ou mais, mais preferivelmente 5% em massa ou mais e 60% em massa ou menos e ainda preferivelmente 10% em massa ou mais e 50% em massa ou menos, porque um produto obtido por, por exemplo, craqueamento com vapor e uma reação de remoção de água de um álcool é usado como o material de partida de uma reação. Note-se que no método para converter uma olefina ou um álcool na presente forma de realização, um produto desejado (por exemplo, propileno e um composto aromático) é separado dos produtos de reação, pelo menos uma parte dos componentes de baixo ponto de ebulição restantes contendo etileno e/ou componentes de elevado ponto de ebulição contendo buteno é fornecida para um reator de leito fluidizado como a material de partida para uso em reciclo. Esta é uma das formas de realização preferíveis.
[0048] Na presente forma de realização, o material de partida para uma olefina não é particularmente limitado, por exemplo, olefinas obtidas por termólise, craqueamento com vapor e uma reação de desidrogenação oxidativa de etano, e uma reação de desidratação de um álcool podem ser usadas. O material de partida para uma reação pode conter uma olefina e uma parafina. Exemplos da parafina podem incluir, mas não são particularmente limitados a, metano, etano, propano, butano, pentano, hexano, heptano, octano e nonano. Exemplos de uma olefina podem incluir, mas não são particularmente limitados a, etileno, propileno, buteno, penteno, hexeno, hepteno, octeno e noneno. O material de partida para uma olefina, além dos compostos acima mencionados, pode conter uma cicloparafina tal como ciclopentano, metil ciclopentano e ciclohexano; uma cicloolefina tal como ciclopenteno, metilciclopenteno e ciclohexeno; um dieno tal como ciclohexadieno, butadieno, pentadieno e ciclopentadieno; e/ou um acetileno tal como acetileno e metilacetileno. O material de partida para um álcool pode conter um composto contendo oxigênio, como álcool t-butílico, metil-t-butil éter, dietil éter, metil etil éter, dimetil éter, etanol e metanol. Ademais, uma olefina ou um álcool podem ainda conter água, hidrogênio, nitrogênio, dióxido de carbono e monóxido de carbono.
[0049] No caso onde um material de partida para uma reação contém etanol, etanol obtido a partir de recursos de planas (etanol de biomassa) pode ser usado como o material de partida. Exemplos de etanol de biomassa podem incluir etanol obtido por fermentação de cana de açúcar e milho; e etanol obtido a partir de recursos lenhosos, tal como madeira de sucata, materiais de desbaste, palha de arroz e produtos agrícolas.
[0050] A temperatura de reação da reação em leito fluidizado é preferivelmente 300°C ou mais e 650°C ou menos, e mais preferivelmente 400°C ou mais e 600°C ou menos, a fim de produzir propileno e um composto aromático em rendimento elevado. Ademais, a partir do mesmo ponto de vista, a pressão de reação é preferivelmente 0,01 MPa-G ou mais e 3,0 MPa-G ou menos e mais preferivelmente 0,05 MPa-G ou mais e 1,0 MPa-G ou menos.
[0051] A taxa de fornecimento de um material de partida para uma reação, é preferivelmente 0,1 h-1 ou mais e 20 h-1 ou menos, e mais preferivelmente 0,5 h-1 ou mais e 10 h-1 ou menos, em termos de velocidade espacial horária em peso (WHSV) com base no catalisador, a fim de produzir propileno e um composto aromático em elevado rendimento.
[0052] No método para converter uma olefina ou um álcool para a reação em leito fluidizado de acordo com a presente forma de realização, a taxa de conversão de etileno pode ser controlada quando um material de partida contendo etileno é usado por controle das condições de reação acima. Por exemplo, a taxa de conversão de etileno pode ser preferivelmente controlada para estar dentro da faixa de 45 a 85% em massa, e preferivelmente de 50 a 80% em massa.
[Zeólito]
[0053] Na presente forma de realização, "zeólito" refere-se a um aluminossilicato ou um metalossilicato cristalino poroso e também inclui um cristal poroso à base de fosfato, tendo a mesma ou uma estrutura análoga dos mesmos. Note-se que o metalossilicato refere-se a um zeólito obtido por substituição de todos ou parte dos átomos de alumínio constituindo o esqueleto de um aluminossilicato cristalino poroso com elementos substituíveis, como Ga, Fe, B, Cr e Ti. Mais especificamente, exemplos do zeólito tendo um diâmetro de poro pequeno (estrutura de anel de oxigênio de 8 membros ou menos) podem incluir chavazita ("CHA", notação de um zeólito de acordo com um código de classificação dependendo da estrutura definida por uma Academia Internacional de Zeólitos. A seguir a mesma notação é empregada), erionita (ERI) e Linde tipo A (LTA). Exemplos do zeólito tendo um diâmetro médio de poro (estrutura de anel de oxigênio de 10 membros) podem incluir ferrierita (FER), MCM-22 (MWW), ZSM-11 (MEL), ZSM-5 (MFI) e AlPO4-11 (AEL). Exemplos do zeólito tendo um diâmetro de poro grande (estrutura de anel de oxigênio de 12 membros) podem incluir tipo L (LTL), tipo X (FAU), tipo Y (FAU), faujasita (FAU), tipo β (BEA), mordenita (MOR), ZSM-12 (MTW) e AlPO4-5 (AFI). Exemplos do zeólito tendo um diâmetro de poro ultra-grande (estrutura de anel de oxigênio de 14 membros ou mais) podem incluir UTD-1 (DON), CIT-5 (CFI) e VPI-5 (VFI). Dentre estes, um zeólito tendo um diâmetro de poro médio é preferível a fim de melhorar o rendimento de propileno.
[0054] Como o zeólito na presente forma de realização, podem ser usados um metaloaluminossilicato obtido por substituição de parte dos átomos de alumínio constituindo um esqueleto de zeólito com um elemento (s) como Ga, Fe, B, Cr e Ti, e um metalossilicato obtido por substituição de todos os átomos de alumínio constituindo um esqueleto com os elementos acima mencionados. Neste caso, a razão molar SiO2/Al2O3 (sílica/alumina) é calculada por convertendo os conteúdos dos elementos acima mencionados em um metaloaluminossilicato ou um metalossilicato para os números molares de alumina.
[0055] Na presente forma de realização, o catalisador não condutor pode conter um elemento de metal. O catalisador não condutor pode conter pelo menos um elemento de metal selecionado dentre o grupo consistindo dos elementos de metal pertencendo ao grupo IB da tabela periódica. Mais especificamente, pode ser usado um zeólito contendo um metal correspondendo ao metal do grupo IB no estado de íons em um catalisador ou um zeólito contendo o metal correspondendo ao metal do grupo IB carregado pelo zeólito em um catalisador. Um método para adicionar o elemento de metal do grupo IB a um zeólito ou um catalisador não condutor não é particularmente limitado; um zeólito ou um catalisador não condutor não contendo metal do grupo IB pode ser submetido a um método de troca iônica conhecido na arte. Exemplos de tal método podem incluir um método de troca iônica em fase líquida e um método de troca iônica em fase sólida, em que um catalisador suportado impregnado é tratado sob uma alta temperatura. No caso em que o metal do grupo IB é adicionado a um zeólito ou um catalisador não condutor por tal método de troca iônica, um sal do metal do grupo IB é preferivelmente usado. Exemplos do sal do metal do grupo IB podem incluir nitrato de prata, acetato de prata, sulfato de prata, cloreto de cobre, sulfato de cobre, nitrato de cobre e cloreto de ouro.
[0056] Na presente forma de realização, o catalisador não condutor pode conter um elemento de fósforo. O elemento de fósforo tem um efeito na supressão da desaluminação de um zeólito. Particularmente, a desaluminação tende a ser acelerada se um vapor d’água em temperatura elevada for usado. Assim, um elemento de fósforo está preferivelmente contido.
[0057] O teor de um elemento de fósforo com base na massa total do catalisador é preferivelmente 0,01% em massa ou mais e 2,0% em massa ou menos e mais preferivelmente 0,01% em massa ou mais e 1,0% em massa ou menos. Se o teor de um elemento de fósforo é 0,01% em massa ou mais, o efeito de suprimir a desaluminação sob uma atmosfera de vapor d’água em temperatura elevada tende a ser suficientemente assegurado. Em contraste, se o teor for de 2,0% em massa ou menos, a corrosão de aço inoxidável sob uma atmosfera de vapor d’água em temperatura elevada é raramente evidente. Na presente forma de realização, o teor de um elemento de fósforo em um catalisador pode ser medido por um espectrômetro de fluorescência de raios-X (RIX3000, fabricado por Rigaku) de acordo com um método comum. Na medição, o feixe de P-Ka pode ser usado sob as condições: uma pressão elétrica do bulbo de 50 kV e uma corrente elétrica do bulbo de 50 mA.
[Sílica]
[0058] Na presente forma de realização, o catalisador não condutor e catalisador condutor preferivelmente contêm um portador de silício diferente de um zeólito a fim de melhorar a sua resistência à abrasão. Como o portador de sílica, um portador de sílica classificado em um portador poroso inorgânico contendo sílica como um componente principal pode ser usado. O "portador poroso inorgânico contendo sílica como um componente principal" significa que sílica está contida em uma quantidade de 60% em massa ou mais em um portador poroso inorgânico. Note-se que o teor refere-se ao valor com base em massa completa do portador, na condição de que o componente obtido por subtração de um zeólito a partir do catalisador não condutor e do catalisador condutor é considerado como o portador. O teor é preferivelmente de 80% em massa ou mais. Quanto maior a quantidade de sílica contida no portador poroso inorgânico, o mais preferível porque a resistência à abrasão do catalisador tende a ser aumentada. O portador poroso inorgânico pode conter minerais de argila tal como caulim, zircônia, titânia e céria, além de sílica. O teor destes elementos com base na massa completa do portador é preferivelmente 20% em massa ou menos, mais preferivelmente 10% em massa ou menos e ainda preferivelmente 0% em massa. Em resumo, o portador contendo apenas sílica é particularmente preferível.
[0059] Na presente forma de realização, o material de partida para a sílica a ser usada como um portador não é particularmente limitado e, por exemplo, podem ser usados sílica coloidal, silicato (silicato de sódio) e sílica fumigada. Porque a quantidade de Na servindo como um veneno de catalisador é baixa e manipulação é fácil, a sílica coloidal é preferivelmente usada. Dentre as mesmas, sílica coloidal estabilizada com NH4 é mais preferivelmente usada do mesmo ponto de vista.
[Formato do catalisador]
[0060] Na presente forma de realização, o catalisador não condutor e catalisador condutor preferivelmente têm um formato esférico em vista de escoabilidade e resistência. O "formato esférico" não necessariamente refere-se a uma “esfera verdadeira e próxima a uma esfera verdadeira” mas refere-se a um “formato não tendo projeções e depressões salientes e não a um formato tendo uma cavidade quebrada (formada próxima do centro). No entanto, é preferível que, como o formato do catalisador, quanto mais próximo da esfera verdadeira por aparência, será o mais preferível. Um catalisador esférico escoa suavemente em reator de leito fluidizado. Além disso, o catalisador esférico tende a ser forte e também contribui para melhorar a durabilidade. Note-se que o formato esférico pode ser avaliado por observação de imagem microscópica eletrônica de um catalisador e por medição de um ângulo de repouso do catalisador (descrito depois). A observação de imagem microscópica eletrônica de um catalisador pode ser feita por uso de um microscópio eletrônico de varredura (nome de produto "S- 800" fabricado por Hitachi, Ltd.) provido com um sistema de processamento de imagem (sistema de arquivo de análise de imagem de alta definição, nome de produto, "IP-1000", fabricado por Asahi Kasei Corporation).
[Tamanho médio de partícula de catalisador]
[0061] Na presente forma de realização, o catalisador não condutor e o catalisador condutor preferivelmente têm um tamanho médio de partícula de 20 μm ou mais a fim de obter um ângulo de repouso pequeno, que é um índice escoabilidade de um catalisador, e escoabilidade satisfatória em uma reação em leito fluidizado. Em contraste, o catalisador não condutor e o catalisador condutor têm um tamanho médio de partícula de 300 μm ou menos, a fim de obter uma resistência mecânica suficientemente grande e a fim de que as partículas de catalisador completo, incluindo a porção de centro, possam contribuir de modo eficiente com a reação em leito fluidizado. Note-se que, se o tamanho médio de partícula do catalisador for menor do que 20 μm, é preferível que as partículas de catalisador tenham uma distribuição de tamanho de partícula onde as partículas tendo um tamanho de partícula 2 vezes a 0,2 vezes tão grande para que o tamanho médio de partícula ocupe 80% em massa ou mais das partículas totais, a fim de melhorar a escoabilidade.
[0062] O "tamanho de partícula"e "distribuição de tamanho de partícula"aqui são medidos pelo analisador de grade de difração/dispersão a laser. O "tamanho médio de partícula"refere-se a um diâmetro médio cumulativo (diâmetro mediano), que é obtido por determinação da distribuição de tamanho de partícula (razão de partículas dentro de uma zona tamanho de partícula predeterminada) de um pó de catalisador contendo zeólito pelo analisador acima mencionado, obtendo um valor cumulativo de distribuição de tamanho de partículas com base no volume total como 100%, e obtendo um tamanho de partícula correspondendo a 50% do valor cumulativo.
[Taxa de deposição eletrostática de catalisador]
[0063] Um catalisador contendo um zeólito e sílica como principais componentes estruturais tem condutividade elétrica extremamente baixa e é facilmente carregado. Particularmente, o catalisador usado em um leito fluidizado é extremamente facilmente carregado porque as partículas de catalisador e um reator são repetidamente esfregadas com o outro. Se o catalisador for carregado, o catalisador se deposita sobre uma superfície de parede do reator e uma altura estável do leito catalítico no reator não é obtida. O catalisador depositado sobre uma superfície da parede do reator atinge facilmente uma porção de ciclone, que funciona para separar um gás produzido (a partir do reator por meio de uma reação) e o catalisador. Como um resultado, a eficiência de captura do ciclone é reduzida e o catalisador pode, possivelmente, fluir para fora do reator. Em contraste, no caso de um catalisador contendo uma substância condutora de acordo com a presente forma de realização, uma vez que o catalisador é condutor, deposição eletrostática de partículas de catalisador sobre o reator é suprimida. A taxa de deposição eletrostática do catalisador de acordo com a presente forma de realização pode ser medida no teste de deposição eletrostática descrito nos Exemplos. Se a taxa de deposição eletrostática de um catalisador for menor do que 15% em massa, a deposição de catalisador sobre um reator, que produz um problema significativo em equipamento em escala industrial, pode ser eficazmente suprimida. Como um resultado, o fluxo de saída adjunto em direção a um tubo de saída do reator pode ser eficazmente suprimido. Note-se que, a fim de suprimir de forma mais eficaz o fluxo de saída adjunto de um catalisador, a taxa de deposição eletrostática é preferivelmente de 10% em massa ou menos.
[0064] Note-se que, na presente forma de realização, se a taxa dedeposição eletrostática obtida em um teste de deposição eletrostática for de 15%em massa ou mais, o catalisador é definido como um "catalisador não condutor",enquanto se a taxa de deposição eletrostática for menor do que 15% em massa, ocatalisador é definido como um "catalisador condutor".
[0065] Na presente forma de realização, a taxa de deposição eletrostáticade um catalisador condutor pode ser controlada pelo tipo ou quantidade desubstância condutora a ser depositada. Por exemplo, um caso onde o coque decarbono é depositado sobre um catalisador não condutor será descrito. A fim deobter uma taxa de deposição eletrostática de menos do que 15% em massa, épreferível que cerca de 4% em massa de carbono sejam depositados sobre umcatalisador não condutor. Se a quantidade de carbono a ser depositada foraumentada, a taxa de deposição eletrostática tende a diminuir. Note-se que a fimde suficientemente assegurar a atividade catalítica, a quantidade de deposição decarbono é mais preferivelmente 4% em massa ou mais e 10% em massa oumenos. Note-se que a quantidade de deposição de carbono pode ser avaliada pelométodo descrito nos Exemplos (descrito depois).
[Ângulo de repouso de catalisador]
[0066] Na presente forma de realização, o catalisador não condutor ecatalisador condutor preferivelmente têm um ângulo de repouso de 20 ou mais e30 ou menos. Se o ângulo de repouso estiver dentro da faixa, escoabilidadesatisfatória é obtida, a ligação em ponte entre as partículas ocorre raramente e amanipulação tende a ser melhorada. Na presente forma de realização, o ângulo derepouso de um catalisador pode ser medido pelo método descrito em Exemplos.
[Densidade aparente de catalisador]
[0067] Na presente forma de realização, como um índice para um grauesférico de uma partícula esférica ou um estado de fluidização da mesma, adensidade aparente de um catalisador é preferivelmente considerada. Na presenteforma de realização, o catalisador não condutor e catalisador condutor têm umadensidade aparente de preferivelmente 0,8 g/cm3 ou mais e 1,3 g/cm3 ou menos,mais preferivelmente 0,8 g/cm3 ou mais e 1,2 g/cm3 ou menos e ainda preferivelmente 0,8 g/cm3 ou mais e 0,95 g/cm3 ou menos. Se o catalisador tendo uma densidade aparente dentro da faixa acima for usado em uma reação em leito fluidizado, a velocidade linear do gás de reação é melhorada e a migração de substância/ transferência de calor entre uma partícula de catalisador e um gás de reação tende a ser ainda melhorada. Particularmente, se a densidade aparente é de0,8 g/cm3 ou mais, a razão de partículas de um formato estranho e partículas quebradas, fissuradas e ocas tende a ser reduzida. Em contraste, se a densidade aparente for de 1,3 g/cm3 ou menos, a redução de desempenho químico de um catalisador causada por redução de uma área de superfície específica tende a ser evitada de modo com sucessivo e efetivo. Na presente forma de realização, a densidade aparente de um catalisador é medida pelo método descrito em Exemplos.
EXEMPLOS
[0068] Agora a presente invenção será mais especificamente descrita abaixo por meio de Exemplos e Exemplos Comparativos; no entanto, a presente invenção não é limitada a estes Exemplos.
[0069] A taxa de deposição eletrostática, ângulo de repouso e densidade aparente de catalisadores de exemplos foram medidos como descrito abaixo.
[Taxa de deposição eletrostática]
[0070] Um teste de deposição eletrostática foi realizado como a seguir. Como um aparelho de teste, um aparelho de fluidização com fluxo de jato (fabricado por Gokou Seisaku-sho Kabushiki Kaisha) foi usado. Este aparelho tinha um filtro de poros de 10 μm em uma entrada de gás e tinham um diâmetro interno de 48,6 mm e um comprimento de 450 mm. Note-se que a parede interna do aparelho de fluidização de fluxo de jato para resistir ao sistema de medição foi feita de SUS316. A taxa de deposição eletrostática de um catalisador para a superfície da parede foi obtida com base em uma mudança na pressão diferencial da porção de escoamento de pó. Com referência a uma curva de calibração preparada previamente por medição dos valores de pressão diferencial, quando um pó de catalisador foi introduzido em uma quantidade predeterminada em intervalos regulares, uma taxa de deposição eletrostática foi calculada com base na diminuição em pressão diferencial. Mais especificamente, a pressão diferencial foi medida provendo um dos tubos de entrada de pressão diferencial na porção de fundo de uma porção de escoamento do pó de catalisador ó, e o outro foi provido na porção superior de uma porção de separação do pó de catalisador. Como um medidor de pressão diferencial, foi usado um transmissor de pressão diferencial, EJA110-DMS2A-20DC/K1 (fabricado por Yokokawa Electric Corporation) capaz de medir a pressão diferencial até 0 a 2 kPa. Um pó de catalisador (235 g), secado 120oC durante 2 horas, foi carregado no aparelho de fluidificação fluxo de jato em temperatura ambiente e, então, foi introduzido nitrogênio a partir de uma entrada de gás a uma velocidade de 15,3 NL /min. Depois da temperatura da porção de escoamento de pó ser fixada em 65oC, o diferencial de pressão (pressão diferencial A) do catalisador foi medido. Depois o fornecimento de gás nitrogênio foi continuado a 65oC durante 24 horas, a pressão diferencial (pressão diferencial B) do catalisador foi medida. A taxa de deposição eletrostática foi determinada a partir da pressão diferencial A e B obtidas como mencionado acima, de acordo com a seguinte fórmula. Taxa de deposição eletrostática [% em massa] = (1-B[kPa] /A[kPa] ) x 100
[Ângulo de repouso]
[0071] Um aparelho de medição de ângulo de repouso com sistema de rotação de cilindro (fabricado por TSUTSUI SCIENTIFIC INSTRUMENTS CO., LTD.) foi usado para medição. Um recipiente de amostra de 500 cm3 (frasco de medição cilíndrico) feito de vidro foi carregado com um catalisador (250 cm3), e em seguida, o recipiente foi colocado em uma porção de roletes do aparelho de medição de modo a que a superfície lateral do frasco de medição cilíndrico estava em contato com o rolete e o eixo central do frasco de medição cilíndrico foi nivelado. Subsequentemente, durante a rotação da porção de rolete superior em torno do eixo central do frasco cilíndrico de medição a uma taxa de 2,4 rpm, foi medido o ângulo entre a superfície da camada de pó no frasco de medição cilíndrico e a superfície horizontal.
[Densidade aparente]
[0072] Um aparelho de medição de densidade específica aparente (Z- 2504-2000, fabricado por TSUTSUI SCIENTIFIC INSTRUMENTS CO., LTD.) foi usado para a medição. O aparelho de medição de densidade específica aparente foi colocado em um local horizontal e um funil (orifício de 2,5 mmqi) foi fixado a um suporte. Subsequentemente, a massa da tara (massa A) de um copo cilíndrico (diâmetro interno: 30 mm, volume de 25 cm3) foi medido. Em um receptor sob o funil, o copo cilíndrico foi colocado. O funil foi suavemente carregado com o catalisador (cerca de 30 cm3). O catalisador foi deixado passar do orifício do funil e gotejar no copo cilíndrico. Quando o catalisador transbordou do copo cilíndrico, a operação de gotejamento do catalisador foi parada e a parte excessiva do copo cilíndrico foi removida por, por exemplo, uma lâmina de vidro. O catalisador depositado sobre a superfície exterior do copo cilíndrico foi escovada e a massa (massa B) foi medida com precisão. A densidade aparente foi obtida com base nas massas A e B obtidas de acordo com a seguinte fórmula: Densidade aparente [g/cm3] = (B[g] -A[g] )/(volume de copo cilíndrico: 25 cm3)
[0073] Como o reator de leito fluidizado usado nos Exemplos e Exemplo Comparativos, um reator de leito fluidizado de número de modelo: 1R-15000, volume interno: 1,12 m3, diâmetro interno: 400 mm, material: SUS304, fabricado por RYOKA WORKS foi usado. Como o medidor de pressão diferencial fornecido para o reator de leito fluidizado, foi usado um transmissor de pressão diferencial, EJA110-DMS2B-30DD/JF3/G11/T12/Z (fabricado por Yokokawa Electric Corporation) capaz de medir a pressão diferencial até 0 a 20 kPa. Como o reator de termólise nos Exemplos e Exemplo Comparativos, foi usado um reator de termólise de código de modelo: forno elétrico de tubo em formato de U, diâmetro interno: 51,8 mm, comprimento total: 16,9 m, material: KHR45A fabricado por SUKEGAWA ELECTRIC CO., LTD.
[0074] Método para preparar um catalisador não condutor contendo zeólito e sílica usados nos Exemplos 1 a 3 e Exemplo Comparativos 1 a 3 será descrito abaixo.
[0075] A 2000 g de sílica coloidal (tamanho médio de partícula de sílica 5 nm, teor de sílica: 15% em massa, teor de Na 185 ppm, fabricado por Nalco), 40 g de ácido nítrico (um reagente contendo 60% em massa de ácido nítrico, fabricado por Wako Pure Chemical Industries Ltd.) foram adicionados e o pH foi controlado a 1,1. A seguir, como um composto solúvel em água, 100 g de nitrato de amônio (reagente especial, solubilidade a água (0°C): 118 g/100 g água, fabricado por Wako Pure Chemical Industries Ltd.) foram adicionados. Subsequentemente, como um zeólito, foram adicionados 300 g de ZSM-5 contendo SiO2/Al2O3 em uma razão molar de 27. Deste modo, pasta fluida de material de partida foi preparada. A pasta fluida de material de partida obtida foi agitada a 25°C durante 3 horas. O estado da pasta fluida de material de partida foi sol. A pasta fluida de material de partida foi submetida à secagem por pulverização por um secador por pulverização para obter um pó seco. A temperatura de um fluido na entrada do secador de pulverização foi fixada a 220°C e a temperatura de um fluido na saída do secador de pulverização foi fixada a 130°C. A pasta fluida de material de partida foi secada por pulverização de acordo com um sistema de disco rotativo. O pó seco obtido foi calcinado por uso de um forno elétrico a 700°C durante 5 horas sob uma atmosfera de ar. O pó calcinado resultante foi misturado com uma solução aquosa de ácido nítrico tendo uma concentração 0,1 molar, controlada de modo a obter uma concentração de substância sólida de 10% em massa e submetido à troca iônica a 25°C durante uma hora. Após completar a troca de íons, o pó resultante foi suficientemente lavado com água e secado a 120°C.
[0076] Catalisador não condutor A1 assim obtido foi submetido à medição para uma taxa de deposição eletrostática de acordo com o método acima mencionado. Como um resultado, a taxa de deposição eletrostática foi 28,3% em massa. Ademais, catalisador não condutor A1 tinha um ângulo de repouso de 25° e uma densidade aparente de 0,92 g/cm3.
[0077] Um método para preparar um catalisador não condutor contendo um zeólito e sílica usados em Exemplo 4 e Exemplo Comparativo 4 será descrito abaixo.
[0078] A 16,08 kg de sílica coloidal (tamanho médio de partícula de sílica 12 nm, teor de sílica: 34% em massa, teor de Na 1 ppm, fabricado por Nalco), 0,32 kg de ácido nítrico (um reagente contendo 60% em massa de ácido nítrico, fabricado por Wako Pure Chemical Industries Ltd.) foi adicionado e o pH foi controlado a 1,1. A seguir, como um composto solúvel em água, 1,84 kg de nitrato de amônio (reagente especial, solubilidade em água (0°C): 118 g/100 g água, fabricado por Wako Pure Chemical Industries Ltd.) foram adicionados. Subsequentemente, como um zeólito, 19,86 kg de pasta fluida a 27,7% em massa de ZSM-5 contendo SiO2/Al2O3 em uma razão molar de 36, foram adicionados e mais água pura (4,69 kg) foi adicionada para preparar a pasta fluida de material de partida. A pasta fluida de material de partida obtida foi agitada a 25°C durante 3 horas. O estado da pasta fluida de material de partida foi sol. A pasta fluida de material de partida foi submetida à secagem por pulverização por um secador por pulverização para obter um pó seco. A temperatura de um fluido em entrada do secador de pulverização foi fixada a 220°C e a temperatura de um fluido na saída do secador de pulverização foi fixada a 130°C. A pasta fluida de material de partida foi secada por pulverização de acordo com um sistema de disco rotativo. O pó seco obtido foi calcinado por uso de um forno elétrico a 350°C durante uma hora sob uma atmosfera de ar. Um fosfato foi fixado ao pó calcinado obtido como descrito abaixo.
[0079] Hidrogeno fosfato de diamônio (3,95 g) (reagente especial, solubilidade a 15°C água: 131 g/100 g água, fabricado por Wako Pure Chemical Industries Ltd.) foi dissolvido em 150 g de água pura para preparar uma solução aquosa de fosfato (153,95 g). Subsequentemente, à solução aquosa de fosfato, o pó calcinado (150 g) foi adicionado para preparar uma mistura de solução (303,95 g). A seguir, secagem a vácuo foi realizada por um evaporador giratório a 80°C e 250 Torr a 100 Torr. O pó seco obtido foi calcinado por uso de um forno elétrico a 700°C durante uma hora sob uma atmosfera de ar.
[0080] Catalisador não condutor A2 assim obtido foi submetido à medição de uma taxa de deposição eletrostática de acordo com o método acima mencionado. Como um resultado, a taxa de deposição eletrostática foi 25% em massa. Ademais, catalisador não condutor A2 tinha um ângulo de repouso de 25° e uma densidade aparente de 0,93 g/cm3.
[Exemplo 1]
[0081] Um reator de leito fluidizado foi carregado com o catalisador não condutor obtido A1(144 kg). Para o reator de leito fluidizado, um gás de composição contendo etileno (30,5% em mols), vapor (24,2% em mols) e nitrogênio (45,3% em mols) foi alimentado nas condições: uma temperatura de 500 a 530°C e uma pressão de 0,14 MPa-G, e a uma taxa de fluxo de gás de 0,34 m/s para iniciar uma etapa de pré-tratamento de catalisador não condutor A1. Imediatamente após iniciar o fornecimento de gás, um medidor de pressão diferencial indicou 11,2 kPa. (11,2 [kPa] x 101,97[(kg/m2)/kPa] x área de seção transversal do reator 0,126 m2 =144 [kg] (quantidade de carga inicial)).
[0082] Quarenta e oito horas depois, o medidor de pressão diferencial indicou 11,9 kPa (11,9 [kPa] x 101,97 [(kg/m2)/kPa] x área de seção transversal do reator 0,126 m2 = 153 [kg] ). Quando a massa do catalisador aumentou 1,06 vezes tão elevada como a de antes do pré-tratamento, o fornecimento de gás foi interrompido para terminar a etapa de pré-tratamento. Deste modo, foi obtido um catalisador (153 kg), em que coque de carbono (uma razão de cerca de 5,9% em massa) foi depositado. Note-se que a quantidade de deposição do coque de carbono foi obtida usando um aparelho termogravimétrico (corpo principal do aparelho de análise térmica: "MTC1000 tipo", fabricado por Mac Science; equilíbrio térmico diferencial: "TG-DTA2000 tipo" fabricado por Mac Science; sistema de análise térmica: "WS003", fabricado por Bruker AXS), com base em uma mudança em peso de um catalisador suficientemente secado fixado com coque por calcinação em (o mesmo deve se aplicar em Exemplos e Exemplo Comparativos abaixo). Após a etapa de pré-tratamento acima, o catalisador foi coletado e uma taxa de deposição eletrostática foi determinada como sendo de 6% em massa. Foi confirmado que o catalisador foi convertido em um catalisador condutor.
[0083] Subsequentemente, o reator de leito fluidizado foi carregado com o catalisador condutor (160 kg, indicação de pressão diferencial: 12,5 kPa) obtido na acima etapa de pré-tratamento. Para o reator de leito fluidizado, um gás de composição contendo etileno (30,0% em mols), vapor (22,8% em mols) e nitrogênio (47,2% em mols) foi fornecido nas condições: uma temperatura de 550°C e uma pressão de 0,14 MPa-G, e a uma taxa de fluxo de gás de 0,70 m/s para realizar uma reação em leito fluidizado.
[0084] Figura 2 mostra um gráfico indicado pelo medidor de pressão diferencial durante a reação em leito fluidizado acima. O medidor de pressão diferencial indicou valores estáveis desde o começo até o final.
[0085] No ponto de tempo de 59,5 h, e 72,7 h após a iniciação da reação, o produto de reação foi introduzido a partir da saída do reator diretamente em um cromatógrafo a gás (TCD, detector FID) para analisar a composição. Os resultados foram mostrados abaixo. Hidrocarboneto aromático aqui se refere a hidrocarboneto aromático (como benzeno, tolueno, xileno) tendo 6 a 9 átomos de carbono.
Figure img0001
[0086] A partir dos resultados acima, verificou-se que a carga triboelétrica do catalisador durante a reação em leito fluidizado pode ser suprimida realizando a etapa de pré-tratamento para suprimir a carga eletrostática de catalisador não condutor A1, e que uma reação em leito fluidizado pode ser estavelmente realizada durante um tempo longo sem problemas tal como redução da escoabilidade e resultados de reação fracos do catalisador e fluxo para fora adjunto do catalisador em direção ao tubo de saída do reator.
[Exemplo 2]
[0087] Um reator de leito fluidizado foi carregado com o catalisador não condutor obtido A1(144 kg). Para o reator de leito fluidizado, um gás de composição contendo etileno (30,5% em mols), vapor (24,2% em mols) e nitrogênio (45,3% em mols) foi fornecido nas condições: uma temperatura de 500 a 530°C e uma pressão de 0,14 MPa-G, e a uma taxa de fluxo de gás de 0,34 m/s para iniciar uma etapa de pré-tratamento de catalisador não condutor A1. Imediatamente após iniciar o fornecimento de gás, um medidor de pressão diferencial indicou 11,2 kPa. (11,2 [kPa] x 101,97[(kg/m2)/kPa] x área de seção transversal do reator 0,126 m2 =144 [kg] (quantidade de carga inicial)).
[0088] Quarenta e uma hora depois, o medidor de pressão diferencial indicou 11,8 kPa (11,8 [kPa] x 101,97 [(kg/m2)/kPa] x área de seção transversal do reator 0,126 m2 = 152 [kg] ). Quando a massa do catalisador aumentou 1,05 vezes tão elevada como a de antes do pré-tratamento, o fornecimento de gás foi interrompido para terminar a etapa de pré-tratamento. Deste modo, foi obtido um catalisador (152 kg), em que coque de carbono (uma razão de cerca de 5,1% em massa) foi depositado. Após a etapa de pré-tratamento acima, o catalisador foi coletado e uma taxa de deposição eletrostática foi determinada como sendo 10% em massa. Foi confirmado que o catalisador foi convertido em um catalisador condutor.
[0089] Subsequentemente, o reator de leito fluidizado foi carregado com o catalisador condutor (160 kg, indicação de pressão diferencial: 12,5 kPa) obtido na etapa de pré-tratamento acima. Para o reator de leito fluidizado, um gás de composição contendo etileno (46% em mols), vapor (23,9% em mols) e nitrogênio (30,1% em mols) foi fornecido nas condições: uma temperatura de 550°C e uma pressão de 0,14 MPa-G, e a uma taxa de fluxo de gás de 0,70 m/s para realizar uma reação em leito fluidizado.
[0090] Figura 3 mostra um gráfico indicado pelo medidor de pressão diferencial durante a reação em leito fluidizado acima. Como no Exemplo 1, o medidor de pressão diferencial indicou valores estáveis desde o começo até o final.
[0091] No ponto de tempo de 53,7 h, e 89,0 h após a iniciação da reação, o produto de reação foi introduzido a partir da saída do reator diretamente em um cromatógrafo a gás (TCD, detector FID) para analisar a composição. Os resultados foram mostrados abaixo. Hidrocarboneto aromático aqui se refere a hidrocarboneto aromático (como benzeno, tolueno, xileno) com 6 a 9 átomos de carbono.
Figure img0002
[Exemplo 3]
[0092] Um reator de leito fluidizado foi carregado com o catalisador não condutor obtido A1(144 kg). Para o reator de leito fluidizado, um gás de composição contendo etileno (30,5% em mols), vapor (24,2% em mols) e nitrogênio (45,3% em mols) foi fornecido nas condições: uma temperatura de 500 a 530°C e uma pressão de 0,14 MPa-G, e a uma taxa de fluxo de gás de 0,34 m/s para iniciar uma etapa de pré-tratamento de catalisador não condutor A1. Imediatamente após iniciar o fornecimento de gás, um medidor de pressão diferencial indicou 11,2 kPa. (11,2 [kPa] x 101,97[(kg/m2)/kPa] x área de seção transversal do reator 0,126 m2 =144 [kg] (quantidade de carga inicial)).
[0093] Trinta e cinco horas depois, o medidor de pressão diferencial indicou 11,7 kPa (11,7 [kPa] x 101,97 [(kg/m2)/kPa] x área de seção transversal do reator 0,126 m2 = 150 [kg] ). Quando a massa de catalisador aumentou 1,04 vezes tão elevada como a de antes do pré-tratamento, fornecimento de gás foi interrompido para terminar a etapa de pré-tratamento. Deste modo, foi obtido um catalisador (150 kg), em que coque de carbono (uma razão de cerca de 4.3% em massa) foi depositado. Após a etapa de pré-tratamento acima, o catalisador foi coletado e uma taxa de deposição eletrostática foi determinada como sendo 13,5% em massa. Foi confirmado que o catalisador foi convertido em um catalisador condutor.
[0094] Subsequentemente, o reator de leito fluidizado foi carregado com o catalisador condutor (160 kg, indicação de pressão diferencial: 12,5 kPa) obtido na etapa de pré-tratamento acima. Para o reator de leito fluidizado, um gás de composição contendo etileno (30,0% em mols), vapor (22,8% em mols) e nitrogênio (47,2% em mols) foi fornecido nas condições: uma temperatura de 550°C e uma pressão de 0,14 MPa-G, e a uma taxa de fluxo de gás de 0,70 m/s para realizar uma reação em leito fluidizado.
[0095] Figura 4 mostra um gráfico indicado pelo medidor de pressão diferencial durante a reação em leito fluidizado acima. Em um processo onde a temperatura foi aumentada para 550°C (tempo após a iniciação da reação: 0 a 25 h) após o reator de leito fluidizado ser carregado com o catalisador, ocorreu um fenômeno onde a pressão diferencial do leito catalítico diminui por 10 a 20% e a tendência do catalisador para ser eletrostaticamente carregado foi observada; no entanto, no seguinte período (tempo após a iniciação da reação: 25 h a 100 h), o fenômeno de diminuição da pressão diferencial do leito catalítico não mais ocorreu, e a reação em leito fluidizado prosseguiu sem problemas.
[0096] No ponto de tempo de 47,5 h, e 79,0 h após a iniciação da reação, o produto de reação foi introduzido a partir da saída do reator diretamente em um cromatógrafo a gás (TCD, detector FID) para analisar a composição. Os resultados foram mostrados abaixo. Hidrocarboneto aromático aqui se refere a hidrocarbonetoaromático (como benzeno, tolueno, xileno) tendo 6 a 9 átomos de carbono.
Figure img0003
[Exemplo Comparativo 1]
[0097] Um reator de leito fluidizado foi carregado com o catalisador não condutor obtido A1(144 kg). Para o reator de leito fluidizado, um gás de composição contendo etileno (30,5% em mols), vapor (24,2% em mols) e nitrogênio (45.3% em mols) foi alimentado nas condições: uma temperatura de 500 a 530°C e uma pressão de 0,14 MPa-G, e a uma taxa de fluxo de gás de 0,34 m/s para iniciar uma etapa de pré-tratamento de catalisador não condutor A1. Imediatamente após iniciar o fornecimento de gás, um medidor de pressão diferencial indicou 11,2 kPa. (11,2 [kPa] x 101,97[(kg/m2)/kPa] x área de seção transversal do reator 0,126 m2 =144 [kg] (quantidade de carga inicial)).
[0098] Vinte e uma hora depois, o medidor de pressão diferencial indicou 11,5 kPa (11,5 [kPa] x 101,97 [(kg/m2)/kPa] x área de seção transversal do reator 0,126 m2 = 148 [kg] ). Quando a massa do catalisador aumentou 1,03 vezes tão elevada como a de antes do pré-tratamento, fornecimento de gás foi interrompido para terminar a etapa de pré-tratamento. Deste modo, foi obtido um catalisador (148 kg), em que coque de carbono (uma razão de cerca de 2,6% em massa) foi depositado. Após a etapa de pré-tratamento acima, o catalisador foi coletado e uma taxa de deposição eletrostática foi determinada como sendo 17% em massa. O catalisador não foi convertido em um catalisador condutor (taxa de deposição eletrostática: menos do que 15% em massa).
[0099] Subsequentemente, o reator de leito fluidizado foi carregado com o catalisador (160 kg, indicação de pressão diferencial: 12,5 kPa) obtido na etapa de pré-tratamento acima. Para o reator de leito fluidizado, um gás de composição contendo etileno (30,0% em mols), vapor (22,8% em mols) e nitrogênio (47,2% em mols) foi fornecido nas condições: uma temperatura de 550°C e uma pressão de 0,14 MPa-G, e a uma taxa de fluxo de gás de 0,70 m/s para realizar uma reação em leito fluidizado.
[00100] Figura 5 mostra um gráfico indicado pelo medidor de pressão diferencial durante a reação em leito fluidizado acima. Em um processo onde a temperatura foi aumentada para 550°C (tempo após a iniciação da reação: 0 a 25 h) depois do reator de leito fluidizado ser carregado com o catalisador, ocorreu um fenômeno onde a pressão diferencial do leito catalítico diminui por 20 a 40% e a tendência do catalisador para ser eletrostaticamente carregado foi observada; no seguinte período, o fenômeno de diminuir a pressão diferencial do leito catalítico continuou. No ponto de tempo de 75 h após a iniciação da reação, a pressão diferencial diminuiu por 90% ou mais. Como um resultado, a reação em leito fluidizado foi parada de modo compulsivo. Foi necessário tratar da coleta do catalisador que se lançou junto para fora em direção ao tubo de saída do reator e limpar o tubo de saída do reator.
[Exemplo Comparativo 2]
[00101] Um reator de leito fluidizado foi carregado com o catalisador não condutor obtido A1(144 kg). Para o reator de leito fluidizado, um gás de composição contendo etileno (30,5% em mols), vapor (24,2% em mols) e nitrogênio (45,3% em mols) foi fornecido nas condições: uma temperatura de 500 a 530°C e uma pressão de 0,14 MPa-G, e a uma taxa de fluxo de gás de 0,34 m/s para iniciar uma etapa de pré-tratamento de catalisador não condutor A1. Imediatamente após iniciar o fornecimento de gás, um medidor de pressão diferencial indicou 11,2 kPa. (11,2 [kPa] x 101,97[(kg/m2)/kPa] x área de seção transversal do reator 0,126 m2 =144 [kg] (quantidade de carga inicial)).
[00102] Quarenta horas depois, o medidor de pressão diferencial indicou 11,4 kPa (11,4 [kPa] x 101,97 [(kg/m2)/kPa] x área de seção transversal do reator 0,126 m2 = 147 [kg] ). Quando a massa de catalisador aumentou 1,02 vezes tão elevada como a de antes do pré-tratamento, fornecimento de gás foi interrompido para terminar a etapa de pré-tratamento. Deste modo, um catalisador (147 kg), em que coque de carbono (uma razão de cerca de 1,8% em massa) foi depositado, foi obtido. Após a etapa de pré-tratamento acima, o catalisador foi coletado e uma taxa de deposição eletrostática foi determinada como sendo 20% em massa. O catalisador não foi convertido em um catalisador condutor (taxa de deposição eletrostática: menos do que 15% em massa).
[00103] Subsequentemente, o reator de leito fluidizado foi carregado com o catalisador (160 kg, indicação de pressão diferencial: 12,5 kPa) obtido na acima etapa de pré-tratamento. Para o reator de leito fluidizado, um gás de composição contendo etileno (30,0% em mols), vapor (22,8% em mols) e nitrogênio (47,2% em mols) foi fornecido nas condições: uma temperatura de 550°C e uma pressão de 0,14 MPa-G, e a uma taxa de fluxo de gás de 0,70 m/s para realizar uma reação em leito fluidizado.
[00104] Figura 6 mostra um gráfico indicado pelo medidor de pressão diferencial durante a reação em leito fluidizado acima. Em um processo onde a temperatura foi aumentada para 550°C (tempo após a iniciação da reação: 0 a 25 h) depois do reator de leito fluidizado ser carregado com o catalisador, ocorreu um fenômeno onde a pressão diferencial do leito catalítico diminui por 40 a 50% e foi observada uma tendência do catalisador para ser eletrostaticamente carregado; no seguinte período, o fenômeno de diminuir a pressão diferencial do leito catalítico continuou. No ponto de tempo de 50 h após a iniciação da reação, a pressão diferencial diminuiu por 90% ou mais. Como resultado, a reação em leito fluidizado foi parada de modo compulsivo. Foi preciso tratar da coleta do catalisador que se lançou junto para fora em direção ao tubo de saída do reator e limpar o tubo de saída do reator.
[Exemplo Comparativo 3]
[00105] Um reator de leito fluidizado foi carregado com o catalisador não condutor A1 (160 kg, indicação de pressão diferencial: 12,5 kPa) obtido acima. Para o reator de leito fluidizado, um gás de composição contendo etileno (30,0% em mols), vapor (22,8% em mols) e nitrogênio (47,2% em mols) foi fornecido nas condições: uma temperatura de 550°C e uma pressão de 0,14 MPa-G, e a uma taxa de fluxo de gás de 0, 70 m/s para realizar a reação em leito fluidizado.
[00106] Figura 7 mostra um gráfico indicado pelo medidor de pressão diferencial durante a reação em leito fluidizado acima. Em um processo onde temperatura foi aumentada para 550°C (tempo após a iniciação da reação: 0 a 25 h) depois do reator de leito fluidizado ser carregado com o catalisador, ocorreu um fenômeno onde a pressão diferencial do leito catalítico diminui por 90% e foi observada a tendência do catalisador para ser eletrostaticamente carregado. Como um resultado, a reação em leito fluidizado foi interrompida de modo compulsivo. Foi necessário tratar da coleta do catalisador que se lançou junto para fora em direção ao tubo de saída do reator e limpar o tubo de saída do reator.
[Exemplo 4]
[00107] A etapa de pré-tratamento foi realizada do mesmo modo como em Exemplo 1 exceto que o catalisador não condutor foi mudado para A2, de modo a obter um catalisador (153 kg) ao qual coque de carbono (a uma razão de cerca de 5,9% em massa) foi depositado. Após a etapa de pré-tratamento acima, o catalisador foi coletado e uma taxa de deposição eletrostática foi determinada para ser 5% em massa. Foi confirmado que o catalisador é convertido em um catalisador condutor.
[00108] Subsequentemente, o reator de leito fluidizado foi carregado com o catalisador (153 kg, indicação de pressão diferencial: 11,9 kPa) obtido na etapa de pré-tratamento acima. Para o reator de leito fluidizado, um gás de decomposição de etano (teor de água: 29% em massa) foi fornecido nas condições: uma temperatura de 550°C e uma pressão de 0,14 MPa-G, e a uma taxa de fluxo de gás de 0,70 m/s para realizar uma reação em leito fluidizado. Como o gás de decomposição de etano, um gás de decomposição de etano, que foi obtido por fornecimento de etano (130 kg/h) aquecido a 600°C e vapor (52 kg /h) para um reator de termólise como mencionado e realizando a reação de termólise por controle da temperatura de saída do reator de termólise a 825°C, e a pressão de saída a 0,20 MPa-G, foi usado por resfriamento do mesmo a 250°C.
[00109] Figura 8 mostra um gráfico indicado pelo medidor de pressão diferencial durante a reação em leito fluidizado de Exemplo 4. O medidor de pressão diferencial indicou valores estáveis desde o começo até o final.
[00110] No ponto de tempo de 30 h, e 60 h após a iniciação da reação, o produto de reação foi introduzido a partir da saída do reator diretamente em um cromatógrafo a gás (TCD, detector FID) para analisar a composição. Os resultados foram mostrados abaixo. O hidrocarboneto aromático aqui se refere a um hidrocarboneto aromático (como benzeno, tolueno, xileno) tendo 6 a 9 átomos de carbono.
Figure img0004
Figure img0005
[00111] A partir dos resultados acima, verificou-se que carga triboelétrica do catalisador durante a reação em leito fluidizado pode ser suprimida realizando a etapa de pré-tratamento para suprimir carga eletrostática de catalisador não condutor A2, e que uma reação em leito fluidizado pode ser realizada de modo estável durante um tempo longo sem problemas tal como redução da escoabilidade e resultados de reação fracos do catalisador e fluxo para fora adjunto do catalisador em direção ao tubo de saída do reator.
[Exemplo Comparativo 4]
[00112] A reação em leito fluidizado foi realizada do mesmo modo como em Exemplo Comparativo 1 exceto que o catalisador não condutor foi mudado para A2.
[00113] Figura 9 mostra um gráfico indicado pelo medidor de pressão diferencial durante a reação em leito fluidizado de Exemplo Comparativo 4. Em um processo onde a temperatura foi aumentada para 550°C (tempo após a iniciação da reação: 0 a 27 h) depois do reator de leito fluidizado ser carregado com o catalisador, ocorreu um fenômeno onde a pressão diferencial do leito catalítico diminui por 90% ou mais e foi observada a tendência do catalisador para ser eletrostaticamente carregado. Como um resultado, a reação em leito fluidizado foi interrompida de modo compulsivo. Foi necessário tratar da coleta do catalisador que se lançou junto para fora em direção ao tubo de saída do reator e limpar o tubo de saída do reator.
[00114] Em Exemplos 1 a 4 e Exemplo Comparativos 1 a 4, os resultados, tal como taxas de deposição eletrostáticas dos catalisadores submetidos a uma reação em leito fluidizado são mostrados em Tabela 1. [Tabela 1]
Figure img0006
[00115] O presente pedido é baseado no pedido de patente JP no. 2012- 178398, depositado em 10 de agosto de 2012, sendo é aqui incorporado por referência.
APLICABILIDADE INDUSTRIAL
[00116] De acordo com a presente invenção, em uma reação em leito fluidizado usando um catalisador não condutor, a carga eletrostática de um catalisador em um reator é suprimida e a deposição de catalisador para o reator pode ser reduzida.
[00117] Lista dos sinais de referência 1 reator de leito fluidizado 2 tubo de fornecimento de gás 3 tubo provido à jusante de um reator 4#1 ciclone 5#2 ciclone 6 medidor de pressão diferencial 7 gás de alimentação 8 gás produto 9 leito catalítico

Claims (6)

1. Método para converter uma olefina ou um álcool para produzir propileno ou um composto aromático, caracterizadopelo fato de compreender:uma etapa de pré-tratamento de obtenção de catalisador condutor carregando um reator de leito fluidizado compreendendo um tubo de fornecimento de gás de alimentação (2), um tubo de gás produto (8) à jusante do reator, um leito catalítico (9), um medidor de pressão diferencial (6) e ciclones (4, 5)com um catalisador não condutor contendo um zeólito e sílica e fornecendo um gás hidrocarboneto aquecido ao reator de leito fluidizado e colocando o mesmo em contato com o catalisador não condutor no reator de leito fluidizado a uma temperatura de 300 a 650 °C sob uma pressão de 0,01 a 3,0 MPa.G para precipitar coque carbonáceo e depositar o mesmo sobre o catalisador não condutor; euma etapa de converter a olefina ou o álcool pela reação em leito fluidizado usando o catalisador condutor,em que na etapa de pré-tratamento, a taxa de fornecimento de gás é 0,40 m/s ou menos em termos da taxa de fluxo do gás no reator de leito fluidizado, ena etapa de conversão de olefina ou álcool, a taxa de fornecimento de gás é 0,5 m/s ou mais e 2,0 m/s ou menos em termos da taxa de fluxo de gás durante a reação de leito fluidizado,em que o catalisador condutor tem uma taxa de deposição eletrostática de menos do que 15% em massa e o catalisador não condutor tem uma taxa de deposição eletrostática de 15% em massa ou mais, em que a taxa de deposição eletrostática é determinada de acordo com a seguinte fórmula:Taxa de fluxo de gás [m/s] = volume de fluxo de gás de alimentação [m3/s] / área de seção transversal de reator [m2].
2. Método para converter a olefina ou o álcool de acordo com a reivindicação 1, caracterizadopelo fato de que o catalisador não condutor tem um ângulo de repouso de 20° ou mais e 30° ou menos, em que o ângulo de repouso é determinado usando um aparelho de medição de ângulo de repouso com sistema de rotação de cilindro.
3. Método para converter a olefina ou o álcool de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 ou 2, caracterizadopelo fato de que o catalisador não condutor tem uma densidade aparente de 0,8 g/cm3 ou mais e 1,3 g/cm3 ou menos.
4. Método para converter a olefina ou o álcool de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 3, caracterizadopelo fato de que a quantidade de deposição de carbono é 4% em massa ou mais e 10% em massa ou menos.
5. Método para converter a olefina ou o álcool de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 4, caracterizadopelo fato de que a olefina compreende etileno.
6. Método para converter a olefina ou o álcool de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 5, caracterizadopelo fato de que o composto aromático é um hidrocarboneto aromático tendo 6 a 9 átomos de carbono.
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