Патент США № 12,186,742 B2 на регулирование гидродинамики псевдоожиженного слоя для конверсии метанола (MTO)

Патент US 12,186,742 B2, выданный China Petroleum & Chemical Corp (Sinopec) 3 декабря 2024 года, предлагает метод прецизионного контроля гидродинамических параметров в реакторах с псевдоожиженным слоем для процесса MTO (Methanol-to-Olefins).

Технологический контекст

Для Китая технология MTO является стратегической, так как позволяет производить этилен и пропилен из угля, снижая зависимость от импорта нефти. Процесс протекает в реакторах с псевдоожиженным слоем (Fluidized Bed Reactor - FBR), где эффективность реакции критически зависит от гидродинамического режима.

Проблема неоднородности

В промышленных реакторах диаметром более 10 метров возникают следующие проблемы:

• Образование "пузырей" газа (bubbles), которые пролетают через слой катализатора без контакта с твердой фазой
• Снижение конверсии из-за плохого смешения
• "Горячие точки", вызывающие необратимую дезактивацию дорогостоящего катализатора SAPO-34
• Чрезмерная турбулентность, вызывающая истирание катализатора и его унос

Сущность изобретения

Sinopec разработала метод контроля "линейной скорости газа в пустом сечении" (superficial gas velocity) реакционной зоны.

Метод управления

1. Анализ перепадов давления:

• Алгоритм основан на анализе перепадов давления (ΔP) по высоте реактора в реальном времени
• Система измеряет плотность слоя в различных зонах

2. Автоматическая корректировка параметров:

• Автоматическая коррекция подачи газа-носителя
• Регулировка скорости циркуляции катализатора

3. Цель управления:

• Поддержание режима "быстрого псевдоожижения" (fast fluidization)
• Или турбулентного режима (переходного между кипящим слоем и пневмотранспортом)
• В этих режимах пузыри газа разбиваются на мелкие кластеры
• Обеспечивается максимальная площадь контакта фаз

Каталитический цикл

Патент также затрагивает оптимизацию времени пребывания катализатора:

• В зоне реакции
• В зоне регенерации

Поскольку катализатор SAPO-34 быстро закоксовывается (теряет активность за считанные минуты), точный контроль гидродинамики позволяет:

• Синхронизировать скорость коксообразования со скоростью регенерации (выжигания кокса)
• Поддерживать активность системы на стационарном уровне

Значимость

Внедрение этого метода позволяет:

• Увеличить единичную мощность реакторов до 1.5-2 млн тонн олефинов в год
• Сохранить высокую селективность по легким олефинам
• Повысить экономическую эффективность угольной химии
• Снизить зависимость от волатильности цен на уголь и нефть

Источник

Источник

Теги

• #MTO
• #Sinopec
• #ПсевдоожиженныйСлой
• #Реактор
• #Углехимия
• #Гидродинамика