DE1593372C - Process for the preparation of diols or vinylbenzenes by catalytic dehydrogenation of monoolefins or of mono or diethylbenzene - Google Patents

Process for the preparation of diols or vinylbenzenes by catalytic dehydrogenation of monoolefins or of mono or diethylbenzene

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DE1593372C
DE1593372C DE1593372C DE 1593372 C DE1593372 C DE 1593372C DE 1593372 C DE1593372 C DE 1593372C
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Inventor
Francis Tjeerd Torrance Cahf Tymstra (V St A )
Original Assignee
Shell Internationale Research Maat schappij N V , Den Haag (Niederlande)
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Description

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Das bislang im allgemeinen verwendete Verfahren der Reaktoraußenwand befinden, praktisch überhauptThe process of the reactor outer wall generally used up to now is practically at all

zur Herstellung von z. B. Styrol oder Butadien durch nicht von den Reaktionsteilnehmern durchströmt katalytische Dehydrierung (beides stark endotherme werden.for the production of z. B. styrene or butadiene through not flowed through by the reactants catalytic dehydrogenation (both of which become highly endothermic.

Reaktionen) besteht darin, daß man den Ausgangs- Im Gegensatz zu den bei der Niederdruckdehydriekohlenwasserstoff, wie Monoolefine mit 4 bis 5 Koh- 5 rung mit selbstregenerierenden Katalysatoren benutzlenstoffatomen bzw. Mono- oder Diäthylbenzol, mit ten Methoden werden andere katalytische Umwandauf eine geeignete Temperatur erhitztem Wasserdampf lungen von Kohlenwasserstoffen, insbesondere die kavermischt und durch den in einem geeigneten Festbett talytische Reformierung an Platinkatalysatoren auf befindlichen Katalysator leitet. Anschließend wird das Trägermaterialien, die bei erheblich über dem Atmo-Reaktionsproduktgemisch abgeschreckt, um uner- io sphärendruck liegenden Drücken, z. B. 6,8 bis wünschte Neben- oder Folgereaktionen, wie z. B. die 47,6 Atmosphären, durchgeführt wird, üblicherweise Polymerisation des Produkts, zu unterdrücken. Im all- durchgeführt, indem man das Ausgangsmaterial zugemeinen wird dabai der Wasserdampf auf eine be- sammen mit Wasserstoff durch ein ringförmiges Katrächtlich über der Temperatur des erhitzten Kohlen- talysatorbett von der Peripherie her zu einem zentral wasserstoff-Ausgangsmaterials liegende Temperatur 15 angeordneten axialen Sammelrohr hin führt. Ein dererhitzt. Dann werden die beiden Ströme unmittelbar, artiger Reaktor wird meist als Radialreaktor mit Einbevor sie mit dem Katalysator in Berührung gebracht wärtsstrom bezeichnet.Reactions) consists in the fact that the initial In contrast to the low pressure dehydrated hydrocarbon, such as monoolefins with 4 to 5 carbon atoms with self-regenerating catalysts or mono- or diethylbenzene, other catalytic conversions are achieved with th methods a suitable temperature heated water vapor lungs of hydrocarbons, especially the cavemixed and through the analytical reforming on platinum catalysts in a suitable fixed bed located catalyst conducts. Then the carrier materials, which are at significantly above the atmospheric reaction product mixture quenched, to un- io spherical pressure lying, z. B. 6.8 to desired secondary or subsequent reactions, such as The 47.6 atmospheres, usually To suppress polymerization of the product. In the all- carried out by generalizing the starting material Then the water vapor becomes, together with hydrogen, through a ring-shaped catastrophe above the temperature of the heated carbon catalyst bed from the periphery to a central one hydrogen starting material lying temperature 15 arranged axial manifold leads out. One of those heated. Then the two streams are immediate, the type of reactor is usually a radial reactor with a single-flow reactor when brought into contact with the catalyst, it is referred to as the downstream flow.

v/erden, gemischt, wodurch einerseits die für die endo-· Überraschenderweise hat sich gezeigt, daß die. vortherme Dehydrierungsreaktion notwendige Wärme- stehenden Nachteile durch Verwendung eines Radialmenge zugeführt und andererseits die Zeit, in der der 20 Stromreaktors mit besonderer Stromführung behoben Kohlenwasserstoff unerwünschter, thermischen Reak- werden können und sich dabei insbesondere ausgezeichtionen unterworfen ist, so gering wie möglich gehalten nete Selektivitäten erzielen lassen,
wird (vgl. USA.-Patente 2 414 816 und 3 118 006). Gegenstand der Erfindung ist daher ein Verfahren Diese Dehydrierungen werden im allgemeinen in Ge- zur Herstellung von Diolefinen oder Vinylbenzolen genwart eines selbslregenerierenden, Eisenoxyd ent- 25 durch katalytische Dehydrierung von Monoolefinen haltenden Katalysators durchgeführt. mit 4 bis 5 Kohlenstoffatomen und einer Kettenlänge
v / ground, mixed, thereby creating the one hand for the endo- · Surprisingly, it has been shown that the. pre-thermal dehydrogenation reaction necessary heat-related disadvantages by using a radial amount added and on the other hand, the time in which the 20 current reactor with special current management can be eliminated hydrocarbon undesirable, thermal reactions and is particularly subject to excellent selectivities, keep selectivities as low as possible leave,
(see U.S. Patents 2,414,816 and 3,118,006). The invention therefore relates to a process. These dehydrogenations are generally carried out in the presence of a self-regenerating catalyst containing iron oxide by catalytic dehydrogenation of monoolefins for the production of diolefins or vinylbenzenes. with 4 to 5 carbon atoms and one chain length

Obwohl bereits geeignete Verfahren zu; Herstellung von mindestens 4 Kohlenstoffatomen oder von Monovon Butadien und Styrol entwickelt worden sind, wer- oder Diäthylbenzol, wobei das auf Reaktionstemperaden ständig neue Anstrengungen gemacht, um die Ver- tür erhitzte Gemisch des Kohlenwasserstoffausgangsfahren zu verbessern und dadurch die Erzeugung billi- 30 materials mit Wasserdampf in Gegenwart eines selbstger zu gestalten. Ziel dieser Anstrengungen war im regenerierenden, Eisenoxyd enthaltenden Katalysators großen und ganzen die Herstellung wirksamer Kata- dehydriert und das Produkt anschließend abgeschreckt lysatoren und eine verbesserte Ausnutzung des Ein- wird, welches dadurch gekennzeichnet ist, daß das Gegabegutes einschließlich der Wiedergewinnung nicht mischausAusgangskoblenwasserstoffundWasserdampf umgesetzten Kohlenwasserstoffs, der erneut in die De- 35 nach in an sich bekannter Weise vorgenommener Einhydrierungsstufe eingespeist wurde. Man war auch be- speisung in eine zentral angeordnete, sich in axialer müht, das Inberührungbringen von Eingabegut und Richtung erstreckende und mit axialen Ausnehmungen Katalysator zu verbessern, um dadurch einerseits die versehene Zufuhrleitung eines ringförmigen Katalysadurch erhöhten Druckabfall über das Katalysatorbett torbettes radial durch das ringförmige Katalysatorbett verursachte Ausfallzeit so klein wie möglich zu machen 40 strömen gelassen und der Produktstrom von dessen und andererseits die Wärmezufuhr zur Dehydrierungs- peripherer Oberfläche abgezogen wird,
zone, unter Beibehaltung der Selektivität für das ge- Vorzugsweise beträgt die lineare Eintrittsgeschwinwünschte Produkt, möglichst hoch zu machen. Wei- digkeit in das ringförmige Katalysatorbett 1,8 bis terhin sollte dadurch der Katalysalorabrieb so klein 2,4 m/sec.
Although already appropriate procedures to; Manufacture of at least 4 carbon atoms or of mono of butadiene and styrene have been developed, or diethylbenzene, with the reaction temperatures constantly making new efforts to improve the heated mixture of the hydrocarbon starting process and thereby the production of cheap material with steam to shape in the presence of a self-confident. The aim of these efforts was, by and large, the production of effective cata- dehydrogenated catalysts containing iron oxide and the product then quenched and an improved utilization of the input, which is characterized in that the feed material, including the recovery, is not a mixture of starting hydrogen and water vapor converted hydrocarbons, which was again fed into the de-35 after a hydrogenation stage carried out in a manner known per se. It was also feed into a centrally arranged, axial effort to improve the bringing into contact of the input material and the direction of the catalyst extending and with axial recesses, in order on the one hand to provide the supply line of an annular catalyst by increasing the pressure drop across the catalyst bed radially through the annular To make the downtime caused by the catalyst bed as small as possible 40 flow and the product flow is withdrawn from its and on the other hand the heat input to the dehydrogenation peripheral surface,
zone, while maintaining the selectivity for the product preferably the linear entry rate is to make as high as possible. Flexibility in the annular catalyst bed 1.8 to thereafter should mean that the catalyst abrasion should be as small as 2.4 m / sec.

wie möglich gehalten werden, um die Bildung von Ka- 45 Im folgenden wird die beanspruchte Methode, beias possible to avoid the formation of ca 45 The following is the claimed method at

nälen und Nebenstromwegen im Katalysator zu ver- der das Ausgangsmaterial zentral eingespeist wird, alschannels and bypass routes in the catalyst to which the starting material is fed in centrally, as

meiden. Radialstromverfahren mit zentraler Einspeisung undavoid. Radial flow method with central feed and

So hat man beispielsweise für die Dehydrierung von der zugehörige Reaktor als Radialstromreaktor mit Butylenen zu Butadien Ring- oder Radialreaktoren zentraler Einspeisung bezeichnet. Das bekannte Verempfohlen, bei denen die voneinander getrennten Ein- 50 fahren, bei dem die Einspeisung der Ausgangsmateriaspeis- und Produktentnahmeleitungen im Innern eines lien vom Umfang her erfolgt und ebenfalls mit radialer ringförmig gestalteten Katalysatorbettes angeordnet Strömungsführung arbeitet, wird als Radialstromversind, welches nach außen von einer wirksamen Wärme- fahren mit Umfangseinspeisung und der zugehörige isolierung umgeben ist. In der Einspeisleitung und in Reaktor als Radialstromreaktor mit Umfangseinspeider Entnahmeleitung befinden sich diametral gegen- 55 sung bezeichnet, während dasjenige Verfahren, bei überliegende Längsschlitze bzw. in Längsrichtung an- dem die Reaktionsteilnehmer in axialer Richtung den geordnete öffnungen, durch welche das Behandlungs- Reaktor durchströmen, als Axialströmverfahren und gut in das Katalysatorbett austritt bzw. durch welche der zugehörige Reaktor als Axialstromreaktor bezeichdie umgesetzte Reaktionsmischung aus dem Kataly- net wird.So you have, for example, for the dehydrogenation of the associated reactor as a radial flow reactor Butylenes to butadiene ring or radial reactors with central feed. The well-known recommended, in which the separate entrances 50, in which the feed of the starting material feed and product removal lines inside a line are made from the circumference and also with radial lines ring-shaped catalyst bed arranged flow guide works, is as radial flow, which to the outside of an effective heat drive with peripheral feed and the associated insulation is surrounded. In the feed line and in the reactor as a radial flow reactor with circumferential feeder Sampling lines are located diametrically opposite, while the method at overlying longitudinal slots or in the longitudinal direction to which the reaction participants in the axial direction ordered openings through which the treatment reactor flow as an axial flow process and well into the catalyst bed or through which the associated reactor is called an axial flow reactor converted reaction mixture from the catalyst is.

satorbett abströmt. Auf diese Weise soll der Druck- 60 Die Vorteile des Radialstromverfahrens mit zentralerSator bed flows off. In this way, the pressure should be 60 The advantages of the radial flow method with central

abfall möglichst klein gehalten werden. Bei einer sol- Einspeisung gegenüber dem Radialstromverfahren mitwaste should be kept as small as possible. With a sol feed-in compared to the radial flow method

chen Ausführungsform ist es jedoch weder möglich, Umfangseinspeisung und/oder dem Axialstromverfah-Chen embodiment, however, it is neither possible to use circumferential feed and / or the axial flow method.

den Produktstrom nach Verlassen des Katalysator- ren bestehen in einem geringeren Druckabfall, einerthe product stream after leaving the catalyst consist in a lower pressure drop, one

bettes abzuschrecken, noch läßt sich die Verweilzeit im längeren Lebensdauer des Katalysatorbetts und einemQuench bed, nor can the residence time in the longer life of the catalyst bed and a

erforderlichen Maße vergleichmäßigen, wodurch wie- 65 kleineren Volumen des Einspeiseraumes,equalize the required dimensions, thereby reducing the volume of the feed room,

derum die Selektivität beeinträchtigt wird. Auch ist die Für denselben Katalysatortyp und bei derselbenwhich affects the selectivity. The for is also the same type of catalyst and with the same

Katalysatorbelastung ungleichmäßig, da diejenigen Korngröße des Katalysators ist der Druckverlust beimCatalyst loading unevenly, since the particle size of the catalyst is the pressure loss during

tvmI.· Apq K";)tnlv/cp(nrlipttp<: \νΛΪΗι< > sich in der Nähe Rpo'iahtromreaktor mif zentraler Eir.sneisuna gerineertvmI. · Apq K ";) tnlv / cp (nrlipttp <: \ νΛΪΗι <> near Rpo'iahtromreaktor mif central Eir.sneisuna gerineer

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als derjenige beim Axialstromreaktor. Es wird an- Katalysatorgröße eine mindestens doppelt so hohe (wahrgenommen, daß dies auf die vergleichsweise geringere scheinlich vielfach höhere) Lebensdauer als ein Axialmittlere Gasgeschwindigkeit längs des Katalysator- stromkatalysatorbett. Das Kriterium für eine praktisch betts zurückzuführen ist. Dementsprechend hat ein brauchbare Lebensdauer des Katalysatorbetts ist die Radialstromreaktor mit zentraler Einspeisung bei 5 gemessene Selektivität für Styrol bei einem gegebenen einer gegebenen Druckdifferenz einen höheren spezi- Umsatz. Eine Abnahme der Selektivität wird durch eine fischen Durchsatz. Zunahme der thermischen Crackung (und des Styrol-Ein Radialstromkatalysatorbett mit zentraler Ein- abbaus) im Einspeiseraum und in den Katalysatorhohlspeisung hat bei gleichem Katalysatortyp und gleicher räumen verursacht.than that of the axial flow reactor. The catalyst size is at least twice as high (perceived, that this is due to the comparatively lower (apparently many times higher) service life than an axial mean Gas velocity along the catalyst stream catalyst bed. The criterion for a practical bed is due. Accordingly, the useful life of the catalyst bed is that Central feed radial flow reactor at 5 measured selectivity for styrene at a given a given pressure difference a higher specific conversion. A decrease in selectivity is caused by a fishing throughput. Increase in thermal cracking (and in the styrene single radial flow catalyst bed with central dismantling) in the feed space and in the hollow catalyst feed has caused the same type of catalyst and the same spaces.

Die gemessene Styrolselektivität wird definiert alsThe measured styrene selectivity is defined as

ausgetragenes Styrol (kg) — eingespeistes Styrol (kg)discharged styrene (kg) - fed styrene (kg)

SS =SS =

umgesetztes Äthylbenzol (kg)converted ethylbenzene (kg)

Es ist unvermeidlich, daß ein Teil des im Ausgangsmaterial enthaltenen Styrols durch thermische Zersetzung im Reaktor zerstört wird. Um dieser Styrolzersetzung Rechnung zu tragen, wird die tatsächliche Styrolselektivität folgendermaßen definiert:It is inevitable that some of the styrene contained in the starting material is caused by thermal decomposition is destroyed in the reactor. The actual styrene selectivity is used to account for this styrene decomposition defined as follows:

ausgetragenes Styrol (kg) — (Φ) eingespeistes Styrol (kg)discharged styrene (kg) - (Φ) fed styrene (kg)

Zoo — Zoo -

umgesetztes Äthylbenzol (kg)converted ethylbenzene (kg)

G bedeutet dabei denjenigen Teil des Styrols im Aus- vorgemischter Strom aus Dampf und ÄthylbenzolG means that part of the styrene in the premixed stream of steam and ethylbenzene

gangsmaierial, der im Reaktor nicht zersetzt wird. (Gewichtsverhältnis 2:1) zentral in ein ringförmiges,gangsmaierial, which is not decomposed in the reactor. (Weight ratio 2: 1) centrally in an annular,

Die thermische Crackung wird durch höhere Verweil- in einem isolierten Radialstromreaktor angeordnetes zeiten begünstigt, die wiederum eine Folge von erhöh- 30 Katalysatorbett eingespeist und durchströmte dieses tem Druckabfall sind. Beim Radialstrombett mit zen- radial von innen nach außen. Der Reaktor bestand aus traler Einspeisung wurde kein Anv/achsen des Druck- einem isolierten, oben und unten verschlossenen Zyabfalles mit dem Alter des Katalysators beobachtet. linder mit einem ringförmigen Katalysatorbett von Beim Axialstrombett nahm hingegen der Druckabfall 2,1 m Höhe und etwa 56 cm radialer Stärke,
längs des Katalysatorbettes mit zunehmendem Kata- 35 Vierundzwanzig senkrechte, um die innere Reaktionslysatoralter beträchtlich zu. Dieses Anwachsen des gefäßwand angeordnete, von einem Wellblechsieb, das Druckabfalls im Axialstromreaktor mit zunehmendem den Katalysator umgab, gebildete Gaskanäle, die mit Alter ist der Ansammlung von Katalysatorstaub am einem tiefer angeordneten ringförmigen Gassammler Boden des Katalysatorbettes zuzuschreiben. Die gleiche in Verbindung standen, dienten zum Sammeln des ausAnsammlung von Katalysatorstaub ist beim Radial- 40 fließenden Gasstroms. Ein mit einem Sieb umgebenes stromreaktor ohne Einfluß auf den Druckabfall. und willkürlich perforiertes axial und zentral angeord-
Thermal cracking is favored by longer residence times arranged in an insulated radial flow reactor, which in turn are a sequence of increased catalyst bed fed in and this pressure drop is flowed through. In the case of the radial flow bed with zen- radial from the inside to the outside. The reactor consisted of a central feed, no increase in pressure was observed - an isolated, top and bottom closed cycle drop with the age of the catalyst. linder with an annular catalyst bed of In the axial flow bed, on the other hand, the pressure drop was 2.1 m high and about 56 cm radial thickness,
along the catalyst bed with increasing cat- 35 twenty-four perpendicular to the inner reaction lysator age considerably. This growth in the wall of the vessel, formed by a corrugated iron sieve, the pressure drop in the axial flow reactor as the pressure increased, surrounding the catalyst, which with age can be attributed to the accumulation of catalyst dust on a lower annular gas collector at the bottom of the catalyst bed. The same connections were used to collect the accumulation of catalyst dust from the radial gas stream. A power reactor surrounded by a sieve with no influence on the pressure drop. and arbitrarily perforated axially and centrally arranged

Das Volumen des Einspeisekanals ist beim Radial- netes Rohr von 2 m Länge und 25,4 cm DurchmesserThe volume of the feed channel is 2 m long and 25.4 cm in diameter in the Radialnetes pipe

stromreaktor mit zentraler Einspeisung wesentlich diente zur Verteilung des gasförmigen Eingabegutes inpower reactor with central feed essentially served to distribute the gaseous input material in

kleiner, beispielsweise um einen Faktor von 5 bis 8, als die Katalysatormasse. Ein in einigem Abstand vomsmaller, for example by a factor of 5 to 8, than the catalyst mass. One at some distance from the

dasjenige des Axialstromreaktors oder des Radial- 45 Reaktorboden angeordnetes Trennblech mit sich mitthat of the axial flow reactor or the separating plate arranged in the radial 45 reactor bottom with it

Stromreaktors mit Umfangseinspeisung. Infolge dieses den um die innere Reaktionsgefäßwand angeordnetenPower reactor with peripheral feed. As a result of this the arranged around the inner reaction vessel wall

kleineren Volumens des Einspeiskanals können beim Gaskanälen deckenden Öffnungen trug das Katalysa-smaller volumes of the feed duct can cause the catalysis to be carried out by openings covering the gas ducts

Radialstromreaktor mit zentraler Einspeisung kürzere torbett. Der Reaktor war an seiner Oberseite mit einemRadial flow reactor with central feed, shorter door bed. The reactor was at its top with a

Verweilzeiten erzielt werden, die eine geringere ther- Mannloch zum Bef üllen mit Katalysator versehen undResidence times can be achieved which provide a lower thermal manhole for filling with catalyst and

mische Zersetzung zur Folge haben. Da der bei weitem 50 wies ein unteres seitliches Mannloch auf, durch das dermixed decomposition. Since the by far 50 had a lower manhole on the side through which the

größte. Teil der nicht selektiven thermischen Reaktion Katalysator ausgetragen werden konnte. Er war weiter-greatest. Part of the non-selective thermal reaction catalyst could be discharged. He was further-

im Einspeiskanal stattfindet, wo die Betriebstemperatur hin mit einem oberen Eingabeguteinlaß versehen, dertakes place in the feed channel, where the operating temperature is provided with an upper input material inlet, the

am höchsten liegt, ist eine Verkleinerung des Volumens mit dem axialen Verteilerrohr in Verbindung stand. Alsis highest, a decrease in volume is associated with the axial manifold. When

dieses Kanals von großer Bedeutung und äußerst vor- Katalysator wurde ein Katalysator mit 0,475 cm mitt-this channel of great importance and extremely pre- catalyst was a catalyst with 0.475 cm middle-

teilhaft. Der Styrolabbau beim Radialstromreaktor 55 lerem Korndurchmesser verwendet, der 87,9 Ge-partaking. The styrene degradation in the radial flow reactor 55 uses larger grain diameter, the 87.9 ge

mit Umfangseinspeisung wurde nicht bestimmt. Ein wichtsprozent Fe2O3, 2,5 Gewichtsprozent Cr2O3 undwith peripheral feed was not determined. One weight percent Fe 2 O 3 , 2.5 weight percent Cr 2 O 3 and

weiterer Vorteil eines Reaktors mit kleinem Volumen 9,6 Gewichtsprozent K2O enthielt. Die ÜberlegenheitAnother advantage of a small volume reactor was 9.6 weight percent K 2 O contained. The superiority

des Einspeiskanals besteht darin, daß er gegenüber des Radialstromverfahrens mit zentraler Einspeisungof the feed channel is that it has a central feed compared to the radial flow method

Änderungen im Dampfverdünnungsverhältnis weniger gegenüber dem Radialstromverfahren mit Umfangs-Changes in the steam dilution ratio less compared to the radial flow method with circumferential

empfindlich ist, da eine Verminderung der Dampfver- 60 einspeisung wurde nachgewiesen, indem am Reaktoris sensitive, since a reduction in the steam feed-in was demonstrated by adding to the reactor

dünnung eine sehr geringe Zunahme der Verweilzeit einige kleinere Abänderungen vorgenommen wurden,thinning a very small increase in residence time some minor changes were made

des Kohlenwasserstoffausgangsmaterials im Einlaß- um den einzuspeisenden Gasstrom in einen Hohlraumof the hydrocarbon feedstock in the inlet to the gas stream to be fed into a cavity

kanal zur Folge hat. an der oberen Seite des Reaktors oberhalb des durchchannel. on the top of the reactor above the through

R . . . eine Trennplatte abgedeckten Katalysatorbetts ein- R. . . a separating plate covered catalyst bed

ß e 1 s ρ 1 e g5 f Qnren zu können und ihn von dort in die peripherenß e 1 s ρ 1 eg 5 f Q to be able to and from there to the peripheral

Bei einer Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Körbe einzuleiten und von da aus nach innen durch denIn one embodiment of a baskets according to the invention to be initiated and from there to the inside through the

Reaktors, die als besonders geeignet zur Dehydrierung Katalysator strömen zu lassen und aus dem axial an-Reactor, which is particularly suitable for the dehydrogenation, to let the catalyst flow and from the axially approach

von Äthylbenzol zu Styrol befunden wurde, wurde ein geordneten Rohr wieder abzuziehen.from ethylbenzene to styrene was found, an orderly tube was removed again.

Wenn mit 5O°lo\gex Umwandlung und einem Durchsatz von 2268 kg Äthylbenzol pro Stunde bei einer Verdünnung mit Dampf im Gewichtsverhältnis von Dampf zu Athylbenzol wie 2:1 gefahren wurde, lag die Styrolselektivität beim Radialstromverfahren mit Umfangseinspeisung 100 Tage lang konstant bei 83,2 Gewichtsprozent. Bei einem Vergleichslauf mit einem Standardaxialstromverfahren betrug bei lOOtägiger Versuchsdauer die Styrolselektivität unter sonst gleichen Bedingungen 84 Gewichtsprozent. Wurde hingegen die Strömungsrichtung im Radialstromreaktor umgekehrt, d. h. nach dem Radialstromverfahren mit zentraler Einspeisung gearbeitet, wobei unter sonst gleichen Bedingungen ein axiales Verteilerrohr mit 20,32 cm Durchmesser verwendet wurde, lag die Styrol-Selektivität mehr als 100 Tage lang konstant bei 85,5 Gewichtsprozent. Bei letzterem Versuch hatte der Gasstrom beim Eintritt in das Katalysatorbett eine tatsächliche lineare Geschwindigkeit von 2,3 m/sec. Wurde das Verteilerrohr mit 20,32 cm Durchmesser durch ein ao Rohr mit 25,4 cm Durchmesser und derselben Länge ersetzt, so ging die Gasgeschwindigkeit beim Eintritt in den Katalysator auf 1,8 m/sec zurück, wobei eine konstante Selektivität von 85,8 Gewichtsprozent erhalten wurde. Bei den vorstehend beschriebenen Versuchs- as laufen war das Kohlenwasserstoffausgangsmaterial ein Gemisch aus frischem und im Kreislauf rückgeführtem Athylbenzol, wobei letzteres etwa 4 bis 8 Gewichtsprozent Styrol enthielt. Das Athylbenzol wurde auf 520 bis 5300C vorgewärmt, dann mit überhitztem Dampf von 740 bis 7600C gemischt, wobei das Gemisch eine Temperatur von 620 bis 6400C hatte. Dieses Gemisch wurde direkt in die Dehydrierungszone eingespeist.When conversion and a throughput of 2268 kg ethylbenzene per hour at a dilution with steam in a weight ratio of steam to ethylbenzene as 2 to 5O ° l o \ Gex: was run 1, the styrene selectivity was in the radial flow method with peripheral feed for 100 days constant at 83, 2 percent by weight. In a comparison run with a standard axial flow method, the styrene selectivity was 84 percent by weight under otherwise identical conditions over a test duration of 100 days. If, on the other hand, the direction of flow in the radial flow reactor was reversed, i.e. using the radial flow method with central feed, with an axial distributor pipe 20.32 cm in diameter being used under otherwise identical conditions, the styrene selectivity was constant at 85.5 percent by weight for more than 100 days . In the latter experiment, the gas stream entering the catalyst bed had an actual linear velocity of 2.3 m / sec. If the distributor pipe with a diameter of 20.32 cm was replaced by an ao pipe with a diameter of 25.4 cm and the same length, the gas velocity on entry into the catalyst decreased to 1.8 m / sec, with a constant selectivity of 85.8 Weight percent was obtained. In the runs described above, the hydrocarbon feedstock was a mixture of fresh and recycled ethylbenzene, the latter containing about 4 to 8 percent by weight styrene. The ethylbenzene was preheated to 520-530 0 C, then mixed with superheated steam 740-760 0 C, the mixture had a temperature from 620 to 640 0 C. This mixture was fed directly to the dehydrogenation zone.

Die vorstehend genannten Selektivitäten sind gemessene Styrolselektivitäten.The above selectivities are measured styrene selectivities.

Ursache der niederen gemessenen Selektivität des Radialstromreaktors mit Umfangseinspeisung ist in erster Linie die niedrige Reynolds-Zahl, NRs = 50, am Einlaß des radialen Katalysatorbetts. Unterhalb einer Reynolds-Zahl von etwa 100 nimmt die Eignung eines Reaktors ab, da keine ausreichende Turbulenz und somit auch keine ausreichend innige Berührung der strömenden Gase mit dem Katalysatorbett gegeben ist.The cause of the low measured selectivity of the radial flow reactor with peripheral feed is primarily the low Reynolds number, N R s = 50, at the inlet of the radial catalyst bed. The suitability of a reactor decreases below a Reynolds number of about 100, since there is insufficient turbulence and thus also insufficient intimate contact between the flowing gases and the catalyst bed.

Der geringfügige Unterschied zwischen den gemessenen Selektivitäten des Radialstromreaktors mit zentraler Einspeisung, der sich bei Verwendung eines Rohres mit 25,4 cm und eines Rohres mit 20,32 cm Durchmesser ergibt, kann geringfügigen Unterschieden in der Zusammensetzung des Ausgangsmaterials zugeschrieben werden, da die Versuchsergebnisse zu verschiedenen Zeiten erhalten wurden. Außerdem wurde beim 20,32 cm Rohr Kanalbildung im Katalysatorbett beobachtet, die eine Folge der hohen Eintrittsgeschwindigkeit der Gase war und möglicherweise etwas zu den unterschiedlichen Ergebnissen beigetragen hat.The slight difference between the measured Selectivities of the radial flow reactor with central feed, which can be achieved when using a pipe with 25.4 cm and a tube with 20.32 cm in diameter, there may be slight differences in the Composition of the starting material can be attributed, since the experimental results to different Times have been preserved. In addition, channeling in the catalyst bed was observed in the 8 inch tube, which was a consequence of the high velocity of entry of the gases and possibly something to the has contributed to different results.

Die stündliche Raumgeschwindigkeit des Gases war bei den vorstehenden Versuchen: beim Axialstromverfahren 127 Vol/Vol/h, beim Radialstromverfahren mit zentraler Einspeisung und 25,4 cm Verteilerrohr 167 Vol/Vol/h, beim Radialstromverfahren mit zentraler Einspeisung und 20,32 cm Rohr 161 und beim RadialstromverfahrenmitUmfangseinspeisungl40Vol/ Vol/h. Die stündliche Raumgeschwindigkeit des Gases ist die Zahl der Normal-m3 Athylbenzol, die pro m3 Katalysatorbett und Stunde fließen. Die linearen Strömungsgeschwindigkeiten beim Eintritt und beim Austritt aus dem Katalysatorbett waren wie folgt:The hourly space velocity of the gas was in the above experiments: with the axial flow method 127 vol / vol / h, with the radial flow method with central feed and 25.4 cm distributor pipe 167 vol / vol / h, with the radial flow method with central feed and 20.32 cm pipe 161 and for the radial flow method with circumferential feed of l40 vol / vol / h. The hourly space velocity of the gas is the number of normal m 3 of ethylbenzene which flow per m 3 of catalyst bed per hour. The linear flow rates on entry and exit from the catalyst bed were as follows:

LineareLinear AuslaßOutlet Reaktorreactor StrömungsgeschwindigkeitFlow velocity
(m/sec)(m / sec)
1,531.53
EinlaCIncl Axialstrom-Einspeisung ..Axial current feed .. 1,51.5 1,711.71 Radialstrom-UmfangsRadial flow circumference einspeisung feed 0,30.3 Radialstrom-ZentralRadial flow central 0,330.33 einspeisungfeed 0,330.33 20,32 cm Rohr 8 '' pipe 2,32.3 25,4 cm Rohr 25.4 cm tube 1,81.8

Die Auslaßgeschwindigkeit beträgt beim Radialstromverfahren mit zentraler Einspeisung demnach V8 bis 1J6 der Einlaßgeschwindigkeit.In the radial flow method with central feed, the outlet speed is accordingly V 8 to 1 J 6 of the inlet speed.

Die Verweilzeiten im Einspeiseraum und im Katalysatorbett sind wichtig, da sie von Einfluß auf die thermische Crackung sind. Nachstehend werden diese Verweilzeiten bei den verschiedenen Reaktortypen aufgeführt. The residence times in the feed space and in the catalyst bed are important because they have an influence on the thermal Are cracking. These residence times for the various reactor types are listed below.

Axialstrom-EinspeisungAxial current feed

Radialstrom-Umfangseinspeisung Radial flow circumferential feed

Radialstrom-Zentraleinspeisung Central radial flow feed

20,32 cm Rohr 8 '' pipe

25,4 cm Rohr 25.4 cm tube

Verweilzeit (see)Dwell time (see) EinspeisraumFeed room

0,30 0,420.30 0.42

0,035 0,0540.035 0.054

Katalysator-. bettCatalyst-. bed

0,54 0,490.54 0.49

0,43 0,410.43 0.41

Nachstehend werden typische Zusammensetzungen von Eingabegut und Produktstrom aufgeführt, wie sie auftreten, wenn nach dem erfindungsgemäßen Verfahren mit einer 50%igen Umsetzung, einer Temperatur des Eingabeguts von 640° C und des Produktstroms von 5700C gearbeitet wird.The following are typical compositions of feed material and product stream are listed as they occur when operating according to the inventive method with a 50% reaction, a temperature of the Eingabeguts of 640 ° C and the product stream of 570 0 C.

Komponentecomponent

Äthylbenzol Ethylbenzene

Styrol Styrene

Benzol benzene

Toluol toluene

Andere Other

Nicht kondensierbares
(H2, COsj, CH4 usw.)
Not condensable
(H 2 , COsj, CH 4 etc.)

Eingabe GewichtsprozentEnter weight percent

92,33 4,92 0,40 2,19 0,1692.33 4.92 0.40 2.19 0.16

Produkt GewichtsprozentProduct weight percent

46,5246.52

44,1444.14

1,721.72

4,704.70

0,140.14

2,782.78

Folgende Drücke und Druckabfälle werden bei Vergleichsversuchen unter Verwendung eines Radialstromreaktors mit zentraler Einspeisung und einesThe following pressures and pressure drops are used in comparative tests using a radial flow reactor with central feed and one

Axialstromreaktors über die gleiche Zeitdauer hinweg beobachtet.Axial flow reactor observed over the same period of time.

Druck am
Versuchs
anfang
(atm)
Pressure on
Attempt
beginning
(atm)
Druck nach einer
bestimmten
Versuchsdauer
(atm)
Pressure after a
certain
Test duration
(atm)
Radialstrom-Zentral-
einspeisung
Einlaß
Radial flow central
feed
Inlet
0,86
0,83
0,03
0,99
0,81
0,18
0.86
0.83
0.03
0.99
0.81
0.18
0,86
0,83
0,03
1,43
0,81 .
0,62
0.86
0.83
0.03
1.43
0.81.
0.62
Auslaß Outlet Δ ΡΔ Ρ Axialstrom
Einlaß
Axial current
Inlet
Auslaß Outlet AP AP

Bei der katalytischen Dehydrierung von Normalbutan und von 2-Methylbutan ergeben sich die gleichen Vorteile des Radialstromverfahrens mit Zentraleinspeisung im Vergleich zum Radialstromverfahren mit Umfangseinspeisung oder zum Axialstromverfahren, wie bei der vorstehend beschriebenen Herstellung von Äthylbenzol zu Styrol.The catalytic dehydrogenation of normal butane and 2-methylbutane produce the same results Advantages of the radial flow method with central feed compared to the radial flow method with Circumferential feed or for the axial flow process, as in the production of Ethylbenzene to styrene.

Claims (2)

Patentansprüche:Patent claims: 1. Verfahren zur Herstellung von Diolefinen oder Vinylbcnzolen durch katalytische Dehydrierung von Monoolefinen mit 4 bis 5 Kohlenstoffatomen und einer Kettenlänge von mindestens 4 Kohlenstoffatomen oder von Mono- oder Diäthylbenzol, wobei das auf Reaktionstemperatur erhitzte Gemisch des Kohlenwasserstoffausgangsmaterials mit Wasserdampf in Gegenwart eines selbstregenerierenden, Eisenoxyd enthaltenden Katalysators dehydriert und das Produkt anschließend abgeschreckt wird, dadurch gekennzeichnet, daß das Gemisch aus Ausgangskohlenwasserstoff und Wasserdampf nach in an sich bekannter Weise vorgenommener Einspeisung in eine zentral angeordnete, sich in axialer Richtung erstreckende und mit axialen Ausnehmungen versehene Zuführleitung eines ringförmigen Katalysatorbettes radial durch das ringförmige Katalysatorbett strömen gelassen und der Produktstrom von dessen peripherer Oberfläche abgezogen wird.1. Process for the production of diolefins or Vinylbenzenes by the catalytic dehydrogenation of monoolefins with 4 to 5 carbon atoms and a chain length of at least 4 carbon atoms or of mono- or diethylbenzene, wherein the heated to reaction temperature mixture of the hydrocarbon feedstock with Dehydrated steam in the presence of a self-regenerating, iron oxide-containing catalyst and then quenching the product, characterized in that the mixture of starting hydrocarbon and water vapor in a manner known per se Feeding into a centrally arranged, axially extending and with axial recesses provided feed line of an annular catalyst bed radially through flowing the annular catalyst bed and the product stream from its peripheral surface is deducted. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die lineare Strömungsgeschwindigkeit des Kohlenwasserstoff-Dampfgemisches beim Eintritt in das Katalysatoi bett 1,8 bis 2,4 m/sec beträgt.2. The method according to claim 1, characterized in that the linear flow rate of the hydrocarbon-vapor mixture on entry into the catalyst bed is 1.8 to 2.4 m / sec.

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