JP2001293357A - エチルベンゼンをスチレンに脱水素する改良された装置 - Google Patents
エチルベンゼンをスチレンに脱水素する改良された装置Info
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Abstract
(57)【要約】 （修正有）
【課題】 エチルベンゼンをスチレンに脱水素する装置
において、ガスフロー触媒床反応器アセンブリーにおけ
る触媒寿命と効率を改善する方法と装置を提供する。 【解決手段】 この反応器は、外側の反応容器１１、内
側の排除円筒１２、及び上半分と下半分を有する排除円
筒の周りを囲む環状の触媒床１８を含んでなる。排除円
筒の上半分に少なくとも一つのバッフル３０，３１，３
２を付加して、反応容器中及び触媒床を横切る流体の流
れの均一性を改善した。また外側の反応容器、上半分及
び下半分及び反応の外側のスペース及び不活性な内側の
スペースを有する内側の排除円筒、及び環状の触媒床を
含んでなるガス相反応器において流体の流れを改善する
方法。この方法により、反応器を解体することなく既存
の反応器の改良が可能になる。
において、ガスフロー触媒床反応器アセンブリーにおけ
る触媒寿命と効率を改善する方法と装置を提供する。 【解決手段】 この反応器は、外側の反応容器１１、内
側の排除円筒１２、及び上半分と下半分を有する排除円
筒の周りを囲む環状の触媒床１８を含んでなる。排除円
筒の上半分に少なくとも一つのバッフル３０，３１，３
２を付加して、反応容器中及び触媒床を横切る流体の流
れの均一性を改善した。また外側の反応容器、上半分及
び下半分及び反応の外側のスペース及び不活性な内側の
スペースを有する内側の排除円筒、及び環状の触媒床を
含んでなるガス相反応器において流体の流れを改善する
方法。この方法により、反応器を解体することなく既存
の反応器の改良が可能になる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、スチレン製造の分
野に関し、特にエチルベンゼンをスチレンモノマーに脱
水素する反応容器を含む装置を開示する。
野に関し、特にエチルベンゼンをスチレンモノマーに脱
水素する反応容器を含む装置を開示する。
【０００２】
【従来の技術】スチレンの製造技術においては、酸化鉄
等の脱水素触媒上で、ほぼ１０００°Ｆの範囲の高温
下、及び約１０から２０ＰＳＩＡの圧力でエチルベンゼ
ンを反応させ、ベンゼン環上のエチル基から水素を除去
して、スチレン分子を生成させることは公知である。
等の脱水素触媒上で、ほぼ１０００°Ｆの範囲の高温
下、及び約１０から２０ＰＳＩＡの圧力でエチルベンゼ
ンを反応させ、ベンゼン環上のエチル基から水素を除去
して、スチレン分子を生成させることは公知である。
【０００３】これは、普通、ＥＢ脱水素反応器と呼ばれ
るスチレンラジアル反応器中で通常行われる。脱水素反
応器は、概ね、約５から３０フィートあるいはそれ以上
の直径及び約１０から１００フィートあるいはそれ以上
の長さの範囲の極めて大きいサイズの長い垂直の円筒形
構造体である。このような反応器の通常の構造により、
垂直の反応器の底部の中央に位置する入口でエチルベン
ゼンガスを投入することが可能となり、このガスは、そ
こから、環状領域から上に流れ、酸化鉄または他の好適
な脱水素触媒の多孔質触媒床を径方向に外向きに通り、
次に外側の環状領域を上方に流れ、反応器殻の頂部で外
に出る。触媒床を通るエチルベンゼンの流れが径方向で
あるので、これらの反応器は、しばしば「ラジアル」反
応器と呼ばれる。
るスチレンラジアル反応器中で通常行われる。脱水素反
応器は、概ね、約５から３０フィートあるいはそれ以上
の直径及び約１０から１００フィートあるいはそれ以上
の長さの範囲の極めて大きいサイズの長い垂直の円筒形
構造体である。このような反応器の通常の構造により、
垂直の反応器の底部の中央に位置する入口でエチルベン
ゼンガスを投入することが可能となり、このガスは、そ
こから、環状領域から上に流れ、酸化鉄または他の好適
な脱水素触媒の多孔質触媒床を径方向に外向きに通り、
次に外側の環状領域を上方に流れ、反応器殻の頂部で外
に出る。触媒床を通るエチルベンゼンの流れが径方向で
あるので、これらの反応器は、しばしば「ラジアル」反
応器と呼ばれる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】通常、ラジアル反応器
は、触媒床内部の環状の流れ領域が反応器にエチルベン
ゼンを供給する入口パイプの断面の流れ領域に対してあ
る相対的な比例値を有するようにサイズを付与される。
好ましくは、触媒床内部の環状の流れの領域は、流れの
入口パイプの断面の流れ領域よりも大きい。このような
反応器の延びた垂直方向の長さのために、通常、反応器
の底部に至る入口パイプは、比較的鋭い９０度の曲げ半
径で入らなければならず、生じる影響は、反応容器中の
流れの隣同志の不均衡分配である。反応器への入口パイ
プは、反応器に入る前のかなりの距離で真直ぐな垂直の
パイプであるのが理想的であるが、物理的な配置によ
り、これは、反応器の垂直の延びた高さのために不可能
である。
は、触媒床内部の環状の流れ領域が反応器にエチルベン
ゼンを供給する入口パイプの断面の流れ領域に対してあ
る相対的な比例値を有するようにサイズを付与される。
好ましくは、触媒床内部の環状の流れの領域は、流れの
入口パイプの断面の流れ領域よりも大きい。このような
反応器の延びた垂直方向の長さのために、通常、反応器
の底部に至る入口パイプは、比較的鋭い９０度の曲げ半
径で入らなければならず、生じる影響は、反応容器中の
流れの隣同志の不均衡分配である。反応器への入口パイ
プは、反応器に入る前のかなりの距離で真直ぐな垂直の
パイプであるのが理想的であるが、物理的な配置によ
り、これは、反応器の垂直の延びた高さのために不可能
である。
【０００５】また、反応器の垂直方向の延びた長さにお
ける流れの性質、すなわち長手方向または軸方向の流れ
から径方向または横断的な流れ、そして、次には長手方
向の流れの切り替えにより、上部から下部に至る触媒床
を横切る流れの速度は、従来の反応容器では大幅に変化
し、結果として最大の流れの速度を示す反応器の領域に
おいて触媒寿命の劣化を生じる。実験を実施し、流れの
速度を測定することにより、ラジアル反応器中の触媒床
を横切る最高の原料の速度は、概ね反応器の上部の近傍
で起こり、触媒床を横切る最低の速度は、入口パイプ近
くの反応器下部の近傍で起こることが見出された。触媒
床上部での速度の増加及び触媒床下部での速度の低下
は、結果として反応器上部の近傍の触媒寿命の大きな低
下を生じ、通常望まれているよりも早期に触媒再生のた
めに反応器のシャットダウンを余儀なくさせる。
ける流れの性質、すなわち長手方向または軸方向の流れ
から径方向または横断的な流れ、そして、次には長手方
向の流れの切り替えにより、上部から下部に至る触媒床
を横切る流れの速度は、従来の反応容器では大幅に変化
し、結果として最大の流れの速度を示す反応器の領域に
おいて触媒寿命の劣化を生じる。実験を実施し、流れの
速度を測定することにより、ラジアル反応器中の触媒床
を横切る最高の原料の速度は、概ね反応器の上部の近傍
で起こり、触媒床を横切る最低の速度は、入口パイプ近
くの反応器下部の近傍で起こることが見出された。触媒
床上部での速度の増加及び触媒床下部での速度の低下
は、結果として反応器上部の近傍の触媒寿命の大きな低
下を生じ、通常望まれているよりも早期に触媒再生のた
めに反応器のシャットダウンを余儀なくさせる。
【０００６】従って、反応器における軸方向及び垂直方
向流れを改善することが望ましい。Ｂｕｔｌｅｒらへの
米国特許第５，３５８，６９８号が１９９４年１０月２
５日に出願され、Ｆｉｎａ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，
Ｉｎｃに帰属されている。この‘６９８特許は、排除円
筒を使用することにより、脱水素反応器中の流れを改善
する方法を開示している。この特許の開示は、全体とし
ての引用によりここに入れられている。流体の流れの改
善は、‘６９８特許に教示されている方法により得られ
るが、この触媒の効率を改善するためには、更なる改良
が必要とされた。
向流れを改善することが望ましい。Ｂｕｔｌｅｒらへの
米国特許第５，３５８，６９８号が１９９４年１０月２
５日に出願され、Ｆｉｎａ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，
Ｉｎｃに帰属されている。この‘６９８特許は、排除円
筒を使用することにより、脱水素反応器中の流れを改善
する方法を開示している。この特許の開示は、全体とし
ての引用によりここに入れられている。流体の流れの改
善は、‘６９８特許に教示されている方法により得られ
るが、この触媒の効率を改善するためには、更なる改良
が必要とされた。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明は、排除円筒（Ｄ
ｉｓｐｌａｃｅｍｅｎｔ ｃｙｌｉｎｄｅｒ）を含んで
なる脱水素反応容器装置を開示し、反応器の高さによる
垂直方向の流れの差を低減するために、このような排除
円筒の外部に特定のバッフルを使用する。このバッフル
は、反応器の分解を必要とせず、排除円筒に取り付けら
れる。このバッフルは、反応器の高流量領域における流
量を低減するために特定の位置で排除円筒の外部に取り
付けられる。一つの実施形態においては、少なくとも２
つのバッフルが反応器の上半分に付け加えられて、反応
器中の均一な流体の流れを可能にする。
ｉｓｐｌａｃｅｍｅｎｔ ｃｙｌｉｎｄｅｒ）を含んで
なる脱水素反応容器装置を開示し、反応器の高さによる
垂直方向の流れの差を低減するために、このような排除
円筒の外部に特定のバッフルを使用する。このバッフル
は、反応器の分解を必要とせず、排除円筒に取り付けら
れる。このバッフルは、反応器の高流量領域における流
量を低減するために特定の位置で排除円筒の外部に取り
付けられる。一つの実施形態においては、少なくとも２
つのバッフルが反応器の上半分に付け加えられて、反応
器中の均一な流体の流れを可能にする。
【０００８】本発明の一つの実施形態によれば、既存の
エチルベンゼン脱水素反応器は、流体の流れを改善し、
触媒寿命を延長するために改造される。反応器の改造
は、既存の反応器条件及び触媒充填の分析からスタート
する。反応器中での流体の流れがシミュレーションされ
る。シミュレーションした条件が実際の操作を反映して
いれば、流体の流れの改善がシミュレーションされる。
この改善は、高流体流量を示す位置で排除カラムにバッ
フルを付加することを含んでなる。バッフルの位置、サ
イズ及び数は、できる限り均一な流体の流れを与えるよ
うにシミュレーションにより決められる。シミュレーシ
ョンの後、実際のバッフルが反応器を分解せずに、排除
カラムの外側に付加される。バッフルは、好ましくは反
応器の上半分に付加され、排除反応器から触媒床の内壁
までの距離の半分以上には延びない。この方法は、結果
として圧力低下を最小化し、一方では最適化する。
エチルベンゼン脱水素反応器は、流体の流れを改善し、
触媒寿命を延長するために改造される。反応器の改造
は、既存の反応器条件及び触媒充填の分析からスタート
する。反応器中での流体の流れがシミュレーションされ
る。シミュレーションした条件が実際の操作を反映して
いれば、流体の流れの改善がシミュレーションされる。
この改善は、高流体流量を示す位置で排除カラムにバッ
フルを付加することを含んでなる。バッフルの位置、サ
イズ及び数は、できる限り均一な流体の流れを与えるよ
うにシミュレーションにより決められる。シミュレーシ
ョンの後、実際のバッフルが反応器を分解せずに、排除
カラムの外側に付加される。バッフルは、好ましくは反
応器の上半分に付加され、排除反応器から触媒床の内壁
までの距離の半分以上には延びない。この方法は、結果
として圧力低下を最小化し、一方では最適化する。
【０００９】
【発明の実施の形態】業界における傾向として、運転コ
ストを低減するするために、スチレン製造により大きな
反応器が使用される。本発明は、スチレンを生成するエ
チルベンゼンの脱水素反応器に関して記述されている
が、本発明は、固定触媒床を持つ大きな反応器の運転を
改善するのに適用できる。
ストを低減するするために、スチレン製造により大きな
反応器が使用される。本発明は、スチレンを生成するエ
チルベンゼンの脱水素反応器に関して記述されている
が、本発明は、固定触媒床を持つ大きな反応器の運転を
改善するのに適用できる。
【００１０】図１は、円筒形の容器１１の内側に同心的
に配置された内側の円筒形の排除部材１２を囲む長い外
側の円筒形の殻１１を有するＥＢ脱水素反応容器１０の
概略断面側面図である。容器１１及び排除部材１２は、
概ね真円の円筒であり、これは２つの容器の長手方向の
中心線に垂直で見た断面図が円形の形状であることを意
味する。好ましくは、排除円筒１２は、容器１１内に同
軸で配置され、これは２つの円筒形構造体の中心の長手
方向の軸が一致することを意味する。大きな断面領域を
有する入口パイプ１３は、殻１１の底部に形成された中
央の入口の開口部１４に連結される。好ましくは、入口
パイプ１３は、また、断面の領域においても円筒形であ
る。
に配置された内側の円筒形の排除部材１２を囲む長い外
側の円筒形の殻１１を有するＥＢ脱水素反応容器１０の
概略断面側面図である。容器１１及び排除部材１２は、
概ね真円の円筒であり、これは２つの容器の長手方向の
中心線に垂直で見た断面図が円形の形状であることを意
味する。好ましくは、排除円筒１２は、容器１１内に同
軸で配置され、これは２つの円筒形構造体の中心の長手
方向の軸が一致することを意味する。大きな断面領域を
有する入口パイプ１３は、殻１１の底部に形成された中
央の入口の開口部１４に連結される。好ましくは、入口
パイプ１３は、また、断面の領域においても円筒形であ
る。
【００１１】容器１０内の円筒１２の同軸配列の配置
は、排除円筒の周りの環状の触媒領域１８を形成する役
割をする。場合によっては径方向に外側に延びる一系列
の流れのバッフルが触媒床の外壁上に形成されてもよ
く、これは、径方向に外側に延びて、触媒床を流れるガ
スの流れを更に導き、ガスを径方向の流れ方向へ導き、
それにより、長手方向の流れを防止し、触媒床を横切る
流れを平坦にする。これらの触媒床のバッフルは一度設
置されると、長い休止時間と反応器の分解なしではその
位置を変えることができない。
は、排除円筒の周りの環状の触媒領域１８を形成する役
割をする。場合によっては径方向に外側に延びる一系列
の流れのバッフルが触媒床の外壁上に形成されてもよ
く、これは、径方向に外側に延びて、触媒床を流れるガ
スの流れを更に導き、ガスを径方向の流れ方向へ導き、
それにより、長手方向の流れを防止し、触媒床を横切る
流れを平坦にする。これらの触媒床のバッフルは一度設
置されると、長い休止時間と反応器の分解なしではその
位置を変えることができない。
【００１２】触媒床１８は、孔空きあるいは多孔質の内
壁及び類似の多孔質の、あるいは孔空きの外壁でできた
同心の円筒形の触媒殻を含んでなる。好ましくは、触媒
殻は、流れを最大にし、なお内壁と外壁の間に脱水素触
媒を保持するのに充分である。脱水素プロセスに使用さ
れるいくつかの典型的な触媒は、Ｕｎｉｔｅｄ Ｃａｔ
ａｌｙｓｔ（Ｓｔｙｒｏｒｎａｘシリーズ）及び Ｃｒ
ｉｔｅｒｉｏｎ （Ｖｅｒｓｉｃａｔシリーズ等）によ
り販売されているものである。これらは、酸化鉄タイプ
または他の脱水素タイプの触媒である。触媒粒子の形状
及びサイズは種々あり、反応器中の流体の流れに影響を
及ぼす。
壁及び類似の多孔質の、あるいは孔空きの外壁でできた
同心の円筒形の触媒殻を含んでなる。好ましくは、触媒
殻は、流れを最大にし、なお内壁と外壁の間に脱水素触
媒を保持するのに充分である。脱水素プロセスに使用さ
れるいくつかの典型的な触媒は、Ｕｎｉｔｅｄ Ｃａｔ
ａｌｙｓｔ（Ｓｔｙｒｏｒｎａｘシリーズ）及び Ｃｒ
ｉｔｅｒｉｏｎ （Ｖｅｒｓｉｃａｔシリーズ等）によ
り販売されているものである。これらは、酸化鉄タイプ
または他の脱水素タイプの触媒である。触媒粒子の形状
及びサイズは種々あり、反応器中の流体の流れに影響を
及ぼす。
【００１３】入口パイプ１３の流れの領域及び排除円筒
１２と触媒床１８の間の環状領域２１（内側の環状部）
のサイズは、好ましくは約２対１の範囲であり、環状領
域２１は、パイプ１３の断面領域の値のほぼ２倍であ
る。更に、触媒床１８と容器１１の間の環状領域２２
（外側の環状部）は、比較的狭く、この領域における後
での改良または作業の充分なスペースを許容しない。容
器壁１１の内部に何らかの加工を行うためには、触媒床
１８は取り外さなければならない。これは、著しい費用
と長い休止時間を意味する。出口パイプ５と開口部６
は、反応器からの製品の取り出しの手段を提供する。本
発明の一つの実施形態によりバッフル３０、３１、及び
３２が示される。これらのバッフルは、反応器中の流れ
に影響を与え、入口パイプ１３に存在する任意のバッフ
ルまたは触媒トレー上のバッフルと同一の機能を示すよ
うに動作しない。
１２と触媒床１８の間の環状領域２１（内側の環状部）
のサイズは、好ましくは約２対１の範囲であり、環状領
域２１は、パイプ１３の断面領域の値のほぼ２倍であ
る。更に、触媒床１８と容器１１の間の環状領域２２
（外側の環状部）は、比較的狭く、この領域における後
での改良または作業の充分なスペースを許容しない。容
器壁１１の内部に何らかの加工を行うためには、触媒床
１８は取り外さなければならない。これは、著しい費用
と長い休止時間を意味する。出口パイプ５と開口部６
は、反応器からの製品の取り出しの手段を提供する。本
発明の一つの実施形態によりバッフル３０、３１、及び
３２が示される。これらのバッフルは、反応器中の流れ
に影響を与え、入口パイプ１３に存在する任意のバッフ
ルまたは触媒トレー上のバッフルと同一の機能を示すよ
うに動作しない。
【００１４】本発明は、次の説明から判るように、既存
の反応器の改良に特に好適である。既存の反応器に対し
ては、定常状態の流れのシミュレーションが公知の方法
により行われる。一つの実施形態においては、２次元の
軸対称の反応器モデルを用いて、常温流れが行われる。
この形状は、約１４０００の６面体のセルに分割され
る。実施されるプラントにおける実際の過去のデータか
ら温度、分子量及び比熱に対する平均値が用いられた。
下記の表１は典型的な運転条件を示す。
の反応器の改良に特に好適である。既存の反応器に対し
ては、定常状態の流れのシミュレーションが公知の方法
により行われる。一つの実施形態においては、２次元の
軸対称の反応器モデルを用いて、常温流れが行われる。
この形状は、約１４０００の６面体のセルに分割され
る。実施されるプラントにおける実際の過去のデータか
ら温度、分子量及び比熱に対する平均値が用いられた。
下記の表１は典型的な運転条件を示す。
【００１５】
【表１】
【００１６】触媒床のポロシティも考慮された。これ
は、触媒の形状及び粒子サイズを考慮に入れた。平滑、
形状付き及びうねのある形を含めて、種々の触媒が考慮
された。触媒ペレット直径は、３−３．５ミリメートル
（ｍｍ）の範囲であり、ペレット長さは４−９ｍｍの範
囲であった。触媒床密度は、立方フィート当たり７０か
ら９５ポンドまで変化した。触媒床のポロシティは反応
器の運転時に変化し、ランの終わりの運転で最低値が得
られる。
は、触媒の形状及び粒子サイズを考慮に入れた。平滑、
形状付き及びうねのある形を含めて、種々の触媒が考慮
された。触媒ペレット直径は、３−３．５ミリメートル
（ｍｍ）の範囲であり、ペレット長さは４−９ｍｍの範
囲であった。触媒床密度は、立方フィート当たり７０か
ら９５ポンドまで変化した。触媒床のポロシティは反応
器の運転時に変化し、ランの終わりの運転で最低値が得
られる。
【００１７】速度プロファイル及び圧力がこの反応器形
状内の各セルについて計算された。流体の流れのシミュ
レーションに対する計算は当業界では公知であり、この
方法は本発明の主題でない。
状内の各セルについて計算された。流体の流れのシミュ
レーションに対する計算は当業界では公知であり、この
方法は本発明の主題でない。
【００１８】図１に示されたものに類似しているが、バ
ッフル３０、３１及び３２のない反応器に対する流れ分
布は、反応器床の上部の２０％及び下部の２０％が通常
のＬＨＳＶよりも高いＬＨＳＶで運転されることを示し
た。他方、中間部の６０％は、通常よりも低い運転され
た。かくして、距離の関数としての流れは、反応器の下
半分で減少し、反応器の上半分で増加した。上半分にお
ける流れの増加は、内側の環状部に比較して外側の環状
部における高い圧力低下に帰せられる。下半分では、増
加した流れは、外側の環状部に比較して内側の環状部の
過剰な圧力低下に帰せられる。
ッフル３０、３１及び３２のない反応器に対する流れ分
布は、反応器床の上部の２０％及び下部の２０％が通常
のＬＨＳＶよりも高いＬＨＳＶで運転されることを示し
た。他方、中間部の６０％は、通常よりも低い運転され
た。かくして、距離の関数としての流れは、反応器の下
半分で減少し、反応器の上半分で増加した。上半分にお
ける流れの増加は、内側の環状部に比較して外側の環状
部における高い圧力低下に帰せられる。下半分では、増
加した流れは、外側の環状部に比較して内側の環状部の
過剰な圧力低下に帰せられる。
【００１９】既存の反応器の改造に対しては、流体の流
れを補正する最良のアプローチは、排除円筒の特定の高
さで特定のサイズのバッフルを配置して、反応器中で均
一に近い流れを与えるすることであることが決定され
た。内側の環状部の上部の区分においてリングまたはバ
ッフルを付加することは、内側の環状部の圧力低下を増
加させて、外側の環状部の圧力低下に釣り合わせる。バ
ッフルまたはリングの配置及び数において触媒床の流動
化が考慮に入れられた。
れを補正する最良のアプローチは、排除円筒の特定の高
さで特定のサイズのバッフルを配置して、反応器中で均
一に近い流れを与えるすることであることが決定され
た。内側の環状部の上部の区分においてリングまたはバ
ッフルを付加することは、内側の環状部の圧力低下を増
加させて、外側の環状部の圧力低下に釣り合わせる。バ
ッフルまたはリングの配置及び数において触媒床の流動
化が考慮に入れられた。
【００２０】本発明の要求の一部は、圧力低下の最小化
に加えて圧力低下の最適化を含む。言い換えれば、バッ
フルの付加は、反応器中の圧力低下を増加させる。バッ
フルの付加は、圧力低下の最小限の増加と流体流れの正
常化に及ぼす最大の効果を伴って行われるべきである。
加えて、反応器の中へのバッフルの張り出しは、排除円
筒上の外壁から触媒床の内壁までの距離の半分、すなわ
ち内側の環状部の幅の半分を越えないように制限される
のが好ましい。因子のこの組み合わせは、流体の流れの
正常化に対するシミュレーションの解に含まれる。排除
円筒（円筒１２）の外表面へのバッフルまたはリングの
付加は、排除円筒または触媒トレーまたは構造物の取り
出しを必要とせずに、反応器流体の流れの改良を可能に
する。排除円筒は、人道が上部中に切られ、作業が排除
円筒の内側から行われるのに充分な広さである。円筒壁
が必要な位置で切断され、バッフルが内側から付加さ
れ、溶接される。これは、反応器のいかなる解体も必要
とせず、最小の休止時間により変更を行うことができ
る。
に加えて圧力低下の最適化を含む。言い換えれば、バッ
フルの付加は、反応器中の圧力低下を増加させる。バッ
フルの付加は、圧力低下の最小限の増加と流体流れの正
常化に及ぼす最大の効果を伴って行われるべきである。
加えて、反応器の中へのバッフルの張り出しは、排除円
筒上の外壁から触媒床の内壁までの距離の半分、すなわ
ち内側の環状部の幅の半分を越えないように制限される
のが好ましい。因子のこの組み合わせは、流体の流れの
正常化に対するシミュレーションの解に含まれる。排除
円筒（円筒１２）の外表面へのバッフルまたはリングの
付加は、排除円筒または触媒トレーまたは構造物の取り
出しを必要とせずに、反応器流体の流れの改良を可能に
する。排除円筒は、人道が上部中に切られ、作業が排除
円筒の内側から行われるのに充分な広さである。円筒壁
が必要な位置で切断され、バッフルが内側から付加さ
れ、溶接される。これは、反応器のいかなる解体も必要
とせず、最小の休止時間により変更を行うことができ
る。
【００２１】本発明の一つの実施形により、既存のエチ
ルベンゼン脱水素反応器が解析され、改良された。この
反応器スペースは、高さが６２フィートであり、６０イ
ンチの直径の入口と８８インチの直径の出口を持ってい
た。この反応器は、１３．５フィートの内側の直径を有
していた。排除円筒の外側の直径は５．７５フィートで
あった。触媒床は、７フィート５．２５インチの内側の
直径と１２．５フィートの外側の直径を有していた。こ
の反応器は、６インチ幅の外側の環状部を有していた。
運転においては、この反応器は、時間当たり５００，０
００ポンド以上の流量を有していた。この寸法から判る
ように、反応器内部の可使用スペースは、人が可使用ス
ペース中で作業する余地を与えない。このシステムへの
いかなる改良も反応器の解体を必要とするであろう。本
発明まではその通りであった。その運転パラメーターに
よりこの反応器の流体の流れを改善するために、３つの
バッフルまたはリングが排除反応器の外側の表面（反応
側）に設置された。このバッフルは、図１において品目
３０、３１及び３２として示される。この上部リング３
０は、４９フィートの高さに設置され、反応器中に７．
５インチ延びていた。中間リングまたはバッフル３１は
４６．７５フィートの高さに設置され、反応器中に６．
２５インチ延びていた。下部リング３２は、４０フィー
トの高さに設置され、反応器中に５．０インチ延びてい
た。これらのバッフルは、結果として反応器中で流体の
更に均一な流れを生じた。判るように、バッフルは、こ
の反応器の上半分に付加され、反応器の高さが増加する
につれて、反応器への張り出しは増加する。流体の流れ
の均一性の改善の結果、触媒寿命と効率が増大した。
ルベンゼン脱水素反応器が解析され、改良された。この
反応器スペースは、高さが６２フィートであり、６０イ
ンチの直径の入口と８８インチの直径の出口を持ってい
た。この反応器は、１３．５フィートの内側の直径を有
していた。排除円筒の外側の直径は５．７５フィートで
あった。触媒床は、７フィート５．２５インチの内側の
直径と１２．５フィートの外側の直径を有していた。こ
の反応器は、６インチ幅の外側の環状部を有していた。
運転においては、この反応器は、時間当たり５００，０
００ポンド以上の流量を有していた。この寸法から判る
ように、反応器内部の可使用スペースは、人が可使用ス
ペース中で作業する余地を与えない。このシステムへの
いかなる改良も反応器の解体を必要とするであろう。本
発明まではその通りであった。その運転パラメーターに
よりこの反応器の流体の流れを改善するために、３つの
バッフルまたはリングが排除反応器の外側の表面（反応
側）に設置された。このバッフルは、図１において品目
３０、３１及び３２として示される。この上部リング３
０は、４９フィートの高さに設置され、反応器中に７．
５インチ延びていた。中間リングまたはバッフル３１は
４６．７５フィートの高さに設置され、反応器中に６．
２５インチ延びていた。下部リング３２は、４０フィー
トの高さに設置され、反応器中に５．０インチ延びてい
た。これらのバッフルは、結果として反応器中で流体の
更に均一な流れを生じた。判るように、バッフルは、こ
の反応器の上半分に付加され、反応器の高さが増加する
につれて、反応器への張り出しは増加する。流体の流れ
の均一性の改善の結果、触媒寿命と効率が増大した。
【００２２】図２は、上記の実施例にバッフルを付加し
た効果を示す。実線は、バッフルを付加する前の反応器
中の垂直方向の流体の流れを示す。このグラフは、反応
器の下部と上部の部分で正常以上の流体の流れを示す。
バッフルの付加の結果、上部（バッフルの位置）で流れ
が正常化され、中間の流体の流れが改善された。
た効果を示す。実線は、バッフルを付加する前の反応器
中の垂直方向の流体の流れを示す。このグラフは、反応
器の下部と上部の部分で正常以上の流体の流れを示す。
バッフルの付加の結果、上部（バッフルの位置）で流れ
が正常化され、中間の流体の流れが改善された。
【００２３】かくして、上述の図面ととこれらに関連す
る説明に開示されているように、本発明は、エチルベン
ゼンをスチレンに脱水素する手段と装置であって、触媒
寿命を延長し、反応器の断面配列の上下の種々の点での
流れの速度を更に精密に制御する利点を享受する方法と
装置を提供する。従来の反応器は、触媒床の種々の断面
における一定しない流れの速度による短い触媒寿命に悩
んでいる。また、触媒床の上部の流れの速度は、触媒床
の中間の流れよりも１．５から２．５倍高い範囲にある
ことも見出された。かくして、反応器中の触媒の使用は
均一とはほど遠く、これが予測されるよりもずっと短い
触媒寿命に直接に寄与することが認識された。結果とし
て、本発明は、垂直方向の流れ速度の変動を著しく低減
させる反応器の構造を開示する。これは、排除反応器の
外部壁に沿ってバッフルを使用することにより達成され
る。バッフルの数、位置及びサイズを決めるのに、流れ
のシミュレーションが利用される。
る説明に開示されているように、本発明は、エチルベン
ゼンをスチレンに脱水素する手段と装置であって、触媒
寿命を延長し、反応器の断面配列の上下の種々の点での
流れの速度を更に精密に制御する利点を享受する方法と
装置を提供する。従来の反応器は、触媒床の種々の断面
における一定しない流れの速度による短い触媒寿命に悩
んでいる。また、触媒床の上部の流れの速度は、触媒床
の中間の流れよりも１．５から２．５倍高い範囲にある
ことも見出された。かくして、反応器中の触媒の使用は
均一とはほど遠く、これが予測されるよりもずっと短い
触媒寿命に直接に寄与することが認識された。結果とし
て、本発明は、垂直方向の流れ速度の変動を著しく低減
させる反応器の構造を開示する。これは、排除反応器の
外部壁に沿ってバッフルを使用することにより達成され
る。バッフルの数、位置及びサイズを決めるのに、流れ
のシミュレーションが利用される。
【００２４】典型的な運転においては、エチルベンゼン
の供給原料が原料供給ライン１３を経て入口領域１４か
ら反応容器に供給される。そこから、供給材料は、反応
器中触媒床１８の周りに流れる。反応器中の運転条件
は、好ましくは約９００から１２２５°Ｆの範囲の温
度、及び約８−２２ＰＳＩＡの圧力である。反応器中の
流れの速度は、約１００から４００ｆｐｓの範囲であ
り、反応器中の好ましい全体の流れの速度は、ほぼ２０
０から３００ｆｐｓである。 一般的な原則の理解を与
えるために、本発明のある好ましい実施形態をここに記
述したが、記述された脱水素反応器アセンブリーにおい
て、これらの原則から逸脱せずに、種々の変更及び改良
を実施することができることは分かるであろう。例え
ば、反応器の上半分で３つのバッフルを付加するものと
して、好ましい実施形態を説明するが、バッフルの数と
位置は、特定の反応器に依って変わってもよい。また、
流れの正常化を達成するのに、異なるバッフル形状を使
用することができるのは明らかである。他の変更は当業
者には明白であり、それゆえ、本発明は、ここでは例示
の目的で開示された本発明の特定の実施例のすべての変
更と改良を含み、これは本発明の精神と範囲からの逸脱
を構成しないと言明される。
の供給原料が原料供給ライン１３を経て入口領域１４か
ら反応容器に供給される。そこから、供給材料は、反応
器中触媒床１８の周りに流れる。反応器中の運転条件
は、好ましくは約９００から１２２５°Ｆの範囲の温
度、及び約８−２２ＰＳＩＡの圧力である。反応器中の
流れの速度は、約１００から４００ｆｐｓの範囲であ
り、反応器中の好ましい全体の流れの速度は、ほぼ２０
０から３００ｆｐｓである。 一般的な原則の理解を与
えるために、本発明のある好ましい実施形態をここに記
述したが、記述された脱水素反応器アセンブリーにおい
て、これらの原則から逸脱せずに、種々の変更及び改良
を実施することができることは分かるであろう。例え
ば、反応器の上半分で３つのバッフルを付加するものと
して、好ましい実施形態を説明するが、バッフルの数と
位置は、特定の反応器に依って変わってもよい。また、
流れの正常化を達成するのに、異なるバッフル形状を使
用することができるのは明らかである。他の変更は当業
者には明白であり、それゆえ、本発明は、ここでは例示
の目的で開示された本発明の特定の実施例のすべての変
更と改良を含み、これは本発明の精神と範囲からの逸脱
を構成しないと言明される。
【００２５】本発明の特徴及び実施形態は次の通りであ
る。
る。
【００２６】１．外側の反応容器、内側の排除円筒、及
び上半分と下半分を有する排除円筒の周りを囲む環状の
触媒床を含んでなるガスフロー触媒床反応器アセンブリ
ーにおける、反応容器中及び触媒床を横切る流体の流れ
の均一性を改善するために排除円筒の上半分に少なくと
も一つのバッフルを付加する改良。
び上半分と下半分を有する排除円筒の周りを囲む環状の
触媒床を含んでなるガスフロー触媒床反応器アセンブリ
ーにおける、反応容器中及び触媒床を横切る流体の流れ
の均一性を改善するために排除円筒の上半分に少なくと
も一つのバッフルを付加する改良。
【００２７】２．少なくとも３つのバッフルを排除円筒
に付加する上記１に記載のアセンブリー。
に付加する上記１に記載のアセンブリー。
【００２８】３．環状の触媒床が排除円筒からある距離
で配置され、少なくとも一つのバッフルが排除円筒から
触媒床までの半分の距離により制限された距離だけ反応
容器中に延びている上記１に記載のアセンブリー。
で配置され、少なくとも一つのバッフルが排除円筒から
触媒床までの半分の距離により制限された距離だけ反応
容器中に延びている上記１に記載のアセンブリー。
【００２９】４．外側の反応容器、上半分及び下半分及
び反応の外側の表面及び不活性な内側のスペースを有す
る内側の排除円筒、及び環状の触媒床を含んでなるガス
相反応器において流体の流れを改善する方法であって、
実際の反応器条件を用いて流体の流れのシミュレーショ
ンを行い、排除反応器の反応の外側表面にバッフルを付
加し、そして円筒の内側の不活性スペースに入り、この
内側の不活性スペースから反応の外側表面にバッフルを
取り付けることにより排除円筒にバッフルを付加するこ
とを含んでなる方法。
び反応の外側の表面及び不活性な内側のスペースを有す
る内側の排除円筒、及び環状の触媒床を含んでなるガス
相反応器において流体の流れを改善する方法であって、
実際の反応器条件を用いて流体の流れのシミュレーショ
ンを行い、排除反応器の反応の外側表面にバッフルを付
加し、そして円筒の内側の不活性スペースに入り、この
内側の不活性スペースから反応の外側表面にバッフルを
取り付けることにより排除円筒にバッフルを付加するこ
とを含んでなる方法。
【００３０】５．反応器または触媒床を解体せずに少な
くとも３つのバッフルが排除円筒の上半分に付加される
上記４に記載の方法。
くとも３つのバッフルが排除円筒の上半分に付加される
上記４に記載の方法。
【００３１】６．環状の触媒床が排除円筒からある距離
にあり、バッフルが触媒床までの距離の半分以下の距離
だけ反応容器中に延びている上記４に記載の方法。
にあり、バッフルが触媒床までの距離の半分以下の距離
だけ反応容器中に延びている上記４に記載の方法。
【００３２】７．反応器が少なくとも５０フィートの高
さと少なくとも１０フィートの内側の直径を有する外側
の反応容器、反応器の高さの少なくとも７０パーセント
にわたって延びる環状の触媒床、及び少なくとも４フィ
ートの内側の直径、反応器の高さの少なくとも７０パー
セントの高さ、反応器中の反応に曝される外側の表面及
び反応器中のいかなる反応からも隔離された内部のスペ
ースを有する排除円筒容器を含んでなり、方法が実際の
反応器条件を用いて流体の流れのシミュレーションを行
い、排除反応器の反応の外側の表面に少なくとも２つの
バッフルを付加し、そして円筒の内側の不活性スペース
に入り、この内側の不活性スペースから反応の外側の表
面にバッフルを取り付けることにより排除円筒にバッフ
ルを付加することを含んでなるエチルベンゼン脱水素反
応器中の触媒寿命を改善する方法。
さと少なくとも１０フィートの内側の直径を有する外側
の反応容器、反応器の高さの少なくとも７０パーセント
にわたって延びる環状の触媒床、及び少なくとも４フィ
ートの内側の直径、反応器の高さの少なくとも７０パー
セントの高さ、反応器中の反応に曝される外側の表面及
び反応器中のいかなる反応からも隔離された内部のスペ
ースを有する排除円筒容器を含んでなり、方法が実際の
反応器条件を用いて流体の流れのシミュレーションを行
い、排除反応器の反応の外側の表面に少なくとも２つの
バッフルを付加し、そして円筒の内側の不活性スペース
に入り、この内側の不活性スペースから反応の外側の表
面にバッフルを取り付けることにより排除円筒にバッフ
ルを付加することを含んでなるエチルベンゼン脱水素反
応器中の触媒寿命を改善する方法。
【００３３】８．３つのバッフルがその高さの約６０％
から９０％の位置で排除円筒に付加される上記７に記載
の方法。
から９０％の位置で排除円筒に付加される上記７に記載
の方法。
【図１】本発明の一つの実施形態による 反応器容器の
断面概略図及びバッフル位置を図示する。
断面概略図及びバッフル位置を図示する。
【図２】本発明により改良された一つの反応器における
流体の流れの正常化を示す。
流体の流れの正常化を示す。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 マーカス・イー・レドウクス アメリカ合衆国ルイジアナ州70810バトン ルージユ・レイジーケイアベニユー12712 (72)発明者 ホン・トウダー アメリカ合衆国ルイジアナ州70817バトン ルージユ・リバーブルツクドライブ6002 (72)発明者 マーク・グレミリオン アメリカ合衆国ルイジアナ州70810バトン ルージユ・オークヒルズパークウエイ1017
Claims (3)
- 【請求項１】 外側の反応容器、内側の排除円筒、及び
上半分と下半分を有する排除円筒の周りを囲む環状の触
媒床を含んでなるガスフロー触媒床反応器アセンブリー
における、反応容器中及び触媒床を横切る流体の流れの
均一性を改善するために排除円筒の上半分に少なくとも
一つのバッフルを付加する改良されたガスフロー触媒床
反応器アセンブリー。 - 【請求項２】 外側の反応容器、上半分及び下半分及び
反応の外側の表面及び不活性な内側のスペースを有する
内側の排除円筒、及び環状の触媒床を含んでなるガス相
反応器において流体の流れの均一性を改善する方法であ
って、実際の反応器条件を用いて流体の流れのシミュレ
ーションを行い、シミュレーションされた流体の流れを
改善するために排除反応器の反応の外側表面にバッフル
を付加し、そして円筒の内側の不活性スペースに入り、
この内側の不活性スペースから反応の外側の表面にバッ
フルを取り付けることにより排除円筒にバッフルを付加
することを含んでなる方法。 - 【請求項３】 エチルベンゼン脱水素反応器中の触媒寿
命を改善する方法であって、反応器が少なくとも５０フ
ィートの高さと少なくとも１０フィートの内側の直径を
有する外側の反応容器、反応器の高さの少なくとも７０
パーセントにわたって延びる環状の触媒床、及び少なく
とも４フィートの内側の直径、反応器の高さの少なくと
も７０パーセントの高さ、反応器中の反応に曝される外
側の表面及び反応器中のいかなる反応からも隔離された
内部のスペースを有する排除円筒容器を含んでなり、実
際の反応器条件を用いて流体の流れのシミュレーション
を行い、シミュレーションされた流体の流れを改善する
ために排除反応器の反応の外側表面に少なくとも２つの
バッフルを付加し、そして円筒の内側の不活性スペース
に入り、この内側の不活性スペースから反応の外側の表
面にバッフルを取り付けることにより排除円筒にバッフ
ルを付加することを含んでなる方法。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US09/515,314 US6762335B1 (en) | 2000-02-29 | 2000-02-29 | Apparatus for dehydrogenation of ethylbenzene to styrene |
| US09/515314 | 2000-02-29 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001293357A true JP2001293357A (ja) | 2001-10-23 |
| JP5335169B2 JP5335169B2 (ja) | 2013-11-06 |
Family
ID=24050839
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001046523A Expired - Fee Related JP5335169B2 (ja) | 2000-02-29 | 2001-02-22 | エチルベンゼンをスチレンに脱水素する改良された装置 |
Country Status (8)
| Country | Link |
|---|---|
| US (2) | US6762335B1 (ja) |
| EP (2) | EP1142631B1 (ja) |
| JP (1) | JP5335169B2 (ja) |
| KR (1) | KR100808029B1 (ja) |
| CN (1) | CN1196661C (ja) |
| AT (2) | ATE536219T1 (ja) |
| DE (1) | DE60121382T2 (ja) |
| TW (1) | TW526094B (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009530400A (ja) * | 2006-03-23 | 2009-08-27 | ヴェロシス，インク． | マイクロチャネルプロセス技術を用いてスチレンを作るためのプロセス |
| JP2016002548A (ja) * | 2014-06-12 | 2016-01-12 | エア プロダクツ アンド ケミカルズ インコーポレイテッドＡｉｒ Ｐｒｏｄｕｃｔｓ Ａｎｄ Ｃｈｅｍｉｃａｌｓ Ｉｎｃｏｒｐｏｒａｔｅｄ | 半径方向フロー吸着器ｕ形態 |
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| US20020183571A1 (en) * | 2000-11-30 | 2002-12-05 | Sud-Chemie Inc. | Radial reactor loading of a dehydrogenation catalyst |
| US20060224029A1 (en) * | 2005-03-29 | 2006-10-05 | Fina Technology, Inc. | Method of extending catalyst life in vinyl aromatic hydrocarbon formation |
| US7696395B2 (en) * | 2007-06-08 | 2010-04-13 | Fina Technology, Inc. | Dehydrogenation and polymerization process |
| US7981377B2 (en) * | 2007-11-06 | 2011-07-19 | Fina Technology, Inc. | Dehydrogenation of alkyl aromatics |
| CN102046568A (zh) * | 2008-04-09 | 2011-05-04 | 国际壳牌研究有限公司 | 改进脱氢工艺的方法 |
| US7906081B2 (en) * | 2008-05-13 | 2011-03-15 | Uop Llc | Internal grids for adsorbent chambers and reactors |
| US7901640B2 (en) * | 2008-05-13 | 2011-03-08 | Uop Llc | Optimized counter-current flow baffle |
| US7718146B2 (en) * | 2008-05-13 | 2010-05-18 | Uop Llc | Enhanced bed separation in a styrene monomer reactor using milled plates |
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| US8202498B2 (en) | 2010-07-19 | 2012-06-19 | Chevron U.S.A. Inc. | Multiphase contact and distribution apparatus for hydroprocessing |
| US8372354B2 (en) | 2010-07-19 | 2013-02-12 | Chevron U.S.A. Inc. | Multiphase contact and distribution apparatus for hydroprocessing |
| DE102015104911A1 (de) * | 2015-03-30 | 2016-10-06 | Thyssenkrupp Ag | Strömungsführung eines Fluids in einem Strömungsbehälter |
| CN105749815A (zh) * | 2016-02-19 | 2016-07-13 | 重庆长安工业(集团)有限责任公司 | 吸热式发生器反应罐内置触媒均匀器 |
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| JPH0940589A (ja) * | 1995-02-01 | 1997-02-10 | Fina Technol Inc | エチルベンゼンの脱水素反応でスチレンを製造する方法 |
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