JP2003510300A - エチルベンゼンのスチレンへの脱水素化法 - Google Patents
エチルベンゼンのスチレンへの脱水素化法Info
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Abstract
Description
えば、アルカリ金属酸化物、アルカリ土類金属酸化物及び/又はランタノイドの
金属の酸化物から選ばれる促進剤からなる変性アルミナに担持された触媒の存在
下で、エチルベンゼンをスチレンに脱水素化する方法に関する。
る。
及びエキスパンダブルEPS)、アクリロニトリル−スチレン−ブタジエン(ABS)
及びスチレン−アクリロニトリル(SAN)共重合体及びスチレン−ブタジエンゴ
ム(SBR)の製造に使用される。
して考慮されなければならないいくつかの特殊な性質を有する。
ではないとの事実にある。脱水素化度は、温度の上昇及び総圧力の低下によって
、反応が一定の圧力で行われれる場合には、容積の上昇によって増加する。経済
的に許容される転化を得るためには、従って、反応を、一般的に540−630℃の温
度で行なう必要がある。
ギーによって特徴付けられる副反応を促進する。この結果、主にトルエン、ベン
ゼン、コークス及び軽質生成物でなる多少顕著な量の副生成物が、主生成物と共
に形成される。
が必要である。
されるスチレン)に相当する28Kcal/モル(スチレン)に等しいとの事実にあ
る。
とは、テクノロジカルデザインに大きな影響を及ぼす。
プロセス)は、主に酸化鉄を基材とし、アルカリによって促進されるバルク触媒
を使用し、 −温度540−630℃及び10分の数秒程度の接触時間での中間加熱工程を伴う直列
の数個の断熱反応器; −真空中、圧力0.3−0.5気圧(絶対気圧)で作動するラジアルフロー反応器
;及び −脱水素化される充填物と共に供給される水蒸気を使用するプロセスによる反応
の熱力学によって課される要求を満足するものである。
0%であるが、触媒の化学寿命を長くするためには、より高い濃度もしばしば採
用される。
の再生が不要である; −エチルベンゼンの脱水素化に必要な熱を供給する; −触媒の劣化をスローダウンさせる、 を有する。
、90重量%より高いスチレンへの選択率が得られる。
)を使用する:このため、過熱オーブンの使用が必要であり、設備コストが高く
なる; −触媒の劣化があり、その結果、操作18−36カ月後には触媒を交換する必要
がある:このため、ユニットを停止することが必要であり、触媒の交換に要する
期間、製造が中断することになる; −エネルギーの回収が最適ではない:実際、現在のテクノロジーは、蒸気の顕熱
の回収のみであり、潜熱の回収を行っていない; −反応が、真空下(平均絶対圧力0.4気圧)、従って、EBについて非常に希
釈された状態で行われる:EBの分圧は平均0.04気圧である、 を有する。
性されたミクロ球状のアルミナに担持された、酸化鉄及びさらに促進剤としての
金属酸化物でなる触媒を使用する方法によって、上記欠点が解消されることを見
出し、本発明に至った。
熱オーブンが不要となり、流動床の強い再混合が、選択率を低下させるホットポ
イントの形成を防止する; −水素を再循環することが可能である; −プラントを、計画したものと比べて、実際の生産容量の点で、大きな柔軟性を
もって稼働できる; −脱水素化反応及び再生が、物理的に分離された区域で行われる:このため、炭
化水素流と酸素流との混合が回避される; −操作が大気圧又はそれよりもわずかに高い圧力で行われる:その結果、反応区
域における外部からの空気の浸透がない; −供給物における不活性ガス/エチルベンゼンのモル濃度が、商業的テクノロジ
ーに比べてかなり低い; −ガス汚染物の放出を低減させるための特殊な処理を何ら行なう必要がない;及
び −水蒸気を使用しなくとも、触媒の化学的な劣化を生ずることなく操作すること
ができる、 を有する。
を担持し、塩基性金属酸化物の添加によって変性されたアルミナでなる触媒の存
在下で行われるエチルベンゼンの脱水素化法を開示している。この触媒は、水の
存在下で使用される場合に活性を発揮するが、この特許明細書には、エチルベン
ゼンの補助供給物としての水の不存在下での触媒の性能に関するデータは示され
ておらず、また、熟成の影響に関しても詳述されていない。
と共に、脱水素化収率における触媒性能が顕著に改善されることが認められた。
同時に、シリカ変性によって、触媒自体の機械的抵抗性も、流動床での操作によ
り適したものとなるように改善される。さらに、触媒は、水以外にも、窒素と共
に作用できる。
る方法において、本質的に、(a)流動床反応器において、シリカ0.01−10重
量%によって変性されたアルミナに担持された酸化鉄及び促進剤でなる触媒系の
存在下、温度400−700℃、総圧力0.1−3気圧、及びGHSV空間速度50−10,00
0時間−1(Nl(エチルベンゼン−不活性ガス混合物)/時間×l(触媒))で操作
して、不活性ガスと混合したエチルベンゼンを反応させ;及び(b)再生器にお
いて、400℃を越える温度で、表面に析出したコークスを燃焼させることによっ
て触媒を再生することを特徴とするエチルベンゼンのスチレンへの脱水素化法に
係る。
、好ましくは0.5−10重量%; (3)少なくとも1の希土類酸化物でなる第2の促進剤0−15重量%、好まし
くは0.1−7重量%; (4)好ましくはシリカ0.08−5重量%によって変性された、δ相、θ相又はこ
れらの混合相、θ+α相又はδ+θ+α相のものから選ばれるミクロ球状アルミ
ナでなる担体残部(100%に対して)、 でなるものである。
John Wiley & Sons)に従ってグループAとして分類されるような平均粒径及び
粒子密度及び150m2/g(BET)未満の比表面積を有する。
である。希土類金属に属する好適な第2の促進剤は、セリウム、ランタン及びプ
ラセオジウムである。
れらの混合相、θ+α相又はδ+θ+α相のものから選ばれる粒径50−70μ
をもつミクロ球状アルミナでなる担体 残部(100%に対して)、 でなるものである。
一般的な方法を使用して行われる。
い温度でか焼し; c)酸化鉄及び残りの量の促進剤を、工程a)で得られた変性担体に分散させ; d)100−150℃で乾燥させ、及び乾燥した固体を、温度500−900℃でか焼するこ
とによって調製される。
エチルベンゼンの容積比1−6、好ましくは2−4で使用できる。好ましくは、
メタン又は窒素が使用される。
イソブタンから選ばれるパラフィンと共に、反応器に供給し、共に供給した生成
物を同時に脱水素化して、スチレン及びそれぞれ対応するオレフィンを生成する
ことができる。
6,031,143号に開示されているように実施される。
態で連続して循環し、これにより、方法は連続して行われる。
た触媒によって提供される。
応体混合物(不活性ガス/エチルベンゼン)によって流動化状態に維持される。
後、上方から反応器を出る。ついで、ガスは、供給物を予熱するためのに熱交換
器に、続いて、分離セクションに送られ、ここで、生成されたスチレンが回収さ
れ、一方、反応しなかった供給物は脱水素化反応器に再循環され、反応副生物(
軽質炭化水素及び水素)は回収され、燃料ガスとして再生器において使用される
。
媒は、ディストリビューター(床の表面上に、触媒を均一に分散させる)を介し
て、触媒床に上方から入り、反応器からその下方で出て、重力によって脱離区域
に入り、ここで、粒子間ガスの移動及び脱離が行われ、窒素又はメタンが下方か
ら導入されて、移動又は脱離されたガスが再び反応器によって入り、このように
して、反応体又は生成物のロスが回避される。
することによって予め選択された値に維持される; −大気圧又はそれよりもわずかに高い圧力; −100−1000時間−1、好ましくは、150−300時間−1のGHSV空間速度;及び −流動床における触媒の滞留時間5−30分、及び脱離区域における滞留時間0
.2−10分、 で操作することが好ましい。
、10−90%、好ましくは20−40%の自由面積をもって、グリッドが水平
方向で配置される。グリッドの目的は、ガス及び触媒が再混合することを防止し
、これによって、反応器内のガス流は栓流に類似するものとなる。これらのグリ
ッドの使用により、エチルベンゼンの転化及びスチレンへの選択率を最大のもの
とすることができる。
て、さらに改善され、再生された触媒が到達する上方部分において最高温度とな
り、下方部分で最低温度となる。床に沿った温度差は、好ましくは15−65℃
である。
床の各種の高さで分配される。
触媒が下方に移動する)をもつ輸送ライン;及び −ライザーの基底部でのガスの導入によって、触媒床の上方部に達するまで触媒
が上方に移動する区域、 でなる空気式輸送システムを介して、再生器に送られる。
同様の寸法を有する。
の加熱は、メタン、燃料ガス、又は脱水素化反応の副生物の使用により、平均の
反応温度よりも高い温度で行われる。
の底に入り、一方、燃料ガスは床に沿って好適な高さで導入される。
分離するため、装置の上方部分に配置されたサイクロンシステム又は他のシステ
ムを通過され、ついで、燃焼空気を予熱するため熱交換器に送られる。
ガス)に低減させるため、フィルターシステム又は他の装置によって処理される
。
間−1、触媒の滞留時間5−60分、好ましくは20−40分で操作することが
好ましい。
応器に送られる。
持することが可能である; −再生された触媒によって、熱が直接反応に移される:従って、熱交換のための
過熱オーブンの必要がなく、流動床の強い再混合は、選択率を低下させるホット
ポイントの形成を防止する; −水素が再循環される; −プラントの寿命の間、操作パラメーターを変化させることなく、方法を連続し
て実施できる; −反応及び再生が、物理的に分離された区域で行われるため、炭化水素流は、酸
素を含有する流と混合しない; −供給物における不活性生成物/エチルベンゼンのモル比が、商業的テクノロジ
ーと比べてかなり低い、 を有する。
器の使用例を示す。
ゼンの液体流(1)を、蒸発器(2)において蒸発させ、ガス−ガス交換器(3
)において約420℃に予熱し、好適なミキサー(4)において、主として窒素で
なる流(5)(その起源については後述する)と混合し、下方部に位置する好適
なディストリビューターによって反応器(6)に供給する。本質的に窒素、スチ
レン、水素及び未反応エチルベンゼンでなる反応器からの流出物である温度600
℃、圧力1.34気圧の流(7)を、ガス−ガス交換器(3)において第1次冷却及
びガス−ガス交換器(8)において第2次冷却に供し、ここから、流(7)は温
度320℃で流出する。ついで、この流を、同伴される微細な粒子を除去するため
、フィルターシステム(9)を通過させ、続いて、交換器(10)において、水
により温度40℃に冷却する。混合物は、炭化水素の部分凝縮の結果として、こ
の温度で2相となる。
3)と同様に、続く生成物の回収及び精製区域(14)(詳細には示していない
)に送り、ここで、当業者に公知の技術を使用して、下記の流を回収する: −純粋なスチレン(生成物)でなる流(15); −エチルベンゼンでなる流(16)(脱水素化に再循環される); −本質的に窒素及び水素からなり、軽質炭化水素を含有する流(17); −本質的にベンゼン及びトルエンでなる流(18); −重質炭化水素副生物でなる流(19)。
いて温度約550℃まで加熱し、空気インレットの上方に配置されたディストリビ
ューター(23)によって、再生器(22)に供給する。空気流(24)を、再
生器(22)に供給する前に、コンプレッサー(25)において圧縮し、ガス−
ガス交換器(26)において温度560℃に予熱する。主として窒素及び水蒸気で
なる再生器からの流出物流(27)を、続いて、交換器(21)及び(26)に
おいて冷却させ、同伴される微細な粉体を除去するためフィルター(28)を通
過させ、交換器(29)において40℃に冷却する。
気を含有する残りのガス流(32)を、コンプレッサー(33)において、圧力
2.6気圧で圧縮し、続いて、交換器(34)において、存在する水がほぼ完全
に凝縮するような温度に冷却する。凝縮された流(35)を、容器(36)の底
から取出し、一方、ガス流(37)を、その一部(38)をフラッシュした後、
ガス−ガス交換器(8)において加熱する。ついで、得られた流(5)を上記の
ごとく処理する。
テストを実施する。触媒床を所望の温度に維持するため、反応器を電気オーブン
によって加熱する。
ガス(その流量をロタメーターによって測定する)と混合する。
つき隔壁を介して、下方から反応器に供給し、これによって、触媒を流動化させ
る。
させる機能及び微細な触媒粒子を反応器に戻す機能を有する。膨張器及びサンプ
リングラインを200℃に維持して、スチレン、未反応エチルベンゼン及び重質副
生物(存在する場合)の凝縮を防止する。
で反応器に供給する); −ストリッピング相(この相に、窒素を約15分間送り、触媒に吸収された生成
物を除去する); −再生相(この相に、空気を約45分間供給する);及び −窒素による約20分間の洗浄、 からなる。
0±5Nl/時間/lt(触媒床)に維持する。
いて冷却し、このトラップにおいて、未反応エチルベンゼン、スチレン及び凝縮
可能な副生物が凝縮される。トラップからの流出物をサックに戻し、ここから、
水素、不活性生成物及びクラッキング反応によるC1−C3軽質炭化水素を回収
する。
ガスクロマトグラフを使用するガスクロマトグラフィーによって分析する。内部
標準を使用して、成分の測定を行なう。
スクロマトグラフィーによって分析する。サックの内容物を、物質天秤用のカウ
ンターによって測定する。
って燃焼させる。ついで、CO2の濃度を測定するため、ガスクロマトグラフィ
ーによって、ガスを分析し、一方、反応の間に形成されたコークスの量を確定す
るため、容積を測定する。
、本発明の範囲を限定するものではない。
−300μをもつ)を、水和アルミナ及びLudoxシリカのゾルのスプレー乾燥によっ
て調製した。
空気流中、1190℃において4時間か焼した。δ、θ及びα遷移アルミナでなる得
られた生成物は、比表面積34m2/g及び気孔率0.22cc/gを有していた。
持した、脱塩水中にKNO3(タイター99.5重量%)7.8gを含有する水溶液33
mlを含浸させた。
650℃で4時間か焼した。か焼生成物に対するカリウムの濃度(酸化物として表
示)は、2.4重量%である。
及びKNO3(タイター99.5重量%)6.7gを溶解させることによって、含浸溶液
を調製した。塩を完全に溶解させるため、溶液を50℃に加熱し、含浸処理の全
期間、溶液をこの温度に維持した。
含浸溶液を含浸させ、120℃において4時間乾燥させ、残りの量の含浸溶液を再
度含浸させた。
焼した。
及び担体 残余(100%に対して)。
、100時間テストを行った後、平均の結果を表1に示す。
3・9H2O(タイター99重量%)56.3g及びKNO3(タイター99.5重量%)14.2
gを含有する溶液を含浸させた。
及び担体 残余(100%に対して)。
を表1に示す。
重量%)55.2g及びKNO3(タイター99.5重量%)6.7gを含有する含浸溶液を
使用した。
9%及び担体 残余(100%に対して)。
を表1に示す。
重量%)53.9g及びKNO3(タイター99.5重量%)2.8gを含有する含浸溶液を
使用した。
8%及び担体 残余(100%に対して)。
を表1に示す。
タイター99重量%)93.1g及びKNO3(タイター99.5重量%)14.8gを含有す
る含浸溶液を使用した。各工程において含浸溶液45gを使用して、含浸を連続
する3工程で実施した。
間乾燥させた。ついで、乾燥生成物に、さらに含浸溶液45gを含浸させ、120
℃において乾燥させた。この処理を2回繰返した。
%及び担体 残余(100%に対して)。
を表1に示す。
ることによって、比表面積100m2/gを有する担体を調製した。
57.05g及びKNO3(タイター99.5重量%)17.23g、Ce(NO3)3・6H2O 2.97g
及びLa(NO3)3・6H2O 2.93gを含有する溶液を含浸させた。含浸を単一工程で
実施した。
。
%、Ce2O3 0.5%、La2O3 0.5%及び担体 残余(100%に対して)。
し、比表面積104m2/gを有するシリカフリーの担体をからサンプルを調製した
。
に示す。
ルベンゼン及びエタンの同時脱水素化反応を行った。
えば、アルカリ金属酸化物、アルカリ土類金属酸化物及び/又はランタノイドの
金属の酸化物から選ばれる促進剤からなる変性アルミナに担持された触媒の存在
下で、エチルベンゼンをスチレンに脱水素化する方法に関する。
る。
及びエキスパンダブルEPS)、アクリロニトリル−スチレン−ブタジエン(ABS)
及びスチレン−アクリロニトリル(SAN)共重合体及びスチレン−ブタジエンゴ
ム(SBR)の製造に使用される。
して考慮されなければならないいくつかの特殊な性質を有する。
ではないとの事実にある。脱水素化度は、温度の上昇及び総圧力の低下によって
、反応が一定の圧力で行われれる場合には、容積の上昇によって増加する。経済
的に許容される転化を得るためには、従って、反応を、一般的に540−630℃の温
度で行なう必要がある。
ギーによって特徴付けられる副反応を促進する。この結果、主にトルエン、ベン
ゼン、コークス及び軽質生成物でなる多少顕著な量の副生成物が、主生成物と共
に形成される。
が必要である。
されるスチレン)に相当する28Kcal/モル(スチレン)に等しいとの事実にあ
る。
とは、テクノロジカルデザインに大きな影響を及ぼす。
プロセス)は、主に酸化鉄を基材とし、アルカリによって促進されるバルク触媒
を使用し、 −温度540−630℃及び10分の数秒程度の接触時間での中間加熱工程を伴う直列
の数個の断熱反応器; −真空中、圧力30.39−50.65 KPa(絶対Pa)(0.3−0.5気圧(絶対気圧))
で作動するラジアルフロー反応器;及び −脱水素化される充填物と共に供給される水蒸気を使用するプロセスによる反応
の熱力学によって課される要求を満足するものである。
0%であるが、触媒の化学寿命を長くするためには、より高い濃度もしばしば採
用される。
の再生が不要である; −エチルベンゼンの脱水素化に必要な熱を供給する; −触媒の劣化をスローダウンさせる、 を有する。
、90重量%より高いスチレンへの選択率が得られる。
)を使用する:このため、過熱オーブンの使用が必要であり、設備コストが高く
なる; −触媒の劣化があり、その結果、操作18−36カ月後には触媒を交換する必要
がある:このため、ユニットを停止することが必要であり、触媒の交換に要する
期間、製造が中断することになる; −エネルギーの回収が最適ではない:実際、現在のテクノロジーは、蒸気の顕熱
の回収のみであり、潜熱の回収を行っていない; −反応が、真空下(平均絶対圧力40.52 KPa(絶対Pa)(0.4気圧))、従って
、EBについて非常に希釈された状態で行われる:EBの分圧は平均4.052 KPa
(絶対Pa)(0.04気圧)である、 を有する。
性されたミクロ球状のアルミナに担持された、酸化鉄及びさらに促進剤としての
金属酸化物でなる触媒を使用する方法によって、上記欠点が解消されることを見
出し、本発明に至った。
熱オーブンが不要となり、流動床の強い再混合が、選択率を低下させるホットポ
イントの形成を防止する; −水素を再循環することが可能である; −プラントを、計画したものと比べて、実際の生産容量の点で、大きな柔軟性を
もって稼働できる; −脱水素化反応及び再生が、物理的に分離された区域で行われる:このため、炭
化水素流と酸素流との混合が回避される; −操作が大気圧又はそれよりもわずかに高い圧力で行われる:その結果、反応区
域における外部からの空気の浸透がない; −供給物における不活性ガス/エチルベンゼンのモル濃度が、商業的テクノロジ
ーに比べてかなり低い; −ガス汚染物の放出を低減させるための特殊な処理を何ら行なう必要がない;及
び −水蒸気を使用しなくとも、触媒の化学的な劣化を生ずることなく操作すること
ができる、 を有する。
を担持し、塩基性金属酸化物の添加によって変性されたアルミナでなる触媒の存
在下で行われるエチルベンゼンの脱水素化法を開示している。この触媒は、水の
存在下で使用される場合に活性を発揮するが、この特許明細書には、エチルベン
ゼンの補助供給物としての水の不存在下での触媒の性能に関するデータは示され
ておらず、また、熟成の影響に関しても詳述されていない。
と共に、脱水素化収率における触媒性能が顕著に改善されることが認められた。
同時に、シリカ変性によって、触媒自体の機械的抵抗性も、流動床での操作によ
り適したものとなるように改善される。さらに、触媒は、水以外にも、窒素と共
に作用できる。
る方法において、本質的に、(a)流動床反応器において、シリカ0.01−10重
量%によって変性されたアルミナに担持された酸化鉄及び促進剤でなる触媒系の
存在下、温度400−700℃、総圧力10.13−303.9 KPa(絶対Pa)(0.1−3気圧
)、及びGHSV空間速度50−10,000時間−1(Nl(エチルベンゼン−不活性ガス
混合物)/時間×l(触媒))で操作して、不活性ガスと混合したエチルベンゼン
を反応させ;及び(b)再生器において、400℃を越える温度で、表面に析出し
たコークスを燃焼させることによって触媒を再生することを特徴とするエチルベ
ンゼンのスチレンへの脱水素化法に係る。
、好ましくは0.5−10重量%; (3)少なくとも1の希土類酸化物でなる第2の促進剤0−15重量%、好まし
くは0.1−7重量%; (4)好ましくはシリカ0.08−5重量%によって変性された、δ相、θ相又はこ
れらの混合相、θ+α相又はδ+θ+α相のものから選ばれるミクロ球状アルミ
ナでなる担体残部(100%に対して)、 でなるものである。
John Wiley & Sons)に従ってグループAとして分類されるような平均粒径及び
粒子密度及び150m2/g(BET)未満の比表面積を有する。
である。希土類金属に属する好適な第2の促進剤は、セリウム、ランタン及びプ
ラセオジウムである。
れらの混合相、θ+α相又はδ+θ+α相のものから選ばれる粒径50−70μ
をもつミクロ球状アルミナでなる担体 残部(100%に対して)、 でなるものである。
一般的な方法を使用して行われる。
い温度でか焼し; c)酸化鉄及び残りの量の促進剤を、工程a)で得られた変性担体に分散させ; d)100−150℃で乾燥させ、及び乾燥した固体を、温度500−900℃でか焼するこ
とによって調製される。
エチルベンゼンの容積比1−6、好ましくは2−4で使用できる。好ましくは、
メタン又は窒素が使用される。
イソブタンから選ばれるパラフィンと共に、反応器に供給し、共に供給した生成
物を同時に脱水素化して、スチレン及びそれぞれ対応するオレフィンを生成する
ことができる。
6,031,143号に開示されているように実施される。
に再循環して、エチルベンゼを生成することができる。
態で連続して循環し、これにより、方法は連続して行われる。
た触媒によって提供される。
応体混合物(不活性ガス/エチルベンゼン)によって流動化状態に維持される。
後、上方から反応器を出る。ついで、ガスは、供給物を予熱するためのに熱交換
器に、続いて、分離セクションに送られ、ここで、生成されたスチレンが回収さ
れ、一方、反応しなかった供給物は脱水素化反応器に再循環され、反応副生物(
軽質炭化水素及び水素)は回収され、燃料ガスとして再生器において使用される
。
媒は、ディストリビューター(床の表面上に、触媒を均一に分散させる)を介し
て、触媒床に上方から入り、反応器からその下方で出て、重力によって脱離区域
に入り、ここで、粒子間ガスの移動及び脱離が行われ、窒素又はメタンが下方か
ら導入されて、移動又は脱離されたガスが再び反応器によって入り、このように
して、反応体又は生成物のロスが回避される。
することによって予め選択された値に維持される; −大気圧又はそれよりもわずかに高い圧力; −100−1000時間−1、好ましくは、150−300時間−1のGHSV空間速度;及び −流動床における触媒の滞留時間5−30分、及び脱離区域における滞留時間0
.2−10分、 で操作することが好ましい。
、10−90%、好ましくは20−40%の自由面積をもって、グリッドが水平
方向で配置される。グリッドの目的は、ガス及び触媒が再混合することを防止し
、これによって、反応器内のガス流は栓流に類似するものとなる。これらのグリ
ッドの使用により、エチルベンゼンの転化及びスチレンへの選択率を最大のもの
とすることができる。
て、さらに改善され、再生された触媒が到達する上方部分において最高温度とな
り、下方部分で最低温度となる。床に沿った温度差は、好ましくは15−65℃
である。
床の各種の高さで分配される。
触媒が下方に移動する)をもつ輸送ライン;及び −ライザーの基底部でのガスの導入によって、触媒床の上方部に達するまで触媒
が上方に移動する区域、 でなる空気式輸送システムを介して、再生器に送られる。
同様の寸法を有する。
の加熱は、メタン、燃料ガス、又は脱水素化反応の副生物の使用により、平均の
反応温度よりも高い温度で行われる。
の底に入り、一方、燃料ガスは床に沿って好適な高さで導入される。
分離するため、装置の上方部分に配置されたサイクロンシステム又は他のシステ
ムを通過され、ついで、燃焼空気を予熱するため熱交換器に送られる。
ガス)に低減させるため、フィルターシステム又は他の装置によって処理される
。
間−1、触媒の滞留時間5−60分、好ましくは20−40分で操作することが
好ましい。
応器に送られる。
持することが可能である; −再生された触媒によって、熱が直接反応に移される:従って、熱交換のための
過熱オーブンの必要がなく、流動床の強い再混合は、選択率を低下させるホット
ポイントの形成を防止する; −水素が再循環される; −プラントの寿命の間、操作パラメーターを変化させることなく、方法を連続し
て実施できる; −反応及び再生が、物理的に分離された区域で行われるため、炭化水素流は、酸
素を含有する流と混合しない; −供給物における不活性生成物/エチルベンゼンのモル比が、商業的テクノロジ
ーと比べてかなり低い、 を有する。
器の使用例を示す。
2.6気圧)のエチルベンゼンの液体流(1)を、蒸発器(2)において蒸発さ
せ、ガス−ガス交換器(3)において約420℃に予熱し、好適なミキサー(4)
において、主として窒素でなる流(5)(その起源については後述する)と混合
し、下方部に位置する好適なディストリビューターによって反応器(6)に供給
する。本質的に窒素、スチレン、水素及び未反応エチルベンゼンでなる反応器か
らの流出物である温度600℃、圧力135.74 KPa(絶対Pa)(1.34気圧)の流(7
)を、ガス−ガス交換器(3)において第1次冷却及びガス−ガス交換器(8)
において第2次冷却に供し、ここから、流(7)は温度320℃で流出する。つい
で、この流を、同伴される微細な粒子を除去するため、フィルターシステム(9
)を通過させ、続いて、交換器(10)において、水により温度40℃に冷却す
る。混合物は、炭化水素の部分凝縮の結果として、この温度で2相となる。
3)と同様に、続く生成物の回収及び精製区域(14)(詳細には示していない
)に送り、ここで、当業者に公知の技術を使用して、下記の流を回収する: −純粋なスチレン(生成物)でなる流(15); −エチルベンゼンでなる流(16)(脱水素化に再循環される); −本質的に窒素及び水素からなり、軽質炭化水素を含有する流(17); −本質的にベンゼン及びトルエンでなる流(18); −重質炭化水素副生物でなる流(19)。
いて温度550℃まで加熱し、空気インレットの上方に配置されたディストリビュ
ーター(23)によって、再生器(22)に供給する。空気流(24)を、再生
器(22)に供給する前に、コンプレッサー(25)において圧縮し、ガス−ガ
ス交換器(26)において温度560℃に予熱する。主として窒素及び水蒸気でな
る再生器からの流出物流(27)を、続いて、交換器(21)及び(26)にお
いて冷却させ、同伴される微細な粉体を除去するためフィルター(28)を通過
させ、交換器(29)において40℃に冷却する。
気を含有する残りのガス流(32)を、コンプレッサー(33)において、圧力
263.38 KPa(絶対Pa)(2.6気圧)で圧縮し、続いて、交換器(34)におい
て、存在する水がほぼ完全に凝縮するような温度に冷却する。凝縮された流(3
5)を、容器(36)の底から取出し、一方、ガス流(37)を、その一部(3
8)をフラッシュした後、ガス−ガス交換器(8)において加熱する。ついで、
得られた流(5)を上記のごとく処理する。
ストを実施する。触媒床を所望の温度に維持するため、反応器を電気オーブンに
よって加熱する。
ガス(その流量をロタメーターによって測定する)と混合する。
つき隔壁を介して、下方から反応器に供給し、これによって、触媒を流動化させ
る。
させる機能及び微細な触媒粒子を反応器に戻す機能を有する。膨張器及びサンプ
リングラインを200℃に維持して、スチレン、未反応エチルベンゼン及び重質副
生物(存在する場合)の凝縮を防止する。
で反応器に供給する); −ストリッピング相(この相に、窒素を約15分間送り、触媒に吸収された生成
物を除去する); −再生相(この相に、空気を約45分間供給する);及び −窒素による約20分間の洗浄、 からなる。
0±5Nl/時間/lt(触媒床)に維持する。
いて冷却し、このトラップにおいて、未反応エチルベンゼン、スチレン及び凝縮
可能な副生物が凝縮される。トラップからの流出物をサックに戻し、ここから、
水素、不活性生成物及びクラッキング反応によるC1−C3軽質炭化水素を回収
する。
ガスクロマトグラフを使用するガスクロマトグラフィーによって分析する。内部
標準を使用して、成分の測定を行なう。
スクロマトグラフィーによって分析する。サックの内容物を、物質天秤用のカウ
ンターによって測定する。
って燃焼させる。ついで、CO2の濃度を測定するため、ガスクロマトグラフィ
ーによって、ガスを分析し、一方、反応の間に形成されたコークスの量を確定す
るため、容積を測定する。
、本発明の範囲を限定するものではない。
−300μをもつ)を、水和アルミナ及びLudoxシリカのゾルのスプレー乾燥によっ
て調製した。
空気流中、1190℃において4時間か焼した。δ、θ及びα遷移アルミナでなる得
られた生成物は、比表面積34m2/g及び気孔率0.22cc/gを有していた。
持した、脱塩水中にKNO3(タイター99.5重量%)7.8gを含有する水溶液33
mlを含浸させた。
650℃で4時間か焼した。か焼生成物に対するカリウムの濃度(酸化物として表
示)は、2.4重量%である。
及びKNO3(タイター99.5重量%)6.7gを溶解させることによって、含浸溶液
を調製した。塩を完全に溶解させるため、溶液を50℃に加熱し、含浸処理の全
期間、溶液をこの温度に維持した。
含浸溶液を含浸させ、120℃において4時間乾燥させ、残りの量の含浸溶液を再
度含浸させた。
焼した。
及び担体 残余(100%に対して)。
、100時間テストを行った後、平均の結果を表1に示す。
3・9H2O(タイター99重量%)56.3g及びKNO3(タイター99.5重量%)14.2
gを含有する溶液を含浸させた。
及び担体 残余(100%に対して)。
を表1に示す。
重量%)55.2g及びKNO3(タイター99.5重量%)6.7gを含有する含浸溶液を
使用した。
9%及び担体 残余(100%に対して)。
を表1に示す。
重量%)53.9g及びKNO3(タイター99.5重量%)2.8gを含有する含浸溶液を
使用した。
8%及び担体 残余(100%に対して)。
を表1に示す。
タイター99重量%)93.1g及びKNO3(タイター99.5重量%)14.8gを含有す
る含浸溶液を使用した。各工程において含浸溶液45gを使用して、含浸を連続
する3工程で実施した。
間乾燥させた。ついで、乾燥生成物に、さらに含浸溶液45gを含浸させ、120
℃において乾燥させた。この処理を2回繰返した。
%及び担体 残余(100%に対して)。
を表1に示す。
ることによって、比表面積100m2/gを有する担体を調製した。
57.05g及びKNO3(タイター99.5重量%)17.23g、Ce(NO3)3・6H2O 2.97g
及びLa(NO3)3・6H2O 2.93gを含有する溶液を含浸させた。含浸を単一工程で
実施した。
。
%、Ce2O3 0.5%、La2O3 0.5%及び担体 残余(100%に対して)。
し、比表面積104m2/gを有するシリカフリーの担体をからサンプルを調製した
。
に示す。
ルベンゼン及びエタンの同時脱水素化反応を行った。
Claims (18)
- 【請求項1】 エチルベンゼンをスチレンに脱水素化する方法において、(a)流動床反応器
において、シリカ0.01−10重量%によって変性されたアルミナに担持された酸
化鉄及び促進剤でなる触媒系の存在下、温度400−700℃、総圧力0.1−3気圧
、及びGHSV空間速度50−10,000時間−1(Nl(エチルベンゼン−不活性ガス混
合物)/時間×l(触媒))で操作して、不活性ガスと混合したエチルベンゼンを
反応させ;及び(b)再生器において、400℃を越える温度で、触媒を再生及び
加熱することを特徴とする、エチルベンゼンのスチレンへの脱水素化法。 - 【請求項2】 触媒が、(1)酸化鉄1−60重量%;(2)少なくとも1のアルカリ又はア
ルカリ土類金属酸化物0.1−20重量%;(3)少なくとも1の希土類酸化物
でなる第2の促進剤0−15重量%を含有し;(4)残部(100%に対して)が
、シリカ0.08−5重量%によって変性された、δ相、θ相又はこれらの混合相、
θ+α相又はδ+θ+α相のものから選ばれるミクロ球状アルミナでなる担体で
なるものである、請求項1記載の方法。 - 【請求項3】 触媒が、(1)酸化鉄5−50重量%;(2)金属促進剤(酸化物として表示
)0.5−10重量%を含有し;(3)残部(100%に対して)が、好ましくはシ
リカ0.08−3重量%によって変性された、δ相、θ相又はこれらの混合相、θ+
α相又はδ+θ+α相のものから選ばれる粒径50−70μをもつミクロ球状ア
ルミナでなる担体でなるものである、請求項1又は2記載の方法。 - 【請求項4】 促進剤が、アルカリ金属、アルカリ土類金属、又はランタノイドの群から選ば
れるものである、請求項1−3のいずれか1項記載の方法。 - 【請求項5】 促進剤が酸化カリウムである、請求項4記載の方法。
- 【請求項6】 促進剤が、酸化カリウム、酸化セリウム、酸化ランタン及び酸化プラセオジウ
ムである、請求項4記載の方法。 - 【請求項7】 触媒が、a)促進剤の一定量を担体に添加し;b)100−150℃において乾燥し
、及び任意に、乾燥した固体を900℃を越えない温度でか焼し;c)酸化鉄及び
残りの量の促進剤を、工程a)で得られた担体に分散させ;d)100−150℃で乾
燥させ、及び乾燥した固体を、温度500−900℃でか焼することから得られたもの
であり、工程c)及びd)を数回繰返し行うことができる、請求項1−6のいず
れか1項記載の方法。 - 【請求項8】 不活性ガスが、窒素、メタン、水素及び水蒸気から選ばれるものである、請求
項1記載の方法。 - 【請求項9】 不活性ガスが、窒素及びメタンから選ばれるものである、請求項8記載の方法
。 - 【請求項10】 不活性ガス/エチルベンゼンの容積比が1−6である、請求項1記載の方法。
- 【請求項11】 容積比が2−4である、請求項10記載の方法。
- 【請求項12】 工程(a)における脱水素化反応を、温度450−650℃、大気圧又はそれよりわ
ずかに高い圧力、GHSV空間速度100−1,000時間−1及び触媒の滞留時間5−30
分で行う、請求項1記載の方法。 - 【請求項13】 空間速度が150−300時間−1であり、触媒の滞留時間が10−15分である、
請求項12記載の方法。 - 【請求項14】 工程(b)において、平均脱水素化温度に対して高い温度、大気圧又はこれよ
りもわずかに高い圧力、空間速度100−10,000時間−1及び触媒の滞留時間5−
60分で操作して、触媒の再生を、空気又は酸素を使用して行い、一方、加熱を
、メタン、燃料ガス又は脱水素化反応の副生物を使用して行う、請求項1記載の
方法。 - 【請求項15】 工程(a)において、不活性ガスが、本質的に、再生器の燃焼生成物から回収
された窒素によってなるガス流である、請求項1記載の方法。 - 【請求項16】 工程(a)において、エチルベンゼンを、エタン、プロパン又はイソブタンか
ら選ばれるパラフィンと混合して反応器に供給し、混合物の成分を同時に脱水素
化して、スチレン及びそれぞれ対応するオレフィンを生成する、請求項1記載の
方法。 - 【請求項17】 エチルベンゼンを、エタンと混合して反応器に導入し、混合物を同時に脱水素
化して、スチレン及びエチレンを生成する、請求項16記載の方法。 - 【請求項18】 エチレンを、ベンゼン流と共にアルキル化ユニットに再循環して、エチルベン
ゼンを生成する、請求項17記載の方法。
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