JP2003515657A - 触媒の還元を含む、芳香族化合物の製造方法および装置 - Google Patents
触媒の還元を含む、芳香族化合物の製造方法および装置Info
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Abstract
Description
に関する。この方法において、水素リッチガスによって補足された炭化水素仕込
原料が変換される。より特別には、本発明は、連続リフォーミングに関し、さら
に特別には連続触媒再生を用いるBTX(ベンゼン、トルエンおよびキシレン)
の製造に関する。
含まれるナフテンの脱水素が最初に行われる第1反応器にも関する。
であり、1つまたは複数のゼオライトを含むこともある担体)と、少なくとも1
つの貴金属(好ましくは白金)と、好ましくは少なくとも1つの助触媒金属(例
えばスズまたはレニウム)と、少なくとも1つのハロゲンと、場合によっては1
つまたは複数の追加元素(例えばアルカリ類、アルカリ土類、ランタニド類、ケ
イ素、第IVB族元素、非貴金属、第IIIA族元素等)とを含む。例として、そのよ
うな触媒は、塩素化アルミナ担体上に担持される白金と、少なくとも1つの他の
金属とを含む。一般に、そのような触媒は、ナフテン系またはパラフィン系炭化
水素の転換に使用される。該炭化水素は、芳香族炭化水素のリフォーミングにお
いて、あるいはそれらの製造(例えばベンゼン、トルエン、あるいはオルト−、
メタ−またはパラ−キシレンの製造)のために、脱水素環化および/または脱水
素によって変換されうる。そのような炭化水素は、原油を蒸留によって分別する
ことから生じるか、あるいは接触クラッキングまたは蒸気クラッキングのような
他の変換方法から生じる。
。すなわち、それらは芳香族化合物の生成に有益であり、かつオクタン価を改善
する反応である。挙げられる反応は、ナフテンの脱水素、シクロペンタンの環化
異性化、パラフィンの異性化およびパラフィンの脱水素環化である。有害(delet
erious)反応には、パラフィンおよびナフテンの水添分解および水素化クラッキ
ングが含まれる。そのような変化に富む反応の反応速度は、非常に多様であり、
脱水素反応に対しては非常に吸熱性であり、他の反応に対しては発熱性である。
このために、リフォーミング方法は、変動する温度降下に従って複数の反応器内
において行われる。
よって示されている。
バールで行われる一方で、20年前には、15バールであった。今日では、リフ
ォーミング反応器は、10バール未満、特に3〜8バールの圧力で操作される。
媒失活を伴う。コークスは、本来炭素および水素をベースとする高分子量の化合
物であり、触媒の活性部位上に堆積される。形成されるコークスのH/Cモル比
は、約0.3〜1.0である。炭素原子および水素原子は、触媒の種類と反応器
において使用される操作条件とに依存して変化しうる度合の結晶度を有する縮合
多環芳香族構造を形成する。コークスへの炭化水素の変換選択率は非常に低いが
、触媒上に堆積されるコークス量は大きいことがある。典型的には、固定床装置
において、そのような量は、2.0〜20.0重量%または25.5重量%であ
る。スラリー反応装置において、これらの量は、最終反応器の出口において3.
0〜10.0重量%である。コークスは、主として最後の反応器あるいは最後の
2基の反応器内に堆積される。
現行では、再生サイクルは、2〜3日ほどの短さである。
いは製造方法に関する多数の特許がある。
、触媒の移動床は上から下に循環し、かつ炭化水素および水素からなる仕込原料
が移動床を通過する。仕込原料は、各反応器の間で再加熱される。
て示されている。
ミング方法が記載されている。
に相当する)図1では、4基の反応器が使用される。炭化水素および水素からな
る当初仕込原料は、直列にかつ横並びに配置される少なくとも2つの反応帯域を
通って循環される。これらの反応帯域の各々は、移動床型であり、仕込原料は、
各反応帯域内を連続的に循環する。触媒も各反応帯域内を循環し、かつ各帯域内
を上から下に移動床形態で連続的に流れる。触媒は、各反応帯域の底部から抜き
出され、ついで水素流下に次の反応帯域の頂部に搬送される。次いで仕込原料が
通過する最終反応帯域の底部から連続的に抜き出される触媒は、再生帯域に搬送
される。
び水素からなる仕込原料は、反応器1(29)を通過しかつ再加熱され、反応器2(4
2)を通過しかつ再加熱され、反応器3(55a)を通過しかつ再加熱され、反応器4(
55)を通過しかつ分離区域に搬送される。
は導管(31)および(32)を経て(29)から抜き出される。該触媒は、ホッパー(34a)
内で回収され、リフト手段(34)および(36)を介して反応器2の上部サージドラム
(39)に上げられる。該触媒は、サージドラム(39)から導管(40)および(41)を経て
反応器2(42)に流れる。該触媒は、導管(44)および(45)を経て反応器2(42)から
抜き出され、ホッパー(47a)内で回収され、リフト手段(47)および(49a)を介して
反応器3の上部サージドラム(52a)に上げられる。該触媒は、サージドラム(52a)
から導管(53a)および(54a)を経て反応器3(55a)に流れる。該触媒は、導管(62a)
を経て反応器3(55a)から抜き出され、ホッパー(47b)内で回収され、リフト手段
(47c)および(49)を介して反応器4の上部サージドラム(52)に上げられる。該触
媒は、サージドラム(52)から導管(53)および(54)を経て反応器4(55)に流れる。
該触媒は、導管(62)を経て反応器4(55)から抜き出され、ホッパー内で回収され
、リフト手段(60a)(6a)および(6b)を介して再生器(10)の上部サージドラム(7a)
に上げられる。該触媒は、このサージドラム(7a)から導管(9)を経て再生器(10)
に流れる。該触媒は、導管(16)を経て再生器(10)から抜き出され、ホッパー(17a
)内で回収され、リフト手段(17)および(19)を介して反応器1の上部サージドラ
ム(63)に上げられる。該触媒は、このサージドラム(63)から導管(66)を経て還元
ドラム(20)に流れる。この還元ドラムにおいて、触媒は、その金属形態を少なく
とも一部回復する。最後に、該触媒は、導管(27)および(28)を経て反応器1(29)
に流れる。
に圧力0.1〜4MPa、好ましくは0.3〜0.8MPa、温度400〜70
0℃、好ましくは480〜600℃、空間速度0.1〜10h−1、好ましくは
1〜4h−1、再生リフォーミングに対する再循環水素/炭化水素(モル)比0
.1〜10、好ましくは3〜10、より特別には3〜4、および芳香族化合物製
造方法に対しては該比4〜6で処理される。
再注入される再循環水素との間で行われる。
スを経る。これは、エタンおよびプロパンのような軽質炭化水素を10容積%ま
で、または好ましくは4容積%まで含んでもよい。比較をすると、再循環水素は
、C2 +(炭素数2以上の炭化水素)、C2H4〜C10芳香族化合物を10容
積%以上、一般に12容積%以上または15容積%以上含みうる。
るためにハロゲン化ガスでフラッシュされるハロゲン化工程と、 (c)触媒からコークス燃焼によって生成される水を除去する、乾燥または焼成
工程とにおいて再生される 触媒は、仕込原料の導入に先立って、該触媒が還元される還元工程によって仕
上げられる。この還元工程は、一般に再生器(工程a、工程bおよび工程cが行
われる)と、反応が行われる第1反応器との間において行われる。
いは再生される触媒が経る焼成工程の下流に、単数または複数の金属が、酸化物
またはオキシクロリドの形態で触媒表面上に存在する。これらは、触媒的に言え
ば、実質上不活性である。従って、処理される炭化水素仕込原料を注入する前に
、触媒が還元されることが寿命維持に必要である。
300〜800℃、より一般に450〜550℃)で一般に数分〜数時間の間行
われる。精製水素は、余剰水素精製装置から生じる。該精製水素は、一般にC2 + を1容積%未満含む。
一度還元操作が仕上がると、該ガスは抜き出されてなくなる。(非精製)再循環
水素は、リフォーミング装置に対して単一のH2/HC比で反応用に供給される
。
いて操作される場合、該方法は場合によっては還元帯域および第1反応器に組み
合わされる。この配置は余剰(exported)水素量(高付加価値を有する物質)の
利用可能な(available)量を増加しうる。必要ならば、本発明によって、リフ
ォーミング方法からの水素の精製を廃止することも可能である。
水素留分からの芳香族化合物の製造方法に関する。該方法は、少なくとも1つの
帯域において行われる少なくとも次の連続工程:すなわち、水素の存在下に、少
なくとも1つのナフテン脱水素反応を用いる留分の処理工程と、ガス状水素含有
流出物、液体物質および触媒の分離工程と、触媒の再生工程と、触媒の還元工程
と、処理工程への触媒の再導入工程と、場合によっては、好ましくは処理工程へ
の、再循環ガスと呼ばれるガス状水素含有流出物の少なくとも一部の再循環工程
とを含む。この方法において、還元工程は、供給される純粋水素量が1〜10k
g/触媒1kgであるような量で導入される再循環ガスの存在下に行われ、つい
で還元工程からの流出物は、触媒床から分離される。
から分離されたガス状水素含有流出物(再循環ガス)の少なくとも一部を、還元
工程に再循環することからなる。
、H2/HCモル比が大きくとも10になるような量である。ここで、H2は、
主として脱水素反応が行われる処理工程帯域に供給され、純粋水素のモルで表示
される量である。HCは、前記帯域に入る留分中の炭化水素のモルで表示される
量である。
滞留時間15分〜2時間、好ましくは30分〜1時間30分を用いて行われる。 芳香族化合物製造方法(およびより詳しくはナフテン脱水素反応が主として仕
上げられる帯域)は、400〜700℃、0.1〜0.4MPa、空間速度0.
1〜10h−1、H2/HCモル比0.1〜10で行われる。
Pa、480〜600℃で、空間速度1〜4h−1、好ましいH2/HC比大き
くとも4あるいは大きくとも2さえで行われる。
MPa、480〜600℃で、空間速度1〜4h−1、好ましいH2/HC比大
きくとも6あるいは大きくとも3さえで製造される。
図1に示されるリフォーミングに対して、4つの処理帯域が使用される。
理工程の第1帯域(すなわち第1反応器)に関する。
応器(103)の上部サージドラム(101)に循環する。該触媒は、重力により導管(108
)を経て還元帯域(102)に降下する。この還元帯域は、軸方向のものであっても半
径方向のものであってもよく、かつ1つまたは複数の区域を含んでもよい。還元
帯域を出た触媒は、導管(109)を経て第1反応器(103)内を通過して、該第1反応
器から導管(110)を経て抜き出される。次いで該触媒は、移送手段(111)、有利に
はリフトを介して第2反応器(105)の上部サージドラム(104)に搬送される。
る。有利には、該水素含有ガスは、少なくとも1つの加熱手段(113)を介して還
元工程の温度で供給される。生じた流れ(114)は、室(102)内の触媒を還元する。
流れ(115)は排出される。
つの導管(116)を経て供給される仕込原料に添加される。生じた流れは、導管(11
9)を経て第1反応器に入る。この第1反応器において、ナフテン脱水素反応が主
として生じる。
素も除外する)に供給される水素のモル量(純粋水素として表示される)として
、 (H2)redを、導管(114)を介して反応器(102)に供給される水素のモル量(
純粋水素として表示される)として、 (H2)2 を、次工程が行われる(ナフテン脱水素反応を実質上含まない)反
応器(105)に供給される水素のモル量(純粋水素として表示される)として、 (HC)を、第1反応器に入る仕込原料のモル量として、および (HC)2 を、次工程用反応器(105)に入る仕込原料のモル量として定義する。
されるので、(HC)2 は、HCに等しい。第1工程からの流出物の一部のみ
が、次工程において処理される場合と、仕込原料が、次工程のための反応器に先
立って第1工程からの流出物に添加される場合とを考察することが可能である。
る。
HSVが、1〜10kgの水素/1kgの触媒/h、好ましくは2〜6kgの水
素/1kgの触媒/hであるように選択される。ガス流量は、還元ガス中に含ま
れるあらゆるC2 +炭化水素クラッキング反応によって供給される熱を除去する
のに充分なものである。
ガスは、還元において使用されうる。これは、例えばC2 +の15容積%のよう
な大量の不純物を含むものである。
において使用される。しかしながら、この解決策は、経済的には重要ではないが
、精製水素および余剰水素は使用されうるものである。
において慣行的に使用される比であることに留意すべきである。従って、好まし
くは、それは、リフォーミングについて2〜4であり、芳香族化合物の製造につ
いて3〜6である。
移動触媒床に伴って通過する少量を除いて)前記帯域を通過しない場合(図2)
、ナフテンの脱水素反応が生じる処理帯域において、(H2)1/HC比が、先
行技術のH2/HC比よりも低いことを意味する。
せることができ、結果として、ナフテン脱水素反応が促進される。
(103)の反応温度で供給される。生じた流れ(119)は、反応器(103)内で反応しか
つ流出物(121)を生じる。
にくる反応器(105)用の仕込原料を構成する。この反応器は、少なくとも1つの
加熱手段(123)によってその反応温度で有利には供給される。この好ましい配置
において、還元水素流出物と、第1反応器からの流出物との混合は、第2反応器
の入口において、先行技術におけるよりも高いものでありうる(H2)2/(H
C)2比を生じうる。こうして脱水素後の炭化水素変換が促進される。
くとも1つの工程に導入される。
する工程および/または脱水素に続く少なくとも1つの工程に導入されてよい。
において処理される。例えば該流出物は、3番目の処理帯域に搬送されるか、あ
るいはそれは、抜き出されてもよい等である。同じことが触媒にも当てはまる。
第1帯域への水素の供給を削減させて、ついで還元工程における水素量を増加さ
せることからなる。あらゆる場合において、還元用に使用される水素量は調節さ
れる。
は、H2/HC全体比(還元+第1反応器)を維持することに相当しうる。それ
は、全体的により高いH2/HC比に達しうる一方で、第1反応器内における水
素不足を維持するものである。これは、(ナフテンの大部分の脱水素後に)第2
反応器において(先行技術に対して)H2/HC比を維持することになるか、あ
るいは他の反応を促進させて、この比における増加をもたらす。追加的な水素も
注入されてよい。
発明の方法が再循環水素を用いて精製の不存在下に機能しうるように、還元用に
使用される水素中に存在しうるC2 +炭化水素の水添分解および水素化クラッキ
ングの有害な熱作用が制限される。
置用の、あるいは芳香族化合物の製造用の)ナフテン脱水素反応群の最初の反応
である。この第1反応器用の仕込原料に導入される水素量の削減によって、より
急速なこれらの脱水素反応がもたらされる。コークス化を招きやすいこれらの反
応にも拘わらず、コークス化が、先行技術の状況に対して実質的に同じであるよ
うに生じるには時間のないことがわかる。
時間の制限の可能性、 (b) 還元帯域における脱塩素化および金属焼結の制限、従って触媒寿命の延
長、および (c) ナフテン脱水素用の第1反応器において必要な触媒量が削減される該第
1反応器内でのH2/HC比の最適化、 の結果として生じる。
装置は、下記: ・ナフテン脱水素反応を行う留分処理用の少なくとも1つの帯域であって、前記
帯域は、少なくとも1つの留分導入用導管と、少なくとも1つの処理済み留分抜
き出し用導管と、前記帯域の頂部への少なくとも1つの触媒導入用導管と、前記
帯域の底部に配置される少なくとも1つの触媒抜き出し用導管と、少なくとも1
つの水素含有ガス導入用導管と、少なくとも1つのガス流抜き出し用導管とを備
える帯域と、 ・触媒、液体物質およびガス状水素含有流出物の少なくとも1つの分離帯域と、 ・少なくとも1つの触媒再生帯域と、 ・還元された触媒が、触媒導入用導管を介して脱水素帯域に入るように、ナフテ
ンの脱水素を行う前記帯域に連結される、再生された触媒を還元する少なくとも
1つの帯域であり、 ・少なくとも1つの水素含有ガス導入用導管と、 ・少なくとも1つのガス流抜き出し用導管と を備える帯域と、 ・前記分離帯域からのガス状水素含有流出物の少なくとも一部を、脱水素反応を
行う前記帯域に再循環するための少なくとも1つの導管と、 ・ガス状水素含有流出物の少なくとも一部を、前記還元帯域へのガス導入用導管
に再循環するための少なくとも1つの導管とを含む。
1つの反応帯域を含む。前記反応帯域は、少なくとも1つの触媒入口用導管と、
触媒抜き出し用導管と、少なくとも1つの水素含有ガス導入用導管と、少なくと
も1つのガス流出物抜き出し用導管と、先行(preceding)帯域からの反応流出
物入口用の少なくとも1つの導管と、現行(present)帯域からの反応流出物用
導管とを含む。この装置において、水素含有ガス導入用導管は、脱水素帯域およ
び還元帯域からのガス流抜き出し用導管に連結されている。
れている。
、モル量9.6kg/kmoleの純粋水素リッチガス83.7容積%の18294
kg/hを用いて、H2(水素)HSV(時間当たりの空間速度)4h−1、触
媒の滞留時間 1時間で行った。第1処理帯域(第1反応器)において、モル量
9.6kg/kmoleの純粋水素リッチガス83.7容積%の9976kg/hを
、仕込原料90839kg/hに注入した。従って、(H2)1/HC比は、1
.13であった。
含むモル量9.6kg/kmoleの再循環ガスを、流量28270kg/hで第1
反応器に注入した。すべての流出物は、第2反応器を通過した。生じた(H2) 2 /HCモル比は、3.2であった。流量600kg/hでモル量4.4kg/
kmoleの水素リッチガス92.1容積%を用いて、触媒に対する滞留時間2時間
で、還元を行った。
非精製水素を、本リフォーミング反応器と、還元反応器との両方において使用す
ることが可能であり、また第1反応器用仕込原料に注入される水素リッチガスの
流量は、還元用に添加される量よりも少ないことが認められた。
注入されていなかった)残留水素リッチガスは、第2反応器に入る前に第1反応
器からの流出物に注入されねばならなかった。
H2の流量を減少させることが可能であった。従って、例えば還元帯域における
H2 HSV 2h−1で、第1反応器における(H2)1/HC比1.4を用
いる実施例の条件下に操作を行うことが可能であった。
H2のHSVと、(H2)1/HC比とを有することが可能であった。第2反応
器への入口における適当なH2/HC比を有するために、還元水素および仕込原
料に注入される水素の量を十分にならないようにすることが可能であった。この
場合において、第1反応器から排出される流出物への、あるいは少なくとも第2
反応器用仕込原料への水素リッチガスの補足的注入を行うことが可能であった。
についても応用できる。
使用とリンクして非常に有利であった。しかしながら、他のより高いH2/HC
比のいかなる値、特に先行技術の値もこの反応器において可能である。
Claims (14)
- 【請求項1】 触媒を用いる炭化水素留分からの芳香族化合物の製造方法で
あって、少なくとも1つの帯域において行われる少なくとも次の連続工程:すな
わち、少なくとも1つのナフテン脱水素反応を用いる水素の存在下での留分の処
理工程と、再循環ガスと呼ばれるガスを生成するためのガス状水素含有流出物、
液体物質および触媒の分離工程と、触媒の再生工程と、触媒の還元工程と、処理
工程への触媒の再導入工程とを含む方法において、供給される純粋水素の量が1
〜10kg/触媒1kgであるような量で導入される再循環ガスの存在下に還元
工程が行われ、ついで還元工程からの流出物が触媒床から分離されることを特徴
とする、芳香族化合物の製造方法。 - 【請求項2】 触媒が移動床で循環する、請求項1記載の方法。
- 【請求項3】 脱水素を行う処理工程への、再循環ガスと呼ばれるガス状水
素含有流出物の少なくとも一部の再循環を含む、請求項1または2記載の方法。 - 【請求項4】 還元工程が300〜800℃で行われ、触媒の滞留時間が1
5分〜2時間であることを特徴とする、請求項1〜3のうちのいずれか1項記載
の方法。 - 【請求項5】 還元工程が400〜600℃で行われることを特徴とする、
請求項1〜4のうちのいずれか1項記載の方法。 - 【請求項6】 該方法が、400〜700℃、0.1〜4MPa、空間速度
0.1〜10h−1、および(H2)1/HCモル比大きくとも10で行われる
ことを特徴とする、請求項1〜5のうちのいずれか1項記載の方法。 - 【請求項7】 該方法が、脱水素を行う工程において0.3〜0.8MPa
、480〜600℃、空間速度1〜4h−1および(H2)1/HCモル比大き
くとも4で行われるリフォーミング方法であることを特徴とする、請求項1〜6
のうちのいずれか1項記載の方法。 - 【請求項8】 該方法で、脱水素を行う工程において0.3〜0.8MPa
、480〜600℃、空間速度1〜4h−1および(H2)1/HCモル比大き
くとも6で行われる芳香族化合物の製造方法であることを特徴とする、請求項1
〜6のうちのいずれか1項記載の方法。 - 【請求項9】 再循環ガスが、C2 +不純物を10容積%以上含むことを特
徴とする、請求項1〜8のうちのいずれか1項記載の方法。 - 【請求項10】 還元工程からのガス流出物の少なくとも一部が、脱水素を
行う工程に導入される、および/または、脱水素に続く少なくとも1つの工程に
導入されることを特徴とする、請求項1〜9のうちのいずれか1項記載の方法。 - 【請求項11】 再循環ガスが、脱水素に続く前記工程に添加されることを
特徴とする、請求項1〜10のうちのいずれか1項記載の方法。 - 【請求項12】 移動床で循環する触媒を用いる炭化水素留分からの芳香族
化合物の製造装置であって、下記: ・ナフテン脱水素反応を行う留分処理用の少なくとも1つの帯域であって、前記
帯域は、少なくとも1つの留分導入用導管と、少なくとも1つの処理済み留分抜
き出し用導管と、前記帯域の頂部への少なくとも1つの触媒導入用導管と、前記
帯域の底部に配置される少なくとも1つの触媒抜き出し用導管と、少なくとも1
つの水素含有ガス導入用導管と、少なくとも1つのガス流抜き出し用導管とを備
える帯域と、 ・触媒、液体物質およびガス状水素含有流出物の少なくとも1つの分離帯域と、 ・少なくとも1つの触媒再生帯域と、 ・還元された触媒が、触媒導入用導管を介して脱水素帯域に入るように、ナフテ
ンの脱水素を行う前記帯域に連結される、再生された触媒を還元する少なくとも
1つの帯域であり、 ・少なくとも1つの水素含有ガス導入用導管と、 ・少なくとも1つのガス流抜き出し用導管と を備える帯域と、 ・前記分離帯域からのガス状水素含有流出物の少なくとも一部を、脱水素反応を
行う前記帯域に再循環するための少なくとも1つの導管と を含む装置において、 該装置が、前記還元帯域へのガス導入用導管に、ガス状水素含有流出物の少な
くとも一部を再循環するための少なくとも1つの導管も含むことを特徴とする、
芳香族化合物製造用装置。 - 【請求項13】 請求項12記載の装置において、脱水素反応を行う前記帯
域の下流に配置される少なくとも1つの反応帯域を含む装置であって、該反応帯
域が、少なくとも1つの触媒入口用導管と、触媒抜き出し用導管と、少なくとも
1つの水素含有ガス導入用導管と、少なくとも1つのガス流出物抜き出し用導管
と、先行(preceding)帯域からの反応流出物入口用の少なくとも1つの導管と
、現行(present)帯域からの反応流出物用導管とを含む装置であり、水素含有
ガス導入用導管が、脱水素帯域および還元帯域からのガス流抜き出し用導管に連
結されていることを特徴とする、請求項12記載の装置。 - 【請求項14】 水素含有ガス導入用導管が、再循環ガス流出物供給用導管
にも連結されていることを特徴とする、請求項13記載の装置。
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