JP2008536849A - ブテンの二重結合水素異性化 - Google Patents
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Abstract
Description
2−ブテン + エチレン →→ 2 プロピレン
の形である。混合ノルマルブテン(1−および2−ブテン)を反応させて2−ブテンを最大化させ、それによりプロピレンを最大化させる。エチレンおよび1−ブテンは反応しない。C4ノルマルオレフィンの混合物において、2−ブテンを最大化させることができれば、プロピレンへの反応も最大化されるであろう。
1.メタセシスユニットからのC5+ストリームのリサイクルによって、ブテンのリサイクル転化率をより高くすることが可能となるが、その理由は、従来からのシステムでは、未転化の2−ブテンをメタセシス反応器へリサイクルさせることを目的とした、デプロピレナイザー(depropylenizer)からのC4側流を使用しているからである。
2.重質物を除去することにより、リサイクルストリーム中での蓄積が防止される。
3.微量のブタジエンをすべて選択的に除去するために使用することも可能な、デブタナイザー中で触媒を使用することが可能である。
速度=−kb1[B1]+kb2[B2]
ここで、[B1]および[B2]はそれぞれ、1−ブテンおよび2−ブテンのモルパーセントである。B1からB2への転化のためのドライビングフォースは、両辺を−kb1で割り算をした、次式と定義することができる。
ドライビングフォース=[B1]−([B2]/Keq)
このドライビングフォースの因子は、具体的なシステムの塔における位置の関数としてプロットすることが可能であって、これは、側留抜き出し位置のための最適ポイントを決めるのに好ましい方法である。
3種の異なった慣用されているCD−DeIB塔へ上述の組成を有するフィードストリームをフィードした場合についての、精巧なコンピュータシミュレーションを実施した。合計して10109ポンド/時間の1−ブテンがフィード中に存在している。それに加えて、22235ポンド/時間の2−ブテンおよび116ポンド/時間のブタジエンも存在している。第一の塔である塔1Aは、94段の平衡段からなり、還流比(環流対フィード(reflux to feed))が4.5であった。この塔には、2042ft3の触媒蒸留構造物中に、23581ポンドの触媒が含まれていた。このことは、塔にフィードされた1−ブテンの重量あたり、触媒が2.3重量というおよその空間速度であることを示している。塔の残りの部分には、高効率の分留用充填物が充填されていた。必要とされるブタジエンの水素化および1−ブテンの水素異性化を与えるために、水素を触媒床の下およびフィードの下に添加した。第二の塔である塔1Bは、129段の平衡段からなり、還流比(環流対フィード)が4.5であった。35段を追加することによって、より良好な分離が達成されることに役だった。この塔においても、2042ft3の構造物中に、23581ポンドの触媒が含まれていた。塔の残りの部分には、高効率の分留用充填物が充填されていた。必要とされるブタジエンの水素化および1−ブテンの水素異性化に用いるための、水素を加えた。塔1Cと呼ぶ、第三の塔は、94段の平衡段からなり、還流比(環流対フィード)6.20で運転した。環流を多くすると分留は改良されるが、用役がさらに多量に必要となる(リボイラおよびコンデンサの負荷)。この塔においても、2042ft3の構造物中に、23581ポンドの触媒が含まれていた。塔の残りの部分には、高効率の分留用充填物が充填されていた。必要とされるブタジエンの水素化および1−ブテンの水素異性化に用いるための、水素を加えた。
比較例1に使用したフィードストリームと同一の組成を有するフィードストリームを、長さ10ft×内径4.5ftの固定床水素異性化ユニットに送った場合についての、精巧なコンピュータシミュレーションを実施した。固定床に続けて、その流出物を分留塔に流して、イソブチレンおよびイソブタンを2−ブテンおよびn−ブタンから分離した。その分留塔では、触媒は採用していない。固定床の後の塔は、理論段が94段で、還流比が4.5であった。シミュレートした反応器は、単一の水素フィード(COなし)の固定床であって、図5に示したような、6.7%の1−ブテン飽和を有していた。リボイラとコンデンサの負荷は、還流比によって決まってくるので、比較例1におけるCD−DeIB塔1Aの場合と同等であった。そのプロセスでは、1−ブテンの65%転化率が得られた(比較例2)。それらの結果を表3に示す。ノルマルブテン(1−ブテンおよび2−ブテン)の総合的な回収率は90.3%である。ノルマルブテンを総合した主なロスは、塔頂における1−ブテンであるが、それは、固定床反応器だけを使用したので、1−ブテンの転化率が低くなったためである。しかしながら、この回収率は同一の分留条件下のCD−DeIBの場合よりは高いが、その理由は、固定床反応器における転化の結果として、分留塔へのフィードにおいて、2−ブテン含量がより高くなり、1−ブテンとブタジエンの含量がより低くなったからである。この性能は、従来技術の固定床に分留塔システムを加えた場合の性能を代表するものである。
比較例2の手順を繰り返したが、ただし分留塔の塔頂近くの、第18段に単一の触媒段を追加した。その結果、塔底物におけるn−ブテンの%フィードが、90.3%(比較例2)から97.96%(実施例2A)に改良された。この実施例においては、単一水素フィード(かつ、COなし)を使用した固定床水素異性化反応器が、1−ブテンの66%を2−ブテン(およびn−ブタン)に転化させていた。固定床の後では、そのフィードストック混合物は、3521ポンド/時間の1−ブテン、29179ポンド/時間の2−ブテン、および1.2ポンド/時間のブタジエンからなっていた。塔内の適切な位置に単一の触媒段を組み入れることによって、さらに2602ポンド/時間の1−ブテンが転化される。このことによって、総合的な転化率が上昇して91%となる。さらに、塔に入るフィードストックの組成が決まれば、追加のさらなる分留トレーや高い環流比を用いる必要なく、全ノルマルブテンの高い回収率(97.96%)が得られる、好ましい分留条件が存在する。
実施例2Aの手順を繰り返したが、ただし、水素異性化反応器の長さ方向で異なった二つの箇所へ水素とCOを組み合わせたフィードを加え、シミュレートした反応器は、二つの水素/COフィードを使用した固定床であったが、その結果、その固定床における79%の転化率と、5.4%の1−ブテン飽和が実現された。これは、実施例2Bである。それらの結果を次の表3に示す。
Claims (28)
- 1−ブテンおよび2−ブテンを含むC4ストリームの2−ブテンへの好ましい転化率を得るためのプロセスであって、
前記C4ストリームを第一の水素ストリームと混合して、フィードストリームを形成させる工程と、
第一の水素異性化触媒の存在下に、前記フィードストリームを水素異性化させて、前記1−ブテンの少なくとも一部を2−ブテンに転化させ、水素異性化流出物を生成させる工程と、
上端および下端を有する分留塔内で前記水素異性化流出物を分離させて、前記上端における1−ブテン混合物、イソブタンおよびイソブチレンを含む塔頂流出物ストリーム、ならびに2−ブテンを含む塔底ストリームを得る工程と、
前記塔の前記上端における前記1−ブテン混合物を、第二の水素異性化触媒を使用して水素異性化させて、前記塔底ストリームの中にさらなる2−ブテンを得る工程と、
を含むプロセス。 - 前記C4ストリームが、約1重量%以下の濃度でブタジエンを含む、請求項1に記載のプロセス。
- 前記C4ストリームがブタジエンを含み、水素異性化より前に前記C4ストリームを水素化させて、ブタジエン含量を約1重量%以下に減少させる工程をさらに含む、請求項1に記載のプロセス。
- 前記第二の水素異性化触媒を、第二の水素異性化触媒が存在しないとすると1−ブテン対2−ブテンのモル比が最大となるような、前記塔の中の上側部分に位置させる、請求項1に記載のプロセス。
- 前記第二の水素異性化触媒が前記分留塔の内部に位置される、請求項1に記載のプロセス。
- 前記触媒が、蒸留構造物の内部に位置される、請求項5に記載のプロセス。
- 前記塔底ストリームを適切なメタセシス反応物と混合してメタセシスフィードストリームを形成させる工程と、前記メタセシスフィードストリームをメタセシス反応器にフィードする工程と、前記2−ブテンを前記メタセシス反応物と反応させてメタセシス反応生成物を形成させる工程と、をさらに含む、請求項1に記載のプロセス。
- 前記塔底ストリームを適切なメタセシス反応物と混合してメタセシスフィードストリームを形成させる工程と、前記メタセシスフィードストリームをメタセシス反応器にフィードする工程と、前記2−ブテンを前記メタセシス反応物と反応させてメタセシス反応生成物を形成させる工程と、をさらに含む、請求項2に記載のプロセス。
- 前記メタセシス反応物がエチレンを含み、前記メタセシス反応生成物がプロピレンを含む、請求項7に記載のプロセス。
- 前記フィードストリームがC5およびより重質の成分を含み、前記分留塔において前記水素異性化流出物を分離させるより前に、前記水素異性化流出物から前記C5およびより重質の成分を除去する工程をさらに含む、請求項1に記載のプロセス。
- 前記メタセシスフィードストリームを前記メタセシス反応器にフィードするより前に、前記塔底ストリームおよび前記メタセシスフィードストリームの一つを精製する工程をさらに含む、請求項7に記載のプロセス。
- 前記第一の水素ストリームのフィードポイントよりも下流側の位置で、前記水素異性化反応器に第二の水素ストリームをフィードする工程をさらに含む、請求項1に記載のプロセス。
- 前記第二の水素ストリームのフィードポイントよりも下流側の位置で、前記水素異性化反応器に第三の水素ストリームをフィードする工程をさらに含む、請求項12に記載のプロセス。
- 前記第一の水素ストリームが一酸化炭素をさらに含む、請求項1に記載のプロセス。
- 前記第一および第二の水素ストリームの少なくとも一方が、一酸化炭素をさらに含む、請求項12に記載のプロセス。
- 前記第一および第二の水素ストリームの少なくとも一方が、一酸化炭素をさらに含む、請求項13に記載のプロセス。
- 前記メタセシス反応生成物を重質成分から分離させて、重質成分ストリームを形成させる工程、および前記重質成分ストリームを前記水素異性化流出物と組み合わせる工程をさらに含む、請求項7に記載のプロセス。
- 前記第二の水素異性化触媒を、1−ブテンを2−ブテンへと水素異性化させるためのドライビングフォースが、リサイクルストリームをまったく抜き出さないとした場合の前記塔の内部における最大ドライビングフォースの少なくとも85%となるような、前記分留塔中の上側部分に位置させる、請求項1に記載のプロセス。
- 前記第二の水素異性化触媒を、1−ブテンを2−ブテンへと水素異性化させるためのドライビングフォースが、リサイクルストリームをまったく抜き出さないとした場合の前記塔の内部における最大ドライビングフォースの少なくとも90%となるような、前記分留塔中の上側部分に位置させる、請求項1に記載のプロセス。
- 1−ブテンの転化の少なくとも50%が、第二の水素異性化触媒を含む分留塔よりも上流側の、前記第一の水素異性化触媒を含む固定床反応器の中で起こり、残りの転化が前記第二の水素異性化触媒の上で起きる、請求項1に記載のプロセス。
- 前記第一の水素異性化触媒が、担体上に担持させた第VIIIA族金属を含む、請求項1に記載のプロセス。
- 前記第一の水素異性化触媒が、金、銀、およびアルカリ金属からなる群より選択される添加物をさらに含む、請求項21に記載のプロセス。
- 前記第二の水素異性化触媒が、担体上に担持させた第VIIIA族金属を含む、請求項1に記載のプロセス。
- 前記第二の水素異性化触媒が、金、銀、およびアルカリ金属からなる群より選択される添加物をさらに含む、請求項23に記載のプロセス。
- 前記第一および第二の水素異性化触媒が、別々の金属を含んでいる、請求項1に記載のプロセス。
- 前記第一および前記第二の水素異性化触媒が、別々の金属配合物を含んでいる、請求項1に記載のプロセス。
- ブタジエン、1−ブテンおよび2−ブテンを含むC4ストリームからプロピレンを製造するプロセスであって、
前記C4ストリームを第一の水素ストリームと混合して、ブタジエンを水素化させて、ブタジエン含量が1重量%以下であるフィードストリームを形成させる工程と、
第一の水素異性化触媒の存在下に、前記フィードストリームを水素異性化させて、ブタジエンを水素化しながら、前記1−ブテンの少なくとも一部を2−ブテンに転化させ、水素異性化流出物を生成させる工程と、
上端および下端を有する分留塔内で前記水素異性化流出物を分離させて、前記上端における1−ブテン混合物、イソブタンおよびイソブチレンを含む塔頂流出物ストリーム、ならびに2−ブテンを含む塔底ストリームを得る工程と、
前記塔の前記上端における前記1−ブテン混合物を、第二の水素異性化触媒を使用して水素異性化させて、前記塔底ストリームの中にさらなる2−ブテンを得る工程と、
前記塔底ストリームをエチレンと混合して、メタセシスフィードストリームを形成させる工程と、
前記メタセシスフィードストリームをメタセシス反応器にフィードし、前記2−ブテンを前記エチレンと反応させて、プロピレンを形成させる工程と、
を含むプロセス。 - 1−ブテンおよび2−ブテンを含むC4ストリームの2−ブテンへの好ましい転化率を得るための装置であって、
前記C4ストリーム中の前記1−ブテンの少なくとも一部を2−ブテンに転化させて、水素異性化流出物を形成させるための、第一の水素異性化触媒を含むように構成されている水素異性化反応器と、
上端および下端を有する分留塔であって、前記分留塔が、前記水素異性化流出物を分離させて、前記上端において1−ブテン混合物、イソブタンおよびイソブチレンを含む塔頂流出物ストリーム、ならびに2−ブテンを含む塔底ストリーム、を形成させるように構成されている分留塔と、
前記1−ブテン混合物を水素異性化させて2−ブテンを生成させるための、前記分留塔の上端に配置された水素異性化触媒段と、
を有する装置。
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