JP2009523604A - 触媒気相反応の為のクエンチチューブ、装置及び方法 - Google Patents
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Abstract
本発明は長さL、直径D及び1チューブあたり少なくとも1個の冷却剤インレットを有するクエンチチューブに関し、前記インレットは前述のチューブの側面からチューブの中に冷却剤を通す。Dは0.04〜0.10mであり、L/Dは少なくとも5である。本発明はまた前記クエンチチューブを有する装置及び前記チューブ及び/又は前記装置の使用にも関する。
Description
自己熱分解はオレフィンへの経路であり、炭化水素供給物を酸素と混合し、自己熱分解触媒の上を通過させる。自己熱分解触媒は、燃焼性の燃料富限界(fuel rich limit)を超えた燃焼を維持することができる。燃焼は触媒の表面で開始し、反応体をプロセス温度にまで上げ、吸熱分解プロセスを行うのに必要である熱はその部位で発生する。より少ない供給物を次に吸熱分解に必要な熱を発生させるために燃焼させる必要があるので、一般に、あらかじめ加熱された混合反応体流を利用することが望ましい。典型的には、触媒は第VIII族金属、好ましくは1個のプラチナ族金属、例えばプラチナを含む。自己熱分解プロセス法は、EP 332289B; EP-529793B;EP-A-0709446及びWO 00/14035に記載されている。
Dは0.04〜0.10m及びL/Dは少なくとも5であり、
Dは好ましくは0.04及び0.08mであり、
L/Dは好ましくは少なくとも10であり、好ましくはL/Dは15未満である。
「前述のチューブの側面からチューブの中に冷却剤を通し」とは、冷却剤はクエンチチューブの縦軸に対し好ましくは少なくとも30°、特に少なくとも45°及び好ましくは約90°の角度で導入されることを意味する。これは、クエンチチューブの軸に沿って、すなわち、チューブを通じた流れの一般的な方向に平行に冷却剤インレットより冷却剤を注入するよりも、より良い混合、より早い冷却を提供する。(念のために述べると、クエンチチューブの縦軸に対して90°でない場合、特定の導入角はクエンチチューブのインレットからアウトレットへの縦軸方向(及び、チューブを通して冷却される材料の流れの全体の方向に対する使用において)に対し90°未満及び90°を越える位置も含み、及びすべての前記位置が本発明に含まれることを意図することは明らかである。)
i)Dが小さすぎると、クエンチチューブの側面に入る冷却剤の有効量は、注入した側面から離れたチューブの壁に到達し冷却することができ、混合/冷却効率を減少させ、チューブにストレスを引き起こす可能性がある。
ii)Dが小さすぎると、開始時に水が離れた壁に到達すると上方に偏向し触媒の下の領域に例えば低温トリップのような影響を及ぼしうる。
iii)Dの減少と共に、クエンチチューブの容積に対するSAは増加し、コークスが生成する表面積の増加に通じる。
前記装置は少なくとも一つの第1ガス状反応滞留の為の第1供給手段、少なくとも一つの第2ガス状反応滞留の為の第2供給手段、触媒ゾーン、生成物冷却ゾーンを備え、
前記触媒ゾーンは少なくとも0.01m2の断面積CAを有し、
前記生成物冷却ゾーンは触媒ゾーンの下流に位置し、複数(N個)のクエンチチューブを含み、各チューブは長さL、直径D、及び断面積QAを有し、各クエンチチューブは少なくともチューブあたり1個の冷却剤インレットを有し、前記インレットは冷却剤をチューブの側面からチューブの中に通し、及び、
Dは0.04〜0.10mであり、
L/Dは少なくとも3であり、及び
(N×QA)/CAは0.07〜0.31である。
触媒-ゾーンの断面は通常少なくとも0.05m2、好ましくは少なくとも0.1m2である。
触媒-ゾーンの断面は通常1.2m2未満であり、好ましくは0.5m2未満である。
最も好ましくは、触媒-ゾーンの断面は0.2〜0.3m2の範囲である。
使用において、触媒ゾーンは触媒を含む。好ましくは、触媒の深さは0.02〜0.1mである。
触媒-ゾーンの断面の形は通常反応基の内側の断面と同じである。
通常Nは少なくとも3であり、好ましくはNは20未満であり、より好ましくは10未満である。
好ましくはDは少なくとも0.06mであり、及び/又は0.085m以下である。
第1供給手段は第1ガス状反応体流を輸送するための複数の第1アウトレットを含み、第二供給手段は第2ガス状反応体流を輸送するための複数の第2アウトレットを含み、
反応ゾーンは多孔性で第1及び第2ガス状反応体流の流れに関し、第1及び第2供給手段の下流に位置し、第1及び第2供給手段と流体連通状態にあり、
触媒ゾーンは第1及び第2ガス状反応体流の流れの下流に位置し、抵抗ゾーンと流体連通状態にあり、
第1供給手段及び第2供給手段が、第1及び第2ガス状反応体が本質的に平行な方法で接触し、抵抗ゾーンに接触する前に混合するように配列される。
混合装置の複数のアウトレットは好ましくはWO 2004/074222に記載されるように規則正しいパターンで提供される。これは最も効果的な供給を導く。これを達成する好ましい形態は六角形である(一つのアウトレットが規則正しい六角形の構成をした6つの等しい距離の最も近い隣接するアウトレットを有する)。
適切なセラミック材料にはリチウムアルミノケイ酸塩(LAS)、アルミナ(Al2O3)、安定化ジルコニア、アルミナチタネート、ナイアスコン、コージエライト、ムライト、シリカ及び及びリン酸ジルコニウムカルシウム(calcium zirconyl phosphate)が挙げられる。好ましい多孔性材料はアルファアルミナ又はコージエライトである。多孔性材料は球形又は他の顆粒状の形態であっても良い。代わりに、多孔性材料は発泡体状の形態であってもよい。
好ましくは、装置は、高圧で、例えばより大きい圧力で、好ましくは少なくとも0.5bargの圧力で、及びより好ましくは少なくとも10bargの圧力で、より好ましくは少なくとも15bargの圧力で作動するように設計される。圧力は好ましくは50barg未満及びより好ましくは35barg未満、例えば20〜30bargの範囲である。
念のために述べると、触媒中の第VIII群金属及び促進剤は任意の形態、例えば、金属又は酸化物のような金属化合物として存在しても良い。
図1は本発明の1つの実施態様におけるクエンチチューブの模式図を示しており、
図2は本発明の装置の生成物冷却ゾーンの上部の断面の模式図を示す。
図1に関しては、(A)において、断面積Dを有するクエンチチューブ(1)の断面を示し、3個の冷却剤インレット(2a-c)がクエンチチューブ(1)の周囲に等間隔に設置されていることが示される。各冷却剤インレットからの冷却剤の噴霧は点線で模式的に示される。また図1は、(B)はクエンチチューブ(1)の側面図であり、長さLであり、本図においては直径Dの6倍であることも示す。図1(B)は単一の冷却剤インレット(2)(図1(A)のインレット2a〜2cの任意の1個を表す)の側面を示し、インレット(2)は4個のノズル(チューブ(1)の長軸方向に間隔をあけて設置される)を含むことを示す。典型的には、クエンチチューブは適切なインレット(3)(点線の図形で示される)に接続し、生成物ガスの流れ(4)がそこを通り、上の断面の上流の触媒ゾーンからクエンチチューブへ流れる。
本発明では600mmの直径及び0.28m2の断面積CAを有する触媒ゾーンを数値流体力学(CFD)を用いて設計した。
Claims (8)
- 長さL、直径D及び1チューブあたり少なくとも1個の冷却剤インレットを有するクエンチチューブであって、前記インレットは前記チューブの側面からチューブの中に冷却剤を通し、
Dは0.04〜0.10mであり、及びL/Dは少なくとも5である、前記チューブ。 - 2〜4個の冷却剤インレットを有する請求項1記載のクエンチチューブ。
- 第1ガス状反応体流を第2ガス状反応体流と反応させてガス状生成物流を生成するための装置であって、
前記装置は少なくとも1個の第1ガス状反応体流のための第1供給手段、少なくとも1個の第2ガス状反応体流のための第2供給手段、触媒ゾーン及び生成物冷却ゾーンを備え、
前記触媒ゾーンは少なくとも0.01m2の断面積CAを有し、
生成物冷却ゾーンは触媒ゾーンの下流に位置し、複数(N個)のクエンチチューブを含み、各チューブは長さL、直径D、及び断面積QAを有し、各クエンチチューブはチューブあたり少なくとも一つの冷却剤インレットを有し、前記インレットは冷却剤をチューブの側面からチューブの中に通し、及び、
Dは0.04〜0.10mであり、
L/Dは少なくとも3であり、及び
(N×QA)/CAは0.07〜0.31である。 - (N×QA)/CAが0.25未満である請求項3記載の装置。
- Nが少なくとも3で、かつ20未満である、請求項3又は請求項4記載の装置。
- 第1ガス状反応体流及び第2ガス状反応体流が触媒と接触してガス状生成物流を生成し、前記生成物流が触媒を離れる際に冷却され、前記冷却が請求項1又は請求項2記載のクエンチチューブを使用して行われる方法。
- 第1ガス状反応体流及び第2ガス状反応体流が触媒と接触してガス状生成物流を生成し、前記生成物流が触媒を離れる際に冷却されることを含む、請求項3〜5いずれか1項記載の装置を使用して行われる方法。
- ガス状パラフィン系炭化水素及び分子酸素含有ガスが、オレフィン類を含むガス性生成流を生成する燃焼性の通常の燃料富限界を超える燃焼を維持することができる触媒と接触し、前記生成物が触媒を離れる際に冷却されることを含む、請求項3〜5いずれか1項記載の装置を使用して行われる自己熱分解によるオレフィンの製造方法。
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