JP2012520881A - 化学変換に熱を供給する方法、ならびにオレフィン製造方法を利用するプロセスおよびシステム - Google Patents
化学変換に熱を供給する方法、ならびにオレフィン製造方法を利用するプロセスおよびシステム Download PDFInfo
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Abstract
Description
1.発明の分野
本明細書の発明は、化学変換プロセスに感熱を供給する方法に関し、具体的には、オレフィンを製造するプロセスおよびシステムに関し、さらに具体的には、エチルベンゼンを脱水素化する手段によりスチレンを製造するプロセスおよびシステムに関する。
エチルベンゼンの触媒脱水素化によりスチレンを製造することは、当技術分野では周知である。典型的には、蒸気およびエチルベンゼンを含有する供給材料(feed)が、約600℃〜約650℃の入口温度で反応器中の触媒と接触して、変換を生じさせる。蒸気は、蒸気過熱器で所定の温度まで加熱される。蒸気は、反応に必要な熱の少なくとも一部を供給し、希釈剤として、スチレンおよび水素の分圧を減少させ、それにより、スチレン製造のため、反応平衡をシフトする。
本発明の実施形態では、少なくとも1つの化学反応体を含有する化学変換プロセス流に熱を与える方法が、本明細書で提供される。この方法は、
(a)熱伝達流体を過熱する工程と
(b)過熱された熱伝達流体からプロセス流に熱を伝達する工程と、
(c)熱伝達流体の少なくとも一部を、第1の部分および第2の部分に分割する工程と、
(d)熱伝達流体の第1の部分を加圧する工程と、
(e)熱伝達流体の加圧された第1の部分を過熱工程(a)に再循環させる工程と、
(f)熱伝達流体の第2の部分をプロセス流に導入する工程と、を含む。
図1を参照すると、化学変換プロセスのプロセス流に、感熱を提供する方法が示される。この方法は、熱伝達流体を用いる。本明細書に記載する化学変換プロセスに好適な熱伝達流体は、蒸気である。
本発明の特徴は、図2に示すシステムの符号を参照する次の予言的実施例(prophetic example)で以下に説明される。
本発明の特徴は、図2Aに示されるシステムの符号を参照する次の予言的実施例で以下に例示される。
本発明の特徴は、図2に示すシステムの符号を参照する次の予言的実施例において、以下に説明される。
(1) 少なくとも1つの化学反応体を含む化学変換プロセス流に熱を提供する方法において、
a)熱伝達流体を過熱する工程と、
b)過熱された前記熱伝達流体からプロセス流へ熱を伝達する工程と、
c)前記熱伝達流体の少なくとも一部を、第1の部分および第2の部分に分割する工程と、
d)熱伝達流体の前記第1の部分を加圧する工程と、
e)熱伝達流体の加圧された前記第1の部分を過熱工程(a)に再循環させる工程と、
f)前記熱伝達流体の前記第2の部分を前記プロセス流に導入する工程と、
を含む、方法。
(2) 実施態様1に記載の方法において、
前記熱を伝達する工程(b)の後、かつ前記分割する工程(c)の前に、前記熱伝達流体の少なくとも第3の部分を取り除く工程、
をさらに含む、方法。
(3) 実施態様1に記載の方法において、
前記再循環させる工程は、複数回、行われる、方法。
(4) 実施態様1に記載の方法において、
工程(f)の前に熱伝達流体の前記第2の部分を過熱する工程、
をさらに含む、方法。
(5) 実施態様1に記載の方法において、
工程(f)の前に熱伝達流体の前記第2の部分を過熱する工程、
をさらに含む、方法。
前記熱伝達流体の前記第1の部分を加圧する工程(d)は、熱伝達流体の前記第1の部分をサーモコンプレッサーに導入する工程、および圧縮流体を前記サーモコンプレッサーに導入する工程を含み、前記圧縮流体は、熱伝達流体の前記第1の部分より圧力が高い、方法。
(7) 実施態様6に記載の方法において、
前記熱伝達流体および圧縮流体は、蒸気である、方法。
(8) 実施態様1に記載の方法において、
前記熱伝達流体は、蒸気である、方法。
(9) 実施態様8に記載の方法において、
前記化学変換プロセスは、脱水素化を含み、前記化学反応体は、エチルベンゼン、エチルトルエン、プロパン、およびブタンからなる群から選択された化合物である、方法。
(10) 実施態様9に記載の方法において、
前記化学変換プロセスは、エチルベンゼンの前記脱水素化によるスチレンの製造を含む、方法。
a)複数の加熱ゾーンを含む加熱器で蒸気供給材料流を過熱する工程と、
b)過熱蒸気からの熱を、希釈蒸気および前記炭化水素を含むプロセス流に伝達する工程であって、前記熱は、反応ゾーンにおいて前記炭化水素の少なくとも一部の触媒脱水素化を生じるのに十分であり、前記熱を伝達した後、前記過熱蒸気は、使用済みの蒸気となる、工程と、
c)前記使用済みの流れを、第1の部分および第2の部分に分割する工程と、
d)前記使用済みの蒸気の前記第1の部分を加圧する工程と、
e)前記使用済みの蒸気の加圧された前記第1の部分を、前記加熱器の第1の加熱ゾーンへ再循環させる工程と、
f)前記第2の部分を、前記加熱器の第2の加熱ゾーンまで、前記加熱器の異なる部分へ再循環させる工程と、
g)前記第2の加熱ゾーンで過熱蒸気を再生成するために前記使用済みの蒸気の前記第2の部分を加熱する工程と、
h)前記過熱蒸気の少なくとも一部を、前記プロセス流と組み合わせる工程と、
を含む、方法。
(12) 実施態様11に記載の方法において、
前記熱を伝達する工程は、前記反応ゾーンと関連する少なくとも1つの熱交換器で実行される、方法。
(13) 実施態様11に記載の方法において、
前記使用済みの蒸気の一部を加圧する工程は、
使用済みの蒸気の前記一部を、サーモコンプレッサーに導入する工程、および、
圧縮蒸気を前記サーモコンプレッサーに導入する工程、
を含み、前記圧縮蒸気は、前記使用済みの蒸気より圧力が高い、方法。
(14) 実施態様13に記載の方法において、
製造される前記オレフィンは、スチレンであり、前記炭化水素は、エチルベンゼンである、方法。
(15) 実施態様11に記載の方法において、
製造される前記オレフィンは、スチレンであり、前記炭化水素は、エチルベンゼンである、方法。
前記蒸気/油の質量比を1.0以下まで減少させるように、十分な希釈蒸気をエチルベンゼンと組み合わせる工程、
を含み、
815℃未満の温度の過熱蒸気は、前記エチルベンゼンおよび希釈蒸気を反応温度まで上昇させるように十分な熱を伝達するのに使用され、
前記過熱蒸気の少なくとも一部が、前記エチルベンゼンと組み合わせられて、前記希釈蒸気の少なくとも一部を提供する、方法。
(17) 実施態様16に記載の方法において、
前記エチルベンゼンおよび希釈蒸気への熱伝達により生じる、使用済みの蒸気が、加熱器へ送られて、過熱蒸気を再生成する、方法。
(18) 実施態様17に記載の方法において、
前記使用済みの蒸気は、2つの部分に分割され、少なくとも1つの部分は、サーモコンプレッサーで加圧される、方法。
(19) エチルベンゼンの触媒脱水素化によりスチレンを製造する方法において、
a)少なくとも第1および第2の反応ゾーンを提供する工程であって、各反応ゾーンは、それと関連した、触媒的に有効な量の脱水素化触媒を有する、工程と、
b)複数の加熱ゾーンを有する炉を提供する工程と、
c)約0.5以下の蒸気/油の重量比を有する水とエチルベンゼンとの蒸発混合物を含有する供給材料流を提供する工程と、
d)約1.0以下の蒸気/油の重量比を有する流体流を提供するよう、過熱蒸気の第1の流れと前記供給材料流を組み合わせる工程と、
e)第1の流出物をもたらすため、脱水素化反応条件下で、前記第1の反応ゾーンにおいて前記脱水素化触媒と前記流体流を接触させる工程と、
f)前記第2の反応ゾーンと関連する熱伝達ゾーンで、過熱蒸気の第2の流れからの熱を、前記第1の流出物に伝達する工程であって、前記過熱蒸気の第2の流れは、前記第1の流出物にその熱を伝達した後は、使用済みの蒸気の流れになる、工程と、
g)スチレンを含有する生成物流を提供するよう、脱水素化反応条件下で、前記第2の反応ゾーンにおいて脱水素化触媒と加熱された前記第1の流出物を接触させる工程と、
h)使用済みの蒸気の前記流れを、第1および第2の部分に分割する工程と、
i)使用済みの蒸気の前記第1の部分を加圧する工程と、
j)前記第2の反応ゾーンと関連する前記熱伝達ゾーンまで上流へ再循環される過熱蒸気の前記第2の流れをもたらすため、前記炉の第1の加熱ゾーンで、使用済みの蒸気の加圧された前記第1の部分を加熱する工程と、
k)過熱蒸気の前記第1の流れをもたらすため、前記炉の第2の加熱ゾーンで、前記使用済みの蒸気の前記第2の部分を加熱する工程と、
を含む、方法。
(20) 実施態様19に記載の方法において、
過熱蒸気の第3の流れをもたらすため、前記炉の第2の加熱ゾーンで加熱される、使用済みの蒸気の前記第2の部分を加熱する工程と、
前記第1の反応ゾーンと関連する加熱ゾーンにおいて、過熱蒸気の前記第3の流れからの熱を、前記流体流に伝達する工程であって、過熱蒸気の前記第3の流れは、前記流体流にその熱を伝達すると、使用済みの蒸気の第2の流れになる、工程と、
供給材料と組み合わせられる過熱蒸気の前記第1の流れをもたらすため、前記炉の第3の加熱ゾーンで、使用済みの蒸気の前記第2の流れを加熱する工程と、
をさらに含む、方法。
使用済みの蒸気の前記第1の部分を加圧する前記工程は、使用済みの蒸気の前記部分をサーモコンプレッサーに導入する工程、および圧縮蒸気を前記サーモコンプレッサーに導入する工程を含み、前記圧縮蒸気は、前記使用済みの蒸気より圧力が高い、方法。
(22) 実施態様19に記載の方法において、
前記スチレンを含有する生成物流は、精製スチレンを含有する第1の成分、および、エチルベンゼンを含有する第2の成分に分けられる、方法。
(23) 実施態様19に記載の方法において、
前記蒸気/油の比は、約1.15以下であり、前記過熱蒸気は、約815℃以下の温度である、方法。
Claims (23)
- 少なくとも1つの化学反応体を含む化学変換プロセス流に熱を提供する方法において、
a)熱伝達流体を過熱する工程と、
b)過熱された前記熱伝達流体からプロセス流へ熱を伝達する工程と、
c)前記熱伝達流体の少なくとも一部を、第1の部分および第2の部分に分割する工程と、
d)熱伝達流体の前記第1の部分を加圧する工程と、
e)熱伝達流体の加圧された前記第1の部分を過熱工程(a)に再循環させる工程と、
f)前記熱伝達流体の前記第2の部分を前記プロセス流に導入する工程と、
を含む、方法。 - 請求項1に記載の方法において、
前記熱を伝達する工程(b)の後、かつ前記分割する工程(c)の前に、前記熱伝達流体の少なくとも第3の部分を取り除く工程、
をさらに含む、方法。 - 請求項1に記載の方法において、
前記再循環させる工程は、複数回、行われる、方法。 - 請求項1に記載の方法において、
工程(f)の前に熱伝達流体の前記第2の部分を過熱する工程、
をさらに含む、方法。 - 請求項1に記載の方法において、
工程(f)の前に熱伝達流体の前記第2の部分を過熱する工程、
をさらに含む、方法。 - 請求項1に記載の方法において、
前記熱伝達流体の前記第1の部分を加圧する工程(d)は、熱伝達流体の前記第1の部分をサーモコンプレッサーに導入する工程、および圧縮流体を前記サーモコンプレッサーに導入する工程を含み、前記圧縮流体は、熱伝達流体の前記第1の部分より圧力が高い、方法。 - 請求項6に記載の方法において、
前記熱伝達流体および圧縮流体は、蒸気である、方法。 - 請求項1に記載の方法において、
前記熱伝達流体は、蒸気である、方法。 - 請求項8に記載の方法において、
前記化学変換プロセスは、脱水素化を含み、前記化学反応体は、エチルベンゼン、エチルトルエン、プロパン、およびブタンからなる群から選択された化合物である、方法。 - 請求項9に記載の方法において、
前記化学変換プロセスは、エチルベンゼンの前記脱水素化によるスチレンの製造を含む、方法。 - 炭化水素の触媒脱水素化によりオレフィンを製造する方法において、
a)複数の加熱ゾーンを含む加熱器で蒸気供給材料流を過熱する工程と、
b)過熱蒸気からの熱を、希釈蒸気および前記炭化水素を含むプロセス流に伝達する工程であって、前記熱は、反応ゾーンにおいて前記炭化水素の少なくとも一部の触媒脱水素化を生じるのに十分であり、前記熱を伝達した後、前記過熱蒸気は、使用済みの蒸気となる、工程と、
c)前記使用済みの流れを、第1の部分および第2の部分に分割する工程と、
d)前記使用済みの蒸気の前記第1の部分を加圧する工程と、
e)前記使用済みの蒸気の加圧された前記第1の部分を、前記加熱器の第1の加熱ゾーンへ再循環させる工程と、
f)前記第2の部分を、前記加熱器の第2の加熱ゾーンまで、前記加熱器の異なる部分へ再循環させる工程と、
g)前記第2の加熱ゾーンで過熱蒸気を再生成するために前記使用済みの蒸気の前記第2の部分を加熱する工程と、
h)前記過熱蒸気の少なくとも一部を、前記プロセス流と組み合わせる工程と、
を含む、方法。 - 請求項11に記載の方法において、
前記熱を伝達する工程は、前記反応ゾーンと関連する少なくとも1つの熱交換器で実行される、方法。 - 請求項11に記載の方法において、
前記使用済みの蒸気の一部を加圧する工程は、
使用済みの蒸気の前記一部を、サーモコンプレッサーに導入する工程、および、
圧縮蒸気を前記サーモコンプレッサーに導入する工程、
を含み、前記圧縮蒸気は、前記使用済みの蒸気より圧力が高い、方法。 - 請求項13に記載の方法において、
製造される前記オレフィンは、スチレンであり、前記炭化水素は、エチルベンゼンである、方法。 - 請求項11に記載の方法において、
製造される前記オレフィンは、スチレンであり、前記炭化水素は、エチルベンゼンである、方法。 - 蒸気/油の質量比を有する蒸気とエチルベンゼンとの混合物を、脱水素化反応温度で脱水素化触媒と接触させることにより、反応ゾーンでスチレンを製造する方法において、
前記蒸気/油の質量比を1.0以下まで減少させるように、十分な希釈蒸気をエチルベンゼンと組み合わせる工程、
を含み、
815℃未満の温度の過熱蒸気は、前記エチルベンゼンおよび希釈蒸気を反応温度まで上昇させるように十分な熱を伝達するのに使用され、
前記過熱蒸気の少なくとも一部が、前記エチルベンゼンと組み合わせられて、前記希釈蒸気の少なくとも一部を提供する、方法。 - 請求項16に記載の方法において、
前記エチルベンゼンおよび希釈蒸気への熱伝達により生じる、使用済みの蒸気が、加熱器へ送られて、過熱蒸気を再生成する、方法。 - 請求項17に記載の方法において、
前記使用済みの蒸気は、2つの部分に分割され、少なくとも1つの部分は、サーモコンプレッサーで加圧される、方法。 - エチルベンゼンの触媒脱水素化によりスチレンを製造する方法において、
a)少なくとも第1および第2の反応ゾーンを提供する工程であって、各反応ゾーンは、それと関連した、触媒的に有効な量の脱水素化触媒を有する、工程と、
b)複数の加熱ゾーンを有する炉を提供する工程と、
c)約0.5以下の蒸気/油の重量比を有する水とエチルベンゼンとの蒸発混合物を含有する供給材料流を提供する工程と、
d)約1.0以下の蒸気/油の重量比を有する流体流を提供するよう、過熱蒸気の第1の流れと前記供給材料流を組み合わせる工程と、
e)第1の流出物をもたらすため、脱水素化反応条件下で、前記第1の反応ゾーンにおいて前記脱水素化触媒と前記流体流を接触させる工程と、
f)前記第2の反応ゾーンと関連する熱伝達ゾーンで、過熱蒸気の第2の流れからの熱を、前記第1の流出物に伝達する工程であって、前記過熱蒸気の第2の流れは、前記第1の流出物にその熱を伝達した後は、使用済みの蒸気の流れになる、工程と、
g)スチレンを含有する生成物流を提供するよう、脱水素化反応条件下で、前記第2の反応ゾーンにおいて脱水素化触媒と加熱された前記第1の流出物を接触させる工程と、
h)使用済みの蒸気の前記流れを、第1および第2の部分に分割する工程と、
i)使用済みの蒸気の前記第1の部分を加圧する工程と、
j)前記第2の反応ゾーンと関連する前記熱伝達ゾーンまで上流へ再循環される過熱蒸気の前記第2の流れをもたらすため、前記炉の第1の加熱ゾーンで、使用済みの蒸気の加圧された前記第1の部分を加熱する工程と、
k)過熱蒸気の前記第1の流れをもたらすため、前記炉の第2の加熱ゾーンで、前記使用済みの蒸気の前記第2の部分を加熱する工程と、
を含む、方法。 - 請求項19に記載の方法において、
過熱蒸気の第3の流れをもたらすため、前記炉の第2の加熱ゾーンで加熱される、使用済みの蒸気の前記第2の部分を加熱する工程と、
前記第1の反応ゾーンと関連する加熱ゾーンにおいて、過熱蒸気の前記第3の流れからの熱を、前記流体流に伝達する工程であって、過熱蒸気の前記第3の流れは、前記流体流にその熱を伝達すると、使用済みの蒸気の第2の流れになる、工程と、
供給材料と組み合わせられる過熱蒸気の前記第1の流れをもたらすため、前記炉の第3の加熱ゾーンで、使用済みの蒸気の前記第2の流れを加熱する工程と、
をさらに含む、方法。 - 請求項19に記載の方法において、
使用済みの蒸気の前記第1の部分を加圧する前記工程は、使用済みの蒸気の前記部分をサーモコンプレッサーに導入する工程、および圧縮蒸気を前記サーモコンプレッサーに導入する工程を含み、前記圧縮蒸気は、前記使用済みの蒸気より圧力が高い、方法。 - 請求項19に記載の方法において、
前記スチレンを含有する生成物流は、精製スチレンを含有する第1の成分、および、エチルベンゼンを含有する第2の成分に分けられる、方法。 - 請求項19に記載の方法において、
前記蒸気/油の比は、約1.15以下であり、前記過熱蒸気は、約815℃以下の温度である、方法。
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