JP3190129B2 - モノオレフィンの製造方法 - Google Patents
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- C10G2400/00—Products obtained by processes covered by groups C10G9/00 - C10G69/14
- C10G2400/20—C2-C4 olefins
Description
ノオレフィンを製造する方法に関するものである。
的経路は、パラフィン系炭化水素の水蒸気熱分解を経由
する。水蒸気熱分解は炭化水素の熱分解を含み、一般に
最大変換率および最大オレフィン生成に好適な条件は
(1)高飽和の供給物、(2)高い炉出口温度、および
(3)低い炭化水素分圧である。特に、この方法は低い
炭化水素分圧(典型的には1気圧未満)で行なわねばな
らない。
エタンの熱分解である: C2 H6 →C2 H4 +H2 この反応を考慮すれば、生成物のモル数は反応体のモル
数を越えることが勿論明かである。したがってパラフィ
ン系炭化水素の分圧を増大させれば、反応は熱分解反応
よりも水素化に好適になると思われる。従来の知見が示
すところでは、この方法に高められた圧力を用いれば、
オレフィンへの変換率および選択率が低くなる。
書に開示されている[たとえば「モノオレフィン:ケミ
ストリー・アンド・テクノロジー」、F.アシンガー、
ペルガモン・プレス社(1969)、第62〜63頁、
第91頁、第121頁および第125頁;ケミカル・シ
ステムス・レポートNo. 83〜86(1984年9月)
およびケミカル・システムス・レポートNo. 89S8
(1991年3月)参照]。上記の開示が示すところで
は、オレフィン生成物の二次的反応を抑制してオレフィ
ンの収率を最大化させるには低い炭化水素分圧が重要で
ある。
よって生ぜしめ、慣用のチューブ状燃焼ヒータによって
は生ぜしめないパラフィン系供給物の熱分解によりオレ
フィンを製造することもできる。このオレフィンの製造
方法は、本出願人によるヨーロッパ特許出願第0332
289号に記載されている。この方法はパラフィンの
「自熱クラッキング」として記載することができ、以下
そのように呼ぶ。
となり、煤の形成がより少なく、かつ1回でのオレフィ
ン収率を向上させうる点において慣用の水蒸気熱分解よ
りも利点を有する。水蒸気熱分解に見られるように、オ
レフィンの最大収率はこの方法を低圧力(典型的には1
気圧もしくはそれ以下)で行なう場合に得られる。自熱
クラッキング法における高められた圧力の使用は、メタ
ンおよび一酸化炭素が豊富な生成物をもたらす。
ば、高められた圧力にて炭化水素の自熱クラッキングで
高オレフィン収率が得られることを突き止めた。
炭素原子を有するパラフィン含有の炭化水素供給物から
モノオレフィンを製造するに際し、(A)第1工程にて
炭化水素供給物と分子酸素含有ガスとの混合物を易燃性
に関する通常の燃料リッチ限界を越えて燃焼を支持しう
る触媒と接触させながら部分燃焼させ、前記第1工程を
5バール(絶対圧)より高い全圧力および650℃より
高い温度にて行ない、(B)第2工程にてモノオレフィ
ン生成物を600℃もしくはそれ以下まで生成の50ミ
リ秒以内に冷却することを特徴とするモノオレフィンの
製造方法である。
この方法を勿論従来の知見とは異なる高められた圧力で
行なうことにより、高収率にて成功裡に達成することが
できる。急速冷却工程を用いることにより、オレフィン
生成物は収率の顕著な損失なしに保持される。
を低下させて、さらに反応が生ずるのを防止する。オレ
フィン生成物の生成と冷却との間の時間(以下、滞留時
間と称する)は極めて短く、典型的には50ミリ秒未満
である。
ン生成物を保持するため高圧自熱クラッキングに重要で
ある。これとは明確に異なり、大気圧における滞留時間
の程度は大して重要でなく、短い滞留時間での操作は任
意である。事実、10msを越える長い滞留時間が低圧
にて変換率およびエチレン収率を最大化させるのに好ま
しい。
処理工程における圧縮段階を省略して、より小寸法の装
置しか必要でないと言う利点を与える。これらの利点は
より小型かつより効率的な方法および全体投資コストの
低減をもたらす。
ン、ブタンまたはたとえばナフサ、ガス油、減圧ガス油
もしくはその混合物のようなパラフィン含有炭化水素と
することができる。追加供給成分を所望に応じ含ませる
こともできる。好適にはメタン、窒素、一酸化炭素、二
酸化炭素、水蒸気または水素を反応体流に同時供給する
ことができる。必須ではないが、水素を反応体流に同時
供給することが好ましい。そうすることにより、所望生
成物の収率およびその選択性を改善することができる。
一酸化炭素および二酸化炭素の生成も減少させることが
できる。
される。好適にはガスは酸素であり、必要に応じたとえ
ば窒素のような不活性ガスで希釈される。酸素含有ガス
とパラフィン系供給物とを触媒と接触させる前に予備混
合するのが好適である。
は、好適には二酸化炭素および水への完全燃焼のための
炭化水素と酸素含有ガスとの化学量論比の5〜13.5
倍である。好適組成は炭化水素と酸素含有ガスとの化学
量論比の5〜9倍である。
が用いられる。触媒の主たる役割は、それなしには燃焼
しえないガス混合物の部分燃焼を安定化させることであ
る。
ある。好ましくは、金属は白金もしくはパラジウムまた
はその混合物である。広範囲の支持材料を使用しうる
が、支持体としてはアルミナを使用するのが好適であ
る。支持材料は球体、他の粒状形態またはセラミックフ
ォームの形態とすることができる。好ましくは形態はモ
ノリスであって、しばしば蜂巣の外観を有する連続多チ
ャンネルセラミック構造である。
れた珪酸リチウムアルミニウムフォームである。支持体
には、当業者に周知された慣用方法により白金とパラジ
ウムとの混合物が充填される。次いで、得られた配合物
を本発明の方法に使用する前に1200℃まで熱処理す
る。
とえば流動床もしくは沸騰床)として使用することがで
きる。触媒は主として固定床で使用するのが好適であ
る。何故なら、主として移動床操作で遭遇する摩耗の問
題を回避しうるからである。
50℃より高い、好ましくは800℃より高い)温度で
行なわれる。上限温度は好適には1200℃まで、好ま
しくは1100℃までとすることができる。
とを好適には200〜500℃まで、好ましくは200
〜300℃まで予熱することが好ましい。ガスは別途に
予熱しても或いは混合後に予熱してもよい。
の生成を最少化させるには、ガス供給混合物を80,0
00hr-1より大きいガス空時速度にて反応室に導入す
る。好ましくはガス空時速度は200,000hr-1を越
え、特に1,000,000hr-1より大である。本発明
の目的で空時速度は次のようの規定される: 反応を高められた圧力で生ぜしめることが本発明に必須
である。5バール(絶対圧)より高い全圧力が用いられ
る。
および/またはそれらの間の反応を防止し、好適には水
蒸気熱分解技術で熟知された種類の急速熱交換器を用い
て行なうことができる。さらに、これら間接的な熱交換
器に加え或いはその代わりに、好適には直接的クエンチ
を用いることもできる。適する急冷用流体は水を包含す
る。
を低下させることもできる。上記温度および圧力にて、
炭化水素流体は熱分解されてさらにオレフィン生成物を
流出物に与える。高められた圧力の使用はこの種の急冷
用流体の熱分解速度を有利に促進すると共にオレフィン
収率を増大させる。この種の炭化水素流体は一般に反応
性急冷流体と呼ばれる。好適には、反応性急冷流体はナ
フサ化合物とすることができる。必要に応じ、第2の急
冷用流体(たとえば水)を使用することもできる。
出物の温度に依存することが了解されよう。
ンおよびペンテン、高級オレフィンおよびアルカンを包
含する。これら生成物の他に、少量のメタン、アセチレ
ン、芳香族化合物、水、水素、二酸化炭素および一酸化
炭素も生成することができる。勿論、生成物流の組成は
供給原料に依存することが了解されよう。
に説明する。
の多孔度を有するモルガン・マトロックplc社からの
δアルミナで予備被覆して得た。このフォームをテトラ
アミン金属塩化物の白金/パラジウム溶液で洗浄し、減
圧により支持体中に通し、乾燥させ、最終的に1200
℃まで12時間かけて焼成した。フォームにより吸収さ
れた溶液の容積を監視してフォームの含浸を調節し、最
終触媒に0.25重量%の充填量を与えた。
ーム触媒(約直径15mm×長さ30mm)を、長さ70mm
および直径5mmの供給セクションと直径15mmおよび長
さ80mmの反応セクションとよりなる石英反応器の底部に
入れた。この反応器をガス供給系に接続し、断熱し、次
いで圧力ジャケットに装着した。水急冷プローブを反応
器の約80mm下流に位置せしめた。
まで予熱して自熱操作を行ない、燃焼の発熱によりプロ
パンを熱分解するのに要する熱を高めた。反応を800
〜1000℃および高められた圧力、典型的には10も
しくは11バール(絶対圧)にて行なった。生成物を生
成の20ミリ秒以内に冷却した。供給物の組成、流速お
よび得られた結果の詳細を表1に示す。
たナフサ炭化水素供給物を実施例2に記載したと同様な
反応器で処理した。炭化水素供給物におけるベンゼン含
有量は2.7重量%であり、トルエン含有量は1重量%
であった。触媒により始動させるため、最初にエタン
(0.9リットル/min )を水素(0.64リットル/
min)および窒素(0.18リットル/mim )と共に反応
器に供給し、供給物を200℃まで予熱した。窒素をそ
の後にガスクロマトグラフィーにより生成物を分析する
ため内部標準として添加し、これは本発明による方法の
操作には必要としない。酸素(0.6リットル/min )
を流入させる前に5バールの圧力を確立した。温度は公
称操作温度900℃まで上昇することが判明した。次い
でエタン供給物を硫黄汚染された炭化水素供給物により
徐々に置換した。反応を800〜1000℃および5.
1バール(絶対圧)の圧力にて行なった。生成物を生成
の20ミリ秒以内に急冷した。供給物の組成、流速およ
び得られた結果の詳細を表2に示す。
滞留時間を用いた。供給物の組成、流速および得られた
結果の詳細を表3に示す。エチレンの収率およびエチレ
ンに対する選択率は、生成物を生成の50ミリ秒以内に
冷却しなければ減少することが判るであろう。
備焼成されたPt/Pdδアルミナ球体(直径2mm)の
形態の触媒をシリカ焼成ディスクに支持して入れた。こ
の触媒の作成についてはEP−A−0332289号に
詳述されている。プロパンと水素と酸素と窒素とを、表
4に示したよなモル比率および条件の下で大気圧下に触
媒上に通した。これらの結果から明かなように、エチレ
ンに対する高変換率および高選択率が滞留時間を比較的
長くすれば大気圧下でも可能である。
Claims (10)
- 【請求項1】 少なくとも2個の炭素原子を有するパラ
フィン含有の炭化水素供給物からモノオレフィンを製造
するに際し、 (a)第1工程にて炭化水素供給物と分子酸素含有ガス
との混合物を、易燃性に関する通常の燃料リッチ限界を
越えて燃焼を支持しうる支持白金族金属触媒と接触させ
て部分燃焼させ、前記第1工程を5バール(絶対圧)よ
り高い全圧力および650℃より高い温度にて行ない、 (b)第2工程にてモノオレフィン生成物を600℃も
しくはそれ以下まで生成の50ミリ秒以内に冷却するこ
とを特徴とするモノオレフィンの製造方法。 - 【請求項2】 炭化水素供給物がエタン、プロパン、ブ
タン、ナフサ、ガス油、減圧ガス油またはその混合物で
ある請求項1に記載の方法。 - 【請求項3】 白金族金属が白金もしくはパラジウムま
たはその混合物である請求項1または2のいずれかに記
載の方法。 - 【請求項4】 支持体がアルミナである請求項1〜3の
いずれかに記載の方法。 - 【請求項5】 支持体がモノリスである請求項1〜4の
いずれかに記載の方法。 - 【請求項6】 炭化水素供給物と分子酸素含有ガスとの
混合物の組成が、二酸化炭素および水まで完全燃焼する
ための炭化水素と酸素との化学量論比の5〜13.5倍
である請求項1〜5のいずれかに記載の方法。 - 【請求項7】 ガス供給物を少なくとも80,000hr
-1のガス空時速度にて導入する請求項1〜6のいずれか
に記載の方法。 - 【請求項8】 オレフィン生成物を急速熱交換器または
直接急冷流体により冷却する請求項1〜7のいずれかに
記載の方法。 - 【請求項9】 直接急冷流体を水または炭化水素化合物
から選択する請求項8に記載の方法。 - 【請求項10】 炭化水素化合物がナフサ化合物である
請求項9に記載の方法。
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