JP3836499B2 - Low sulfur reforming method - Google Patents

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Abstract

There is disclosed a catalytic reforming method in which hydrocarbons are treated in a reactor system to produce an aromatics enriched product, said reactor system comprising: (a) a series of reactors (10,20,30), containing a catalyst bed comprising a sulfur sensitive zeolite reforming catalyst, and each being associated with (b) a respective furnace (11,21,31) each comprising a plurality of furnace tubes for heating hydrocarbons to an elevated temperature in the range of from 850 to 1025 F suitable for reforming, (c) a heat exchanger (12); and (d) a separator (13) for separating an aromatics enriched product from effluent gas; said method comprising passing hydrocarbons through said reactor system to contact the hydrocarbons with the reforming catalyst in said reactors and separating said aromatics enriched product from said effluent gas; wherein: (i) hydrocarbons are reformed in each of said reactors under low sulfur reforming conditions of less than 50ppb sulfur; and (ii) at least the furnace tubes of the reactor system are protected from carburization and metal dusting. Apparatus for carrying out the process is also described. <IMAGE>

Description

本発明の背景
本願発明は、1991年3月8日に出願された米国特許出願No.07/666,696(その内容は参考のためここに入れてある)のCIP出願に相当し、それと同時に出願された米国特許出願No.802,821[Attorney's Docket No. 005950-316]及び米国特許出願No.803,215[Attorney's Docket No. 005950-333](それらの内容は参考のためここに入れてある)に関する。
本発明は、改良された接触改質法、特に低硫黄条件、及び低硫黄・低含水条件での接触改質法に関する。詳しくは、本発明は、低硫黄及び低硫黄・低含水改質法にとって特に厳しい問題の発見及び抑制に関する。
接触改質法は石油工業でよく知られており、ナフサ留分を、芳香族の生成によりオクタン価を改良するように処理することが含まれている。改質操作中に起きる一層重要な炭化水素反応には、シクロヘキサンの芳香族への脱水素化、アルキルシクロペンタンの芳香族への脱水素異性化、及び非環式炭化水素の芳香族への脱水素環化が含まれる。アルキルベンゼンの脱アルキル化、パラフィンの異性化、及び軽いガス状炭化水素、例えば、メタン、エタン、プロパン及びブタンを生ずる水添分解反応を含めた数多くの他の反応も起きる。改質中水添分解反応を最小にすることが重要である。なぜなら、それらはガソリン沸点生成物及び水素の収率を減少させるからである。
高オクタン価ガソリンが要求されているので、改良された改質触媒及び接触改質法を開発することに膨大な研究が行われてきた。改質法を成功させる触媒は良好な選択性を持たなければならない。即ち、それらは高オクタン価芳香族炭化水素を高濃度で含むガソリン沸点範囲の液体生成物を高収率で生ずるのに有効であるべきである。同様に、軽いガソリン炭化水素の収率は低いのがよい。触媒は、或る量の生成物を生成させるための過度に高い温度をできるだけ少なくする良好な活性度を持つべきである。また、長い操作期間に亙って活性度及び選択性の特性を維持できるように触媒が良好な安定性を持つか、或は性能を低下することなく屡々再生することができるように充分再生可能であることが必要である。
接触改質は、化学工業で重要な方法でもある。合成繊維、殺虫剤、接着剤、洗剤、プラスチック、合成ゴム、医薬品、高オクタン価ガソリン、香料、乾性油、イオン交換樹脂、及びその他の当業者によく知られた種々の生成物の如き種々の化学製品を製造するための芳香族炭化水素に対する需要が益々大きくなってきている。
大気孔ゼオライト触媒の使用を含む重要な技術的進歩が最近接触改質法で現れてきた。これらの触媒はアルカリ又はアルカリ土類金属が存在することを更に特徴とし、一種類以上の第VIII族金属が付加されている。この種の触媒は、従来用いられていたものよりも大きな選択性及び長い触媒寿命を与える利点を有することが判明している。
許容可能な反復寿命を有する選択性触媒が発見されたことにより、商業化の成功は必然的なものと思われた。残念ながらその後、第VIII族金属を含む高度に選択性の大気孔ゼオライト触媒は、異常に硫黄被毒を受け易いことが発見された。米国特許第4,456,527号明細書参照。結局、この問題に効果的に対処するため、触媒について許容出来る安定性及び活性度が得られるようにするためには、炭化水素供給物中の硫黄が極端に低い水準、好ましくは100ppbより少なく、一層好ましくは50ppbよりも低くあるべきであることが判明した。
これらの新しい触媒に伴われる硫黄に対する感応性を認め、工程硫黄の必要且つ許容可能な水準が決定されてから、商業化に成功する見通しが再び見え始めてきた。しかし、結局、別の付随する問題の発生により消滅した。或る大気孔ゼオライト触媒は、典型的な反応条件下で水の存在により悪影響を受けることが見出された。特に、水は触媒の不活性化速度を著しく大きくすることが見出された。
水に対する感応性は、効果的に対処するのを困難にする重大な欠点であることが判明した。水は、触媒が水素により還元される場合、夫々の反応工程の開始と共に生成する。また、水は、水が改質器供給物中に漏れた時、又は供給物が酸素含有化合物で汚染されるようになった時の工程異常中に生成することがある。結局、触媒を水から保護する方法も開発された。
触媒寿命の長い高度に選択性の大気孔ゼオライト触媒を用いた接触改質のための種々の低硫黄、低含水装置の開発により、再び商業化が実際的になるように思えた。低硫黄・低含水装置は最初有効であるが、僅か数週間で反応器装置の停止が必要になることが発見された。一つの試験プラントの反応器装置は、そのような短期間の操作を行なっただけで規則的に閉塞するようになった。それらの閉塞はコークス化に伴われるものであることが見出された。しかし、触媒粒子内のコークス化は炭化水素処理では一般的な問題であるが、この特別な装置に伴われる触媒粒子の以外でのコークスによる閉塞形成の程度及び速度は、予想を遥かに超えたものであった。
発明の開示
従って、本発明の一つの目的は、低硫黄条件下での炭化水素改質法において、操作期間が短いと言うような低硫黄法に伴われて見出されている前述の問題を避けることができる方法を与えることである。
本発明の他の目的は、操作期間を長くすることができる。低硫黄条件下での炭化水素改質のための反応器装置を与えることである。
低硫黄反応器装置のコークス閉塞の詳細な分析及び研究により、それらが、数μまでの粒径範囲の金属の液滴及び粒子を含有することが驚いたことに見出された。この観察により、工程硫黄及び水の量が著しく高い慣用的改質法では問題にならない新しく極めて重大な問題が存在すると言う驚くべき認識に到達した。特に、その装置の効果的で経済的な操作性及び同様に装置の物理的一体性を危うくする問題が存在することが発見された。また、これらの問題は低硫黄条件であると言うことにより発生し、ある程度水の量が少ないことにより発生することが発見された。
最近の40年間、接触改質反応器装置は、通常の軟鋼(例えば、21/4Cr、1 Mo)から製造されていた。その後、経験からそれらの装置は物理的強度を大して失うことなく約20年間うまく作動できることが示されている。しかし、閉塞コークス中に金属の粒子及び液滴が発見されたことにより、結局反応器装置の物理的特性の研究が行われるようになった。全く驚いたことに、炉管、配管、反応器壁、及び鉄を含む触媒及び反応器中の金属網の如き他の周辺を含めた全反応器装置の潜在的なひどい物理的劣化を起こす原因になる条件が発見された。最終的に、この問題は工程炭素が金属中に注入されることにより鋼の脆弱化を起こす鋼の過度の炭素化(carburization)に伴われるものであることが発見された。恐らく、反応器系の破滅的物理的破壊を起こす結果になり得るものである。
慣用的改質法では、単なる炭素化は問題或は関心事になることではなく、現代の低硫黄/低含水装置で存在するとは思われないものであった。また、従来の工程設備も用いることができるであろうと想定された。しかし、慣用的装置中に存在する硫黄が効果的に炭素化を阻止することは明らかである。慣用的方法では、工程硫黄が炭素化反応を幾らか阻止する。しかし、極めて硫黄含有量の低い系では、この固有の保護はもはや存在しない。
第1A図は商業的改質器の軟鋼炉管の内部(処理側)の一部分の顕微鏡写真である。その管は約19年間慣用的改質条件に曝されてきた。この写真は、管の表面が高温で炭化水素に長く露出された後でも、管の組織が正常なままになっていて本質的に変化していないことを示している(写真の黒い部分は背景である)。
第1B図は、低硫黄/低含水試験プラントの反応器内部で僅か13週間入れておいた軟鋼試料片の一部分の顕微鏡写真である。この写真は、金属の顆粒化(dusting)が起きた試料の腐食した表面(黒い背景に対してコントラストが付いている)を示している。暗灰色状の脈状部分は鋼の周囲の炭素化を示し、それは深さ1mmよりも深い炭素化及び脆弱化を起こしている。
勿論、炭素化に伴う問題は、物理的装置の炭素化によって初めて発生する。鋼壁の炭素化により「金属顆粒化」、触媒活性粒子及び金属の腐食による金属の溶融液滴の遊離を起こす。
活性金属粒状物は装置中のコークス形成に対し付加的部位を与える。コークス化による触媒の不活性化は、一般に改質で対処されなければならない問題であるが、この新しい重要なコークス形成源は、コークスによる新しい閉塞問題を生じ、それが問題を甚だしく悪化している。実際、易動性の活性金属粒状物及びコークス粒子は一般に装置全体に亙ってコークス化を転移させことが判明ししいる。活性金属粒子物は実際にそれら自身の上及び装置中でのそれら粒子が蓄積する所は何処にでもコークスの形成を誘発し、コークスによる閉塞及び発熱脱メタン化(demethanation)反応の高熱領域を生ずる結果になる。その結果、反応器装置の制御できない早過ぎるコークス閉塞が起き、それが始動後数週間で装置を停止することになる。しかし、本発明の方法及び反応器装置を用いることにより、これらの問題を解決することができる。
従って、本発明の第一の態様は、低硫黄条件下、屡々低硫黄・低含水条件下で慣用的軟鋼反応器装置に対する改良になっている、炭素化及び金属顆粒化に対する抵抗性を有し、改質を行なった時のその抵抗性が、炭素化による脆弱化が約2.5mm/年より小さく、好ましくは1.5mm/年より小さく、一層好ましくは1mm/年より小さく、最も好ましくは0.1mm/年より小さいような抵抗性を有する反応器装置内で、アルカリ又はアルカリ土類金属を含み、一種類以上の第VIII族金属が付与された改質触媒、好ましくは大気孔ゼオライト触媒と炭化水素とを接触させることからなる炭化水素改質法に関する。そのような程度まで脆弱化を防ぐことは、反応器装置中での金属顆粒化及びコークス化を著しく減少させることにより、一層長い期間に亙って操作することを可能にするものであろう。
本発明の別の態様は、低硫黄条件下でアルカリ土類金属を含み、一種類以上の第VIII族金属が付与された大気孔ゼオライト触媒の如き改質触媒を用いて炭化水素を改質する方法で、慣用的軟鋼装置に対する改良になっている、炭素化及び金属顆粒化に対する抵抗性で、その抵抗性が、脆弱化が約2.5mm/年より小さく、好ましくは1.5mm/年より小さく、一層好ましくは1mm/年より小さく、最も好ましくは0.1mm/年より小さくなるような抵抗性を与える手段を含む反応器装置に関する。
多くの因子の中で、本発明は、低硫黄及び低硫黄・低含水改質法で、顕著な炭素化、金属顆粒化、及びコークス化問題が存在すると言う発見に基づいている。そのような問題は、一層高水準の硫黄が存在する慣用的改質法では重大になる程の問題ではない。この発見により、それらの問題を解決するための膨大な研究開発が行われ、その解決法は、低硫黄改質にとっては新規なものであり、低硫黄改質装置のための抵抗性のある材料の判定及び選択、それら抵抗性材料の効果的な利用及び適用法、炭素化、金属顆粒化及びコークス化を減少させるための添加物(硫黄以外)、及び上記問題に効果的に対処する種々の工程修正及び形態、及びそれらの組み合わせに関するものである。
特に、その発見により、慣用的改質装置では今まで不必要であった、低硫黄改質装置、好ましくは反応器壁、炉管及びその網のための抵抗性材料、例えば、ある種の合金及びステンレス鋼、アルミ化(aluminized)及びクロム化材料、及びある種のセラミックス材料の同定及び選択のための研究が行われるようになった。また、メッキ、クラッド、ペイント等として適用される他の特別な材料も効果的に抵抗性にすることができることが発見された。これらの材料には銅、錫、砒素、アンチモン、真鍮、鉛、ビスマス、クロム、それらの金属間化合物、それらの合金、同様にシリカ及び珪素系被覆が含まれる。本発明の好ましい一つの態様として、新規な抵抗性の錫含有ペイントが与えられる。
更に、上記発見により、必須のものとして、改質には新規なものである本質的に硫黄を含まない、好ましくは完全に硫黄を含まない炭素化防止及びコークス化防止剤として以下に言及する或る添加物を開発することになった。そのような添加物には、有機錫化合物、有機アンチモン化合物、有機ビスマス化合物、有機砒素化合物、及び有機鉛化合物が含まれる。
また、低硫黄改質に伴われる問題から、慣用的改質では今迄不必要であった或る工程修正及び形態の開発が行われた。これらには、或る温度制御法、反応器間の過熱水素の使用、一層頻繁な触媒再生、段階的加熱器及び管の使用、段階的温度領域の使用、過熱原料の使用、一層大きな直径の管及び(又は)一層大きな管速度の使用が含まれる。
【図面の簡単な説明】
上述の如く、第1A図は、約19年間使用した商業的改質器からの軟鋼炉管の内部(処理側)の一部分の顕微鏡写真であり、
第1B図は、同じく上述した如く、低硫黄/低含水試験プラントの反応器内部に13週間だけ入れた軟鋼試料片の一部の顕微鏡写真である。
第2図は本発明で使用するのに適した改質反応器装置の概略図である。
好ましい態様についての詳細な記述
ここで用いられる冶金学的用語は、「金属ハンドブック」(THE METALS HANDBOOK)(American Society of Metals)に記載されているようなそれらの一般的冶金学的意味を有するものである。例えば、「炭素鋼」とは、どのような合金用元素(一般に許容されている量のマンガン、珪素及び銅以外)について特定化された最少量をもたず、炭素、珪素、マンガン、銅、硫黄、及び燐以外のいかなる元素でも単に付随的な量でしか含まない鋼のことである。「軟鋼」は、最大約0.25%の炭素を含む炭素鋼のことである。合金鋼は、特定の量の合金用元素(炭素及び、一般に許容される量のマンガン、銅、珪素、硫黄及び燐以外)を構造合金鋼として認められた範囲内で、機械的又は物理的性質を変化させるために添加されて含有する鋼のことである。合金鋼は10%未満のクロムを含むであろう。ステンレス鋼は、原則的合金用元素として少なくとも10%、好ましくは12〜30%のクロムを含有する数種類の鋼のいずれでもよい。
従って、一般に、本発明の一つの目的は、アルカリ又はアルカリ土類金属を含み、硫黄感応性の第VIII族金属を一種類以上を付与した改質触媒、特に大気孔ゼオライト触媒を用いて、低硫黄条件下で炭化水素を改質する改良された方法を与えることである。勿論そのような方法は、慣用的低硫黄改質法よりも炭素化に対し一層大きな抵抗性を示すものでなければならない。
本発明が取り組む問題の一つの解決方法は、前述の硫黄感応性大気孔ゼオライト触媒の如き改質触媒を低硫黄条件下で用いて、改質中の炭素化及び金属顆粒化に対する抵抗性を改良するための種々の手段の一つ以上を含む新規な反応器装置を与えることである。
ここで用いる「反応器装置(reactor system)」とは、少なくとも一つの改質反応器及びそれに相当する炉機構及び配管を含むものとする。第2図は、本発明を実施するのに適した典型的な改質反応器装置を例示している。それは複数の改質反応器(10)、(20)及び(30)を含んでいてもよい。各反応器は触媒床を含んでいる。その装置は複数の炉(11)、(21)及び(31);熱交換器(12);及び分離器(13)も含んでいる。
本発明に伴われる研究によって、低硫黄改質についての上記問題は、処理中の炭化水素と接触する適当な反応器装置材料を選択することにより効果的に対処できることが発見された。典型的には、改質反応器装置は軟鋼又は典型的なクロム鋼の如き合金鋼から作られており、余り炭素化や顆粒化は起こさなかった。例えば、標準的改質条件では21/4 Cr炉管を20年間持続することができる。しかし、これらの鋼は低硫黄改質条件では不適切になることが判明した。それらは約1年以内で炭素化により急速に脆くなる。例えば、21/2 Cr 1 Mo鋼は1mm/年より速く炭素化し脆くなることが判明している。
更に、標準的冶金学的実施法ではコークス化及び炭素化に対し抵抗性があると考えられている材料は、必ずしも低硫黄改質条件下では抵抗性にはならないことが判明している。例えば、インコロイ(Incoloy)800及び525;インコネル(Inconel)600;マーセル(Marcel)及びヘイネス(Haynes)230の如きニッケルに富む合金は、過度のコークス化及び顆粒化を示すので許容出来ない。
しかし、300系列のステンレス鋼、好ましくは304、316、321及び347は、本発明による反応器装置の少なくとも炭化水素と接触する部分の材料としては許容出来る。それらは軟鋼及びニッケルに富む合金よりも大きな炭素化抵抗を有することが見出されている。
最初は、アロン・コーポレーション(Allon Corp.)から販売されているようなアルミ化材料〔「アロン化鋼」(Alonized Steel)〕は、本発明の改質反応器装置及び方法で炭素化に対する適切な保護は与えないであろうと考えられた。しかし、その後、改質反応器装置の金属表面に薄いアルミニウム又はアルミナの皮膜を適用するか、又は単に製造中にアロン化鋼を使用することにより、低硫黄改質条件下で炭素化及び金属顆粒化に対し充分抵抗性のある表面を与えることができることが発見された。しかし、そのような材料は比較的高価であり、炭素化及び金属顆粒化に対し抵抗性を有するが、亀裂を生ずる傾向があり、抗張力の実質的な減少を示す。亀裂は下の基礎金属を露出し、低硫黄改質条件下で炭素化及び金属顆粒化を受け易くする。
アルミ化材料はエチレン水蒸気クラッキング法での炭素化を防ぐために用いられてきたが、そのような方法は改質よりもかなり高い温度、炭素化が起きると予想される温度で操作される。単なる炭素化及び金属顆粒化は、従来の改質法では問題にはなっていなかった。
従って、炭素化及び金属顆粒化の問題に対する別の解決法は、反応器装置内の金属表面の少なくとも一部分として、薄いアルミニウム又はアルミナ皮膜を適用するか、又はアルミ化材料を用いることを含んでいる。実際、炭素化及び金属顆粒化を特に受け易い金属表面は、そのようなやり方で与えることができる。そのような金属表面には、反応器壁、炉管、及び炉裏打が含まれるが、それらに限定されるものではない。
アルミニウム又はアルミナ膜を適用する場合、改質中に起きる熱衝撃及び温度サイクルの繰り返しに耐えることができるように、それが適用される金属表面(例えば、軟鋼)の熱膨張係数と同様な熱膨張係数を持つのが好ましい。これによって、下の金属表面を炭素化誘発炭化水素環境に曝すことになる皮膜の亀裂又は剥離が防止される。
更に、皮膜は、改質反応器装置の製造で慣用的に用いられている金属の熱伝導度と同様か又はそれを超える熱伝導度を持つべきである。更に、アルミニウム又はアルミナ膜は、改質環境、又は触媒再生に伴われる酸化性環境内で劣化せず、反応器装置内の炭化水素の分解をもたらすものであってはならない。
軟鋼の如き金属表面にアルミニウム又はアルミナ膜を適用するのに適した方法には、よく知られた付着方法が含まれる。好ましい方法には、ペンシルバニア州テリタウンのアロン・プロセシング社(Alon Processing, Inc.)により商業化されている「アロン化」法の如き粉末及び蒸気拡散法が含まれる。
本質的には、「アロン化」は、例えば商業級軟鋼の如き処理される金属の表面中にアルミニウムを合金化する高温拡散法である。この方法では、金属(例えば、軟鋼)をレトルト内に入れ、混合アルミニウム粉末の混合物で取り囲む。次にそのレトルトを機密に密封し、雰囲気制御炉中に入れる。上昇させた温度でアルミニウムは処理される金属中に深く拡散し、合金を生ずる。炉を冷却した後、基体をレトルトから取り出し、過剰の粉末を除去する。次に、直線化、トリミング、面取り、及び他の二次的操作を、必要に応じ行うことができる。この方法により、処理された(アロン化された)金属を、本発明による低硫黄改質条件下での炭素化及び金属顆粒化に対し抵抗性のあるものにすることができる。
低硫黄改質条件下での炭素化及び金属類粒化に対し、表面を抵抗性のあるものにするため、反応器装置の金属表面に薄いクロム又は酸化クロムの膜を適用することもできる。アルミナ及びアルミニウム膜及びアルミ化材料を使用するのと同様に、クロム又は酸化クロム被覆金属表面は、低硫黄改質条件下での炭素化問題に対処するために用いられることはなかった。
クロム又は酸化クロムも、反応器壁、炉裏打、及び炉管の如き炭素化及び金属顆粒化を受け易い金属表面に適用することができる。しかし、低硫黄改質条件下で炭素化及び金属顆粒化の徴候を示す装置中のどの表面でも、クロム又は酸化クロムの薄膜を適用することにより利点を得るであろう。
クロム又は酸化クロムの膜を適用する場合、そのクロム又は酸化クロム膜は、それが適用される金属の熱膨張係数と同様な熱膨張係数を有するのが好ましい。更に、クロム又は酸化クロム膜は、改質中に一般に起きる熱衝撃及び温度サイクルの反復に耐えることができるべきである。これにより、下の金属表面を炭素化誘発環境に潜在的に曝すことになるクロム又は酸化クロム膜の亀裂又は剥離を防ぐことができる。更に、クロム又は酸化クロム膜は、効率的な熱移動を維持できるように、改質反応器装置で慣用的に用いられている材料(特に軟鋼)と同様又はそれを超える熱伝導度を持つべきである。クロム又は酸化クロム膜も、改質環境又は触媒再生に伴われる酸化性環境中で劣化すべきではなく、反応器装置内の炭化水素の分解を誘発すべきではない。
例えば、軟鋼の如き表面にクロム又は酸化クロム膜を適用するのに適した方法には、よく知られた付着方法が含まれる。好ましい方法には、デラウェア州ウィルミントンのアロイ・サーフェシズ社(Alloy Surfaces, Inc.)により商業化されている「クロム化」法の如き粉末パック及び蒸気拡散法が含まれる。
「クロム化」法は、本質的にクロムを金属表面に適用する蒸気拡散法(上記「アロン化法」と同様)である。その方法は、被覆すべき金属をクロムの粉末と接触させ、次に熱拡散工程を行うことを含んでいる。これによって処理された金属とクロムとの合金を実際に生じ、表面を低硫黄改質条件下での炭素化及び金属顆粒化に対して極めて抵抗性のものにする。
反応器装置の或る領域では、改質中、局部的温度が過度に高くなることがある(例えば、900〜1250°F)。これは特に炉管及び触媒床中で、通常発生するコークスボール内での発熱脱メタン化反応が起き、局部的高温領域を生ずる場合である。軟鋼及びニッケルに富む合金の方が依然として好ましいが、300系列のステンレス鋼は、約1000°Fで幾らかのコークス化及び顆粒化を示す。従って、300系列のステンレス鋼は、有用であるが、本発明で用いるのに最も好ましい材料ではない。
446及び430の如きクロムに富むステンレス鋼は、300系列のステンレス鋼よりも大きな炭素化に対する抵抗性を有する。しかし、これらの鋼は耐熱性については望ましいものではない(それらは脆くなる傾向がある)。
本発明で用いられる300系列のステンレス鋼よりも好ましい抵抗性材料には、銅、錫、砒素、アンチモン、ビスマス、クロム、及び真鍮、及びそれらの金属間化合物及び合金〔例えば、Cu-Sn合金、Cu-Sb合金、錫化物(stannide)、アンチモン化物(antimonide)、ビスマス化物(bismuthide)等〕が含まれる。鋼及びこれらの金属を含むニッケルに富む合金でさえも、炭素化の減少を示すことができる。好ましい態様として、これらの材料はメッキ、クラッド、ペイント(例えば、酸化物ペイント)、又は他の被覆として基礎構造材料に与えられる。これは特に有利である。なぜなら、軟鋼の如き慣用的構造材料は、依然として処理炭化水素と表面だけが接触するようにし使用することができるからである。これらの中で錫が特に好ましい。なぜなら、それは表面と反応して優れた高温炭素化抵抗を有し、被覆の剥離及び薄片化を起こしにくい被覆を与えるからである。また、錫含有層は1/10μ位の薄いものでもよく、それでも炭素化を防ぐことができると考えられている。
実際的には、それらの抵抗性材料はペイント状の配合物(以下「ペイント」と呼ぶ)として、新しい又は現存する反応器装置に適用するのが好ましい。そのようなペイントは軟鋼又はステンレス鋼の如き反応器装置表面に噴霧、刷毛塗り、注型等により適用することができる。そのようなペイントは、還元雰囲気中で加熱すると還元されて反応性錫になり、金属錫化物(例えば、錫化鉄及びニッケル/鉄錫化物)を形成する分解可能な反応性錫含有ペイントであるのが最も好ましい。
前述のペイントは少なくとも4種類の成分(又はそれらの機能的同等物)を含むのが最も好ましい;(i)水素分解性錫化合物、(ii)溶媒系、(iii)微粉砕錫金属、及び(iv)還元性スポンジ/分散/結合剤としての酸化錫。ペイントは沈降をできるだけ少なくするため微粉砕した固体を含むべきであり、反応器装置の表面と反応性錫との反応を妨げるような非反応性材料を含むべきではない。
水素分解性錫化合物として、オクタン酸錫が特に有用である。この化合物自体の商業的配合物を入手することができ、鋼表面上で部分的に乾燥すると、殆どチューインガム状の層になる。その層は亀裂及び(又は)分裂したりしない。この性質は、本発明で用いられるどのような被覆組成物にとっても必要である。なぜなら、被覆された材料は水素で処理される前に数カ月間保存されると考えられるからである。また、部品を組立る前に被覆した場合、それらは組立中欠けにくいものでなければならない。上述の如く、オクタン酸錫は市販されている。それは適切な値段を持ち、円滑に分解して反応性錫層になり、それは600°F位の低い温度で水素中で錫化鉄を形成する。
しかし、オクタン酸はペイント中単独では用いるべきではない。それは粘稠性が不充分である。そこから溶媒を蒸発しても、残りの液体は滴り落ち、被覆表面状で流れる。実際には、例えば、水平な炉管を被覆するためにそのようなものを用いた場合、管の底に溜まるであろう。
成分(iv)、酸化錫スポンジ/分散/結合剤は、多孔質錫含有化合物であり、それは有機金属錫化合物を吸収することができ、然も、依然として還元雰囲気中で還元されて活性錫になることができる。更に、酸化錫はコロイドミルによって処理し、急速には沈降しにくい非常に細かな粒子を生ずることができる。酸化錫の添加により、乾いた感触になって流動しにくくなるペイントを与える。
典型的なペイント濃化剤とは異なって、成分(iv)は、還元した時被覆の反応性部分になるように選択される。それは、処理後に非反応性表面被覆を残す典型的なペイント濃化剤である形成シリカのように不活性なものではない。
微粉砕錫金属、成分(iii)は、金属錫が被覆すべき表面と、非還元性雰囲気中でさえもできるだけ低い温度で反応するのに利用できるように添加される。錫の粒径は1〜5μであるのが好ましく、それによって、被覆すべき表面を錫金属で極めて良く覆うことができる。ペイントの乾燥及びパイプ接合部の溶接中に非還元性状態が生ずることがある。金属錫の存在により、被覆の一部分が完全には還元されていない時でも、錫金属が存在して反応し、希望の錫化物層を形成するのが確実になる。
溶媒は非毒性で希望に応じ、ペイントを噴霧可能で、広げることができるようにするのに有効であるのがよい。それはまた迅速に蒸発し、水素分解性錫化合物と両立できる溶媒性をもつべきである。イソプロピルアルコールが最も好ましいが、もし必要ならば、ヘキサン及びペンタンを用いることができる。しかし、アセトンは有機錫化合物を沈殿させる傾向がある。
一つの態様として、20%の錫テン・セム(Ten-Cem)(オクタン酸中にオクタン酸第一錫を入れたもの)、第二酸化錫、錫金属粉末及びイソプロピルアルコールの錫ペイントを用いることができる。
錫ペイントは多くの方法で適用することができる。例えば、反応器装置の炉管を個々に又はモジュール(module)として塗布することができる。本発明による改質反応器装置は、適当な幅、長さ及び高さ(例えば、約10フィートの長さ、約4フィートの幅、及び約40フィートの高さ)の種々の数の炉管モジュール(例えば、約24本の炉管モジュール)を含むことができる。典型的には、各モジュールは、適当な直径、好ましくは約2フィートの直径の二つのヘッダーを含み、それらを適当な長さ(例えば、約42フィートの長さ)の約4本〜10本のu字管によって結合する。従って、モジュール中の塗布すべき全表面積は非常に広く変化し、例えば、一つの態様として、それは約16,500ft2になることがある。
管を個々に塗布するよりもモジュールとして塗布する方が少なくとも4つの点で有利である;(i)個々の管よりもモジュールを塗布することにより、錫ペイントの熱破壊を回避することができる。なぜならモジュールの構成部材が製造中極端に上昇した温度で通常熱処理されるからである、;(ii)モジュールを塗布することは、管を個々に塗布するよりも一層速く、一層安価になり安い;(iii)モジュールを塗布することは、製造スケジュールを立てる際に一層効率的になる;及び(iv)モジュールの塗布は溶接部の塗布を可能にする。
しかし、モジュールを塗布することによっては、管を個々に塗布した場合のように管を完全にペイントで被覆することはできない。もし被覆が不充分ならば、管を個々に被覆することができる。
ペイントは管及びヘッダー中に噴霧するのが好ましい。管及びヘッダーを完全に被覆するのに充分なペイントを適用すべきである。モジュールを噴霧した後、約24時間それを放置して乾燥し、次に加熱窒素のゆっくりした流れを適用するのがよい(例えば、約150°Fで約24時間)。然る後、第二のペイント被覆を適用し、上述の手順によって同じく乾燥するのが好ましい。ペイントを適用した後、モジュールを僅かな窒素圧の下に維持するのが好ましく、設置する前に約200°Fを超える温度に曝すべきではなく、水添試験中を除き、それらを水に曝すべきではない。
鉄含有反応性ペイントも本発明で有用である。そのような鉄含有反応性ペイントは、Fe/Snが重量で1/3までの量で鉄が添加された種々の錫化合物を含むのが好ましいであろう。
例えば、鉄の添加はFe23の形で行うことができる。鉄を錫含有ペイントに添加することにより顕著な利点が与えられる;特に、(i)それは鉄錫化物を形成するペイントの反応を促進し、それによってフラックスとして働く;(ii)それは錫化物層中のニッケル濃度を希釈し、それによってコークス化に対する一層よい保護を与える;及び(iii)それは、下の表面が充分反応しない場合でも、鉄錫化物のコークス化防止保護を与えるペイントを与える結果になる。
低硫黄反応器装置中での炭素化、コークス化、金属顆粒化を防ぐための更に別の手段は、反応器装置に含まれるクロムに富む鋼に金属被覆又はクラッドを適用することからなる。これらの金属被覆又はクラッドは、錫、アンチモン、ビスマス又は砒素からなっていてもよい。錫が特に好ましい。これらの被覆又はクラッドは、電着、蒸着、及びクロムに富む鋼の溶融金属浴中への浸漬を含めた方法により適用することができる。
炭素化、コークス化、及び金属顆粒化が特に問題になる改質反応器装置中では、クロムに富むニッケル含有鋼を錫層で被覆することにより実際には二重保護層を生ずることが見出されている。それにより炭素化、コークス化及び金属顆粒化を起こしにくいクロムに富む内部層及び同じく炭素化、コークス化、及び金属顆粒化を起こしにくい外側錫層をもたらす。これが起きるのは、クロムに富む錫被覆鋼を典型的な改質温度、例えば、約1200°Fに曝した時、それが鋼と反応し、鉄ニッケル錫化物を形成するからである。それによってニッケルは鋼の表面から優先的に浸出し、クロムに富む鋼の層を残す。或る場合にはステンレス鋼から鉄ニッケル錫化物層を除去し、クロムに富む鋼層を露出することが望ましいことがある。
例えば、錫クラッドを304級ステンレス鋼に適用し、約1200°Fで加熱すると、約17%のクロムを含み、実質的にニッケルを含まない、430級ステンレス鋼に匹敵する、クロムに富む鋼層が得られる結果になることが判明している。
錫金属被覆又はクラッドをクロムに富む鋼に適用する場合、炭素化、コークス化、金属霧粒化に対する希望の抵抗性を達成するように金属被覆又はクラッドの厚さを変えることが望ましいであろう。これは、例えば、クロムに富む鋼を溶融錫浴中に浸漬する時間の長さを調節することにより行うことができる。このことによっても、得られるクロムに富む鋼層の厚さに影響を与えるであろう。生成するクロムに富む鋼層中のクロム濃度を調節するため、被覆されるクロムに富む鋼の組成を変化させるか、又は操作温度を変えることも望ましいであろう。
更に、錫被覆鋼を、薄い酸化物被覆、好ましくはCr23の如き酸化クロムを適用することを含めた後処理工程により、炭素化、金属顆粒化、及びコークス化から更に保護することができることが判明している。この被覆は数μm位の薄さの薄いものであろう。そのような酸化クロムの適用は、低硫黄改質条件下でのアロン化鋼の如き錫と同様アルミニウムを被覆した鋼を保護するであろう。
酸化クロム層は次のものを含めた種々の方法により適用することができる;クロム酸塩又は重クロム酸塩ペイントを適用し、次に還元工程を行う方法;有機クロム化合物による蒸気処理;又はクロム金属メッキを適用した後、得られたクロムメッキ鋼を酸化する方法。
実質的な時間、低硫黄改質条件にかけた錫電着鋼を調べると、酸化クロム層が錫化物層の表面上又は錫化物層の下に形成されている場合、その酸化クロム層は錫化物層の劣化を起こさないが、鋼を炭素化、コークス化、及び金属顆粒化に対し一層抵抗性のあるものにするように見えることが分かった。従って、錫又はアルミニウム被覆鋼に酸化クロム層を適用すると、低硫黄改質条件下での炭素化及びコークス化に対し一層抵抗性のある鋼を与える結果になる。この後処理工程は、長い間低硫黄改質条件に曝された後、修復を必要とする錫又はアルミニウム被覆鋼を処理するために特に適用されものである。
現在の低硫黄改質条件下で炭素化に対し抵抗性のあるアルミ化、例えば、「アロン化」された鋼は、そのアルミニウム被覆鋼を錫の被覆で後処理することにより更に抵抗性のあるものにすることができることが更に判明した。このことは一層炭素化しにくい鋼を与える結果になる。なぜなら、アルミニウム被覆と錫被覆との両方から炭素化抵抗の累積的効果が得られるからである。この後処理は、アルミニウム、例えば、アロン化被覆の欠陥或は亀裂を修復することになる点で付加的利点を与える。また、そのような後処理は、一層低いコストを与えることになるであろう。なぜなら、錫被覆で後処理される鋼表面には一層薄いアルミニウム被覆を適用すればよいからである。更に、この後処理は、アルミニウム層に亀裂を生じ、改質条件下で誘発される炭素化に鋼を曝すことになるアルミ化鋼の屈曲により露出された下の鋼層を保護することになるであろう。また、この後処理工程は、処理された鋼表面上でのコークス形成を防ぎ、アルミ化されているが更に錫では被覆されていない鋼に現れる亀裂の奥で起きるコークス形成を防ぐことにもなる。
一方の側に錫を塗布したアロン化鋼の試料は、低硫黄改質条件下で未処理側だけに黒色のコークス付着物を示すことが見出されている。アルミ化表面上に形成されたコークスは、酸性アルミナ部位上の亀裂から生じた良質のコークスである。それは付加的コークスの付着を誘発することができない。従って、アルミ化鋼に錫被覆を適用する後処理は、本発明による改質条件下で操作される反応器装置で起きる炭素化、コークス化及び金属顆粒化の問題を更に小さくすることができる。
理論によって拘束されたくはないが、本発明の種々の材料の安定性は、それらの炭素化雰囲気に対する応答性に従って選択及び分類できると考えられている。例えば、鉄、コバルト及びニッケルは、後で炭素化、コークス化、及び顆粒化する比較的不安定な炭化物を形成する。クロム、ニオブ、バナジウム、タングステン、モリブデン、タンタル及びジルコニウムの如き元素は、炭素化、コークス化及び顆粒化に対し一層抵抗性のある安定な炭化物を形成する。錫、アンチモン及びビスマスの如き元素は、炭化物或はコークスを形成しない。そしてこれらの化合物は、鉄、ニッケル及び銅の如き多くの金属と改質条件下で安定な化合物を形成することがある。錫化物、アンチモン化物、ビスマス化物、及び鉛、水銀、砒素、ゲルマニウム、インジウム、テルル、セレン、タリウム、硫黄及び酸素の化合物も抵抗性がある。材料の最後の範疇には、銀、銅、金、白金の如き元素、及びシリカ及びアルミナの如き耐火性酸化物が含まれる。これらの材料は抵抗性を持ち、炭化物を形成せず、改質条件下で炭素化雰囲気中で他の金属と反応しない。
上で述べたように、炭素化及び金属顆粒化に対し抵抗性のある適当な金属の選択、及び反応器装置の金属表面のための被覆材料としてそれらを用いることは、炭素化及び金属顆粒化問題を防ぐ一つの手段である。しかし、炭素化及び金属顆粒化は、極めて多種類の金属で広く起きることであり、炭素化しにくい金属は、改質反応器装置の製造で用いられている慣用的材料(例えば、軟鋼)よりも値段が高く或は特殊なものである。従って、本発明の反応器装置に、典型的な改質条件下で炭化物を形成せず、従って炭素化を受けにくいセラミック材料を反応器装置の金属表面の少なくとも一部分に対して用いるのが望ましい。例えば、炉管、炉裏打、又はそれらの両方の少なくとも一部分をセラミック材料で作ることができる。
本発明で用いるためのセラミック材料を選択する場合、そのセラミック材料が改質反応器装置の製造で慣用的に用いられている材料の熱伝導率又はそれより大きな熱伝導率を有するのが好ましい。更に、セラミック材料は、改質反応器装置内で起きる温度で充分な構造強度を持つべきである。更に、セラミック材料は反応器装置の操作中に起きる熱衝撃及び温度サイクルの反復に耐えることができるべきである。セラミック材料を炉裏打の製造に用いた場合、そのセラミック材料は、その裏打が密接に接触する金属外側表面の熱膨張係数とほぼ同じ熱膨張係数を持つべきである。これによって開始及び停止中に起きる温度サイクル中に接合部で起きる異常な応力を防ぐことができる。更に、セラミック表面は触媒再生中に起きる炭化水素環境又は酸化性環境中での劣化を受けないのがよい。選択されたセラミック材料は反応器装置内の炭化水素の劣化を促進すべきではない。
適当なセラミック材料には、炭化珪素、酸化珪素、窒化珪素及び、窒化アルミニウムの如き材料が含まれるが、それらに限定されるものではない。それらの中で炭化珪素及び窒化珪素が特に好ましい。なぜなら、それらは低硫黄改質条件下で反応器装置に対する完全な保護を与えることができるように見えるからである。
反応器装置の金属表面の少なくとも一部分を、珪素、又はシリカの膜で被覆することもできる。特に、被覆することができる金属表面には、反応器壁、炉管、炉裏打が含まれるが、それらに限定されるものではない。しかし、低硫黄改質条件下で炭素化及び金属顆粒化の徴候を示す反応器装置の金属表面は、珪素又はシリカの薄膜を適用することにより利点を得ることになるであろう。
珪素又はシリカ膜を金属表面に適用してそれを被覆するためには慣用的方法を用いることができる。シリカ又は珪素は、水蒸気キャリヤーガス中に入れたアルコキシシランの化学蒸着及び電着により適用することができる。珪素又はシリカの膜は、それが被覆される金属表面の熱膨張係数とほぼ同じ熱膨張係数を持つのが好ましい。更に、珪素又はシリカ膜は改質中に起きる熱衝撃及び温度サイクルの反復に耐えることができるべきである。これによって珪素又はシリカ膜の亀裂又は剥離を防ぎ、炭素化誘発炭化水素環境に対する下の金属表面の潜在的露出を防ぐ。また、シリカ或は珪素膜は、充分な熱移動を維持できるように、改質反応器装置で慣用的に用いられる金属の熱伝導度にほぼ等しいか又はそれより大きい熱伝導度を持つべきである。珪素又はシリカ膜は、改質環境又は触媒再生に伴われる酸化性環境中で劣化すべきではなく、それは炭化水素自身の分解も起こすべきではない。
本発明の反応器装置の異なった領域(例えば、炉中の異なった領域)は広い範囲の温度に曝されることがあるので、材料の選択は、装置中の最も高い温度を受ける領域には炭素化抵抗の一層大きな材料を用いるように段階的にしてもよい。
材料の選択に関し、鉄、ニッケル及びコバルトの如き第VIII族金属の酸化された表面は、それらの酸化されていないものよりもコークス化及び炭素化に対して一層活性であることが発見されている。例えば、347ステンレス鋼の空気焙焼試料は同じ鋼の酸化されていない試料よりも著しく活性であることが見出されている。このことは、非常に微細な粒子の鉄及び(又は)ニッケル金属を生ずる酸化鋼の再還元によるものと考えられる。そのような金属は特に炭素化及びコークス化に対して活性である。従って、接触改質で典型的に用いられている材料のようなそれら材料は、酸化性再生工程中できるだけ使用しないようにするのが望ましい。しかし、錫で被覆した300系列のステンレス鋼を空気焙焼したものは、同じ錫被覆をした300系列のステンレス鋼の未焙焼試料と同様なコークス化及び炭素化に対する抵抗性を与えることができることが判明している。
更に、触媒の硫黄に対する官能性が問題にならず、硫黄が金属表面を不動化するために用いられる装置では酸化が問題になることが認められている。もしそのような系での硫黄水準が不充分になると、金属表面上に形成されていた金属硫化物は、酸化及び還元後、微細な粒子の金属に還元される。この金属はコークス化及び炭素化に対し極めて反応性である。潜在的にこのことが冶金の破滅的失敗、或は大部分のコークス化問題を起こすことになる。
上で述べたように、コークスボール内の発熱脱メタン化反応が局部的高熱領域を生じた場合、過度に高い温度が触媒床中に生ずる。これらの高熱点も、慣用的改質反応器装置(同様に化学的及び石油化学的処理の他の領域)での問題を生ずる。
例えば、改質器の中心パイプ網は、局部的に老廃して穴が空き、最終的に触媒の移動を起こす結果になることが観察されている。慣用的改質方法では、コークスボール内での形成及び燃焼中の温度は、明らかにコークス化、炭素化、及び顆粒化を無力にする工程硫黄の能力を越えるのに充分な高い温度になる。従って、金属網(screen)は、再生中の粒子間酸化(一種の腐食)により炭素化し一層消耗を受け易くなる。網目は大きくなり、穴があく。
本発明の教示は、慣用的改質と同様、化学的及び石油化学的処理の別の領域にも適用することができる。例えば、前述のメッキ、クラッディング及び被覆を、中心パイプ網の製造で用い、過度の穴の発生及び触媒移動を防ぐようにすることができる。更に、それらの教示は、炭素化、コークス化、及び金属顆粒化を受ける。コークス炉中の炉管の如きどのような炉管にも適用することができる。
更に、ここに記載した技術は、過度に高い温度での炭素化、コークス化、及び金属顆粒化を制御するのに用いることができるので、それらは約1400〜約1700°Fで作動するクラッキング炉で用いることができる。例えば、これらの温度で作動するクラッキング炉中で起きる鋼の劣化を種々の金属被覆を適用することにより制御することができる。これらの金属被覆は溶融、電着、及び塗布によって適用することができる。塗布は特に好ましい。
例えば、鉄含有鋼に適用したアンチモンの被覆は、これらの鋼を、記載したクラッキング条件下での炭素化、コークス化、及び金属顆粒化から保護する。実際、鉄含有鋼に適用したアンチモンペイントは、1600°Fでの炭素化、コークス化、金属顆粒化に対する保護を与える。
ニッケルに富む鋼合金(例えば、インコネル600)に適用したビスマスの被覆は、クラッキング条件下での炭素化、コークス化、金属顆粒化に対しこれらの鋼を保護することができる。このことは1600°Fまでの温度で例示されている。
ビスマスの被覆も鉄含有鋼に適用し、クラッキング条件下での炭素化、金属顆粒化及びコークス化に対する保護を与えることができる。また、ビスマス、アンチモン及び(又は)錫の組合せからなる金属被覆を用いることができる。
再び低硫黄改質を見て、本発明により発見された問題に対処するため別の方法を用いることもできる。それらは、反応器装置のための適当な材料選択と共に用いることもでき、或はそれらを単独で用いることもできる。それら別の技術の中で好ましいのは、改質工程中に硫黄でない炭素化防止及びコークス化防止剤(一種又は多種)を添加することである。これらの薬剤は処理中連続的に添加してもよく、炭化水素と接触する反応器装置の表面と相互作用する働きをし、或はそれらは反応器装置に前処理として適用してもよい。
理論によって拘束はされたくはないが、これらの薬剤は分解によって反応器装置の表面と相互作用し、表面を侵食して錫化物、アンチモン化物、ビスマス化物、鉛化物(plumbide)、砒素化物等の如き鉄及び(又は)ニッケル金属間化合物を形成すると考えられている。そのような金属間化合物は、炭素化、コークス化、及び顆粒化に対し抵抗性を持ち、下の冶金部を保護することができる。
金属間化合物も、金属を不動化するのにH2Sを用いた装置中で形成される金属硫化物よりも一層安定であると考えられる。これらの化合物は、金属硫化物のように水素によって還元されることはない。その結果、それらは金属硫化物よりも装置から出にくい。従って、供給物と一緒に行われる炭素化防止剤の連続的添加を最小にすることができる。
好ましい非硫黄炭素化防止及びコークス化防止剤には、有機錫化合物、有機アンチモン化合物、有機ビスマス化合物、有機砒素化合物、及び有機鉛化合物の如き有機金属化合物が含まれる。適当な有機鉛化合物には、テトラエチル鉛及びテトラメチル鉛が含まれる。テトラブチル錫及びトリメチル錫水素化物の如き有機錫化合物が特に好ましい。
その他の特定の有機金属化合物には、ネオデカン酸ビスマス、クロムオクトエート(octoate)、ナフテン酸銅、カルボン酸マンガン、ネオデカン酸パラジウム、ネオデカン酸銀、テトラブチルゲルマニウム、トリブチルアンチモン、トリフェニルアンチモン、トリフェニルアルシン、及びジルコニウムオクトエートが含まれる。
これらの薬剤を反応器装置にどこでどのようにして添加するかは問題ではなく、主に特定の方法の設計特性に依存するであろう。例えば、それらは供給物と共に連続的に添加してもよく、或は不連続に添加してもよい。
しかし、それらの薬剤の供給物への添加は、反応器装置の最初の部分にそれらが蓄積する傾向があるので、好ましくない。これは、装置の他の領域での適切な保護を与えることにはならない。
それら薬剤は、製造前、開始前、或はその場で(即ち、現存する装置の場合)被覆として与えられるのが好ましい。もしその場で添加されるならば、触媒再生直後に行うのがよい。非常に薄い被覆を適用することができる。例えば、有機錫化合物を用いた場合は、0.1μ位の薄い鉄錫化物被覆でも有効であると考えられる。
現存する又は新しい反応器の表面、又は新しい又は現存する炉管上にそれら薬剤を被覆する好ましい方法は、約900°Fの温度で水素雰囲気中で有機金属化合物を分解する方法である。例えば、有機錫化合物の場合、これによって管表面に反応性金属錫が生成する。これらの温度ではその錫は更に表面金属と反応してそれを不動化する。
最適被覆温度は、特定の有機金属化合物に依存し、或は合金が望まれる場合にはそれら成分の混合物に依存するであろう。典型的には、過剰の有機金属被覆剤を、その被覆剤を霧状に装置全体に亙って運べるように、大きな水素流量で管中へパルス状に入れることができる。次にその流量を低下させ、被覆金属霧が炉管又は反応器表面を被覆し、それらと反応できるようにする。別法として、化合物を蒸気として導入し、それが還元雰囲気中で分解して管又は反応器の高熱壁と反応できるようにする。
上で述べた如く、炭素化、金属顆粒化、及びコークス化を受け易い改質反応器装置を、分解可能な有機金属錫化合物を含有する分解性被覆を、炭素化を最も受け易い反応器装置の領域に適用することにより処理することができる。そのような方法は、特に温度が制御された炉でうまく行われる。
しかし、そのような制御は必ずしも存在するものではない。反応器装置、特に炉管中で発生する「高熱点」が存在し、そこで有機金属化合物が分解して付着物を形成する。従って、本発明の別の態様は、温度が正確に制御できず、高温の高熱点の領域を示す改質反応器装置中でそのような付着を起こさない方法にある。
そのような方法は、反応器装置の全体を、水素ガスの高温流で750〜1150°F、好ましくは900〜1100°F、最も好ましくは約1050°Fの温度へ予熱することを含んでいる。予熱した後、気化した有機金属錫化合物及び水素ガスを含む、400〜800°F、好ましくは500〜700°F、最も好ましくは約550°Fの温度の冷たいガス流を予熱された反応器装置中に導入する。このガス混合物は上流に導入し、全反応器装置全体に亙って移動する分解「波(wave)」を与えることができる。
この方法は本質的に有効である。なぜなら、高温水素ガスが均一に加熱された表面を生じ、それが冷たい有機金属ガスを、それが反応器装置全体に亙って波として移動していく間に分解するからである。有機金属錫化合物を含有する冷たいガスは、高熱表面で分解し、その表面を被覆する。有機金属錫蒸気は、反応器装置の下流の一層熱い表面を処理する波として移動し続けるであろう。それによって、全反応器装置は有機金属錫化合物の均一な被覆を持つことができる。また、これら高−低温度サイクルを何回か行なって、全反応器装置が有機金属錫化合物で均一に被覆されるのを確実にすることが望ましいであろう。
本発明による改質反応器装置の操作では、ナフサが改質されて芳香族を形成する。ナフサ供給物は軽質炭化水素であり、好ましくは約70°F〜450°F、一層好ましくは約100〜350°Fの範囲で沸騰する炭化水素である。ナフサ供給物は脂肪族又はパラフィン系炭化水素を含んでいるであろう。これらの脂肪族は改質反応領域内で少なくとも部分的に転化して芳香族になる。
本発明の「低硫黄」系では、供給物の硫黄含有量は、好ましくは100ppb未満、一層好ましくは50ppb未満になるであろう。もし必要ならば、硫黄洗浄装置を用いて僅かに過剰の硫黄を除去することができる。
好ましい改質工程条件には、700〜1050°F、一層好ましくは850〜1025°Fの温度;及び0〜400psig、一層好ましくは15〜150psigの圧力;0.1〜20、一層好ましく0.5〜10の、改質反応領域への供給物に対する水素対炭化水素モル比を生ずるのに充分な再循環水素速度;及び0.1〜10、一層好ましくは0.5〜5の、改質触媒上への炭化水素供給物についての液体空間時速が含まれる。
適当な改質器温度を達成するため、屡々炉管を高い温度に加熱することが必要である。これらの温度は屡々600〜1800°F、通常850〜1250°F、一層頻繁には900〜1200°Fの範囲になる。
上で述べた如く、低硫黄系での炭素化、コークス化、及び金属顆粒化の問題は、反応器装置の過度に高い局部的工程温度に伴われたものであることが判明しており、特に高い温度が特徴である装置の炉管で特に顕著になる。高水準の硫黄が存在する慣用的改質法では、操作の終わりで1175°Fまでの炉管表面温度になるのが典型的である。しかし、過度の炭素化、コークス化、及び金属顆粒化は観察されていない。しかし、低硫黄系では、950°Fより高い温度のCrMo鋼及び1025°Fより高い温度でのステンレス鋼で、迅速で過度の炭素化、コークス化、及び金属顆粒化が起きることが発見されている。
従って、本発明の別の態様は、改質装置の炉管、移送配管及び(又は)反応器内部の金属表面の温度を、上述の水準より低く低下することである。例えば、温度は反応器装置内の種々の場所に取付けた熱電対を用いて検出監視することができる。炉管の場合、熱電対はその外側の壁、好ましくは炉の最も高温の点(通常炉の出口近く)の所に取付けることができる。必要ならば、処理操作中の調節は、温度を希望の水準に維持するために行うことができる。
同様に装置表面が望ましくない高温に露出されるのを少なくする別の方法が存在する。例えば、温度が通常最も高くなる最終段階で抵抗性(通常一層高価になる)管を用いた熱移動領域を使用することができる。
更に、過熱水素を、改質装置の反応器間に添加することができる。また、一層大きな触媒導入量を用いることができる。また、触媒を一層頻繁に再生してもよい。触媒再生の場合、それは、触媒を最終床から取り出し、再生し、第一床へ導入する移動床法を用いて最もよく達成することができる。
炭素化及び金属顆粒化は、本発明の低硫黄改質反応器装置で、或る他の新規な装置形態及び工程条件を用いて最も少なくすることができる。例えば、反応器装置は、段階的加熱器、及び(又は)管を用いて構成することができる。換言すれば、反応器装置内で最も極端な温度条件を受ける加熱器又は管は、改質反応器装置の製造で慣用的に用いられている材料よりも炭素化に対する抵抗性が一層大きな材料、上で述べたような材料から作ることができる。極端な温度にかけられることがない加熱器、又は管は、そのまま慣用的材料から作ってもよい。
反応器装置にそのような段階的設計を用いることにより、系の全体的コストを、低硫黄改質条件下で炭素化及び金属類粒化に対し充分抵抗性のある反応器装置を依然として与えながら、減少させることができる(なぜなら、炭素化抵抗性材料は一般に慣用的材料よりも値段が高いからである)。更に、このことは、現存する改質反応器装置を、それらが低硫黄操作条件下での炭素化及び金属顆粒化に対し抵抗性を持つようにして再適合化するのを促進するはずである。なぜなら、反応器装置の一層僅かな部分を段階的設計で置き換えるか、又は修正しさえすればよいからである。
反応器装置は、少なくとも二つの温度領域を用いて操作することができる。即ち、一層高い温度領域と、一層低い温度領域である。この方法は、金属顆粒化が最高及び最低温度を有し、それより上及び下では顆粒化が最も少なくなると言う観察に基づいている。従って、「一層高い」温度とは、それら温度が改質反応器装置で慣用的に用いられている温度より高く、顆粒化のための最高温度よりも高いことを意味している。「一層低い」温度とは、その温度が、改質工程が慣用的に行われる温度又はそれに近い所にあって、顆粒化が問題になる温度よりは低い所にあることを意味する。
異なった温度領域で反応器装置部分を操作することは、金属顆粒化を起こす温度にある反応器装置部分が少なくなるので、金属顆粒化を減少するはずである。また、そのような設計の別の利点には、その装置の或る部分の操作が一層高い温度で行われるため、熱移動効率及び装置規模減少能力が改良されることが含まれる。しかし、金属顆粒化を起こす水準より低い水準及び高い水準で反応器装置部分を操作することは、金属顆粒化が起きる温度範囲を小さくするだけで、完全に除けるわけではない。このことは避けられないことである。なぜなら、改質反応器装置の毎日の操作中に起きる温度変動のためであり、特に装置の停止及び開始時の変動、反復中の温度変動、及び反応器装置で工程流体が加熱される時に起きる温度変動が起きるためである。
金属顆粒化を最小にする別の方法は、過熱原料(例えば水素の如きもの)を用いて装置に熱を与え、それによって炉壁を通して炭化水素を加熱する必要性を最も少なくすることに関する。
更に別の工程設計法には、既に存在する改質反応器装置に一層大きな管直径及び(又は)一層大きな管速度を与えることが含まれる。一層大きな管直径及び(又は)一層大きな管速度を用いることにより、反応器装置中の加熱用表面の炭化水素への露出が最も少なくなる。
上で述べた如く、接触改質は石油化学でよく知られており、ナフサ留分を処理して芳香族の生成によりオクタン化を改良することを含んでいる。改質操作中に起きる一層重要な炭化水素反応には、シクロヘキサンから芳香族への脱水素化、アルキルシクロペンタンから芳香族への脱水素異性化、及び非環式炭化水素から芳香族への脱水素環化が含まれる。更に、数多くの他の反応器も起き、それらにはアルキルベンゼンの脱アルキル化、パラフィンの異性化、及び軽いガス状炭化水素、例えば、メタン、エタン、プロパン及びブタンを生ずる水添分解反応が含まれ、それら水添分解反応は、ガソリン沸点生成物及び水素の収率を減少させるので、改質中できるだけ少なくすべきである。従って、ここで用いる「改質」とは、芳香族に富む生成物(即ち、供給物中よりも芳香族含有量が多くなった生成物)を与えるために、一種類以上の芳香族生成反応を用いることによって炭化水素供給物を処理することを指す。
本発明は、主に接触改質に関するが、一般に低硫黄条件下で種々の炭化水素供給物から芳香族炭化水素を製造するのに有用であろう。即ち、接触改質とは典型的には、ナフサの転化を指すが、他の供給物を同様に芳香族に富む生成物を与えるように処理することができる。従って、ナフサの転化は好ましい態様であるが、本発明は、パラフィン炭化水素、オレフィン炭化水素、アセチレン炭化水素、環式パラフィン炭化水素、環式オレフィン炭化水素、及びそれらの混合物、特に飽和炭化水素の如き種々の供給原料の転化又は芳香族化に対しても有用である。
パラフィン炭化水素の例は、n-ヘキサン、メチルペンタン、n-ヘプタン、メチルヘキサン、ジメチルペンタン、及びn-オクタンの如き6〜10個の炭素原子を有するものである。アセチレン炭化水素の例は、ヘキシン、ヘプチン、及びオクチンの如き6〜10個の炭素原子を有するものである。非環式パラフィン炭化水素の例は、メチルシクロペンタン、シクロヘキサン、メチルシクロヘキサン、及びジメチルシクロヘキサンの如き6〜10個の炭素原子を有するものである。環式オレフィン炭化水素の典型的な例は、メチルシクロペンテン、シクロヘキセン、メチルシクロヘキセン、及びジメチルシクロヘキセンの如き6〜10個の炭素原子を有するものである。
本発明は、種々の異なった改質触媒を用いた低硫黄条件下での改質にも有用である。そのような触媒には、耐火性無機酸化物上の第VIII族貴金属例えば、アルミナ上の白金、アルミナ上のPt/SN、及びアルミナ上のPt/Re;ゼオライト上の第VIII族貴金属、例えば、L−ゼオライト、ZSM−5、珪酸塩及びβの如きゼオライト上のPt、Pt/SN及びPt/Re;アルカリ及びアルカリ土類金属交換L−ゼオライト上の第VIII族貴金属が含まれるが、それらに限定されるものではない。
本発明の好ましい態様には、アルカリ又はアルカリ土類金属を含み、一種類以上の第VIII族金属が付加された大気孔ゼオライト触媒を使用することが含まれる。最も好ましいのは、そのような触媒をナフサ供給物を改質するのに用いた態様である。
用語「大気孔ゼオライト」は、一般に6〜15Åの有効気孔直径を有するゼオライトを指す。本発明で有用な好ましい大気孔結晶質ゼオライトには、L型ゼオライト、ゼオライトX、ゼオライトY及びフォージャサイトが含まれる。これらは7〜9Å程度の見かけの気孔孔径を有する。最も好ましいのは、ゼオライトで、L型ゼオライトである。
酸化物のモル比で表したL型ゼオライトの組成は、次の式で表すことができる:
(0.9-1.3)M2/nO:Al23(5.2-6.9)SiO2:yH2
上記式で、Mは陽イオンを表し、nはMの原子価を表し、yは0〜約9の値にすることができる。ゼオライトL、そのX線回折像、その性質、及びその製造方法は、例えば、米国特許第3,216,789号明細書(その内容は参考のためここに入れてある)に詳細に記載されている。結晶構造を変えなくても実際の式を変えることができる。例えば、珪素対アルミニウムのモル比(Si/Al)は1.0〜3.5の範囲で変えることができる。
酸化物のモル比で表したゼオライトYの化学式は次のように書くことができる:
(1.7-1.1)Na2O:Al23:xSiO2:yH2
上記式で、xは3より大きく約6までの値である。yは約9までの値である。ゼオライトYは、同定のために上記式と共に用いることができる特性粉末X線回折像を有する。ゼオライトYは米国特許第3,130,007号明細書(その内容は参考のためここに入れてある)に一層詳細に記載されている。
ゼオライトXは、次の式によって表すことができる合成結晶質ゼオライト分子篩である:
(1.7-1.1)M2/nO:Al23:(2.0-3.0)SiO2:yH2
上記式で、Mは金属、特にアルカリ及びアルカリ土類金属を示し、nはMの原子価であり、yはMの種類及び結晶質ゼオライトの水和度に依存して約8までの値を有する。ゼオライトX、そのX線回折像、その性質、及びその製造方法は、米国特許第2,882,244号明細書(その内容は参考のためここに入れてある)に詳細に記載されている。
大気孔ゼオライトには、アルカリ又はアルカリ土類金属が存在するのが好ましい。そのアルカリ土類金属は、バリウム、ストロンチウム又はカルシウムでもよいが、バリウムが好ましい。アルカリ土類金属は合成、含浸、又はイオン交換によりゼオライト中に配合することができる。バリウムは、幾らか酸性度の低い触媒を与える結果になるので、他のアルカリ土類金属よりも好ましい。強い酸性度は、亀裂を促進し、低い選択性をもたらすので、触媒には望ましくない。
別の態様として、アルカリ金属の少なくとも一部分を、ゼオライトで知られているイオン交換法を用いてバリウムと交換することができる。これは、過剰のBa++イオンを含有する溶液とゼオライトとを接触させることを含んでいる。この態様では、バリウムはゼオライトの重量で0.1%〜35%を構成するのが好ましい。
本発明で用いられる大気孔ゼオライト触媒は、一種類以上の第VIII族金属、例えば、ニッケル、ルテニウム、ロジウム、パラジウム、イリジウム又は白金が付加されている。好ましい第VIII族金属はイリジウム及び特に白金である。これらは脱水素環化に関して一層選択性であり、他の第VIII族金属よりも脱水素環化反応条件下で一層安定である。もし用いるならば、触媒中の白金の好ましい重量%は0.1%〜5%である。
第VII族金属は、合成、含浸、又は適当な塩の水溶液中での交換により大気孔ゼオライト中に導入される。二種類の第VIII族金属をゼオライト中に導入たい場合、操作は同時に又は連続的に行うことができる。
本発明を一層完全に理解できるように、本発明の或る態様を例示する実施例を次に記載する。しかし、本発明は、そこに記載する特定の条件に何等限定されるものではないことは理解されるべきである。
実施例1
改質反応器での炭素化に対する硫黄及び水の影響を示すための実験を行なった。
これらの試験では、長さ8in、外径1/4inの銅管を反応器として用いて、347ステンレス鋼ワイヤーの炭素化及び脆弱化を研究した。0.035inの直径を有する3本のこれらステンレス鋼ワイヤーを管中に挿入し、その管の4inの部分を炉により1250°Fの均一な温度に維持した。その系の圧力を50psigに維持した。ヘキサンを25μl/分(1.5ml/時)の流量で反応器中に導入し、水素流量を約25cc/分(H2対HCの比は5:1である)にした。流出生成物中のメタンを測定して、発熱メタン反応の存在を決定した。
硫黄含有量が0.2ppm未満の本質的に純粋なヘキサンを用いて対照実験が行われた。僅か3時間後に管は炭素で完全に満たされることが分かった。これは水素及びヘキサン供給物の流れを止めるのみならず、炭素の成長が実際に管を裂き、反応器中にふくらみを生じていた。流出生成物中のメタンは閉塞する前に60〜80重量%に近づいた。
10ppmの硫黄を添加したことを除き、本質的に同じ条件を用いて別の実験を行なった。その実験は50時間継続した後、ワイヤーを調べるため停止した。実験中メタンの増加は認められなかった。それは熱分解により約16重量%で一定のままであった。コークスによる閉塞は見出されず、鋼ワイヤーの炭素化は観察されなかった。
僅か1ppmの硫黄を添加した(前の実験の1/10にした)ことを除き、更に同様な実験を行なった。この実験は、48時間後、殆どメタンの形成或は閉塞を示さなかった。鋼ワイヤーを調べると、少量の表面炭素を示していたが、帯状の炭素は示していなかった。
1000ppmの水(0.1%)をメタノールとしてヘキサンに添加したことを除き、別の実験を行なった。硫黄は添加しなかった。実験は16時間続けたが、反応器中に閉塞は起きなかった。しかし、管を開いて見ると管の約50%が炭素で満たされていることが発見された。しかし、炭素の蓄積は対照実験程ひどいものではなかった。
実施例2
低硫黄改質反応器装置で用いるのに適した材料;低硫黄改質法で慣用的に用いられていた軟鋼よりも炭素化に対し一層よい抵抗性を示す材料を決定するため試験を行なった。
これらの試験では、リンドバーグ(Lindberg)アルミナ管状炉を含む装置を用い、温度は加熱領域中の管の外側においた熱電対で1度以内に制御した。炉管は5/8inの内径を持っていた。管の高熱領域

Figure 0003836499
内に吊した熱電対を用いて1200°Fの適用温度で幾つかの実験を行なった。内部熱電対により、外部熱電対よりも0〜10°F低い温度が一定して測定された。
軟鋼(C鋼及び21/4Cr)の試料及び300系列のステンレス鋼の試料を、1100°F、1150°F及び1200°Fで24時間試験し、1100°Fで90時間、低硫黄改質条件下で材料を露出させるのに類似させた条件下で試験した。種々の材料の試料を、炉管の高熱領域内の開放石英ボート中に入れた。それらボートは長さ1in、幅1/2inで、管の2inの高熱領域内によく適合するものであった。それらボートは、シリカガラス棒に取付けて夫々の出し入れを行なった。ボートが管の内部に入れられた時には、内部熱電対は用いなかった。
開始前に、管を数分間窒素でフラッシュした。水素中に7%のプロパンを入れた市販容器入り混合物である炭素化用ガスを、室温でトルエンの1lフラスコに気泡として通すことにより供給物ガス混合物中に約1%のトルエンを導入した。装置中、25〜30cc/分のガス流及び大気圧を維持した。試料を144°F/分の速度で操作温度へ持っていった。
希望の温度で希望の時間、材料を炭素化用ガスに曝した後、装置を管の外側に適用した空気流で急冷した。装置が充分冷たくなった時、炭化水素を窒素で追い出し、ボートを取り出して検査分析した。
開始前に、試験材料をそのまま肉眼観察するのに適した大きさ及び形に切断した。清浄化又は焙焼の如き前処理を行なった後、試料を秤量した。殆どの試料は300mgよりも少なかった。典型的には、各実験をボートの中に3〜5個の試料を入れて行なった。347ステンレス鋼の試料を各実験で内部標準として存在させた。
各実験が終わった時、ボート及び各材料の状態を注意深く観察した。典型的には、ボートの写真を取った。次に各試料を、適当な基体材料でコークス付着物を維持するように注意しながら秤量し、変化を決定した。次に試料をエポキシ樹脂に取付け、研磨して岩石学的分析及び走査電子顕微鏡分析のための試料を作り、各材料のコークス化、金属顆粒化、及び炭素化に対する変化を決定した。
必要に応じ、これらの試験で用いた炭素化用ガスの滞留時間を、典型的な商業的操作の場合よりもかなり長くした。従って、実験条件は商業的条件よりも厳しいものであったと考えられる。これらの試験で不良になった材料の幾つかは、実際には商業的には信頼性を持つものとされている。それにも拘わらず、この試験は材料のコークス化、炭素化及び金属顆粒化に対する相対的抵抗性を示す信頼性のある示標を与えている。
結果を下の表に記載する。
Figure 0003836499
勿論、上記結果は定量的であり、表面形態、即ち、金属の微視的粗さに依存する。炭素重量増加は、自触的である表面コークス化の示標になる。
実施例3
上で用いたのと同じ方法を再び用いて、1200°Fの温度で16時間材料の広範な分類選抜試験を行なった。結果を下に示す。各群は、同様な条件下で単一のボート中に並べて比較したものを示す。
Figure 0003836499
Figure 0003836499
実施例4
実施例2に記載した方法を再び用いて(別に記述しない限り)更に別の材料を試験した。
446ステンレス鋼及び347ステンレス鋼の試料を試料ボートに入れ、1100°Fの炭素化装置で合計2週間同時に試験した。446ステンレス鋼は薄いコークス被覆を持っていたが、他の変化は検出されなかった。一方347ステンレス鋼は、大きな局部的コークス付着物を持ち、4ミルより深い孔を有し、そこからコークス及び金属顆粒が噴き出していた。
錫、銀、銅、及びクロムを電気メッキした炭素鋼網の試料を試験した。試料は約0.5ミルの被覆を持っていた。1200°Fで16時間炭素化スクリーニング試験を行なった後、錫メッキ網及び及びクロムメッキ網にはコークスは形成されていなかった。銀メッキ網及び銅メッキ網にはコークスが形成されていたが、メッキが剥がれた所だけであった。メッキした網と同時に試験したメッキしていない炭素鋼網は、ひどいコークス化、炭素化及び金属顆粒化を示していた。304ステンレス鋼網の試料を試験した。各試料には錫、銀、銅、及びクロムの一種類を電気メッキした。それら試料は約0.5ミルの厚さの被覆を持っていた。1200°Fで16時間炭素化スクリーニング試験を行なった後、メッキした網のいずれにも、銅メッキ網のメッキが泡立って剥がれた局部的部分を除き、コークスは形成されていなかった。メッキした網と同時に試験した304ステンレス鋼のメッキしていない試料には薄いコークスの被覆が観察された。
304ステンレス鋼網の試料を試験した。各試料には錫及びクロムの一方を電着した。これらの試料は446ステンレス鋼の試料と共に1100°Fの炭素化試験で試験した。試料は5週間露出した。各週毎に、試料を室温に冷却し、観察及び写真撮影の記録を行なった。次にそれらを1100°Fに再び加熱した。錫メッキした網はコークスを持たなかった。クロムをメッキした網も、クロムメッキが剥がれた局部的部分を除き、コークスを持たなかった。446ステンレス鋼片はコークスで均一に被覆されていた。
未被覆インコネル600(75%Ni)及び錫被覆(電着)インコネル600(75%Ni)の試料を1200°Fで16時間試験した。錫メッキした試料はコークス化及び顆粒化を起こしたが、未被覆試料程ではなかった。
実施例5
低硫黄条件下で改質している間にコークスボールの形成及び燃焼により発生する発熱メタン化反応を研究するため、次の実験を行なった。更にメタン形成を減少させるための添加物として錫を研究した。
低硫黄改質反応器装置で、鉄の溶融粒子を含むコークス付着物が見出されている。900〜1200°Fの温度で改質している間に起きるこの溶融鉄の形成は、改質中に起きる非常に発熱的な反応によるものと考えられる。そのような温度を発生させる唯一の経路は非常に発熱的なメタン形成によるものと思われる。その高い温度は特に意外なものである。なぜなら、改質は一般に吸熱的性質を持ち、実際に反応器装置を冷却する傾向を持つからである。それらの高温は充分絶縁されたコークスボール内部で、内部触媒鉄粉末部位に水素が拡散し、そこでそれらがコークス及び水素からのメタン形成に触媒作用を及ぼすことにより発生する。
この実験では、微小パイロットプラントでメタン形成を研究するために鋼ウールを用いた。1/4inのステンレス鋼管に、0.14gの鋼ウールを充填し、1175°Fの管中に入れた。ヘキサンと水素をその鉄の上に送り、出てきた流れを供給物及び生成物について分析した。鋼ウールはヘキサンを導入する前に24時間水素中で予め処理した。次にヘキサンを反応器中に25μl/分の流量で導入し、水素の流量を約25cc/分とした。
最初はメタンの形成は低くかったが、実験が進むにつれて上昇し続け、最後に4.5%に到達した。次に2ccのヘキサンにテトラブチル錫0.1ccを溶解したものを鉄の前の純粋供給物流中に注入した。メタン形成は約1%に減少し、次の3時間で1%に留まり続けた。データーを下の表に要約する。
Figure 0003836499
上記結果から、鋼ウールに錫を添加するとメタン形成の促進が止まり、それを生成物中許容出来る水準まで低下することが分かる。
実施例6
予めテトラブチル錫を被覆した鋼ウールを用いて更に別の試験を行なった。特に、実施例5の場合のように、2ccのヘキサンに0.1ccのテトラブチル錫を溶解したものを、0.15gの鋼ウールの入った1/4inのステンレス鋼管中に3回注入した。溶液は900°Fの水素流中に入れて鋼ウールの上へ運んだ。
次に炭化水素供給物を25μl/分の炭化水素流量で1175°Fで導入し、水素の流量は約25cc/分にした。出てくるガスをメタンについて分析し、24時間1%より低く留まっていた。次に反応器を停止し、反応器管を切り開き、検査した。鋼ウールには非常に僅かな炭素化が起きていた。
これとは対照的にテトラブチル錫による前処理を行わない対照実験を行なった。それは上に記載したのと同じ条件下で1日間行なった。24時間後、管出口で検出された水素又は供給物はなかった。導入圧力は最初の50 lbから300 lbに上昇した。反応器管を切り開いて検査すると、コークスが完全に管に詰まっていたことが判明した。
従って、有機錫化合物は改質条件下で鋼ウールの炭素化を防ぐことができることが分かる。
実施例7
金メッキした反応器管中に錫を蒸着被覆したステンレス鋼ワイヤーに対する炭素化条件の影響を調べるため、実施例1の対照実験と同様な実験を更に行なった。その対照実験との唯一の相違点は、100ml/分の一層大きな水素流量を用いたことである。
実験は8時間行われたが閉塞又は過度のメタン形成は起きなかった。管を開いて分析すると、閉塞又は炭素の帯は観察されなかった。1本のワイヤーにただ一つの黒色の炭素の筋が見られただけである。これは恐らく不適切な被覆によるものである。
この実験は、錫が硫黄と同様なやり方でステンレス鋼を炭素から保護することができることを示している。しかし、硫黄とは違ってそれは供給物中に連続的に注入する必要はない。硫黄は、鋼上に硫化物表面を維持するのに充分な量で系中に硫化水素の分圧を維持するため、供給物中に連続的に注入しなければならない。供給原料から硫黄を除去すると、硫黄が反応器装置から追い出された後、炭素化の開始が起きる。これは通常硫黄停止後10時間以内に起きる。
本発明を好ましい態様に関して上で記述してきたが、当業者には認められるように、種々の変更及び修正を行うことができることは理解されるべきである。例えば、反応器装置中の鋼の部分をニオブ、ジルコニウム、シリカ、セラミック、タングステン或はクロム(クロム化)によって被覆することができるが、これらの技術は極めて実施或は使用しにくく、高価になり過ぎて利用できないであろう。或は、炭化水素を反応温度へ加熱するために使用する熱交換器をできるだけ少なくすることができる。熱は過熱した水素によって与えることもできる。或は加熱表面の炭化水素への露出を一層大きな管直径及び一層大きな管速度を用いることにより減少させることができる。従って、上記好ましい態様に対する多くの変更或は修正があり、それらは当業者によって容易に分かることであり、次の請求の範囲によって規定された本発明の範囲内に入るものと考えるべきである。 Background of the invention
The present invention is based on U.S. Patent Application No. No. 07 / 666,696 (the contents of which are hereby incorporated by reference) and corresponds to the CIP application filed at the same time. 802,821 [Attorney's Docket No. 005950-316] and US patent application no. 803,215 [Attorney's Docket No. 005950-333] (the contents of which are here for reference).
The present invention relates to an improved catalytic reforming method, particularly a low sulfur condition and a catalytic reforming method under low sulfur and low water content conditions. Specifically, the present invention relates to the discovery and suppression of particularly severe problems for low sulfur and low sulfur / low water content reforming processes.
Catalytic reforming is well known in the petroleum industry and involves treating a naphtha fraction to improve the octane number by the formation of aromatics. The more important hydrocarbon reactions that occur during the reforming operations include dehydrogenation of cyclohexane to aromatics, dehydroisomerization of alkylcyclopentanes to aromatics, and dehydration of acyclic hydrocarbons to aromatics. Includes cyclization. Numerous other reactions also occur, including dealkylation of alkylbenzenes, isomerization of paraffins, and hydrocracking reactions to produce light gaseous hydrocarbons such as methane, ethane, propane and butane. It is important to minimize the hydrocracking reaction during reforming. Because they reduce the yield of gasoline boiling products and hydrogen.
Since high octane gasoline is required, a great deal of research has been done to develop improved reforming catalysts and catalytic reforming processes. The catalyst that makes the reforming process successful must have good selectivity. That is, they should be effective in producing high yields of liquid products in the gasoline boiling range containing high concentrations of high octane aromatic hydrocarbons. Similarly, the yield of light gasoline hydrocarbons should be low. The catalyst should have good activity that minimizes excessively high temperatures to produce a certain amount of product. In addition, the catalyst has good stability so that the activity and selectivity characteristics can be maintained over a long period of operation, or it can be fully regenerated so that it can often be regenerated without degrading performance. It is necessary to be.
Catalytic reforming is also an important method in the chemical industry. Various chemicals such as synthetic fibers, insecticides, adhesives, detergents, plastics, synthetic rubbers, pharmaceuticals, high octane gasoline, fragrances, drying oils, ion exchange resins, and various other products well known to those skilled in the art There is an increasing demand for aromatic hydrocarbons to produce products.
Significant technological advances have recently emerged in catalytic reforming processes, including the use of air-pore zeolite catalysts. These catalysts are further characterized by the presence of alkali or alkaline earth metals, to which one or more Group VIII metals have been added. This type of catalyst has been found to have the advantage of providing greater selectivity and longer catalyst life than previously used.
With the discovery of selective catalysts with acceptable repeat life, successful commercialization seemed inevitable. Unfortunately, it has since been discovered that highly selective atmospheric pore zeolite catalysts containing Group VIII metals are unusually susceptible to sulfur poisoning. See U.S. Pat. No. 4,456,527. Ultimately, in order to effectively address this problem, in order to obtain acceptable stability and activity for the catalyst, the sulfur in the hydrocarbon feed is extremely low, preferably less than 100 ppb, It has been found that more preferably it should be lower than 50 ppb.
After recognizing the sensitivity to sulfur associated with these new catalysts and determining the necessary and acceptable levels of process sulfur, the prospect of successful commercialization began to reappear. However, it eventually disappeared due to another incident. It has been found that certain pore pore zeolite catalysts are adversely affected by the presence of water under typical reaction conditions. In particular, water has been found to significantly increase the catalyst deactivation rate.
Sensitivity to water has been found to be a significant drawback that makes it difficult to deal with effectively. Water is produced at the beginning of each reaction step when the catalyst is reduced by hydrogen. Also, water may be generated during process abnormalities when water leaks into the reformer feed or when the feed becomes contaminated with oxygen-containing compounds. Eventually, a method for protecting the catalyst from water was also developed.
The development of various low sulfur, low water content devices for catalytic reforming using highly selective atmospheric pore zeolite catalysts with long catalyst life seemed to make commercialization again practical. Low sulfur and low water content devices are initially effective, but it has been discovered that reactor equipment must be shut down in just a few weeks. The reactor equipment of one test plant has become clogged regularly after such a short period of operation. These occlusions were found to be associated with coking. However, coking within the catalyst particles is a common problem in hydrocarbon processing, but the extent and rate of clogging of the coke other than the catalyst particles associated with this special device is far beyond expectations. It was a thing.
Disclosure of the invention
Accordingly, one object of the present invention is to avoid the above-mentioned problems found with low sulfur processes, such as a short operation period, in hydrocarbon reforming processes under low sulfur conditions. Is to give you a way.
Another object of the present invention is to lengthen the operation period. It is to provide a reactor device for hydrocarbon reforming under low sulfur conditions.
Detailed analysis and study of the coke blockage of the low sulfur reactor apparatus found it surprising that they contained metal droplets and particles in the particle size range up to several microns. This observation has led to the surprising recognition that there is a new and critical problem that is not a problem with conventional reforming processes where the amount of process sulfur and water is significantly higher. In particular, it has been discovered that there are problems that compromise the effective and economical operability of the device as well as the physical integrity of the device. Also, it has been discovered that these problems occur due to low sulfur conditions and occur due to a small amount of water.
For the last 40 years, catalytic reforming reactor equipment has been used in conventional mild steel (eg 21/FourCr, 1 Mo). Experience has since shown that these devices can work well for about 20 years without losing much physical strength. However, the discovery of metal particles and droplets in plugged coke eventually led to a study of the physical properties of the reactor apparatus. Quite surprisingly, the cause of the potential severe physical degradation of all reactor equipment, including furnace tubes, piping, reactor walls, and other perimeters such as iron containing catalysts and metal mesh in the reactor The condition to become was discovered. Eventually, it was discovered that this problem was accompanied by excessive carbonization of the steel, which caused the steel to become brittle by injecting process carbon into the metal. Perhaps it can result in catastrophic physical destruction of the reactor system.
In conventional reforming processes, mere carbonization has not become a problem or concern and has not seemed to exist in modern low sulfur / low water content devices. It was also assumed that conventional process equipment could be used. However, it is clear that the sulfur present in conventional equipment effectively prevents carbonization. In conventional methods, process sulfur somewhat inhibits the carbonization reaction. However, in systems with very low sulfur content, this inherent protection no longer exists.
FIG. 1A is a photomicrograph of a portion of the interior (processing side) of a mild steel furnace tube of a commercial reformer. The tube has been exposed to conventional reforming conditions for about 19 years. This picture shows that even after the tube surface has been exposed to hydrocarbons at high temperatures for a long time, the tube structure remains normal and essentially unchanged (the black part of the photo is the background). Is).
FIG. 1B is a photomicrograph of a portion of a mild steel specimen that has been placed in the reactor of a low sulfur / low moisture test plant for only 13 weeks. This photo shows the corroded surface of the sample where metal dusting occurred (contrast with the black background). The dark gray veins indicate carbonization around the steel, which causes carbonization and embrittlement deeper than 1 mm deep.
Of course, the problems associated with carbonization only occur with the carbonization of physical devices. Carbonization of the steel wall causes “metal granulation” and liberation of molten metal droplets due to catalytically active particles and metal corrosion.
Active metal granules provide additional sites for coke formation in the equipment. While catalyst deactivation by coking is a problem that must generally be addressed by reforming, this new critical coke formation source has created a new clogging problem with coke, which is aggravating the problem. . In fact, it has been found that mobile active metal particulates and coke particles generally transfer coking throughout the apparatus. Active metal particles actually induce coke formation on their own and wherever they accumulate in the device, resulting in coke clogging and a hot zone of exothermic demethanation reaction Result. As a result, an uncontrollable coke blockage of the reactor unit occurs, which will shut down the unit several weeks after startup. However, these problems can be solved by using the method and reactor apparatus of the present invention.
Thus, the first aspect of the present invention has resistance to carbonization and metal granulation, which is an improvement over conventional mild steel reactor equipment under low sulfur conditions, often low sulfur and low water content conditions. The resistance when reformed is less than about 2.5 mm / year of weakening due to carbonization, preferably less than 1.5 mm / year, more preferably less than 1 mm / year, most preferably 0.1 mm Reforming catalyst containing alkali or alkaline earth metal and one or more Group VIII metals, preferably an air-hole zeolite catalyst and hydrocarbon, in a reactor apparatus having a resistance of less than 1 year The present invention relates to a hydrocarbon reforming process comprising contacting Preventing embrittlement to such an extent would allow operation over longer periods of time by significantly reducing metal granulation and coking in the reactor apparatus.
Another aspect of the present invention is to reform hydrocarbons using a reforming catalyst, such as an atmospheric pore zeolite catalyst that includes an alkaline earth metal and is provided with one or more Group VIII metals under low sulfur conditions. The method is an improvement over conventional mild steel equipment, with resistance to carbonization and metal granulation, the resistance being less than about 2.5 mm / year, preferably less than 1.5 mm / year, More preferably, it relates to a reactor apparatus comprising means for providing a resistance of less than 1 mm / year, most preferably less than 0.1 mm / year.
Among many factors, the present invention is based on the discovery that there are significant carbonization, metal granulation, and coking problems with low sulfur and low sulfur, low water reforming processes. Such problems are not as serious as in conventional reforming processes where higher levels of sulfur are present. This discovery has led to an enormous amount of research and development to solve these problems, a solution that is novel for low sulfur reforming and a resistant material for low sulfur reforming equipment. Judgment and selection, effective use and application of these resistant materials, carbonization, metal granulation and coking additives (other than sulfur), and various to effectively address the above problems The present invention relates to process modification and configuration, and combinations thereof.
In particular, due to its discovery, resistance materials for low sulfur reformers, preferably reactor walls, furnace tubes and their networks, such as certain alloys, which have been previously unnecessary in conventional reformers Studies for the identification and selection of stainless steel, aluminized and chromated materials, and certain ceramic materials have been conducted. It has also been discovered that other special materials applied as plating, cladding, paint, etc. can also be effectively made resistant. These materials include copper, tin, arsenic, antimony, brass, lead, bismuth, chromium, their intermetallic compounds, their alloys, as well as silica and silicon-based coatings. In one preferred embodiment of the present invention, a novel resistive tin-containing paint is provided.
In addition, as a result of the above discovery, the following mentions as essential carbon-free and anti-coking agents which are essentially sulfur-free, preferably completely sulfur-free, which are new to reformation, as essential: It was decided to develop an additive. Such additives include organic tin compounds, organic antimony compounds, organic bismuth compounds, organic arsenic compounds, and organic lead compounds.
In addition, due to the problems associated with low sulfur reforming, certain process modifications and forms have been developed that were previously unnecessary in conventional reforming. These include certain temperature control methods, the use of superheated hydrogen between reactors, more frequent catalyst regeneration, the use of staged heaters and tubes, the use of staged temperature zones, the use of superheated feeds, larger diameters Use of tubes and / or higher tube speeds is included.
[Brief description of the drawings]
As mentioned above, FIG. 1A is a photomicrograph of a portion of the interior (processing side) of a mild steel furnace tube from a commercial reformer used for about 19 years.
FIG. 1B is a photomicrograph of a portion of a mild steel specimen placed for only 13 weeks inside the reactor of a low sulfur / low water test plant, also as described above.
FIG. 2 is a schematic diagram of a reforming reactor apparatus suitable for use in the present invention.
Detailed description of preferred embodiments
As used herein, metallurgical terms have their general metallurgical meaning as described in “THE METALS HANDBOOK” (American Society of Metals). For example, “carbon steel” has no specified minimum amount for any alloying element (other than the generally accepted amounts of manganese, silicon, and copper); carbon, silicon, manganese, copper, A steel that contains only elements, other than sulfur and phosphorus, in only incidental amounts. “Mild steel” refers to carbon steel containing up to about 0.25% carbon. Alloy steels have a certain amount of alloying elements (carbon and generally acceptable amounts other than manganese, copper, silicon, sulfur and phosphorous) within the scope recognized as structural alloy steels, mechanical or physical properties. It is steel added to change the content. The alloy steel will contain less than 10% chromium. The stainless steel can be any of several types of steel containing at least 10%, preferably 12-30% chromium as the principal alloying element.
Thus, in general, one object of the present invention is to use a reforming catalyst, particularly an air hole zeolite catalyst, containing an alkali or alkaline earth metal and imparting one or more sulfur-sensitive Group VIII metals. It is to provide an improved method for reforming hydrocarbons under sulfur conditions. Of course, such a process should be more resistant to carbonization than conventional low sulfur reforming processes.
One solution to the problem addressed by the present invention is to improve the resistance to carbonization and metal granulation during reforming using a reforming catalyst such as the aforementioned sulfur sensitive atmospheric pore zeolite catalyst under low sulfur conditions. It is to provide a novel reactor apparatus comprising one or more of various means for doing so.
As used herein, “reactor system” includes at least one reforming reactor and a corresponding furnace mechanism and piping. FIG. 2 illustrates a typical reforming reactor apparatus suitable for practicing the present invention. It may comprise a plurality of reforming reactors (10), (20) and (30). Each reactor contains a catalyst bed. The apparatus also includes a plurality of furnaces (11), (21) and (31); a heat exchanger (12); and a separator (13).
Through research accompanying the present invention, it has been discovered that the above problems for low sulfur reforming can be effectively addressed by selecting appropriate reactor equipment materials that contact the hydrocarbons being processed. Typically, the reforming reactor apparatus was made of mild steel or a typical alloy steel such as chrome steel and did not cause much carbonization or granulation. For example, 2 for standard reforming conditions1/Four Cr furnace tube can last 20 years. However, these steels have been found to be inappropriate under low sulfur reforming conditions. They quickly become brittle due to carbonization within about a year. For example, 21/2 Cr 1 Mo steel has been found to carbonize and become brittle faster than 1 mm / year.
Furthermore, it has been found that materials considered to be resistant to coking and carbonization by standard metallurgical practices do not necessarily become resistant under low sulfur reforming conditions. For example, nickel rich alloys such as Incoloy 800 and 525; Inconel 600; Marcel and Haynes 230 are unacceptable because they exhibit excessive coking and granulation.
However, 300 series stainless steels, preferably 304, 316, 321 and 347, are acceptable as materials for at least the parts of the reactor apparatus in contact with the hydrocarbon. They have been found to have greater carbonization resistance than mild steel and nickel rich alloys.
Initially, aluminized materials such as those sold by Allon Corp. ("Alonized Steel") are suitable for carbonization with the reforming reactor apparatus and method of the present invention. It was thought that protection would not be given. However, carbonization and metal granules under low sulfur reforming conditions can then be applied by applying a thin aluminum or alumina coating on the metal surface of the reforming reactor apparatus or simply using aronized steel during manufacture. It has been discovered that surfaces can be provided that are sufficiently resistant to oxidation. However, such materials are relatively expensive and resistant to carbonization and metal granulation, but tend to crack and exhibit a substantial reduction in tensile strength. The crack exposes the underlying base metal and makes it susceptible to carbonization and metal granulation under low sulfur reforming conditions.
Aluminized materials have been used to prevent carbonization in ethylene steam cracking processes, but such processes are operated at temperatures much higher than reforming, where carbonization is expected to occur. Simple carbonization and metal granulation have not been a problem with conventional reforming methods.
Thus, another solution to the problem of carbonization and metal granulation involves applying a thin aluminum or alumina coating or using an aluminized material as at least a portion of the metal surface in the reactor apparatus. . Indeed, metal surfaces that are particularly susceptible to carbonization and metal granulation can be provided in such a manner. Such metal surfaces include but are not limited to reactor walls, furnace tubes, and hearths.
When applying an aluminum or alumina film, thermal expansion similar to the coefficient of thermal expansion of the metal surface to which it is applied (eg mild steel) so that it can withstand the thermal shocks and repeated temperature cycles that occur during reforming It is preferable to have a coefficient. This prevents cracking or peeling of the coating that would expose the underlying metal surface to a carbonization-induced hydrocarbon environment.
In addition, the coating should have a thermal conductivity that is similar to or greater than that of metals conventionally used in the manufacture of reforming reactor devices. Furthermore, the aluminum or alumina membrane must not degrade in the reforming environment or the oxidizing environment associated with catalyst regeneration and should not result in the decomposition of hydrocarbons in the reactor apparatus.
Suitable methods for applying an aluminum or alumina film to a metal surface such as mild steel include well known deposition methods. Preferred methods include powder and vapor diffusion methods such as the “Aronization” method commercially available by Alon Processing, Inc. of Teritown, Pa.
In essence, “alonization” is a high temperature diffusion process in which aluminum is alloyed into the surface of the metal being treated, for example, commercial grade mild steel. In this method, a metal (eg, mild steel) is placed in a retort and surrounded by a mixture of mixed aluminum powders. The retort is then sealed secretly and placed in an atmosphere control furnace. At elevated temperatures, aluminum diffuses deeply into the metal being processed, producing an alloy. After cooling the furnace, the substrate is removed from the retort to remove excess powder. Next, straightening, trimming, chamfering, and other secondary operations can be performed as needed. By this method, the treated (alonized) metal can be made resistant to carbonization and metal granulation under low sulfur reforming conditions according to the present invention.
In order to make the surface resistant to carbonization and metal agglomeration under low sulfur reforming conditions, a thin chromium or chromium oxide film can also be applied to the metal surface of the reactor apparatus. Similar to using alumina and aluminum films and aluminized materials, chromium or chromium oxide coated metal surfaces have not been used to address the carbonization problem under low sulfur reforming conditions.
Chromium or chromium oxide can also be applied to metal surfaces that are susceptible to carbonization and metal granulation, such as reactor walls, furnace linings, and furnace tubes. However, any surface in the device that exhibits signs of carbonization and metal granulation under low sulfur reforming conditions will benefit from applying a thin film of chromium or chromium oxide.
When a chromium or chromium oxide film is applied, the chromium or chromium oxide film preferably has a thermal expansion coefficient similar to that of the metal to which it is applied. In addition, the chromium or chromium oxide film should be able to withstand repeated thermal shock and temperature cycling that typically occurs during modification. This can prevent cracking or peeling of the chromium or chromium oxide film that would potentially expose the underlying metal surface to the carbonization-inducing environment. In addition, the chromium or chromium oxide film should have a thermal conductivity similar to or greater than the materials conventionally used in reforming reactor equipment (especially mild steel) so that efficient heat transfer can be maintained. It is. Chromium or chromium oxide membranes should also not degrade in the reforming environment or the oxidizing environment associated with catalyst regeneration and should not induce hydrocarbon decomposition in the reactor unit.
For example, suitable methods for applying a chromium or chromium oxide film to a surface such as mild steel include well known deposition methods. Preferred methods include powder packs and vapor diffusion methods such as the “chromation” method that is commercially available by Alloy Surfaces, Inc. of Wilmington, Delaware.
The “chromation” method is essentially a vapor diffusion method (similar to the “alonization method” above) in which chromium is applied to the metal surface. The method involves contacting the metal to be coated with a chromium powder followed by a thermal diffusion step. This actually results in an alloy of the treated metal and chromium, making the surface extremely resistant to carbonization and metal granulation under low sulfur reforming conditions.
In certain areas of the reactor apparatus, the local temperature may become excessively high during reforming (eg, 900-1250 ° F.). This is particularly the case when exothermic demethanization reactions occur in the coke balls that normally occur in the furnace tube and catalyst bed, resulting in localized high temperature regions. Mild steel and nickel-rich alloys are still preferred, but the 300 series stainless steel shows some coking and granulation at about 1000 ° F. Thus, 300 series stainless steel is useful but not the most preferred material for use in the present invention.
Chromium-rich stainless steels such as 446 and 430 have greater resistance to carbonization than 300 series stainless steels. However, these steels are not desirable for heat resistance (they tend to be brittle).
Preferred resistive materials over the 300 series stainless steel used in the present invention include copper, tin, arsenic, antimony, bismuth, chromium, and brass, and their intermetallic compounds and alloys [e.g., Cu-Sn alloys, Cu-Sb alloy, stannide, antimonide, bismuthide, etc.). Even steel and nickel-rich alloys containing these metals can show reduced carbonization. In preferred embodiments, these materials are applied to the substructure material as a plating, cladding, paint (eg, oxide paint), or other coating. This is particularly advantageous. This is because conventional structural materials such as mild steel can still be used with only the surface in contact with the treated hydrocarbon. Of these, tin is particularly preferred. This is because it reacts with the surface to have excellent high temperature carbonization resistance and provides a coating that is less prone to stripping and flaking. The tin-containing layer may be as thin as 1/10 μm, and it is still considered that carbonization can be prevented.
In practice, these resistant materials are preferably applied to new or existing reactor equipment as paint-like formulations (hereinafter “paints”). Such paint can be applied by spraying, brushing, casting, etc. to the surface of a reactor apparatus such as mild steel or stainless steel. Such paints are degradable reactive tin-containing paints that are reduced to reactive tin when heated in a reducing atmosphere to form metal stannates (eg, iron stannate and nickel / iron stannate). Is most preferred.
Most preferably, the aforementioned paint comprises at least four components (or functional equivalents thereof); (i) a hydrogen decomposable tin compound, (ii) a solvent system, (iii) finely divided tin metal, and ( iv) Reducing sponge / dispersion / tin oxide as binder. The paint should contain finely divided solids to minimize settling and should not contain non-reactive materials that would interfere with the reaction of the reactor apparatus surface with reactive tin.
As the hydrogen decomposable tin compound, tin octoate is particularly useful. Commercial blends of the compound itself are available, and when partially dried on the steel surface, it becomes an almost chewing gum layer. The layer does not crack and / or split. This property is necessary for any coating composition used in the present invention. This is because the coated material is believed to be stored for several months before being treated with hydrogen. Also, if the parts are coated before assembly, they must be resistant to chipping during assembly. As mentioned above, tin octoate is commercially available. It is reasonably priced and breaks down smoothly into a reactive tin layer, which forms iron stannate in hydrogen at temperatures as low as 600 ° F.
However, octanoic acid should not be used alone in the paint. It is insufficiently viscous. Even if the solvent is evaporated from there, the remaining liquid will drip and flow over the surface of the coating. In practice, for example, if such is used to coat a horizontal furnace tube, it will accumulate at the bottom of the tube.
Component (iv), Tin Oxide Sponge / Dispersion / Binder, is a porous tin-containing compound that can absorb organometallic tin compounds and still be reduced to active tin in a reducing atmosphere be able to. In addition, tin oxide can be processed by a colloid mill to produce very fine particles that are difficult to settle rapidly. The addition of tin oxide gives a paint that feels dry and difficult to flow.
Unlike typical paint thickeners, component (iv) is selected to be the reactive portion of the coating when reduced. It is not as inert as formed silica, a typical paint thickener that leaves a non-reactive surface coating after processing.
Finely ground tin metal, component (iii), is added so that it can be used to react with the surface to be coated with metallic tin at the lowest possible temperature, even in a non-reducing atmosphere. The particle size of the tin is preferably 1 to 5 μ, so that the surface to be coated can be covered very well with tin metal. Non-reducing conditions may occur during paint drying and pipe joint welding. The presence of metallic tin ensures that the tin metal is present and reacts to form the desired stannate layer even when a portion of the coating is not fully reduced.
The solvent should be non-toxic and effective to allow the paint to be sprayed and spread as desired. It should also evaporate rapidly and be solvent compatible with hydrogen decomposable tin compounds. Isopropyl alcohol is most preferred, but hexane and pentane can be used if necessary. However, acetone tends to precipitate organotin compounds.
In one embodiment, using 20% Tin-Cem (stannous octoate in octanoic acid), stannous dioxide, tin metal powder and isopropyl alcohol tin paint. it can.
Tin paint can be applied in many ways. For example, the furnace tubes of the reactor apparatus can be applied individually or as a module. The reforming reactor apparatus according to the present invention has various numbers of furnace tubes of appropriate width, length and height (eg, about 10 feet long, about 4 feet wide, and about 40 feet high). Modules (eg, about 24 furnace tube modules) can be included. Typically, each module includes two headers of a suitable diameter, preferably about 2 feet in diameter, which are about 4 to 10 in a suitable length (eg, about 42 feet long). Connected by u-tube. Thus, the total surface area to be applied in the module varies very widely, for example, in one embodiment it is about 16,500 ft.2May be.
It is advantageous to apply the tubes as modules rather than individually, in at least four respects; (i) Thermal destruction of the tin paint can be avoided by applying the modules rather than the individual tubes. Because the components of the module are usually heat treated at extremely elevated temperatures during manufacture; (ii) applying the module is faster, cheaper and cheaper than applying the tubes individually; (Iii) Applying the module is more efficient when scheduling production; and (iv) Applying the module allows application of welds.
However, by applying the modules, it is not possible to completely coat the tubes with paint as if the tubes were applied individually. If the coating is insufficient, the tubes can be coated individually.
The paint is preferably sprayed into the tube and header. Sufficient paint should be applied to completely cover the tube and header. After spraying the module, it may be left to dry for about 24 hours, and then a slow stream of heated nitrogen may be applied (eg, about 24 hours at about 150 ° F.). Thereafter, a second paint coating is preferably applied and also dried by the procedure described above. After applying the paint, it is preferable to keep the modules under a slight nitrogen pressure and should not be exposed to temperatures above about 200 ° F. prior to installation and expose them to water except during the hydrogenation test. Should not.
Iron-containing reactive paints are also useful in the present invention. Such iron-containing reactive paints would preferably include various tin compounds to which iron was added in an amount up to 1/3 by weight of Fe / Sn.
For example, the addition of iron is Fe2OThreeIt can be done in the form of Significant advantages are provided by adding iron to the tin-containing paint; in particular, (i) it accelerates the reaction of the paint forming the iron stannate, thereby acting as a flux; (ii) it is in the stannate layer Dilute the nickel concentration of the iron, thereby providing better protection against coking; and (iii) it results in a paint that provides anti-coking protection of iron stannate even when the underlying surface does not react well .
Yet another means for preventing carbonization, coking, and metal granulation in low sulfur reactor equipment consists of applying a metal coating or cladding to the chromium rich steel contained in the reactor equipment. These metallizations or claddings may consist of tin, antimony, bismuth or arsenic. Tin is particularly preferred. These coatings or claddings can be applied by methods including electrodeposition, vapor deposition, and immersion of chromium rich steel in a molten metal bath.
In reforming reactor equipment where carbonization, coking and metal granulation are particularly problematic, it has been found that coating a nickel-rich steel rich in chromium with a tin layer actually results in a double protective layer. Has been. This results in a chromium-rich inner layer that is less susceptible to carbonization, coking, and metal granulation and an outer tin layer that is also less susceptible to carbonization, coking, and metal granulation. This occurs because when chromium-rich tin-coated steel is exposed to typical reforming temperatures, for example, about 1200 ° F., it reacts with the steel to form iron nickel stannate. Thereby nickel leaches preferentially from the surface of the steel, leaving a layer of steel rich in chromium. In some cases it may be desirable to remove the iron nickel stannate layer from the stainless steel to expose the chromium rich steel layer.
For example, when tin clad is applied to grade 304 stainless steel and heated at about 1200 ° F., it is a chromium-rich steel layer comparable to grade 430 stainless steel that contains about 17% chromium and is essentially nickel free. Has been found to yield a result.
When applying a tin metal coating or cladding to a chromium rich steel, it may be desirable to vary the thickness of the metal coating or cladding to achieve the desired resistance to carbonization, coking, and metal atomization. . This can be done, for example, by adjusting the length of time that the steel rich in chromium is immersed in the molten tin bath. This will also affect the thickness of the resulting chromium-rich steel layer. It may also be desirable to change the composition of the coated chromium-rich steel or to change the operating temperature in order to adjust the chromium concentration in the resulting chromium-rich steel layer.
In addition, the tin-coated steel is made from a thin oxide coating, preferably Cr.2OThreeIt has been found that post-treatment steps including application of chromium oxide such as can provide further protection from carbonization, metal granulation, and coking. This coating will be as thin as a few μm. The application of such chromium oxide will protect steels coated with aluminum as well as tin such as aronized steels under low sulfur reforming conditions.
The chromium oxide layer can be applied by a variety of methods including: a method of applying a chromate or dichromate paint followed by a reduction step; steam treatment with an organic chromium compound; or chromium A method of oxidizing the resulting chrome-plated steel after applying metal plating.
Examination of the tin electrodeposited steel subjected to low sulfur reforming conditions for a substantial period of time reveals that if the chromium oxide layer is formed on or under the stannate layer, the chromium oxide layer It has been found that it does not cause layer degradation but appears to make the steel more resistant to carbonization, coking, and metal granulation. Therefore, applying a chromium oxide layer to tin or aluminum coated steel results in a steel that is more resistant to carbonization and coking under low sulfur reforming conditions. This post-treatment process is particularly applicable for treating tin or aluminum coated steels that need repair after being exposed to low sulfur reforming conditions for a long time.
Aluminized, eg, “alonized” steels that are resistant to carbonization under current low sulfur reforming conditions are more resistant by post-treating the aluminized steel with a tin coating. It has further been found that it can be made. This results in a steel that is more difficult to carbonize. This is because the cumulative effect of carbonization resistance is obtained from both the aluminum coating and the tin coating. This post-treatment provides an additional advantage in that it will repair defects or cracks in the aluminum, eg, the aronized coating. Such post-processing will also give lower costs. This is because a thinner aluminum coating may be applied to the steel surface post-treated with a tin coating. Furthermore, this post-treatment will protect the underlying steel layer exposed by bending of the aluminized steel, which will crack the aluminum layer and expose the steel to carbonization induced under reforming conditions. Will. This post-treatment step also prevents coke formation on the treated steel surface and also prevents coke formation that occurs behind cracks that appear in steel that is aluminized but not coated with tin. .
It has been found that a sample of aronized steel coated with tin on one side shows black coke deposits only on the untreated side under low sulfur reforming conditions. The coke formed on the aluminized surface is good quality coke resulting from cracks on the acidic alumina sites. It cannot induce additional coke adhesion. Thus, the post-treatment of applying a tin coating to the aluminized steel can further reduce the problems of carbonization, coking and metal granulation that occur in reactor devices operated under the reforming conditions according to the present invention.
Without wishing to be bound by theory, it is believed that the stability of the various materials of the present invention can be selected and classified according to their responsiveness to the carbonized atmosphere. For example, iron, cobalt, and nickel form relatively unstable carbides that are later carbonized, coked, and granulated. Elements such as chromium, niobium, vanadium, tungsten, molybdenum, tantalum and zirconium form stable carbides that are more resistant to carbonization, coking and granulation. Elements such as tin, antimony and bismuth do not form carbides or coke. And these compounds may form stable compounds under the modifying conditions with many metals such as iron, nickel and copper. Tindes, antimonides, bismuths, and compounds of lead, mercury, arsenic, germanium, indium, tellurium, selenium, thallium, sulfur and oxygen are also resistant. The last category of materials includes elements such as silver, copper, gold, platinum, and refractory oxides such as silica and alumina. These materials are resistant, do not form carbides, and do not react with other metals in a carbonized atmosphere under reforming conditions.
As mentioned above, the selection of suitable metals that are resistant to carbonization and metal granulation, and their use as a coating material for the metal surface of the reactor apparatus is This is one way to prevent problems. However, carbonization and metal granulation occur widely with a wide variety of metals, and metals that are difficult to carbonize are more common than conventional materials (eg, mild steel) used in the production of reforming reactor equipment. The price is high or special. Therefore, it is desirable to use a ceramic material for the reactor apparatus of the present invention for at least a portion of the metal surface of the reactor apparatus that does not form carbides under typical reforming conditions and is therefore less susceptible to carbonization. For example, at least a portion of the furnace tube, hearth lining, or both can be made of a ceramic material.
When selecting a ceramic material for use in the present invention, it is preferred that the ceramic material has a thermal conductivity greater than or equal to that of materials conventionally used in the manufacture of reforming reactor devices. Furthermore, the ceramic material should have sufficient structural strength at the temperatures that occur in the reforming reactor apparatus. Furthermore, the ceramic material should be able to withstand repeated thermal shocks and temperature cycles that occur during operation of the reactor apparatus. When a ceramic material is used in the manufacture of a furnace backing, the ceramic material should have a coefficient of thermal expansion that is approximately the same as the coefficient of thermal expansion of the metal outer surface with which the backing is in intimate contact. This prevents abnormal stresses occurring at the joint during the temperature cycle that occurs during start and stop. Furthermore, the ceramic surface should not be subject to degradation in a hydrocarbon or oxidizing environment that occurs during catalyst regeneration. The ceramic material selected should not promote the degradation of hydrocarbons in the reactor apparatus.
Suitable ceramic materials include, but are not limited to materials such as silicon carbide, silicon oxide, silicon nitride, and aluminum nitride. Of these, silicon carbide and silicon nitride are particularly preferred. Because they appear to be able to give full protection to the reactor equipment under low sulfur reforming conditions.
At least a portion of the metal surface of the reactor apparatus can be coated with a silicon or silica film. In particular, metal surfaces that can be coated include, but are not limited to, reactor walls, furnace tubes, and furnace linings. However, the metal surface of the reactor apparatus that shows signs of carbonization and metal granulation under low sulfur reforming conditions will benefit from the application of a thin film of silicon or silica.
Conventional methods can be used to apply a silicon or silica film to a metal surface and coat it. Silica or silicon can be applied by chemical vapor deposition and electrodeposition of alkoxysilanes in a water vapor carrier gas. The silicon or silica film preferably has a coefficient of thermal expansion that is approximately the same as that of the metal surface on which it is coated. Furthermore, the silicon or silica film should be able to withstand the thermal shock and temperature cycling that occurs during modification. This prevents cracking or peeling of the silicon or silica film and prevents potential exposure of the underlying metal surface to the carbonization-induced hydrocarbon environment. Also, the silica or silicon film should have a thermal conductivity that is approximately equal to or greater than that of metals conventionally used in reforming reactor equipment so that sufficient heat transfer can be maintained. is there. The silicon or silica film should not degrade in the reforming environment or the oxidizing environment associated with catalyst regeneration, and it should not cause the hydrocarbon itself to decompose.
Since different areas of the reactor apparatus of the present invention (eg, different areas in the furnace) may be exposed to a wide range of temperatures, the choice of material should be in the area that receives the highest temperature in the apparatus. The material may be stepped to use a material having a higher carbonization resistance.
With regard to material selection, it has been discovered that oxidized surfaces of Group VIII metals such as iron, nickel and cobalt are more active against coking and carbonization than their unoxidized ones. . For example, an air roasted sample of 347 stainless steel has been found to be significantly more active than an unoxidized sample of the same steel. This is believed to be due to the re-reduction of the oxidized steel resulting in very fine particles of iron and / or nickel metal. Such metals are particularly active against carbonization and coking. Therefore, it is desirable to avoid using these materials as much as possible during the oxidative regeneration process, such as those typically used in catalytic reforming. However, air-roasted 300 series stainless steel coated with tin can provide coking and carbonization resistance similar to the unbaked samples of 300 series stainless steel with the same tin coating. Is known.
Furthermore, it has been recognized that the functionality of the catalyst to sulfur is not a problem and oxidation is a problem in equipment where sulfur is used to immobilize the metal surface. If the sulfur level in such a system is insufficient, the metal sulfide formed on the metal surface is reduced to a finely divided metal after oxidation and reduction. This metal is very reactive to coking and carbonization. This could potentially cause catastrophic failure of metallurgy, or most coking problems.
As noted above, when the exothermic demethanization reaction in the coke balls produces a localized hot zone, an excessively high temperature is generated in the catalyst bed. These high hot spots also cause problems with conventional reforming reactor equipment (as well as other areas of chemical and petrochemical processing).
For example, it has been observed that the central pipe network of the reformer is locally aged and perforated, eventually resulting in catalyst migration. In conventional reforming processes, the temperature during formation and combustion in the coke balls is clearly high enough to exceed the ability of process sulfur to disable coking, carbonization, and granulation. Thus, the metal screen is carbonized and more susceptible to wear due to interparticle oxidation (a type of corrosion) during regeneration. The mesh becomes larger and has holes.
The teachings of the present invention can be applied to other areas of chemical and petrochemical processing as well as conventional reforming. For example, the plating, cladding and coating described above can be used in the manufacture of a central pipe network to prevent excessive hole formation and catalyst migration. Furthermore, their teachings undergo carbonization, coking and metal granulation. It can be applied to any furnace tube such as a furnace tube in a coke oven.
In addition, the techniques described herein can be used to control carbonization, coking, and metal granulation at excessively high temperatures so that they operate in a cracking furnace operating at about 1400 to about 1700 ° F. Can be used. For example, steel degradation that occurs in cracking furnaces operating at these temperatures can be controlled by applying various metallizations. These metal coatings can be applied by melting, electrodeposition and coating. Application is particularly preferred.
For example, antimony coatings applied to iron-containing steels protect these steels from carbonization, coking, and metal granulation under the described cracking conditions. Indeed, antimony paint applied to iron-containing steel provides protection against carbonization, coking and metal granulation at 1600 ° F.
A coating of bismuth applied to a nickel rich steel alloy (eg, Inconel 600) can protect these steels against carbonization, coking, and metal granulation under cracking conditions. This is illustrated at temperatures up to 1600 ° F.
Bismuth coatings can also be applied to iron-containing steels to provide protection against carbonization, metal granulation and coking under cracking conditions. A metal coating made of a combination of bismuth, antimony and / or tin can also be used.
Looking again at the low sulfur reformation, other methods can be used to address the problems discovered by the present invention. They can be used in conjunction with a suitable material selection for the reactor apparatus, or they can be used alone. Preferred among these alternative techniques is the addition of non-sulfur carbonization and coking agents (one or many) during the reforming process. These agents may be added continuously during the process and serve to interact with the surface of the reactor apparatus in contact with the hydrocarbons, or they may be applied as a pretreatment to the reactor apparatus.
Although not wishing to be bound by theory, these agents interact with the surface of the reactor apparatus by decomposition and erode the surface, such as stannates, antimonides, bismuthides, plumbides, arsenides, etc. It is believed to form such iron and / or nickel intermetallic compounds. Such intermetallic compounds are resistant to carbonization, coking and granulation and can protect the underlying metallurgical part.
Intermetallic compounds are also used to immobilize metals.2It is believed to be more stable than metal sulfides formed in devices using S. These compounds are not reduced by hydrogen like metal sulfides. As a result, they are less likely to exit the device than metal sulfides. Thus, the continuous addition of carbonization inhibitor performed with the feed can be minimized.
Preferred non-sulfur carbonization and coking inhibitors include organometallic compounds such as organotin compounds, organoantimony compounds, organobismuth compounds, organoarsenic compounds, and organolead compounds. Suitable organic lead compounds include tetraethyl lead and tetramethyl lead. Particularly preferred are organotin compounds such as tetrabutyltin and trimethyltin hydride.
Other specific organometallic compounds include bismuth neodecanoate, chromium octoate, copper naphthenate, manganese carboxylate, palladium neodecanoate, silver neodecanoate, tetrabutylgermanium, tributylantimony, triphenylantimony, triphenyl Arsine and zirconium octoate are included.
Where and how these agents are added to the reactor apparatus is not a problem and will depend primarily on the design characteristics of the particular process. For example, they may be added continuously with the feed or discontinuously.
However, the addition of these drugs to the feed is not preferred because they tend to accumulate in the first part of the reactor apparatus. This does not provide adequate protection in other areas of the device.
These agents are preferably provided as a coating before manufacture, before start-up, or in situ (ie, for existing devices). If added in situ, it should be done immediately after catalyst regeneration. A very thin coating can be applied. For example, when an organic tin compound is used, it is considered that a thin iron stannate coating of about 0.1 μm is also effective.
A preferred method of coating the agents on existing or new reactor surfaces, or new or existing furnace tubes, is to decompose the organometallic compound in a hydrogen atmosphere at a temperature of about 900 ° F. For example, in the case of an organic tin compound, this produces reactive metal tin on the tube surface. At these temperatures, the tin further reacts with the surface metal and immobilizes it.
The optimum coating temperature will depend on the particular organometallic compound or, if an alloy is desired, on the mixture of those components. Typically, excess organometallic coating can be pulsed into the tube at a high hydrogen flow rate so that the coating can be carried in a mist throughout the apparatus. The flow rate is then reduced so that the coated metal mist coats and reacts with the furnace tube or reactor surface. Alternatively, the compound is introduced as a vapor that can be decomposed in a reducing atmosphere to react with the hot walls of the tube or reactor.
As described above, a reformer apparatus that is susceptible to carbonization, metal granulation, and coking, a reactor apparatus that is most susceptible to carbonization, with a degradable coating containing a decomposable organometallic tin compound. It is possible to process by applying to the area. Such a method is particularly successful in a temperature controlled furnace.
However, such control does not necessarily exist. There are “hot spots” that occur in the reactor apparatus, particularly in the furnace tube, where the organometallic compound decomposes to form deposits. Accordingly, another aspect of the present invention resides in a method that does not cause such deposition in a reforming reactor apparatus that cannot control the temperature accurately and that exhibits a hot, hot spot region.
Such a method involves preheating the entire reactor apparatus with a hot stream of hydrogen gas to a temperature of 750-1150 ° F., preferably 900-1100 ° F., most preferably about 1050 ° F. . A reactor apparatus preheated with a preheated cold gas stream containing a vaporized organometallic tin compound and hydrogen gas at a temperature of 400-800 ° F., preferably 500-700 ° F., most preferably about 550 ° F. Introduce into. This gas mixture can be introduced upstream to give a cracked “wave” that travels throughout the entire reactor apparatus.
This method is essentially effective. This is because the hot hydrogen gas produces a uniformly heated surface that decomposes the cold organometallic gas as it travels as waves throughout the reactor apparatus. A cold gas containing an organometallic tin compound decomposes on the hot surface and coats the surface. The organometallic tin vapor will continue to travel as waves treating the hotter surface downstream of the reactor unit. Thereby, the entire reactor apparatus can have a uniform coating of the organometallic tin compound. It may also be desirable to perform these high-low temperature cycles several times to ensure that the entire reactor apparatus is uniformly coated with the organometallic tin compound.
In operation of the reforming reactor apparatus according to the present invention, naphtha is reformed to form aromatics. The naphtha feed is a light hydrocarbon, preferably a hydrocarbon boiling in the range of about 70 ° F to 450 ° F, more preferably about 100 to 350 ° F. The naphtha feed will contain aliphatic or paraffinic hydrocarbons. These aliphatics are at least partially converted into aromatics within the reforming reaction zone.
In the “low sulfur” system of the present invention, the sulfur content of the feed will preferably be less than 100 ppb, more preferably less than 50 ppb. If necessary, a slight excess of sulfur can be removed using a sulfur scrubber.
Preferred reforming process conditions include a temperature of 700-1050 ° F, more preferably 850-125 ° F; and a pressure of 0-400 psig, more preferably 15-150 psig; 0.1-20, more preferably 0.5-10, A recycle hydrogen rate sufficient to produce a hydrogen to hydrocarbon molar ratio for the feed to the reforming reaction zone; and for a hydrocarbon feed on the reforming catalyst of 0.1 to 10, more preferably 0.5 to 5. Of liquid space per hour.
In order to achieve a suitable reformer temperature, it is often necessary to heat the furnace tube to a high temperature. These temperatures often range from 600 to 1800 ° F, usually from 850 to 1250 ° F, and more often from 900 to 1200 ° F.
As noted above, low sulfur system carbonization, coking, and metal granulation problems have been found to be associated with excessively high local process temperatures in the reactor equipment, This is particularly noticeable in furnace tubes for devices characterized by high temperatures. Conventional reforming processes where high levels of sulfur are present typically result in furnace tube surface temperatures of up to 1175 ° F at the end of operation. However, excessive carbonization, coking, and metal granulation have not been observed. However, it has been discovered that in low sulfur systems, rapid and excessive carbonization, coking and metal granulation occur in CrMo steels above 950 ° F and stainless steels above 1025 ° F. Yes.
Accordingly, another aspect of the present invention is to reduce the temperature of the reformer furnace tube, transfer piping and / or metal surface inside the reactor below the above level. For example, temperature can be detected and monitored using thermocouples installed at various locations within the reactor apparatus. In the case of a furnace tube, the thermocouple can be mounted on its outer wall, preferably at the hottest point of the furnace (usually near the furnace outlet). If necessary, adjustments during the processing operation can be made to maintain the temperature at the desired level.
There are other ways to reduce the exposure of the device surface to undesirably high temperatures as well. For example, a heat transfer zone with a resistive (usually more expensive) tube can be used at the final stage where the temperature is usually highest.
Furthermore, superheated hydrogen can be added between the reactors of the reformer. In addition, a larger catalyst introduction amount can be used. Also, the catalyst may be regenerated more frequently. In the case of catalyst regeneration, it can best be achieved using a moving bed process where the catalyst is removed from the final bed, regenerated and introduced into the first bed.
Carbonization and metal granulation can be minimized with certain other new equipment configurations and process conditions in the low sulfur reforming reactor apparatus of the present invention. For example, the reactor apparatus can be constructed using staged heaters and / or tubes. In other words, the heater or tube that is subjected to the most extreme temperature conditions in the reactor apparatus is a material that has a greater resistance to carbonization than the materials conventionally used in the manufacture of reforming reactor apparatus, It can be made from the materials mentioned above. A heater or tube that is not subjected to extreme temperatures may be made directly from conventional materials.
By using such a staged design for the reactor apparatus, the overall cost of the system is still provided while still providing a reactor apparatus that is sufficiently resistant to carbonization and metal granulation under low sulfur reforming conditions. (Because carbonized resistant materials are generally more expensive than conventional materials). In addition, this should facilitate the refit of existing reforming reactor devices such that they are resistant to carbonization and metal granulation under low sulfur operating conditions. . This is because a smaller portion of the reactor apparatus need only be replaced or modified with a staged design.
The reactor apparatus can be operated using at least two temperature zones. That is, a higher temperature region and a lower temperature region. This method is based on the observation that metal granulation has the highest and lowest temperatures, and above and below it the least. Thus, “higher” temperatures mean that they are higher than those conventionally used in reforming reactor equipment and higher than the highest temperature for granulation. “Lower” temperature means that the temperature is at or near the temperature at which the reforming process is routinely performed and below the temperature at which granulation is a problem.
Operating the reactor unit portion at different temperature zones should reduce metal granulation because fewer reactor unit portions are at temperatures that cause metal granulation. Another advantage of such a design also includes improved heat transfer efficiency and equipment scale reduction capability because operation of certain parts of the equipment is performed at higher temperatures. However, operating the reactor unit at a level below and above the level at which metal granulation occurs is not completely eliminated, only by reducing the temperature range at which metal granulation occurs. This is unavoidable. This is due to temperature fluctuations that occur during daily operation of the reforming reactor apparatus, particularly when the process fluid is heated in the reactor apparatus, when the apparatus is shut down and started, when it is repeated, and when the process fluid is heated in the reactor apparatus. This is because temperature fluctuations occur.
Another way of minimizing metal granulation involves using a superheated feed (such as hydrogen) to heat the equipment, thereby minimizing the need to heat hydrocarbons through the furnace wall.
Yet another process design method involves providing a larger tube diameter and / or a higher tube speed to the existing reforming reactor apparatus. By using a larger tube diameter and / or a higher tube speed, the heating surface in the reactor apparatus is least exposed to hydrocarbons.
As mentioned above, catalytic reforming is well known in petrochemistry and involves treating the naphtha fraction to improve octanation by aromatic formation. More important hydrocarbon reactions that occur during reforming operations include cyclohexane to aromatic dehydrogenation, alkylcyclopentane to aromatic dehydroisomerization, and acyclic hydrocarbon to aromatic dehydration. Includes cyclization. In addition, many other reactors occur, including dealkylation of alkylbenzenes, paraffin isomerization, and hydrocracking reactions that produce light gaseous hydrocarbons such as methane, ethane, propane and butane. These hydrocracking reactions should reduce as much as possible during reforming because they reduce the yield of gasoline boiling products and hydrogen. Thus, as used herein, “reforming” refers to one or more aromatic production reactions to provide a product rich in aromatics (ie, a product having a higher aromatic content than in the feed). Is used to treat the hydrocarbon feed.
The present invention is primarily concerned with catalytic reforming, but will generally be useful for producing aromatic hydrocarbons from various hydrocarbon feeds under low sulfur conditions. That is, catalytic reforming typically refers to the conversion of naphtha, but other feeds can be treated to give products that are similarly rich in aromatics. Thus, although conversion of naphtha is a preferred embodiment, the present invention relates to paraffinic hydrocarbons, olefinic hydrocarbons, acetylene hydrocarbons, cyclic paraffinic hydrocarbons, cyclic olefinic hydrocarbons, and mixtures thereof, particularly saturated hydrocarbons. It is also useful for the conversion or aromatization of various feedstocks.
Examples of paraffin hydrocarbons are those having 6-10 carbon atoms such as n-hexane, methylpentane, n-heptane, methylhexane, dimethylpentane, and n-octane. Examples of acetylene hydrocarbons are those having 6-10 carbon atoms such as hexyne, heptin, and octyne. Examples of acyclic paraffin hydrocarbons are those having 6 to 10 carbon atoms such as methylcyclopentane, cyclohexane, methylcyclohexane, and dimethylcyclohexane. Typical examples of cyclic olefin hydrocarbons are those having 6-10 carbon atoms such as methylcyclopentene, cyclohexene, methylcyclohexene, and dimethylcyclohexene.
The present invention is also useful for reforming under low sulfur conditions using a variety of different reforming catalysts. Such catalysts include Group VIII noble metals on refractory inorganic oxides such as platinum on alumina, Pt / SN on alumina, and Pt / Re on alumina; Group VIII noble metals on zeolite such as Pt on zeolites such as L-zeolite, ZSM-5, silicates and β, Pt / SN and Pt / Re; including Group VIII noble metals on alkali and alkaline earth metal exchanged L-zeolites, including It is not limited.
Preferred embodiments of the present invention include the use of an atmospheric pore zeolite catalyst containing an alkali or alkaline earth metal and having one or more Group VIII metals added thereto. Most preferred is an embodiment where such a catalyst is used to reform a naphtha feed.
The term “atmospheric zeolite” generally refers to a zeolite having an effective pore diameter of 6-15 mm. Preferred atmospheric porous crystalline zeolites useful in the present invention include L-type zeolite, zeolite X, zeolite Y and faujasite. These have an apparent pore diameter of about 7 to 9 mm. Most preferred is zeolite, L-type zeolite.
The composition of the L-type zeolite expressed in terms of the molar ratio of the oxide can be expressed by the following formula:
(0.9-1.3) M2 / nO: Al2OThree(5.2-6.9) SiO2: YH2O
In the above formula, M represents a cation, n represents the valence of M, and y can be a value from 0 to about 9. Zeolite L, its X-ray diffraction pattern, its properties, and its preparation are described in detail, for example, in US Pat. No. 3,216,789, the contents of which are hereby incorporated by reference. The actual formula can be changed without changing the crystal structure. For example, the molar ratio of silicon to aluminum (Si / Al) can be varied in the range of 1.0 to 3.5.
The chemical formula for zeolite Y expressed in terms of the molar ratio of oxides can be written as:
(1.7-1.1) Na2O: Al2OThree: XSiO2: YH2O
In the above equation, x is a value greater than 3 and up to about 6. y is a value up to about 9. Zeolite Y has a characteristic powder X-ray diffraction image that can be used with the above formula for identification. Zeolite Y is described in more detail in US Pat. No. 3,130,007, the contents of which are hereby incorporated by reference.
Zeolite X is a synthetic crystalline zeolite molecular sieve that can be represented by the following formula:
(1.7-1.1) M2 / nO: Al2OThree: (2.0-3.0) SiO2: YH2O
Where M is a metal, especially alkali and alkaline earth metals, n is the valence of M, and y is a value up to about 8 depending on the type of M and the degree of hydration of the crystalline zeolite. Have. Zeolite X, its X-ray diffraction pattern, its properties, and its preparation are described in detail in US Pat. No. 2,882,244, the contents of which are hereby incorporated by reference.
The atmosphere pore zeolite preferably contains an alkali or alkaline earth metal. The alkaline earth metal may be barium, strontium or calcium, but barium is preferred. Alkaline earth metals can be blended into the zeolite by synthesis, impregnation, or ion exchange. Barium is preferred over other alkaline earth metals because it results in a somewhat less acidic catalyst. Strong acidity is undesirable for the catalyst because it promotes cracking and results in low selectivity.
Alternatively, at least a portion of the alkali metal can be exchanged for barium using ion exchange methods known for zeolites. This is an excess of Ba++Contacting the zeolite with a solution containing ions. In this embodiment, barium preferably comprises 0.1% to 35% by weight of zeolite.
At least one Group VIII metal such as nickel, ruthenium, rhodium, palladium, iridium or platinum is added to the atmospheric pore zeolite catalyst used in the present invention. Preferred Group VIII metals are iridium and especially platinum. They are more selective with respect to dehydrocyclization and are more stable under dehydrocyclization reaction conditions than other Group VIII metals. If used, the preferred weight percent of platinum in the catalyst is 0.1% to 5%.
Group VII metals are introduced into the pore zeolite by synthesis, impregnation, or exchange of an appropriate salt in an aqueous solution. If it is desired to introduce two Group VIII metals into the zeolite, the operation can be carried out simultaneously or sequentially.
In order that this invention be more fully understood, the following examples are set forth which illustrate certain aspects of the invention. However, it is to be understood that the invention is not limited to the specific conditions described therein.
Example 1
Experiments were conducted to show the effect of sulfur and water on carbonization in the reforming reactor.
In these tests, carbonization and embrittlement of 347 stainless steel wire were studied using a copper tube 8 inches long and 1/4 inch outside diameter as the reactor. Three of these stainless steel wires having a diameter of 0.035 inches were inserted into the tube and the 4 inch portion of the tube was maintained at a uniform temperature of 1250 ° F. by the furnace. The system pressure was maintained at 50 psig. Hexane is introduced into the reactor at a flow rate of 25 μl / min (1.5 ml / hr) and a hydrogen flow rate of about 25 cc / min (H2The ratio of HC to HC is 5: 1. The presence of an exothermic methane reaction was determined by measuring methane in the effluent product.
A control experiment was performed using essentially pure hexane with a sulfur content of less than 0.2 ppm. After only 3 hours, the tube was found to be completely filled with carbon. This not only stopped the flow of hydrogen and hexane feed, but carbon growth actually ruptured the tube and caused swells in the reactor. Methane in the effluent product approached 60-80% by weight before plugging.
Another experiment was performed using essentially the same conditions, except that 10 ppm of sulfur was added. The experiment lasted 50 hours and was stopped to examine the wire. No increase in methane was observed during the experiment. It remained constant at about 16% by weight due to pyrolysis. No blockage due to coke was found, and no carbonization of the steel wire was observed.
A similar experiment was conducted except that only 1 ppm of sulfur was added (1/10 of the previous experiment). This experiment showed little methane formation or blockage after 48 hours. Examination of the steel wire showed a small amount of surface carbon, but no band-like carbon.
Another experiment was performed except that 1000 ppm of water (0.1%) was added to hexane as methanol. Sulfur was not added. The experiment lasted 16 hours, but no blockage occurred in the reactor. However, when the tube was opened, it was discovered that about 50% of the tube was filled with carbon. However, the carbon accumulation was not as bad as the control experiment.
Example 2
Materials suitable for use in low-sulfur reforming reactor equipment; tests were conducted to determine materials with better resistance to carbonization than mild steel conventionally used in low-sulfur reforming processes .
In these tests, an apparatus including a Lindberg alumina tube furnace was used, and the temperature was controlled within 1 degree with a thermocouple placed outside the tube in the heating zone. The furnace tube had an inner diameter of 5 / 8in. High heat area of the tube
Figure 0003836499
Several experiments were performed at an applied temperature of 1200 ° F. using a thermocouple suspended within. The internal thermocouple measured a constant 0-10 ° F. lower than the external thermocouple.
Mild steel (C steel and 21/FourCr) samples and 300 series stainless steel samples are tested for 24 hours at 1100 ° F, 1150 ° F and 1200 ° F, exposing the material under low sulfur reforming conditions for 90 hours at 1100 ° F. Were tested under similar conditions. Samples of various materials were placed in open quartz boats in the hot zone of the furnace tube. The boats were 1in long and 1 / 2in wide and fit well within the hot zone of 2in of the tube. These boats were attached to silica glass rods and moved in and out. An internal thermocouple was not used when the boat was placed inside the tube.
Prior to initiation, the tube was flushed with nitrogen for several minutes. About 1% toluene was introduced into the feed gas mixture by bubbling carbonizing gas, a commercially available mixture of 7% propane in hydrogen, through a 1 l flask of toluene at room temperature. A gas flow of 25-30 cc / min and atmospheric pressure was maintained in the apparatus. The sample was brought to operating temperature at a rate of 144 ° F./min.
After exposing the material to the carbonizing gas at the desired temperature for the desired time, the apparatus was quenched with a stream of air applied to the outside of the tube. When the device was cool enough, the hydrocarbons were purged with nitrogen and the boat was removed for analysis.
Prior to initiation, the test material was cut into a size and shape suitable for macroscopic observation. After pre-treatment such as cleaning or roasting, the sample was weighed. Most samples were less than 300 mg. Typically, each experiment was performed with 3-5 samples in a boat. A sample of 347 stainless steel was present as an internal standard in each experiment.
At the end of each experiment, the condition of the boat and each material was carefully observed. Typically, a picture of the boat was taken. Each sample was then weighed with care to maintain coke deposits with the appropriate substrate material to determine the change. The sample was then attached to an epoxy resin and polished to make samples for petrological and scanning electron microscopy analysis to determine the changes to coking, metal granulation, and carbonization of each material.
If necessary, the residence time of the carbonizing gas used in these tests was much longer than in typical commercial operations. Therefore, the experimental conditions are considered to be more severe than the commercial conditions. Some of the materials that fail in these tests are actually considered commercially reliable. Nevertheless, this test provides a reliable indication of the relative resistance of the material to coking, carbonization and metal granulation.
The results are listed in the table below.
Figure 0003836499
Of course, the above results are quantitative and depend on the surface morphology, ie the microscopic roughness of the metal. The increase in carbon weight is an indication of surface coking that is self-touching.
Example 3
Using the same method as used above again, a broad classification selection test of the material was performed at a temperature of 1200 ° F. for 16 hours. Results are shown below. Each group represents a side-by-side comparison in a single boat under similar conditions.
Figure 0003836499
Figure 0003836499
Example 4
Additional materials were tested using the method described in Example 2 again (unless stated otherwise).
Samples of 446 stainless steel and 347 stainless steel were placed in a sample boat and tested simultaneously for a total of two weeks on a 1100 ° F. carbonizer. 446 stainless steel had a thin coke coating, but no other changes were detected. 347 stainless steel, on the other hand, had large local coke deposits with holes deeper than 4 mils from which coke and metal granules spouted.
Samples of carbon steel mesh electroplated with tin, silver, copper, and chromium were tested. The sample had a coating of about 0.5 mil. After conducting a carbonization screening test at 1200 ° F. for 16 hours, no coke was formed on the tin plating net and the chrome plating net. Coke was formed on the silver plating net and the copper plating net, but only where the plating was peeled off. The unplated carbon steel mesh tested simultaneously with the plated mesh showed severe coking, carbonization and metal granulation. A sample of 304 stainless steel mesh was tested. Each sample was electroplated with one type of tin, silver, copper, and chromium. The samples had a coating thickness of about 0.5 mil. After performing a carbonization screening test at 1200 ° F. for 16 hours, no coke was formed on any of the plated meshes, except for the local areas where the copper plating mesh was foamed and peeled off. A thin coke coating was observed on the unplated sample of 304 stainless steel tested at the same time as the plated net.
A sample of 304 stainless steel mesh was tested. Each sample was electrodeposited with either tin or chromium. These samples were tested in a 1100 ° F. carbonization test with a 446 stainless steel sample. Samples were exposed for 5 weeks. Each week, the sample was cooled to room temperature and recorded for observation and photography. They were then reheated to 1100 ° F. The tinned net had no coke. The chrome-plated net also had no coke except in the local areas where the chrome plating was peeled off. The 446 stainless steel pieces were uniformly coated with coke.
Samples of uncoated Inconel 600 (75% Ni) and tin-coated (electrodeposited) Inconel 600 (75% Ni) were tested at 1200 ° F. for 16 hours. Tin-plated samples were coked and granulated, but not as well as uncoated samples.
Example 5
The following experiment was conducted to study the exothermic methanation reaction that occurs due to the formation and combustion of coke balls during reforming under low sulfur conditions. In addition, tin was studied as an additive to reduce methane formation.
Coke deposits containing molten iron particles have been found in low sulfur reforming reactor equipment. It is believed that this molten iron formation that occurs during reforming at temperatures between 900 and 1200 ° F. is due to a very exothermic reaction that occurs during the reforming. The only route to generate such a temperature appears to be by highly exothermic methane formation. The high temperature is particularly surprising. This is because reforming generally has endothermic properties and actually tends to cool the reactor apparatus. These high temperatures are generated within a well-insulated coke ball where hydrogen diffuses into the internal catalytic iron powder sites where they catalyze the formation of methane from coke and hydrogen.
In this experiment, steel wool was used to study methane formation in a micropilot plant. A 1/4 inch stainless steel tube was filled with 0.14 g of steel wool and placed in a 1175 ° F. tube. Hexane and hydrogen were sent over the iron and the resulting stream was analyzed for feed and product. Steel wool was pretreated in hydrogen for 24 hours before introducing hexane. Next, hexane was introduced into the reactor at a flow rate of 25 μl / min, and the hydrogen flow rate was about 25 cc / min.
Initially methane formation was low, but continued to rise as the experiment progressed and finally reached 4.5%. Next, 0.1 cc of tetrabutyltin dissolved in 2 cc of hexane was injected into the pure feed stream before the iron. Methane formation decreased to about 1% and remained at 1% over the next 3 hours. The data is summarized in the table below.
Figure 0003836499
From the above results, it can be seen that the addition of tin to steel wool stops the promotion of methane formation and reduces it to an acceptable level in the product.
Example 6
Further tests were performed using steel wool previously coated with tetrabutyltin. In particular, as in Example 5, 0.1 cc of tetrabutyltin dissolved in 2 cc of hexane was injected three times into a 1/4 inch stainless steel tube containing 0.15 g of steel wool. The solution was carried on a steel wool in a 900 ° F. hydrogen stream.
The hydrocarbon feed was then introduced at 1175 ° F. with a hydrocarbon flow rate of 25 μl / min and the hydrogen flow rate was about 25 cc / min. The gas coming out was analyzed for methane and remained below 1% for 24 hours. The reactor was then stopped and the reactor tube was opened and inspected. Steel wool had very little carbonization.
In contrast, a control experiment was performed in which no pretreatment with tetrabutyltin was performed. It was performed for 1 day under the same conditions as described above. After 24 hours, no hydrogen or feed was detected at the tube outlet. The inlet pressure increased from the first 50 lb to 300 lb. When the reactor tube was opened and inspected, it was found that the coke was completely clogged.
Therefore, it can be seen that the organotin compound can prevent carbonization of steel wool under the modifying conditions.
Example 7
In order to investigate the effect of carbonization conditions on stainless steel wire coated with tin in a gold plated reactor tube, an experiment similar to the control experiment of Example 1 was further performed. The only difference from the control experiment was that a higher hydrogen flow rate of 100 ml / min was used.
The experiment was conducted for 8 hours with no clogging or excessive methane formation. When the tube was opened and analyzed, no obstruction or carbon band was observed. Only one black carbon streak was seen on one wire. This is probably due to improper coating.
This experiment shows that tin can protect stainless steel from carbon in a manner similar to sulfur. However, unlike sulfur, it need not be continuously injected into the feed. Sulfur must be continuously injected into the feed to maintain the hydrogen sulfide partial pressure in the system in an amount sufficient to maintain the sulfide surface on the steel. When sulfur is removed from the feedstock, carbonization begins after the sulfur is expelled from the reactor unit. This usually occurs within 10 hours after sulfur termination.
Although the present invention has been described above with reference to preferred embodiments, it should be understood that various changes and modifications can be made as will be appreciated by those skilled in the art. For example, steel parts in the reactor apparatus can be coated with niobium, zirconium, silica, ceramic, tungsten or chromium (chromation), but these techniques are very difficult to implement or use and are expensive. It will not be available too. Alternatively, as few heat exchangers can be used as possible to heat the hydrocarbons to the reaction temperature. Heat can also be provided by superheated hydrogen. Alternatively, the exposure of the heated surface to hydrocarbons can be reduced by using a larger tube diameter and a larger tube speed. Accordingly, there are many variations or modifications to the preferred embodiment that should be readily apparent to those skilled in the art and are considered to be within the scope of the invention as defined by the following claims.

Claims (19)

改質反応器装置の少なくとも一部の炭素化及び金属顆粒化に対する抵抗性を増大させつつ芳香族に富む炭化水素流を製造するための炭化水素の接触改質方法において、炭化水素として50ppb未満の硫黄及び1000ppm未満の水分を有する炭化水素を用い、改質反応器装置内で改質触媒と接触させ、炭化水素と接触する改質反応器装置の少なくとも一部がその上に、金属クラッド、金属被覆又は金属ペイントであって、錫、金属間錫化合物、錫合金及びそれらの混合物からなる群から選択される少なくとも一つを含む該金属クラッド、金属被覆又は金属ペイントを有し、該改質反応器装置における接触改質反応が700〜1050°F(371〜566℃)の間の温度において行われることを特徴とする、炭化水素の接触改質方法。 In a catalytic hydrocarbon reforming process for producing an aromatic-rich hydrocarbon stream while increasing resistance to carbonization and metal granulation of at least a portion of a reforming reactor apparatus, less than 50 ppb as hydrocarbon A hydrocarbon having a sulfur content of less than 1000 ppm and contacting with the reforming catalyst in the reforming reactor apparatus, wherein at least a portion of the reforming reactor apparatus in contact with the hydrocarbon is metal clad thereon, a metal coating or a metal paint, tin, intermetallic tin compound, the metal cladding containing at least one selected from the group consisting of tin alloy and mixtures thereof, have a metal coating or a metal paint, reforming A method for catalytic reforming of hydrocarbons, characterized in that the catalytic reforming reaction in the reactor apparatus is carried out at a temperature between 700-1050 ° F (371-566 ° C) . 改質接触が、ゼオライト触媒を含有する、請求項1に記載の方法。The method of claim 1, wherein the reforming contact contains a zeolite catalyst . 改質触媒が、アルカリ又はアルカリ土類金属及び第VIII族金属の少なくとも1種を含有する大気孔ゼオライトを含む、請求項1に記載の方法。The process of claim 1 wherein the reforming catalyst comprises an atmospheric pore zeolite containing at least one of an alkali or alkaline earth metal and a Group VIII metal . 改質触媒が、さらに白金大気孔ゼオライトを含有する、請求項に記載の方法。The process according to claim 3 , wherein the reforming catalyst further contains a platinum atmosphere pore zeolite . 改質反応器装置が、複数の炉管を有する炉;及び触媒床を有する反応器を含み;該反応装置の一部が複数の炉管の少なくとも一つを有する、請求項に記載の方法。The method of claim 1 , wherein the reforming reactor apparatus comprises a furnace having a plurality of furnace tubes; and a reactor having a catalyst bed; a portion of the reactor having at least one of the plurality of furnace tubes. . 炭素化及び金属顆粒化に対する抵抗性は、脆弱化が約2.5mm/年未満である、請求項1に記載の方法。The method of claim 1, wherein the resistance to carbonization and metal granulation is that the weakening is less than about 2.5 mm / year . 金属ペイントが還元可能な錫ペイントを含有し、還元可能な錫ペイントを還元条件下で加熱する工程をさらに有する、請求項1に記載の方法。The method of claim 1, wherein the metal paint further comprises a reducible tin paint and the reducible tin paint is further heated under reducing conditions . 錫含有ペイントが、鉄錫化物を形成する、請求項1に記載の方法。The method of claim 1 , wherein the tin-containing paint forms an iron stannate . 錫含有ペイントが、さらに、水素分解性の錫化合物、溶媒系、微粉砕された錫金属、及び酸化錫を含有する、請求項に記載の方法。 Tin-containing paint, further hydrogen decomposable tin compound, a solvent system, finely divided tin metal, and containing tin oxide, the method according to claim 1. 微粉砕された錫金属が約1〜5ミクロンの範囲の粒子サイズを有する、請求項に記載の方法。The method of claim 9 , wherein the finely divided tin metal has a particle size in the range of about 1 to 5 microns . 錫含有ペイントが、錫含有化合物及び鉄化合物を含有し、鉄:錫の比が重量で約1:3未満である、請求項に記載の方法。The method of claim 1 , wherein the tin-containing paint comprises a tin-containing compound and an iron compound, and the iron: tin ratio is less than about 1: 3 by weight . 鉄化合物が、Fe 2 O 3 を含有する、請求項11に記載の方法。 Iron compound contains Fe 2 O 3, The method of claim 11. 金属ペイントが、錫酸化物ペイントを含有する、請求項に記載の方法。The method of claim 1 , wherein the metal paint comprises a tin oxide paint . 金属クラッド、金属被覆又は金属ペイントがさらに、銅、ヒ素、アンチモン、真鍮、鉛、ビスマス、クロム、それら金属のいずれかの金属間化合物あるいは合金、銅−錫合金、又は銅−アンチモン合金からなる群から選択される少なくとも一種を含む、請求項に記載の方法。 The metal clad, metal coating or metal paint further comprises copper, arsenic, antimony, brass, lead, bismuth, chromium, any intermetallic compound or alloy of these metals, copper-tin alloy, or copper-antimony alloy The method according to claim 1 , comprising at least one selected from : 金属被覆がさらに、アルミニウム又は酸化クロムを含む層と組み合わせられる、請求項に記載の方法。The method of claim 1 , wherein the metal coating is further combined with a layer comprising aluminum or chromium oxide . 改質反応器装置の少なくとも一部が、シリカを含む、請求項に記載の方法。The method of claim 1 , wherein at least a portion of the reforming reactor apparatus comprises silica . 金属クラッド、金属被覆又は金属ペイントが、金属錫化物を含有する、請求項に記載の方法。The method of claim 1 , wherein the metal cladding, metal coating, or metal paint contains a metal stannate . 改質反応器装置の少なくとも一部が、錫被覆した300ステンレス鋼を空気焙焼したものを含む、請求項に記載の方法。The method of claim 1 , wherein at least a portion of the reforming reactor apparatus comprises air roasted tin coated 300 stainless steel . 少なくとも1つの第VIII族金属が担持された硫黄−感受性改質触媒を用いて、コークスをひどく詰まらせることなく、十分長い期間、炭化水素流を接触改質させて芳香族を製造する方法において、
炭化水素流の硫黄濃度を50ppb未満に下げ、水分を1000ppm未満に下げて、低硫黄かつ低水分の炭化水素含有流を提供し、
低硫黄かつ低水分の炭化水素含有流を、複数の炉管を有する炉の中の接触改質温度である700〜1050°F(371〜566℃)の間に加熱し、各々の炉管が低硫黄かつ低水分の炭化水素含有流と接触する部分を有し、該部分は、金属クラッド、金属被覆又は金属ペイントであって、錫、金属間錫化合物、錫合金及びそれらの混合物からなる群から選択される少なくとも一つを含む該金属クラッド、金属被覆又は金属ペイントを有するものであり、
低硫黄かつ低水分の炭化水素含有流を硫黄感受性改質触媒と接触させ、芳香族を製造する
工程を含む、芳香族の製造方法。
In a process for producing aromatics by catalytically reforming a hydrocarbon stream for a sufficiently long period of time with a sulfur-sensitive reforming catalyst loaded with at least one Group VIII metal without severely clogging the coke,
Reducing the sulfur concentration of the hydrocarbon stream to less than 50 ppb and lowering the moisture to less than 1000 ppm to provide a low sulfur and low moisture hydrocarbon-containing stream;
A low sulfur, low moisture, hydrocarbon-containing stream is heated between 700-1050 ° F. (371-566 ° C.), which is a catalytic reforming temperature in a furnace having a plurality of furnace tubes, A portion in contact with a low sulfur, low moisture, hydrocarbon-containing stream, the portion being a metal cladding, metal coating or metal paint, the group consisting of tin, intermetallic tin compounds, tin alloys and mixtures thereof The metal clad, metal coating or metal paint comprising at least one selected from
Contacting a low-sulfur, low-moisture hydrocarbon-containing stream with a sulfur-sensitive reforming catalyst to produce aromatics
A process for producing an aromatic comprising a step .
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