JPH03220137A - 天然ガスからのオレフィンの製造方法 - Google Patents
天然ガスからのオレフィンの製造方法Info
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
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Description
【発明の詳細な説明】
[産業上の利用分野]
本発明は、天然ガスからのオレフィンの製造方法に関す
る。
る。
[従来技術および解決すべき課題]
天然ガスは、本質的にメタンからなる、豊富な化石原料
である。現在確認されているこの埋蔵量は1.0”m’
程度であり、これは世界中の消費量の約50年分である
。ガス鉱脈は、多くの場合、多量のエタン、プロパン、
その他の高級アルカン類、およびその他の成分、例えば
H,01CON H2SおよびHeを含む。ブロク為
つ1 パン、および天然ガスと関連するその他の高級アルカン
類の大部分は液化され、LPG (液化石油ガス)と
いう名称で呼ばれる。ヘリウムに富む鉱脈(一般に0.
3容量%以上)において、ヘリウムは、商業的価値が高
いために分離される。
である。現在確認されているこの埋蔵量は1.0”m’
程度であり、これは世界中の消費量の約50年分である
。ガス鉱脈は、多くの場合、多量のエタン、プロパン、
その他の高級アルカン類、およびその他の成分、例えば
H,01CON H2SおよびHeを含む。ブロク為
つ1 パン、および天然ガスと関連するその他の高級アルカン
類の大部分は液化され、LPG (液化石油ガス)と
いう名称で呼ばれる。ヘリウムに富む鉱脈(一般に0.
3容量%以上)において、ヘリウムは、商業的価値が高
いために分離される。
同様に硫化水素はその腐蝕性のため、水は天然ガスの輸
送にとって害になる水和物を形成するため、分離される
。得られた天然ガスはその後非凝縮ガスと呼ばれ、主と
して(例えば55〜99容量%)メタン、およびエタン
、一般にプロパン、場合によっては少量の窒素および/
または二酸化炭素を含む。
送にとって害になる水和物を形成するため、分離される
。得られた天然ガスはその後非凝縮ガスと呼ばれ、主と
して(例えば55〜99容量%)メタン、およびエタン
、一般にプロパン、場合によっては少量の窒素および/
または二酸化炭素を含む。
天然ガスの大部分は、工業用の個別加熱のために用いら
れる。しかしながら天然ガスの高級炭化水素への転換方
法もいくつか存在する。
れる。しかしながら天然ガスの高級炭化水素への転換方
法もいくつか存在する。
天然ガスのエチレンへの直接転換も非常に好ましい達成
目標である。エチレンは、重要な物質の多くの合成に利
用される原料として用いられることがきるからである。
目標である。エチレンは、重要な物質の多くの合成に利
用される原料として用いられることがきるからである。
メタンの熱分解および接触熱分解は、どちらもこの目的
を達成しうる方法である。しかしながら、非常に多量の
エネルギーを必要とする、非常に吸熱的な方法が関わっ
ている。さらにこれら2つの方法は、好ましくない多量
のコークスを生じる。
を達成しうる方法である。しかしながら、非常に多量の
エネルギーを必要とする、非常に吸熱的な方法が関わっ
ている。さらにこれら2つの方法は、好ましくない多量
のコークスを生じる。
エタンの熱分解もまた、非常に吸熱的な、従って非常に
エネルギーを消費する既知の方法である。しかしながら
エタンの熱分解は、メタンの熱分解よりも低い温度で実
施されるので、これら2つの化合物を同時に転換するこ
とはできない。従って、エタンの転換温度で操作か行な
われる場合、エタンを含む仕込原料中に存在するメタン
は、本質的に不変のまま反応器から出る。
エネルギーを消費する既知の方法である。しかしながら
エタンの熱分解は、メタンの熱分解よりも低い温度で実
施されるので、これら2つの化合物を同時に転換するこ
とはできない。従って、エタンの転換温度で操作か行な
われる場合、エタンを含む仕込原料中に存在するメタン
は、本質的に不変のまま反応器から出る。
エチレンおよびその他の炭化水素を製造するために、逐
次方法、あるいは同時方法におけるメタンの酸化カップ
リング(couplage)が提案された。
次方法、あるいは同時方法におけるメタンの酸化カップ
リング(couplage)が提案された。
逐次方法における酸化カップリング反応は、還元性物質
(agent reductible)によるメタンの
酸化、ついで空気の酸素によるこの還元性物質の再酸化
を別々に行なうことからなる。多くの米国特許において
(例えば第4,499,323.4,523.049.
4,547,611 、4.5B7.307号参照)、
金属、特にMn、Ce5Pr、S n s I n s
G e−5PbSSb、B i、Tbの多くの酸化物
の、この反応のための還元性物質としての使用について
5己載している。
(agent reductible)によるメタンの
酸化、ついで空気の酸素によるこの還元性物質の再酸化
を別々に行なうことからなる。多くの米国特許において
(例えば第4,499,323.4,523.049.
4,547,611 、4.5B7.307号参照)、
金属、特にMn、Ce5Pr、S n s I n s
G e−5PbSSb、B i、Tbの多くの酸化物
の、この反応のための還元性物質としての使用について
5己載している。
同時方法での酸化カップリング反応(メタンと酸素との
混合物の、接触物質上での掃気)は、定性的(qual
itatjven+ent)に下記のように記載される
ことができる: CH4+Oっ→C2H6+C2H4+その他の炭化水素
+CO+C02+H2+H20多くの特許(例えば欧州
特許EP 210383 A2、EP 189079
AI SEP 206044 Atおよび世界特許WO
H07351参照)において、希土類の酸化物、アルカ
リおよびアルカリ土酸化物、チタン、ジルコニウム、ハ
フニウムおよび亜鉛の酸化物の、同時方法でのメタンの
酸化カップリング反応用触媒としての、単独あるいは混
合使用が記載されている。
混合物の、接触物質上での掃気)は、定性的(qual
itatjven+ent)に下記のように記載される
ことができる: CH4+Oっ→C2H6+C2H4+その他の炭化水素
+CO+C02+H2+H20多くの特許(例えば欧州
特許EP 210383 A2、EP 189079
AI SEP 206044 Atおよび世界特許WO
H07351参照)において、希土類の酸化物、アルカ
リおよびアルカリ土酸化物、チタン、ジルコニウム、ハ
フニウムおよび亜鉛の酸化物の、同時方法でのメタンの
酸化カップリング反応用触媒としての、単独あるいは混
合使用が記載されている。
メタンの酸化カップリングに関する前記研究は、約65
%以上のC+生成物の選択率に対して、エチレンのエタ
ンに対する小さい比、一般に約0.8〜1.2を生じた
ことに注目すべきである。このように小さいエチレンの
エタンに対する比には、エタンのエチレンからの分離お
よびエタンからエチレンへの費用のかかる熱分解が必要
である。またメタンの酸化カップリングに関する前記研
究は、天然ガスのその他の主要成分、例えばエタン、プ
ロパンおよびその他の飽和炭化水素を考慮に入れていな
いことにも注目すべきである。前記のメタンの酸化カッ
プリング方法は、かなりな量の軽質炭化水素(例えばエ
タンおよびプロパン)が天然ガス中に存在するために、
天然ガスのオレフィンへの選択的転換にはほとんど適し
ない。メタンの酸化カップリング条件下での軽質アルカ
ンの相対酸化速度は、メタンの酸化速度より約15〜1
00倍も速い。
%以上のC+生成物の選択率に対して、エチレンのエタ
ンに対する小さい比、一般に約0.8〜1.2を生じた
ことに注目すべきである。このように小さいエチレンの
エタンに対する比には、エタンのエチレンからの分離お
よびエタンからエチレンへの費用のかかる熱分解が必要
である。またメタンの酸化カップリングに関する前記研
究は、天然ガスのその他の主要成分、例えばエタン、プ
ロパンおよびその他の飽和炭化水素を考慮に入れていな
いことにも注目すべきである。前記のメタンの酸化カッ
プリング方法は、かなりな量の軽質炭化水素(例えばエ
タンおよびプロパン)が天然ガス中に存在するために、
天然ガスのオレフィンへの選択的転換にはほとんど適し
ない。メタンの酸化カップリング条件下での軽質アルカ
ンの相対酸化速度は、メタンの酸化速度より約15〜1
00倍も速い。
すなイっち軽質炭化水素は、メタンが反応を開始する前
に、エチレンおよび酸化炭素に転換される。従って前記
方法は、天然ガスには効果的に適用できない。
に、エチレンおよび酸化炭素に転換される。従って前記
方法は、天然ガスには効果的に適用できない。
[問題点の解決手段]
天然ガス中にプロパン、場合によってはその他の高級ア
ルカン類が存在すること、場合によっては例えば天然ガ
スのオキシ熱分解装置の近くに位置する別の装置から来
る軽質炭化水素が存在することを考慮に入れると、メタ
ンとエタンの他に、プロパンおよび場合によってはその
他の高級アルカン類の有効利用を行なうことが非常にa
利である。
ルカン類が存在すること、場合によっては例えば天然ガ
スのオキシ熱分解装置の近くに位置する別の装置から来
る軽質炭化水素が存在することを考慮に入れると、メタ
ンとエタンの他に、プロパンおよび場合によってはその
他の高級アルカン類の有効利用を行なうことが非常にa
利である。
同様に本発明の目的の1つは、天然ガスからの、オレフ
ィン、特にエチレンおよびプロペンの高収率での製造方
法を提供することである。
ィン、特にエチレンおよびプロペンの高収率での製造方
法を提供することである。
本発明のもう1つの目的は、独立した熱分解反応器を備
える必要のない、メタンの酸化反応器から出るアルカン
の脱水素方法を提供することである。
える必要のない、メタンの酸化反応器から出るアルカン
の脱水素方法を提供することである。
これらの目的は、下記工程からなる、天然ガスのオキシ
熱分解の本発明方法によって達成しうる: (1)天然ガスを下記2つのフラクションに分離する工
程:すなわちメタンリッチになった第一ガスフラクショ
ン(これは好ましくは実質的にエタン、プロパンおよび
天然ガスに関連するその他の炭化水素を含まない)と、
メタンよりも高級な炭化水素リッチになった第二ガスフ
ラクション(特にエタンとプロパンであって、非炭化水
素ガスを含んでいてもいなくてもよい);(2)接触物
質の存在下、分子状酸素によって、メタンを含む第一ガ
スフラクションを選択的に酸化して、主生成物としてC
2炭化水素と水とを含む流出物を形成する工程; (3)メタンよりも高級な炭化水素リッチになった第二
ガスフラクションを、2つの新たなフラクションに分離
する工程:すなわちプロパンリッチになった第一ガスフ
ラクションと、エタンリッチになった第二ガスフラクシ
ョン;(4)工程(2)で導入された分子状酸素の少な
くとも約80容量%(好ましくは少なくとも約95%)
が消費されてしまった場所で、工程(3)から来る、エ
タンリッチになった第二ガスフラクションを、単独また
は天然ガスに由来するのではないエタンリッチになった
ガスの存在下、工程(2)のメタンの選択的酸化反応の
流出物に添加する工程; (5)前記流出物と、工程(3)から来るエタンリッチ
になった前記第二ガスフラクションとの混合物を熱分解
する工程; (6)工程(5)の熱分解流出物が少なくとも0゜5の
オレフィン/C+アルカンモル比を有する場所で、工程
(3)から来るプロパンリッチになった第一ガスフラク
ションを、単独または天然ガスに由来するのではないプ
ロパンリッチになったガスの存在下、工程(5)の熱分
解流出物に添加する工程;および (7)工程(6)から生じる混合物を熱分解して、オレ
フィンリッチになったガス混合物を生じるようにする工
程。
熱分解の本発明方法によって達成しうる: (1)天然ガスを下記2つのフラクションに分離する工
程:すなわちメタンリッチになった第一ガスフラクショ
ン(これは好ましくは実質的にエタン、プロパンおよび
天然ガスに関連するその他の炭化水素を含まない)と、
メタンよりも高級な炭化水素リッチになった第二ガスフ
ラクション(特にエタンとプロパンであって、非炭化水
素ガスを含んでいてもいなくてもよい);(2)接触物
質の存在下、分子状酸素によって、メタンを含む第一ガ
スフラクションを選択的に酸化して、主生成物としてC
2炭化水素と水とを含む流出物を形成する工程; (3)メタンよりも高級な炭化水素リッチになった第二
ガスフラクションを、2つの新たなフラクションに分離
する工程:すなわちプロパンリッチになった第一ガスフ
ラクションと、エタンリッチになった第二ガスフラクシ
ョン;(4)工程(2)で導入された分子状酸素の少な
くとも約80容量%(好ましくは少なくとも約95%)
が消費されてしまった場所で、工程(3)から来る、エ
タンリッチになった第二ガスフラクションを、単独また
は天然ガスに由来するのではないエタンリッチになった
ガスの存在下、工程(2)のメタンの選択的酸化反応の
流出物に添加する工程; (5)前記流出物と、工程(3)から来るエタンリッチ
になった前記第二ガスフラクションとの混合物を熱分解
する工程; (6)工程(5)の熱分解流出物が少なくとも0゜5の
オレフィン/C+アルカンモル比を有する場所で、工程
(3)から来るプロパンリッチになった第一ガスフラク
ションを、単独または天然ガスに由来するのではないプ
ロパンリッチになったガスの存在下、工程(5)の熱分
解流出物に添加する工程;および (7)工程(6)から生じる混合物を熱分解して、オレ
フィンリッチになったガス混合物を生じるようにする工
程。
本発明による天然ガスのオキシ熱分解方法は、下記の主
要な特徴を有する: (a)メタンの選択的酸化反応の間に発生した熱(反応
したメタン1モルあたり約25.OkJ )は、流出物
のアルカンおよび添加されたその他のアルカンの熱分解
に直ちに用いられる; (b)エタンついてプロパンを順次追加することによっ
て、この発生した熱からより良い利点を引き出すことが
できる; (C)オレフィン/アルカンの適切な比は、熱分解工程
(5)および(7)の滞留時間、およびメタンの選択的
酸化から直ちに生じるガス流出物の温度を調節すること
によって得られることができる; (d)メタンの選択的酸化反応の流出物は、最初の酸化
反応が生じた後に導入されうる、エタンおよびその他の
飽和炭化水素の熱分解反応用の脱水素希釈剤として用い
られることができる;(e)通常の熱分解方法によって
、エタンをエチレンに、プロパンをプロペンに転換する
必要がない; (f’)この方法によって、天然ガス中に含まれるメタ
ンだけでなく、天然ガス全体を処理することができる。
要な特徴を有する: (a)メタンの選択的酸化反応の間に発生した熱(反応
したメタン1モルあたり約25.OkJ )は、流出物
のアルカンおよび添加されたその他のアルカンの熱分解
に直ちに用いられる; (b)エタンついてプロパンを順次追加することによっ
て、この発生した熱からより良い利点を引き出すことが
できる; (C)オレフィン/アルカンの適切な比は、熱分解工程
(5)および(7)の滞留時間、およびメタンの選択的
酸化から直ちに生じるガス流出物の温度を調節すること
によって得られることができる; (d)メタンの選択的酸化反応の流出物は、最初の酸化
反応が生じた後に導入されうる、エタンおよびその他の
飽和炭化水素の熱分解反応用の脱水素希釈剤として用い
られることができる;(e)通常の熱分解方法によって
、エタンをエチレンに、プロパンをプロペンに転換する
必要がない; (f’)この方法によって、天然ガス中に含まれるメタ
ンだけでなく、天然ガス全体を処理することができる。
特にエタンの添加後、プロ、<ン、および場合によって
はその他の高級アルカン類の添加によって、C+アルカ
ンをよりよく有効利用することができる。
はその他の高級アルカン類の添加によって、C+アルカ
ンをよりよく有効利用することができる。
特に、メタンの酸化反応流出物へのエタンおよびプロパ
ンの添加が同時であるような方法に対して、本発明によ
る方法によって、プロパンのプロペンへの実質的転換を
避けることができる。このような転換の後では、エタン
のエチレンへの高い転換率を得る前に、プロペンの崩壊
が起こるものである。
ンの添加が同時であるような方法に対して、本発明によ
る方法によって、プロパンのプロペンへの実質的転換を
避けることができる。このような転換の後では、エタン
のエチレンへの高い転換率を得る前に、プロペンの崩壊
が起こるものである。
メタンの高級炭化水素への選択的酸化反応(本発明方法
の工程(2))用の接触物質に関して、この使用に関し
て知られたあらゆる接触物質を使用することができるが
、下記のような接触物質が好ましい: (a)正常な酸化カップリング条件、例えば温度約85
0〜約1,200℃、好ましくは約650〜約950℃
で操作が可能であるもの、 (b)メタン約15%の転換率に対して、少なくとも約
65%の選択率をもって02+生成物を生じるもの、お
よび (C)長時間の作動の間、その活性および選択性を維持
するもの。
の工程(2))用の接触物質に関して、この使用に関し
て知られたあらゆる接触物質を使用することができるが
、下記のような接触物質が好ましい: (a)正常な酸化カップリング条件、例えば温度約85
0〜約1,200℃、好ましくは約650〜約950℃
で操作が可能であるもの、 (b)メタン約15%の転換率に対して、少なくとも約
65%の選択率をもって02+生成物を生じるもの、お
よび (C)長時間の作動の間、その活性および選択性を維持
するもの。
前記条件に適合し、従って使用するのが好ましい接触物
質は、一般に、アルカリ金属(例えばリチウム、ナトリ
ウム、カリウム、ルビジウムおよびセシウム)、アルカ
リ土金属(例えばベリリウム、マグネシウム、カルシウ
ム、ストロンチウムおよびバリウム)および希土類金属
(例えばイツトリウム、ランタン、プラセオジム、ネオ
ジム、サマリウム、ガドリニウム、テルビウム、ジスプ
ロシウム、ホルミウム、エルビウム、ツリウム、イッテ
ルビウム、ユウロピウムおよびルテチウム)の酸化物お
よび/または炭酸塩を、単独て(希土類およびアルカリ
土類の場合のように)、あるいは混合して(アルカリ金
属が添加されたアルカリ土金属の場合、およびアルカリ
金属および/またはアルカリ土金属が添加された希土類
金属の場合のように)含むものである。前記条件に適合
するその他の接触物質は、チタン、ジルコニウム、ハフ
ニウム、マンガン、セリウム、錫、インジウム、ゲルマ
ニウム、鉛、アンチモン、亜鉛およびビスマスの酸化物
および/または炭酸塩を、好ましくはアルカリ金属、ア
ルカリ土金属、希土類およびシリカの1つまたは複数の
酸化物および/または炭酸塩と共に含むものである。上
記接触物質は、単独で、あるいはリンまたは硫黄のハロ
ゲン化物、酸化物が添加されて、効率的である。
質は、一般に、アルカリ金属(例えばリチウム、ナトリ
ウム、カリウム、ルビジウムおよびセシウム)、アルカ
リ土金属(例えばベリリウム、マグネシウム、カルシウ
ム、ストロンチウムおよびバリウム)および希土類金属
(例えばイツトリウム、ランタン、プラセオジム、ネオ
ジム、サマリウム、ガドリニウム、テルビウム、ジスプ
ロシウム、ホルミウム、エルビウム、ツリウム、イッテ
ルビウム、ユウロピウムおよびルテチウム)の酸化物お
よび/または炭酸塩を、単独て(希土類およびアルカリ
土類の場合のように)、あるいは混合して(アルカリ金
属が添加されたアルカリ土金属の場合、およびアルカリ
金属および/またはアルカリ土金属が添加された希土類
金属の場合のように)含むものである。前記条件に適合
するその他の接触物質は、チタン、ジルコニウム、ハフ
ニウム、マンガン、セリウム、錫、インジウム、ゲルマ
ニウム、鉛、アンチモン、亜鉛およびビスマスの酸化物
および/または炭酸塩を、好ましくはアルカリ金属、ア
ルカリ土金属、希土類およびシリカの1つまたは複数の
酸化物および/または炭酸塩と共に含むものである。上
記接触物質は、単独で、あるいはリンまたは硫黄のハロ
ゲン化物、酸化物が添加されて、効率的である。
同様に、メタンの選択的酸化用の接触物質は下記のよう
であるのも有利である: (a)非常に短い、一般に約300ミリ秒以下の接触時
間の間効果的であるもの、 (b)非常に短い接触時間の間、仕込原料中の分子状酸
素の少なくとも約80容量%(好ましくは少なくとも約
95%)の消費を実施することができるもの。
であるのも有利である: (a)非常に短い、一般に約300ミリ秒以下の接触時
間の間効果的であるもの、 (b)非常に短い接触時間の間、仕込原料中の分子状酸
素の少なくとも約80容量%(好ましくは少なくとも約
95%)の消費を実施することができるもの。
特に有利な接触物質は下記のものである:(a)下記式
にほぼ対応する、アルカリ土および希土類化合物を含む
接触物質: T Ln20b−o (CO3) 。
にほぼ対応する、アルカリ土および希土類化合物を含む
接触物質: T Ln20b−o (CO3) 。
(式中Tは、1つまたは複数のアルカリ土金属、例えば
ベリリウム、マグネシウム、カルシウム、ストロンチウ
ム、およびバリウムを表わし、Lnは、1つまたは複数
の希土類金属、例えばイツトリウム、ランタン、セリウ
ム、プラセオジム、ネオジム、サマリウム、ユウロピウ
ム、ガドリニウム、テルビウム、ジスプロシウム、ホル
ミウム、エルビウム、ツリウム、イッテルビウムおよび
ルテチウムを表わし、a=0.,001〜f、000
、 b−3+a、、 c =0.,1=bである。好ま
しい希土類金属は、単独または混合されたランタン、ネ
オジムおよびサマリウムである。好ましい希土類金属は
、ランタンである)。
ベリリウム、マグネシウム、カルシウム、ストロンチウ
ム、およびバリウムを表わし、Lnは、1つまたは複数
の希土類金属、例えばイツトリウム、ランタン、セリウ
ム、プラセオジム、ネオジム、サマリウム、ユウロピウ
ム、ガドリニウム、テルビウム、ジスプロシウム、ホル
ミウム、エルビウム、ツリウム、イッテルビウムおよび
ルテチウムを表わし、a=0.,001〜f、000
、 b−3+a、、 c =0.,1=bである。好ま
しい希土類金属は、単独または混合されたランタン、ネ
オジムおよびサマリウムである。好ましい希土類金属は
、ランタンである)。
(b)下記式にほぼ対応する、アルカリ土、希土類、お
よび第IVA族の化合物を含む接触物質:TaMdLn
20e−f (CO3)f(式中Tは、1つまたは複数
のアルカリ土金属を表わし、N1は1つまたは複数の第
1VA族の金属、例えばチタン、ジルコニウムおよびハ
フニウムを表わし、Lnは、1つまたは複数の希土類金
属を表わし、a =0.,001〜1,000 、d
=0.゜001〜2、e−3+a+2d−z、f =0
.,1〜e、z=0.〜0,5dである。この式におい
て、2はO〜0,5dである。従って2は第1VA族の
すべての金属の酸化状態が+4である場合にOであり、
これらの金属の酸化状態が+3である場合に0.5dで
あり、これらの金属の酸化状態+3と+4との混合が存
在する場合にO〜0,5dである。
よび第IVA族の化合物を含む接触物質:TaMdLn
20e−f (CO3)f(式中Tは、1つまたは複数
のアルカリ土金属を表わし、N1は1つまたは複数の第
1VA族の金属、例えばチタン、ジルコニウムおよびハ
フニウムを表わし、Lnは、1つまたは複数の希土類金
属を表わし、a =0.,001〜1,000 、d
=0.゜001〜2、e−3+a+2d−z、f =0
.,1〜e、z=0.〜0,5dである。この式におい
て、2はO〜0,5dである。従って2は第1VA族の
すべての金属の酸化状態が+4である場合にOであり、
これらの金属の酸化状態が+3である場合に0.5dで
あり、これらの金属の酸化状態+3と+4との混合が存
在する場合にO〜0,5dである。
好ましい希土類金属はランタン、ネオジムおよびサマリ
ウムであり、より詳しくはランタンである)。
ウムであり、より詳しくはランタンである)。
しかしながら接触物質(a)および(b)は、前記式に
限定されない。実際に、希土類金属、アルカリ土金属お
よび場合によっては第1VA族の金属の有利な効果は、
これらの金属がどんな形態で存在しても現われる。ただ
し酸化物および/または炭酸塩の形態が好ましい。
限定されない。実際に、希土類金属、アルカリ土金属お
よび場合によっては第1VA族の金属の有利な効果は、
これらの金属がどんな形態で存在しても現われる。ただ
し酸化物および/または炭酸塩の形態が好ましい。
(C)下記式にほぼ対応する、2つまたはそれ以上のア
ルカリ土金属を含む接触物質: T− g 2−goh (CO3)2−h(式中Tは、T
′とは異なる、1つまたは複数のアルカリ土金属、例え
ばベリリウム、マグネシウム、カルシウム、ストロンチ
ウムおよびバリウムを表わし、T−は、高温で安定な炭
酸塩を形成するものとして知られたアルカリ土金属、例
えばカルシウム、トロンチウムおよびバリウムを表わし
、g=0.,1〜1.[l、h’=0.〜2である。好
ましいアルカリ土金属T′は、ストロンチウムおよびバ
リウムである)。
ルカリ土金属を含む接触物質: T− g 2−goh (CO3)2−h(式中Tは、T
′とは異なる、1つまたは複数のアルカリ土金属、例え
ばベリリウム、マグネシウム、カルシウム、ストロンチ
ウムおよびバリウムを表わし、T−は、高温で安定な炭
酸塩を形成するものとして知られたアルカリ土金属、例
えばカルシウム、トロンチウムおよびバリウムを表わし
、g=0.,1〜1.[l、h’=0.〜2である。好
ましいアルカリ土金属T′は、ストロンチウムおよびバ
リウムである)。
しかしながら接触物質(c)は、上記式に限定されない
。実際に、少なくとも2つのアルカリ土金属(このうち
少なくとも1つの成分が、例えばカルシウム、ストロン
チウムまたはバリウムである)の存在の有利な効果は、
これらの金属がどんな形態で存在しても現われる。ただ
し炭酸塩または酸化物と炭酸塩の形態が好ましい。
。実際に、少なくとも2つのアルカリ土金属(このうち
少なくとも1つの成分が、例えばカルシウム、ストロン
チウムまたはバリウムである)の存在の有利な効果は、
これらの金属がどんな形態で存在しても現われる。ただ
し炭酸塩または酸化物と炭酸塩の形態が好ましい。
酸化に付される(本発明による方法の工程(2))ガス
フラクションは、希釈剤を用いず、または不活性ガス、
例えば窒素、二酸化炭素または水蒸気によって希釈され
て、使用できる。安全性のため、および操作の選択性を
害するような大きすぎる温度上昇を避けるために、メタ
ン中の酸素含量は一般に40モル%を越えてはならない
。従ってこの含量は、約0.1〜40モル%、好ましく
は約5〜25モル%であってもよい。
フラクションは、希釈剤を用いず、または不活性ガス、
例えば窒素、二酸化炭素または水蒸気によって希釈され
て、使用できる。安全性のため、および操作の選択性を
害するような大きすぎる温度上昇を避けるために、メタ
ン中の酸素含量は一般に40モル%を越えてはならない
。従ってこの含量は、約0.1〜40モル%、好ましく
は約5〜25モル%であってもよい。
オキシ熱分解反応の温度(本発明による方法の工程(2
) (5)および(7))は、一般に約650〜約1,
200℃、好ましくは約650〜約950℃である。
) (5)および(7))は、一般に約650〜約1,
200℃、好ましくは約650〜約950℃である。
全圧(工程(2>(5)および(7))は、例えば約1
〜約100バール、特に約1〜約20バールであっても
よい。メタンの酸化カップリングの接触時間(すなわち
仕込原料中の分子状酸素の少なくとも約80%の消費を
実施するために必要な時間)は、通常10−6〜1秒で
あり、好ましくは106〜1O−1秒である。2つの熱
分解区域(本発明による方法の工程(5)および(7)
)における総滞留時間は、好ましくは約1O−5〜IO
秒、特に約10−3〜2秒である。
〜約100バール、特に約1〜約20バールであっても
よい。メタンの酸化カップリングの接触時間(すなわち
仕込原料中の分子状酸素の少なくとも約80%の消費を
実施するために必要な時間)は、通常10−6〜1秒で
あり、好ましくは106〜1O−1秒である。2つの熱
分解区域(本発明による方法の工程(5)および(7)
)における総滞留時間は、好ましくは約1O−5〜IO
秒、特に約10−3〜2秒である。
メタンを含むガスフラクションの選択的酸化(本発明に
よる方法の工程(2))は、あらゆる型の反応器、特に
固定床、沸騰床、流通床または流動床反応器、好ましく
は固定床反応器において実施されてもよい。
よる方法の工程(2))は、あらゆる型の反応器、特に
固定床、沸騰床、流通床または流動床反応器、好ましく
は固定床反応器において実施されてもよい。
[実 施 例コ
下記の非限定的な実施例は、本発明による天然ガスのオ
キシ熱分解を実施するために使用されうる実施態様を示
す。これらの方法には、メタンの選択的酸化工程後C°
飽和炭化水素の段階的添加を伴なう。これらを第1図お
よび第2図に示す。
キシ熱分解を実施するために使用されうる実施態様を示
す。これらの方法には、メタンの選択的酸化工程後C°
飽和炭化水素の段階的添加を伴なう。これらを第1図お
よび第2図に示す。
好ましくは精製された、(例えば通常の脱水、脱硫およ
び二酸化炭素の除去処理を受けた)天然ガス流(2)を
、分離器(1)において、メタンに富むガスフラクショ
ン(3)と、メタンより高級な炭化水素に富むガスフラ
クション(4)とに分別する。メタンに富むガス流(3
)を、単独で、あるいは水蒸気の存、右下に、一般に約
650℃を越えない温度で予備加熱し、ついで分子状酸
素に富むガス(6)と混合し、その後反応器(5)内の
固定床と接触させる。接触物質(固定床において、粉末
、グラニユール、押出し物、ベレント形態、またはアル
カリ土金属および/または希土類金属の酸化物および/
または炭酸塩上、ジルコニア、シリカ、アルミナ、石英
またはモノリス、例えばコージェライト、ムライト、ま
たはアルファアルミナ上に担持された形態で存在しても
よい)を、酸化反応の発熱性によって、一般に約650
〜約1.200℃の温度で加熱する。
び二酸化炭素の除去処理を受けた)天然ガス流(2)を
、分離器(1)において、メタンに富むガスフラクショ
ン(3)と、メタンより高級な炭化水素に富むガスフラ
クション(4)とに分別する。メタンに富むガス流(3
)を、単独で、あるいは水蒸気の存、右下に、一般に約
650℃を越えない温度で予備加熱し、ついで分子状酸
素に富むガス(6)と混合し、その後反応器(5)内の
固定床と接触させる。接触物質(固定床において、粉末
、グラニユール、押出し物、ベレント形態、またはアル
カリ土金属および/または希土類金属の酸化物および/
または炭酸塩上、ジルコニア、シリカ、アルミナ、石英
またはモノリス、例えばコージェライト、ムライト、ま
たはアルファアルミナ上に担持された形態で存在しても
よい)を、酸化反応の発熱性によって、一般に約650
〜約1.200℃の温度で加熱する。
接触物質の温度は、メタンと分子状酸素との混合物を含
むガスの当初温度、流出物、およびメタンと酸素とを含
む混合物の量およびエンタルピー、および流出物の熱容
量の関数である。流通床または流動床型の反応器(5)
の場合、メタンと分子状酸素との混合物を、前記反応器
(5)の底部に導入する。その際この仕込原料は、反応
器(5)の頂部までエントレインされる熱い接触物質を
吸い込む。ついで一般にこの接触物質は、別の通路を通
って反応器(5)の底部まで下降し、ここでこれは再び
吸い込まれるが、あるいはその後の処理のために反応器
(5)の外部へ送られて、その後再び吸い込まれてもよ
い。
むガスの当初温度、流出物、およびメタンと酸素とを含
む混合物の量およびエンタルピー、および流出物の熱容
量の関数である。流通床または流動床型の反応器(5)
の場合、メタンと分子状酸素との混合物を、前記反応器
(5)の底部に導入する。その際この仕込原料は、反応
器(5)の頂部までエントレインされる熱い接触物質を
吸い込む。ついで一般にこの接触物質は、別の通路を通
って反応器(5)の底部まで下降し、ここでこれは再び
吸い込まれるが、あるいはその後の処理のために反応器
(5)の外部へ送られて、その後再び吸い込まれてもよ
い。
それから、分子状酸素の少なくとも約80%(好ましく
は少なくとも約95%)が消費されてしまう場所で、反
応器(5)の流出物にエタンに富むガス流(7)を添加
する。
は少なくとも約95%)が消費されてしまう場所で、反
応器(5)の流出物にエタンに富むガス流(7)を添加
する。
エタンに富む、添加された前記ガス(7)は、周囲温度
で導入されてもよく、または流出物の温度以下の温度で
予備加熱されてもよい。どちらの場合にも前記添加ガス
(7)は、流出物の温度を下げる役目を果たし、その際
流出物の温度以下の温度の混合物を生じる。この混合物
の温度は、メタンと前記添加ガスとの仕込原料の温度、
および分子状酸素の当初割合を調節して制御することが
できる。熱分解反応器(8)中の混合物(流出物と前記
添加ガス)の滞留時間は、混合物の温度および所望の熱
分解の苛酷さによって決定される。熱分解反応は、接触
物質の不存在下、あるいは接触物質、例えばメタンの選
択的酸化に関して知られたものの1つの存在下に実施さ
れてもよい。
で導入されてもよく、または流出物の温度以下の温度で
予備加熱されてもよい。どちらの場合にも前記添加ガス
(7)は、流出物の温度を下げる役目を果たし、その際
流出物の温度以下の温度の混合物を生じる。この混合物
の温度は、メタンと前記添加ガスとの仕込原料の温度、
および分子状酸素の当初割合を調節して制御することが
できる。熱分解反応器(8)中の混合物(流出物と前記
添加ガス)の滞留時間は、混合物の温度および所望の熱
分解の苛酷さによって決定される。熱分解反応は、接触
物質の不存在下、あるいは接触物質、例えばメタンの選
択的酸化に関して知られたものの1つの存在下に実施さ
れてもよい。
ついで前記流出物が、オレフィン/C+アルカンモル比
が少なくとも0.5になる場所で、反応器(8)の流出
物にプロパンに富むガス流(9)を添加する。添加され
るこのガス流(9)は、周囲温度で導入されてもよく、
または流出物の温度以下の温度で予備加熱されてもよい
。どちらの場合にも前記添加流(9)は、流出物の温度
を下げる役目を果たし、その際流出物の温度以下の温度
の混合物を生じる。前記混合物は、熱分解反応器(■0
)を通過する。ここにおいてこれの滞留時間は、その温
度および所望の熱分解の苛酷さによって決定される。熱
分解反応は、接触物質の不存在下、あるいは接触物質、
例えばメタンの選択的酸化に関して知られたものの1つ
、あるいはプロパンの脱水素に関して知られたものの1
つの存在下に実施されてもよい。
が少なくとも0.5になる場所で、反応器(8)の流出
物にプロパンに富むガス流(9)を添加する。添加され
るこのガス流(9)は、周囲温度で導入されてもよく、
または流出物の温度以下の温度で予備加熱されてもよい
。どちらの場合にも前記添加流(9)は、流出物の温度
を下げる役目を果たし、その際流出物の温度以下の温度
の混合物を生じる。前記混合物は、熱分解反応器(■0
)を通過する。ここにおいてこれの滞留時間は、その温
度および所望の熱分解の苛酷さによって決定される。熱
分解反応は、接触物質の不存在下、あるいは接触物質、
例えばメタンの選択的酸化に関して知られたものの1つ
、あるいはプロパンの脱水素に関して知られたものの1
つの存在下に実施されてもよい。
反応器(10)の流出ガスを急冷しくII)、そのまま
使用したいならば排出する(12)。同様にこれを再循
環してもよい(13)。その際、前記ガスを様々な分別
に付すのも多くの場合有利である。
使用したいならば排出する(12)。同様にこれを再循
環してもよい(13)。その際、前記ガスを様々な分別
に付すのも多くの場合有利である。
例えばニ
ーバージ。これによってガス、例えばH2、He s
N 2またはCOの蓄積を防ぐことができる; アミン洗浄。これによってCO2を除去することができ
る; 一メタネーション。これによってCOおよびHつをCH
4およびH,Oに転換することができる。
N 2またはCOの蓄積を防ぐことができる; アミン洗浄。これによってCO2を除去することができ
る; 一メタネーション。これによってCOおよびHつをCH
4およびH,Oに転換することができる。
これらの分別は、全体として装置(14)によりて表わ
されている。分離されたガスは管路(15)を経て除去
される。未転換の炭化水素、エチレンおよびプロペンを
含む残存ガスは、管路(16)を経て分離器(1)に送
られる。
されている。分離されたガスは管路(15)を経て除去
される。未転換の炭化水素、エチレンおよびプロペンを
含む残存ガスは、管路(16)を経て分離器(1)に送
られる。
分離器(1)から管路(4)を経て来るC +炭化水素
は、下記の様々な分別に付される。例えばニ ーCCおよびC+フラクションを分 134 離しつる低温で、加圧下、凝縮による分別−一硫酸中の
吸収、オレフィンの液体燃料(例えばガソリンおよび/
またはガスオイル)へのオリゴマー化、またはオレフィ
′ンをCC2ゝ 3 およびC゛アルカンから分離しうる二量化反応;および
/または 一オレフィンとC2、C3およびC+アルカレとの分離
を可能にする、当業者によく知られた方法のあらゆる組
合わせ。
は、下記の様々な分別に付される。例えばニ ーCCおよびC+フラクションを分 134 離しつる低温で、加圧下、凝縮による分別−一硫酸中の
吸収、オレフィンの液体燃料(例えばガソリンおよび/
またはガスオイル)へのオリゴマー化、またはオレフィ
′ンをCC2ゝ 3 およびC゛アルカンから分離しうる二量化反応;および
/または 一オレフィンとC2、C3およびC+アルカレとの分離
を可能にする、当業者によく知られた方法のあらゆる組
合わせ。
これらの分別は、全体として装置(17)および(20
)によって表わされている。分離器(1)から来るC
+炭化水素に富むガスフラクションを、管路(4)を経
て分離器(17)に送る。プロパンに富むガスフラクシ
ョンを、装置(17)で分離し、これを管路(9)を経
て、熱分解反応器(10)へ送る。飽和されないCおよ
びC+炭化水素に4 富むガスフラクションを、導管(18)を経て装置(1
7)から排出する。C2炭化水素に富むガスフラクショ
ンを、装置(17)で分離し、これを管路(19)を経
て、分離器(20)へ送る。ここでエタンに富むガスフ
ラクションを、エチレンに富むガスフラクションから分
離する。ついでエタンに富むガスフラクションを、管路
(7)を経て、熱分解反応器(8)へ送る。エチレンに
富むガスフラクションを、導管(21)を経て装置(2
0)から排出する。
)によって表わされている。分離器(1)から来るC
+炭化水素に富むガスフラクションを、管路(4)を経
て分離器(17)に送る。プロパンに富むガスフラクシ
ョンを、装置(17)で分離し、これを管路(9)を経
て、熱分解反応器(10)へ送る。飽和されないCおよ
びC+炭化水素に4 富むガスフラクションを、導管(18)を経て装置(1
7)から排出する。C2炭化水素に富むガスフラクショ
ンを、装置(17)で分離し、これを管路(19)を経
て、分離器(20)へ送る。ここでエタンに富むガスフ
ラクションを、エチレンに富むガスフラクションから分
離する。ついでエタンに富むガスフラクションを、管路
(7)を経て、熱分解反応器(8)へ送る。エチレンに
富むガスフラクションを、導管(21)を経て装置(2
0)から排出する。
管路(22) (23)から、特に分子状酸素の転換率
およびオレフィン/C+アルカンモル比を測定するため
に、試料を採取することができる。
およびオレフィン/C+アルカンモル比を測定するため
に、試料を採取することができる。
本発明による方法において使用される反応器の型がどん
なものでも、前記方法の工程(2)(5)および(7)
のために、別々の反応区域を用いることができるが(第
1図)、あるいは3つの連続する反応帯域を含む単一の
区域を用いるだけでもよい(第2図)。
なものでも、前記方法の工程(2)(5)および(7)
のために、別々の反応区域を用いることができるが(第
1図)、あるいは3つの連続する反応帯域を含む単一の
区域を用いるだけでもよい(第2図)。
第1図および第2図は本発明の実施例を示すフローシー
トである。 以上
トである。 以上
Claims (10)
- (1)メタン、エタンおよびプロパンを含む天然ガスか
らのオレフィンの製造方法において、(1)天然ガスを
2つのフラクション、すなわちメタンリッチになった第
一ガスフラクションと、メタンよりも高級な炭化水素リ
ッチになつた第二ガスフラクションとに分離すること、
(2)接触物質の存在下、分子状酸素によって、メタン
リッチになった第一ガスフラクションを選択的に酸化し
て、主生成物としてC_2炭化水素と水とを含む流出物
を形成すること、(3)メタンよりも高級な炭化水素リ
ッチになった第二ガスフラクションを、2つの新たなフ
ラクション、すなわちプロパンリッチになった第一ガス
フラクションと、エタンリッチになった第二ガスフラク
ションとに分離すること、(4)分子状酸素の少なくと
も約80容量%が工程(2)で既に消費されてしまって
いる時、工程(3)から来る、エタンリッチになった第
二ガスフラクションと、工程(2)の流出物とを混合す
ること、(5)工程(4)から生じる混合物を熱分解す
ること、(6)工程(5)の流出物が少なくとも0.5
のオレフィン/C_2^+アルカンモル比を有する時、
工程(3)から来るプロパンリッチになった第一ガスフ
ラクションと、工程(5)の前記流出物とを混合するこ
と、および(7)工程(6)から生じる混合物を熱分解
すること、 を特徴とする方法。 - (2)工程(4)に先立ち、工程(3)から来る、エタ
ンリッチになった第二ガスフラクションと、天然ガスに
由来しない、エタンリッチになったガスとを混合する、
請求項1による方法。 - (3)工程(6)に先立ち、工程(3)から来る、プロ
パンリッチになった第一ガスフラクションと、天然ガス
に由来しない、プロパンリッチになったガスとを混合す
る、請求項1または2による方法。 - (4)工程(2)において、酸素がメタン1モルあたり
、約0.001〜0.4モルの割合にある、請求項1〜
3のうちの1つによる方法。 - (5)工程(4)の混合は、分子状酸素の少なくとも9
5容量%が工程(2)で既に消費されてしまっている時
に実施される、請求項1〜4のうちの1つによる方法。 - (6)工程(2)(5)および(7)が、温度約650
〜約1200℃、圧力約1〜約100バールで実施され
る、請求項1〜5のうちの1つによる方法。 - (7)工程(2)の接触物質が、下記式で表わされる、
請求項1〜6のうちの1つによる方法:T_aLn_2
O_b_−_c(CO_3)_c(式中Tは、少なくと
も1つのアルカリ土金属を表わし、Lnは、少なくとも
1つの希土類金属を表わし、a=0.001〜1,00
0、b=3+a、c=0.1〜bである)。 - (8)工程(2)の接触物質が、下記式で表わされる、
請求項1〜6のうちの1つによる方法:T_aM_dL
n_2O_e_−_f(CO_3)_f(式中Tは、少
なくとも1つのアルカリ土金属を表わし、Lnは、少な
くとも1つの希土類金属を表わし、Mは1つまたは複数
の第IVA族の金属を表わし、a=0.001〜1,00
0、d=0.001〜2、e=3+a+2d−z、f=
0.1〜e、z=0〜0.5dである)。 - (9)工程(7)の流出物を分別して、二酸化炭素を除
去するようにし、ついでこの流出物をメタン化に付し、
最後に、生じたガス流出物を再び工程(1)に送る、請
求項1〜8のうちの1つによる方法。 - (10)エチレンおよびプロパンの製造のための、請求
項1〜9のうちの1つによる方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2008091A JPH0639414B2 (ja) | 1990-01-16 | 1990-01-16 | 天然ガスからのオレフィンの製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2008091A JPH0639414B2 (ja) | 1990-01-16 | 1990-01-16 | 天然ガスからのオレフィンの製造方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH03220137A true JPH03220137A (ja) | 1991-09-27 |
JPH0639414B2 JPH0639414B2 (ja) | 1994-05-25 |
Family
ID=11683653
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2008091A Expired - Fee Related JPH0639414B2 (ja) | 1990-01-16 | 1990-01-16 | 天然ガスからのオレフィンの製造方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH0639414B2 (ja) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2019202945A (ja) * | 2018-05-22 | 2019-11-28 | 三菱重工業株式会社 | 反応器及びオレフィンの製造方法 |
WO2023068907A1 (ko) * | 2021-10-22 | 2023-04-27 | 서강대학교산학협력단 | 올레핀 제조 반응 장치 및 제조 공정 |
-
1990
- 1990-01-16 JP JP2008091A patent/JPH0639414B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2019202945A (ja) * | 2018-05-22 | 2019-11-28 | 三菱重工業株式会社 | 反応器及びオレフィンの製造方法 |
WO2023068907A1 (ko) * | 2021-10-22 | 2023-04-27 | 서강대학교산학협력단 | 올레핀 제조 반응 장치 및 제조 공정 |
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---|---|
JPH0639414B2 (ja) | 1994-05-25 |
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