JPH0344059B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

本発明はエタンおよびプロパンを含むガス流か
らエチレンおよびプロピレンを製造することに関
する。 飽和炭化水素を含有する供給原料からエチレン
およびプロピレンを製造するにあたつてよく知ら
れている方法は多数ある。その一つに熱あるいは
水蒸気熱分解法がある。この方法では、炭化水素
供給流はその一部分が気体性の不飽和炭化水素に
変化する温度まで外側から加熱する反応器の中で
加熱される。このタイプの方法の典型的な例が米
国特許第3764634号に記載されている。この方法
では、炭化水素供給原料が微粒子の研摩材と共に
外側加熱管状分解炉へ導入される。混合物は約
600℃から約900℃までの温度に加熱され、供給原
料の大部分が気体性の不飽和炭化水素に変化す
る。その結果得られた懸濁研摩粒を含有する流動
性蒸気反応混合物は分解炉を通つて急冷地帯へ循
環され、そこで研摩粒子のこすり落とし作用によ
り炉の内面に副生成物のコークスが沈着するのを
防ぐ。 他の炭化水素流分解方法は米国特許第3720600
号および3708552号に記載されている。 エタンおよびプロパンからエチレンおよびプロ
ピレンを製造する第二の方法は脱水素反応による
ものである。米国特許第3113984号には、一分子
あたり３個から５個の炭素原子を有するオレフイ
ンを一分子あたり同数の炭素原子を有する供給原
料から製造するための炭化水素の脱水素反応の方
法が記載されている。この方法により、炭化水素
供給原料、蒸気、酸素、および不活性ガスから成
る反応ガス流が製造される。反応ガス流を構成す
る炭化水素原料、蒸気、酸素の容量比は一定の処
方範囲内で定められる。反応ガス流は活性木炭粒
剤の床を通過して供給原料と同じ炭素数を有する
オレフインを含有する生成流を製造する。 米国特許第3647682号には、ゼオライト分子ふ
るい触媒を使つて飽和炭化水素に富んだ石油供給
原料からオレフインを製造するための脱水素反応
方法が開示されている。この方法は触媒でパラフ
イン炭化水素を分解してエチレンおよびプロピレ
ンを製造するためのものである。 現在、当該分野で使用されている脱水素反応方
法は他にも多数ある。一方法では、新しい原料が
未反応炭化水素再循環原料と水素に富んだ再循環
ガスと混合され、例えばアルミナを白金でおおつ
たものなどのような貴金属触媒により、大気圧に
近い圧力下で所望の製品に変えられる。 他の方法では、高度に焼成した支持体上で多重
金属助触媒を使用する。希釈のため原料のモル当
り少なくとも２から３モルの蒸気の存在下で約１
−８気圧、約475℃以上で、新しい原料と変化し
なかつた炭化水素再循環物とは触媒上を通過す
る。金属助触媒を使う脱水素反応法の例は米国特
許第3641182号および3880776号に記載されてい
る。 さらに別の方法では、真空下およびプロパンを
脱水素するのに効果的な温度でクロミア触媒を使
用する。 エタンおよびプロパンを含有する供給流から高
い選択率でエチレンとプロピレンを製造する効果
的な方法を発見した。本発明に従つて、供給流は
エタン部分とプロパン部分に分離される。エタン
部分は約750℃から930℃までの範囲の温度で分離
ユニツトを通過してエチレンに富んだ流れを生成
する。 プロパン部分は約425℃から815℃までの温度で
適当な触媒上の脱水素ユニツトを通過してプロピ
レンに富んだ流れを生成する。このプロピレンに
富んだ流れは必要ならばエチレンに富んだ流れと
ほとんど同じ圧力に圧縮される。二つの流れは合
流され圧縮され冷却される。この流れからエチレ
ンとプロピレンが低温分別により回収される。最
後に未反応のエタンとプロパンは流れの分離ユニ
ツトおよび脱水素反応ユニツトにそれぞれ再循環
され。 エタンおよびプロパン供給流からエチレンおよ
びプロピレンを製造する技術には多数の方法があ
るが、本発明は同じ量の供給原料からずつと多く
の量のエチレンおよびプロピレンを選択的に製造
する利点を有する。本発明の混合した生成物の選
択率もエチレン／プロピレン生成物比の影響を余
り受けない。さらに、未反応のエタンおよびプロ
パンを再循環できるので本発明は有利である。最
後に、プロパン分別のために触媒による脱水素反
応を行うので、アセチレン、メチルアセチレン、
およびプロパジエンをほとんど含まないプロピレ
ンに富んだ流れが得られるので、圧縮および冷却
あるいは生成物回収工程の間に水処理をする必要
を省くか著しく減少させることができる。 本発明方法によりエタンとプロパンに富んだ供
給原料はエタン部分とプロパン部分にすでに分け
られていない場合はまず分離される。最初の原料
はC₂およびC₃炭化水素に富んだものなら何でも
よいが、本発明は特に天然ガス井戸からのもの、
石油製造の分離ガス、あるいは石油精製作業やそ
の他石油化学作業から供給されるものに適してい
る。 第１図に示されるように、矢印１０で示される
エタン部分は約750℃−930℃の温度で水蒸気熱分
解ユニツト１４を通される。この分解処理はエタ
ン部分を代表的には少なくとも50％乾燥容量のエ
チレンを含有する矢印１６のエチレンに富んだ流
れに変えるのに効果がある。代表的な圧力は約１
気圧である。水蒸気熱分解ユニツト１４はエタン
をエチレンに変えられるものなら当該分野で周知
の分解装置のどんなものでもよいが、滞留時間の
短かい１個以上の外側加熱管状反応器であるのが
好ましい。希釈蒸気は炭化水素分圧を減らしコー
クスの蓄積を防ぐために分解ユニツト１４の中で
使用される。水蒸気熱分解ユニツト１４中にプロ
パンはほとんどあるいは全く導入されないので、
例えばアセチレン、メチル−アセチレン、および
プロパジエンなどの望ましくない副生成物が生成
されることは一層少ない。その結果として、最終
生成物分別に先立つて、あるいは分別の間に上記
不純物を除くために得られた生成物を水処理する
必要を減らすか、省くことができる。さらに、分
解ユニツト１４はプロパンあるいはプロピレンを
ほとんど生成しない。 矢印１２で示されるプロパン部分は約425℃か
ら815℃の温度で適当な触媒上の脱水素反応ユニ
ツト１８を通過する。この脱水素反応処理は代表
的なものとしては少なくとも30％の乾燥容量のプ
ロピレンを含有する矢印２０で示されるプロピレ
ンに富んだ流れにプロパン部分を変えるのに役立
つ。エタンが脱水素反応ユニツト１８に導入され
なくても、その後なおいくらかのエタンおよびエ
チレンが生成される。プロパンをプロピレンに変
えられる当該技術分野で周知の脱水素反応技術を
使用することができる。焼成した支持体上に貴金
属あるいは酸化金属を使用する方法が好ましい。
使用した脱水素反応法のタイプにもよるが、脱水
素反応ユニツト１８を出たプロピレンに富んだ流
れは大気圧以下であるかもしれない。その場合に
は、このプロピレンに富んだ流れをブースターコ
ンプレツサー２２に通して、エチレンに富んだ流
れの圧力と同じ圧力に圧縮する。二つの流れは次
に混合されて一つのエチレン／プロピレン混合流
（矢印２４で示される）となる。 結合したエチレン／プロピレン流は最初に圧縮
装置２６で圧縮され冷却される。この圧縮冷却工
程の間に不純物や副生成物は除去され、矢印２８
の示す精製流を生成する。この精製流は代表的な
ものとしては圧力が約28から38気圧で温度は約32
℃から45℃である。エチレンに富んだ流れとプロ
ピレンに富んだ流れの組成が類似しているので、
この二つの流れを混合するために共通の圧縮装置
２６が使用できる。また、アセチレン、メチル−
アセチレン、およびプロパジエンの生成量が一層
少ないので圧縮冷却あるいは生成物回収工程の間
に混合流を水処理する必要が著しく減少しあるい
は省ける。次に精製した流れは生成物回収ユニツ
ト３０を通過してそこでエチレンとプロピレンが
低温分別により回収される。この方法により、最
初のエタン／プロパン混合流の少なくとも約80重
量％が精製エチレンおよびプロピレンとして回収
される。軽い副産物は燃料としては認められない
ので、水素は副生成物として別に回収できるが、
より重い炭化水素はさらに使用するために回収さ
れるか、さもなければ捨てられる。未反応のエタ
ンおよび／またはプロパン流の脱水素反応から生
成されたエタンは導管３２を通つて最初のエタン
供給流へ再循環される。未反応のプロパンおよ
び／またはエタン部分の分解から生じたプロパン
は導管３４を通つて再循環され新しいプロパン供
給原料と混合される。 生成回収システムを統合することにより、本発
明はエタンおよび脱水素反応で生成されたエチレ
ンが生成物として回収され、あるいは分解ユニツ
トへ再循環されるという利点を有する。もしこの
生成回収ユニツトが別々に造られたならば、この
エタンとエチレンは量が少なくて回収できないか
ら燃料としては認められないであろう。同様に、
分解装置で生成されたプロパンは別々の回収ユニ
ツトが使われた場合には廃棄されであろうが、本
発明では廃棄される代わりに選択的にプロピレン
に変えられる脱水素反応ユニツトへ再循環され
る。蒸気分解と触媒脱水素反応を結び付けて回収
および生成分離部門を統合することにより、エチ
レンおよびプロピレンの生成は一層少ない量の供
給原料で達成することができる。また、出発原料
は融離されているので、プロパンは反応を起こし
て価値の低い生成物や不純物を生成する分解ユニ
ツトから離しておくことができる。 実施例 １ 本発明の統合システムと分解ユニツトだけを使
用するシステムと比較する三つの実験を行つた。
各実験では、あらかじめ定められているC₂＝／
C₃＝生成物比が得られるように条件を定めた。
生成物比はエチレン生成を一定にし、同時にプロ
ピレン生成を変えることにより操作された。これ
らの実験での原料および生成物の割合は次の第１
表に示されている。

【表】 以上の実験結果から、三つの生成物比では分解
装置だけを使うシステムよりも統合システムの方
が原料が少なくてすむ。例えば実験１では、分解
装置だけを使つたシステムでは統合システムより
原料が131700MTPY余分に必要で、生成物比
1.8：１で468350MTPYのC₂＝／C₃＝を生成して
いる。 実験２におけるように、C₂＝／C₃＝生成物比
が3.0に近づくにつれて、統合システムの利点は
一層大きくなる。これは分解装置だけの生成物選
択率がこの比の値では一番低いからである。C₂
＝／C₃＝生成物比約3.0が望ましい場合には統合
システムが最も好ましいが、統合システムはどん
な生成物比でも分解装置だけの場合よりも選択性
があるので、常に供給原料は少なくてすむ。 各実験のC₂＝／C₃＝生成物の混合重量パーセ
ントから明らかなように、統合システムでは混合
C₂＝／C₃＝生成物選択率は生成物比、すなわち
試験した３つの生成物比全てにおいて得られた
83.8から84.5重量パーセントまでの選択率によつ
て大きな影響を受けることはない。しかし、分解
ユニツトだけの場合には、合計のC₂＝／C₃＝生
成物選択率はそのC₂＝／C₃＝生成物比と共に変
化する、すなわち生成物比6.1の場合約70.0重量
％であり生成物比1.8の場合約67.8重量％である
のに比べて生成物比3.1の場合は61.8重量％であ
る。 従つて、本発明の統合システムは高い選択率で
エチレンとプロピレンを生成できるばかりでな
く、この高い選択率がエチレン／プロピレン生成
物比の有意な影響を受けないという点で先行技術
より有利である。さらに、プロパン部分の触媒性
脱水素反応のおかげで精製流、あるいは精製プロ
ピレン生成物を水処理する必要を減らしたり省い
たりできる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の工程系統略図である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ (a) 原料流がまだ分離されていない場合はエ
   タン部分とプロパン部分に分離し、 (b) 前記エタン部分は750℃から930℃までの温度
   で水蒸気熱分解ユニツトを通過させエチレンに
   富んだ流れを生成し、 (c) 前記プロパン部分は425℃から815℃までの温
   度で適当な触媒上の脱水素反応ユニツトを通過
   させプロピレンに富んだ流れを生成し、 (d) 必要ならば、前記プロピレンに富んだ流れを
   圧縮して前記エチレンに富んだ流れの圧力とほ
   ぼ等しい圧力を得てこれを維持し、 (e) 前記エチレンに富んだ流れとプロピレンに富
   んだ流れを合流してエチレン／プロピレンの混
   合流を生成し、 (f) 初めに前記結合エチレン／プロピレン流を圧
   縮冷却して不純物および副生成物を除去し精製
   流を生成し、 (g) 前記精製流を低温分別してエチレン、プロピ
   レン、未反応エタンおよび未反応プロパンを回
   収し、 (h) 前記未反応エタンを水蒸気熱分解ユニツトへ
   未反応プロパンを脱水素反応ユニツトへそれぞ
   れ再循環させることから成るエタンおよびプロ
   パンを含む原料流からエチレンおよびプロピレ
   ンを高い選択率で生成する方法。 ２ 前記脱水素反応ユニツトは焼成した支持体上
   で貴金属あるいは酸化金属触媒を使用することを
   特徴とする特許請求の範囲第１項に記載の方法。 ３ エタンおよびプロパンの出発混合原料の少な
   くとも80％が純粋なエチレンおよびプロピレンと
   して回収されることを特徴とする特許請求の範囲
   第１項に記載の方法。 ４ 前記エチレン／プロピレンの混合流が圧縮冷
   却工程の間に水処理されることを特徴とする特許
   請求の範囲第１項に記載の方法。 ５ 精製流が低温分別工程の間に水処理されるこ
   とを特徴とする特許請求の範囲第１項に記載の方
   法。