JPH0480015B2 - - Google Patents

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JPH0480015B2
JPH0480015B2 JP62188978A JP18897887A JPH0480015B2 JP H0480015 B2 JPH0480015 B2 JP H0480015B2 JP 62188978 A JP62188978 A JP 62188978A JP 18897887 A JP18897887 A JP 18897887A JP H0480015 B2 JPH0480015 B2 JP H0480015B2
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JP
Japan
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ethanol
reactor
catalyst
reaction
isothermal reactor
Prior art date
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JP62188978A
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English (en)
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JPS6434929A (en
Inventor
Takao Takinami
Koji Tamura
Tsutomu Toida
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
JGC Corp
Original Assignee
JGC Corp
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Publication date
Application filed by JGC Corp filed Critical JGC Corp
Priority to JP62188978A priority Critical patent/JPS6434929A/ja
Publication of JPS6434929A publication Critical patent/JPS6434929A/ja
Publication of JPH0480015B2 publication Critical patent/JPH0480015B2/ja
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    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02PCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P20/00Technologies relating to chemical industry
    • Y02P20/50Improvements relating to the production of bulk chemicals
    • Y02P20/52Improvements relating to the production of bulk chemicals using catalysts, e.g. selective catalysts

Landscapes

  • Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)
  • Low-Molecular Organic Synthesis Reactions Using Catalysts (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
イ 産業上の利用分野 本発明はエタノールの脱水反応方法、特に触媒
の存在下でエタノールを断水してエチレンを得る
方法に関するものである。 従来の技術 触媒の存在下でエタノールを脱水してエチレン
を得る反応 C2H5OHC2H4+H2O は、多管式外部加熱型等温反応器(以下等温反応
器という)又は断熱反応器を用いて実施されてい
る。 等温反応器では外部から熱を供給して一定温度
で反応させる。 上記反応の活性化エネルギーは約20〜
50Kcal/gモルと大変大きいので、反応温度を
上げることにより反応速度を大巾に増加させるこ
とができる。 しかし高温でエタノールの転化率を高めると、
副生成物が増加してエチレン収率を低下させると
同時に、エチレンの重合、分解等によつて触媒上
にカーボン質が析出し触媒活性の劣化が促進され
る。反応温度を低くすると反応速度が低下するの
で触媒量が多く必要になり、等温反応器を大きく
しなければないので装置費が大となる。 断熱反応器は等温反応器と比較すると構造が単
純で装置費も低廉となるが、単段では温度降下を
抑えるのに多量のスチームを系内に送入すること
が必要になる。 断熱反応器を多段にし段間で加熱する方法もあ
るが、1段当りの温度降下が大きい場合は必要な
触媒量が多くなり、1段当りの温度降下を少なく
すれば段数を多く必要とするので装置費はあまり
低減されない。 発明が解決しようとする問題点 本発明は、カーボン質の析出等の副反応が制御
され、高エタノール転化率で、しかも必要な触媒
量が少なくてすむエタノールの脱水反応方法を提
供することを目的とする。 ロ 発明の構成 問題点を解決するための手段 本発明のエタノールの脱水反応方法は、触媒の
存在下でエタノールを脱水してエチレンを製造す
るに際して、エタノールを多管式外部加熱型等温
反応器に導入し、反応温度350〜450℃の範囲で、
エタノールの転化率が95%以下となる条件で反応
させ、得られた反応生成物を断熱反応器に導入し
て未反応エタノールを反応させることからなる。 以下本発明を詳細に説明すると、本発明では等
温反応器と断熱反応器とを直列に組み合わせて使
用する。 等温反応器の温度は熱媒体の循環で制御し、反
応温度350〜450℃の範囲で、エタノールの転化率
が95%以下となる条件で反応させる。 この温度条件での反応速度は大きく、しかもエ
タノールの転化率を95%以下にとどめるので等温
反応器での必要触媒量は少なくてすみ、等温反応
器を小さくすることができる。 等温反応器の温度が350℃より低い場合には必
要な触媒量が多くなりすぎて実用的でない。 また450℃より高温ではアルデヒドやオレフイ
ン類の生成が顕著になると同時にカーボン質の析
出が激増し触媒寿命の低下を招く。 上記のような温度範囲で、しかも等温反応器で
のエタノール転化率を95%以下とし未反応エタノ
ールを残すことにより副反応は制御される。 エタノールの転化率が95%以下であれば副反応
制御の目的は達成できるが、後段の断熱反応器で
必要とする触媒量の減少という点からは75%以上
95%以下とすることが望ましい。 エタノールの転化率をこの範囲とするには、触
媒量の増減、エタノール供給量の増減、反応温度
の調整等の手段が用いられる。 等温反応式器からの未反応エタノールを含むガ
スは次の断熱反応器に導入して反応させる。 断熱反応器では、エタノールの脱水反応が進行
するにつれ、吸熱反応のため温度が降下するので
副反応が抑えられる。 等温反応器からの未反応エタノールを含むガス
は、加熱または冷却することなくそのまま断熱反
応器に導入してもよいし、加熱または冷却してか
ら断熱反応器に導入してもよい。 利用できる余剰熱源がある場合には、等温反応
器の温度を例えば370℃以下の比較的低温で行な
い炭素析出等の副反応を最低にすると共に、等温
反応器出口(断熱反応器入口)で未反応エタノー
ルを含むガスを余剰熱源で間接的に加熱して断熱
反応器への導入温度を高くすることにより、断熱
反応器で必要とする触媒量を減らすことができ
る。 等温反応器でのエタノールの転化率が高い場合
そのまま断熱反応器に送ると、断熱反応器での反
応量は少なく温度降下も少なくなる。このような
時は等温反応器出口(断熱反応器入口)ガスを冷
却することもある。 冷却は熱交換器を設け間接的に等温反応器出口
(断熱反応器入口)ガスを冷却する方法の他に、
ボイラー給水、エタノール液、エタノール水溶液
またはスチームを等温反応器出口(断熱反応器入
口)ガスに注入することにより冷却してもよい。 等温反応器及び断熱反応器で使用する触媒はエ
タノール脱水反応に用いられるものならいずれで
もよく、例えばアルミナ、シリカ・アルミナ、ゼ
オライト類、固体リン酸などが挙げられるが、特
にアルミナが好ましい。 反応圧力は常圧でも加圧下も運転可能である
が、好ましくは常圧〜20Kg/cm2Gとするのがよ
い。 原料エタノールのLHSVは、0.2〜7.0HR-1
範囲が好ましい。 作 用 等温反応器を350℃〜450℃の高温で運転するこ
とにより反応速度を大きくし、必要触媒量を少な
くして反応器を小さくすることができる。 このような温度範囲で、しかも等温反応器での
エタノール転化率を95%以下とし未反応エタノー
ルを残すことにより副反応は抑制される。 ついで等温反応器からの未反応エタノールを含
むガスを次の断熱反応器で処理することによりエ
タノール転化率を99%以上とすることができ、し
かも等温反応器と断熱反応器の2反応器の合計触
媒量を等温反応器1段のみで行う場合の触媒量よ
り少なくできる。 実施例 1 γ−Al2O3触媒(3mmФ×3mmH)を1.5充填
した等温反応器と6充填した断熱反応器を直列
に接続してエタノール10/Hrを供給し、系の
圧力を10Kg/cm2Gとして等温反応器を400℃に保
ち出口ガスをそのまま断熱反応器に導入した。断
熱反応器出口温度は360℃で、生成ガス量とガス
組成及び未反応分を分析してエタノールの転化率
を求めたことろ、等温反応器出口での転化率は90
%、断熱反応器出口での転化率は99%以上であつ
た。 500時間反応後、等温反応器及び断熱反応器そ
れぞれの触媒層を5区分して抜き出し、各区分ご
との平均サンプルの炭素含有量を分析して第1図
に示す結果を得た。等温反応器での炭素含有量は
0.5%程度で、断熱反応器では入口で0.5%程度、
出口では0.2%程度であつた。 比較例 1 実施例1で使用したのと同じγ−Al2O3触媒を
17充填した等温反応器にエタノール10/Hr
を供給し、圧力10Kg/cm2G、温度370℃にて反応
を行い、エタノールの転化率を求めたところ99%
であつた。 500時間反応を行つた後、触媒層を5区分して
抜き出し、各区分ごとの平均サンプルの炭素含有
量を分析して第2図に示す結果を得た。いずれも
炭素含有量は0.5%程度であつた。 比較例 2 実施例1で使用したのと同じγ−Al2O3触媒を
10充填した等温反応器にエタノール10/Hr
を供給し、圧力10Kg/cm2G、温度400℃にて反応
を行つたところ、エタノール転化率は99.7%以上
であつた。 500時間反応を行つた後、触媒層を5区分して
抜き出し、各区分ごとの平均サンプルの炭素含有
量を分析して第3図に示す結果を得た。サンプル
のうち4区分では炭素含有量は0.5%程度であつ
たが、最後の1区分では炭素含有量は2%となつ
ていた。 実施例1、比較例1及び比較例2の結果をまと
めて第1表に示す。
【表】 等温反応器のみを使用した場合、反応温度を低
くすれば炭素析出は抑えられるが、99%のエタノ
ール転化率を得ようとすると多量(17)の触媒
が必要である(比較例1)。 反応温度を高くすれば触媒量は少なくてもよい
(10)が、99%のエタノール転化率を得ようと
すると炭素析出が多くなる(比較例2)。 これに対し、等温反応器と断熱反応器を直列に
組み合せて使用した実施例1では、99%以上のエ
タノール転化率を得るに必要な触媒量は最も少な
く(7.5)、かつ炭素析出も少ない。 参考例 (エタノール転化率と炭素析出量との関係) 実施例1で使用したのと同じγ−Al2O3触媒
100mlを充填した等温反応器に、温度450℃、圧力
10Kg/cm2Gでエタノール転化率が85%になるよう
にエタノール供給量を調整し、500時間運転した
後、触媒層を7分割して抜き出し、触媒層出口部
分の触媒について炭素分析を行つた。以上の実験
をエタノール転化率が90、95、97、99%について
行い第4図に示す結果を得た。 第4図より、反応温度450℃、圧力10Kg/cm2
では、エタノール転化率が95%を越えると触媒層
出口部分の触媒上での炭素析出が激増することが
わかる。 実施例 2 実施例1で使用したのと同じγ−Al2O3触媒を
19充填した等温反応器と10充填した断熱反応
器を直列に接続してエタノール10/Hrを供給
し、系の圧力を10Kg/cm2Gとして等温反応器を
350℃に保ち、出口ガスを450℃に加熱して断熱反
応器に導入して反応させた。 比較例 3 実施例1で使用したのと同じγ−Al2O3触媒を
58充填した等温反応器にエタノール10/Hr
を供給し、圧力10Kg/cm2G、温度350℃で反応さ
せた。 実施例2及び比較例3の結果をまとめて第2表
に示す。 同じ99%のエタノール転化率を得るのに比較例
3では58の触媒を必要としたのに対し、実施例
2の場合は合計29と半分ですんだ。いずれの場
合も炭素析出は少量であつた。
【表】 実施例 3 実施例1で使用したのと同じγ−Al2O3触媒を
2充填した等温反応器と5充填した断熱反応
器を直列に接続してエタノール10/Hrを供給
し、系の圧力10Kg/cm2Gとして等温反応器を400
℃に保ち、出口ガスを380℃に冷却して断熱反応
器に導入して反応させた。結果を比較例1及び比
較例2の結果と共に第3表に示す。
【表】 ハ 発明の効果 エタノールの脱水反応において、カーボン質の
析出等の副反応が抑えられて触媒活性の劣化が抑
制されると共に、高エタノール転化率で、しかも
必要な触媒量が等温反応器1段のみの場合に比べ
て少なくてすむ。 断熱反応器1段のみの場合に比べ多量の水蒸気
を使用せずにすむ。 断熱反応器多段の場合に比べ段数が少なくてす
む。
【図面の簡単な説明】
第1図は実施例1における等温反応器及び断熱
反応器の各区分の触媒の炭素含有量を示す図、第
2図は比較例1における等温反応器の各区分の触
媒の炭素含有量を示す図、第3図は比較例2にお
ける等温反応器の各区分の触媒の炭素含有量を示
す図、第4図は温度450℃での等温反応器におけ
るエタノール転化率と触媒の炭素含有量との関係
を示す図である。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 触媒の存在下でエタノールを脱水してエチレ
    ンを製造するに際して、エタノールを多管式外部
    加熱型等温反応器に導入し、反応温度350〜450℃
    の範囲で、エタノールの転化率が95%以下となる
    条件で反応させ、得られた反応生成物を断熱反応
    器に導入して未反応エタノールを反応させること
    からなるエタノールの脱水反応方法。 2 多管式外部加熱型等温反応器でのエタノール
    の転化率を75%以上95%以下とする特許請求の範
    囲第1項記載のエタノールの脱水反応方法。
JP62188978A 1987-07-30 1987-07-30 Method for dehydrating reaction of ethanol Granted JPS6434929A (en)

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008110302A (ja) * 2006-10-30 2008-05-15 National Institute Of Advanced Industrial & Technology エチレン製造用触媒

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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5022539A (ja) * 1973-06-27 1975-03-11
JPS5436203A (en) * 1977-08-09 1979-03-16 Petroleo Brasileiro Sa Process for preparing ethene

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