JPH05246908A - アルケニルベンゼンの製造方法 - Google Patents

アルケニルベンゼンの製造方法

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JPH05246908A
JPH05246908A JP4080327A JP8032792A JPH05246908A JP H05246908 A JPH05246908 A JP H05246908A JP 4080327 A JP4080327 A JP 4080327A JP 8032792 A JP8032792 A JP 8032792A JP H05246908 A JPH05246908 A JP H05246908A
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alkenylbenzene
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reactor
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JP4080327A
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Jiro Kinoshita
二郎 木下
Tadatsugu Yamamoto
忠嗣 山本
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Asahi Chemical Industry Co Ltd
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Asahi Chemical Industry Co Ltd
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    • Y02PCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
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  • Low-Molecular Organic Synthesis Reactions Using Catalysts (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 等温系反応器を用いたアルケニルベンゼンの
製造方法において、スチーム/原料アルキルベンゼン比
を低下せしめた反応条件下で、アルケニルベンゼンを工
業的に安定に、かつ、高生産性のもとに製造する。 【構成】 等温系反応器を用いて脱水素触媒およびスチ
ームの存在下で、高温にてアルケニルベンゼンを製造す
る方法において、該反応器内にK2 CO3 含有量20wt
%未満の脱水素触媒を20〜40 vol%、K2 CO3
0wt%以上の脱水素触媒を80〜60 vol%の割合で反
応器入口部からカリウム含有量の低い順に配置すること
から成るアルケニルベンゼンの製造方法。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、等温系反応器を用いた
アルケニルベンゼンの製造方法に関し、さらに詳しく
は、アルケニルベンゼンをスチーム/原料アルキルベン
ゼン比を低下せしめた条件下で、工業的に、安定に、か
つ、高生産性のもとに製造を可能とするアルケニルベン
ゼンの製造方法である。
【0002】
【従来の技術】脱水素反応は、通常、原料アルキルベン
ゼンを水蒸気の存在下、高温度で脱水素系触媒に接触さ
せることにより、断熱系あるいは等温系の反応器を用い
て行なわれている。これらの反応器は、反応に必要な熱
量の与え方に特徴を有しており、図1に各反応器の典型
的な触媒層温度分布を示す。断熱系では触媒反応を断熱
状態で実施する。すなわち、反応に必要な熱量は、原料
をあらかじめ加熱し触媒層に導かれる。脱水素反応が大
きな吸熱反応であることから、断熱系反応器では、当
然、触媒層温度は反応の進行に伴い低下していく。
【0003】一方、等温系反応器は、断熱系に対し、熱
量を外部から供給する方式が取られる。すなわち、熱交
換機タイプの反応器を用い、チューブ内に触媒を充填
し、シェル側から加熱媒体により熱が供給される方式が
とられる。一般にチューブ内触媒層温度は、下流側にい
くにつれて上昇していく。(このようにして、一般に等
温系と表現し、断熱系と区別しているが、等温系反応器
の触媒層が文字どおり均一な温度を示すものではない)
【0004】上記反応に用いられる脱水素触媒として
は、K2 CO3 −Fe2 3 −Cr23 系およびK2
CO3 −Fe2 3 −CeO2 系触媒が活性および選択
性に優れ、広く知られている。近年、アルケニルベンゼ
ンの製造コストの低減を図る目的で、スチーム使用量を
減少させる。すなわち、スチーム/原料アルキルベンゼ
ン比を低くしようとするニーズが高くなってきている。
【0005】例えば、特開昭59−216634号公報
によると、スチーム使用量を減らした場合、触媒表面上
への炭素質生成が容易となることから、触媒上に沈着す
る炭素質を速やかに除去する方法が必要で、そのため、
酸化鉄、アルカリ金属炭酸塩、アルカリ土類金属炭酸塩
および各種助剤からなる触媒において、その重量の30
wt%以上のアルカリ金属炭酸塩およびアルカリ土類金属
炭酸塩を含有させた。低スチーム操業に耐えるエチルベ
ンゼンの脱水素用触媒を開示している。
【0006】また、特公平3−80133号公報には、
断熱系反応器内で、カリウム含有量の異なる脱水素触媒
を組み合わせて使う方法を開示している。公報による
と、触媒中のカリウム飛散が高温下で起こり易く、触
媒の粉化や固結を引き起こすこと、断熱系反応器は入
口部が高温で、反応の進行にしたがって急激に触媒層温
度は低下すること、断熱系反応器のもつ温度分布特性
に合わせ、カリウム含有量の異なる脱水素触媒をカリウ
ム含有量の低い触媒の順に、原料ガスの上流から下流へ
配置する方法を開示している。
【0007】すなわち、特公平3−80133号公報に
よる技術思想は、触媒層の高温部にカリウム含有量の低
い触媒を用い、より低い温度の部分にカリウム含有量の
高い触媒を用い、カリウムの飛散を減らし、触媒の粉化
を低く抑える方法を開示しているものである。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、これら
の製造法は、優れた点を有するものであるが、他方問題
点も有している。熱交換器タイプである等温系反応器に
おいて、カリウム含有量の高い単一の触媒を用いて低ス
チーム/原料アルキルベンゼン比を達成しようとした場
合、チューブ内の圧力損失がつき、長寿命で使用するこ
とができなかった。
【0009】また、カリウム含有量の異なる脱水素触媒
を組み合わせて使う方法において、高温部にカリウム含
有量の低い触媒、より低温部にカリウム含有量の高い触
媒を用いる技術思想を等温系反応器に適用した場合、同
様にチューブ内の圧力損失がつき、長寿命を達成するこ
とができなかった。
【0010】本発明は、このような事情のもとで、等温
系反応器を用いたアルケニルベンゼンの製造方法におい
て、前記問題点を解決し、スチーム/原料アルキルベン
ゼン比を1.2(重量比)以下でアルケニルベンゼンを
工業的に、安定に、かつ、高生産性のもとに製造するこ
とを可能にしたアルケニルベンゼンの製造方法を提供す
ることにある。
【0011】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、等温系反
応器を用いてカリウム含有触媒およびスチームの共存下
に、高温にてアルケニルベンゼンを製造する場合に、使
用するスチーム量を低減した条件においても、触媒寿命
を低下することなくアルケニルベンゼンを製造すること
を可能とするため、触媒挙動の詳細な解析を行なった。
【0012】本発明者らは、先ずカリウム含有量と触媒
寿命の関係について各種触媒(全て押出成形品で、直径
約3/16インチ)を用いて検討を行なった。触媒10
LをSUS製3インチチューブ反応管に充填した。触媒
層平均温度590℃、反応器出口圧力1.3kg/cm2 (a
bs) 、スチーム/原料エチルベンゼンの供給重量比0.
9、LHSV0.6Hr-1の条件下に約800Hr連続
的にスチレンの製造反応を実施した。
【0013】反応後の触媒を全量抜き出し、16メッシ
ュ金網にて粉化物をふるい分け、その重量を測定した。
この結果を図2に示した。次に、カリウム含有量の異な
る脱水素触媒(押出成形品で、直径約3/16インチ)
を組み合わせて用い、触媒寿命の検討を行なった。触媒
層温度の低い領域にK2 CO3 30wt%含有触媒を20
vol%、触媒層温度のより高い領域にK2 CO3 13wt
%含有触媒を80 vol%の割合でトータル10LをSU
S製3インチチューブ反応管に充填した。触媒層平均温
度590℃、反応器出口圧力1.3kg/cm2 (abs) 、ス
チーム/原料エチルベンゼンの供給重量比0.8、LH
SV0.6Hr-1の条件下に約4000Hr連続的にス
チレンの製造反応を実施した。
【0014】同様の条件下でK2 CO3 30wt%触媒の
みを用いて実施した。反応後の触媒を、各触媒層毎(約
2L毎)に抜き出し、16メッシュ金網にて粉化物をふ
るい分け、その重量を各触媒層毎に測定した。この結果
を表1に示した。
【0015】
【表1】
【0016】上記テストの結果は、極めて重要な、か
つ、新しい知見を示している。すなわち、触媒の長寿命
化を達成するには、カリウム含有量が少ない方が望まし
いこと、さらに、触媒層温度が低いにもかかわらずカリ
ウム含有量の高い触媒層では粉化率が大きく、触媒層温
度がより高い領域で、意外にも粉化率が小さいという従
来の断熱系反応器で云われていた触媒の構造劣化と触媒
層温度との関係に相反する新しい知見が見出された。
【0017】本発明者らは、等温系反応器において、入
口部から触媒層20 vol%相当が、より温度の低い部分
であるにもかかわらず、触媒構造の劣化を生じており、
反対により温度の高い部分であっても、カリウム含有量
の高い触媒を用いても、構造上安定であることを見出
し、この知見に基づいて本発明を完成するに至ったもの
である。
【0018】すなわち、本発明は、等温系反応器を用い
て脱水素触媒およびスチームの存在下で、高温にてアル
ケニルベンゼンを製造する方法において、該反応器内に
2CO3 含有量20wt%未満の脱水素触媒を20〜4
0 vol%、K2 CO3 含有量20wt%以上の脱水素触媒
を80〜60 vol%の割合で反応器入口部からカリウム
含有量の低い順に配置することを特徴とするアルケニル
ベンゼンの製造方法である。
【0019】以下、本発明を詳細に説明する。本発明に
用いるアルキルベンゼンとは、化1式で表され、例え
ば、エチルベンゼン、エチルトルエン、ジエチルベンゼ
ン、イソプロピルベンゼン、ジイソプロピルベンゼン、
ブチルベンゼン、イソプロピルトルエン、ブチルトルエ
ン、エチルイソプロピルベンゼン、エチルブチルベンゼ
ン、ヒドロキシエチルベンゼン、ヒドロキシイソプロピ
ルベンゼン、ヒドロキシブチルベンゼンなどが挙げられ
る。
【0020】
【化1】R−φ−R’ (R=Cn 2n+1、R’=Cm 2m+1またはX、φはベ
ンゼン環、ただし、n=2,3,4、m=0,1,2,
3,4、X=OH、Cl、Br、I、F)
【0021】アルケニルベンゼンとは、前記アルキルベ
ンゼンを脱水素したものを意味する。本発明でいう等温
系反応器とは、熱交換器タイプを意味し、原料アルキル
ベンゼンは脱水素触媒およびスチームの存在下、チュー
ブ内で脱水素反応を起こす。脱水素反応は吸熱反応であ
るため、熱交換器のシェル内の加熱媒体から熱交換によ
り間接的に反応熱が供給され、所望の反応収率を得る。
【0022】本発明における脱水素触媒とは、カリウム
元素を含む触媒を云い、触媒成分としては、鉄、クロ
ム、マンガン、コバルト、亜鉛、銅、マグネシウム、ア
ルミニュウム、カルシウム、ニッケル、バナジウム、モ
リブデン、ビスマス、バリウム、セリウムからなる群よ
り選ばれた少なくとも1種類の化合物と、前記カリウム
化合物を添加したものから成る。これらの化合物として
は、酸化物、硫酸塩、リン酸塩、炭酸塩等があり、酸化
物が多用される。有効な化合物の組み合わせ例を挙げれ
ば、Fe2 3 −Cr2 3 −K2 CO3 、Fe2 3
−MgO−Cr23 −K2 CO3 、Cr2 3 −Al
2 3 −K2 CO3 、Fe2 3 −ZnO−K2
3 、Fe2 3 −CeO2 −MoO3 −K2 CO3
Fe2 3 −MgO−CeO2 −K2 CO3 系触媒があ
る。次に、本発明の好適な実施態様を説明する。
【0023】原料アルキルベンゼンはスチームと共に5
00〜700℃、好ましくは530〜600℃の範囲に
加熱され、反応器入口からチューブに導入される。チュ
ーブ内に導入されたプロセス側流体は、脱水素触媒が存
在するチューブ内でシェル側から供給された600〜8
50℃、好ましくは650〜780℃の加熱媒体から熱
交換された熱により、所望の脱水素反応を行ないながら
徐々に昇温され、反応生成物として550〜800℃、
好ましくは580〜700℃の範囲で反応器出口から取
り出される。
【0024】このチューブ内の脱水素反応の反応圧力は
0.2〜4kg/cm2 (abs) 、好ましくは0.6〜2.5
kg/cm2 (abs) の範囲、LHSV(液体供給量/時間/
触媒)は0.1〜3Hr-1、好ましくは0.3〜1Hr
-1の範囲で実施される。また、同伴させる水蒸気の量
は、アルキルベンゼンに対し0.6〜1.2重量倍用い
られる。反応器内には、K2 CO3 含有量20wt%未満
の脱水素触媒を20〜40 vol%、K2 CO3 含有量2
0wt%以上の脱水素触媒を80〜60 vol%の割合で、
反応器入口部からカリウム含有量の低い順に配置され
る。
【0025】実施例の図3および図4からもあきらかな
ように、反応の進行に伴い、カリウム含有量の高い触媒
の性能効果が現れる。工業的に製造する場合、安定に生
産が継続できること、ならびに高い生産性を上げること
は、共に重要な要素であり、安定に生産を継続するため
に反応器の入口にカリウム含有量の低い触媒を充填し、
高い生産性を維持する目的から、反応の進行に伴い高い
性能を有する、カリウム含有量の高い触媒を充填する方
法を開示するものである。
【0026】
【実施例】以下、本発明を実施例により説明するが、本
発明は、これに限定されるものではない。 実施例1 直径34mm、長さ100cmのステンレス製管にK2 CO
3 含有量13wt%のFe2 3 −K2 CO3 系触媒(ク
ライテリオン社製「C−105」)を25 vol%、K2
CO3 含有約30wt%のFe2 3 −K2 CO3 系触媒
(日産ガードラー社製「G−64M」)を75 vol%の
割合で充填し、反応管を電気炉で加熱して平均温度約6
00℃でエチルベンゼンの脱水素反応を行なった。
【0027】反応管にはノズルを取り付け、各触媒層毎
にサンプリングできるようにしている。反応圧力は1.
6kg/cm2 (abs) 、LHSVは0.6Hr-1、スチーム
とエチルベンゼンの重量比は0.8である。各触媒層で
のエチルベンゼン転化率を図3に示す。
【0028】実施例2 実施例1と同様な実験を行なった。ただし、スチームと
エチルベンゼンの重量比は0.7で行なった。各触媒層
でのエチルベンゼン転化率を図4に示す。
【0029】実施例3 上流側にK2 CO3 13wt%含有触媒を25 vol%、
下流側にK2 CO3 30wt%含有触媒を75 vol%の割
合で、トータル触媒量10LをSUS304製3インチ
チューブ反応管に充填した。反応管出口圧力1.3kg/
cm2 (abs) 、スチーム/原料エチルベンゼンの供給重量
比0.8、LHSV0.6Hr-1の条件下に約4000
Hr連続的にスチレンの製造反応を実施した。反応後の
触媒は、各触媒層毎(約2L毎)に抜き出し、16メッ
シュ金網にて粉化物をふるい分け、その重量を各触媒層
毎に測定した。この結果を表2に示した。
【0030】比較例1 実施例1と同様な実験を行なった。ただし、触媒にK2
CO3 含有量13wt%のFe2 3 −K2 CO3 系触媒
(クライテリオン社製「C−105」)を単独で充填し
反応を行なった。各触媒層でのエチルベンゼン転化率を
図3に示す。
【0031】比較例2 実施例2と同様な実験を行なった。ただし、触媒にK2
CO3 含有量13wt%のFe2 3 −K2 CO3 系触媒
(クライテリオン社製「C−105」)を単独で充填し
反応を行なった。各触媒層でのエチルベンゼン転化率を
図4に示す。
【0032】比較例3 実施例3と同様な実験を行なった。ただし、触媒として
2 CO3 13wt%含有触媒単独を充填(10L)し
た。反応後の触媒は、各触媒層毎(約2L毎)に抜き出
し、16メッシュ金網にて粉化物をふるい分け、その重
量を各触媒層毎に測定した。この結果を表2に示した。
【0033】
【表2】
【0034】
【発明の効果】本発明は、等温系反応器を用いたアルケ
ニルベンゼンの製造方法において、スチーム/原料アル
キルベンゼン比を低下せしめた反応条件下で、工業的に
安定に、かつ、高い生産性を維持する方法を開示するも
のであり、コスト競争力の観点から極めて有利な方法で
ある。
【図面の簡単な説明】
【図1】断熱系反応器および等温系反応器内の典型的な
触媒層温度分布を示すグラフ。
【図2】フレッシュ触媒中のカリウム含有量と反応後の
触媒粉化率の関係を示すグラフ。
【図3】各触媒層におけるエチルベンゼン転化率を示す
グラフであり、実線は実施例1、点線は比較例1であ
る。
【図4】各触媒層におけるエチルベンゼン転化率を示す
グラフであり、実線は実施例2、点線は比較例2であ
る。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 等温系反応器を用いて脱水素触媒および
    スチームの存在下で、高温にてアルケニルベンゼンを製
    造する方法において、該反応器内にK2 CO3 含有量2
    0wt%未満の脱水素触媒を20〜40 vol%、K2 CO
    3 含有量20wt%以上の脱水素触媒を80〜60 vol%
    の割合で反応器入口部からカリウム含有量の低い順に配
    置することを特徴とするアルケニルベンゼンの製造方
    法。
JP4080327A 1992-03-03 1992-03-03 アルケニルベンゼンの製造方法 Withdrawn JPH05246908A (ja)

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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000327596A (ja) * 1999-05-17 2000-11-28 Mitsui Chemicals Inc ジイソプロピルベンゼンの脱水素方法
JP2001026558A (ja) * 1999-07-13 2001-01-30 Mitsui Chemicals Inc ジイソプロピルベンゼンの脱水素方法
WO2001016062A1 (fr) * 1999-08-31 2001-03-08 Mitsui Chemicals, Incorporated Procede de deshydrogenation de triisopropylebenzene et de diisopropylebenzene
JP2009525938A (ja) * 2006-02-10 2009-07-16 サン−ゴバン セラミックス アンド プラスティクス,インコーポレイティド 多孔質セラミック材料の製造方法

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