JPH0940589A - エチルベンゼンの脱水素反応でスチレンを製造する方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 エチルベンゼンの脱水素反応でスチレンを製
造する方法の提供。 【解決手段】 細長い外側外板、これの中に同軸で位置
している細長い押しのけ用部材、およびこれらの間に存
在する環状触媒床、が備わっているエチルベンゼン脱水
素反応槽デザインであって、この押しのけ用部材の長さ
の大部分は円柱形態でありそしてその残りの部分の形状
は非円柱形状である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【関連出願に対する相互参照】本出願は、同じ表題でＢ
ｕｔｌｅｒ他が１９９１年２月２６日付けで以前に提出
した同時系属中の出願連続番号０７／６６０，３８２の
継続出願である。

【０００２】

【発明の背景】本発明はスチレン製造の分野に関係し、
より詳細には、エチルベンゼンの脱水素反応でスチレン
モノマーを生じさせるための反応槽容器を含む装置を開
示する。

【０００３】脱水素反応用触媒、例えば酸化鉄などを用
いて約１０から２０ＰＳＩＡの圧力下約１０００度Ｆ付
近の高温でエチルベンゼンを反応させるとベンゼン環上
のエチル基から水素が除去されてスチレン分子が生じる
ことは、スチレン製造の技術分野でよく知られている。
これはＥＢデヒドロ反応槽とも通常呼ばれるスチレンラ
ジアル反応槽の中で通常行われる。このデヒドロ反応槽
は一般に直径が約５フィートから３０フィートまたはそ
れ以上であり長さが約１０フィートから１００フィート
またはそれ以上である範囲の非常に大きなサイズを有す
る細長い筒状の垂直構造物である。このような反応槽に
通常の構造配置では、この垂直反応槽の底中心に位置し
ている入り口の所でエチルベンゼンガスを入れることが
できるようになっており、このガスはその後、環状領域
を通って上方に流れ、酸化鉄または他の適切なデヒドロ
触媒の多孔質触媒床を通って半径方向の外側に向かって
流れた後、外側の環状領域を通って上方に向かって流れ
てこの反応槽外板の上部から出る。この触媒床を横切る
エチルベンゼンの流れは半径方向であることから、この
ような反応槽は時として「ラジアル(radial)」反応槽と
識別される。

【０００４】ラジアル反応槽の大きさは、通常、エチル
ベンゼンをこの反応槽に送り込む入り口パイプの断面流
れ面積（ｆｌｏｗ ａｒｅａ）と該触媒床内の環状流れ
面積とがいくらか関係した比率値を有するような大きさ
になっている。この触媒床内の環状流れ面積は、好適に
は、流入パイプの断面流れ面積よりも大きくなってい
る。このような反応槽の場合、垂直方向が長いことか
ら、通常、この反応槽の底に流入パイプを比較的鋭角な
９０度以内で入れる必要があり、その結果として、その
反応槽容器を横方向に横切る流れの不均一な分配が生じ
る。この反応槽への流入パイプを、理想的には、これが
該反応槽に入るに先立って相当の距離に渡って真っすぐ
で垂直なパイプにすべきであるが、この反応槽の垂直方
向の高さが高いことから物理的な構造配置が原因でこれ
を行うのは不可能である。

【０００５】また、通常の反応槽容器の場合、このよう
な反応槽の長い垂直方向に渡る流れの特質から、縦方向
または軸方向の流れを半径方向または横方向の流れに切
り替えそして次に縦方向の流れに戻すと、該触媒床の上
部から下部で流速が幅広く変化し、その結果として、流
速を最大にすると反応槽のそのような領域内における触
媒寿命が低下する。実験および流速測定により、ラジア
ル反応槽内の触媒床を横切る最大フィード速度は一般に
反応槽の上部近くに現れそしてこの触媒床を横切る最小
速度はこの反応槽の底近くの流入パイプ付近に現れるこ
とを見い出した。このようにこの触媒床上部の流速が高
くなりそしてこの触媒床下部の流速が低くなる結果とし
て、この反応槽の上部近くに存在する触媒の寿命が大き
く短縮され、そして触媒の再生で、通常に望まれている
よりもずっと早い時期に余儀なくこの反応槽を停止せざ
るを得なくなる。

【０００６】

【発明の要約】本発明は脱水素反応槽容器装置を開示
し、ここでは、この反応槽を横切る流れの「東から西」
の差を低くする特定の邪魔板材（ｂａｆｆｌｉｎｇ）を
流入パイプ内で用い、そして更に、この反応槽内の触媒
床を横切る流速を「北から南」で正常にするに最適な形
態の押しのけ用同心円シリンダー（ｃｏｎｃｅｎｔｒｉ
ｃｄｉｓｐｌａｃｅｍｅｎｔ ｃｙｌｉｎｄｅｒｓ）を
この反応槽内で用いる。

【０００７】

【図の簡単な説明】図１から７に本発明の反応槽容器お
よび入り口配管の図式的断面図を示す。

【０００８】図８から１７に本発明の種々の反応槽デザ
インにおける種々の位置の流速の比較をグラフで示す。

【０００９】図１８は、本発明に従って邪魔板を取り付
けた、反応槽への流入パイプの側断面図である。

【００１０】図１９は図１８の線Ａ−Ａで取った同じ装
置の断面図である。

【００１１】図２０は図１９の線Ｂ−Ｂで取った上記装
置の別の断面図である。

【００１２】

【好適な態様の説明】図１は、筒状容器１１の内側に同
心円で位置している内部の押しのけ用筒状部材１２を取
り巻く外側の細長い筒状外板１１が備わっているＥＢデ
ヒドロ反応槽容器１０の図式的側断面図である。容器１
１と押しのけ用部材１２は一般に直円柱であり、このこ
とは、この２つの容器の縦方向中心線に対して垂直に取
った断面図の形状が円形であることを意味する。好適に
は、押しのけ用シリンダー１２を容器１１内に同軸に位
置させ、このことは、この２つの筒状構造物の縦方向中
心軸が一致することを意味する。大きな断面積を有する
流入パイプ１３を、外板１１の底に生じさせた中心の入
り口開口部１４に連結する。好適には、流入パイプ１３
の横断面もまた筒状であり、これを水平から９０度曲げ
た後、該容器の中に入れる。流入パイプ１３に、これの
壁の内側に取り付けた一連の流れ邪魔板１５、１６およ
び１７を取り付けることで、その中を通る気体の流れを
調節しそしてパイプ１３を直角に曲げた影響を相殺す
る。

【００１３】容器１０内のシリンダー１２を同軸整列で
位置させることは、押しのけ用シリンダー１２とシリン
ダー１０の壁１１との間に位置させたる円柱形の環状触
媒床１９を含む環状触媒領域を形作るに役立つ。触媒床
１９の外側壁上に、一連の、任意に半径方向の外側に伸
びていてもよい流れ邪魔板２０を生じさせてもよく、こ
れをそこから半径方向の外側に伸ばすことで、この触媒
床を通って流れる気体の流れを更に方向付けてこの気体
の流れを半径方向に向け、それによって、縦方向の流れ
が生じないようにしそしてこの触媒床を横切る流れを更
に滑らかにすることができる。

【００１４】この触媒床１９に、穴が開いているか或は
多孔質の内側壁１９ａおよび同様な多孔質または穴開き
外側壁１９ｂで出来ている同心円で筒状の触媒用外板を
含める。この触媒用外板を、好適には、流れを最大にす
るが内側壁と外側壁（１９ａと１９ｂ）の間にデヒドロ
触媒を保持するに充分な外板にする。この脱水素反応過
程で用いられる典型的な触媒のいくつかはＳｈｅｌｌ
Ｃｈｅｍｉｃａｌ ＣｏｒｐｏｒａｔｉｏｎがＳｈｅｌ
ｌ １０５およびＳｈｅｌｌ １０５Ｅの商標で販売し
ている触媒である。この触媒は酸化鉄型または他の脱水
素反応型触媒であってもよい。

【００１５】流入パイプ１３の流れ領域および押しのけ
用シリンダー１２と触媒床１９との間の環状領域２１の
大きさを好適には約２対１の範囲にし、環状領域２１を
パイプ１３の断面積値の約２倍にする。更に、触媒床１
９と容器１１の間の環状領域２２を上記環状流れ領域２
１の約５倍から６倍にする。

【００１６】図２は、図１の反応槽の代替形態を示す図
式的側断面図である。図２では、図１に示して記述した
任意の邪魔板２０に任意の外側邪魔板３０を加えた。邪
魔板外板３０に一連の半径方向オリフィス３１を含める
が、これらは、外板３０の壁を貫通しており、そして内
側の環状領域２１から触媒床１９の中を通って外側の環
状流れ領域２２に通じている。

【００１７】半径方向の開口部３１を有する外側の邪魔
板外板３０を設けることにより、環２１を通って環２２
に向かって流れる反応性ガスの流量を調節するより良好
な源が得られる。外板３０と触媒床１９が連結している
ことで、上記ガスが流れる方向は、より半径方向にな
り、縦軸方向に流れないようになる。

【００１８】図３は、代替の押しのけ用部材構造の図式
的側断面図を含む代替態様である。図３における押しの
け用部材１１２は、円柱形態ではなくむしろ、先が細い
円錐台（ｔａｐｅｒｅｄ ｆｒｕｓｔｏ−ｃｏｎｉｃａ
ｌ）形態である。この押しのけ用部材１１２の上部直径
と下部直径の比率は約２：１である。この反応槽システ
ムの残りは流入パイプを除き同じである。この形態にお
ける流入パイプ１３では流れ邪魔板１５と１７を取り除
き、従って流れ邪魔板１６のみを保持させる。この反応
槽容器の外側外板１１および触媒床１９は図１から相対
的に変化させないままである。

【００１９】この押しのけ用部材１１２に、上で述べた
ように、この押しのけ用部材の全長全体に渡って底から
実質的に広がる円錐台部分を含める。好適には、上方末
端１１４と同様に下方末端１１３を半円形形態にする。
このシリンダーの先が細くなる度合は長さ方向全体に渡
って実質的に一定であり、先が細くなる角度は約１度か
ら約１５度であり、好適な角度は約２−４度である。

【００２０】本発明の更に別の態様を図４に開示し、こ
こでの押しのけ用部分２１２には、円柱の特徴を有する
上方部分２１５、および円錐台形態の壁と半円形の底末
端２１７を有する下方部分２１６を含める。この押しの
け用部分２１２の円錐台形態部分２１６は、この押しの
け用部材全長の約１／４から１／３を構成する。この円
錐台部分２１６の先が細くなる角度は約２から約３０度
の範囲、好適な約４−１０度である。この反応槽構造物
１０の残りは図２で前に記述した態様と実質的に同じで
ある。

【００２１】図５に側断面図で開示する本発明の独立し
た別の態様において、３１２と表示する押しのけ用部材
は、３１６で表示する如き放物線形態に成形した下方部
分を有する。部分３１６は放物線断面形態を有し、縦中
心軸の回りを回転させると、一貫した放物線断面形態の
規則正しい放物面を有する末端部分３１６を形成する。
３１７で示す押しのけ用部材３１２の残りは、他の態様
で上に示したのと同じ一般的に円柱形の部分を含む。好
適には、部材３１２の放物線部分３１６にこの部材全長
の１／４から１／３を構成させる。

【００２２】本発明の更に別の態様は図６に示す側断面
図で開示する態様であり、ここで、通常円柱形の押しの
け用シリンダー４１２はその長さの約１／４から１／３
だけ短くしてあり、その結果として、この反応槽への入
り口の上に実質的な距離を置いて下方末端４１３が位置
する。

【００２３】ここで図７を参照して、この反応槽容器の
さらなる態様を開示し、ここでは、反応槽５１０の通常
平らな半円形の上部部分を円錐台形態の上部部分５１１
で置き換えた。押しのけ用部材５１２は、反応槽容器５
１０の中心線に沿って同心円および同軸的に伸びている
垂直円柱形態を有する。触媒床１９および邪魔板外板３
０を含む反応槽アセンブリの残りの部分は上に示した図
２の態様と実質的に同じである。流れ邪魔板１６が１枚
入っている流入パイプ１３も同様に上に記述した図３の
態様と実質的に同じである。

【００２４】ここで図８に示すグラフを参照して、触媒
床を通る流速（秒当たりのフィートで左側に示す）と図
１の触媒床に沿って選択した垂直位置との間の関係をそ
こに示す。この垂直位置を文字ａ−ｇで触媒床の垂直構
造配置に沿って等しい間隔で示し、この触媒床の底にお
ける「ａ」で始まってこの触媒の上部における「ｇ」で
終わる。図８は、触媒床の底から触媒床の上部に向かっ
て流れる流速の変化を表している。これは、この触媒床
の垂直勾配に渡って流れの有意な上昇が起こり、約１６
０から４２０、即ち２．５倍以上に上昇することを示し
ている。図８はまた、この反応槽の東側と西側の間に流
速の差があることを示している。全ての図において、図
の平面内に反応槽容器１０の中心線が在るとして示すこ
とを注目すべきである。供給パイプ１３の中心線も同様
に図の平面内に在り、そして供給パイプ１３が作る９０
度角もまた図の平面内に在る。

【００２５】約束事の目的で、反応槽の種々の非対称部
分に方向的意味を割り当てることで、触媒床の垂直勾配
が原因となる反応槽の方向的流れ特徴および供給パイプ
１３を鋭角に曲げた形状が原因となる方向的流れ特徴を
最良に記述することができる。この供給パイプ１３の曲
げは単一平面内に在る９０度の曲げでありそしてこの平
面が図の平面であることを留意しながら、この反応槽の
方向を示す座標にコンパス上の地点と同じ用語を割り当
て、この反応槽の上部を北末端にし、この反応槽の底を
南末端にし、そして自然と、この反応槽左側を西側にし
そしてこの反応槽の右側を東側にする。この約束事を本
発明の説明全部で利用する。

【００２６】参照を図８に戻して、触媒床の底からこの
触媒床の上部に向かって流速（この測定した流れは内側
の環状領域２１から外側の環状領域２２に向かう半径方
向の流れであることを留意）が実質的に変化するばかり
でなくまた東から西でも流速が明らかに変化し、この反
応槽の東側における流れの方がこの反応槽の西側におけ
る相当する垂直点の所の流れよりも有意に高いことが分
かるであろう。

【００２７】この図において、反応槽の東側における流
速を実線で表し、そしてこの反応槽の西側の相当する地
点における流速を点線で表示する。この約束事をまた全
ての図で保持する。従って、図１に示す反応槽構造配置
を用いると触媒床の垂直方向の高さに渡って非常に有意
な流速勾配が存在することに加えてこの反応槽の１つの
側からもう１つの側で流速が異なることが図８から分か
るであろう。この反応槽の上部から下部への流速勾配は
横断面の環状領域と押しのけ用部材１２との間の関係の
結果であると考えている。他方、東から西で流速が変化
することはフローパイプ１３に鋭角な角度が存在してい
る結果であると考えており、その結果として、本発明者
らは、流れ邪魔板１５、１６および１７を設置すること
で修飾する試みを行った。

【００２８】ここで図９を参照して、図１の反応槽構造
配置を用いこれの流れ邪魔板１５および１７をフローパ
イプ１３から取り除いて流れ邪魔板１６のみをその位置
に残した反応槽に関して行った流れ試験結果をグラフで
示す。流速グラフの線に関して、反応槽の東側の流れラ
インとこの反応槽の西側の流れラインが実質的に重なる
特徴を示すことから、邪魔板１５および１７を除去して
邪魔板１６を１枚取り付けることでもこの反応槽を横切
る流速に東から西でほとんど全く差がないことは明らか
である。これは明らかに望ましい結果である、と言うの
は、これによって東から西で流速が等しくなることから
この触媒床を横切る横方向で触媒寿命が最適になるから
である。

【００２９】図１の反応槽構造配置を利用して邪魔板１
６と同じ位置に大型の邪魔板を取り付けた結果を図１０
に示す。この邪魔板は、周囲がフローパイプの周囲の約
半分である三日月型（ｑｕａｒｔｅｒ ｍｏｏｎ ｓｈ
ａｐｅｄ）の邪魔板であり、これをより明確に図１８−
２０に示し、これを本明細書の以下により詳しく記述す
る。１６の位置に新しく取り付けた流れ邪魔板の結果と
して反応槽の東側と西側との間の流速相互関係が非常に
密接になりそして位置「ａ」からおおよそ位置「ｅ」に
至る垂直方向の流速勾配が平らになる傾向があること
が、図１０から分かるであろう。

【００３０】図１１は、図６に示す反応槽デザイン（こ
こでは、４１２の押しのけ用部材をそれの長さの約１／
４から１／３だけ短くし、反応槽の底の部分に存在する
押しのけ用部材を除去しそしてこの押しのけ用部材の上
部を図１の構造配置と実質的に同じ位置に残した）を利
用してプロットした流速のグラフ表示である。図６の反
応槽デザインを用いると、触媒の寿命を低下させるほど
の大きさではないがこの反応槽内に再び東から西で流速
の相違が若干生じるが、他方では、垂直方向における流
速勾配が非常に大きく低下することが、図１１から分か
るであろう。例えば、「ａ」地点における平均流速は約
３２０であり、この反応槽の最上部における平均流速は
高くなっても単に約３９０までであり、この上昇は約２
０％のみであった。図１１の構造は非常に有利であり得
るが、この反応槽の下方末端における東から西の流れ勾
配を図１１に示す度合から下げるのが望ましい。

【００３１】図１２には、押しのけ用部材を取り付けな
い時の影響を試験する目的で、押しのけ用部材４１２を
完全に除去する以外は図６と同様な反応槽構造配置を用
いた時の流速試験を示す。地点「ａ」、「ｂ」および
「ｃ」で東−西流速に大きな相違が生じそしてその相違
は３０％以上の桁であることがこの試験から分かるであ
ろう。

【００３２】図１３には、図３に示した構造配置におけ
る流速をグラフで示す。このような反応槽構造配置の場
合、望ましく東−西流速が比較的重なり合っていてこの
反応槽を横切る横方向の流速勾配をほとんど示さない。
また、この２つの曲線が比較的平らなことは位置「ａ」
から位置「ｇ」に至る垂直方向の流れ勾配が全く許容さ
れ得るものであることを示している。上昇は単に約１５
０から約２２０までであり、その変化は７０のみであ
る。

【００３３】図１４は、図４に示す反応槽構造配置にお
ける流速勾配のグラフ表示であり、これはこの上に示し
た構造配置における流速勾配ほどは望ましくない、と言
うのは、東−西方向に測定可能なほどの流れ勾配が存在
しておりそして位置「ｅ」と「ｇ」の間に大きく測定可
能な流れ勾配が存在しているからである。

【００３４】図１５は、図５に示す如き構造配置を有す
る反応槽を用いて測定した流速のグラフ表示である。こ
のような反応槽構造配置の場合、東−西の流れ勾配は触
媒床の長さ方向全体に渡って比較的小さいままであり、
そして位置ａから位置「ｇ」で平均流速は約１９０から
約２２０に上昇する。これは、全体の平均流速が一様で
あることで、最も望ましい構造配置であると見られる。
この構造配置では、押しのけ用部材の約１／４から１／
３から成る下方の円柱部分を一貫した放物線断面を有す
る放物線形部分で置き換えた。

【００３５】図１６は、押しのけ用部材４１２をその長
さの約１／４から１／３だけ短くした図６と同じ反応槽
構造配置であるが本明細書の以下に図１８−２０に関し
て記述する改良した邪魔板デザインで流れ邪魔板１６を
置き換えることで違いを持たせた反応槽構造配置に関す
るグラフ表示である。このような構造配置は図１の構造
配置に対する改良を表しているがまだ位置「ａ」から位
置「ｃ」で流れ勾配がかなり存在しておりそして位置
「ｃ」から位置「ｇ」で２番目の流れ勾配も存在してい
る。

【００３６】図１７は、本明細書の以下に記述する如き
新規な流れ邪魔板を利用した構造配置である図４の反応
槽が示す流れ特徴のグラフ表示である。このような構造
配置の結果は、位置「ｂ」から「ｅ」で東−西の流れ勾
配間の一致度が非常に高いことに加えてこれらの位置間
の垂直方向における一致度も非常に高いことを示してい
る。不幸なことに、位置「ｅ」から位置「ｇ」で流速の
上昇度合がかなり高くそして東−西の流れ勾配の広がり
も増している。

【００３７】図１８は、上の図の各々で説明し記述した
如きフローパイプ１３の拡大側断面図である。図１８に
は、外側半径部（ｒａｄｉｕｓ）４０と内側半径部４１
を有する、直角に曲げたフローパイプ１３を示す。外側
半径部４０の上半分に、垂直な三日月型部１６ｂを有す
る改良邪魔板デザイン１６ａおよびこれと外側半径部４
０に永久的に取り付けた横方向の支持ブラケット１６ｃ
を存在させる。パイプ１３の細分化した部分の各々に好
適には図１９に示す如き円形断面形状を持たせることを
注目すべきである。

【００３８】ここで図１９を参照して、図１８の線Ａ−
Ａの所で取った末端図の状態で垂直な三日月型邪魔板１
６ｂを示す。半径が同じ（ｒａｄｉｕｓｅｄ）半円柱の
支持ブラケット１６ｃの取り付けも同様に邪魔板１６ｂ
に取り付けた状態で図１９の仮想図で見ることができ
る。支持板１６ｃはパイプ１３の中を通る供給ガスの流
れを滑らかにする半円形の「ランプ（ｒａｍｐ）」とし
て作用しそしてこのガスが流れる方向をより上方に向け
ることでパイプ１３を比較的鋭角な直角に曲げた影響を
相殺する働きをする。

【００３９】図２０は邪魔板１６ａの側断面図であり、
これは、図１９の線Ｂ−Ｂの所で取った邪魔板を上から
見た図を示しており、そしてランプまたは支持板１６ｃ
を上から見ると比較的平らであることを示している。

【００４０】このように、上述した図およびそれに相当
する説明で開示した如き本発明は、エチルベンゼンの脱
水素反応を行ってスチレンを生じさせる手段および装置
を提供し、これの方法および装置は、触媒の寿命を長く
し、反応槽の断面構造を横切る種々の地点および上下の
種々の地点における流速の調節をより精密にすると言っ
た利点を有する。通常の反応槽は、触媒床の色々な部分
を横切る流速が一定しないことから触媒寿命が短いと言
った欠点を有する。放射能トレーサーを用いてそのよう
な反応槽を試験した結果、反応槽の横断面構造を横切る
流速にひどい勾配が存在していることが示された。ま
た、この反応槽の流入ラインに流れ混乱および流れ変動
が生じるのは明らかである。

【００４１】このような反応槽に通常の流入ライン構造
を用いるとこの反応槽を横切る東から西で流速勾配が生
じることを見い出した。更にまた、触媒床の上部を通る
流速はこの床の下部を横切る流速より１．５倍から２．
５倍大きい範囲にあることも確認した。このように、こ
のような反応槽内で触媒を用いることは均一さからほど
遠く、これが今度は触媒寿命を期待されるよりもずっと
短くする直接的な原因になっていると理解した。

【００４２】その結果として、本発明では、東−西の流
速勾配をほとんど全くなくしそして北−南の流速勾配を
実質的に低くする反応槽構造配置を開示する。流入パイ
プ内の特に有利な地点に位置させた単一の邪魔板デザイ
ンを用い、そしてこれを、同軸で位置させた中心の押し
のけ用部材のユニークなデザインおよびサイズと協力さ
せて用いることで、上記を達成する。最も適切で有利な
デザインには図３、５および６のデザインがあると思わ
れる。この３つのデザインの中で図５のデザインが最も
有利であり、反応槽構造配置の東−西および北−南両方
を横切る流速を一様にする点で最大の改良を与えると考
えている。放物線形の押しのけ用部材構造が最も好適な
態様であるが、開示した他のいくつかの形態も上記デザ
インの流速効率および最適化に近付くことは明らかであ
る。例えば、下方末端を約１／４から１／３取り除いて
短くしそしてそれの一般的な円柱形を保持させた押しの
け用部材は上に示した好適な態様の流れ効率に近付く
（図１６のグラフに示す流速で明らかなように）。

【００４３】典型的な運転では、エチルベンゼン原料を
原料供給ライン１３により流入領域１６を通して反応槽
容器に供給する。この供給材料は、そこから、触媒床１
９の内側に半径方向に位置する環領域２１の中に流れ込
む。次に、この供給ガスは半径方向の外側に流れ、触媒
の中を通り、この中で脱水素反応を受けてスチレンを生
じる。この反応槽における運転条件を好適には約９００
−１２２５度Ｆの温度および約８−２２ＰＳＩＡの圧力
の範囲にする。この反応槽内の流速を約１００から４０
０ｆｐｓの範囲にし、この反応槽の中を通る好適な全流
速を約２００から３００ｆｐｓにする。

【００４４】本明細書では本発明の一般的原理の理解を
与える目的で本発明の好適な特定態様を記述してきた
が、このような原理から逸脱しない限りこの記述した脱
水素反応槽アセンブリに種々の変更および改良を成し得
ることは理解されるであろう。例えば、部分的放物面と
して好適な態様を記述してきたが、他の同様な形状、例
えば尖頭アーチなどの如き形状を放物面の代わりに用い
ることができるのは明らかである。また、異なる邪魔板
形状を流入ライン内で利用して東−西の流れ正常化を達
成することができることも明らかである。他の変化が本
分野の技術者に明らかになると思われ、従って本発明は
本発明の精神および範囲からの逸脱を構成しないところ
の説明の目的で本明細書に開示した本発明の特定実施例
の変形および修飾形全部を包含することを宣言する。

【００４５】本発明の特徴および態様は以下のとうりで
ある。

【００４６】１． 同軸で中心の押しのけ用部材を取り
巻いていてそこからある距離離れて位置する環状の触媒
床を横切る半径方向の流れを生じさせるに適合した、軸
方向の入り口管を有するガス流触媒床反応槽アセンブリ
であって、上記押しのけ用部材の長さの少なくとも１／
１０を構成する下方部分を上記部材の残りの主要な上方
部分に一致しない形態に形成することを含むことを特徴
とする反応槽アセンブリ。

【００４７】２． 上記押しのけ用部材が主に円柱形で
ありそして上記下方部分の形状が円柱形でない第１項の
反応槽アセンブリ。

【００４８】３． 上記下方部分の形状が円錐台形状で
ある第２項の反応槽アセンブリ。

【００４９】４． 上記下方部分の軸方向断面形態が放
物線形態である第２項の反応槽アセンブリ。

【００５０】５． 脱水素反応用触媒を用いてエチルベ
ンゼンの脱水素反応を行ってスチレンを生じさせるため
のエチルベンゼン脱水素反応槽容器であって、上記容器
が、細長い円柱形の垂直反応槽外板；上記反応槽外板の
中にそれと同軸整列で位置していて上記反応槽外板内に
環状領域を形成するように配置されている細長い垂直の
押しのけ用部材；および上記反応槽外板の内側に存在し
ていて上記環状領域内に半径方向に位置している円柱形
の環状触媒床；を含み、ここで、上記押しのけ用部材が
それの長さの主要部分に渡って円柱形態を有しそしてそ
れの長さの残り部分に渡って非円柱形態を有することを
特徴とする、反応槽。

【００５１】６． 上記非円柱形態が円錐台形態である
第５項の反応槽。

【００５２】７． 上記円錐台形態が底末端に存在して
おりそしてこれが上記部材の長さの約１／４から１／２
以下を構成している第６項の反応槽。

【００５３】８． 上記垂直押しのけ用部材の非円柱形
態が放物線形態である第５項の反応槽。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の反応槽容器および入り口配管の図式的
断面図。

【図２】本発明の反応槽容器および入り口配管の図式的
断面図。

【図３】本発明の反応槽容器および入り口配管の図式的
断面図。

【図４】本発明の反応槽容器および入り口配管の図式的
断面図。

【図５】本発明の反応槽容器および入り口配管の図式的
断面図。

【図６】本発明の反応槽容器および入り口配管の図式的
断面図。

【図７】本発明の反応槽容器および入り口配管の図式的
断面図。

【図８】本発明の反応槽デザインにおける位置の流速の
比較のグラフ。

【図９】本発明の反応槽デザインにおける位置の流速の
比較のグラフ。

【図１０】本発明の反応槽デザインにおける位置の流速
の比較のグラフ。

【図１１】本発明の反応槽デザインにおける位置の流速
の比較のグラフ。

【図１２】本発明の反応槽デザインにおける位置の流速
の比較のグラフ。

【図１３】本発明の反応槽デザインにおける位置の流速
の比較のグラフ。

【図１４】本発明の反応槽デザインにおける位置の流速
の比較のグラフ。

【図１５】本発明の反応槽デザインにおける位置の流速
の比較のグラフ。

【図１６】本発明の反応槽デザインにおける位置の流速
の比較のグラフ。

【図１７】本発明の反応槽デザインにおける位置の流速
の比較のグラフ。

【図１８】本発明に従って邪魔板を取り付けた、反応槽
への流入パイプの側断面図。

【図１９】図１８の線Ａ−Ａで取った同じ装置の断面
図。

【図２０】図１９の線Ｂ−Ｂで取った上記装置の別の断
面図。

【符号の説明】

１１ 外板 １２ 押しのけ用部材 １９ 触媒床

─────────────────────────────────────────────────────

【手続補正書】

【提出日】平成８年４月２２日

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】発明の詳細な説明

【補正方法】変更

【補正内容】

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【関連出願に対する相互参照】本出願は、同じ表題でＢ
ｕｔｌｅｒ他が１９９１年２月２６日付けで以前に提出
した同時系属中の出願連続番号０７／６６０，３８２の
継続出願である。

【０００２】

【発明の背景】本発明はスチレン製造の分野に関係し、
より詳細には、エチルベンゼンの脱水素反応でスチレン
モノマーを生じさせるための反応槽容器を含む装置を開
示する。

【０００３】脱水素反応用触媒、例えば酸化鉄などを用
いて約１０から２０ＰＳＩＡの圧力下約１０００度Ｆ付
近の高温でエチルベンゼンを反応させるとベンゼン環上
のエチル基から水素が除去されてスチレン分子が生じる
ことは、スチレン製造の技術分野でよく知られている。
これはＥＢデヒドロ反応槽とも通常呼ばれるスチレンラ
ジアル反応槽の中で通常行われる。このデヒドロ反応槽
は一般に直径が約５フィートから３０フィートまたはそ
れ以上であり長さが約１０フィートから１００フィート
またはそれ以上である範囲の非常に大きなサイズを有す
る細長い筒状の垂直構造物である。このような反応槽に
通常の構造配置では、この垂直反応槽の底中心に位置し
ている入り口の所でエチルベンゼンガスを入れることが
できるようになっており、このガスはその後、環状領域
を通って上方に流れ、酸化鉄または他の適切なデヒドロ
触媒の多孔質触媒床を通って半径方向の外側に向かって
流れた後、外側の環状領域を通って上方に向かって流れ
てこの反応槽外板の上部から出る。この触媒床を横切る
エチルベンゼンの流れは半径方向であることから、この
ような反応槽は時として「ラジアル(radial)」反応槽と
識別される。

【０００４】ラジアル反応槽の大きさは、通常、エチル
ベンゼンをこの反応槽に送り込む入り口パイプの断面流
れ面積（ｆｌｏｗ ａｒｅａ）と該触媒床内の環状流れ
面積とがいくらか関係した比率値を有するような大きさ
になっている。この触媒床内の環状流れ面積は、好適に
は、流入パイプの断面流れ面積よりも大きくなってい
る。このような反応槽の場合、垂直方向が長いことか
ら、通常、この反応槽の底に流入パイプを比較的鋭角な
９０度以内で入れる必要があり、その結果として、その
反応槽容器を横方向に横切る流れの不均一な分配が生じ
る。この反応槽への流入パイプを、理想的には、これが
該反応槽に入るに先立って相当の距離に渡って真っすぐ
で垂直なパイプにすべきであるが、この反応槽の垂直方
向の高さが高いことから物理的な構造配置が原因でこれ
を行うのは不可能である。

【０００５】また、通常の反応槽容器の場合、このよう
な反応槽の長い垂直方向に渡る流れの特質から、縦方向
または軸方向の流れを半径方向または横方向の流れに切
り替えそして次に縦方向の流れに戻すと、該触媒床の上
部から下部で流速が幅広く変化し、その結果として、流
速を最大にすると反応槽のそのような領域内における触
媒寿命が低下する。実験および流速測定により、ラジア
ル反応槽内の触媒床を横切る最大フィード速度は一般に
反応槽の上部近くに現れそしてこの触媒床を横切る最小
速度はこの反応槽の底近くの流入パイプ付近に現れるこ
とを見い出した。このようにこの触媒床上部の流速が高
くなりそしてこの触媒床下部の流速が低くなる結果とし
て、この反応槽の上部近くに存在する触媒の寿命が大き
く短縮され、そして触媒の再生で、通常に望まれている
よりもずっと早い時期に余儀なくこの反応槽を停止せざ
るを得なくなる。

【０００６】

【発明の要約】本発明は脱水素反応槽容器装置を開示
し、ここでは、この反応槽を横切る流れの「東から西」
の差を低くする特定の邪魔板材（ｂａｆｆｌｉｎｇ）を
流入パイプ内で用い、そして更に、この反応槽内の触媒
床を横切る流速を「北から南」で正常にするに最適な形
態の押しのけ用同心円シリンダー（ｃｏｎｃｅｎｔｒｉ
ｃｄｉｓｐｌａｃｅｍｅｎｔ ｃｙｌｉｎｄｅｒｓ）を
この反応槽内で用いる。

【０００７】図１から７に本発明の反応槽容器および入
り口配管の図式的断面図を示す。

【０００８】図８から１７に本発明の種々の反応槽デザ
インにおける種々の位置の流速の比較をグラフで示す。

【０００９】図１８は、本発明に従って邪魔板を取り付
けた、反応槽への流入パイプの側断面図である。

【００１０】図１９は図１８の線Ａ−Ａで取った同じ装
置の断面図である。

【００１１】図２０は図１９の線Ｂ−Ｂで取った上記装
置の別の断面図である。

【００１２】

【好適な態様の説明】図１は、筒状容器１１の内側に同
心円で位置している内部の押しのけ用筒状部材１２を取
り巻く外側の細長い筒状外板１１が備わっているＥＢデ
ヒドロ反応槽容器１０の図式的側断面図である。容器１
１と押しのけ用部材１２は一般に直円柱であり、このこ
とは、この２つの容器の縦方向中心線に対して垂直に取
った断面図の形状が円形であることを意味する。好適に
は、押しのけ用シリンダー１２を容器１１内に同軸に位
置させ、このことは、この２つの筒状構造物の縦方向中
心軸が一致することを意味する。大きな断面積を有する
流入パイプ１３を、外板１１の底に生じさせた中心の入
り口開口部１４に連結する。好適には、流入パイプ１３
の横断面もまた筒状であり、これを水平から９０度曲げ
た後、該容器の中に入れる。流入パイプ１３に、これの
壁の内側に取り付けた一連の流れ邪魔板１５、１６およ
び１７を取り付けることで、その中を通る気体の流れを
調節しそしてパイプ１３を直角に曲げた影響を相殺す
る。

【００１３】容器１０内のシリンダー１２を同軸整列で
位置させることは、押しのけ用シリンダー１２とシリン
ダー１０の壁１１との間に位置させたる円柱形の環状触
媒床１９を含む環状触媒領域を形作るに役立つ。触媒床
１９の外側壁上に、一連の、任意に半径方向の外側に伸
びていてもよい流れ邪魔板２０を生じさせてもよく、こ
れをそこから半径方向の外側に伸ばすことで、この触媒
床を通って流れる気体の流れを更に方向付けてこの気体
の流れを半径方向に向け、それによって、縦方向の流れ
が生じないようにしそしてこの触媒床を横切る流れを更
に滑らかにすることができる。

【００１４】この触媒床１９に、穴が開いているか或は
多孔質の内側壁１９ａおよび同様な多孔質または穴開き
外側壁１９ｂで出来ている同心円で筒状の触媒用外板を
含める。この触媒用外板を、好適には、流れを最大にす
るが内側壁と外側壁（１９ａと１９ｂ）の間にデヒドロ
触媒を保持するに充分な外板にする。この脱水素反応過
程で用いられる典型的な触媒のいくつかはＳｈｅｌｌ
Ｃｈｅｍｉｃａｌ ＣｏｒｐｏｒａｔｉｏｎがＳｈｅｌ
ｌ １０５およびＳｈｅｌｌ １０５Ｅの商標で販売し
ている触媒である。この触媒は酸化鉄型または他の脱水
素反応型触媒であってもよい。

【００１５】流入パイプ１３の流れ領域および押しのけ
用シリンダー１２と触媒床１９との間の環状領域２１の
大きさを好適には約２対１の範囲にし、環状領域２１を
パイプ１３の断面積値の約２倍にする。更に、触媒床１
９と容器１１の間の環状領域２２を上記環状流れ領域２
１の約５倍から６倍にする。

【００１６】図２は、図１の反応槽の代替形態を示す図
式的側断面図である。図２では、図１に示して記述した
任意の邪魔板２０に任意の外側邪魔板３０を加えた。邪
魔板外板３０に一連の半径方向オリフィス３１を含める
が、これらは、外板３０の壁を貫通しており、そして内
側の環状領域２１から触媒床１９の中を通って外側の環
状流れ領域２２に通じている。

【００１７】半径方向の開口部３１を有する外側の邪魔
板外板３０を設けることにより、環２１を通って環２２
に向かって流れる反応性ガスの流量を調節するより良好
な源が得られる。外板３０と触媒床１９が連結している
ことで、上記ガスが流れる方向は、より半径方向にな
り、縦軸方向に流れないようになる。

【００１８】図３は、代替の押しのけ用部材構造の図式
的側断面図を含む代替態様である。図３における押しの
け用部材１１２は、円柱形態ではなくむしろ、先が細い
円錐台（ｔａｐｅｒｅｄ ｆｒｕｓｔｏ−ｃｏｎｉｃａ
ｌ）形態である。この押しのけ用部材１１２の上部直径
と下部直径の比率は約２：１である。この反応槽システ
ムの残りは流入パイプを除き同じである。この形態にお
ける流入パイプ１３では流れ邪魔板１５と１７を取り除
き、従って流れ邪魔板１６のみを保持させる。この反応
槽容器の外側外板１１および触媒床１９は図１から相対
的に変化させないままである。

【００１９】この押しのけ用部材１１２に、上で述べた
ように、この押しのけ用部材の全長全体に渡って底から
実質的に広がる円錐台部分を含める。好適には、上方末
端１１４と同様に下方末端１１３を半円形形態にする。
このシリンダーの先が細くなる度合は長さ方向全体に渡
って実質的に一定であり、先が細くなる角度は約１度か
ら約１５度であり、好適な角度は約２−４度である。

【００２０】本発明の更に別の態様を図４に開示し、こ
こでの押しのけ用部分２１２には、円柱の特徴を有する
上方部分２１５、および円錐台形態の壁と半円形の底末
端２１７を有する下方部分２１６を含める。この押しの
け用部分２１２の円錐台形態部分２１６は、この押しの
け用部材全長の約１／４から１／３を構成する。この円
錐台部分２１６の先が細くなる角度は約２から約３０度
の範囲、好適な約４−１０度である。この反応槽構造物
１０の残りは図２で前に記述した態様と実質的に同じで
ある。

【００２１】図５に側断面図で開示する本発明の独立し
た別の態様において、３１２と表示する押しのけ用部材
は、３１６で表示する如き放物線形態に成形した下方部
分を有する。部分３１６は放物線断面形態を有し、縦中
心軸の回りを回転させると、一貫した放物線断面形態の
規則正しい放物面を有する末端部分３１６を形成する。
３１７で示す押しのけ用部材３１２の残りは、他の態様
で上に示したのと同じ一般的に円柱形の部分を含む。好
適には、部材３１２の放物線部分３１６にこの部材全長
の１／４から１／３を構成させる。

【００２２】本発明の更に別の態様は図６に示す側断面
図で開示する態様であり、ここで、通常円柱形の押しの
け用シリンダー４１２はその長さの約１／４から１／３
だけ短くしてあり、その結果として、この反応槽への入
り口の上に実質的な距離を置いて下方末端４１３が位置
する。

【００２３】ここで図７を参照して、この反応槽容器の
さらなる態様を開示し、ここでは、反応槽５１０の通常
平らな半円形の上部部分を円錐台形態の上部部分５１１
で置き換えた。押しのけ用部材５１２は、反応槽容器５
１０の中心線に沿って同心円および同軸的に伸びている
垂直円柱形態を有する。触媒床１９および邪魔板外板３
０を含む反応槽アセンブリの残りの部分は上に示した図
２の態様と実質的に同じである。流れ邪魔板１６が１枚
入っている流入パイプ１３も同様に上に記述した図３の
態様と実質的に同じである。

【００２４】ここで図８に示すグラフを参照して、触媒
床を通る流速（秒当たりのフィートで左側に示す）と図
１の触媒床に沿って選択した垂直位置との間の関係をそ
こに示す。この垂直位置を文字ａ−ｇで触媒床の垂直構
造配置に沿って等しい間隔で示し、この触媒床の底にお
ける「ａ」で始まってこの触媒の上部における「ｇ」で
終わる。図８は、触媒床の底から触媒床の上部に向かっ
て流れる流速の変化を表している。これは、この触媒床
の垂直勾配に渡って流れの有意な上昇が起こり、約１６
０から４２０、即ち２．５倍以上に上昇することを示し
ている。図８はまた、この反応槽の東側と西側の間に流
速の差があることを示している。全ての図において、図
の平面内に反応槽容器１０の中心線が在るとして示すこ
とを注目すべきである。供給パイプ１３の中心線も同様
に図の平面内に在り、そして供給パイプ１３が作る９０
度角もまた図の平面内に在る。

【００２５】約束事の目的で、反応槽の種々の非対称部
分に方向的意味を割り当てることで、触媒床の垂直勾配
が原因となる反応槽の方向的流れ特徴および供給パイプ
１３を鋭角に曲げた形状が原因となる方向的流れ特徴を
最良に記述することができる。この供給パイプ１３の曲
げは単一平面内に在る９０度の曲げでありそしてこの平
面が図の平面であることを留意しながら、この反応槽の
方向を示す座標にコンパス上の地点と同じ用語を割り当
て、この反応槽の上部を北末端にし、この反応槽の底を
南末端にし、そして自然と、この反応槽左側を西側にし
そしてこの反応槽の右側を東側にする。この約束事を本
発明の説明全部で利用する。

【００２６】参照を図８に戻して、触媒床の底からこの
触媒床の上部に向かって流速（この測定した流れは内側
の環状領域２１から外側の環状領域２２に向かう半径方
向の流れであることを留意）が実質的に変化するばかり
でなくまた東から西でも流速が明らかに変化し、この反
応槽の東側における流れの方がこの反応槽の西側におけ
る相当する垂直点の所の流れよりも有意に高いことが分
かるであろう。

【００２７】この図において、反応槽の東側における流
速を実線で表し、そしてこの反応槽の西側の相当する地
点における流速を点線で表示する。この約束事をまた全
ての図で保持する。従って、図１に示す反応槽構造配置
を用いると触媒床の垂直方向の高さに渡って非常に有意
な流速勾配が存在することに加えてこの反応槽の１つの
側からもう１つの側で流速が異なることが図８から分か
るであろう。この反応槽の上部から下部への流速勾配は
横断面の環状領域と押しのけ用部材１２との間の関係の
結果であると考えている。他方、東から西で流速が変化
することはフローパイプ１３に鋭角な角度が存在してい
る結果であると考えており、その結果として、本発明者
らは、流れ邪魔板１５、１６および１７を設置すること
で修飾する試みを行った。

【００２８】ここで図９を参照して、図１の反応槽構造
配置を用いこれの流れ邪魔板１５および１７をフローパ
イプ１３から取り除いて流れ邪魔板１６のみをその位置
に残した反応槽に関して行った流れ試験結果をグラフで
示す。流速グラフの線に関して、反応槽の東側の流れラ
インとこの反応槽の西側の流れラインが実質的に重なる
特徴を示すことから、邪魔板１５および１７を除去して
邪魔板１６を１枚取り付けることでもこの反応槽を横切
る流速に東から西でほとんど全く差がないことは明らか
である。これは明らかに望ましい結果である、と言うの
は、これによって東から西で流速が等しくなることから
この触媒床を横切る横方向で触媒寿命が最適になるから
である。

【００２９】図１の反応槽構造配置を利用して邪魔板１
６と同じ位置に大型の邪魔板を取り付けた結果を図１０
に示す。この邪魔板は、周囲がフローパイプの周囲の約
半分である三日月型（ｑｕａｒｔｅｒ ｍｏｏｎ ｓｈ
ａｐｅｄ）の邪魔板であり、これをより明確に図１８−
２０に示し、これを本明細書の以下により詳しく記述す
る。１６の位置に新しく取り付けた流れ邪魔板の結果と
して反応槽の東側と西側との間の流速相互関係が非常に
密接になりそして位置「ａ」からおおよそ位置「ｅ」に
至る垂直方向の流速勾配が平らになる傾向があること
が、図１０から分かるであろう。

【００３０】図１１は、図６に示す反応槽デザイン（こ
こでは、４１２の押しのけ用部材をそれの長さの約１／
４から１／３だけ短くし、反応槽の底の部分に存在する
押しのけ用部材を除去しそしてこの押しのけ用部材の上
部を図１の構造配置と実質的に同じ位置に残した）を利
用してプロットした流速のグラフ表示である。図６の反
応槽デザインを用いると、触媒の寿命を低下させるほど
の大きさではないがこの反応槽内に再び東から西で流速
の相違が若干生じるが、他方では、垂直方向における流
速勾配が非常に大きく低下することが、図１１から分か
るであろう。例えば、「ａ」地点における平均流速は約
３２０であり、この反応槽の最上部における平均流速は
高くなっても単に約３９０までであり、この上昇は約２
０％のみであった。図１１の構造は非常に有利であり得
るが、この反応槽の下方末端における東から西の流れ勾
配を図１１に示す度合から下げるのが望ましい。

【００３１】図１２には、押しのけ用部材を取り付けな
い時の影響を試験する目的で、押しのけ用部材４１２を
完全に除去する以外は図６と同様な反応槽構造配置を用
いた時の流速試験を示す。地点「ａ」、「ｂ」および
「ｃ」で東−西流速に大きな相違が生じそしてその相違
は３０％以上の桁であることがこの試験から分かるであ
ろう。

【００３２】図１３には、図３に示した構造配置におけ
る流速をグラフで示す。このような反応槽構造配置の場
合、望ましく東−西流速が比較的重なり合っていてこの
反応槽を横切る横方向の流速勾配をほとんど示さない。
また、この２つの曲線が比較的平らなことは位置「ａ」
から位置「ｇ」に至る垂直方向の流れ勾配が全く許容さ
れ得るものであることを示している。上昇は単に約１５
０から約２２０までであり、その変化は７０のみであ
る。

【００３３】図１４は、図４に示す反応槽構造配置にお
ける流速勾配のグラフ表示であり、これはこの上に示し
た構造配置における流速勾配ほどは望ましくない、と言
うのは、東−西方向に測定可能なほどの流れ勾配が存在
しておりそして位置「ｅ」と「ｇ」の間に大きく測定可
能な流れ勾配が存在しているからである。

【００３４】図１５は、図５に示す如き構造配置を有す
る反応槽を用いて測定した流速のグラフ表示である。こ
のような反応槽構造配置の場合、東−西の流れ勾配は触
媒床の長さ方向全体に渡って比較的小さいままであり、
そして位置ａから位置「ｇ」で平均流速は約１９０から
約２２０に上昇する。これは、全体の平均流速が一様で
あることで、最も望ましい構造配置であると見られる。
この構造配置では、押しのけ用部材の約１／４から１／
３から成る下方の円柱部分を一貫した放物線断面を有す
る放物線形部分で置き換えた。

【００３５】図１６は、押しのけ用部材４１２をその長
さの約１／４から１／３だけ短くした図６と同じ反応槽
構造配置であるが本明細書の以下に図１８−２０に関し
て記述する改良した邪魔板デザインで流れ邪魔板１６を
置き換えることで違いを持たせた反応槽構造配置に関す
るグラフ表示である。このような構造配置は図１の構造
配置に対する改良を表しているがまだ位置「ａ」から位
置「ｃ」で流れ勾配がかなり存在しておりそして位置
「ｃ」から位置「ｇ」で２番目の流れ勾配も存在してい
る。

【００３６】図１７は、本明細書の以下に記述する如き
新規な流れ邪魔板を利用した構造配置である図４の反応
槽が示す流れ特徴のグラフ表示である。このような構造
配置の結果は、位置「ｂ」から「ｅ」で東−西の流れ勾
配間の一致度が非常に高いことに加えてこれらの位置間
の垂直方向における一致度も非常に高いことを示してい
る。不幸なことに、位置「ｅ」から位置「ｇ」で流速の
上昇度合がかなり高くそして東−西の流れ勾配の広がり
も増している。

【００３７】図１８は、上の図の各々で説明し記述した
如きフローパイプ１３の拡大側断面図である。図１８に
は、外側半径部（ｒａｄｉｕｓ）４０と内側半径部４１
を有する、直角に曲げたフローパイプ１３を示す。外側
半径部４０の上半分に、垂直な三日月型部１６ｂを有す
る改良邪魔板デザイン１６ａおよびこれと外側半径部４
０に永久的に取り付けた横方向の支持ブラケット１６ｃ
を存在させる。パイプ１３の細分化した部分の各々に好
適には図１９に示す如き円形断面形状を持たせることを
注目すべきである。

【００３８】ここで図１９を参照して、図１８の線Ａ−
Ａの所で取った末端図の状態で垂直な三日月型邪魔板１
６ｂを示す。半径が同じ（ｒａｄｉｕｓｅｄ）半円柱の
支持ブラケット１６ｃの取り付けも同様に邪魔板１６ｂ
に取り付けた状態で図１９の仮想図で見ることができ
る。支持板１６ｃはパイプ１３の中を通る供給ガスの流
れを滑らかにする半円形の「ランプ（ｒａｍｐ）」とし
て作用しそしてこのガスが流れる方向をより上方に向け
ることでパイプ１３を比較的鋭角な直角に曲げた影響を
相殺する働きをする。

【００３９】図２０は邪魔板１６ａの側断面図であり、
これは、図１９の線Ｂ−Ｂの所で取った邪魔板を上から
見た図を示しており、そしてランプまたは支持板１６ｃ
を上から見ると比較的平らであることを示している。

【００４０】このように、上述した図およびそれに相当
する説明で開示した如き本発明は、エチルベンゼンの脱
水素反応を行ってスチレンを生じさせる手段および装置
を提供し、これの方法および装置は、触媒の寿命を長く
し、反応槽の断面構造を横切る種々の地点および上下の
種々の地点における流速の調節をより精密にすると言っ
た利点を有する。通常の反応槽は、触媒床の色々な部分
を横切る流速が一定しないことから触媒寿命が短いと言
った欠点を有する。放射能トレーサーを用いてそのよう
な反応槽を試験した結果、反応槽の横断面構造を横切る
流速にひどい勾配が存在していることが示された。ま
た、この反応槽の流入ラインに流れ混乱および流れ変動
が生じるのは明らかである。

【００４１】このような反応槽に通常の流入ライン構造
を用いるとこの反応槽を横切る東から西で流速勾配が生
じることを見い出した。更にまた、触媒床の上部を通る
流速はこの床の下部を横切る流速より１．５倍から２．
５倍大きい範囲にあることも確認した。このように、こ
のような反応槽内で触媒を用いることは均一さからほど
遠く、これが今度は触媒寿命を期待されるよりもずっと
短くする直接的な原因になっていると理解した。

【００４２】その結果として、本発明では、東−西の流
速勾配をほとんど全くなくしそして北−南の流速勾配を
実質的に低くする反応槽構造配置を開示する。流入パイ
プ内の特に有利な地点に位置させた単一の邪魔板デザイ
ンを用い、そしてこれを、同軸で位置させた中心の押し
のけ用部材のユニークなデザインおよびサイズと協力さ
せて用いることで、上記を達成する。最も適切で有利な
デザインには図３、５および６のデザインがあると思わ
れる。この３つのデザインの中で図５のデザインが最も
有利であり、反応槽構造配置の東−西および北−南両方
を横切る流速を一様にする点で最大の改良を与えると考
えている。放物線形の押しのけ用部材構造が最も好適な
態様であるが、開示した他のいくつかの形態も上記デザ
インの流速効率および最適化に近付くことは明らかであ
る。例えば、下方末端を約１／４から１／３取り除いて
短くしそしてそれの一般的な円柱形を保持させた押しの
け用部材は上に示した好適な態様の流れ効率に近付く
（図１６のグラフに示す流速で明らかなように）。

【００４３】典型的な運転では、エチルベンゼン原料を
原料供給ライン１３により流入領域１６を通して反応槽
容器に供給する。この供給材料は、そこから、触媒床１
９の内側に半径方向に位置する環領域２１の中に流れ込
む。次に、この供給ガスは半径方向の外側に流れ、触媒
の中を通り、この中で脱水素反応を受けてスチレンを生
じる。この反応槽における運転条件を好適には約９００
−１２２５度Ｆの温度および約８−２２ＰＳＩＡの圧力
の範囲にする。この反応槽内の流速を約１００から４０
０ｆｐｓの範囲にし、この反応槽の中を通る好適な全流
速を約２００から３００ｆｐｓにする。

【００４４】本明細書では本発明の一般的原理の理解を
与える目的で本発明の好適な特定態様を記述してきた
が、このような原理から逸脱しない限りこの記述した脱
水素反応槽アセンブリに種々の変更および改良を成し得
ることは理解されるであろう。例えば、部分的放物面と
して好適な態様を記述してきたが、他の同様な形状、例
えば尖頭アーチなどの如き形状を放物面の代わりに用い
ることができるのは明らかである。また、異なる邪魔板
形状を流入ライン内で利用して東−西の流れ正常化を達
成することができることも明らかである。他の変化が本
分野の技術者に明らかになると思われ、従って本発明は
本発明の精神および範囲からの逸脱を構成しないところ
の説明の目的で本明細書に開示した本発明の特定実施例
の変形および修飾形全部を包含することを宣言する。

【００４５】本発明の特徴および態様は以下のとうりで
ある。

【００４６】１． 同軸で中心の押しのけ用部材を取り
巻いていてそこからある距離離れて位置する環状の触媒
床を横切る半径方向の流れを生じさせるに適合した、軸
方向の入り口管を有するガス流触媒床反応槽アセンブリ
であって、上記押しのけ用部材の長さの少なくとも１／
１０を構成する下方部分を上記部材の残りの主要な上方
部分に一致しない形態に形成することを含むことを特徴
とする反応槽アセンブリ。

【００４７】２． 上記押しのけ用部材が主に円柱形で
ありそして上記下方部分の形状が円柱形でない第１項の
反応槽アセンブリ。

【００４８】３． 上記下方部分の形状が円錐台形状で
ある第２項の反応槽アセンブリ。

【００４９】４． 上記下方部分の軸方向断面形態が放
物線形態である第２項の反応槽アセンブリ。

【００５０】５． 脱水素反応用触媒を用いてエチルベ
ンゼンの脱水素反応を行ってスチレンを生じさせるため
のエチルベンゼン脱水素反応槽容器であって、上記容器
が、細長い円柱形の垂直反応槽外板；上記反応槽外板の
中にそれと同軸整列で位置していて上記反応槽外板内に
環状領域を形成するように配置されている細長い垂直の
押しのけ用部材；および上記反応槽外板の内側に存在し
ていて上記環状領域内に半径方向に位置している円柱形
の環状触媒床；を含み、ここで、上記押しのけ用部材が
それの長さの主要部分に渡って円柱形態を有しそしてそ
れの長さの残り部分に渡って非円柱形態を有することを
特徴とする、反応槽。

【００５１】６． 上記非円柱形態が円錐台形態である
第５項の反応槽。

【００５２】７． 上記円錐台形態が底末端に存在して
おりそしてこれが上記部材の長さの約１／４から１／２
以下を構成している第６項の反応槽。

【００５３】８． 上記垂直押しのけ用部材の非円柱形
態が放物線形態である第５項の反応槽。

【手続補正２】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】図面の簡単な説明

【補正方法】変更

【補正内容】

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の反応槽容器および入り口配管の図式的
断面図。

【図２】本発明の反応槽容器および入り口配管の図式的
断面図。

【図３】本発明の反応槽容器および入り口配管の図式的
断面図。

【図４】本発明の反応槽容器および入り口配管の図式的
断面図。

【図５】本発明の反応槽容器および入り口配管の図式的
断面図。

【図６】本発明の反応槽容器および入り口配管の図式的
断面図。

【図７】本発明の反応槽容器および入り口配管の図式的
断面図。

【図８】本発明の反応槽デザインにおける位置の流速の
比較のグラフ。

【図９】本発明の反応槽デザインにおける位置の流速の
比較のグラフ。

【図１０】本発明の反応槽デザインにおける位置の流速
の比較のグラフ。

【図１１】本発明の反応槽デザインにおける位置の流速
の比較のグラフ。

【図１２】本発明の反応槽デザインにおける位置の流速
の比較のグラフ。

【図１３】本発明の反応槽デザインにおける位置の流速
の比較のグラフ。

【図１４】本発明の反応槽デザインにおける位置の流速
の比較のグラフ。

【図１５】本発明の反応槽デザインにおける位置の流速
の比較のグラフ。

【図１６】本発明の反応槽デザインにおける位置の流速
の比較のグラフ。

【図１７】本発明の反応槽デザインにおける位置の流速
の比較のグラフ。

【図１８】本発明に従って邪魔板を取り付けた、反応槽
への流入パイプの側断面図。

【図１９】図１８の線Ａ−Ａで取った同じ装置の断面
図。

【図２０】図１９の線Ｂ−Ｂで取った上記装置の別の断
面図。

【符号の説明】 １１ 外板 １２ 押しのけ用部材 １９ 触媒床

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 同軸で中心の押しのけ用部材を取り巻い
   ていてそこからある距離離れて位置する環状の触媒床を
   横切る半径方向の流れを生じさせるに適合した、軸方向
   の入り口管を有するガス流触媒床反応槽アセンブリであ
   って、上記押しのけ用部材の長さの少なくとも１／１０
   を構成する下方部分を上記部材の残りの主要な上方部分
   に一致しない形態に形成することを含むことを特徴とす
   る反応槽アセンブリ。
2. 【請求項２】 脱水素反応用触媒を用いてエチルベンゼ
   ンの脱水素反応を行ってスチレンを生じさせるためのエ
   チルベンゼン脱水素反応槽容器であって、上記容器が、 細長い円柱形の垂直反応槽外板；上記反応槽外板の中に
   それと同軸整列で位置していて上記反応槽外板内に環状
   領域を形成するように配置されている細長い垂直の押し
   のけ用部材；および上記反応槽外板の内側に存在してい
   て上記環状領域内に半径方向に位置している円柱形の環
   状触媒床；を含み、ここで、上記押しのけ用部材がそれ
   の長さの主要部分に渡って円柱形態を有しそしてそれの
   長さの残り部分に渡って非円柱形態を有することを特徴
   とする、反応槽。