JPH10175889A - スチレンへのエチルベンゼンの脱水素方法 - Google Patents
スチレンへのエチルベンゼンの脱水素方法Info
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Abstract
ことなく、単一の小型の触媒反応装置を使用する、エチ
ルベンゼンの脱水素の方法及び装置を提供する。 【解決手段】 ガスヒーター又は電気要素のような内部
熱源を設けることによる上昇加熱型反応の原理を応用し
た1個の小型の反応装置を備える。
Description
に関し、特にエチルベンゼンをスチレンモノマーに脱水
素するための方法、及び反応容器を含んだ装置を開示す
る。
のエチルラジカルから水素を除去するために、エチルベ
ンゼン(EB)を538−666℃(1000−123
0゜F)の範囲の高温及び約0.28から1.41kg/cm2
(約4から20PSIA)の圧力の下で酸化鉄のような脱水
素触媒上で反応させることがよく知られている。これ
は、通常、EB脱水素反応装置と呼ばれる一連の放射方
向型(radial)断熱スチレン反応装置において行うこと
ができる。断熱反応装置は、一般に、直径が約1.52m
(約5フィート)から約9.14m(約30フィート)又
はそれ以上、長さが約3.05m(約10フィート)から
約30.48m(約100フィート)又はそれ以上の範囲
の非常に大型の長い円筒状の垂直構造である。かかる反
応装置のための通常の構造は、垂直の反応装置の中央に
置かれた入口においてエチルベンゼンガスが入ることが
でき、この場合、ガスは環状の区域を通って放射方向外
向きに流され、酸化鉄又はその他の適切な脱水素触媒か
らなる環状で多孔質の触媒床を通過し、そして外側の環
状区域を通過するし、反応装置シェルから排出される。
触媒床を通過するエチルベンゼンのこのような流れは放
射方向であり、これら反応装置は「放射方向型」反応装
置として定義されることがある。
な脱水素触媒床を有する放射方向型床の多数のEB反応
装置の最適の配列は、吸熱反応に熱を加えるために反応
装置間に再加熱手段を有し、直列流れ方向に配列された
3基又はそれ以上の放射方向型断熱反応装置を使用する
ことであると信じている。各反応装置は他の反応装置の
触媒とは異なった選択的な触媒を持つことができる。こ
の場合の「選択的」は、技術者により、高レベルの希望
のスチレン及び低レベルの望まれないトルエンとベンゼ
ンを選択的に作る触媒の性能を意味すると考えられる。
「活性」は触媒上の原料の各通過に対してエチルベンゼ
ンのある%を芳香族に変換する触媒の性能であると考え
られる。上に引用した通常の放射方向型反応装置の例
は、バトラー他の米国特許5358698号において見
いだされるものである。
応の吸熱性とのために、通常のEBプロセスは、脱水素
反応を維持するためにプロセスへの熱の追加を必要とす
る。一方、これは、プロセス中に加熱の機会を与えるた
めに多数の反応装置の使用を必要とし、これは、直列の
反応装置の各々の間に置かれたヒーター又は「スーパー
ヒーター」の使用により達成される。これは、また、い
くつかの反応装置間で触媒を選択的に変えた状態で、直
列の反応装置の各々に異なった触媒を使用することの一
つの理由でもある。ラジカル反応装置におけるEB反応
の吸熱性のため、システムを通る液空間速度(LHS
V)は厳しく限定される。EB原料は、反応における熱
の吸収により遅延される脱水素が実質的に完了できるよ
うに反応装置を十分にゆっくりと通過させて流さねばな
らない。
ー、熱交換器、又は多くの触媒を必要とせず、かつ低い
LHSVにより限定されないエチルベンゼンの脱水素プ
ロセスに対する要求が意識されていた。
でもなく、かつ事実上、上昇加熱型の反応装置(ascend
ing-heat reactor)である単一の小型の触媒反応装置を
使用するエチルベンゼンの脱水素の方法及び装置を開示
する。
式的な断面線図を参照すれば、入口ヘッダー12と出口
ヘッダー13とを持った外側シェル11により定められ
る反応室を有する上昇加熱型の熱EB反応装置10が明
らかにされる。供給管路14が入口ヘッダー12と連絡
し、製造物管路15が出口ヘッダー13から出る。
ら構成され、その内部には入口ヘッダー12に連結され
た一連の製造物管16が置かれる。管16の開口した穴
が入口ヘッダーに暴露され、EBは管路14を通って入
口ヘッダー12内に入り、更に管16を出口ヘッダー1
3内に移動できる。この図式的な図面にはかかる管が3
個しか明らかにされていないが、実際には反応装置には
かかる管が多数設けられるであろう。炉室の頂部には管
16の上方に多数のヒーター18がある。ヒーター管1
8は、天然ガス、水素、又はその他の可燃ガスのような
燃料供給源を持ち、ガスはヒーター要素18と連絡して
いる燃料入口管路17の手段により提供される。燃焼生
成物排出管路19が室11の壁を通って連結され、ノズ
ル24の炎による燃焼生成物を輸送する。個別の酸素供
給管路又は空気供給管路の手段により酸素を提供するこ
とができ、これら管路は個別にバーナー管18に連結さ
れ、或いは管路17に入るより前に混合箱を通過し、こ
こで空気又は酸素と気体燃料とを混合させることができ
る。
原料は入口管路14を通って供給され、反応管16を通
過する。反応管16の内部は、操作者がプロセスにおい
て使用したい希望のEB脱水素触媒で完全に又は部分的
に満たされる。熟練技術者は、本発明に有利に使用でき
る適切な脱水素触媒を知っている。
れたEBが選定された触媒を横切って管16を通って流
れて出口ヘッダー13内に集められるように、反応管1
6は希望のEB脱水素触媒で完全に又は部分的に満たさ
れる。
管路17に入ってくる燃料及び酸素の気体混合物はヒー
ターノズル24内に入りそして出ていく。反応装置の始
動の際に点火源が与えられ、ガスはノズル24を連続的
に通過し、これがノズルから出るときに燃焼する。少し
の実験で、上昇加熱型の熱反応装置を得るために使用す
る特別のノズル寸法を決めることができる。エチルベン
ゼンが管路14に入り室入口ヘッダー12を通過して反
応管16に入ると、これは反応管16内に収容されたE
B脱水素触媒を通り抜け、消費されている気体燃料によ
りレベルが増加していく熱入力を受ける。気体燃料が望
ましいが、管路17に入るより前のある点で酸素ガスに
より噴霧状になし得る液体燃料を使用し得ることは言う
までもない。種々の燃料を使うために、その他の普通の
ノズル・ヒーター装置を使用することができる。更に、
反応装置のための増加していく熱供給を得るために、化
学的に推進された熱供給ではなくて、反応装置の入力端
から反応装置の出力端に熱発生量が変化する電気加熱要
素に置き換えることが可能である。従って、反応管16
の出力端と組み合わせられた加熱用要素の端部に向かっ
て熱出力が増加していく状態で加熱管18用の電気式加
熱要素に置換することができる。
ステムの周辺の洗練された作業に比較し得る熱源の使用
が望ましく、この場合、最も入手容易な燃料は、通常は
水素又は圧縮天然ガスであり、従って説明はガス燃焼式
加熱システムの用語により明示される。反応管内に収容
された触媒を横切って反応管16の長さに沿って移動す
ると、エチルベンゼン原料の実質的な脱水素が達成さ
れ、出口ヘッダー内に出ていく生成物はかなりのスチレ
ンを含み、次いで、これは更なる浄化及びエチルベンゼ
ン、ベンゼン、トルエン及び水素のような非スチレン生
成物の除去のため、生成物管路15を通過する。前述の
ように、ノズル24から出る燃焼ガスはヘッダー箱の底
部のガス排出導管19を経て流れ出る。上昇加熱型反応
装置として定義されたエチルベンゼンのスチレンへの脱
水素用反応装置が説明された。この装置は、エチルベン
ゼンの吸熱性脱水素反応のための熱入力を提供し、更に
EB脱水素反応の終了に向かって反応成分が消費されて
反応の進行がより厳しくなるにつれて、増加していく熱
量を提供する。
好ましいある実施例がここに説明されたが、これら原理
から離れることなく説明された脱水素反応装置システム
に種々の変更及び改変をなし得ることが認められるであ
ろう。また、反応管の直径をその長さに沿って変えるこ
とにより管を通過する流量(LHSV)を変えることも
できる。例えば、反応管を入口端において小さくし出口
端において大きくして、各反応管の長さの下方に向かっ
て減少していくLHSVを提供することができる。これ
により、エチルベンゼン反応は管の高温部においてより
長い滞留時間を有することができるであろう。或いは、
管の直径を始まりを大きくし終わりを小さくして反対方
向に変えて管の長さの下方のLHSVを増加させること
ができる。その他の変更も熟練技術者に明らかであろ
う。従って本発明は説明のためにここに明らかにされた
本発明の特別な例のすべての変化及び変更を含むことが
明らかであり、本発明の精神及び範囲から離れて構成さ
れたものでない。
態様は以下の通りである。
水素反応管を通してエチルベンゼン原料を通過させ、前
記管にその長さの実質的な部分に沿って熱を加え、そし
て通過する前記原料の流れの方向で管に沿って加熱を増
やしていくことにより前記管に加える熱の量を変化させ
ることを含んだエチルベンゼンのスチレンへの脱水素方
法。
定の断面積のものであり、加熱段階の変化がバーナーの
作動を変えることにより達成される実施態様1の方法。
加しそしてまた減少するものである実施態様1の方法。
の方法の流れ図である。
Claims (1)
- 【請求項1】 脱水素触媒を入れた少なくも1個の脱水
素反応管を通してエチルベンゼン原料を通過させ、前記
管にその長さの実質的な部分に沿って熱を加え、そして
通過する前記原料の流れの方向で管に沿って加熱を増や
していくことにより前記管に加える熱の量を変化させる
ことを含んだエチルベンゼンのスチレンへの脱水素方
法。
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