JPS604136A - エチレンおよびプロピレンの生成方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

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
ンおよびゾ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っ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蒸気分解法がある。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３　、７６４　、６３４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６０
０℃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って急冷地帯へ循環され、そこで研
摩粒子のこすシ落とし作用によシ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３．７２０．６０
０号および３　、７０８　、５５２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３，１１３，９８４号には、−分子あたシ３個
から５個の炭素原子を有するオレフィンを一分子あたシ
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
によシ、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ィンを含
有する生成流ｅｌ造する。

米国特許第３，６４７，６８２号には、ゼオライト分子
ふるい触媒を使って飽和炭化水素に富んだ石油供給原料
からオレフィ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ィン炭化水素を分
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ったものなどのような貴金属触
媒によシ、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シ少なくとも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っ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３．６
４１，１８２号および３，８８０，７７６号に記載され
ている。

さらに別の方法では、真空下およびプロノソンを脱水素
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。本発明に従って、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ットヲ通過してエチレン
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
轟な触媒上の脱水素ユニッ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シ回
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ット
および脱水素反応ユニットにそれぞれ再循環される。

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
結合した生成物の選択率もエチレン／プロピレン生成物
比の影響を余シ受けない。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・
々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。

本発明方法によシエタ／とプロパンに富んだ供給原料は
エタン部分とプロ／（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ＩＯで示されるエタン部
分は約７５０℃−９３０℃の温度で流れ分解ユニッ）　
１４全通される。この分解処理はエタン部分を代表的に
は少なくとも５０チ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。ガス流分解ユニット１
４はエタンをエチレンに変えられるものなら邑該分野で
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
ぐために分解ユニット】４の中で使用される。蒸気分解
ユニツ）　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
成物分別に先立って、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、分解ユニット１４はプロ
／ぞ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℃カラ８１
５℃の温度で適当な触媒上の脱水素反応ユニット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チの乾燥容量のプロピレンを含有する矢
印か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ット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う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）　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
スターコンプレッサー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
合されて一つの結合したエチレン／プロピレン流（矢印
冴で示される）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がで
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、矢印囚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詔から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
置加が使用できる。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給合流を水処理す
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ット加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シ回収される。この方法によ
り、結合しｆｃ鍛初のエタン／プロパン流の少なくとも
約（資）重量係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、よシ重い
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
通っ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Ｗ３４を通っ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、あるいは分解ユニッ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ットが別々に造
られたならば、このエタンとエチレンリ、量が少なくて
回収で＠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
ニットが使われた場合には廃棄されるであろうが、本発
明では廃棄される代わシに選択的にプロピレンに変えら
る脱水素反応ユニットへ再循環される。

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
分離部門全統合することにより、エチレンおよびプロピ
レンの庄或は一層少ない量の供給原料で達成することが
できる。甘だ、出発原料は隔離されているので、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
る分解ユニッ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ットだけを使用するシ
ステムと比較する三つの実験を行った。

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
チレン生成全一定にし、同時にプロピレン生成を変える
ことによシ操作された。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。

（第１３頁） 第　１　表 ｃ２３３６，８２５ Ｃ３６９０，９００２２２，３７５ ６９０，９００５５９，２００ Ｈ２１７，１７５３７，４７０ Ｃｘ　１５９，１７０２５，２１４ Ｃｚ＝　３００．０００３００，０００Ｃ３＝　１６８
．３５０１６８．３５０ブタジエン　１７，１９５　６
，９９０Ｃ’Ｂ　３，４７０　２．５４０ 重イｍ　２５，５４０　１１．５７６ （１）１年当シのメートルトン ３４４．７３０　１７７．５３５　３４９，８８５屏 ４ １４．８００　３３，３８７　２１，５６０　３０，８
００１６０．５６２　１９，５３５　８５，８５８　１
５，４６４３００．０００　３００，０００　３００，
０００　３００，０００９６．４３４　９６，４３４　
４８，９５０　４８，９５０１９．６３４　７．０４９
　１３，３８０　７，０９０３．４２９　２，５９５　
２，９６０　２，５７０４６．９０７　７，７３０　２
５，７１２　６，２５０４．０００　２，００１ ６１．８　８４．２　７０．０　８４．５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、分解装置だけ全使ったシステムでは統合
システムよシ原料が１３１，７００ＭＴＰＹ余分に必要
で、生成物比１．８＝１で４６８，３５０ＭＴＰＹのＣ
２−／す３−を生成している。

実験２におけるように、Ｃ２＝／Ｃ，−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が望舊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ｃａ　＝＝、
／　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重量バーセントまでの選択率によって大きな影響を
受けることはない。しかし、分解ユニットだけの場合に
は、合計の０２　＝／　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％であシ生成物比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。

従って、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はかシでなく、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シ有利である。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流を水処理する必要を減らした
シ省いたりできる。

【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。 特許出願人　エアー、プロダクツ、アンド、ケミカルス
。 インコーボレーデッド

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）前記エタン部分は約７５０℃から９３０’Ｃ，ま
   での温度で流れ分解ユニッＨ−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約４２５℃から８１５°Ｃま
   での温度で適当な触媒上の脱水素反応ユニットを通過さ
   せプロピレンに富んだ流れを庄成し、（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ゾロピレンに富んだ
   流れを合流して結合したエチレン／プロピレン流を生成
   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蒸気分解ユニットへ未反応プ
   ロパンを脱水素反応ユニッ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ットで焼成した支持体上に貴金
   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、結合したエタンおよびプロパンの出発原料の少なく
   とも約８０係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、結合したエチレン／プロピレン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。