KR20070086285A - 탈수소화 공정 - Google Patents

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KR20070086285A
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로버트 디엘만 컬프
리처드 더글라스 뉴맨
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셀 인터나쵸나아레 레사아치 마아츠샤피 비이부이
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Abstract

탈수소화 반응 구역을 나타내고 탈수소화 촉매의 제1 용량을 함유하는 탈수소화 반응기를 보유한 탈수소화 반응기 시스템의 작동을 개선시키는 방법. 이 방법은 상기 탈수소화 촉매의 제1 용량 중 적어도 일부를 탈수소화 반응기로부터 제거하는 단계; 이로부터 제1 용량의 적어도 일부가 제거된 탈수소화 반응기에 고도 안정성 탈수소화 촉매의 제2 용량을 첨가하여 제2 탈수소화 반응기 시스템을 제공하는 단계; 이러한 제2 탈수소화 반응기 시스템을 탈수소화 반응 조건 하에서 작동시키는 단계; 및 상기 고도 안정성 탈수소화 촉매의 바람직한 실활 속도를 제공하기 위해 탈수소화 반응 조건을 조절하는 단계를 포함한다.
탈수소화, 고도 안정성 탈수소화 촉매, 반응기, 분액기

Description

탈수소화 공정{DEHYDROGENATION PROCESS}
본 발명은 높은 안정성의 탈수소화 촉매를 이용하는 탈수소화 공정 시스템의 설계 및 작동에 관한 것이다.
알킬방향족 탄화수소를 알케닐방향족 탄화수소로 촉매 탈수소화하는 분야에서, 활성과 선택율이 높으면서 사용 중에 높은 안정성을 나타내는 성질을 가진 개선된 촉매를 개발하고자 하는 노력이 진행되고 있다. 촉매의 안정성이란, 사용 중일 때 촉매 실활 또는 감퇴 속도를 의미한다. 촉매 실활 속도는 유효 수명에 영향을 미치는 바, 그 수명을 연장시키고 다른 유익을 제공하기 위해, 일반적으로 촉매는 고도로 안정성인 것이 바람직하다.
에틸벤젠의 탈수소화에 의해 스티렌을 제조하는 공정에서 사용되는 탈수소화 촉매의 안정성은 이러한 공정의 작동에 영향을 미칠 수 있다. 예를 들어, 공정은 통상 초기 탈수소화 촉매 부하량으로 조작을 개시하고 운행 개시 반응 온도에서 특정 에틸벤젠 전환율을 제공한다. 이 공정이 일정 시간 동안 작동되면, 탈수소화 촉매는 실활하는 경향이 있고, 따라서 동일한 특정 에틸벤젠 전환율을 달성하기 위하여 더 높은 반응 온도를 필요로 하게 된다. 시간이 지남에 따라, 반응 온도는 촉매 실활 효과를 상쇄하기 위해 장비 또는 경제적 한계로 인해 지속할 수 없는 수준에 도달할 때까지 계속 증가될 것이다. 이 공정이 운행 말기 반응 온도 조건에 도달할 때, 반응기는 정지되고 탈수소화 촉매는 제거되고 교체된다. 정지 및 촉매 교체 절차는 완료하는데 최고 2주 내지 4주가 걸리기도 한다.
따라서, 탈수소화 공정에 있어서 더욱 안정한 탈수소화 촉매의 사용은 수많은 장점을 제공할 수 있다. 기존 탈수소화 플랜트에서, 더욱 안정한 촉매는 운행 길이의 연장 등을 제공할 수 있고, 또는 운행 길이의 연장이 바람직하지 않은 경우에는 덜 안정한 촉매의 실활 속도와 유사한 실활 속도를 제공하도록 더욱 가혹한 반응기 온도 조건 하에서 작동시켜 전환율을 높이기 위한 목적으로 더욱 안정한 촉매를 이용할 수 있다. 또한, 더욱 안정한 촉매는 새로운 탈수소화 공정 설비의 설계 시에 더 높은 적응성(flexibility)을 제공할 수 있다.
고도 안정성 탈수소화 촉매의 가용성이 증가함에 따라 탈수소화 공정의 작동이나 새로운 탈수소화 공정의 설계 시에 그 성질을 이용할 수 있는 것이 바람직하다.
따라서, 본 발명의 목적은 고도 안정성 탈수소화 촉매를 이용하여 탈수소화 반응기 시스템의 작동을 개선시키는 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 탈수소화 반응기 시스템의 설계 시에 고도 안정성 탈수소화 촉매의 성질을 고려하는 방법을 제공하는 것이다.
따라서, 본 발명의 하나는 탈수소화 반응 구역을 나타내고 탈수소화 촉매의 제1 용량을 함유하는 탈수소화 반응기를 보유한 탈수소화 반응기 시스템의 작동을 개선시키는 방법이다. 이 방법은 탈수소화 반응기로부터 탈수소화 촉매의 제1 용량 중 적어도 일부를 제거하는 단계; 제1 용량의 적어도 일부가 제거된 탈수소화 반응기에 고도 안정성 탈수소화 촉매의 제2 용량을 첨가하여 제2 탈수소화 반응기 시스템을 제공하는 단계; 탈수소화 반응 조건 하에서 제2 탈수소화 반응기 시스템을 작동시키는 단계; 및 고도 안정성 탈수소화 촉매의 바람직한 실활 속도를 제공하기 위해 탈수소화 반응 조건을 조절하는 단계를 포함한다.
또 다른 본 발명의 방법은 반응 구역을 나타내고 고도 안정성 탈수소화 촉매의 일정 용량을 함유하는 반응기를 포함하고, 이 때 고도 안정성 탈수소화 촉매가 촉매 안정성의 성질 기능을 특징으로 하는 탈수소화 반응기 시스템의 설계를 포함한다. 설계 방법은 탈수소화 반응기 시스템의 바람직한 운행 길이를 선택하는 단계; 촉매 안정성의 성질 기능을 이용하여 바람직한 운행 길이를 제공하는데 필요한 표준 반응기 작동 조건을 결정하는 단계; 및 이러한 표준 반응기 작동 조건을 이용하여 바람직한 운행 길이를 제공하는데 필요한 반응기의 반응기 체적을 결정하는 단계를 포함한다. 탈수소화 반응기 시스템이 설계된 다음에는 앞에서 제시한 탈수소화 공정 시스템에 상기 고도 안정성 탈수소화 촉매의 용량을 함유하는 상기 반응기 체적의 반응기를 장착한다.
도 1은 에틸벤젠 공급원료를 탈수소화하여 스티렌 최종 산물을 생산하는 공정 시스템을 간략하게 도시한 공정 흐름 모식도이다. 이러한 공정 시스템은 고도 안정성 탈수소화 촉매를 포함하도록 변경될 수 있다.
도 2는 각 촉매마다 65% 전환에 필요한 온도 대 사용 시간의 실제 공정 성능 데이터에 의해 반영되는 고도 안정성 탈수소화 촉매 및 저급 안정성 탈수소화 촉매의 대략적인 실활 속도를 나타낸 비교 플롯이다.
본 발명의 다른 목적 및 장점은 이하 상세한 설명과 첨부되는 청구의 범위로부터 명백해질 것이다.
고도 안정성 탈수소화 촉매의 가용성 증대에 따라, 이러한 고도 안정성 탈수소화 촉매가 에틸벤젠의 탈수소화에 의하여 스티렌을 제조하는 공정 시스템과 같은 기존 탈수소화 공정 시스템의 작동 중에 제공할 수 있지만 지금까지 포착되지 않은 장점을 최대화하는 신규 방법의 개발이 점점 더 필요로 되고 있다. 또한, 고도 안정성 탈수소화 촉매의 사용 시 수득할 수 있는 장점을 최대화하는 탈수소화 시스템을 설계하는 신규 방법의 개발도 필요로 되고 있다.
본 명세서에 사용된 바와 같이, 안정성이란 용어는 특정 반응 조건에서 촉매의 소정 사용 시간 동안의 촉매 활성의 변화 비(△활성/△시간)로 표현되는 특정 촉매의 실활 속도를 의미한다. 촉매가 실활하는 속도는 촉매가 이용되는 반응 조건의 가혹성에 따라 달라질 수 있는 것으로 인식되어 있다. 에틸벤젠 탈수소화 촉매, 즉 스티렌 제조 촉매의 경우에, 안정성 값은 사용 시간에 대한, 특정 공정 조건 하에 사용될 때의 스티렌 제조 촉매의 활성 변화 비이다. 스티렌 제조 촉매의 안정성 값은 스팀 대 유분 비, 액체 시공 속도, 압력 및 반응기 온도와 같은 공정 매개변수를 포함할 수 있는 공정 조건의 가혹성에 따라 달라질 수 있다.
본 명세서에서 언급되는 촉매 활성의 의미는 특정 촉매와 관련된 온도 매개 변수에 관한 것이다. 스티렌 제조 촉매의 경우에, 이 온도 매개변수는 특정 공정 조건 하에서 스티렌 제조 촉매가 에틸벤젠 원료의 특정 전환율을 제공하는 온도 ℃이다. 예시적인 활성의 예는 특정 반응 조건 하에서 스티렌 제조 촉매와 접촉될 때 에틸벤젠의 65몰%가 전환되는 온도이다. 이러한 온도 매개변수는 기호 "T(65)"로 나타내기도 하며, 소정 온도가 65몰%의 전환율을 제공한다는 것을 의미한다. T(65) 온도 값은 관련 촉매의 활성을 나타낸다. 촉매의 활성은 온도 매개변수와 반비례하여, 고도 활성은 낮은 온도 매개변수로 표시되고 저급 활성은 높은 온도 매개변수로 표시된다.
본 명세서에 사용된 바와 같은 "전환율"이란 용어는 다른 화합물로 전환되는 특정 화합물의 분율(몰%)을 의미한다. 일 예로서, 에틸벤젠 탈수소화 공정에서, 공급원료의 에틸벤젠은 벤젠, 톨루엔, 스티렌 또는 여타 화합물과 같은 다른 화합물로 전환되어야 하는 특정 화합물인 것으로 생각된다.
본 명세서에 사용된 바와 같이, "선택율"이란 용어는 바람직한 화합물을 생산하는 전환된 화합물의 분율(몰%)을 의미한다. 일 예로서, 에틸벤젠 탈수소화 공정에 있어서, 공급원료의 에틸벤젠은 전환되는 화합물로 간주되고 바람직한 화합물은 스티렌인 것으로 간주된다.
본 발명의 방법의 일 관점은 기존 탈수소화 반응기 시스템의 작동에 대한 개선, 특히 스티렌 산물을 생산하는 에틸벤젠의 탈수소화에 사용되는 탈수소화 반응기 시스템의 작동에 대한 개선을 제공하는 것이다. 전형적인 탈수소화 공정 시스템은 반응 구역과 분리 구역을 포함한다. 반응 구역은 에틸벤젠을 함유할 수 있는 공 급원료를 탈수소화 조건 하에서 탈수소화 촉매와 접촉시켜 반응 구역의 반응 산물을 생산하는 구역이다. 분리 구역은 반응 구역의 반응 산물을 각종 산물들, 예컨대 스티렌 및 미전환된 에틸벤젠과 같은 재순환류로 분리하는 구역이다.
일반적으로, 반응 구역은 탈수소화 촉매의 제1 용량이 담긴 탈수소화 반응기를 함유하는 탈수소화 반응기 시스템을 포함한다. 탈수소화 반응기는 보통 탈수소화 촉매를 담고 있는 탈수소화 반응 구역을 나타내는 반응기 용기이다. 탈수소화 촉매는 고도 안정성 탈수소화 촉매보다 안정성이 저하되게 하는 특정한 안정성 특성을 나타내거나 또는 그러한 특성을 가진 것을 특징으로 할 수 있다.
고도 안정성 탈수소화 촉매의 특성과 비교했을 때, 탈수소화 촉매의 저급 안정성 특성은 이러한 탈수소화 반응기 시스템의 작동에서 촉매 실활의 효과를 상쇄하기 위해 탈수소화 반응 온도가 상승되는 것이 일반적이기 때문에 탈수소화 반응기 시스템이 작동되는 방식에 영향을 미칠 수 있다. 이러한 탈수소화 반응기 시스템의 작동 방법에 있어서, 탈수소화 촉매가 사용에 의해 노화되고 실활됨에 따라, 탈수소화 공정 장비 또는 경제적 문제로 인해 제한되는 상한 온도에 도달할 때까지 탈수소화 반응 온도는 상승된다. 이러한 온도 한계에 도달하면, 탈수소화 반응기 시스템은 운행 말기 조건에서 작동되는 것으로 간주되며, 이 때 탈수소화 반응기 시스템은 정지되고 실활된 탈수소화 촉매는 새로운 촉매로 교체된다. 새로운 촉매는 사용된 촉매보다 활성이 더 크기 때문에 탈수소화 반응기 시스템이 다시 재개될 때, 공급원료의 소정 전환율을 달성하는데 필요한 운행 개시 온도는 동일한 전환율을 달성하는 필요한 운행 말기 온도보다 훨씬 낮다.
전형적인 기존 탈수소화 반응기 시스템에서, 반응기 용량은 고정되어 있다. 이와 같은 고정 반응기 용량으로 인해, 앞서 사용되거나 실활된 탈수소화 촉매의 고도 안정성 탈수소화 촉매로의 교체는 운행 말기 작동 조건에 도달하기 전에 더 긴 시간 동안 탈수소화 반응기 시스템의 작동시키거나, 또는 높은 전환율을 이용하기 위해 높은 반응기 온도에서 탈수소화 반응기 시스템을 작동시키는 능력, 또는 이 두 작동 방식의 조합을 제공할 것이다. 본 발명의 방법은 탈수소화 반응기 시스템의 작동을 개선시키기 위한 하나의 방편으로서 고도 안정성 탈수소화 촉매의 안정성 특징을 이용한다.
탈수소화 반응기 시스템의 작동이 개선된 본 발명의 방법은, 사용되었고 이러한 사용을 통해 적어도 부분적으로 실활되기 시작한 탈수소화 촉매의 제1 용량 중 적어도 일부를 탈수소화 반응기로부터 제거하는 단계를 포함한다. 바람직하게는, 탈수소화 촉매의 제1 용량의 대부분, 가장 바람직하게는 탈수소화 촉매의 제1 용량 전부 또는 거의 전부를 탈수소화 반응기로부터 제거하는 것이 좋다.
탈수소화 반응기로부터 실활된 탈수소화 촉매를 제거한 다음, 이와 같이 사용으로 인해 실활되기 시작하거나 바람직하게는 소모된, 실활된 탈수소화 촉매의 제거로 인해 비어 있거나 또는 부분적으로 비어 있는 탈수소화 반응기에 고도 안정성 탈수소화 촉매의 제2 용량을 첨가한다. 이러한 제2 탈수소화 반응기 시스템은 그 다음 적당한 탈수소화 반응 조건 하에서 작동된다.
교체된 고도 안정성 탈수소화 촉매는 더 큰 안정성으로 인하여, 제2 탈수소화 반응기 시스템이 작동될 수 있는 방식에 적응성이 높아진다. 이러한 적응성을 이용하기 위해, 탈수소화 반응기 시스템의 작동 조건은 운행 개시부터 운행 말기까지의 바람직한 운행 길이에 가까운 운행 길이를 제공하는 고도 안정성 탈수소화 촉매의 바람직한 실활 속도를 제공하는 탈수소화 반응기 시스템의 작동 조건을 조절한다.
탈수소화 반응기 시스템의 작동 개시는 보통 새로운 또는 초기 촉매의 부하량을 함유하는 탈수소화 반응기 시스템이 원료 도입과 탈수소화 반응 조건의 작동에 의해 개시되는 시점인 것으로 간주된다. 앞에서 지적한 바와 같이, 초기 촉매는 보통 사용된 초기 촉매보다 더 활성적이어서, 소정의 전환율을 달성하기 위해 일반적으로 사용된 초기 촉매보다 낮은 원료 유입 온도를 필요로 한다. 초기 촉매가 사용되면, 실활되기 시작하여 동일한 소정의 전환율을 제공하기 위해서는 유입 원료 온도를 상승시킬 필요가 있다. 시간이 지날수록, 유입 원료 온도는 탈수소화 반응기 시스템이 장비 한계 또는 경제적 문제로 인해 작동될 수 없는 온도까지 상승되어야 하고, 이 온도에서 탈수소화 반응기 시스템은 운행 말기 조건이 되어 정지된다. 사용되거나 소모된 초기 촉매는 탈수소화 반응기 시스템에서 제거되고 새로운 또는 초기 촉매의 새로운 부하량으로 교체된다.
운행 개시부터 운행 말기까지 탈수소화 반응기 시스템의 전형적인 운행 길이는 약 72개월 이하 또는 심지어 96개월 이하의 범위이다. 긴 운행 길이는 바람직하지만, 운행 길이의 기간이 다양한 요인, 예컨대 장비 보수의 필요성 및 탈수소화 촉매 성능 특성 등에 의해 제한될 수 있음을 알고 있어야 한다. 이러한 요인을 고려할 때, 바람직한 운행 길이는 약 6개월 내지 약 60개월 범위일 수 있다. 더욱 일 반적으로, 바람직한 운행 길이는 8개월 내지 48개월 범위이고, 가장 일반적으로 12개월 내지 36개월 범위이다.
고도 안정성 촉매의 실활 속도에 영향을 미칠 수 있는 탈수소화 반응기 조건에는 탈수소화 반응기에 충전되는 원료의 증기 대 유분 비, 유입 원료 온도, 탈수소화 반응기 압력 및 액체 시공 속도가 있다. 제2 탈수소화 반응기 시스템의 고도 안정성 탈수소화 촉매의 바람직한 실활 속도를 제공하기에 바람직한 시도는, 액체 시공 속도를 설정하는 원료 공급 속도를 유지하면서 유입 원료 온도를 조정하는 것이다. 다른 모든 매개변수가 일정한 경우, 유입 원료 온도의 증가는 촉매 실활 속도를 증가시키고, 유입 원료 온도의 감소는 촉매 실활 속도를 감소시킬 것이다. 증기 대 유분 비의 조정은 또한 안정성 또는 촉매 실활 속도에 영향을 미칠 수 있지만, 보통 증기 대 유분 비를 특정한 좁은 범위 내로 유지시키는 것이 바람직하다. 원료 속도는 또한 촉매 실활 속도에 영향을 미칠 수 있지만, 촉매 실활 속도를 변경시키기 위해 원료 속도를 조정하는 것은 일반적으로 바람직하지 않다.
유입 원료 온도를 증가시키면 원료 전환율 및 촉매 실활 속도가 모두 증가한다. 유입 원료 온도는 그 다음 고도 안정성 탈수소화 촉매의 바람직한 실활 속도를 제공하기 위해 조정될 수 있고, 이것은 고도 안정성 탈수소화 촉매가 실활로 인해 제2 탈수소화 반응기 시스템에서 제거되고 교체되어야만 하기 전에 바람직한 시간 또는 운행 길이 동안 제2 수소화 반응기 시스템이 작동되게 할 것이다.
제2 탈수소화 반응기 시스템으로 유입되는 원료 온도는 보통 약 500℃ 내지 약 700℃ 범위일 수 있다. 고도 안정성 탈수소화 촉매의 사용은 제2 탈수소화 반응 기 시스템이 저온에서 작동할 수 있게 하지만, 본 명세서에 제시된 본 발명의 방법들의 특징 중 하나는 제2 탈수소화 반응기 시스템의 조기 정지를 초래하는 촉매의 과도한 실활 속도를 유발함이 없이 전환율이 증가하도록 제2 탈수소화 반응기 시스템의 반응 온도를 증가시키는 능력이다. 탈수소화 반응기 유입 온도의 상한은 일반적으로 장비 제한에 의해 결정되며, 더욱 전형적으로 약 700℃ 이하, 가장 전형적으로 650℃ 이하이다. 탈수소화 반응기 유입 온도의 하한은 보통 온도가 낮을수록 전환율이 감소되기 때문에 경제적 문제를 고려하여 설정한다. 따라서, 더욱 전형적으로 본 발명에 따른 방법의 탈수소화 반응기 유입 온도는 550℃ 내지 700℃ 범위이고, 가장 전형적으로 600℃ 내지 650℃ 범위일 수 있다.
제2 탈수소화 반응기 시스템에 충전되는 원료는 알킬 치환된 벤젠 화합물을 포함할 수 있는 알킬방향족 화합물과 같은 탈수소화 가능한 탄화수소를 포함한다. 알킬방향족 화합물 중에서, 에틸벤젠이 바람직하다. 또한, 제2 탈수소화 반응기 시스템에 충전되는 원료의 추가 성분으로서 물을 포함하는 것이 바람직하다. 물은 탈수소화 반응에 필요한 열 에너지원을 제공하는 증기(steam) 형태인 것이 바람직하고, 반응 구역에 물의 존재는 탈수소화 촉매 위에 코크스 침착 속도를 억제하고, 이로써 촉매 실활 속도를 억제하는 경향이 있다.
본 발명에 따른 방법의 특징 중 하나는 제2 탈수소화 반응기 시스템이 고도 안정성 탈수소화 촉매의 고도 안정성 특징이 없는 탈수소화 촉매를 함유하는 대체 탈수소화 반응기 시스템보다 증기 대 유분의 비가 낮은 조건 하에서 작동될 수 있다는 것이다. 따라서, 원료의 증기 대 유분의 비는 탄화수소 1몰당 증기 1 내지 20 몰 범위일 수 있다. 바람직하게는, 원료의 증기 대 유분의 몰비는 2 내지 15 범위, 가장 바람직하게는 4 내지 12 범위인 것이 좋다. 증기 대 유분의 비란 용어는 탈수소화 반응 구역에 충전된 에틸벤젠과 같은 탄화수소의 총 몰에 대한 같은 탈수소화 반응 구역에 충전된 증기의 총 몰의 비로서 정의되는 것이다.
제2 탈수소화 반응기 시스템은 가능한 한 낮은 압력에서 작동되는 것이 일반적으로 바람직하다. 즉, 반응 압력은 비교적 낮아서, 진공 압력(예컨대 5kPa(0.7psia))에서부터 최고 약 200kPa(29psi) 범위이다. 전형적으로, 반응 압력은 10kPa(1.45psia) 내지 200kPa(29psi) 범위, 더욱 전형적으로 20kPa(2.9psia) 내지 200kPa 범위이다.
액체 시공 속도(LHSV)는 약 0.01hr-1 내지 약 10hr-1, 바람직하게는 0.1hr-1 내지 2hr-1 범위일 수 있다. 본 명세서에 사용된 바와 같이, "액체 시공 속도"란 용어는 정상 조건(즉, 0℃, 1bar(절대값))에서 측정된 에틸벤젠 등의 탈수소화 원료의 액체 체적 유량을 촉매 층의 체적 또는 촉매 층이 2 이상인 경우에는 전 촉매 층의 체적으로 나눈 값으로서 정의된다.
본 명세서에서 고찰되는 탈수소화 촉매는 탄화수소의 탈수소화를 위한 임의의 적당한 촉매 조성물일 수 있다. 탈수소화 촉매 조성물의 일 예에는 산화철, 예컨대 에틸벤젠 공급원료를 스티렌 산물로 탈수소화하는데 사용되는 산화철계 탈수소화 촉매가 있다. 본 명세서에서 고찰한 전형적인 탈수소화 촉매 조성물은 스티렌의 제조에 사용되는 산화철계 에틸벤젠 탈수소화 촉매이다. 더욱 전형적인 산화철 계 탈수소화 촉매는 산화철과 산화칼륨을 함유한다.
산화철계 탈수소화 촉매의 산화철은 임의의 1종 이상의 산화철, 예컨대 황색 산화철(침철광, FeOOH), 흑색 산화철(자철광, Fe3O4) 및 적색 산화철(적철광, Fe2O3), 예컨대 합성 적철광 또는 재생 산화철 등을 함유하는 다양한 형태이거나, 또는 산화칼륨과 배합되어 아철산칼륨(K2Fe2O4)을 형성하거나, 또는 산화칼륨과 배합되어 화학식 (K2O)x·(Fe2O3)y로 표시되는 철과 칼륨을 모두 함유하는 1 이상의 상을 형성할 수 있다.
전형적인 산화철계 탈수소화 촉매는 Fe2O3로 계산했을 때 철 10 내지 100중량% 및 K2O로 계산했을 때 칼륨 40중량% 이하를 함유한다. 산화철계 탈수소화 촉매는 추가로 보통 산화물 형태인 조촉매 금속 1종 이상을 함유할 수 있다. 이러한 조촉매 금속은 Sc, Y, La, Mo, W, Ce, Rb, Ca, Mg, V, Cr, Co, Ni, Mn, Cu, Zn, Cd, Al, Sn, Bi, 희토류 및 이들의 임의의 2종 이상의 혼합물로 이루어진 그룹 중에서 선택될 수 있다. 조촉매 금속 중에서 바람직한 것은, Ca, Mg, Mo, W, Ce, La, Cu, Cr, V 및 이들의 2종 이상의 혼합물로 이루어진 그룹 중에서 선택되는 것이다. 가장 바람직한 것은 Ca, Mg, W, Mo 및 Ce이다.
더욱 전형적인 산화철계 탈수소화 촉매는 Fe2O3로 계산했을 때 40 내지 90중량% 사이의 철과 K2O로 계산했을 때 5 내지 30중량% 사이의 칼륨을 함유하고, 추가 로 Ce2O3로 계산했을 때 2 내지 20중량% 사이의 세륨을 함유할 수 있으며; 추가로 MoO3로 계산했을 때 1 내지 10중량%의 몰리브덴을 함유할 수 있고; 추가로 산화물로서 계산했을 때 1 내지 10중량%의 알칼리토금속을 함유할 수 있다.
탈수소화 촉매로서 사용되는 전형적인 산화철계 탈수소화 촉매에 대한 설명은 본원에 모두 참고인용되는 특허 공개문헌, 미국 특허 공개번호 2003/0144566 A1; 미국 특허 5,689,023; 미국 특허 5,376,613; 미국 특허 4,804,799; 미국 특허 4,758,543; 미국 특허 6,551,958 B1; 및 EP 0,794,004 B1에서 찾아볼 수 있다.
산화철계 촉매는 당업자에게 공지된 임의의 방법으로 제조한다. 산화칼륨과 산화철을 함유하는 산화철계 탈수소화 촉매는 일반적으로 철 함유 화합물 성분과 칼륨 함유 화합물 성분을 배합한 뒤, 이 성분들을 성형하여 입자로 만들고, 이 입자를 하소하여 제조할 수 있다. 조촉매 금속 함유 화합물도 역시 철 함유 화합물 및 칼륨 함유 화합물과 배합될 수 있다.
촉매 성분은 압출물형, 펠릿형, 정제형, 구형, 환형, 안장형, 삼엽형, 사엽형 등과 같은 입자로 성형될 수 있다. 철계 탈수소화 촉매를 제조하는 1가지 바람직한 방법은 촉매 성분을 물 또는 가소제, 또는 이 둘 모두와 함께 혼합한 다음, 압출성 페이스트를 만들고, 이로부터 압출물을 제조하는 것이다. 압출물은 그 다음 건조 및 하소한다. 하소는 산화 대기, 예컨대 공기 중에서 최고 1200℃의 온도, 바람직하게는 500℃ 내지 1100℃, 가장 바람직하게는 700℃ 내지 1050℃의 온도에서 수행하는 것이 바람직하다.
본 발명에 따른 방법의 고도 안정성 탈수소화 촉매는 조성보다는 주로 안정성 특징면에서 다른 탈수소화 촉매와 구별되는 것이다. 하지만, 다른 탈수소화 촉매와 비교했을 때, 이 촉매의 고도 안정성 특징은 조성의 차이 때문일 수도 있지만, 반드시 조성의 차이로 인한 것일 필요는 없다. 본 발명에 따른 방법의 바람직한 고도 안정성 탈수소화 촉매는 산화철계 스티렌 제조 촉매이다.
본 명세서에 사용된 바와 같이, "고도 안정성" 탈수소화 촉매라고 언급할 때, 이 용어가 의미하는 것은 특정 표준 반응 조건 하에서 사용될 때 30일마다 평균 0.65℃ 미만의 실활 속도, 바람직하게는 30일마다 0.6℃ 미만의 실활 속도, 가장 바람직하게는 30일마다 0.5℃ 미만의 실활 속도를 나타내는 것이다. 스티렌 제조에 사용되는 고도 안정성 탈수소화 촉매의 안정성 값을 측정하기 위한 표준 반응 조건은, 증기 대 에틸벤젠의 몰비가 약 7:1인 에틸벤젠과 증기의 원료 혼합물이 반응기에 내장된 고도 안정성 탈수소화 촉매의 체적 위로 약 1hr-1의 액체 시공 속도를 제공하는 속도로 통과할 때이다. 반응기에 유입되는 원료 혼합물의 온도는 에틸벤젠의 전환율이 65%가 되도록 조정한다. 안정성 값은 30일 동안 65%의 일정한 에틸벤젠 전환율을 유지시키는데 필요한 원료 혼합물 온도의 평균 증가값으로 측정한다. 안정성 값은 시간 변화(30일)당 T(65) 변화(예컨대, △T(65)/△시간), 또는 ℃/30일로서 나타낸다.
고도 안정성인 유형으로 간주되지 않는 본 명세서에서 고찰된 탈수소화 촉매는 고도 안정성 탈수소화 촉매의 안정성 특징을 나타내지 않으며, 일반적으로 고도 안정성 탈수소화 촉매보다 더 큰 안정성 값을 나타낼 것이다. 더 큰 안정성 값이란, 촉매가 사용 시 저급 안정성 값의 촉매보다 더 빠른 속도로 실활하는 경향이 있어, 덜 안정하다는 것을 의미하는 것으로 이해되어야 한다. 따라서, 고도 안정성형이 아닌 탈수소화 촉매는 30일마다 0.65℃ 초과의 안정성 값, 더욱 전형적으로 30일마다 0.7℃ 초과, 가장 전형적으로 30일마다 0.8℃ 초과의 안정성 값을 나타낼 수 있다.
다른 관점에서 본 발명은 탈수소화 반응기 시스템을 설계하는 방법을 제공한다. 이 방법은 반응 구역을 나타내고 일정 용량의 고도 안정성 탈수소화 촉매를 함유하는 반응기를 포함한 개선된 탈수소화 반응기 시스템을 제공하기 위해 고도 안정성 탈수소화 촉매의 고유 안정성 성질과 관련된 정보를 이용한다. 따라서, 본 발명의 설계 방법론의 중요한 관점은 하나 이상의 표준 작동 조건, 공정 변수 또는 공정 매개변수의 기능로서 고도 안정성 탈수소화 촉매의 실활 속도를 예측하는 촉매 안정성의 성질 기능을 통해 고도 안정성 탈수소화 촉매를 특성화할 수 있다는 것이다. 이러한 표준 반응기 작동 조건으로는, 예컨대 반응기 원료 유입 온도, 반응기 원료 증기 대 유분 비, 반응기 압력, 액체 시공 속도 또는 이들의 2종 이상의 임의의 조합을 포함할 수 있다. 이와 같이 고도 안정성 탈수소화 촉매의 안정성 특징을 인식함에 따라, 바람직한 운행 길이를 제공하는데 필요한 실활 속도는 하나 이상의 표준 작동 조건 하에서 촉매를 사용하는 것에 기초하여 예측할 수 있다. 일단 표준 반응기 작동 조건이 결정되면, 그 다음 바람직한 운행 길이를 제공하는데 필요한 반응기 체적은 바람직한 운행 길이를 제공하는 작동 조건의 지식을 적용하 여 계산하거나 결정한다.
설계 방법론의 다른 양태에 따르면, 탈수소화 반응기 시스템이 작동되어야 하는 바람직한 공정 매개변수를 선택하여 반응기 체적을 결정하는데 사용한다. 이러한 공정 매개변수에는 고도 안정성 탈수소화 촉매를 함유하는 반응기로의 바람직한 공급 속도 및 바람직한 전환율이 포함될 수 있다. 이러한 공정 매개변수는 탈수소화 촉매가 실활되는 속도에 영향을 미친다. 따라서, 선택한 특정 공정 매개변수에 기초하여 고도 안정성 탈수소화 촉매의 실활 속도를 측정할 수 있다. 고도 안정성 탈수소화 촉매의 안정성은 사용되는 특정 공정 조건에 따라 달라진다는 것을 알고 있어야 한다. 예를 들어, 고도 전환 조건 하에서 사용된 촉매가 낮은 전환 조건 하에서 사용되면 안정성이 낮아질 것이다. 하지만, 어떠한 경우든지, 고도 안정성 탈수소화 촉매는 다른 탈수소화 촉매보다 안정성이 크기 때문에 유사한 공정 조건 하에서 사용되면 그 실활 속도가 비교적 낮을 것이다.
또한, 새로운 탈수소화 공정 시스템의 설계 시에는, 탈수소화 시스템이 사용되지 않는 과도한 비경제적 정지시간을 최소화하는 기간 동안 운행 개시부터 운행 말기까지 탈수소화 시스템을 작동시키는 능력을 구비하도록 하는 것이 바람직하다. 적당한 운행 시간을 결정하는데 사용되는 1가지 주의사항은 탈수소화 시스템의 개시와 정상 또는 통상적인 유지 성능을 위한 탈수소화 시스템의 정지 사이의 시간 기간을 포함할 수 있다. 다른 주의사항으로는 바람직한 시간 기간 동안 작동시키는데 필요한 촉매를 함유하기에 충분히 큰 공정 장치의 구비와 관련된 투자 및 운영비를 포함할 수 있다. 본 발명에 따른 설계 방법의 일 관점은 새로운 더욱 경제적 인 탈수소화 공정 시스템을 설계하기 위해 고도 안정성 탈수소화 촉매와 관련된 정보를 이용하는 수단을 제공하는 것이다. 본 발명의 설계 방법을 이용하여 개발한 새로운 설계는 비슷한 운행 길이를 제공하면서 유의적으로 작은 반응 용기를 보유하는 것이다. 반응 용기의 소형화는 공정 용량 단위당 자본 투자비 및 촉매 체적 필요량의 소형화로 인한 작동비가 적게 든다는 것을 의미한다.
새로운 방법을 이용하여 새로운 탈수소화 반응기 시스템을 설계하는데 있어서, 탈수소화 반응기 시스템에 바람직한 운행 길이를 선택한다. 일반적으로, 앞에서 언급한 바와 같이, 탈수소화 반응기 시스템의 운행 길이는 사용된 촉매의 성능 성질을 비롯한 다수의 요인에 의해 영향을 받는다. 탈수소화 공정 시스템의 운행 길이는 최고 약 6년 또는 심지어 8년까지일 수 있다. 더욱 전형적으로, 운행 길이는 약 6개월 내지 약 5년 범위, 더욱 더 전형적으로 운행 길이는 8개월 내지 4년 범위이다. 가장 전형적으로, 탈수소화 공정 시스템의 운행 길이는 12개월 내지 60개월 사이인 것이 바람직하다. 탈수소화 공정 시스템의 운행 길이를 언급할 때, 이것이 의미하는 것은 공정 단위가 새로운 촉매를 가지고 처음 개시될 때부터 실활된 촉매를 제거하기 위해 단위의 정지가 불가피한 운행 말기 조건에 도달할 때까지 운행되는 시간을 나타낸다.
본 발명의 설계 방법의 제1 단계는 탈수소화 공정 시스템의 바람직한 운행 길이를 선택하는 것이다. 촉매 안정성 성질이 측정되고 바람직한 운행 길이가 선택되면, 선택한 원료 속도에 필요한 반응기 체적은 새로운 탈수소화 공정 시스템에 맞게 결정한다. 새로운 탈수소화 공정 시스템에는 그 다음 상기 방법론에 의해 측 정된 바와 같은 반응기 체적을 보유하고 일정량의 고도 안정성 탈수소화 촉매를 함유하는 반응기를 장착하여, 탈수소화 반응 구역을 나타내고 일정 부피의 고도 안정성 탈수소화 촉매를 함유하는 탈수소화 반응기를 구비한 탈수소화 반응기 시스템을 제공할 수 있다.
본 명세서에 제시된 본 발명의 방법에 따르면, 처리되는 원료의 탈수소화 전환율은 적당히 높아서 관련 탈수소화 공정을 경제적인 공정이 되게 하는 것이 일반적으로 바람직하다. 전형적으로, 스티렌 제조 공정에서는 에틸벤젠의 전환율이 약 40% 내지 약 95% 범위일 수 있다. 더욱 전형적으로, 바람직한 전환율은 60 내지 95% 범위이다. 가장 바람직한 전환율은 70%를 초과하는 범위이다.
이제, 도 1과 관련하여 변경된 탈수소화 반응기 시스템이 고도 안정성 탈수소화 촉매를 함유하는 에틸벤젠의 탈수소화에 의해 스티렌을 제조하는 공정(10)의 모식도에 대해 설명할 것이다.
공정 (10)에서, 에틸벤젠을 함유하는 에틸벤젠 원료류는 도관(12)을 통해 원료/유출물 열교환기(14)로 전달된다. 원료/유출물 열교환기(14)는 열전달 구역을 의미하며, 탈수소화 반응기(16)로부터 도관(18)을 통해 원료/유출물 열교환기(14)로 흐르는 탈수소화 반응기 유출물을 이용하는 간접 열교환 수단을 제공한다. 가열된 에틸벤젠 원료류는 원료/유출물 열교환기(14)로부터 도관(20)을 통해 탈수소화 반응기(16)로 전달된다. 가열된 에틸벤젠 원료류가 탈수소화 반응기(16)로 유입되기 전에, 도관(22)을 통해 흐르는 과열된 증기가 유입되고, 가열된 에틸벤젠 원료류와 혼합되어 에틸벤젠의 탈수소화에 필요한 추가 열 및 바람직한 증기 대 에틸벤 젠 비를 제공한다.
탈수소화 반응기(16)는 탈수소화 촉매 층(24)을 함유하고 적당한 탈수소화 반응 조건 하에서 탈수소화 촉매 층(24)과 가열된 에틸벤젠 원료류를 접촉시키기 위한 수단을 제공한다. 탈수소화 반응기(16)는 추가로 탈수소화 반응기 원료 유입구(26)와 탈수소화 반응기 유출물 배출구(28)를 포함한다. 탈수소화 반응기 원료 유입구(26)는 탈수소화 반응기 원료, 예컨대 가열된 에틸벤젠 원료류를 탈수소화 반응기(16) 내로 수용하기 위한 수단을 구비하고, 탈수소화 반응기 유출물 배출구(28)는 탈수소화 반응기(16)로부터 탈수소화 반응기 유출물, 예컨대 에틸벤젠 탈수소화물을 방출시키기 위한 수단을 구비한다.
탈수소화 반응기(16)가 단일 탈수소화 촉매 층(24)을 함유하는 단일 용기로서 도시되었지만, 병렬 배열 또는 직렬 배열로 배치되고 필요한 경우에는 추가로 단계간 가열기를 포함할 수 있는 복수 반응기가 사용될 수 있는 것으로 이해되어야 한다.
탈수소화 반응기(16) 및 탈수소화 촉매 층(24)은 함께 탈수소화 반응기 시스템을 형성한다. 본 발명의 방법에서, 탈수소화 반응기 시스템의 작동은 탈수소화 촉매 층(24)의 촉매를 제거하고, 다양한 공정 조건을 조정할 수 있게 하는 고도 안정성 탈수소화 촉매 층으로 교체함으로써 개선된다. 예를 들어, 탈수소화 반응기 원료 유입구(26)에서의 원료 온도는 고도 안정성 탈수소화 촉매로 교체하기 전에 층(24)의 탈수소화 촉매의 수명 이하로 촉매 수명을 단축시킴이 없이 전환율 개선을 위해 증가시킬 수 있다. 또한, 도관(22)을 통해 흐르고 도관(20)을 통해 전달되 는 에틸벤젠과 배합되는 증기의 양을 감소시키면, 탈수소화 반응기(16)에 충전된 증기 대 유분 비를 저하시킬 수 있다.
냉각된 탈수소화 반응기 유출물은 원료/유출물 열 교환기(14)로부터, 열전달 구역을 나타내고 냉각된 탈수소화 반응기 유출물로부터 냉각 매체로 열을 전달하는 수단을 구비하여 탈수소화 반응기 유출물을 추가로 냉각하는 열전달 단위(32)로 도관(30)을 통해 흐른다. 냉각 매체는 도관(36)을 통해 열전달 단위(32)로 흐르고, 가열된 냉각 매체는 열전달 단위(32)로부터 도관(38)을 통해 흘러나간다.
냉각된 탈수소화 반응기 유출물은 도관(52)을 통해 분액기(50)로 흐른다. 냉각기(54)는 열전달 구역을 나타내고 냉각된 탈수소화로부터 열 에너지를 제거하는 수단을 구비한다.
분액기(50)는 분액 구역을 나타내며 냉각된 탈수소화 반응기 유출물을 스티렌 및 에틸벤젠과 같은 탄화수소를 함유하는 탄화수소류, 물을 함유하는 수류 및 수소를 함유하는 증기류로 분리하는 수단을 구비한다. 수류는 분액기(50)로부터 도관(53)을 통해 흘러나간다. 탄화수소류는 분액기(50)로부터 도관(55)을 통해 흘러서 분리 시스템(56)으로 충전된다. 분리 시스템(56)은 적어도 하나의 분리 구역을 나타내고, 스티렌과 같은 탈수소화된 탄화수소를 에틸벤젠과 같은 미전환된 탈수소화 가능한 탄화수소 및 다른 탄화수소로 분리하는 수단을 구비한다.
증기류는 분액기(50)로부터 도관(58)을 통해 흘러 나와, 압축 구역을 나타내고 증기류를 압축하기 위한 수단을 구비하는 압축기(60)의 흡인구로 도입된다. 압축된 증기류는 배출되어 압축기(60)로부터 도관(62)을 통해 흐른다.
분리 시스템(56)은 추가로 벤젠-톨루엔(BT) 컬럼(64), 에틸벤젠 재순환 컬럼(66) 및 스티렌 마무리기(68)를 포함할 수 있다. 분액기(50) 유래의 탄화수소류는 도관(55)을 통해 벤젠-톨루엔 컬럼(64)으로 유입된다. 벤젠-톨루엔 컬럼은 분리 구역을 나타내고, 탄화수소류를 벤젠 및 톨루엔을 함유하는 벤젠/톨루엔류와 에틸벤젠 및 스티렌을 함유하는 BT 컬럼 바닥류로 분리하는 수단을 제공한다. 벤젠/톨루엔류는 BT 컬럼(64)으로부터 도관(70)을 통해 흘러나간다.
BT 컬럼 바닥류는 BT 컬럼(64)에서부터 도관(72)을 통해 흘러나가서 에틸벤젠 재순환 컬럼(66)에 충전된다. 에틸벤젠 재순환 컬럼(66)은 분리 구역을 나타내고, BT 컬럼 바닥류를 에틸벤젠을 함유하는 에틸벤젠 재순환류와 스티렌을 함유하는 에틸벤젠 재순환 컬럼 바닥류로 분리하는 수단을 제공한다. 에틸벤젠 재순환류는 에틸벤젠 재순환 컬럼(66)으로부터 도관(74)을 통해 흘러나와서 도관(12)을 통해 원료/유출물 교환기(14)로 충전되는 에틸벤젠 원료류와 배합된다. 에틸벤젠 재순환 컬럼 바닥류는 에틸벤젠 재순환 컬럼(66)으로부터 도관(76)을 통해 스티렌 마무리기(68)로 전달된다. 스티렌 마무리기(68)는 분리 구역을 나타내고 에틸벤젠 재순환 컬럼 바닥류를 스티렌을 함유하는 스티렌 산물류와 잔류물류로 분리하는 수단을 구비한다. 스트린 산물류는 스티렌 마무리기(68)로부터 도관(78)을 통해 흘러나가고, 잔류물류는 도관(80)을 통해 흘러나간다.
이하 실시예는 본 발명을 예시하기 위한 것인 바, 본 발명의 범위를 제한하는 것으로 간주되어서는 아니 된다.
본 실시예는 고도 안정성 특징이 없는 탈수소화 촉매를 이용하거나 또는 고도 안정성 탈수소화 촉매를 이용한 탈수소화 반응 시스템의 작동 시 수득되는, 도 2의 플롯으로 정리된 데이터를 설명한다. 도 2에 제시된 플롯 중 하나는 고도 안정성이 아닌 탈수소화 촉매를 함유하는 탈수소화 반응기 시스템의 실제 성능 데이터이고, 다른 하나는 고도 안정성 탈수소화 촉매를 함유하는 탈수소화 반응기 시스템의 실제 성능 데이터이다. Y축은 65% 전환율로 규정화된 평균 반응기 유입 온도이고, X축은 촉매가 처음 첨가되어 사용된 이후의 시간(개월)이다. 규정화된 전환율은 증기 대 유분 몰비 약 9, LHSV 약 0.45hr-1 및 평균 압력 약 9psia를 사용한 공정 조건을 기준으로 한다.
새로운 스티렌 제조 촉매는 피크 성능에 도달하기 전에 중재(break-in) 기간을 필요로 하는 것으로 이해되고 있다. 이러한 중재 또는 유도 기간은 도 2에서 약 3개월인 것으로 도시되어 있다. 중재 기간 이후의 시간 기간 동안에 수득된 데이터는 관련 촉매의 직선 실활 속도와 비슷한 선과 일치한다. 도시된 바와 같이, 고도 안정성이 아닌 탈수소화 촉매의 실활 속도를 나타내는 선의 기울기는 고도 활성 탈수소화 촉매가 나타내는 선의 기울기보다 컸다. 고도 안정성이 아닌 탈수소화 촉매는 1개월당 약 0.9℃의 실활 속도를 나타내는 반면 고도 안정성 촉매는 1개월 약 0.5℃의 실활 속도를 나타냈다.
본 발명의 적당한 변형, 변경 및 개조는 기술된 상세한 설명 및 후속 청구의 범위 안에서 본 발명의 취지와 영역을 벗어남이 없이 이루어질 수 있다.

Claims (19)

  1. 탈수소화 반응 구역을 나타내고 탈수소화 촉매의 제1 용량을 함유하는 탈수소화 반응기를 보유한 탈수소화 반응기 시스템의 작동을 향상시키는 방법으로서,
    상기 탈수소화 반응기로부터 상기 탈수소화 촉매의 제1 용량 중 적어도 일부를 제거하는 단계;
    이와 같이 상기 탈수소화 촉매의 제1 용량 중 적어도 일부가 제거된 상기 탈수소화 반응기에, 고도 안정성 탈수소화 촉매의 제2 용량을 첨가하여 제2 탈수소화 반응기 시스템을 제공하는 단계;
    상기 제2 탈수소화 반응기 시스템을 탈수소화 반응 조건 하에서 작동시키는 단계;
    상기 고도 안정성 탈수소화 촉매의 바람직한 실활 속도를 제공하기 위해 상기 탈수소화 반응 조건을 조절하는 단계를 포함하는 방법.
  2. 제1항에 있어서, 탈수소화 촉매가 Fe2O3로 계산했을 때 산화철계 탈수소화 촉매 총 중량 대비 10 내지 100중량%의 철을 함유하고, K2O로 계산했을 때 산화철계 탈수소화 촉매 총 중량 대비 40중량% 이하의 칼륨을 함유하는 산화철계 탈수소화 촉매를 포함하는 것인 방법.
  3. 제2항에 있어서, 고도 안정성 탈수소화 촉매는 표준 반응 조건 하에서 30일마다 평균 0.65℃ 미만의 실활 속도를 나타내는 고도 안정성 탈수소화 촉매 안정성 값을 나타내게 하는 성질을 갖고 있고, 상기 표준 반응 조건은 증기 대 탄화수소의 몰비가 약 7:1인 에틸벤젠과 증기의 원료 혼합물을 상기 고도 안정성 탈수소화 촉매의 체적 위로 약 1hr-1의 액체 시공 속도를 제공하는 속도로 통과시키는 것을 포함하고, 상기 실활 속도는 시간 변화 당 T(65) 변화의 비(℃/일)로서 정의되는 것인 방법.
  4. 제3항에 있어서, 탈수소화 반응 조건은 제2 탈수소화 반응기 시스템의 탈수소화 반응기에 첨가되는 유입 원료 온도를 포함하는 것인 방법.
  5. 제4항에 있어서, 조절하는 단계는 유입 원료 온도를 조정하여 제2 탈수소화 반응기 시스템의 운행개시부터 운행말기까지 바람직한 운행 길이를 약 6개월에서부터 약 60개월까지의 범위로 제공할 정도의 바람직한 실활 속도를 제공하는 것인 방법.
  6. 제4항에 있어서, 조절하는 단계는 유입 원료 온도의 상한 온도 범위를 선택하고, 제2 탈수소화 반응기 시스템의 운행개시부터 운행말기까지 바람직한 운행 길 이를 상기 유입 원료 온도의 상한 온도 범위에 도달하는 약 6개월에서부터 약 60개월까지의 범위로 제공할 정도의 바람직한 실활 속도를 제공하는 것인 방법.
  7. 제6항에 있어서, 상한 온도 범위가 700℃ 미만인 방법.
  8. 제7항에 있어서, 탈수소화 촉매가 30일 시간 기간 당 0.65℃를 초과하는 탈수소화 촉매 안정성 값을 나타내는 것인 방법.
  9. 제4항에 있어서, 조절하는 단계가 바람직한 전환율을 제공하기 위해 유입 원료 온도를 조정하는 것을 포함하며, 이로써 제2 탈수소화 반응기 시스템의 운행개시부터 운행말기까지 바람직한 운행 길이를 약 12개월 내지 약 60개월 범위로 제공할 정도의 바람직한 실활 속도를 제공하는 것인 방법.
  10. 제9항에 있어서, 바람직한 전환율이 약 50 내지 약 90% 범위인 방법.
  11. 탈수소화 반응기 시스템에 바람직한 운행 길이를 선택하는 단계;
    촉매 안정성 성질 기능을 이용하여 상기 바람직한 운행 길이를 제공하는데 필요한 표준 반응기 작동 조건을 결정하는 단계; 및
    상기 표준 반응기 작동 조건을 이용하여 상기 바람직한 운행 길이를 제공하는데 필요한 상기 반응기의 반응기 체적을 결정하는 단계를 포함하는 설계 방법을 이용하여 촉매 안정성 성질 기능을 특징으로 하는 고도 안정성 탈수소화 촉매의 일정 용량을 함유하고 반응 구역을 나타내는 반응기를 구비하는 탈수소화 반응기 시스템을 설계하는 단계; 및
    그 다음, 상기 반응기 체적을 갖고 상기 고도 안정성 탈수소화 촉매의 용량을 함유하는 상기 반응기가 장착된 탈수소화 공정 시스템을 제공하는 단계를 포함하는 방법.
  12. 제11항에 있어서, 고도 안정성 탈수소화 촉매는 표준 반응 조건 하에서 30일마다 평균 0.65℃ 미만의 실활 속도를 나타내는 안정성 값을 나타내게 하는 성질을 갖고 있고, 상기 표준 반응 조건은 증기 대 에틸벤젠의 몰비가 약 7:1인 에틸벤젠과 증기의 원료 혼합물을 상기 고도 안정성 탈수소화 촉매의 체적 위로 약 1hr-1의 액체 시공 속도를 제공하는 속도로 통과시키는 것을 포함하고, 상기 실활 속도는 시간 변화 당 T(65) 변화의 비(℃/일)로서 정의되는 것인 방법.
  13. 제12항에 있어서, 촉매 안정성 성질 기능은 탈수소화 반응기 시스템이 표준 반응기 작동 조건에서 작동될 때 고도 안정성 탈수소화 촉매가 실활되는 속도를 나타내는 것인 방법.
  14. 제13항에 있어서, 바람직한 운행 길이는 운행개시부터 운행말기까지 약 6개 월 내지 약 60개월 범위인 것인 방법.
  15. 제14항에 있어서, 표준 반응기 작동 조건은 액체 시공 속도를 포함하는 것인 방법.
  16. 제15항에 있어서, 상기 반응기 체적을 결정하는 단계가 액체 시공 속도를 이용하는 것을 포함하는 것인 방법.
  17. 제16항에 있어서, 표준 반응기 작동 조건은 추가로 유입 원료 온도를 포함하는 것인 방법.
  18. 제16항에 있어서, 표준 반응기 작동 조건은 추가로 증기 대 유분 비를 포함하는 것인 방법.
  19. 제16항에 있어서, 액체 시공 속도가 0.01 내지 10hr-1 범위인 것인 방법.
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