RU2234491C2 - Method of dehydrogenation of alkyl aromatic compounds, method of dehydrogenation of ethyl benzene or substituted ethyl benzene and reactor for dehydrogenation of alkyl aromatic compounds - Google Patents

Method of dehydrogenation of alkyl aromatic compounds, method of dehydrogenation of ethyl benzene or substituted ethyl benzene and reactor for dehydrogenation of alkyl aromatic compounds Download PDF

Info

Publication number
RU2234491C2
RU2234491C2 RU2002119004/04A RU2002119004A RU2234491C2 RU 2234491 C2 RU2234491 C2 RU 2234491C2 RU 2002119004/04 A RU2002119004/04 A RU 2002119004/04A RU 2002119004 A RU2002119004 A RU 2002119004A RU 2234491 C2 RU2234491 C2 RU 2234491C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
catalyst
regeneration
dehydrogenation
reactor
zone
Prior art date
Application number
RU2002119004/04A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2002119004A (en
Inventor
Рэймонд А. КОККО (US)
Рэймонд А. КОККО
Вилль м М. КАСТОР (US)
Вилльям М. КАСТОР
Original Assignee
Дау Глобал Текнолоджиз Инк.
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Дау Глобал Текнолоджиз Инк. filed Critical Дау Глобал Текнолоджиз Инк.
Publication of RU2002119004A publication Critical patent/RU2002119004A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2234491C2 publication Critical patent/RU2234491C2/en

Links

Images

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J8/00Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes
    • B01J8/18Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes with fluidised particles
    • B01J8/24Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes with fluidised particles according to "fluidised-bed" technique
    • B01J8/26Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes with fluidised particles according to "fluidised-bed" technique with two or more fluidised beds, e.g. reactor and regeneration installations
    • B01J8/28Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes with fluidised particles according to "fluidised-bed" technique with two or more fluidised beds, e.g. reactor and regeneration installations the one above the other
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J8/00Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes
    • B01J8/005Separating solid material from the gas/liquid stream
    • B01J8/0055Separating solid material from the gas/liquid stream using cyclones
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J8/00Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes
    • B01J8/18Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes with fluidised particles
    • B01J8/1818Feeding of the fluidising gas
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J8/00Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes
    • B01J8/18Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes with fluidised particles
    • B01J8/1845Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes with fluidised particles with particles moving upwards while fluidised
    • B01J8/1854Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes with fluidised particles with particles moving upwards while fluidised followed by a downward movement inside the reactor to form a loop
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C07ORGANIC CHEMISTRY
    • C07CACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
    • C07C5/00Preparation of hydrocarbons from hydrocarbons containing the same number of carbon atoms
    • C07C5/32Preparation of hydrocarbons from hydrocarbons containing the same number of carbon atoms by dehydrogenation with formation of free hydrogen
    • C07C5/327Formation of non-aromatic carbon-to-carbon double bonds only
    • C07C5/333Catalytic processes
    • C07C5/3332Catalytic processes with metal oxides or metal sulfides
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C07ORGANIC CHEMISTRY
    • C07CACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
    • C07C2523/00Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group C07C2521/00
    • C07C2523/70Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group C07C2521/00 of the iron group metals or copper
    • C07C2523/74Iron group metals
    • C07C2523/745Iron
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02PCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P20/00Technologies relating to chemical industry
    • Y02P20/50Improvements relating to the production of bulk chemicals
    • Y02P20/582Recycling of unreacted starting or intermediate materials
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02PCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P20/00Technologies relating to chemical industry
    • Y02P20/50Improvements relating to the production of bulk chemicals
    • Y02P20/584Recycling of catalysts

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)
  • Low-Molecular Organic Synthesis Reactions Using Catalysts (AREA)

Abstract

FIELD: production of aromatic compounds.
SUBSTANCE: reactor contains fluidized layer with dehydrogenation catalyst for obtaining vinyl aromatic compound, such as styrene and regeneration of catalyst through interaction of vapor with de-activated catalyst in regeneration zone. Reactor is characterized by availability of zone above layer, reaction zone and catalyst regeneration zone located inside single housing.
EFFECT: enhanced efficiency of catalyst regeneration.
38 cl, 3 dwg, 10 ex

Description

В одном аспекте данное изобретение относится к способу дегидрирования алкилароматического соединения, такого как этилбензол, с образованием винилароматического соединения, такого как стирол. Дополнительно данное изобретение относится к способу регенерации катализатора, который используют в процессе дегидрирования алкилароматического соединения. В другом аспекте данное изобретение относится к реактору с псевдоожиженным слоем, в котором проводят органический процесс, такой как указанный процесс дегидрирования.In one aspect, the invention relates to a method for dehydrogenating an alkyl aromatic compound such as ethylbenzene to form a vinyl aromatic compound such as styrene. Additionally, this invention relates to a method for the regeneration of a catalyst that is used in the dehydrogenation of an alkyl aromatic compound. In another aspect, the invention relates to a fluidized bed reactor in which an organic process is carried out, such as said dehydrogenation process.

Дегидрирование алкилароматических соединений, таких как этилбензол, изопропилбензол, диэтилбензол и п-этилтолуол, находит применение при получении стирола и замещенных производных стирола, таких как α-метилстирол, дивинилбензол и п-метилстирол. Стирол и его замещенные производные применимы в качестве мономеров для образования полистиролов, стирол-бутадиеновых каучуков (СБК), акрилонитрил-бутадиен-стирола (АБС), стирол-акрилонитрила (САН) и смол на основе ненасыщенного сложного полиэфира.The dehydrogenation of alkyl aromatic compounds, such as ethylbenzene, isopropylbenzene, diethylbenzene and p-ethyl toluene, is used in the preparation of styrene and substituted styrene derivatives such as α-methyl styrene, divinylbenzene and p-methyl styrene. Styrene and its substituted derivatives are useful as monomers for the formation of polystyrenes, styrene-butadiene rubbers (SBC), acrylonitrile-butadiene-styrene (ABS), styrene-acrylonitrile (SAN) and resins based on unsaturated polyester.

Реакторы с псевдоожиженным слоем важны во многих разнообразных катализируемых органических процессах, включая процессы дегидрирования.Fluidized bed reactors are important in many diverse catalyzed organic processes, including dehydrogenation processes.

Главный путь производства винилароматических соединений, таких как стирол, - это непосредственное каталитическое дедегидрирование алкилароматического соединения, такого как этилбензол. К патентам, раскрывающим такой процесс, относятся, например, патенты США 4404123, 5171914, 5510552 и 5679878. Катализатор обычно содержит оксид железа и дополнительно может содержать оксид хрома и соединения калия, такие как гидроксид калия или карбонат калия, в качестве промоторов. Так как процесс является высокоэндотермическим, энергию для процесса обеспечивают введением перегретого пара в реактор процесса, который в указанных ссылках обычно имеет неподвижный слой. Температуры процесса обычно между около 550°С и 700°С. Побочные реакции могут быть ограничены поддерживанием низкого парциального давления этилбензола.The main route for the production of vinyl aromatic compounds such as styrene is the direct catalytic dehydrogenation of an alkyl aromatic compound such as ethylbenzene. Patents disclosing such a process include, for example, US Pat. Since the process is highly endothermic, energy for the process is provided by introducing superheated steam into the process reactor, which usually has a fixed bed in these references. Process temperatures are usually between about 550 ° C and 700 ° C. Adverse reactions may be limited by maintaining a low partial pressure of ethylbenzene.

Использование реактора с неподвижным слоем для указанных процессов дегидрирования имеет некоторые недостатки. Во-первых, реактор с неподвижным слоем, характеризующийся неподвижным слоем каталитических частиц, трудно равномерно нагревать до высокой температуры. При эндотермическом дегидрировании этилбензола до стирола находящийся ниже по потоку конец (на выходе) неподвижного каталитического слоя имеет тенденцию быть более холодным, чем находящийся выше по потоку конец (на входе) каталитического слоя. Так как перепад температуры может уменьшать превращение этилбензола на находящемся ниже по потоку конце реактора, поток исходного материала обычно предварительно нагревают до более высокой температуры, чем желательно. Как следствие, каталитический слой вблизи входа в реактор может оказаться перегретым и обычно разрушается быстрее, чем катализатор далее ниже по потоку. В таких условиях требуется большой каталитический слой, чтобы выдержать продолжительный цикл. С другой стороны, в процессах дегидрирования этилбензола до стирола в неподвижном слое одновременно с этилбензолом подают пар, чтобы промотировать регенерацию катализатора на месте во время процесса дегидрирования. Обычно требуется высокое массовое отношение пара к этилбензолу, обычно от более чем 1,2 до 2,0 и возможно более высокое, что неблагоприятно навязывает процессу высокие затраты энергии и большую рециркуляцию воды. Массовое отношение пара к алкилароматическому соединению называют здесь далее как "отношение пара к маслу". Когда общая активность слоя падает ниже точки практичности, катализатор должен быть заменен. В качестве дополнительного недостатка - реакторы с неподвижным слоем обычно останавливают на несколько недель для замены катализатора.The use of a fixed bed reactor for these dehydrogenation processes has some disadvantages. First, a fixed bed reactor characterized by a fixed bed of catalytic particles is difficult to uniformly heat to a high temperature. In the endothermic dehydrogenation of ethylbenzene to styrene, the downstream end (upstream) of the fixed catalyst bed tends to be colder than the upstream end (upstream) of the catalyst bed. Since the temperature drop can reduce the conversion of ethylbenzene at the downstream end of the reactor, the feed stream is usually preheated to a higher temperature than desired. As a result, the catalytic bed near the inlet of the reactor may turn out to be superheated and usually breaks down faster than the catalyst further downstream. Under such conditions, a large catalytic bed is required to withstand a long cycle. On the other hand, in processes for the dehydrogenation of ethylbenzene to styrene in a fixed bed, steam is supplied simultaneously with ethylbenzene to promote on-site catalyst regeneration during the dehydrogenation process. Typically, a high mass ratio of steam to ethylbenzene is required, usually from more than 1.2 to 2.0 and possibly higher, which adversely imposes high energy costs and large water recirculation on the process. The mass ratio of steam to alkylaromatic compound is hereinafter referred to as the "steam to oil ratio". When the overall activity of the bed falls below the point of practicality, the catalyst should be replaced. As an additional drawback, fixed bed reactors are usually shut down for several weeks to replace the catalyst.

Другие источники, такие как патенты США 3651146 и 4471146, раскрывают процессы окислительного дегидрирования, где этилбензол приводят в контакт с кислородом в реакторе с псевдоожиженным слоем в присутствии катализатора окислительного дегидрирования, например смешанного фосфата щелочноземельного металла и никеля или композита щелочной металл - оксид хрома, чтобы получить стирол. Обычный реактор с псевдоожиженным слоем содержит единственную зону реакции, где частицы катализатора разъединяются и циркулируют. По сравнению с неподвижными слоями реакторы с псевдоожиженным слоем обеспечивают более изотермическое температурное распределение. Изотермический каталитический слой обычно наносит меньше вреда катализатору и позволяет достигать более высоких выходов продукта. Псевдоожиженные слои также позволяют легко заменять катализатор, когда он полностью дезактивируется и не способен к регенерации. Так как катализатор обрабатывают как жидкость, дезактивированный катализатор может быть выгружен из реактора, и активный катализатор может быть добавлен в реактор без прекращения химического процесса. Указанный процесс окислительного дегидрирования может также осуществляться при непрерывном переносе части катализатора в регенератор для регенерации в атмосфере кислорода и затем рециркуляции регенерированного катализатора назад в реактор окислительного дегидрирования.Other sources, such as US Pat. get styrene. A conventional fluidized bed reactor contains a single reaction zone where the catalyst particles are separated and circulated. Compared to fixed beds, fluidized bed reactors provide a more isothermal temperature distribution. The isothermal catalytic layer typically does less damage to the catalyst and allows higher product yields. Fluidized beds also make it easy to replace the catalyst when it is completely deactivated and unable to regenerate. Since the catalyst is treated as a liquid, the deactivated catalyst can be discharged from the reactor, and the active catalyst can be added to the reactor without stopping the chemical process. Said oxidative dehydrogenation process can also be carried out by continuously transferring part of the catalyst to a regenerator for regeneration in an oxygen atmosphere and then recycling the regenerated catalyst back to the oxidative dehydrogenation reactor.

Недостатком является то, что процессы окислительного дегидрирования с одновременной подачей алкилароматического соединения и кислорода могут давать низкие выходы винилароматического продукта, потому что более трудно регулировать побочные реакции окисления. Кроме того, вопросы безопасности, возникающие в связи с транспортировкой и переработкой смесей органических соединений и кислорода, являются значительными. В качестве дополнительного недостатка - непрерывное циркулирование катализатора между реактором процесса с псевдоожиженным слоем и регенератором требует сложного оборудования и часто требует частиц катализатора с высокой стойкостью к истиранию.The disadvantage is that the processes of oxidative dehydrogenation with the simultaneous supply of alkyl aromatic compounds and oxygen can give low yields of vinyl aromatic product, because it is more difficult to regulate the side reactions of oxidation. In addition, safety issues arising from the transportation and processing of mixtures of organic compounds and oxygen are significant. As an additional drawback, the continuous circulation of the catalyst between the fluidized bed process reactor and the regenerator requires sophisticated equipment and often requires catalyst particles with high abrasion resistance.

Некоторые патенты, такие как патенты США 4229604 и 5510553, раскрывают применение реактора с переносом для дегидрирования этилбензола до стирола в отсутствие кислорода и в присутствии катализатора окислительного дегидрирования, такого как диоксид кремния, модифицированный магнезией, или способный восстанавливаться оксид ванадия на носителе из оксида металла.Some patents, such as US Pat. Nos. 4,229,604 and 5,510,553, disclose the use of a transport reactor for dehydrogenating ethylbenzene to styrene in the absence of oxygen and in the presence of an oxidative dehydrogenation catalyst such as magnesia-modified silica or reducible vanadium oxide on a metal oxide support.

Указанные процессы исключают опасность использования смесей алкилароматического соединения и кислорода, однако срок службы таких катализаторов короток. Следовательно, катализатор должен непрерывно циркулировать между реактором процесса и регенератором, где катализатор регенерируется в атмосфере кислорода. Как отмечалось выше, непрерывная рециркуляция катализатора между реактором процесса и регенератором требует сложного оборудования и часто требует частиц катализатора с высокой стойкостью к истиранию.These processes eliminate the danger of using mixtures of alkyl aromatic compounds and oxygen, however, the service life of such catalysts is short. Therefore, the catalyst must be continuously circulated between the process reactor and the regenerator, where the catalyst is regenerated in an oxygen atmosphere. As noted above, continuous catalyst recycling between the process reactor and the regenerator requires sophisticated equipment and often requires catalyst particles with high abrasion resistance.

Вышеупомянутое описание подтверждает необходимость усовершенствования процессов каталитического дегидрирования. Было бы полезно, например, открыть процесс дегидрирования алкилароматического соединения, такого как этилбензол, до винилароматического соединения, такого как стирол, который обеспечивает эффективную регенерацию катализатора на месте при экономически выгодном отношении пара к маслу. Было бы полезно, если бы во время процесса дезактивированный катализатор мог бы быть заменен активным катализатором без необходимости остановки реактора или использования сложного транспортирующего оборудования. Было бы полезно, если бы могла быть обеспечена изотермическая температура слоя. Было бы также полезно, если бы процесс не требовал кислорода, который осложняет безопасность и процедуры транспортирования. И наконец, процесс был бы более желательным, если бы обладал всеми указанными особенностями и также давал высокий выход винилароматического соединения.The above description confirms the need for improved catalytic dehydrogenation processes. It would be useful, for example, to open the process of dehydrogenation of an alkyl aromatic compound, such as ethylbenzene, to a vinyl aromatic compound, such as styrene, which provides for effective regeneration of the catalyst in situ with a cost-effective steam to oil ratio. It would be useful if during the process the deactivated catalyst could be replaced by an active catalyst without the need to shut down the reactor or use sophisticated conveying equipment. It would be useful if the isothermal temperature of the layer could be ensured. It would also be useful if the process did not require oxygen, which complicates safety and transportation procedures. And finally, the process would be more desirable if it possessed all of these features and also gave a high yield of vinyl aromatic compounds.

В другом аспекте патент США 4152393 раскрывает реактор, состоящий из единственного корпуса, который содержит зону реакции и зону регенерации, расположенные таким образом, конкретно как набор концентрических стенок и проходов, что порошкообразное твердое вещество может переноситься потоком газов из зоны регенерации в зону реакции первым путем и затем обратно в зону регенерации вторым путем. Газы, проходящие через зону регенерации, не переносятся в зону реакции, и газы, проходящие через зону реакции, не переносятся в зону регенерации. В патенте указано, что такой реактор применим для аммоксидирования пропилена.In another aspect, US Pat. No. 4,152,393 discloses a reactor consisting of a single vessel that contains a reaction zone and a regeneration zone arranged in such a way, specifically as a set of concentric walls and passages, that the powdered solid can be carried by a gas stream from the regeneration zone to the reaction zone in the first way and then back to the regeneration zone in a second way. Gases passing through the regeneration zone are not transferred to the reaction zone, and gases passing through the reaction zone are not transferred to the regeneration zone. The patent states that such a reactor is suitable for ammoxidation of propylene.

Указанный реактор может обнаруживать высокий поток шлака, характеризующийся пузырьками газа, текущими вдоль внутренних стенок реактора. Поток шлака неблагоприятно снижает контакт между реагентами газовой фазы и частицами твердого катализатора, снижая тем самым производительность процесса. В качестве дополнительного недостатка этот реактор обладает узкими искривленными зазорами и многочисленными газовыми форсунками внутри указанных зазоров, что может приводить к сильному истиранию частиц катализатора. Патент США 6048459 раскрывает способ псевдоожижения материала порошкообразного слоя, предусматривающий собирание и поднимание части текучей среды над псевдоожиженным слоем и рециркуляцию поднятой текучей среды над слоем через переточную трубку, расположенную внутри слоя. Зона порошкообразного материала может быть распространена под псевдоожиженным слоем для применения, в частности, для обработки анаэробного шлама в течение продолжительного времени.The specified reactor can detect a high slag stream, characterized by gas bubbles flowing along the inner walls of the reactor. The slag stream adversely reduces the contact between the gas phase reactants and the solid catalyst particles, thereby reducing the process productivity. As an additional disadvantage, this reactor has narrow curved gaps and numerous gas nozzles inside these gaps, which can lead to severe abrasion of the catalyst particles. US Pat. No. 6,048,459 discloses a method for fluidizing a powder layer material, which comprises collecting and raising a portion of a fluid above a fluidized bed and recirculating the raised fluid above the bed through an overflow tube located within the bed. The area of the powdery material can be distributed under the fluidized bed for use, in particular for the treatment of anaerobic sludge for a long time.

В одном аспекте данное изобретение относится к способу дегидрирования алкилароматического соединения над катализатором дегидрирования в однокорпусном реакторе с псевдоожиженным слоем до образования винилароматического соединения и регенерации катализатора дегидрирования на месте. Способ по изобретению содержит на первой стадии (a) псевдоожижение катализатора дегидрирования в однокорпусном реакторе с псевдоожиженным слоем, содержащем зону реакции и зону регенерации, в условиях псевдоожижения так, что катализатор циркулирует внутри и между двумя зонами; (b) взаимодействие алкилароматического соединения и, возможно, пара с катализатором дегидрирования, находящимся в зоне реакции в условиях реакции, достаточных для получения соответствующего винилароматического соединения, и (с) взаимодействие пара с катализатором дегидрирования, находящимся в зоне регенерации, взаимодействие проводят в условиях регенерации, достаточных, чтобы регенерировать катализатор, по меньшей мере частично.In one aspect, the invention relates to a method for dehydrogenating an alkyl aromatic compound over a dehydrogenation catalyst in a single-shell fluidized bed reactor to form a vinyl aromatic compound and regenerate the dehydrogenation catalyst in situ. The method of the invention comprises, in a first step (a) a fluidization of a dehydrogenation catalyst in a single-shell fluidized bed reactor containing a reaction zone and a regeneration zone, under fluidization conditions such that the catalyst circulates inside and between the two zones; (b) the interaction of the alkyl aromatic compound and possibly steam with a dehydrogenation catalyst in the reaction zone under reaction conditions sufficient to obtain the corresponding vinyl aromatic compound, and (c) the interaction of steam with the dehydrogenation catalyst located in the regeneration zone, the interaction is carried out under regeneration conditions sufficient to regenerate the catalyst, at least in part.

Способ дегидрирования по данному изобретению, который находит применение для получения винилароматических соединений промышленного значения, таких как стирол, п-метилстирол, α-метилстирол и дивинилбензол, обладает значительными преимуществами над известными ранее процессами. Во-первых, способ по данному изобретению не использует кислород. Следовательно, проблемы безопасности, связанные с транспортируемыми и перерабатываемыми смесями органических соединений и кислорода, которые обнаружены в некоторых известных ранее процессах, исключены в способе по данному изобретению. Во-вторых, в способе по данному изобретению отношение пара к маслу благоприятно ниже, чем отношение, используемое в процессах с неподвижным слоем предшествующего уровня техники. Следовательно, способ по данному изобретению использует меньшую рециркуляцию воды и является более энергетически эффективным и экономичным, чем процессы предшествующего уровня техники. В качестве дополнительного преимущества способ по данному изобретению, осуществляемый в реакторе с псевдоожиженным слоем, является по существу изотермическим. Проблемы, связанные с неравномерными температурами слоя, такие как перегревание и повреждение катализатора на находящемся выше по потоку конце каталитического слоя и пониженная производительность на находящемся ниже по потоку конце каталитического слоя, по существу исключены. Кроме того, уменьшается термическое образование побочного продукта. В качестве дополнительного преимущества в способе по данному изобретению может быть использован каталитический слой меньшего размера по сравнению с размером каталитического слоя, используемого в неподвижном слое процессов предшествующего уровня техники, при все еще достижении сравнимых циклов процесса. В качестве другого преимущества способ по данному изобретению обеспечивает непрерывную регенерацию катализатора дегидрирования на месте. При осуществлении способа по данному изобретению нет необходимости прерывать работу реактора для регенерации катализатора или для переноса катализатора из реактора с псевдоожиженным слоем в регенератор. Таким образом, способ по данному изобретению прост в осуществлении и по конструктивному выполнению. Более того, к катализатору, используемому в способе, могут не предъявляться требования по высокой стойкости к истиранию, необходимой для реакторов с переносом. И, наконец, когда катализатор не способен к дальнейшей регенерации, способ по данному изобретению обеспечивает замену дезактивированного катализатора во время непрерывного осуществления процесса дегидрирования. Так как твердый катализатор обрабатывают как текучую среду, дезактивированный катализатор просто транспортируют из реактора и свежий катализатор транспортируют в реактор во время работы. Таким образом, и регенерация, и замена катализатора могут быть осуществлены без прекращения процесса дегидрирования, в результате чего повышается производительность. Наиболее выгодно, когда способом по данному изобретению получают винилароматическое соединение, предпочтительно стирол, с высоким выходом.The dehydrogenation process of this invention, which is used to produce vinyl aromatic compounds of industrial importance, such as styrene, p-methylstyrene, α-methylstyrene and divinylbenzene, has significant advantages over previously known processes. First, the method of this invention does not use oxygen. Therefore, the safety problems associated with transported and processed mixtures of organic compounds and oxygen, which are found in some previously known processes, are excluded in the method according to this invention. Secondly, in the method according to this invention, the ratio of steam to oil is favorably lower than the ratio used in fixed-bed processes of the prior art. Therefore, the method according to this invention uses less water recirculation and is more energy efficient and economical than the prior art processes. As an additional advantage, the process of this invention, carried out in a fluidized bed reactor, is substantially isothermal. Problems associated with uneven bed temperatures, such as overheating and damage to the catalyst at the upstream end of the catalyst bed and reduced performance at the downstream end of the catalyst bed, are substantially eliminated. In addition, the thermal formation of a by-product is reduced. As an additional advantage in the method of this invention, a smaller catalyst bed can be used compared to the size of the catalyst bed used in the fixed bed of prior art processes while still achieving comparable process cycles. As another advantage, the process of this invention provides continuous regeneration of the dehydrogenation catalyst in situ. When carrying out the method of the invention, it is not necessary to interrupt the operation of the reactor for regenerating the catalyst or for transferring the catalyst from the fluidized bed reactor to the regenerator. Thus, the method according to this invention is simple to implement and structurally. Moreover, the catalyst used in the process may not be required to have the high abrasion resistance required for transfer reactors. And finally, when the catalyst is not capable of further regeneration, the method according to this invention provides for the replacement of the deactivated catalyst during the continuous implementation of the dehydrogenation process. Since the solid catalyst is treated as a fluid, the deactivated catalyst is simply transported from the reactor and the fresh catalyst is transported to the reactor during operation. Thus, both regeneration and replacement of the catalyst can be carried out without stopping the dehydrogenation process, thereby increasing productivity. Most advantageously, when the method according to this invention receive vinylaromatic compound, preferably styrene, in high yield.

В другом аспекте данное изобретение относится к реактору с псевдоожиженным слоем, который позволяет одновременно осуществлять химический процесс и регенерацию катализатора. Реактор с псевдоожиженным слоем содержит единственный вертикальный корпус, пространство внутри которого разделено на зону над слоем, зону реакции и зону регенерации. Реактор также содержит впускное приспособление для введения потока исходного материала для регенерации в зону регенерации и впускное приспособление для введения потока исходного материала реагента в зону реакции. Реактор также содержит приспособления для разделения зон реакции и регенерации, допускающие в то же время непрерывную циркуляцию и обратное смешивание катализатора в промышленных масштабах между двумя зонами. В предпочтительном варианте одно из впускных приспособлений для потоков исходного материала для реакции или для регенерации действует в качестве приспособления для разделения зон реакции и регенерации. Реактор по данному изобретению содержит также выпускные приспособления, предпочтительно в зоне над слоем, для удаления отходящего потока, содержащего продукты и какие-либо непревращенные реагенты и исходные материалы для регенерации. Необязательно, реактор дополнительно содержит приспособления для возвращения частиц катализатора, захваченных отходящим потоком, обратно в реактор. Необязательно также, могут присутствовать впускные приспособления и выпускные приспособления для транспортирования катализатора в реактор и из него.In another aspect, the present invention relates to a fluidized bed reactor that allows a chemical process and catalyst regeneration to be carried out simultaneously. The fluidized bed reactor contains a single vertical casing, the space inside of which is divided into a zone above the bed, a reaction zone and a regeneration zone. The reactor also contains an inlet device for introducing a stream of starting material for regeneration into the regeneration zone and an inlet device for introducing a stream of starting material of the reagent into the reaction zone. The reactor also contains devices for the separation of reaction zones and regeneration, while allowing continuous circulation and reverse mixing of the catalyst on an industrial scale between the two zones. In a preferred embodiment, one of the inlets for the feed streams for the reaction or for regeneration acts as a device for separating the reaction and regeneration zones. The reactor of this invention also contains exhaust devices, preferably in the area above the bed, to remove the effluent containing products and any non-converted reactants and starting materials for regeneration. Optionally, the reactor further comprises devices for returning catalyst particles trapped in the effluent back to the reactor. Optionally, inlet devices and outlet devices for transporting the catalyst to and from the reactor may also be present.

В реакторе по данному изобретению может происходить перекрестное смешивание потоков исходного материала реагента и материала для регенерации, хотя, предпочтительно, расположение впускных отверстий материалов для реакции и регенерации по существу должно разделять оба процесса. Тем не менее, хотя данная конструкция допускает обратное смешивание газов и твердых веществ, потоки исходных материалов для регенерации и реакции будут химически совместимы, как поясняется здесь, с текущим процессом дегидрирования-регенерации.In the reactor of the present invention, cross-mixing of the streams of the starting material of the reactant and the material for regeneration can occur, although, preferably, the arrangement of the inlets of the materials for the reaction and regeneration should essentially separate both processes. However, although this design allows for back-mixing of gases and solids, the feed streams for regeneration and reaction will be chemically compatible, as explained here, with the current dehydrogenation-regeneration process.

Реактор с псевдоожиженным слоем по данному изобретению может быть использован с разнообразными катализируемыми органическими процессами, включая, например, процессы дегидрирования, окисления и галогенирования. Особенно важный процесс дегидрирования, для которого может быть использован реактор с псевдоожиженным слоем по данному изобретению, содержит дегидрирование алкилароматического соединения, такого как этилбензол, до винилароматического соединения, такого как стирол. Выгодно, что реактор с псевдоожиженным слоем по данному изобретению обеспечивает зону реакции химического процесса и зону регенерации катализатора внутри единственного корпуса реактора с псевдоожиженным слоем. Таким образом, регенерация катализатора на месте может быть достигнута одновременно с желательным химическим процессом. Нет необходимости транспортировать дезактивированный катализатор из реактора с псевдоожиженным слоем по данному изобретению в отдельный сосуд для регенерации, таким образом катализатор подвергается значительно меньшему напряжению и повреждению, чем это случается в реакторах с переносом. В качестве другого преимущества дезактивированный катализатор может быть заменен на линии без прерывания химического процесса путем простого транспортирования дезактивированного катализатора из реактора и транспортирования свежего катализатора в реактор. Указанные преимущества обеспечивают необходимые усовершенствования в проектировании процесса с псевдоожиженным слоем.The fluidized bed reactor of this invention can be used with a variety of catalyzed organic processes, including, for example, dehydrogenation, oxidation and halogenation processes. A particularly important dehydrogenation process, for which a fluidized bed reactor of the present invention can be used, comprises dehydrogenation of an alkyl aromatic compound such as ethylbenzene to a vinyl aromatic compound such as styrene. Advantageously, the fluidized bed reactor of the present invention provides a chemical reaction zone and a catalyst regeneration zone within a single fluidized bed reactor vessel. Thus, in situ regeneration of the catalyst can be achieved simultaneously with the desired chemical process. It is not necessary to transport the deactivated catalyst from the fluidized bed reactor of the present invention to a separate regeneration vessel, so that the catalyst is subjected to significantly less stress and damage than is the case in transfer reactors. As another advantage, the deactivated catalyst can be replaced on-line without interrupting the chemical process by simply transporting the deactivated catalyst from the reactor and transporting fresh catalyst to the reactor. These advantages provide the necessary improvements in the design of a fluidized bed process.

Фиг.1 показывает виды сбоку и сверху поперечного сечения первого предпочтительного варианта реактора с псевдоожиженным слоем по данному изобретению, детали которого объясняются далее.1 shows side and top cross-sectional views of a first preferred embodiment of a fluidized bed reactor of the present invention, the details of which are explained below.

Фиг.2 показывает виды сбоку и сверху поперечного сечения второго предпочтительного варианта реактора с псевдоожиженным слоем по данному изобретению, детали которого объясняются далее.FIG. 2 shows side and top cross-sectional views of a second preferred embodiment of a fluidized bed reactor of the present invention, the details of which are explained below.

Фиг.3 представляет график превращения этилбензола и селективности по стиролу как функцию времени эксперимента для процесса дегидрирования этилбензола и регенерации катализатора, проводимого в реакторе пульсирующего действия.Figure 3 is a graph of ethylbenzene conversion and styrene selectivity as a function of experimental time for the process of ethylbenzene dehydrogenation and catalyst regeneration carried out in a pulsating reactor.

В одном аспекте данное изобретение относится к способу дегидрирования алкилароматического соединения над катализатором дегидрирования в однокорпусном реакторе с псевдоожиженным слоем до образования винилароматического соединения и регенерации на месте катализатора дегидрирования. Способ по данному изобретению содержит (а) псевдоожижение катализатора дегидрирования в однокорпусном реакторе с псевдоожиженным слоем, содержащем зону реакции и зону регенерации, в условиях псевдоожижения так, что катализатор подвергают циркуляции внутри и между двумя зонами. На второй стадии, которую проводят одновременно с первой стадией, способ содержит (b) взаимодействие алкилароматического соединения и, возможно, пара с катализатором дегидрирования, находящимся в зоне реакции, в условиях реакции, достаточных для получения соответствующего винилароматического соединения. На третьей стадии, которую проводят одновременно с первой и второй стадиями, способ содержит (с) взаимодействие пара с катализатором дегидрирования, находящимся в зоне регенерации, взаимодействие проводят в условиях регенерации, достаточных для регенерации по меньшей мере части катализатора.In one aspect, the present invention relates to a method for dehydrogenating an alkyl aromatic compound over a dehydrogenation catalyst in a single-shell fluidized bed reactor to form a vinyl aromatic compound and regenerate it in place of the dehydrogenation catalyst. The method of this invention comprises (a) fluidizing a dehydrogenation catalyst in a single-shell fluidized bed reactor containing a reaction zone and a regeneration zone, under fluidization conditions such that the catalyst is circulated inside and between the two zones. In a second step, which is carried out simultaneously with the first step, the method comprises (b) reacting the alkyl aromatic compound and optionally steam with a dehydrogenation catalyst in the reaction zone under reaction conditions sufficient to obtain the corresponding vinyl aromatic compound. In the third stage, which is carried out simultaneously with the first and second stages, the method comprises (c) reacting steam with a dehydrogenation catalyst located in the regeneration zone, the interaction is carried out under regeneration conditions sufficient to regenerate at least a portion of the catalyst.

В процессе с псевдоожиженным слоем по данному изобретению в любой заданный момент времени часть катализатора будет циркулировать в зоне реакции, в то время как по существу весь остальной катализатор будет циркулировать в зоне регенерации с некоторым взаимным перемешиванием на границе двух зон. В течение периода времени пребывания в зоне реакции катализатор будет терять активность и становиться частично или полностью дезактивированным. Дезактивация, главным образом, может быть вызвана нарастанием кокса на поверхности катализатора. Изобретение, однако, не следует связывать или лимитировать такой теорией дезактивации. В условиях псевдоожижения катализатор в зоне реакции, включая дезактивированный катализатор, будет циркулировать в зону регенерации. Дезактивированный катализатор, находящийся в зоне регенерации, будет повторно активироваться в контакте с паром. Повторная активация имеет результатом частичное или по существу полное восстановление активности катализатора по сравнению с активностью свежего неиспользованного или "только что синтезированного" катализатора. С этого времени в условиях псевдоожижения регенерированный катализатор в зоне регенерации будет подвергаться рециркуляции в зону реакции, и цикл реакции-регенерации будет повторяться снова и снова. Приведенное выше описание дано как средство для объяснения цикла реакции-регенерации и определения слов "регенерировать, по меньшей мере частично, катализатор".In the fluidized bed process of this invention, at any given point in time, part of the catalyst will circulate in the reaction zone, while essentially the rest of the catalyst will circulate in the regeneration zone with some mutual mixing at the boundary of the two zones. During the period of residence in the reaction zone, the catalyst will lose activity and become partially or completely deactivated. Decontamination can mainly be caused by coke buildup on the catalyst surface. The invention, however, should not be bound or limited by such a theory of decontamination. Under fluidization conditions, the catalyst in the reaction zone, including the deactivated catalyst, will circulate in the regeneration zone. The deactivated catalyst located in the regeneration zone will be reactivated in contact with the vapor. Reactivation results in a partial or substantially complete restoration of the activity of the catalyst compared with the activity of fresh unused or “just synthesized” catalyst. From now on, under fluidized conditions, the regenerated catalyst in the regeneration zone will be recycled to the reaction zone, and the reaction-regeneration cycle will be repeated again and again. The above description is given as a means to explain the reaction-regeneration cycle and to define the words “regenerate, at least in part, the catalyst”.

Должно быть также понятно, что после повторяемых реакции и регенерации приходит время, когда катализатор не может далее быть регенерирован до практического уровня активности даже с описанной здесь процедурой регенерации. Когда это случается, дезактивированный катализатор может быть заменен просто транспортированием его из реактора и транспортированием свежего катализатора в реактор, предпочтительно одновременно. В реакторе по данному изобретению замена катализатора может быть проведена "на линии" без прерывания каталитического процесса, более конкретно для данного изобретения - процесса дегидрирования. Катализатор может быть транспортирован в реактор и из него через воздушные форсунки или контур пневматического переноса. В качестве варианта, катализатор может быть удален из реактора через приводимые в действие силой тяжести выпускные приспособления на дне реактора, и катализатор может быть добавлен в реактор из впускного приспособления типа напорной трубы на верху реактора.It should also be understood that after repeated reactions and regenerations, the time comes when the catalyst cannot be further regenerated to a practical level of activity even with the regeneration procedure described here. When this happens, the deactivated catalyst can be replaced simply by transporting it from the reactor and transporting fresh catalyst to the reactor, preferably at the same time. In the reactor of this invention, the catalyst can be replaced on-line without interrupting the catalytic process, more specifically for the present invention, the dehydrogenation process. The catalyst can be transported to and from the reactor through air nozzles or a pneumatic transfer circuit. Alternatively, the catalyst can be removed from the reactor via gravity-driven exhaust devices at the bottom of the reactor, and the catalyst can be added to the reactor from an inlet device such as a pressure pipe at the top of the reactor.

В предпочтительном аспекте данного изобретения алкилароматическим соединением является этилбензол или замещенное производное этилбензола, и получаемым винилароматическим соединением является стирол.In a preferred aspect of the invention, the alkyl aromatic compound is ethylbenzene or a substituted ethylbenzene derivative, and the resulting vinyl aromatic compound is styrene.

Любое алкилароматическое соединение может быть использовано в способе дегидрирования по данному изобретению при условии, что получаемым продуктом является винилароматическое соединение. Ароматическая часть молекулы винилароматического соединения может содержать, например, моноциклическое ароматическое кольцо, такое как фенил; конденсированное ароматическое кольцо, такое как нафтил; или объединение колец, такое как бифенилил. Предпочтительно, ароматической частью молекулы является моноциклическое ароматическое кольцо, более предпочтительно фенил. Алкильная часть молекулы алкилароматического соединения может содержать, например, любой насыщенный линейный, разветвленный или циклический углеводородный радикал при условии, что он может быть дегидрирован в способе по данному изобретению с образованием виниловой части молекулы. Неограничительные примеры подходящих алкильных частей молекул включают в себя этил, н-пропил, изопропил, н-бутил, изобутил, трет-бутил и более высокие их гомологи. Предпочтительно, алкильной частью молекулы является С210 алкил, более предпочтительно C2-C5 алкил, наиболее предпочтительно этил. Алкилароматическое соединение может быть замещено необязательно двумя или более алкилгруппами или замещено другими типами заместителей, которые являются по существу инертными в отношении процесса дегидрирования по данному изобретению. Примеры алкилароматических соединений, которые выгодно использовать в способе по данному изобретению, включают в себя, без ограничения, этилбензол, диэтилбензол, этилтолуол, этилксилол, изопропилбензол, трет-бутилэтилбензол, этилнафталин, этилбифенил и их более высокие алкилированные гомологи. Предпочтительно, алкилароматическим соединением является С820 алкилароматическое соединение, более предпочтительно C8-C15 алкилароматическое соединение и наиболее предпочтительно этилбензол или его замещенное производное.Any alkyl aromatic compound may be used in the dehydrogenation process of this invention provided that the product obtained is a vinyl aromatic compound. The aromatic part of the vinyl aromatic molecule may contain, for example, a monocyclic aromatic ring such as phenyl; a fused aromatic ring such as naphthyl; or ring assemblies such as biphenyl. Preferably, the aromatic part of the molecule is a monocyclic aromatic ring, more preferably phenyl. The alkyl portion of the molecule of the alkyl aromatic compound may contain, for example, any saturated linear, branched or cyclic hydrocarbon radical, provided that it can be dehydrogenated in the process of this invention to form the vinyl portion of the molecule. Non-limiting examples of suitable alkyl moieties include ethyl, n-propyl, isopropyl, n-butyl, isobutyl, tert-butyl and higher homologues thereof. Preferably, the alkyl part of the molecule is C 2 -C 10 alkyl, more preferably C 2 -C 5 alkyl, most preferably ethyl. The alkyl aromatic compound may be optionally substituted with two or more alkyl groups or substituted with other types of substituents that are substantially inert with respect to the dehydrogenation process of this invention. Examples of alkyl aromatic compounds that are advantageously used in the method of this invention include, but are not limited to, ethylbenzene, diethylbenzene, ethyltoluene, ethylxylene, isopropylbenzene, tert-butyl ethylbenzene, ethylnaphthalene, ethylbiphenyl and their higher alkyl homologs. Preferably, the alkyl aromatic compound is a C 8 -C 20 alkyl aromatic compound, more preferably a C 8 -C 15 alkyl aromatic compound and most preferably ethylbenzene or a substituted derivative thereof.

В способе по данному изобретению поток исходного материала для регенерации обычно содержит пар. Необязательно пар может быть также введен в поток исходного материала для дегидрирования. Любое массовое отношение пара к алкилароматическому соединению (отношение пара к маслу) является подходящим для способа по данному изобретению при условии, что в процессе его осуществления получают винилароматическое соединение. Следует отметить, что отношение пара к маслу дано на основе общей массы пара, вводимого в реактор из всех источников, включая пар из обоих потоков исходных материалов для дегидрирования и для регенерации. Обычно массовое отношение пара к маслу более чем около 0,2/1, предпочтительно более чем около 0,5/1. Обычно массовое отношение пара к маслу менее чем около 5,0/1, предпочтительно менее чем около 3,0/1, еще более предпочтительно менее чем около 1,2/1 и наиболее предпочтительно менее чем около 1,0/1. Как правило, способ по данному изобретению осуществляют при более низких отношениях пара к маслу по сравнению с процессами предшествующего уровня техники. Низкое отношение пара к маслу выгодно снижает потребность в энергии и затраты на превращение воды в пар и уменьшает количество воды, подвергаемой рециркуляции в реактор.In the method of this invention, the feed stream for regeneration typically comprises steam. Optionally, steam may also be introduced into the dehydrogenation feed stream. Any mass ratio of steam to alkyl aromatic compound (steam to oil ratio) is suitable for the process of this invention, provided that a vinyl aromatic compound is obtained in the process. It should be noted that the ratio of steam to oil is given based on the total mass of steam introduced into the reactor from all sources, including steam from both feed streams for dehydrogenation and for regeneration. Usually the mass ratio of steam to oil is more than about 0.2 / 1, preferably more than about 0.5 / 1. Typically, the steam to oil weight ratio is less than about 5.0 / 1, preferably less than about 3.0 / 1, even more preferably less than about 1.2 / 1, and most preferably less than about 1.0 / 1. Typically, the method of this invention is carried out at lower steam to oil ratios compared to prior art processes. The low ratio of steam to oil favorably reduces the energy demand and the cost of converting water to steam and reduces the amount of water recycled to the reactor.

В способе по данному изобретению необязательно может быть использован прочищающий газ. Прочищающий газ, который может быть введен непосредственно в зону над слоем реактора, функционирует главным образом так, чтобы удалять продуктовый поток из зоны над слоем, где могут происходить нежелательные термические реакции. Любой газ, который является по существу инертным в отношении процессов дегидрирования и регенерации, может быть подходяще использован в качестве прочищающего газа, включая, например, азот, аргон, гелий, диоксид углерода, пар и их смеси. Концентрация прочищающего газа в зоне над слоем может быть любой концентрацией при условии, что полный процесс дает желательное винилароматическое соединение. Как правило, концентрация прочищающего газа изменяется в зависимости, например, от используемых конкретного алкилароматического соединения и конкретных условий процесса, в частности температуры и скорости газа. Обычно концентрация прочищающего газа в зоне над слоем более чем около 10 объемных процентов и предпочтительно более чем около 20 объемных процентов. Обычно концентрация прочищающего газа в зоне над слоем менее чем около 90 объемных процентов и предпочтительно менее чем около 70 объемных процентов.The purification gas may optionally be used in the method of this invention. The cleaning gas, which can be introduced directly into the zone above the reactor bed, operates mainly so as to remove the product stream from the zone above the bed where undesirable thermal reactions can occur. Any gas that is substantially inert with respect to dehydrogenation and regeneration processes may suitably be used as a cleaning gas, including, for example, nitrogen, argon, helium, carbon dioxide, steam, and mixtures thereof. The concentration of the cleaning gas in the region above the layer can be any concentration, provided that the complete process gives the desired vinyl aromatic compound. Typically, the concentration of the cleaning gas varies depending, for example, on the particular alkyl aromatic compound used and the specific process conditions, in particular the temperature and gas velocity. Typically, the concentration of the cleaning gas in the region above the bed is greater than about 10 volume percent and preferably more than about 20 volume percent. Typically, the concentration of the cleaning gas in the region above the bed is less than about 90 volume percent and preferably less than about 70 volume percent.

Необязательно поток(и) исходного материала для дегидрирования и/или для регенерации может также содержать разбавитель. Разбавитель главным образом разбавляет реагенты и продукты по соображениям усовершенствованной селективности или безопасности. Любой газ, который является по существу инертным в отношении стадий дегидрирования и регенерации, может быть подходяще использован в качестве разбавителя, включая, например, азот, аргон, гелий, диоксид углерода, пар и их смеси. Концентрация разбавителя в потоке исходного материала либо для дегидрирования, либо для регенерации может быть любой концентрацией при условии, что полный процесс дает желаемое винилароматическое соединение. Как правило, концентрация разбавителя изменяется в зависимости, например, от конкретного выбранного разбавителя, конкретного алкилароматического соединения, конкретных условий процесса дегидрирования или регенерации и конкретного катализатора и его свойств дезактивации. Обычно концентрация разбавителя в потоке исходного материала для дегидрирования или регенерации более чем около 10 объемных процентов и предпочтительно более чем около 20 объемных процентов. Обычно концентрация разбавителя в одном из двух потоков менее чем около 90 объемных процентов, предпочтительно менее чем около 70 объемных процентов. Когда в качестве разбавителя используют пар, тогда отношение пара к маслу, описанное выше, определяет концентрацию пара в потоке исходного материала для дегидрирования.Optionally, the dehydrogenation and / or regeneration feed stream (s) may also contain a diluent. The diluent primarily dilutes reagents and products for reasons of enhanced selectivity or safety. Any gas that is substantially inert with respect to the dehydrogenation and regeneration steps may suitably be used as a diluent, including, for example, nitrogen, argon, helium, carbon dioxide, steam, and mixtures thereof. The concentration of diluent in the feed stream for either dehydrogenation or regeneration may be any concentration, provided that the complete process gives the desired vinyl aromatic compound. Typically, the concentration of diluent varies depending, for example, on the particular diluent selected, the particular alkyl aromatic compound, the specific conditions of the dehydrogenation or regeneration process, and the particular catalyst and its deactivation properties. Typically, the concentration of diluent in the dehydrogenation or regeneration feed stream is greater than about 10 volume percent and preferably more than about 20 volume percent. Typically, the diluent concentration in one of the two streams is less than about 90 volume percent, preferably less than about 70 volume percent. When steam is used as a diluent, then the steam to oil ratio described above determines the concentration of steam in the dehydrogenation feed stream.

Кислород не требуется для способа по данному изобретению. Предпочтительно, кислород не используют в способе по данному изобретению.Oxygen is not required for the process of this invention. Preferably, oxygen is not used in the method of this invention.

Любой катализатор дегидрирования, который способен катализировать дегидрирование алкилароматического соединения до винилароматического соединения, может быть использован в способе по данному изобретению. Неограничительные примеры катализаторов дегидрирования, которые могут быть выгодно использованы, включают катализаторы, описанные в следующих патентах США: 4404123, 4503163, 4684619, 5171914, 5376613, 5510552 и 5679878, которые имеют отношение к разнообразным катализаторам на основе оксида железа, содержащим, например, одно или несколько соединений щелочных металлов, предпочтительно натрия, калия и цезия; щелочно-земельных металлов, предпочтительно кальция, и/или соединений церия, хрома, цинка, меди и/или галлия, а также катализатор, описанный в патенте США 3651160, который относится к оксиду хрома и оксидам щелочных металлов. Предпочтительно, катализатором является катализатор дегидрирования, содержащий оксид железа. Более предпочтительно, катализатор содержит (а) по меньшей мере один оксид железа, (b) по меньшей мере один карбонат, бикарбонат, оксид или гидроксид калия и/или цезия, (с) оксид, карбонат, нитрат или гидроксид церия, (d) необязательно гидроксид, карбонат, бикарбонат, ацетат, оксалат, нитрат или сульфат натрия, (е) необязательно карбонат, сульфат или гидроксид кальция и (f) необязательно один или несколько связующих агентов, таких как гидравлический цемент. В качестве дополнительной возможности более предпочтительный катализатор может дополнительно содержать один или несколько оксидов, выбранных из оксидов цинка, хрома и меди. Обычно более предпочтительный катализатор содержит от 25 до 60 массовых процентов железа, от 13 до 48 массовых процентов калия и от 1 до 20 массовых процентов церия, массовые проценты даны в расчете на оксиды. Указанные пропорции и другие пропорции подходящих каталитических компонентов описаны в вышеупомянутых патентах США.Any dehydrogenation catalyst that is capable of catalyzing the dehydrogenation of an alkyl aromatic compound to a vinyl aromatic compound can be used in the process of this invention. Non-limiting examples of dehydrogenation catalysts that can be advantageously used include those described in the following US patents: 4,404,123, 4,503,163, 4,684,619, 5,171,914, 5,376,613, 5,510,552 and 5,679,878, which relate to a variety of iron oxide catalysts containing, for example, one or several alkali metal compounds, preferably sodium, potassium and cesium; alkaline earth metals, preferably calcium, and / or compounds of cerium, chromium, zinc, copper and / or gallium, as well as the catalyst described in US patent 3651160, which relates to chromium oxide and alkali metal oxides. Preferably, the catalyst is a dehydrogenation catalyst containing iron oxide. More preferably, the catalyst contains (a) at least one iron oxide, (b) at least one carbonate, bicarbonate, potassium and / or cesium oxide or hydroxide, (c) cerium oxide, carbonate, nitrate or hydroxide, (d) optionally hydroxide, carbonate, bicarbonate, acetate, oxalate, nitrate or sodium sulfate, (e) optionally carbonate, sulfate or calcium hydroxide, and (f) optionally one or more binding agents, such as hydraulic cement. As an additional feature, a more preferred catalyst may further comprise one or more oxides selected from oxides of zinc, chromium and copper. Typically, a more preferred catalyst contains from 25 to 60 weight percent of iron, from 13 to 48 weight percent of potassium and from 1 to 20 weight percent of cerium, weight percent based on oxides. These proportions and other proportions of suitable catalyst components are described in the aforementioned US patents.

Катализатор дегидрирования, который используют в реакторе с псевдоожиженным слоем по данному изобретению, может иметь частицы любого размера или формы до тех пор, пока катализатор способен катализировать дегидрирование алкилароматического соединения до винилароматического соединения. Обычно средний размер частиц катализатора более чем около 20 микрометров (мкм) в диаметре (или в размере поперечного сечения) и предпочтительно более чем около 50 мкм в диаметре. Обычно средний размер частиц менее чем около 1000 мкм и предпочтительно менее чем около 200 мкм. Предпочтительно, частица катализатора гладкая с закругленными кромками и по существу некогезивная и обладает стойкостью к истиранию, достаточной для использования в реакторе с псевдоожиженным слоем. Специалисту должно быть известно, имеет ли конкретный катализатор достаточную стойкость к истиранию для использования в реакторе с псевдоожиженным слоем.The dehydrogenation catalyst used in the fluidized bed reactor of this invention can have particles of any size or shape as long as the catalyst is capable of catalyzing the dehydrogenation of an alkyl aromatic compound to a vinyl aromatic compound. Typically, the average particle size of the catalyst is more than about 20 micrometers (μm) in diameter (or in cross-sectional size) and preferably more than about 50 μm in diameter. Typically, the average particle size is less than about 1000 microns and preferably less than about 200 microns. Preferably, the catalyst particle is smooth with rounded edges and substantially non-cohesive and has an abrasion resistance sufficient for use in a fluidized bed reactor. One of skill in the art will know if a particular catalyst has sufficient abrasion resistance for use in a fluidized bed reactor.

Если желательно, поток исходного материала для дегидрирования может быть предварительно нагрет перед введением его в зону реакции. Подогревание может быть подходяще обеспечено за счет конденсации насыщенного пара высокого давления или, в качестве варианта, сжиганием источника топлива или отходящего газа процесса. Любая температура подогрева может быть использована при условии, что она ниже температуры, при которой термический крекинг алкилароматического соединения становится измеримым. Обычные температуры подогрева выше, чем около 150°С, предпочтительно выше, чем около 250°С и более предпочтительно выше чем около 350°С. Обычные температуры подогрева ниже чем около 600°С и предпочтительно ниже чем около 590°С. Подобным образом поток исходного материала для регенерации может быть предварительно нагрет перед введением его в зону регенерации. Обычная температура подогрева потока для регенерации выше чем около 200°С, предпочтительно выше чем около 300°С и более предпочтительно выше чем около 400°С. Температура подогрева потока для регенерации обычно ниже чем около 650°С и предпочтительно ниже чем около 630°С.If desired, the dehydrogenation feed stream may be preheated before being introduced into the reaction zone. Preheating may be suitably provided by condensation of the high pressure saturated steam or, alternatively, by burning a fuel source or process off-gas. Any heating temperature can be used provided that it is lower than the temperature at which thermal cracking of the aromatic compound becomes measurable. Typical heating temperatures are higher than about 150 ° C, preferably higher than about 250 ° C, and more preferably higher than about 350 ° C. Typical heating temperatures are lower than about 600 ° C and preferably lower than about 590 ° C. Likewise, the regeneration feed stream can be preheated before being introduced into the regeneration zone. A typical temperature for preheating the regeneration stream is higher than about 200 ° C, preferably higher than about 300 ° C, and more preferably higher than about 400 ° C. The temperature of the heating stream for regeneration is usually lower than about 650 ° C and preferably lower than about 630 ° C.

Предпочтительным вариантом нового реактора, который используют в способе по данному изобретению, является реактор с псевдоожиженным слоем, показанный на фиг.1, содержащий единственный вертикальный корпус, внутреннее пространство которого разделено на зону регенерации (1), зону реакции (2) и зону над слоем (3). Зона регенерации, размещенная в этом предпочтительном варианте на дне реактора, содержит область, где катализатор регенерируется. Зона реакции, расположенная в этом предпочтительном варианте в средней зоне реактора, является областью, где происходит катализируемый органический химический процесс, такой как процесс дегидрирования, описанный здесь. Зона над слоем, находящаяся в верхней части реактора, занимает пространство над средней зоной вплоть до верхней внутренней стенки реактора. Зона над слоем, занятая газообразными реагентами и продуктами, обеспечивает также пространство для расширения псевдоожиженного слоя. В зоне над слоем могут происходить газофазные термические реакции, но условия процесса поддерживают предпочтительно такими, чтобы свести к минимуму указанные газофазные реакции по отношению к катализируемому процессу, происходящему в зоне реакции.The preferred embodiment of the new reactor used in the method of this invention is the fluidized bed reactor shown in FIG. 1, containing a single vertical vessel, the interior of which is divided into a regeneration zone (1), a reaction zone (2) and a zone above the bed (3). The regeneration zone located in this preferred embodiment at the bottom of the reactor contains a region where the catalyst is regenerated. The reaction zone located in this preferred embodiment in the middle zone of the reactor is the region where the catalyzed organic chemical process, such as the dehydrogenation process described herein, takes place. The zone above the layer located in the upper part of the reactor occupies the space above the middle zone up to the upper inner wall of the reactor. The area above the bed occupied by gaseous reagents and products also provides space for expansion of the fluidized bed. Gas phase thermal reactions can occur in the region above the bed, but the process conditions are preferably maintained such as to minimize these gas phase reactions with respect to the catalyzed process occurring in the reaction zone.

Зона регенерации на фиг.1 содержит впускное приспособление для введения потока исходного материала для регенерации, здесь - пара, и, необязательно, разбавителя, в зону регенерации. Впускное приспособление может содержать, например, впускное отверстие (4), которое ведет в нагнетательную часть (10), над которой расположена распределительная пластина или множество разбрызгивателей (9). Зона над слоем содержит впускное приспособление (5), содержащее, например, впускное отверстие и питающую трубу, для введения потока исходного материала реагента, здесь - потока исходного материала для дегидрирования, в зону реакции. На фиг.1 и 2 впускное приспособление для зоны регенерации показано в нижней части фигуры, и впускное приспособление для зоны реакции показано в верхней части фигуры. На практике впускное приспособление зоны регенерации может находиться где-либо еще при условии, что оно ведет в зону регенерации. Подобным образом, впускное приспособление зоны реакции может быть расположено где-либо еще по мере того как реагенты поступают в зону реакции.The regeneration zone in figure 1 contains an inlet device for introducing a stream of source material for regeneration, here is a pair, and, optionally, a diluent, in the regeneration zone. The inlet device may comprise, for example, an inlet (4) that leads to a discharge part (10), over which a distribution plate or a plurality of sprinklers (9) is located. The area above the layer contains an inlet device (5), containing, for example, an inlet and a supply pipe for introducing a stream of the starting material of the reagent, here, a stream of the starting material for dehydrogenation, into the reaction zone. 1 and 2, the inlet device for the regeneration zone is shown in the lower part of the figure, and the inlet device for the reaction zone is shown in the upper part of the figure. In practice, the inlet of the regeneration zone may be located elsewhere, provided that it leads to the regeneration zone. Similarly, the inlet of the reaction zone may be located elsewhere as the reactants enter the reaction zone.

Предпочтительно, впускное приспособление (5) оканчивается множеством разбрызгивателей или распределителем (6) в зоне реакции, расположенной более предпочтительно на уровне выше донного рапределителя (9) пара. Распределитель или множество разбрызгивателей (6) предпочтительно предназначаются для доставки потока исходного материала для реакции в любом направлении в зону реакции. Расстояние от донного распределителя (9) пара до распределителя (6) потока исходного материала реагента может изменяться, чтобы обеспечивать переменные объемы в зонах регенерации и реакции, когда это нужно. Чем больше зона, тем продолжительнее будет время пребывания газов и твердых веществ в этой зоне. Как описано здесь, распределительное приспособление (6) обеспечивает функциональное разграничение между зоной регенерации и зоной реакции так, что процесс регенерации по существу происходит в зоне регенерации, в то время как органический процесс по существу происходит в зоне реакции, хотя все еще допускается обратное смешивание твердых веществ и газов. Распределители газа и множество разбрызгивателей могут быть изготовлены, например, из газопроницаемого спеченного металла или, более предпочтительно, распределители газа и разбрызгиватели могут быть снабжены форсунками для диспергирования газа. Зона над слоем также содержит выпускное приспособление (7), такое как выпускное отверстие, для отходящего потока, содержащего непревращенное алкилароматическое соединение, пар, необязательный прочищающий газ и/или разбавитель и продукты, включая винилароматическое соединение. Выпускное приспособление (7) может быть присоединено к циклону (показан на фиг.1 ниже выпускного отверстия 7) для сбора частиц катализатора, которые захватываются отходящим потоком. Собранные частицы катализатора могут быть возвращены в реактор с псевдоожиженным слоем через впускное приспособление (8), расположенное в любой точке вдоль реактора, но предпочтительно так, как показано на фиг.1, в зоне регенерации. Выпускное приспособление (7) может быть дополнительно присоединено к разделительной установке (не показана на фиг.1), содержащей, например, приспособления для конденсации и дистилляционный агрегат для разделения непревращенного алкилароматического соединения и продуктов реакции. Непревращенные реагенты могут быть рециркулированы обратно в зону реакции через впуск (5). В дополнение к указанному реактор может еще содержать средства для измерения температуры каталитического слоя и, необязательно, средства для нагревания реактора (не показаны). Зона реакции и зона регенерации могут также содержать отражательные перегородки (не показаны), функция которых уменьшать образование пузырьков и их размеры, облегчая тем самым контакт между газообразными потоками исходного материала и катализатором.Preferably, the inlet (5) terminates in a plurality of sprinklers or a distributor (6) in a reaction zone located more preferably above the bottom of the steam distributor (9). A distributor or a plurality of sprinklers (6) are preferably designed to deliver a feed stream of the reaction material in any direction to the reaction zone. The distance from the bottom steam distributor (9) to the distributor (6) of the reagent feed stream can be varied to provide variable volumes in the regeneration and reaction zones when necessary. The larger the zone, the longer the residence time of gases and solids in this zone. As described herein, dispenser (6) provides a functional distinction between the regeneration zone and the reaction zone so that the regeneration process essentially occurs in the regeneration zone, while the organic process essentially occurs in the reaction zone, although solid mixing is still allowed substances and gases. Gas distributors and a plurality of sprayers may be made, for example, of gas-permeable sintered metal, or, more preferably, gas distributors and sprayers may be provided with nozzles for dispersing gas. The area above the layer also contains an outlet (7), such as an outlet, for an exhaust stream containing unconverted alkyl aromatic compound, steam, an optional cleaning gas and / or diluent, and products, including vinyl aromatic compound. An outlet (7) may be attached to the cyclone (shown in FIG. 1 below the outlet 7) to collect catalyst particles that are entrained in the effluent. The collected catalyst particles can be returned to the fluidized bed reactor through an inlet (8) located at any point along the reactor, but preferably, as shown in FIG. 1, in the regeneration zone. The outlet device (7) can be further connected to a separation unit (not shown in FIG. 1), containing, for example, condensation devices and a distillation unit for separating the unconverted alkyl aromatic compound and reaction products. Non-converted reagents can be recycled back to the reaction zone through the inlet (5). In addition to the specified reactor may also contain means for measuring the temperature of the catalytic layer and, optionally, means for heating the reactor (not shown). The reaction zone and the regeneration zone may also contain reflective walls (not shown), the function of which is to reduce the formation of bubbles and their size, thereby facilitating contact between the gaseous streams of the starting material and the catalyst.

В другом предпочтительном варианте данного изобретения реактор с псевдоожиженным слоем дополнительно содержит одно или несколько приспособлений для усовершенствования циркуляции твердых веществ и теплопереноса. В предпочтительном варианте приспособление для усовершенствования циркуляции твердых веществ содержит одну или несколько отсасывающих труб, необязательно содержащих внутренние отражательные перегородки. Альтернативно, приспособление для усовершенствования циркуляции твердых веществ содержит одну или несколько отсасывающих труб, изготовленных из нагревательных или охлаждающих элементов. Воплощение изобретения, содержащее множество отсасывающих труб, показано на фиг.2 (части 1-10 фиг.2 идентичны частям 1-10 фиг.1). Отсасывающие трубы (11) могут, каждая, содержать, например, концентрические цилиндры, открытые на обоих концах, или пучок или набор нагревательных труб или любую другую конструкцию, которая промотирует продувку катализатора. Обычно отсасывающая труба вертикально подвешена, проходя через зоны реакции и регенерации к месту вблизи верха зоны реакции. Поток исходного материала для дегидрирования подают через впускное отверстие (5) во множество разбрызгивателей (6) и вплоть до внутреннего цилиндра отсасывающей трубы (11) в зоне реакции. Под воздействием условий псевдоожижения частицы катализатора будут попадать во внутренний цилиндр отсасывающей трубы и переноситься к верху отсасывающей трубы. Наверху частицы катализатора будут течь через выходную часть внутреннего цилиндра и вниз через кольцевой зазор между двумя цилиндрами обратно в зону регенерации.In another preferred embodiment of the invention, the fluidized bed reactor further comprises one or more devices for improving solids circulation and heat transfer. In a preferred embodiment, the device for improving the circulation of solids contains one or more suction tubes, optionally containing internal baffles. Alternatively, the device for improving the circulation of solids contains one or more suction tubes made of heating or cooling elements. An embodiment of the invention, comprising a plurality of suction tubes, is shown in FIG. 2 (parts 1-10 of FIG. 2 are identical to parts 1-10 of FIG. 1). The suction pipes (11) may each contain, for example, concentric cylinders open at both ends, or a bundle or set of heating pipes or any other structure that promotes the purging of the catalyst. Typically, the suction pipe is vertically suspended, passing through the reaction and regeneration zones to a place near the top of the reaction zone. The dehydrogenation feed stream is fed through an inlet (5) to a plurality of sprinklers (6) and up to the inner cylinder of the suction pipe (11) in the reaction zone. Under the influence of fluidization conditions, the catalyst particles will fall into the inner cylinder of the suction pipe and transferred to the top of the suction pipe. At the top, the catalyst particles will flow through the outlet of the inner cylinder and down through the annular gap between the two cylinders back to the regeneration zone.

В дополнение к указанному, реактор необязательно может содержать впускное приспособление и выпускное приспособление (не показаны) для транспортирования катализатора в реактор и из него соответственно.In addition to the above, the reactor may optionally comprise an inlet device and an outlet device (not shown) for transporting the catalyst to and from the reactor, respectively.

В другом варианте реактора с псевдоожиженным слоем зоны реакции и регенерации могут быть расположены в обратном порядке, так что зона реакции находится на дне реактора, в то время как зона регенерации находится в средней части реактора. (Фиг.1, где зона реакции находится при (1), зона регенерации находится при (2) и впуски в них приспособлены соответственно.)In another embodiment of the fluidized bed reactor, the reaction and regeneration zones can be arranged in the reverse order, so that the reaction zone is at the bottom of the reactor, while the regeneration zone is in the middle of the reactor. (Figure 1, where the reaction zone is at (1), the regeneration zone is at (2) and the inlets therein are adapted accordingly.)

Реактор по данному изобретению может быть использован в каталитических процессах, где поток исходного материала реагента химически совместим с потоком исходного материала для регенерации. Уникальный реактор по данному изобретению обеспечивает непрерывное течение частиц катализатора между зонами реакции и регенерации внутри однокорпусного реактора с псевдоожиженным слоем. Таким образом, катализируемый органический процесс, представляющий интерес, и регенерация катализатора могут осуществляться одновременно без переноса катализатора из реактора в отдельный регенератор. Реактор по данному изобретению не содержит сложных концентрических стенок или извилистых путей, через которые перемещаются частицы катализатора. Таким образом, для установок промышленного масштаба реактор по данному изобретению не будет создавать значительных проблем с потоком шлака и истиранием.The reactor of this invention can be used in catalytic processes where the stream of reactant feed is chemically compatible with the feed of regeneration. The unique reactor of this invention provides continuous flow of catalyst particles between the reaction and regeneration zones within the single-shell fluidized bed reactor. Thus, the catalyzed organic process of interest and catalyst regeneration can be carried out simultaneously without transferring the catalyst from the reactor to a separate regenerator. The reactor of this invention does not contain complex concentric walls or winding paths through which catalyst particles move. Thus, for plants of an industrial scale, the reactor of this invention will not create significant problems with slag flow and abrasion.

Температура зоны реакции, где происходит процесс дегидрирования, может быть любой рабочей температурой при условии, что в процессе образуется винилароматическое соединение. Рабочая температура дегидрирования будет изменяться в зависимости от используемых конкретного катализатора и конкретного алкилароматического соединения. Для предпочтительного катализатора, содержащего оксид железа, температура дегидрирования обычно выше чем около 550°С и предпочтительно выше чем около 570°С. Обычно температура дегидрирования ниже чем около 650°С и предпочтительно ниже чем около 610°С. Ниже около 550°С превращение алкилароматического соединения может быть слишком малым, тогда как выше 650°С может происходить термический крекинг алкилароматического соединения и винилароматического продукта. В данном изобретении температуру измеряют на слое катализатора в псевдоожиженной форме.The temperature of the reaction zone where the dehydrogenation process takes place can be any operating temperature, provided that a vinyl aromatic compound is formed in the process. The operating dehydrogenation temperature will vary depending on the particular catalyst used and the particular alkyl aromatic compound. For a preferred catalyst containing iron oxide, the dehydrogenation temperature is usually higher than about 550 ° C and preferably higher than about 570 ° C. Typically, the dehydrogenation temperature is lower than about 650 ° C and preferably lower than about 610 ° C. Below about 550 ° C, the conversion of the alkyl aromatic compound may be too small, while above 650 ° C, thermal cracking of the alkyl aromatic compound and vinyl aromatic product can occur. In the present invention, the temperature is measured on a catalyst bed in a fluidized form.

В зоне регенерации катализатор контактирует с паром и повторно активируется. Температура зоны регенерации также может изменяться до тех пор, пока катализатор по меньшей мере частично регенерируется. Обычно температура регенерации ниже температуры термического крекинга алкилароматического реагента и винилароматического продукта. Для предпочтительного катализатора, содержащего оксид железа, температура регенерации обычно выше, чем около 550°С и предпочтительно выше чем около 570°С. Обычно температура регенерации ниже чем около 650°С и предпочтительно ниже чем около 610°С. Так как катализатор непрерывно циркулирует между зонами реакции и регенерации и так как температуры двух зон поддерживают при близко сходных величинах, псевдоожиженный слой является по существу изотермическим на протяжении обеих зон.In the regeneration zone, the catalyst is in contact with steam and reactivated. The temperature of the regeneration zone may also vary as long as the catalyst is at least partially regenerated. Typically, the regeneration temperature is lower than the thermal cracking temperature of the alkyl aromatic reagent and the vinyl aromatic product. For a preferred catalyst containing iron oxide, the regeneration temperature is usually higher than about 550 ° C and preferably higher than about 570 ° C. Typically, the regeneration temperature is lower than about 650 ° C and preferably lower than about 610 ° C. Since the catalyst is continuously circulating between the reaction and regeneration zones, and since the temperatures of the two zones are maintained at closely similar values, the fluidized bed is substantially isothermal over both zones.

Процесс может быть проведен при любом рабочем общем давлении в пределах от ниже атмосферного до выше атмосферного при условии, что образуется винилароматический продукт. Если общее давление в реакторе слишком высоко, положение равновесия процесса дегидрирования может смещаться назад в сторону алкилароматического соединения. С другой стороны, необходимо адекватное давление пара, чтобы замедлить закоксовывание катализатора. Предпочтительно, процесс проводят в вакууме, чтобы довести до максимума выход винилароматического продукта. При массовых отношениях пара к маслу, описанных здесь ранее, давления ниже атмосферного достаточны, чтобы регенерировать катализатор по меньшей мере частично. Предпочтительно, общее давление в реакторе выше чем около 1 фунта на кв. дюйм (6,9 кПа). Более предпочтительно, общее давление в реакторе выше чем около 3 фунтов на кв. дюйм (20,7 кПа). Предпочтительно, общее давление в реакторе ниже чем около 73 фунтов на кв. дюйм (503,3 кПа). Более предпочтительно, общее давление ниже чем около 44 фунтов на кв. дюйм (303,4 кПа). Наиболее предпочтительно общее давление ниже атмосферного в пределах между около 3 фунтов на кв. дюйм (20,7 кПа) и около 13 фунтов на кв. дюйм (90,6 кПа). Давление на протяжении зоны над слоем и зон реакции и регенерации может изменяться в зависимости от факторов процесса, таких как масса и плавучесть катализатора и фрикционные эффекты. Обычно давление несколько выше на дне реактора, чем наверху.The process can be carried out at any operating total pressure ranging from below atmospheric to above atmospheric, provided that a vinyl aromatic product is formed. If the total pressure in the reactor is too high, the equilibrium position of the dehydrogenation process may shift back towards the alkyl aromatic compound. On the other hand, adequate vapor pressure is needed to slow down the coking of the catalyst. Preferably, the process is carried out in vacuo to maximize the yield of the vinyl aromatic product. In the steam to oil mass ratios described hereinbefore, pressures below atmospheric are sufficient to regenerate the catalyst at least partially. Preferably, the total pressure in the reactor is higher than about 1 psi. inch (6.9 kPa). More preferably, the total pressure in the reactor is higher than about 3 psi. inch (20.7 kPa). Preferably, the total pressure in the reactor is lower than about 73 psi. inch (503.3 kPa). More preferably, the total pressure is lower than about 44 psi. inch (303.4 kPa). Most preferably, the total pressure is below atmospheric between about 3 psi. inch (20.7 kPa) and about 13 psi inch (90.6 kPa). The pressure over the zone above the bed and the reaction and regeneration zones may vary depending on process factors, such as mass and buoyancy of the catalyst and frictional effects. Typically, the pressure is slightly higher at the bottom of the reactor than at the top.

Объемная скорость потока исходного материала для дегидрирования будет зависеть от используемых конкретного алкилароматического соединения и катализатора, образующегося конкретного винилароматического продукта, размеров зоны реакции (например, диаметра и высоты) и формы и массы частиц катализатора. Желательно быстро удалять реагент и продукты из зоны над слоем с тем чтобы уменьшить термический крекинг и другие нежелательные побочные реакции. Кроме того, расход газа должен быть достаточным, чтобы вызывать псевдоожижение каталитического слоя. Как правило, объемная скорость потока исходного материала для дегидрирования изменяется от минимальной скорости, необходимой для достижения псевдоожижения частиц катализатора, до скорости чуть ниже минимальной скорости, необходимой для достижения пневматического переноса частиц катализатора. Псевдоожижение происходит, когда частицы катализатора не сцеплены друг с другом, когда частицы движутся подобно текучей среде и когда перепад давления в слое по существу постоянный вдоль слоя. Пневматический перенос происходит, когда значительное количество частиц катализатора захватывается газовым потоком и выносится из реактора. Предпочтительно, объемная скорость потока исходного материала для дегидрировани изменяется от минимальной скорости барботирования до минимальной скорости турбулентного потока. Барботирование происходит, когда пузырьки газа можно увидеть в псевдоожиженном слое, но происходит небольшое обратное смешивание газа и твердых веществ. Турбулентный поток возникает, когда происходит и существенное барботирование, и существенное обратное смешивание газа и твердых веществ. Более предпочтительно, расход должен быть достаточно высоким, чтобы вызывать обратное смешивание.The volumetric flow rate of the starting material for dehydrogenation will depend on the particular alkyl aromatic compound and catalyst used, the specific vinyl aromatic product formed, the size of the reaction zone (e.g., diameter and height) and the shape and mass of the catalyst particles. It is desirable to quickly remove the reagent and products from the zone above the bed so as to reduce thermal cracking and other undesirable side reactions. In addition, the gas flow should be sufficient to cause fluidization of the catalytic bed. Typically, the volumetric flow rate of the starting material for dehydrogenation varies from the minimum speed necessary to achieve fluidization of the catalyst particles to a speed slightly lower than the minimum speed necessary to achieve pneumatic transfer of the catalyst particles. Fluidization occurs when the catalyst particles are not adhered to each other, when the particles move like a fluid, and when the pressure drop in the bed is substantially constant along the bed. Pneumatic transfer occurs when a significant amount of catalyst particles is captured by the gas stream and carried out of the reactor. Preferably, the volumetric flow rate of the dehydrogenation feed is varied from a minimum bubbling rate to a minimum turbulent flow rate. Bubbling occurs when gas bubbles can be seen in the fluidized bed, but a slight back-mixing of gas and solids occurs. Turbulent flow occurs when both substantial bubbling and significant back-mixing of gas and solids occur. More preferably, the flow rate should be high enough to cause back mixing.

В качестве главного руководства измеренная при рабочих условиях часовая объемная скорость газа (ЧОСГ), рассчитанная как общий расход потока исходного материала для дегидрирования, включая расходы алкилароматического соединения и, необязательно, пара, прочищающего газа и/или разбавителя, более чем около 60 мл всего исходного материала на мл катализатора в час (ч-1). Предпочтительно, ЧОСГ потока для дегидрирования более чем около 120 ч-1 и более предпочтительно более чем 720 ч-1. Как правило, ЧОСГ потока для дегидрирования менее чем около 12000 ч-1, предпочтительно менее чем около 3600 ч-1 и более предпочтительно менее чем 1800 ч-1, измеренная как общий расход при рабочих условиях процесса.As a general guideline, the gas hourly space velocity (COSG) measured under operating conditions, calculated as the total flow rate of the feed for dehydrogenation, including the costs of the alkyl aromatic compound and, optionally, steam, cleaning gas and / or diluent, more than about 60 ml of the total feed material per ml of catalyst per hour (h -1 ). Preferably, the HOSG of the dehydrogenation stream is greater than about 120 h -1 and more preferably more than 720 h -1 . Typically, the CLR of the dehydrogenation stream is less than about 12,000 h −1 , preferably less than about 3600 h −1, and more preferably less than 1800 h −1 , measured as a total flow rate under process conditions.

В качестве главного руководства измеренное при рабочих условиях время пребывания газа в зоне реакции, рассчитанное как высота зоны реакции, умноженная на пустотную фракцию зоны реакции, деленная на расход газа на единицу сечения потока суммы потоков исходных материалов для регенерации и реакции, более чем около 0,3 секунды (с). "Пустотная фракция зоны реакции" - это часть зоны реакции, которая является пустой. "Расход газа на единицу сечения потока" - это расход газа через пустой реактор. Предпочтительно, измеренное в рабочих условиях время пребывания газа в зоне реакции более чем около 1 с, более предпочтительно более чем около 2 с. Как правило, измеренное в рабочих условиях время пребывания газа в зоне реакции менее чем около 60 с, предпочтительно менее чем около 30 с и более предпочтительно менее чем около 5 с.As a main guideline, the gas residence time in the reaction zone, measured under operating conditions, calculated as the height of the reaction zone, multiplied by the void fraction of the reaction zone, divided by the gas flow rate per unit cross-section of the flow stream, the sum of the flows of the starting materials for regeneration and reaction is more than about 0, 3 seconds (s). The "void fraction of the reaction zone" is the part of the reaction zone that is empty. "Gas flow per unit cross-section of the flow" is the gas flow through an empty reactor. Preferably, the gas residence time in the reaction zone, measured under operating conditions, is more than about 1 s, more preferably more than about 2 s. Typically, the gas residence time in the reaction zone, measured under operating conditions, is less than about 60 seconds, preferably less than about 30 seconds, and more preferably less than about 5 seconds.

Часовая объемная скорость газа потока исходного материала для регенерации через зону регенерации может изменяться в широких пределах при условии, что частицы катализатора в зоне регенерации являются эффективно псевдоожиженными. Кроме того, объемная скорость потока исходного материала для регенерации может изменяться от минимальной скорости, необходимой для достижения псевдоожижения частиц катализатора, до скорости чуть ниже минимальной скорости, необходимой для достижения пневматического переноса частиц катализатора. Предпочтительно, объемная скорость потока исходного материала для регенерации изменяется от минимальной скорости барботирования до минимальной скорости турбулентного потока. Обычно измеренная при рабочих условиях часовая объемная скорость газа (ЧОСГ), рассчитанная как общий поток исходного материала для регенерации, более чем около 60 мл всего исходного материала на мл катализатора в час (ч-1). Предпочтительно, ЧОСГ потока для регенерации более чем около 120 ч-1 и более предпочтительно более чем около 360 ч-1. Как правило, измеренная как общий поток при рабочих условиях часовая объемная скорость газа потока для регенерации менее чем около 12000 ч-1, предпочтительно менее чем около 3600 ч-1 и более предпочтительно менее чем 720 ч-1.The hourly space velocity of the gas flow of the feed material for regeneration through the regeneration zone can vary widely, provided that the catalyst particles in the regeneration zone are effectively fluidized. In addition, the volumetric flow rate of the starting material for regeneration can vary from the minimum speed necessary to achieve fluidization of the catalyst particles, to a speed slightly lower than the minimum speed necessary to achieve pneumatic transfer of catalyst particles. Preferably, the volumetric flow rate of the starting material for regeneration varies from a minimum bubbling rate to a minimum turbulent flow rate. Typically, measured under operating conditions, hourly gas volumetric velocity (COSH), calculated as the total feed stream for regeneration, is greater than about 60 ml of all feed material per ml of catalyst per hour (h -1 ). Preferably, the HOSG of the stream for regeneration of more than about 120 h -1 and more preferably more than about 360 h -1 . Typically, measured as the total flow under operating conditions, the hourly space velocity of the gas stream for regeneration is less than about 12000 h -1 , preferably less than about 3600 h -1 and more preferably less than 720 h -1 .

В зоне регенерации измеренное при рабочих условиях время пребывания газа, рассчитанное как высота зоны регенерации, умноженная на пустотную фракцию зоны регенерации, деленная на расход газа на единицу сечения суммы потоков исходных материалов для регенерации и реакции, более чем около 0,3 с. "Пустотная фракция зоны регенерации" - это часть зоны регенерации, которая является пустой. Предпочтительно, время пребывания газа в зоне регенерации более чем около 1 с и более предпочтительно более чем около 5 с. Как правило, измеренное в рабочих условиях время пребывания газа в зоне регенерации менее чем около 60 с, предпочтительно менее чем около 30 с и более предпочтительно менее чем около 10 с.In the regeneration zone, the gas residence time measured under operating conditions, calculated as the height of the regeneration zone, multiplied by the void fraction of the regeneration zone, divided by the gas flow rate per unit section of the sum of the flows of the starting materials for regeneration and reaction, more than about 0.3 s. The "void fraction of the regeneration zone" is a part of the regeneration zone that is empty. Preferably, the residence time of the gas in the regeneration zone is more than about 1 s and more preferably more than about 5 s. Typically, the gas residence time in the regeneration zone, measured under operating conditions, is less than about 60 seconds, preferably less than about 30 seconds, and more preferably less than about 10 seconds.

Когда алкилароматическое соединение и, необязательно, пар приводят в контакт с катализатором дегидрирования таким образом, как описано выше, получают винилароматическое соединение. Этилбензол превращается преимущественно в стирол. Этилтолуол превращается в п-метилстирол (п-винилтолуол). Трет-бутилэтилбензол превращается в трет-бутилстирол. Изопропилбензол (кумен) превращается в α-метилстирол, и диэтилбензол превращается в дивинилбензол. Во время дегидрирования образуется также водород. К другим продуктам, образующимся с меньшими выходами, относятся бензол и толуол.When the alkyl aromatic compound and, optionally, the vapor is brought into contact with the dehydrogenation catalyst in the manner described above, the vinyl aromatic compound is obtained. Ethylbenzene is converted primarily to styrene. Ethyl toluene is converted to p-methyl styrene (p-vinyl toluene). Tert-butyl ethylbenzene is converted to tert-butyl styrene. Isopropylbenzene (cumene) is converted to α-methylstyrene and diethylbenzene is converted to divinylbenzene. Hydrogen is also formed during dehydrogenation. Other products formed in lower yields include benzene and toluene.

Превращение алкилароматического соединения в процессе по данному изобретению может изменяться в зависимости от конкретного состава исходного материала, состава катализатора, условий процесса и условий псевдоожиженного слоя. Для целей данного изобретения "превращение" определено как молярная процентная доля алкилароматического соединения, которая превратилась во все продукты. В указанном процессе превращение алкилароматического соединения обычно более чем около 30 мол. процентов, предпочтительно более чем около 50 мол. процентов и более предпочтительно более чем около 70 мол. процентов.The conversion of the alkyl aromatic compound in the process of this invention may vary depending on the specific composition of the starting material, the composition of the catalyst, process conditions, and fluidized bed conditions. For the purposes of this invention, “conversion” is defined as the molar percentage of the alkyl aromatic compound that has been converted to all products. In this process, the conversion of the alkyl aromatic compound is usually more than about 30 mol. percent, preferably more than about 50 mol. percent and more preferably more than about 70 mol. percent.

Подобным образом селективность по отношению к продуктам будет изменяться в зависимости от конкретного состава исходного материала, состава катализатора, условий процесса и условий псевдоожиженного слоя. Для целей данного изобретения "селективность" определена как молярная процентная доля превращенного алкилароматического соединения, которая образует конкретный продукт, предпочтительно винилароматическое соединение. В процессе по данному изобретению селективность по отношению к винилароматическому соединению, предпочтительно к стиролу или замещенному производному стирола, обычно более чем около 60 мол. процентов, предпочтительно более чем около 75 мол. процентов и более предпочтительно более чем около 90 мол. процентов.Similarly, selectivity to products will vary depending on the specific composition of the starting material, the composition of the catalyst, process conditions, and fluidized bed conditions. For the purposes of this invention, “selectivity” is defined as the molar percentage of the converted alkyl aromatic compound that forms a particular product, preferably a vinyl aromatic compound. In the process of this invention, selectivity to a vinyl aromatic compound, preferably to styrene or a substituted styrene derivative, usually more than about 60 mol. percent, preferably more than about 75 mol. percent and more preferably more than about 90 mol. percent.

Изобретение далее будет пояснено путем рассмотрения следующих примеров, которые предназначаются только для пояснения применения изобретения. Другие воплощения изобретения будут очевидны для специалиста в этой области из рассмотрения данного описания или применения на практике изобретения, раскрытого здесь. Измерения селективности корректируются с учетом отклонения от 100 процентов в органическом материальном балансе.The invention will be further explained by considering the following examples, which are intended only to illustrate the application of the invention. Other embodiments of the invention will be apparent to those skilled in the art from consideration of this specification or practice of the invention disclosed herein. Selectivity measurements are adjusted for deviations from 100 percent in the organic material balance.

Пример 1Example 1

Реактор с псевдоожиженным слоем [4,25 дюйма (10,63 см) внутренний диаметр, 20 дюймов (50 см) высота] конструируют, как показано на фиг.1. Реактор содержит единственный вертикальный корпус, функционально разделенный на три зоны: зону (1) регенерации катализатора на дне реактора, зону (3) над слоем на верху реактора и зону (2) реакции в средней части между зоной регенерации и зоной над слоем. Первое впускное отверстие (4) на дне реактора ведет в нагнетательную область (10), где находится распределитель (9) газа. Указанное первое впускное отверстие используют для распределения потока исходного материала для регенерации в зону регенерации. Второе впускное отверстие (5), находящееся в зоне над слоем, используют для введения потока исходного материала для дегидрирования в зону (2) реакции. Второе впускное отверстие присоединено к впускной трубе, которая оканчивается во множестве разбрызгивателей (6) в зоне реакции на высоте 3 дюйма (7,5 см) над донной распределительной пластиной (9). Множество разбрызгивателей в виде шести рядов труб из спеченного металла [Инконель, 1/4 дюйма ВД (6,3 мм ВД)], предназначается для того чтобы обеспечивать равномерный перепад давления через разбрызгиватель. Выходные отверстия в разбрызгивателе размещены горизонтально. Выпускное отверстие (7) расположено в зоне над слоем для удаления продуктового потока. Твердые вещества, захваченные продуктовым потоком, собирают в циклоне (расположенном ниже выпускного отверстия 7) и затем возвращают в реактор посредством третьего впускного отверстия (8), находящегося в зоне регенерации. Отходящие газы собирают ниже по потоку от циклона. Реактор также снабжен (электрическими) сопротивлениями для нагревания реактора и двумя внутренними термопарами (К типа) для измерения температуры псевдоожиженного слоя в зонах реакции и регенерации.The fluidized bed reactor [4.25 inches (10.63 cm) inner diameter, 20 inches (50 cm) height] is constructed as shown in FIG. The reactor contains a single vertical vessel functionally divided into three zones: a catalyst regeneration zone (1) at the bottom of the reactor, a zone (3) above the bed at the top of the reactor, and a reaction zone (2) in the middle part between the regeneration zone and the zone above the bed. The first inlet (4) at the bottom of the reactor leads to the discharge region (10), where the gas distributor (9) is located. The specified first inlet is used to distribute the flow of the source material for regeneration in the regeneration zone. A second inlet (5) located in the region above the bed is used to introduce a dehydrogenation feed stream into the reaction zone (2). A second inlet is connected to the inlet pipe, which terminates in a plurality of sprinklers (6) in the reaction zone at a height of 3 inches (7.5 cm) above the bottom distribution plate (9). A plurality of sprinklers in the form of six rows of sintered metal pipes [Inconel, 1/4 inch WD (6.3 mm WD)] are designed to provide a uniform pressure drop across the sprinkler. Outlets in the sprayer are placed horizontally. The outlet (7) is located in the area above the layer to remove the product stream. Solids entrained in the product stream are collected in a cyclone (located below outlet 7) and then returned to the reactor through a third inlet (8) located in the regeneration zone. Exhaust gases are collected downstream of the cyclone. The reactor is also equipped with (electrical) resistances for heating the reactor and two internal thermocouples (K type) for measuring the temperature of the fluidized bed in the reaction and regeneration zones.

Реактор используют для дегидрирования этилбензола в присутствии катализатора дегидрирования до стирола при одновременном и непрерывном регенерировании катализатора дегидрирования. Катализатор дегидрирования (2370 г), имеющий средний диаметр частиц 300 мкм и содержащий 28,7 процента оксида железа (Fе2O3), 14,3 процента оксида церия (Се2О3), 7,6 процента оксида меди (СuО), 31,6 процента карбоната калия (К2СО3), 0,6 процента оксида хрома (Сr2O3), 9,5 процента оксида цинка (ZnO) и 7,6 процента цементов по массе, загружают в реактор. Поток исходного материала для реакции содержит смесь этилбензола и пара. Поток исходного материала для регенерации содержит пар. Газообразные продукты анализируют с помощью газового хроматографа Carle, снабженного параллельным рядом из пяти колонок (2,7 процента Carbowax® 1540 on Porasil С; 3 процента Carbowax® 1540 on Porasil С; 27 процентов Bis(ЕЕ)А on Chromosorb® PAW; Porapak® Q и две колонки 13Х молекулярных сит). Жидкие продукты анализируют с помощью газового хроматографа HP 5890, снабженного колонкой DB-5 J&W. В качестве внутреннего стандарта для анализа газа используют азот, в то время как для анализа жидкости в качестве внутреннего стандарта используют гептан. Отбор проб производят в течение шести часов, отбирая четыре или более проб каждые 30 мин в течение последних нескольких часов работы. Представленные здесь результаты по превращению этилбензола и селективности по стиролу являются средними из четырех или более взятых проб.The reactor is used to dehydrogenate ethylbenzene in the presence of a dehydrogenation catalyst to styrene while simultaneously and continuously regenerating the dehydrogenation catalyst. A dehydrogenation catalyst (2370 g) having an average particle diameter of 300 μm and containing 28.7 percent iron oxide (Fe 2 O 3 ), 14.3 percent cerium oxide (Ce 2 O 3 ), 7.6 percent copper oxide (CuO) , 31.6 percent of potassium carbonate (K 2 CO 3 ), 0.6 percent of chromium oxide (Cr 2 O 3 ), 9.5 percent of zinc oxide (ZnO) and 7.6 percent of cement by weight are charged to the reactor. The reaction feed stream contains a mixture of ethylbenzene and steam. The feed stream for regeneration contains steam. Gaseous products are analyzed using a Carle gas chromatograph equipped with a parallel row of five columns (2.7 percent Carbowax® 1540 on Porasil C; 3 percent Carbowax® 1540 on Porasil C; 27 percent Bis (EE) A on Chromosorb® PAW; Porapak® Q and two columns of 13X molecular sieves). Liquid products were analyzed using an HP 5890 gas chromatograph equipped with a DB-5 J&W column. Nitrogen is used as the internal standard for gas analysis, while heptane is used as the internal standard for liquid analysis. Sampling is carried out for six hours, taking four or more samples every 30 minutes during the last few hours of operation. The results presented here for the conversion of ethylbenzene and selectivity for styrene are the average of four or more samples taken.

В описанном выше реакторе воду при скорости подачи 4,3 см3/мин при комнатной температуре нагревают до 600°С и добавляют через впускное отверстие (4) в нагнетательную область (10) и через распределительную пластину (9) в зону (1) регенерации на дне реактора. Жидкий этилбензол при скорости подачи 2,5 см3/мин и газообразный азот при скорости подачи 1088 см3/мин при комнатной температуре смешивают вместе, нагревают до 500°С и добавляют в зону реакции дегидрирования через впускное отверстие (5) и множество разбрызгивателей (6). Скорости подачи соответствуют массовому отношению всего пара к маслу 2/1 с поверхностной скоростью 1,86 м/мин в зоне регенерации и 237 м/мин в зоне реакции. Время пребывания газа в зоне регенерации 1,46 с, время пребывания газа в зоне реакции 0,67 с. Температуру и давление в реакторе поддерживают при 600°С и 15,5 фунта на кв. дюйм (106,9 кПа) соответственно. Продукты, полученные через выходное отверстие (7), анализируют, как указано выше. Превращение этилбензола составляет 74,0 мол. процента. Селективность по стиролу составляет 86,0 мол. процентов. Другие продукты содержат бензол и толуол. Материальный баланс подсчитан для 95 массовых процентов органического исходного материала.In the reactor described above, water at a feed rate of 4.3 cm 3 / min at room temperature is heated to 600 ° C and added through the inlet (4) to the discharge region (10) and through the distribution plate (9) into the regeneration zone (1) at the bottom of the reactor. Ethylbenzene liquid at a feed rate of 2.5 cm 3 / min and nitrogen gas at a feed rate of 1088 cm 3 / min at room temperature are mixed together, heated to 500 ° C and added to the dehydrogenation reaction zone through the inlet (5) and a lot of sprayers ( 6). The feed rates correspond to the mass ratio of total steam to oil 2/1 with a surface speed of 1.86 m / min in the regeneration zone and 237 m / min in the reaction zone. The gas residence time in the regeneration zone is 1.46 s, the gas residence time in the reaction zone is 0.67 s. The temperature and pressure in the reactor are maintained at 600 ° C. and 15.5 psi. inch (106.9 kPa), respectively. Products obtained through the outlet (7) are analyzed as described above. The conversion of ethylbenzene is 74.0 mol. percent. The styrene selectivity is 86.0 mol. percent. Other products contain benzene and toluene. Material balance is calculated for 95 weight percent organic feed.

Пример 2Example 2

Используя реактор и катализатор из примера 1, воду при скорости подачи 2,17 см3/мин нагревают до 600°С и добавляют к распределительной пластине в зоне регенерации. Жидкий этилбензол при скорости подачи 2,52 см3/мин и жидкую воду при скорости подачи 2,17 см3/мин при комнатной температуре нагревают до 500°С и добавляют через зону реакции к множеству разбрызгивателей. Указанные скорости подачи соответствуют массовому отношению всего пара к маслу 2/1 с поверхностной скоростью 156 м/мин в зоне регенерации и 339,5 м/мин в зоне реакции. Время пребывания газа в зоне регенерации 2,91 с, время пребывания газа в зоне реакции 0,78 с. Температуру и давление в реакторе поддерживают при 600°С и 15,5 фунта на кв. дюйм (106,9 кПа) соответственно. Превращение этилбензола составляет 85 мол. процентов. Селективность по стиролу составляет 69 мол. процентов. Материальный баланс подсчитан для 96 массовых процентов органического исходного материала.Using the reactor and catalyst of Example 1, water at a feed rate of 2.17 cm 3 / min is heated to 600 ° C. and added to the distribution plate in the regeneration zone. Ethylbenzene liquid at a feed rate of 2.52 cm 3 / min and liquid water at a feed rate of 2.17 cm 3 / min at room temperature are heated to 500 ° C. and added through a reaction zone to a plurality of sprinklers. The indicated feed rates correspond to the mass ratio of total steam to oil 2/1 with a surface speed of 156 m / min in the regeneration zone and 339.5 m / min in the reaction zone. The gas dwell time in the regeneration zone is 2.91 s, the gas dwell time in the reaction zone is 0.78 s. The temperature and pressure in the reactor are maintained at 600 ° C. and 15.5 psi. inch (106.9 kPa), respectively. The conversion of ethylbenzene is 85 mol. percent. The styrene selectivity is 69 mol. percent. Material balance is calculated for 96 weight percent organic feed.

В примере 1 азот добавляют в качестве прочищающего газа к потоку этилбензола, но никакого пара не добавляют к потоку этилбензола. Напротив, в примере 2 никакого прочищающего газа не добавляют к потоку этилбензола и поток пара распределяют между исходным материалом для дегидрирования и исходным материалом для регенерации. Когда пример 2 сравнивают с примером 1, очевидно, что превращение этилбензола выше в примере 2, благодаря более продолжительным периодам пребывания в слое, и селективность по стиролу ниже из-за усиленного свободно-радикального крекинга в области над слоем.In Example 1, nitrogen was added as a cleaning gas to the ethylbenzene stream, but no vapor was added to the ethylbenzene stream. In contrast, in Example 2, no cleaning gas was added to the ethylbenzene stream, and the steam stream was distributed between the dehydrogenation feed and the regeneration feed. When Example 2 is compared with Example 1, it is obvious that the conversion of ethylbenzene is higher in Example 2, due to longer residence times in the layer, and selectivity for styrene is lower due to enhanced free radical cracking in the region above the layer.

Пример 3Example 3

Используя реактор и катализатор из примера 1, воду при скорости подачи 4,3 см3/мин нагревают до 600°С и добавляют к распределительной пластине в зоне регенерации. Жидкий этилбензол при скорости подачи 2,49 см3/мин при комнатной температуре нагревают до 500°С и добавляют через зону реакции к множеству разбрызгивателей. Указанные скорости подачи соответствуют массовому отношению всего пара к маслу 2/1 с поверхностной скоростью 309 м/мин в зоне регенерации и 417 м/мин в зоне реакции. Время пребывания газа в зоне регенерации 1,47 с, время пребывания газа в зоне реакции 0,63 с. Температуру и давление в реакторе поддерживают при 600°С и 15,5 фунта на кв. дюйм (106,9 кПа) соответственно. Превращение этилбензола составляет 85 мол. процентов. Селективность по стиролу составляет 72 мол. процента. Материальный баланс подсчитан для 98 массовых процентов органического исходного материала.Using the reactor and catalyst of Example 1, water at a feed rate of 4.3 cm 3 / min is heated to 600 ° C. and added to the distribution plate in the regeneration zone. Ethylbenzene liquid at a feed rate of 2.49 cm 3 / min at room temperature is heated to 500 ° C. and added through a reaction zone to a plurality of sprinklers. The indicated feed rates correspond to the mass ratio of total steam to oil 2/1 with a surface speed of 309 m / min in the regeneration zone and 417 m / min in the reaction zone. The gas residence time in the regeneration zone is 1.47 s, the gas residence time in the reaction zone is 0.63 s. The temperature and pressure in the reactor are maintained at 600 ° C. and 15.5 psi. inch (106.9 kPa), respectively. The conversion of ethylbenzene is 85 mol. percent. The styrene selectivity is 72 mol. percent. Material balance is calculated for 98 weight percent organic feed.

Условия процесса примера 3 близко подобны условиям примера 2 за следующим исключением. В примере 2 половину всего пара доставляют в зону регенерации и половину всего пара доставляют в зону реакции. Напротив, в примере 3 весь пар доставляют в зону регенерации. Когда пример 3 сравнивают с примером 2, очевидно, что превращение этилбензола и селективность по стиролу являются сравнимыми. Есть небольшое расхождение, которое зависит от места введения пара.The process conditions of example 3 are closely similar to the conditions of example 2 with the following exception. In Example 2, half of all the steam is delivered to the regeneration zone and half of all the steam is delivered to the reaction zone. In contrast, in Example 3, all the steam is delivered to the regeneration zone. When example 3 is compared with example 2, it is obvious that the conversion of ethylbenzene and selectivity for styrene are comparable. There is a slight discrepancy, which depends on the injection site.

Пример 4Example 4

Пример 2 повторяют при близко подобных условиях процесса за исключением того что давление поддерживают постоянным около 5 фунтов на кв. дюйм (34,5 кПа). Катализатор, используемый в примере 4, имеет химический состав, идентичный катализатору из предыдущих примеров, однако количество используемого катализатора 1355 г, и катализатор имеет средний диаметр частиц 220 мкм. Условия процесса следующие: скорость подачи воды в зону регенерации 2,9 см3/мин; скорости подачи жидкого этилбензола и воды в зону реакции 2,52 см3/мин и 1,45 см3/мин соответственно; массовое отношение пара к маслу 2/1; поверхностная скорость потока в зоне регенерации 123 см/мин; поверхностная скорость потока в зоне реакции 200 см/мин и температура 600°С. Превращение этилбензола составляет 49 мол. процентов. Селективность по стиролу составляет 88 мол. процентов. Материальный баланс подсчитан для 93 массовых процентов органического исходного материала.Example 2 is repeated under closely similar process conditions except that the pressure is kept constant at about 5 psi. inch (34.5 kPa). The catalyst used in example 4 has a chemical composition identical to the catalyst from the previous examples, however, the amount of catalyst used is 1355 g, and the catalyst has an average particle diameter of 220 μm. The process conditions are as follows: flow rate of water into the regeneration zone 2.9 cm 3 / min; the feed rate of liquid ethylbenzene and water into the reaction zone is 2.52 cm 3 / min and 1.45 cm 3 / min, respectively; mass ratio of steam to oil 2/1; surface flow velocity in the regeneration zone 123 cm / min; surface flow rate in the reaction zone 200 cm / min and a temperature of 600 ° C. The conversion of ethylbenzene is 49 mol. percent. The styrene selectivity is 88 mol. percent. Material balance is calculated for 93 weight percent organic feed.

Сравнение примеров 2 и 4 показывает, что значительно более высокие селективности по стиролу могут быть достигнуты при работе реактора с псевдоожиженным слоем под вакуумом. Более низкое парциальное давление подаваемого этилбензола несколько снижает суммарное превращение.A comparison of examples 2 and 4 shows that significantly higher styrene selectivities can be achieved by operating a fluidized bed reactor under vacuum. The lower partial pressure of the ethylbenzene feed slightly reduces the total conversion.

Пример 5Example 5

Пример 4 повторяют при близко подобных условиях процесса за исключением того что температуру реактора поддерживают постоянной скорее при 590°С, чем при 600°С. Условия процесса следующие: скорость подачи воды в зону регенерации 2,9 см3/мин; скорости подачи жидкого этилбензола и воды в зону реакции 2,52 см3/мин и 1,45 см3/мин соответственно; массовое отношение пара к маслу 2/1; поверхностная скорость потока в зоне регенерации 122 см/мин; поверхностная скорость потока в зоне реакции 199 см/мин и давление 5 фунтов на кв. дюйм (34,5 кПа). Превращение этилбензола составляет 50 мол. процентов. Селективность по стиролу составляет 94 мол. процентов. Материальный баланс подсчитан для 99 массовых процентов органического исходного материала. Сравнение примеров 4 и 5 показывает, что работа в условиях вакуума при температуре ниже, чем 600°С, обеспечивает дальнейшее повышение селективности по стиролу.Example 4 is repeated under closely similar process conditions, except that the temperature of the reactor is maintained constant at 590 ° C rather than 600 ° C. The process conditions are as follows: flow rate of water into the regeneration zone 2.9 cm 3 / min; the feed rate of liquid ethylbenzene and water into the reaction zone is 2.52 cm 3 / min and 1.45 cm 3 / min, respectively; mass ratio of steam to oil 2/1; surface flow velocity in the regeneration zone 122 cm / min; surface flow rate in the reaction zone 199 cm / min and a pressure of 5 psi inch (34.5 kPa). The conversion of ethylbenzene is 50 mol. percent. The styrene selectivity is 94 mol. percent. Material balance is calculated for 99 weight percent organic feed. A comparison of examples 4 and 5 shows that operation under vacuum at a temperature lower than 600 ° C provides a further increase in styrene selectivity.

Пример 6Example 6

Пример 4 повторяют при близко подобных условиях процесса за исключением того что температуру реактора поддерживают постоянной скорее при 580°С, чем при 600°С. Условия процесса следующие: скорость подачи воды в зону регенерации 2,83 см3/мин; скорости подачи жидкого этилбензола и воды в зону реакции 2,52 см3/мин и 1,45 см3/мин соответственно; массовое отношение пара к маслу 2/1; поверхностная скорость потока в зоне регенерации 121 см/мин; поверхностная скорость потока в зоне реакции 197 см/мин и давление 5 фунтов на кв. дюйм (34,5 кПа). Превращение этилбензола составляет 44 мол. процента. Селективность по стиролу составляет 95 мол. процентов. Материальный баланс подсчитан для 100 массовых процентов органического исходного материала. Сравнение примеров 4, 5 и 6 показывает, что работа в условиях вакуума при температуре ниже, чем 600°С, обеспечивает дальнейшее повышение селективности по стиролу.Example 4 is repeated under closely similar process conditions, except that the temperature of the reactor is maintained constant at 580 ° C rather than 600 ° C. The process conditions are as follows: the rate of water supply to the regeneration zone is 2.83 cm 3 / min; the feed rate of liquid ethylbenzene and water into the reaction zone is 2.52 cm 3 / min and 1.45 cm 3 / min, respectively; mass ratio of steam to oil 2/1; surface flow velocity in the regeneration zone 121 cm / min; surface flow rate in the reaction zone of 197 cm / min and a pressure of 5 psi inch (34.5 kPa). The conversion of ethylbenzene is 44 mol. percent. The styrene selectivity is 95 mol. percent. Material balance is calculated for 100 mass percent of organic starting material. A comparison of examples 4, 5 and 6 shows that operation under vacuum at a temperature lower than 600 ° C provides a further increase in styrene selectivity.

Пример 7Example 7

Пример 4 повторяют при близко подобных условиях процесса за исключением того что массовое отношение пара к маслу 1/1 вместо 2/1. Другие условия процесса следующие: скорость подачи воды в зону регенерации 1,45 см3/мин; скорости подачи жидкого этилбензола и воды в зону реакции 2,52 см3/мин и 0,73 см3/мин соответственно; поверхностная скорость потока в зоне регенерации 61,5 см/мин; поверхностная скорость потока в зоне реакции 107,6 см/мин, давление 5 фунтов на кв. дюйм (34,5 кПа) и температура 600°С. Превращение этилбензола составляет 49 мол. процентов. Селективность по стиролу составляет 89 мол. процентов. Материальный баланс подсчитан для 98 массовых процентов органического исходного материала.Example 4 is repeated under closely similar process conditions except that the mass ratio of steam to oil is 1/1 instead of 2/1. Other process conditions are as follows: water flow rate to the regeneration zone 1.45 cm 3 / min; the feed rate of liquid ethylbenzene and water into the reaction zone is 2.52 cm 3 / min and 0.73 cm 3 / min, respectively; surface flow rate in the regeneration zone 61.5 cm / min; surface flow rate in the reaction zone 107.6 cm / min; pressure 5 psi inch (34.5 kPa) and a temperature of 600 ° C. The conversion of ethylbenzene is 49 mol. percent. The styrene selectivity is 89 mol. percent. Material balance is calculated for 98 weight percent organic feed.

Сравнение примеров 4 и 5 с примером 7 показывает, что снижение отношения пара к маслу от 2/1 до 1/1 не влияет на превращение этилбензола и селективность по стиролу.A comparison of examples 4 and 5 with example 7 shows that a decrease in the ratio of steam to oil from 2/1 to 1/1 does not affect the conversion of ethylbenzene and selectivity for styrene.

Пример 8Example 8

Пример 4 повторяют при близко подобных условиях процесса, за исключением размера частиц катализатора и отношения пара к маслу. Для примера 8 катализатор (1570 г) имеет средний диаметр частиц 82 мкм, и отношение пара к маслу равно 0,5/1. Другие условия процесса следующие: скорость подачи воды в зону регенерации 0,8 см3/мин; скорости подачи жидкого этилбензола и воды в зону реакции 5,48 см3/мин и 0,54 см3/мин соответственно; поверхностная скорость потока в зоне регенерации 33,52 см/мин; поверхностная скорость потока в зоне реакции 74,8 см/мин, давление 5 фунтов на кв. дюйм (34,5 кПа) и температура 600°С. Превращение этилбензола составляет 54 мол. процента. Селективность по стиролу составляет 95 мол. процентов. Материальный баланс подсчитан для 100 массовых процентов органического исходного материала.Example 4 is repeated under closely similar process conditions, with the exception of the particle size of the catalyst and the ratio of steam to oil. For example 8, the catalyst (1570 g) has an average particle diameter of 82 μm, and the ratio of vapor to oil is 0.5 / 1. Other process conditions are as follows: the rate of water supply to the regeneration zone is 0.8 cm 3 / min; the feed rates of liquid ethylbenzene and water into the reaction zone are 5.48 cm 3 / min and 0.54 cm 3 / min, respectively; surface flow velocity in the regeneration zone 33.52 cm / min; surface flow rate in the reaction zone 74.8 cm / min; pressure 5 psi inch (34.5 kPa) and a temperature of 600 ° C. The conversion of ethylbenzene is 54 mol. percent. The styrene selectivity is 95 mol. percent. Material balance is calculated for 100 mass percent of organic starting material.

Сравнение примеров 4 и 7 с примером 8 показывает, что высокая селективность по стиролу может быть достигнута с отношениями пара к маслу 0,5/1. Кроме того, уменьшение среднего диаметра частиц катализатора от 220 мкм до 82 мкм имеет результатом увеличение превращения этилбензола. Наиболее вероятно, что указанный результат является следствием улучшения массопереноса, так как более мелкие частицы катализатора имеют тенденцию уменьшать диаметры равновесных пузырьков в реакторе с псевдоожиженным слоем.A comparison of examples 4 and 7 with example 8 shows that high selectivity for styrene can be achieved with a steam to oil ratio of 0.5 / 1. In addition, a decrease in the average particle diameter of the catalyst from 220 μm to 82 μm results in an increase in the conversion of ethylbenzene. It is most likely that this result is a result of improved mass transfer, since smaller catalyst particles tend to decrease the diameters of the equilibrium bubbles in the fluidized bed reactor.

Пример 9Example 9

Реактор пульсирующего действия используют для исследования дегидрирования этилбензола до стирола как функции времени. В пульсирующем режиме в реакторе повторно осуществляют циркуляцию через стадию дегидрирования и затем стадию регенерации катализатора. Эксперименты в реакторах пульсирующего действия показывают, что на такие результаты можно рассчитывать в реакторе с псевдоожиженным слоем.A pulsating reactor is used to study the dehydrogenation of ethylbenzene to styrene as a function of time. In a pulsating mode, the reactor is recycled through the dehydrogenation step and then the catalyst regeneration step. Experiments in pulsating reactors show that such results can be expected in a fluidized bed reactor.

Катализатор дегидрирования, имеющий размеры частиц между 1,18 мм и 1,70 мм и содержащий 33,2 процента оксида железа (Fе2O3), 17,5 процента оксида церия (Се2О3), 7,8 процента оксида меди (СuО), 36,0 процентов карбоната калия (КаСО3), 0,6 процента оксида хрома (Сr2О3) и 4,7 процента цементов по массе, загружают в реактор с непрерывным потоком и с неподвижным слоем [нержавеющая сталь 304, опись 40, 1 дюйм (2,5 см) ВД × 36 дюймов (90 см) длина]. Слой катализатора занимает 7 дюймов (17,5 см) длины реактора. Пространство над слоем заполнено керамическими седловидными насадками Берля (1/4 дюйма, 0,6 см). Ниже слоя расположена металлическая распорка. Температуру реакции измеряют в кармане термопары, заделанном в слой катализатора. Импульс дегидрирования проводят путем пропускания этилбензола, предварительно нагретого до 550°С, над катализатором в течение 2 мин. Скорость потока жидкого этилбензола, измеренная при температуре и давлении окружающей среды (принятые как 23°С и 1 атм), равна 1,16 мл/мин. Одновременно воду, предварительно нагретую до 550°С, пропускают над катализатором в течение того же 2-минутного периода. Скорость потока воды регулируют, чтобы обеспечить массовое отношение пара к маслу 0,30/1. Общее давление поддерживают 5,0 фунтов на кв. дюйм (34,5 кПа). После этого подачу этилбензола прекращают и проводят импульс регенерации, пропуская только поток воды, предварительно нагретой до 550°С, над катализатором в течение 2 мин при тех же условиях процесса. Скорость потока жидкой воды во время импульса регенерации, измеренная при 24°С и 1 атм, равна 1 мл/мин. После регенерации повторяют импульс дегидрирования путем повторного введения потока этилбензола в течение 2 мин, как указано ранее, с непрерывной подачей водяного пара. Через 2 мин подачу этилбензола снова прекращают, в то время как подачу пара продолжают для цикла регенерации в течение 2 мин. Циклы дегидрирования-регенерации повторяют в течение всего времени опыта 200 ч. Продуктовый поток непрерывно пропускают через конденсатор, разделяют и анализируют обычными методами.A dehydrogenation catalyst having a particle size between 1.18 mm and 1.70 mm and containing 33.2 percent iron oxide (Fe 2 O 3 ), 17.5 percent cerium oxide (Ce 2 O 3 ), 7.8 percent copper oxide (CuO), 36.0 percent potassium carbonate (CaCO 3 ), 0.6 percent chromium oxide (Cr 2 O 3 ) and 4.7 percent cement by weight are charged to a continuous flow reactor with a fixed bed [304 stainless steel inventory 40, 1 inch (2.5 cm) ID × 36 inches (90 cm) length]. The catalyst bed occupies 7 inches (17.5 cm) of reactor length. The space above the layer is filled with Berl ceramic saddle nozzles (1/4 inch, 0.6 cm). Below the layer is a metal spacer. The reaction temperature is measured in a thermocouple pocket embedded in a catalyst bed. The dehydrogenation pulse is carried out by passing ethylbenzene, preheated to 550 ° C, over the catalyst for 2 minutes. The flow rate of liquid ethylbenzene, measured at ambient temperature and pressure (taken as 23 ° C and 1 atm), is 1.16 ml / min. At the same time, water preheated to 550 ° C is passed over the catalyst for the same 2-minute period. The water flow rate is regulated to provide a mass ratio of steam to oil of 0.30 / 1. Total pressure support 5.0 psi inch (34.5 kPa). After that, the supply of ethylbenzene is stopped and a regeneration pulse is carried out, passing only a stream of water, previously heated to 550 ° C, over the catalyst for 2 minutes under the same process conditions. The flow rate of liquid water during a regeneration pulse, measured at 24 ° C and 1 atm, is 1 ml / min. After regeneration, the dehydrogenation pulse is repeated by re-introducing the ethylbenzene stream for 2 minutes, as previously indicated, with a continuous supply of water vapor. After 2 minutes, the ethylbenzene supply was again stopped, while the steam supply was continued for the regeneration cycle for 2 minutes. The dehydrogenation-regeneration cycles are repeated throughout the entire experiment 200 hours. The product stream is continuously passed through a condenser, separated and analyzed by conventional methods.

Результаты процесса в пульсирующем режиме показаны на фиг.3, которая графически представляет превращение этилбензола и селективность по стиролу как функцию времени опыта при постоянных температуре (550°С) и давлении (5 фунтов на кв. дюйм, 34,5 кПа). Неожиданно было обнаружено, что превращение этилбензола слегка увеличивается со временем. Селективность по стиролу остается постоянной при величине более чем 95 мол. процентов на протяжении всего опыта. Результаты из реактора пульсирующего действия показывают, что катализатор дегидрирования можно подвергать циркуляции через стадии дегидрирования-регенерации в реакторе с псевдоожиженным слоем в течение продолжительных периодов времени без значительной дезактивации.The pulsed process results are shown in FIG. 3, which graphically represents the conversion of ethylbenzene and selectivity for styrene as a function of test time at constant temperature (550 ° C.) and pressure (5 psi, 34.5 kPa). It was unexpectedly found that the conversion of ethylbenzene slightly increases with time. The styrene selectivity remains constant at a value of more than 95 mol. percent throughout the experience. The results from the pulsating reactor show that the dehydrogenation catalyst can be circulated through dehydrogenation-regeneration steps in a fluidized bed reactor for extended periods of time without significant decontamination.

Сравнительный эксперимент 1.Comparative experiment 1.

Процесс примера 9 повторяют в том же реакторе с непрерывным потоком и неподвижным слоем при подобных условиях процесса, за исключением того что дегидрирование проводят скорее в непрерывном режиме, чем в пульсирующем режиме. Таким образом, есть только один цикл дегидрирования и нет цикла регенерации катализатора. Обнаружено, что в таких условиях катализатор постепенно дезактивируется с сопутствующим снижением превращения этилбензола. Когда катализатор дезактивируется, температуру процесса повышают, чтобы поддержать постоянное превращение этилбензола. При отношении пара к маслу 0,3/1 температуру следует повышать со скоростью 0,45°С в мин, чтобы поддерживать превращение. Когда сравнительный эксперимент 1 сравнивают с экспериментом 9, обнаруживают, что срок службы катализатора, достигнутый в реакторе пульсирующего действия, значительно продлевается при постоянных температуре и давлении, тогда как без регенерации катализатор быстро дезактивируется и требует повышения температур, чтобы обеспечить постоянное превращение. Результаты из реактора пульсирующего действия показывают, что катализатор дегидрирования можно подвергать циркуляции через стадии дегидрирования-регенерации в реакторе с псевдоожиженным слоем в течение продолжительных периодов времени без значительной дезактивации.The process of Example 9 is repeated in the same continuous flow and fixed bed reactor under similar process conditions, except that the dehydrogenation is carried out in a continuous mode rather than a pulsed mode. Thus, there is only one dehydrogenation cycle and no catalyst regeneration cycle. It was found that under such conditions, the catalyst is gradually deactivated with a concomitant decrease in the conversion of ethylbenzene. When the catalyst is deactivated, the process temperature is raised to maintain a constant conversion of ethylbenzene. With a steam / oil ratio of 0.3 / 1, the temperature should be increased at a rate of 0.45 ° C. per min to maintain the conversion. When comparative experiment 1 is compared with experiment 9, it is found that the catalyst life achieved in the pulsating reactor is significantly extended at constant temperature and pressure, whereas without regeneration, the catalyst is rapidly deactivated and requires an increase in temperature to ensure a constant conversion. The results from the pulsating reactor show that the dehydrogenation catalyst can be circulated through dehydrogenation-regeneration steps in a fluidized bed reactor for extended periods of time without significant decontamination.

Claims (38)

1. Способ дегидрирования алкил-ароматических соединений над катализатором дегидрирования до образования винил-ароматических соединений и регенерации катализатора дегидрирования на месте, предусматривающий (а) псевдоожижение катализатора дегидрирования в однокорпусном реакторе с псевдоожиженным слоем, содержащем зону реакции и зону регенерации в условиях псевдоожижения, так что осуществляют циркуляцию катализатора внутри и между двумя зонами; (b) взаимодействие потока исходного материала для дегидрирования, содержащего алкил-ароматическое соединение и, возможно, пар, с катализатором дегидрирования, находящимся в зоне реакции, в условиях реакции, достаточных для получения соответствующего винил-ароматического соединения, и (с) взаимодействие потока исходного материала для регенерации, содержащего пар, с катализатором дегидрирования, находящимся в зоне регенерации, в условиях регенерации, достаточных, чтобы регенерировать катализатор, по меньшей мере частично.1. A method for dehydrogenating alkyl aromatic compounds over a dehydrogenation catalyst to form vinyl aromatic compounds and regenerating the dehydrogenation catalyst in situ, comprising (a) fluidizing the dehydrogenation catalyst in a single-shell fluidized bed reactor containing a reaction zone and a regeneration zone under fluidization conditions, so that the catalyst is circulated inside and between the two zones; (b) reacting a dehydrogenation feed stream containing an alkyl aromatic compound and possibly steam with a dehydrogenation catalyst in the reaction zone under reaction conditions sufficient to produce the corresponding vinyl aromatic compound; and (c) reacting the feed stream steam-containing regeneration material with a dehydrogenation catalyst located in the regeneration zone under sufficient regeneration conditions to regenerate the catalyst, at least in part. 2. Способ по п.1, где алкил-ароматическим соединением является C8-C20 алкил-ароматическое соединение.2. The method according to claim 1, where the alkyl aromatic compound is a C 8 -C 20 alkyl aromatic compound. 3. Способ по п.2, где алкил-ароматическим соединением является этилбензол или замещенный этилбензол.3. The method according to claim 2, where the alkyl aromatic compound is ethylbenzene or substituted ethylbenzene. 4. Способ по п.2, где алкил-ароматическое соединение выбрано из изопропилбензола, диэтилбензола и этилтолуола.4. The method according to claim 2, where the alkyl aromatic compound is selected from isopropylbenzene, diethylbenzene and ethyl toluene. 5. Способ по п.1, где реактор с псевдоожиженным слоем дополнительно содержит зону над слоем, и прочищающий газ добавляют в зону над слоем.5. The method according to claim 1, where the fluidized bed reactor further comprises a zone above the bed, and a cleaning gas is added to the zone above the bed. 6. Способ по п.1, где массовое отношение всего пара к алкил-ароматическому соединению более чем около 0,2/1 и менее чем около 5,0/1.6. The method according to claim 1, where the mass ratio of total steam to the alkyl aromatic compound is more than about 0.2 / 1 and less than about 5.0 / 1. 7. Способ по п.1, где массовое отношение всего пара к алкил-ароматическому соединению более чем около 0,2/1 и менее чем около 1,2/1.7. The method according to claim 1, where the mass ratio of total steam to the alkyl aromatic compound is more than about 0.2 / 1 and less than about 1.2 / 1. 8. Способ по п.1, где разбавляющий газ подают с потоком исходного материала для дегидрирования, или подают с потоком исходного материала для регенерации, или подают с обоими потоками.8. The method according to claim 1, where the dilution gas is supplied with a stream of starting material for dehydrogenation, or served with a stream of starting material for regeneration, or served with both streams. 9. Способ по п. 8, где разбавляющий газ выбран из азота, аргона, гелия, диоксида углерода, пара и их смесей.9. The method of claim 8, wherein the dilution gas is selected from nitrogen, argon, helium, carbon dioxide, steam, and mixtures thereof. 10. Способ по п.8, где разбавитель составляет от более чем около 10 об.% до менее чем около 90 об.% потока исходного материала для дегидрирования или для регенерации или обоих потоков, независимо.10. The method of claim 8, wherein the diluent comprises from more than about 10 vol.% To less than about 90 vol.% Of the feed stream for dehydrogenation or for regeneration, or both, independently. 11. Способ по п.1, где поток исходного материала для дегидрирования предварительно нагревают до температуры более чем около 150°С и менее чем около 600°С.11. The method according to claim 1, where the flow of the starting material for dehydrogenation is preheated to a temperature of more than about 150 ° C and less than about 600 ° C. 12. Способ по п.1, где поток исходного материала для регенерации предварительно нагревают до температуры более чем около 200°С и менее чем около 650°С.12. The method according to claim 1, where the stream of starting material for regeneration is preheated to a temperature of more than about 200 ° C and less than about 650 ° C. 13. Способ по п.1, где температура в зонах реакции и/или регенерации более чем около 550°С и менее чем около 650°С.13. The method according to claim 1, where the temperature in the reaction and / or regeneration zones is more than about 550 ° C and less than about 650 ° C. 14. Способ по п.1, где общее давление в реакторе более чем около 1 фунта на кв. дюйм (6,9 кПа) и менее чем около 73 фунтов на кв. дюйм (503,3 кПа).14. The method according to claim 1, where the total pressure in the reactor is more than about 1 psi. inch (6.9 kPa) and less than about 73 psi inch (503.3 kPa). 15. Способ по п.1, где процесс проводят при часовой объемной скорости газа, рассчитанной как общий поток исходного материала для дегидрирования, более чем около 60 ч-1 и менее чем около 12000 ч-1, измеренной при рабочих условиях процесса.15. The method according to claim 1, where the process is carried out at a gas hourly space velocity calculated as the total flow of the starting material for dehydrogenation, more than about 60 h -1 and less than about 12000 h -1 , measured under operating conditions of the process. 16. Способ по п.1, где процесс проводят при времени пребывания всего газового потока в зоне реакции более чем около 0,3 с и менее чем около 60 с, измеренной при рабочих условиях процесса.16. The method according to claim 1, where the process is carried out at a residence time of the entire gas stream in the reaction zone of more than about 0.3 s and less than about 60 s, measured under operating conditions of the process. 17. Способ по п.1, где процесс проводят при часовой объемной скорости газа, рассчитанной как общий расход потока исходного материала для регенерации, более чем около 60 ч-1 и менее чем около 12000 ч-1, измеренной при рабочих условиях процесса.17. The method according to claim 1, where the process is carried out at a gas hourly space velocity calculated as the total flow rate of the source material for regeneration, more than about 60 h -1 and less than about 12000 h -1 , measured under operating conditions of the process. 18. Способ по п.1, где процесс проводят при времени пребывания газа в зоне регенерации более чем около 0,3 с и менее чем около 60 с, измеренной при рабочих условиях процесса.18. The method according to claim 1, where the process is carried out at a residence time of the gas in the regeneration zone of more than about 0.3 s and less than about 60 s, measured under operating conditions of the process. 19. Способ по п.1, где катализатор дегидрирования содержит оксид железа.19. The method according to claim 1, where the dehydrogenation catalyst contains iron oxide. 20. Способ по п.19, где катализатор дегидрирования дополнительно содержит по меньшей мере одно или несколько соединений, выбранных из соединений щелочных металлов, щелочноземельных металлов, хрома, галлия, церия, цинка и меди.20. The method according to claim 19, where the dehydrogenation catalyst further comprises at least one or more compounds selected from compounds of alkali metals, alkaline earth metals, chromium, gallium, cerium, zinc and copper. 21. Способ по п.19, где катализатор дегидрирования содержит (а) по меньшей мере один оксид железа, (b) по меньшей мере один карбонат, бикарбонат, оксид или гидроксид калия и/или цезия, (с) оксид, карбонат, нитрат или гидроксид церия, (d) возможно, гидроксид, карбонат, бикарбонат, ацетат, оксалат, нитрат или сульфат натрия, (е) возможно, карбонат, сульфат или гидроксид кальция, (f) возможно, одно или несколько соединений цинка, хрома и меди и (g) возможно, цемент.21. The method according to claim 19, where the dehydrogenation catalyst contains (a) at least one iron oxide, (b) at least one carbonate, bicarbonate, oxide or hydroxide of potassium and / or cesium, (c) oxide, carbonate, nitrate or cerium hydroxide, (d) possibly hydroxide, carbonate, bicarbonate, acetate, oxalate, nitrate or sodium sulfate, (e) possibly carbonate, sulfate or calcium hydroxide, (f) possibly one or more zinc, chromium and copper compounds and (g) possibly cement. 22. Способ по п.1, где превращение алкил-ароматического соединения составляет более чем около 30 мол.%.22. The method according to claim 1, where the conversion of the alkyl aromatic compound is more than about 30 mol.%. 23. Способ по п.1, где селективность по винил-ароматическому соединению составляет более чем около 60 мол.%.23. The method according to claim 1, where the selectivity for vinyl aromatic compound is more than about 60 mol.%. 24. Способ по п.1, где винил-ароматическим соединением является стирол или замещенное производное стирола.24. The method according to claim 1, where the vinyl aromatic compound is styrene or a substituted derivative of styrene. 25. Способ по п.24, где замещенный стирол выбран из дивинилбензола, α-метилстирола и винилтолуола.25. The method according to paragraph 24, where the substituted styrene is selected from divinylbenzene, α-methylstyrene and vinyltoluene. 26. Способ по п.1, где средний размер частиц катализатора дегидрирования более чем около 20 мкм и менее чем около 1000 мкм.26. The method according to claim 1, where the average particle size of the dehydrogenation catalyst is more than about 20 microns and less than about 1000 microns. 27. Способ по п.1, где реактор с псевдоожиженным слоем содержит единственный вертикальный корпус, охватывающий зону над слоем, зону реакции и зону регенерации; впускное приспособление для введения потока исходного материала для регенерации в зону регенерации и впускное приспособление для введения потока исходного материала реагента в зону реакции, одно из указанных впускных приспособлений в зонах реакции или регенерации способно разделять две зоны, допуская в то же время циркуляцию частиц катализатора между двумя зонами; и дополнительно содержит выпускные приспособления для отходящего потока, и, возможно, впускные приспособления для возвращения в реактор катализатора, захваченного отходящим потоком, и, возможно, впускные и выпускные приспособления для транспортирования катализатора в реактор и из него.27. The method according to claim 1, where the fluidized bed reactor contains a single vertical body, covering the area above the bed, the reaction zone and the regeneration zone; an inlet for introducing a stream of starting material for regeneration into the regeneration zone and an inlet for introducing a stream of starting material of reagent into the reaction zone, one of these inlet devices in the reaction or regeneration zones can separate the two zones, while allowing the circulation of catalyst particles between the two zones; and further comprises outlet devices for the effluent, and possibly inlet devices for returning to the reactor a catalyst entrained in the effluent, and possibly inlet and outlet devices for transporting the catalyst to and from the reactor. 28. Способ по п.27, где приспособление для разделения зон реакции и регенерации содержит множество разбрызгивателей или распределитель.28. The method according to item 27, where the device for separating reaction zones and regeneration contains many sprinklers or dispenser. 29. Способ дегидрирования этилбензола или замещенного этилбензола над катализатором дегидрирования до образования стирола или замещенного стирола и регенерации катализатора дегидрирования на месте, предусматривающий (а) псевдоожижение катализатора дегидрирования в однокорпусном реакторе с псевдоожиженным слоем, содержащем зону реакции и зону регенерации, в условиях псевдоожижения, так что осуществляют циркуляцию катализатора внутри и между двумя зонами; (b) взаимодействие этилбензола или замещенного этилбензола и, возможно, пара, и, возможно, разбавляющего газа с катализатором дегидрирования, находящимся в зоне реакции, причем катализатор содержит оксид железа, и взаимодействие проводят при массовом отношении пара к этилбензолу более чем около 0,2/1 и менее чем около 3,0/1, температуре более чем около 570°С и менее чем около 610°С и общем давлении в реакторе более чем около 3 фунтов на кв. дюйм (41 кПа) и менее чем около 44 фунтов на кв. дюйм (302 кПа), и (с) взаимодействие катализатора дегидрирования, находящегося в зоне регенерации, с потоком исходного материала для регенерации, содержащим пар и, возможно, разбавитель, при температуре более чем около 570°С и менее чем около 610°С так, чтобы регенерировать катализатор, по меньшей мере частично.29. A method of dehydrogenating ethylbenzene or substituted ethylbenzene over a dehydrogenation catalyst to form styrene or substituted styrene and regenerating the dehydrogenation catalyst in situ, comprising (a) fluidizing the dehydrogenation catalyst in a single-bed fluidized bed reactor containing a reaction zone and a regeneration zone, under conditions that circulate the catalyst inside and between the two zones; (b) the interaction of ethylbenzene or substituted ethylbenzene and possibly steam, and possibly dilution gas with a dehydrogenation catalyst in the reaction zone, the catalyst containing iron oxide, and the interaction is carried out with a mass ratio of steam to ethylbenzene of more than about 0.2 / 1 and less than about 3.0 / 1, a temperature of more than about 570 ° C. and less than about 610 ° C., and a total reactor pressure of more than about 3 psi. inch (41 kPa) and less than about 44 psi inch (302 kPa), and (c) the interaction of the dehydrogenation catalyst located in the regeneration zone with a regeneration feed stream containing steam and possibly a diluent at a temperature of more than about 570 ° C and less than about 610 ° C so to regenerate the catalyst, at least in part. 30. Реактор с псевдоожиженным слоем для дегидрирования алкил-ароматических углеводородов с регенерацией катализатора на месте, содержащий единственный вертикальный корпус, охватывающий зону над слоем, зону реакции и зону регенерации; впускное приспособление для введения потока исходного материала для регенерации в зону регенерации и впускное приспособление для введения потока исходного материала реагента в зону реакции, причем одно из впускных приспособлений способно разделять зоны реакции и регенерации, допуская в то же время циркуляцию частиц катализатора между двумя зонами; и дополнительно содержит выпускные приспособления для отходящего потока, и, возможно, впускные приспособления для возвращения в реактор катализатора, захваченного отходящим потоком.30. A fluidized bed reactor for the dehydrogenation of alkyl aromatic hydrocarbons with in-place catalyst regeneration, comprising a single vertical vessel spanning the zone above the bed, the reaction zone, and the regeneration zone; an inlet device for introducing a stream of starting material for regeneration into the regeneration zone and an inlet device for introducing a stream of starting material of the reagent into the reaction zone, one of the inlet devices being able to separate the reaction and regeneration zones, while allowing the circulation of catalyst particles between the two zones; and further comprises outlet devices for the effluent, and possibly inlets for returning to the reactor a catalyst entrained in the effluent. 31. Реактор с псевдоожиженным слоем по п.30, где приспособление для введения потока исходного материала реагента содержит множество разбрызгивателей или распределитель.31. The fluidized bed reactor of claim 30, wherein the device for introducing a stream of reactant feed material comprises a plurality of sprinklers or a distributor. 32. Реактор с псевдоожиженным слоем по п.30, где приспособление для введения потока исходного материала для регенерации содержит множество разбрызгивателей или распределитель.32. The fluidized bed reactor of claim 30, wherein the means for introducing a feed stream for regeneration comprises a plurality of sprinklers or a distributor. 33. Реактор с псевдоожиженным слоем по п.30, где приспособление для разделения зон реакции и регенерации выбрано из множества разбрызгивателей или распределителя.33. The fluidized bed reactor according to claim 30, wherein the device for separating reaction and regeneration zones is selected from a plurality of sprinklers or dispenser. 34. Реактор с псевдоожиженным слоем по п.30, дополнительно содержащий приспособление для усовершенствования циркуляции твердых веществ.34. The fluidized bed reactor of claim 30, further comprising a device for improving the circulation of solids. 35. Реактор с псевдоожиженным слоем по п.34, где приспособление для усовершенствования циркуляции твердых веществ содержит отсасывающую трубу, возможно, содержащую внутренние отражательные перегородки.35. The fluidized bed reactor according to clause 34, where the device for improving the circulation of solids contains a suction pipe, possibly containing internal reflective walls. 36. Реактор с псевдоожиженным слоем по п.34, где приспособление для усовершенствования циркуляции твердых веществ содержит отсасывающую трубу, изготовленную из нагревательных или охлаждающих элементов.36. The fluidized bed reactor according to clause 34, where the device for improving the circulation of solids contains a suction pipe made of heating or cooling elements. 37. Реактор с псевдоожиженным слоем по п.34, дополнительно содержащий впускные приспособления и выпускные приспособления для транспортирования катализатора в реактор и из него.37. The fluidized bed reactor according to clause 34, further comprising inlet devices and outlet devices for transporting the catalyst into and out of the reactor. 38. Реактор с псевдоожиженным слоем по п.34, дополнительно содержащий по меньшей мере одно приспособление для измерения температуры псевдоожиженного слоя и, возможно, нагревательные приспособления.38. The fluidized bed reactor according to clause 34, further comprising at least one device for measuring the temperature of the fluidized bed and, possibly, heating devices.
RU2002119004/04A 1999-12-17 2000-12-13 Method of dehydrogenation of alkyl aromatic compounds, method of dehydrogenation of ethyl benzene or substituted ethyl benzene and reactor for dehydrogenation of alkyl aromatic compounds RU2234491C2 (en)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US17227499P 1999-12-17 1999-12-17
US60/172,274 1999-12-17

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2002119004A RU2002119004A (en) 2004-01-10
RU2234491C2 true RU2234491C2 (en) 2004-08-20

Family

ID=22627020

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2002119004/04A RU2234491C2 (en) 1999-12-17 2000-12-13 Method of dehydrogenation of alkyl aromatic compounds, method of dehydrogenation of ethyl benzene or substituted ethyl benzene and reactor for dehydrogenation of alkyl aromatic compounds

Country Status (13)

Country Link
EP (1) EP1242344A1 (en)
JP (1) JP2003517027A (en)
CN (1) CN1204095C (en)
AR (1) AR026963A1 (en)
AU (1) AU2273401A (en)
BR (1) BR0016762A (en)
CA (1) CA2396486A1 (en)
EG (1) EG22595A (en)
MX (1) MXPA02005987A (en)
RU (1) RU2234491C2 (en)
TR (1) TR200201581T2 (en)
WO (1) WO2001044146A1 (en)
ZA (1) ZA200204070B (en)

Families Citing this family (18)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2005077867A2 (en) 2004-02-09 2005-08-25 The Dow Chemical Company Process for the preparation of dehydrogenated hydrocarbon compounds
ES2335174B1 (en) 2008-06-19 2010-12-30 Universidad De Zaragoza TWO ZONE FLUID MILK REACTOR.
FR2966456B1 (en) 2010-10-26 2013-03-15 Adisseo France Sas PROCESS FOR OBTAINING ACROLEIN BY CATALYTIC DEHYDRATION OF GLYCEROL OR GLYCERIN
CN103121917B (en) * 2011-11-18 2015-09-09 中国石油化工股份有限公司 Reduce the method for ethylbenzene dividing potential drop in ethylbenzene dehydrogenation reaction process
CN103566838B (en) * 2012-08-02 2018-04-13 宁波科元塑胶有限公司 Acrylonitrile fluidized reaction system and acrylonitrile fluid bed production method
CN103922880B (en) * 2013-01-15 2015-12-23 中国石油大学(华东) A kind of successive reaction regenerating unit utilizing sulphurized catalyst to carry out dehydrating alkanes
CA2978867C (en) 2015-03-09 2020-10-13 Fina Technology, Inc. Catalyst agglomeration remediation
US9889418B2 (en) * 2015-09-29 2018-02-13 Dow Global Technologies Llc Fluidized fuel gas combustor system for a catalytic dehydrogenation process
CN106582715B (en) * 2015-10-16 2019-08-02 中国石油化工股份有限公司 The regeneration method of Alkylarylhydrocarbondehydrogenating dehydrogenating catalyst
AR109242A1 (en) * 2016-05-09 2018-11-14 Dow Global Technologies Llc A PROCESS FOR CATALYTIC DEHYDROGENATION
CN108786669B (en) 2017-04-27 2021-01-12 中国科学院大连化学物理研究所 Fluidized bed gas distributor, reactor using same and method for co-producing p-xylene and low-carbon olefin
CN108794294B (en) * 2017-04-27 2020-12-11 中国科学院大连化学物理研究所 Fluidized bed gas distributor, reactor using same and method for co-producing p-xylene and low-carbon olefin
RU2652198C1 (en) * 2017-07-04 2018-04-25 Акционерное общество "Специальное конструкторско-технологическое бюро "Катализатор" Distributor of the catalyst for the reactor-reclaimer system of c3-c5 paraffin hydrocarbon dehydration of with fluidized bed
RU2652195C1 (en) * 2017-07-04 2018-04-25 Акционерное общество "Специальное конструкторско-технологическое бюро "Катализатор" Distributor catalyst and transport gas for the reactor - reclaimer system of the c3-c5 paraffin hydrocarbon dehydrogenation plants with the fluidized bed
CN108485716A (en) * 2018-04-28 2018-09-04 余军 Biomass garbage gasification furnace
JP7482868B2 (en) * 2018-11-27 2024-05-14 キング・アブドゥッラー・ユニバーシティ・オブ・サイエンス・アンド・テクノロジー Zoned fluidization process for catalytic conversion of hydrocarbon feedstocks to petrochemical products.
CN109694304B (en) * 2018-12-28 2021-10-15 陕西师范大学 Continuous production process for preparing styrene by oxidizing ethylbenzene with carbon dioxide
CN109999729B (en) * 2019-04-26 2022-08-02 上海华畅环保设备发展有限公司 Method and device for recovering in-situ online rotational flow activity of catalyst in fluidized bed hydrogenation reactor

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE1418047A1 (en) * 1958-02-15 1968-10-10 Basf Ag Process for the catalytic cracking of hydrocarbons
US4758543A (en) * 1987-07-01 1988-07-19 The Dow Chemical Company Dehydrogenation catalyst

Also Published As

Publication number Publication date
TR200201581T2 (en) 2002-10-21
EP1242344A1 (en) 2002-09-25
MXPA02005987A (en) 2004-08-12
AU2273401A (en) 2001-06-25
AR026963A1 (en) 2003-03-05
RU2002119004A (en) 2004-01-10
ZA200204070B (en) 2003-05-22
CN1204095C (en) 2005-06-01
EG22595A (en) 2003-04-30
CN1409695A (en) 2003-04-09
WO2001044146A1 (en) 2001-06-21
CA2396486A1 (en) 2001-06-21
JP2003517027A (en) 2003-05-20
BR0016762A (en) 2002-09-03

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2234491C2 (en) Method of dehydrogenation of alkyl aromatic compounds, method of dehydrogenation of ethyl benzene or substituted ethyl benzene and reactor for dehydrogenation of alkyl aromatic compounds
JP4726240B2 (en) Method for producing dehydrogenated hydrocarbon compound
US5866737A (en) Oxidation and oxydehydrogenation of hydrocarbons in the fluidized bed
US6841712B1 (en) Process for the dehydrogenation of ethylbenzene to styrene
KR100974127B1 (en) Partial dehydrogenation method using continuous heterogeneous catalysis
EP0894781B1 (en) Process for obtaining light olefins by the dehydrogenation of the corresponding paraffins
CN100447116C (en) Preparation of at least one partial oxidation and/or ammoxidation product of a hydrocarbon
US6242660B1 (en) Catalytic system and process for dehydrogenating ethylbenzene to styrene
WO2016027219A1 (en) Systems and methods for dehydrogenation of alkanes
JP5981540B2 (en) Continuous catalyst regeneration in a fluidized bed reactor.
JP5638013B2 (en) Hydrocarbon dehydrogenation method
US20020183573A1 (en) Dehydrogenation of an alkyl aromatic compound and catalyst regeneration in a fluidized bed reactor
US5474960A (en) Process for reactivating a fluid bed catalyst in a reactor dipley
US5895829A (en) Preparation of olefinically unsaturated compounds, in particular sytrene, by catalytic oxidation
RU2156233C1 (en) Method of preparing olefin hydrocarbons
JPH0321530B2 (en)
Seiler et al. Divided Catalytic Processes
NL8006656A (en) Catalytic conversion of a gas (mixt.) - in a reactor contg. a fixed bed of one catalyst and a fluidised bed of another catalyst

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20051214