ITMI20131870A1 - Impianto di deidrogenazione dell' etilbenzene per produrre stirene e relativo procedimento - Google Patents

Impianto di deidrogenazione dell' etilbenzene per produrre stirene e relativo procedimento

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ITMI20131870A1
ITMI20131870A1 IT001870A ITMI20131870A ITMI20131870A1 IT MI20131870 A1 ITMI20131870 A1 IT MI20131870A1 IT 001870 A IT001870 A IT 001870A IT MI20131870 A ITMI20131870 A IT MI20131870A IT MI20131870 A1 ITMI20131870 A1 IT MI20131870A1
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Mirko Oliosi
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Versalis Spa
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Description

“IMPIANTO DI DEIDROGENAZIONE DELL’ETILBENZENE PER PRODURRE STIRENE E RELATIVO PROCEDIMENTO”
La presente invenzione riguarda un impianto di deidrogenazione dell’etilbenzene per produrre stirene e relativo procedimento.
Nella presente domanda di brevetto, tutte le condizioni operative riportate nel testo devono intendersi come condizioni preferite anche se non espressamente dichiarato. Ai fini della presente trattazione il termine “comprendere” o “includere” comprende anche il termine “consistere in” o “consistente essenzialmente di”.
Ai fini della presente trattazione le definizioni degli intervalli comprendono sempre gli estremi a meno di diversa specificazione.
Il forte aumento del costo dell’energia che si è registrato nel corso degli ultimi anni ha avuto un impatto significativo sul costo di produzione dello stirene nel processo di deidrogenazione dell’etilbenzene. Questo processo, infatti, consuma una quantità elevata di energia prevalentemente sotto forma di vapore di acqua. I processi attualmente disponibili sul mercato che sono licenziati da Lummus, da Badger LLC e Versalis sono molto simili e si basano tutti su una prima fase di deidrogenazione dell’etilbenzene, condotta in due o tre stadi di reazione adiabatici, seguiti da una fase di distillazione. Quasi l’80% dei circa 30 milioni di tonnellate di stirene prodotto nel mondo è ottenuto tramite queste tecnologie (Perp 07/08-4 Report Nexant Chem Systems Ethylbenzene/Styrene pagina14).
La deidrogenazione adiabatica avviene ad alta temperatura e bassa pressione in presenza di un’elevata quantità di vapore d’acqua. Il vapore d’acqua è fondamentale per fornire il calore di reazione in quanto la reazione di deidrogenazione è fortemente endotermica, ed ha la funzione di salvaguardare il catalizzatore che, in caso contrario, a seguito delle reazioni cracking si coprirebbe di coke e diventerebbe inattivo.
Nel corso degli ultimi anni, sotto la spinta dell’esigenza di migliorare sempre più l’efficienza energetica degli impianti di deidrogenazione dell’etilbenzene, i produttori di catalizzatori (quali ad esempio Sud Chemie e BASF) hanno messo a punto catalizzatori sempre più stabili anche in presenza di quantitativi (pressione parziale) di vapore d’acqua sempre più ridotti. Si è passati da valori compresi tra 8-9 moli di H2O per mole di Etilbenzene (corrispondenti ad un rapporto ponderale 1.36-1.53 di kg di acqua per kg di etilbenzene), fino a valori inferiori a 6 moli di H2O per mole di Etilbenzene (corrispondenti a 1 kg di acqua per kg di etilbenzene) riducendo in modo significativo il consumo di vapore d’acqua nella fase di deidrogenazione ed aumentando complessivamente l’efficienza energetica del processo.
Per poter operare con quantità di vapore d’acqua ridotte è però necessario aumentare significativamente la temperatura del vapore d’acqua, la qual cosa non è sempre possibile effettuare, soprattutto negli impianti esistenti, a causa dei limiti di temperatura ammessi per i materiali di costruzione disponibili. A causa dei limiti d’impiego dei materiali disponibili nelle tubazioni ed apparecchiature degli impianti esistenti non si possono superare i 900°C, mentre nei tubi radianti del forno di surriscaldamento del vapore d’acqua, che sono di dimensioni minori, non si possono superare i 1100°C.
In condizioni operative normali negli impianti esistenti questi valori di temperatura possono essere inferiori ed arrivare a 800°C nelle tubazioni ed apparecchiature, e 980°C nei tubi radianti.
In altri termini, in passato i catalizzatori richiedevano, per esser stabili, vale a dire per non coprirsi di coke, nell’ambiente di reazione, diventando così inerti, molto vapore d’acqua e quindi, in presenza di molto vapore d’acqua non era un problema fornire il calore necessario alla reazione.
Oggi, invece, i catalizzatori hanno bisogno di molto meno vapore d’acqua e per fornire lo stesso calore si è costretti a scaldare detto vapore d’acqua a temperature talmente alte da creare una criticità per i materiali.
Vi è quindi l’esigenza di superare il vincolo dovuto al conflitto tra l’esigenza di assicurare, tramite il vapore d’acqua, il necessario apporto di calore alla reazione endotermica di deidrogenazione dell’etilbenzene e la sempre minore quantità di vapore d’acqua a seguito dello sviluppo di catalizzatori alternativi, necessaria per assicurare la stabilità del catalizzatore.
Per superare le criticità di cui si è parlato precedentemente, la Richiedente ha trovato una nuova configurazione d’impianto per i processi di produzione dello stirene via deidrogenazione dell’etilbenzene. Detto nuovo impianto prevede che sia installato un apparato di riscaldamento che sfrutta i fumi generati nel processo come vettore termico facendoli circolare in un opportuno circuito di riscaldamento.
I fumi che circolano in detto apparato possono essere quelli prodotti all’interno di un dispositivo combustore. I fumi contengono gas di spurgo, idrocarburi e acqua e la concentrazione di acqua varia tra il 10% ed il 70% in volume.
La Richiedente propone, inoltre, un nuovo procedimento per la deidrogenazione dell’etilbenzene a dare stirene in cui i fumi che si formano durante il procedimento stesso non superano mai la temperatura di 800°C.
Costituisce quindi la presente invenzione un impianto di deidrogenazione dell’etilbenzene per produrre stirene che comprende una sezione di reazione in cui uno o più apparati di reazione adiabatici sono disposti in serie, ed un circuito del vapore d’acqua in cui è presente almeno un primo apparato di scambio termico a vapore d’acqua; detto impianto essendo caratterizzato dal fatto di comprendere un apparato di riscaldamento in cui è presente un circuito di riscaldamento per mezzo della ricircolazione dei fumi che si formano nei procedimenti di deidrogenazione dell’etilbenzene a dare stirene, in cui detto apparato di riscaldamento comprende i seguenti apparati in comunicazione di fluido tra loro mediante detto circuito di riscaldamento:
• uno o più apparati ultra-riscaldatori,
• uno o più dispositivi combustori in cui sono inseriti almeno un diffusore del vapore d’acqua, almeno un bruciatore e almeno un apparato di miscelazione,
• uno o più dispositivi di ventilazione.
In una seconda forma di realizzazione la presente invenzione riguarda un procedimento di deidrogenazione dell’etilbenzene per produrre stirene che comprende le seguenti fasi:
a. far reagire in presenza di un catalizzatore una miscela di reagenti contenente vapore d’acqua ed etilbenzene in uno o più stadi di reazione adiabatici in serie, preferibilmente almeno due stadi in serie, più preferibilmente due stadi,
b. far circolare vapore d’acqua in modo che trasferisca almeno una parte del proprio calore sensibile ai reagenti oppure ai prodotti di reazione intermedi nei molteplici stadi di reazione,
c. riscaldare ad una temperatura inferiore a 800°C una corrente di fumi e far ricircolare detti fumi in modo che trasferiscano il proprio calore sensibile ai reagenti, oppure ai prodotti di reazione intermedi generati durante i molteplici stadi di reazione, oppure al vapore d’acqua necessario per condurre la deidrogenazione, oppure ad una loro combinazione.
L’inserimento di uno specifico apparato di riscaldamento avente un circuito di riscaldamento per mezzo della ricircolazione dei fumi può essere effettuato sia su impianti esistenti sia su impianti di nuova realizzazione. Sia nel caso di impianto esistente sia nel caso di impianto di nuova realizzazione si può trarre beneficio da una diminuzione della temperatura massima a cui deve esser riscaldato il vapore d’acqua uscente dai forni. Tale beneficio consiste nel fatto di poter impiegare un materiale diverso, di minor costo, di più facile lavorabilità e di più rapido approvvigionamento oppure, a parità di materiale, nella possibilità di impiegare uno spessore più ridotto nei materiali da costruzione con benefici sull’affidabilità di marcia. Spessori più ridotti determinano gradienti più bassi durante i transitori specialmente nei disservizi. A gradienti di temperature inferiori corrispondono sollecitazioni interne agli elementi delle tubazioni e degli apparecchi più basse.
In passato sono stati sviluppati procedimenti di deidrogenazione che utilizzavano i fumi di combustione come vettore termico. I fumi hanno però una capacità termica molto bassa e quindi per poter avere uno scambio di calore adeguato a temperature abbastanza basse da consentire l’uso dei materiali metallici convenzionali occorreva una portata di fumi molto elevata, che poi veniva scaricata ai camini rendendo il procedimento meno efficiente.
L’invenzione oggetto della presente domanda di brevetto, invece, prevede un apparato di riscaldamento in cui una consistente proporzione dei fumi generati nel processo di deidrogenazione, in particolare quelli generati in un dispositivo combustore, viene fatta ricircolare. La portata di fumi che circola deve essere molto alta affinché l’apparato di riscaldamento possa operare con intervalli di temperatura modesti.
Inoltre, secondo forme di realizzazione preferite della presente invenzione ai fumi può essere addizionato vapore d’acqua sino ad una concentrazione pari al 50% in volume, che, avendo un calore specifico doppio rispetto ai fumi, consente a parità di calore ceduto di operare con intervalli di temperatura molto più bassi.
Riciclando i fumi si può, anche addizionando poco vapore acqueo, modificare significativamente il calore specifico. Se i fumi non venissero fatti ricircolare, per ottenere lo stesso effetto in termini di calore scambiato occorrerebbe aggiungere molto vapore e quindi si avrebbe un procedimento che complessivamente non risparmia vapore.
Grazie alla soluzione tecnica proposta dalla Richiedente è possibile fornire una parte del calore necessario ad un procedimento di deidrogenazione dell’etilbenzene tramite vapore d’acqua, in quantità strettamente indispensabile ad assicurare la stabilità del catalizzatore, ed una parte del calore tramite la circolazione dei fumi di procedimento. Le elevate portate del riciclo di fumi permettono di mantenere l’impianto ad un livello termico sufficientemente basso tale da consentire l’utilizzo di materiali convenzionali e di costo relativamente contenuto oltre che di facile lavorabilità ed approvvigionamento (quali ad esempio l’acciaio inox 304 H).
Questo sistema, inoltre, potrebbe permettere di aumentare la resa in un impianto esistente senza dover ricorrere a costosi interventi di rifacimento sul circuito del vapore acqueo che si trova ad altissima temperatura.
Ulteriori scopi e vantaggi della presente invenzione appariranno maggiormente chiari dalla descrizione che segue e dalle figure annesse, fornite a puro titolo esemplificativo e non limitativo.
Figura 1 è uno schema a blocchi di un impianto di deidrogenazione dell’etilbenzene per produrre stirene con due apparati di reazione adiabatici in serie, un apparato di riscaldamento ed un circuito di riscaldamento dei fumi di procedimento a singolo ultra-riscaldatore secondo la presente invenzione. Figura 2 è uno schema a blocchi di un impianto di deidrogenazione dell’etilbenzene per produrre stirene con due apparati di reazione adiabatici in serie, un apparato di riscaldamento ed un circuito di riscaldamento dei fumi di procedimento a doppio ultra-riscaldatore secondo la presente invenzione Figura 3 è uno schema a blocchi dell’apparato di riscaldamento con circuito di riscaldamento dei fumi ed un solo ultra-riscaldatore.
Figura 4 è uno schema a blocchi dell’apparato di riscaldamento con circuito di riscaldamento dei fumi e due ultra-riscaldatori.
Figura 5 è uno schema a blocchi di un impianto di deidrogenazione dell’etilbenzene per produrre stirene che indica le posizioni in cui l’apparato di riscaldamento può essere installato.
Figura 6 è un impianto di deidrogenazione dell’etilbenzene a dare stirene secondo l’arte nota.
Di seguito spieghiamo i simboli utilizzati nelle figure.
F1 e F2 sono due forni di surriscaldamento del vapore acqueo, oppure ognuno una parte di un forno. R1 ed R2 sono due apparati di reazione adiabatici. E1 è un apparato di scambio termico a vapore acqueo.
E2 è un ultra-riscaldatore.
E2A è un primo ultra-riscaldatore ed E2B è un secondo ultra-riscaldatore.
V1 è un dispositivo di ventilazione.
C1 è un dispositivo combustore.
X1 è un bruciatore.
X2 è un diffusore di vapore.
X3 è un dispositivo di miscelazione.
REC è una sezione di recupero del calore dai prodotti uscenti dall’ultimo reattore. REC può comprendere alcuni apparati di scambio termico dove si genera vapore e/o si surriscalda vapore acqueo, o una miscela di etilbenzene e vapore acqueo.
Le indicazioni numeriche 100, 200, 300, 400, 500 e 600 sono i punti in cui l’apparato di riscaldamento con circuito di riscaldamento dei fumi può essere installato.
(1) è la carica di etilbenzene. (2A), (2B), (2C), (2D) e (2E) sono correnti di vapore d’acqua, (3A) è una miscela di etilbenzene e vapore d’acqua, (3B), (3C), (3D) il prodotto di reazione intermedio a diverse temperature, (3E) e (3F) sono i prodotti finali, (4A), (4B), (4C) e (4D) sono correnti di fumi, (4E) sono i fumi da F, (5) e (5A) è gas naturale, (6A) è aria.
Descrizione dettagliata.
La Richiedente descrive ora nel dettaglio una forma di realizzazione secondo la presente invenzione facendo riferimento alle Figure 1-5.
Costituisce oggetto della presente invenzione un impianto di deidrogenazione dell’etilbenzene per produrre stirene che comprende una sezione di reazione in cui uno o più apparati di reazione adiabatici sono disposti in serie (R1 ed R2), ed un circuito del vapore d’acqua in cui è presente almeno un primo apparato di scambio termico a vapore d’acqua (E1); detto impianto essendo caratterizzato dal fatto di comprendere un apparato di riscaldamento in cui è presente un circuito di riscaldamento per la ricircolazione dei fumi che si formano nei procedimenti di deidrogenazione dell’etilbenzene a dare stirene, in particolare quelli che si formano in un dispositivo combustore C1, in cui detto apparato di riscaldamento comprende i seguenti apparati in comunicazione di fluido tra loro mediante detto circuito di riscaldamento:
• uno o più apparati ultra-riscaldatori (E2, E2A ed E2B),
• uno o più dispositivi combustori (C1) in cui sono inseriti almeno un diffusore del vapore d’acqua (X2), almeno un bruciatore (X1) e almeno un apparato di miscelazione (X3),
• uno o più dispositivi di ventilazione (V1).
Un’ulteriore forma di realizzazione la presente invenzione riguarda un procedimento di deidrogenazione dell’etilbenzene per produrre stirene che comprende le seguenti fasi:
a. far reagire in presenza di un catalizzatore una miscela di reagenti contenente vapore d’acqua ed etilbenzene in uno o più stadi di reazione adiabatici in serie, preferibilmente almeno due stadi in serie, più preferibilmente due stadi,
b. far circolare vapore d’acqua in modo che trasferisca almeno una parte del proprio calore sensibile ai reagenti oppure ai prodotti di reazione intermedi nei molteplici stadi di reazione,
c. riscaldare ad una temperatura inferiore a 800°C una corrente di fumi e far ricircolare detti fumi in modo che trasferiscano il proprio calore sensibile ai reagenti, oppure ai prodotti di reazione intermedi generati durante i molteplici stadi di reazione, oppure al vapore d’acqua necessario per condurre la deidrogenazione, oppure a una loro combinazione.
I fumi che circolano in detto apparato possono essere quelli prodotti all’interno di un dispositivo combustore C1, i quali possono essere uniti ai fumi di scarico prodotti durante un procedimento di deidrogenazione dell’etilbenzene a dare stirene. I fumi contengono gas di spurgo, idrocarburi e acqua e la concentrazione di acqua varia tra il 10% ed il 70% in volume, preferibilmente la concentrazione di acqua varia tra il 15% ed il 45% in volume.
I fumi sono fatti ricircolare con una portata che varia fra 10000 kg/h e 100000 kg/h, preferibilmente tra 50000 kg/h e 80000 kg/h.
Preferibilmente detto procedimento è condotto nell’impianto di deidrogenazione dell’etilbenzene descritto e rivendicato nel presente testo.
L’apparato di riscaldamento con circuito dei fumi può essere posizionato in punti diversi nell’impianto descritto e rivendicato nel presente testo, preferibilmente tra un reattore adiabatico ed uno successivo (200 e 100), oppure preferibilmente sulla linea di alimentazione della carica al primo dei reattori adiabatici in serie prima dell’ingresso del vapore d’acqua al reattore (300) oppure dopo detto ingresso (600). In alternativa preferibilmente detto apparato di riscaldamento a riciclo di fumi può essere posto lungo il circuito del vapore d’acqua (400 e 500), più preferibilmente in ingresso ad un forno di surriscaldamento.
L’apparato ultra-riscaldatore (E2) è tipicamente uno scambiatore a fascio tubiero e può essere posizionato a monte o a valle di un dispositivo di scambio termico a vapore d’acqua (E1 noto come super-riscaldatore o surriscaldatore) che solitamente esiste già negli impianti di deidrogenazione dell’etilbenzene.
L’apparato di riscaldamento con circuito di riscaldamento dei fumi può preferibilmente comprendere almeno uno e più preferibilmente due o più ultra-riscaldatori in serie (E2A e E2B), ancor più preferibilmente due. In questi casi il primo ultra-riscaldatore può essere posto sia a monte sia a valle del dispositivo di riscaldamento a vapore d’acqua (E1), mentre i successivi (E2B) sono posizionati a monte del dispositivo di ventilazione (V1).
I fumi generati nel processo di deidrogenazione circolano nelle linee che mettono in comunicazione di fluido V1, C1 e gli ultra-riscaldatori.
Il dispositivo di ventilazione può essere un ventilatore centrifugo oppure assiale idoneo per veicolare gas ad elevata temperatura. I dispositivi di ventilazione possono essere molteplici e possono essere posti in parallelo a valle di un solo ultra-riscaldatore e a monte di un solo dispositivo combustore.
Per descrivere meglio il procedimento la Richiedente fa ora riferimento alla Figura 1, e nel caso di più ultrariscaldatori, alla Figura 2.
Una corrente di etilbenzene (1) è mescolata con vapore (2D) e tale miscela è alimentata al primo dei due reattori in serie (R1). Il prodotto intermedio (3B), che contiene un gas di spurgo, idrocarburi ed acqua, viene inviato ad un apparato di scambio termico a vapore d’acqua (E1) e successivamente ad una apparato ultra-riscaldatore (E2). Il prodotto intermedio in uscita dall’ultra-riscaldatore prosegue poi verso i successivi stadi di reazione.
Il prodotto intermedio (3B) fluisce nei tubi sia dell’apparato di scambio termico a vapore d’acqua sia nei tubi dell’apparato ultra-riscaldatore (E2). Nel mantello dell’apparato di scambio termico a vapore d’acqua fluisce il vapore d’acqua (2B) che proviene dai forni di surriscaldamento (F1).
Per gas di spurgo intendiamo una miscela che include idrogeno, ossido di carbonio, anidride carbonica, azoto, ossigeno, metano, etano ed etilene,propano e propilene. Per idrocarburi intendiamo una miscela prevalentemente di aromatici con tracce di paraffine e nafteni, dove i componenti principali sono lo stirene, l’etilbenzene, il toluene ed il benzene, preferibilmente una miscela che include Etilbenzene, Stirene, Toluene, Benzene, altri aromatici C8 e C9, Paraffine e nafteni C6-C8.
La composizione del prodotto intermedio comprende:
• tra 0% e 20% molare, preferibilmente tra il 2 e l’8%, di gas di spurgo
• tra 5% e 25% molare, preferibilmente tra il 5 ed il 15% molare, di idrocarburi
• tra il 70% ed il 90% molare, preferibilmente tra il 75% e l’85% molare di acqua.
Nei tubi del dispositivo ultra-riscaldatore circola il prodotto intermedio (3C) e la temperatura varia fra 400°C e 700°C, preferibilmente tra 500°C e 600°C, mentre la pressione varia tra 0 atm e 2 atm, preferibilmente tra 0.5 ed 1.1 atm. Nel mantello di detto dispositivo ultrariscaldatore circolano i fumi (4B).
Il mantello dell’apparato ultra-riscaldatore è fluidodinamicamente connesso ad un circuito di fumi che vengono mantenuti in ricircolo con una portata che varia fra 10000 kg/h e 100000 kg/h, preferibilmente tra 50000 kg/h e 80000 kg/h. E’ il dispositivo di ventilazione (V1) che crea la circolazione dei fumi di processo nel circuito di riscaldamento.
Il circuito dei fumi mantiene in comunicazione di fluido il dispositivo di ventilazione (V1), il dispositivo ultrariscaldatore (E2) e il dispositivo combustore (C1).
Il dispositivo di ventilazione (V1) aspira i fumi in uscita(4C) dall’apparato ultra-riscaldatore (E2) ad un pressione compresa fra 0.5 atm ed 1.5 atm, preferibilmente tra 0.9 ed 1.2 atm, ed una temperatura compresa fra 400°C ed 800°C, preferibilmente tra 550°C e 750°C. Dal dispositivo di ventilazione detti fumi (4A) sono inviati in parte ad un dispositivo combustore (C1) ed in parte (4D) ad uno dei forni si surriscaldamento.
I fumi possono essere mescolati con del vapore d’acqua sino ad una concentrazione pari al 50% in volume, perché avendo un calore specifico doppio rispetto ai fumi consente a parità di calore ceduto di operare con intervalli di temperatura molto più bassi.
La circolazione dei fumi nel circuito di riscaldamento può, anche addizionando vapore acqueo, modificare significativamente il calore specifico. Se i fumi non venissero fatti ricircolare, per ottenere lo stesso effetto in termini di calore scambiato occorrerebbe aggiungere molto vapore e quindi si avrebbe un procedimento che complessivamente non risparmia vapore.
Il dispositivo combustore (C1) comprende un bruciatore in linea (X1), preferibilmente per combustibile gassoso (per esempio un bruciatore simile a quelli utilizzati nelle unità di cogenerazione), il quale fornisce calore bruciando gas combustibile (5A) con aria (6A), ed aumentando opportunamente la temperatura dei fumi che sono inviati nuovamente all’ultra-riscaldatore (4B) ad una temperatura compresa fra 600°C e 800°C, preferibilmente tra 650°C ed 750°C, più preferibilmente tra 700°C e 750°C.
Nel dispositivo combustore (C1) sono presenti anche un diffusore del vapore d’acqua (X2) ed un apparato di miscelazione (X3) il quale mescola i prodotti di combustione provenienti dal bruciatore (X1), i fumi provenienti dal dispositivo di ventilazione ed il vapore d’acqua immesso tramite il diffusore di vapore d’acqua (X2). La portata del vapore d’acqua immesso attraverso il diffusore di vapore d’acqua è regolata tramite apposito dispositivo in maniera da mantenere la concentrazione di acqua nella corrente di riciclo dei gas caldi tra il 10% ed il 70% in volume, preferibilmente tra il 15% ed il 45% in volume.
Per mantenere costante la massa e quindi la pressione dei gas caldi nel circuito dell’apparato di riscaldamento descritto nel presente testo, preferibilmente tra 1 atm ed 1.1 atm, è previsto di scaricare tramite un dispositivo di controllo della pressione parte dei fumi in circolo (4D) inviandoli ad un sistema di recupero di calore che può essere specifico per questa corrente, come ad esempio un economizzatore che genera e surriscalda vapore a bassa pressione, oppure può esser lo stesso sistema di recupero del calore dei fumi del forno di surriscaldamento del vapore (F1 o F2).
Come detto precedentemente gli ultra-riscaldatori possono essere più d’uno, almeno due, e sono collocati in modo che il prodotto di reazione intermedio (3B) fluisca nei tubi del primo ultra-riscaldatore della serie (E2A).
Nei tubi del secondo ultra-riscaldatore (E2B) fluiscono l’etilbenzene (1) ed il vapore alimentati al primo dei reattori di deidrogenazione (R1).
Il mantello del primo e del secondo ultra-riscaldatore (E2A ed E2B) sono in comunicazione di fluido con il circuito di riscaldamento dei fumi.
L’apparato di riscaldamento può essere vantaggiosamente applicato sia su impianti di deidrogenazione dell’etilbenzene esistenti sia su quelli di nuova realizzazione.
Nel caso in cui detto apparato venga applicato ad un impianto esistente esso permette di ottenere due obiettivi:
- una diminuzione del consumo di vapore e/o
- un incremento di capacità dell’impianto,
senza dover intervenire con costose sostituzioni dei forni e del circuito di riscaldamento a vapore acqueo. Tali obiettivi possono essere ottenuti singolarmente oppure congiuntamente.
In entrambi i casi si può trarre beneficio da una diminuzione della temperatura massima a cui deve esser riscaldato il vapore uscente dai forni. Tale beneficio consiste nel fatto di poter impiegare un materiale diverso di minor costo di più facile lavorabilità e di più rapido approvvigionamento oppure, a parità di materiale, nella possibilità di impiegare uno spessore più ridotto con benefici sull’affidabilità di marcia. Spessori più ridotti determinano gradienti più bassi durante i transitori specialmente nei disservizi. A gradienti di temperature inferiori corrispondono sollecitazioni interne agli elementi delle tubazioni e degli apparecchi più basse.
ESEMPI
L’invenzione sarà nel seguito meglio illustrata attraverso alcuni esempi non limitativi degli scopi della presente domanda di brevetto.
Nell’Esempio 1 è riportato un caso di miglioramento del consumo energetico di un impianto di produzione di stirene via deidrogenazione dell’etilbenzene esistente, in termini di riduzione del consumo di vapore d’acqua.
Come noto tale miglioramento può esser realizzato aumentando in modo molto rilevante la temperatura del vapore d’acqua che viene surriscaldato nei forni ed inviato tramite un apposito circuito ad un surriscaldatore posto tra i due reattori. Tale incremento di temperatura determina la necessità di costose modifiche dovute al rifacimento parziale dei forni ed al rifacimento del circuito del vapore e del surriscaldatore posto tra i due stadi di reazione.
Al contrario se si applica l’apparato di riscaldamento con circuito di riscaldamento dei fumi di processo descritto nel presente testo si possono conservare il forno, il surriscaldatore ed anche il circuito del vapore.
Grazie al riciclo dei fumi si può fornire calore alla miscela di reazione che passa da un reattore all’altro fino ad elevarne la temperatura ad oltre 640°C mantenendo la temperatura del vettore termico, i fumi, inferiore ad 800°C. Tale limite corrisponde al limite ammesso per l’impiego per la costruzione di apparecchiature a pressione di taluni acciai inossidabili di tipo austenitico: tra questi, ad esempio, il tipo 304 H, che presenta il miglior rapporto costo/prestazione, ma anche il 316H, il 309H il 310H ed il 321H. Questi materiali sono stati impiegati largamente in passato e sono tuttora largamente presenti come materiali per la costruzione di apparecchi e linee sia negli impianti di stirene esistenti sia in quelli più moderni. Negli impianti più moderni si utilizzano diffusamente leghe ad alto contenuto di Ni dal costo molto più elevato, rispetto agli acciai austenitici, che permettono di elevare la temperatura di esercizio al di sopra di 800°C e fino a 900°C.
Tuttavia anche nel caso di leghe ad alto contenuto di Ni è comunque importante poter ridurre la temperatura di progetto, che è legata alla massima temperatura di esercizio, perché questo determina sovente una considerevole diminuzione dello spessore dei materiali impiegati. A tal proposito si consideri una diminuzione della temperatura massima di esercizio e quindi di conseguenza di quella di progetto di 50°C come mostrato nell’esempio 2, diminuzione che si può ottenere applicando il dispositivo oggetto della presente invenzione. Se il materiale è ad esempio alloy 800 H e la temperatura di progetto (sovente più alta di quella di esercizio) si riduce da 925°C a 875°C lo spessore si può ridurre a 2/3. Se si considerano i tubi radianti dei forni, che impiegano sovente materiali quale ASTM A608 grado HK40 diminuire la temperatura di progetto da 1020°C, il limite ammesso per questo materiale a 970°C si può ridurre lo spessore a 3⁄4. Negli esempi il gas include H2, CO2, CO, N2, O2, CH4, C2H6, C2H4. Gli idrocarburi includono Etilbenzene, Stirene, Toluene, Benzene, altri aromatici C8 e C9, Paraffine e nafteni C6-C8.
Tipicamente i fumi uscenti dai due forni F1 e F2 vengono riuniti in un’unica corrente per ottimizzare i costi d’investimento relativi al sistema di recupero di calore ESEMPIO COMPARATIVO 1
L’esempio comparativo illustra un impianto di deidrogenazione dell’etilbenzene per produrre stirene secondo lo stato della tecnica. Figura 6 illustra due reattori adiabatici in serie. Le principali condizioni di funzionamento sono riportate nella Tabella 1. La conversione dell’etilbenzene è del 68% e il rapporto tra vapore d’acqua ed idrocarburi è di 1.4 kg/kg.
Tabella 1. (Si riferisce allo schema di Figura 6).
Corrente 1 2A 2B 2C 2D Etilbenzene Vapore Vapore Vapore Vap di Carica d'acqua d'acqua d'acqua a d'a alimentato da primo secondo a forno forno rea Portata 89700 86730 86730 86730 867 [kg/h]
T [°C] 495 387 800 631 760 Composizion 0 % peso 0 % peso 0 % peso 0 % peso 0 % e Gas di
Spurgo
Composizion 82% peso 0 % peso 0 % peso 0 % peso 0 % e
Idrocarburi
Composizion 18% peso 100% peso 100% peso 100% peso 100 e Acqua pes
Corrente 3B 3C 3E 3F 4E Uscita Alimentazione Uscita Prodotto Fum Primo secondo secondo di for Reattore reattore reattore reazione Portata 176427 176427 176427 176427 662 [kg/h]
T [°C] 538 619 563 174 150 Composizion 4.1 %mol 4 .1 %mol 7 .8 %mol 7.8 %mol 83 e Gas
Composizion 10.3 %mol 10.3 %mol 10 %mol 10 %mol 0 e
Idrocarburi
Composizion 85.6 %mol 85.6 %mol 82.2 %mol 82.2 %mol 17 e Acqua
ESEMPIO COMPARATIVO 1-A
L’esempio comparativo 1-A illustra un impianto esistente di deidrogenazione dell’etilbenzene per produrre stirene secondo lo stato della tecnica che, impiega un moderno catalizzatore, stabile anche in presenza di una bassa pressione parziale di vapore d’acqua, ed opera con un rapporto vapore d’acqua/idrocarburo pari a 1.2 kg/kg con la conversione dell’etilbenzene del 68%. La figura di riferimento è ancora Figura 6.
Tabella 1-A. (Si riferisce allo schema di Figura 6).
Corrente 1 2A 2B 2C 2D Descrizione Etilbenzene Vapore Vapore Vapore Vap di Carica d'acqua d'acqua d'acqua a d'a alimentato da primo secondo a
forno forno rea Portata 89700 72030 72030 72030 720 [kg/h]
T [°C] 495 382 860 643 798 Composizione 0 % peso 0 % peso 0 % peso 0 % peso 0 % Gas
Composizione 82% peso 0 % peso 0 % peso 0 % peso 0 % Idrocarburi
Composizione 18% peso 100% peso 100% 100% peso 100 Acqua peso pes
Corrente 3B 3C 3E 3F 4E Descrizione Uscita Alimentazione Uscita Prodotto di Fum Primo secondo secondo reazione for Reattore reattore reattore
Portata 161730 161730 161730 161730 645 [kg/h]
T [°C] 536 629 568 162 150 Composizione 5.5 %mol 5.5 %mol 8.9 %mol 8.9 %mol 83 Gas
Composizione 11 %mol 11 %mol 11.3 11.3 %mol 0
Idrocarburi %mol
Composizione 83.5% mol 83.5% mol 79.8 79.8% mol 17 Acqua %mol
ESEMPIO 1
L’esempio 1 illustra l’impianto secondo lo schema di Figura 1, vale a dire la presente invenzione, che impiega un moderno catalizzatore, stabile anche in presenza di una bassa pressione parziale di vapore d’acqua, operante con un rapporto vapore d’acqua/idrocarburo 1.2 kg/kg, con la conversione dell’etilbenzene del 68%, ed includendo l’apparato di riscaldamento che comprende il circuito di riscaldamento dei fumi.
Le Tabella 2 e Tabella 3 illustrano le condizioni di funzionamento dell’esempio 1.
In questo impianto, che opera nelle stesse condizioni dell’esempio comparativo 1-A, il vantaggio deriva dalla possibilità di raggiungere le stesse temperature d’ingresso ai reattori, e quindi la stessa conversione dell’etilbenzne, con temperature più basse dei circuiti di riscaldamento, in particolare quello del vapore d’acqua in uscita dai forni. Mantenendo la temperatura in uscita dai forni al di sotto di 800°C si possono conservare le stesse linee ed apparecchi (forni F1, F2 e scambiatore E1) con benefici sul tempo necessario per lo svolgimento dei lavori di miglioramento e minori costi nonché facilità di approvvigionamento dei materiali.
Tabella 2 (Si riferisce allo schema di Figura 1).
Corrente 1 2A 2B 2C Descrizione Etilbenzene Vapore d'acqua Vapore d'acqua Vapore di Carica in alimentazione da primo forno d'acqua secondo
Portata 89700 72030 72030 72030 [kg/h]
T [°C] 495 382 799 622 Composizione 0 % peso 0 % peso 0 % peso 0 % peso Gas di
spurgo
Composizione 82% peso 0 % peso 0 % peso 0 % peso Idrocarburi
Composizione 18% peso 100% peso 100% peso 100 % pe Acqua
Corrente 3A 3B 3C 3D Descrizione Alimentazione Uscita primo Alimentazione Alimenta primo reattore ultra Secondo reattore riscaldatore reattore Portata 161730 161730 161730 161730 [kg/h]
T [°C] 617 536 612 629 Composizione 0% peso 5.5 %mol 5.5 %mol 5.5 %mol Gas di
spurgo
Composizione 45% peso 11 %mol 11 %mol 11 %mol Idrocarburi
Composizione 55% peso 83.5% mol 83.5% mol 83.5% mo Acqua
Tabella 3 (Si riferisce allo schema di Figura 1).
Corrente 4A 4B 4C 4D Descrizione Gas caldi da Gas ad ultra Gas da ultra Gas ca VI riscaldatore riscaldatore forni Portata 76000 76000 76000 5260 [kg/h]
T [°C] 727 790 727 727 Composizione 70 %vol 70 %vol 70 %vol 70 %vol Gas di
spurgo
Composizione 0 %vol 0 %vol 0 %vol 0 %vol Idrocarburi
Composizione 30 %vol 30 %vol 30 %vol 30 %vol Acqua
Corrente 5 5A 6A
Descrizione Gas Naturale Gas a CI Aria Comburente
ai forni a CI
Portata 2900 210 4350
[kg/h]
T [°C] 25 25 25
Composizione 100 %mol 100 %mol 100 %mol
Gas
Composizione 0 %mol 0 %mol 0 %mol
Idrocarburi
Composizione 0 %mol 0 %mol 0 %mol
Acqua
Esempio Comparativo 2.
Tale esempio comparativo illustra un impianto secondo lo schema della Figura 6, impianto di deidrogenazione di nuova o futura costruzione secondo l’arte nota, operando secondo le principali condizioni di funzionamento che sono riportate nella Tabella 4.
La conversione dell’etilbenzene è del 68%, il rapporto tra vapore d’acqua ed idrocarburi è di 1 kg/kg. Tali condizioni rappresentano il limite per i catalizzatori di deidrogenazione più evoluti disponibili, e che potranno esser impiegati negli impianti di futura costruzione. In particolare la temperatura di oltre 900°C del vapore in uscita dal primo forno, determina la necessità di adottare materiali e soluzioni costruttive molto onerose e potenzialmente critiche in termini di affidabilità di funzionamento.
Tabella 4. (Si riferisce allo schema di Figura 6).
Corrente 1 2A 2B 2C 2D Etilbenzene Vapore Vapore Vapore Vapore di Carica d'acqua in d'acqua d'acqua a d'acqua alimentazione da primo secondo a primo forno forno reattore Portata 89700 57330 57330 57330 57330 [kg/h]
T [°C] 489 369 907 654 880 Composizione 0 % peso 0 % peso 0 % peso 0 % peso 0 % peso Gas
Composizione 82% peso 0 % peso 0 % peso 0 % peso 0 % peso Idrocarburi
Composizione 18% peso 100% peso 100% 100% peso 100% Acqua peso peso
Corrente 3B 3C 3E 3F 4E Uscita Alimentazione Uscita Prodotto di Fumi dai Primo Secondo secondo reazione forni Reattore reattore reattore (3) Portata 147030 147030 147030 147030 62000 [kg/h]
T [°C] 535 632 565 165 150 Composizione 5.4 %mol 5.4 %mol 10.3 10.3 %mol 83 %mol Gas %mol
Composizione 13 .6%mol 13.6 %mol 13.1 13.1 %mol 0 %mol Idrocarburi %mol
Composizione 81 %mol 81 %mol 76.6 % 76.6 %mol 17 %mol Acqua mol
Esempio 2.
L’esempio 2 illustra la progettazione di un nuovo impianto, che consente di trarre il massimo beneficio in termini di riduzione del consumo di vapore derivante dai più recenti catalizzatori. La Figura di riferimento è Figura 2 e le condizioni di esercizio sono quelle di Tabella 5 e 6 con conversione dell’etilbenzene del 68% ed il rapporto vapore d’acqua/idrocarburo è pari ad 1kg/kg.
Il vantaggio deriva dalla possibilità di raggiungere le stesse temperature d’ingresso ai reattori con temperature più basse dei circuiti di riscaldamento, in particolare quello del vapore in uscita dai forni.
Tabella 5. (Si riferisce allo schema di Figura 2).
Corrente 1 1A 2A 2B Etilbenzene Etilbenzene Vapore d' acqua Vapore da prim di Carica di Carica in forno alimentazione
Portata 89700 89700 57330 57330
[kg/h]
T [°C] 489 502 368 858 Composizione 0 % peso 0 % peso 0 % peso 0 % peso Gas
Composizione 82% peso 82% peso 0 % peso 0 % peso Idrocarburi
Composizione 18% peso 18% peso 100% peso 100% peso Acqua
Corrente 2E 3A 3B 3C
Vapore a C1 Alimentazione Uscita Primo Alimentazione Primo Reattore Ultrareattore riscaldatore Portata 744 147030 147030 147030
[kg/h]
T [°C] 200 625 536 612 Composizione 0 % peso 0% peso 5.5 %-mol 5.5 %-mol Gas
Composizione 0 % peso 50% peso 1 1.0%-mol 11.0%-mol Idrocarburi
Composizione 100% peso 50% peso 83.5% mol 83.5% mol
Acqua
Tabella 6 (Si riferisce allo schema di Figura 2).
Corrente 3F 4A 4B 4C
Prodotto Gas caldi Gas ad ultra Gas da ultra da VI riscaldatore riscaldatore
Portata 147030 70430 76000 76000
[kg/h]
T [°C] 162 720 790 747 Composizione 8.9 %mol 70 %vol 70 %vol 70 %vol
Gas
Composizione 11.3 %-mol 0 %vol 0 %vol 0 %vol Idrocarburi
Composizione 79.8 % mol 30 %vol 30 %vol 30 %vol Acqua
Corrente 5 5A 6A
Gas Gas a C1 Aria Comburente
Naturale a C1
ai forni
Portata 2800 225 4600
[kg/h]
T [°C] 25 25 25
Composizione 100 %mol 100 %mol 100 %mol
Gas
Composizione 0 %mol 0 %mol 0 %mol
Idrocarburi
Composizione 0 %mol 0 %mol 0 %mol
Acqua

Claims (17)

  1. RIVENDICAZIONI 1. Un impianto di deidrogenazione dell’etilbenzene per produrre stirene che comprende una sezione di reazione in cui uno o più apparati di reazione adiabatici sono disposti in serie, ed un circuito del vapore d’acqua in cui è presente almeno un primo apparato di scambio termico a vapore d’acqua; detto impianto essendo caratterizzato dal fatto di comprendere un apparato di riscaldamento in cui è presente un circuito di riscaldamento per mezzo della ricircolazione dei fumi che si formano nei procedimenti di deidrogenazione dell’etilbenzene a dare stirene, in cui detto apparato di riscaldamento comprende i seguenti apparati in comunicazione di fluido tra loro mediante detto circuito di riscaldamento: • uno o più apparati ultra-riscaldatori, • uno o più dispositivi combustori in cui sono inseriti almeno un diffusore del vapore d’acqua, almeno un bruciatore e almeno un apparato di miscelazione, • uno o più dispositivi di ventilazione.
  2. 2. L’impianto di deidrogenazione secondo la rivendicazione 1 in cui l’apparato di riscaldamento in cui è presente un circuito di riscaldamento per mezzo della ricircolazione dei fumi è posizionato tra un reattore adiabatico ed uno successivo essendo detti reattori in serie.
  3. 3. L’impianto di deidrogenazione secondo la rivendicazione 1 in cui l’apparato di riscaldamento in cui è presente un circuito di riscaldamento per mezzo della ricircolazione dei fumi è posizionato sulla linea di alimentazione della carica al primo dei reattori adiabatici in serie.
  4. 4. L’impianto di deidrogenazione secondo la rivendicazione 1 in cui l’apparato di riscaldamento in cui è presente un circuito di riscaldamento per mezzo della ricircolazione dei fumi è posizionato lungo il circuito del vapore d’acqua.
  5. 5. L’impianto di deidrogenazione secondo una qualunque delle rivendicazione da 1 a 4 in cui l’apparato di riscaldamento in cui è presente un circuito di riscaldamento per mezzo della ricircolazione dei fumi comprende almeno due ultra-riscaldatori in serie.
  6. 6. L’impianto di deidrogenazione secondo una qualunque delle rivendicazioni da 1 a 5 in cui il dispositivo ultrariscaldatore è posizionato a monte o a valle dell’apparato di scambio termico a vapore d’acqua.
  7. 7. L’impianto di deidrogenazione secondo la rivendicazione 6 in cui il primo ultra-riscaldatore è posizionato o a monte o a valle dell’apparato di scambio termico a vapore d’acqua, e i successivi sono posizionati a monte del dispositivo di ventilazione.
  8. 8. L’impianto secondo una qualunque delle rivendicazioni da 1 a 7 in cui il dispositivo di ventilazione è un ventilatore centrifugo oppure assiale idoneo per veicolare gas ad elevata temperatura.
  9. 9. L’impianto secondo una qualunque delle rivendicazioni da 1 a 8 in cui due o più dispositivi di ventilazione sono posti in parallelo a valle di un solo ultra-riscaldatore e a monte di un solo dispositivo combustore
  10. 10.Un procedimento di deidrogenazione dell’etilbenzene per produrre stirene che comprende le seguenti fasi: a. far reagire in presenza di un catalizzatore una miscela di reagenti contenente vapore d’acqua ed etilbenzene in uno o più stadi di reazione adiabatici in serie, preferibilmente almeno due stadi in serie, più preferibilmente due stadi, b. far circolare vapore d’acqua in modo che trasferisca almeno una parte del proprio calore sensibile ai reagenti oppure ai prodotti di reazione intermedi nei molteplici stadi di reazione, c. riscaldare ad una temperatura inferiore a 800°C una corrente di fumi e far ricircolare detti fumi in modo che trasferiscano il proprio calore latente ai reagenti, oppure ai prodotti di reazione intermedi generati durante i molteplici stadi di reazione, oppure al vapore d’acqua necessario per condurre la deidrogenazione, oppure a una loro combinazione.
  11. 11.Il procedimento secondo la rivendicazione 10 in cui i fumi sono fatti ricircolare con una portata che varia fra 10000 kg/h e 100000 kg/h.
  12. 12.Il procedimento secondo la rivendicazione 11 in cui i fumi sono fatti ricircolare con una portata che varia preferibilmente tra 50000 kg/h e 80000 kg/h.
  13. 13.Il procedimento secondo una qualunque delle rivendicazioni da 10 a 12 in cui i fumi sono fatti ricircolare ad una temperatura compresa fra 600°C e 800°C.
  14. 14.Il procedimento secondo una qualunque delle rivendicazioni da 10 a 13 in cui i fumi contengono gas di spurgo, idrocarburi e acqua e la concentrazione di acqua varia tra il 10% ed il 70% in volume.
  15. 15.Il procedimento secondo la rivendicazione 14 in cui la concentrazione di acqua varia tra il 15% ed il 45% in volume.
  16. 16.Il procedimento secondo una qualunque delle rivendicazioni da 10 a 17 in cui i fumi sono mantenuti a pressione constante durante la ricircolazione.
  17. 17.Il procedimento secondo una qualunque delle rivendicazioni da 10 a 16 che è condotto nell’impianto di deidrogenazione secondo le rivendicazioni da 1 a 10.
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PCT/IB2014/065916 WO2015068138A1 (en) 2013-11-11 2014-11-10 Ethylbenzene dehydrogenation plant for producing styrene and relative process
US15/035,600 US9783466B2 (en) 2013-11-11 2014-11-10 Ethylbenzene dehydrogenation plant for producing styrene and relative process
MYPI2016701670A MY181017A (en) 2013-11-11 2014-11-10 Ethylbenzene dehydrogenation plant for producing styrene and relative process
MX2016006065A MX370177B (es) 2013-11-11 2014-11-10 Planta de deshidrogenacion de etilbenceno para producir estireno y proceso relativo.
PL14802202T PL3068530T3 (pl) 2013-11-11 2014-11-10 Instalacja odwodornienia etylobenzenu do wytwarzania styrenu i odnośny sposób
EP14802202.3A EP3068530B1 (en) 2013-11-11 2014-11-10 Ethylbenzene dehydrogenation plant for producing styrene and relative process
KR1020167015646A KR102222586B1 (ko) 2013-11-11 2014-11-10 스타이렌 제조를 위한 에틸벤젠 탈수소 플랜트 및 관련 공정
CN201480069566.8A CN105828928B (zh) 2013-11-11 2014-11-10 乙苯脱氢生产苯乙烯的装置和相关方法
ES14802202.3T ES2668983T3 (es) 2013-11-11 2014-11-10 Planta de deshidrogenación de etilbenceno para producir estireno y procedimiento respectivo

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Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9844763B2 (en) * 2015-03-31 2017-12-19 Technip Process Technology, Inc. Method of preheating dehydrogenation reactor feed

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3417156A (en) * 1966-09-23 1968-12-17 Universal Oil Prod Co Endothermic catalytic conversion of ethylbenzene to styrene
US5053572A (en) * 1989-05-11 1991-10-01 Amoco Corporation Multistage ethylbenzene dehydrogenation process with split-flow hydrocarbon feed
US20090264692A1 (en) * 2008-04-18 2009-10-22 Fina Technologies, Inc. Use of Direct Heating Device with a Reheater in a Dehydrogenation Unit

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3847968A (en) * 1973-07-30 1974-11-12 Badger Co Method of producing styrene
JPS56135427A (en) * 1980-03-27 1981-10-22 Mitsubishi Petrochem Co Ltd Preparation of styrene
FR2596047B1 (fr) * 1986-03-21 1988-05-13 Charbonnages Ste Chimique Procede de production de styrene
US4695664A (en) * 1986-04-17 1987-09-22 The Badger Company, Inc. Method of recovering heat from low temperature effluent
JP2009262136A (ja) 2008-03-31 2009-11-12 Mitsubishi Chemicals Corp プレート式反応器のスタートアップ方法
CN102040466B (zh) 2009-10-13 2012-10-10 中国石油化工股份有限公司 乙苯脱氢制备苯乙烯的方法
CN102503762A (zh) * 2011-11-17 2012-06-20 江苏正丹化学工业股份有限公司 一种乙烯基甲苯的生产方法

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3417156A (en) * 1966-09-23 1968-12-17 Universal Oil Prod Co Endothermic catalytic conversion of ethylbenzene to styrene
US5053572A (en) * 1989-05-11 1991-10-01 Amoco Corporation Multistage ethylbenzene dehydrogenation process with split-flow hydrocarbon feed
US20090264692A1 (en) * 2008-04-18 2009-10-22 Fina Technologies, Inc. Use of Direct Heating Device with a Reheater in a Dehydrogenation Unit

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