JPH0825912B2 - 副生成物利用を含む芳香族炭化水素の製造法 - Google Patents

副生成物利用を含む芳香族炭化水素の製造法

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JPH0825912B2 JP62280864A JP28086487A JPH0825912B2 JP H0825912 B2 JPH0825912 B2 JP H0825912B2 JP 62280864 A JP62280864 A JP 62280864A JP 28086487 A JP28086487 A JP 28086487A JP H0825912 B2 JPH0825912 B2 JP H0825912B2
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Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、一般に芳香族炭化水素の製造に関し、特に
副生成物を有用な炭化水素の製造に利用するC2〜C4炭化
水素供給原料の接触転化による芳香族炭化水素の製造法
に関する。
時に脱水素環化二量化(DHCD)と呼ばれるC2〜C4炭化
水素供給原料の接触転化によるベンゼン、トルエン、キ
シレンなどの芳香族炭化水素の接触製造は以前から知ら
れている。ガリウム担持ゼオライト触媒上でC2〜C4炭化
水素を芳香族炭化水素へ転化させるこの製造法の1つの
形はBPサイクラー法(BP Cyclar process)として急速
に認識を得つつある。この方法では、芳香族炭化水素に
加えて、メタンに富む流および水素に富む流を副生成物
として生成し、これらの生成物のために何らかの他の使
用が無いとこの方法にとって損失となる。
C2〜C4炭化水素供給原料は他の供給源、例えば副生成
物製油所流、から誘導され得るが、かかる供給原料の潜
在的供給源は天然ガスからメタンを分離することによっ
て得られる液化石油ガス(LPG)であり、その詳細な組
成はその源によって異なるが、二酸化炭素、窒素、C4 +
炭化水素の1種以上の少量と共に主としてメタン、エタ
ン、プロパン、ブタンからなる。大量の回収メタンの潜
在的使用は、種々のルートによる合成ガスへの転化およ
びそれに続くかくして生成した合成ガスの公知のフィッ
シャー・トロプシュ(FT)転化によるより価値の高い生
成物、例えばメタノール、高級アルコールまたは炭化水
素への転化のための供給原料としての使用である。
メタンまたは含メタン混合物、例えば天然ガス、から
の例えばスチームリフォーミング、オートサーマルフォ
ーミング(autothermal reforming)または部分酸化に
よる合成ガスへの初期転化とそれに続くフィッシャー・
トロプシュ触媒上での転化による炭化水素の製造は現在
までに当業界で認められている。合成ガスの生成にどん
なルートを用いても、一般に、その水素:一酸化炭素比
を次の炭化水素へのフィッシャー・トロプシュ転化に最
適な値に調節しなければならない。2:1の最大の水素:
一酸化炭素比を有する酸化的ルートは水素:一酸化炭素
比の増加を必要とする。このためには、水蒸気と合成ガ
ス生成過程で生成される一酸化炭素の一部分との反応に
よる水素の生成を含むシフト反応が一般に要求される。
シフト反応は二酸化炭素をも生成し、二酸化炭素は次の
フィッシャー・トロプシュ反応では一般に望ましくな
く、一般には、合成ガス生成工程で生成される二酸化炭
素および水蒸気と一緒にその除去工程が必要である。シ
フト反応工程と可能性ある二酸化炭素除去工程とを含む
ことは、プラントに於ける資本支出の点および炭素損失
による全生産性の損失の点の両方でこの方法の経済を損
なう。
本発明者らは従来知られている2つの方法をその同時
実施にとって有利であるように一体化する方法を開発し
た。
従って、本発明は、 (A)供給原料を脱水素環化二量化触媒の存在下に於て
反応させて芳香族炭化水素と水素とメタンとからなる生
成物を生成する工程と、 (B)工程(A)の生成物を芳香族炭化水素分画とメタ
ンに富む気体分画と水素に富む気体分画とに分離する工
程と、 (C)工程(B)で分離されたメタンに富む気体分画の
全部または一部を合成ガス製造装置へ供給し、それによ
って合成ガスを生成させる工程と、 (D)工程(C)からの合成ガスを、工程(B)で分離
された水素に富む気体分画の全部または一部分と一緒
に、それによって合成ガスの水素:一酸化炭素比を増加
し、フィッシャー・トロプシュ転化触媒と接触させて炭
化水素生成物を生成する工程と からなる、エタンおよび(または)プロパンおよび(ま
たは)ブタンを含む供給原料からの芳香族炭化水素の製
造法を提供する。
本発明の製造法に関する利点はDHCD法からの副生成物
オフガス流を十分に利用することができかつメタンに富
む気体分画が合成ガス製造装置への供給原料として用い
られかつ水素に富む気体分画が合成ガスの水素:一酸化
炭素比をF−T転化に適当な値へ増加するために用いら
れ、それによって合成ガスシフト作業を完全になくすか
あるいはその大きさを相当に減少しかつ二酸化炭素除去
の必要性を相当に減少する点である。
本発明の製造法の工程(A)では、任意の適当な脱水
素環化二量化触媒を用いることができるが、ガリウム担
持ZSM−5型アルミノ珪酸塩ゼオライトが好ましい。こ
の工程への供給原料はエタン、プロパン、ブタンまたは
これらの混合物のいずれかであることができ、メタン、
エチレン、プロピレンまたは高級オレフィンの一種以上
を含でいてもよい。特に適当な供給原料は典型的には低
温手段で天然ガスから分離されたLPGであり、それから
回収されたメタンは本発明の製造法の工程(C)へ適当
な供給原料である。本発明の製造法の工程(A)の操作
に関する典型的なプロセス条件、触媒、触媒処理および
他の情報は本発明者らの特許広告GB−A−1499199号、1
561590号、1537780号およびEP−A−50021号、119027
号、119023号、147111号、162636号、186949号、202000
号および係属未公告ヨーロッパ特許出願第86306340.0号
に記載されており、これらの記載は参照分として本明細
書に含まれるものとする。
工程(A)の生成物はベンゼン、トルエン、キシレン
の混合物からなる芳香族炭化水素(BTX)とメタンと水
素である。工程(B)では、これらの生成物がBTXとメ
タンに富む気体分画と水素に富む気体分画とに分離され
る。この分離は通常の方法で行うことができる。
工程(C)では、工程(B)で分離されたメタンに富
む気体分画の全部または一部分、好ましくは全部が、好
ましくは追加の含メタン炭化水素ガスと一緒に、合成ガ
ス製造装置へ供給される。相応しくは、含メタン炭化水
素ガスは主としてメタンからなる任意のガス、例えば天
然ガスおよび(または)LPG分離装置から回収されたメ
タンでよい。本発明の製造法の工程(A)のLPG供給原
料を与えるためには天然ガスから分離されたメタンを用
いることが好ましい。合成ガス製造装置は相応しくはス
チームリフォーミング装置、オートサーマル(autother
mal)リフォーミング装置または部分酸化装置、あるい
は例えば本発明者らの同時係属英国特許出願公告第2179
366号(BPケースNo.6046)に記載されているような一次
スチームリフォーミングと二次オートサーマルリフォー
ミングとの組み合わせであることができる。好ましくは
合成ガス製造装置は部分酸化装置である。というのは、
スチームリフォーミングおよび(または)オートサーマ
ルリフォーミングルートとは対照的に、合成ガスの部分
酸化製造法は一般に2:1より大きい水素:一酸化炭素比
を有する合成ガスを製造することができないからであ
る。酸化的合成ガス製造装置は接触または非接触部分酸
化装置でよく、その両方とも当業界で通常の装置であ
る。特に適した合成ガス製造装置は、適当な温度および
圧力条件下で上記含メタン供給原料、水蒸気、含酸素ガ
スが適当な比率でそれへ供給されるリフォーミング触媒
の流動床または噴出床の形をとることができる接触部分
酸化装置である。相応しくは、含酸素ガスは分子状酸素
でよく、分子状酸素は不活性ガス、例えば窒素で、相応
しくは空気に関する比率よりもかなり低い比率で希釈さ
れることができる。好ましい合成ガス製造装置およびそ
の作動方法は本発明者らの同時係属ヨーロッパ特許出願
公告第163385号、第164864号、第178853号に記載されて
おり、これらの記載は参照文とし本明細書に含まれるも
のとする。
工程(C)で生成された合成ガスは、水素および一酸
化炭素に加えて、一般に供給原料から由来するおよび
(または)合成ガス製造工程中に生成される二酸化炭素
および多分水蒸気をも含んでいる。随意工程(C′)で
は、この二酸化炭素および水が、通常の方法、例えば溶
媒吸収によって、水蒸気と一緒に除去される。
工程(D)では、工程(C)で分離された合成ガスが
その水素:一酸化炭素比を増加させる目的で工程(B)
で分離された水素に富む気体分画の全部または一部分と
混合されかつF−T転化触媒と接触して炭化水素生成物
を生成する。混合される水素に富む気体分画の量は2:1
より大きい、好ましくは2.05〜2.2:1の範囲の水素:一
酸化炭素比を生ずるのに十分な量である。この好ましい
範囲を得るために、水素ブリードを作動させるか追加水
素を供給するかのいずれかが必要であることがあり得る
が、1つの好ましい実施態様に於ては、その水素含量を
調節せずに水素に富む気体分画を用いることと一致した
値に全流量(total throughputs)を調節する。
適当なフィッシャー・トロプシュ触媒は金属鉄、コバ
ルトまたはルテニウムの1種以上を含み、随意に適当な
担体、例えばシリカ、アルミナ、チタニアまたはセリア
上に担持される。相応しくは、触媒は結晶性ゼオライ
ト、例えばZSM−5または超安定性ゼオライトYを含む
ことができる。1つの好ましいフィッシャー・トロプシ
ュ触媒は合成ガスを気体C2〜C4オレフィン系炭化水素と
液体C5 +炭化水素との混合物へ転化させる能力のある触
媒である。特に好ましい触媒は本発明者らの同時係属ヨ
ーロッパ特許出願公告第0169743号、第0211577号、第02
32962号に記載されているようなルテニウム/セリア触
媒であり、上記記載は参照分として本明細書に含まれる
ものとする。もう1つの別の実施態様に於ては、好まし
いフィッシャー・トロプシュ触媒は合成ガスをろう状炭
化水素へ転化させる能力のある触媒であり、このろう状
炭化水素は適当な条件下でゼオライトとの接触によって
液体C5 +炭化水素へ転化可能である。この型の1つの好
ましい触媒は本発明者らの同時係属ヨーロッパ特許出願
第87308211−9号に記載されているような、相応しくは
担体、例えば酸化亜鉛と組み合わせたコバルトであり、
上記特許出願の記載は参照文として本明細書に含まれる
ものとする。
好ましいフィッシャー・トロプシュ触媒は二酸化炭素
に耐性がある触媒であり、この場合には、工程(C′)
を削除するかあるいは大きさを実施的に減少することが
できる。
その後で、F−T生成物の液体炭化水素分画から気体
炭化水素分画を分離しかつそれから水を除去することが
好ましい。このことは通常の手段で行うことができる。
便宜上、この分離は本発明の製造法の工程(A)の供給
原料を与えるための天然ガスからのLPGの分離と組み合
わせることができる。液体C5 +炭化水素分画は相応しく
はガソリンブレンディング成分として用いることができ
る。
本発明の製造法を原油パイプラインの付近で実施する
場合には、BTXおよびC5 +炭化水素分画を相応しくは原油
パイプラインを通して製油所へ送ることができる。
本発明の1つの好ましい実施態様をフローシートの形
を取る添付図面に関して次に説明する。
図面について説明すると、1は脱水素環化二量化およ
び分離装置であり、2は接触部分酸化装置であり、3は
二酸化炭素分離装置であり、4はフィッシャー・トロプ
シュ転化装置であり、5はフィッシャー・トロプシュ生
成物分離装置であり、6〜17は移送ラインである。
作動時、天然ガスから分離されたLPGはライン6を通
って装置1へ送られ、そこでDHCD触媒と接触してBTXと
メタンと水素とを生成し、BTXとメタンに富む気体分画
と水素に富む気体分画とに分離され、BTXはライン7を
通って回収される。メタンに富む気体分画はライン8を
通り、LPG分離からのメタンと混合され、ライン9を通
って接触部分酸化装置へ供給され、酸素および水蒸気は
それぞれライン10、11から供給される。接触部分酸化装
置2中で、供給原料は二酸化炭素および水蒸気と共に一
酸化炭素および水素を含む生成物へ転化される。生成物
はライン12を通って分離装置3へ送られ、そこで二酸化
炭素および水が除去される。
DHCD装置2からの水素に富む気体分画はライン14を通
って送られ、分離装置からライン13を通って出る二酸化
炭素と水が実質的に無い合成ガスと混合され、それによ
って合成ガスの水素:一酸化炭素モル比を約2.14:1の値
に上げた後、混合物はフィッシャー・トロプシュ転化装
置4に入る。F−T装置4中では、合成ガスは水および
気体C2〜C4炭化水素と液体C5 +炭化水素との混合物から
なる炭化水素へ転化され、混合物はライン15を通ってF
−T生成物分離装置5へ送られ、そこで生成物は水とラ
イン16を通ってLPG供給ライン6へ送り返されるLPGとラ
イン17を通って回収される液体C5 +炭化水素分画とに分
離される。F−T 生成物分離装置5はこの場合別個の
装置として示されているが、この装置は天然ガスからの
LPG分離装置中へ組み込まれることができ、それによっ
てプラントの節約となる。
当業者には、上記製造法が本発明の本質的特性を保持
しながら、変更可能であることがわかるであろう。例え
ば、工程(D)に加えて、あるいは工程(D)の別法と
して、合成ガスをメタノールまたはより高級のアルコー
ルの混合物へ転化させることができる。
【図面の簡単な説明】
添付図面は本発明の1つの好ましい実施態様を示すフロ
ーシートである。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 B01J 29/40 C07C 1/04 15/02

Claims (16)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】(A)供給原料を脱水素環化二量化触媒の
    存在下で反応させて芳香族炭化水素とメタンとを含む生
    成物を製造する工程と、 (B)工程(A)の生成物を芳香族炭化水素分画とメタ
    ンに富む気体分画と水素に富む気体分画とに分離する工
    程と、 (C)工程(B)で分離されたメタンに富む気体分画の
    全部または一部分を合成ガス製造装置へ供給して合成ガ
    スを製造する工程と、 (D)工程(C)からの合成ガスを、工程(B)で分離
    された水素に富む気体分画の全部または一部分と一緒
    に、それによって合成ガスの水素:一酸化炭素比を増加
    し、フィッシャー・トロプシュ転化触媒と接触させて炭
    化水素生成物を生成する工程とからなる、メタンおよび
    (または)プロパンおよび(または)ブタンを含む供給
    原料からの芳香族炭化水素の製造法。
  2. 【請求項2】合成ガス製造装置が酸化的合成ガス製造装
    置である特許請求の範囲第(1)項記載の製造法。
  3. 【請求項3】工程(C)に於て合成ガス製造装置へ追加
    の含メタン炭化水素ガスを供給する特許請求の範囲第
    (1)項または第(2)項のいずれかに記載の製造法。
  4. 【請求項4】工程(A)に於て反応させる供給原料が天
    然ガスから分離されたLPGである前記特許請求の範囲の
    いずれか1項に記載の製造法。
  5. 【請求項5】天然ガスからのLPGの分離から回収された
    メタンを工程(C)の供給する特許請求の範囲第(4)
    項記載の製造法。
  6. 【請求項6】工程(A)の脱水素環化二量化触媒がガリ
    ウム担持ZSM−5型アルミノ珪酸塩ゼオライトである前
    記特許請求の範囲のいずれか1項に記載の製造法。
  7. 【請求項7】工程(C)の酸化的合成ガス製造装置が接
    触または非接触部分酸化装置のいずれかである特許請求
    の範囲第(2)〜第(6)項のいずれか1項に記載の製
    造法。
  8. 【請求項8】接触部分酸化装置が、それへ適当な温度お
    よび圧力の条件下で含メタン供給原料、水蒸気、含酸素
    ガスが供給される流動床または噴出床(spouted bed)
    のいずれかの形をとる特許請求の範囲第(7)項記載の
    製造法。
  9. 【請求項9】工程(C)に於て一酸化炭素が生成されか
    つ追加工程(C′)に於て合成ガスから二酸化炭素が除
    去される前記特許請求の範囲のいずれか1項に記載の製
    造法。
  10. 【請求項10】工程(D)に於て合成ガスと混合される
    水素に富む気体分画の量が2:1より大きい水素:一酸化
    炭素モル比を生ずるのに十分な量である前記特許請求の
    範囲のいずれか1項に記載の製造法。
  11. 【請求項11】水素:一酸化炭素モル比が2.05〜2.2:1
    の範囲である特許請求の範囲第(10)項記載の製造法。
  12. 【請求項12】フィッシャー・トロプシュ触媒が合成ガ
    スをC2〜C4オレフィン系炭化水素と液体C5 +炭化水素と
    の混合物へ転化させる能力のある触媒である前記特許請
    求の範囲のいずれか1項に記載の製造法。
  13. 【請求項13】フィッシャー・トロプシュ触媒がルテニ
    ウムとセリアとからなる特許請求の範囲第(12)項記載
    の製造法。
  14. 【請求項14】フィッシャー・トロプシュ触媒が合成ガ
    スをろう状炭化水素へ転化させる能力のある触媒である
    特許請求の範囲第(1)〜第(11)項のいずれか1項に
    記載の製造法。
  15. 【請求項15】フィッシャー・トロプシュ触媒がコバル
    トと酸化亜鉛とからなる特許請求の範囲第(14)項記載
    の製造法。
  16. 【請求項16】フィッシャー・トロプシュ触媒がゼオラ
    イトをも含む特許請求の範囲第(12)〜第(15)項のい
    ずれか1項に記載の製造法。
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