TW448151B - Process for dehydrogenation of ethylbenzene to styrene - Google Patents

Description

A7 B7 448151 五、發明説明（彳） 發明說明： 發明背景 (請先鬩讀背面之注意事項再填寫本頁) 本發明係關於苯乙烯之製造的領域並且更特定言之係 揭示使乙基苯脫氫成苯乙烯單體的方法與裝置，包括反應 容器。 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 在苯乙烯製造的領域中有一種爲人熟知的技術，即在 1 0 0 0 - 1 2 3 0 °F的提高溫度下及約4至2 0 P S I A的壓力下利用脫氫觸媒（例如氧化鐵）對乙基苯 (” EB” ）施以反應以自苯環上的乙基自由基脫除氫而 生成苯乙烯分子。其通常是在一系列徑向絕熱的苯乙烯反 應器中實施，該類反應器一般稱爲E B脫氬反應器。脫氫 反應器通常爲極大尺寸的加長型圓柱狀垂直結構，其直徑 爲約五至約三十呎或以上，並且其長度爲約十呎至約一百 呎或以上。此一反應器的正規構造使得位於垂直反應器中 央之入口處的乙基苯氣體得以輸入，因此該氣體係以徑向 向外流動並通過環狀區域，並通過氧化鐵或者其他適宜之 脫氫觸媒的環狀多孔觸媒床，然後再通過外圍環狀區域而 移出反應器°因爲苯乙烯流過觸媒床的方向爲徑向，所以 這些反應器通常被視爲”徑向”反應器。 嫻於苯乙烯製造技藝的人士目前咸信多個’徑向床’ 具有典型脫氫觸媒床之E B反應器的最適排列方式係將三 或多個徑向絕熱反應器安排成串聯的流動位向，反應器之 間具有再加熱的裝置以將熱量加至吸熱反應。各個反應器 的觸媒可以與其他反應器的觸媒具有不同的選擇性。此處 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS〉A4規格（210X297公釐〉 A7 B7 448151 五、發明説明（2 ) (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 的”選擇性”，在嫻於本技藝之人士的眼中，係指觸媒選 擇性地製得較高含量之所欲的苯乙嫌及較低含量之不欲的 甲苯及苯的能力。而”活性”則指原料每次通過觸媒時觸 媒將某一百分比的乙基苯轉化成芳族化合物的能力。上述 之習知的徑向反應器的一個例子可參見Butler等人的 U.S.Patent 5，3 5 8，6 9 8。 因爲習知之E B反應器的絕熱設計與脫氫反應的吸熱 性質，所以習知的E B .製程需要熱量加至製程以維持脫氫 反應。因而必須使用多個反應器以提供製程期間增加熱量 的機會，其可藉位於各個串聯反應器之間的加熱器或者” 超加熱器”的使用而解決。這也是各個串聯反應器中使用 不同觸媒的理由之一，亦即在該多個反應器之間有不同的 觸媒選擇性。由於E B反應在徑向反應器中爲吸熱性質， 所以通過系統的液體每小時空間速度（L H S V )即受到 嚴苛的限制。Ε Β進料必須緩慢地通過反應器以使得脫氫 作用能夠實質地完成*其亦因反應中的吸熱而減緩。 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 因此，無需大的多個反應器，加熱器，熱交換器| 或者多種觸媒，以及不受低L H S V限制之乙基苯脫氫的 方法即有其必要性。 發明槪述 本發明揭示乙基苯脫氫的方法及裝置其使用單一、小 的觸媒反應器，該反應器既不爲絕熱亦不爲等溫，事實上 該反應器爲上升式加熱反應器。 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（210Χ297公釐） 8 4 4

圖式簡單說明 圖1爲反應器的橫截面圖及用於實施本發明的製程流 程圖。 較佳實施例的說明 附圖爲橫截面的圖示其顯示本發明的構想，在此處揭 示的上升式加熱EB反應器1〇具有以外殼11界定的反 應室，並具有入料幹管1 2與出料幹管1 3。供料管線-1 4與入料幹管1 2相通而產物流管線1 5則通至出料幹 管1 3。 EB反應器1〇的中央部份包含爐11 ，爐內有一系 列的產物流管線1 6，該管線並連接至入料幹管1 2。管 1 6的開孔接至入料幹管1 2使得E B進料得以經由管線 1 4進入入料幹管1 2並通過管1 6進入出料幹管1 3。 雖然，在此一示意圖中僅顯示三個管，但在實際的操作中 可將多個管置於反應器中。在管1 6的上方有多個加熱器 1 8其位於爐箱的頂部。加熱管1 8具有諸如天然氣、氫 氣、或其他可燃性氣體作爲燃料，該燃料係藉與加熱元件 1 8相通的燃料入料管線1 7提供。燃燒產物排氣管線 1 9通過室1 1的壁以將燃燒產物自噴管2 4的火焰攜..出 。亦可藉分離的氧氣供應管線或者空氣供應管線供給氧氣 ’該種管線可以分離的方式連接至燃燒器管路1 8或者其 可以在進入管線1 7之前先通過混合室，空氣或者氧氣可 -6 _ (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) ί I----訂---I ---I · *3^' 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 本紙張尺度適用令國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 448 15 1 A7 B7 11 經濟部中夾標準局員工消費合作社印製 五、發明説明（4 ) 以在此處與氣態燃料混合。 在典型的操作中，乙基苯進料係經由入料管線1 4提 供並通過反應器管路1 6。反應器管路1 6的內部可以操 作者希望於製程中使用的E B脫氫觸媒做完全或者部份的 充塡。嫻於本技藝的人士知道何種觸媒較適宜於本發明中 使用。 如前所述，反應器管路1 6可以所欲的E B脫氫觸媒 做完全或者部份的充塡，因而來自入料幹管1 2的EB進 料得以流過管路16並通過選用的觸媒並在出料幹管13 中收集。 雔然E B流過反應器管路1 6，但是進入管線1 7之 燃料與氧氣源的氣態混合物會移入加熱器噴管2 4.並排出 。點火源在反應器起動之初即予提供並且氣體係連續地通 過噴管2 4並在移出噴管時燃燒。僅需少量的實驗即可知 道特定的噴管尺寸是否適合用於上升式加熱反應器。因此 ，當乙基苯進入管線14並經過室之入料幹管12進入反 應器管路1.6時，其即通過內含於反應器管路1 6中的 E B脫氫觸媒並因氣態燃料的消耗而感受到增加的熱輸入 。雖然燃料以氣態爲宜，但是使用液態燃料亦爲可行’其 可在進入管線1 7之前先以氧氣來源的氣體予以原子化。 其他習知的噴管一加熱器配置亦可用於消耗不同的燃料源 。除了化學驅動的熱供應之外，亦可使用電力加熱元件替 代*其在反應器輸入端至反應器輸出端有不同的熱生成作 用，因而可以增加反應器的熱供應。因此，嫻於本技藝的 l·^—· —^ϋ- 1 mil n n^ft'\ I i I (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 本紙張又度適用中國國家標隼（CNS ) A4規格（210Χ29·7公釐） 448 1 51 3 Α7 _ Β7 經濟部中央標率扃貝工消費合作社印製 五、發明説明（5 ) 人士可以利用電力加熱元件替代加熱管1 8，即增加與反 應器管路16輸出端相接之加熱元件端的熱輸出。 但是，在本發明中所使用的加熱源最好與位於E B脫 氫系統附近的精製操作相容，此處最適用的燃料通常爲氫 氣或者壓縮的天然氣，因此說明的部份係利用氣體點火加 熱系統來界定。當乙基苯進料沿反應器管路1 6的長度方 向通過內含於其中的觸媒時，其實質的脫氫作用即完成並 且進入出料幹管的產物含有大量的苯乙烯，其後該產物即 通過產物流管線1 5以實施進一步的純化作用並除去非苯 乙烯產物例如乙基苯、苯、甲苯及氫氣。如前文所述，由 噴管2 4移出的燃燒氣體係經由加熱室底端的廢氣導管 1 9流出。此即是將.乙基苯脫氫爲苯乙烯所使用的反應器 ，其被界定爲上升式加熱反應器以提供吸熱之乙基苯脫氫 反應所需的熱輸入並且進一步地對靠近E B脫氫反應的一 端提供增加的熱量因爲被反應的組份逐漸埤耗盡因而使得 反應愈難驅動。 爲了使讀者對本發明的槪要原理有所瞭解，在本文中 已針對本發明的某些較佳的實施例做過說明，但是此處應 該知道在不背離這些原理的前題下在上述的脫氫反應器系 統中所實施的多種改變及創新均爲可行。通過管路的流速 (LHSV)亦可藉反應器管路之直徑的改變而改變。舉 例而言，反應器管路在進料端可以較小而在出料端可以較 大以使得沿各個反應器管路長度方向而下的L H S V降低 。此將使.得乙基苯反應在管路中的較高溫度下具有較長的 I--:,--丨，---；/ 燊-- (請先Μ讀背面之注意事項再填寫本頁) 、言 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（210Χ297公釐） 448151 A7 Β7 五、發明說明多) …」 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 滯留時間。當然亦可以相反的方式來改變管路的直徑，亦 即進料端可以較大而出料端可以較小以增加沿幹管長度方 向而下的L H S V。嫻於本技藝的人士理應知道尙有其他 的改變，因此在不背離本發明之精神與範疇的前題下對本 文中所述之用於例舉目的之本發明特定實例所做的所有改 變與修飾均涵蓋於本發明內。 本發明之具有特質或者優勢的較佳體系係如申請®# 範圍所定義。 圖式符號之簡單說明 10 上升式加熱ΕΒ反應器 11 外殼（爐或室） 12 入料幹管 13 出料幹管 14 供料管線 1 5 產物流管線 16 產物流管線（反應器管路） 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 17 燃料入料管線 18 加熱器/加熱管路/加熱元件 19 燃燒產物排氣管線 2 4 噴管 - 本紙張尺度適用令國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐）-9 -

Claims (1)

1. 8 1 5 4- 公告本 A8 B8 C8 D8 η 六、申請專利範圍 _J 附件3Λ :第86 1 16775號專利申請案 中文申請專利範圍修正本 民國88年12月修正 1.一種使乙基苯脫氫成苯乙烯之方法，該方法包含 將乙基苯原料通過至少一個含有脫氫觸媒的脫氫反應 器管路 '而該至少一個管路位於反應器容辱的內部且沿著 反應器容器的內壁分散； 利用位於該管路和該反應器容器間之加熱源，沿著該 管路長度的方向施加一變化量的熱；及 在該管路的末端回收苯乙烯產物； 其中該變化量的熱係以該原料流通過該管路的方向’ 沿著該管路長度的方向，以增加管路長度方向的增量的方 式而加以變化；及 其中該加熱係足以將該乙基苯轉換成苯乙烯者。.. 2 .如申請專利範圍第1項之方法，其中該管路是沿 著其長度方向具有固定截面積者，及加熱步驟係藉由在利 用該管路和該反應器容器間的區域而互通之不同的燃燒.器 內燃燒流體燃料而達成。 3 .如申請專利範圍第1項之方法，其中該管路”是沿 著其長度方向具有固定截面積者，及加熱步驟係藉由提供 能量予以沿著該管路長度方向且位於該管路和該反應器容 器間的區域之至少二個分開的電加熱元件而達成。 本纸張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) ..褒-------'訂-1^---111—^ 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 4 4 8 1 5 | Α8 Β8 C8 _ D8 六、申請專利範圍 4 .如申請專利範圍第1項之方法，其中該變化步驟 包含使用沿著至少一部份的管路長度方向具有不同的截面 積之管路而改變乙基苯原料通過管路之L H S V。 5 .如申請專利範圍第2項之方法，其中該燃燒流體 燃料的步驟係藉由以原料在該管路中的流動方向將該燃料 沿著該管路噴灑的方式而達成。 6 ·如申請專利範圍第5項之方法，其中該流體燃料 是燃料氣體。 〈請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4规格（210x297公爱） -2 -