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JP5986477B2 - Paraffin manufacturing method and manufacturing apparatus - Google Patents

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Description

本発明は、エチレンやプロピレンなどのオレフィンからエタンおよびプロパンなどのパラフィンを製造する方法および装置に関する。   The present invention relates to a method and apparatus for producing paraffins such as ethane and propane from olefins such as ethylene and propylene.

パラフィン(飽和鎖式炭化水素)のうちエタンやプロパンは石油を分留することで得られるが、需要分野として、エタンはエチレンやクロロエチレンの原料や、極低温の冷却材として使用されている。また、プロパンはLPGとしてガス燃料としての需要が多いが、最近では半導体などの電子材料分野でも使用されるようになり、かかる用途については、特に高純度なプロパンが要求されるようになっている。例えば、高純度プロパン中の各不純物の濃度については、1ppm未満であることが求められる。   Among paraffins (saturated chain hydrocarbons), ethane and propane can be obtained by fractionating petroleum. However, as a demand field, ethane is used as a raw material for ethylene and chloroethylene and as a cryogenic coolant. Propane is often used as a gas fuel as LPG, but recently it has also been used in the field of electronic materials such as semiconductors, and for such applications, particularly high-purity propane is required. . For example, the concentration of each impurity in high-purity propane is required to be less than 1 ppm.

高純度なエタンやプロパンなどのパラフィンを製造することは原油をクラッキングし、分留をおこなう段階で精密な蒸留をおこなえば可能ではあるが、精密な蒸留条件の設定が必要であり、コストの高騰化を招く。一方、エタンはエチレンやクロロエチレンなどの石油製品の原料として、プロパンはガス燃料として主に使用されており、このような用途では高純度なエタンやプロパンは必要とされない。したがって、需要量が少ない高純度パラフィンのために、工業製品として精油所でそのような採算性のない精製は行われていない。   Producing paraffins such as high-purity ethane and propane can be achieved by cracking crude oil and performing precise distillation at the stage of fractional distillation, but it is necessary to set precise distillation conditions and increase costs. Invite On the other hand, ethane is mainly used as a raw material for petroleum products such as ethylene and chloroethylene, and propane is mainly used as a gas fuel. In such applications, high-purity ethane and propane are not required. Therefore, because of the high-purity paraffin with a low demand, such an unprofitable refining is not performed in refineries as industrial products.

高純度化の原料として用いるプロパンを主成分とする原料ガスには、不純物として例えばメタン、エタン、プロピレン、イソブタンやノルマルブタンなどが含まれるが、これら不純物を除去することで高純度化を図る方法が提案されている(例えば、特許文献1,2参照)。   The raw material gas mainly composed of propane used as a high-purity raw material contains, for example, methane, ethane, propylene, isobutane, normal butane, and the like as impurities. A method for achieving high purity by removing these impurities Has been proposed (see, for example, Patent Documents 1 and 2).

特許文献1には分子篩や活性炭を吸着剤として、エタン、プロピレン、イソブタンやノルマルブタンなどをプロパンより優先して吸着除去させ低純度プロパンから高純度プロパンを回収する技術が提案されている。特許文献2では炭素数2から6のパラフィン(プロパンを含む)および炭素数2から6のオレフィン(プロピレンを含む)を含む原料からパラフィン(プロパンを含む)を精製するための方法が提案され、銀イオン吸収液にオレフィンを優先的に吸収させつつ、当該吸収液に吸収されなかったパラフィンを回収して精製する技術が提案されている。特許文献1,2の方法では、いずれも吸着操作や吸収操作をおこなうことでプロパン以外の不純物を除去しており、不純物と一緒にプロパンの一部が失われるため、プロパンを高い回収率で回収することはできていない。   Patent Document 1 proposes a technique for recovering high-purity propane from low-purity propane by adsorbing and removing ethane, propylene, isobutane, normal butane, etc. preferentially over propane using molecular sieve or activated carbon as an adsorbent. Patent Document 2 proposes a method for purifying paraffin (including propane) from a raw material containing paraffin (including propane) having 2 to 6 carbon atoms and olefin (including propylene) having 2 to 6 carbon atoms, and silver. A technique has been proposed in which olefins are preferentially absorbed in an ion absorbing solution and paraffin that has not been absorbed in the absorbing solution is recovered and purified. In both methods of Patent Documents 1 and 2, impurities other than propane are removed by performing an adsorption operation and an absorption operation, and a part of propane is lost together with the impurities, so propane is recovered at a high recovery rate. I can't do it.

一方、特許文献3では液相のプロピレンに水素を添加して反応操作でプロパンを製造する技術が提案されており回収率の低下は起こらない。しかし、発熱反応により温度が上昇するため、高濃度のプロピレンでは反応操作ができず25%濃度が限界となっている。また、ニッケル触媒を充填した触媒槽が2槽用いられているが、そのうち1槽は触媒交換用かもしくは再生用の予備器であり、プロピレンのプロパン化反応は実質的に触媒槽1槽で実施されている。   On the other hand, Patent Document 3 proposes a technique for producing propane by a reaction operation by adding hydrogen to liquid phase propylene, and the recovery rate does not decrease. However, since the temperature rises due to an exothermic reaction, the reaction operation cannot be performed with a high concentration of propylene, and the 25% concentration is the limit. Also, two catalyst tanks filled with nickel catalyst are used, one of which is a catalyst replacement or regeneration spare, and the propylene propanation reaction is substantially carried out in one catalyst tank. Has been.

特開2012−25729号公報JP 2012-25729 A 再表WO2010/074019号公報Reissue WO2010 / 074019 US3509226A明細書US3509226A specification

本発明は、このような事情の下で考え出されたものであり、高濃度のオレフィンを水素で還元してパラフィンを製造するに際し、実質的に完全にパラフィン化することが可能な方法および装置を提供することを課題とする。   The present invention has been conceived under such circumstances, and a method and apparatus capable of substantially completely paraffinizing a paraffin by reducing a high concentration olefin with hydrogen. It is an issue to provide.

本発明の第1の側面によって提供されるパラフィンの製造方法は、気相状態にあるオレフィンおよび水素から還元触媒の存在下にて進行する還元反応によりパラフィンを製造する方法であって、各々が上記還元触媒を充填した複数の触媒槽が、水素が流れる主流ラインに沿って直列に設けられており、上記各触媒槽への導入ガスにおける水素量がオレフィン量よりも多くなるように上記主流ラインに対して上記オレフィンを分割して添加することを特徴としている。   The method for producing paraffin provided by the first aspect of the present invention is a method for producing paraffin from an olefin and hydrogen in a gas phase by a reduction reaction that proceeds in the presence of a reduction catalyst, each of which is described above. A plurality of catalyst tanks filled with a reduction catalyst are provided in series along a mainstream line through which hydrogen flows, and the mainstream line is arranged so that the amount of hydrogen in the gas introduced into each catalyst tank is greater than the amount of olefins. On the other hand, the olefin is dividedly added.

オレフィンを水素で還元反応を行うと発熱反応であるため温度上昇がおこる。例えばエチレンの場合とプロピレンの場合、その反応は発熱反応で次のようになる。
24+H2=C26+ΔH ΔH=−136.27kJ/モル
36+H2=C38+ΔH ΔH=−124.7kJ/モル
When the olefin is reduced with hydrogen, the temperature rises due to the exothermic reaction. For example, in the case of ethylene and propylene, the reaction is exothermic and is as follows.
C 2 H 4 + H 2 = C 2 H 6 + ΔH ΔH = −136.27 kJ / mol C 3 H 6 + H 2 = C 3 H 8 + ΔH ΔH = −124.7 kJ / mol

したがって、液相の純オレフィンでこの反応をおこなうとするとオレフィンの分子同士が接近しているため、オレフィンの単位体積あたりの発熱量が大きくなり、発熱反応が速い速度でおこり冷却速度が追い付かなくなる。その結果、従来技術では特許文献3のように原料である液相オレフィンとしては25%濃度が限界であった。この問題を解決するため、本発明では気相で反応させることにより分子間距離をあけさせて、オレフィンの単位体積あたりの反応量を減らし、発熱量を減らした。例えばプロピレンの1モルあたりの質量は分子量から42.08gであり、分子数はアボガドロ数で6×1023個となる。液体の比重は0.6139g/cm3であるので液相での分子1個が占める空間は11.42×10-23cm3となる。これに対して気相の場合1気圧、0℃で1モルが占める体積は22.4Lであるから分子1個が占める空間は3.733×10-20cm3である。したがって液相から気相となると分子間距離は分子1個が占める空間が約330倍の大きさとなっているので分子間距離は6.9倍長くなっていると言える。したがって、プロピレンの還元反応は発熱反応であり、分子間距離が長い方が熱の放散や伝熱による除熱が容易になるため、当該還元反応は気相でおこなう方がよい。 Therefore, when this reaction is carried out with liquid phase pure olefin, the olefin molecules are close to each other, so the calorific value per unit volume of the olefin increases, and the exothermic reaction takes place at a high speed and the cooling rate cannot catch up. As a result, in the prior art, 25% concentration was the limit as a liquid phase olefin as a raw material as in Patent Document 3. In order to solve this problem, in the present invention, the intermolecular distance is increased by reacting in the gas phase, the amount of reaction per unit volume of olefin is reduced, and the calorific value is reduced. For example, the mass per mole of propylene is 42.08 g from the molecular weight, and the number of molecules is 6 × 10 23 in terms of Avogadro's number. Since the specific gravity of the liquid is 0.6139 g / cm 3 , the space occupied by one molecule in the liquid phase is 11.42 × 10 −23 cm 3 . On the other hand, in the gas phase, the volume occupied by 1 mol at 1 atm and 0 ° C. is 22.4 L, so the space occupied by one molecule is 3.733 × 10 −20 cm 3 . Therefore, when the liquid phase is changed to the gas phase, the intermolecular distance is about 330 times as large as the space occupied by one molecule, so the intermolecular distance is 6.9 times longer. Accordingly, the reduction reaction of propylene is an exothermic reaction, and the longer the intermolecular distance, the easier the heat removal or heat removal by heat transfer. Therefore, the reduction reaction is preferably performed in the gas phase.

本方法では、更に、触媒槽を少なくとも2槽以上に直列に分割設置して、水素を主流としてそれぞれの触媒槽にオレフィンを分割して添加している。オレフィンの水素による還元反応は、水素を理論当量より多く添加することでより進みやすくなる。したがって、触媒槽を直列に2槽以上に分割して、水素を主流としてオレフィン(エチレンやプロピレン)を分割して添加していくことで各触媒槽における水素量/オレフィン量(モル比)をより大きくすることができ、還元反応を促進させることができる。さらに、オレフィン(エチレンやプロピレン)を2分割以上にして添加するので、各触媒槽あたりの反応温度の上昇を小さくすることができる。ここで主流の水素純度は99〜99.99999モル%であり、好ましくは99.999モル%以上である。   In this method, the catalyst tank is further divided and installed in series in at least two tanks, and olefin is divided and added to each catalyst tank using hydrogen as the main stream. The reduction reaction of olefin with hydrogen becomes easier to proceed by adding more hydrogen than the theoretical equivalent. Therefore, the catalyst tank is divided into two or more tanks in series, and olefin (ethylene or propylene) is divided and added with hydrogen as the main stream, so that the hydrogen amount / olefin amount (molar ratio) in each catalyst tank is further increased. The reduction reaction can be promoted. Furthermore, since the olefin (ethylene or propylene) is added in two or more parts, the increase in the reaction temperature per catalyst tank can be reduced. Here, the mainstream hydrogen purity is 99 to 99.99999 mol%, preferably 99.999 mol% or more.

好ましい実施の形態においては、上記各触媒槽への導入ガスにおける水素量とオレフィン量の割合は、水素量/オレフィン量(モル比)が1.1以上である。   In a preferred embodiment, the ratio of the amount of hydrogen and the amount of olefin in the gas introduced into each catalyst tank is such that the amount of hydrogen / the amount of olefin (molar ratio) is 1.1 or more.

好ましい実施の形態においては、上記複数の触媒槽それぞれへの導入ガスにおけるオレフィン量は、均等である。   In a preferred embodiment, the amount of olefin in the gas introduced into each of the plurality of catalyst tanks is equal.

主流である水素に対して添加されるオレフィンの量をモル比にして水素量/オレフィン量が1.1以上となるようにし、触媒槽の分割数を増加させていくと、各触媒槽での水素/オレフィンのモル比をより高くすることができ、総混合モル比を限りなく1.0に近づかせることができる。水素/オレフィンのモル比が小さくなるとオレフィンの還元反応が進みにくくなるので、水素/オレフィンのモル比がいずれのポイントでも1.1以上となるようにしながら、還元反応が進みやすいようにすることが好ましい。そして、還元反応が終了して製造されたパラフィン中の残留水素量を如何に少なくできるかは、触媒槽の設置数をどれだけ多くするかで決まる。   When the amount of olefin added to hydrogen, which is the mainstream, is made to be a molar ratio so that the hydrogen amount / olefin amount is 1.1 or more and the number of divisions of the catalyst tank is increased, The hydrogen / olefin molar ratio can be made higher and the total mixing molar ratio can be as close to 1.0 as possible. As the hydrogen / olefin molar ratio decreases, the olefin reduction reaction becomes difficult to proceed, so that the hydrogen / olefin molar ratio is 1.1 or more at any point, while the reduction reaction is facilitated. preferable. And how much the amount of residual hydrogen in the paraffin produced after the reduction reaction can be reduced depends on how many catalyst tanks are installed.

好ましい実施の形態においては、上記還元反応は、内部温度が100℃以下のもとで行う。   In a preferred embodiment, the reduction reaction is performed at an internal temperature of 100 ° C. or lower.

還元反応を行う際に反応温度が高すぎたり、添加する水素量が少ないと、オレフィンの分解が起こりメタンやエタンが不純物として生成するので反応温度は100℃以下、好ましくは50℃以下で行う。このために、例えば触媒槽を外部からチラー水などを用いて強制的に冷却する。温度が低すぎると、オレフィンが液化して還元反応が進みにくくなるので、操作圧力が0.3MPaGのときではエチレンでは−76.3℃以上、プロピレンでは−12.0℃以上にする必要がある。還元反応時の圧力は通常0.0〜0.5MPaGであり、圧力を高くすると還元反応は促進される方向にはなるが、反応熱により反応温度が上昇する。また、還元反応の際に圧力を高くすることは、オレフィンが液化して液相反応となるので、好ましくない。   If the reaction temperature is too high during the reduction reaction or if the amount of hydrogen to be added is small, the olefin is decomposed and methane and ethane are produced as impurities, so the reaction temperature is 100 ° C. or lower, preferably 50 ° C. or lower. For this purpose, for example, the catalyst tank is forcibly cooled from the outside using chiller water or the like. If the temperature is too low, the olefin liquefies and the reduction reaction is difficult to proceed. Therefore, when the operating pressure is 0.3 MPaG, it is necessary to set the temperature to −76.3 ° C. or higher for ethylene and −12.0 ° C. or higher for propylene. . The pressure during the reduction reaction is usually 0.0 to 0.5 MPaG. When the pressure is increased, the reduction reaction is accelerated, but the reaction temperature rises due to the reaction heat. Also, it is not preferable to increase the pressure during the reduction reaction because the olefin is liquefied to form a liquid phase reaction.

好ましい実施の形態においては、上記触媒槽内に充填された上記還元触媒は、触媒活性を有する触媒活性物質が触媒活性を有しない希釈媒体によって希釈されたものを含んでおり、上記希釈媒体の混合比率は、上記触媒槽の上流側から下流側に向かって段階的に低下させられている。   In a preferred embodiment, the reduction catalyst filled in the catalyst tank includes a product obtained by diluting a catalytically active substance having catalytic activity with a diluent medium having no catalytic activity, and mixing the diluent medium. The ratio is gradually reduced from the upstream side to the downstream side of the catalyst tank.

このような構成によれば、還元反応で発生した熱が希釈媒体に伝達され、分散して外部から除熱されやすい。その一方、希釈媒体の混合比率が触媒槽の上流側から下流側に向かって低下させられているため、触媒の活性点の数が下流側に向かって増加している。このため、触媒槽内を通流するオレフィンが未反応のまますり抜けることは防止され、純度の高いパラフィンが得られる。   According to such a configuration, heat generated by the reduction reaction is transmitted to the dilution medium, and is dispersed and easily removed from the outside. On the other hand, since the mixing ratio of the dilution medium is decreased from the upstream side to the downstream side of the catalyst tank, the number of active points of the catalyst increases toward the downstream side. For this reason, it is prevented that the olefin flowing through the catalyst tank slips through unreacted, and high purity paraffin is obtained.

また、還元反応をおこなわせるとき、単位断面積当りの処理ガス量が多いほど発熱量が増加して、不純物であるメタンやエタンへの分解反応が進みやすくなり、不純物の濃度が高まることになる。このため、ガス流速や空間速度は、小さくなる程好ましい結果が得られる。例えば標準状態基準での空間速度SVは希釈媒体を含めて1000/h以下であり、好ましくは500/h以下である。一方、空間速度が大きすぎるとオレフィンが十分にパラフィンに反応変化しなくなり未反応のオレフィンが残るようになる。   In addition, when the reduction reaction is performed, the heat generation amount increases as the amount of the processing gas per unit cross-sectional area increases, and the decomposition reaction to methane and ethane, which are impurities, easily proceeds, and the concentration of impurities increases. . For this reason, the smaller the gas flow rate or space velocity, the better results. For example, the space velocity SV based on the standard condition is 1000 / h or less including the dilution medium, and preferably 500 / h or less. On the other hand, if the space velocity is too large, the olefin does not sufficiently change to paraffin and unreacted olefin remains.

好ましい実施の形態においては、上記希釈媒体は、上記触媒活性物質を担持する担体を含む。   In a preferred embodiment, the dilution medium includes a carrier that supports the catalytically active substance.

好ましい実施の形態においては、上記触媒活性物質は、パラジウム、ロジウム、白金、ルテニウム、およびニッケルから選択される少なくとも1種を含む金属からなる。   In a preferred embodiment, the catalytically active substance is made of a metal containing at least one selected from palladium, rhodium, platinum, ruthenium, and nickel.

好ましい実施の形態においては、上記希釈媒体は、無機物充填材を含む。   In a preferred embodiment, the dilution medium includes an inorganic filler.

好ましい実施の形態においては、上記オレフィンの炭素数が2〜4であり、上記パラフィンの炭素数が2〜4である。   In a preferred embodiment, the olefin has 2 to 4 carbon atoms, and the paraffin has 2 to 4 carbon atoms.

本発明の第2の側面によって提供されるパラフィンの製造装置は、気相状態にあるオレフィンおよび水素から還元触媒の存在下にて進行する還元反応によりパラフィンを製造するための装置であって、水素を流すための主流ラインと、上記主流ラインに沿って直列に設けられ、各々がガス導入部およびガス導出部を有し、かつ上記還元触媒を収容した複数の触媒槽と、上記主流ラインに水素を供給するための水素供給手段と、上記各触媒槽の上記ガス導入部の上流側にて上記主流ラインに接続する複数の分岐ラインを有し、当該複数の分岐ラインを介して上記オレフィンを添加するためのオレフィン添加手段と、を備えることを特徴としている。   An apparatus for producing paraffin provided by the second aspect of the present invention is an apparatus for producing paraffin from a olefin and hydrogen in a gas phase by a reduction reaction that proceeds in the presence of a reduction catalyst. A plurality of catalyst tanks that are provided in series along the mainstream line, each having a gas introduction part and a gas outlet part, and containing the reduction catalyst, and hydrogen in the mainstream line. And a plurality of branch lines connected to the mainstream line upstream of the gas introduction part of each catalyst tank, and the olefin is added through the plurality of branch lines. And an olefin addition means.

好ましい実施の形態においては、上記触媒槽の設置数は2〜5の範囲である。   In preferable embodiment, the number of installation of the said catalyst tank is the range of 2-5.

好ましい実施の形態においては、上記触媒槽の内部温度を調整する温度調整手段を備える。   In a preferred embodiment, a temperature adjusting means for adjusting the internal temperature of the catalyst tank is provided.

好ましい実施の形態においては、上記触媒槽内に充填された上記還元触媒は、触媒活性を有する触媒活性物質が触媒活性を有しない希釈媒体によって希釈され、上記希釈媒体の混合比率が互いに異なる複数の触媒領域を含んで構成されており、上記複数の触媒領域における上記希釈媒体の混合比率は、上記触媒槽における上流側から下流側に向かって段階的に低下させられている。   In a preferred embodiment, the reduction catalyst filled in the catalyst tank has a plurality of catalytic active substances having catalytic activity diluted with a diluent medium having no catalytic activity, and the mixing ratios of the dilution media are different from each other. The catalyst region is configured to be included, and the mixing ratio of the dilution medium in the plurality of catalyst regions is gradually reduced from the upstream side to the downstream side in the catalyst tank.

好ましい実施の形態においては、上記触媒領域の配置数は2〜5の範囲である。   In preferable embodiment, the number of arrangement | positioning of the said catalyst area | region is the range of 2-5.

好ましい実施の形態においては、上記希釈媒体は、上記触媒活性物質を担持する担体を含む。   In a preferred embodiment, the dilution medium includes a carrier that supports the catalytically active substance.

好ましい実施の形態においては、上記触媒活性物質は、パラジウム、ロジウム、白金、ルテニウム、およびニッケルから選択される少なくとも1種を含む金属からなる。   In a preferred embodiment, the catalytically active substance is made of a metal containing at least one selected from palladium, rhodium, platinum, ruthenium, and nickel.

好ましい実施の形態においては、上記希釈媒体は、無機物充填材を含む。   In a preferred embodiment, the dilution medium includes an inorganic filler.

好ましい実施の形態においては、上記主流ラインにおける上記複数の触媒槽の下流側には、水素を除去するために水素除去手段が設けられている。   In a preferred embodiment, a hydrogen removing unit is provided on the downstream side of the plurality of catalyst tanks in the mainstream line in order to remove hydrogen.

好ましい実施の形態においては、上記水素除去手段は、圧力変動吸着式ガス分離装置を含んで構成される。   In a preferred embodiment, the hydrogen removal means includes a pressure fluctuation adsorption gas separation device.

好ましい実施の形態においては、上記水素除去手段は、分縮装置を含んで構成される。   In a preferred embodiment, the hydrogen removing means includes a partial reduction device.

このような構成のパラフィンの製造装置によると、本発明の第1の側面のパラフィンの製造方法を適切に行うことができる。   According to the paraffin manufacturing apparatus having such a configuration, the paraffin manufacturing method of the first aspect of the present invention can be appropriately performed.

本発明のその他の特徴および利点は、添付図面を参照して以下に行う詳細な説明によって、より明らかとなろう。   Other features and advantages of the present invention will become more apparent from the detailed description given below with reference to the accompanying drawings.

本発明の第1実施形態に係るパラフィンの製造装置を示す概略構成図である。It is a schematic block diagram which shows the manufacturing apparatus of the paraffin which concerns on 1st Embodiment of this invention. 本発明の第2実施形態に係るパラフィンの製造装置を示す概略構成図である。It is a schematic block diagram which shows the manufacturing apparatus of the paraffin which concerns on 2nd Embodiment of this invention. 触媒槽の設置数を異ならせた場合のプロパンの製造例を示す表である。It is a table | surface which shows the manufacture example of the propane when the number of installation of a catalyst tank is varied.

以下、本発明の好ましい実施の形態として、オレフィンおよび水素から還元反応によりパラフィンを製造する方法について、図面を参照して具体的に説明する。   Hereinafter, as a preferred embodiment of the present invention, a method for producing paraffin from olefin and hydrogen by a reduction reaction will be specifically described with reference to the drawings.

図1は、本発明の第1実施形態に係るパラフィンの製造装置を示す概略構成図である。本実施形態のパラフィン製造装置X1は、気相状態にあるオレフィンおよび水素から本発明に係るパラフィンの製造方法によってパラフィンを製造可能に構成されたものであり、水素シリンダー1と、オレフィンシリンダー2と、主流ライン21,24,26と、複数の触媒槽3,4と、オレフィンライン22と、分岐ライン23,25と、を備えている。なお、本実施形態では、オレフィンがプロピレンであり、製造されるパラフィンがプロパンである場合を例示して説明する。   FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing an apparatus for producing paraffin according to a first embodiment of the present invention. The paraffin production apparatus X1 of the present embodiment is configured such that paraffin can be produced from the olefin and hydrogen in a gas phase state by the paraffin production method according to the present invention. The hydrogen cylinder 1, the olefin cylinder 2, Mainstream lines 21, 24, 26, a plurality of catalyst tanks 3, 4, an olefin line 22, and branch lines 23, 25 are provided. In this embodiment, the case where the olefin is propylene and the manufactured paraffin is propane will be described as an example.

水素シリンダー1は、主流ライン21に水素を供給するためのものであり、高圧条件で高純度水素ガスが封入されている。   The hydrogen cylinder 1 is for supplying hydrogen to the mainstream line 21 and is filled with high-purity hydrogen gas under high pressure conditions.

主流ライン21,24,26は、水素シリンダー1から供給される水素、後述の分岐ライン23,25を介して添加されるプロピレン、および後述の触媒槽3,4において還元反応によって生成されるプロパンを流すラインであり、直列に繋がっている。主流ライン21には、減圧弁11、流量計12、および弁13が設けられている。   The main flow lines 21, 24, 26 receive hydrogen supplied from the hydrogen cylinder 1, propylene added via branch lines 23, 25 described later, and propane generated by a reduction reaction in the catalyst tanks 3, 4 described later. It is a flow line and is connected in series. The main flow line 21 is provided with a pressure reducing valve 11, a flow meter 12, and a valve 13.

触媒槽3,4は、オレフィン(プロピレン)および水素から還元触媒の存在下にて進行する還元反応によりパラフィン(プロパン)を生成するためのものであり、主流ライン21,24,26に沿って直列に設けられている。   The catalyst tanks 3 and 4 are for generating paraffin (propane) from an olefin (propylene) and hydrogen by a reduction reaction that proceeds in the presence of a reduction catalyst, and are connected in series along mainstream lines 21, 24, and 26. Is provided.

触媒槽3,4は、密閉管状構造とされており、一端部にはガス導入口3a,4aが設けられ、他端部にはガス導出口3b,4bが設けられている。触媒槽3,4の内部には、還元触媒が充填されている。この還元触媒は、オレフィンの水素による還元反応を促進するためのものである。   The catalyst tanks 3 and 4 have a sealed tubular structure, and gas inlets 3a and 4a are provided at one end and gas outlets 3b and 4b are provided at the other end. The catalyst tanks 3 and 4 are filled with a reduction catalyst. This reduction catalyst is for accelerating the reduction reaction of olefins with hydrogen.

還元触媒は、触媒活性を有する触媒活性物質が希釈媒体によって希釈されたものを含んで構成されている。当該触媒活性物質は、パラジウム、ロジウム、白金、ルテニウム、およびニッケルから選択される少なくとも1種を含む金属からなり、例えばパラジウムからなる。本実施形態において、触媒活性物質は、担体によって担持されて粒子状(触媒粒子)とされており、この触媒粒子が、例えばアルミナボールなどの無機物充填材によって希釈されている。上記触媒粒子におけるパラジウム(触媒活性物質)の含有比率は、例えば0.1〜1.0wt%である。ここで、触媒活性物質を担持する担体、および無機物充填材は、本発明でいう希釈媒体に相当する。   The reduction catalyst includes a catalytically active substance having catalytic activity diluted with a diluent medium. The catalytically active substance is made of a metal containing at least one selected from palladium, rhodium, platinum, ruthenium, and nickel, for example, palladium. In this embodiment, the catalytically active substance is supported by a carrier and is in the form of particles (catalyst particles), and the catalyst particles are diluted with an inorganic filler such as an alumina ball. The content ratio of palladium (catalytic active substance) in the catalyst particles is, for example, 0.1 to 1.0 wt%. Here, the carrier supporting the catalytically active substance and the inorganic filler correspond to the dilution medium referred to in the present invention.

触媒槽3内に充填された還元触媒は、複数(本実施形態では2つ)の触媒領域301,302を含んで構成されている。本実施形態では、触媒領域301,302における希釈媒体(無機物充填材)の混合比率は、互いに異なっており、触媒槽3におけるガスの流れの上流側から下流側に向けて段階的に低下させられている。例えば、上流側に位置する触媒領域301については、無機物充填材の混合比率が90〜99体積%とされており、下流側に位置する触媒領域302については、無機物充填材の混合比率が80〜90体積%とされている。   The reduction catalyst filled in the catalyst tank 3 includes a plurality (two in the present embodiment) of catalyst regions 301 and 302. In the present embodiment, the mixing ratio of the dilution medium (inorganic filler) in the catalyst regions 301 and 302 is different from each other, and is gradually decreased from the upstream side to the downstream side of the gas flow in the catalyst tank 3. ing. For example, for the catalyst region 301 located on the upstream side, the mixing ratio of the inorganic filler is 90 to 99% by volume, and for the catalyst region 302 located on the downstream side, the mixing ratio of the inorganic filler is 80 to 99%. 90% by volume.

触媒槽4内に充填された還元触媒は、複数(本実施形態では3つ)の触媒領域401,402,403を含んで構成されている。触媒領域401,402,403における無機物充填材の混合比率は、互いに異なっており、触媒槽4における上流側から下流側に向けて段階的に低下させられている。例えば、最も上流側に位置する触媒領域401については、無機物充填材の混合比率が90〜99体積%とされており、中間に位置する触媒領域402については、無機物充填材の混合比率が80〜90体積%とされており、最も下流側に位置する触媒領域403については、無機物充填材を含有しておらず(即ち、無機物充填材の混合比率が0体積%)、上記触媒粒子のみからなる。   The reduction catalyst filled in the catalyst tank 4 includes a plurality (three in this embodiment) of catalyst regions 401, 402, and 403. The mixing ratios of the inorganic fillers in the catalyst regions 401, 402, and 403 are different from each other, and are decreased stepwise from the upstream side to the downstream side in the catalyst tank 4. For example, the mixing ratio of the inorganic filler is set to 90 to 99% by volume for the catalyst area 401 located on the most upstream side, and the mixing ratio of the inorganic filler is set to 80 to 99 for the catalyst area 402 positioned in the middle. 90% by volume, and the catalyst region 403 located on the most downstream side does not contain an inorganic filler (that is, the mixing ratio of the inorganic filler is 0% by volume), and consists only of the catalyst particles. .

触媒槽3,4の外部には、ジャケット32,42が設けられている。ジャケット32,42は、触媒槽3,4の内部温度を調整するためのものであり、触媒槽3,4の外周を取り巻くように構成されている。ジャケット32,42には、ライン33,43を通じて温度調整媒体(冷却媒体)としてのチラー水が供給される。   Jackets 32 and 42 are provided outside the catalyst tanks 3 and 4. The jackets 32 and 42 are for adjusting the internal temperature of the catalyst tanks 3 and 4, and are configured to surround the outer periphery of the catalyst tanks 3 and 4. Chiller water as a temperature adjusting medium (cooling medium) is supplied to the jackets 32 and 42 through the lines 33 and 43.

オレフィンシリンダー2は、オレフィンライン22に原料オレフィンガスを供給するためのものであり、高圧条件で原料オレフィンガスが封入されている。オレフィンライン22には、減圧弁14が設けられている。   The olefin cylinder 2 is for supplying the raw olefin gas to the olefin line 22, and the raw olefin gas is sealed under high pressure conditions. The olefin line 22 is provided with a pressure reducing valve 14.

分岐ライン23,25は、原料オレフィンガスを主流ライン21,24に添加するためのものであり、それぞれの一端がオレフィンライン22に連通している。分岐ライン23の他端は、主流ライン21に接続されており、分岐ライン25の他端は、主流ライン24に接続されている。分岐ライン23には、流量計15、および弁16が設けられている。分岐ライン25には、流量計17、および弁18が設けられている。   The branch lines 23 and 25 are for adding the raw material olefin gas to the mainstream lines 21 and 24, and one ends of the branch lines 23 and 25 communicate with the olefin line 22. The other end of the branch line 23 is connected to the mainstream line 21, and the other end of the branch line 25 is connected to the mainstream line 24. The branch line 23 is provided with a flow meter 15 and a valve 16. The branch line 25 is provided with a flow meter 17 and a valve 18.

主流ライン26には、触媒槽3,4の下流側において圧力変動吸着式ガス分離装置(PSAガス分離装置)Y1が設けられている。PSAガス分離装置Y1は、パラフィン(プロパン)を優先的に吸着する吸着剤60が充填された吸着槽6A,6Bと、吸着槽6A,6Bに通じるライン61a〜61fと、これらラインに設けられた切換弁62a〜62fと、を備えており、切換弁62a〜62fを用いてガス流れを適宜切り換えることにより、圧力変動吸着式ガス分離法(PSA法)によるガス分離操作を実行可能に構成されたものである。吸着槽6A,6Bに充填される吸着剤60については、例えばゼオライトや活性炭を採用することができる。   The main flow line 26 is provided with a pressure fluctuation adsorption gas separation device (PSA gas separation device) Y1 on the downstream side of the catalyst tanks 3 and 4. The PSA gas separation device Y1 is provided in the adsorption tanks 6A and 6B filled with an adsorbent 60 that preferentially adsorbs paraffin (propane), lines 61a to 61f leading to the adsorption tanks 6A and 6B, and these lines. The switching valves 62a to 62f are provided, and the gas separation operation by the pressure fluctuation adsorption gas separation method (PSA method) can be executed by appropriately switching the gas flow using the switching valves 62a to 62f. Is. For the adsorbent 60 filled in the adsorption tanks 6A and 6B, for example, zeolite or activated carbon can be employed.

PSAガス分離装置Y1におけるガス分離では、単一の吸着槽6A(6B)において、例えば吸着工程および脱着工程を含む1サイクルが繰り返される。吸着工程は、触媒槽4を経たガスをライン61a(61b)を介して吸着槽6A(6B)に導入して当該ガス中のプロパンを吸着剤60に吸着させ、当該吸着槽から水素が濃縮された非吸着ガスを導出するための工程である。脱着工程は、吸着槽内を減圧して吸着剤60からプロパンを脱着させ、プロパンが濃縮された脱着ガスを塔外に導出するための工程である。   In the gas separation in the PSA gas separation device Y1, one cycle including, for example, an adsorption step and a desorption step is repeated in a single adsorption tank 6A (6B). In the adsorption step, the gas that has passed through the catalyst tank 4 is introduced into the adsorption tank 6A (6B) via the line 61a (61b) to adsorb the propane in the gas to the adsorbent 60, and hydrogen is concentrated from the adsorption tank. This is a process for deriving the non-adsorbed gas. The desorption step is a step for depressurizing the inside of the adsorption tank to desorb propane from the adsorbent 60 and lead out a desorption gas enriched with propane to the outside of the tower.

ライン61e,61fには、非吸着ガスを流すためのライン30が接続されている。ライン30には、圧縮機8、クーラ9、およびバッファタンク10が設けられている。また、ライン30には弁31が設けられ、ライン30の端部は、オレフィンライン22に接続されている。ライン61c,61dには、脱着ガスを流すためのライン29が接続されており、当該ライン29の端部には、製品タンク7が設けられている。   A line 30 for flowing non-adsorbed gas is connected to the lines 61e and 61f. The line 30 is provided with a compressor 8, a cooler 9, and a buffer tank 10. The line 30 is provided with a valve 31, and the end of the line 30 is connected to the olefin line 22. A line 29 for flowing desorption gas is connected to the lines 61c and 61d, and a product tank 7 is provided at an end of the line 29.

〔触媒槽が2槽の場合のプロパンの製造例〕
次に、上記構成のパラフィン製造装置X1を用いて、オレフィン(プロピレン)および水素からパラフィン(プロパン)を製造する方法の具体例について説明する。
[Propane production example with two catalyst tanks]
Next, a specific example of a method for producing paraffin (propane) from olefin (propylene) and hydrogen using the paraffin production apparatus X1 having the above configuration will be described.

まず、水素シリンダー1内の水素ガス(住友精化(株)製,EGグレード)が、例えば標準状態量にて104.3NL/hの流量で主流ライン21に供給される。主流ライン21中の水素ガスは、減圧弁11にて0.3MPaGまで減圧調整されたのち流量計12で監視されながら弁13を通過し、ガス導入口3aを介して触媒槽3に導入される。   First, hydrogen gas (EG grade, manufactured by Sumitomo Seika Co., Ltd.) in the hydrogen cylinder 1 is supplied to the mainstream line 21 at a flow rate of 104.3 NL / h, for example, in a standard state quantity. The hydrogen gas in the mainstream line 21 is pressure-reduced to 0.3 MPaG by the pressure reducing valve 11, passes through the valve 13 while being monitored by the flow meter 12, and is introduced into the catalyst tank 3 through the gas inlet 3 a. .

一方、オレフィンシリンダー2から原料オレフィンガスとしてのプロピレンガス(三井化学(株)製)がオレフィンライン22に供給される。当該プロピレンガスは、プロピレンが99.5モル%で不純物としてのプロパンを0.5モル%含有しており、標準状態にて99.4NL/hの流量で供給される。オレフィンライン22中のプロピレンガスは、減圧弁14にて0.3MPaGまで減圧調整されたのち、全流量99.4NL/hのうち1/2に相当する49.7NL/hが分岐ライン23に入り、流量計15で監視されながら弁16を通過し、主流ライン21に添加される。主流ライン21において合流したプロピレンガスは、ガス導入口3aを介して触媒槽3に導入される。   On the other hand, propylene gas (manufactured by Mitsui Chemicals, Inc.) as raw material olefin gas is supplied from the olefin cylinder 2 to the olefin line 22. The propylene gas contains 99.5 mol% of propylene and 0.5 mol% of propane as an impurity, and is supplied at a flow rate of 99.4 NL / h in a standard state. The propylene gas in the olefin line 22 is decompressed to 0.3 MPaG by the pressure reducing valve 14, and then 49.7 NL / h corresponding to 1/2 of the total flow rate 99.4 NL / h enters the branch line 23. , Passing through the valve 16 while being monitored by the flow meter 15, and added to the mainstream line 21. Propylene gas merged in the mainstream line 21 is introduced into the catalyst tank 3 through the gas inlet 3a.

触媒槽3は、内径が30.7mmであり、触媒領域301,302の全充填高さが800mmである。触媒領域301においては、0.5wt%のパラジウムが担体であるアルミナ(Al23)に担持された粒径3mmの触媒粒子(日揮触媒化成(株)製,N1182AZ)が0.003Lと粒径3mmのアルミナボール(住友化学(株)製,HD−2)が0.293L混合され、合計0.296Lが充填されており、その充填高さは400mmである。また、触媒領域302においては、触媒領域301と同じ触媒粒子が0.030Lとアルミナボール0.266Lが混合され、合計0.296Lが充填されており、その充填高さは400mmである。 The catalyst tank 3 has an inner diameter of 30.7 mm, and the total filling height of the catalyst regions 301 and 302 is 800 mm. In the catalyst region 301, catalyst particles having a particle diameter of 3 mm (N1182AZ, manufactured by JGC Catalysts & Chemicals Co., Ltd.) supported on alumina (Al 2 O 3 ) as a carrier with 0.5 wt% of palladium are 0.003 L. 0.293 L of alumina balls (manufactured by Sumitomo Chemical Co., Ltd., HD-2) having a diameter of 3 mm are mixed and filled with a total of 0.296 L, and the filling height is 400 mm. Further, in the catalyst region 302, 0.030L of the same catalyst particles as in the catalyst region 301 and 0.266L of alumina balls are mixed, and a total of 0.296L is filled, and the filling height is 400 mm.

触媒槽3に導入されるガスG1(水素ガスおよびプロピレンガス)について、水素とプロピレンの混合比率(モル比)は、水素ガス/プロピレンガスが104.3/49.7=2.1であり、プロピレンに対して水素が過剰となっている。触媒槽3への導入ガスG1は、触媒領域301,302を通過してガス導出口3bに導かれる。ここで、触媒領域301,302を通過する水素ガスおよびプロピレンガスの空間速度SVは、標準状態基準で(104.3+49.7)/(0.296×2)=260/hとなる。   Regarding the gas G1 (hydrogen gas and propylene gas) introduced into the catalyst tank 3, the mixing ratio (molar ratio) of hydrogen and propylene is 104.3 / 49.7 = 2.1 for hydrogen gas / propylene gas, Hydrogen is in excess of propylene. The introduced gas G1 to the catalyst tank 3 passes through the catalyst regions 301 and 302 and is guided to the gas outlet 3b. Here, the space velocity SV of hydrogen gas and propylene gas passing through the catalyst regions 301 and 302 is (104.3 + 49.7) / (0.296 × 2) = 260 / h based on the standard state.

触媒領域301,302においては、還元触媒の作用により、発熱反応である還元反応が進行する。即ち、プロピレンの水素による還元反応により、プロパンが生成する。当該還元反応においては、段落0010に記載された化学式から理解されるように、消費されるプロピレンのモル数、消費される水素のモル数、および生成するプロパンのモル数は等しい。ここで、ジャケット32には、ライン33を通じて10℃のチラー水が供給され、触媒槽3を外部から冷却しており、触媒領域301,302における反応温度が100℃以下の所定温度(約20℃)となるように調整されている。   In the catalyst regions 301 and 302, a reduction reaction that is an exothermic reaction proceeds by the action of the reduction catalyst. That is, propane is produced by a reduction reaction of propylene with hydrogen. In the reduction reaction, as understood from the chemical formula described in paragraph 0010, the number of moles of propylene consumed, the number of moles of hydrogen consumed, and the number of moles of propane produced are equal. Here, chiller water of 10 ° C. is supplied to the jacket 32 through the line 33 to cool the catalyst tank 3 from the outside, and the reaction temperature in the catalyst regions 301 and 302 is a predetermined temperature (about 20 ° C. or less) of 100 ° C. or less. ).

触媒領域301,302でのプロピレン(オレフィン)の水素による還元反応において、触媒活性物質が希釈媒体によって希釈されているため、還元反応に伴う発熱による局部的な過度の温度上昇は防止される。また、ジャケット32への冷却媒体の通流により、触媒槽3の内部温度の調整をより正確に行うことができる。このことは、高温状態にて起こるオレフィンの分解による不純物の生成を防止し、還元反応を促進するのに資する。そして、触媒領域301,302では導入ガスG1中のプロピレンのすべてが還元反応によりプロパンとなる。   In the reduction reaction of propylene (olefin) with hydrogen in the catalyst regions 301 and 302, since the catalytically active substance is diluted with the dilution medium, a local excessive temperature rise due to heat generated by the reduction reaction is prevented. Further, the internal temperature of the catalyst tank 3 can be adjusted more accurately by the flow of the cooling medium to the jacket 32. This contributes to preventing the generation of impurities due to the decomposition of the olefin occurring at a high temperature and promoting the reduction reaction. In the catalyst regions 301 and 302, all of the propylene in the introduced gas G1 becomes propane by a reduction reaction.

触媒領域301,302における還元反応の結果、ガス導出口3bから導出されるガスG2は、水素ガス量が54.6NL/h(104.3−49.7=54.6)、プロパンガス量が49.7NL/h、合計で104.3NL/hとなる。当該ガスG2は、主流ライン24を通じて次の触媒槽4に向かって流れ、ガス導入口4aを介して触媒槽4に導入される。   As a result of the reduction reaction in the catalyst regions 301 and 302, the gas G2 derived from the gas outlet 3b has a hydrogen gas amount of 54.6 NL / h (104.3-49.7 = 54.6) and a propane gas amount. 49.7 NL / h, which is 104.3 NL / h in total. The gas G2 flows toward the next catalyst tank 4 through the mainstream line 24, and is introduced into the catalyst tank 4 through the gas inlet 4a.

一方、オレフィンライン22中のプロピレンガス(全流量99.4NL/h)のうち、1/2に相当する49.7NL/hが分岐ライン25に入り、流量計17で監視されながら弁18を通過し、主流ライン24に添加される。主流ライン24において合流したプロピレンガスは、ガス導入口4aを介して触媒槽4に導入される。   On the other hand, 49.7 NL / h corresponding to 1/2 of propylene gas (total flow rate 99.4 NL / h) in the olefin line 22 enters the branch line 25 and passes through the valve 18 while being monitored by the flow meter 17. And added to the mainstream line 24. The propylene gas merged in the main flow line 24 is introduced into the catalyst tank 4 through the gas inlet 4a.

触媒槽4は、触媒槽3と同様に内径が30.7mmである一方、触媒領域401,402,403の全充填高さが900mmである。触媒領域401においては、0.5wt%のパラジウムが担体であるアルミナに担持された粒径3mmの触媒粒子(触媒槽3の触媒領域301と同じ)が0.003Lと粒径3mmのアルミナボール(触媒槽3の触媒領域301と同じ)が0.293L混合され、合計0.296Lが充填されており、その充填高さは400mmである。触媒領域402においては、触媒領域401と同じ触媒粒子が0.030Lと粒径3mmのアルミナボール0.266Lが混合され、合計0.296Lが充填されており、その充填高さは400mmである。触媒領域403においては、触媒領域401と同じ触媒粒子のみが0.074L充填されており、その充填高さは100mmである。   The catalyst tank 4 has an inner diameter of 30.7 mm as in the catalyst tank 3, while the total filling height of the catalyst regions 401, 402, and 403 is 900 mm. In the catalyst region 401, an alumina ball having a particle size of 3 mm and a catalyst particle having a particle size of 3 mm (same as the catalyst region 301 of the catalyst tank 3) on which alumina of 0.5 wt% palladium is supported is the same. The same as the catalyst region 301 of the catalyst tank 3 is mixed with 0.293 L, and a total of 0.296 L is filled, and the filling height is 400 mm. In the catalyst region 402, 0.030L of the same catalyst particles as in the catalyst region 401 and 0.266L of alumina balls having a particle diameter of 3mm are mixed to fill a total of 0.296L, and the filling height is 400mm. In the catalyst region 403, 0.074L is filled only with the same catalyst particles as the catalyst region 401, and the filling height is 100 mm.

触媒槽4に導入されるガスG3について、水素とプロピレンの混合比率(モル比)は、水素ガス/プロピレンガスが54.6/49.7=1.1であり、プロピレンに対して水素が過剰となっている。触媒槽4への導入ガスG3は、触媒領域401,402,403を通過してガス導出口4bに導かれる。ここで、触媒領域401,402,403を通過する水素ガスおよびプロピレンガスの空間速度SVは、標準状態基準で(54.6+49.7)/(0.296×2+0.074)=157/hとなる。   Regarding the gas G3 introduced into the catalyst tank 4, the mixing ratio (molar ratio) of hydrogen and propylene is 54.6 / 49.7 = 1.1 for hydrogen gas / propylene gas, and hydrogen is excessive with respect to propylene. It has become. The introduced gas G3 to the catalyst tank 4 passes through the catalyst regions 401, 402, 403 and is guided to the gas outlet 4b. Here, the space velocity SV of hydrogen gas and propylene gas passing through the catalyst regions 401, 402, 403 is (54.6 + 49.7) / (0.296 × 2 + 0.074) = 157 / h on the basis of the standard state. Become.

触媒領域401,402,403においては、還元触媒の作用により、発熱反応である還元反応が進行する。即ち、プロピレンの水素による還元反応により、プロパンが生成する。ここで、ジャケット42には、ライン43を通じて10℃のチラー水が供給され、触媒槽4を外部から冷却しており、触媒領域401,402,403における反応温度が所定温度(約20℃)となるように調整されている。そして、触媒領域401,402,403では導入ガスG3中のプロピレンのすべてが還元反応によりプロパンとなる。   In the catalyst regions 401, 402, and 403, a reduction reaction that is an exothermic reaction proceeds by the action of the reduction catalyst. That is, propane is produced by a reduction reaction of propylene with hydrogen. Here, chiller water of 10 ° C. is supplied to the jacket 42 through the line 43 to cool the catalyst tank 4 from the outside, and the reaction temperature in the catalyst regions 401, 402, 403 is a predetermined temperature (about 20 ° C.). It has been adjusted to be. In the catalyst regions 401, 402, and 403, all of the propylene in the introduced gas G3 becomes propane by the reduction reaction.

触媒領域401,402,403における還元反応の結果、ガス導出口4bから導出されるガスG4は、水素ガス量が4.9NL/h(54.6−49.7=4.9)、プロパンガス量が99.4NL/h(49.7+49.7=99.4)、合計で104.3NL/hとなる。当該ガスG4は、主流ライン26を通じてPSAガス分離装置Y1に向かって流れる。   As a result of the reduction reaction in the catalyst regions 401, 402, 403, the gas G4 led out from the gas outlet 4b has a hydrogen gas amount of 4.9 NL / h (54.6-49.7 = 4.9), and propane gas. The amount is 99.4 NL / h (49.7 + 49.7 = 99.4), for a total of 104.3 NL / h. The gas G4 flows toward the PSA gas separation device Y1 through the mainstream line 26.

主流ライン26を流れるガスG4(以下、適宜「製造ガス」という)における残留プロピレン濃度について、ガスクロマトグラフィーにより分析したところ1ppm未満であり、検出限界未満であった。そして、触媒槽3,4の2槽全体での還元反応において、水素/プロピレンの総混合モル比は104.3/99.4=1.05となり、水素は製造ガス中に4.7モル%残っている。   When the residual propylene concentration in the gas G4 (hereinafter referred to as “production gas” as appropriate) flowing through the mainstream line 26 was analyzed by gas chromatography, it was less than 1 ppm and less than the detection limit. In the reduction reaction in the entire two tanks of the catalyst tanks 3 and 4, the total mixing molar ratio of hydrogen / propylene is 104.3 / 99.4 = 1.05, and hydrogen is 4.7 mol% in the production gas. Remaining.

そして、主流ライン26中の製造ガスは、PSAガス分離装置Y1に送り出され、上述したガス分離操作を行うことにより、非吸着ガスとしての水素が吸着槽6A,6Bから導出され、ライン30に流入する。ライン30に流入した水素は、圧縮機8にて圧縮されたのちクーラ9で冷却され、バッファタンク10に回収される。回収された水素は、バッファタンク10から弁31を通過してオレフィンライン22に流入し、原料系にリサイクルされる。一方、PSAガス分離装置Y1におけるガス分離操作では、水素が取り除かれたプロパンが吸着槽6A,6Bから脱着ガスとなって導出され、ライン29を通過した後、製品タンク7に高純度プロパン(製品ガス)として蓄えられる。   Then, the production gas in the mainstream line 26 is sent to the PSA gas separation device Y1, and by performing the above-described gas separation operation, hydrogen as a non-adsorbed gas is led out from the adsorption tanks 6A and 6B and flows into the line 30. To do. The hydrogen flowing into the line 30 is compressed by the compressor 8, cooled by the cooler 9, and collected in the buffer tank 10. The recovered hydrogen passes from the buffer tank 10 through the valve 31 to the olefin line 22 and is recycled to the raw material system. On the other hand, in the gas separation operation in the PSA gas separation device Y1, propane from which hydrogen has been removed is led out from the adsorption tanks 6A and 6B as desorbed gas, and after passing through the line 29, high purity propane (product Gas).

本実施形態のパラフィン(プロパン)の製造においては、気相状態にあるオレフィンおよび水素から還元反応を行うことにより、オレフィン(プロピレン)の単位体積あたりの反応量を減らし、還元反応にともなう発熱量を減少させることができる。オレフィン(プロピレン)の還元反応を行う際に反応温度が高すぎると、オレフィンの分解が起こりメタンやエタンなどの不純物が生成するところ、原料としてオレフィンガスを用いることにより、高濃度の原料オレフィンガスを反応させても、極端な温度上昇が回避され、当該原料オレフィンガスを実質的に完全にパラフィン化することが可能となる。   In the production of paraffin (propane) according to the present embodiment, by performing a reduction reaction from olefin and hydrogen in a gas phase state, the reaction amount per unit volume of olefin (propylene) is reduced, and the calorific value associated with the reduction reaction is reduced. Can be reduced. If the reaction temperature is too high when the reduction reaction of olefin (propylene) is performed, olefin decomposition occurs and impurities such as methane and ethane are generated. By using olefin gas as a raw material, a high concentration raw material olefin gas is produced. Even if the reaction is performed, an extreme temperature rise is avoided, and the raw olefin gas can be substantially completely paraffinized.

本製造例では、複数の触媒槽3,4を直列に分離して設置し、水素を主流としてそれぞれの触媒槽3,4にオレフィン(プロピレン)を分割して添加している。オレフィン(プロピレン)の水素による還元反応は、水素を理論当量より多く添加することでより進みやすくなる。したがって、2槽の触媒槽3,4を直列に分割して、水素を主流としてオレフィン(プロピレン)を分割して添加していくことで各触媒槽3,4における水素量/オレフィン量(モル比)をより大きくすることができ、還元反応を促進させることができる。さらに、オレフィン(プロピレン)を分割して添加するので各触媒槽3,4あたりの反応温度の上昇を抑制することができる。   In this production example, a plurality of catalyst tanks 3 and 4 are separated and installed in series, and olefin (propylene) is dividedly added to each of the catalyst tanks 3 and 4 using hydrogen as a main stream. The reduction reaction of olefin (propylene) with hydrogen becomes easier to proceed by adding more hydrogen than the theoretical equivalent. Therefore, by dividing the two catalyst tanks 3 and 4 in series and adding olefin (propylene) dividedly with hydrogen as the main stream, the hydrogen amount / olefin amount (molar ratio) in each catalyst tank 3 and 4 ) Can be made larger, and the reduction reaction can be promoted. Furthermore, since the olefin (propylene) is added in portions, an increase in the reaction temperature per each of the catalyst tanks 3 and 4 can be suppressed.

触媒槽3,4は、外部に設けられたジャケット32,42に通流されるチラー水により内部温度が100℃以下の所定温度になるように調整されている。これにより、触媒槽3,4内での還元反応により発生した熱を外部に効率よく逃がすことができ、適切な反応温度のもとで還元反応を行わせることができる。   The catalyst tanks 3 and 4 are adjusted so that the internal temperature becomes a predetermined temperature of 100 ° C. or less by chiller water flowing through jackets 32 and 42 provided outside. Thereby, the heat generated by the reduction reaction in the catalyst tanks 3 and 4 can be efficiently released to the outside, and the reduction reaction can be performed under an appropriate reaction temperature.

触媒槽3,4に充填された還元触媒(触媒領域301,302および触媒領域401,402,403)は、触媒活性物質(触媒粒子)が希釈媒体(無機物充填材)によって希釈されたものを含んでおり、無機物充填材の混合比率は、触媒槽3,4の上流側から下流側に向かって段階的に低下させられている。このような構成によれば、還元反応で発生した熱が無機物充填材に伝達され、分散して外部から除熱されやすい。その一方、無機物充填材の混合比率が触媒槽の上流側から下流側に向かって低下させられているため、触媒活性物質の活性点の数が下流側に向かって増加している。このため、触媒槽3,4内を通流するオレフィンが未反応のまますり抜けることは防止され、純度の高いパラフィンが得られる。   The reduction catalysts (catalyst regions 301 and 302 and catalyst regions 401, 402, and 403) filled in the catalyst tanks 3 and 4 include a catalyst active material (catalyst particles) diluted with a diluent medium (inorganic filler). The mixing ratio of the inorganic filler is gradually reduced from the upstream side to the downstream side of the catalyst tanks 3 and 4. According to such a configuration, heat generated by the reduction reaction is transmitted to the inorganic filler, and is easily dispersed and removed from the outside. On the other hand, since the mixing ratio of the inorganic filler is decreased from the upstream side to the downstream side of the catalyst tank, the number of active points of the catalytically active substance increases toward the downstream side. For this reason, the olefin flowing through the catalyst tanks 3 and 4 is prevented from passing through unreacted, and a high purity paraffin is obtained.

図2は、本発明の第2実施形態に係るパラフィンの製造装置を示す概略構成図である。本実施形態のパラフィン製造装置X2は、基本的構成については図1に示したパラフィン製造装置X1と同様であるが、触媒槽の数が3槽とされている点、および触媒槽の下流側に水素を除去するための分縮装置が設けられている点において、上記第1実施形態のパラフィン製造装置X1と相違する。なお、図2において、上記実施形態と同一または類似の要素には上記実施形態と同一の符号を付しており、適宜説明を省略する。   FIG. 2 is a schematic configuration diagram showing an apparatus for producing paraffin according to a second embodiment of the present invention. The paraffin production apparatus X2 of the present embodiment is the same as the paraffin production apparatus X1 shown in FIG. 1 with respect to the basic configuration, but the point that the number of catalyst tanks is three and the downstream side of the catalyst tank. It differs from the paraffin production apparatus X1 of the first embodiment in that a partial reduction apparatus for removing hydrogen is provided. In FIG. 2, the same or similar elements as those in the above embodiment are denoted by the same reference numerals as those in the above embodiment, and description thereof will be omitted as appropriate.

本実施形態のパラフィン製造装置X2は、水素シリンダー1と、オレフィンシリンダー2と、主流ライン21,24,26,28と、複数の触媒槽3,4,5と、オレフィンライン22と、分岐ライン23,25,27と、を備えている。なお、本実施形態では、オレフィンがプロピレンであり、製造されるパラフィンがプロパンである場合を例示して説明する。   The paraffin production apparatus X2 of this embodiment includes a hydrogen cylinder 1, an olefin cylinder 2, mainstream lines 21, 24, 26, 28, a plurality of catalyst tanks 3, 4, 5, an olefin line 22, and a branch line 23. , 25, 27. In this embodiment, the case where the olefin is propylene and the manufactured paraffin is propane will be described as an example.

本実施形態では、上記実施形態と比べて触媒槽5が追加されており、この触媒槽5の追加にともない、分岐ライン27、流量計19、弁20、および主流ライン28が追加されている。   In this embodiment, the catalyst tank 5 is added compared with the said embodiment, and the branch line 27, the flow meter 19, the valve 20, and the mainstream line 28 are added with the addition of this catalyst tank 5. FIG.

触媒槽3は、触媒槽3,4と同様の構成であり、外部にはチラー水を流すためのジャケット52が設けられている。本実施形態では、触媒槽4に充填される還元触媒は、2つの触媒領域401,402を含んで構成されている。上流側に位置する触媒領域401については、無機物充填材の混合比率が90〜99体積%とされており、下流側に位置する触媒領域402については、無機物充填材の混合比率が80〜90体積%とされている。   The catalyst tank 3 has the same configuration as the catalyst tanks 3 and 4, and a jacket 52 for flowing chiller water is provided outside. In the present embodiment, the reduction catalyst filled in the catalyst tank 4 includes two catalyst regions 401 and 402. For the catalyst region 401 located on the upstream side, the mixing ratio of the inorganic filler is 90 to 99% by volume, and for the catalyst region 402 located on the downstream side, the mixing ratio of the inorganic filler is 80 to 90% by volume. %.

一方、触媒槽5に充填される還元触媒は、3つの触媒領域501,502,503を含んで構成されている。最も上流側に位置する触媒領域501については、無機物充填材の混合比率が90〜99体積%とされており、中間に位置する触媒領域502については、無機物充填材の混合比率が80〜90体積%とされており、最も下流側に位置する触媒領域503については、無機物充填材を含有しておらず(即ち、無機物充填材の混合比率が0体積%)、上記触媒粒子のみからなる。   On the other hand, the reduction catalyst filled in the catalyst tank 5 includes three catalyst regions 501, 502, and 503. For the catalyst region 501 located on the most upstream side, the mixing ratio of the inorganic filler is 90 to 99% by volume, and for the catalyst region 502 located in the middle, the mixing ratio of the inorganic filler is 80 to 90% by volume. The catalyst region 503 located on the most downstream side does not contain an inorganic filler (that is, the mixing ratio of the inorganic filler is 0% by volume), and consists of only the catalyst particles.

主流ライン28には、触媒槽3,4,5の下流側において分縮装置Y2が設けられている。分縮装置Y2は、主流ライン28からのガスを通すコンデンサ601と、コンデンサ601の外部において冷却用のチラー水を流すためのライン602と、コンデンサ601において液化したプロパンを流すためのU字管603とを備えている。コンデンサ601には、残留ガスを回収するためのライン30が接続されている。ライン30には、圧縮機8、クーラ9、およびバッファタンク10が設けられている。また、ライン30には弁31が設けられ、ライン30の端部は、オレフィンライン22に接続されている。U字管603には弁604が設けられており、U字管603の端部は、製品タンク7内において開放している。製品タンク7の上部には、気化したプロパンガスを主流ライン28に戻すためのライン605が設けられており、ライン605には弁606が設けられている。ライン602には、ライン607が分岐状に接続されており、当該ライン607には弁608が設けられている。製品タンク7の外部には、当該製品タンク7の外周を取り巻くようにジャケット72が設けられている。ライン607の端部はジャケット72に接続されており、ジャケット72にはライン607を介して冷却用のチラー水が供給される。   The mainstream line 28 is provided with a partial reduction device Y2 on the downstream side of the catalyst tanks 3, 4, and 5. The partial reduction device Y2 includes a condenser 601 through which gas from the mainstream line 28 passes, a line 602 for flowing cooling chiller water outside the condenser 601, and a U-shaped pipe 603 for flowing propane liquefied in the condenser 601. And. A line 30 for collecting residual gas is connected to the capacitor 601. The line 30 is provided with a compressor 8, a cooler 9, and a buffer tank 10. The line 30 is provided with a valve 31, and the end of the line 30 is connected to the olefin line 22. The U-shaped tube 603 is provided with a valve 604, and the end of the U-shaped tube 603 is open in the product tank 7. A line 605 for returning the vaporized propane gas to the mainstream line 28 is provided in the upper part of the product tank 7, and a valve 606 is provided in the line 605. A line 607 is connected to the line 602 in a branched manner, and a valve 608 is provided in the line 607. A jacket 72 is provided outside the product tank 7 so as to surround the outer periphery of the product tank 7. The end of the line 607 is connected to the jacket 72, and cooling water is supplied to the jacket 72 via the line 607.

〔触媒槽が3槽の場合のプロパンの製造例〕
次に、上記構成のパラフィン製造装置X2を用いて、オレフィン(プロピレン)および水素からパラフィン(プロパン)を製造する方法の具体例について説明する。
[Propane production example with 3 catalyst tanks]
Next, a specific example of a method for producing paraffin (propane) from olefin (propylene) and hydrogen using the paraffin production apparatus X2 having the above configuration will be described.

まず、水素シリンダー1内の水素ガス(上記第1実施形態と同じ)が、例えば標準状態量にて104.3NL/hの流量で主流ライン21に供給される。主流ライン21中の水素ガスは、減圧弁11にて0.3MPaGまで減圧調整されたのち流量計12で監視されながら弁13を通過し、ガス導入口3aを介して触媒槽3に導入される。   First, hydrogen gas in the hydrogen cylinder 1 (same as in the first embodiment) is supplied to the mainstream line 21 at a flow rate of 104.3 NL / h, for example, in a standard state quantity. The hydrogen gas in the mainstream line 21 is pressure-reduced to 0.3 MPaG by the pressure reducing valve 11, passes through the valve 13 while being monitored by the flow meter 12, and is introduced into the catalyst tank 3 through the gas inlet 3 a. .

一方、オレフィンシリンダー2から原料オレフィンガスとしてのプロピレンガス(三井化学(株)製)がオレフィンライン22に供給される。当該プロピレンガスは、プロピレンが99.99モル%で不純物としてのプロパンを0.01モル%含有しており、標準状態にて100.3NL/hの流量で供給される。オレフィンライン22中のプロピレンガスは、減圧弁14にて0.3MPaGまで減圧調整されたのち、全流量100.3NL/hのうち1/3に相当する33.4NL/hが分岐ライン23に入り、流量計15で監視されながら弁16を通過し、主流ライン21に添加される。主流ライン21において合流したプロピレンガスは、ガス導入口3aを介して触媒槽3に導入される。   On the other hand, propylene gas (manufactured by Mitsui Chemicals, Inc.) as raw material olefin gas is supplied from the olefin cylinder 2 to the olefin line 22. The propylene gas contains 99.99 mol% of propylene and 0.01 mol% of propane as an impurity, and is supplied at a flow rate of 100.3 NL / h in a standard state. The propylene gas in the olefin line 22 is decompressed to 0.3 MPaG by the pressure reducing valve 14, and then 33.4 NL / h corresponding to 1/3 of the total flow rate 100.3 NL / h enters the branch line 23. , Passing through the valve 16 while being monitored by the flow meter 15, and added to the mainstream line 21. Propylene gas merged in the mainstream line 21 is introduced into the catalyst tank 3 through the gas inlet 3a.

触媒槽3は、内径が30.7mmであり、触媒領域301,302の全充填高さが800mmである。触媒領域301においては、0.5wt%のパラジウムが担体であるアルミナに担持された粒径3mmの触媒粒子(上記第1実施形態と同じ)が0.003Lと粒径3mmのアルミナボール(上記第1実施形態と同じ)が0.293L混合され、合計0.296Lが充填されており、その充填高さは400mmである。また、触媒領域302においては、触媒領域301と同じ触媒粒子が0.030Lと粒径3mmのアルミナボール0.266Lが混合され、合計0.296Lが充填されており、その充填高さは400mmである。   The catalyst tank 3 has an inner diameter of 30.7 mm, and the total filling height of the catalyst regions 301 and 302 is 800 mm. In the catalyst region 301, catalyst particles having a particle diameter of 3 mm (same as in the first embodiment) in which 0.5 wt% palladium is supported on alumina serving as a carrier are 0.003 L and alumina balls having a particle diameter of 3 mm (the first 0.293 L is mixed and 0.296 L in total is filled, and the filling height is 400 mm. Further, in the catalyst region 302, 0.030L of the same catalyst particles as in the catalyst region 301 and 0.266L of alumina balls having a particle diameter of 3mm are mixed, and a total of 0.296L is filled, and the filling height is 400mm. is there.

触媒槽3に導入されるガスG1(水素ガスおよびプロピレンガス)について、水素とプロピレンの混合比率(モル比)は、水素ガス/プロピレンガスが104.3/33.4=3.1であり、プロピレンに対して水素が過剰となっている。触媒槽3への導入ガスG1は、触媒領域301,302を通過してガス導出口3bに導かれる。ここで、触媒領域301,302を通過する水素ガスおよびプロピレンガスの空間速度SVは、標準状態基準で(104.3+33.4)/(0.296×2)=233/hとなる。   Regarding the gas G1 (hydrogen gas and propylene gas) introduced into the catalyst tank 3, the mixing ratio (molar ratio) of hydrogen and propylene is 104.3 / 33.4 = 3.1 for hydrogen gas / propylene gas, Hydrogen is in excess of propylene. The introduced gas G1 to the catalyst tank 3 passes through the catalyst regions 301 and 302 and is guided to the gas outlet 3b. Here, the space velocity SV of the hydrogen gas and propylene gas passing through the catalyst regions 301 and 302 is (104.3 + 33.4) / (0.296 × 2) = 233 / h on the basis of the standard state.

触媒領域301,302においては、還元触媒の作用により、発熱反応である還元反応が進行する。即ち、プロピレンの水素による還元反応により、プロパンが生成する。ここで、触媒槽3に流れるガスの水素ガス/プロピレンガスのモル比が3.1となっており、図1に示した触媒槽3に流れるガスの水素ガス/プロピレンガスのモル比(2.1)よりも水素過剰であるので、図1の触媒槽3の場合に比べて還元反応は進みやすくなる。ジャケット32には、ライン33を通じて10℃のチラー水が供給され、触媒槽3を外部から冷却しており、触媒領域301,302における反応温度が100℃以下の所定温度(約20℃)となるように調整されている。そして、触媒領域301,302では導入ガスG1中のプロピレンのすべてが還元反応によりプロパンとなる。   In the catalyst regions 301 and 302, a reduction reaction that is an exothermic reaction proceeds by the action of the reduction catalyst. That is, propane is produced by a reduction reaction of propylene with hydrogen. Here, the hydrogen gas / propylene gas molar ratio of the gas flowing to the catalyst tank 3 is 3.1, and the hydrogen gas / propylene gas molar ratio of the gas flowing to the catalyst tank 3 shown in FIG. Since the hydrogen excess is greater than in 1), the reduction reaction is easier to proceed than in the case of the catalyst tank 3 of FIG. Chiller water at 10 ° C. is supplied to the jacket 32 through the line 33 to cool the catalyst tank 3 from the outside, and the reaction temperature in the catalyst regions 301 and 302 becomes a predetermined temperature (about 20 ° C.) of 100 ° C. or less. Have been adjusted so that. In the catalyst regions 301 and 302, all of the propylene in the introduced gas G1 becomes propane by a reduction reaction.

触媒領域301,302における還元反応の結果、ガス導出口3bから導出されるガスG2は、水素ガス量が70.9NL/h、プロパンガス量が33.4NL/h、合計で104.3NL/hとなる。当該ガスG2は、主流ライン24を通じて次の触媒槽4に向かって流れ、ガス導入口4aを介して触媒槽4に導入される。   As a result of the reduction reaction in the catalyst regions 301 and 302, the gas G2 derived from the gas outlet 3b has a hydrogen gas amount of 70.9 NL / h and a propane gas amount of 33.4 NL / h, for a total of 104.3 NL / h. It becomes. The gas G2 flows toward the next catalyst tank 4 through the mainstream line 24, and is introduced into the catalyst tank 4 through the gas inlet 4a.

一方、オレフィンライン22中のプロピレンガス(全流量100.3NL/h)のうち、1/3に相当する33.4NL/hが分岐ライン25に入り、流量計17で監視されながら弁18を通過し、主流ライン24に添加される。主流ライン24において合流したプロピレンガスは、ガス導入口4aを介して触媒槽4に導入される。   On the other hand, 33.4 NL / h corresponding to 1/3 of the propylene gas (total flow rate 100.3 NL / h) in the olefin line 22 enters the branch line 25 and passes through the valve 18 while being monitored by the flow meter 17. And added to the mainstream line 24. The propylene gas merged in the main flow line 24 is introduced into the catalyst tank 4 through the gas inlet 4a.

触媒槽4は、触媒槽3と同様に内径が30.7mmであり、触媒領域401,402の全充填高さが800mmである。触媒領域401においては、0.5wt%のパラジウムが担体であるアルミナに担持された粒径3mmの触媒粒子(触媒槽3の触媒領域301と同じ)が0.003Lと粒径3mmのアルミナボール(触媒槽3の触媒領域301と同じ)が0.293L混合され、合計0.296Lが充填されており、その充填高さは400mmである。触媒領域402においては、触媒領域401と同じ触媒粒子が0.030Lと粒径3mmのアルミナボール0.263Lが混合され、合計0.296Lが充填されており、その充填高さは400mmである。   Similarly to the catalyst tank 3, the catalyst tank 4 has an inner diameter of 30.7 mm, and the total filling height of the catalyst regions 401 and 402 is 800 mm. In the catalyst region 401, an alumina ball having a particle size of 3 mm and a catalyst particle having a particle size of 3 mm (same as the catalyst region 301 of the catalyst tank 3) on which alumina of 0.5 wt% palladium is supported is the same. The same as the catalyst region 301 of the catalyst tank 3 is mixed with 0.293 L, and a total of 0.296 L is filled, and the filling height is 400 mm. In the catalyst region 402, 0.030L of the same catalyst particles as in the catalyst region 401 and 0.263L of alumina balls having a particle diameter of 3 mm are mixed and filled with a total of 0.296L, and the filling height is 400 mm.

触媒槽4に導入されるガスG3について、水素とプロピレンの混合比率(モル比)は、水素ガス/プロピレンガスが70.9/33.4=2.1であり、プロピレンに対して水素が過剰となっている。触媒槽4への導入ガスG3は、触媒領域401,402を通過してガス導出口4bに導かれる。ここで、触媒領域401,402を通過する水素ガスおよびプロピレンガスの空間速度SVは、標準状態基準で(70.9+33.4)/(0.296×2)=176/hとなる。   Regarding the gas G3 introduced into the catalyst tank 4, the mixing ratio (molar ratio) of hydrogen and propylene is 70.9 / 33.4 = 2.1 for hydrogen gas / propylene gas, and hydrogen is excessive with respect to propylene. It has become. The introduced gas G3 to the catalyst tank 4 passes through the catalyst regions 401 and 402 and is guided to the gas outlet 4b. Here, the space velocity SV of hydrogen gas and propylene gas passing through the catalyst regions 401 and 402 is (70.9 + 33.4) / (0.296 × 2) = 176 / h based on the standard state.

触媒領域401,402においては、還元触媒の作用により、発熱反応である還元反応が進行する。即ち、プロピレンの水素による還元反応により、プロパンが生成する。ここで、ジャケット42には、ライン43を通じて10℃のチラー水が供給され、触媒槽4を外部から冷却しており、触媒領域401,402における反応温度が所定温度(約20℃)となるように調整されている。そして、触媒領域401,402では導入ガスG3中のプロピレンのすべてが還元反応によりプロパンとなる。   In the catalyst regions 401 and 402, a reduction reaction that is an exothermic reaction proceeds by the action of the reduction catalyst. That is, propane is produced by a reduction reaction of propylene with hydrogen. Here, chiller water at 10 ° C. is supplied to the jacket 42 through the line 43 to cool the catalyst tank 4 from the outside so that the reaction temperature in the catalyst regions 401 and 402 becomes a predetermined temperature (about 20 ° C.). Has been adjusted. In the catalyst regions 401 and 402, all of the propylene in the introduced gas G3 becomes propane by a reduction reaction.

触媒領域401,402における還元反応の結果、ガス導出口4bから導出されるガスG4は、水素ガス量が37.4NL/h、プロパンガス量が66.9NL/h、合計で104.3NL/hとなる。当該ガスG4は、主流ライン26を通じて次の触媒槽5に向かって流れ、ガス導入口5aを介して触媒槽5に導入される。   As a result of the reduction reaction in the catalyst regions 401 and 402, the gas G4 derived from the gas outlet 4b has a hydrogen gas amount of 37.4 NL / h and a propane gas amount of 66.9 NL / h, for a total of 104.3 NL / h. It becomes. The gas G4 flows toward the next catalyst tank 5 through the main flow line 26, and is introduced into the catalyst tank 5 through the gas introduction port 5a.

一方、オレフィンライン22中のプロピレンガス(全流量100.3NL/h)のうち、1/3に相当する33.4NL/hが分岐ライン27に入り、流量計19で監視されながら弁20を通過し、主流ライン26に添加される。主流ライン26において合流したプロピレンガスは、ガス導入口5aを介して触媒槽5に導入される。   On the other hand, of propylene gas in the olefin line 22 (total flow rate 100.3 NL / h), 33.4 NL / h corresponding to 1/3 enters the branch line 27 and passes through the valve 20 while being monitored by the flow meter 19. And added to the mainstream line 26. The propylene gas merged in the main flow line 26 is introduced into the catalyst tank 5 through the gas introduction port 5a.

触媒槽5は、触媒槽3,4と同様に内径が30.7mmである一方、触媒領域501,502,503の全充填高さが900mmである。触媒領域501においては、0.5wt%のパラジウムが担体であるアルミナに担持された粒径3mmの触媒粒子(触媒槽3の触媒領域301と同じ)が0.003Lと粒径3mmのアルミナボール(触媒槽3の触媒領域301と同じ)が0.293L混合され、合計0.296Lが充填されており、その充填高さは400mmである。触媒領域502においては、触媒領域501と同じ触媒粒子が0.030Lと粒径3mmのアルミナボール0.263Lが混合され、合計0.296Lが充填されており、その充填高さは400mmである。触媒領域503においては、触媒領域501と同じ触媒粒子のみが0.074L充填されており、その充填高さは100mmである。   The catalyst tank 5 has an inner diameter of 30.7 mm as in the catalyst tanks 3 and 4, while the total filling height of the catalyst regions 501, 502, and 503 is 900 mm. In the catalyst region 501, an alumina ball having a particle size of 3 mm (0.003 L) and a catalyst particle having a particle size of 3 mm (same as the catalyst region 301 of the catalyst tank 3) supported on alumina having 0.5 wt% of palladium as a carrier ( The same as the catalyst region 301 of the catalyst tank 3 is mixed with 0.293 L, and a total of 0.296 L is filled, and the filling height is 400 mm. In the catalyst region 502, 0.030 L of the same catalyst particles as in the catalyst region 501 and 0.263 L of alumina balls having a particle diameter of 3 mm are mixed to fill a total of 0.296 L, and the filling height is 400 mm. In the catalyst region 503, only 0.074 L of the same catalyst particles as in the catalyst region 501 are filled, and the filling height is 100 mm.

触媒槽5に導入されるガスG5について、水素とプロピレンの混合比率(モル比)は、水素ガス/プロピレンガスが37.4/33.4=1.1であり、プロピレンに対して水素が過剰となっている。触媒槽5への導入ガスG5は、触媒領域501,502,503を通過してガス導出口5bに導かれる。ここで、触媒領域501,502,503を通過する水素ガスおよびプロピレンガスの空間速度SVは、標準状態基準で(37.4+33.4)/(0.296×2+0.074)=106/hとなる。   Regarding the gas G5 introduced into the catalyst tank 5, the mixing ratio (molar ratio) of hydrogen and propylene is 37.4 / 33.4 = 1.1 for hydrogen gas / propylene gas, and hydrogen is excessive with respect to propylene. It has become. The introduced gas G5 to the catalyst tank 5 passes through the catalyst regions 501, 502, and 503 and is guided to the gas outlet 5b. Here, the space velocity SV of the hydrogen gas and propylene gas passing through the catalyst regions 501, 502, and 503 is (37.4 + 33.4) / (0.296 × 2 + 0.074) = 106 / h based on the standard state standard. Become.

触媒領域501,502,503においては、還元触媒の作用により、発熱反応である還元反応が進行する。即ち、プロピレンの水素による還元反応により、プロパンが生成する。ここで、ジャケット52には、ライン53を通じて10℃のチラー水が供給され、触媒槽5を外部から冷却しており、触媒領域501,502,503における反応温度が所定温度(約20℃)となるように調整されている。そして、触媒領域501,502,503では導入ガスG5中のプロピレンのすべてが還元反応によりプロパンとなる。   In the catalyst regions 501, 502, and 503, a reduction reaction that is an exothermic reaction proceeds by the action of the reduction catalyst. That is, propane is produced by a reduction reaction of propylene with hydrogen. Here, 10 ° C. chiller water is supplied to the jacket 52 through the line 53 to cool the catalyst tank 5 from the outside, and the reaction temperature in the catalyst regions 501, 502, and 503 is a predetermined temperature (about 20 ° C.). It has been adjusted to be. In the catalyst regions 501, 502, and 503, all of the propylene in the introduced gas G5 becomes propane by the reduction reaction.

触媒領域501,502,503における還元反応の結果、ガス導出口5bから導出されるガスG6は、水素ガス量が4.0NL/h、プロパンガス量が100.3NL/h、合計で104.3NL/hとなる。当該ガスG6は、主流ライン28を通じて分縮装置Y2のコンデンサ601に導入される。   As a result of the reduction reaction in the catalyst regions 501, 502, and 503, the gas G6 derived from the gas outlet 5b has a hydrogen gas amount of 4.0 NL / h and a propane gas amount of 100.3 NL / h, for a total of 104.3 NL. / H. The gas G6 is introduced into the condenser 601 of the partial reduction device Y2 through the mainstream line 28.

主流ライン28を流れるガスG6(製造ガス)における残留プロピレン濃度について、ガスクロマトグラフィーにより分析したところ1ppm未満であり、検出限界未満であった。そして、触媒槽3,4,5の3槽全体での還元反応において、水素/プロピレンの総混合モル比は104.3/100.3=1.04となり、水素は製造ガス中に3.8モル%残っている。   The residual propylene concentration in the gas G6 (production gas) flowing through the mainstream line 28 was analyzed by gas chromatography and found to be less than 1 ppm and below the detection limit. In the reduction reaction in the entire three of the catalyst tanks 3, 4, and 5, the total mixing molar ratio of hydrogen / propylene is 104.3 / 100.3 = 1.04, and hydrogen is 3.8 in the production gas. Mole% remains.

そして、主流ライン28中の製造ガスは、分縮装置Y2のコンデンサ601に導入される。コンデンサ601は外部からライン602を通じて−20〜−10℃のチラー水が送入されており、約0.3MPaG下でプロパンが冷却凝縮される。凝縮されなかった残留水素はライン30を通って圧縮機8にて圧縮されたのちクーラ9で冷却され、バッファタンク10に回収される。回収された水素は、バッファタンク10から弁31を通過してオレフィンライン22に流入し、原料系にリサイクルされる。一方、水素が取り除かれ、かつ液化したプロパンは、U字管603を通じて製品タンク7に高純度プロパンとして蓄えられる。   Then, the production gas in the mainstream line 28 is introduced into the capacitor 601 of the partial reduction device Y2. The condenser 601 is supplied with chiller water of -20 to -10 ° C through the line 602 from the outside, and propane is cooled and condensed under about 0.3 MPaG. The residual hydrogen that has not been condensed is compressed by the compressor 8 through the line 30, cooled by the cooler 9, and collected in the buffer tank 10. The recovered hydrogen passes from the buffer tank 10 through the valve 31 to the olefin line 22 and is recycled to the raw material system. On the other hand, the propane from which hydrogen has been removed and liquefied is stored as high-purity propane in the product tank 7 through the U-shaped tube 603.

本製造例では、複数の触媒槽3,4,5を直列に分離して設置し、水素を主流としてそれぞれの触媒槽3,4,5にオレフィン(プロピレン)を分割して添加している。オレフィン(プロピレン)の水素による還元反応は、水素を理論当量より多く添加することでより進みやすくなる。したがって、3槽の触媒槽3,4,5を直列に分割して、水素を主流としてオレフィン(プロピレン)を分割して添加していくことで各触媒槽3,4,5における水素量/オレフィン量(モル比)をより大きくすることができ、還元反応を促進させることができる。さらに、オレフィン(プロピレン)を分割して添加するので各触媒槽3,4,5あたりの反応温度の上昇を抑制することができる。   In this production example, a plurality of catalyst tanks 3, 4, and 5 are installed separately in series, and olefin (propylene) is dividedly added to each of the catalyst tanks 3, 4, and 5 using hydrogen as a mainstream. The reduction reaction of olefin (propylene) with hydrogen becomes easier to proceed by adding more hydrogen than the theoretical equivalent. Accordingly, the three catalyst tanks 3, 4 and 5 are divided in series, and the amount of hydrogen / olefin in each catalyst tank 3, 4, and 5 is added by dividing and adding olefin (propylene) mainly using hydrogen. The amount (molar ratio) can be increased, and the reduction reaction can be promoted. Furthermore, since the olefin (propylene) is added in portions, an increase in the reaction temperature per each of the catalyst tanks 3, 4 and 5 can be suppressed.

また、触媒槽3,4,5への導入ガスG1,G3,G5における水素量とオレフィン量の割合は、水素量/オレフィン量(モル比)が1.1以上であり、触媒槽3,4,5それぞれへの導入ガスG1,G3,G5におけるオレフィン量は、均等である。主流水素は、触媒槽3,4,5を順次通過してオレフィンとの還元反応に消費されて減少するので、最も下流側の触媒槽5において水素/オレフィンが1.1以上となるようにオレフィン量が設定される。これにより、触媒槽4(触媒槽5の1つ上流側)への導入ガスG3において、水素量については当該触媒槽4での還元反応で消費される分を加えた量となっており、水素量/オレフィン量が2.1以上となる。同様にして、触媒槽3(触媒槽4の1つ上流側)への導入ガスG1において、水素量については当該触媒槽4での還元反応で消費される分を加えた量となっており、水素量/オレフィン量が3.1以上となる。   The ratio of the amount of hydrogen to the amount of olefin in the gases G1, G3, G5 introduced into the catalyst tanks 3, 4, 5 is such that the hydrogen amount / olefin amount (molar ratio) is 1.1 or more. , 5 has an equal amount of olefin in the introduced gases G1, G3, G5. The mainstream hydrogen passes through the catalyst tanks 3, 4, 5 sequentially and is consumed and reduced in the reduction reaction with the olefin, so that the hydrogen / olefin is 1.1 or more in the most downstream catalyst tank 5. The amount is set. As a result, in the gas G3 introduced into the catalyst tank 4 (one upstream side of the catalyst tank 5), the hydrogen amount is an amount obtained by adding the amount consumed by the reduction reaction in the catalyst tank 4. The amount / olefin amount is 2.1 or more. Similarly, in the gas G1 introduced to the catalyst tank 3 (one upstream side of the catalyst tank 4), the hydrogen amount is an amount obtained by adding the amount consumed in the reduction reaction in the catalyst tank 4, The amount of hydrogen / the amount of olefin is 3.1 or more.

そして、触媒槽を3槽直列とした場合には、上記のように水素/プロピレンの総混合モル比は1.04となり、製造ガス(104.3NL/h)中のプロパンガス量が100.3NL/h、水素ガス量が4.0NL/hであり、残留水素濃度が3.8モル%である。触媒槽を2槽直列にした図1の場合(製造ガス中のプロパンガス量が99.4NL/h、水素ガス量が4.9NL/h、残留水素濃度が4.7モル%)と比較すると、同じ水素量(104.3NL/h)を用いても、プロパンの製造量が1%増加し残留水素濃度が0.9モル%減少しているので、触媒槽を1槽追加して設けた効果が出ている。また、各触媒槽の反応熱による発熱量が30%以上減少するので、外部からの冷却や温度制御を行いやすくなる。   When three catalyst tanks are connected in series, the total hydrogen / propylene mixing molar ratio is 1.04 as described above, and the amount of propane gas in the production gas (104.3 NL / h) is 100.3 NL. / H, the amount of hydrogen gas is 4.0 NL / h, and the residual hydrogen concentration is 3.8 mol%. Compared to the case of FIG. 1 in which two catalyst tanks are connected in series (the amount of propane gas in the production gas is 99.4 NL / h, the amount of hydrogen gas is 4.9 NL / h, and the residual hydrogen concentration is 4.7 mol%). Even if the same amount of hydrogen (104.3 NL / h) was used, the amount of propane produced increased by 1% and the residual hydrogen concentration decreased by 0.9 mol%, so an additional catalyst tank was provided. There is an effect. In addition, since the amount of heat generated by the reaction heat in each catalyst tank is reduced by 30% or more, it becomes easy to perform external cooling and temperature control.

触媒槽を直列に分割し、その設置数を2〜5槽に順次増加させた場合のプロパンの製造例を1槽だけにした場合と比較して図3の表に示す。   The table in FIG. 3 shows a propane production example in which the catalyst tanks are divided in series and the number of installed tanks is sequentially increased to 2 to 5 tanks as compared with the case of only one tank.

各触媒槽においては、上流側に0.5wt%のパラジウムをアルミナ(Al23)に担持させた粒径3mmの触媒粒子と粒径3mmのアルミナボールを1:99の容量に混合充填した触媒領域と10:90に混合充填した触媒領域をそれぞれ400mmの充填高さで積層し、最終の触媒槽のみさらに触媒粒子だけを100mmの充填高さで充填した。各触媒槽はチラー水で冷却しながら反応温度を20℃に制御して操作した。 In each catalyst tank, a catalyst particle having a particle diameter of 3 mm in which 0.5 wt% palladium was supported on alumina (Al 2 O 3 ) and alumina balls having a particle diameter of 3 mm were mixed and packed in a volume of 1:99 on the upstream side. The catalyst area and the catalyst area mixed and filled at 10:90 were laminated at a filling height of 400 mm, respectively, and only the final catalyst tank and only the catalyst particles were filled at a filling height of 100 mm. Each catalyst tank was operated by controlling the reaction temperature at 20 ° C. while cooling with chiller water.

原料ガスとしての主流水素量を104.3NL/hとして、触媒槽を2槽とした場合、各触媒槽への導入ガスの水素ガス/プロピレンガスのモル比を1.1以上とすると原料ガスとしてのプロピレンガス量は99.4NL/hとなり、水素/プロピレンの総混合モル比は1.05となった。この結果、製造ガス中の未反応の残留プロピレン濃度や不純物であるメタン濃度やエタン濃度をガスクロマトグラフィー(FID)で測定するとそれぞれ1ppm未満の検出限界未満となり、プロピレンは実質的に完全にプロパンに還元された。しかし残留した過剰な水素量は4.9NL/hとなり製造ガス中に4.7モル%残った。   When the amount of mainstream hydrogen as a raw material gas is 104.3 NL / h and the number of catalyst tanks is two, when the hydrogen gas / propylene gas molar ratio of the introduction gas to each catalyst tank is 1.1 or more, the raw material gas The propylene gas amount of was 99.4 NL / h, and the total mixing molar ratio of hydrogen / propylene was 1.05. As a result, when the unreacted residual propylene concentration in the production gas and the methane concentration and ethane concentration as impurities are measured by gas chromatography (FID), each becomes less than the detection limit of less than 1 ppm, and propylene is substantially completely converted to propane. Reduced. However, the amount of excess hydrogen remaining was 4.9 NL / h, and 4.7 mol% remained in the production gas.

次に、各触媒槽への導入ガスの水素ガス/プロピレンガスのモル比を1.1以上としながら触媒槽の設置数を3槽、4槽、5槽と増加させると、水素/プロピレンの総混合モル比が小さくなり、残留水素量が減少し、製造プロパンガス量が増加し、各触媒槽の発熱量が減少していった。しかしながら、触媒槽への導入ガスにおける水素ガス/プロピレンガスのモル比を1.0にまで下げると、製造ガスとしてのプロパンガス量は増加したが、残留水素量が0となり、還元反応は完全には進まず、ガスクロマトグラフィー(FID)で測定すると、製造ガス中に残留プロピレン濃度が5ppm、不純物としてのメタン濃度が2ppm、エタン濃度が1ppm検出された。この結果から、各触媒槽内での還元反応を100%確実に行わせるためには、各触媒槽の導入ガスにおける水素ガス/プロピレンガスのモル比は1.1以上であることが必要である。   Next, when the number of catalyst tanks installed was increased to 3 tanks, 4 tanks, and 5 tanks while the hydrogen gas / propylene gas molar ratio of the introduced gas to each catalyst tank was 1.1 or more, the total amount of hydrogen / propylene The mixing molar ratio decreased, the amount of residual hydrogen decreased, the amount of produced propane gas increased, and the calorific value of each catalyst tank decreased. However, when the molar ratio of hydrogen gas / propylene gas in the gas introduced into the catalyst tank was lowered to 1.0, the amount of propane gas as the production gas increased, but the residual hydrogen amount became zero, and the reduction reaction was completely completed. As measured by gas chromatography (FID), a residual propylene concentration of 5 ppm, a methane concentration of 2 ppm as an impurity, and an ethane concentration of 1 ppm were detected in the production gas. From this result, in order to ensure 100% reduction reaction in each catalyst tank, the molar ratio of hydrogen gas / propylene gas in the gas introduced into each catalyst tank needs to be 1.1 or more. .

触媒槽を1槽だけとした場合、原料ガスとしての主流水素量を104.3NL/h流し、水素ガス/プロピレンガスのモル比が1.1以上となるように原料ガスとしてのプロピレンガス量を94.8NL/h流し、触媒槽へ導入した。製造ガス中の未反応の残留プロピレン濃度は検出限界未満となったが、不純物であるメタン濃度は4ppm、エタン濃度は3ppm検出された。プロピレンは完全にプロパンに還元されるが、残留する過剰な水素量は9.5NL/hと最も多くなった。ここで、メタンやエタンが検出される原因として、第1に、触媒槽が2槽以上の場合には反応熱が触媒槽ごとに分散して反応温度の上昇が抑制されるところ、そのような反応熱の分散による温度抑制効果が得られないことが考えられる。第2に、触媒槽が1槽だけで原料ガスの水素/プロピレンのモル比を1.1にすると、触媒槽が2槽以上の場合の触媒槽における水素/プロピレン比よりも相対的に小さくなる(例えば触媒槽が2槽の場合では1槽目の水素/プロピレン比が2.1であり、触媒槽が3槽の場合では1槽目の水素/プロピレン比が3.1、2槽目の水素/プロピレン比が2.1である)。このように触媒槽に導入される水素量の比率が小さいと、反応過程でプロピレンの分解が起こりやすくなり、メタンおよびエタンが生成すると考えられる。   When there is only one catalyst tank, the mainstream hydrogen amount as the raw material gas is made to flow 104.3 NL / h, and the propylene gas amount as the raw material gas is adjusted so that the hydrogen gas / propylene gas molar ratio is 1.1 or more. 94.8 NL / h flowed and introduced into the catalyst tank. Although the unreacted residual propylene concentration in the production gas was below the detection limit, the methane concentration as an impurity was detected at 4 ppm, and the ethane concentration was detected at 3 ppm. Propylene was completely reduced to propane, but the amount of excess hydrogen remaining was the largest at 9.5 NL / h. Here, as a cause of detecting methane and ethane, first, when there are two or more catalyst tanks, the reaction heat is dispersed for each catalyst tank and the rise in reaction temperature is suppressed. It is considered that the temperature suppression effect due to the dispersion of reaction heat cannot be obtained. Second, when the catalyst tank has only one tank and the hydrogen / propylene molar ratio of the raw material gas is 1.1, it is relatively smaller than the hydrogen / propylene ratio in the catalyst tank when there are two or more catalyst tanks. (For example, when the number of catalyst tanks is two, the hydrogen / propylene ratio in the first tank is 2.1, and when the number of catalyst tanks is three, the hydrogen / propylene ratio in the first tank is 3.1, The hydrogen / propylene ratio is 2.1). Thus, when the ratio of the amount of hydrogen introduced into the catalyst tank is small, it is considered that propylene is easily decomposed during the reaction process, and methane and ethane are generated.

〔触媒槽が2槽の場合のエタンの製造例〕
次に、オレフィンがエチレンの場合では、例えば図1に示したパラフィン製造装置X1を用いて、エチレンおよび水素からエタンを製造することができる。オレフィンシリンダー2から、エチレンが99.4モル%で不純物としてエタンが0.6モル%の粗エチレンガス(日本ファインガス(株)製)を標準状態にて99.4NL/hの流量でオレフィンライン22に供給し、触媒槽3,4に49.7NL/hずつ2等分に分割して流した。1槽目の触媒槽3の大きさは内径が30.7mmであり、上流側の触媒領域301に0.5wt%のロジウムがアルミナ(Al23)に担持された粒径3mmの触媒粒子(アルドリッチ社製)を0.003L、粒径3mmのアルミナボールを0.293L混合充填し、その充填高さは400mmであった。下流側の触媒領域302には触媒領域301と同じ触媒粒子が0.03L、アルミナボール0.266Lが混合され、合計0.296Lが充填されその充填高さは400mmであった。2槽目の触媒槽4は内径が30.7mmであり、最も上流側の触媒領域401には0.5wt%のロジウムがアルミナ(Al23)に担持された粒径3mmの触媒粒子0.003Lと、3mmのアルミナボール0.293Lとが混合充填され、中間の触媒領域402には触媒領域401と同じ触媒粒子が0.030L、触媒領域401と同じアルミナボールが0.266L混合され充填された。最も下流側の触媒領域403には触媒領域401と同じ触媒粒子のみが0.074L充填された。触媒領域401,402,403の充填高さは、触媒領域401が400mm、触媒領域402が400mm、触媒領域403が100mmとされ、合計900mmの充填高さで充填された。これら2槽の触媒槽3,4に直列に104.3NL/hの水素を主流として流しながら、それぞれの触媒槽3,4にエチレンを添加した。触媒槽3,4(触媒領域301,302,401,402,403)においてエチレンの水素による還元反応が進行し、外部よりジャケット32,42に10℃のチラー水を流しながら触媒槽3,4内が約20℃となるように冷却制御した。その結果、2槽目の触媒槽4のガス導出口4bから導出された製造ガスにおける残留エチレン濃度をガスクロマトグラフィー(FID)により分析したところ、検出限界未満の1ppm未満となり、実質的に全てエタンに還元されていた。
[Example of ethane production with two catalyst tanks]
Next, when the olefin is ethylene, ethane can be produced from ethylene and hydrogen using, for example, the paraffin production apparatus X1 shown in FIG. Olefin line from olefin cylinder 2 at a flow rate of 99.4 NL / h in a standard state of crude ethylene gas (produced by Nippon Fine Gas Co., Ltd.) containing 99.4 mol% ethylene and 0.6 mol% ethane as impurities. 22, 49.7 NL / h was divided into two equal parts and flowed into the catalyst tanks 3 and 4. The first catalyst tank 3 has an inner diameter of 30.7 mm, and catalyst particles with a particle diameter of 3 mm in which 0.5 wt% rhodium is supported on alumina (Al 2 O 3 ) in the upstream catalyst region 301. 0.003 L (made by Aldrich) and 0.293 L of alumina balls having a particle diameter of 3 mm were mixed and filled, and the filling height was 400 mm. The downstream catalyst region 302 was mixed with 0.03 L of the same catalyst particles as the catalyst region 301 and 0.266 L of alumina balls, and a total of 0.296 L was filled, and the filling height was 400 mm. The catalyst tank 4 of the second tank has an inner diameter of 30.7 mm, and catalyst particles 0 having a particle diameter of 3 mm in which 0.5 wt% rhodium is supported on alumina (Al 2 O 3 ) in the catalyst region 401 on the most upstream side. 0.003 L and 3 mm alumina balls 0.293 L are mixed and filled, and the middle catalyst area 402 is filled with 0.030 L of the same catalyst particles as the catalyst area 401 and 0.266 L of the same alumina balls as the catalyst area 401. It was done. The catalyst region 403 on the most downstream side was filled with 0.074 L of only the same catalyst particles as the catalyst region 401. The filling height of the catalyst areas 401, 402, and 403 was 400 mm for the catalyst area 401, 400 mm for the catalyst area 402, and 100 mm for the catalyst area 403, and the filling height was 900 mm in total. Ethylene was added to each of the catalyst tanks 3 and 4 while flowing 104.3 NL / h of hydrogen as a main stream in series in the two tanks 3 and 4. In the catalyst tanks 3 and 4 (catalyst regions 301, 302, 401, 402, and 403), the reduction reaction of ethylene with hydrogen proceeds, and inside the catalyst tanks 3 and 4 while chiller water of 10 ° C. is allowed to flow from outside to the jackets 32 and 42. Was controlled to be about 20 ° C. As a result, when the residual ethylene concentration in the production gas derived from the gas outlet 4b of the second catalyst tank 4 was analyzed by gas chromatography (FID), it was less than 1 ppm below the detection limit, and substantially all ethane It was reduced to.

以上、本発明の具体的な実施形態を説明したが、本発明の範囲は上記した実施形態に限定されるものではない。本発明に係るパラフィンの製造装置、および本発明に係るパラフィンの製造方法の具体的な構成は、発明の思想から逸脱しない範囲で種々に変更が可能である。   Although specific embodiments of the present invention have been described above, the scope of the present invention is not limited to the above-described embodiments. The specific configuration of the paraffin manufacturing apparatus according to the present invention and the paraffin manufacturing method according to the present invention can be variously modified without departing from the spirit of the invention.

触媒活性物質を希釈媒体によって希釈する態様として、上記実施形態では、触媒活性物質(パラジウムやロジウム)を担体により担持した触媒粒子を、無機物充填材(アルミナボール)によって希釈し、当該無機物充填材の混合比率を段階的に異ならせる場合を例に挙げて説明したが、これに限定されない。触媒活性物質の希釈方法としては、例えば、無機物充填材を用いずに、担体に担持される触媒活性物質の比率を0.1wt%、0.2wt%、0.5wt%などと段階的に増加させてもよく、この方法でも無機物充填材を用いて希釈する方法と同様の効果が得られる。また、触媒活性物質としては、パラジウムやロジウムに代えて、白金、ルテニウム、およびニッケルから選ばれる少なくとも1種を含む金属を用いてもよい。触媒活性物質は、担体(Al23)により担持された態様に限定されず、単独で用いてもよい。無機物充填材としては、アルミナボールなどのセラミックス材料に限定されず、鉄やステンレスなどからなる金属ボールを用いてもよい。 As an aspect of diluting the catalytically active substance with the dilution medium, in the above embodiment, the catalyst particles supporting the catalytically active substance (palladium or rhodium) on the support are diluted with an inorganic filler (alumina ball), and the inorganic filler Although the case where the mixing ratio is varied stepwise has been described as an example, the present invention is not limited to this. As a method for diluting the catalytically active substance, for example, without using an inorganic filler, the ratio of the catalytically active substance supported on the carrier is gradually increased to 0.1 wt%, 0.2 wt%, 0.5 wt%, etc. In this method, the same effect as the method of diluting with an inorganic filler can be obtained. Further, as the catalytically active substance, a metal containing at least one selected from platinum, ruthenium, and nickel may be used instead of palladium or rhodium. The catalytically active substance is not limited to the mode supported by the support (Al 2 O 3 ), and may be used alone. The inorganic filler is not limited to a ceramic material such as an alumina ball, and a metal ball made of iron or stainless steel may be used.

原料ガスとしてのオレフィンは、上記したプロピレンやエチレンに限定されず、例えば常温(20℃前後)にて気相状態にあるブテンを用いてもよい。   The olefin as the raw material gas is not limited to the above-mentioned propylene or ethylene, and for example, butene in a gas phase state at normal temperature (around 20 ° C.) may be used.

X1,X2 パラフィン製造装置
Y1 PSAガス分離装置
Y2 分縮装置
1 水素シリンダー
2 プロピレンシリンダー
3,4,5 触媒槽
6A,6B 吸着槽
7 製品タンク
8 圧縮機
9 クーラ
10 バッファタンク
11,14 減圧弁
12,15,17,19 流量計
13,16,18,20,31 弁
21,24,26,28 主流ライン
22 オレフィンライン
23,25,27 分岐ライン
29,30, ライン
32,42,52,72 ジャケット
33,43,53 ライン
60 吸着剤
61a,61b,61c,61d,61e,61f ライン
62a,62b,62c,62d,62e,62f 切換弁
301,302,401,402,403,501,502,503 触媒領域
601 コンデンサ
602,605,607 ライン
603 U字管
604,606,608 弁
X1, X2 Paraffin production device Y1 PSA gas separation device Y2 Reduction device 1 Hydrogen cylinder 2 Propylene cylinders 3, 4, 5 Catalyst tank 6A, 6B Adsorption tank 7 Product tank 8 Compressor 9 Cooler 10 Buffer tank 11, 14 Pressure reducing valve 12 15, 17, 19 Flow meter 13, 16, 18, 20, 31 Valve 21, 24, 26, 28 Main line 22 Olefin line 23, 25, 27 Branch line 29, 30, Line 32, 42, 52, 72 Jacket 33, 43, 53 Line 60 Adsorbent 61a, 61b, 61c, 61d, 61e, 61f Line 62a, 62b, 62c, 62d, 62e, 62f Switching valve 301, 302, 401, 402, 403, 501, 502, 503 Catalyst Region 601 Capacitors 602, 605, 607 Line 603 U-tube 604 606, 608 valve

Claims (19)

気相状態にあるオレフィンおよび水素から還元触媒の存在下にて進行する還元反応によりパラフィンを製造する方法であって、
各々が上記還元触媒を充填した複数の触媒槽が、水素が流れる主流ラインに沿って直列に設けられており、
上記各触媒槽への導入ガスにおける水素量(水素のモル量、以下同じ)がオレフィン量(オレフィンのモル量、以下同じ)よりも多くなるように上記主流ラインに対して上記オレフィンを分割して添加することを特徴とする、パラフィンの製造方法。
A method for producing paraffin from a olefin and hydrogen in a gas phase by a reduction reaction that proceeds in the presence of a reduction catalyst,
A plurality of catalyst tanks each filled with the reduction catalyst are provided in series along a mainstream line through which hydrogen flows,
The olefin is divided into the mainstream line so that the amount of hydrogen in the gas introduced into each catalyst tank (molar amount of hydrogen, hereinafter the same) is greater than the amount of olefin (molar amount of olefin, hereinafter the same). A method for producing paraffin, which comprises adding the paraffin.
上記各触媒槽への導入ガスにおける水素量とオレフィン量の割合は、水素量/オレフィン量(モル比)が1.1以上である、請求項1に記載のパラフィンの製造方法。   2. The method for producing paraffin according to claim 1, wherein a ratio of hydrogen amount / olefin amount (molar ratio) in the gas introduced into each catalyst tank is 1.1 or more. 上記複数の触媒槽それぞれへの導入ガスにおけるオレフィン量は、均等である、請求項1または2に記載のパラフィンの製造方法。   The method for producing paraffin according to claim 1 or 2, wherein the amount of olefin in the gas introduced into each of the plurality of catalyst tanks is equal. 上記触媒槽内に充填された上記還元触媒は、触媒活性を有する触媒活性物質が触媒活性を有しない希釈媒体によって希釈されたものを含んでおり、
上記希釈媒体の混合比率は、上記触媒槽の上流側から下流側に向かって段階的に低下させられている、請求項1ないし3のいずれかに記載のパラフィンの製造方法。
The reduction catalyst filled in the catalyst tank includes a product obtained by diluting a catalytically active substance having catalytic activity with a diluent medium having no catalytic activity,
The method for producing paraffin according to any one of claims 1 to 3, wherein the mixing ratio of the dilution medium is lowered stepwise from the upstream side to the downstream side of the catalyst tank.
上記希釈媒体は、上記触媒活性物質を担持する担体を含む、請求項4に記載のパラフィンの製造方法。   The method for producing paraffin according to claim 4, wherein the dilution medium includes a carrier supporting the catalytically active substance. 上記触媒活性物質は、パラジウム、ロジウム、白金、ルテニウム、およびニッケルから選択される少なくとも1種を含む金属からなる、請求項4または5に記載のパラフィンの製造方法。   The method for producing paraffin according to claim 4 or 5, wherein the catalytically active substance is made of a metal containing at least one selected from palladium, rhodium, platinum, ruthenium, and nickel. 上記希釈媒体は、無機物充填材を含む、請求項4ないし6のいずれかに記載のパラフィンの製造方法。   The method for producing paraffin according to claim 4, wherein the dilution medium includes an inorganic filler. 上記オレフィンの炭素数が2〜4であり、上記パラフィンの炭素数が2〜4である、請求項1ないし7のいずれかに記載のパラフィンの製造方法。   The method for producing paraffin according to any one of claims 1 to 7, wherein the olefin has 2 to 4 carbon atoms and the paraffin has 2 to 4 carbon atoms. 気相状態にあるオレフィンおよび水素から還元触媒の存在下にて進行する還元反応によりパラフィンを製造するための装置であって、
水素を流すための主流ラインと、
上記主流ラインに沿って直列に設けられ、各々がガス導入部およびガス導出部を有し、かつ上記還元触媒を充填した複数の触媒槽と、
上記主流ラインに水素を供給するための水素供給手段と、
上記各触媒槽の上記ガス導入部の上流側にて上記主流ラインに接続する分岐ラインを有し、当該分岐ラインを介して上記オレフィンを添加するためのオレフィン添加手段と、を備えることを特徴とする、パラフィンの製造装置。
An apparatus for producing paraffin by a reduction reaction that proceeds in the presence of a reduction catalyst from an olefin and hydrogen in a gas phase,
A mainstream line for flowing hydrogen,
A plurality of catalyst tanks provided in series along the mainstream line, each having a gas inlet and a gas outlet, and filled with the reduction catalyst;
Hydrogen supply means for supplying hydrogen to the mainstream line;
An olefin addition unit for adding the olefin through the branch line, the branch line connected to the mainstream line upstream of the gas introduction part of the catalyst tank. Paraffin manufacturing equipment.
上記触媒槽の設置数は2〜5の範囲である、請求項9に記載のパラフィンの製造装置。   The apparatus for producing paraffin according to claim 9, wherein the number of installed catalyst tanks is in the range of 2 to 5. 上記触媒槽の内部温度を調整する温度調整手段を備える、請求項9または10に記載のパラフィンの製造装置。   The apparatus for producing paraffin according to claim 9 or 10, comprising temperature adjusting means for adjusting the internal temperature of the catalyst tank. 上記触媒槽内に充填された上記還元触媒は、触媒活性を有する触媒活性物質が触媒活性を有しない希釈媒体によって希釈され、上記希釈媒体の混合比率が互いに異なる複数の触媒領域を含んで構成されており、
上記複数の触媒領域における上記希釈媒体の混合比率は、上記触媒槽における上流側から下流側に向かって段階的に低下させられている、請求項9ないし11のいずれかに記載のパラフィンの製造装置。
The reduction catalyst filled in the catalyst tank includes a plurality of catalyst regions in which a catalytically active substance having catalytic activity is diluted with a diluent medium that does not have catalytic activity, and the mixing ratio of the diluent medium is different from each other. And
The paraffin production apparatus according to any one of claims 9 to 11, wherein a mixing ratio of the dilution medium in the plurality of catalyst regions is gradually reduced from an upstream side to a downstream side in the catalyst tank. .
上記触媒領域の配置数は2〜5の範囲である、請求項12に記載のパラフィンの製造装置。   The apparatus for producing paraffin according to claim 12, wherein the number of catalyst regions arranged is in the range of 2 to 5. 上記希釈媒体は、上記触媒活性物質を担持する担体を含む、請求項12または13に記載のパラフィンの製造装置。   The apparatus for producing paraffin according to claim 12 or 13, wherein the dilution medium includes a carrier supporting the catalytically active substance. 上記触媒活性物質は、パラジウム、ロジウム、白金、ルテニウム、およびニッケルから選択される少なくとも1種を含む金属からなる、請求項12ないし14のいずれかに記載のパラフィンの製造装置。   15. The apparatus for producing paraffin according to claim 12, wherein the catalytically active substance is made of a metal containing at least one selected from palladium, rhodium, platinum, ruthenium, and nickel. 上記希釈媒体は、無機物充填材を含む、請求項12ないし15のいずれかに記載のパラフィンの製造装置。   The apparatus for producing paraffin according to any one of claims 12 to 15, wherein the dilution medium includes an inorganic filler. 上記主流ラインにおける上記複数の触媒槽の下流側には、水素を除去するために水素除去手段が設けられている、請求項9ないし16のいずれかに記載のパラフィンの製造装置。   The apparatus for producing paraffin according to any one of claims 9 to 16, wherein a hydrogen removing means is provided downstream of the plurality of catalyst tanks in the mainstream line in order to remove hydrogen. 上記水素除去手段は、圧力変動吸着式ガス分離装置を含んで構成される、請求項17に記載のパラフィンの製造装置。   18. The apparatus for producing paraffin according to claim 17, wherein the hydrogen removal means includes a pressure fluctuation adsorption gas separation device. 上記水素除去手段は、分縮装置を含んで構成される、請求項17に記載のパラフィンの製造装置。   18. The apparatus for producing paraffin according to claim 17, wherein the hydrogen removing means includes a partial reduction device.
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