(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
反応器システム（１０）であって、前記反応器システム（１０）は、
中間位置（３３）により分離される少なくとも二対の反応器（１２ａ、１２ｂ；１２ｃ、１２ｄ）を備える、流体連通する複数の反応器（１２）と、
前記複数の反応器（１２ａ、１２ｂ；１２ｃ、１２ｄ）の入口（２１ａ、２１ｂ；２１ｃ、２１ｄ）へ個別的に反応物供給流れを提供するための供給ライン（２５）と、
前記中間位置（３３）に流体連通する分流装置（３０）と、を備え、前記分流装置（３０）は、前記二対の反応器（１２ａ、１２ｂ；１２ｃ、１２ｄ）の一方の対の反応器（１２ａ、１２ｂ）を出る生成物流れ（３２ａ）の第１の部分を、第１の場所（４０）に導き、前記生成物流れの第２の部分を、前記二対の反応器（１２ａ、１２ｂ；１２ｃ、１２ｄ）の他方の対の反応器（１２ｃ、１２ｄ）の入口（２１ｃ）に導くことができ、前記生成物流れの前記第１の部分と前記第２の部分とは前記生成物流れと同一の組成であり、
前記複数の反応器（１２）の第１の反応器（１２ａ）は、第１の環状触媒チャンバ（５６ａ）を有し、前記複数の反応器（１２）の第２の反応器（１２ｂ）は、第２の環状触媒チャンバ（５８ａ）を有し、前記第１の環状触媒チャンバ（５６ａ）は、前記第２の環状触媒チャンバ（５８ａ）内に同軸に配置され、
前記複数の反応器（１２）の第３の反応器（１２ｃ）は、第３の環状触媒チャンバ（５６ｂ）を有し、前記複数の反応器（１２）の第４の反応器（１２ｄ）は、第４の環状触媒チャンバ（５８ｂ）を有し、触媒が、前記第１の環状触媒チャンバ（５６ａ）から前記第３の環状触媒チャンバ（５６ｂ）に流れることができ、且つ、前記第２の環状触媒チャンバ（５８ａ）から前記第４の環状触媒チャンバ（５８ｂ）に流れることができる、システム。
【請求項２】
請求項１に記載のシステム（１０）であって、前記供給ライン（２５）は、前記第１の環状触媒チャンバ（５６ａ）と流体連通する流体透過性の壁（６５）を有する管（７０）に供給する、システム。
【請求項３】
請求項２に記載のシステム（１０）であって、前記供給ライン（２５）はさらに、前記第２の環状触媒チャンバ（５８ａ）に連通する分配マニホルド（２３）に供給する、システム。
【請求項４】
請求項３に記載のシステム（１０）であって、前記管（７０）は、前記分配マニホルド（２３）を通って延びる、システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、概ね、中間位置における生成物除去装置を備える反応容器システムに関し、特に、隣接する反応器床の対の間の生成物の除去のための除去装置を備える、互いに流体連通する複数の反応器床を備える反応容器に関する。
【背景技術】
【０００２】
世界の石油化学工業業界の大部分は、軽オレフィン材料の製造に関心を持っており、また、重合化、オリゴマー化、アルキル化、および同様のよく知られた化学反応を介する多くの重要な化学製品の製造における軽オレフィン材料のその後の使用に関心を持っている。軽オレフィンは、エチレン、プロピレン、およびそれらの混合物を含む。これらの軽オレフィンは、現代の石油化学工業および化学工業において、不可欠な基礎単位である。現在の精製において、これらの材料のための主要な原料は、石油材料の蒸気分解物である。地理的、経済的、政治的、および減少している供給への考慮などの様々な理由から、当業界は、長く、これらの軽オレフィン材料の需要を満たすために必要とされる大量の原材料となる石油以外の原料を探している。このように、Ｒ＆Ｄの人材は、軽オレフィンを効率的および選択的に生成するための代替供給原料を探しており、それにより、石油化学工業の石油材料への依存を低減しようとしている。必要な代替供給原料の主原料として、炭化水素の酸素付加物の利用、特に、メタノールまたはジメチルエーテル（ＤＭＥ）の利用に多くの注目が集まってきている。酸素付加物（oxygenates）は、石炭、天然ガス、再生プラスチック、工業の様々な炭素消費工程、および農業製品および副産物などのような広く入手できる材料から生成できるので、特に魅力的である。これらのタイプの原材料からメタノールおよび他の酸素付加物を製造する業界は、よく確立されており、典型的には、以下の工程の１つまたはいくつかの使用を含む。（１）典型的には、蒸気改質工程においてニッケルまたはコバルト触媒を用い、その後に比較的高い圧力で銅ベースの触媒を用いる周知のメタノール合成工程が続く、任意の公知の技術による合成ガスの製造、（２）酸素付加物を生成するための、様々な農業有機生産物および副産物の選択的な発酵、（３）これらの技術の様々な組み合わせである。
【０００３】
非石油である代替原材料から酸素付加物を生成するために確立された周知の技術が与えられると、当業界は、酸素付加物からオレフィンへの（ＯＴＯ）プロセスを作るために、触媒作用によりメタノールのような酸素付加物を所望の軽オレフィン生成物に転化するための異なる手順に集中する。これらの非石油由来の原材料から精製される軽オレフィン生成物は、もちろん、現在石油原料を用いて製造されている材料と、下流の工程において交換可能なような量および純度で入手できなければならない。従来技術において、多くの酸素付加物が議論されてきたが、これらの所望の軽オレフィンを生成するための２つの主要なルートの原理はメタノール転化技術であるが、これは、主として、商業的に検証されているメタノール合成技術が利用できるからである。メタノールの軽オレフィン（ＭＴＯ）への転化のための２つの主な技術が当業界で知られている。米国特許第４３８７２６３号は、ＭＴＯプロセスを開示しており、これは、沸石型の触媒システムを含む触媒転化領域を用いる。２６３号特許は、ＺＳＭ−５型の触媒システムを用いるメタノール転化技術の一連の実施権を報告している。
【０００４】
米国特許４５８７３７３号は、軽オレフィンを製造する目的のためにＺＳＭ−５のような沸石触媒システムを用いることを開示している。この３７３号特許は、洗浄領域の小型化のために、メタノール供給蒸気の一部をＤＭＥ吸収領域に通すことを開示している。
【０００５】
米国特許第５０９５１６３号、米国特許第５１２６３０８号、および米国特許第５１９１１４１号は、非沸石分子ふるい触媒材料を用いた、ＭＴＯ転化技術を開示している。特に、これらの特許文献は、アルミノリン酸（aluminophosphate）金属（ＥＬＡＰＯ）、より詳細には、珪酸アルミノリン酸（silicoaluminophosphate）分子ふるい（ＳＡＰＯ）、さらに詳細には、ＳＡＰＯ−３４を使用することを開示している。このＳＡＰＯ−３４は、メタノール供給原料において、軽オレフィンの非常に高い選択性を備えることが分かっており、従って、望まれない軽パラフィンおよび重い物質などの非常に低い選択性を持つ。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
古典的なＯＴＯ技術は、主にエチレンおよびプロピレンの軽オレフィンと様々な高い沸騰オレフィンとの混合物を生成する。古典的なＯＴＯプロセスは、反応領域で維持される条件を調節することにより、回収された主要なオレフィン生成物をエチレンからプロピレンに変換する能力を備えているけれども、当業界は、長い間、古典的なＯＴＯ技術よりも高いプロピレン収率を提供する酸素付加物からプロピレンへの（ＯＴＰ）技術を探している。プロピレンに向かうこの転換への推進力は、エチレンマーケットの成長率に対するプロピレンマーケットの成長率である。プロピレン製造の市場に存在するソースは、主に、従来のナフサ、ＬＰＧ流れ、プロパン流れおよびそれら類似物の蒸気分解に基づいている。他のプロピレンの主要なソースは、現代の製油所において、流動接触分解（ＦＣＣ）炭化水素転化プロセスにより製造されている。
【０００７】
米国特許出願第７０１５３６９号は、メタノールおよび／またはＤＭＥの供給原料からプロピレンを選択的に生成するための、固定床メタノール−プロピレン（ＭＴＰ）プロセスを開示している。この特許文献は、酸素付加物からプロピレンへの（ＯＴＰ）合成部分を備えるフロースキームを開示しており、ＯＴＰ部分は、酸素付加物フィードに対して平行な流れ構成の３つの反応器を備え、また、蒸気希釈剤および酸素付加物転化触媒の固定床を用いる。この反応器は、第１の反応器および第２の反応器の排出物に対して直列流れ構成に接続されている。
【０００８】
欧州特許第１０２５０６８号は、酸素付加物供給材料およびＣ４＋炭化水素を含む分留副生成物を、エチレンおよびプロピレンに変換するための２つの反応領域を使用することを開示している。この特許文献は、２つの反応領域が、触媒の独立した選択および各領域のための転化条件を許容することを開示している。この特許文献は、軽オレフィン反応領域への酸素付加物のためにＳＡＰＯ−３４のような非沸石分子ふるい触媒を使用することを開示し、また、非沸石分子ふるい触媒またはＺＳＭ−５材料のような沸石触媒のどちらかを、Ｃ４＋分留副生成物を所望の軽オレフィン（すなわちＣ２およびＣ３オレフィン）に変換するために運転される補助的な反応領域を使用することを開示している。この特許文献は、第１の反応領域のために循環流動床またはライザー反応を用いることを開示し、また、第２の反応領域のために流動床または固定床あるいは固定管反応容器を用いることを開示している。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、反応器システムを提供し、本システムは、（１）中間位置により分離される少なくとも１対の反応器を備える、流体連通する複数の反応器と、（２）１つより多い複数の反応器の入口に個別的に反応物供給流れを供給するためのラインと、（３）中間位置に流体連通する分流装置とを備え、分流装置は、一対の反応器の一方の反応器を出る生成物流れの第１の部分を第１の位置に導き、且つ、生成物流れの第２の部分を一対の反応器の他方の反応器の入口に導くことができる。
【００１０】
本発明はさらに、供給流れを転化させるためのシステムを提供し、本システムは、（１）内部空間を画定する反応容器と、（２）第１の触媒を収容するための、内部空間内の第１の環状触媒チャンバと、（３）第２の触媒を収容するための、内部空間内の第２の環状触媒チャンバと、（４）入口および第１の出口と第２の出口とを備えるラインとを有し、第１の出口は、供給流れの第１の部分を第１の環状触媒チャンバに向かわせ、第２の出口は、第１の環状触媒チャンバを通った供給流れの第２の部分を、第２の環状触媒チャンバに向かわせる。
【００１１】
本発明はさらに、供給流れを生成物流れに転化させるための反応器システムを提供し、本システムは、（１）内部空間を画定する反応容器と、（２）第１の触媒材料の流れを、反応容器の長さの一部に沿って案内するための、内部空間内の概ね円筒形の第１の環状触媒チャンバと、（３）第２の触媒材料の流れを、反応容器の長さの一部に沿って案内するための、内部空間内の概ね円筒形の第２の環状触媒チャンバと、を有し、第１の環状触媒チャンバは、第２の環状触媒チャンバ内で同軸に配置され、（４）本システムはさらに、第１の環状触媒チャンバに流体連通し、第１の環状触媒チャンバに画定される第１の環状空間と、（５）第１の環状触媒チャンバと第２の環状触媒チャンバとの間に位置する第２の環状空間と、を有し、第２の環状空間は、第２の環状触媒チャンバに流体連通し、（６）本システムはさらに、入口および第１の出口と第２の出口とを有するラインを備え、第１の出口は、供給流れの第１の部分を第１の環状空間に向かわせ、第２の出口は、供給流れの第２の部分を第２の環状空間に向かわせる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】酸素付加物を含む供給流れを、オレフィンを含む生成物流れに転化させるための、中間位置において生成物除去装置を備える反応器のプロセスフローダイアグラムの概略図である。
【図２】中間位置の生成物除去装置を含む、６床の同心半径方向流れ反応器の部分垂直断面を含む側面図である。
【図３】図２に示す反応器の一部の垂直断面を示す側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下の用語および条件は、本明細書において以下の意味で用いられる。（１）流れの「部分」とは、全体の流れと同一の組成の一部、または、全体の流れから容易に分離できる成分を分離して得られる部分を意味する（たとえば、流れが混合物として炭化水素を含む水蒸気の場合、蒸気の大部分が凝縮した後は、流れは、水溶性の部分と炭化水素の部分を有する）。（２）相対的に低い圧力の領域から相対的に高い圧力の領域への流れが示される場合、必要なコンプレッサおよび／またはポンプの存在が理解される。（３）異なる温度で運転される領域間で流れが示される場合、加熱手段および／または冷却手段の存在が想定される。（４）「軽オレフィン」との語は、エチレン、プロピレンおよびそれらの混合物を意味する。（５）「重オレフィン」との語は、プロピレンよりも大きな分子量を持つオレフィンを意味する。（６）「ＯＴＰ」プロセスとの表現は、酸素付加物をプロピレンに転化するプロセスを意味し、好ましい実施形態において酸素付加物がメタノールの場合、ＯＴＰプロセスは、ＭＴＰプロセスとして言及される。（７）「酸素付加物」との語は、１から１０の炭素原子を含む脂肪族炭化水素の酸素置換物を意味し、脂肪族アルコール、エーテル、およびカルボニル化合物（たとえば、アルデヒド、ケトン、カルボン酸など）、およびそれらの混合物を含む。（８）「二重機能」との語は、ＯＴＰ触媒が、ＯＴＰ反応およびＣ２およびＣ４＋オレフィンをプロピレンに変換するのに必要なオレフィン相互転化反応の両方の触媒作用をすることを意味する。（９）「高不飽和炭化水素」との語は、２つ以上の二重結合または三重結合を構造中に含む炭化水素を意味する。（１０）「流動化床」との語は、ガスまたは液体の圧力流れに浮遊する触媒粒子を意味する。
【００１４】
以下に、酸素付加物供給流れをオレフィン含有供給流れに変換することに関して本発明が説明されるが、本発明の中間における生成物除去装置を備える反応器フロースキームは、他の種類の反応物から生成物を生成するのに用いることができることを理解されたい。たとえば、本反応器は、純粋な炭化水素供給流れを処理することができ、また、酸素付加物と炭化水素の混合物を処理することができることを考慮されたい。また、生成物流れは、芳香族および／またはオレフィンとすることもできることを考慮されたい。さらに、本反応器は、１つまたそれ以上の無機反応物を処理することができることを考慮されたい。ＯＴＰプロセスのために、供給流れは、１つまたはそれ以上の酸素付加物を含むことができる。本発明の好ましい形態として、酸素付加物は、低直鎖または有枝鎖アルコール、およびそれらの不飽和類似物を含む。より好ましくは、酸素付加物は、メタノール、ジメチルエーテル（ＤＭＥ）、エタノール、ジエチルエーテル、メチルエーテル、ホルムアルデヒド、ジメチルケトン、酢酸、およびそれらの混合物を含む。本発明の最も好ましい形態として、供給流れは、メタノールまたはジメチルエーテル、あるいはそれらの混合物を含む。
【００１５】
ＯＴＰ転化ステップの好ましい形態として、酸素付加物供給物は、触媒反応的および選択的に、複数の接続された反応領域内で、供給原料を効果的なＯＴＰ条件で二重機能ＯＴＰ触媒に接触させることにより、プロピレンおよび副生成物炭化水素に転化される。副生成物炭化水素は、以下に限定しないが、メタン、エタン、エチレン、プロパン、ブチレン、ブタン、および、限られた量の他の高炭素数の脂肪族化合物のような脂肪族化合物である。このＯＴＰ転化ステップはまた、ジエン、アセチレン炭化水素、および芳香族炭化水素などの少量の高不飽和炭化水素を形成する。希釈剤は必ずしも必要ではないが、軽オレフィン、特にプロピレンの生成にとって、ＯＴＰ触媒の選択性を維持するのに有効なオプションである。蒸気のような希釈剤の使用は、酸素付加物反応物の分圧を低減するとともに、いくらかの装置コストおよび熱効率の利益を提供し、それにより、オレフィンの選択性を向上させる。また、蒸気および液体水間の相変化が、供給原料と反応器流出物との間の熱伝導において利益を与えるために採用可能であり、希釈剤と生成物との分離は、単に、水を軽オレフィン生成物から分離する単純な凝縮ステップを必要とするだけである。
【００１６】
従って、希釈剤は、酸素付加物反応物の分圧を制御するために、反応領域で用いられ、そこで生じる発熱性の反応のためのヒートシンクを提供し、全体の反応選択性をプロピレンに向けてシフトさせる。反応領域で用いる好適な希釈剤は、ヘリウム、アルゴン、窒素、一酸化炭素、二酸化炭素、水素、水、Ｃ１からＣ５までのパラフィン、芳香族炭化水素、およびこれらの混合物を含む。好ましい希釈剤は、水蒸気、メタン、芳香族化合物、およびこれらの混合物である。好ましい希釈剤は、反応領域で維持される条件において不活性である。特に好ましい希釈剤は、水蒸気であり、これは凝縮技術を用いて比較的容易に排出流れから回収できるからである。用いられる希釈剤の量は、プロピレンの製造に好ましいレベルに酸素付加物の分圧を低下さるために、１モルの酸素付加物あたりの希釈剤のモル数として、０．１：１から１２：１の範囲から選択され、より典型的には、０．１：１から５：１の範囲から選択される。本発明の好ましい実施形態において、１つまたはそれ以上の反応領域に、高エチレン含有副生成物流れの一部が供給され、この流れには、大部分のエチレンと少量のＣ２飽和炭化水素が含まれる。より好ましくは、各反応領域は、個別的に、高エチレン含有副生成物流れの一部が提供される。１つまたは複数の反応領域が運転開始されてＣ２副生成物再循環が開始すると、このＣ２オレフィン再循環流れは、飽和Ｃ２炭化水素希釈剤を反応領域に供給し、それゆえ、目標とする希釈剤−酸素付加物のモル比を達成するために、エチレンが供給される１つまたは複数の反応領域に付加されるべき希釈剤の量が減少する。
【００１７】
本発明は、ＯＴＰ転化ステップの排出物から回収される重オレフィン副生成物流れ（すなわちＣ４＋流れ）の相互転化のための補助的な別の（または第２の）反応領域を用いる。
【００１８】
反応領域で用いられる転化条件は、供給物内に含まれる酸素付加物からプロピレンの生成に適切になるように慎重に選択される。本発明の好ましい実施形態において、酸素付加物転化温度は、３５０℃から６００℃となろう。この酸素付加物転化温度範囲の低い部分は、所定の触媒条件で、プロピレンの製造に適していることが知られており、高い部分は、プロピレンを消費してエチレンを製造するのに好ましい。それゆえ、反応領域への好ましい入口温度は３５０℃から５００℃の範囲であり、より好ましくは３７５℃から５００℃の範囲であり、最も好ましくは３７５℃から４７５℃の範囲である。
【００１９】
補助的な別の相互転化反応器において採用される転化条件は、緩やかな吸熱反応であり、この相互転化領域への入口温度は、ＯＴＰ反応領域において使用される最大温度またはピーク温度（典型的には、反応器の出口またはその付近における温度である）に対して、比較的高い値に設定される。これは、ＯＴＰ反応とＣ２オレフィン相互転化反応のバランスが、非常に発熱的であるからである。本発明の好ましい実施形態において、第２の反応領域（または、複数の反応器が用いられるならば各反応器）への入口温度は、ＯＴＰ反応領域で到達する最大温度よりも少なくとも１５℃高い。ＯＴＰ反応領域で使用される最大温度よりも１５℃から２５℃、またはそれ以上高い温度が、この入口温度に設定されるときに、最良の結果が得られる。
【００２０】
相互転化反応において、使用される重オレフィン反応物の分圧を制御するため、および吸熱相互転化反応のための追加の熱源を提供するために、希釈剤が用いられてもよい。好適な希釈剤は、ＯＴＰ反応領域の運転に関して前述したものから選択することができる。好ましい希釈剤は、水蒸気、メタン、ＯＴＰ反応の副生成物である芳香族化合物の混合物、および、Ｃ６＋オレフィン、パラフィンおよび芳香族化合物の混合物を含む。このＣ６＋オレフィン、パラフィンおよび芳香族化合物は一連のＯＴＰ反応器で行われるＯＴＰ反応の副生成物であり、また、典型的には、図面とともに後に説明されるように、下流の分離設備において、高オレフィン含有ガソリン流れとして回収される。これらの好ましい希釈剤の中で、水蒸気が高濃度で用いられるならば、水蒸気は、相互転化反応器内で用いられる二重機能触媒の熱水不活性化の危険がある。しかし、典型的には、水蒸気が用いられる。これは、加熱器、熱交換器および反応器内部でのコークスの生成を制御および／または防止できるからであり、また、容易に入手できるからであり、また、相互転化反応生成物から容易に分離できるからである。また、水蒸気は、ＯＴＰ反応領域での濃度よりも十分に低い濃度で用いることができるからでもある。相互転化反応領域で用いられる好ましい希釈剤の量は、反応領域に充填される１モルのＣ４＋オレフィンあたりの希釈剤のモル数として、０．００１：１から１：１に対応する。より好ましくは、０．０１：１から０．５：１のモル比に対応する。ＯＴＰ反応領域に関する状況とは異なり、注目すべきこととして、Ｈ２Ｏは、相互転化反応器内で行われるＣ４＋相互転化反応の副生成物ではないので、典型的には、この領域において希釈剤の生成は生じず、相互転化反応器で用いられる希釈剤の実効量は、そこに投入された量である。しかし、生じる吸熱相互転化反応を相殺するために十分な量のいくつかの酸素付加物を相互転化反応器に投入することは本発明の範囲内である。
【００２１】
酸素付加物からプロピレンへの転化ステップおよびＣ４＋オレフィンの相互転化ステップの両方は、０．１ａｔｍ（１０．１ｋＰａ）から１００ａｔｍ（１０．１ＭＰａ）の間の入口全圧を含む広範囲の圧力にわたって有効に実行される。しかし、プロピレンのような軽オレフィンの生成は、低圧力の条件が好ましいことがよく知られている。従って、これらのステップの両方は、１ａｔｍから４ａｔｍ（１０１．３ｋＰａから４０５ａｔｍ）の範囲の入口圧力を用いるのが好ましく、最良の結果は、１３６ｋＰａから３４３ｋＰａ（５から３５ｐｓｉｇ）において達成される。
【００２２】
反応物質の二重機能触媒への接触時間は、通常は、時間当たりの重量空間速度（ＷＨＳＶ）の相対時間において測定される。ＷＨＳＶは、ＯＴＰ転化ステップにおいて、ＯＴＰ反応領域を通過する酸素付加物反応物の質量、プラス、供給流れ内に存在する任意の反応性炭化水素材料の質量または第１の反応領域を通る任意の再循環流れの質量の総和の時間当たりの質量流量を、ＯＴＰ反応領域内に存在する二重機能触媒の質量で除すことにより計算される。Ｃ４＋オレフィン相互転化ステップのＷＨＳＶは、同様に、反応領域を通るＣ４＋オレフィン副生成物流れの質量、プラス、任意の再循環流れまたは希釈剤流れ内に存在する任意の反応性炭化水素の質量の総和の時間当たりの質量流量を、第２の反応領域内に存在する第２の二重機能触媒の質量で除すことにより計算される。当業者は、ＷＨＳＶが増大すると接触時間は減少し、反対にＷＨＳＶが減少すると接触時間が増大するというように、反応物の触媒への接触時間がＷＨＳＶの逆数に比例することを認識するであろう。本発明に関するＯＴＰ反応器および相互転化反応器の両方に使用するため、ＷＨＳＶは、０．１から１００ｈｒ−１の範囲であり、好ましい範囲は、０．５から２０ｈｒ−１であり、最良の結果は、通常、０．５から１０ｈｒ−１の範囲で得られる。
【００２３】
本発明の好ましい実施形態において、酸素付加物からプロピレンへの転化ステップおよびＣ４＋オレフィンの相互転化ステップの両方は、同一の二重機能触媒システムを利用する。好ましくは、二重触媒システムは、酸素付加物からプロピレンへの転化能力とともに、プロピレン以外のオレフィンからプロピレンへの相互転化能力を備える。これらの２つの反応に触媒作用をする能力のある当業界で知られている任意の触媒材料は、本発明において使用する触媒として好適な材料である。好ましい二重機能触媒システムは、有効成分として分子ふるいを含み、より具体的には、ＺＳＭ−５およびＺＳＭ−１１の１０部の孔（10 member pores）に関連する孔よりも大きくない特徴を持つ比較的小さい孔を有する分子ふるいを含む。本発明に有効なある種の分子ふるいは、５Åより小さい有効平均直径の孔を備える。
【００２４】
焼成物の形態の好適な沸石分子ふるいは、一般式
Ｍｅ２／ｎＯ：Ａｌ２Ｏ３：ｘＳｉＯ２：ｙＨ２Ｏ
で表すことができ、ここで、Ｍｅは陽イオン、ｘは骨格であるＳｉＯ２とＡｌ２Ｏ３との比であり２から無限大の値を持ち、ｎは陽イオンの価数であり、ｙは２から１００またはそれ以上の値、あるいは典型的には２から２５の値である。
【００２５】
利用できる沸石は、斜方沸石あるいは沸石Ｄ、クリノプチプロライト、エリオン沸石、フェリエ沸石、モルデン沸石、沸石Ａ、沸石Ｐ、ＺＳＭ−５、ＺＳＭ−１１、およびＺＳＭ−２２を含む。高シリカ含有沸石（すなわち、骨格であるシリカとアルミナとの比が１００より大きく、典型的には１５０より大きく、良い結果はシリカとアルミナとのモル比が１５０：１から８００：１で得られる）が特に好ましい。ＺＳＭ−５の構造を持つこのような高シリカ含有沸石は、シリカライト（silicalite）であり、シリカライトとの語は、ここでは、米国特許第４，０６１，７２４号に開示されるsilicapolymorph、および、米国特許第４，０７３，８６５号に開示されるF-Silicateの両者を含む。最良の結果は、ＺＳＭ−１１またはＺＳＭ−５あるいはこれらの混合物により得られる。
【００２６】
本発明の両方の転化ステップに用いる最も好ましい沸石二重機能触媒は、ＺＳＭ−５またはＺＳＭ−１１の構造を持つ沸石であり、学術界では、ときどき「ペンタシル型」（pentasil-type）構造と呼ばれる。
【００２７】
本発明で用いられる二重機能触媒において有効な非沸石分子ふるいは、適当な有効な孔寸法を備える分子ふるいであり、無水物ベースの経験的な化学構成であり、経験式
（ＥＬｘＡＬｙＰｚ）Ｏ２
で表される。ここでＥＬは、シリコン、マグネシウム、亜鉛、鉄、コバルト、ニッケル、マンガン、クロム、およびそれらの混合物からなる群から選択される。ｘは、ＥＬのモル分数であり、少なくとも０．００５である。ｙはアルミニウムのモル分数であり、少なくとも０．０１である。ｚは、リンのモル分数であり少なくとも０．０１である。なお、ｘ＋ｙ＋ｚ＝１である。ＥＬが金属の混合物である場合、ｘは存在する混合物要素の総量を表す。好ましい要素（ＥＬ）は、シリコン、マグネシウム、およびコバルトであり、シリコンが特に好ましい。本発明の好ましい実施形態において、非沸石分子ふるい触媒は、ＳＡＰＯ触媒であり、より好ましくはＳＡＰＯ−３４またはＳＡＰＯ−１７である。
【００２８】
二重機能触媒が沸石型分子ふるい触媒と非沸石型分子ふるい触媒との混合物（blend）である場合の本発明の好ましい一実施形態において、混合物はＳＡＰＯ−３４を一部に含み、好ましくは、５０重量％より多くの主要な量として含まれる。本発明の他の実施形態では、触媒システムは、高シリカ含有のＺＳＭ−５またはＺＳＭ−１１型の沸石材料を含む。
【００２９】
本発明の他の好ましい実施形態として、二重機能触媒システムは、沸石触媒と非沸石触媒の混成物（mixture）である。この混成触媒の具体化は、沸石材料を含む粒子と非沸石材料を含む粒子との物理的混成を用いて達成することができ、また、両方の成分が含まれる粒子を形成するために、適当な結合母材に２つのタイプの材料を混成させることにより形成してもよい。
【００３０】
本発明は、補助的に、前述した二重機能触媒の粒子を含む２つの分離した反応領域を用いる。これらの２つの領域で用いられる二重機能触媒が異なる構成である場合において、ＯＴＰ転化ステップおよびＣ２オレフィン相互転化ステップが行われる第１の反応領域で用いられる一方の触媒は、第１の二重機能触媒と称され、補助的なＣ４＋相互転化ステップが行われる第２の反応領域で用いられる他方の触媒は、第２の二重機能触媒と称される。
【００３１】
本発明はさらに、ジエンおよび／またはアセチレン炭化水素のような高不飽和炭化水素を選択的に水素化するために、補助的な、選択的水素化処理ステップを含む。これらの不飽和炭化水素は、ＯＴＰ転化ステップにおいて少量形成される（すなわち、転化される酸素付加物供給材料の総量の２重量％未満であり、典型的には０．０１重量％から１重量％である）。これらの高不飽和炭化水素は、実質的なプロピレン原料収率ロスを示さないが、これらは、好ましい二重機能触媒上へのコークスの堆積速度に非常に有意に寄与することが分かっている。この処理ステップにおいて用いられる選択的水素化の条件は、高不飽和炭化水素を対応するオレフィンに転化するのに有効であるように、また、対応する完全な飽和炭化水素に対する過度の水素化を最小化または取り除くように、当業者に既知の条件から選択される。
【００３２】
本発明の好ましい一実施形態は、プロピレン生産の総工程の選択性を増強するために、ＯＴＰ転化ステップおよびＣ２オレフィン相互転化ステップにおいて、さらには補助的な分離Ｃ４＋オレフィン相互転化ステップにおいて、可動床技術を用いる。古典的なＭＴＯプロセスにおいて可動床技術を利用することは既知であり、米国特許第５，１５７，１８１号に示されている。
【００３３】
本発明のこの例に用いる可動床反応領域は、様々な方法で構成できる。たとえば、二重機能触媒粒子は、ＯＴＰ反応領域の上部区分から導入されて、重力により反応領域全体に供給される。本発明の好ましい実施形態では、半径方向に供給流れが流れ、ここで二重機能触媒が接触する。従って、この１つまたは複数の流体流れは、触媒の流れの方向の横断方向に流れる。本発明の範囲から逸脱することなく、供給材料流れまたは副生成物流れは、触媒の運動に対して反対方向または同一方向に流れるようにすることができることを理解されたい。
【００３４】
より典型的は、二重機能触媒粒子は、同軸の触媒保持スクリーンにより画定される１つまたは複数の環状触媒チャンバに導入され、この保持スクリーンは反応器内を延びる。触媒粒子は、環状触媒チャンバを通って下方に移動し、これらの反応領域の下方区分から引き出される。
【００３５】
反応容器を横断する間、炭素質材料、すなわちコークスは、触媒が反応容器を通って流れるときに触媒上に堆積する。炭素質が堆積した材料は、触媒の活動的な部分を減少させる効果を持ち、これが全体の転化プロピレンの選択性にわたって影響する。従って、コークスの付着した二重機能触媒の一部は反応器から引き出され、そこから少なくともコークスの一部を取り除いて再生される。ＯＴＰ反応領域および補助的なＣ４＋相互転化反応領域において異なる二重機能触媒が用いられる場合、触媒を混合するときに生じるであろう触媒粒子の汚染を避けるために２つの分離した可動床再生領域を用いることができる。好ましい実施形態は、米国特許第４，４９８，９７３号に開示される従来の再生技術を採用するために、２つの分離した二重機能触媒が用いられる場合であり、ここでは２つの分離した別個の触媒は、触媒粒子を混合することなく単一の再生領域で再生される。第１および第２の反応領域の両方において同一の触媒粒子が用いられるときの好ましい場合として、両領域からのコークスの付着した粒子は、混合されて共通の再生領域に投入することができる。この場合において、第２の反応領域から引き出されたコークスの付着した触媒粒子の少なくとも一部をＯＴＰ反応領域に投入することは、本発明の範囲内である。これは、活性部位が部分的に新鮮なコークス堆積で覆われたことにより、第１の反応領域におけるプロピレンへの二重機能触媒の選択性が改善される場合に有利である。
【００３６】
炭素質物質は、酸化再生により触媒から取り除かれ、ここで、反応器から引き出された触媒粒子の可動床は、酸素含有ガス流れに十分な温度、および酸素濃度で接触させられ、燃焼により触媒から所望の量の炭素質物質が取り除かれる。
【００３７】
図面の詳細な説明
以下に本発明のプロセスの好ましい実施形態が、添付図面とともに説明される。理解を容易にし、本発明の説明を簡単にするために、図面は加熱装置、熱交換器、冷却器、弁、制御手段、および化学技術における当業者に周知のその他の品目は、本発明の理解に不可欠でない限り示されない。また、反応器システムは、酸素付加物含有供給流れをオレフィン含有生成物流れに転化するという状況において議論されるが、他の反応物流れを利用することもできることを理解されたい。特に、パラフィン脱水素のような反応であり、ここでは低圧滴下が望ましい。
【００３８】
図１は、１つの好ましい反応容器システム１０を示しており、この反応容器システムは、６つの反応器１２ａ−１２ｆの列と、酸素付加物供給流れまたは供給ライン１４と、軽オレフィン再循環供給流れ１６と、希釈剤供給流れ１８と、重オレフィン再循環供給流れ２０とを有する。６つの反応器が示されているが、実用に応じてたとえば２つから２０個の反応容器のように任意の数の反応容器を用いることができることを考慮されたい。供給流れ１４、１６および１８は、枝分かれしており、それぞれの枝分かれ元の供給流れの数字符号にアルファベット記号を付しで示される（たとえば１４ａ、１４ｂ等）。本発明の好ましい形態として、各反応器１２ａ−１２ｆの入口２１ａ−２１ｆに個別的に供給するために、供給流れを別々の枝に分割することにより、個別の枝の供給流れの流量は、独立に監視し制御することができる。好ましくは、供給流れは、各個別の供給流れの総容積に対する寄与に関わらず、各反応容器が概ね総容積基準で、同一の流量の連結供給流れ１４、１６、１８および２を受け取るように制御される。より好ましくは、各反応器の入口において概ねガスの同一の混合を達成するために、各反応容器の入口は、各個別の供給流れのための同一の流量を備えることができる。
【００３９】
図１に示す反応器システムは、各反応器にそれぞれ専用の枝を備えるそれぞれの供給流れ１４、１６および１８を備える。しかし、各供給流れ１４、１６および１８において各反応器ごとの、より多くのまたはより少ない数の枝を設けることができることを理解されたい。好ましくは、供給流れ１４、１６および１８は、供給流れ２０に結合し、結合供給流れ２５を形成する。酸素付加物供給、軽オレフィン再循環、希釈剤、重オレフィン再循環、および第１の反応器の生成物下流の、結合流れの枝２５ａ−ｆは各反応器１２ａ−ｆに結合されてもよい。
【００４０】
本発明の好ましい実施形態において、反応器の数に対する枝の数の比は、各反応器ごとに２つの枝から６つの反応器につき１つの枝までである。また、図１は、多数の枝をもつ供給流れ１４、１６および１８を示しているが、これは単に１つ以上の枝を備えることができる供給流れの１つの好ましい形態であることを理解されたい。反応器システム１０は、１つの供給流れから１つ以上の枝をもつ全ての供給流れ１４、１６、１８および２０を備えることができることを理解されたい。また、１つの供給流れが１つの反応器につき第１の比の枝を備え、第２の供給流れが、１つの反応器につき第１の比とは異なる第２の比の枝を備えることができることを理解されたい。
【００４１】
本発明の好ましい実施形態において、反応器システム１０は、２つの隣接する反応器間を流れる生成物出口流れまたは排気流れ３２ａ−３２ｅの一部の分流する分流装置３０を備えることができ、生成物回収ユニット４０に対する中間位置３３を画定する。これは、本稿において、しばしば中間位置での生成物除去装置と言及される。本発明のより好ましい実施形態において、分流装置３０は、中間位置の生成物除去ライン３４ａ、３４ｂを備え、これは、第１の反応器を出る生成物出口３２ａ−３２ｅの第１の部分を、生成物回収ユニット４０に向かわせ、生成物出口３２ａ−３２ｅを通って流れる生成物流体流れの第２の部分を隣接する第２の反応器の入口に向かわせる。分流装置３０は、Ｔ字形のコネクタとすることができ、また、流入流れを２つの流出流れに分割する同一の目的を達成することができる他の形態の部材、装置機構とすることができる。本発明の図示の１つの好ましい実施形態において、中間位置の生成物除去ライン３４ａ、３４ｂは、２つの中間位置ごとに設けられ、この場合、５つの中間位置３３に２つの生成物除去ライン３４ａ、３４ｂが設けられる。しかし、各中間位置に１つづつ生成物除去ライン３４ａ、３４ｂを設けることができ、また、５つの中間位置に対して１つだけ生成物除去ライン３４ａ、３４ｂを設けることができることを理解されたい。図１に示すように、第２の生成物出口３２ｂにおける反応器１２ｂからの生成物の一部は、生成除去ライン３４ａにより分流され、第２の生成物出口３２ｂにおける残りの生成物は、反応器１２ｃに流れる。また、第４の生成物出口３２ｄにおける反応器１２ｄからの生成物の一部は、生成物除去ライン３４ｂにより分流され、第４の生成物出口における残りの生成物は反応器１２ｅに流れる。
【００４２】
本発明の好ましい実施形態において、分流装置３０は、中間位置３３において生成物出口３２ａ−３２ｅの３０−７５％を引き出し、より好ましくは、４０−７０％を引き出す。分流装置は、上流の反応器１２ａ−１２ｅの下流の中間位置において下流の反応器１２ｂ−１２ｆに入る前に、生成物の除去を可能にする。生成物が上流の反応器１２ａ−１２ｅから除去されるときに、同一の体積の新しい供給物を下流の反応器１２ｂ−１２ｆに追加することができる。従って、下流の反応器は、追加の新しい供給物を収容するために、上流の反応器よりも大きな寸法に形成する必要はない。
【００４３】
生成物除去ライン３４ａ、３４ｂおよび直列の反応容器の最後の最後の生成物出口３２ａ−３２ｆは、結合流出ライン３６に供給され、これは、生成物回収領域またはユニット４０に流体連通する。生成物回収ユニット４０は、この実施形態においてはプロピレンであるが、所望の生成物成分を他の流出物成分から分離し、プロピレンをライン４２を介して貯蔵タンク４４に運搬する。また、生成物回収ユニット４０は、流出物から水を分離し、分離した水を希釈剤再循環ライン７４を解して供給流れ１８に運搬する。また生成物回収ユニット４０は、流出物からエチレンを分離し、再循環するエチレンをエチレン再循環ライン７２を解して供給流れ１６に運搬する。また生成物回収ユニット４０は、重炭化水素を流出物から分離し、重オレフィン再循環流れ７６を供給流れ２０に運搬する。
【００４４】
また、図１は、補助的な重オレフィン相互転化反応器１００を示しており、これはライン１０１を通して生成物回収ユニット４０に接続されている。反応器１００からの流出物はライン１０２を通って運搬され生成物回収ユニット４０に戻る。
【００４５】
供給流れ１４、１６、１８および２０に関して、本発明の好ましい実施形態では、酸素付加物供給流れ１４は、メタノール、ジメチルエーテル（ＤＭＥ）、エタノール、ジエチルエーテル、メチルエーテル、ホルムアルデヒド、ジメチルケトン、酢酸、およびこれらの混合物の１つ、いくつか、または全てを含む。本発明の最も好ましい形態おいて、酸素付加物供給流れ１４は、メタノールまたはジメチルエーテルまたはその混合物である。
【００４６】
供給流れ１６は、炭素数が３より小さいエチレン、エタン、エチン、およびメタンを含む炭化水素を備える。最も好ましくは、供給流れ１６は、主としてエチレンを含む。この供給流れは、好ましくは、１／６に分割され、ライン１６ａ−１６ｆを通って各反応器の入口に運搬される。供給流れ１６は、反応器システム１０の入口において５０℃から１５０℃の温度を備える。
【００４７】
供給流れ１８は、好ましくは、流量が４０−２００メートルトン毎時（ＭＴＨ）、８℃から１００℃の温度の水である。供給流れ１８は、６つの分離した流れに分割され、各枝の流量は各枝に分割する前の供給流れ１８の流量のほぼ１／６であり、ライン１４ａ−１４ｆを介してライン１８ａ−１８ｆを通って運搬される。
【００４８】
供給流れ２０は好ましくは、炭素数が３より大きい、またはプロピレンより分子量の大きい炭化水素を含む。適当な重オレフィンは、正規、第２、isoおよび第３の、ブタン、ブテン、ペンタン、ペンテン、ヘキサン、ヘプタン、ヘプテン、オクタン、オクテン；シクロブタン、シクロベテン、シクロペンタン、シクロペンテン、シクロヘキサン、シクロヘキセンを含む環式および二環式化合物；ジエン、芳香族炭化水素等である。この供給流れの流量は、好ましくは、第１の反応器１２ａに導かれ、後続の反応器１２ｂ−１２ｆに直列に流れ、反応熱による温度上昇を制限するためのヒートシンクとして機能する。反応器システム１０の入口における供給流れ２０の温度は、２００℃から５００℃とすることができる。
【００４９】
触媒は圧力下で各反応器１２ａ−１２ｆに提供され、混合された供給流れに接触する。流動化床、可動床、またはバッチ式触媒分配システムを含む、当業界に周知の、触媒を圧力化で反応器に提供するための技術を用いることが考えられる。本発明の好ましい一形態において、反応器は可動床触媒システムを含む。
【００５０】
触媒の種類に関して、反応器１２ａ−１２ｆにおいて、任意の沸石型の分子ふるい触媒および非沸石型の分子ふるい触媒、より好ましくは沸石型の触媒、最も好ましくはＺＳＭ５またはＺＳＭ１１あるいはそれらの混合物を用いることが考えられる。
【００５１】
図２および図３は、反応器システム１０の好ましい一形態を示しており、この反応器システム１０は、外壁５２を備える反応容器５０を備える。反応容器５０は、３つの反応器区分、第１の反応器区分５０ａ、第２の反応器区分５０ｂ、第３の反応器区分５０ｃを備え、３つの積み重ねられた反応器区分の間の中間位置に位置するライン３４ａ、３４ｂを通る中間の生成物除去装置を備える。各反応器区分５０ａ、５０ｂ、５０ｃは、反応器１２ａ−１２ｆの構成要素である、同軸に配置された２つの触媒床５６、５８を含む。反応器区分５０ａは、反応器１２ａ、１２ｂ（図３）を収容し、反応器区分５０ｂは、反応器１２ｃ、１２ｄを収容し、反応器区分５０ｃは反応器１２ｅ、１２ｆを収容する。
【００５２】
ライン２５中の結合された流れは、ライン１４から酸素付加物流れ、ライン１６から軽オレフィン再循環供給流れ、ライン１８から希釈剤供給流れ、およびライン２０から重オレフィン再循環流れを受け取る。ライン２５の結合された供給流れは、結合された流れの一部をそれぞれの入口２１ａ−ｆに供給する供給流れライン２５ａ−ｆを提供する。さらに図２は、供給流れ１６、１６および２０が、位置１１０で所望の組合せで互いに結合され、熱交換器１１２を通ることができることを示している。供給流れ１６および１８の一部または全部は、バイパスライン１６´および１８´を通って熱交換器を迂回することができる。しかし、供給流れ２０を反応器中でヒートシンクとして機能させるために適切な温度になるように、供給流れ２０は熱交換器１１２を通ることが望ましい。
【００５３】
反応器システム１０は、内部チャンバ５４を画定する外壁５２を備える。反応器１２ａを有する第１の環状触媒チャンバ５６ａ、第１の環状触媒チャンバ５６ａから軸方向外側に離れた、反応器１２ｂを有する第２の環状触媒チャンバ５８ａが、各反応区分５０ａ、５０ｂ、５０ｃの内部チャンバを通って垂直に延びている。図３は、反応区分５０ａを例示的に示している。第１の環状触媒チャンバ５６ａは、第２の環状触媒チャンバ５８ａと同軸に配置され、両方の環状触媒チャンバ５６ａ、５８ａは、円筒形とすることができる。第１および第２の環状触媒チャンバ５６ａ、５８ａは、反応器システム１０を通して触媒材料を案内し収容する。
【００５４】
第１の環状収集チャンバ６０が、第１の環状触媒チャンバ５６ａと第２の環状触媒チャンバ５８ａとの間に配置され、第２の環状収集チャンバ６２が、第２の環状触媒チャンバ５８ａと同軸に配置され、第２の環状触媒チャンバ５８ａの外壁６２を外壁５２の内面から分離する。第１および第２の環状触媒チャンバ５６ａ、５８ａは、流動性床または可動床の形式の触媒流れシステムを収容することができる。第１および第２の環状触媒チャンバ５６ａ、５８ａはそれぞれ外壁６３および内壁６５を備える。外壁６３および内壁６５は、結合供給流れ２５のような流体が壁を通過でき、一方で触媒のような粒子物質の流れが、収容されて、反応器システム１０の所望の部分を通って案内されるように、穴が形成されている。外壁６３および内壁６５は、メッシュ材料、多孔性材料、または網状材料などから形成することができる。実施形態では半径方向内側への流れが示されているが、半径方向外側への流れも可能である。
【００５５】
結合供給流れ２５ａ、２５ｃ、２５ｅの第１、第３、第５の部分が、第１、第３、第５の出口を出て、第１、第３、第５の入口２１ａ、２１ｃ、２１ｅにそれぞれ入り、それぞれ環状触媒チャンバ５６ａ、５６ｂ、５６ｃに入る前に中心管７０に向けられる。この配置は図３に最もよく示されており、図３は、第１の反応区分５０ａの配置のみを示している。図３に示されているように、中心管７０は、反応器区分５０ａの第１の環状触媒チャンバ５６ａ内に同軸に配置されており、中心管７０は、入口２１ａから結合供給流れ２５ａの第１の部分を受け取る。中心管７０は流体透過性の壁により画定され、触媒を中心管７０の壁を通過させずに、供給物質が半径方向に出て第１の環状触媒チャンバ５６ａに入ることができる。結合供給流れ２５ａの一部が入口２１ａに入り、ダクト２２を通って、好ましくは、曲がって延びる分配マニホルド２３を通って中心管７０に導かれ、内壁６５を通って半径方向外側に流れて第１の環状触媒チャンバ５６ａに入り、第１の環状触媒チャンバ５６ａ内にある任意の触媒と接触し、第１の生成物が提供される。
【００５６】
結合供給流れ２５ｂ、２５ｄ、２５ｆの第２、第４、第６の部分が、第２、第４、第６の出口を出て、それぞれ第２、第４、第６の入口２１ｂ、２１ｄ、２１ｆに入り、第１の環状収集チャンバ６０に入る前に分配マニホルド２３に導かれる。図３に例示的に第１の反応器区分５０ａが示されており、第１の環状触媒チャンバ５６ａからの第１の生成物は、第１の環状収集チャンバ６０で、結合供給流れ２５ｂの第２の部分と混ざり、第２の環状触媒チャンバ５８ａの内壁６５を通過し、第２の環状触媒チャンバ５８ａ内の任意の触媒と接触して第２の生成物が生成される。第２の生成物は外壁６３を通過して第２の環状収集チャンバ６２に入り、最終的に反応器出口ノズル５３を通って反応器を出て、第１の生成物出口３２に向かう。この流れスキームは、各反応器区分５０ａ、５０ｂ、５０ｃにおいて同一である。反応器区分５０ｂは、第３の環状触媒チャンバ５６ｂおよび第４の環状触媒チャンバ５８ｂを備え、反応器区分５０ｃは、第５の環状触媒チャンバ５６ｃおよび第６の環状触媒チャンバ５８ｃを備える。
【００５７】
２つの分流装置３０が図２に示されており、ここで、第１の分流装置３０ａは第１の生成物出口３２ａに配置され、第２の分流装置３０ｂは第２の生成物出口３２ｂに配置されている。分流装置３０ａ、３０ｂは、それぞれの反応器出口ノズル５３に近接して配置される。本発明の好ましい一形態において、分流装置は、生成物３２ｂ、３２ｄと流体連通する入口を備えるＴ字形の接続管、および、一方の出口３１ａがライン３４ａ、３４ｂに流体連通し、他方の出口３１ｂが次の反応器１２に流体連通する２つの出口を持つＴ字形の接続管である。本発明の好ましい一形態において、各出口３１ａおよび３１ｂは、それぞれ関連する弁を備え、この弁が流出物の流量を制御する。好ましくは、第２の生成物出口３２ｂの第１の部分は次の反応器区分（５０ｂまたは５０ｃ）に導かれ、第２の部分はライン３４ａ、３４ｂを通って生成物回収ユニット４０に導かれる。生成物回収ユニット４０は、当業界で周知の技術および装置を利用して、プロピレンを他の炭化水素および水のような希釈剤から分離し、プロピレンのような所望の生成物をライン４２を通って貯蔵タンク４４に輸送する。
【００５８】
反応器システム１０の好ましい形態として、生成物回収ユニット４０はさらに、流出物ライン３６内の結合生成物流れを分離して、エチレン再循環ライン７２、希釈剤再循環ライン７４、および重オレフィン再循環流れ７６のような、別の流出物流れを生成することができる。これらの流れは、上述のように反応器容器５０に再供給される。
【００５９】
図２はまた、補助的な選択的水素化反応器または反応器１００、あるいは水素化反応器と相互転化反応器との両方を示している。前述のように、選択的水素化反応器は、補助的に提供され、ＯＴＰ転化ステップで少量形成されるジエンおよび／またはアセチレン系炭化水素のような高不飽和炭化水素を選択的に水素化する。このような水素化反応器の動作は前述した。
【００６０】
好ましくは、相互転化反応器は、３より少ない炭素原子数、または４つの炭素原子、あるいはそれより多くの炭素原子数の非プロピレン炭化水素をプロピレンに変換することができる。また、反応器１００は、Ｃ４＋オレフィンをＣ２オレフィンおよびＣ３オレフィンに分解するためのオレフィン分解反応器とすることも考えられる。反応器１００は、好ましくは、可動床、流動化床、またはバッチ式の反応器システムを利用する。さらに、補助的な反応器１００は、好ましくは触媒を用い、より好ましくは二重機能触媒を用い、最も好ましくは、沸石型分子ふるい触媒、非沸石型分子ふるい触媒、または沸石型分子ふるい触媒および非沸石型分子ふるい触媒の混合物を用いる。本発明の好ましい一形態において、補助反応器１００は、反応器容器５０と同一の触媒を用い、さらに好ましくは、反応容器１００は、同一の触媒システムおよび触媒精製装置（図示せず）を共有する。オレフィンの相互転化反応器は、上で詳述した。
【００６１】
図２はさらにライン１０１を示しており、このライン１０１は、生成物回収ユニット４０から一部を反応器１００に運搬する。相互転化流出物は、ライン１０２において補助反応器１００から生成物回収ユニット４０に輸送される。
【００６２】
図３は、環状通路１１５を備える端壁８０を有する反応器区分５０ａを示しており、環状通路１１５は、触媒材料が隣接する反応器から移動することを可能にする。すなわち、反応器区分５０ａから反応器区分５０ｂへ、および反応器区分５０ｂから反応器区分５０ｃへ移動する。しかし、端壁８０は、中心管７０内の結合供給流れ、および環状収集チャンバ内の供給物および生成物の１つの反応器区分から他の反応器区分へ輸送されるいかなる流れも防止する。このように、端壁８０は、入口または中心管７０および環状収集チャンバ６０、６２を閉鎖するが、触媒が環状触媒チャンバ５６ａ、５８から下方に通過するのを許容する。従って、触媒は、連続的に反応器区分５６ａ−５６ｃの間を移動して、触媒再生装置に戻り、反応器区分５６ａ−５６ｃに再循環させる。使用した触媒を反応器区分５６ｃの下部から取り除き、再生した触媒を反応器区分５６の頂部に戻すのが最も適しているであろう。再生装置および再循環装置は図面には示されていない。可動触媒床反応器において使用するのに、球形の触媒が好ましい形状である。
【００６３】
図２の反応器システムは、他の反応器システムにおいて生じることが知られている圧力降下を減らすという効果を提供し、また、プロピレンの収率を向上させるという効果を提供する。以下の例は、各反応器が２つの触媒床を備え、互いに接続された３つの反応器を持つ反応器システムのコンピュータシミュレーションを示しており、各反応器が単一の触媒床を備える６つの分離した反応器を持つ反応器システムと比較した場合に、圧力降下が実質的に低いことを示している。
【００６４】
例１
コンピュータシミュレーションは、本質的に図２および図３に示されているように、それぞれの反応器がユニットごとに２つの反応器床を持つ３つの反応器ユニットを備えるＯＴＰ反応器システムについて行われた。供給流れ１４、１６、１８および２０の流量は表１に示すとおりである。
【００６５】
【表１】
0005491861.tif 000002
【００６６】
上述の供給流れは分割されて各反応器に供給され、生成物除去ライン３４ａ、３４ｂは、各反応器への総供給流れ２５および出口温度が、各反応器について表２に示される結果になるように設定された。
【００６７】
【表２】
0005491861.tif 000003
【００６８】
各反応器領域からの出口温度の偏差は最小である。
各反応器について圧力降下および関連するパイピング（piping）が計算された。システムにわたる総圧力降下は６１．４ｋＰａ（８．９ｐｓｉ）であり、全ての反応器の平均出口圧力は７４．５ｋＰａ（ゲージ圧）（１０．８ｐｓｉｇ）であることが分かった。
【００６９】
例２
コンピュータシミュレーションは、図１に示すように互いに結合された６つの反応器を備え、各反応器は単一の触媒床を持つＯＴＰ反応器システムについて行われた。供給流れ１４、１６、１８および２０は表３に示すとおりである。
【００７０】
【表３】
0005491861.tif 000004
【００７１】
上述の供給流れは分割されて各反応器１２ａ−１２ｆに供給され、生成物除去ライン３４ａ、３４ｂは、各反応器への総供給流れ２５および出口温度が、各反応器について表４に示される結果になるように設定された。
【００７２】
【表４】
0005491861.tif 000005
【００７３】
各反応器について圧力降下および関連するパイピング（piping）が計算された。システムにわたる総圧力降下は１１６．５ｋＰａ（１６．９ｐｓｉ）であり、全ての反応器の平均出口圧力は１００．０ｋＰａ（ゲージ圧）（１４．５ｐｓｉｇ）であることが分かった。出口温度は、反応器間で最小の温度差になるように維持されたが、圧力および圧力降下は、図１の実施形態によるものにおいて、図２および図３の実施形態によるものよりも大きい。例１のシステムにおけるより低い圧力降下および例１のシステムにおけるより低い操作圧力は好ましく、同軸流れ反応器の従来の直列型の反応器に優るいくつかの利益を実証している。
【図１】
0005491861.tif 000006
【図２】
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【図３】
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