(57)【要約】【課題】  固定床リアクター内の触媒に付着した炭素状物質を燃焼除去する触媒再生方法では、再生時の燃焼熱により固定床リアクターの一部で温度が上昇し、その結果として触媒失活を生じる。【解決手段】  固定床リアクター内の触媒に付着した炭素状物質を燃焼除去する触媒再生方法において、固定床リアクター内の燃焼の挙動、反応装置各部の温度挙動をコントローラーに解析させるシミュレーションプログラムであって、このリアクター内の空間を再生ガスの移動する方向に沿って複数の離散要素に分割し、離散要素毎に、化学反応モデル、物質収支モデル、及び熱収支モデルを含む演算モデルに基づき順次計算する際に、再生ガスの組成変化と発熱量変化を同時に解析して、反応に係る各速度式及び各熱量を反映させるシミュレーションプログラムの結果を基に、フィードフォワードにより、固定床リアクターの操作条件を設定し、固定床リアクターの温度分布を制御する。【選択図】    なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
固定床リアクター内の触媒に酸素含有気体を流通させて、触媒に析出した炭素状物質を燃焼除去する触媒再生方法において、多成分系原料の反応により触媒に付着した炭素状物質の量及び分布を予め求め、触媒に付着した炭素状物質の残存量をシミュレーションで予測し、フィードフォワードにより、リアクター出口のＣＯ２濃度が所定量以下になるように、再生ガス中の酸素濃度、再生ガス温度、及び再生ガス流量を調整する固定床リアクター内の温度分布の制御方法。
【請求項２】
ジャケット構造を有する固定床リアクター内の触媒に酸素含有気体を流通させて、触媒に析出した炭素状物質を燃焼除去する触媒再生方法において、多成分系原料の反応により触媒に付着した炭素状物質の量及び分布を予め求め、触媒に付着した炭素状物質の残存量をシミュレーションで予測し、フィードフォワードにより、リアクター出口のＣＯ２濃度が所定量以下になるように、再生ガス中の酸素濃度、再生ガス温度、再生ガス流量、ジャケットに流す媒体の温度及び流量を調整する固定床リアクター内の温度分布の制御方法。
【請求項３】
多成分系原料の反応により触媒に付着した炭素状物質の流通方向の量及び分布を実験的に求めることを特徴とする請求項１または２に記載の固定床リアクター内の温度分布の制御方法。
【請求項４】
再生開始後のリアクター出口のＣＯ２濃度、あるいは、リアクター内とリアクター出口の温度の測定結果を基に、触媒に付着した炭素状物質の残存量をシミュレーションで予測し、再生ガス中の酸素濃度と再生ガス温度を段階的に上昇させることを特徴とする請求項１〜３に記載の固定床リアクター内の温度分布の制御方法。
【請求項５】
固定床リアクター内の燃焼の挙動、反応装置各部の温度挙動をコントローラーに解析させるシミュレーションプログラムの結果を基に、固定床リアクターの操作条件を設定することを特徴とする請求項１〜４に記載の固定床リアクター内の温度分布の制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、固定床リアクター内の触媒に付着した炭素状物質を燃焼除去する触媒再生方法において、熱暴走を抑制するためのシミュレーションプログラムを用いた制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
固定床リアクターとしては、細径の反応管（チューブ）を多数本装着する多管式や、太径の反応管を一本装着する単管式がある。このようなリアクターの触媒にコーク等の炭素状物質が付着すると触媒性能が劣化するため、定期的にこれを燃焼除去して触媒を再生させる必要がある。触媒を再生させる方法としては、炭素状物質が付着した触媒をリアクターから取り出し、装置外で再生させる方法が知られているが、数時間ないし数百時間といった短い周期で触媒を再生させる必要がある場合には、リアクター内で再生させる方法が好ましい。
【０００３】
リアクター内で再生させる場合、定期的な触媒再生が必要になることから、リアクターを複数設けた、いわゆるスィング式が知られている。このスィング式の場合、一方のリアクターの触媒を再生している間に、もう一方のリアクターでは反応を行うため、リアクターでの反応が終了する前に、触媒の再生も終了させる必要がある。
【０００４】
また、触媒の再生は、触媒失活の関係上、触媒耐熱温度以下で再生処理する必要がある。触媒耐熱温度を超え、再生処理した場合、触媒が失活し、触媒の寿命に好ましくない影響を与える。そこで、従来の触媒再生方法として、経験的なデータに基づいて入口温度や出口温度を監視しながら触媒に堆積したコークを燃焼除去する方法が、例えば、玉山昌顕「工業触媒の再生」（化学工学第５０巻，第９号，１９８６年，６２４〜６２９頁）等により提案されている。
【０００５】
また、低い酸素濃度、かつ、低温の酸素含有気体を用いて再生処理を開始し、出口温度の上昇や酸素濃度から、その酸素含有気体ではコークを燃焼させ得ないことが判明すると、酸素含有気体の酸素濃度や気体温度を所定値ずつ上げて、コークの燃焼除去を繰り返していく方法がある（例えば、特許文献１参照）。一方、再生開始時の触媒層温度を低めの所定値に設定し、触媒昇温速度を所定値以下に抑制しながら最終触媒温度まで酸素含有気体の酸素濃度を徐々に増加させる方法がある（例えば、特許文献２参照）。また、再生処理時間を短縮させるために、触媒に析出した炭素状物質の、燃焼除去させるための酸素含有気体の流通方向の析出量分布を予め求め、酸素含有気体の酸素濃度を、触媒の再生燃焼領域の炭素状物質の析出量に応じて変化させ、再生燃焼領域における燃焼ピーク温度を所定温度範囲内に制御して、触媒に析出した炭素状物質を前記酸素含有気体の流通方向に順次燃焼させる方法がある（例えば、特許文献３参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開昭６１−１５８５８号公報
【特許文献２】特開昭６３−１９０８４８号公報
【特許文献３】特許第３１１０８３８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、特許文献１または２の再生方法では、触媒再生処理に時間が掛かり過ぎ、許容される再生処理時間内に再生処理を完了することができず、上述のスィング式の場合には、反応が途切れて、後工程である連続蒸留ができない等の問題が生じる可能性がある。また、上記特許文献３に開示された技術は、析出量分布を予測し、酸素含有気体の酸素濃度を、触媒の再生燃焼領域の炭素状物質の析出量に応じて変化させる方法であるが、原料が多成分原料の場合、析出量分布の予測を見誤る可能性があり、その結果、酸素濃度の選定を誤り、再生時のリアクター内の一部で温度が上昇し、その結果として触媒失活を生じ、触媒寿命が低下するという課題がある。更に、多成分系の場合、燃焼挙動が複雑であり、最初に設定した再生条件では炭素状物質の残存量を見誤り、予想より再生時間が長くなる可能性もある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明者らは、上記課題に鑑み鋭意検討した結果、原料が多成分である反応系に対し、固定床リアクターの触媒再生をリアクター内で行うプロセスを対象とし、炭素状物質の量及び分布を実験的に算出し、及び、再生ガス中の酸素濃度と再生ガス温度から、リアクター内の温度分布を予測する方法として、炭素状物質の燃焼挙動の解析をコントローラーに実行させるシミュレーションプログラムを用いるものであり、また、リアクターの操作条件項目は、再生ガス中の酸素濃度、再生ガス温度、及び再生ガス流量であり、ジャケット構造を有する固定床リアクターの場合、ジャケットに流す媒体の温度や流量により再生時間が従来よりも短縮される操作条件を設定することにある。再生開始後は、リアクター出口のＣＯ２濃度、あるいは、リアクター内やリアクター出口の温度の測定結果を基に、炭素状物質の残存量を推定し、再生ガス中の酸素濃度や再生ガス温度を段階的に上げていくものである。
【０００９】
以下、本発明について詳細に説明する。
【００１０】
ここでいう原料とは、炭化水素系化合物であり、ハロゲンが付加した炭化水素化合物でも良く、鎖式、環式、飽和、不飽和を含み、気体、液体状のものである。原料中の成分は、成分比５ｍｏｌ％以上のものを二種類以上含むものである。
【００１１】
固定床リアクターについて例示して説明する。固定床リアクターは、図１、図２に示すように、リアクター内部に触媒が充填されており、リアクターの一端に温度調整した原料を連続的に供給し、リアクターのもう一端から反応生成物を排出するものである。加熱冷却できない断熱式、または、加熱冷却できる多管式のどちらでも良い。原料は、リアクターの一端からもう一端へ移動する過程で触媒により化学反応を起こし、反応により発生する反応熱によってリアクター内部の温度が変化する。つまり、分解反応（吸熱）の場合、温度が低下し、合成反応（発熱）の場合、温度が上昇する。リアクター内の一部で反応温度が上昇した場合、触媒の失活、あるいは、コーキング増大の可能性があり、また、リアクター内の反応温度が低くなった場合、目標収率に未達になる可能性がある。
【００１２】
次に、リアクター内の温度分布を予測する方法について説明する。この予測は、再生挙動を解析する際に、コントローラーに実行させるシミュレーションプログラムを用いて行うものである。ここで、再生ガスは酸素が含まれるガスである。このシミュレーション方法は、化学工学や石油化学の分野で広く使用されているプロセスシミュレーションの手法をベースにしたもので、その処理には、ＣＰＵ、ＲＡＭ、記憶装置、入力装置及び表示装置等を有する周知のコントローラーが利用される。このコントローラーの記憶装置には、ＣＰＵにより実行される各種処理プログラム（プロセスシミュレーションソフトなど）や制御データ等を記憶する記憶領域、上記プログラムで扱われる各種データ（各モデルの定義データなど）を記憶する記憶領域などが設けられ、この記憶装置に格納されたプログラムをＣＰＵが実行することにより、以下に示す各ステップの処理等が行われるようになっている。
【００１３】
また、このプログラムは、過去の実績データを基に、人工知能アルゴリズムや発見的学習アルゴリズムを利用したものであっても構わない。
【００１４】
ここで、上記単位操作モデルとしては、例えば、化学反応モデル、物質収支モデル、熱収支モデルが予め用意されている。
【００１５】
（演算モジュール）
演算モジュールでは、図４、図５に示すように、固定床リアクターの内部を原料が移動する方向に沿って複数の離散要素に分割し、離散化した１次元モデルとして捉えることが好ましい。そして、後述の物質収支モデル、熱収支モデルに基づき、この１次元モデル上の離散要素ごとの原料、または、反応物質の物質収支、熱収支を算出する。このようなシミュレーションを行うためには、固定床リアクター内部において発生し得る物理現象のうち、特に原料、または反応物質の移動と熱の移動の両方とを扱う必要がある。演算モジュールでは、これら原料、または反応物質の移動と熱の移動とを正確に把握するために、後述の化学反応モデルに基づき計算された反応物質の反応量、及びそれに基づく発熱量を反映させる必要がある。即ち、各離散要素において、物質収支モデル、熱収支モデル、化学反応モデルを用いて計算を行うことにより、反応物質の量の増減、及び温度の上昇・低下を算出する。
【００１６】
以下、第ｎ番目の離散要素を例として、化学反応モデル、物質収支モデル、及び熱収支モデルの順に説明する。
【００１７】
（化学反応モデル）
化学反応モデルでは、離散要素毎の原料または反応物質に対して進行する化学反応を取り扱う。はじめに、多成分系原料を反応させた時に析出する炭素状物質の量を実験的に求める。望ましくは、炭素状物質の流通方向の量及び分布を実験的に求める。更に、多成分系原料由来の炭素状物質を除去する再生操作において、このモデルでは、原料または反応物質の濃度や変化量などの物質収支に関する値、及び化学反応に伴い発生する吸発熱量などの収支に関する値を算出する。算出には、多成分系原料由来の炭素状物質を除去する再生操作において、進行する各種化学反応に対する反応速度（以下、「ｒ」という。）を用いる。ここでは、化学工学分野において基本的な反応速度式として一般的に用いられているアレニウスモデルに基づいて定式化したものを用いる。しかしながら、当該モデルに限定されるものではなく、他の反応速度式を用いることもできる。
【００１８】
ｒｎ  ＝  ｋ０  ×  ＥＸＰ（−Ｅ／Ｒ［Ｔｓｏｌｉｄ］ｎ）  ×  ［Ｃ］ｎｍ１      （１）
Ｌｎ（ｒｎ）  ＝  −Ｅ／Ｒ［Ｔｓｏｌｉｄ］ｎ  ＋  Ｌｎ（ｋ０）
＋  ｍ１  ×  Ｌｎ（［Ｃ］ｎ）      （２）
上式（１）、（２）における変数の意味は以下のとおりである。
【００１９】
ｒｎ：第ｎ番目の離散要素における反応速度
ｋ０：頻度因子
Ｅ：活性化エネルギー
Ｒ：気体定数
［Ｔｓｏｌｉｄ］ｎ：第ｎ番目の離散要素における触媒層の温度
［Ｃ］ｎ：第ｎ番目の離散要素における触媒層中の反応物質の濃度
ｍ：反応物質の反応次数
多成分系原料由来の炭素状物質の反応速度定数は、ラボ設備において滞在時間を変更した実験結果を基に、その傾きから得たものである。また、当該測定結果、及び式（２）を用いて、Ｙ軸をＬｎ（ｒｎ）、Ｘ軸を１／Ｔとして、アレニウスプロットを行う。当該プロットから、近似曲線の傾き＝−Ｅ／Ｒ、更にＥを算出した。また、プロットの通過する点より、切片であるＬｎ（ｋ０）を算出した。上記方法で得られたｋ０、Ｅより反応速度式を決定する。なお、反応速度式は、上記式に限定されるものではなく、その反応形態にあった速度式で表現すれば良い。例えば、固定床リアクターの触媒層中の反応物質と活性ガスが反応する場合、式（１）、（２）は以下の式（３）、（４）で表現できる。
【００２０】
ｒｎ  ＝  ｋ０  ×  ＥＸＰ（−Ｅ／Ｒ［ＴＳｏｌｉｄ］ｎ）  ×  ［Ｃ］ｎｍ１
×  ［ｐＧ］ｎｍ２      （３）
Ｌｎ（ｒｎ）  −  ｍ１  ×  Ｌｎ（［Ｃ］ｎ）  ＝  −Ｅ／Ｒ［ＴＳｏｌｉｄ］ｎ
＋  Ｌｎ（ｋ０）  ＋  ｍ２  ×  Ｌｎ（［ｐＧ］ｎ）      （４）
上式（３）、（４）における変数の意味は以下のとおりである。
【００２１】
［ｐＧ］ｎ：第ｎ番目の離散要素における雰囲気ガス中の活性ガスの分圧
前述の式（２）におけるアレニウスプロットと同様にして、Ｙ軸をＬｎ（ｒｎ）  −  ｍ１  ×  Ｌｎ（［Ｃ］ｎ）、Ｘ軸を１／Ｔとして、プロットを行う。当該プロットから、Ｅ、ｋ０を算出し、得られたｋ０、Ｅより反応速度ｒｎが算出される。
【００２２】
（物質収支モデル）
物質収支モデルは、各離散要素における原料、及び反応物質の物質収支を計算する。本モデルでは、第ｎ＋１番目の離散要素に着目した場合、反応物質の物質収支は、第ｎ＋１番目の離散要素より上流側の第ｎ番目の離散要素から流入するもの（［Ｃ］ｎ＋１）と、同じ離散要素内における化学反応により消費されるもの（［ΔＣ］ｎ）とに分けられる。これを数式で記述すると以下の式（５）で表すことができる。
【００２３】
［Ｃ］ｎ＋１  ＝  ［Ｃ］ｎ  −  ［ΔＣ］ｎ      （５）
上式（５）における変数の意味は以下のとおりである。
【００２４】
［Ｃ］ｎ＋１：第ｎ＋１番目の離散要素における反応物質の濃度
［Ｃ］ｎ：第ｎ番目の離散要素における反応物質の濃度
［ΔＣ］ｎ：第ｎ番目の離散要素における、化学反応による反応物質の濃度の増減
更に、［ΔＣ］ｎは以下の式（６）で表すことができる。
【００２５】
［ΔＣ］ｎ  ＝  ｒｎ  ×  Δθ      （６）
上式（６）における変数の意味は以下のとおりである。
【００２６】
Δθ：第ｎ番目の離散要素における原料、または反応物質の滞在時間
ｒｎ：第ｎ番目の離散要素における反応物質の化学反応速度
ここで、滞在時間Δθは固定床リアクターの体積から雰囲気ガス供給量を除すことで表すことができる。
【００２７】
反応物質と雰囲気ガス中の活性ガスが存在する場合は、活性ガスの物質収支も計算する必要がある。第ｎ＋１番目の離散要素における活性ガス［Ｇ］ｎ＋１は、第ｎ番目の離散要素における活性ガス［Ｇ］ｎと第ｎ番目の活性ガスの反応量［ΔＧ］ｎで計算される。
【００２８】
［Ｇ］ｎ＋１  ＝  ［Ｇ］ｎ  −  ［ΔＧ］ｎ      （７）
ここで、［ΔＧ］ｎは、固定床リアクターの触媒層中の反応物質と活性ガスの化学反応式に基づき、［ΔＣ］ｎから一義的に決まる値である。
【００２９】
（熱収支モデル）
リアクターの固定層は、固相と流体相が存在する不均一相であるが、固定層全体を多孔質の固体の棒状と考え、その内部にガスを含む擬均一相であると看做せる。従って、第ｎ番目の離散要素における固定床リアクターの触媒層の温度［ＴＳｏｌｉｄ］ｎは、第ｎ番目の雰囲気ガスの温度［ＴＧａｓ］ｎと同一であり、以下の式（８）で計算される。
【００３０】
［ＴＳｏｌｉｄ］ｎ  ＝  ［ＴＧａｓ］ｎ      （８）
第ｎ＋１番目の雰囲気ガスの温度［ＴＧａｓ］ｎ＋１は、第ｎ番目の雰囲気ガスの温度［ＴＧａｓ］ｎと第ｎ番目の雰囲気ガスの温度変化［ΔＴＧａｓ］ｎにより以下の式（９）により計算される。
【００３１】
［ＴＧａｓ］ｎ＋１  ＝  ［ＴＧａｓ］ｎ  ＋  ［ΔＴＧａｓ］ｎ      （９）
［ΔＴＧａｓ］ｎは以下の式（１０）により計算できる。
【００３２】
［ΔＴＧａｓ］ｎ＝（［ΔＱ］ｇａｓ  ＋［ΔＱ］Ｓｏｌｉｄ）／
（ＦＧａｓ  ×  雰囲気ガスの比熱  ＋  ＦＳｏｌｉｄ  ×  触媒の比熱）      （１０）
ここで、式（１０）における記号は以下のとおりである。
【００３３】
ＦＧａｓ：供給される雰囲気ガスの流量
ＦＳｏｌｉｄ：離散要素における触媒量
第ｎ番目の離散要素に着目した場合、熱の収支は、固定床リアクターの触媒層及び雰囲気ガスの熱収支と、管壁を通したジャケット熱媒との伝熱量の２種類が支配的と看做せる。なお、ジャケット構造を持たない断熱式リアクターの場合、管壁を通した伝熱量は０と看做せる。
【００３４】
これら熱収支は、以下の式（１１）〜（１２）を用いることができる。
【００３５】
［ΔＱ］ｇａｓ  ＋［ΔＱ］Ｓｏｌｉｄ  ＝  （反応熱）  ＋  （管壁を通した伝熱量）      （１１）
［ΔＱ］熱媒  ＝  （管壁を通した伝熱量）      （１２）
上式（１１）〜（１２）における変数の意味は以下のとおりである。
【００３６】
［ΔＱ］Ｇａｓ：供給される雰囲気ガスの熱の増減
［ΔＱ］Ｓｏｌｉｄ：離散要素における触媒層の熱の増減
［ΔＱ］熱媒：ジャケット熱媒の熱の増減
ここで、多成分系原料由来の炭素状物質の反応熱の導出は、熱重量測定分析または示差走査熱量分析により得られるデータを用いて行う。即ち、発熱ピークにおいて、ピーク面積を算出する。一定の温度間隔の台形近似で各台形の面積を算出し、その面積の和を発熱量とする。一つの発熱ピークで複数の反応が想定される場合は、熱重量分析により得られる、一定温度間隔における重量損失量とその間隔の発熱量との比から、反応物質濃度における発熱量を求めることができる。
【００３７】
管壁を通した伝熱量は、以下の式（１３）を用いることができる。
【００３８】
（管壁を通した伝熱量）  ＝  Ｕ  ×  Ａ  ×  （［Ｔ熱媒］ｎ−［ＴＳｏｌｉｄ］ｎ）      （１３）
上式（１３）における変数の意味は以下のとおりである。
【００３９】
［Ｔ熱媒］ｎ：第ｎ番目の離散要素における熱媒の温度
Ｕ：固定床リアクター触媒層とジャケット熱媒の総括伝熱係数
Ａ：離散要素の伝熱面積
第ｎ＋１番目の離散要素におけるジャケット熱媒の温度［Ｔ熱媒］ｎ＋１は、第ｎ番目の熱媒温度［Ｔ熱媒］ｎと、第ｎ番目の熱媒の温度変化［ΔＴ熱媒］ｎにより以下の式（１４）で計算される。
【００４０】
［Ｔ熱媒］ｎ＋１  ＝  ［Ｔ熱媒］ｎ  ＋  ［ΔＴ熱媒］ｎ      （１４）
［ΔＴ熱媒］ｎは、以下の式（１５）により計算できる。
【００４１】
［ΔＴ熱媒］ｎ  ＝  ［ΔＱ］熱媒  ／  Ｆ熱媒  ／熱媒の比熱      （１５）
Ｆ熱媒：供給される熱媒の流量
固定床リアクター触媒層とジャケット熱媒の総括伝熱係数は、以下の式（１６）で計算される。伝熱概略図を図６に示した。
【００４２】
１／Ｕ  ＝  １／ｈｏ  ＋  ｌｍ／λ  ＋  １／ｈｉ      （１６）
ｈｏ：管外（ジャケット側）の熱媒の熱伝達係数
ｈｉ：管内の触媒層の複合熱伝達係数
ｌｍ：管壁の厚み
λ：管壁の熱伝導度
次に、リアクター操作条件を図３で説明する。前項で求めた多成分系原料由来の炭素状物質の量及び分布を基に、再生ガス中の酸素濃度と再生ガス温度、再生ガス流量の組合せから、再生挙動を解析するコントローラーに実行させるシミュレーションプログラムを用い、リアクター内の温度分布から最適な再生ガス中の酸素濃度と再生ガス温度、再生ガス流量を選定する。
【００４３】
その後、再生開始後のリアクター出口のＣＯ２濃度、あるいは、リアクター内やリアクター出口の温度の測定結果を基に、炭素状物質の残存量を推定し、再生ガス中の酸素濃度、再生ガス温度を段階的に上げていく。上述したシミュレーション結果を基に最も適切な温度制御法、及び、制御幅（変更幅）を自動的、あるいは、手動的に選定する。この時、最も適切な温度制御法、及び、制御幅（変更幅）は、過去の実績データを基に、人工知能アルゴリズムや発見的学習アルゴリズムを用いて選定しても良い。
【発明の効果】
【００４４】
本発明によれば、多成分原料の反応系で生成された炭素状物質の燃焼除去において、触媒の再生条件を見誤ることなく、固定床リアクター内の一部の温度上昇を抑制することが可能となり、触媒の失活の抑制、または、再生に掛かる時間を従来よりも短縮することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】断熱式固定床リアクターの概略図である。
【図２】多管式固定床リアクターの概略図である。
【図３】リアクター操作条件変更の手順を示すフローチャートである。
【図４】離散要素の概略構成図１（物質収支）を示す。
【図５】離散要素の概略構成図２（熱収支）を示す。
【図６】熱収支の伝熱概略図を示す。
【図７】固定床リアクター内の温度分布（実施例１、比較例１、２）を示す。
【図８】固定床リアクター内の温度分布（実施例２、比較例３、４）を示す。
【符号の説明】
【００４６】
１  再生ガスの流量調節弁
２  再生ガスの温度調節装置
３  再生ガスの酸素濃度測定装置
４  ジャケットに流す熱媒の流量調節弁
５  ジャケットに流す熱媒の温度調節装置
６  断熱式固定床リアクター
７  触媒層
８  断熱材
９  多管式固定床リアクター
１０  反応管（触媒層）
【実施例】
【００４７】
以下に、本発明の実施例を挙げて詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例により何ら限定されて解釈されるものではない。
【００４８】
本実施例及び比較例は、表１に示したブテン、ブタン、プロピレン、プロパンの多成分系原料を用い、あるサイクル時間反応させた後の触媒に付着した炭素状物質濃度をラボ実験から得て、各再生条件（炭素状物質の除去）下、リアクターシェル径２．６ｍ、リアクター高さ７ｍ、チューブ内径７２ｍｍ、チューブ高さ５ｍ、チューブ本数５７３本の固定床リアクター内の温度分布、再生時間を上述したシミュレーション方法を使用して、解析したものである。なお、シミュレーションの分割数は１，０００とした。また、触媒に付着した炭素状物質の残存量をシミュレーションで予測し、炭素状物質濃度の半減後、リアクター出口のＣＯ２濃度が１．５ｍｏｌ％以下になるように再生ガス中の酸素濃度及び再生ガス温度を調整し、ジャケット入口ガス温度は再生ガス温度と同じ温度となるように調整した。ただし、比較例４の再生ガス温度は初期条件から変更しなかった。
【００４９】
実施例１は、反応サイクル時間が４８ｈｒの実験であり、触媒に付着した炭素状物質濃度２３／１９／１５ｗｔ％（上／中／下）を得た。再生ガス入口温度４８５℃、ガス流量５，７６０ｋｇ／ｈｒ、酸素濃度５ｍｏｌ％、リアクター内圧力１５０ｋＰａＧ、ジャケットガス入口温度４８５℃、ジャケットガス流量９，０００Ｎｍ３／ｈｒの条件で、触媒劣化の起きない５５０℃以下、反応サイクル時間（４８ｈｒ）以下で、再生（炭素状物質の除去）可能なことをシミュレーションにより見出した（表２、図７）。
【００５０】
実施例２は、反応サイクル時間が６０ｈｒ、炭素状物質濃度が２８／２４／１８ｗｔ％（上／中／下）であること以外、実施例１と同様な再生条件でシミュレーションを行ったところ、再生ガス入口温度４７５℃、ガス流量８，６４０ｋｇ／ｈｒ、酸素濃度５ｍｏｌ％、リアクター内圧力１５０ｋＰａＧ、ジャケットガス入口温度４７５℃、ジャケットガス流量９，０００Ｎｍ３／ｈｒの条件で、５５０℃以下、反応サイクル時間以下で、再生可能なことを見出した（表２、図８）。
【００５１】
比較例１は、再生ガスの酸素濃度が１２ｍｏｌ％であること以外、実施例１と同じ再生条件で固定床リアクター内の温度分布をシミュレーションしたところ、固定床リアクター内の一部が急激に温度上昇し、触媒失活が懸念される５５０℃以上となった（表２、図７）。
【００５２】
比較例２は、再生ガス入口温度が４７５℃であること以外、実施例１と同じ再生条件で固定床リアクター内の温度分布をシミュレーションしたところ、触媒失活が懸念される５５０℃以下であったが、再生時間は５８ｈｒであり、反応サイクル時間４８ｈｒを上回った（表２、図７）。
【００５３】
比較例３は、実施例２と同じ炭素状物質濃度が２８／２４／１８ｗｔ％（上／中／下）で、実施例１と同じ再生条件で、固定床リアクター内の温度分布をシミュレーションしたところ、固定床リアクター内の一部が急激に温度上昇し、触媒失活が懸念される５５０℃以上となった（表２、図８）。
【００５４】
比較例４は、再生ガス入口温度が初期から末期まで４７５℃一定であること以外、実施例２と同じ再生条件で、固定床リアクター内の温度分布をシミュレーションしたところ、再生時間７２ｈｒ後でも残存炭素状物質濃度が１．２ｗｔ％であり、反応サイクル時間４８ｈｒを上回った（表２、図８）。
【００５５】
【表１】
2019171339.tif 000002
【００５６】
【表２】
2019171339.tif 000003
このように、固定床リアクター内の触媒に付着した炭素状物質を燃焼除去させる触媒再生方法において、計算により、従来の方法では不可能であったリアクター内の温度を予測し、フィードフォワードにより固定床リアクターの操作条件を変更し、固定床リアクターの温度分布を制御することができる。また、再生に掛かる時間を所定内に収めるためのリアクター操作条件を定めることができる。
【産業上の利用可能性】
【００５７】
本発明によれば、固定床リアクター内の触媒に付着した炭素状物質を燃焼除去させる触媒再生において、再生時の燃焼熱によるリアクターの一部での温度上昇による触媒失活を抑制することができ、また、設定どおりの再生時間に収めることが可能となる。
【図１】
2019171339.tif 000004
【図２】
2019171339.tif 000005
【図３】
2019171339.tif 000006
【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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