(57)【要約】  第１段階で、炭化水素および蒸気を含む供給物流を脱水素化触媒と脱水素化条件下で接触させて第１段階の流出液を得て、第１段階の流出液を加熱し、そして第２段階で、加熱した第１段階の流出液を脱水素化触媒と脱水素化条件下で接触させて、脱水素化産物を含む第２段階の流出液を得ることを含み、ここで第１段階は、並列に配置された第１反応槽および第２反応槽を含み、そしてここで第２段階は、第１反応槽および第２反応槽に直列して接続された第３反応槽を含む、多段階脱水素化法。脱水素化を行うための多段階脱水素化システムも提供する。【選択図】図１
2020504113.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１段階で、第１段階の流出液を得るために、炭化水素および蒸気を含む供給物流を脱水素化触媒と脱水素化条件下で接触させること、
第１段階の流出液を加熱すること、および
第２段階で、脱水素化産物を含む第２段階の流出液を得るために、加熱した第１段階の流出液を脱水素化触媒と脱水素化条件下で接触させること、
を含み、
第１段階は、並列に配置された第１反応槽および第２反応槽を含み、そして
第２段階は、第１反応槽および第２反応槽に直列して接続された第３反応槽を含む、
多段階脱水素化法。
【請求項２】
第１段階で供給物流を接触させることは、
第１反応槽流出液を得るために、供給物流の第１部分を脱水素化触媒と第１反応槽中で接触させること、および
第２反応槽流出液を得るために、供給物流の第２部分を脱水素化触媒と第２反応槽中で接触させること、
を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
第１反応槽流出液および第２反応槽流出液を合わせて、第１段階の流出液を加熱工程前に形成することをさらに含む、請求項２に記載の方法。
【請求項４】
供給物流を第２段階の流出液と熱交換し、これにより第２段階の流出液の一部を凝縮すること、
熱交換工程後の第２段階の流出液を圧縮すること、および
脱水素化産物を第２段階の流出液から分離すること、
をさらに含む、請求項１に記載の方法。
【請求項５】
多段階脱水素化法の全差圧が、第１反応槽、第２反応槽および第３反応槽が直列に接続された他は類似する方法の全差圧よりも低く、前記全差圧は第１反応槽入口と第３反応槽出口との間で測定される、請求項１に記載の方法。
【請求項６】
多段階脱水素化法の全選択性が、第１反応槽、第２反応槽および第３反応槽が直列に接続された他は類似する方法の全選択性よりも大きく、
該全選択性は、
[第１反応槽、第２反応槽および第３反応槽で生成された脱水素化産物のモル]／
[第１反応槽、第２反応槽および第３反応槽で転換された炭化水素の全モル]
と定義される、請求項１に記載の方法。
【請求項７】
多段階脱水素化法の全エネルギー入力が、第１反応槽、第２反応槽および第３反応槽が直列に接続された他は類似する方法の全エネルギー入力よりも低い、請求項１に記載の方法。
【請求項８】
前記炭化水素はエチルベンゼンであり、そして前記脱水素化産物はスチレンを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項９】
第１反応槽、第２反応槽および第３反応槽のそれぞれが断熱反応槽である、請求項１に記載の方法。
【請求項１０】
第１段階の流出液の加熱は熱交換器を使用する、請求項３に記載の方法。
【請求項１１】
炭化水素および蒸気を含む供給物流と、
並列に配置された第１反応槽および第２反応槽を含む第１段階と、
第１反応槽の第１反応槽出口に流動的に接続され、そして第１反応槽の流出液を受け、かつ、第２反応槽の第２反応槽出口に流動的に接続され、そして第２反応槽の流出液を受ける、段階間加熱器と、
第３反応槽を有する第２段階と、
を含み、
ここで第１反応槽は脱水素化触媒を含み、そして前記供給物流の一部を受ける第１反応槽入口を有し、ここで第２反応槽は脱水素化触媒を含み、そして前記供給物流の残りの部分を受ける第２反応槽入口を有し、そしてここで第１段階は、前記炭化水素を前記脱水素化触媒と第１反応槽および第２反応槽中で脱水素化条件下で接触させることにより、前記炭化水素の少なくとも一部を脱水素化産物に転換するために効果的であり、
ここで第３反応槽は脱水素化触媒を含み、そして前記段階間加熱器と流路でつながる第３反応槽入口を有し、そしてここで第２段階は、前記段階間加熱器から受けた未反応炭化水素を、第３反応槽中で脱水素化触媒を未反応炭化水素と脱水素化条件下で接触させることにより、第２段階の流出液を提供するために脱水素化産物に転換するのに効果的である、
多段階脱水素化システム。
【請求項１２】
前記段階間加熱器に供給する第１段階の流出液を形成するために、第１反応槽の流出液および第２反応槽の流出液を合わせように構成されたミキサーをさらに含む、請求項１１に記載のシステム。
【請求項１３】
前記段階間加熱器は加熱する流体として蒸気を使用する熱交換器である、請求項１１に記載のシステム。
【請求項１４】
第２段階の流出液および供給物流の間の第１熱を交換する第１熱交換器と、
第２段階の流出液および供給物流の間の第２熱を交換する第２熱交換器と
をさらに含む、請求項１１に記載のシステム。
【請求項１５】
第１熱交換器および第２熱交換器の下流で、そして第２段階の流出液を圧縮するために構成されたコンプレッサーと、
コンプレッサーの下流で、そして脱水素化産物を第２段階の流出液から分離するために構成された分離システムと
をさらに含む、請求項１４に記載のシステム。
【請求項１６】
前記多段階脱水素化システムの全差圧は、第１反応槽、第２反応槽および第３反応槽が直列に接続された他は類似するシステムの全差圧よりも低く、前記全差圧は第１反応槽入口と第３反応槽出口との間で測定される、請求項１１に記載のシステム。
【請求項１７】
前記多段階脱水素化システムの全選択性は、第１反応槽、第２反応槽および第３反応槽が直列に接続された他は類似するシステムの全選択性よりも大きく、前記全選択性は、
[第１反応槽、第２反応槽および第３反応槽で生成された脱水素化産物のモル]／
[第１反応槽、第２反応槽および第３反応槽で転換された炭化水素の全モル]
と定義される、請求項１１に記載のシステム。
【請求項１８】
前記多段階脱水素化システムの全エネルギー入力は、第１反応槽、第２反応槽および第３反応槽が直列に接続された他は類似するシステムの全エネルギー入力よりも低い、請求項１１に記載のシステム。
【請求項１９】
前記炭化水素はエチルベンゼンであり、そして前記脱水素化産物はスチレンを含む、請求項１１に記載のシステム。
【請求項２０】
第１反応槽、第２反応槽および第３反応槽のそれぞれが断熱反応槽である、請求項１１に記載のシステム。
【請求項２１】
多段階脱水素化法であって：
蒸気とエチルベンゼンを合わせて供給物流を形成し；
該供給物流を加熱して加熱供給物流を得て；
該加熱供給物流を第１部分と第２部分に分け；
前記供給物流の第１部分を、脱水素化触媒を含む第１反応槽に供給し、ここでエチルベンゼンがスチレンに転換され；
前記供給物流の第２部分を、脱水素化触媒を含む第２反応槽に供給し、ここでエチルベンゼンがスチレンに転換され；
第１反応槽から、未反応エチルベンゼンおよびスチレンを含む第１流出液を回収し；
第２反応槽から、未反応エチルベンゼンおよびスチレンを含む第２流出液を回収し；
第１流出液および第２流出液を混合流出液に合わせ；
該混合流出液を加熱して加熱混合流出液を得て；
該加熱混合流出液を、脱水素化触媒を含む第３反応槽に供給し、ここで前記加熱混合流出液に存在する未反応エチルベンゼンの少なくとも一部がスチレンに転換され；そして
第３反応槽から、未反応エチルベンゼンおよびスチレンを含む第３流出液を回収する、ことを含む、多段階脱水素化法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
開示するシステムおよび方法は、脱水素化反応、例えばエチルベンゼンのスチレンモノマーへの脱水素化に関する。より具体的には、開示するシステムおよび方法は多段階脱水素化に関する。さらに具体的には開示するシステムおよび方法は、並列に配置された２つの脱水素化反応槽を含む第１段階と、前記脱水素化反応槽に直列に存在する第３脱水素化反応槽を含む第２段階とを含む多段階脱水素化に関する。
【背景技術】
【０００２】
関連出願との関係
本出願は、３５Ｕ．Ｓ．Ｃ．§１１９（ｅ）の下、２０１６年１２月２０日に出願された“Ｐａｒａｌｌｅｌ  Ｒｅａｃｔｏｒ  Ｓｙｓｔｅｍ  ｆｏｒ  Ｅｔｈｙｌｂｅｎｚｅｎｅ  Ｄｅｈｙｄｒｏｇｅｎａｔｉｏｎ”という表題の米国特許仮出願第６２／４３６，６５３号明細書の優先権を主張し、その開示は引用により全て本明細書に編入する。
【０００３】
連邦政府により資金提供を受けた研究開発に関する記載
適用なし
【０００４】
マイクロフィシュ技術資料の参照
適用なし
【０００５】
ポリスチレン、アクリロニトリル、ブタジエンスチレン、スチレンブタジエンゴムおよびその他のような主要な重合体生成用の原料であるスチレンは、年間、莫大な量が消費され、代表的な汎用モノマー製品の１つである。従来のスチレン製造プラントは、多数の炉および熱交換器と共に直列に接続された２または３台の断熱反応槽を含む反応システムを使用する。スチレンは反応槽中の脱水素化触媒床上で、過熱水蒸気、すなわち蒸気（ｓｔｅａｍ）の存在下、エチルベンゼンを脱水素化することにより調製できる。スチレン生産の商業的重要性の観点から、スチレンを生成するために、エチルベンゼンの脱水素化のような脱水素化反応を行うための改良されたシステムおよび方法に関して継続した必要性が存在する。望ましくはそのような改良されたシステムおよび方法は、以下に詳細に説明するように、反応圧を下げ、選択性を上げ、望ましい転換および／または１ポンドの所望の脱水素化産物あたりに必要なエネルギー入力を下げることを可能とする場合がある。
【発明の概要】
【０００６】
本明細書に開示するのは多段階脱水素化法であって、第１段階で、炭化水素および蒸気を含む供給物流（ｆｅｅｄ  ｓｔｒｅａｍ）を脱水素化触媒と脱水素化条件下で接触させて第１段階の流出液を得て、第１段階の流出液を加熱し、そして第２段階で、加熱した第１段階の流出液を脱水素化触媒と脱水素化条件下で接触させて、脱水素化産物を含む第２段階の流出液を得ることを含み、ここで第１段階は、並列に配置された第１反応槽および第２反応槽を含み、そしてここで第２段階は、第１反応槽および第２反応槽に直列して接続された第３反応槽を含む。実施態様では、第１段階で供給物流を接触させることは、供給物流の第１部分を脱水素化触媒と第１反応槽中で接触させて第１反応槽の流出液を得て、そして供給物流の第２部分を脱水素化触媒と第２反応槽中で接触させて第２反応槽の流出液を得ることを含む。実施態様では方法はさらに、第１反応槽の流出液および第２反応槽の流出液を合わせて、第１段階の流出液を加熱工程前に形成することを含む。実施態様では方法はさらに、供給物流を第２段階の流出液と熱交換し、これにより第２段階の流出液の一部を凝縮し；熱交換工程後の第２段階の流出液を圧縮し；そして脱水素化産物を第２段階の流出液から分離することを含む。実施態様では、多段階脱水素化法の全差圧（ｔ
ｏｔａｌ  ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌ  ｐｒｅｓｓｕｒｅ）は、第１反応槽、第２反応槽および第３反応槽が直列に接続される他は類似の方法の全差圧よりも低く、ここで全差圧は第１反応槽入口と第３反応槽出口との間で測定される。実施態様では、多段階脱水素化法の全選択性（ｏｖｅｒａｌｌ  ｓｅｌｅｃｔｉｖｉｔｙ）が、第１反応槽、第２反応槽および第３反応槽が直列に接続される他は類似の方法の全選択性よりも大きく、ここで全選択性は、
[第１反応槽、第２反応槽および第３反応槽で生成された所望する生成物（例えば脱水素化産物）のモル]／[第１反応槽、第２反応槽および第３反応槽で転換された脱水素化供給物種（例えば炭化水素）の全モル]
と定義される。実施態様では、多段階脱水素化法の全エネルギー入力（ｔｏｔａｌ  ｅｎｅｒｇｙ  ｉｎｐｕｔ）は、第１反応槽、第２反応槽および第３反応槽が直列に接続される他は類似の方法の全エネルギー入力よりも低い。実施態様では、炭化水素はエチルベンゼンであり、そして脱水素化産物はスチレンを含む。実施態様では、第１反応槽、第２反応槽および第３反応槽のそれぞれは断熱反応槽である。実施態様では、第１段階の流出液の加熱に熱交換器を使用する。
【０００７】
また本明細書に開示するのは多段階脱水素化システムであって、以下：炭化水素および蒸気を含む供給物流と；並列に配置された第１反応槽および第２反応槽を有する第１段階であって、ここで第１反応槽は、脱水素化触媒を含み、かつ、供給物流の一部を受ける第１反応槽入口を有し、ここで第２反応槽は、脱水素化触媒を含み、かつ、供給物流の残りの部分を受ける第２反応槽入口を有し、そしてここで第１段階は、炭化水素を脱水素化触媒と第１反応槽および第２反応槽中にて脱水素化条件下で接触させることにより、炭化水素の少なくとも一部を脱水素化産物に転換するために効果的である、第１段階と、第１反応槽の第１反応槽出口に流動的に接続され、そして第１反応槽の流出液を受け、そして第２反応槽の第２反応槽出口に流動的に接続され、そして第２反応槽の流出液を受ける段階間加熱器（ｉｎｔｅｒ−ｓｔａｇｅ  ｈｅａｔｅｒ）と、第３反応槽を有する第２段階であって、ここで第３反応槽は、脱水素化触媒を含み、かつ、加熱器と流路でつながる第３反応槽入口を有し、そしてここで第２段階は、段階間加熱器から受けた未反応炭化水素を、第３反応槽中の脱水素化触媒と未反応炭化水素と脱水素化条件下で接触させることにより脱水素化産物に転換して、第３反応槽からの流出液を含む第２段階の流出液を提供するために効果的である第２段階と、を含む多段階脱水素化システムである。実施態様では、第１反応槽の流出液と第２反応槽の流出液とを合わせて第１段階の流出液を形成し、これを段階間加熱器に供給する。実施態様では、段階間加熱器は、加熱する流体として蒸気を使用する熱交換器である。実施態様ではシステムがさらに、第２段階の流出液と供給物流との間の第１熱を交換する第１熱交換器；および第２段階の流出液と供給物流との間の第２熱を交換する第２熱交換器を含む。実施態様ではシステムがさらに、第１熱交換器および第２熱交換器の下流で、そして第２段階の流出液を圧縮するために構成されたコンプレッサーと、コンプレッサーの下流で、そして脱水素化産物を第２段階の流出液から分離するために構成された分離システムとを含む。実施態様では多段階脱水素化法の全差圧は、第１反応槽、第２反応槽および第３反応槽が直列に接続された他は類似するシステムの全差圧よりも低く、ここで全差圧が第１反応槽入口と第３反応槽出口との間で測定される。実施態様では、多段階脱水素化法の全選択性は、第１反応槽、第２反応槽および第３反応槽が直列に接続された他は類似するシステムの全選択性よりも大きく、ここで全選択性は：
［第１反応槽、第２反応槽および第３反応槽で生成された所望する生成物（例えば脱水素化産物）のモル］／［第１反応槽、第２反応槽および第３反応槽で転換された脱水素化供給物種（例えば炭化水素）の全モル］
と定義される。実施態様では、多段階脱水素化法の全エネルギー入力は、第１反応槽、第２反応槽および第３反応槽が直列に接続された他は類似するシステムの全エネルギー入力よりも低い。実施態様では、炭化水素がエチルベンゼンであり、そして脱水素化産物がス
チレンを含む。実施態様では、第１反応槽、第２反応槽および第３反応槽のそれぞれは断熱反応槽である。
【０００８】
また本明細書に開示するのは、多段階脱水素化法であって、蒸気とエチルベンゼンを合わせて供給物流を形成し；供給物流を加熱して加熱供給物流を得て；加熱供給物流を第１部分と第２部分に分け；供給物流の第１部分を、脱水素化触媒を含む第１反応槽に供給し、ここでエチルベンゼンがスチレンに転換され；供給物流の第２部分を、脱水素化触媒を含む第２反応槽に供給し、ここでエチルベンゼンがスチレンに転換され；第１反応槽から、未反応エチルベンゼンおよびスチレンを含む第１流出液を回収し；第２反応槽から、未反応エチルベンゼンおよびスチレンを含む第２流出液を回収し；第１流出液と第２流出液とを混合流出液に合わせ；混合流出液を加熱して加熱混合流出液を得て；加熱混合流出液を、脱水素化触媒を含む第３反応槽に供給し、ここで加熱混合流出液に存在する未反応エチルベンゼンの少なくとも一部がスチレンに転換され；そして未反応エチルベンゼンおよびスチレンを含む第３流出液を第３反応槽から回収することを含む多段階脱水素化法である。
【０００９】
詳細な説明は以下に簡単に説明した図面を参照にし、ここで同じ符号は同じ部分を表す。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本開示の実施態様に従う多段階脱水素化システムの工程系統図である。
【図２】本開示の別の実施態様に従う多段階脱水素化システムの工程系統図である。
【図３】従来技術の多段階脱水素化システムの工程系統図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
脱水素化（例えばエチルベンゼンの脱水素化）のための従来の方法には、一般に蒸気希釈（ｓｔｅａｍ  ｄｉｌｕｔｉｏｎ）、低圧下操作および断熱反応槽が関与する。吸熱反応には断熱反応槽間に再加熱器が配置される。脱水素化反応は低圧が好ましい場合があるので、反応槽は一般に溶出液ラインにコンプレッサー（例えば真空コンプレッサー）を導入することにより低圧で操作される（すなわち減圧条件）。従来の３床反応槽システムは直列に配置され、そしてプラントの容量を上げるために通常は後付けが選択される。例えばエチルベンゼンの脱水素化は吸熱反応であり、そして蒸気希釈および反応槽間に位置する再加熱器を含む直列の断熱反応槽が関与する。
【００１２】
上記のように、通常の脱水素化は直列に配置された３つの脱水素化反応槽を使用する。驚くことに、多段階脱水素化の応用には最初の２つの反応槽を並列し配置すること、および、引き続きそれらの生成物流を合わせて共通の第３反応槽に供給することが、全反応槽の圧を下げ、必要なエネルギーを減らし、かつ／または生成物の選択性を上げることを可能にする場合があると同時に、望ましい転換を維持することが分かった。しかしスチレンモノマーを生成するためのエチルベンゼンの脱水素化に関連して以下に説明する場合に、当業者には本明細書に開示したシステムおよび方法が様々な脱水素化反応に適するようになり得るのは明白であろう。
【００１３】
1もしくは複数の局面の具体的説明の実装を以下に具体的に説明するが、開示する組立体、システムおよび方法は、現在知られていても、または未だ存在していなくても、任意の多数の技術を使用して実施できることを最初に理解すべきである。本開示は、具体的に説明する実装、図面および以下に説明する技法にどのようにも限定されるべきではなく、
添付する特許請求の範囲と一緒にそれらの完全に均等な範囲内で改変される場合がある。様々な要素の寸法に関する値が開示されるが、図面は正確な縮尺ではない。
【００１４】
本明細書に開示するのは、多段階脱水素化用のシステムおよび方法である。このシステムおよび方法は、以下により詳細に説明するように３つの反応槽を使用し、そのうちの最初の２つは並列に配置され、そして共通の第３反応槽に連続的に供給する。上記のように、そのような最初の２つの反応槽の並列配置は、全体的な反応槽の圧を下げ、エネルギー要求を減らし、かつ／または選択性を上げることを可能にする場合がある。
【００１５】
本明細書に開示するのは、多段階脱水素化のためのシステムである。このシステムは、並列に配置された第１脱水素化反応槽および第２脱水素化反応槽を含む第１段階と、第１段階と直列に配置され、そして第３脱水素化反応槽を含む第２段階と、各第１脱水素化反応槽および第２脱水素化反応槽出口に流動的に接続され、そしてそれらからの反応槽流出液の温度を上げ、そして上昇した温度の反応槽流出液を第３脱水素化反応槽へ導入するように構成された段階間加熱器とを含む。このシステムはさらに、段階間加熱器に加えて1もしくは複数の加熱器、1もしくは複数の熱交換器、1もしくは複数のフロースプリッターまたはミキサー、および、様々な下流の処理装置、例えば第３反応槽から抽出された反応槽流出液から多段階脱水素化産物を分離するために構成されたコンプレッサーおよびセパレーターを含む場合がある。例えば図１に関連して以下に説明するような実施態様では、本開示による多段階脱水素化システムは、第２段階の流出液と供給物流との間の第１熱を交換するように構成された第１熱交換器を含む場合があり、そしてさらに第２段階の流出液と供給物流との間の第２熱を交換するように構成された第２熱交換器を含む場合がある。幾つかの実施態様では、本開示の多段階システムはさらに第３反応槽、第１熱交換器および／または第２熱交換器の下流に位置し、そして第２段階の流出液を圧縮するように構成されたコンプレッサーを含み、そしてまた実施態様では、コンプレッサーの下流に位置し、そして第２段階の流出液から脱水素化産物を分離するように構成された分離システムを含む場合がある。上で言及した本開示のシステムの各構成要素は、図１の実施態様を参照してこれからさらに詳細に説明する。
【００１６】
図１は本開示の実施態様による多段階脱水素化システムIの工程系統図である。多段階脱水素化システム１は、直列の第１および第２反応段階を含み、各段階は炭化水素および蒸気を含む供給物流中の炭化水素の少なくとも一部を、炭化水素を脱水素化触媒と脱水素化条件下で接触させることにより脱水素化産物に転換するために効果的である。多段階脱水素化システムＩの第１反応槽段階は、並列して配置された第１脱水素化反応槽６５Ａおよび第２脱水素化反応槽６５Ｂを含み、そして多段階脱水素化システムＩの第２反応槽段階は、第３脱水素化反応槽６５Ｃを含む。多段階脱水素化システムＩはさらに、第１加熱器１５Ａ、第２加熱器１５Ｂ、第３加熱器１５Ｃ、第４加熱器１５Ｄ、段階間加熱器１５Ｅ（本明細書では「第５加熱器１５Ｅ」とも言う）、フロースプリッター５５Ａ、ミキサー５５Ｂ、第１熱交換器２５Ａおよび第２熱交換器２５Ｂを含む。多段階脱水素化システムＩの各構成要素は、以下でさらに詳細に説明する。
【００１７】
第１加熱器１５Ａは、炭化水素供給物入口ライン１０を介して第１加熱器に導入される炭化水素供給物と、気化蒸気供給物入口ライン５を介して第１加熱器に導入される気化蒸気とを合わせることにより第１加熱器流出液ライン２０に第１加熱器流出液を生成するように構成されている。第１加熱器１５Ａはそこに導入された炭化水素供給物を気化するために操作でき、したがって本明細書ではときに「気化器蒸気混合ユニット１５Ａ」とも呼ぶ。第１加熱器１５Ａは、第１加熱器流出液ライン２０を介して第１熱交換器２５Ａと流動的に接続している。第１熱交換器２５Ａは、第１加熱器流出液ライン２０中の第１加熱器流出液と、第２加熱器流出液ライン９５中の第２加熱器流出液との間の熱を交換するように構成されている。第１熱交換器２５Ａは、第１加熱器流出液ライン２０を介してそこ
に導入される炭化水素を気化するために操作できるので、第１熱交換器２５Ａは本明細書では「反応槽供給物気化器２５Ａ」と呼ぶ時とき物を含む流出液を取り出すために構成され、そして第１熱交換器流出液ライン３０は、第１熱交換器２５Ａからの反応槽供給物を含む流出液を取り出すために構成されている。
【００１８】
第１熱交換器２５Ａは、第１熱交換器流出液ライン３０を介して第２熱交換器２５Ｂと流動的に接続され、そして第１熱交換器流出液ライン３０中の反応槽供給物を含む第１熱交換器流出液と第３反応槽流出液ライン８５を介して第３脱水素化反応槽６５Ｃから抽出された第３反応槽流出液との間の熱を交換するために構成されている。第２熱交換器流出液ライン９０は、第２熱交換器２５Ｂからの脱水素化産物を含む流出液を取り出すために構成されており、そして第２熱交換器流出液ライン３５は、第２熱交換器２５Ｂからの反応槽供給物を含む流出液を取り出すために構成されている。第２熱交換器２５Ｂは、第３反応槽流出液ライン８５を介して第３脱水素化反応槽６５Ｃから抽出される第３脱水素化の流出液と、第１熱交換器流出液ライン３０中の反応槽供給物を含む第１熱交換器流出液とからの熱を移すように構成されているので、第２熱交換器２５Ｂはまた本明細書では「反応槽供給物／流出液交換器２５Ｂ」とも称する。第２加熱器１５Ｂは、第２熱交換器流出液ライン９０を介してそこに導入される脱水素化産物を含む第２熱交換器流出液を受け、そして加熱し、そして第２加熱器流出液ライン９５を介してそこから抽出される第２加熱器流出液を提供するように配置する場合がある。第２加熱器１５Ｂは、高圧（ＨＰ）蒸気を生成するように操作できるので、第２加熱器１５Ｂは本明細書では「ＨＰ蒸気生成器１５Ｂ」と称する場合がある。
【００１９】
第３加熱器１５Ｃは、希釈蒸気供給ライン４０を介して導入される希釈蒸気から第３加熱器流出液を生成するように構成される。第３加熱器１５Ｃは希釈蒸気供給ライン４０を介してそこに導入される希釈蒸気を過熱するために操作できるので、第３加熱器１５Ｃは本明細書では「第１蒸気過熱器１５Ｃ」と称する場合がある。第３加熱器１５Ｃは、第３加熱器流出液ライン４５を介して第４加熱器１５Ｄと流動的に接続されている。第４加熱器１５Ｄは、第３加熱器流出液ライン４５を介してそこに導入される希釈蒸気と、第２熱交換器流出液ライン３５を介してそこに導入される炭化水素供給物とから第４加熱器流出液を生成するように構成されている。第４加熱器１５Ｄは希釈蒸気混合（すなわちライン３５およびライン４５の内容物が合わされ、そして流出液ライン５０を介して排出される）を提供するので、第４加熱器１５Ｄは本明細書では「希釈蒸気混合ユニット１５Ｄ」と称する場合がある。第４加熱器流出液ライン５０（本明細書では「第１段階供給ライン５０」とも称する）は、第４加熱器１５Ｄおよびフロースプリッター５５Ａに流動的に接続し、そして第４加熱器１５Ｄからの第１段階反応槽供給物の抽出、および、フロースプリッター５５Ａへのそれらの導入のために構成されている。
【００２０】
フロースプリッター５５Ａは、並列脱水素化反応槽６５Ａおよび６５Ｂに導入するために、第４加熱器流出液ライン５０を介して５５Ａに導入される第１段階反応槽供給物を分割するように構成されている。フロースプリッター５５Ａは、第１脱水素化反応槽供給ライン６０Ａを介して第１脱水素化反応槽６５Ａに、そして第２脱水素化反応槽供給ライン６０Ｂを介して第２脱水素化反応槽６５Ｂに流動的に接続されている。
【００２１】
第１脱水素化反応槽６５Ａは脱水素化触媒を含み、そして第１脱水素化反応槽供給ライン６０Ａを介して、第１段階供給ライン５０中の炭化水素および蒸気を含む第１段階供給物の一部を受ける第１反応槽入口を含み；第２脱水素化反応槽６５Ｂも脱水素化触媒を含み、そして第２脱水素化反応槽供給ライン６０Ｂを介して、第１段階供給ライン５０中の炭化水素および蒸気を含む第１段階供給物の残りの部分を受ける第２反応槽入口を含む。
【００２２】
第１脱水素化反応槽６５Ａは第１反応槽出口を介してミキサー５５Ｂに流動的に接続さ
れ；第２脱水素化反応槽６５Ｂは第２反応槽出口を介してミキサー５５Ｂに流動的に接続されている。ミキサー５５Ｂは、第１反応槽流出液ライン７０Ａを介して第１脱水素化反応槽６５Ａから抽出される第１脱水素化反応槽流出液と、第２反応槽流出液ライン７０Ｂを介して第２脱水素化反応槽６５Ｂから抽出される第２脱水素化反応槽流出液とを合わせて混合（ｃｏｍｂｉｎｅｄ）第１段階反応槽流出液を提供するように構成されている。ミキサー５５Ｂは、混合第１段階流出液ライン７５を介して第５加熱器１５Ｅ（本明細書では「段階間加熱器１５Ｅ」または「第３反応槽再加熱器１５Ｅ」とも称する）に流動的に接続されている。第５加熱器１５Ｅは、第３脱水素化反応槽６５Ｃを含む第２段階に導入される前に、第１段階流出液ライン７５を介して１５Ｅに導入される第１段階流出液の温度を上げるように構成されている。第３反応槽供給ライン８０（本明細書では「第２段階供給ライン８０」とも称する）は、第５加熱器１５Ｅを第３脱水素化反応槽６５Ｃに流動的に接続する。
【００２３】
上記のように、脱水素化産物を含む第３反応槽流出液ライン８５は、第３脱水素化反応槽６５Ｃを第２熱交換器２５Ｂに流動的に接続する。また上記のように（そして図１には示していない）、多段階脱水素化システムＩはさらに当業者に知られている下流の処理装置を含む。非限定的例として、本開示による多段階脱水素化システムはさらに、第３反応槽流出液（例えば第１熱交換器流出液ライン９６を介して）を導入するように構成されたコンプレッサーと、水および反応の種々の副産物から脱水素化産物を分離するように設計された分離ユニットとを含む場合がある。
【００２４】
本開示の別の実施態様による多段階脱水素化システムＩＩを、図２の工程系統図で具体的に説明する。この実施態様では、希釈蒸気供給ライン４０’が希釈蒸気供給物を第３加熱器１５Ｃ’（本明細書では「第１蒸気過熱器１５Ｃ’」とも称する）へ導入するために構成され、これはこの実施態様では第３加熱器流出液ライン４５’を介して第３熱交換器２５Ｃ’に流動的に接続される。ライン４１’は、第３加熱器１５Ｃおよび第３加熱器流出液ライン４５を介して第３熱交換器２５Ｃ’を希釈蒸気混合ユニット１５Ｄに流動的に接続する場合がある。第３加熱器１５Ｃは、第１組の反応槽に入るために炭化水素蒸気との混合前に追加の再加熱を提供する。この実施態様では、段階間加熱器は熱交換器２５Ｃ’を含む。この実施態様は、強化された熱の回収およびわずかに低い全エネルギー入力により、さらに本明細書で以下に説明する図３の従来の実施態様に比べて、図１の実施態様に優るさらなるエネルギーの利点を可能にする場合がある。
【００２５】
脱水素化反応槽６５Ａ、６５Ｂおよび６５Ｃは、当業者に知られている任意の脱水素化反応槽でよい。実施態様では、脱水素化反応槽６５Ａ、６５Ｂおよび６５Ｃは断熱反応槽である。脱水素化反応槽６５Ａ、６５Ｂおよび６５Ｃはその中に、炭化水素供給物中の炭化水素の脱水素化産物への脱水素化を触媒するために適する脱水素化触媒含む。実施態様では、脱水素化触媒は、炭化水素供給物中のエチルベンゼンを脱水素化してスチレンを含む脱水素化産物を生成するように操作できる触媒である。当業者には所定の反応槽条件に基づき、適切な脱水素化触媒の選択が明白である。実施態様では、脱水素化触媒はカリウム酸化物または炭酸カリウム、希土類酸化物および／または他の無機性能促進剤（ｉｎｏｒｇａｎｉｃ  ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ  ｐｒｏｍｏｔｅｒ）により促進される鉄（ＩＩＩ）酸化物を含む。実施態様では、脱水素化触媒は平衡拘束および吸熱反応を克服するために、蒸気希釈、減圧および高温で操作することに適する不均一触媒系を含む。
【００２６】
加熱器１５Ａ、１５Ｂ、１５Ｃ、１５Ｃ’、１５Ｄおよび１５Ｅは、当業者に知られている任意の加熱器でよい。実施態様では、１もしくは複数の加熱器１５Ａ、１５Ｂ、１５Ｃ、１５Ｃ’、１５Ｄおよび１５Ｅは炎管加熱器または炉から選択される。実施態様では、１もしくは複数の加熱器１５Ａ、１５Ｂ、１５Ｃ、１５Ｃ’、１５Ｄおよび１５Ｅは熱交換器から選択される。実施態様では、１もしくは複数の加熱器１５Ａ、１５Ｂ、１５Ｃ
、１５Ｃ’、１５Ｄおよび１５Ｅは、加熱流体として蒸気を使用する熱交換器から選択される。実施態様では、第３加熱器１５Ｃ、第３加熱器１５Ｃ’、または両方が蒸気過熱器である。実施態様では、段階間加熱器１５Ｅは標準的な炉再加熱器を含む。実施態様では、段階間加熱器１５Ｅは熱交換器を含む。
【００２７】
熱交換器２５Ａ、２５Ｂおよび２５Ｃ’は、プロセス流と熱交換流体との間の熱交換に適することになると当業者に知られている任意の熱交換器でよい。実施態様では、熱交換流体には蒸気を含む。実施態様では、熱交換流体は別のプロセス流（例えば第３反応槽流出液ライン８５中の第３反応槽流出液、第２熱交換器流出液ライン９０中の第２熱交換器流出液、または第２加熱器流出液ライン９５中の第２加熱器流出液）を含む。実施態様では、熱交換器２５Ａ、２５Ｂおよび／または２５Ｃ’は、シェルアンドチューブ（ｓｈｅｌｌ  ａｎｄ  ｔｕｂｅ）熱交換器から選択される。
【００２８】
比較として、従来技術による通常の脱水素化システムＩＩＩを図３で具体的に説明し、そして以下の実施例で比較のために言及する。図３での符号は大体図１および２の符号に対応するが、以下に説明する場合を除き（具体的には第５加熱器１５Ｅに関して）、図３の構成要素は１００を加え、例えば図３の構成要素１０５は図１および２では構成要素５に対応する。
【００２９】
従来の脱水素化システムＩＩＩでは、第１脱水素化反応槽１６５Ａ、第２脱水素化反応槽１６５Ｂおよび第３脱水素化反応槽１６５Ｃが直列に接続されている。この配置では、第４加熱器流出液ライン１５０中の第４加熱器流出液は、フロースプリッターには導入されず、むしろすべてが第１脱水素化反応槽１６５Ａに導入される。第１脱水素化反応槽流出液は、第１反応槽流出液ライン１７０Ａを介して第２脱水素化反応槽１６５Ｂに第３熱交換器１２５Ｃおよび第３熱交換器流出液ライン１２７を介して導入される。第３熱交換器１２５Ｃは、第１反応槽流出液ライン１７０Ａ中の第１反応槽流出液と、第５加熱器蒸気流出液ライン１２９中の第５加熱器流出液の蒸気との間の熱を交換するように構成されている。第３熱交換器１２５Ｃは、第２脱水素化反応槽１６５Ｂ前に反応物を再加熱するために役立つので、第３熱交換器１２５Ｃは本明細書では「反応槽１／反応槽２再加熱器１２５Ｃ」と称する場合がある。第２脱水素化反応槽流出液は、第２反応槽流出液ライン１７０Ｂを介して第３脱水素化反応槽１６５Ｃに、第４熱交換器１２５Ｄおよび第３反応槽供給ライン１８０を介して導入される。第４熱交換器１２５Ｄは加熱された供給物を第３脱水素化反応槽１６５Ｃに提供する場合があるので、第４熱交換器１２５Ｄはまた、本明細書では「反応槽２／反応槽３再加熱器１２５Ｄ」と称する。
【００３０】
希釈蒸気供給物入口ライン１４０’は、希釈蒸気を第３加熱器１５Ｃ’に導入するために構成され、１５Ｃ’は希釈蒸気を加熱するように構成されている。第３加熱器１１５Ｃ’はそこに導入された希釈蒸気を過熱するために操作する場合があるので、第３加熱器１１５Ｃ’は本明細書では「第１蒸気過熱器１１５Ｃ’」とも称する場合がある。第３加熱器流出液ライン１４５’は第３加熱器１１５Ｃ’を第４熱交換器１２５Ｄに流動的に接続し、これは第３加熱器流出液ライン１４５’中の蒸気からの熱を、第２反応槽流出液ライン１７０Ｂを介して第４熱交換器１２５Ｄに導入される第２反応槽流出液に移し、このようにして第３反応槽供給ライン１８０を介して第３脱水素化反応槽１６５Ｃに導入するために第２反応槽流出液を加熱し、そして第４熱交換器蒸気流出液ライン１２８を介して第４熱交換器１２５Ｄから抽出される冷却された蒸気を提供する。第４熱交換器蒸気流出液ライン１２８は第４熱交換器１２５Ｄを第５加熱器１１５Ｅ（これはこの従来の場合の段階間加熱器ではない）に流動的に接続し、これはそこに導入される冷却された蒸気を加熱するように構成されている。第５加熱器１１４Ｅは過熱蒸気を提供するために操作できるので、第５加熱器１１５Ｅは本明細書では「第２蒸気過熱器１１５Ｅ」と称する場合がある。第５加熱器流出液ライン１２９は第５加熱器１１５Ｅを第３熱交換器１２５Ｃに流動
的に接続し、これは上記のように第１反応槽流出液ライン１７０Ａ中の第１反応槽流出液と第５加熱器蒸気流出液ライン１２９中の第５加熱器流出液中の蒸気との間の熱を交換するように構成されている。第３熱交換器蒸気流出液ライン１２６は第３熱交換器１２５Ｃを第６加熱器１１５Ｆに流動的に接続し、これは、第３熱交換器蒸気流出液ライン１２６を介してそこに導入された冷却された蒸気を、第４加熱器１５５Ｄ中で、第２熱交換器流出液ライン１３５中の反応槽供給物を含む第２熱交換器流出液と合わせる前に加熱するように構成されている。第６加熱器１１５Ｆはそこに導入される蒸気を過熱するように操作できるので、第６加熱器１１５Ｆは本明細書では「第３蒸気過熱器１１５Ｆ」とも称する場合がある。
【００３１】
図３の構成要素１０５（気化蒸気供給物入口ライン）、１１０（炭化水素供給物入口ライン）、１１５Ａ（「第１加熱器」または「気化蒸気混合ユニット」）、１１５Ｂ（「第２加熱器」または「ＨＰ蒸気生成器」）、１２０（第１加熱器流出液ライン）、１２５Ａ（「第１熱交換器」または「反応槽供給物気化器」）、１２５Ｂ（「第２熱交換器」または「反応槽供給物／流出液交換器」）、１３０（反応槽供給物を含む第１熱交換器流出液ライン）、１９０（脱水素化産物を含む第２熱交換器流出液ライン）、１９５（脱水素化反応産物を含む第２加熱器溶出液ライン）および１９６（脱水素化産物を含む第１熱交換器流出液ライン）は、図１および２の構成要素５，１０，１５Ａ、１５Ｂ、２０，２５Ａ、２５Ｂ、３０，９０，９５および９６を参照にして説明されている。
【００３２】
また本明細書に開示するのは、多段階脱水素化の方法である。多段階法は第１段階で、炭化水素および蒸気を含む供給物流を脱水素化触媒と脱水素化条件下で接触させて第１段階の流出液を得；第１段階の流出液を加熱し；そして第２段階で、加熱した第１段階の流出液を脱水素化触媒と脱水素化条件下で接触させて、脱水素化産物を含む第２段階の流出液を得ることを含み、ここで第１段階が、並列に配置された第１反応槽および第２反応槽を含み、そして第２段階が、第１反応槽および第２反応槽に直列して接続された第３反応槽を含む。実施態様では、炭化水素がエチルベンゼンであり、そして脱水素化産物がスチレンを含む。実施態様では、第１反応槽、第２反応槽および第３反応槽のそれぞれが断熱的に操作される。
【００３３】
本開示の実施態様による多段階法のさらに詳細な説明を、これから図１を参照にして行う。
【００３４】
気化蒸気供給物入口ライン５中の気化蒸気供給物および炭化水素供給物入口ライン１０中の炭化水素供給物を第１加熱器１５Ａ中で合わせ、ここで炭化水素が気化されて、気化した炭化水素供給物を含む第１加熱器流出液を提供し、これは第１加熱器流出液ライン２０を介して第１加熱器２０から抽出される。第１熱交換器２５Ａおよび第２熱交換器２５Ｂを通る通路を介して、熱は気化された炭化水素供給物と第３反応槽流出液ライン８５中の第３反応槽流出液（すなわち生成物流）との間で交換される。第１熱交換器２５Ａでは、熱は第１加熱器流出液ライン２０中の気化された炭化水素供給物と第２加熱器流出液ライン９５中の脱水素化産物を含む第２加熱器流出液との間で交換される。脱水素化産物は、第１熱交換器流出液ライン９６を介して第１熱交換器２５Ａから抽出され、そして反応槽供給物を含む第１熱交換器流出液は、第１熱交換器流出液ライン３０を介して第１熱交換器２５Ａから抽出される。さらに第１熱交換器流出液ライン３０を介して第１熱交換器２５Ａから抽出される炭化水素供給物の熱交換は、それらの第２熱交換器２５Ｂへの導入、そして第３反応槽流出液ライン８５を介して第３脱水素化反応槽６５Ｃから抽出される生成物流との熱交換により提供される。脱水素化産物は、第２熱交換器流出液ライン９０を介して第２熱交換器２５Ｂから抽出され、そしてさらに熱交換された炭化水素供給物が、第２熱交換器流出液ライン３５を介して第２熱交換器２５Ｂから抽出される。第２熱交換器流出液ライン９０中の反応生成物の（すなわち熱交換媒体）の温度は、第２加熱器流
出液ライン９５を介して第１熱交換器２５Ａに導入する前に、第２加熱器１５Ｂを通る通路を介して調整することができる。
【００３５】
希釈蒸気供給ライン４０を介して導入される希釈蒸気は、第３加熱器１５Ｃ中で過熱され、そして第３加熱器流出液ライン４５を介して第３加熱器１５Ｃから抽出された過熱蒸気は、第４加熱器１５Ｄ内で第２熱交換器流出液ライン３５中の炭化水素／蒸気供給物と合わせられる。炭化水素および蒸気を含む第１段階の供給蒸気は、第４加熱器流出液ライン５０を介して第４加熱器１５Ｄから抽出される。
【００３６】
スプリッター５５Ａは、第１段階の供給蒸気を、第１脱水素化反応槽供給ライン６０Ａを介して第１脱水素化反応槽６５Ａに導入される第１部分および第２脱水素化反応槽供給ライン６０Ｂを介して第２脱水素化反応槽６５Ｂ（これは第１脱水素化反応槽６５Ａと並行して操作される）に導入される第２または残りの部分に分けるために役立つ。各第１および第２脱水素化反応槽に導入される第１段階の供給蒸気画分は、それらの容積に依存する場合がある。例えば第１脱水素化反応槽６５Ａおよび第２脱水素化反応槽６５Ｂが異なるサイズである後付けの応用では、この分割比はそれに応じて調整することができる。実施態様では、第１段階の供給蒸気の約半分が第１脱水素化反応槽６５Ａに導入され、そして第１段階の供給蒸気の約半分が第２脱水素化反応槽６５Ｂに導入される。実施態様では、第１脱水素化反応槽６５Ａおよび第２脱水素化反応槽６５Ｂはおよそ等しい容積を有する。
【００３７】
上記のように第１および第２脱水素化反応槽６５Ａおよび６５Ｂは、その中に脱水素化産物を生成するための蒸気の存在下で、第１段階の供給蒸気中の炭化水素の脱水素化を触媒するために適する脱水素化触媒を含む。脱水素化産物および未反応炭化水素は、それぞれ第１反応槽流出液ライン７０Ａおよび第２反応槽流出液ライン７０Ｂを介して、第１脱水素化反応槽６５Ａおよび第２脱水素化反応槽６５Ｂから抽出される。第１脱水素化反応槽６５Ａおよび第２脱水素化反応槽６５Ｂの生成物流はミキサー５５Ｂ内で合わせられ、混合された第１段階流出液を提供し、これは段階間または第５加熱器供給ライン７５を介して抽出される。
【００３８】
混合された第１段階流出液は、段階間または第５加熱器供給ライン７５を介して段階間または第５加熱器１５Ｅに導入され、この加熱器は第１段階流出液を第３脱水素化反応槽６５Ｃの操作に適する温度に加熱するために役立ち、すなわち第３反応槽供給物（本明細書では第２段階反応槽供給物とも称する）を提供し、これは第３反応槽または第２段階供給ライン８０を介して段階間加熱器１５Ｅから抽出される。加熱器として図１には示したが、段階間加熱器１５Ｅは任意の標準的再加熱技術を介して、図２の実施態様で示した熱交換器を使用し、そして以下にさらに検討するように操作することができる。実施態様では、混合した第１段階の流出液は熱交換を介して段階間または第５加熱器１５Ｅ中で加熱される。
【００３９】
上記のように第３脱水素化反応槽６５Ｃはその中に、第２段階供給ライン８０を介して導入される場合に、蒸気の存在下で第２段階供給物中の未反応炭化水素の脱水素化を触媒するために適する脱水素化触媒を含む。脱水素化産物および任意の残りの未反応炭化水素を含む第２段階の流出液は、第３反応槽流出液ライン８５を介して第３脱水素化反応槽６５Ｃから抽出される。上記のように、第３脱水素化反応槽６５Ｃから抽出された第２段階の流出液は、圧縮され、そして生成物分離（１もしくは複数）に供されて、水および任意の反応副産物から脱水素化産物を分離することができる。実施態様では、上記のように第２段階の流出液を炭化水素／気化蒸気供給物との熱交換に供することができ、すなわちそれらの圧縮および／またはそれらからの生成物の分離前に第２段階の流出液の少なくとも一部を凝縮する。例えばすでに検討したように、第３反応槽流出液ライン８５中の第２段
階の流出液と第１熱交換器流出液ライン３０中の炭化水素／蒸気供給物との間の熱を、第２熱交換器２５Ｂ中で交換することができ、そしてさらに第２熱交換器流出液ライン９０中の第２熱交換器流出液と第１加熱器流出液ライン２０中の炭化水素／蒸気供給物との間の熱を、第１熱交換器２５Ａ中で交換することができる。第２熱交換器流出液ライン９０中の第２熱交換器流出液の温度は、第２加熱器流出液ライン９５を介して第１熱交換器２５Ａへ導入される前に、第２加熱器１５Ｂを通る通路を介して調整することができる。
【００４０】
本開示による脱水素化法の別の実施態様を、これから図２を参照にしながら説明する。この実施態様では、希釈供給物が希釈蒸気供給ライン４０’を介して第３加熱器１５Ｃ’に導入され、そして適切に加熱された蒸気が第３加熱器流出液ライン４５’を介して第３熱交換器２５Ｃ’に導入され、第３熱交換器２５Ｃ’は、混合された第１段階の流出液ライン７５中で混合された第１段階の流出液を加熱した後、それを第２段階供給ライン８０を介して第３脱水素化反応槽６５Ｃに導入するように構成されている。ライン４１’を介して第３熱交換器２５Ｃ’から抽出された熱交換された希釈蒸気は、第３加熱器１５Ｃおよび第３加熱器流出液ライン４５を介して、第２熱交換器流出液ライン３５中の熱交換された炭化水素／蒸気供給物と、第４加熱器１５Ｄ中で合わせることができる。
【００４１】
比較のために従来の脱水素化法の簡単な説明を、これから図３を参考にして行う。上記のように従来の脱水素化法は、並列ではなく直列の脱水素化反応槽を使用する。第４加熱器または「希釈蒸気混合ユニット」１１５Ｄに導入する前の炭化水素／蒸気供給物の調製は、気化蒸気供給物入口ライン１０５中の気化蒸気供給物および炭化水素供給物入口ライン１１０中の炭化水素供給物を第１加熱器１１５Ａ中で合わせることを含み、ここで炭化水素は気化されて気化炭化水素供給物を含む第１加熱器流出液を提供し、これは第１加熱器流出液ライン１２０を介して第１加熱器１１５Ａから抽出される。第１熱交換器１２５Ａおよび第２熱交換器１２５Ｂを通る通路を介して、気化した炭化水素供給物と第３反応槽流出液ライン１８５中の第３反応槽流出液（すなわち生成物流）との間で熱が交換される。第１熱交換器１２５Ａでは、熱は第１加熱器流出液ライン１２０中の気化炭化水素供給物と、第２加熱器流出液ライン１９５中の第２加熱器流出液との間で交換される。反応生成物は、第１熱交換器流出液ライン１９６を介して第１熱交換器１２５Ａから抽出され、そして熱交換した炭化水素供給物は、第１熱交換器流出液ライン１３０を介して第１熱交換器１２５Ａから抽出される。さらに第１熱交換器流出液ライン１３０を介して第１熱交換器１２５Ａから抽出された炭化水素供給物のさらなる熱交換は、それらの第２熱交換器１２５Ｂへの導入、そして第３反応槽流出液ライン１８５を介して第３脱水素化反応槽１６５Ｃから抽出される生成物流との熱交換により提供される。反応生成物は、第２熱交換器流出液ライン１９０を介して第２熱交換器１２５Ｂから抽出され、そしてさらに熱交換した炭化水素供給物は、第２熱交換器流出液ライン１３５を介して第２熱交換器１２５Ｂから抽出される。第２熱交換器流出液ライン１９０中の反応生成物（すなわち熱交換媒体）の温度は、第２加熱器流出液ライン１９５を介して第１熱交換器１２５Ａに導入する前に、第２加熱器１１５Ｂを通る通路を介して調整することができる。
【００４２】
希釈蒸気および熱交換した炭化水素／蒸気供給物を含む第６加熱器流出液は、それぞれ第６加熱器流出液ライン１１６および第２熱交換器流出液ライン１３５を介して第４加熱器１１５Ｄに導入される。反応槽供給物は、第４加熱器流出液ライン１５０を介して第１脱水素化反応槽１６５Ａに導入される。第１反応槽流出液ライン１７０Ａを介して第１脱水素化反応槽１６５Ａから抽出された脱水素化産物は、第３熱交換器１２５Ｃ中で第５加熱器蒸気流出液ライン１２９中の蒸気との熱交換を介して加熱される。熱交換された蒸気は、第３熱交換器蒸気流出液ライン１２６を介して第３熱交換器１２５Ｃから抽出され、そしてそれらの温度は、第６加熱器流出液ライン１１６を介して第４加熱器１１５Ｄへ導入される前に第６加熱器１１５Ｆを通る通路を介して上げられる。第１脱水素化反応槽１６５Ａからの上昇した温度の脱水素化産物は、第３熱交換器流出液ライン１２７を介して
第２脱水素化反応槽１６５Ｂに供給物として導入される。
【００４３】
第２反応槽流出液ライン１７０Ｂを介してそれから抽出された第２脱水素化反応槽１６５Ｂの脱水素化産物は、第４熱交換器１２５Ｄ中で第３加熱器流出液ライン１４５’中の蒸気との熱交換を介して加熱される。熱交換された蒸気は、第４熱交換器蒸気流出液ライン１２８を介して第４熱交換器１２５Ｄから抽出することができ、そしてその温度は第５加熱器蒸気流出液ライン１２９を介して第３熱交換器１２５Ｃに導入される前に、第５加熱器１１５Ｅを通る通路を介して上げられる。第２脱水素化反応槽１６５Ｂからの上昇した温度の脱水素化産物は、第３反応槽供給ライン１８０を介して第３脱水素化反応槽１６５Ｃに供給物として導入される。
【００４４】
図３の従来の方法では、希釈蒸気供給ライン１４０’中の希釈蒸気供給物が第３加熱器１１５Ｃ’中で過熱され、そして適切に加熱される。通例の方法では、第３加熱器流出液ライン１４５’を介して第３加熱器１１５Ｃ’から抽出された過熱蒸気は、第４熱交換器１２５Ｄに導入され、これは第３反応槽供給ライン１８０を介して第３脱水素化反応槽１６５Ｃにそれを導入する前に、第２反応槽流出液ライン１７８Ｂ中の脱水素化産物を加熱するように構成されている。上記のように、第４熱交換器蒸気流出液ライン１２８を介して第４熱交換器１２５Ｄから抽出され熱交換された希釈蒸気の温度は、第３熱交換器１２５Ｃ中の第１脱水素化反応槽１６５Ａの脱水素化産物と熱交換する前に、第５加熱器１１５Ｅを通る通路を介して上げることができる。
【００４５】
本明細書中、上記のように第３脱水素化反応槽を含む第２段階の上流で並列して操作される２つの脱水素化反応槽を含む第１段階を採用する本開示の多段階脱水素化システムは、全反応槽圧の減少、平均ユニット圧の利点、所望する脱水素化産物選択性の上昇、望ましい転換、および／または、１ポンドの脱水素化産物あたり低いエネルギー入力を可能にする場合がある。スチレンを生成するためのエチルベンゼンの吸熱的脱水素化のような脱水素化法に、改善された圧力条件（すなわち圧の低下）が選択性を改善する。以下の実施例から分かるように、第３脱水素化反応槽を含む
第２段階と直列し、並列して操作される２つの脱水素化反応槽を含む第１段階を使用することが有意に差圧を下げ、これは生成物の選択性を改善することができる。実施態様では、本開示の多段階脱水素化法の全差圧は、第１反応槽、第２反応槽および第３反応槽が直列に接続された他は類似する従来の方法の全差圧より低く、ここで全差圧は第１反応槽入口と第３反応槽出口との間で測定される。実施態様では、本開示の多段階脱水素化法の全選択性が、第１反応槽、第２反応槽および第３反応槽が直列に接続された他は類似する従来の方法の全選択性よりも大きい。全選択性は：［第１反応槽、第２反応槽および第３反応槽で生成された所望の生成物（例えば脱水素化産物）のモル］／［第１反応槽、第２反応槽および第３反応槽で転換された脱水素化供給物種（例えば炭化水素）の全モル］と定義される。実施態様では、本開示の多段階脱水素化法の全エネルギー入力が、第１反応槽、第２反応槽および第３反応槽が直列に接続された他は類似する従来の方法の全エネルギー入力よりも低い。
【００４６】
本開示の図１の多段階脱水素化システムを、図３の従来の脱水素化システムと比べると分かるように、第５加熱器１１５Ｅ、第６加熱器１１５Ｆ、第３熱交換器１２５Ｃおよび第４熱交換器１２５Ｄは、本質的に段階間加熱器１５Ｅと置き換えられ、これは本開示の多段階脱水素化システムおよび方法の上記のエネルギー的利点を提供するために役立つことができる。
【００４７】
本開示の多段階脱水素化システムおよび方法は、より高い転換を第１段階の最初の２つの反応槽で行うことができ（最初の２つの脱水素化反応槽が直列に配列された従来の脱水素化システムの最初の２つの脱水素化反応槽と比較して）、そして第２段階の第３反応槽
に導入される前により多くの再加熱が望ましい場合がある。さらに多段階システムおよび方法は、超−低蒸気対オイル（ｕｌｔｒａ−ｌｏｗ  ｓｔｅａｍ  ｔｏ  ｏｉｌ：例えば約５．５−６のＳＴＯ）および低圧で使用される後付けの操作に特に良く適合することができる。
【実施例１】
【００４８】
従来および本開示の並列反応槽システムの比較
アスペンプラス（Ａｓｐｅｎ  Ｐｌｕｓ）シミュレーションソフトウェアを使用して、図１に示す本開示の並列反応槽システムを構築し、そして図３に示す従来の連続反応槽システムと比較した。０．３７／ｈのエチルベンゼン、７モルの蒸気対オイル（ＳＴＯは炭化水素、例えばエチルベンゼンに対する蒸気のモル比である）および６．５ｐｓｉａ出口で、２つの方法の反応槽モデルを使用した比較を行った。１．５ｐｓｉａの圧力降下がこれら条件の反応槽で予想された。表１はこの比較に関する基準の全体像を提供する。
【００４９】
【表１−１】
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【表１−２】
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【００５０】
エチルベンゼン供給物流のわずかに上昇した温度は、新たなエチルベンゼンを再循環流と合わせた結果であり、気化蒸気は低圧ヘッダー（２５ｐｓｉｇ）からであり、希釈蒸気は中圧ヘッダー（１５０ｐｓｉｇ）で始まり、そして車３台入り車庫は従来の方法については実施開始条件の設計で操作されている。
【００５１】
両方法について、以下の反応が考えられた：
エチルベンゼン→スチレン＋水素              （１）
エチルベンゼン→ベンゼン＋エチレン          （２）
エチルベンゼン＋水素→トルエン＋メタン      （３）
【００５２】
表２に示す転換および選択性の仕様を使用した。
【００５３】
【表２】
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【００５４】
実験した従来法の工程系統を図３で具体的に説明し；実験した並列法の工程系統を図１で具体的に説明する。従来法に関する熱負荷の結果は以下の表３に提供し、そして並列法に関する熱負荷の結果は以下の表４に提供する。
【００５５】
【表３−１】
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【表３−２】
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【００５６】
【表４−１】
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【表４−２】
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【００５７】
標準的な直列様式に関する代表的な研究室データおよび並列様式に関する予想を表５にまとめる。反応槽流出液中のスチレンモノマーのパーセント、入口圧、出口圧、転換パーセントおよび選択性のパーセントを、標準的な直列様式および並列様式の３つの脱水素化反応槽について示す。
【００５８】
【表５】
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【００５９】
表３および４に示すように、従来法の正味エネルギーは並列法よりもわずかに低い。しかしこれは生成する高圧蒸気による可能性がある。並列法は実際には１ポンドのスチレンあたり少ないエネルギー入力を要する。さらにこの方法は明示されるように、より低い全圧およびより高い選択性で操作することが可能である。このように並列反応槽法は、モデルとした条件に関してエネルギー入力、平均ユニット圧、全差圧および全選択性での有利さを証明する。
【００６０】
追加の説明
上記開示の特定実施態様は具体的説明だけなので、本開示は改変され、そして異なって実行され得るが、本明細書に教示する利点を有する当業者には均等な様式が明白である。さらに本明細書に示す構造および設計の詳細に対して、以下の特許請求の範囲に記載する以外の限定は意図していない。したがって上に開示した特定の具体的説明態様は変更または改変されることができ、そしてすべてのそのような変形は本開示の範囲および精神の中にあるものと考えられることは明らかである。また実施態様（１もしくは複数）の特徴を合わせ、統合し、かつ／または省略することから生じる別の実施態様も、本開示の範囲内にある。また様々な実施態様で個別または分離して記載され、そして説明された技術、システムおよび方法も、本開示の範囲から逸脱せずに他のシステム、モジュール、技術または方法と合わせまたは統合することができる。互いに直接結合（ｃｏｕｐｌｅｄ）または通信すると示され、または検討された他の製品（ｉｔｅｍ）は、幾つかのインターフェース、デバイスまたは中間の構成要素を通して、電気的に、機械的にまたは別法であっても間接的に結合または通信することができる。変更、置換および代替の他の例は、当業者に確かめられ、そして本開示の精神および範囲から逸脱せずになされる。組成物および方法は様々な構成要素または工程を「有する（ｈａｖｉｎｇ）」、「含む（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」、「含む（ｃｏｎｔａｉｎｉｎｇ）」または「含む（ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ）」より広い用語で説明されるが、組成物および方法は様々な構成要素または工程「から本質的になる」または「からなる」こともできる。特許請求の範囲の任意の要素に関して用語「場合により」の使用は、その要素が必要とされるか、あるいは別法では要素は必要とされず、両方の選択が特許請求の範囲内にあることを意味している。
【００６１】
上記開示の数および範囲はある量まで変動してよい。下限および上限がある数値範囲が開示されている場合はいつでも、その範囲内の任意の数および含まれる範囲が具体的に開示されている。特に本明細書に開示する（「約（ａｂｏｕｔ）ａから約ｂ」、またはそれと同等に「約（ａｐｐｒｏｘｉｍａｔｅｌｙ）ａから約ｂ」、またはそれと同等に「約（
ａｐｐｒｏｘｉｍａｔｅｌｙ）ａ−ｂ」の形の）値の各範囲は、値のより広い範囲内を包含するそれぞれの数および範囲を説明するものと理解される。また特許請求の範囲の中の用語は、特許権者が別に説明的に、かつ、明確に定めない限り、それらの明白で通例の意味を有する。さらに特許請求の範囲で使用する冠詞「ａ」または「ａｎ」は、本明細書では導入する１または１より多い要素を意味するものと定める。本明細書および１もしくは複数の特許または他の文書中の単語および用語の使用法に矛盾があれば、本明細書と一致する定義が適用されるべきである。
【００６２】
本明細書に開示する実施態様には以下を含む：
【００６３】
Ａ：多段階脱水素化法は：第１段階で、炭化水素および蒸気を含む供給物流を脱水素化触媒と脱水素化条件下で接触させて第１段階の流出液を得；第１段階の流出液を加熱し；そして第２段階で、加熱した第１段階の流出液を脱水素化触媒と脱水素化条件下で接触させて、脱水素化産物を含む第２段階の流出液を得ることを含み、ここで第１段階が、並列に配置された第１反応槽および第２反応槽を含み、そしてここで第２段階が、第１反応槽および第２反応槽に直列して接続された第３反応槽を含む。
【００６４】
Ｂ：多段階脱水素化システムは以下を含む：炭化水素および蒸気を含む供給物流；並列に配置された第１反応槽および第２反応槽、ここで第１反応槽は脱水素化触媒を含み、そして供給物流の一部を受ける第１反応槽入口を有し、ここで２反応槽は脱水素化触媒を含み、そして供給物流の残りの部分を受ける第２反応槽入口を有し、そしてここで第１段階は、炭化水素を脱水素化触媒と第１反応槽および第２反応槽中で脱水素化条件下で接触させることにより、炭化水素の少なくとも一部を脱水素化産物に転換するために効果的であり；第１反応槽の第１反応槽出口に流動的に接続され、そして第１反応槽の流出液を受け、そして第２反応槽の第２反応槽出口に流動的に接続され、そして第２反応槽の流出液を受ける段階間加熱器；第３反応槽を有する第２段階、ここで第３反応槽は脱水素化触媒を含み、そして段階間加熱器と流路でつながる第３反応槽入口を有し、そしてここで第２段階は、段階間加熱器から受けた未反応炭化水素を、第３反応槽中の脱水素化触媒と未反応炭化水素と脱水素化条件下で接触させることにより脱水素化産物に転換して、第３反応槽の流出液を含む第２段階の流出液を提供するために効果的である。
【００６５】
Ｃ：多段階脱水素化法は：蒸気とエチルベンゼンを合わせて供給物流を形成し；供給物流を加熱して加熱供給物流を得；加熱供給物流を第１部分と第２部分に分け；供給物流の第１部分を、脱水素化触媒を含む第１反応槽に供給し、ここでエチルベンゼンがスチレンに転換され；供給物流の第２部分を、脱水素化触媒を含む第２反応槽に供給し、ここでエチルベンゼンがスチレンに転換され；第１反応槽から、未反応エチルベンゼンおよびスチレンを含む第１流出液を回収し；第２反応槽から、未反応エチルベンゼンおよびスチレンを含む第２流出液を回収し；第１流出液と第２流出液とを混合流出液に合わせ；混合流出液を加熱して加熱混合流出液を得；加熱混合流出液を、脱水素化触媒を含む第３反応槽に供給し、ここで加熱混合流出液に存在する未反応エチルベンゼンの少なくとも一部がスチレンに転換され；そして未反応エチルベンゼンおよびスチレンを含む第３流出液を第３反応槽から回収することを含む。
【００６６】
各実施態様Ａ、ＢおよびＣは、1もしくは複数の以下の追加要素を有する場合がある：要素１：ここで第１段階で供給物流を接触させることが：供給物流の第１部分を脱水素化触媒と第１反応槽中で接触させて第１反応槽流出液を得；そして供給物流の第２部分を脱水素化触媒と第２反応槽中で接触させて第２反応槽流出液を得ることを含む。要素２：さらに第１反応槽流出液および第２反応槽流出液を合わせて、加熱工程前に第１段階の流出液を形成することを含む。要素３：さらに供給物流を第２段階の流出液と熱交換し、これにより第２段階の流出液の一部を凝縮し；熱交換工程後の第２段階の流出液を圧縮し；そ
して脱水素化産物を第２段階の流出液から分離することを含む。要素４：ここで多段階脱水素化法の全差圧が、第１反応槽、第２反応槽および第３反応槽が直列に接続された他は類似する方法の全差圧よりも低く、ここで全差圧が第１反応槽入口と第３反応槽出口との間で測定される。要素５：ここで多段階脱水素化法の全選択性が、第１反応槽、第２反応槽および第３反応槽が直列に接続された他は類似する方法の全選択性よりも大きく、ここで全選択性が：[第１反応槽、第２反応槽および第３反応槽で生成された脱水素化産物のモル]／[第１反応槽、第２反応槽および第３反応槽で転換された炭化水素の全モル]と定義される。要素６：ここで多段階脱水素化法の全エネルギー入力が、第１反応槽、第２反応槽および第３反応槽が直列に接続された他は類似する方法の全エネルギー入力よりも低い。要素７：ここで炭化水素がエチルベンゼンであり、そしてここで脱水素化産物がスチレンを含む。要素８：ここで第１反応槽、第２反応槽および第３反応槽のそれぞれが断熱反応槽である。要素９：ここで第１段階の流出液の加熱が熱交換器を使用する。要素１０：ここで第１反応槽の流出液と第２反応槽の流出液を合わせて第１段階の流出液を形成し、これを段階間加熱器に供給する。要素１１：ここで段階間加熱器が、加熱する流体として蒸気を使用する熱交換器である。要素１２：さらに第２段階の流出液と供給物流との間の第１熱を交換する第１熱交換器；および第２段階の流出液と供給物流との間の第２熱を交換する第２熱交換器を含む。要素１３：さらに第１熱交換器および第２熱交換器の下流で、そして第２段階の流出液を圧縮するために構成されたコンプレッサー；およびコンプレッサーの下流で、そして脱水素化産物を第２段階の流出液から分離するために構成された分離システムを含む。要素１４：ここで多段階脱水素化システムの全差圧が、第１反応槽、第２反応槽および第３反応槽が直列に接続された他は類似するシステムの全差圧よりも低く、ここで全差圧が第１反応槽入口と第３反応槽出口との間で測定される。要素１５：ここで多段階脱水素化システムの全選択性が、第１反応槽、第２反応槽および第３反応槽が直列に接続された他は類似するシステムの全選択性よりも大きく、ここで全選択性が：[第１反応槽、第２反応槽および第３反応槽で生成された脱水素化産物のモル]／[第１反応槽、第２反応槽および第３反応槽で転換された炭化水素の全モル]と定義される。要素１６：ここで多段階脱水素化システムの全エネルギー入力が、第１反応槽、第２反応槽および第３反応槽が直列に接続された他は類似するシステムの全エネルギー入力よりも低い。要素１７：ここで炭化水素がエチルベンゼンであり、そしてここで脱水素化産物がスチレンを含む。要素１８：ここで第１反応槽、第２反応槽および第３反応槽のそれぞれが断熱反応槽である。
【００６７】
本発明の好適な実施態様を示し、そして説明してきたが、当業者はそれらの改変を本開示の教示から逸脱せずに作成する場合がある。本明細書に説明した実施態様は単に例であり、限定を意図するものではない。本明細書に開示した本発明の多くの変更および改変が可能であり、そして本発明の範囲内にある。
【００６８】
多くの他の改変、均等物および代替物は、当業者がいったん上記開示を完全に理解すれば明らかになるであろう。以下の特許請求の範囲は、応用可能なそのようなすべての改変、均等物および代替物を包含するものと解釈されるものである。したがって保護範囲は上記に説明した説明に限定されず、以下の特許請求の範囲により限定されるだけであり、その範囲は特許請求の範囲の主題の全ての均等物を含む。個々の特許請求の範囲は本発明の実施態様として明細書に包含されている。すなわち特許請求の範囲は本発明のさらなる説明であり、そして本発明の詳細な説明の追加である。本明細書に引用したすべての特許、特許出願および刊行物は、引用により本明細書に編入する。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【国際調査報告】
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