Способ дегидрирования алкил-ароматического соединения, способ дегидрирования этилбензола или замещенного этилбензола и реактор дегидрирования алкил-ароматических соединений

Способ дегидрирования алкил-ароматического соединения, способ дегидрирования этилбензола или замещенного этилбензола и реактор дегидрирования алкил-ароматических соединений

Реферат

 

Применение: получение ароматических соединений. Сущность: проводят взаимодействие алкилароматического соединения, такого как этилбензол, в реакторе с псевдоожиженным слоем с катализатором дегидрирования в зоне дегидрирования с получением винилароматического соединения, такого как стирол, и регенерацию катализатора на месте путем взаимодействия пара с дезактивированным катализатором в зоне регенерации. Указанный реактор с псевдоожиженным слоем характеризуется зоной над слоем, зоной реакции и зоной регенерации катализатора, которые все находятся внутри единственного корпуса. Технический результат: обеспечение эффективной регенерации катализатора на месте. 3 н. и 35 з.п. ф-лы, 3 фиг.

В одном аспекте данное изобретение относится к способу дегидрирования алкилароматического соединения, такого как этилбензол, с образованием винилароматического соединения, такого как стирол. Дополнительно данное изобретение относится к способу регенерации катализатора, который используют в процессе дегидрирования алкилароматического соединения. В другом аспекте данное изобретение относится к реактору с псевдоожиженным слоем, в котором проводят органический процесс, такой как указанный процесс дегидрирования.

Дегидрирование алкилароматических соединений, таких как этилбензол, изопропилбензол, диэтилбензол и п-этилтолуол, находит применение при получении стирола и замещенных производных стирола, таких как -метилстирол, дивинилбензол и п-метилстирол. Стирол и его замещенные производные применимы в качестве мономеров для образования полистиролов, стирол-бутадиеновых каучуков (СБК), акрилонитрил-бутадиен-стирола (АБС), стирол-акрилонитрила (САН) и смол на основе ненасыщенного сложного полиэфира.

Реакторы с псевдоожиженным слоем важны во многих разнообразных катализируемых органических процессах, включая процессы дегидрирования.

Главный путь производства винилароматических соединений, таких как стирол, - это непосредственное каталитическое дедегидрирование алкилароматического соединения, такого как этилбензол. К патентам, раскрывающим такой процесс, относятся, например, патенты США 4404123, 5171914, 5510552 и 5679878. Катализатор обычно содержит оксид железа и дополнительно может содержать оксид хрома и соединения калия, такие как гидроксид калия или карбонат калия, в качестве промоторов. Так как процесс является высокоэндотермическим, энергию для процесса обеспечивают введением перегретого пара в реактор процесса, который в указанных ссылках обычно имеет неподвижный слой. Температуры процесса обычно между около 550°С и 700°С. Побочные реакции могут быть ограничены поддерживанием низкого парциального давления этилбензола.

Использование реактора с неподвижным слоем для указанных процессов дегидрирования имеет некоторые недостатки. Во-первых, реактор с неподвижным слоем, характеризующийся неподвижным слоем каталитических частиц, трудно равномерно нагревать до высокой температуры. При эндотермическом дегидрировании этилбензола до стирола находящийся ниже по потоку конец (на выходе) неподвижного каталитического слоя имеет тенденцию быть более холодным, чем находящийся выше по потоку конец (на входе) каталитического слоя. Так как перепад температуры может уменьшать превращение этилбензола на находящемся ниже по потоку конце реактора, поток исходного материала обычно предварительно нагревают до более высокой температуры, чем желательно. Как следствие, каталитический слой вблизи входа в реактор может оказаться перегретым и обычно разрушается быстрее, чем катализатор далее ниже по потоку. В таких условиях требуется большой каталитический слой, чтобы выдержать продолжительный цикл. С другой стороны, в процессах дегидрирования этилбензола до стирола в неподвижном слое одновременно с этилбензолом подают пар, чтобы промотировать регенерацию катализатора на месте во время процесса дегидрирования. Обычно требуется высокое массовое отношение пара к этилбензолу, обычно от более чем 1,2 до 2,0 и возможно более высокое, что неблагоприятно навязывает процессу высокие затраты энергии и большую рециркуляцию воды. Массовое отношение пара к алкилароматическому соединению называют здесь далее как "отношение пара к маслу". Когда общая активность слоя падает ниже точки практичности, катализатор должен быть заменен. В качестве дополнительного недостатка - реакторы с неподвижным слоем обычно останавливают на несколько недель для замены катализатора.

Другие источники, такие как патенты США 3651146 и 4471146, раскрывают процессы окислительного дегидрирования, где этилбензол приводят в контакт с кислородом в реакторе с псевдоожиженным слоем в присутствии катализатора окислительного дегидрирования, например смешанного фосфата щелочноземельного металла и никеля или композита щелочной металл - оксид хрома, чтобы получить стирол. Обычный реактор с псевдоожиженным слоем содержит единственную зону реакции, где частицы катализатора разъединяются и циркулируют. По сравнению с неподвижными слоями реакторы с псевдоожиженным слоем обеспечивают более изотермическое температурное распределение. Изотермический каталитический слой обычно наносит меньше вреда катализатору и позволяет достигать более высоких выходов продукта. Псевдоожиженные слои также позволяют легко заменять катализатор, когда он полностью дезактивируется и не способен к регенерации. Так как катализатор обрабатывают как жидкость, дезактивированный катализатор может быть выгружен из реактора, и активный катализатор может быть добавлен в реактор без прекращения химического процесса. Указанный процесс окислительного дегидрирования может также осуществляться при непрерывном переносе части катализатора в регенератор для регенерации в атмосфере кислорода и затем рециркуляции регенерированного катализатора назад в реактор окислительного дегидрирования.

Недостатком является то, что процессы окислительного дегидрирования с одновременной подачей алкилароматического соединения и кислорода могут давать низкие выходы винилароматического продукта, потому что более трудно регулировать побочные реакции окисления. Кроме того, вопросы безопасности, возникающие в связи с транспортировкой и переработкой смесей органических соединений и кислорода, являются значительными. В качестве дополнительного недостатка - непрерывное циркулирование катализатора между реактором процесса с псевдоожиженным слоем и регенератором требует сложного оборудования и часто требует частиц катализатора с высокой стойкостью к истиранию.

Некоторые патенты, такие как патенты США 4229604 и 5510553, раскрывают применение реактора с переносом для дегидрирования этилбензола до стирола в отсутствие кислорода и в присутствии катализатора окислительного дегидрирования, такого как диоксид кремния, модифицированный магнезией, или способный восстанавливаться оксид ванадия на носителе из оксида металла.

Указанные процессы исключают опасность использования смесей алкилароматического соединения и кислорода, однако срок службы таких катализаторов короток. Следовательно, катализатор должен непрерывно циркулировать между реактором процесса и регенератором, где катализатор регенерируется в атмосфере кислорода. Как отмечалось выше, непрерывная рециркуляция катализатора между реактором процесса и регенератором требует сложного оборудования и часто требует частиц катализатора с высокой стойкостью к истиранию.

Вышеупомянутое описание подтверждает необходимость усовершенствования процессов каталитического дегидрирования. Было бы полезно, например, открыть процесс дегидрирования алкилароматического соединения, такого как этилбензол, до винилароматического соединения, такого как стирол, который обеспечивает эффективную регенерацию катализатора на месте при экономически выгодном отношении пара к маслу. Было бы полезно, если бы во время процесса дезактивированный катализатор мог бы быть заменен активным катализатором без необходимости остановки реактора или использования сложного транспортирующего оборудования. Было бы полезно, если бы могла быть обеспечена изотермическая температура слоя. Было бы также полезно, если бы процесс не требовал кислорода, который осложняет безопасность и процедуры транспортирования. И наконец, процесс был бы более желательным, если бы обладал всеми указанными особенностями и также давал высокий выход винилароматического соединения.

В другом аспекте патент США 4152393 раскрывает реактор, состоящий из единственного корпуса, который содержит зону реакции и зону регенерации, расположенные таким образом, конкретно как набор концентрических стенок и проходов, что порошкообразное твердое вещество может переноситься потоком газов из зоны регенерации в зону реакции первым путем и затем обратно в зону регенерации вторым путем. Газы, проходящие через зону регенерации, не переносятся в зону реакции, и газы, проходящие через зону реакции, не переносятся в зону регенерации. В патенте указано, что такой реактор применим для аммоксидирования пропилена.

Указанный реактор может обнаруживать высокий поток шлака, характеризующийся пузырьками газа, текущими вдоль внутренних стенок реактора. Поток шлака неблагоприятно снижает контакт между реагентами газовой фазы и частицами твердого катализатора, снижая тем самым производительность процесса. В качестве дополнительного недостатка этот реактор обладает узкими искривленными зазорами и многочисленными газовыми форсунками внутри указанных зазоров, что может приводить к сильному истиранию частиц катализатора. Патент США 6048459 раскрывает способ псевдоожижения материала порошкообразного слоя, предусматривающий собирание и поднимание части текучей среды над псевдоожиженным слоем и рециркуляцию поднятой текучей среды над слоем через переточную трубку, расположенную внутри слоя. Зона порошкообразного материала может быть распространена под псевдоожиженным слоем для применения, в частности, для обработки анаэробного шлама в течение продолжительного времени.

В одном аспекте данное изобретение относится к способу дегидрирования алкилароматического соединения над катализатором дегидрирования в однокорпусном реакторе с псевдоожиженным слоем до образования винилароматического соединения и регенерации катализатора дегидрирования на месте. Способ по изобретению содержит на первой стадии (a) псевдоожижение катализатора дегидрирования в однокорпусном реакторе с псевдоожиженным слоем, содержащем зону реакции и зону регенерации, в условиях псевдоожижения так, что катализатор циркулирует внутри и между двумя зонами; (b) взаимодействие алкилароматического соединения и, возможно, пара с катализатором дегидрирования, находящимся в зоне реакции в условиях реакции, достаточных для получения соответствующего винилароматического соединения, и (с) взаимодействие пара с катализатором дегидрирования, находящимся в зоне регенерации, взаимодействие проводят в условиях регенерации, достаточных, чтобы регенерировать катализатор, по меньшей мере частично.

Способ дегидрирования по данному изобретению, который находит применение для получения винилароматических соединений промышленного значения, таких как стирол, п-метилстирол, -метилстирол и дивинилбензол, обладает значительными преимуществами над известными ранее процессами. Во-первых, способ по данному изобретению не использует кислород. Следовательно, проблемы безопасности, связанные с транспортируемыми и перерабатываемыми смесями органических соединений и кислорода, которые обнаружены в некоторых известных ранее процессах, исключены в способе по данному изобретению. Во-вторых, в способе по данному изобретению отношение пара к маслу благоприятно ниже, чем отношение, используемое в процессах с неподвижным слоем предшествующего уровня техники. Следовательно, способ по данному изобретению использует меньшую рециркуляцию воды и является более энергетически эффективным и экономичным, чем процессы предшествующего уровня техники. В качестве дополнительного преимущества способ по данному изобретению, осуществляемый в реакторе с псевдоожиженным слоем, является по существу изотермическим. Проблемы, связанные с неравномерными температурами слоя, такие как перегревание и повреждение катализатора на находящемся выше по потоку конце каталитического слоя и пониженная производительность на находящемся ниже по потоку конце каталитического слоя, по существу исключены. Кроме того, уменьшается термическое образование побочного продукта. В качестве дополнительного преимущества в способе по данному изобретению может быть использован каталитический слой меньшего размера по сравнению с размером каталитического слоя, используемого в неподвижном слое процессов предшествующего уровня техники, при все еще достижении сравнимых циклов процесса. В качестве другого преимущества способ по данному изобретению обеспечивает непрерывную регенерацию катализатора дегидрирования на месте. При осуществлении способа по данному изобретению нет необходимости прерывать работу реактора для регенерации катализатора или для переноса катализатора из реактора с псевдоожиженным слоем в регенератор. Таким образом, способ по данному изобретению прост в осуществлении и по конструктивному выполнению. Более того, к катализатору, используемому в способе, могут не предъявляться требования по высокой стойкости к истиранию, необходимой для реакторов с переносом. И, наконец, когда катализатор не способен к дальнейшей регенерации, способ по данному изобретению обеспечивает замену дезактивированного катализатора во время непрерывного осуществления процесса дегидрирования. Так как твердый катализатор обрабатывают как текучую среду, дезактивированный катализатор просто транспортируют из реактора и свежий катализатор транспортируют в реактор во время работы. Таким образом, и регенерация, и замена катализатора могут быть осуществлены без прекращения процесса дегидрирования, в результате чего повышается производительность. Наиболее выгодно, когда способом по данному изобретению получают винилароматическое соединение, предпочтительно стирол, с высоким выходом.

В другом аспекте данное изобретение относится к реактору с псевдоожиженным слоем, который позволяет одновременно осуществлять химический процесс и регенерацию катализатора. Реактор с псевдоожиженным слоем содержит единственный вертикальный корпус, пространство внутри которого разделено на зону над слоем, зону реакции и зону регенерации. Реактор также содержит впускное приспособление для введения потока исходного материала для регенерации в зону регенерации и впускное приспособление для введения потока исходного материала реагента в зону реакции. Реактор также содержит приспособления для разделения зон реакции и регенерации, допускающие в то же время непрерывную циркуляцию и обратное смешивание катализатора в промышленных масштабах между двумя зонами. В предпочтительном варианте одно из впускных приспособлений для потоков исходного материала для реакции или для регенерации действует в качестве приспособления для разделения зон реакции и регенерации. Реактор по данному изобретению содержит также выпускные приспособления, предпочтительно в зоне над слоем, для удаления отходящего потока, содержащего продукты и какие-либо непревращенные реагенты и исходные материалы для регенерации. Необязательно, реактор дополнительно содержит приспособления для возвращения частиц катализатора, захваченных отходящим потоком, обратно в реактор. Необязательно также, могут присутствовать впускные приспособления и выпускные приспособления для транспортирования катализатора в реактор и из него.

В реакторе по данному изобретению может происходить перекрестное смешивание потоков исходного материала реагента и материала для регенерации, хотя, предпочтительно, расположение впускных отверстий материалов для реакции и регенерации по существу должно разделять оба процесса. Тем не менее, хотя данная конструкция допускает обратное смешивание газов и твердых веществ, потоки исходных материалов для регенерации и реакции будут химически совместимы, как поясняется здесь, с текущим процессом дегидрирования-регенерации.

Реактор с псевдоожиженным слоем по данному изобретению может быть использован с разнообразными катализируемыми органическими процессами, включая, например, процессы дегидрирования, окисления и галогенирования. Особенно важный процесс дегидрирования, для которого может быть использован реактор с псевдоожиженным слоем по данному изобретению, содержит дегидрирование алкилароматического соединения, такого как этилбензол, до винилароматического соединения, такого как стирол. Выгодно, что реактор с псевдоожиженным слоем по данному изобретению обеспечивает зону реакции химического процесса и зону регенерации катализатора внутри единственного корпуса реактора с псевдоожиженным слоем. Таким образом, регенерация катализатора на месте может быть достигнута одновременно с желательным химическим процессом. Нет необходимости транспортировать дезактивированный катализатор из реактора с псевдоожиженным слоем по данному изобретению в отдельный сосуд для регенерации, таким образом катализатор подвергается значительно меньшему напряжению и повреждению, чем это случается в реакторах с переносом. В качестве другого преимущества дезактивированный катализатор может быть заменен на линии без прерывания химического процесса путем простого транспортирования дезактивированного катализатора из реактора и транспортирования свежего катализатора в реактор. Указанные преимущества обеспечивают необходимые усовершенствования в проектировании процесса с псевдоожиженным слоем.

Фиг.1 показывает виды сбоку и сверху поперечного сечения первого предпочтительного варианта реактора с псевдоожиженным слоем по данному изобретению, детали которого объясняются далее.

Фиг.2 показывает виды сбоку и сверху поперечного сечения второго предпочтительного варианта реактора с псевдоожиженным слоем по данному изобретению, детали которого объясняются далее.

Фиг.3 представляет график превращения этилбензола и селективности по стиролу как функцию времени эксперимента для процесса дегидрирования этилбензола и регенерации катализатора, проводимого в реакторе пульсирующего действия.

В одном аспекте данное изобретение относится к способу дегидрирования алкилароматического соединения над катализатором дегидрирования в однокорпусном реакторе с псевдоожиженным слоем до образования винилароматического соединения и регенерации на месте катализатора дегидрирования. Способ по данному изобретению содержит (а) псевдоожижение катализатора дегидрирования в однокорпусном реакторе с псевдоожиженным слоем, содержащем зону реакции и зону регенерации, в условиях псевдоожижения так, что катализатор подвергают циркуляции внутри и между двумя зонами. На второй стадии, которую проводят одновременно с первой стадией, способ содержит (b) взаимодействие алкилароматического соединения и, возможно, пара с катализатором дегидрирования, находящимся в зоне реакции, в условиях реакции, достаточных для получения соответствующего винилароматического соединения. На третьей стадии, которую проводят одновременно с первой и второй стадиями, способ содержит (с) взаимодействие пара с катализатором дегидрирования, находящимся в зоне регенерации, взаимодействие проводят в условиях регенерации, достаточных для регенерации по меньшей мере части катализатора.

В процессе с псевдоожиженным слоем по данному изобретению в любой заданный момент времени часть катализатора будет циркулировать в зоне реакции, в то время как по существу весь остальной катализатор будет циркулировать в зоне регенерации с некоторым взаимным перемешиванием на границе двух зон. В течение периода времени пребывания в зоне реакции катализатор будет терять активность и становиться частично или полностью дезактивированным. Дезактивация, главным образом, может быть вызвана нарастанием кокса на поверхности катализатора. Изобретение, однако, не следует связывать или лимитировать такой теорией дезактивации. В условиях псевдоожижения катализатор в зоне реакции, включая дезактивированный катализатор, будет циркулировать в зону регенерации. Дезактивированный катализатор, находящийся в зоне регенерации, будет повторно активироваться в контакте с паром. Повторная активация имеет результатом частичное или по существу полное восстановление активности катализатора по сравнению с активностью свежего неиспользованного или "только что синтезированного" катализатора. С этого времени в условиях псевдоожижения регенерированный катализатор в зоне регенерации будет подвергаться рециркуляции в зону реакции, и цикл реакции-регенерации будет повторяться снова и снова. Приведенное выше описание дано как средство для объяснения цикла реакции-регенерации и определения слов "регенерировать, по меньшей мере частично, катализатор".

Должно быть также понятно, что после повторяемых реакции и регенерации приходит время, когда катализатор не может далее быть регенерирован до практического уровня активности даже с описанной здесь процедурой регенерации. Когда это случается, дезактивированный катализатор может быть заменен просто транспортированием его из реактора и транспортированием свежего катализатора в реактор, предпочтительно одновременно. В реакторе по данному изобретению замена катализатора может быть проведена "на линии" без прерывания каталитического процесса, более конкретно для данного изобретения - процесса дегидрирования. Катализатор может быть транспортирован в реактор и из него через воздушные форсунки или контур пневматического переноса. В качестве варианта, катализатор может быть удален из реактора через приводимые в действие силой тяжести выпускные приспособления на дне реактора, и катализатор может быть добавлен в реактор из впускного приспособления типа напорной трубы на верху реактора.

В предпочтительном аспекте данного изобретения алкилароматическим соединением является этилбензол или замещенное производное этилбензола, и получаемым винилароматическим соединением является стирол.

Любое алкилароматическое соединение может быть использовано в способе дегидрирования по данному изобретению при условии, что получаемым продуктом является винилароматическое соединение. Ароматическая часть молекулы винилароматического соединения может содержать, например, моноциклическое ароматическое кольцо, такое как фенил; конденсированное ароматическое кольцо, такое как нафтил; или объединение колец, такое как бифенилил. Предпочтительно, ароматической частью молекулы является моноциклическое ароматическое кольцо, более предпочтительно фенил. Алкильная часть молекулы алкилароматического соединения может содержать, например, любой насыщенный линейный, разветвленный или циклический углеводородный радикал при условии, что он может быть дегидрирован в способе по данному изобретению с образованием виниловой части молекулы. Неограничительные примеры подходящих алкильных частей молекул включают в себя этил, н-пропил, изопропил, н-бутил, изобутил, трет-бутил и более высокие их гомологи. Предпочтительно, алкильной частью молекулы является С₂-С₁₀ алкил, более предпочтительно C₂-C₅ алкил, наиболее предпочтительно этил. Алкилароматическое соединение может быть замещено необязательно двумя или более алкилгруппами или замещено другими типами заместителей, которые являются по существу инертными в отношении процесса дегидрирования по данному изобретению. Примеры алкилароматических соединений, которые выгодно использовать в способе по данному изобретению, включают в себя, без ограничения, этилбензол, диэтилбензол, этилтолуол, этилксилол, изопропилбензол, трет-бутилэтилбензол, этилнафталин, этилбифенил и их более высокие алкилированные гомологи. Предпочтительно, алкилароматическим соединением является С₈-С₂₀ алкилароматическое соединение, более предпочтительно C₈-C₁₅ алкилароматическое соединение и наиболее предпочтительно этилбензол или его замещенное производное.

В способе по данному изобретению поток исходного материала для регенерации обычно содержит пар. Необязательно пар может быть также введен в поток исходного материала для дегидрирования. Любое массовое отношение пара к алкилароматическому соединению (отношение пара к маслу) является подходящим для способа по данному изобретению при условии, что в процессе его осуществления получают винилароматическое соединение. Следует отметить, что отношение пара к маслу дано на основе общей массы пара, вводимого в реактор из всех источников, включая пар из обоих потоков исходных материалов для дегидрирования и для регенерации. Обычно массовое отношение пара к маслу более чем около 0,2/1, предпочтительно более чем около 0,5/1. Обычно массовое отношение пара к маслу менее чем около 5,0/1, предпочтительно менее чем около 3,0/1, еще более предпочтительно менее чем около 1,2/1 и наиболее предпочтительно менее чем около 1,0/1. Как правило, способ по данному изобретению осуществляют при более низких отношениях пара к маслу по сравнению с процессами предшествующего уровня техники. Низкое отношение пара к маслу выгодно снижает потребность в энергии и затраты на превращение воды в пар и уменьшает количество воды, подвергаемой рециркуляции в реактор.

В способе по данному изобретению необязательно может быть использован прочищающий газ. Прочищающий газ, который может быть введен непосредственно в зону над слоем реактора, функционирует главным образом так, чтобы удалять продуктовый поток из зоны над слоем, где могут происходить нежелательные термические реакции. Любой газ, который является по существу инертным в отношении процессов дегидрирования и регенерации, может быть подходяще использован в качестве прочищающего газа, включая, например, азот, аргон, гелий, диоксид углерода, пар и их смеси. Концентрация прочищающего газа в зоне над слоем может быть любой концентрацией при условии, что полный процесс дает желательное винилароматическое соединение. Как правило, концентрация прочищающего газа изменяется в зависимости, например, от используемых конкретного алкилароматического соединения и конкретных условий процесса, в частности температуры и скорости газа. Обычно концентрация прочищающего газа в зоне над слоем более чем около 10 объемных процентов и предпочтительно более чем около 20 объемных процентов. Обычно концентрация прочищающего газа в зоне над слоем менее чем около 90 объемных процентов и предпочтительно менее чем около 70 объемных процентов.

Необязательно поток(и) исходного материала для дегидрирования и/или для регенерации может также содержать разбавитель. Разбавитель главным образом разбавляет реагенты и продукты по соображениям усовершенствованной селективности или безопасности. Любой газ, который является по существу инертным в отношении стадий дегидрирования и регенерации, может быть подходяще использован в качестве разбавителя, включая, например, азот, аргон, гелий, диоксид углерода, пар и их смеси. Концентрация разбавителя в потоке исходного материала либо для дегидрирования, либо для регенерации может быть любой концентрацией при условии, что полный процесс дает желаемое винилароматическое соединение. Как правило, концентрация разбавителя изменяется в зависимости, например, от конкретного выбранного разбавителя, конкретного алкилароматического соединения, конкретных условий процесса дегидрирования или регенерации и конкретного катализатора и его свойств дезактивации. Обычно концентрация разбавителя в потоке исходного материала для дегидрирования или регенерации более чем около 10 объемных процентов и предпочтительно более чем около 20 объемных процентов. Обычно концентрация разбавителя в одном из двух потоков менее чем около 90 объемных процентов, предпочтительно менее чем около 70 объемных процентов. Когда в качестве разбавителя используют пар, тогда отношение пара к маслу, описанное выше, определяет концентрацию пара в потоке исходного материала для дегидрирования.

Кислород не требуется для способа по данному изобретению. Предпочтительно, кислород не используют в способе по данному изобретению.

Любой катализатор дегидрирования, который способен катализировать дегидрирование алкилароматического соединения до винилароматического соединения, может быть использован в способе по данному изобретению. Неограничительные примеры катализаторов дегидрирования, которые могут быть выгодно использованы, включают катализаторы, описанные в следующих патентах США: 4404123, 4503163, 4684619, 5171914, 5376613, 5510552 и 5679878, которые имеют отношение к разнообразным катализаторам на основе оксида железа, содержащим, например, одно или несколько соединений щелочных металлов, предпочтительно натрия, калия и цезия; щелочно-земельных металлов, предпочтительно кальция, и/или соединений церия, хрома, цинка, меди и/или галлия, а также катализатор, описанный в патенте США 3651160, который относится к оксиду хрома и оксидам щелочных металлов. Предпочтительно, катализатором является катализатор дегидрирования, содержащий оксид железа. Более предпочтительно, катализатор содержит (а) по меньшей мере один оксид железа, (b) по меньшей мере один карбонат, бикарбонат, оксид или гидроксид калия и/или цезия, (с) оксид, карбонат, нитрат или гидроксид церия, (d) необязательно гидроксид, карбонат, бикарбонат, ацетат, оксалат, нитрат или сульфат натрия, (е) необязательно карбонат, сульфат или гидроксид кальция и (f) необязательно один или несколько связующих агентов, таких как гидравлический цемент. В качестве дополнительной возможности более предпочтительный катализатор может дополнительно содержать один или несколько оксидов, выбранных из оксидов цинка, хрома и меди. Обычно более предпочтительный катализатор содержит от 25 до 60 массовых процентов железа, от 13 до 48 массовых процентов калия и от 1 до 20 массовых процентов церия, массовые проценты даны в расчете на оксиды. Указанные пропорции и другие пропорции подходящих каталитических компонентов описаны в вышеупомянутых патентах США.

Катализатор дегидрирования, который используют в реакторе с псевдоожиженным слоем по данному изобретению, может иметь частицы любого размера или формы до тех пор, пока катализатор способен катализировать дегидрирование алкилароматического соединения до винилароматического соединения. Обычно средний размер частиц катализатора более чем около 20 микрометров (мкм) в диаметре (или в размере поперечного сечения) и предпочтительно более чем около 50 мкм в диаметре. Обычно средний размер частиц менее чем около 1000 мкм и предпочтительно менее чем около 200 мкм. Предпочтительно, частица катализатора гладкая с закругленными кромками и по существу некогезивная и обладает стойкостью к истиранию, достаточной для использования в реакторе с псевдоожиженным слоем. Специалисту должно быть известно, имеет ли конкретный катализатор достаточную стойкость к истиранию для использования в реакторе с псевдоожиженным слоем.

Если желательно, поток исходного материала для дегидрирования может быть предварительно нагрет перед введением его в зону реакции. Подогревание может быть подходяще обеспечено за счет конденсации насыщенного пара высокого давления или, в качестве варианта, сжиганием источника топлива или отходящего газа процесса. Любая температура подогрева может быть использована при условии, что она ниже температуры, при которой термический крекинг алкилароматического соединения становится измеримым. Обычные температуры подогрева выше, чем около 150°С, предпочтительно выше, чем около 250°С и более предпочтительно выше чем около 350°С. Обычные температуры подогрева ниже чем около 600°С и предпочтительно ниже чем около 590°С. Подобным образом поток исходного материала для регенерации может быть предварительно нагрет перед введением его в зону регенерации. Обычная температура подогрева потока для регенерации выше чем около 200°С, предпочтительно выше чем около 300°С и более предпочтительно выше чем около 400°С. Температура подогрева потока для регенерации обычно ниже чем около 650°С и предпочтительно ниже чем около 630°С.

Предпочтительным вариантом нового реактора, который используют в способе по данному изобретению, является реактор с псевдоожиженным слоем, показанный на фиг.1, содержащий единственный вертикальный корпус, внутреннее пространство которого разделено на зону регенерации (1), зону реакции (2) и зону над слоем (3). Зона регенерации, размещенная в этом предпочтительном варианте на дне реактора, содержит область, где катализатор регенерируется. Зона реакции, расположенная в этом предпочтительном варианте в средней зоне реактора, является областью, где происходит катализируемый органический химический процесс, такой как процесс дегидрирования, описанный здесь. Зона над слоем, находящаяся в верхней части реактора, занимает пространство над средней зоной вплоть до верхней внутренней стенки реактора. Зона над слоем, занятая газообразными реагентами и продуктами, обеспечивает также пространство для расширения псевдоожиженного слоя. В зоне над слоем могут происходить газофазные термические реакции, но условия процесса поддерживают предпочтительно такими, чтобы свести к минимуму указанные газофазные реакции по отношению к катализируемому процессу, происходящему в зоне реакции.

Зона регенерации на фиг.1 содержит впускное приспособление для введения потока исходного материала для регенерации, здесь - пара, и, необязательно, разбавителя, в зону регенерации. Впускное приспособление может содержать, например, впускное отверстие (4), которое ведет в нагнетательную часть (10), над которой расположена распределительная пластина или множество разбрызгивателей (9). Зона над слоем содержит впускное приспособление (5), содержащее, например, впускное отверстие и питающую трубу, для введения потока исходного материала реагента, здесь - потока исходного материала для дегидрирования, в зону реакции. На фиг.1 и 2 впускное приспособление для зоны регенерации показано в нижней части фигуры, и впускное приспособление для зоны реакции показано в верхней части фигуры. На практике впускное приспособление зоны регенерации может находиться где-либо еще при условии, что оно ведет в зону регенерации. Подобным образом, впускное приспособление зоны реакции может быть расположено где-либо еще по мере того как реагенты поступают в зону реакции.

Предпочтительно, впускное приспособление (5) оканчивается множеством разбрызгивателей или распределителем (6) в зоне реакции, расположенной более предпочтительно на уровне выше донного рапределителя (9) пара. Распределитель или множество разбрызгивателей (6) предпочтительно предназначаются для доставки потока исходного материала для реакции в любом направлении в зону реакции. Расстояние от донного распределителя (9) пара до распределителя (6) потока исходного материала реагента может изменяться, чтобы обеспечивать переменные объемы в зонах регенерации и реакции, когда это нужно. Чем больше зона, тем продолжительнее будет время пребывания газов и твердых веществ в этой зоне. Как описано здесь, распределительное приспособление (6) обеспечивает функциональное разграничение между зоной регенерации и зоной реакции так, что процесс регенерации по существу происходит в зоне регенерации, в то время как органический процесс по существу происходит в зоне реакции, хотя все еще допускается обратное смешивание твердых веществ и газов. Распределители газа и множество разбрызгивателей могут быть изготовлены, например, из газопроницаемого спеченного металла или, более предпочтительно, распределители газа и разбрызгиватели могут быть снабжены форсунками для диспергирования газа. Зона над слоем также содержит выпускное приспособление (7), такое