186724. lajstromszámú szabadalom • Eljárás acetilén szelektív hidrogénezésére etilén-tartalmú gázelegyekben
1 186 724 2 nagy hőfok-különbség lehetséges anélkül, hogy az etilén hidrogéneződne vagy a reaktor kikerülne az ellenőrzés alól. Ellenkezőleg, a találmány szerinti eljárásban az etilén-veszteség kisebb az eddig szokásosnál. Ezért a nyers gázelegy moderátor-tartalmát alacsony értéken tudjuk tartani, ugyanakkor a kiindulási gázelegy összetételének ingadozásai és/vagy az eljárási paraméterek ingadozásai mégsem okoznak etilén-veszteséget, illetve azt, hogy az acetilén hidrogénezése nem teljes. Az eddig ismert eljárásokban a hőfok-különbséget 30 °C alatti, többnyire 21 °C alatti értéken kell tartani az etilénveszteség visszaszorítása és a folyamat stabilizálása érdekében (3 412 169 sz. amerikai egyesült államokbeli szabadalmi leírás). Rendszerint a moderátor-koncentrációt is emelni kell. A nagy megengedett hőfok-gradiens, a nagy szelektivitás és a katalizátor szelektivitásával összehangolt eljárási paraméterek azt az előnyt is nyújtják, hogy az eljárást megfelelően méretezett, hagyományos csőreaktorokban, adott esetben közbenső hűtéssel ellátott ágyreaktorokban is foganatosíthatjuk, mégpedig jobb eredménnyel, mint a 2 225 213 és 2 315 025 sz. NSZK-beli közrebocsátási iratokban ismertetett eljárási elv szerint, amely nagy beruházást igénylő speciális reaktorokat és több hibalehetőséget magában rejtő bonyolultabb folyamatvezetést követel. Előnyös továbbá, hogy a találmány szerinti eljárás rövid beindítás után, minimális etilénveszteség és minimális járulékos CO-adagoIás mellett a tisztasági követelményeknek megfelelő, azaz 3 ppm-nél kevesebb acetilént tartalmazó gázfrakciót szolgáltat. A találmány szerinti eljárás néhány előnyös és célszerű foganatosítási módját az alábbi példákban ismertetjük. 1. példa 7,2 liter katalizátort kísérleti reaktorba helyezünk. A reaktor egy kísérleti berendezés része, amely előfűtőből, reaktorból, hűtőrendszerből, valamint mérő- és szabályozóberendezésekből áll. A cső alakú, 51 mm belső átmérőjű, 57 mm küldő átmérőjű, 2,9 mm falvastagságú reaktort hűtőköpeny veszi körül. A cső 3500 mm magasságig katalizátorral van töltve. Az előfűtőt alacsony nyomású gőzzel üzemeltetjük. A hűtőrendszer a reaktor hűtőköpenyét, vízhűtőt és a hűtőfolyadék tárolására tárolóedényt foglal magában. Hűtőfolyadékként forró metanolt alkalmazunk. A kiindulási gázelegyet az etilén előállítását szolgáló gyári berendezésből vezetjük a kísérleti berendezésbe. Magasabb CO-koncentrációt a kísérleti berendezés belépési pontján elhelyezett járulékos betápláló segítségével létesíthetünk. Az előfűtő segítségével a belépési hőmérsékletet, és a metanol-kondenzátorban lévő hűtővíz mennyiségével szabályozott nyomás segítségével a hűtőközeg hőmérsékletét állítjuk be. A kémiai elemzéshez a szokásos gázkromatográfiai módszereket használjuk. Az alkalmazott nyers gázelegy összetétele az alábbi: acetilén: 0,75 % etilen: 50,0 % cián: 13,5 % hidrogén: 1,65 % 5 metán : 34,8 % szénmonoxid: 1000-1800 tf-ppm A katalizátort az alábbi adatok jellemzik: 10 ömlesztett súly 0,90 kg/I nyomószilárdság: 173+40 kp/cm2 összetétel: Pd 0,034 tömeg% CuO 0,020 tömeg% 15 Fe203 0,028 tömeg% hordozó ad 100 tömeg% A hordozó szerkezete: a-alumíniumoxid 20 pórustérfogat, összesen: 0,37 cm3/g 100 Â -nél kisebb rádiusszal : 0,0 cm3/g 100-500 Â rádiuszú: 0,04 cm3/g 500 Á-néi nagyobb rádiusszal : 0,33 cm3/g fajlagos felület: 8,4 m2/g a katalizátor formája: 4,65 ± ,15 mm 25 átmérőjű és 4,6 ± 0,2 mm magasságú tabletták a palládium eloszlása: mintegy 0,8 mm 30 \astag külső réteg Az üzembehelyezés előtt a katalizátort nitrogéngáz átvezetésével inertizáljuk, és járulékos szénmonoxid betáplálásával a CO-koncentrációt 3000 ppm-re növeljük. 30 °C belépési hőmérséklet és 28,7 at nyomás mellett bevezetjük a gázelegyet a reaktorba. A katalizátorcsőben 35 az áramlási sebesség 0,45 m/mp, a terhelés 3500 v/vó. Kis lépésekben emeljük a belépési hőmérsékletet 2 óra alatt 60 °C-ig. Ezen a hőfokon kezdődik a hidrogénezés, amit a hűtőközeg emelkedő nyomása és az elemzési adatok egyaránt mutatnak. Az összetétel folytonos ellen- 40 őrzése mellett a belépési hőmérsékletet kis lépésekben 70 °C-ra, a hűtőközeg nyomását 0,2-0,25 kp/cmz-re emeljük. E paraméterek mellett az acetilén maradék koncentrációja 2 ppm alatti érték. Etilén-veszteség nincs. A stabil üzemi körülmények kialakulása után a CO- 45 koncentrációt fokozatosan az üzemi értékre, azaz 1600- 1800 ppm-re csökkentjük. Amennyiben az elemzés kisebb etilén-veszteséget mutat, a reaktor hőmérsékletét is csökkentjük. Ezen szakasz jellegzetes adatait az 1. táblázat első 4 sora mutatja. 50 Utána a folyamat paramétereit az alábbi határokon belül változtattuk: 55 nyomás: hőmérséklet; a hűtőközeg nyomása: 'Crhelés: 28-30 at 45-120°C 1,05-4,75 at 2200-7000 v/vó 5
