186724. lajstromszámú szabadalom • Eljárás acetilén szelektív hidrogénezésére etilén-tartalmú gázelegyekben
i86 724 még igen magas CO-koncentráció esetében csak nehezen vagy egyáltalán nem kézben tartható. A katalizátor szelektivitását a mikropórusok is kedvezőtlenül befolyásolják. A katalizátor alaktestek méretei elsősorban a katalizátor-csövek belső átmérőjétől függnek. A csövek belső átmérője és az alaktesíek átmérője, illetve magassága közötti legelőnyösebb arány 8 és 25, különösen 10 és 15 közötti érték. A találmány szerinti eljárásban a kiindulási gázelegy 0,3—3,0 m/mp, előnyösen 0,5-2,0 m/mp sebességgel áramlik a katalizátorcsövckbcn. A reaktorcsövek méretezésére a legfontosabb adatok a nyers gázelegy acetilcnkoncentrációja, a várható terhelési tartomány és a hűtőrendszer teljesítménye. A katalizátor terhelésének és a hűtőteljesítmény csökkenésével, és az acetilén koncentrációjának növekedésével optimális eredmény elérése céljából az áramlási sebességet emelni kell. Az 1 tömeg%-ot meghaladó acetilén-koncentráció esetében az áramlási sebesség 0,8 m/mp-nél kisebb nem lehet, előnyösen 1,0 és 2,0 közötti sebességet állítunk be. Az ilyen esetben emellett az is előnyös, ha viszonylag kis csőátmérő révén a reakcióhő gyorsan távozik. A legjobb eredményt akkor érjük el, ha a katalizátorcsövek axiális irányában a kilépési és a belépési pont között a hőmérséklet-különbség lehetőleg nagy. Azt találtuk, hogy a fent leírt előnyös katalizátor alkalmazása esetén ez a hőfokkülönbség +60 °C-ig terjedhet anélkül, hogy etilén-veszteség következne be vagy a hidrogénezcs instabillá válna. Még a hőfokdiíferencia -15 °C-ig terjedő negatív értékei sem rontanak az eredményen, feltéve, hogy a nyers elegy acetilén-konccmrációja 1,0 tömeg% alatt van. —15 °C-náI nagyobb hőfokkülönbség esetén állandó CO-koncentráció mellett növekvő negatív hcmérséklet-grádienssel és növekvő acetilén-koncentrációval (főleg 1,0 tömeg% feletti) etilén-veszteség lép fel, és a folyamat stabilitása csökken. A találmány szerinti eljárásban a gázelegy belépési hőmérséklete előnyösen 50-5 °C-ka! alacsonyabb a kilépési hőmérsékletnél. A belépési hőmérsékletet a katalizátor beindulási hő mérsékleténél legfeljebb 20 °C-kai alacsonyabb értéken tartjuk. A katalizátor beindulási hőmérsékletén itt azt a hőmérsékletet értjük, amelynél a katalizátor az adott folyamat-paraméterek mellett éppen hogy kezd hidrogénezni. A beindítás fázisában, valamint viszonylag kis aktuális aktivitású katalizátorok esetén a belépési hőmérsékletet a beindulási hőfokon vagy efelett! értéken tartjuk, míg tartós üzem és nagy aktuális aktivitású katalizátor esetében a belépési hőmérséklet akár 20 °C-kaI alacsonyabb lehet a beindulási hőmérsékletnél. A katalizátorágy bármelyik pontja és a hűtőközeg közötti axiális és radiális hőmérséklet-grádiens a találmány értelmében a +60 °C-ot nem haladhatja meg. Az adott alkalmazási esetben legkedvezőbb hőfok különbség mindenekelőtt az alkalmazott katalizátor aktuális aktivitási szintjétől és a reaktor méretezésétől függ. Amennyiben a katalizátorcsövek belső átmérője nagy, és a katalizátor igen aktív, az etilénhozam és a folyamat stabilitása érdekében a hőfokkülönbség előnyösen 45 °C-nál kisebb, míg friss katalizátor üzembe helyezése és 2000 tí-ppm-nél kisebb CO-koncentráció esetén a 30 °C-ot előnyösen nem haladja meg. Főleg a fent részletezett hőfok-programnak köszönhetően a megengedett nagy hőmérséklet-grádiens ellenére a találmány szerinti eljárás szelektivitása észrevehetően jobb, mint az összes ismert eljárásé, ugyanakkor a hidrogénezési folyamat stabilitása lényegesen nagyobb. A reaktor belépési hőmérsékletének minden változtatását kis lépésekben végezzük, ahol a 20 °C/ó, előnyösen 10 °C/ó sebességet nem lépjük túl, függetlenül attól, hogy a hőfokot éppen emeljük vagy csökkentjük. A hűtőközeg hőmérsékletét szintén csak kis lépésekben változtatjuk, maximálisan 10 °C/ó, előnyösen 5 °C/ó sebességgel. Ha a katalizátor már egy ideig üzemel, a hőmérséklet változatási sebessége nagyobb lehet. Friss katalizátorok üzembehelyezése illetve reaktorok újbóli beindítása esetén a katalizátor beindulási hőmérséklete közelében különösen óvatosan és lassan emeljük a hőmérsékletet. Lényeges az is, hogy a hőmérséklet és a CO-koncentráció változtatását csak a hidrogénezési folyamat gondos analitikai ellenőrzése mellett végezzük. A friss katalizátorral töltött reaktor üzernbehelyezése esetén a gázelegy CO-koncentrációja az üzemi koncentráció és maximálisan 5000 tf-ppm között, előnyösen üzemi koncentráció és 3500 tf-ppm közötti érték. Használt katalizátor újbóli beindításakor a gázelegy CO-tartalma előnyösen az üzemi koncentráció és legfeljebb 3000 tf-ppm között van. Az adott üzemi esetben legkedvezőbb CO-koncentráció mindenek előtt a reaktor méretezésétől, a kiindulási gázelegy összetételétől, a hűtőrendszer teljesítményétől és az alkalmazott katalizátor aktivitásától és szelektivitásától függ. A katalizátorcsövek viszonylag nagy belső átmérője, magas CO~taríalom, kis teljesítményű hűtőrendszer, alacsony terhelés és/vagy nagy aktivitású katalizátor esetén rövid beindítás, a folyamat stabilitása és az etilénhozam érdekében előnyös, ha a kiindulási gázelegy szénmonoxid-koncentrációját átmenetileg a fent megadott határokon belül növeljük. A beindítás! fázisban a térfogatsebesség legalább 3000 v/vó, előnyösen 3500-4000 v/vó. A beindítási fázisban a reaktorból kilépő, gázelegy egy részét célszerűen visszavezetjük a reaktorba, mert így a fenti térfogatsebességet kevés nyers gázelegy betáplálásával tud juk elérni. Beindításkor a nyers gázfrakciót 5-30 °C-on, előnyösen 15-30 °C-on vezetjük a reaktorba, ezt követően 1-6 óra alatt, előnyösen 2-3 óra alatt a belépési hőmérsékletet kis lépésekben a beindulási hőmérsékletig emeljük. A hőmérséklet emelését a beindulási hőfokon vagy annak közelében célszerűen 30—60 percre félbeszakítjuk, ez alatt az idő alatt a reaktorban uralkodóhőfokkülönbségek messzemenően kiegyenlítődtek. Amikor az acetilén hidrogénezése éppen hogy kezdődik, a reaktor hőmérsékletét a hűtőközeg nyomásán keresztül, gondos analitikai ellenőrzés mellett kis lépésekben emeljük egészen addig, míg a maradék acetilén-koncentráció a kilépő gázban 3 ppm-nél kevesebb. Miután a hidrogénezési folyamat stabilizálódott, szükség esetén a CQ- koncentrációt az etilén-mérlegtől függően a normál üzemi értékre csökkentjük. Amennyiben az etilén hidrogénezését észleljük, a CO-koncentrációva! párhuzamosan a reaktor hőfokát is csökkentjük. Az eddig ismert eljárásokhoz viszonyítva a találmány szerinti eljárásnak számos lényeges előnye van, ami a folyamat stabilitására, gazdaságosságára, valamint megvalósításához szükséges beruházásra rendkívül kedvezően hat. Az alkalmazott katalizátorok nagy saját szelektivitása és az ezzel összehangolt eljárási paraméterek következtében a kalalizátorágyon belül, illetve katalizátorágy és hűtőközeg között az ismert eljárásokhoz képest igen 2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 J 65 4
