链烷烃的制造方法及制造装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种由处于气相状态的烯烃和氢通过在还原型催化剂存在下进行的还原反应制造链烷烃的方法。在该方法中，各个填充有上述还原型催化剂的多个催化剂槽（3）、（4），沿着氢流动的主流路（21）、（24）、（26）串联设置，按照向上述各催化剂槽（3）、（4）的导入气体（G1）、（G3）中的氢的摩尔量多于烯烃的摩尔量的方式，向上述主流路（21）、（24）分批添加上述烯烃。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术公开了一种由处于气相状态的烯烃和氢通过在还原型催化剂存在下进行的还原反应制造链烷烃的方法。在该方法中，各个填充有上述还原型催化剂的多个催化剂槽（3）、（4），沿着氢流动的主流路（21）、（24）、（26）串联设置，按照向上述各催化剂槽（3）、（4）的导入气体（G1）、（G3）中的氢的摩尔量多于烯烃的摩尔量的方式，向上述主流路（21）、（24）分批添加上述烯烃。【专利说明】链烷烃的制造方法及制造装置
本专利技术涉及一种由乙烯、丙烯等烯烃(olefin)制造乙烷和丙烷等链烷烃(paraffin)的方法及装置。
技术介绍
链烷烃(饱和链式烃)中乙烷、丙烷通过对石油进行分馏而获得。乙烷除了用作乙烯、氯乙烯的原料之外，还被用作极低温度的冷却材料。另一方面，丙烷作为LPG大多需要作为气体燃料，但近年来，也用于半导体等电子材料领域，就该用途而言，特别是要求高纯度的丙烷。例如，就高纯度丙烷中的各杂质的浓度而言，要求低于lppm。高纯度的乙烷、丙烷等链烷烃的制造只要使原油进行裂化，在进行分馏的阶段进行精密的蒸馏即可，但需要设定精密的蒸馏条件，导致成本飞涨。另一方面，乙烷主要用作乙烯、氯乙烯等石油产品的原料，丙烷主要用作气体燃料，在这种用途中不需要高纯度的乙烷、丙烷。因此，要获得需求量少的高纯度链烷烃，不进行作为工业制品在炼油厂的精密的蒸馏等无盈利的精制。在作为高纯度化的原料使用的以丙烷为主要成分的原料气体中，作为杂质含有例如甲烷、乙烷、丙烯、异丁烷或正丁烷(η-丁烷)等，但通过去除这些杂质而实现高纯度化的方法已经是公知的(例如参照专利文献1、2 )。在专利文献I中提出了如下技术，即:将分子筛或活性碳作为吸附剂，将乙烷、丙烯、异丁烷或正丁烷等比丙烷更优先地吸附去除，从低纯度丙烷中回收高纯度丙烷。在专利文献2中提出了用于从含有碳原子数2~6的链烷烃(含有丙烷)和碳原子数2~6的烯烃(含有丙烯)的原料中精制链烷烃(含有丙烷)的方法，并提出了如下技术，即:使含有银离子的吸收液优先吸收烯烃，并且回收未被该吸收液吸收的链烷烃而进行精制。在专利文献1、2中，都是通过进行吸附操作或吸收操作去除丙烷之外的杂质，一部分丙烷会与杂质一同失去，因此不能以高回收率回收丙烷。另一方面，在专利文献3中提出了向液相的丙烯中添加氢通过反应操作制造丙烷的技术，不会引起回收率的降低。但是，由于温度因放热反应而上升，所以在高浓度的丙烯中不能进行反应操作，从而25%浓度成为极限。另外，使用了两个填充有镍催化剂的催化剂槽，但其中一个是催化剂更换用或 者再生用的预备器，丙烯的丙烷化反应实质上在催化剂槽的一个槽中实施。现有技术文献专利文献专利文献1:日本特开2012-25729号公报专利文献2:日本再表W02010/074019号公报专利文献3:US3509226A说明书
技术实现思路
专利技术所要解决的课题本专利技术是在这种情况之下研究出的，课题在于提供在用氢还原高浓度的烯烃而制造链烷烃时，实质上能够完全链烷烃化的方法及装置。用于解决课题的方法根据本专利技术的第一方面，提供一种链烷烃的制造方法，其特征在于，通过由处于气相状态的烯烃和氢在还原型催化剂存在下进行的还原反应制造链烷烃，各个填充有上述还原型催化剂的多个催化剂槽，沿氢流动的主流路串联设置，按照向上述各催化剂槽进行气体导入的氢的摩尔量多于向上述各催化剂槽进行气体导入的烯烃的摩尔量的方式，向上述主流路分批添加上述烯烃。若用氢对烯烃进行还原反应，则由于是放热反应而引起温度上升。例如为乙烯的情况和丙烯的情况，该反应为放热反应且如下进行变化(在下式中，ΛΗ表示热函的变化，减号表示反应的结果，表示热函减小而放热)。C2H4+H2 = C2H6+ ΔΗ ΔΗ = -136.27kJ/ 摩尔C3H6+H2 = C3H8+ ΔΗ ΔΗ = -124.7kJ/ 摩尔因此，如果要用液相的纯烯烃进行该反应，则由于烯烃的分子彼此靠近，所以烯烃的每单位体积的放热量增大，以较快的速度产生放热反应且冷却速度赶不上。其结果是，在现有技术中，如专利文献3所记载，作为原料的液相烯烃，25%浓度为极限。为了解决该问题，在本专利技术中，通过以气相进行反应而使分子间距离隔开，减少烯烃的每单位体积的反应量，从而减少放热量。例如丙烯的每I摩尔的质量从分子量计算为42.08g，分子数以阿伏伽德罗常数计为6X IO23个。液体的比重为0.6139g/cm3，所以液相时的一个分子所占的空间为11.42X IO-23Cm30 相对于此，在气相的情况下，在I气压、(TC时I摩尔所占的体积为22.4dm3，因此可知一个分子所占的空间为3.733 X IO-20Cm3o因而，可以说当从液相变为气相时，由于一个分子所占的空间约为330倍的大小，所以分子间距离增大6.9倍。因此，丙烯的还原反应为放热反应，分子间距离较大时容易实现热的发散或导热带来的除热，因此，该还原反应最好以气相进行。此外，在本方法中，串联分开设置至少两个以上催化剂槽，以氢为主流向各个催化剂槽分批添加烯烃。通过比理论当量更多地添加氢，烯烃的由氢的还原反应更容易地进行。因此，通过将催化剂槽串联分开为两个以上，以氢为主流分批添加烯烃(乙烯、丙烯)，能够进一步增大各催化剂槽中的氢量/烯烃量(摩尔比)，并能够促进还原反应。进而，因为是将烯烃(乙烯、丙烯)分为两份以上进行添加，所以能够减小各催化剂槽每个槽的反应温度的上升。在此，主流的氢纯度为99~99.99999摩尔％，优选为99.999摩尔％以上。在优选的实施方式中，向上述各催化剂槽导入的氢的摩尔量和烯烃的摩尔量被调节为氢/烯烃(摩尔比)1.1以上。在优选的实施方式中，向上述多个催化剂槽各自中导入的烯烃的摩尔量均等。以所添加的烯烃相对于作为主流的氢的量为摩尔比，使氢量/烯烃量为1.1以上，若逐渐增加催化剂槽的分开数，则能够进一步提高各催化剂槽中的氢/烯烃的摩尔比，能够使总混合摩尔比无限地接近1.0。例如，向位于最下游的催化剂槽导入的氢的摩尔量和烯烃的摩尔量被调节为氢/烯烃(摩尔比)为1.1以上，向位于比该最下游的催化剂槽更靠近上游的催化剂槽导入的氢的摩尔量和烯烃的摩尔量被调节为氢/烯烃(摩尔比)为n+1.1以上(η是表示该上游的催化剂槽从上述最下游的催化剂槽开始处于上游第几级的整数)。若氢/烯烃的摩尔比减小，则烯烃的还原反应难以进行，因此，优选氢/烯烃的摩尔比在任何一点都要在1.1以上，并且使还原反应容易进行。而且，如何能够减少还原反应结束所制造的链烷烃中的残留氢量，取决于将催化剂槽的设置数增加多少。在优选的实施方式中，上述还原反应在内部温度为100°C以下的情况下进行。在进行还原反应时，若反应温度过高或添加的氢量较少，则会引起烯烃的分解且甲烷、乙烷作为杂质生成，因此反应温度为100°c以下，优选在50°C以下进行。因此，例如使用冷却液等从外部对催化剂槽强制性冷却。若温度过低，则烯烃发生液化，还原反应难以进行，因此在操作压力为0.3MPaG时，为乙烯时需要设定为-76.3°C以上，为丙烯时需要设定为-12.(TC以上。还原反应时的压力通常为0.0~0.5MPaG，若增大压力，虽然还原反应向被促进的方向进行，但反应温度因反应热而上升。另外，还原本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：桑名晃裕，春名一生，畑启之，坂本纯一，
申请(专利权)人：住友精化株式会社，
类型：发明
国别省市：