KR20100007961A - 탈수소화 촉매의 재생 및 안정화 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 하기 단계를 포함하는, 탈수소화 촉매를 함유하는 반응기 내에 알킬방향족 탄화수소 및 스팀을 수송함으로써 알킬방향족 탄화수소를 비닐방향족 탄화수소로 촉매적으로 전환시키는 방법에 관한 것이다:
(a) 상기 알킬방향족 탄화수소 및 스팀으로 본질적으로 이루어지는 혼합 반응물 스트림을 형성하는 단계;
(b) 상기 혼합 반응물 스트림을, 알킬방향족 탄화수소의 일부 이상을 비닐방향족 탄화수소로 전환시키는데 유효한 조건하에서, 알칼리 금속에 대해 활성화되는 산화철 촉매로 본질적으로 이루어지는 탈수소화 촉매와 접촉시키는 단계;
여기서, 분말 형태의 유효량의 알칼리 금속 화합물은 탈수소화 촉매에 수송되는 공급원료 중 하나 이상에 연속적으로 또는 간헐적으로 주입되며; 상기 유효량의 알칼리 금속 화합물은 실질적으로 일정한 수준의 알킬방향족 탄화수소의 전환율 및 비닐방향족 탄화수소의 선택성을 유지시키는데 충분함.

Description

탈수소화 촉매의 재생 및 안정화 {REGENERATION AND STABILIZATION OF DEHYDROGENATION CATALYST}
본 발명은 일반적으로, 매우 높은 수준의 전환율 및 매우 높은 수준의 선택성을 유지하면서 전환 공정을 중단시킬 필요가 없는, 알킬방향족 탄화수소의 촉매적 탈수소화에 사용되는 촉매층의 유용한 수명을 크게 연장시키는 방법에 관한 것이다.
비닐 벤젠은 합성 플라스틱 및 수지 제조에 특히 중요한 역할을 한다. 예를 들어, 폴리스티렌 수지를 제조하기 위한 스티렌의 중합은 잘 알려져 있다. 스티렌 및 스티렌 유도체는 스팀의 존재하에서 고체 촉매 상의 탈수소화에 의해 에틸벤젠 물질로부터 전형적으로 제조된다.
DE 863 342 에는 알킬방향족 탄화수소의 탈수소화를 위한 산화철, 산화크롬 및 칼륨 염으로 제조된 촉매가 기재되어 있다. 에틸벤젠의 스티렌으로의 탈수소화가 기재되어 있다. 상기 촉매는 탈수소화 과정에서 스팀 내에 탄산칼륨을 주입함으로써 새로워 질 수 있으나, 주입 방식 (액체, 고체 또는 분말) 에 대한 기재는 없다.
US 4590324 는 알루미늄 보레이트를 포함하는 지지체 상에서 구리를 포함하 는 촉매와 알킬방향족을 접촉시키는 것을 포함하는, 2 개 이상의 탄소 원자 및 하나 이상의 알킬기를 함유하는 알킬방향족 화합물을 알케닐방향족으로 탈수소화시키는 방법에 관한 것이다. 구리 알루미늄 보레이트를, 알루미늄 보레이트를 포함하는 기질 또는 지지체 상에서 미분된 구리를 포함하는 촉매로 전환시키기 전 또는 그 후에, 알루미늄 보레이트는 탈수소화에 사용하기 위해 알칼리 금속 또는 알칼리 토금속 화합물로 처리되거나 도핑될 수 있다. 도핑은 에틸벤젠에서 스티렌으로의 전환에 특히 유리하다. 알칼리 금속 또는 알칼리 토금속 화합물은 알루미늄 보레이트 상의 구리 알루미늄 보레이트 또는 구리로 건조 혼화되고; 적합한 용매, 바람직하게는 물에 용해되고 알루미늄 보레이트 상의 구리 알루미늄 보레이트 또는 구리와 혼합되고 건조될 수 있고; 또는 동일한 수용액이 알루미늄 보레이트 상의 구리 알루미늄 보레이트 또는 구리를 함유하는 반응기로 수송되는 공급원료에 첨가될 수 있다.
DD 298 353 에는 산화철 및 산화칼륨으로 제조된 탈수소화 촉매를 발생시키는 방법이 기재되어 있다. 이러한 촉매는 에틸벤젠의 스티렌으로의 탈수소화에 사용된다. 상기 방법에서, 탈수소화는 중단된다; 칼륨 이온 용액은 탈수소화 온도와 30℃ 초과 사이의 온도에서 촉매 상에 스팀과 함께 수송된다; 상기 칼륨 첨가 후 촉매의 온도는 1 또는 2 시간 동안 촉매 온도 30 내지 40℃ 초과로 상승된다; 그 후 탈수소화가 재개된다.
US 5695724 에는 탈수소화 공정 지속 동안 반응 공급스트림에 알칼리 금속 화합물의 유효량을 계속해서, 즉 연속적으로 또는 간헐적으로 첨가하는 단계를 포 함하는 탈수소화 촉매 재생 및/또는 안정화 방법이 기재되어 있다. 상기 종래 기술의 방법에는 또한 반응 구역 온도를 점차적으로 증가시키는 단계가 포함될 수 있다. 종래 기술의 방법은 높은 수준의 전환율 및 선택성에서 실질적으로 평형 상태 (steady-state) 의 반응 조건을 달성하기 위해, 예를 들어 에틸벤젠의 스티렌으로의 촉매 탈수소화에서 이용될 수 있다. 알칼리 금속 화합물은 수용액의 형태로 주입될 수 있다 (제 7 열 59-60 줄). 제 8 열 두번째 단락에서, 첨가 방법은 건조, 고체, 분말화된 형태의 알칼리 금속 화합물을 반응물 스트림에 첨가하는 것이라고 설명되어 있다. 그럼에도 불구하고 오직 수용액의 증발법 및 주입만이 기재되어 있다. 증발법에서, 고체, 액체 또는 용액 형태의 알칼리 금속 화합물을 함유하는 용기 또는 고체 덩어리를, 가열되는 반응물 스트림 통로에 두고, 통과 스트림 내로 점차적으로 증발되도록 할 수 있다. 또다른 언급된 방법은 액체 형태의 알칼리 금속 화합물을 반응물 스트림 내로 주입하는 것이다. 또다른 언급된 방법은 알칼리 금속 화합물을 증발시키고 그 증기를 반응물 스트림 내로 주입하는 것이다. 실시예에서, 고체 KOH 를 반응기 또는 과열기 (superheater) 에 넣고, KOH 를 연속적으로 증발시킨다.
US6936743 은 알킬 방향족 탄화수소를 탈수소화시켜 (여기서 탈수소화는 탈수소화 촉매를 사용하여 수행됨) 제조되는 비닐 방향족 탄화수소의 제조 방법에서의 개선에 관한 것이다. 본 발명은 촉매가, 촉매작용 촉진제로서 작용하는 철 및 하나 이상의 알칼리 금속 화합물, 전형적으로 칼륨을 함유하는 방법에 특히 유용하다. 상기 발명의 방법의 실시에서, 촉매 수명 연장제는 비닐 방향족 탄화 수소를 제조하는데 사용되는 하나 이상의 반응 챔버에 공급된다. 촉매 수명 연장제는 칼륨 함유 화합물이고, 과도하게 용해성이거나 위험하게 반응성이지 않으며, 라인을 차단하거나 공정 장치를 막히게 하지 않으면서 정규 공정 온도에서 사용될 수 있는 융점 또는 증기점 (vapor point) 을 갖는다. 바람직하게는, 촉매 수명 연장제는 카르복실산의 칼륨 염이다. 더욱 바람직하게는, 촉매 수명 연장제는 탄소수 2 내지 약 10 의 모노-카르복실산의 칼륨 염을 비롯한 군으로부터 선택된다. 가장 바람직하게는, 촉매 수명 연장제는 칼륨 아세테이트이다. 상기 발명에 유용한 칼륨 카르복실레이트는 이들이 사용되는 공정 내의 공정 조건하에서 바람직하게는 증기이다. 칼륨 카르복실레이트는 열 및 증기화 공급원으로서 스팀을 사용하여 주입된다. 칼륨 카르복실레이트, 또는 적어도 이의 안정한 칼륨 함유 분해 산물이, 칼륨을 탈수 촉매에 전달하는 기능을 하는 정도로 칼륨 카르복실레이트가 충분히 안정한 것이 중요하다. 대안적인 구현예에서, 상기 발명의 촉매 수명 연장제는 비닐 방향족 탄화수소 공정의 공급 스트림 내에 직접적으로 촉매 수명 연장제를 연속적으로 주입함으로써 상기 공정에 도입된다.
이제, 알칼리 금속에 대해 활성화되는 산화철로 본질적으로 이루어지는 촉매 상에서 비닐방향족 탄화수소를 제조하기 위한 알킬방향족 탄화수소의 탈수소화는 상기 촉매 상에 분말의 형태의 유효량의 알칼리 금속 화합물을 첨가함으로써 개선될 수 있다는 것을 발견하였다. 상기 분말은 탈수소화 촉매에 수송되는 공급원료 중 하나 이상에 주입된다. 상기 첨가는 연속적으로 또는 간헐적으로 이루어진다. 종래 기술에는 수성 형태 또는 증기로서의 주입만이 예시되어 있고, 당 량으로서의 수성, 고체, 증기 또는 분말 형태 첨가를 교시한다. 증기 형태의 주입은 고온을 필요로 하기 때문에 수행하기가 매우 어렵다. 본 출원인은 많은 실험을 통해 액체 형태의 주입이 불규칙한 알칼리 금속의 첨가를 야기한다는 것을 발견하였다. 본 출원인은 액체 주입이, 액체 증발화가 너무 느리고 염의 일부가 분산되지 않은 것을 나타내는 주입 지점 근처에 침적물의 축적을 야기한다는 것을 발견하였다.
또한, 뜨거운 반응기 벽에 대한 상기 고체 축적은, 내부 단열제로서 작용하여 벽에 차가운 지점을 야기하고, 큰 온도 차이는 금속 시이트에 대해 과도한 압박 및 반응기 벽에 대해 현저한 변화를 일으킨다.
[발명의 요약]
본 발명은 하기 단계를 포함하는, 탈수소화 촉매를 함유하는 반응기 내에 알킬방향족 탄화수소 및 스팀을 수송함으로써 알킬방향족 탄화수소를 비닐방향족 탄화수소로 촉매적으로 전환시키는 방법에 관한 것이다:
(a) 상기 알킬방향족 탄화수소 및 스팀으로 본질적으로 이루어지는 혼합 반응물 스트림을 형성하는 단계;
(b) 상기 혼합 반응물 스트림을, 알킬방향족 탄화수소의 일부 이상을 비닐방향족 탄화수소로 전환시키는데 유효한 조건하에서, 알칼리 금속에 대해 활성화되는 산화철 촉매로 본질적으로 이루어지는 탈수소화 촉매와 접촉시키는 단계;
여기서, 분말 형태의 유효량의 알칼리 금속 화합물은 탈수소화 촉매에 수송되는 공급원료 중 하나 이상에 연속적으로 또는 간헐적으로 주입되며; 상기 유효량의 알칼리 금속 화합물은 실질적으로 일정한 수준의 알킬방향족 탄화수소의 전환율 및 비닐방향족 탄화수소의 선택성을 유지시키는데 충분함.
[발명의 상세한 설명]
본 발명의 방법은 광범위하게는, 특정의 바람직한 알케닐방향족 탄화수소를 수득하기 위해 알킬방향족 탄화수소의 촉매적 탈수소화에 사용되는 탈수소화 촉매의 활성을 재생 및/또는 안정화하는 것을 포함한다.
탈수소화 공정에 있어서는, 탈수소화 촉매는 당업계에 잘 알려져 있고 시판된다. 본 발명은 촉매가, 촉매작용 촉진제로서 작용하는 철 및 하나 이상의 알칼리 금속 화합물, 전형적으로 칼륨을 함유하는 방법에 특히 유용하다. 이러한 탈수소화 촉매는 당업계에 잘 알려져 있고, 시판되는 촉매 중 일부에는: S6-20, S6-21 및 S6-30 시리즈 (BASF Corporation); C-105, C-015, C-025, C-035, 및 FLEXICAT 시리즈 (CRI Catalyst Company, L.P.); 및 G-64, G-84 및 STYROMAX 시리즈 (Sud Chemie, Inc.) 가 포함된다. 상기 및 유사한 촉매 모두는 본 발명의 범주 내에 있는 것으로 고려된다.
상기 열거된 촉매는 전형적으로, 약 40 내지 약 80 중량% Fe2O3, 약 5 내지 약 30 중량% K2O, 및 기타 촉매작용 촉진제를 함유할 수 있다. 이들이 본 발명의 방법에 이로울 수 있는 공정에 사용되는 전형적인 촉매이면서, 본 발명의 방법은 탈수소화 촉매에 수송되는 공급원료 중 하나 이상에 분말 형태의 알칼리 금속 화합물을 공급함으로써 공정을 위한 촉매(들) 의 수명이 연장될 수 있는 비닐 방향족 탄화수소를 제조하기 위한 임의의 절차에 사용될 수 있다.
일반적으로, 이러한 촉매적 탈수소화 방법은 알킬방향족 탄화수소 및 스팀의 혼합물을 함유하는 예열된 공급스트림을, 특정 탈수소화 촉매와 접촉시킴으로써, 약 400℃ 내지 약 700℃, 바람직하게는 약 500℃ 내지 700℃ 범위의 온도에서 수행된다. 상기 방법은 유동층에서 또는 고정 촉매층을 가진 단일 또는 다단계 반응기에서 수행될 수 있다. 출발 알킬방향족 탄화수소, 탈수소화 촉매, 반응 온도 및 공급스트림 내의 알킬방향족 탄화수소 대 스팀 비의 선택이 부분적으로, 수득되는 알케닐방향족 탄화수소 뿐 아니라 전환 공정의 효율 및 선택성에도 영향을 줄 것이다.
특히, 상기 언급된 방법을 사용하여, 에틸벤젠은 철 및 하나 이상의 알칼리 금속 화합물을 함유하는 탈수소화 촉매와 접촉시킴으로써 스티렌으로 전환된다. 예를 들어, 에틸벤젠-대-스티렌 전환은 유리하게는, 약 500℃ 내지 약 700℃, 바람직하게는 약 550℃ 내지 약 650℃ 범위의 반응 온도, 및 약 0.1 bar 내지 약 2 bar, 바람직하게는 약 0.3 bar 내지 약 0.5 bar (다르게 언급되지 않는다면 이러한 압력은 절대압임) 범위의 반응 압력에서 수행될 수 있다. 반응물 공급스트림 내의 스팀-대-탄화수소 비는 약 0.6:1 내지 약 3:1 스팀 대 에틸벤젠 중량비, 바람직하게는 약 1.0:1 내지 약 2.0:1 스팀 대 에틸벤젠 중량비의 범위일 수 있다. 공간 속도는 에틸벤젠 약 0.2 내지 약 1.2 kg/시간/촉매 kg 의 범위일 수 있다.
새로운 촉매로 에틸벤젠-대-스티렌 전환 공정을 시작하여, 개시 후 전형적으로, 높은 초기 활성 후 빠른 비활성화를 특징으로 하는 약 3 내지 45 일 지속되는 초기 조건화 기간이 있다. 예를 들어, 초기 조건화 기간 동안, 에틸벤젠 대 스티렌의 전체적인 전환 수준은 약 55 몰% 미만으로 강하될 것이고, 스티렌 선택성 수준은 약 93 몰% 미만으로 감소될 것이다. 그 후 통상적인 에틸벤젠-대-스티렌 탈수소화 공정에서, 촉매 활성 수준은 초기 조건화 기간 동안 보다 느린 속도이기는 하지만 지속적으로 강하된다. 다단계 반응기에서, 각 스테이지 (stage) 에서의 에틸벤젠 대 스티렌의 전환 수준은 초기 조건화 기간 동안 약 1/3, 예를 들어, 약 30~36 몰% 내지 약 20~24 몰% 강하될 것이고, 그 후 보다 느린 속도로 강하가 지속된다. 상기 공정에서 초기 조건화 기간의 종료는 일반적으로 시간에 따른 전환 수준에 대해 작성된 그래프 선의 기울기가 평평해지는 지점으로서 당업자에 의해 확인될 수 있다. 이전에 지적된 바와 같이, 종래 기술에는 촉매 활성의 점진적인 열화에 대한 여러 가능한 해석이 제안되어 있지만, 단일한 메카니즘으로는 상기 현상을 완전히 설명할 수 없었다.
어떻게 설명하든지 간에, 초기 조건화 기간을 넘어서 지속되는 공정 열화는 수많은 문제와 단점을 초래한다. 먼저, 전환 공정의 효율이 감소된다. 미반응된 에틸벤젠은 재순환을 위해 배출 스트림의 다른 성분으로부터 분리되어야만 한다. 유사하게 스티렌은 미반응된 에틸벤젠으로부터, 그리고 다른 반응 산물로부터 분리되어야만 한다. 두번째로, 스티렌, 에틸벤젠 및 기타 부산물의 비교적 일정한 비율을 갖는 비교적 균일한 배출 스트림 대신에, 공정 열화는 항상 변하는 조성의 배출 스트림을 초래한다. 세번째로, 일부 지점에서, 전환 수준 또는 스티렌 선택성 수준 또는 모두는 공정이 더 이상 경제성이 없을 정도로 충분히 저하된다. 이 시점에서, 공정은 중단되어야만 할 것이고, 촉매는 통상적인 수단에 의해 대체되거나 재생되었다.
본 발명의 방법은 촉매의 활성을 복구 및/또는 안정화할 수 있고, 따라서 촉매의 수명을 연장시킬 수 있다. 더욱 특히, 본 발명의 방법은 주입 전 시점에서 측정되는 활성을 개선시킬 수 있다. 이것은 (i) 전환율, (ii) 선택성 또는 (iii) 전환율 및 선택성이 개선되었다는 것을 의미한다. 유리하게는 본 발명의 방법은 초기 조건화 기간 종료시에 성립된 바와 실질적으로 동일한 높은 수준의 전환율 및 선택성으로 탈수소화 촉매의 활성을 복구할 수 있다. 더욱 특히, 본 발명의 방법은 촉매 활성의 점진적인 열화를 감소시킬 수 있다. 본 발명의 방법은 또한 탈수소화 온도의 통상적인 증가로 달성가능한 것 너머의 연장된 시간 동안 동일한 높은 수준의 전환율 및 선택성으로 촉매의 활성을 안정화시킬 수 있다. 상기 탈수소화 온도 증가는 예를 들어, 스팀 온도를 증가시킴으로써 또는 탈수소화 반응기에 열을 가함으로써 달성될 수 있다. 또한 본 발명의 방법은, 추가로 촉매 수명을 증가시키거나 에틸벤젠 전환율을 증가시키는 부가적인 이점을 위해 상기 기재된 온도-증가 기술과 함께 나란히 이용될 수 있다.
알칼리 금속 화합물의 주입에 있어서는, 본 발명의 공정에서의 방법은 분말, 바람직하게는 건조 분말 형태의 유효량의 알칼리 금속 화합물을 탈수소화 촉매에 수송되는 공급원료 중 하나 이상에 연속적으로 또는 간헐적으로 주입하는 것을 특징으로 하고; 상기 유효량의 알칼리 금속 화합물은 실질적으로 일정한 수준의 알킬방향족 탄화수소의 전환율 및 비닐방향족 탄화수소의 선택성을 유지하는데 충분하다.
본원에 사용되는 용어 "유지하다" 는 "복구 상태, 효율성 또는 유효성이 유지됨; 오랜 시간에 걸쳐 (예를 들어, 수 개월 또는 년) 상실 또는 열화가 방지됨" 을 의미하는 것으로 의도된다. 본 방법은 철 및 하나 이상의 알칼리 금속 화합물을 함유하는 탈수소화 촉매를 재생 및/또는 안정화하는 것과 연관해 특정 유용성이 있다.
유리하게는 공급원료, 스팀 및 알킬방향족 탄화수소는 탈수소화 촉매와 접촉 전에 혼합된다. 분말은 상기 혼합 스트림 내에 주입될 수 있다. 분말은 또한 다단계 탈수소화 반응기의 스테이지 사이를 통과하는 스트림 내에 주입될 수 있다. 본 발명의 공정에 따른, 반응물 스트림에 분말 형태의 알칼리 금속 화합물을 첨가하는 것은 다단계 반응기 중의 일부 또는 모든 반응기 스테이지 사이에 유리하게 사용될 수 있다.
분말은 임의의 수단에 의해 주입될 수 있다. 예를 들어 분말은 질소압 하의 용기 내에 있고, 상기 용기는 분말이 주입되게 되는 파이프에 연결된다. 적어도, 가압 용기와 분말이 주입되는 파이프 사이의 파이프에는 밸브가 있고, 상기 밸브는 주입 동안 개방된다. 물론 질소압은 분말이 주입되게 되는 파이프 내의 압력보다 높다. 상기 장치는 단독으로 공지되어 있다. 주입된 분말의 양은 임의의 수단, 예컨대 계량 밸브, 제한 오리피스 (orifice), 특정 시간 동안의 밸브 개방 또는 이의 임의의 조합에 의해 조절된다.
알킬방향족 탄화수소를 비닐방향족 탄화수소로 촉매적으로 전환하기 위한 본 발명의 방법에는 유리하게는 탈수소화 반응기로 출입하는 스트림의 화학 조성 뿐 아니라 상기 반응기에 연결된 다양한 스트림의 온도 및 압력을 모니터링하기 위한 모니터링 수단이 포함될 수 있다. 상기 모니터링 수단은 또한 유리하게는 알칼리 금속 화합물 공급 수단을 활성화시키기 위한 활성화 수단과 커플링될 수 있다. 상기 모니터링 수단은 대상 반응기 스테이지로부터의 배출 스트림이 반응기 단계 내의 촉매 활성의 열화를 나타내는, 미리 결정된 수준의 전환율 또는 선택성 미만으로 떨어지는 때에는 언제든지 알칼리 금속 화합물 공급 수단에 신호를 보내는 통상의 기술을 통해 조정될 수 있다. 연관된 모니터링 수단으로부터의 신호에 의한 활성화시, 알칼리 금속 화합물 공급 수단은 연관된 공급스트림 또는 반응물 스트림에 미리 결정된 속도로 알칼리 금속 화합물을 공급하기 시작할 것이다. 상기 장치는 미리 결정된 기간 동안 또는 연관된 모니터링 수단으로부터의 또다른 신호가 대상 반응기 스테이지 내의 촉매 활성이 바람직한 활성 수준으로 복구되었다는 신호를 보낼 때까지 알칼리 금속 화합물을 공급하는 것을 지속하도록 활성화에 대해 고안될 수 있다.
상기 기재된 자동화된, 간헐적 첨가 시스템에 대한 대안으로서, 또한 미리 결정된 양의 알칼리 금속 화합물을 각각의 공급스트림 또는 반응물 스트림에 연속적으로 첨가하는 것, 또는 대안적으로는 알칼리 금속 화합물을 미리 결정된 양 및 미리 결정된 간격으로 첨가하는 것이 본 발명의 범주 내에 있다. 이것은 하나 이상의 반응기 스테이지 배출 스트림의 연속 또는 간헐적 모니터링과 조합될 수 있다. 임의의 반응기 스테이지에서 촉매 열화의 징후가 있을 시에, 대상 반응기 스테이지로부터 업스트림에서 공급스트림 또는 반응물 스트림에 알칼리 금속 화합물을 첨가하는 것을 증가시키기 위한 수단을 수동으로 활성화시킬 수 있다. 알칼리 금속 화합물의 첨가 속도 증가는 바람직한 촉매 활성 수준이 복구되거나 또는 그렇지 않으면 새롭고, 더 높은 속도로 지속될 수 있을 때까지 제한된 시간 동안 이뤄질 수 있다.
알칼리 금속 그 자체에 있어서는, 본 발명의 방법을 수행하는데 유용한 알칼리 금속 화합물에는 알칼리 금속 이온의 모든 비-할로겐 공급원이 포함된다. 본 발명과 관련하여 사용되는, 용어 "알칼리 금속" 은 칼륨, 나트륨, 리튬 및 원소 주기율표의 제 IA 족의 기타 덜 통상적인 일원, 예컨대 루비듐 및 세슘이 포함되나 이에 제한되지 않는 것을 의미한다. 그러나 비용을 고려하였을 때 일반적으로 칼륨 또는 나트륨 화합물을 선택할 것이다. 일부 적용을 위해서는, 주기율표의 제 IIA 족 금속 일원 (예를 들어, 마그네슘, 칼슘 등) 이 또한 유용성을 가질 수 있다. 적합한 알칼리 금속 화합물의 선택은 정규적인 실험에 관한 문제로 고려된다. 에틸벤젠의 스티렌으로의 탈수소화와 관련하여, 바람직한 알칼리 금속 화합물은 칼륨 화합물이고, 더욱 특히 산화칼륨, 수산화칼륨, 및 탄산칼륨으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 하나 이상의 화합물이다. 또한 2 가지 이상의 알칼리 금속 화합물의 혼합물을 사용하는 것도 본 발명의 범주 내에 있다. 클로라이드와 같은 할로겐 이온이 전형적으로 독성이 있는 것으로 밝혀졌기 때문에, 탈수소화 촉매, 알칼리 금속 화합물, 예컨대 염화칼륨을 일반적으로 피해야한다.
본 발명에 따른 공급스트림 또는 반응물 스트림에 첨가되는 알칼리 금속 화합물의 양은 촉매, 알킬방향족 탄화수소, 반응 조건 및 알칼리 금속 화합물 그 자체에 따라 다를 수 있다. 높은 수준의 전환율 및 선택성을 유지하는데 충분한 반응물 스트림에 첨가되는 알칼리 금속 화합물의 유효량 또는 유효 속도는 시스템 성능을 최적화하기 위하여 정규의 실험에 의해 측정될 수 있다. 일반적으로, 유효량의 알칼리 금속 화합물은 대표적인 시간 프레임에 걸쳐 평균, 알칼리 금속 화합물 약 0.01 내지 약 100 중량부/반응물 스트림 백만부, 바람직하게는 약 0.10 내지 약 10 중량부를 포함하는 것으로 밝혀졌다. 본원에서 사용되는 대표적인 시간 프레임은, 알칼리 금속 화합물을 추가로 첨가하지 않고 높은 수준의 전환율 및 선택성이 유지되는 동안의 시간을 의미한다. 또한 최적 시스템 성능을 유지하거나 복구하기 위해 시간에 따라 반응물 스트림 내의 알칼리 금속 화합물의 양을 다르게 하는 것도 본 발명의 범주 내에 있다.
알칼리 금속 화합물은 반응물 스트림에 연속적으로 또는 간헐적으로 그리고, 간헐적인 경우에는, 규칙적 또는 불규칙적 간격으로 첨가될 수 있다. 알칼리 금속 화합물이 연속적으로 또는 간헐적으로 첨가되는 것과는 관계없이, 첨가되는 양은 간헐적 첨가의 경우, 선택되는 간격은 바람직한 높은 수준의 전환율 및 선택성을 유지 또는 복구하는데 충분한 유효량을 첨가하는 것을 확보하는 정도여야만 한다. 일반적으로, 이러한 양은 대표적인 시간 프레임에 걸쳐 평균, 알칼리 금속 화합물 약 0.01 내지 약 100 중량부/반응물 스트림 백만부를 포함할 것이다.
유리하게는 알칼리 금속 화합물의 분말의 입자 크기는 30 내지 50 ㎛, 바람직하게는 10 내지 15 ㎛ 의 범위이다. 유리하게는 100% 의 입자가 70 ㎛ 이하이다.

Claims (3)

  1. 하기 단계를 포함하는, 탈수소화 촉매를 함유하는 반응기 내에 알킬방향족 탄화수소 및 스팀을 수송함으로써 알킬방향족 탄화수소를 비닐방향족 탄화수소로 촉매적으로 전환시키는 방법:
    (a) 상기 알킬방향족 탄화수소 및 스팀으로 본질적으로 이루어지는 혼합 반응물 스트림을 형성하는 단계;
    (b) 상기 혼합 반응물 스트림을, 알킬방향족 탄화수소의 일부 이상을 비닐방향족 탄화수소로 전환시키는데 유효한 조건하에서, 알칼리 금속에 대해 활성화되는 산화철 촉매로 본질적으로 이루어지는 탈수소화 촉매와 접촉시키는 단계;
    여기서, 분말 형태의 유효량의 알칼리 금속 화합물은 탈수소화 촉매에 수송되는 공급원료 중 하나 이상에 연속적으로 또는 간헐적으로 주입되며; 상기 유효량의 알칼리 금속 화합물은 실질적으로 일정한 수준의 알킬방향족 탄화수소의 전환율 및 비닐방향족 탄화수소의 선택성을 유지시키는데 충분함.
  2. 제 1 항에 있어서, 알킬방향족 탄화수소가 에틸벤젠이고 비닐방향족 탄화수소가 스티렌인 방법.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 알칼리 금속 화합물이 탄산칼륨인 방법.
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