JP2002071292A - 流動層反応用熱交換器 - Google Patents
流動層反応用熱交換器Info
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- JP2002071292A JP2002071292A JP2000258807A JP2000258807A JP2002071292A JP 2002071292 A JP2002071292 A JP 2002071292A JP 2000258807 A JP2000258807 A JP 2000258807A JP 2000258807 A JP2000258807 A JP 2000258807A JP 2002071292 A JP2002071292 A JP 2002071292A
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- Details Of Heat-Exchange And Heat-Transfer (AREA)
- Devices And Processes Conducted In The Presence Of Fluids And Solid Particles (AREA)
- Physical Or Chemical Processes And Apparatus (AREA)
- Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)
Abstract
(57)【要約】 （修正有）
【課題】 流動層反応器の反応ガス冷却用熱交換器の経
時的目ずまりを防止して長期間の連続運転を可能にす
る。 【解決手段】 流動層反応の反応ガスを冷却するために
使用する多管円筒式熱交換器において、該熱交換器の反
応ガス入り口部にガス流れの整流装置３を備え、さら
に、整流部の具体的な形状としては、伝熱管入り口部内
面側に面取りした構造、又はレジューサ構造、又はラッ
パ管状構造のいずれかの構造とした。流動層反応用熱交
換器２。
時的目ずまりを防止して長期間の連続運転を可能にす
る。 【解決手段】 流動層反応の反応ガスを冷却するために
使用する多管円筒式熱交換器において、該熱交換器の反
応ガス入り口部にガス流れの整流装置３を備え、さら
に、整流部の具体的な形状としては、伝熱管入り口部内
面側に面取りした構造、又はレジューサ構造、又はラッ
パ管状構造のいずれかの構造とした。流動層反応用熱交
換器２。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、流動層反応により
酸化反応、酸化脱水素反応、アンモ酸化反応などを行う
際、反応により生成するガスを冷却するために使用する
熱交換器の汚れ防止装置に関する。特に該熱交換器が多
管円筒式熱交換器である熱交換器の汚れ防止装置に関す
るものである。
酸化反応、酸化脱水素反応、アンモ酸化反応などを行う
際、反応により生成するガスを冷却するために使用する
熱交換器の汚れ防止装置に関する。特に該熱交換器が多
管円筒式熱交換器である熱交換器の汚れ防止装置に関す
るものである。
【０００２】
【従来の技術】従来から、適当な触媒の存在下で、流動
層反応によりパラフィン、オレフィン、芳香族またはア
ルコールなどの酸化反応、酸化脱水素反応或いはアンモ
酸化反応により、対応するアルデヒド、カルボン酸、カ
ルボン酸無水物またはニトリル類を製造する際、高温の
反応ガスを冷却するために、反応器出口に熱交換器が一
般に設置されている。
層反応によりパラフィン、オレフィン、芳香族またはア
ルコールなどの酸化反応、酸化脱水素反応或いはアンモ
酸化反応により、対応するアルデヒド、カルボン酸、カ
ルボン酸無水物またはニトリル類を製造する際、高温の
反応ガスを冷却するために、反応器出口に熱交換器が一
般に設置されている。
【０００３】しかし、反応によって生成する副生成有機
物および流動層反応器より飛散する少量の触媒が当該熱
交換器冷却面に付着し目詰まりを起こし、反応器圧力が
上昇し、運転を長期にわたって安定に継続できないとい
う問題点を有していた。
物および流動層反応器より飛散する少量の触媒が当該熱
交換器冷却面に付着し目詰まりを起こし、反応器圧力が
上昇し、運転を長期にわたって安定に継続できないとい
う問題点を有していた。
【０００４】ガス冷却面の汚れの問題は、特開平５−３
０１０４０号公報に開示されているように、粉体あるい
は反応に供している触媒粒子を反応ガス導出管中に導入
することにより付着した熱交換器内の目詰まり物質を除
去する方法が知られている。
０１０４０号公報に開示されているように、粉体あるい
は反応に供している触媒粒子を反応ガス導出管中に導入
することにより付着した熱交換器内の目詰まり物質を除
去する方法が知られている。
【０００５】しかしながら、特開平５−３０１０４０号
公報の方法では、導入する粉体が必要になったり、或い
は、減少する触媒を反応塔へ補う必要が生じる。また、
導入した粉体或いは触媒を熱交換器以降で回収し処理す
る設備が必要となる。このため設備費用を含めると熱交
換器の汚れ防止費用は非常に高いものになるという欠点
を有していた。また、粉体を供給するための特別な操作
も必要となり、運転操作が非常に煩雑になるという欠点
も有する。
公報の方法では、導入する粉体が必要になったり、或い
は、減少する触媒を反応塔へ補う必要が生じる。また、
導入した粉体或いは触媒を熱交換器以降で回収し処理す
る設備が必要となる。このため設備費用を含めると熱交
換器の汚れ防止費用は非常に高いものになるという欠点
を有していた。また、粉体を供給するための特別な操作
も必要となり、運転操作が非常に煩雑になるという欠点
も有する。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、前記従来技
術のような問題点のない、すなわち特に多大な費用もか
からず、また特に煩雑な操作も必要としない流動層反応
用熱交換器の汚れ防止装置を提案するものである。
術のような問題点のない、すなわち特に多大な費用もか
からず、また特に煩雑な操作も必要としない流動層反応
用熱交換器の汚れ防止装置を提案するものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明者らは前記課題を
解決するため流動層反応用熱交換器の汚れ防止について
鋭意研究を重ねた結果、該熱交換器入り口にガス流れの
整流装置（ガス流れを整流する機能を有する装置：以
下、整流器と呼ぶ。）を設ける構造とすることで、汚れ
防止に著しい効果があることを見出し本発明に到達し
た。
解決するため流動層反応用熱交換器の汚れ防止について
鋭意研究を重ねた結果、該熱交換器入り口にガス流れの
整流装置（ガス流れを整流する機能を有する装置：以
下、整流器と呼ぶ。）を設ける構造とすることで、汚れ
防止に著しい効果があることを見出し本発明に到達し
た。
【０００８】すなわち、本発明は流動層反応の反応ガス
を冷却するために使用する多管円筒式熱交換器におい
て、該熱交換器の反応ガス入り口部にガス流れの整流装
置を備えた流動層反応用熱交換器に関する。
を冷却するために使用する多管円筒式熱交換器におい
て、該熱交換器の反応ガス入り口部にガス流れの整流装
置を備えた流動層反応用熱交換器に関する。
【０００９】
【発明の実施の形態】以下、本発明を更に詳細に説明す
る。本発明の整流器は、流動層反応を用いたパラフィ
ン、オレフィン、芳香族またはアルコールなどの酸化反
応、酸化脱水素反応或いはアンモ酸化反応により、対応
するアルデヒド、カルボン酸、カルボン酸無水物または
ニトリル類を製造する場合に有用である。具体的には、
ベンゼン、ブテン、ブタンまたはナフタレンなどからの
無水マレイン酸或いは無水フタル酸などの酸無水物の製
造、プロパン、プロピレン、イソブタン、イソブチレン
または第３級ブチルアルコールなどからのアクリロニト
リル或いはメタクリロニトリルなどの不飽和ニトリルの
製造、メタンまたはメタノールなどからの青酸の製造、
トルエン、キシレンまたは３−メチルピリジンなどアル
キル置換（ヘテロ）芳香族からのベンゾニトリル、フタ
ロニトリルまたはニコチノニトリルなどの（ヘテロ）芳
香族ニトリルの製造に好ましく用いられる。特にプロパ
ン、プロピレン、イソブチレンまたは第３級ブチルアル
コールをアンモニアと分子状酸素と共に高温かつ気相で
流動層反応触媒によって接触反応させて、原料炭化水素
または第三級アルコールと同じ炭素数を有する不飽和ニ
トリルの製造に有効に用いられる。
る。本発明の整流器は、流動層反応を用いたパラフィ
ン、オレフィン、芳香族またはアルコールなどの酸化反
応、酸化脱水素反応或いはアンモ酸化反応により、対応
するアルデヒド、カルボン酸、カルボン酸無水物または
ニトリル類を製造する場合に有用である。具体的には、
ベンゼン、ブテン、ブタンまたはナフタレンなどからの
無水マレイン酸或いは無水フタル酸などの酸無水物の製
造、プロパン、プロピレン、イソブタン、イソブチレン
または第３級ブチルアルコールなどからのアクリロニト
リル或いはメタクリロニトリルなどの不飽和ニトリルの
製造、メタンまたはメタノールなどからの青酸の製造、
トルエン、キシレンまたは３−メチルピリジンなどアル
キル置換（ヘテロ）芳香族からのベンゾニトリル、フタ
ロニトリルまたはニコチノニトリルなどの（ヘテロ）芳
香族ニトリルの製造に好ましく用いられる。特にプロパ
ン、プロピレン、イソブチレンまたは第３級ブチルアル
コールをアンモニアと分子状酸素と共に高温かつ気相で
流動層反応触媒によって接触反応させて、原料炭化水素
または第三級アルコールと同じ炭素数を有する不飽和ニ
トリルの製造に有効に用いられる。
【００１０】また、本発明の整流器を反応器出口の熱交
換器の反応ガス入り口部に設置することにより反応器出
口の熱交換器の圧力損失の上昇を著しく抑制することが
でき、流動層反応器を長期にわたり安定して運転できる
メリットがある。
換器の反応ガス入り口部に設置することにより反応器出
口の熱交換器の圧力損失の上昇を著しく抑制することが
でき、流動層反応器を長期にわたり安定して運転できる
メリットがある。
【００１１】本発明において反応器に供給する原料、空
気、アンモニア等のモル比は、一般的な酸化反応、アン
モ酸化反応の反応条件下であれば良く、本発明の整流器
の設置により変更する必要はなく、特に限定されるもの
ではない。なお、反応温度及び圧力に関しても原料が気
相状態で反応する通常の酸化反応、アンモ酸化反応の温
度、圧力であれば良く、特に限定されるものではない。
気、アンモニア等のモル比は、一般的な酸化反応、アン
モ酸化反応の反応条件下であれば良く、本発明の整流器
の設置により変更する必要はなく、特に限定されるもの
ではない。なお、反応温度及び圧力に関しても原料が気
相状態で反応する通常の酸化反応、アンモ酸化反応の温
度、圧力であれば良く、特に限定されるものではない。
【００１２】反応ガスの冷却に使用する熱交換器は、管
内を反応ガスが通過する一般的な管側１パスの多管円筒
式熱交換器が好ましく使用される。本発明による流動層
反応器出口の反応ガス冷却のために設置された熱交換器
のガス入り口整流器の構造は、熱交換器仕切室から伝熱
管内へ流入するガスの縮流を緩和する構造であれば良
く、具体的には例えば、伝熱管入り口部内面側の面取り
を行った構造（図２）、あるいは、ＪＩＳ Ｂ ２３１
１のようなレジューサを伝熱管入り口に設けた構造（図
３）、さらには、ラッパ管状（ベルマウス）の構造（図
４）などを挙げることが出来るが、これらに限定される
ものではない。
内を反応ガスが通過する一般的な管側１パスの多管円筒
式熱交換器が好ましく使用される。本発明による流動層
反応器出口の反応ガス冷却のために設置された熱交換器
のガス入り口整流器の構造は、熱交換器仕切室から伝熱
管内へ流入するガスの縮流を緩和する構造であれば良
く、具体的には例えば、伝熱管入り口部内面側の面取り
を行った構造（図２）、あるいは、ＪＩＳ Ｂ ２３１
１のようなレジューサを伝熱管入り口に設けた構造（図
３）、さらには、ラッパ管状（ベルマウス）の構造（図
４）などを挙げることが出来るが、これらに限定される
ものではない。
【００１３】整流器の設置方法は、特に限定されるもの
ではなく、例えば、該熱交換器作成時にあらかじめ一体
構造として設ける場合や、整流器のみを作成して固定管
板と仕切室の間に挟み込む場合がある。
ではなく、例えば、該熱交換器作成時にあらかじめ一体
構造として設ける場合や、整流器のみを作成して固定管
板と仕切室の間に挟み込む場合がある。
【００１４】本整流器の設置により、当該熱交換器の圧
力損失上昇は大幅に減少し、実施しない場合と比較し
て、長期にわたり熱交換器の圧力損失が上昇せず流動層
反応器を長期にわたり安定して運転できる。また、費用
も高くなく、特別な操作も必要としない。
力損失上昇は大幅に減少し、実施しない場合と比較し
て、長期にわたり熱交換器の圧力損失が上昇せず流動層
反応器を長期にわたり安定して運転できる。また、費用
も高くなく、特別な操作も必要としない。
【００１５】
【実施例】以下実施例により、更に具体的に説明する
が、本発明はこれら実施例に限定されるものでない。
が、本発明はこれら実施例に限定されるものでない。
【００１６】（実施例１）使用した反応器は直径３．９
ｍで、触媒は粒径１０〜１００μｍ、平均粒径５０μｍ
のモリブデン−ビスマス系シリカ担持触媒である。熱交
換器は直径０．６ｍ、長さ４．８ｍの管側１パスの多管
円筒式熱交換器で、熱交換器の反応ガス入り口部の整流
器にラッパ管状の構造物（ベルマウス）を設け、冷媒に
は水を使用した。反応器で生成したガスを１３５００Ｎ
ｍ３／Ｈｒの流量で熱交換器に導入し、約６ヶ月の運転
を継続したが、熱交換器の圧力損失は増加せず、安定し
た運転が継続できた。反応開始時、６ヶ月運転時とも熱
交換器の圧力損失は１８ｋＰａであった。
ｍで、触媒は粒径１０〜１００μｍ、平均粒径５０μｍ
のモリブデン−ビスマス系シリカ担持触媒である。熱交
換器は直径０．６ｍ、長さ４．８ｍの管側１パスの多管
円筒式熱交換器で、熱交換器の反応ガス入り口部の整流
器にラッパ管状の構造物（ベルマウス）を設け、冷媒に
は水を使用した。反応器で生成したガスを１３５００Ｎ
ｍ３／Ｈｒの流量で熱交換器に導入し、約６ヶ月の運転
を継続したが、熱交換器の圧力損失は増加せず、安定し
た運転が継続できた。反応開始時、６ヶ月運転時とも熱
交換器の圧力損失は１８ｋＰａであった。
【００１７】（比較例１）実施例１と同一反応器で、熱
交換器上部の整流器を設置しないこと以外は実施例１と
同じ熱交換器を用い、実施例１と同様の反応条件で運転
した。反応開始時の圧力損失は、２０ｋＰａであった。
当該熱交換器の圧力損失が増大し、反応器の反応圧力が
高くなり、原料空気の供給が困難になったため、反応開
始から３．５ヶ月後に反応を停止した。停止時の圧力損
失は３０ｋＰａであった。
交換器上部の整流器を設置しないこと以外は実施例１と
同じ熱交換器を用い、実施例１と同様の反応条件で運転
した。反応開始時の圧力損失は、２０ｋＰａであった。
当該熱交換器の圧力損失が増大し、反応器の反応圧力が
高くなり、原料空気の供給が困難になったため、反応開
始から３．５ヶ月後に反応を停止した。停止時の圧力損
失は３０ｋＰａであった。
【００１８】
【発明の効果】本発明を実施することにより、工業的に
安価な簡単な装置で、特別に煩雑な操作も必要とせずに
熱交換器の汚れ防止が計られ、経時的な圧力損失上昇を
抑制することができ、実施しない場合に比べ流動層反応
器を長期にわたり安定して連続運転することができる。
安価な簡単な装置で、特別に煩雑な操作も必要とせずに
熱交換器の汚れ防止が計られ、経時的な圧力損失上昇を
抑制することができ、実施しない場合に比べ流動層反応
器を長期にわたり安定して連続運転することができる。
【図１】図１は、本発明の実施例を示す流動層反応器お
よび整流器を設けた熱交換器を示す概略図である。
よび整流器を設けた熱交換器を示す概略図である。
【図２】図２は、熱交換器ガス入り口部の伝熱管内面部
に面取りを行った伝熱管の縦断面図である。
に面取りを行った伝熱管の縦断面図である。
【図３】図３は、熱交換器ガス入り口部にレジューサを
設けた伝熱管の縦断面図である。
設けた伝熱管の縦断面図である。
【図４】図４は、熱交換器ガス入り口部にラッパ状構造
物（ベルマウス）を設けた伝熱管の縦断面図である。
物（ベルマウス）を設けた伝熱管の縦断面図である。
１ 流動層反応器 ２ 熱交換器 ３ 整流器 ４ 熱交換器の伝熱管 ５ 熱交換器の固定管板 ６ 伝熱管の面取り部 ７ レジューサ ８ ラッパ状構造物（ベルマウス）
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｃ０７Ｃ 255/08 Ｃ０７Ｃ 255/08
Claims (2)
- 【請求項１】 流動層反応の反応ガスを冷却するため
に使用する多管円筒式熱交換器において、該熱交換器の
反応ガス入り口部にガス流れの整流装置を備えた流動層
反応用熱交換器。 - 【請求項２】 ガス流れの整流装置が、 １）伝熱管入り口部内面側の面取りを行った構造 ２）レジューサを設けた構造 ３）ラッパ管状の構造 のいずれか１種を含むものである請求項１記載の流動層
反応用熱交換器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000258807A JP2002071292A (ja) | 2000-08-29 | 2000-08-29 | 流動層反応用熱交換器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000258807A JP2002071292A (ja) | 2000-08-29 | 2000-08-29 | 流動層反応用熱交換器 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002071292A true JP2002071292A (ja) | 2002-03-08 |
Family
ID=18747059
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000258807A Pending JP2002071292A (ja) | 2000-08-29 | 2000-08-29 | 流動層反応用熱交換器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2002071292A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101371536B1 (ko) | 2007-04-17 | 2014-03-07 | 한라비스테온공조 주식회사 | 열교환기 |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5716793A (en) * | 1980-07-03 | 1982-01-28 | Takasago Thermal Eng Co Lts | Heat exchanger for collecting heat of exhaust gas |
| JPS62992U (ja) * | 1985-06-20 | 1987-01-07 | ||
| JPS6325495A (ja) * | 1986-05-16 | 1988-02-02 | サンタ・フエ・ブラウン・インコ−ポレイテツド | トランスフア−ライン熱交換器用の流線形流れの生成装置 |
| JPH05301040A (ja) * | 1992-04-24 | 1993-11-16 | Asahi Chem Ind Co Ltd | 反応器用熱交換器の洗浄方法 |
| JPH0655076U (ja) * | 1992-12-15 | 1994-07-26 | 三菱重工業株式会社 | 熱交換器 |
-
2000
- 2000-08-29 JP JP2000258807A patent/JP2002071292A/ja active Pending
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5716793A (en) * | 1980-07-03 | 1982-01-28 | Takasago Thermal Eng Co Lts | Heat exchanger for collecting heat of exhaust gas |
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| JPS6325495A (ja) * | 1986-05-16 | 1988-02-02 | サンタ・フエ・ブラウン・インコ−ポレイテツド | トランスフア−ライン熱交換器用の流線形流れの生成装置 |
| JPH05301040A (ja) * | 1992-04-24 | 1993-11-16 | Asahi Chem Ind Co Ltd | 反応器用熱交換器の洗浄方法 |
| JPH0655076U (ja) * | 1992-12-15 | 1994-07-26 | 三菱重工業株式会社 | 熱交換器 |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101371536B1 (ko) | 2007-04-17 | 2014-03-07 | 한라비스테온공조 주식회사 | 열교환기 |
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