JP2002538951A - 特に接触気相反応用の多管式固定床反応器 - Google Patents

特に接触気相反応用の多管式固定床反応器

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Abstract

(57)【要約】 本発明は、多管式反応器および接触気相反応を実施するため、特に発熱性もしくは吸熱性の接触気相反応を実施するため、たとえば無水フタル酸（ＰＳＡ）、アクリル酸（ＡＡ）、メタクリル酸（ＭＡＡ）、アクロレイン、無水マレイン酸（ＭＳＡ）、グリオキサール、ホスゲン、青酸またはビニルホルムアミド（ＶＦＡ）を製造するための該反応器の使用に関する。本発明により、多数の反応管（１７）に基づいて、排出すべき高い反応熱が生じるか、もしくは必要とされる比較的大きな反応器の場合、管分布対管外径ｄａの比を、反応器の直径もしくは管束の外径ｄＲＢａに依存させることが提案される。反応管束（１８）の外径が４メートルを超える場合、管分布ｔ対管外径ｄａの比率は少なくとも１．３であると有利である。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】 本発明は、多管式反応器、および接触気相反応を実施するための、特に発熱性
および吸熱性の接触気相反応、たとえば無水フタル酸（ＰＳＡ）、アクリル酸（
ＡＡ）、メタクリル酸（ＭＡＡ）、アクロレイン、無水マレイン酸（ＭＳＡ）、
グリオキサール、ホスゲン、青酸またはビニルホルムアミド（ＶＦＡ）の製造を
実施するための該反応器の使用に関する。
【０００２】 多管式反応器は化学工業において多くの場合、固定床触媒を用いた接触気相反
応を実施するために使用される。
【０００３】 通常、多管式反応器は、ジャケット中に配置された多数の平行な反応管から構
成される反応管束からなる。通常、担持触媒を含有する反応管は、その開放端部
において管底面に気密に固定されており、かつそれぞれ上端もしくは下端で、ジ
ャケットと結合しているキャップに接続する。反応管は担持触媒以外に、担持触
媒の代わりに、もしくは付加的にシェル型触媒、非担持触媒(Vollkatalysatoren
)、触媒材料からなる配列された充てん物を有していてもよく、これらは静止型
ミキサーと比較可能な配置になっている。最後に、反応管の内壁を触媒材料で被
覆することもまた可能である。キャップを介して、反応管を貫流する反応混合物
を供給するか、もしくは排出する。最上部および最下部の管底面の間に存在し、
反応管を包囲している空間はじゃま板によって分割されていてもよく、ここに熱
交換媒体の循環流を導通して反応熱を供給もしくは除去する。このために多管式
反応器のジャケットは、熱交換媒体の供給もしくは除去のための手段、たいてい
は適切な導入もしくは排出用の環状管を有しており、該手段により適切なポンプ
を用いて熱交換媒体を循環させる。多管式反応器を出た後、熱交換媒体をたとえ
ば外部に存在する熱交換器中で再度所定温度にし、その後、該熱交換媒体を改め
て反応器へ導入する。
【０００４】 発熱反応の場合、蒸発冷却によって温度調節することができる。
【０００５】 工業的な製造方法で使用される多管式反応器は、数メートルの直径を有する。
経済的な理由から、反応器中でできる限り多数の反応管を使用する。直径数メー
トルの反応器の場合、反応管の数はたいてい１００００〜５００００の管の範囲
、有利には１００００〜３００００の管の範囲である。従来、工業的な多管式反
応器の場合、管をできる限り密に充てんして、最大の反応管数でできる限りわず
かな反応器直径を達成することに重点がおかれていた。その際、通常、管は三角
形、たいていは正三角形の配置で位置決めされている。反応管をコンパクトに配
置する基準として、いわゆる管分布(Rohrteilung)ｔ対管の外径ｄａの比率を使
用する。この場合、管分布とは、相互に隣接する反応管の内側の中心軸同士の距
離と理解する。公知の工業用反応器、たとえばドイツの公開公報ＤＥ４４３１９
５７号の実施例に記載されている反応器は、１．２８以下の管分布対管外径の比
を有している。
【０００６】 無水フタル酸、アクリル酸、メタクリル酸、アクロレイン、無水マレイン酸ま
たはグリオキサールを製造するような、強発熱性の酸化反応を実施する場合は特
に、反応温度を正確に制御することが決定的な役割を果たす。これらの反応の場
合、触媒活性の複合金属酸化物の固定床配置を有する反応管に気体混合物を導通
する。たとえば、無水フタル酸を製造するために多管式反応器を使用し、無水フ
タル酸は、合成樹脂、フタレート可塑剤、フタロシアニン染料およびその他のフ
ァインケミカルを製造するために重要な中間生成物である。無水フタル酸の世界
的な生産量は、年間４００００００トンを上回る。今日、最も重要な製造方法に
よれば、無水フタル酸は大部分、酸化剤として空気を用いたｏ−キシレンの気相
酸化により製造される。このためにｏ−キシレンを気化させ、過剰量の空気と混
合し、かつ３４０〜４４０℃で反応管中に存在する触媒に導通する。触媒はたと
えばＶ２Ｏ５とＴｉＯ２とからなり、助触媒を含有する、セラミック体、たとえ
ばの磁器製もしくはＳｉＣ製の球体もしくはリング上の混合物からなっていても
よい。このセラミック体の典型的な寸法は、約６ｍｍ×６ｍｍもしくは８ｍｍ×
６ｍｍである。その際、ｏ−キシレンを無水フタル酸に対して７８〜８０％の選
択率で酸化する。酸化は約〜１１１０ｋＪ／モルで強発熱性である。
【０００７】 熱交換媒体として特に、２５０℃〜５００℃の有利な反応温度範囲、特に２５
０℃〜３８０℃で液状の調温媒体が適切である。特に有利にはたとえば塩の溶融
物、たとえば特にＰＳＡの合成の際に有利に使用される硝酸カリウム、亜硝酸ナ
トリウムおよび硝酸ナトリウムからなる混合物の溶融物を使用する。
【０００８】 方法の実施、特に反応器の温度調節は、いくつかの理由から特別な注意を必要
とする。反応器中に管が多数存在する場合には、全ての管を全横断面において同
一かつ時間的に一定した気体混合物が流れ、これによって全ての管中での反応は
同じ速度で進行し、かついくつかの有利な管中で特に早く進行することがないこ
とが要求される。しかし放出される高い反応エンタルピーによって、個々の管中
で規定された温度範囲から逸脱した場合に触媒が焼結するか、または溶融するか
、または不活性になることがある。このことは、装置にとって著しい危険と結び
ついている。さらに衝突における不均一性により、管中の反応条件が異なる。こ
のことにより副生成物が著しい量で生じ、該副生成物が収率を低下させ、かつそ
の後の精製段階で、形成される無水フタル酸から該副生成物を分離し、かつ廃棄
処理しなくてはならない。反応管に沿った流れの方向での反応温度は、気相酸化
の場合、ホットスポットと呼ばれる最大値を通過する。このようなホットスポッ
トは確かに基本的には所望されている。しかし、ホットスポットの温度が高すぎ
ることは問題である。というのも、これによって触媒の寿命が短くなり、また反
応の選択率も低下するからである。
【０００９】 従って原則として効果的な反応器の温度調節は、反応器の横断面にわたる温度
の不均一な分布を低減し、かつ不所望に高いホットスポットが現れることを防止
するという課題を有する。
【００１０】 一般にできる限り小さい管分布対管外径の比を有する従来の反応器の場合、効
果的な反応器の温度調節は限定的に可能であるにすぎなかった。特に円筒形の反
応器の形状の場合、横断流の熱交換媒体を反応管束の外側の範囲から反応器の反
応管を有していない内部空間へと、もしくはその逆に導通させる。これは著しい
圧力損失ひいては限定的な熱交換媒体流につながる。従って従来は、熱交換媒体
を搬送するために、性能がよく、従って極めて高価なポンプ装置を使用する必要
があった。
【００１１】 従って本発明の課題は、反応器横断面の半径方向で均一な温度分布を可能にし
、かつ熱交換媒体の高すぎるホットスポットを充分に低減する反応器を提供する
ことである。
【００１２】 前記課題は、請求項１に記載の特徴を有する本発明による多管式反応器により
解決される。本発明によれば、数多くの反応管に基づいて連行すべき反応熱が高
い温度で生じる、比較的大きな反応器において、管分布ｔ対管外径ｄａの比を反
応器直径もしくは管束外径ｄＲＢａに依存させることが提案される。本発明によ
れば特に、管分布ｔ対管外径ｄａの比を少なくとも１．３に規定することが提案
される。その際、有利には隣接する３つの反応管が、１つの三角形、有利には正
三角形を形成するように反応管が配置されている。管分布ｔは、この場合、三角
形の辺の長さに相応する。
【００１３】 従って本発明の対象は、ジャケット内に配置された多数の平行な反応管からな
る反応管束を有し、かつ反応管を貫流する熱交換媒体の供給および排出のための
手段を有する多管式反応器であり、その際、反応管は外径ｄａおよび管分布ｔを
有し、その際、該反応器の特徴は、管分布対反応管の管外径の比ｔ／ｄａが少な
くとも１．３であることである。
【００１４】 本発明による多管式反応器は数多くの利点と結びついている。
【００１５】 管分布対管外径の比の増大によって、所定のポンプ性能で高い熱交換媒体流が
可能になり、ひいては横断面における温度の均一化が改善され、かつ熱交換媒体
のホットスポットが低減される。
【００１６】 意外なことに、最大に認容可能な熱交換媒体の出口温度を超えることなく、熱
交換媒体の入口温度を高めることが可能であることが確認された。このことによ
って反応の選択率が改善され、かつこのことによって収率が向上する。このよう
にして反応器の能力を２％まで高めることができる。
【００１７】 熱交換媒体のホットスポットを低減することは、さらに大きな運転安全性につ
ながる。というのも、反応混合物が発火する危険が著しく低減するからである。
【００１８】 本発明による多管式反応器をＰＳＡ合成で使用する際には特に、１．３を越え
る分布比によって、流入する気体混合物をｏ−キシレンによって明らかにより高
い割合で負荷することが可能であることが判明した。
【００１９】 従来技術に対して管分布をわずかに拡大したのみであるということは、反応器
直径の拡大もわずかであるということにつながる。興味深いことに、このように
寸法をわずかに増大させることによって、所定のポンプ性能でほぼ２倍の熱交換
媒体流が可能になることが確認された。
【００２０】 本発明によればさらに、管分布対反応管の外径の比ｔ／ｄａが、反応管束の外
径ｄＲＢａの増大と共に上昇することが提案される。これによって、供給もしく
は除去すべき反応熱が、管束の外径の増大と共に、ひいては管の数の著しい増大
と共に極めて高くなることを顧慮することが可能である。
【００２１】 本発明により提案される１．３を上回る分布比は、大きな反応器の場合に特に
有利に使用される。第一の有利な実施態様によれば、反応管束は、４ｍを越える
外径ｄＲＢａを有するほぼ円形の横断面を有する。このような反応管束は、たい
てい、管を有していない中心領域を有しており、該領域を介して反応管部分を半
径方向で流れる熱交換媒体が軸方向に流れることができる。
【００２２】 特に有利にはこの実施態様の場合、管分布対反応管の外径ｔ／ｄａは、反応管
束の直径が４ｍ〜１２ｍの場合に１．３〜１．６の範囲であり、反応管束の直径
が４ｍ〜１０ｍの場合に１．３〜１．５の範囲である。
【００２３】 このような直径を有する多管式反応器は一般に１００００〜５００００、有利
には１００００〜３００００の反応管を有する。
【００２４】 しかし本発明は、円筒形の反応管束に限定されない。たとえば方形の横断面を
有する反応管束または反応管を有していない端部を有する円形の横断面を有する
反応管束を使用する場合、管分布対管外径の比は、有利には熱交換媒体が横断し
て貫流する管束の深さｄＲＢｔに依存する。本発明により考慮される分布比１．
３の場合、反応管束は有利には、熱交換媒体の流れの方向に対して平行に測定さ
れる管束深さ少なくとも１．３ｍを有する、ほぼ方形の横断面を有する。
【００２５】 反応管束の深さｄＲＢｔは有利には１．３ｍ〜３ｍであり、その際、管分布ｔ
対反応管の外径ｄａの比ｔ／ｄａは、１．３より大から１．６の間の範囲である
。
【００２６】 通常、反応管はフェライト鋼からなり、かつ一般的な壁厚は１〜３ｍｍである
。その内径は通常２０〜７０ｍｍ、有利には２０〜３５ｍｍである。反応管の一
般的な長さ、ひいては反応器の円筒形の範囲の長さは、１．５〜７ｍの範囲であ
る。
【００２７】 ほぼ方形の横断面を有する反応管束の場合、横断面の深さｄＲＢｔ対管束の横
断面の長さの比は、有利には１：１〜１：１０、特に有利には１：１．５〜１：
４である。
【００２８】 本発明による反応器により、毎時１００００〜２００００ｍ３の熱交換媒体、
たとえば塩溶融物の貫流量を実現することができる。
【００２９】 反応管中の反応により条件付けられたホットスポットの低減と共に、一方では
触媒の寿命が長くなり、かつ他方では反応の選択率が改善される。特に触媒寿命
の延長は、本発明による反応器の重要な利点である、というのも、特定の運転期
間から必要とされる触媒材料の交換は、高いコストおよび反応器の長い停止期間
と結びついているからである。
【００３０】 しばしば、反応器の管中の反応操作を触媒充てんにより制御する。たとえば２
つの異なった活性触媒の構造化された積層物を使用して、反応管の長さ方向で異
なった反応条件を生じることができる。本発明による多管式反応器のさらに有利
な実施態様によれば、反応器の内部空間が、反応管の長さ方向に見て、少なくと
も２つの帯域に分割されており、該帯域は異なった温度の熱交換媒体が貫流する
。この措置により一方では、両方の触媒を異なった温度でサーモスタット制御す
ることによって反応操作の別の可能性が生じる。他方では、多くの方法において
、単一の種類の触媒を使用して管を充てんし、かつ反応操作をもっぱら２つ以上
の、有利には５つまでの異なった温度帯域で行うことさえ可能である。有利には
連続する帯域で６０℃まで、有利には４０℃までの熱交換媒体の温度差を実現す
る。個々の帯域それぞれの分離は有利には、反応器中にほぼ水平に配置されてお
り、かつ反応管を通すための切欠を有する管底板によって保証される。
【００３１】 本発明の対象は、接触気相反応を実施するための本発明による多管式反応器の
使用でもある。
【００３２】 本発明の対象は特に、酸化反応の実施のため、特に無水フタル酸、無水マレイ
ン酸、アクリル酸、アクロレイン、メタクリル酸、グリオキサール、ホスゲン、
青酸またはビニルホルムアミドを製造するための本発明による多管式反応器の使
用である。固定床に配置された触媒を用いた多管式反応器を使用したこのような
製造方法は公知である（たとえばUllmann's Encyclopedia of Industrial Chemi
stry、第５版、第Ｂ４巻、第１０３頁の第７表をその他の証明と共に参照のこと
）。
【００３３】 以下では本発明を添付の図面に記載の有利な実施態様と関連させて詳細に説明
する。以下に記載する無水フタル酸の製造は、酸化気相反応における本発明によ
る反応器の使用のための単なる例を示すものであり、かつ本発明をこの適用事例
に限定するものではない。
【００３４】 図面において： 図１は、無水フタル酸を製造するための装置に統合された本発明による反応器
の概略図を示し、 図２は、本発明による反応器の第一の実施態様の縦断面を示し、 図３は、ラインＩＩＩ〜ＩＩＩに沿った図２の反応器の横断面を示し、 図４は、図３の反応器を拡大した詳細な断面図を示し、 図５は、本発明による反応器の第二の実施態様の縦断面を示し、 図６は、ラインＶＩ〜ＶＩに沿った図５の反応器の横断面を示し、 図７は、本発明による反応器の第三の実施態様の横断面を示し、かつ 図８は、本発明による反応器の第四の実施態様の縦断面を示す。
【００３５】 図１に関連して無水フタル酸を製造するための装置の概略図が認められる。製
造方法の詳細な説明は、たとえばUllmann's Encyclopedia of Industrial Chemi
stry、第５版、第２０Ａ巻、第１８１頁以降に見られる。
【００３６】 気化器１０中でｏ−キシレンまたはナフタリンを気化し、かつ送風装置１１お
よび加熱装置１２により約１２０〜３００℃に加熱された過剰量の空気と混合す
る。ｏ−キシレン／空気−混合物は、反応器１３へと達し、ここで上部のキャッ
プ１４の領域で全反応器横断面にわたって均一に分配される。上部のキャップ１
４は、円筒形の反応器ジャケット１５に対して上部の底板１６によって閉鎖され
ている。底板１６へ管束１８の反応管１７が接続している。反応管１７は、その
上部の領域で気密に底部１６と溶接されている。反応管１７中に（図面には記載
されていないが）触媒材料が存在する。その底部の領域では反応管１７が下方の
底板１９と気密に溶接されており、かつ反応器１３の下方のキャップ２０に接続
している。ｏ−キシレン／空気−混合物は、反応管を貫流し、かつ大部分無水フ
タル酸へと酸化される。熱い反応ガスは、導管２１を介していわゆる昇華装置ま
たは分離装置２２へ導通され、ここで、微細な結晶の形で分離される。分離装置
２２から無水フタル酸を溶融し、かつその後の蒸留装置２３中で溶融した粗製無
水フタル酸から純粋な物質が得られる（Ullmann's Encyclopedia of Industrial
Chemistry、第５版、第２０Ａ巻、第１８１頁以降に相応）。
【００３７】 反応管束１８を、合わせて参照番号２４で示した熱交換媒体循環流により温度
調節する。このために、硝酸ナトリウム、亜硝酸ナトリウムおよび亜硝酸カリウ
ムからなる塩溶融物をジャケット開口部２５を介して反応器の円筒形のジャケッ
ト部分へと導通し、かつここで管束１８の反応管１７において長さ方向の流れ、
横断流、向流または並流で通過させ、ｏ−キシレンの酸化の際に生じる反応熱を
除去する。
【００３８】 熱交換媒体は、ジャケット開口部２６を介して反応器から出て、外部に存在す
る熱交換器２７に達し、該熱交換器は（図面には記載されていない）蒸気ボイラ
ーから導管２８、２９を介して、たいていは３４０〜４４０℃の範囲にある所望
の反応温度へと調温される。反応温度の正確な選択は特に、使用される触媒材料
に依存し、かつできる限り一定に保持すべきである。
【００３９】 図２には、本発明による多管式反応器の第一の実施態様が詳細に記載されてい
る。図３は、図２に記載された反応器のラインＩＩＩ〜ＩＩＩに沿った断面図を
示す。すでに図１に記載した部材に関連させて比較可能な機能を満足する部材は
、同一の参照番号で示している。
【００４０】 円筒形の反応器１３は、円形の横断面および外径ｄＲＢａを有する鉛直に配置
された反応管束１８を有している（図３を参照のこと）。反応管１７は環状リン
グ上に均一に分布している。管束１８の中心部分１８ａは反応管を有していない
。
【００４１】 熱交換媒体を、１つまたは複数のポンプ３２により環状導管３０、３１を介し
てジャケット開口部２５、２６を通って反応管を包囲している空間に供給するか
、もしくはここから排出する。反応器中に配置されたじゃま板３３を用いて熱交
換媒体の蛇行型の流れを実現するが、ただしその際、反応管１７の範囲で半径方
向の流れが支配的である。
【００４２】 図３および４の断面図には管分布ｔ、反応管１７の外径ｄａおよび反応管束１
８の外径ｄＲＢａが配置されている。図３の記載は縮尺に従っていない（図６お
よび７のものと同様）ことを注釈しておく。実際には反応管１７の直径は管束外
径と比較して実質的により小さい。
【００４３】 本発明による多管式反応器の実質的なパラメータをより明らかにするために、
この場合、図４に図３で示した管束１８の一部を拡大して記載する。特に図４の
記載では、それぞれ３つの隣接する反応管が正三角形の角の頂点を形成すること
が認識される。
【００４４】 図５および６に記載されている本発明による反応器の実施態様、ならびに図７
の変形は、それぞれほぼ方形の横断面を有する反応管束１８を有している。この
ような形状は、特に横断流冷却の際に、熱交換媒体の輸送に関してわずかな流れ
抵抗に基づいて有利である。
【００４５】 本発明により提案された分布比によりこの利点はさらに強調される。
【００４６】 反応器の相互に向かい合って存在している幅広い側面において、反応管を有し
ていない空間３４は、熱交換媒体の分配もしくは収集のために備えられている。
図６の変形の場合、反応器ジャケット１５自体が方形の横断面を有しており、そ
の一方で図７の変形の場合、円筒形の反応器を使用する。後者の場合、反応管束
１８のほぼ方形の横断面は、反応管を有していない管部分３４によって生じる。
本発明によれば、ほぼ方形の反応管束の場合、分布比を管束１８の横に貫流する
深さｄＲＢｔに依存して選択する。
【００４７】 図８には、最後に、本発明による多管式反応器の第四の実施態様が縦断面の概
略図で示されている。反応器３５は、この場合、２帯域反応器であり、これは反
応管１７の長さ方向で見て２つの異なった温度帯域３６、３７に分割されている
。帯域３６、３７には別々の熱交換媒体循環流が供給される。例では第一の塩溶
液を接続管片３８、３９を介して第一の帯域３６へ導入し、かつ接続管片４０、
４１を介して再び排出する。相応して第二の塩溶液を接続管片４２、４３を介し
て第二の帯域へ導入し、かつ接続管片４４、４５を介して再び排出する。両方の
帯域３６、３７は、厚さ５０ｍｍの管底板４６を介して相互に分離されている。
該板は切欠を有しており、該切欠を介して反応管１７を組み込む。管を組み込ん
だ後、これを液圧により若干広げて管底板４６中での管１７の良好かつ充分気密
な座を達成する。１つの帯域内に、じゃま板４７が配置されており、該じゃま板
は塩溶融物を外側から半径方向で反応器の反応管を有していない中心へと案内し
、ここで上向きに曲げられ、かつ再び外側へとそらされる。図８には、大きな矢
印４８で反応ガスの流れ方向を、および小さな矢印４９、５０で第一もしくは第
二の塩溶融物の流れを表す。
【００４８】 実施例 以下に記載の例で使用する触媒を次のように製造した。
【００４９】 触媒Ｉ： 外径８ｍｍ、長さ６ｍｍおよび壁厚１．５ｍｍを有するステアタイト（珪酸マ
グネシウム）リング５０ｋｇをコーティングドラム(Dragiertrommel)中で１６０
℃に加熱し、かつＢＥＴ表面積２０ｍ２／ｇを有するアナターゼ２８．６ｋｇ、
シュウ酸バナジル２．１９ｋｇ、硫酸セシウム０．１７６ｋｇ、水４４．１ｋｇ
およびホルムアミド９．１４ｋｇからなる懸濁液で、施与した層が完成触媒の全
質量の１０．５％（４５０℃での焼成後）になるまで噴霧した。こうして施与し
た触媒活性材料、つまり触媒シェルは、バナジウム４．０質量％（Ｖ２Ｏ５とし
て計算）、セシウム０．４質量％（Ｃｓとして計算）および二酸化チタン９５．
６質量％からなっていた。
【００５０】 触媒ＩＩ： 外径８ｍｍ、長さ６ｍｍおよび壁厚１．５ｍｍを有するステアタイト（珪酸マ
グネシウム）リング５０ｋｇをコーティングドラム中で１６０℃に加熱し、かつ
ＢＥＴ表面積２０ｍ２／ｇを有するアナターゼ２８．６ｋｇ、シュウ酸バナジル
４．１１ｋｇ、三酸化アンチモン１．０３ｋｇ、燐酸二水素アンモニウム０．１
７９ｋｇ、硫酸セシウム０．０４５ｋｇ、水４４．１ｋｇおよびホルムアミド９
．１４ｋｇからなる懸濁液で、施与した層が完成触媒の全質量の１０．５％（４
５０℃での焼成後）になるまで噴霧した。こうして施与した触媒活性材料、つま
り触媒シェルは、リン（Ｐとして計算）０．１５質量％、バナジウム（Ｖ２Ｏ５ として計算）７．５質量％、アンチモン（Ｓｂ２Ｏ３として計算）３．２質量％
、セシウム０．１質量％（Ｃｓとして計算）および二酸化チタン８９．０５質量
％からなっていた。
【００５１】 例１：本発明による反応器を用いたＰＳＡの製造 本発明による反応器中に外径ｄＲＢａ＝５．４３５ｍを有する管束を配置した
。これは鋼製の約１４０００の反応管からなっており、該反応管はそれぞれ長さ
３．５ｍであり、かつ外径ｄａ＝２９ｍｍを有していた。管分布ｔは、４０ｍｍ
であった。従って比ｔ／ｄａ＝１．３７９３であった。該管を通じて上から下へ
と毎時、９８．５質量％のｏ−キシレン９０ｇ／Ｎｍ３を負荷した空気４Ｎｍ３ を導通した。２つの異なった活性触媒帯域が形成されるように反応管を充てんし
た。このためにまず、（底部から測定して）堆積層の高さ１．３ｍが達成される
まで、触媒ＩＩをそれぞれの管に充てんした。次いで、高さ１．７ｍを有する触
媒Ｉの堆積層を触媒ＩＩの層の上に施与した。
【００５２】 熱交換媒体としてＫＮＯ３、ＮａＮＯ２およびＮａＮＯ３からなる塩溶融物を
使用し、これを温度３４８．９℃で、毎時１１０００ｍ３の貫流量で反応器に導
通した。溶融物の出口温度は３５１．１℃であった。塩溶融物のホットスポット
温度は塩入口温度を３．９８℃上回っていた。
【００５３】 種々の横断面レベルで半径方向で複数の温度センサを溶融物中に配置した。反
応器横断面を介して測定される温度差は最大で約２．２℃であった。
【００５４】 ＰＳＡの収率は７８．９モル％であった。
【００５５】 例２：（比較例）従来技術による反応器を用いたＰＳＡの製造 従来技術の反応器中に外径ｄＲＢａ＝５．０２１ｍを有する管束を配置した。
これは鋼製の約１４０００の反応管からなり、該反応管はそれぞれ長さ３．５ｍ
であり、かつ外径ｄａ＝３０ｍｍを有していた。管分布ｔは３８ｍｍであった。
従って比ｔ／ｄａ＝１．２６７であった。再び反応管を例１に記載したように充
てんすることにより、２つの異なった活性触媒帯域を形成した。
【００５６】 管を通じて再び上から下へと毎時、９８．５質量％のｏ−キシレン９０ｇ／Ｎ
ｍ３で負荷した空気４Ｎｍ３を導通した。熱交換媒体として本発明による例と同
様にＫＮＯ３、ＮａＮＯ２およびＮａＮＯ３からなる塩溶融物を使用した。
【００５７】 溶融物の入口温度は、３４５．９℃であった。毎時６２００ｍ３の溶融物を反
応器に導通した。溶融物の出口温度は、３４９．７℃であった。塩溶融物のホッ
トスポットの温度は塩導入温度を７．２℃上回っていた。
【００５８】 測定される温度の違いは反応器横断面を介して最大約４．２℃であった。
【００５９】 ＰＳＡの収率は７７．８モル％であった。
【図面の簡単な説明】
【図１】 無水フタル酸を製造するための装置に統合された本発明による反応器の概略図
を示す。
【図２】 本発明による反応器の第一の実施態様の縦断面を示す。
【図３】 図２の反応器のラインＩＩＩ〜ＩＩＩに沿った横断面を示す。
【図４】 図３の反応器の詳細な拡大断面図を示す。
【図５】 本発明による反応器の第二の実施態様の縦断面を示す。
【図６】 図５の反応器のラインＶＩ〜ＶＩに沿った横断面を示す。
【図７】 本発明による反応器の第三の実施態様の横断面を示す。
【図８】 本発明による反応器の第四の実施態様の縦断面を示す。
【手続補正書】特許協力条約第３４条補正の翻訳文提出書
【提出日】平成１３年２月２１日（２００１．２．２１）
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】特許請求の範囲
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＣＹ， ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，Ｉ Ｔ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ ，ＣＦ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＧＷ，ＭＬ， ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＧＨ，ＧＭ，Ｋ Ｅ，ＬＳ，ＭＷ，ＳＤ，ＳＬ，ＳＺ，ＴＺ，ＵＧ，ＺＷ )，ＥＡ(ＡＭ，ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ，ＫＺ，ＭＤ，ＲＵ， ＴＪ，ＴＭ)，ＡＥ，ＡＬ，ＡＭ，ＡＴ，ＡＵ，ＡＺ， ＢＡ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ，ＣＨ，ＣＮ，Ｃ Ｒ，ＣＵ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＤＭ，ＤＺ，ＥＥ，ＥＳ ，ＦＩ，ＧＢ，ＧＤ，ＧＥ，ＧＨ，ＧＭ，ＨＲ，ＨＵ， ＩＤ，ＩＬ，ＩＮ，ＩＳ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ，Ｋ Ｒ，ＫＺ，ＬＣ，ＬＫ，ＬＲ，ＬＳ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ ，ＭＡ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＫ，ＭＮ，ＭＷ，ＭＸ，ＮＯ， ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ，Ｓ Ｉ，ＳＫ，ＳＬ，ＴＪ，ＴＭ，ＴＲ，ＴＴ，ＴＺ，ＵＡ ，ＵＧ，ＵＳ，ＵＺ，ＶＮ，ＹＵ，ＺＡ，ＺＷ (72)発明者 ペーター ロイター ドイツ連邦共和国 マンハイム カール− マルクス−シュトラーセ 43 (72)発明者 ルートヴィヒ ヴァムバッハ ドイツ連邦共和国 シュヴェッツィンゲン マールシュタルシュトラーセ 49ベー (72)発明者 ウルリヒ ハモン ドイツ連邦共和国 マンハイム ニーチェ シュトラーセ 30 Ｆターム(参考） 4G070 AA01 AB07 BA08 BB02 CA06 CA12 CA17 CA25 CB02 CB17 CC02 DA21 4G075 AA03 AA63 BA06 BB05 BD14 CA54 DA02 EA06 EB01 EC07 EC09 EE31 FB02

Claims (11)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 ジャケット（１５）中に配置された多数の平行な反応管（１
    ７）からなる反応管束（１８）を有し、かつ反応管（１７）を環流する熱交換媒
    体を供給および排出する手段を有し、その際、反応管は外径ｄａおよび管分布ｔ
    を有する多管式反応器（１３）において、管分布ｔ対反応管の外径ｄａの比ｔ／
    ｄａが少なくとも１．３であることを特徴とする、多管式反応器。
  2. 【請求項２】 管分布ｔ対反応管（１７）の外径ｄａの比ｔ／ｄａが、反応
    管束（１８）の横断面寸法の増加と共に増大する、請求項１記載の多管式反応器
    。
  3. 【請求項３】 反応管束（１８）が、４ｍより大の外径ｄＲＢａを有するほ
    ぼ円形の横断面を有する、請求項１または２記載の多管式反応器。
  4. 【請求項４】 反応管束（１８）の外径ｄＲＢａが、４ｍ〜１２ｍであり、
    かつ管分布ｔ対反応管（１７）の外径ｄａの比ｔ／ｄａが、１．３〜１．６の範
    囲である、請求項３記載の多管式反応器。
  5. 【請求項５】 反応管束（１８）の外径ｄＲＢａが、４ｍ〜１０ｍであり、
    かつ管分布ｔ対反応管（１７）の外径ｄａの比ｔ／ｄａが、１．３〜１．５の範
    囲である、請求項４記載の多管式反応器。
  6. 【請求項６】 反応管束（１８）が、熱交換媒体の流れ方向に対して平行に
    測定される管束深さｄＲＢｔ少なくとも１．３ｍを有するほぼ方形の横断面を有
    する、請求項１または２記載の多管式反応器。
  7. 【請求項７】 反応管束（１８）の深さｄＲＢｔが、１．３〜４ｍであり、
    かつ管分布ｔ対反応管（１７）の外径ｄａの比ｔ／ｄａが、１．３〜１．６の範
    囲である、請求項６記載の多管式反応器。
  8. 【請求項８】 反応管束（１８）が、１００００〜５００００の反応管（１
    ７）を有する、請求項１から７までのいずれか１項記載の多管式反応器。
  9. 【請求項９】 反応器が反応管（１７）の長さ方向で少なくとも２つの帯域
    （３６、３７）に分割されており、該帯域を異なった温度の熱交換媒体が貫流す
    る、請求項１から８までのいずれか１項記載の多管式反応器。
  10. 【請求項１０】 接触気相反応を実施するための請求項１から９までのいず
    れか１項記載の多管式反応器の使用。
  11. 【請求項１１】 酸化反応を実施するため、特に無水フタル酸、無水マレイ
    ン酸、アクリル酸、アクロレイン、メタクリル酸、グリオキサール、ホスゲン、
    青酸またはビニルホルムアミドを製造するための請求項１から９までのいずれか
    １項記載の多管式反応器の使用。
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