JP2003534299A - 発熱を伴う不均一系触媒作用の気相反応を行うための方法及びそのための装置 - Google Patents

発熱を伴う不均一系触媒作用の気相反応を行うための方法及びそのための装置

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Abstract

(57)【要約】 入口（１３１，１４１）と出口（１４３）を有する少なくとも１個の反応器空間（１０１）を含む、長時間の発熱を伴う不均一系触媒作用の気相反応を実質上等温で操作するための装置であって、反応ガスの主流軸に沿って３０ｍｍ以下の距離で実質上均一に間隔をおいて設けられた熱移動壁によって反応器空間が結合され、反応器空間に触媒被覆テープ（１２０，１３２）が固定され、テープが可撓性で且つ反応ガスに対して全ての空間方向において透過性であり、体積に対する面積比が５０〜５０００ｍ２／ｍ３であり、更に良好な熱伝導性を有し、反応ガスが前面面積１ｍ２、１時間あたり２００ｍ３以上の速度で反応器空間を流れ、熱交換媒体が反応器空間から離れた反応器壁側を流れることを特徴とする装置。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】 本発明は、固体触媒の存在下で長時間の発熱を伴う気相反応、特に酸化脱水素
反応を実質上等温で操作する方法及びそのための装置に関する。
【０００２】 ＤＥ−Ａ４２４３５００では、特定触媒被覆処理された編み込みワイヤー挿入
物を排ガスの洗浄（清浄）に使用する方法について開示している。編み込みワイ
ヤーまたは織り込みワイヤー層は、巻き付けられた状態で熱および／または機械
的に固定される。触媒挿入物の構造が複雑であることと、そこに輸送される熱が
弱いことが課題である。
【０００３】 ＤＥ−Ａ４１０９２２７では、 （ｉ）以下のフィルターまたは触媒本体に導く給送管を具備し、 （ｉｉ）フィルターまたは触媒本体が金属材料構造物から構成され、且つフィル
ターまたは触媒本体の金属材料構造物は、圧縮成形ワイヤーまたは繊維をランダ
ム、網目、編み込みもしくは織り込みの状態か、または粉末状、顆粒状もしくは
小片状で使用して、空隙が一面に広がり、排ガスが通過する本体を形成し、 （ｉｉｉ）フィルターまたは触媒本体により洗浄される排ガス用の出口管を具備
する、排ガス用のフィルターまたは触媒について開示している。
【０００４】 フィルターまたは触媒本体は、これを通って横方向に通過するか、またはフィ
ルターまたは触媒本体を通って排ガス流方向と逆側に通過する熱交換器の配管ま
たはダクトを具備している。
【０００５】 ＥＰ−Ｂ２０１６１４では、少なくとも部分的に波形のテープ状触媒本体を含
む不均一系触媒作用の化学反応を行うための装置であって、波形が主流軸に対し
て傾斜して且つ隣接板に逆向きに配置されている装置を開示し、触媒本体の波形
のピッチが隣接波形板のピッチ未満であり、触媒の表面積が隣接波形板の表面積
より大きい。この触媒は、触媒活性材料で被覆され且つ網目状または編み込みワ
イヤーとして構成されても良い本体であり得る。この板の複雑な波形は、バイパ
スの形成に有利であり、螺旋を防止するので、物質移動に不都合を生じさせる。
更に、考えられる高充填構成部材は、反応熱を有効に除去しない。
【０００６】 ＥＰ−Ｂ０３０５２０３では、非断熱条件下での不均一な触媒作用反応の操作
法を開示している。このために、伝熱壁を具備する環状反応器チャンバーに触媒
シート形態のモノリシックな触媒を充填する。このモノリシックな触媒は、流れ
方向全体に対して所定の角度に配置された条溝を有しているので、反応流体は、
一方の反応器壁から他方の反応器壁に鋭角で運ばれる。この反応流体に及ぼされ
る剪断応力は、反応器壁付近で極端に高く（高い圧力低下）、そうでなければむ
しろ低い（不十分な物質移動）。この反応器は、加工品に仕上げるために複雑で
ある。なぜなら、圧力低下は、反応器壁とモノリシックな触媒との間の形態に明
らかに左右されるからである。
【０００７】 ＥＰ−Ｂ０１４９４５６は、グリオキシル酸エステルの製造方法であって、こ
れに対応するグリコール酸エステルを気相中、管型反応器を使用してオキシ脱水
素化することによる製造方法に関し、その際、管型反応器は、反応器の配管とし
て実質上同一径の円柱形モノリス１種以上から作製される触媒担体を含み、そし
て直径１〜１０ｍｍの条溝（これにより、反応器の配管を入口から出口に導く）
を含んでおり、且つモノリスの体積の６０〜９０％が、中空の空間で形成されて
いる。条溝は、反応器軸に対して２０〜７０°の角度を形成可能である。この装
置は、反応流体を反応器壁に導くものであるため、反応熱の除去を促進する。こ
の方法は、ＥＰ−Ｂ０３０５２０３により公知の方法と同じ課題を有している。
【０００８】 ＤＥ−Ａ１９７２５３７８では、気相および／または液相における触媒反応用
の高充填固定床反応器を開示し、この反応器に２種類の材料流を並流又は向流で
通過させる。この２種類の材料流用の流動条溝は、折り畳まれた状態の分割壁に
より形成されている。この分割壁の折り畳みは、連続流動条溝が流体流用に形成
されるように波形構造物に形成される。波形構造物は、分割壁の逆側の折り畳み
部の間のスペーサーとして、及び触媒担体として機能し、そして分割壁への及び
分割壁からの熱輸送の改善を保証する。この波形構造物は剛性構造体であり、そ
の大きさは、分割壁の折り畳み部の間の間隔を最小限に制限し、更に、この波形
構造物に施され得る触媒の量も制限する。この波形構造物の表面積（即ち、触媒
の表面積）の、熱交換器の体積に対する比は、工業上可能な最大折り畳み幅５ｍ
ｍ及び折り畳み角９０°に基づき８００ｍ２／ｍ３以下である。更に、反応器の
組み立てに比較的コストがかかる。
【０００９】 しかるに、本発明は、長時間の発熱を伴う不均一系触媒作用の気相反応を操作
する反応器を提供することを目的とし、この反応器は、触媒に関して体積に対す
る面積比が良好である不均一系触媒作用反応側で良好な熱除去と熱供給を併用し
ている。
【００１０】 本発明者等は、上記目的が、入口及び出口を有する少なくとも１個の反応器空
間を含む、長時間の発熱を伴う不均一系触媒作用の気相反応を実質上等温で操作
する装置であって、 反応ガスの主流軸に沿って３０ｍｍ以下の距離で実質上均一に間隔をおいて設
けられた熱移動壁によって反応器空間が結合され、 反応器空間に触媒被覆テープ（１２０，１３２）が固定され、 テープが可撓性で且つ反応ガスに対して全ての空間方向において透過性であり
、体積に対する面積比が５０〜５０００ｍ２／ｍ３であり、更に良好な熱伝導性
を有し、 反応ガスが前面面積１ｍ２、１時間あたり２００ｍ３以上の速度で反応器空間
を流れ、 熱交換媒体が反応器空間から離れた反応器壁側を流れることを特徴とする装置
により達成されることを見出した。
【００１１】 主題となる装置は、実質上発熱反応ばかりでなく、実質上吸熱反応の操作に有
用である。なぜなら、これにより、熱除去及び熱供給をそれぞれ迅速にするから
である。実質上吸熱反応の例としては、酸化的な脱水素化反応、例えば３−メチ
ル−３−ブテン−１−オールのそれであり、一方、実質上発熱反応の例は、二重
結合または三重結合の水素化、更に芳香族化合物の水素化、例えばベンゼンのシ
クロヘキサンへの水素化である。かかる反応のエンタルピーは、例えば３０〜７
５ｋｃａｌ／モル（１．３×１０５〜３．１×１０５Ｊ／モル）である。
【００１２】 主題（本発明）の装置により、減圧下または高圧下での操作、ならびに大気圧
下、即ち１０−３〜１００バール（１０２〜１０７Ｐａ）、特に０．５〜４０バ
ール（５．０×１０４〜４．０×１０６Ｐａ）の圧力下で操作可能となる。従っ
て、かかる装置は、広い圧力範囲で使用可能である。
【００１３】 本発明の目的の反応ガスは、気体状の反応材料と必要により添加される他の気
体状の物質（反応条件下で反応材料と反応しない）との混合物である。熱交換媒
体は、所望の温度に応じて異なり、液体、気体または溶融状態の塩浴が可能であ
る。熱交換媒体が熱の吸収及び除去に使用される場合、これは冷却流体としても
知られている。−２０〜４００℃の温度が特に実現可能である。本発明の装置を
用いることにより可能である迅速な熱除去または熱供給により、極めて正確に熱
制御することになる。例えば、３７０℃±１０℃、特に±５℃の温度を設定可能
となる。従来からの固定床反応器と対照的に、本発明の装置を使用すると、温度
スパイク（温度の乱高下（temperature spike））を示さなくなる。
【００１４】 反応器空間は、環状であるばかりでなく、円柱、長方形または正方形も可能で
ある。
【００１５】 本発明の装置は、触媒被覆テープ（触媒テープ）を市販の熱交換器の間隙（ギ
ャップ）に固定させることによって容易に実現可能である。従って、反応器の配
管は触媒に相当させずに、触媒テープを反応器空間に相当させる。所望の熱交換
器を使用可能である。環状ギャップの熱交換器ばかりでなく、板型の熱交換器ま
たは螺旋型の熱交換器も有用である。熱交換器の例としては、ＩＳＯ１５５４７
もしくはW. R. A, Vauck, H. A. Mueller, Grundoperationen chemischer Verfa
hrenstechnik, Verlag Theodor Steinkopff Dresden 1974, 第4版, 438-440頁か
、またはVDI WaermeatlasのMB1部, VDI Verlag, 第3版, 1977（ＣＢ３に記載さ
れている熱輸送を実現するためのものである）に記載されている設計を含む。壁
のスペーシング及びこれによる使用される熱交換器のギャップ幅またはギャップ
径は、０．５〜３０ｍｍの範囲とするのが好ましく、特に１〜２０ｍｍの範囲で
あり、１．５〜１０ｍｍまたは１．８〜５ｍｍの範囲が特に好ましい。
【００１６】 環状ギャップの熱交換器を使用する場合、触媒テープは、２種類の同軸管によ
り形成される反応器空間に配置され、そして内側の配管および／または外側の配
管の壁により冷却される（またはそれぞれ加熱される）。本発明による装置は、
環状ギャップ熱交換器の反応器（環状ギャップ熱交換反応器）としても知られて
いる。
【００１７】 板型の熱交換器は、更に別の熱伝導壁により必要により細分されている正方形
または長方形の反応器空間を具備し、この熱伝導壁により、反応ガスを反応器空
間に強制的にジグザグ輸送する。本発明による板型熱交換器の反応器（板型熱交
換反応器）は、触媒テープを反応器空間に設置することにより得られ、且つ、極
めて大きな圧力低下が回避されても良いように方針の変更が最も際立っている場
合、必要により触媒テープを使用しない。
【００１８】 螺旋型熱交換器（‘螺旋型熱交換器の反応器’）を利用する本発明の装置は、
触媒テープが極めて均一に充填されている特定の円柱形反応器空間を具備してい
る。
【００１９】 触媒テープは、シート状の、平坦な構造物であり、これを織布、ループ引き延
ばしニット（loop-drawn knit）、ループ形成ニット（loop-formed knit）、穿
孔板として、または構造物の材料として金属を使用する場合にはリブメッシュと
して形成可能である。
【００２０】 フェルト、フィルムまたはホイルを用いても良いが、これらは、織布、ループ
引き延ばしニット、ループ形成ニット、穿孔板またはリブメッシュと組み合わせ
て、このフェルト、フィルムまたはホイルが主流方向に対して平行となる必要が
あり、そして織布、ループ引き延ばしニット、ループ形成ニット、穿孔板または
リブメッシュがフェルト、フィルムまたはホイルのスペーサーとして機能するよ
うにする必要がある。反応器空間に設置する場合、主流方向に対して平行である
フェルト、フィルムまたはホイルを、織布、ループ引き延ばしニット、ループ形
成ニット、穿孔板またはリブメッシュと交互にすることも可能である。織布、ル
ープ引き延ばしニットまたはループ形成ニットを使用するのが好ましい。
【００２１】 触媒テープは、全ての空間方向において、可撓性、即ち曲げ可能であり且つ延
伸可能である。従って、これは、反応器空間の寸法、特に市販の熱交換器の間隙
に容易に適合可能である非構造化触媒品である。その使用には、主流軸に対して
いかなる固定または方向付けを必要としない。触媒テープが全ての空間方向に可
撓性であるという理由から、機械的に固定状態となる。一般に、この触媒テープ
は、事前に変形することなく（例えば、歯車回転を用いる波形形成等の表面構造
のエンボス加工に起因する）、反応器空間に曲げられた状態または層状で個々に
導入される。これにより、反応器空間の均一な充填と望まないバイパス形成の最
大抑制（これにより物質輸送の増大がもたらされる）を組み合わせた触媒テープ
の高充填密度が可能となる。触媒テープは、これを熱交換器の間隙に手作業で層
状化、固定または押し込むことにより設置される。反応器空間の寸法と触媒テー
プの厚さが制限因子となる。１種類の触媒テープを設置可能であるが、複数の触
媒テープも設置可能である。この触媒テープは、熱交換器の反応器空間全体に配
置されるばかりでなく、当業者により選択された部分にも配置され得る。触媒テ
ープは全ての空間方向に可撓性であるため、これを延伸するだけでなく、層状、
折り畳み状態または螺旋状態とすることが可能である。延伸とは、触媒テープの
長さ方向または幅方向の引き延ばしを意味する。例えば、波形シートは延伸不可
能であるのに対し、触媒テープは、その構造物の材料に応じて、最大６０％延伸
可能である。層状化とは、少なくとも２種類の触媒テープを重ね合わせることを
意味し、そして折り畳むとは、触媒テープの所定部分または任意に選択された部
分に１８０°変化するテープの方向に対して、その触媒テープを重ね合わせるこ
とを意味すると理解される。層状の触媒テープは、必要により更に重ね合わせて
も、または螺旋状態にしても良い。
【００２２】 触媒テープの表面積は、触媒テープを更に明らかに折り畳むか、または螺旋状
態とすることにより、この実質上折り畳み状態または螺旋状態の触媒テープの体
積を実質上増大させることなく、増大させても良い。触媒テープは、体積に対す
る高い面積比を５０〜５０００ｍ２／ｍ３の範囲で有する。体積に対するかかる
高い面積比は、触媒モノリスまたは廉価可能な触媒材料を用いても、または体積
に対するかかる表面積の調節における変更に関するかかる高い余地によっても達
成され得ない。例えば、変更のかかる高い余地は、ＤＥ−Ａ１９７２５３７８に
記載されている構造化スペーサーを用いて達成され得ない。更に、触媒テープは
、反応ガスを透過し、そしてモノリスまたは廉価性材料等の構造化触媒製品と比
較して、良好な熱輸送係数（例えば、VDI Waermeatlas, VDI Verlag, 第3版, 19
77, 第CB3部、参照）による、良好な熱伝導性を有するので、反応熱は、この触
媒テープによって反応器壁に迅速に輸送され、逆も同様となる。迅速な熱輸送の
別の要因は、反応器空間における小さな壁部スペーシング（壁部間隙）であり、
これは３０ｍｍ以下が一般的であり、２０ｍｍ以下が好ましく、１０ｍｍ以下が
特に好ましい。反応器空間の体積は、市販の熱交換器の間隙の体積によって予め
決定される。
【００２３】 更に、触媒テープは機械的に極めて安定であるので、不均一系触媒作用の気相
反応は、反応ガスの高い流速条件下であっても、触媒の重大な摩耗無しに操作可
能となる。本発明による装置は低流速条件下でも使用可能であるが、特に２００
ｍ３／前面面積［ｍ２］・時以上の流速条件下、好ましくは３００ｍ３／前面面
積［ｍ２］・時以上の流速条件下、特に好ましくは１０００［ｍ２］・時以上の
流速条件下での触媒モノリスまたは廉価性の触媒材料を用いる従来からの反応器
に有効である。
【００２４】 この流速は、処理（減圧下、大気圧下または高圧下での操作）に従い、且つ触
媒テープ体積の反応器空間体積に対する比の関数として選択される。７０ｍ／秒
以下の気体流速が、触媒テープの設置前に本発明の装置において実現可能である
。熱交換器における気体流速の一般的な値は４０ｍ／秒である。本発明の装置に
触媒テープを充填した場合、２００〜１５０００ｍ３／前面面積［ｍ２］・時の
流速条件下、好ましくは３００〜１５０００ｍ３／前面面積［ｍ２］・時の流速
条件下、特に１０００〜１５０００ｍ３／前面面積［ｍ２］・時の流速条件下で
操作可能である。上記速度は、ガスメーターを使用して測定される見かけ上の速
度である。
【００２５】 かかる高い流速は、廉価性の触媒材料を用いると実現できないが、摩耗とこれ
に関連する高い圧力低下が原因である。本発明の装置において、適当な流速を選
択することにより重大な圧力低下は回避され得るという理由から、圧力低下を補
償するために圧縮機を必要としないため、本発明の装置を使用することにより、
従来からの装置の使用と比較して、コストを更に削減する。
【００２６】 触媒テープの機械的安定性に起因して、これは、反応器空間から除去すること
、および廉価性触媒材料と関連する十分な触媒摩耗物の除去を不都合なく交換す
ることが容易である。
【００２７】 驚くべきことに、かかる非構造化触媒テープを使用する場合、気相における不
均一系触媒作用反応の選択性が、迅速な熱輸送によって維持され、または改善さ
えされる。
【００２８】 更に、本発明の装置は、反応ガスに対する高く且つ均一な剪断応力を維持する
ために設計される。第１に、上述したように、触媒の摩耗無しに、高い断面流速
によく耐えるであろう。第２に、反応ガスは、触媒テープが固定された反応器空
間における均一で高い剪断応力に曝される。これにより、反応ガスを均一に混合
するので、これが反応器空間を通過する場合に反応ガスの分散度を一定にする。
反応ガスの高い流速及び有効な混合は、従来からの反応器における反応の操作と
比較して、本発明の装置における反応の操作が低い触媒要件を具備していたとし
ても、本発明の装置が従来からの反応器に同様に変換することを意味する。本発
明による装置の別の利点は、触媒または触媒担体のコストのかかる構築化を必要
としないため、更にコストを削減可能となることである。
【００２９】 触媒テープは、一般に、微細構造を有している。織布及びループ引き延ばしニ
ットの場合、この微細構造は、ワイヤーまたは細線（それぞれ相互に側部を共用
している）により形成される矩形に存在する。実際、反応ガスの主流軸と矩形の
両側の一方で形成されるピッチ角は、不規則に分散されるのが好ましい。不規則
に分散されるピッチ角とは、触媒テープを反応器空間に導入して、考え得る全て
のピッチ角を理想的に実現化し、これにより無秩序な網細工を理想的に形成する
ことを意味する。かかる無秩序な網細工において、反応器空間における空隙、ワ
イヤー及び細線の順序が、触媒テープをランダム配向（random orientation）と
した結果、不規則となる。これにより、反応器内においてバイパスの形成を最小
限にし、そして乱流領域の結果としての熱及び物質輸送を最大限にする。
【００３０】 担体に使用される構造物材料は、製造、作り直し及び使用の際に生じる変形を
伴う、金属、セラミック及びプラスチック材料構造物の適正範囲から選択される
。有用な金属、セラミック及びプラスチック材料構造物は、一般に、繊維状の構
造物である。かかる金属材料構造物の例は、純粋な金属、例えば鉄、銅、ニッケ
ル、銀、アルミニウム及びチタンであり、または合金、例えばスチール（例えば
、ニッケル、クロムおよび／またはモリブデンスチール）、真鍮、リン青銅、モ
ネルおよび／または銀ニッケルである。セラミック材料構造物の例は、アルミナ
、シリカ（ガラス繊維）ジルコニアおよび／または炭素である。プラスチックの
例は、ポリアミド、ポリエーテル、ポリビニル、ポリエチレン、ポリプロピレン
、ポリテトラフルオロエチレン、ポリケトン、ポリエーテルスルホン、エポキシ
樹脂、アルキド樹脂、尿素および／またはミラミン樹脂である。金属、アスベス
ト代用物、ガラス繊維、炭素繊維および／またはプラスチックが好ましく、特に
金属、即ち純粋な金属及び合金が特に好ましい。なぜなら、これらは、極めて良
好な熱輸送係数を有しているからである。適当な接触被覆物（catalytic coatin
g）とされている安価なステンレススチールが特に好ましい。
【００３１】 本発明の触媒で被覆されたテープは、特に織り込み金属繊維またはループ引き
延ばし織り込み金属繊維（loop-drawingly knitted metal fabric）である。本
発明の目的のために、ループ引き延ばし織り込み金属繊維は、１種類の連続金属
線（金属細線）により形成された金属繊維である。これと対照的に、織り込み金
属繊維は、少なくとも２種類の金属線より形成される繊維である。ワイヤー径は
、織り込みまたはループ引き延ばし織り込み金属繊維の場合、０．０１〜５．０
ｍｍの範囲が一般的であり、０．０４〜１．０ｍｍの範囲が好ましい。メッシュ
の寸法は、広範囲に変更可能である。
【００３２】 触媒テープは、ＵＳ−Ａ４６８６２０２及びＥＰ−Ｂ０９６５３８４に開示さ
れている方法によって製造可能である。
【００３３】 織り込み金属繊維として具現化される触媒テープは、ＥＰ−Ｂ０５６４８３０
に記載の方法によって更に被覆可能である。ＥＰ−Ｂ０５６４８３０は、ループ
引き延ばし織り込み金属繊維への触媒の被覆を明確に記載していないが、織り込
み金属繊維と同じ方法で、これを織り込むべきである。織り込みまたはループ引
き延ばし織り込み金属繊維への触媒の被覆は、例えばＥＰ−Ａ００５６４３５に
記載されている方法による従来からの浸漬処理により行われても良い。
【００３４】 ＵＳ−Ａ４６８６２０２、ＥＰ−Ｂ０９６５３８４、ＥＰ−Ｂ０５６４８３０
及びＥＰ−Ａ００５６４３５の開示内容は、これを参照することにより、その全
てを取り込む。
【００３５】 織り込みまたはループ引き延ばし織り込み金属繊維を形成する金属それ自体が
触媒活性である場合（可能な限り処理後）、被覆を完全に省略してもよい。
【００３６】 図１〜３を参照して、本発明を更に詳細に説明する。
【００３７】 図１は、本発明による板型の熱交換器反応器を概略的に図示したものであり、 図２は、螺旋型の熱交換器反応器の内部の側面図を示したものであり、 図３は、螺旋型熱交換器反応器の更に別の側面図を示したものである。
【００３８】 図１は、本発明の板型熱交換器反応器（１０１）を示している。触媒被覆テー
プには、参照番号１２０を付している。１３１は、反応ガスの反応器空間への給
送を示しており、１４３はその出口配管である。冷却流体用の給送及び出口管に
は、それぞれ１４４と１４２を付している。
【００３９】 図２は、本発明による螺旋型熱交換器反応器の側面図を示している。１３１は
、反応ガスに関する反応器空間への給送と同一である（反応器入口）。１３２は
、触媒本体を受け入れる反応器の通路に相当し、空間全体をより高充填または低
充填状態とする。１３３は、冷却流体を受け入れる冷却通路に相当する。
【００４０】 図３は、螺旋型熱交換器反応器の側面図であり、給送用突起及び排出用突起に
相当する。１４１は、反応ガスの給送口（反応器入口）であり、１４２は、冷却
流体排出（口）であり、１４３は、反応ガス排出（口）（反応器出口）であり、
１４４は、冷却流体給送（口）である。反応ガス及び冷却流体は、熱輸送が最大
化されても良いようにここでは向流で配置する。反応器入口で放出される熱量が
、例えば選択率及び触媒安定性に対して特に臨界的である場合、並流による配列
が推奨可能である。
【００４１】 以下の実施例で本発明を説明する。
【００４２】
【実施例】
以下の反応式Ｉ：
【００４３】
【化２】 による気相における３−メチル−３−ブテン−１−オールの３−メチル−２−ブ
テナールへの酸化： 反応は銀触媒の存在下で行われた。本発明による触媒は、電子線真空メッキ装
置中において、耐熱ステンレススチールの織り込みテープ、即ち材料番号1.4764
（Verein Deutscher Eisenhuettenleuteにより公開されているStahl-Eisenliste
, 第8版による）に銀を被覆することにより調製された。この被覆技術を用いて
、織り込み金属テープを、その両側に対してＡｇを３０ｎｍで被覆した。この織
り込み触媒テープの５０ｃｍ２を二重層で（変形することはない）、幅２ｍｍの
環状ギャップ熱交換器反応器に導入した。有効成分の量は、銀３４ｍｇであった
。３−メチル−３−ブテン−１−オール（ＭＢＥ）を酸化的に脱水素化するため
に、８５質量％のＭＢＥと１５質量％のＨ２Ｏの混合物を１５０℃で蒸発させ、
予熱空気と混合し、そして予熱器により入口温度の３７０℃に過熱した。
【００４４】 環状ギャップを離れた後、ガス状の反応生成物を冷却ブラインで冷却して０℃
とし、そして濃縮物を冷却された分離器において集めた。反応生成物の気体分は
、ドライアイスを通過させて（低沸点分を濃縮するために行う）、ガスクロマト
グラフィ分析器に移し、その後、ガスメーターにより廃ガスに移した。濃縮物を
合わせて、有機層と水性層に分離した。両方の層を分析した。これにより得られ
た結果は、５４％の転化率より８３％の選択率となった。
【００４５】 ［比較実施例］ 本願実施例の環状ギャップ熱交換器の代わりに、ＤＥ−Ａ２７１５２０９によ
る３０ｍｍの深層の銀顆粒を有する固定床反応器が同じプラントに設置され、そ
してＭＢＥの転化が本願実施例と同様に行われた。結果を、以下の表にまとめる
：
【００４６】
【表１】
【００４７】 同じ転化率に対して、比較実施例の選択率は、本願の実施例の選択率より１０
％低いということを見出すことができた。
【００４８】 更に、本願の実施例はより経済的であった。なぜなら、１７ｇの銀を使用しな
いで、０．０３４ｇの銀だけを使用する必要があったからである。その他に経済
的にプラスであったことは、より高い流速を用いる能力により、１時間あたりの
転化率を高くすることが可能になったということである。
【図面の簡単な説明】
【図１】 図１は、本発明による板型の熱交換器反応器を概略的に図示したものである。
【図２】 図２は、螺旋型の熱交換器反応器の内部の側面図を示したものである。
【図３】 図３は、螺旋型熱交換器反応器の更に別の側面図を示したものである。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ヴェルツ，オットー ドイツ、67159、フリーデルスハイム、フ リードリヒ−ピーチュ−シュトラーセ、10 (72)発明者 シュヴァプ，エッケハルト ドイツ、67434、ノイシュタット、ベルヴ ァルトシュタインシュトラーセ、４ Ｆターム(参考） 4G075 AA03 BA01 BA06 BD12 CA54 EC30 FA16 FB03 FB06 FB12 FC01 4H006 AA02 AA04 AC45 BA05 BC13 BD80 BD81 BE30 4H039 CA62 CC20

Claims (9)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 入口（１３１，１４１）と出口（１４３）を有する少なくと
    も１個の反応器空間（１０１）を含む、長時間の発熱を伴う不均一系触媒作用の
    気相反応を実質上等温で操作するための装置であって、 反応ガスの主流軸に沿って３０ｍｍ以下の距離で実質上均一に間隔をおいて設
    けられた熱移動壁によって反応器空間が結合され、 反応器空間に触媒被覆テープ（１２０，１３２）が固定され、 テープが可撓性で且つ反応ガスに対して全ての空間方向において透過性であり
    、体積に対する面積比が５０〜５０００ｍ２／ｍ３であり、更に良好な熱伝導性
    を有し、 反応ガスが前面面積１ｍ２、１時間あたり２００ｍ３以上の速度で反応器空間
    を流れ、 熱交換媒体が反応器空間から離れた反応器壁側を流れることを特徴とする装置
    。
  2. 【請求項２】 反応器空間が熱交換器の間隙により形成されている請求項１
    に記載の装置。
  3. 【請求項３】 反応器空間が螺旋型熱交換器、板型熱交換器または環状ギャ
    ップ熱交換器の間隙により形成されている請求項１または２に記載の装置。
  4. 【請求項４】 テープが金属、アスベスト代用物、ガラス繊維、炭素繊維お
    よび／またはプラスチックから形成されている請求項１〜３のいずれかに記載の
    装置。
  5. 【請求項５】 テープ（１２０，１３２）が織り込み金属繊維またはループ
    引き延ばし織り込み金属繊維により形成されている請求項４に記載の装置。
  6. 【請求項６】 反応器空間における空隙、ワイヤーまたは細線の順序が、反
    応ガスの主流軸に対するテープ（１２０，１３２）のランダム配向の結果、不規
    則である請求項１〜５のいずれかに記載の装置。
  7. 【請求項７】 反応器空間壁が、０．５〜３０ｍｍ、好ましくは１〜２０ｍ
    ｍ、特に好ましくは１．５〜１００の間隔をおいて設けられている請求項１〜６
    のいずれかに記載の装置。
  8. 【請求項８】 アルコールを気相中でアルデヒドに酸化する方法における請
    求項１〜７のいずれかに記載の装置の使用法。
  9. 【請求項９】 以下の反応式Ｉ： 【化１】 により３−メチル−３−ブテン−１−オールを気相中で３−メチル−２−ブテナ
    ールに酸化する方法における請求項１〜７のいずれかに記載の装置の使用法。
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