JP2009262142A - Plate-type reactor and production method of reaction product - Google Patents

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Shinji Isotani
真治 磯谷
Kimikatsu Jinno
公克 神野
Yasuyuki Sakakura
康之 坂倉
Yoji Kawatani
洋治 川谷
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a plate-type reactor that enables uniform and easy catalyst loading in gaps between adjacent heat-transfer plates. <P>SOLUTION: The plate-type reactor includes a plurality of parallel heat-transfer plates 3 in a casing 1 and a plurality of partition plates 5 which divide the gaps between adjacent heat-transfer plates 3 into a plurality of compartments along the direction of a gas flow in the casing 1, wherein each compartment is loaded with a catalyst according to the volume of the compartment. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

本発明はプレート式反応器及びこれを用いる反応生成物の製造方法に関する。   The present invention relates to a plate reactor and a method for producing a reaction product using the same.

プロパン、プロピレン、又はアクロレインの気相接触酸化反応のような、発熱又は吸熱を伴い、粒状の固体触媒が用いられる気相反応に用いられる反応器としては、例えば、流体の反応原料を反応させるための反応容器と、伝熱管を有し、前記反応容器内に並んで設けられる複数の伝熱プレートと、前記伝熱管に熱媒を供給する装置と、を有し、前記反応容器は、供給された反応原料が、隣り合う伝熱プレート間の隙間を通って排出される容器であり、前記伝熱プレートは、断面形状の周縁又は端縁で連結している複数の前記伝熱管を含み、隣り合う伝熱プレート間の隙間に触媒が充填されるプレート式反応器が知られている(例えば、特許文献1参照)。   As a reactor used in a gas phase reaction in which a granular solid catalyst is used, such as a gas phase catalytic oxidation reaction of propane, propylene, or acrolein, and in which a granular solid catalyst is used, for example, for reacting a fluid reaction raw material A reaction vessel, a plurality of heat transfer plates provided side by side in the reaction vessel, and a device for supplying a heat medium to the heat transfer tube, the reaction vessel being supplied The reaction raw material is discharged through a gap between adjacent heat transfer plates, and the heat transfer plate includes a plurality of the heat transfer tubes connected at a peripheral edge or an edge of a cross-sectional shape. There is known a plate reactor in which a catalyst is filled in a gap between matching heat transfer plates (see, for example, Patent Document 1).

このようなプレート式反応器は、一般に、隣り合う伝熱プレート間の隙間に形成される複数の触媒層を有し、また伝熱プレートと触媒との接触性に優れていることから、前記気相反応のような、触媒と反応原料との接触反応であって大きな発熱又は吸熱を伴う反応による生成物を大量に効率よく製造する観点で優れている。   Such a plate reactor generally has a plurality of catalyst layers formed in the gaps between adjacent heat transfer plates and has excellent contact between the heat transfer plates and the catalyst. It is excellent from the viewpoint of efficiently producing a large amount of a product obtained by a reaction such as a phase reaction, which is a contact reaction between a catalyst and a reaction raw material and involves a large exotherm or endotherm.

一方で前記気相反応では、気相反応を制御する観点から、触媒の充填状態の均一化が望まれている。プレート式反応器では、隣り合う伝熱プレート間の隙間に層状に触媒が充填されることから、前記隙間のそれぞれ及び全てに触媒を一定に充填することが難しく、前記隙間に均一に触媒を充填することができる技術が望まれていた。   On the other hand, in the gas phase reaction, it is desired to make the packing state of the catalyst uniform from the viewpoint of controlling the gas phase reaction. In a plate reactor, the gap between adjacent heat transfer plates is filled with a catalyst in layers, so it is difficult to fill each gap and the catalyst uniformly, and the gap is filled uniformly with the catalyst. A technology that can do this has been desired.

特開2004−202430号公報JP 2004-202430 A

本発明は、隣り合う伝熱プレート間の隙間に均一かつ容易に触媒を充填することができるプレート式反応器を提供する。   The present invention provides a plate reactor in which a catalyst can be uniformly and easily filled in a gap between adjacent heat transfer plates.

本発明は、プレート式反応器における隣り合う伝熱プレート間の隙間に、反応原料の流通方向に沿って、触媒を収容することができる複数の区画を形成し、各区画に触媒を一定に充填することが可能なプレート式反応器を提供する。   In the present invention, a plurality of compartments capable of accommodating a catalyst are formed in the gap between adjacent heat transfer plates in a plate reactor along the flow direction of the reaction raw material, and each compartment is filled with the catalyst uniformly. A plate reactor is provided.

すなわち本発明は、流体の反応原料を反応させるための反応容器と、伝熱管を有し、前記反応容器内に並んで設けられる複数の伝熱プレートと、前記伝熱管に熱媒を供給する装置と、を有し、前記反応容器は、供給された反応原料が、隣り合う伝熱プレート間の隙間を通って排出される容器であり、前記伝熱プレートは、断面形状の周縁又は端縁で連結している複数の前記伝熱管を含み、隣り合う伝熱プレート間の隙間に触媒が充填されるプレート式反応器において、隣り合う伝熱プレート間の隙間を、反応容器内の通気方向に沿って、充填された触媒を収容する複数の区画に仕切る仕切りをさらに有するプレート式反応器を提供する。   That is, the present invention includes a reaction vessel for reacting a fluid reaction raw material, a heat transfer tube, a plurality of heat transfer plates provided side by side in the reaction vessel, and an apparatus for supplying a heat medium to the heat transfer tube The reaction vessel is a vessel in which the supplied reaction raw material is discharged through a gap between adjacent heat transfer plates, and the heat transfer plate has a peripheral edge or an edge of a cross-sectional shape. In a plate reactor that includes a plurality of connected heat transfer tubes and that is filled with a catalyst in a gap between adjacent heat transfer plates, the gap between adjacent heat transfer plates extends along the ventilation direction in the reaction vessel. Thus, a plate reactor is further provided which further has a partition for dividing the packed catalyst into a plurality of compartments.

また本発明は、前記複数の区画のそれぞれの容積が1〜200Lである前記のプレート
式反応器を提供する。
Moreover, this invention provides the said plate type reactor whose each volume of the said some division is 1-200L.

また本発明は、容積が同じである区画が全区画の50%以上ある前記のプレート式反応器を提供する。   The present invention also provides the above plate reactor in which the number of compartments having the same volume is 50% or more of the whole compartments.

また本発明は、前記の本発明のプレート式反応器を用いて、このプレート式反応器の伝熱プレート間の隙間に充填された触媒の存在下で流体の反応原料から反応生成物を製造する方法であって、前記反応原料に、エチレン;炭素数3及び4の炭化水素、並びにターシャリーブタノールからなる群から選ばれる少なくとも1種、又は炭素数3及び4の不飽和脂肪族アルデヒドからなる群から選ばれる少なくとも1種;炭素数4以上の炭化水素;キシレン及びナフタレンの一方又は両方;オレフィン;カルボニル化合物;クメンハイドロパーオキサイド;ブテン;又はエチルベンゼン;を用い、酸化エチレン;炭素数3及び4の不飽和脂肪族アルデヒド及び炭素数3及び4の不飽和脂肪酸の少なくとも一方;マレイン酸;フタル酸;パラフィン;アルコール;アセトン及びフェノール;ブタジエン;又はスチレン;である反応生成物を製造する方法を提供する。   The present invention also uses the plate reactor of the present invention to produce a reaction product from a fluid reaction raw material in the presence of a catalyst filled in a gap between heat transfer plates of the plate reactor. In the method, the reaction raw material includes at least one selected from the group consisting of ethylene, hydrocarbons having 3 and 4 carbon atoms, and tertiary butanol, or a group consisting of unsaturated aliphatic aldehydes having 3 and 4 carbon atoms. At least one selected from the group consisting of hydrocarbons having 4 or more carbon atoms, one or both of xylene and naphthalene, olefins, carbonyl compounds, cumene hydroperoxide, butenes, or ethylbenzene, ethylene oxide, having 3 and 4 carbon atoms At least one of an unsaturated aliphatic aldehyde and an unsaturated fatty acid having 3 and 4 carbon atoms; maleic acid; phthalic acid; paraffin; Alcohol; to provide a method for producing a a reaction product; acetone and phenol; butadiene; or styrene.

本発明のプレート式反応器では、前記仕切りを有することから、仕切りによって形成される各区画の容量に応じた量の触媒を充填することができ、各区画において触媒の充填状態を一定にすることによって、プレート式反応器における隣り合う伝熱プレート間の隙間全体に触媒を均一に充填することができる。このように、本発明のプレート式反応器では、従来のプレート式反応器に比べて、隣り合う伝熱プレート間の隙間に均一かつ容易に触媒を充填することができる。   Since the plate type reactor of the present invention has the partition, it can be filled with an amount of catalyst corresponding to the capacity of each section formed by the partition, and the packing state of the catalyst is made constant in each section. Thus, the catalyst can be uniformly filled in the entire gap between adjacent heat transfer plates in the plate reactor. Thus, in the plate reactor of the present invention, the catalyst can be uniformly and easily filled in the gaps between the adjacent heat transfer plates as compared with the conventional plate reactor.

また本発明は、前記複数の区画のそれぞれの容積が1〜200Lであることが、各区画における触媒の充填作業を容易にする観点からより一層効果的である。   In the present invention, the volume of each of the plurality of compartments is 1 to 200 L, which is more effective from the viewpoint of facilitating the filling operation of the catalyst in each compartment.

また本発明では、容積が同じである区画が全区画の50%以上あることが、各区画における触媒の充填状態を容易に一定にする観点からより一層効果的である。   Further, in the present invention, it is more effective from the viewpoint of easily making the packed state of the catalyst in each section that the volume having the same volume is 50% or more of all the sections.

また近年、化学製品は大規模設備において、大量生産されることが多く、製造設備内に設置される反応器は大型化され、挿入される触媒量も大量となっていて、大型反応器に触媒を均一に、効率よく充填することは非常に重要である。特に、大きな反応熱が発生或いは吸収され、反応熱による温度上昇或いは下降が、反応速度や反応成績、更には触媒の劣化の程度に影響する反応の場合には、反応原料と触媒を均一に接触させることが、より良い反応器を設計する上で、重大問題である。   In recent years, chemical products are often mass-produced in large-scale facilities, the reactors installed in the production facilities have been enlarged, and the amount of catalyst inserted has become large. It is very important to uniformly and efficiently fill the container. In particular, in the case of a reaction in which a large reaction heat is generated or absorbed, and the temperature rise or fall due to the reaction heat affects the reaction rate, the reaction result, and the degree of catalyst deterioration, the reaction raw material and the catalyst are uniformly contacted. This is a critical issue in designing a better reactor.

本発明のプレート式反応器は、各区画に触媒を均一に充填することができることから、伝熱プレート間の隙間に触媒を均一に充填することができる。このため、本発明のプレート式反応器は、触媒の性能や寿命に影響を及ぼす程の大きな発熱又は吸熱を伴う可能性のある接触反応において、触媒の均一な充填による良好な反応を行うことができる。したがって、本発明のプレート式反応器を用いて、反応原料に、エチレン;炭素数3及び4の炭化水素、並びにターシャリーブタノールからなる群から選ばれる少なくとも1種、又は炭素数3及び4の不飽和脂肪族アルデヒドからなる群から選ばれる少なくとも1種;炭素数4以上の炭化水素;キシレン及びナフタレンの一方又は両方;オレフィン;カルボニル化合物;クメンハイドロパーオキサイド;ブテン;又はエチルベンゼン;を用い、酸化エチレン;炭素数3及び4の不飽和脂肪族アルデヒド及び炭素数3及び4の不飽和脂肪酸の少なくとも一方;マレイン酸;フタル酸;パラフィン;アルコール;アセトン及びフェノール;ブタジエン;又はスチレン;である反応生成物を製造することによって、反応生成物の大量生産においても長期に安定した生産を行うことができる。   Since the plate type reactor of the present invention can uniformly fill the catalyst in each section, the catalyst can be uniformly filled in the gaps between the heat transfer plates. For this reason, the plate reactor of the present invention can perform a good reaction by uniform packing of the catalyst in a catalytic reaction that may involve a large exotherm or endotherm that affects the performance and life of the catalyst. it can. Therefore, using the plate reactor of the present invention, the reaction raw material is at least one selected from the group consisting of ethylene; hydrocarbons having 3 and 4 carbon atoms, and tertiary butanol, or a non-carbon having 3 and 4 carbon atoms. Ethylene oxide using at least one selected from the group consisting of saturated aliphatic aldehydes; hydrocarbons having 4 or more carbon atoms; one or both of xylene and naphthalene; olefins; carbonyl compounds; cumene hydroperoxides; butenes; A reaction product which is at least one of unsaturated aliphatic aldehydes having 3 and 4 carbon atoms and unsaturated fatty acids having 3 and 4 carbon atoms; maleic acid; phthalic acid; paraffin; alcohol; acetone and phenol; butadiene; In the mass production of reaction products. It is possible to perform stable production in the period.

本発明のプレート式反応器の一実施の形態における構成を概略的に示す図である。It is a figure which shows schematically the structure in one Embodiment of the plate-type reactor of this invention. 図1のプレート式反応器をA−A’線に沿って切断したときの断面を示す図である。It is a figure which shows a cross section when the plate type reactor of FIG. 1 is cut | disconnected along the A-A 'line. 図1のプレート式反応器をB−B’線に沿って切断したときの断面を示す図である。It is a figure which shows a cross section when the plate type reactor of FIG. 1 is cut | disconnected along a B-B 'line. 隣り合う伝熱プレート3とその間に設けられる仕切り5を示す図である。It is a figure which shows the adjacent heat-transfer plate 3 and the partition 5 provided between them. 仕切り5の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the partition. 仕切り5の他の例を示す図である。It is a figure which shows the other example of the partition. 仕切り5の他の例を示す図である。It is a figure which shows the other example of the partition. 仕切り5の他の例を示す図である。It is a figure which shows the other example of the partition. 仕切り5の他の例を示す図である。It is a figure which shows the other example of the partition. 仕切り5の他の例を示す図である。It is a figure which shows the other example of the partition.

本発明のプレート式反応器は、ガス状の原料等の流体の反応原料を反応させるための反応容器と、伝熱管を有し、前記反応容器内に並んで設けられる複数の伝熱プレートと、前記伝熱管に熱媒を供給する熱媒供給装置と、隣り合う伝熱プレート間の隙間を、反応容器内の通気方向に沿って、充填された触媒を収容する複数の区画に仕切る仕切りとを有する。   The plate reactor of the present invention has a reaction vessel for reacting a fluid reaction raw material such as a gaseous raw material, a plurality of heat transfer plates having a heat transfer tube and provided side by side in the reaction vessel, A heat medium supply device that supplies a heat medium to the heat transfer pipe, and a partition that divides a gap between adjacent heat transfer plates into a plurality of compartments containing a packed catalyst along a ventilation direction in the reaction vessel. Have.

前記反応原料は流体である。また、反応原料の反応によって得られる反応生成物も流体である。反応原料及び反応生成物は、前記区画に充填されてなる触媒層を流通する流動性を有する。このような反応原料及び反応生成物の状態としては、液体、気体、及びこれらの両方を含む状態が挙げられる。   The reaction raw material is a fluid. The reaction product obtained by the reaction of the reaction raw material is also a fluid. The reaction raw material and the reaction product have fluidity to flow through the catalyst layer filled in the compartment. Examples of the state of such reaction raw materials and reaction products include liquid, gas, and a state containing both of them.

前記反応容器には、反応原料がガスである場合では反応容器における通気方向(すなわち反応原料の流通方向)に並列する複数の伝熱プレートと、隣り合う伝熱プレート間の隙間に触媒が充填されてなる、反応容器における反応原料の流通方向に並列する複数の触媒層とが形成される。反応容器には、例えば、反応原料の流通方向に対する横断面の形状が矩形であるケーシングや、前記横断面の形状が円形であるシェルが用いられる。   When the reaction raw material is a gas, the reaction vessel is filled with a catalyst in a plurality of heat transfer plates arranged in parallel in the aeration direction in the reaction vessel (that is, the flow direction of the reaction raw material) and between adjacent heat transfer plates. And a plurality of catalyst layers arranged in parallel in the flow direction of the reaction raw material in the reaction vessel. For the reaction vessel, for example, a casing having a rectangular cross section with respect to the flow direction of the reaction raw material or a shell having a circular cross section is used.

前記反応容器は、供給されたガス等の流体が隣り合う伝熱プレート間の隙間を通って排出される容器であり、通常、一対の流通口を有する。前記一対の流通口は、一方が反応容器に供給される反応原料の供給口となり、他方が反応容器で生成した反応生成物の排出口となる。流通口の形態は、反応容器への流体の供給と反応容器からの流体の排出とが行われる形状であれば特に限定されない。一対の流通口は、対向して設けられていることが好ましい。このような流通口としては、例えば、ケーシングやシェルの両端に設けられる一対の流通口や、シェルの中心軸を含む中心部とシェルの内周部とにそれぞれ円筒状に形成され、シェルの横断面において放射状に流体を通気させる一対の流通口が挙げられる。   The reaction vessel is a vessel through which a fluid such as a supplied gas is discharged through a gap between adjacent heat transfer plates, and usually has a pair of flow ports. One of the pair of flow ports serves as a supply port for the reaction raw material supplied to the reaction vessel, and the other serves as a discharge port for the reaction product generated in the reaction vessel. The form of the flow port is not particularly limited as long as the supply of the fluid to the reaction vessel and the discharge of the fluid from the reaction vessel are performed. The pair of flow ports are preferably provided to face each other. Examples of such circulation ports include a pair of circulation ports provided at both ends of the casing and the shell, and are formed in a cylindrical shape in each of the central portion including the central axis of the shell and the inner peripheral portion of the shell. A pair of flow ports for allowing fluid to flow radially on the surface can be mentioned.

前記伝熱プレートは、断面形状における周縁又は端縁で一方向に連結している複数の伝熱管を含む板状に形成される。   The heat transfer plate is formed in a plate shape including a plurality of heat transfer tubes connected in one direction at a peripheral edge or an edge in a cross-sectional shape.

このような伝熱プレートは、特許文献1に開示されているように、円弧、楕円弧、矩形等のパターンが連続して形成された二枚の波板を、両波板のパターンの端に形成される凸縁で互いに接合することによって形成することができる。又は伝熱プレートは、複数の前記伝熱管を周縁又は端縁で連結して形成することができる。又は伝熱プレートは、複数の
前記伝熱管を反応容器において周縁又は端縁で接するように積み重ねて形成することができる。
As disclosed in Patent Document 1, such a heat transfer plate is formed by forming two corrugated plates in which patterns such as arcs, elliptical arcs, and rectangles are continuously formed at the ends of the patterns of both corrugated plates. Can be formed by joining each other with convex edges. Alternatively, the heat transfer plate can be formed by connecting a plurality of the heat transfer tubes at a peripheral edge or an edge. Alternatively, the heat transfer plate can be formed by stacking a plurality of the heat transfer tubes so as to contact each other at the peripheral edge or the edge in the reaction vessel.

伝熱プレートの形状は、反応容器の形状や大きさに応じて決められるが、一般に矩形である。また伝熱プレートの大きさは、反応容器の形状や大きさに応じて決められるが、例えば矩形の伝熱プレートである場合には、縦(すなわち伝熱管の連結高さ)が1〜3mであり、横(すなわち伝熱管の長さ)が0.05〜10mである。   The shape of the heat transfer plate is determined according to the shape and size of the reaction vessel, but is generally rectangular. The size of the heat transfer plate is determined according to the shape and size of the reaction vessel. For example, in the case of a rectangular heat transfer plate, the length (that is, the connection height of the heat transfer tubes) is 1 to 3 m. Yes, the width (ie, the length of the heat transfer tube) is 0.05 to 10 m.

反応容器において隣り合う伝熱プレートは、伝熱プレートの表面の凸縁が互いに対向するように並べられてもよいし、一方の伝熱プレートの表面の凸縁が他方の伝熱プレートの表面の凹縁に対向するように並べられてもよい。隣り合う伝熱プレート間の距離は、伝熱管の横断方向において伝熱プレート間に3〜40mmの幅の隙間が形成されるように、各伝熱プレートにおける伝熱管の長軸間の距離の平均値で23〜50mm(隣り合う伝熱プレートにおける伝熱管の幅の半値の和の1.1〜5倍)の範囲で設定することができる。   Adjacent heat transfer plates in the reaction vessel may be arranged so that the convex edges of the surface of the heat transfer plate face each other, or the convex edges of the surface of one heat transfer plate are the surfaces of the other heat transfer plate. You may arrange so that a concave edge may be opposed. The distance between adjacent heat transfer plates is the average of the distances between the long axes of the heat transfer tubes in each heat transfer plate so that a gap of 3 to 40 mm width is formed between the heat transfer plates in the transverse direction of the heat transfer tubes. The value can be set in a range of 23 to 50 mm (1.1 to 5 times the sum of half the widths of the heat transfer tubes in adjacent heat transfer plates).

伝熱プレートにおける伝熱管は、反応容器内における流体の流通方向に対して平行な方向に延出するように形成されていないことが、伝熱管中の熱媒の温度の調整によって反応原料の反応を制御する観点から好ましく、反応容器内における流体の流通方向に対して直交する方向に延出するように形成されていること、すなわち伝熱管を流れる熱媒の方向が反応容器内における流体の流通方向に対して直交する方向であること、が、伝熱管中の熱媒の温度の調整によって反応原料の反応を制御する観点からより好ましい。   The heat transfer tube in the heat transfer plate is not formed so as to extend in a direction parallel to the flow direction of the fluid in the reaction vessel, but the reaction of the reaction raw materials by adjusting the temperature of the heat medium in the heat transfer tube From the viewpoint of controlling the flow rate, and is formed so as to extend in a direction orthogonal to the flow direction of the fluid in the reaction vessel, that is, the direction of the heat medium flowing through the heat transfer tube is the flow of the fluid in the reaction vessel. The direction perpendicular to the direction is more preferable from the viewpoint of controlling the reaction of the reaction raw material by adjusting the temperature of the heat medium in the heat transfer tube.

前記伝熱管は、伝熱管内の熱媒と伝熱管に外接する触媒層との間で熱が交換される伝熱性を有する材料で形成される。このような材料としては、例えばステンレス及びカーボンスチールが挙げられる。伝熱管の断面形状は、円形でもよいし、楕円形やラグビーボール型等の略円形でもよいし、矩形でもよい。伝熱管の断面形状における周縁とは、円形における周縁を意味し、伝熱管の断面形状における端縁とは、略円形における長軸端の縁や、矩形における一角の縁を意味する。   The heat transfer tube is formed of a material having heat transfer properties in which heat is exchanged between a heat medium in the heat transfer tube and a catalyst layer circumscribing the heat transfer tube. Examples of such a material include stainless steel and carbon steel. The cross-sectional shape of the heat transfer tube may be a circle, a substantially circular shape such as an elliptical shape or a rugby ball shape, or a rectangular shape. The peripheral edge in the cross-sectional shape of the heat transfer tube means a peripheral edge in a circular shape, and the end edge in the cross-sectional shape of the heat transfer tube means an edge of a long axis end in a substantially circular shape or a single edge in a rectangle.

一枚の伝熱プレート中の複数の伝熱管のそれぞれにおける断面の形状及び大きさは、一定であってもよいし異なっていてもよい。伝熱管の断面形状の大きさは、例えば伝熱管の幅が3〜20mmであり、伝熱管の高さが10〜50mmである。   The cross-sectional shape and size of each of the plurality of heat transfer tubes in one heat transfer plate may be constant or different. Regarding the size of the cross-sectional shape of the heat transfer tube, for example, the width of the heat transfer tube is 3 to 20 mm, and the height of the heat transfer tube is 10 to 50 mm.

前記熱媒供給装置は、前記伝熱管に熱媒を供給する装置であればよい。このような熱媒供給装置としては、例えば、複数の伝熱管の全てに一方向に熱媒を供給する装置や、複数の伝熱管の一部に一方向に熱媒を供給し、複数の伝熱管の他の一部には逆方向に熱媒を供給する装置が挙げられる。熱媒供給装置は、前記伝熱管を介して反応管内外で熱媒を循環させる装置であることが好ましい。前記熱媒供給装置は、熱媒の温度を調整する装置を有することが、反応容器における反応を制御する観点から好ましい。   The heat medium supply device may be any device that supplies a heat medium to the heat transfer tube. Examples of such a heat medium supply device include a device that supplies a heat medium in one direction to all of the plurality of heat transfer tubes, and a heat medium that supplies a heat medium in one direction to a part of the plurality of heat transfer tubes. Another part of the heat pipe includes a device for supplying a heat medium in the reverse direction. The heat medium supply device is preferably a device that circulates the heat medium inside and outside the reaction tube via the heat transfer tube. The heating medium supply device preferably has a device for adjusting the temperature of the heating medium from the viewpoint of controlling the reaction in the reaction vessel.

前記仕切りは、隣り合う伝熱プレート間の隙間に、反応容器内における流体の流通方向に沿って設けられ、前記隙間に複数の区画を形成する。前記仕切りは、各区画に触媒が充填されたときに、各区画に触媒を保持することができる部材であればよい。前記仕切りは、伝熱プレートと同じ材料で形成されることが好ましく、伝熱性を有することが好ましく、反応容器における反応に対する反応性を有さないことが好ましく、反応容器における反応が発熱反応である場合には耐熱性を有することが好ましい。また前記仕切りは、各区画内に充填された触媒を保持する観点から、剛性を有することが好ましい。このような仕切りとしては、例えば、ステンレス製の板、角棒、丸棒、網、グラスウール、及びセラミック板が挙げられる。   The said partition is provided in the clearance gap between adjacent heat-transfer plates along the flow direction of the fluid in a reaction container, and forms several divisions in the said clearance gap. The partition may be a member that can hold a catalyst in each compartment when the catalyst is filled in each compartment. The partition is preferably formed of the same material as the heat transfer plate, preferably has heat transfer properties, preferably not reactive to the reaction in the reaction vessel, and the reaction in the reaction vessel is an exothermic reaction. In some cases, it is preferable to have heat resistance. The partition preferably has rigidity from the viewpoint of holding the catalyst filled in each compartment. Examples of such partitions include stainless steel plates, square bars, round bars, nets, glass wool, and ceramic plates.

前記仕切りの形状は、各仕切りによって形成される区画に触媒が保持される形状であればよく、伝熱管と接する形状であってもよいし、密着する形状であってもよい。さらに前記仕切りは、それぞれの伝熱管の外壁の表面に接する形状であることが、各区画内に充填された触媒を保持する観点から好ましく、伝熱管の外壁の表面に密着する形状であることがより好ましい。また前記仕切りは、正面図が隣り合う伝熱プレート間の最短距離の幅を有する四角形となる形状であることが、仕切りを容易に設置する観点から好ましい。   The shape of the partition may be a shape in which the catalyst is held in a partition formed by each partition, and may be a shape in contact with the heat transfer tube or a shape in close contact with the partition. Further, the partition preferably has a shape in contact with the surface of the outer wall of each heat transfer tube, from the viewpoint of holding the catalyst filled in each section, and has a shape that closely contacts the surface of the outer wall of the heat transfer tube. More preferred. Moreover, it is preferable that the said partition is a shape which becomes a square which has the width | variety of the shortest distance between the heat exchanger plates which a front view adjoins from a viewpoint which installs a partition easily.

前記仕切りは、仕切りによって形成される区画の容積が、一区画への触媒の充填を正確かつ容易に行うことができる観点から、1〜200Lとなる間隔で設けられることが好ましい。仕切りによって形成される区画のそれぞれの容積は、同一であってもよいし異なっていてもよいが、全区画への触媒の正確かつ容易な充填の観点から同一であることが好ましい。前記一区画の容積は、1.2〜100Lであることがより好ましく、1.5〜30Lであることがさらに好ましく、2〜15Lであることがさらに一層好ましい。   The partition is preferably provided at an interval of 1 to 200 L from the viewpoint that the volume of the partition formed by the partition can be accurately and easily filled with the catalyst in one partition. The volumes of the compartments formed by the partitions may be the same or different, but are preferably the same from the viewpoint of accurate and easy filling of the catalyst into all the compartments. The volume of the one section is more preferably 1.2 to 100 L, further preferably 1.5 to 30 L, and further preferably 2 to 15 L.

区画の容積は、プレート式反応器の設計時に決定されて一般に既知である。しかしながら、区画の容積は、流体の流通方向に沿って測定される伝熱プレート間の隙間の距離、流通方向に沿った前記隙間の長さ、及び仕切り間又は仕切りと反応容器の壁面との距離、から計算によって求めることができる。また、区画の容積は、例えば区画に十分な大きさのビニール袋を挿入する等して水密な区画を形成し、形成された水密な区画に水を供給し、水の供給量を測定することによって求めることができる。   The volume of the compartment is determined during the design of the plate reactor and is generally known. However, the volume of the compartment is the distance between the heat transfer plates measured along the flow direction of the fluid, the length of the gap along the flow direction, and the distance between the partitions or between the partition and the wall of the reaction vessel. , Can be obtained by calculation. In addition, the volume of the compartment is, for example, forming a watertight compartment by inserting a sufficiently large plastic bag into the compartment, supplying water to the formed watertight compartment, and measuring the amount of water supplied. Can be obtained.

前記仕切りは、仕切りの性状に応じて適宜に伝熱プレート間の隙間に設けることができる。例えば可撓性を有する仕切りや、伝熱プレート間の最短距離の幅を有する形状の仕切りは、予め反応容器に設置されている複数の伝熱プレートにおける隣り合う伝熱プレート間の隙間に挿入することによって伝熱プレート間の隙間に設けることができる。また、伝熱プレートの表面に密着する形状の仕切りは、反応容器に伝熱プレートを設置する際に、伝熱プレートと仕切りとを交互に設置することによって伝熱プレート間の隙間に設けることができる。   The said partition can be suitably provided in the clearance gap between heat-transfer plates according to the property of a partition. For example, a flexible partition or a partition having the shortest distance between the heat transfer plates is inserted into a gap between adjacent heat transfer plates in a plurality of heat transfer plates installed in the reaction vessel in advance. Therefore, it can be provided in the gap between the heat transfer plates. In addition, when the heat transfer plate is installed in the reaction vessel, the partition having a shape closely contacting the surface of the heat transfer plate can be provided in the gap between the heat transfer plates by alternately installing the heat transfer plate and the partition. it can.

前記区画へ充填される触媒には、気相反応で管又は伝熱プレート間の隙間に充填される通常の粒状の触媒を用いることができる。触媒は一種でも二種以上でもよい。このような触媒としては、例えば粒径(最長径)が1〜20mmである触媒が挙げられる。また触媒の形状としては、例えば球状、円柱状、ラシヒリング状、ペレット状が挙げられる。触媒の形状は、前記仕切りが伝熱プレートの表面に密着しない形状に形成されている場合では、伝熱プレートと仕切りとの隙間よりも触媒の最短径が大きい形状であることが、前記区画からの触媒の漏洩を防止する観点から好ましい。   As the catalyst filled in the compartment, a normal granular catalyst filled in a gap between a tube or a heat transfer plate by a gas phase reaction can be used. One or more catalysts may be used. An example of such a catalyst is a catalyst having a particle diameter (longest diameter) of 1 to 20 mm. Examples of the shape of the catalyst include a spherical shape, a cylindrical shape, a Raschig ring shape, and a pellet shape. In the case where the shape of the catalyst is formed so that the partition is not in close contact with the surface of the heat transfer plate, the catalyst has a shape in which the shortest diameter of the catalyst is larger than the gap between the heat transfer plate and the partition. From the viewpoint of preventing leakage of the catalyst.

隣り合う伝熱プレート間の隙間への触媒の充填は、各区画への触媒の充填によって行われる。各区画には、一区画の容量と同量の触媒を一区画に連続して又は断続的に充填することによって、触媒を充填することができる。触媒の適切な充填状態は、例えば区画間における充填された触媒(触媒層)の天面の位置の対比や、各区画における前記天面の実測値と各区画の前記天面の計算値との比較によって判断することができる。   The catalyst is filled in the gap between the adjacent heat transfer plates by filling the compartments with the catalyst. Each compartment can be filled with a catalyst by filling the same volume of catalyst in a compartment continuously or intermittently. The appropriate filling state of the catalyst is, for example, the comparison of the position of the top surface of the packed catalyst (catalyst layer) between the compartments, the measured value of the top surface in each compartment, and the calculated value of the top surface of each compartment. This can be determined by comparison.

本発明のプレート式反応器は、前述した構成要素以外の他の構成要素をさらに有していてもよい。このような他の構成要素としては、例えば、流体の流通性を有し、前記反応容器内における流通の流通方向における下流側の伝熱プレートの端部に設けられ、充填された触媒の反応容器からの漏洩を防止するための通気板等の漏洩防止部材、及び、前記仕切りの一端部に設けられ、前記漏洩防止部材又は伝熱プレートに掛け止めるためのフック等の係止部材が挙げられる。
以下、本発明のプレート式反応器を、図面を用いてより具体的に説明する。
The plate reactor of the present invention may further have other components other than the components described above. As such other components, for example, a reaction vessel for a catalyst having fluidity and provided at the end of a downstream heat transfer plate in the flow direction of flow in the reaction vessel Examples include a leakage preventing member such as a ventilation plate for preventing leakage from the air and a locking member such as a hook provided at one end of the partition and hooked to the leakage preventing member or the heat transfer plate.
Hereinafter, the plate reactor of the present invention will be described more specifically with reference to the drawings.

本発明のプレート式反応器は、例えば図1〜3に示すように、矩形のケーシング1と、伝熱管2を有し、ケーシング1内に対向して並んで設けられる複数の伝熱プレート3と、伝熱管2に供給される熱媒を収容する熱媒収容部4と、隣り合う伝熱プレート3間の隙間をケーシング1内の通気方向に沿って、触媒が充填され保持される複数の区画に仕切る複数の仕切り5と、伝熱プレート3の上部及び下部に設けられる穴あき板6、7と、熱媒収容部4の熱媒を循環させるためのポンプ8と、循環する熱媒の温度を調整するための温度調整装置9とを有する。   The plate reactor of the present invention includes, for example, a rectangular casing 1 and a heat transfer tube 2 as shown in FIGS. 1 to 3, and a plurality of heat transfer plates 3 provided side by side in the casing 1. A plurality of compartments in which the catalyst is filled and held along the ventilation direction in the casing 1 through the gap between the heat transfer plate 3 and the heat transfer plate 3 that stores the heat transfer medium supplied to the heat transfer tube 2 and the adjacent heat transfer plates 3. A plurality of partitions 5, perforated plates 6, 7 provided at the upper and lower portions of the heat transfer plate 3, a pump 8 for circulating the heat medium in the heat medium accommodating portion 4, and the temperature of the circulating heat medium And a temperature adjusting device 9 for adjusting.

ケーシング1は、断面形状が矩形の通気路を形成しており、前記反応容器に相当する。ケーシング1は、ケーシング1の上端及び下端に、対向する一対の通気口10、10’を有している。伝熱管2は、例えば長径が30〜50mmであり短径が10〜20mmの断面形状が楕円形の管である。   The casing 1 forms an air passage having a rectangular cross-sectional shape and corresponds to the reaction vessel. The casing 1 has a pair of opposed vent holes 10 and 10 ′ at the upper end and the lower end of the casing 1. The heat transfer tube 2 is, for example, a tube having a major axis of 30 to 50 mm and a minor axis of 10 to 20 mm and an elliptical cross section.

伝熱プレート3は、複数の伝熱管2が断面形状の端縁で連結した形状を有している。伝熱プレート3は、楕円弧が連続して形成された二枚の波板を両波板の弧の端に形成される凸縁で互いに接合することによって形成されている。隣り合う伝熱プレート3は、表面の凸縁同士が対向するように並列していてもよいが、図1のプレート式反応器では、一方の伝熱プレート3の表面の凸縁と、他方の伝熱プレート3の表面の凹縁とが対向するように並列している。   The heat transfer plate 3 has a shape in which a plurality of heat transfer tubes 2 are connected by an edge having a cross-sectional shape. The heat transfer plate 3 is formed by joining two corrugated plates each having an elliptical arc formed continuously at a convex edge formed at the ends of the arcs of both corrugated plates. Adjacent heat transfer plates 3 may be arranged in parallel so that the convex edges of the surfaces face each other, but in the plate reactor of FIG. 1, the convex edges of the surface of one heat transfer plate 3 and the other The heat transfer plates 3 are arranged in parallel so as to face the concave edges on the surface.

伝熱プレート3は、例えば図4に示すように、断面の大きさが異なる三種の伝熱管2a〜2cを上部、中部、及び下部のそれぞれにおいて含んでいる。伝熱プレート3は、伝熱管2a〜2cの長軸が一直線上に配置されるように形成されている。また例えば、伝熱管2aは、伝熱プレート3の高さの20%分の伝熱プレート3を形成し、伝熱管2bは伝熱プレート3の高さの30%分の伝熱プレート3を形成し、伝熱管2cは伝熱プレート3の高さの40%分の伝熱プレート3を形成している。伝熱プレート3の高さの10%分は、伝熱プレート3の上端部及び下端部の接合板部で形成されている。   For example, as shown in FIG. 4, the heat transfer plate 3 includes three types of heat transfer tubes 2 a to 2 c having different cross-sectional sizes in the upper part, the middle part, and the lower part. The heat transfer plate 3 is formed such that the long axes of the heat transfer tubes 2a to 2c are arranged in a straight line. Further, for example, the heat transfer tube 2 a forms the heat transfer plate 3 for 20% of the height of the heat transfer plate 3, and the heat transfer tube 2 b forms the heat transfer plate 3 for 30% of the height of the heat transfer plate 3. The heat transfer tube 2 c forms the heat transfer plate 3 for 40% of the height of the heat transfer plate 3. 10% of the height of the heat transfer plate 3 is formed by the upper and lower joint plate portions of the heat transfer plate 3.

伝熱プレート3の上部に形成されている伝熱管2aの断面形状は、長径が50mmであり、短径が20mmの楕円形であり、伝熱プレート3の中部に形成されている伝熱管2bの断面形状は、長径が40mmであり、短径が16mmの楕円形であり、伝熱プレート3の下部に形成されている伝熱管2cの断面形状は、長径が30mmであり、短径が10mmの楕円形である。   The cross-sectional shape of the heat transfer tube 2a formed on the upper part of the heat transfer plate 3 is an ellipse having a major axis of 50 mm and a minor axis of 20 mm. The cross-sectional shape is an ellipse having a major axis of 40 mm and a minor axis of 16 mm, and the sectional shape of the heat transfer tube 2 c formed at the lower part of the heat transfer plate 3 is a major axis of 30 mm and a minor axis of 10 mm. It is oval.

なお、伝熱プレート3は、反応容器全体において異なる間隔で並列していてもよいが、図1のプレート式反応器では、同じ間隔(例えば伝熱管2aの外壁間の最短距離が14mm(各伝熱プレート3の伝熱管の長軸間の距離が30mm))で並列している。   The heat transfer plates 3 may be arranged in parallel at different intervals in the entire reaction vessel, but in the plate reactor of FIG. 1, the same interval (for example, the shortest distance between the outer walls of the heat transfer tube 2a is 14 mm (each The distance between the major axes of the heat transfer tubes of the heat plate 3 is 30 mm)).

熱媒収容部4は、ケーシング1の対向する一対の壁に設けられる容器であり、各伝熱管2に熱媒を供給するための供給口が前記壁に形成されており、例えば反応容器全体において、熱媒が伝熱管2を介して熱媒収容部4間を蛇行するように、所定の高さにおいて複数に区切られている。   The heat medium accommodating portion 4 is a container provided on a pair of opposing walls of the casing 1, and a supply port for supplying a heat medium to each heat transfer tube 2 is formed in the wall. The heat medium is divided into a plurality at a predetermined height so that the heat medium meanders between the heat medium accommodating portions 4 via the heat transfer tubes 2.

仕切り5は、隣り合う伝熱プレート3の間を、ケーシング1内の通気方向に沿って設けられている。仕切り5は、反応容器全体において異なる間隔で設けられていてもよいが、図1のプレート式反応器では、同じ間隔(例えば1,000mm)で並列し、22Lの容積の区画を形成している。   The partition 5 is provided between the adjacent heat transfer plates 3 along the ventilation direction in the casing 1. The partitions 5 may be provided at different intervals in the entire reaction vessel. However, in the plate type reactor of FIG. 1, a partition having a volume of 22 L is formed in parallel with the same interval (for example, 1,000 mm). .

仕切り5の設置間隔は5cm〜2mであることが好ましく、10cm〜1mであること
がより好ましい。伝熱プレート3と仕切り5とによって形成されている区画の容積は、隙間への充填物の充填を区画単位で行い、触媒の正確かつ容易な充填を行う観点から、1〜200Lが好ましく、1.2〜100Lがより好ましく、1.5〜30Lであることがさらに好ましい。各区画の容積は、例えば前述の方法によって測定可能である。
The interval between the partitions 5 is preferably 5 cm to 2 m, and more preferably 10 cm to 1 m. The volume of the compartment formed by the heat transfer plate 3 and the partition 5 is preferably 1 to 200 L from the viewpoint of performing filling of the gap into the gap in a unit of unit and accurately and easily filling the catalyst. 2 to 100L is more preferable, and 1.5 to 30L is more preferable. The volume of each compartment can be measured, for example, by the method described above.

なお、図1のプレート式反応器では、仕切り5によって形成される区画における所定の高さまでの触媒の充填量は、伝熱管2の長さ方向における区画の長さが同じであれば一定である。したがって、各区画における触媒の充填量は、各区画の容積に応じて管理できるので、各区画の容積が既知であれば、各区画の容積は必ずしも一定でなくてもよい。   In the plate reactor of FIG. 1, the amount of catalyst filled up to a predetermined height in the section formed by the partition 5 is constant as long as the length of the section in the length direction of the heat transfer tube 2 is the same. . Therefore, since the amount of the catalyst in each compartment can be managed according to the volume of each compartment, the volume of each compartment is not necessarily constant if the volume of each compartment is known.

区画の容積は、触媒の充填作業の管理や省力化の観点から、全区画の50%以上が同じであることが好ましく、80%以上が同じであることがより好ましく、90%以上が同じであることがさらに好ましい。   The volume of the compartments is preferably the same for 50% or more of all the compartments, more preferably the same for 80% or more, and the same for 90% or more, from the viewpoint of management of catalyst filling work and labor saving. More preferably it is.

仕切り5には、各区画に触媒が充填されたときに、充填された触媒を各区画に保持することができる部材が用いられる。仕切り5には、例えば図5〜7に示すように、伝熱プレート3の表面の凹凸に密着する側縁を有する形状の板や網を用いることができる。   A member that can hold the filled catalyst in each compartment when the catalyst is filled in each compartment is used for the partition 5. As the partition 5, for example, as shown in FIGS. 5 to 7, a plate or net having a shape having a side edge that is in close contact with the unevenness on the surface of the heat transfer plate 3 can be used.

また仕切り5には、各区画に充填された触媒が仕切り5との間の隙間から隣り合う区画に漏れなければ、隣り合う伝熱プレート3の伝熱管2aに接し、伝熱プレート3における他の伝熱管2b及び3cの凸縁及び凹縁には当接しない部材を用いることができ、例えば図8及び9に示すように、隣り合う伝熱プレート3間の最短距離の直径又は幅を有する丸棒や角棒を用いることができる。   In addition, the partition 5 is in contact with the heat transfer tube 2a of the adjacent heat transfer plate 3 if the catalyst filled in each partition does not leak into the adjacent partition from the gap between the partitions 5, and other partitions in the heat transfer plate 3 Members that do not contact the convex and concave edges of the heat transfer tubes 2b and 3c can be used. For example, as shown in FIGS. 8 and 9, a round having the shortest diameter or width between adjacent heat transfer plates 3 is used. A stick or a square stick can be used.

さらに仕切り5は、図6に示すように、充填される触媒の粒の大きさよりも小さな目を有する網であってもよいし、各区画に充填された触媒が隣り合う区画に漏れなければ、図7に示すように、触媒の粒より大きな目(例えば触媒の最短径の0.8倍以下)を有する網であってもよい。   Further, as shown in FIG. 6, the partition 5 may be a net having an eye smaller than the size of the catalyst particles to be filled, or if the catalyst filled in each compartment does not leak into the adjacent compartment, As shown in FIG. 7, it may be a net having larger eyes than the catalyst particles (for example, 0.8 times or less the shortest diameter of the catalyst).

隣り合う二枚の伝熱プレート3が、一方の伝熱プレート3の凸縁に他方の伝熱プレート3の凹縁が対向するように並列する場合では、仕切り5には、図10に示すように、仕切り5の側縁が、伝熱プレート3の凹縁に向けて突出し、伝熱プレート3の凸縁から離間するジグザグ型の板や網を用いることができる。このような仕切り5は、一方の凸縁に他方の凹縁が対向するように並列する二枚の伝熱プレート3の距離(各伝熱プレート3における伝熱管2の長軸間の距離の平均値)が、各伝熱プレート3における伝熱管の最大の短径の半値の和の0.9〜1.5倍であるときに、好適に用いることができる。   In the case where two adjacent heat transfer plates 3 are arranged in parallel so that the convex edge of one heat transfer plate 3 faces the concave edge of the other heat transfer plate 3, the partition 5 has a shape as shown in FIG. In addition, a zigzag plate or net that protrudes toward the concave edge of the heat transfer plate 3 at the side edge of the partition 5 and is separated from the convex edge of the heat transfer plate 3 can be used. Such a partition 5 has a distance between two heat transfer plates 3 arranged in parallel so that one convex edge faces the other concave edge (an average of distances between major axes of the heat transfer tubes 2 in each heat transfer plate 3). When the value is 0.9 to 1.5 times the sum of the half-values of the maximum short diameters of the heat transfer tubes in each heat transfer plate 3, it can be suitably used.

図5〜7及び10に示すような、伝熱プレート3の表面の凹凸に接する側縁を有する形状の仕切り5は、伝熱プレート3をケーシング1に設置する際に、伝熱プレート3とそれに当接する仕切り5とを交互に設置することによって二枚の伝熱プレート3間に設けられる。図8及び9に示すような、隣り合う伝熱プレート3間の最短距離の直径又は幅を有する仕切り5は、伝熱プレート3とそれに当接する仕切り5とを交互に設置することによって二枚の伝熱プレート3間に設けてもよいし、既に併設されている伝熱プレート3の隣り合う伝熱プレート3の間に挿入することによって設けてもよい。網又は薄い鋼板のように可撓性を有する仕切り5は、既に併設されている伝熱プレート3の隣り合う伝熱プレート3の間に挿入することによって設けることも可能である。   As shown in FIGS. 5 to 7 and 10, the partition 5 having a shape having a side edge in contact with the unevenness of the surface of the heat transfer plate 3 is provided with the heat transfer plate 3 and the heat transfer plate 3 when the heat transfer plate 3 is installed in the casing 1. By alternately installing the abutment partitions 5, they are provided between the two heat transfer plates 3. The partition 5 having the shortest distance diameter or width between the adjacent heat transfer plates 3 as shown in FIGS. 8 and 9 can be obtained by alternately installing the heat transfer plates 3 and the partitions 5 in contact with the partitions. You may provide between the heat-transfer plates 3, and you may provide by inserting between the heat-transfer plates 3 adjacent to the heat-transfer plate 3 already installed. The flexible partition 5 such as a net or a thin steel plate can be provided by being inserted between the adjacent heat transfer plates 3 of the heat transfer plates 3 already provided.

また、図5〜7、及び10に示す仕切りのように伝熱プレート3の表面の凹凸に接する側縁を有する形状の仕切り5、及び図8や図9に示す仕切り5のように伝熱管の頂点(凸部)で接する仕切り5は、可撓性の無い剛性の高い材料を用いて製作されることが、伝熱
プレート3の間隔を等しく保つ観点で好ましい。
Moreover, the partition 5 of the shape which has a side edge which touches the unevenness | corrugation of the surface of the heat-transfer plate 3 like the partition shown in FIGS. 5-7 and 10, and the heat-transfer tube like the partition 5 shown in FIG.8 and FIG.9. The partition 5 in contact with the apex (convex portion) is preferably manufactured using a material having no flexibility and high rigidity, from the viewpoint of keeping the interval between the heat transfer plates 3 equal.

穴あき板6、7は、それぞれ、充填される触媒の最長径に対して0.20〜0.99倍の径を有する孔が20〜99%の開口率で設けられている板である。図1のプレート式反応器では、穴あき板6、7は、最も外側に配置される伝熱プレート3とケーシング1の壁との間の隙間への通気を防止するために、図3に示すように、最も外側に配置されている伝熱プレート3の端縁からケーシング1の壁までの隙間を塞ぐように形成されている。   The perforated plates 6 and 7 are plates each having a hole having a diameter of 0.20 to 0.99 times the longest diameter of the catalyst to be filled with an opening ratio of 20 to 99%. In the plate reactor of FIG. 1, the perforated plates 6, 7 are shown in FIG. 3 in order to prevent aeration to the gap between the outermost heat transfer plate 3 and the wall of the casing 1. Thus, it forms so that the clearance gap between the edge of the heat exchanger plate 3 arrange | positioned at the outermost side and the wall of the casing 1 may be plugged up.

ポンプ8には、所望の温度の熱媒を移送することができる装置が用いられる。また、温度調整装置9には、熱媒の温度を所望の温度に制御することができる熱交換器等の装置が用いられる。熱媒収容部4、ポンプ8、及び温度調整装置9は熱媒供給装置を構成している。   A device that can transfer a heat medium having a desired temperature is used for the pump 8. The temperature adjusting device 9 is a device such as a heat exchanger that can control the temperature of the heat medium to a desired temperature. The heat medium storage unit 4, the pump 8, and the temperature adjustment device 9 constitute a heat medium supply device.

伝熱プレート3間への触媒の充填は、各区画へ触媒の充填することによって行われる。伝熱プレート3と仕切り5とによって形成されている区画は全て同じ容積を有していることから、一区画の容量と同等の容量(例えば一区画の容量に対して95〜100%の体積)の触媒が各区画に充填される。   The catalyst is filled between the heat transfer plates 3 by filling the respective compartments with the catalyst. Since all the compartments formed by the heat transfer plate 3 and the partition 5 have the same volume, the capacity equivalent to the capacity of one compartment (for example, a volume of 95 to 100% with respect to the capacity of one compartment). Of each catalyst is packed into each compartment.

反応原料の流通方向に沿って、伝熱プレートの伝熱管の形状が変化する場合には、伝熱管の形状の変化によって伝熱プレート間に形成されるそれぞれの領域で触媒充填の良否を確認することが、より良い反応結果を得る観点から好ましいことがある。この場合には、一区画の容量の触媒を、前記の形成される領域の数、例えば2から3、に分割して充填し、それぞれの分割領域で触媒の充填高さを測定することによって、より精密に触媒の充填状況をチェックすることができる。   When the shape of the heat transfer tube of the heat transfer plate changes along the flow direction of the reaction raw material, check whether the catalyst filling is good or not in each region formed between the heat transfer plates due to the change of the shape of the heat transfer tube May be preferable from the viewpoint of obtaining better reaction results. In this case, a volume of catalyst of one compartment is divided and packed into the number of regions formed, for example 2 to 3, and the filling height of the catalyst is measured in each divided region, It is possible to check the state of catalyst filling more precisely.

触媒の良好な充填状態は、触媒層内に空洞部や、密度の高い部分が無く、触媒層全体において反応流体との接触が等しく行われる状態であり、触媒の充填高さの理論値と実測値との比較(例えば理論値に対する実測値の誤差が10%以内)や、各区画間での触媒の充填高さの比較(例えば各区画間の充填高さの差が充填高さの2%以内)によって判断することができる。   A good packing state of the catalyst is a state in which there is no cavity or high density portion in the catalyst layer, and the entire catalyst layer is in contact with the reaction fluid equally. Comparison with the value (for example, the error of the measured value with respect to the theoretical value is within 10%), comparison of the catalyst filling height between the compartments (for example, the difference in the filling height between the compartments is 2% of the filling height) Within).

触媒の充填状態は、該区画の容積に見合う触媒量を充填後、該区画の触媒層の高さを測定することによって判断することが好ましい。触媒層の高さが理論値の±5%以内であることが好ましく、±3%以内であることがより好ましく、±1%以内であることがさらに好ましい。さらには、上記範囲を超えた場合は、抜き出して再度充填を行うことが好ましい。   It is preferable to determine the state of catalyst filling by measuring the height of the catalyst layer in the compartment after filling the catalyst amount corresponding to the volume of the compartment. The height of the catalyst layer is preferably within ± 5% of the theoretical value, more preferably within ± 3%, and even more preferably within ± 1%. Furthermore, when exceeding the said range, it is preferable to extract and to refill.

触媒の充填高さの理論値のような触媒の充填状態の良否の判断基準は、より実用的には、伝熱プレートの凹凸形状の製作精度、伝熱プレートの製作時における設置間隔の精度や平行度、仕切りの設置間隔の精度や平行度、等によって変わる。伝熱プレートや仕切りの製作精度の確認は、プレート式反応器の組み立て前の伝熱プレートの形状の測定や、組み立て中或いは組み立て後に前記した要領で区画の容積の測定を行い、設計容積との差やばらつきを確認することによって行うことができる。触媒の充填状態の良否の判断基準は、確認された制作精度に基づいて決定することが推奨される。該判定基準は、上記容積の精度より大きく、上記容積の精度の1.1〜2倍に設定される。例えば、前記充填高さの理論値は、前記制作精度から求められる区画の容積と、充填される触媒の空間密度とから求められることが好ましく、区画の許容される精度が制作精度の±3%である場合では、触媒の許容される充填高さは、このような充填高さの理論値の±3.3〜±6.0%の任意の割合に決めることができる。   More practically, the criteria for determining the quality of the catalyst filling state, such as the theoretical value of the catalyst filling height, are the accuracy of manufacturing the uneven shape of the heat transfer plate, the accuracy of the installation interval when manufacturing the heat transfer plate, It varies depending on the degree of parallelism, the accuracy of the partition installation interval, the degree of parallelism, and the like. Confirmation of the production accuracy of the heat transfer plate and partition is done by measuring the shape of the heat transfer plate before assembling the plate reactor and measuring the volume of the compartment in the manner described above during or after assembly. This can be done by checking differences and variations. It is recommended that the criteria for determining whether or not the catalyst is filled be determined based on the confirmed production accuracy. The determination criterion is set larger than the accuracy of the volume and 1.1 to 2 times the accuracy of the volume. For example, the theoretical value of the filling height is preferably obtained from the volume of the compartment obtained from the production accuracy and the spatial density of the catalyst to be filled, and the allowable accuracy of the compartment is ± 3% of the production accuracy. In this case, the allowable filling height of the catalyst can be determined at an arbitrary ratio of ± 3.3 to ± 6.0% of the theoretical value of the filling height.

なお、仕切り5は、穴あき板7の孔又は伝熱プレート3の端部に設けられた孔や輪のような係合部に掛かるフックを有し、このフックを係合部に係止することによって仕切り5を張設することによって、隣り合う伝熱プレート3間の隙間に設けることも可能である。このような構成によれば、グラスウール等の保形性を有さない材料を仕切り5に用いることが可能となる。   The partition 5 has a hook that engages with an engagement portion such as a hole or a ring provided in the hole of the perforated plate 7 or the end of the heat transfer plate 3, and locks the hook to the engagement portion. By extending the partition 5 by this, it is also possible to provide in the gap between the adjacent heat transfer plates 3. According to such a structure, it becomes possible to use for the partition 5 the material which does not have shape retention property, such as glass wool.

前記プレート式反応器は、仕切り5を有することから、区画単位で触媒を一定の状態で充填することによって、触媒を反応器全体で均一に充填することができる。したがって、このような区画が形成されない伝熱プレート3間への触媒の充填に比べて、触媒の正確な充填をより容易に行うことができる。   Since the plate type reactor has the partition 5, the catalyst can be uniformly filled in the entire reactor by filling the catalyst in a fixed state in units of compartments. Therefore, accurate filling of the catalyst can be performed more easily than the filling of the catalyst between the heat transfer plates 3 in which such compartments are not formed.

また前記プレート式反応器は、伝熱プレート3と仕切り5とによって形成される全区画の50%以上が同じ容量を有することから、同一容積の区画においては一回の触媒の充填作業に用いられる触媒が一定である。したがって、このような区画が形成されない伝熱プレート3間への触媒の充填に比べて、触媒の充填作業をより迅速に行うことができる。   The plate reactor is used for a single catalyst filling operation in the same volume section because 50% or more of all the sections formed by the heat transfer plate 3 and the partition 5 have the same capacity. The catalyst is constant. Therefore, the filling operation of the catalyst can be performed more quickly than the filling of the catalyst between the heat transfer plates 3 in which such a partition is not formed.

さらに前記プレート式反応器は、仕切り5を有することから、触媒の充填状態を区画単位で判断することができる。したがって、触媒の充填状態が不良である場合には、不良と判断された区画の触媒のみを充填し直すことによって、触媒の充填状態を修正することができる。したがって、このような区画が形成されない伝熱プレート3間への触媒の充填に比べて、触媒の充填作業の調整をより容易に行うことができる。   Furthermore, since the said plate-type reactor has the partition 5, it can judge the packing state of a catalyst per division. Therefore, when the catalyst filling state is poor, it is possible to correct the catalyst filling state by refilling only the catalyst in the section determined to be defective. Therefore, the catalyst filling operation can be adjusted more easily than the catalyst filling between the heat transfer plates 3 in which such compartments are not formed.

本発明は、プレート式反応器において固定床接触反応の工程に適用され、このような反応工程の中でも特に、高い反応熱のために触媒が劣化したり、反応成績が低下することがある反応工程に適用される。特に本発明は、反応原料がガスでも液でも適用可能であるが、液状態である場合に比べて除熱のしにくいガスである場合に好適に用いることができる。   INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention is applied to a fixed bed contact reaction process in a plate type reactor, and among these reaction processes, a reaction process in which a catalyst may be deteriorated due to a high reaction heat or a reaction result may be lowered. Applies to In particular, the present invention can be applied to either a gas or a liquid as a reaction raw material, but can be suitably used when the gas is difficult to remove heat compared to a liquid state.

例えば、本発明のプレート式反応器が有効に適用される反応は、前記原料が、エチレン;炭素数3及び4の炭化水素、並びにターシャリーブタノールからなる群から選ばれる少なくとも1種、又は炭素数3及び4の不飽和脂肪族アルデヒドからなる群から選ばれる少なくとも1種;n−ブタンやベンゼン等の炭素数4以上の炭化水素;キシレン及びナフタレンの一方又は両方;オレフィン;カルボニル化合物;クメンハイドロパーオキサイド;ブテン;又はエチルベンゼン;であり、得られる前記反応生成物が、酸化エチレン;炭素数3及び4の不飽和脂肪族アルデヒド及び炭素数3及び4の不飽和脂肪酸の少なくとも一方;マレイン酸;フタル酸;パラフィン;アルコール;アセトン及びフェノール;ブタジエン;又はスチレン;である接触反応である。   For example, in the reaction to which the plate reactor of the present invention is effectively applied, the raw material is at least one selected from the group consisting of ethylene, hydrocarbons having 3 and 4 carbon atoms, and tertiary butanol, or the number of carbon atoms. At least one selected from the group consisting of 3 and 4 unsaturated aliphatic aldehydes; hydrocarbons having 4 or more carbon atoms such as n-butane and benzene; one or both of xylene and naphthalene; olefins; carbonyl compounds; Butene; or ethylbenzene; and the obtained reaction product is ethylene oxide; at least one of unsaturated aliphatic aldehydes having 3 and 4 carbon atoms and unsaturated fatty acids having 3 and 4 carbon atoms; maleic acid; Paraffin; alcohol; acetone and phenol; butadiene; or styrene; Reaction is.

特に好ましくは、ホットスポットが発生しやすいことが知られている、気相接触酸化反応に適用される。反応原料が、炭素数3及び4の炭化水素、並びにターシャリーブタノールからなる群から選ばれる反応原料の少なくとも1種、又は、炭素数3及び4の不飽和脂肪族アルデヒドからなる群から選ばれる反応原料の少なくとも1種である反応が挙げられる。   It is particularly preferably applied to a gas phase catalytic oxidation reaction that is known to easily generate hot spots. The reaction raw material is selected from the group consisting of at least one reaction raw material selected from the group consisting of hydrocarbons having 3 and 4 carbon atoms and tertiary butanol, or the group consisting of unsaturated aliphatic aldehydes having 3 and 4 carbon atoms. A reaction that is at least one of the raw materials can be mentioned.

具体的には、上記炭素数3の炭化水素としては、プロピレン、プロパンが挙げられる。上記炭素数4の炭化水素としては、イソブチレン、ブテン類、ブタン類が挙げられる。また、上記炭素数3及び4の不飽和脂肪族アルデヒドとしては、アクロレイン、メタクロレインが挙げられ、炭素数3及び4の不飽和脂肪酸としては、アクリル酸、メタクリル酸が挙げられる。   Specifically, the hydrocarbon having 3 carbon atoms includes propylene and propane. Examples of the hydrocarbon having 4 carbon atoms include isobutylene, butenes, and butanes. Examples of the unsaturated aliphatic aldehyde having 3 and 4 carbon atoms include acrolein and methacrolein, and examples of the unsaturated fatty acid having 3 and 4 carbon atoms include acrylic acid and methacrylic acid.

次に実施例を用いて、具体的に説明するが、本発明は何ら実施例に限定されるものではない。   Next, although it demonstrates concretely using an Example, this invention is not limited to an Example at all.

プレート式反応器として、充填テスト用に図4に示す構成を有するプレート式反応器を製作した。伝熱プレートにおける伝熱管の軸方向の有効長さ(伝熱プレートの幅)が5mである6枚の伝熱プレートを並列し、伝熱プレートの下部には通気板(多孔板)と通気板を着脱自在に係止する係止部材とを設置した。この通気板からの伝熱プレートの軸方向の高さは、1.88mで、伝熱プレートの上端部における伝熱管の無い直線部の高さは150mmであった。並列して配置したときの伝熱プレートの直線部間の距離は24mmであった。   As the plate reactor, a plate reactor having the configuration shown in FIG. 4 was prepared for a filling test. Six heat transfer plates with an effective length (heat transfer plate width) in the axial direction of the heat transfer tube in the heat transfer plate of 5 m are arranged in parallel, and a ventilation plate (perforated plate) and a ventilation plate are arranged below the heat transfer plate. And a locking member that detachably locks. The axial height of the heat transfer plate from the ventilation plate was 1.88 m, and the height of the straight portion without the heat transfer tube at the upper end of the heat transfer plate was 150 mm. The distance between the straight portions of the heat transfer plate when arranged in parallel was 24 mm.

伝熱プレートは、下記の表1に示す仕様の伝熱管が形成されるように、断面に連続する波型が形成されるように二枚の鋼板を成形し、成形された鋼板の凸縁同士を接合して形成した。前記鋼板には、板厚が1mmのステンレス(SUS304L)製鋼板を用いた。   The heat transfer plate is formed of two steel plates so that a corrugated continuous section is formed so that a heat transfer tube having the specifications shown in Table 1 below is formed. Were formed by bonding. As the steel plate, a stainless steel plate (SUS304L) having a thickness of 1 mm was used.

接合した伝熱プレートの伝熱管の長径及び短径を測定した。測定はCCDレーザー変位計を用いた。伝熱プレートの一部にも伝熱管の長径及び短径の設計値の1%を超えるものは除外して、各区画の容積の精度を高めたので、区画容積の誤差は1.5%以内であることを確認した。   The major and minor diameters of the heat transfer tubes of the joined heat transfer plates were measured. A CCD laser displacement meter was used for measurement. Since part of the heat transfer plate exceeds 1% of the design value of the long and short diameters of the heat transfer tube, the accuracy of the volume of each section has been improved, so the error of the section volume is within 1.5% It was confirmed that.

Figure 2009262142
Figure 2009262142

仕切りは、50cm間隔で前記隙間に設けた。仕切りには、図5に示す形状の仕切りを用い、仕切りの板厚は5mmであった。仕切りの製作は、伝熱プレートの形状に合わせるように、鋼板をレーザーカッティングしたものを用いた。図5に示す形状の仕切りは複雑な形状であるが、伝熱プレートの形状と製作精度の情報があれば、レーザーカッティング法等で精度高く製作可能であった。   Partitions were provided in the gap at 50 cm intervals. As the partition, a partition having the shape shown in FIG. 5 was used, and the thickness of the partition was 5 mm. For the production of the partition, a laser-cut steel plate was used so as to match the shape of the heat transfer plate. Although the partition shown in FIG. 5 has a complicated shape, it can be manufactured with high accuracy by a laser cutting method or the like if there is information on the shape of the heat transfer plate and the manufacturing accuracy.

使用した触媒は、Mo(12)Bi(5)Co(3)Ni(2)Fe(0.4)Na(0.4)B(0.2)K(0.08)Si(24)O(x)の組成の複合金属酸化物粉末を調製し、これを成型して外径4mmφ、高さ3mmの円柱状に成形し、焼成したものである。ここで、Mo、Bi、Co、Ni、Fe、Na、B、K、Si、Oは原子記号であり、O(x)の(x)は各金属酸化物の酸化状態によって定まる値である。   The catalyst used was Mo (12) Bi (5) Co (3) Ni (2) Fe (0.4) Na (0.4) B (0.2) K (0.08) Si (24) O. A composite metal oxide powder having the composition (x) is prepared, molded, formed into a cylindrical shape having an outer diameter of 4 mmφ and a height of 3 mm, and fired. Here, Mo, Bi, Co, Ni, Fe, Na, B, K, Si, and O are atomic symbols, and (x) of O (x) is a value determined by the oxidation state of each metal oxide.

触媒の充填方法は、仕切り板間隔50cmと同じ幅を有する振動フィーダを用いて行った。触媒を11.6リットル計量し、それぞれビニール袋に小分けしたもの55袋を準備し、フィーダで各区画に充填した。充填速度1L(リットル)毎分以下(約0.8〜0.9L/分)の目安で、触媒を供給した。平均区画容積から計算した充填高さの値は182.5cmである。   The catalyst filling method was performed using a vibration feeder having the same width as the partition plate interval of 50 cm. 11.6 liters of the catalyst was weighed and 55 bags each divided into plastic bags were prepared, and each compartment was filled with a feeder. The catalyst was supplied at a filling rate of 1 L (liter) or less (about 0.8 to 0.9 L / min) per minute. The filling height value calculated from the average compartment volume is 182.5 cm.

その後、充填高さを測定するため、形成された触媒層の上面を均した。均した触媒層の
上面と伝熱プレートの上端との距離を測定し、伝熱プレートの高さと、前記の測定された距離との差から充填高さを決定した。
Thereafter, the upper surface of the formed catalyst layer was leveled in order to measure the filling height. The distance between the upper surface of the averaged catalyst layer and the upper end of the heat transfer plate was measured, and the filling height was determined from the difference between the height of the heat transfer plate and the measured distance.

振動フィーダによる触媒供給速度のバラつきがあり、一時的に供給速度が大きくなるときもあった。極端に供給速度が振れたときは、触媒層高さが大きくなり、時にはブリッジングが発生し、区画から溢れることもあったが、その時は、その区画の下部に取り付けられた係止部材を外し通気板を取り外して、その区画から触媒を抜き出し、再度充填を行った。再充填は、全部で150回の充填において、合計で3回実施すれば良かった。   There was a variation in the catalyst supply speed by the vibration feeder, and the supply speed sometimes increased temporarily. When the supply speed fluctuates extremely, the catalyst layer height increases, sometimes bridging occurs, and sometimes overflows from the compartment, but at that time, the locking member attached to the lower part of the compartment is removed. The vent plate was removed and the catalyst was extracted from the compartment and filled again. Refilling should be carried out three times in total in a total of 150 fillings.

充填高さの測定結果から、触媒層の層高のバラつきは、±5cm以内であった。これは、触媒の充填高さの全体に対して±2.7%のバラつきであった。この測定結果から、仕切りによって形成された区画への触媒の充填によって、プレート式反応器の各隙間に触媒を非常に均一に充填することが出来たことがわかった。   From the measurement result of the filling height, the variation in the layer height of the catalyst layer was within ± 5 cm. This was a variation of ± 2.7% with respect to the total filling height of the catalyst. From this measurement result, it was found that the catalyst was filled into the gaps of the plate reactor very uniformly by filling the compartments formed by the partitions with the catalyst.

プレート式反応器では、触媒層の厚さを調整することによって反応を制御することが行われることがある。このようなプレート式反応器では、反応器全体において触媒を均一に充填することがより一層困難であるが、本発明のプレート式反応器は、触媒の充填を迅速、正確、かつ容易に行うことができ、プレート式反応器の設置、保守管理、及び定期点検における作業性の格段の向上が期待される。   In a plate reactor, the reaction may be controlled by adjusting the thickness of the catalyst layer. In such a plate reactor, it is more difficult to uniformly fill the catalyst in the entire reactor. However, the plate reactor of the present invention allows the catalyst to be charged quickly, accurately, and easily. It is expected that the workability in the installation, maintenance and management of plate reactors will be greatly improved.

1 ケーシング
2、2a〜2c 伝熱管
3 伝熱プレート
4 熱媒収容部
5 仕切り
6、7 穴あき板
8 ポンプ
9 温度調整装置
10、10’ 通気口
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Casing 2, 2a-2c Heat-transfer tube 3 Heat-transfer plate 4 Heat-medium accommodating part 5 Partition 6, 7 Perforated board 8 Pump 9 Temperature control apparatus 10, 10 'Vent

Claims (4)

流体の反応原料を反応させるための反応容器と、伝熱管を有し、前記反応容器内に並んで設けられる複数の伝熱プレートと、前記伝熱管に熱媒を供給する装置と、を有し、
前記反応容器は、供給された反応原料が、隣り合う伝熱プレート間の隙間を通って排出される容器であり、
前記伝熱プレートは、断面形状の周縁又は端縁で連結している複数の前記伝熱管を含み、
隣り合う伝熱プレート間の隙間に触媒が充填されるプレート式反応器において、
隣り合う伝熱プレート間の隙間を、反応容器内の通気方向に沿って、充填された触媒を収容する複数の区画に仕切る仕切りをさらに有することを特徴とするプレート式反応器。
A reaction vessel for reacting a fluid reaction raw material, a heat transfer tube, a plurality of heat transfer plates provided side by side in the reaction vessel, and a device for supplying a heat medium to the heat transfer tube ,
The reaction vessel is a vessel in which the supplied reaction raw material is discharged through a gap between adjacent heat transfer plates,
The heat transfer plate includes a plurality of the heat transfer tubes connected at a peripheral edge or an edge of a cross-sectional shape,
In a plate reactor in which a catalyst is filled in a gap between adjacent heat transfer plates,
A plate reactor, further comprising a partition that partitions a gap between adjacent heat transfer plates into a plurality of compartments containing a packed catalyst along a ventilation direction in the reaction vessel.
前記複数の区画のそれぞれの容積が1〜200Lであることを特徴とする請求項1に記載のプレート式反応器。   The plate reactor according to claim 1, wherein each of the plurality of compartments has a volume of 1 to 200L. 容積が同じである区画が全区画の50%以上あることを特徴とする請求項1又は2に記載のプレート式反応器。   The plate reactor according to claim 1 or 2, wherein there are 50% or more of the compartments having the same volume. 請求項1〜3のいずれか一項に記載のプレート式反応器を用いて、このプレート式反応器の伝熱プレート間の隙間に充填された触媒の存在下で流体の反応原料から反応生成物を製造する方法であって、
前記反応原料に、エチレン;炭素数3及び4の炭化水素、並びにターシャリーブタノールからなる群から選ばれる少なくとも1種、又は炭素数3及び4の不飽和脂肪族アルデヒドからなる群から選ばれる少なくとも1種;炭素数4以上の炭化水素;キシレン及びナフタレンの一方又は両方;オレフィン;カルボニル化合物;クメンハイドロパーオキサイド;ブテン;又はエチルベンゼン;を用い、
酸化エチレン;炭素数3及び4の不飽和脂肪族アルデヒド及び炭素数3及び4の不飽和脂肪酸の少なくとも一方;マレイン酸;フタル酸;パラフィン;アルコール;アセトン及びフェノール;ブタジエン;又はスチレン;である反応生成物を製造することを特徴とする反応生成物の製造方法。
Using the plate reactor according to any one of claims 1 to 3, a reaction product from a reaction raw material in fluid in the presence of a catalyst filled in a gap between heat transfer plates of the plate reactor. A method for manufacturing
The reaction raw material is at least one selected from the group consisting of ethylene, hydrocarbons having 3 and 4 carbon atoms, and tertiary butanol, or at least 1 selected from the group consisting of unsaturated aliphatic aldehydes having 3 and 4 carbon atoms. Using one or both of xylene and naphthalene; olefin; carbonyl compound; cumene hydroperoxide; butene; or ethylbenzene;
A reaction that is ethylene oxide; at least one of unsaturated aliphatic aldehydes having 3 and 4 carbon atoms and unsaturated fatty acids having 3 and 4 carbon atoms; maleic acid; phthalic acid; paraffin; alcohol; acetone and phenol; butadiene; A method for producing a reaction product, characterized by producing a product.
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