JP2009511257A - 化学反応を実施するための装置 - Google Patents
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Abstract
本発明は、発熱化学反応を実施するための装置に関しており、気相が、固体充填物を介して導通されて、反応させられ、この場合装置は、ケーシングと、交換可能な反応性ユニットとから成っている。
Description
本発明は、化学反応を実施するため、特に発熱反応および強度の発熱反応を実施するための装置に関しており、この場合気相は、固体充填物を介して導通されて、反応させられる。
強度の発熱反応は、通常、不均一系触媒を用いて多管式反応器内で実施される。これに関して文献には多くの例が存在する。欧州特許出願公開第０１８８５３２号明細書（日本化薬）または特開平１１−８００５２号公報（東亜合成株式会社）によれば、プロペンからアクロレインおよびアクリル酸への反応のために多管式反応器が用いられる。ドイツ連邦共和国特許出願公開第１０２６００９４号明細書（ＢＡＳＦ ＡＧ）によれば、環状ジイソシアナートを製造するために、同様に多管式反応器が用いられる。
この種の反応器は、あまりフレキシブルに用いることはできない。したがって場合によっては反応器の管数によって反応器の定格容量が規定される。個々の管の適当な閉塞によって、反応器は小さくできるが、定格容量の増加は、多大なコストを掛けずには実現されない。
本発明の課題は、フレキシブルに使用可能な反応器を提供することである。これの意味するところによれば、たとえば変化する反応出力によって、触媒の耐用期間にわたって反応面の適合が要求される。同様に有利には、たとえば管は、単数または複数のすのこまたは板と交換することができる。また従来の多管式反応器では、クリーニング、修理または触媒交換が、生産能力の欠如による極めて不都合な機能停止時間を強制する。
この欠点に対処するために、生産に応じて有利には、反応性ユニットの幾何学形状が最適化される。したがってプロセスにとって有利には、たとえば改善された触媒が使用される場合に、管直径または管長さが変化される。本発明の対象は、ケーシングと反応性ユニットとから成る、発熱化学反応を実施するための、反応器として役立つ装置であり、この場合技術的な詳細によって、反応器全体の、機能性、圧力および温度に関する要求が考慮される。特別な実施形態では、ケーシング壁部を通る、反応性ユニットから導入または導出する管路のガイドは、力を吸収する力吸収性ユニットによって助成される。
これによって、一方では反応性ユニットは、ケーシング内で、力吸収性管片ガイドによって固定され、他方では反応器内で生じる負荷（特に反応性ユニットの加熱および冷却によって生じる熱負荷）が吸収される。
反応性ユニットは、ケーシング（反応器フード）の上位３分の１に主フランジ結合部を配置することによって交換可能に組み込まれており、主フランジ結合部によって、反応性ユニットは、残りのケーシングから分離することができる。
発熱反応に関する反応技術の要求に応じて、たとえば管の配置構造をした最適な反応性ユニットは、板または単数または複数のすのこ（束ねられた管または板）によって交換可能に使用することができる。このユニットは、有利には懸架して、または直立して反応器外套に挿入される。ケーシングを充填する反応性ユニットは、相並んでかつ／または上下に取り付けられた複数のモジュールから形成することができる。モジュールの数ｎは、１０までであってよい。
本発明の根底を成す反応器は、特に発熱反応および強度の発熱反応を実施するのに適しており、ここでは抽出ガスは、不均一系触媒によって反応させられる。たとえばこの装置は、メタノールとＨ２Ｓとを発熱反応させてメチルメルカプタンを製造するのに適している。
またこの装置は、たとえば比較的高温で、不均一系混合酸化物触媒を用いて、Ｃ３成分を、酸素、水蒸気および／または不活性ガスと、もしくは有利には反応から成る排ガス（排ガスから凝縮可能な成分が分離される）と反応させるのにも適している。
さらに反応器ケーシングの構成の特徴によれば、従来の多管式反応器に対して、圧力室として設計された反応室が、冷却室を包囲している。したがって両室の間に認識できる漏れは生じず、外側領域が汚染されることはない。
本発明によるコンセプトの一部は、反応性ユニットの迅速な交換性能にある。
本発明によるコンセプトの一部は、反応性ユニットの迅速な交換性能にある。
本発明を説明するために図１示したように、本発明の実施例は、反応器ケーシングから成っており、反応器ケーシングは、力吸収性ユニットを介して反応性ユニットと結合されている。反応性ユニットは、懸架して、または直立して、反応器ケーシングに固定されているので、配置構造に応じて、反応性ユニットの上面または下面は、熱負荷に際して膨張または収縮することができる。反応器外套は、力吸収性ユニットを備えており、力吸収性ユニットは、反応器外套の内側または反応器外套の外側における導入または導出管路のガイドに位置する。力吸収性ユニットは、反応性ユニットの膨張または収縮を支持することができ、これによって反応器外套のガイドに掛かる負荷を補償することができる。
そのような補償器の様々な構成は、文献に記載されている。たとえば欧州特許出願公開第０８９５８０６号明細書および欧州特許出願公開第１０４８３４３号明細書には、折り畳み原理による負荷の補償が記載されている。別の構成によれば、導入または導出管路は、曲げられた、ひいては十分に弾性的な形状でガイドされる（図２参照）。
本発明の別の対象は、有利には懸架して反応器フードに固定された反応性ユニットの配置構造である。たとえばケーシング（反応器フード）の上位領域、有利には上位の３分の１の領域に主フランジ結合部を配置したことによって、反応性ユニットはその全部または一部を迅速に交換することができる。
本発明の根底を成す装置は、特に発熱反応および強度の発熱反応を実施するのに適しており、ここでは抽出ガスは、固体充填物を介してガイドされて、反応させられる。
この反応は、メタノールとＨ２Ｓとの、メチルメルカプタンへの反応であってよく、反応は、高圧高温で発熱熱形成し、不均一触媒で進行する。
この装置／ユニットは、たとえば比較的高温で、不均一系混合酸化物触媒を用いて、Ｃ３成分を、酸素、水蒸気および／または不活性ガスと、もしくは有利には反応から成る排ガス（排ガスから凝縮可能な成分が分離される）と反応させるのに適している。この場合反応温度は、６００度までになる。有利には、反応温度は２５０度〜６００度である。反応ガスは、通常、５００〜５０００ｈ−１の固有のガス速度ＧＨＳＶ（ガス流れ［ｌ／ｈ］／触媒容量［ｌ］）を有しており、５０ｂａｒまで（絶対値）の圧力で反応させることができる。触媒の形状付与は、制限されていない。触媒は、たとえば押出成形品として、粉体または担持活物質として用いることができる。
１ 補償器、 ２ 反応性ユニット、 ３ プロセスガス入口、 ４ プロセスガス出口、 ５ 冷却媒体入口、 ６ 冷却媒体出口
Claims (9)
- 発熱化学反応を実施するための装置において、
ケーシングと、
該ケーシングの上位３分の１の領域に主フランジ結合部を配置することによって全体的にまたは部分的に交換可能な反応性ユニットとから成っていることを特徴とする、発熱化学反応を実施するための装置。 - 反応性ユニットが、懸架して、または直立して、反応器外套に取り付けられている、請求項１記載の装置。
- 反応性ユニットが、複数のモジュールから成っており、モジュールの数ｎが１０までである、請求項１記載の装置。
- モジュールが、相並んで、または上下に取り付けられている、請求項３記載の装置。
- 反応性ユニットが、下方から、または上方から、ケーシングに挿入されるようになっている、請求項１記載の装置。
- 圧力室として設計された反応室が、冷却室を包囲している、請求項１記載の装置。
- 反応性ユニットが、管、板または単数または複数のすのこの配置構造よって形成されている、請求項１から６までのいずれか１項記載の装置。
- 反応性ユニットが、懸架して、反応器フードに取り付けられている、請求項１から７までのいずれか１項記載の装置。
- 反応性ユニットが、力を吸収する管片ガイドによって、ケーシングと結合されている、請求項１から８までのいずれか１項記載の装置。
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