JP2010149018A - プレート式反応器、その製作方法、及び該反応器を用いる反応生成物の製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】反応容器と、前記反応容器に並んで設けられる複数の伝熱プレート2と、伝熱プレート2の伝熱管1に所望の温度の熱媒を供給するための熱媒供給装置5とを有し、伝熱プレート2間の隙間の軸に直交する方向における伝熱プレート2の表面間の距離の設計値が5〜50mmであり、前記設計値に対する前記表面間の距離の実測値の差が−0.6〜+2.0mmであるプレート式反応器を、伝熱プレート2が設計値の間隔に配置された状態で伝熱管1と熱媒供給装置5をと接合することによって構成し、伝熱プレート2間に触媒が収容されてなる触媒層のピーク温度を設計時に設定された値にするように、温度を制御した熱媒を伝熱管1に供給する。
【選択図】図1
Description
に有することが、伝熱プレートの表面間の距離の設計値に対する実測値の差が小さなプレート式反応器を得る観点からより一層効果的である。
応容器内の通気方向との角度は、反応容器内において伝熱管の軸がガスの通気方向に対して横断していれば特に限定されない。伝熱管は、反応容器内の通気方向に対して伝熱管の軸が直交すること、すなわち伝熱管を流れる熱媒の流れ方向が反応容器内の通気方向に対して直交すること、が、伝熱管内の熱媒の温度の調整によって原料の反応を制御する観点からより好ましい。
adapco社のSTAR−CD、PSE社のgPROMS等のソフトを用いて行うことができる。
設計値はこれらの条件の観点からも上記の範囲内において好ましくは決めることができる。
媒循環室を有することが、伝熱プレートの軸方向に沿って触媒層に複数の反応帯域を形成する観点から好ましい。また熱媒供給装置は、前記伝熱管を介して反応容器の内外で熱媒を循環させる装置であることが好ましい。
ーシャーブタノールの一方又は両方と酸素から、炭素数4の不飽和脂肪族アルデヒド及び不飽和脂肪酸の一方又は両方を生成する反応;炭素数3又は4の不飽和脂肪族アルデヒドと酸素から炭素数3又は4の不飽和脂肪酸を生成する反応;炭素数4以上の脂肪族炭化水素と酸素からマレイン酸を生成する反応;o−キシレンと酸素からフタル酸を生成する反応;ブテンの酸化脱水素によりブタジエンを生成する反応;が挙げられる。
媒との温度差に応じて決めることができる。例えば熱媒の温度を0.5℃単位で制御する場合では、温度測定装置9は、伝熱プレート2の一本の伝熱管1における上流側の熱媒と下流側の熱媒との温度差が2℃以上になる位置に設けられる。
の量の比率を言う。
パラモリブテン酸アンモン94重量部を純水400重量部に加熱溶解した。一方、硝酸
第二鉄7.2重量部、硝酸コバルト25重量部及び硝酸ニッケル38重量部を純水60重量部に加熱溶解させた。これらの溶液を十分に攪拌しながら混合し、スラリー状の溶液を得た。
図1のプレート式反応器と同様の構成を有するプレート式反応器Aを用いてプロピレンの酸化反応を行った。プレート式反応器Aは、厚さ1mmのステンレスプレートを成形し、成形されたプレートの2枚を接合して形成された伝熱プレートを有し、伝熱管1の長径(L)は40mmであり、伝熱管の短径(H)は20mmであり、伝熱プレートの軸間の距離(P)は26mmであり、反応帯域を一つ有し、触媒Aを収容している。成形されたプレートの形状を、CCDレーザー変位計((株)キーエンス社製 LK−G152)によって測定したところ、成形されたプレートにおける成形の設計値に対する誤差は±0.2mm未満であった。プレート式反応器Aにおいて、伝熱プレートは、その軸が鉛直方向となるように配置されている。
伝熱プレートの軸間の距離(P)が26.5mmである以外はプレート式反応器Aと同じ構造を有するプレート式反応器Bを用い、まず、実施例1と同様の条件にて反応を実施した。プレート式反応器Bにおける、伝熱プレートの表面間の距離の実測値は、一方の伝熱プレートの凸縁と他方の伝熱プレートの凹縁との間の距離で、実施例1と同様に前記距離を測定したところ、測定点の76%である16箇所で15.5±0.2mmであった。プレート式反応器Bは、前記設計値に対する実測値の差が+0.5mmである場合に相当する。この反応において、触媒層のピーク温度は419℃となり、さらに増大したので、
一旦反応を停止した。
伝熱プレートの軸間の距離(P)が27.5mmである以外はプレート式反応器Aと同じ構造を有するプレート式反応器Cを用い、まず、実施例1と同様の条件にて反応を実施した。プレート式反応器Cにおける、伝熱プレートの表面間の距離の実測値は、一方の伝熱プレートの凸縁と他方の伝熱プレートの凹縁との間の距離で、実施例1と同様に前記距離を測定したところ、測定点の86%である18箇所で16 .5±0.2mmであった。プレート式反応器Cは、前記設計値に対する実測値の差が+1.5mmである場合に相当する。この反応において、触媒層のピーク温度は442℃となり、さらに増大したので、一旦反応を停止した。
伝熱プレートの軸間の距離(P)が28.5mmである以外はプレート式反応器Aと同じ構造を有するプレート式反応器Dを用い、まず、実施例3と同様の条件にて反応を実施した。プレート式反応器Dにおける、伝熱プレートの表面間の距離の実測値は、一方の伝熱プレートの凸縁と他方の伝熱プレートの凹縁との間の距離で、実施例1と同様に前記距離を測定したところ、測定点の90%である19箇所で17 .5±0.2mmであった。プレート式反応器Dは、前記設計値に対する実測値の差が+2.5mmである場合に相当する。この反応において、触媒層のピーク温度は450℃を超え、暴走反応が起こる可能性があることから一旦反応を停止した。熱媒の温度を300℃に下げた以外は実施例1と同様に反応を実施したが、転化率が50%を超えず、反応が進まなかった。
二つの反応帯域を有するプレート式反応器Eを用いてプロピレンの酸化を行った。プレート式反応器Eにおいて、第一反応帯域は、プレート式反応器Bと同じ構造である。第一反応帯域に続く第二反応帯域は、伝熱管の短径(H)が16mmであり、反応帯域の長さが400mmであり、伝熱プレートの軸間の距離が27.5mmであるプレート式反応器と同じ構造である。
熱媒の温度を328℃とした以外は、実施例1と同様の条件にて反応を実施した。その結果、表2に示すように、実施例1と同様に優れた反応成績が得られた。
二つの反応帯域を有するプレート式反応器Fを用いてプロピレンの酸化を行った。プレート式反応器Fにおいて、第一反応帯域は、プレート式反応器Dと同じ構造であり、第二反応帯域は、実施例4における第二反応帯域と同じである。プレート式反応器Fにおける第一反応帯域は、前記設計値に対する実測値の差が+2.5mmである場合に相当し、プレート式反応器Fにおける第二反応帯域は、実施例4と同様に前記設計値に対する実測値の差が+1.5mmである場合に相当する。
2 伝熱プレート
3 挟持板
4 保持棒
5 熱媒供給装置
6 ガス分配部
7 仕切り
8 通気栓
9 温度測定装置
10 穴あき板
11、12 ジャケット
13、16、18 ノズル
14 熱交換器
15 ポンプ
17 分配管
19 マンホール
20 窓
21 通気板
22 第一のスカート部
23 第二のスカート部
24 係止窓
25 係止爪
26 支持体
27 温度測定部
28 スペーサロッド
29 フランジ
30 コネクタ
31 ケーブル
32 固定用フランジ
33〜35 流路
36、43 触媒層
37〜39、40〜42 反応帯域
Y 熱媒が流れる方向を示す矢印
Claims (15)
- ガス状の原料を反応させるための反応容器と、前記反応容器に並んで設けられる複数の伝熱プレートと、前記伝熱プレートに所望の温度の熱媒を供給するための熱媒供給装置と、を有し、
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伝熱管を含み、
前記熱媒供給装置は、反応容器に収容された伝熱プレートの伝熱管に熱媒を供給する装置であるプレート式反応器において、
対向する前記伝熱プレート間の隙間において、前記伝熱プレートの軸からなる面から等距離にある面に直交する方向における伝熱プレートの表面間の距離の設計値が5〜50mmであり、前記設計値に対する前記表面間の距離の実測値の差が−0.6〜+2.0mmであることを特徴とするプレート式反応器。 - 前記伝熱プレートの軸方向の長さが2m以下であることを特徴とする請求項1記載のプレート式反応器。
- 前記伝熱プレートの間に所定の間隔を形成するためのスペーサをさらに有す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。
- 前記伝熱プレートは、前記伝熱管の断面形状を伝熱プレートの軸で二分割した形状が複数連なるように成形された二枚の鋼板を接合してなることを特徴とする請求項1〜3のいずれか一項に記載のプレート式反応器。
- 前記設計値に対する前記表面間の距離の実測値の差が、前記隙間における原料ガスの通気方向の上流側でより小さいことを特徴とする請求項1〜4のいずれか一項に記載のプレート式反応器。
- 前記原料ガスにおける原料の反応率が70%以下となる位置における前記設計値に対する前記表面間の距離の実測値の差が、前記反応率が70%より大きくなる位置における前記設計値に対する前記表面間の距離の実測値の差よりも小さいことを特徴とする請求項5に記載のプレート式反応器。
- 前記隙間の全容積が3L以上であることを特徴とする請求項1〜6のいずれか一項に記載のプレート式反応器。
- 前記隙間に触媒が充填されてなる触媒層の2箇所以上の位置の温度を測定するための温度測定装置をさらに有することを特徴とする請求項1〜7のいずれか一項に記載のプレート式反応器。
- 反応容器に複数の伝熱プレートが並んで設けられ、伝熱プレート間の隙間に触媒が充填されて触媒層が形成されるプレート式反応器を用い、前記反応容器にガス状の原料を供給して前記触媒層に通す工程と、前記伝熱プレートを構成する複数の伝熱管に所定の温度の熱媒を供給する工程とを含む、前記触媒の存在下で原料ガスを反応させてガス状の反応生成物を生成する反応生成物の製造方法において、
前記プレート式反応器に、請求項1〜8のいずれか一項に記載のプレート式反応器を用い、
前記触媒層のピーク温度を、プレート式反応器の設計時に設定された触媒層のピーク温度の設定値にする温度の熱媒を、伝熱管に供給することを特徴とする反応生成物の製造方法。 - 触媒の存在下における原料ガス中の原料の反応が発熱反応であることを特徴とする請求
項9に記載の反応生成物の製造方法。 - 前記反応生成物が、アクロレイン及びアクリル酸の一方又は両方、メタクロレイン及びメタクリル酸の一方又は両方、マレイン酸、フタル酸、スチレン、酸化エチレン、又はブタジエンであることを特徴とする請求項10に記載の反応生成物の製造方法。
- ガス状の原料を反応させるための反応容器と、前記反応容器に並んで設けられる複数の伝熱プレートと、前記伝熱プレートに所望の温度の熱媒を供給する熱媒供給装置と、を有し、
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伝熱管を含み、
前記熱媒供給装置は、反応容器に収容された伝熱プレートの伝熱管に熱媒を供給する装置であるプレート式反応器を製作する方法において、
対向する伝熱プレート間の隙間における前記伝熱プレートの軸からなる面から等距離にある面に直交する方向における伝熱プレートの表面間の距離が設計値となる間隔で伝熱プレートを配置して伝熱管と熱媒供給装置とを接合する工程を含むことを特徴とするプレート式反応器の製作方法。 - 前記伝熱プレートには、前記伝熱管の断面形状を伝熱プレートの軸で二分割した形状が複数連なるように成形された二枚の鋼板を接合してなる伝熱プレートを用い、
成形された前記鋼板には、鋼板の成形の設計値に対する誤差が±0.5mm以内である、成形された鋼板を用いることを特徴とする請求項12に記載のプレート式反応器の製作方法。 - 前記伝熱プレートには、前記伝熱プレートの軸方向の長さが2m以下である伝熱プレートを用いることを特徴とする請求項12に記載のプレート式反応器の製作方法。
- 前記伝熱プレートの表面間の距離が設計値となる間隔を伝熱プレート間に形成するスペーサを介して、熱媒供給装置との接合前に反応容器内に伝熱プレートを配置する工程をさらに含むことを特徴とする請求項12〜14のいずれか一項に記載のプレート式反応器の製作方法。
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