JP2024513886A - 除熱管セット、反応負荷を増大させるための方法、および不飽和ニトリルの製造方法 - Google Patents

除熱管セット、反応負荷を増大させるための方法、および不飽和ニトリルの製造方法 Download PDF

Info

Publication number
JP2024513886A
JP2024513886A JP2023561321A JP2023561321A JP2024513886A JP 2024513886 A JP2024513886 A JP 2024513886A JP 2023561321 A JP2023561321 A JP 2023561321A JP 2023561321 A JP2023561321 A JP 2023561321A JP 2024513886 A JP2024513886 A JP 2024513886A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
heat removal
section
cross
fluidized bed
propylene
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2023561321A
Other languages
English (en)
Inventor
趙楽
呉糧華
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sinopec Shanghai Research Institute of Petrochemical Technology
Original Assignee
Sinopec Shanghai Research Institute of Petrochemical Technology
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Priority claimed from CN202110382764.1A external-priority patent/CN115337871A/zh
Application filed by Sinopec Shanghai Research Institute of Petrochemical Technology filed Critical Sinopec Shanghai Research Institute of Petrochemical Technology
Publication of JP2024513886A publication Critical patent/JP2024513886A/ja
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J8/00—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes
    • B01J8/18—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes with fluidised particles
    • B01J8/24—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes with fluidised particles according to "fluidised-bed" technique
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C07—ORGANIC CHEMISTRY
    • C07C—ACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
    • C07C253/00—Preparation of carboxylic acid nitriles
    • C07C253/18—Preparation of carboxylic acid nitriles by reaction of ammonia or amines with compounds containing carbon-to-carbon multiple bonds other than in six-membered aromatic rings
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J8/00—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes
    • B01J8/18—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes with fluidised particles
    • B01J8/1818—Feeding of the fluidising gas
    • B01J8/1827—Feeding of the fluidising gas the fluidising gas being a reactant
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J8/00—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes
    • B01J8/18—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes with fluidised particles
    • B01J8/1836—Heating and cooling the reactor
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J8/00—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes
    • B01J8/18—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes with fluidised particles
    • B01J8/1872—Details of the fluidised bed reactor
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C07—ORGANIC CHEMISTRY
    • C07C—ACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
    • C07C253/00—Preparation of carboxylic acid nitriles
    • C07C253/24—Preparation of carboxylic acid nitriles by ammoxidation of hydrocarbons or substituted hydrocarbons
    • C07C253/26—Preparation of carboxylic acid nitriles by ammoxidation of hydrocarbons or substituted hydrocarbons containing carbon-to-carbon multiple bonds, e.g. unsaturated aldehydes
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C07—ORGANIC CHEMISTRY
    • C07C—ACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
    • C07C255/00—Carboxylic acid nitriles
    • C07C255/01—Carboxylic acid nitriles having cyano groups bound to acyclic carbon atoms
    • C07C255/06—Carboxylic acid nitriles having cyano groups bound to acyclic carbon atoms of an acyclic and unsaturated carbon skeleton
    • C07C255/07—Mononitriles
    • C07C255/08—Acrylonitrile; Methacrylonitrile
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28D—HEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
    • F28D1/00—Heat-exchange apparatus having stationary conduit assemblies for one heat-exchange medium only, the media being in contact with different sides of the conduit wall, in which the other heat-exchange medium is a large body of fluid, e.g. domestic or motor car radiators
    • F28D1/02—Heat-exchange apparatus having stationary conduit assemblies for one heat-exchange medium only, the media being in contact with different sides of the conduit wall, in which the other heat-exchange medium is a large body of fluid, e.g. domestic or motor car radiators with heat-exchange conduits immersed in the body of fluid
    • F28D1/04—Heat-exchange apparatus having stationary conduit assemblies for one heat-exchange medium only, the media being in contact with different sides of the conduit wall, in which the other heat-exchange medium is a large body of fluid, e.g. domestic or motor car radiators with heat-exchange conduits immersed in the body of fluid with tubular conduits
    • F28D1/047—Heat-exchange apparatus having stationary conduit assemblies for one heat-exchange medium only, the media being in contact with different sides of the conduit wall, in which the other heat-exchange medium is a large body of fluid, e.g. domestic or motor car radiators with heat-exchange conduits immersed in the body of fluid with tubular conduits the conduits being bent, e.g. in a serpentine or zig-zag
    • F28D1/0477—Heat-exchange apparatus having stationary conduit assemblies for one heat-exchange medium only, the media being in contact with different sides of the conduit wall, in which the other heat-exchange medium is a large body of fluid, e.g. domestic or motor car radiators with heat-exchange conduits immersed in the body of fluid with tubular conduits the conduits being bent, e.g. in a serpentine or zig-zag the conduits being bent in a serpentine or zig-zag
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28D—HEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
    • F28D13/00—Heat-exchange apparatus using a fluidised bed
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2208/00—Processes carried out in the presence of solid particles; Reactors therefor
    • B01J2208/00008—Controlling the process
    • B01J2208/00017—Controlling the temperature
    • B01J2208/00106—Controlling the temperature by indirect heat exchange
    • B01J2208/00115—Controlling the temperature by indirect heat exchange with heat exchange elements inside the bed of solid particles
    • B01J2208/00132—Tubes
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28D—HEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
    • F28D21/00—Heat-exchange apparatus not covered by any of the groups F28D1/00 - F28D20/00
    • F28D2021/0019—Other heat exchangers for particular applications; Heat exchange systems not otherwise provided for
    • F28D2021/0022—Other heat exchangers for particular applications; Heat exchange systems not otherwise provided for for chemical reactors

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Devices And Processes Conducted In The Presence Of Fluids And Solid Particles (AREA)
  • Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)

Abstract

本出願は、除熱管セット、当該除熱管セットを使用することによって反応負荷を増大させるための方法、および不飽和ニトリルの製造におけるその応用に関する。前記除熱管セットは、少なくとも１０個の除熱管を含み、前記除熱管セットの複数の除熱管のうちの少なくとも１個の除熱管において、かつ、前記除熱管セットの複数の除熱管の総数の多くとも８８％の除熱管において、少なくとも１個の接続継手の中心軸線の延長線と他の接続継手の中心軸線の延長線とのなす角度は、０°よりも大きく１８０°よりも小さい。かかる除熱管セットを配置することによって、前記流動床反応器の除熱能力および流動化効率が向上し、その結果、前記反応負荷を増大させる要求に十分に応じることができる。

Description

発明の詳細な説明
〔技術分野〕
本出願は、流動床反応器における使用に特に適した除熱管セットに関する。本出願はさらに、当該除熱管セットを使用することによって反応負荷（reaction load）を増大させるための方法、および不飽和ニトリルの製造におけるその応用に関する。
〔背景技術〕
アクリロニトリルは、石油化学工業にとって重要な化学原料である。プロピレンのアンモ酸化によってアクリロニトリルを一段階で製造するための方法は、世界中のさまざまな国において、一般的に採用されている。すなわち、流動床アンモ酸化触媒の作用下において、かつ、特定の反応温度および圧力下において、プロピレンがアンモ酸化に供されてアクリロニトリルが生成され、同時に、副生成物（例えば、アセトニトリル、シアン化水素酸等）が生成される。また、ＣＯ、ＣＯ２等の深度酸化（deep oxidation）生成物も生成される。この反応には、強い発熱性があり、大量の熱の発生が伴う。
アクリロニトリル流動床反応器の内部には、典型的には、プロピレン－アンモニア分配器、空気分散板、除熱管（冷却コイルとしても知られる）およびサイクロンセパレータが含まれる。除熱管、およびサイクロンセパレータのディップレッグ（dipleg）は、流動床の垂直部材として、触媒床内に配置される。除熱管によって、反応系から発生する大量の反応熱を適時に除去し、反応温度を安定状態に維持することができる。また、サイクロンセパレータによって、上方に移動する気体によって運ばれる触媒が捕捉され、ディップレッグを通じて触媒床へ当該触媒が戻されて、触媒の損失が低減される。
図１は、アクリロニトリル流動床反応器を示す。その内部には主に、酸素含有気体のための分散板、プロピレン‐アンモニア分配器、除熱管およびサイクロンセパレータが含まれる。図１に示す既存のアクリロニトリル反応器では、全除熱管の８５％以上が動作している。すなわち、これらの除熱管には、反応温度と比較して低温の除熱媒体が充填されており、反応温度は、当該除熱媒体との熱交換によって、安定的に維持されている。
アンモ酸化触媒の性能の改善によって、流動床反応器が同じサイズにおいてより大きな（例えば、５０％高い）反応負荷で運転することができる。すなわち、プロピレン、アンモニアおよび酸素含有気体の原料の供給量が、５０％増大する。その結果、放出される反応熱も、５０％増大する。既存の流動床反応器内の除熱管の一部は休止状態にあるが、増大した反応熱を十分に除去することができない。結果として、反応温度の暴走が招来されてしまう；あるいは、代用となる除熱管が十分には無いため、装置が運転する初期段階においては反応温度を安定的に維持できるものの、モリブデンのスケール（被膜）が除熱管の表面上において増加し、熱伝導効率が減少してゆき、装置の運転期間が増大するに伴って、より多くの除熱管が運転状態にあることが求められるようになる。最終的には、切替えに利用できる休止状態の除熱管が無くなり、反応温度の安定的な制御が維持できなくなってしまう。そのため、装置が長期間、安定的に運転するという要件に応じることはできない。他方、気体原料が分散板／分配器を出るときに生じる一次気泡（primary bubbles）がより大きなものになるため、既存の流動床反応器の場合には、気泡も床全体で相対的に大きなものとなる。結果的に、アクリロニトリルの収率およびプロピレンの転化率が低下して、装置の経済性に悪影響が及ぶ。既存の流動床反応器では、除熱能力および流動化効率（fluidization efficiency）が限られているため、反応負荷の増大に関わる要求を満たすことができない。
〔発明の開示〕
本出願のアクリロニトリル流動床反応器では、除熱管は、同じ間隔で互いに平行に配置され、または互いに垂直となるように配置されており、隣り合う２個の除熱管の直管の間の間隔内に供給通路が保たれている。従来の除熱管は、除熱管の上部接続継手、下部接続継手および直管が、反応器の横断面上の同じ直線上に投影（射影）され、上部接続継手および下部接続継手が、１８０度の角度を形成していることを特徴とする；一方、異形除熱管（profiled heat removal tubes）は、少なくとも１個の上部接続継手が、下部接続継手と一定の角度を形成しており、流体の主要部分の流れ方向に沿った反応器の横断面に対する、流体連通する複数の直管の投影が、近接して隣り合う２つの直線であることを特徴とする；異形除熱管は従来の除熱管と比較して接続がより密接であるため、異形除熱管によって置き換えられた従来の除熱管の個数の増大とともに、除熱能力が連続的に改善される。このことは、大きな気泡の破壊に関しても、より有利である。一方、除熱管の間には、装置の保守および修理のための十分な空間が依然として確保されている。本出願は、この発見に基づいてなされるものであり、流動床反応器の除熱能力および流動化効率が向上するように、流動床反応器内の除熱管の構成および個数を変更することによって達成される。従来の除熱管と異形除熱管とは、高効率性および装置の長期安定運転が実現できるように、アンモ酸化触媒の性能および反応負荷に応じて所定の割合で構成される。
具体的には、本出願は、以下の態様の技術的解決手段に関する。
１．
除熱管セット（特に、除熱水管セット）であって、
流動床反応器の除熱セクションに配置されるように構成されており、
少なくとも１０個（好ましくは、１０～１００個、より好ましくは、２０～８０個）の除熱管を含み、
前記除熱管は、
Ｎ（Ｎは、３以上、好ましくは、Ｎは、３～３０、より好ましくは、Ｎは、３～２０）個の直管と、
それらの直管のうちの任意の隣り合う２個の直管を直列に接続し、かつそれらの間に流体連通を提供するためのＮ－１個の接続継手と、
を含み、
前記流動床反応器の中心軸線に沿った前記除熱セクションの長さをＨ（単位：ｍ）とすると、（横断面Ａと称される）前記除熱セクションの横断面は、前記除熱セクションの前記長さＨの領域全体内（好ましくは、反応熱除去セクションの中心点よりも、４９％Ｈ上のところから４９％Ｈ下のところまでの領域内、より好ましくは、反応熱除去セクションの中心点よりも、４５％Ｈ上のところから３８％Ｈ下のところまでの領域内、より好ましくは、反応熱除去セクションの中心点よりも、４０％Ｈ上のところから８％Ｈ下のところまでの領域内）の位置において、前記流動床反応器の中心軸線に垂直な方向に沿って横断することによって得られ、
（異形除熱管と称される、）前記除熱管セットの複数の前記除熱管のうちの少なくとも１個の除熱管（好ましくは、１個、２個もしくは３個の除熱管、または、前記除熱管の総数の少なくとも２０％、少なくとも５０％もしくは少なくとも６５％の除熱管）について、かつ、前記除熱管セットの前記除熱管の総数の多くとも８８％（好ましくは、７５％または７０％）の除熱管について、（好ましくは、前記異形除熱管の第１接続継手を除く）前記異形除熱管の複数の接続継手のうちの少なくとも１個の接続継手（好ましくは、前記異形除熱管の複数の接続継手のうちの少なくとも２個、３個または４個の接続継手、かつ、前記接続継手の総数の多くとも８０％、９０％または１００％の接続継手）の前記横断面Ａ上の投影の中心軸線の延長線と、（好ましくは、当該接続継手のすぐ上流の位置であって当該接続継手と流体連通する位置における、前記異形除熱管上の他の接続継手である）少なくとも１個の他の接続継手の前記横断面Ａ上の投影の中心軸線の延長線とのなす角度は、０°よりも大きく１８０°よりも小さい（好ましくは、３０°～１５０°、より好ましくは、６０°～１２０°、さらに好ましくは、約９０°）、除熱管セット。
２．
前記横断面Ａの面積をＳ１（単位：ｍ２）とし、前記横断面Ａ上における前記除熱管セットの全ての直管の横断面の外側輪郭周の総和をＬ１（単位：ｍ）とすると、
Ｌ１／Ｓ１は、１．０～６．０ｍ－１（好ましくは、２．４～５．６ｍ－１、より好ましくは、２．９～５．３ｍ－１）であり、
かつ／または、
面積Ｓ１は、２０～７００ｍ２（好ましくは、３５～３５０ｍ２）であり、
かつ／または、
Ｌ１は、２０～４２００ｍであり、好ましくは、８７．５～１２２５ｍである、前述または後述の態様のうちのいずれかの態様に記載の除熱管セット。
３．
前記除熱管セットにおける前記直管の総数をＮｔとすると、前記横断面Ａの単位面積当たりの直管の個数、すなわちＮｔ／Ｓ１は、４～１６個／ｍ２（好ましくは、５～１４個／ｍ２、より好ましくは、７～１３個／ｍ２）であり、
かつ／または、
前記横断面Ａの輪郭は、円形、楕円形もしくは卵形であり、好ましくは、円形もしくは実質的に円形であり、
かつ／または、
前記直管の横断面の内側輪郭および外側輪郭は、円形、楕円形もしくは卵形であり、好ましくは、円形もしくは実質的に円形である、前述または後述の態様のうちのいずれかの態様に記載の除熱管セット。
４．
１～１０ＭＰａの飽和蒸気（好ましくは、２～８ＭＰａの飽和蒸気、より好ましくは、３～５ＭＰａの飽和蒸気）を回収することができ、かつ／または、
４．５ＭＰａの飽和蒸気を回収すると評価される場合、一時間当たりで単位横断面積（ｍ２）当たり０．５～３．０ｔの飽和蒸気の除熱能力を有し、好ましくは、一時間当たりで単位横断面積（ｍ２）当たり１．０～２．８ｔの飽和蒸気の除熱能力を有し、より好ましくは、一時間当たりで単位横断面積（ｍ２）当たり１．２～２．４ｔの飽和蒸気の除熱能力を有し、
前記単位横断面積は、前記横断面Ａの単位面積を指す、前述または後述の態様のうちのいずれかの態様に記載の除熱管セット。
５．
前記除熱管セットの前記異形除熱管以外の（複数の）除熱管について、任意の接続継手の前記横断面Ａ上の投影の中心軸線の延長線と、当該接続継手のすぐ上流もしくはすぐ下流の位置であって当該接続継手と流体連通する位置における、当該除熱管上の他の接続継手の前記横断面Ａ上の投影の中心軸線の延長線とのなす角度は、１８０°であり、
かつ／または、
前記除熱管は、冷却水入口を含み、複数（好ましくは、２～８個、２～６個もしくは２～４個）の前記除熱管の前記冷却水入口は、前記除熱セクションにおける冷却水入口ヘッダに併合されており、
かつ／または、
前記除熱管は、冷却水出口を含み、複数（好ましくは、２～８個、２～６個または２～４個）の前記除熱管の前記冷却水出口は、前記除熱セクションにおける冷却水出口ヘッダに併合されている、前述または後述の態様のうちのいずれかの態様に記載の除熱管セット。
６．
複数の前記直管の外径は、それぞれ、８０～１８０ｍｍ、好ましくは、９０～１７０ｍｍであり、
かつ／または、
複数の前記直管の内径は、それぞれ、６０～１５０ｍｍ、好ましくは、７０～１４０ｍｍであり、
かつ／または、
複数の前記直管の長さは、それぞれ、４～１３ｍ、好ましくは、５～１２．０ｍであり、
かつ／または、
各除熱管上の隣り合う２個の直管の間の間隔は、１００～７００ｍｍ、好ましくは、１５０～３００ｍｍであり、
かつ／または、
前記除熱セクションの長さＨは、４～１３ｍ（好ましくは、５～１２ｍ）である、前述または後述の態様のうちのいずれかの態様に記載の除熱管セット。
７．
（１）前記流動床反応器の一時間当たりの最大プロピレン処理能力が前記横断面Ａの単位面積当たりで１４０～２９０ｋｇプロピレン（ただし、終点２９０を除く）である場合、Ｌ１／Ｓ１は、１．０～２．５ｍ－１（ただし、終点２．５を除く）であり、好ましくは、１．４～２．２ｍ－１であり、
または、
（２）前記流動床反応器の一時間当たりの最大プロピレン処理能力が前記横断面Ａの単位面積当たりで２００～３７０ｋｇプロピレンである場合、Ｌ１／Ｓ１は、１．８～４．６ｍ－１であり、好ましくは、２．０～４．１ｍ－１であり、
または、
（３）前記流動床反応器の一時間当たりの最大プロピレン処理能力が前記横断面Ａの単位面積当たりで２９０～４４５ｋｇプロピレンである場合、Ｌ１／Ｓ１は、２．５～６．０ｍ－１であり、好ましくは、２．９～５．３ｍ－１である、前述または後述の態様のうちのいずれかの態様に記載の除熱管セット。
８．
流動床反応器であって、
ヘッドと、希薄相ゾーンと、除熱セクションと、予備反応セクションと、コーンと、を上から下へ順に含み、
前述または後述の態様のうちのいずれかの態様に記載の除熱管セットは、前記除熱セクションに配置されている、流動床反応器。
９．
不飽和ニトリルの製造方法であって、
不飽和ニトリル（例えば、アクリロニトリル）が得られるように、前述または後述の態様のうちのいずれかの態様に記載の流動床反応器内でオレフィン（例えば、プロピレン）をアンモ酸化反応に供する工程を含む、製造方法。
１０．
流動床反応器の負荷を増大させるための方法であって、
前記流動床反応器の一時間当たりの最大プロピレン処理能力は、前記横断面Ａの単位面積当たりで１４０～２９０ｋｇプロピレン（ただし、終点２９０を除く）であり、Ｌ１／Ｓ１は、１．０～２．５ｍ－１（ただし、終点２．５を除く）であり、
Ｌ１／Ｓ１を２．５～６．０ｍ－１に、好ましくは、２．９～５．３ｍ－１に増大させる一方、前記流動床反応器の一時間当たりの最大プロピレン処理能力を前記横断面Ａの単位面積当たりで２９０～４４５ｋｇプロピレンに増大させる工程を含む、方法。
１１．
不飽和ニトリルの製造方法であって、
不飽和ニトリル（例えば、アクリロニトリル）が得られるように、流動床反応器内でオレフィン（例えば、プロピレン）をアンモ酸化反応に供する工程を含み、
前記流動床反応器の前記負荷は、前述または後述の態様のうちのいずれかの態様に記載の負荷を増大させるための方法に従って増大させられる、製造方法。
１２．
プロピレン／アンモニア／空気（酸素分子として計算）のモル比は、１：１．１～１．３：１．８～２．０であり、
反応温度は、４２０～４４０℃であり、
反応圧力（ゲージ圧）は、０．０３～０．１４ＭＰａであり、
触媒の重量毎時空間速度は、０．０６～０．１５－１である、前述または後述の態様のうちのいずれかの態様に記載の方法。
〔図面の簡単な説明〕
図１は、既存の流動床反応器の概略正面図である。
図２は、既存の流動床用反応熱除去管セットの概略上面図である。
図３は、本出願に係る流動床用反応熱除去管セットの概略上面図である。
図４Ａ～図４Ｄは、本出願に係る除熱管セットの除熱管の構成の概略図である。
図５は、圧力脈動強度の図である。
図６および図７は、本出願の除熱管ヘッダの構成の概略図である。
（参照符号の説明）
１：流動床反応器の壁
２：除熱管
３：除熱管の冷却水入口
４：除熱管の冷却水出口
５：除熱管の下部接続継手
６：除熱管の上部接続継手
７：酸素含有気体のための分散板
８：プロピレン－アンモニア分配（分散）器
９：高効率サイクロンセパレータ
〔技術的効果〕
本出願に係る除熱管セットおよび流動床反応器を用いることによって、装置の目的生成物の製造能力を向上させることができ、反応負荷を向上させるための要件を十分に満たすことができ、装置の運転コストを低減することができる。
本出願に係る除熱管セットでは、より密接した配置を実現することができ、すなわち、反応器の単位横断面積当たり、より多くの直管を配置することができる。その結果、除熱能力を向上させることができる。
本出願に係る除熱管セットおよび流動床反応器を用いることによって、流動床におけるフローパターンの変化を促すことができ、物質移動効率を向上させることができる。
本出願に係る除熱管セットおよび流動床反応器を用いることによって、気泡の成長を効果的に抑制することができるため、供給気体の転化率を向上させることができ、目的反応生成物の収率を向上させることができる。
本出願に係る除熱管セットおよび流動床反応器を用いることによって、気相および固相の逆混合（back mixing）の程度を低減することができ、深度酸化生成物の発生を低減することができる。
本出願に係る除熱管セットおよび流動床反応器を用いることによって、熱伝達効率を向上させることができ、装置の運転期間を延長することができる。
〔発明の詳細な説明〕
本出願をその実施形態に言及しつつ以下に詳細に説明するが、本出願の範囲はそれらの実施形態によって限定されるものではなく、添付の特許請求の範囲によって画定されるものであることに留意されたい。
本明細書に引用される全ての刊行物、特許出願、特許、およびその他の参考文献は、その全体が参照によって援用される。別途定義されない限り、本明細書で使用される全ての技術用語および科学用語は、当業者によって一般に理解される意味と同じ意味を有する。矛盾が生じる場合には、定義を含めて、本明細書に記載された内容が優先されるべきである。
材料、方法、コンポーネント、デバイスまたは装置が「当業者に知られている」、「当技術分野で従来知られている」等と本明細書に記載されている場合、当該材料、方法、コンポーネント、デバイスまたは装置には、本出願の出願時において当技術分野で従来使用されているものだけでなく、現在一般的に使用されてはいないが同様の目的に適していることが当技術分野で一般的に知られるようになるであろうものも含まれるものと解されたい。
本出願の文脈において、「実質的に」という語は、当業者によって許容され、または合理的であるとみなされる偏差（例えば、±１０％以内の偏差、±５％以内の偏差、±１％以内の偏差、±０．５％以内の偏差または±０．１％以内の偏差）が存在し得ることを意味する。
本出願の文脈において、別段に具体的な定めのない限り、百分率、割合、比率等は全て、重量に基づいて表されており、所与の圧力は全て、ゲージ圧である。
本出願の文脈において、本出願の２個以上の任意の実施形態が任意に組み合わせられてもよい。その結果として得られる技術的解決手段は、本出願の当初の開示の一部を成しており、本出願の範囲内に含まれている。
一実施形態によれば、本出願は、除熱管セット、特に、除熱水管セットに関する。本出願によれば、「除熱管セット」および「除熱管」は、反応が特定の温度範囲内に維持されるように、発熱反応（または、反応のいくつかの発熱段階）が行われる反応器から過剰な熱を除去するために使用され得る。反応器の例には、流動床反応器、より詳細には、アクリロニトリルを製造するための流動床反応器が含まれる。
本出願の一実施形態によれば、除熱管セットは、少なくとも１０個（好ましくは、１０～１００個、より好ましくは、２０～８０個）の除熱管を含む。典型的には、複数の除熱管は、冷却水入口と、複数の直管と、冷却水出口と、これらの管を流体連通するように接続するための複数の接続継手と、を含む。好ましくは、除熱管は、Ｎ（Ｎは、３以上、好ましくは、Ｎは、３～３０、より好ましくは、Ｎは、３～２０）個の直管と、それらの直管のうちの任意の隣り合う２個の直管を直列に接続し、かつそれらの間に流体連通を提供するためのＮ－１個の接続継手と、を含む。図３に示すように、各除熱管２は、冷却水入口３と、冷却水出口４と、少なくとも３個の隣り合う直管と、それらの直管のうちの任意の隣り合う２個の直管を直列に接続し、かつそれらの間に流体連通を提供するための接続継手と、を含む。図４に示すように、任意の２個の直管を接続するための接続継手が直管の下方に位置する場合（以下、単に「下部接続継手５」と称することがある）、それに隣り合う他の接続継手は、直管の上方に位置する（以下、単に「下部接続継手６」と称することがある）。
本出願の文脈において、除熱管の冷却水入口に最も近い直管は、第１接続継手と称される。さらに、除熱管において、各直管は、冷却水が流れる方向に沿って、上流‐下流の位置関係を示す。本出願では、隣接する上流の位置をすぐ上流の位置と称し、隣接する下流の位置をすぐ下流の位置と称する。
本出願の一実施形態によれば、除熱管セットは、流動床反応器の除熱セクションに配置されるように構成されている。明らかに、除熱管もまた、流動床反応器の除熱セクションに配置されるように構成されている。具体的には、除熱管の直管は、基本的に、流動床反応器の濃厚相領域（dense-phase area）内に配置され、反応熱をシステムから適時に除去して当該システムの安定的な運転を維持するために使用される。このため、本明細書の文脈において、「除熱セクション」とは、除熱管が配置されている流動床反応器の領域、より詳細には、除熱管の直管が配置されている流動床反応器の領域、より詳細には、除熱管の直管が配置されている流動床反応器の濃厚相領域内の領域を指す。
従来技術では、除熱セクション内の除熱管セットは、典型的には、図２に示すように配置される、すなわち、除熱管は、直線状に配置される。他方、図１に示すように、サイクロン９のディップレッグ等のその他の内部コンポーネントも、流動床反応器の除熱セクション内に含まれている。このため、装置の流動化条件および高能力要件をさらに向上させるためには、既存の除熱管セットは、装置の正常な機能を可能にするのに十分ではない可能性がある。
本出願の一実施形態によれば、流動床反応器の中心軸線に沿った除熱セクションの長さをＨ（単位：ｍ）とすると、（横断面Ａと称される）除熱セクションの横断面は、除熱セクションの長さＨの領域全体内の位置において、流動床反応器の中心軸線に垂直な方向に沿って横断することによって得られる。ここで、除熱セクションの横断面とは、除熱セクションにおける流動床反応器の内部輪郭（inner contour）の横断面を指す。領域としては、当該横断面は、反応熱除去セクションの中心点よりも、好ましくは、４９％Ｈ上のところから４９％Ｈ下のところまでの領域内、より好ましくは、４５％Ｈ上のところから３８％Ｈ下のところまでの領域内、さらに好ましくは、４０％Ｈ上のところから８％Ｈ下のところまでの領域内にある。
本出願の一実施形態によれば、除熱管セットは、異形除熱管を含む。ここで、除熱管セット内の異形除熱管の個数は、少なくとも１個であり、好ましくは、１個、２個もしくは３個であり、または、除熱管セットの除熱管の総数の少なくとも２０％、少なくとも５０％もしくは少なくとも６５％である。さらに、本出願の技術的効果を最適に達成する観点から、異形除熱管の個数は、除熱管セット内の除熱管の総数の多くとも８８％であり、好ましくは、７５％または７０％である。理論的には、半径方向の反応温度の一貫性が維持されるように、作動中の除熱直管は、反応器の横断面上に均一に分布していることが望ましい。しかしながら、実際には、供給気体の供給量の変化とともに反応熱が変化し、反応器の床層内に固定された除熱直管については、作動中の除熱直管を完全に均一に分布させることはできないが、半径方向の反応温度差ができるだけ小さくなる（例えば、３℃以内となる）ように、それらの除熱直管をできる限り均一に分布させることが好ましい。化学反応によって放出される熱を推定することができ、必要となる除熱直管もまた、事前に算出することができる。異形除熱管が配置された領域の除熱能力が大幅に増大するので、隣り合う作動中の異形除熱管の間の距離が増大する。流動床の熱伝達効率は高いものの、２個の異形除熱管の間の領域から反応熱を適時に除去できないリスクがある。除熱管セット内の除熱管の全て（１００％）が異形除熱管である場合、本出願の所望の技術的効果を効果的に達成することができないだろう。
本出願の一実施形態によれば、異形除熱管は、少なくとも１個の（特殊接続継手と称される）接続継手の横断面Ａ上の投影の中心軸線の延長線と、少なくとも１個の他の接続継手の横断面Ａ上の投影の中心軸線の延長線とのなす角度（すなわち、角度Ａ）が、０°よりも大きく、１８０°よりも小さい除熱管を指す。角度Ａは、好ましくは、３０°～１５０°であり、より好ましくは、６０°～１２０°である。本出願の最適な技術的効果を実現する観点から、角度Ａは、除熱直管の密接した配置が実現できるように、約９０°であることが最も好ましい。さらに、異形除熱管における特殊接続継手の個数は、好ましくは、少なくとも２個、３個または４個であり、かつ、異形除熱管における接続継手の総数の多くとも８０％、９０％または１００％である。最適な技術的効果を実現する観点から、十分な供給通路が装置内に維持されつつ、異形除熱管が同じ間隔で互いに平行に配置されるように、特殊接続継手の個数は、異形除熱管における接続継手の総数の１００％であることが好ましい。
本出願の一実施形態によれば、前記少なくとも１個の他の接続継手として、前記異形除熱管上の他の接続継手は、接続継手のすぐ上流の位置であって当該接続継手と流体連通する位置にあることが好ましい。加えて、異形除熱管の第１接続継手は、当該第１接続継手のすぐ上流の位置がないという状況を考慮して、通常は除外される。第１接続継手の横断面Ａ上の投影の中心軸線の延長線と、冷却水入口の横断面Ａ上の投影の中心軸線の延長線とのなす角度（すなわち、角度Ａ１）は、任意の値であってもよく、例えば、３０°～１８０°、６０°～１８０°、９０°または１８０°であってもよい。上述した理由と同じ理由から、角度Ａ１も、９０°であることが好ましい。
具体的には、横断面上の投影において、同じ除熱管２の接続継手および直管を、例えば、図４Ａ～図４Ｄに示すように配置してもよい。
本出願の一実施形態によれば、除熱管セット内の除熱管２の直管は、３．１４×Ｄの外側輪郭周を有する実質的に円形の横断面外側輪郭を有する。ここで、Ｄは、直管の外側輪郭の直径である。したがって、図３に示す除熱セクションの横断面において、除熱管セットの全ての直管の横断面の外側輪郭周の総和Ｌ１は、除熱セクションの横断面における全ての直管の外側輪郭周の総和である。
本出願の一実施形態によれば、横断面Ａの面積をＳ１（単位：ｍ２）とし、横断面Ａ上における除熱管セットの全ての直管の横断面の外側輪郭周の総和をＬ１（単位：ｍ）とすると、Ｌ１／Ｓ１は、１．０～６．０ｍ－１（好ましくは、２．４～５．６ｍ－１であり、より好ましくは、２．９～５．３ｍ－１）である。ここで、Ｌ１／Ｓ１は、横断面Ａ上における全ての除熱管（または、直管）の分布密度を表し、本出願の技術的効果を達成するに際してその最適な範囲が存在する。Ｌ１／Ｓ１の分布密度が１．０よりも小さい場合には、装置の運転反応負荷が小さくなり、その結果、製造コストが高くなり、事業の経済性に乏しくなる。Ｌ１／Ｓ１の分布密度が６．０よりも大きい場合には、高い反応負荷で装置が運転でき、その結果、より多くの反応熱を除去する要件に応じることができ、反応器内の異形除熱管の個数を増やすことができる。反応温度の安定性が運転プロセスにおいて損なわれることがあり、または、保守のための空間が縮小されることがある。
一実施形態によれば、本出願は、除熱管セットに関する。当該除熱管セットは、流動床反応器の除熱セクションに配置されており、少なくとも１個（好ましくは、１０～１００個、より好ましくは、２０～８０個）の除熱管を含む。除熱管は、Ｎ（Ｎは、３以上、好ましくは、Ｎは、３～３０、より好ましくは、Ｎは、３～２０）個の直管と、それらの直管のうちの任意の隣り合う２個の直管を直列に接続し、かつそれらの間に流体連通を提供するためのＮ－１個の接続継手と、を含む。流動床反応器の中心軸線に沿った除熱セクションの長さをＨ（単位：ｍ）とし、除熱セクションの長さＨの領域全体内（好ましくは、反応熱除去セクションの中心点よりも、４９％Ｈ上のところから４９％Ｈ下のところまでの領域内、より好ましくは、反応熱除去セクションの中心点よりも、４５％Ｈ上のところから３８％Ｈ下のところまでの領域内、より好ましくは、反応熱除去セクションの中心点よりも、４０％Ｈ上のところから８％Ｈ下のところまでの領域内）の位置において、流動床反応器の中心軸線に垂直な方向に沿って横断することによって得られる除熱セクションの横断面の面積をＳ１（単位：ｍ２）とすると、除熱管において、少なくとも１個の接続継手の横断面上の投影の中心軸線の延長線と、少なくとも１個の他の接続継手の横断面上の投影の中心軸線の延長線とのなす角度は、０°よりも大きく１８０°よりも小さく（好ましくは、３０°～１５０°、より好ましくは、６０°～１２０°、より好ましくは、９０°）、横断面において、除熱管セットの全ての直管の横断面の外側輪郭周の総和をＬ１（単位：ｍ）とすると、Ｌ１／Ｓ１は、１．０～６．０ｍ－１（好ましくは、２．０～４．０ｍ－１、より好ましくは、２．５～３．５ｍ－１）である。
本出願の一実施形態によれば、前記面積Ｓ１は、２０～７００ｍ２（好ましくは、３５～３５０ｍ２）である。
本出願の一実施形態によれば、Ｌ１は、２０～４２００ｍであり、好ましくは、８７．５～１２２５ｍである。
本出願の一実施形態によれば、除熱管セットにおける直管の総数をＮｔとすると、横断面Ａの単位面積当たりの直管の個数、すなわちＮｔ／Ｓ１は、４～１６個／ｍ２（好ましくは、５～１４個／ｍ２、より好ましくは、７～１３個／ｍ２）である。ここで、Ｎｔ／Ｓ１は、横断面Ａ上における除熱管（または、直管）の分布密度を表し、本出願の技術的効果を達成するに際してその最適な範囲が存在する。Ｎｔ／Ｓ１の分布密度が４よりも小さい場合には、流動床の気泡の破壊に有利ではないため、より多くの供給気体が反応に関与しない気体と共に反応器から外へ運ばれ、反応結果に影響が及んでしまう。また、Ｎｔ／Ｓ１の分布密度が１６よりも大きい場合には、反応の高負荷運転に応じることができる。しかしながら、運転プロセス中の反応温度が不安定になり、異形除熱管の増加によって保守のための空間が縮小されるリスクがある。
本出願の一実施形態によれば、横断面Ａの輪郭は、円形、楕円形または卵形であり、好ましくは、円形または実質的に円形である。
本出願の一実施形態によれば、直管の横断面の内側輪郭および外側輪郭は、円形、楕円形または卵形であり、好ましくは、円形または実質的に円形である。
本出願の一実施形態によれば、除熱管セットは、１～１０ＭＰａの飽和蒸気を回収することができ、好ましくは、２～８ＭＰａの飽和蒸気を回収することができ、より好ましくは、３～５ＭＰａの飽和蒸気を回収することができる。具体的には、除熱管セットの除熱能力は、４．５ＭＰａの飽和蒸気を回収すると評価される場合、一時間当たりで単位横断面積（ｍ２）当たり０．５～３．０ｔの飽和蒸気であり、好ましくは、一時間当たりで単位横断面積（ｍ２）当たり１．０～２．８ｔの飽和蒸気であり、より好ましくは、一時間当たりで単位横断面積（ｍ２）当たり１．２～２．４ｔの飽和蒸気である。ここで、単位横断面積は、横断面Ａの単位面積を指す。従来技術と比較して、除熱管セットは、より多くの飽和蒸気を回収することができ、それによって、より強い除熱能力を示し、高反応負荷の要件を満たす。
本出願の一実施形態によれば、除熱管セットは、従来の除熱管をさらに含み、従来の除熱管および異形除熱管は共に、除熱管セットを形成する。ここで、従来の除熱管では、複数の接続継手のうちのいずれか１つの接続継手の横断面Ａ上の投影の中心軸線の延長線と、当該接続継手のすぐ上流またはすぐ下流の位置であって当該接続継手と流体連通する位置における、除熱管上の他の接続継手の横断面Ａ上の投影の中心軸線の延長線とのなす角度は、１８０°である。要するに、従来の除熱管については、全ての直管が同じ平面内に配置されている。
本出願の文脈において、除熱管は、特に明記しない限り、異形除熱管と従来の除熱管との両方を包含する。
本出願の一実施形態によれば、複数（好ましくは、２～８個、２～６個または２～４個）の除熱管の冷却水入口は、除熱セクションにおける冷却水入口ヘッダに併合されている。言い換えれば、複数の除熱管は、１個の冷却水入口を共有する。本出願によれば、冷却水入口ヘッダは、流動床反応器の壁を通じて、外部の冷却水供給源と流体連通しており、それによって、冷却水が、冷却水入口ヘッダを通じて各除熱管へ供給される。この場合の除熱管（除熱分岐管と称される）は、従来の除熱管、異形除熱管、またはこれらの任意の組み合わせであってもよく、特に限定されていない。
本出願の一実施形態によれば、複数（好ましくは、２～８個、２～６個または２～４個）の除熱管の冷却水出口は、除熱セクションにおける冷却水出口ヘッダに併合されている。言い換えれば、複数の除熱管は、１個の冷却水出口を共有する。本出願によれば、冷却水出口ヘッダは、流動床反応器の壁を通じて、外部の冷却水受容手段と流体連通しており、それによって、除熱後の冷却水（通常、さらに蒸気を含む）が、冷却水出口ヘッダを通じて除熱管から外部環境へ送出される。この場合の除熱管（除熱分岐管と称される）は、従来の除熱管、異形除熱管、またはこれらの任意の組み合わせであってもよく、特に限定されていない。
図６および図７は、本出願の除熱管ヘッダの構成の概略図である。図から分かるように、複数の除熱管の複数の冷却水入口／冷却水出口は、ヘッダに併合されている。
本出願の一実施形態によれば、ヘッダ（例えば、冷却水入口ヘッダまたは冷却水出口ヘッダ）の横断面積の、それに対応する（一般に、複数の除熱分岐管の冷却水入口または冷却水出口に基づいて算出される）複数の除熱分岐管の横断面積の総和に対する比率は、０．５～１であり、好ましくは、０．５５～０．９５であり、より好ましくは、０．６～０．９である。除熱管全体に占める除熱分岐管の割合は、通常、６６％以下であり、好ましくは、５０％以下であり、より好ましくは、３３％以下である。
本出願の一実施形態によれば、複数の直管の外径は、各々独立に、８０～１８０ｍｍ、好ましくは、９０～１７０ｍｍである。
本出願の一実施形態によれば、直複数の管の内径は、各々独立に、６０～１５０ｍｍ、好ましくは、７０～１４０ｍｍである。
本出願の一実施形態によれば、複数の直管の長さは、各々独立に、４～１３ｍ、好ましくは、５～１２．０ｍである。
本出願の一実施形態によれば、各除熱管上の隣り合う２個の直管の間の距離は、１００～７００ｍｍ、好ましくは、１５０～３００ｍｍである。
本出願の一実施形態によれば、除熱セクションの長さＨは、４～１３ｍ（好ましくは、５～１２ｍ）である。
本出願の一実施形態によれば、流動床反応器の一時間当たりの最大プロピレン処理能力（full propylene treatment capacity）が横断面Ａの単位面積当たり１４０～２９０ｋｇプロピレン（ただし、終点２９０を除く）である場合、Ｌ１／Ｓ１は、１．０～２．５ｍ－１（ただし、終点２．５を除く）であり、好ましくは、１．４～２．２ｍ－１である。これは、より低い運転負荷での流動床反応器の運転条件を表す。
本出願の一実施形態によれば、流動床反応器の一時間当たりの最大プロピレン処理能力が横断面Ａの単位面積当たり２００～３７０ｋｇプロピレンである場合、Ｌ１／Ｓ１は、１．８～４．６ｍ－１であり、好ましくは、２．０～４．１ｍ－１である。これは、中間的な運転負荷での流動床反応器の運転条件を表す。
本出願の一実施形態によれば、流動床反応器の一時間当たりの最大プロピレン処理能力が横断面Ａの単位面積当たり２９０～４４５ｋｇプロピレンである場合、Ｌ１／Ｓ１は、２．５～６．０ｍ－１であり、好ましくは、２．９～５．３ｍ－１である。これは、より高い運転負荷での流動床反応器の運転条件を表し、本出願の最も好ましい運転条件である。
一実施形態によれば、本出願はさらに、流動床反応器に関する。当該反応器は順に、ヘッドと、希薄相ゾーンと、除熱セクションと、予備反応セクションと、コーンと、を上から下へ含み、本出願における前述した実施形態のうちのいずれか１つの実施形態に記載された除熱管セットが、除熱セクションに配置されている。
一実施形態によれば、本出願はさらに、不飽和ニトリルの製造方法に関し、特に、アクリロニトリルの製造方法に関する。当該方法は、不飽和ニトリル（例えば、アクリロニトリル）が得られるように、前述した実施形態のうちのいずれか１つの実施形態に記載された流動床反応器内でオレフィン（例えば、プロピレン）をアンモ酸化反応に供する工程を含む。
一実施形態によれば、本出願はさらに、流動床反応器の反応負荷を増大させるための方法に関する。輸送流動床反応器（conveying fluidized bed reactor）の初期反応負荷として、輸送流動床反応器の一時間当たりの最大プロピレン処理能力は、横断面Ａの単位面積当たり１４０～２９０ｋｇプロピレン（ただし、終点２９０を除く）であり、当該流動床反応器のＬ１／Ｓ１の初期値は、１．０～２．５ｍ－１（ただし、終点２．５を除く）である。反応負荷の増大を達成するために、当該方法は、流動床反応器の最大プロピレン処理能力を初期反応負荷から前記横断面Ａの単位面積当たりで一時間当たり２９０～４４５ｋｇプロピレンに増大させる工程を含み、反応が円滑に行われ得ることが保証されるようにこの増大した反応負荷に対応するよう、Ｌ１／Ｓ１を、初期値から２．５～６．０ｍ－１に、好ましくは、２．９～５．３ｍ－１に増大させる必要がある。
一実施形態によれば、本出願はさらに、不飽和ニトリルの製造方法であって、不飽和ニトリル（例えば、アクリロニトリル）が得られるように、流動床反応器内でオレフィン（例えば、プロピレン）をアンモ酸化反応に供する工程を含み、当該流動床反応器の負荷は、本明細書に記載された前述した実施形態のうちのいずれかの実施形態に記載された負荷を増大させるための方法に従って増大させられる、製造方法に関する。
本出願の一実施形態によれば、アンモ酸化反応は、当技術分野で従来知られている任意の態様および任意の方法で実施されてもよく、かかる情報は当業者に知られているため、本明細書中に詳細に記載することはしないが、アンモ酸化反応に関する条件として、その具体例には、プロピレン／アンモニア／空気（酸素分子として計算）のモル比は、１：１．１～１．３：１．８～２．０であり、反応温度は、４２０～４４０℃であり、反応圧力（ゲージ圧）は、０．０３～０．１４ＭＰａであり、触媒の重量毎時空間速度（weight hourly space velocity）は、０．０６～０．１５ｈ－１であるものが含まれる。
（実施例）
以下、実施例および比較例を参照して本出願を詳細にさらに説明するが、本出願は、これらの例に限定されるものではない。
以下の実施例および比較例において、アクリロニトリルの収率およびプロピレンの転化率は、以下の式に従って算出することができる：
アクリロニトリル（acrylonitrile）の収率：ＡＮ％＝ＣＡＮ／ΣＣ＊１００
プロピレンの転化率：Ｃｃ３％＝（１－Ｃｃ３ｏｕｔ／Ｃｃ３ｉｎ）＊１００
ここで、
ＣＡＮ：反応器の出口における気体中のＡＮに含まれる炭素のモル量（ｍｏｌ）
ΣＣ：反応器の出口における気体中の炭素の総モル量（ｍｏｌ）
Ｃｃ３ｏｕｔ：反応器の出口における気体中のＣ３に含まれる炭素のモル量（ｍｏｌ）
Ｃｃ３ｉｎ：反応器の入口における気体中のＣ３に含まれる炭素のモル量（ｍｏｌ）。
図５に示すように、流動床の圧力脈動強度（pressure pulsation intensity）が「高周波低振幅」特性を示す場合に流動化質が良好であると評価できることが、当技術分野で知られている。以下の全ての実施例において、流動床の圧力脈動強度は、図５のものと同様であった。
以下の実施例および比較例において、具体的に配置されていない除熱管は、従来の除熱管である。
（実施例１）
流動床反応器は、直径９ｍであった。Ｓｉｎｏｐｅｃ Ｓｈａｎｇｈａｉ Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｏｆ Ｐｅｔｒｏｃｈｅｍｉｃａｌ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｃｏ．， Ｌｔｄ．のＳＡＮＣシリーズのアクリロニトリル触媒１８０トンを反応器内に充填した。同じ高さの直管４８０個を４４個の除熱管に分けて反応器内に配置した。１２個の除熱管を図４Ａに示すように配置した。中心点における除熱セクションの横断面の単位面積当たりの直管の個数は、７．６個／ｍ２であった。除熱管の外径は、８９ｍｍであった。Ｌ１／Ｓ１は、２．１／ｍであった。
プロピレンの供給速度は、７７００ＮＭ３／ｈであった。このときの最大プロピレン処理能力は、横断面Ａの単位面積当たり２２７ｋｇプロピレン／ｈであった。反応温度は、４３０℃であった。反応圧力は、０．０４ＭＰａであった。プロピレン：アンモニア：空気は、１：１．２：９．６であった。反応は、長時間（例えば、１００００ｈ）安定的に運転できただろう。一時間当たりの除去熱量は、単位面積当たり４．５ＭＰａの飽和蒸気１．２４ｔであった。
（実施例２）
流動床反応器は、直径９ｍであった。Ｓｉｎｏｐｅｃ Ｓｈａｎｇｈａｉ Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｏｆ Ｐｅｔｒｏｃｈｅｍｉｃａｌ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｃｏ．， Ｌｔｄ．のＳＡＮＣシリーズのアクリロニトリル触媒１８０トンを反応器内に充填した。同じ高さの直管５７２個を５６個の除熱管に分けて反応器内に配置した。３６個の除熱管を図４Ａに示すように配置した。中心点における除熱セクションの横断面の単位面積当たりの直管の個数は、９．０個／ｍ２であった。直管接続継手を通じ、６個、１０個および１２個の除熱管直管を直列に接続して、各グループを形成した。各除熱管の外径は、１４０ｍｍであった。Ｌ１／Ｓ１は、４．０であった。
プロピレンの供給速度は、１１８００ＮＭ３／ｈであった。このときの最大プロピレン処理能力は、横断面Ａの単位面積当たり３４９ｋｇプロピレン／ｈであった。反応温度は、４３０℃であった。反応圧力は、０．０４ＭＰａであった。プロピレン：アンモニア：空気は、１：１．２：９．６であった。反応は、長時間（例えば、１００００ｈ）安定的に運転できただろう。一時間当たりの除去熱量は、単位面積当たり４．５ＭＰａの蒸気１．９８ｔであった。
（実施例３）
流動床反応器は、直径９ｍであった。Ｓｉｎｏｐｅｃ Ｓｈａｎｇｈａｉ Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｏｆ Ｐｅｔｒｏｃｈｅｍｉｃａｌ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｃｏ．， Ｌｔｄ．のＳＡＮＣシリーズのアクリロニトリル触媒１８０トンを反応器内に充填した。同じ高さの直管７３２個を７０個の除熱管に分けて反応器内に配置した。４２個の除熱管を図４Ａに示すように配置した。中心点における除熱セクションの横断面の単位面積当たりの直管の個数は、１１．５個／ｍ２であった。直管接続継手を通じ、６個、１０個および１２個の除熱管直管を直列に接続して、各グループを形成した。各除熱管の外径は、１１４ｍｍであった。Ｌ１／Ｓ１は、４．１であった。
プロピレンの供給速度は、１１８００ＮＭ３／ｈであった。このときの最大プロピレン処理能力は、横断面Ａの単位面積当たり３４９ｋｇプロピレン／ｈであった。反応温度は、４３０℃であった。反応圧力は、０．０４ＭＰａであった。プロピレン：アンモニア：空気は、１：１．２：９．６であった。反応は、長時間（例えば、１００００ｈ）安定的に運転できただろう。一時間当たりの除去熱量は、単位面積当たり４．５ＭＰａの蒸気２．０１ｔであった。
（実施例４）
流動床反応器は、直径９ｍであった。Ｓｉｎｏｐｅｃ Ｓｈａｎｇｈａｉ Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｏｆ Ｐｅｔｒｏｃｈｅｍｉｃａｌ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｃｏ．， Ｌｔｄ．のＳＡＮＣシリーズのアクリロニトリル触媒１８０トンを反応器内に充填した。同じ高さの直管５８４個を５８個の除熱管に分けて反応器内に配置した。３６個の除熱管を図４Ｂに示すように配置した。中心点における除熱セクションの横断面の単位面積当たりの直管の個数は、９．１８個／ｍ２であった。直管接続継手を通じ、６個、１０個および１２個の除熱管直管を直列に接続して、各グループを形成した。各除熱管の外径は、１１４ｍｍであった。Ｌ１／Ｓ１は、３．３であった。
プロピレンの供給速度は、１１８００ＮＭ３／ｈであった。このときの最大プロピレン処理能力は、横断面Ａの単位面積当たり３４９ｋｇプロピレン／ｈであった。反応温度は、４３０℃であった。反応圧力は、０．０４ＭＰａであった。プロピレン：アンモニア：空気は、１：１．２：９．６であった。反応は、長時間（例えば、１００００ｈ）安定的に運転できただろう。一時間当たりの除去熱量は、単位面積当たり４．５ＭＰａの蒸気１．９８ｔであった。
（実施例５）
流動床反応器は、直径９ｍであった。Ｓｉｎｏｐｅｃ Ｓｈａｎｇｈａｉ Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｏｆ Ｐｅｔｒｏｃｈｅｍｉｃａｌ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｃｏ．， Ｌｔｄ．のＳＡＮＣシリーズのアクリロニトリル触媒１８０トンを反応器内に充填した。同じ高さの直管７３２個を７２個の除熱管に分けて反応器内に配置した。５２個の除熱管を図４Ａに示すように配置した。中心点における除熱セクションの横断面の単位面積当たりの直管の個数は、１１．５個／ｍ２であった。直管接続継手を通じ、６個、１０個および１２個の除熱管直管を直列に接続して、各グループを形成した。各除熱管の外径は、１４０ｍｍであった。Ｌ１／Ｓ１は、５．１であった。
プロピレンの供給速度は、１４４００ＮＭ３／ｈであった。このときの最大プロピレン処理能力は、横断面Ａの単位面積当たり４２５ｋｇプロピレン／ｈであった。反応温度は、４３０℃であった。反応圧力は、０．０４ＭＰａであった。プロピレン：アンモニア：空気は、１：１．２：９．６であった。反応は、長時間（例えば、１００００ｈ）安定的に運転できただろう。一時間当たりの除去熱量は、単位面積当たり４．５ＭＰａの蒸気２．４０ｔであった。
（実施例６）
流動床反応器は、直径９ｍであった。Ｓｉｎｏｐｅｃ Ｓｈａｎｇｈａｉ Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｏｆ Ｐｅｔｒｏｃｈｅｍｉｃａｌ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｃｏ．， Ｌｔｄ．のＳＡＮＣシリーズのアクリロニトリル触媒１８０トンを反応器内に充填した。同じ高さの直管５８４個を５６個の除熱管に分けて反応器内に配置した。３２個の除熱管を図４Ｃに示すように配置した。中心点における除熱セクションの横断面の単位面積当たりの直管の個数は、９．１８個／ｍ２であった。直管接続継手を通じ、６個、１０個および１２個の除熱管直管を直列に接続して、各グループを形成した。各除熱管の外径は、１４０ｍｍであった。Ｌ１／Ｓ１は、４．０４／ｍであった。
プロピレンの供給速度は、１１８００ＮＭ３／ｈであった。このときの最大プロピレン処理能力は、横断面Ａの単位面積当たり３４９ｋｇプロピレン／ｈであった。反応温度は、４３０℃であった。反応圧力は、０．０４ＭＰａであった。プロピレン：アンモニア：空気は、１：１．２：９．６であった。反応は、長時間（例えば、１００００ｈ）安定的に運転できただろう。一時間当たりの除去熱量は、単位面積当たり４．５ＭＰａの蒸気１．９３ｔであった。
（実施例７）
流動床反応器は、直径９ｍであった。Ｓｉｎｏｐｅｃ Ｓｈａｎｇｈａｉ Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｏｆ Ｐｅｔｒｏｃｈｅｍｉｃａｌ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｃｏ．， Ｌｔｄ．のＳＡＮＣシリーズのアクリロニトリル触媒１８０トンを反応器内に充填した。同じ高さの直管５８４個を５６個の除熱管に分けて反応器内に配置した。３２個の除熱管を図４Ｄに示すように配置した。中心点における除熱セクションの横断面の単位面積当たりの直管の個数は、９．１８個／ｍ２であった。直管接続継手を通じ、６個、１０個および１２個の除熱管直管を直列に接続して、各グループを形成した。各除熱管の外径は、１４０ｍｍであった。Ｌ１／Ｓ１は、４．０４／ｍであった。
プロピレンの供給速度は、１１８００ＮＭ３／ｈであった。このときの最大プロピレン処理能力は、横断面Ａの単位面積当たり３４９ｋｇプロピレン／ｈであった。反応温度は、４３０℃であった。反応圧力は、０．０４ＭＰａであった。プロピレン：アンモニア：空気は、１：１．２：９．６であった。反応は、長時間（例えば、１００００ｈ）安定的に運転できただろう。一時間当たりの除去熱量は、単位面積当たり４．５ＭＰａの蒸気１．９４ｔであった。
（実施例８）
流動床反応器は、直径９ｍであった。Ｓｉｎｏｐｅｃ Ｓｈａｎｇｈａｉ Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｏｆ Ｐｅｔｒｏｃｈｅｍｉｃａｌ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｃｏ．， Ｌｔｄ．のＳＡＮＣシリーズのアクリロニトリル触媒１８０トンを反応器内に充填した。同じ高さの直管５８４個を５６個の除熱管に分けて反応器内に配置した。４８個の除熱管を図４Ａに示すように配置した。中心点における除熱セクションの横断面の単位面積当たりの直管の個数は、９．１８個／ｍ２であった。直管接続継手を通じ、６個、１０個および１２個の除熱管直管を直列に接続して、各グループを形成した。各除熱管の外径は、１４０ｍｍであった。Ｌ１／Ｓ１は、４．０４であった。
プロピレンの供給速度は、１１８００ＮＭ３／ｈであった。このときの最大プロピレン処理能力は、横断面Ａの単位面積当たり３４９ｋｇプロピレン／ｈであった。反応温度は、４３０℃であった。反応圧力は、０．０４ＭＰａであった。プロピレン：アンモニア：空気は、１：１．２：９．６であった。反応は、長時間（例えば、１００００ｈ）安定的に運転できただろう。一時間当たりの除去熱量は、単位面積当たり４．５ＭＰａの蒸気１．９８ｔであった。
（比較例１）
流動床反応器は、直径９ｍであった。Ｓｉｎｏｐｅｃ Ｓｈａｎｇｈａｉ Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｏｆ Ｐｅｔｒｏｃｈｅｍｉｃａｌ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｃｏ．， Ｌｔｄ．のＳＡＮＣシリーズのアクリロニトリル触媒１８０トンを反応器内に充填した。同じ高さの直管３８０個を３６グループに分けて反応器内に配置した。除熱管セットを図２に示すように配置した。中心点における除熱セクションの横断面の単位面積当たりの直管の個数は、６．０個／ｍ２であった。各除熱管の外径は、８９ｍｍであった。Ｌ１／Ｓ１は、１．６７／ｍであった。
プロピレンの供給速度は、１１８００ＮＭ３／ｈであった。このときの最大プロピレン処理能力は、横断面Ａの単位面積当たり３４９ｋｇプロピレン／ｈであった。反応温度は、４３０℃であった。反応圧力は、０．０４ＭＰａであった。プロピレン：アンモニア：空気は、１：１．２：９．６であった。装置の運転プロセス中、除熱管セットを用いて反応温度を安定的に制御することができなかっただろう。除熱管の量が不十分であるため、装置の長期安定運転を達成することができなかっただろう。
（比較例２）
流動床反応器は、直径９ｍであった。Ｓｉｎｏｐｅｃ Ｓｈａｎｇｈａｉ Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｏｆ Ｐｅｔｒｏｃｈｅｍｉｃａｌ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｃｏ．， Ｌｔｄ．のＳＡＮＣシリーズのアクリロニトリル触媒１８０トンを反応器内に充填した。同じ高さの直管５８４個を５６個の除熱管に分けて反応器内に配置した。除熱管セットを図２に示すように配置した。中心点における除熱セクションの横断面の単位面積当たりの直管の個数は、９．１８個／ｍ２であった。直管接続継手を通じ、６個、１０個および１２個の除熱管直管を直列に接続して、各グループを形成した。各除熱管の外径は、１４０ｍｍであった。Ｌ１／Ｓ１は、４．０４／ｍであった。
プロピレンの供給速度は、１１８００ＮＭ３／ｈであった。このときの最大プロピレン処理能力は、横断面Ａの単位面積当たり３４９ｋｇプロピレン／ｈであった。反応温度は、４３０℃であった。反応圧力は、０．０４ＭＰａであった。プロピレン：アンモニア：空気は、１：１．２：９．６であった。除去熱量は、単位面積当たり蒸気１．９８ｔであった。
装置の正常運転を達成することができただろうが、装置が停止されたとき、内部コンポーネントの保守および修理を果たすことができなかっただろう。
（比較例３）
流動床反応器は、直径９ｍであった。Ｓｉｎｏｐｅｃ Ｓｈａｎｇｈａｉ Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｏｆ Ｐｅｔｒｏｃｈｅｍｉｃａｌ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｃｏ．， Ｌｔｄ．のＳＡＮＣシリーズのアクリロニトリル触媒１８０トンを反応器内に充填した。同じ高さの直管５３２個を４６個の除熱管に分けて反応器内に配置した。全ての除熱管を図４Ａに示すように配置した。中心点における除熱セクションの横断面の単位面積当たりの直管の個数は、８．３７個／ｍ２であった。直管接続継手を通じ、６個、１０個および１２個の除熱管直管を直列に接続して、各グループを形成した。各除熱管の外径は、８９ｍｍであった。Ｌ１／Ｓ１は、２．３４であった。
プロピレンの供給速度は、１１８００ＮＭ３／ｈであった。このときの最大プロピレン処理能力は、横断面Ａの単位面積当たり３４９ｋｇプロピレン／ｈであった。反応温度は、４３０℃であった。反応圧力は、０．０４ＭＰａであった。プロピレン：アンモニア：空気は、１：１．２：９．６であった。反応は、長時間（例えば、１００００ｈ）安定的に運転できただろう。一時間当たりの除去熱量は、単位面積当たり４．５ＭＰａの蒸気１．８８ｔであった。実施例２と比較すると、流動化の質が悪化し、結果として、プロピレンの転化率の低下および反応生成物の収率の低下が生じ、それゆえに反応における発熱の低下が生じた。
（実施例８）
流動床反応器は、直径９ｍであった。Ｓｉｎｏｐｅｃ Ｓｈａｎｇｈａｉ Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｏｆ Ｐｅｔｒｏｃｈｅｍｉｃａｌ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｃｏ．， Ｌｔｄ．のＳＡＮＣシリーズのアクリロニトリル触媒１８０トンを反応器内に充填した。同じ高さの直管７３２個を７０個の除熱管に分けて反応器内に配置した。３個の除熱管セットを並列に接続して、４グループを形成した。各除熱管の入口ヘッダの外径は、１４０ｍｍであり、各除熱管の出口ヘッダの外径は、１５０ｍｍであった。中心点における各除熱セクションの横断面の単位面積当たりの直管の個数は、１１．５個／ｍ２であった。直管接続継手を通じ、６個、１０個および１２個の除熱管直管を直列に接続して、各除熱管を形成した。各除熱管の外径は、８９ｍｍであった。Ｌ１／Ｓ１は、３．２であった。入口ヘッダの横断面積の、複数の除熱分岐管の横断面積の総和に対する比率は、０．８２であった。出口ヘッダの横断面積の、複数の除熱分岐管の横断面積の総和に対する比率は、０．９５であった。
プロピレンの供給速度は、１１８００ＮＭ３／ｈであった。このときの最大プロピレン処理能力は、横断面Ａの単位面積当たり３４９ｋｇプロピレン／ｈであった。反応温度は、４３０℃であった。反応圧力は、０．０４ＭＰａであった。プロピレン：アンモニア：空気は、１：１．２：９．６であった。反応は、長時間（例えば、１００００ｈ）安定的に運転できただろう。一時間当たりの除去熱量は、単位面積当たり４．５ＭＰａの蒸気１．９８ｔであった。
（実施例９）
流動床反応器は、直径９ｍであった。Ｓｉｎｏｐｅｃ Ｓｈａｎｇｈａｉ Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｏｆ Ｐｅｔｒｏｃｈｅｍｉｃａｌ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｃｏ．， Ｌｔｄ．のＳＡＮＣシリーズのアクリロニトリル触媒１８０トンを反応器内に充填した。同じ高さの直管７３２個を７０個の除熱管に分けて反応器内に配置した。２個の除熱管セットを並列に接続して、１０グループを形成した。各除熱管の入口ヘッダの外径は、１８０ｍｍであり、各除熱管の出口ヘッダの外径は、１８０ｍｍであった。中心点における各除熱セクションの横断面の単位面積当たりの直管の個数は、１１．５個／ｍ２であった。直管接続継手を通じ、６個、１０個および１２個の除熱管直管を直列に接続して、各グループを形成した。各除熱管の外径は、１４０ｍｍであった。Ｌ１／Ｓ１は、５．１であった。入口ヘッダの横断面積の、複数の除熱分岐管の横断面積の総和に対する比率は、０．８３であった。出口ヘッダの横断面積の、複数の除熱分岐管の横断面積の総和に対する比率は、０．８３であった。
プロピレンの供給速度は、１４４００ＮＭ３／ｈであった。このときの最大プロピレン処理能力は、横断面Ａの単位面積当たり４２５ｋｇプロピレン／ｈであった。反応温度は、４３０℃であった。反応圧力は、０．０４ＭＰａであった。プロピレン：アンモニア：空気は、１：１．２：９．６であった。反応は、長時間（例えば、１００００ｈ）安定的に運転できただろう。一時間当たりの除去熱量は、単位面積当たり４．５ＭＰａの蒸気２．４０ｔであった。
既存の流動床反応器の概略正面図である。 既存の流動床用反応熱除去管セットの概略上面図である。 本出願に係る流動床用反応熱除去管セットの概略上面図である。 本出願に係る除熱管セットの除熱管の構成の概略図である。 本出願に係る除熱管セットの除熱管の構成の概略図である。 本出願に係る除熱管セットの除熱管の構成の概略図である。 本出願に係る除熱管セットの除熱管の構成の概略図である。 圧力脈動強度の図である。 本出願の除熱管ヘッダの構成の概略図である。 本出願の除熱管ヘッダの構成の概略図である。

Claims (12)

  1. 除熱管セット（特に、除熱水管セット）であって、
    流動床反応器の除熱セクションに配置されるように構成されており、
    少なくとも１０個（好ましくは、１０～１００個、より好ましくは、２０～８０個）の除熱管を含み、
    前記除熱管は、
    Ｎ（Ｎは、３以上、好ましくは、Ｎは、３～３０、より好ましくは、Ｎは、３～２０）個の直管と、
    任意の隣り合う２個の直管を直列に接続し、かつそれらの間に流体連通を提供するためのＮ－１個の接続継手と、
    を含み、
    前記流動床反応器の中心軸線に沿った前記除熱セクションの長さをＨ（単位：ｍ）とすると、（横断面Ａと称される）前記除熱セクションの横断面は、前記除熱セクションの長さＨの領域全体内（好ましくは、反応熱除去セクションの中心点よりも、４９％Ｈ上のところから４９％Ｈ下のところまでの領域内、より好ましくは、反応熱除去セクションの中心点よりも、４５％Ｈ上のところから３８％Ｈ下のところまでの領域内、より好ましくは、反応熱除去セクションの中心点よりも、４０％Ｈ上のところから８％Ｈ下のところまでの領域内）の位置において、前記流動床反応器の中心軸線に垂直な方向に沿って横断することによって得られ、
    （異形除熱管と称される、）前記除熱管セットの複数の前記除熱管のうちの少なくとも１個の除熱管（好ましくは、１個、２個もしくは３個の除熱管、または、前記除熱管の総数の少なくとも２０％、少なくとも５０％もしくは少なくとも６５％の除熱管）について、かつ、前記除熱管セットの前記除熱管の総数の多くとも８８％（好ましくは、７５％または７０％）の除熱管について、（好ましくは、前記異形除熱管の第１接続継手を除く）前記異形除熱管の複数の接続継手のうちの少なくとも１個の接続継手（好ましくは、前記異形除熱管の複数の接続継手のうちの少なくとも２個、３個または４個の接続継手、かつ、前記接続継手の総数の多くとも８０％、９０％または１００％の接続継手）の前記横断面Ａ上の投影の中心軸線の延長線と、（好ましくは、当該接続継手のすぐ上流の位置であって当該接続継手と流体連通する位置における、前記異形除熱管上の他の接続継手である）少なくとも１個の他の接続継手の前記横断面Ａ上の投影の中心軸線の延長線とのなす角度は、０°よりも大きく１８０°よりも小さい（好ましくは、３０°～１５０°、より好ましくは、６０°～１２０°、さらに好ましくは、約９０°）、除熱管セット。
  2. 前記横断面Ａの面積をＳ１（単位：ｍ２）とし、前記横断面Ａ上における前記除熱管セットの全ての直管の横断面の外側輪郭周の総和をＬ１（単位：ｍ）とすると、
    Ｌ１／Ｓ１は、１．０～６．０ｍ－１（好ましくは、２．４～５．６ｍ－１、より好ましくは、２．９～５．３ｍ－１）であり、
    かつ／または、
    面積Ｓ１は、２０～７００ｍ２（好ましくは、３５～３５０ｍ２）であり、
    かつ／または、
    Ｌ１は、２０～４２００ｍであり、好ましくは、８７．５～１２２５ｍである、請求項１に記載の除熱管セット。
  3. 前記横断面Ａにおける前記除熱管セットにおける前記直管の総数をＮｔとすると、前記横断面Ａの単位面積当たりの直管の個数、すなわちＮｔ／Ｓ１は、４～１６個／ｍ２（好ましくは、５～１４個／ｍ２、より好ましくは、７～１３個／ｍ２）であり、
    かつ／または、
    前記横断面Ａの輪郭は、円形、楕円形もしくは卵形であり、好ましくは、円形もしくは実質的に円形であり、
    かつ／または、
    前記直管の横断面の内側輪郭および外側輪郭は、円形、楕円形もしくは卵形であり、好ましくは、円形もしくは実質的に円形である、請求項１に記載の除熱管セット。
  4. １～１０ＭＰａの飽和蒸気（好ましくは、２～８ＭＰａの飽和蒸気、より好ましくは、３～５ＭＰａの飽和蒸気）を回収することができ、かつ／または、
    ４．５ＭＰａの飽和蒸気を回収すると評価される場合、一時間当たりで単位横断面積（ｍ２）当たり０．５～３．０ｔの飽和蒸気の除熱能力を有し、好ましくは、一時間当たりで単位横断面積（ｍ２）当たり１．０～２．８ｔの飽和蒸気の除熱能力を有し、より好ましくは、一時間当たりで単位横断面積（ｍ２）当たり１．２～２．４ｔの飽和蒸気の除熱能力を有し、
    前記単位横断面積は、前記横断面Ａの単位面積を指す、請求項１に記載の除熱管セット。
  5. 前記除熱管セットの前記異形除熱管以外の（複数の）除熱管について、任意の接続継手の前記横断面Ａ上の投影の中心軸線の延長線と、当該接続継手のすぐ上流もしくはすぐ下流の位置であって当該接続継手と流体連通する位置における、当該除熱管上の他の接続継手の前記横断面Ａ上の投影の中心軸線の延長線とのなす角度は、１８０°であり、
    かつ／または、
    前記除熱管は、冷却水入口を含み、複数（好ましくは、２～８個、２～６個もしくは２～４個）の前記除熱管の前記冷却水入口は、前記除熱セクションにおける冷却水入口ヘッダに併合されており、
    かつ／または、
    前記除熱管は、冷却水出口を含み、複数（好ましくは、２～８個、２～６個または２～４個）の前記除熱管の前記冷却水出口は、前記除熱セクションにおける冷却水出口ヘッダに併合されている、請求項１に記載の除熱管セット。
  6. 複数の前記直管の外径は、それぞれ、８０～１８０ｍｍ、好ましくは、９０～１７０ｍｍであり、
    かつ／または、
    複数の前記直管の内径は、それぞれ、６０～１５０ｍｍ、好ましくは、７０～１４０ｍｍであり、
    かつ／または、
    複数の前記直管の長さは、それぞれ、４～１３ｍ、好ましくは、５～１２．０ｍであり、
    かつ／または、
    各除熱管上の隣り合う２個の直管の間の間隔は、１００～７００ｍｍ、好ましくは、１５０～３００ｍｍであり、
    かつ／または、
    前記除熱セクションの長さＨは、４～１３ｍ（好ましくは、５～１２ｍ）である、請求項１に記載の除熱管セット。
  7. （１）前記流動床反応器の一時間当たりの最大プロピレン処理能力が前記横断面Ａの単位面積当たりで１４０～２９０ｋｇプロピレン（ただし、終点２９０を除く）である場合、Ｌ１／Ｓ１は、１．０～２．５ｍ－１（ただし、終点２．５を除く）であり、好ましくは、１．４～２．２ｍ－１であり、
    または、
    （２）前記流動床反応器の一時間当たりの最大プロピレン処理能力が前記横断面Ａの単位面積当たりで２００～３７０ｋｇプロピレンである場合、Ｌ１／Ｓ１は、１．８～４．６ｍ－１であり、好ましくは、２．０～４．１ｍ－１であり、
    または、
    （３）前記流動床反応器の一時間当たりの最大プロピレン処理能力が前記横断面Ａの単位面積当たりで２９０～４４５ｋｇプロピレンである場合、Ｌ１／Ｓ１は、２．５～６．０ｍ－１であり、好ましくは、２．９～５．３ｍ－１である、請求項１に記載の除熱管セット。
  8. 流動床反応器であって、
    ヘッドと、希薄相ゾーンと、除熱セクションと、予備反応セクションと、コーンと、を上から下へ順に含み、
    請求項１に記載の除熱管セットは、前記除熱セクションに配置されている、流動床反応器。
  9. 不飽和ニトリルの製造方法であって、
    不飽和ニトリル（例えば、アクリロニトリル）が得られるように、請求項８に記載の流動床反応器内でオレフィン（例えば、プロピレン）をアンモ酸化反応に供する工程を含む、製造方法。
  10. 流動床反応器の負荷を増大させるための方法であって、
    前記流動床反応器の一時間当たりの最大プロピレン処理能力は、前記横断面Ａの単位面積当たりで１４０～２９０ｋｇプロピレン（ただし、終点２９０を除く）であり、Ｌ１／Ｓ１は、１．０～２．５ｍ－１（ただし、終点２．５を除く）であり、
    Ｌ１／Ｓ１を２．５～６．０ｍ－１に、好ましくは、２．９～５．３ｍ－１に増大させて、前記流動床反応器の一時間当たりの最大プロピレン処理能力を前記横断面Ａの単位面積当たりで２９０～４４５ｋｇプロピレンに増大させる工程を含む、方法。
  11. 不飽和ニトリルの製造方法であって、
    不飽和ニトリル（例えば、アクリロニトリル）が得られるように、流動床反応器内でオレフィン（例えば、プロピレン）をアンモ酸化反応に供する工程を含み、
    前記流動床反応器の前記負荷は、請求項１０に記載の負荷を増大させるための方法に従って増大させられる、製造方法。
  12. プロピレン／アンモニア／空気（酸素分子として計算）のモル比は、１：１．１～１．３：１．８～２．０であり、
    反応温度は、４２０～４４０℃であり、
    反応圧力（ゲージ圧）は、０．０３～０．１４ＭＰａであり、
    触媒の重量毎時空間速度は、０．０６～０．１５－１である、請求項９または１１に記載の方法。

JP2023561321A 2021-04-09 2022-04-08 除熱管セット、反応負荷を増大させるための方法、および不飽和ニトリルの製造方法 Pending JP2024513886A (ja)

Applications Claiming Priority (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202110382764.1 2021-04-09
CN202110382764.1A CN115337871A (zh) 2021-04-09 2021-04-09 一种撤热水管、流化床反应器及其在丙烯腈制造中的应用
CN202210111952 2022-01-29
CN202210111952.5 2022-01-29
PCT/CN2022/085766 WO2022214067A1 (zh) 2021-04-09 2022-04-08 一种撤热管组、反应负荷提高方法以及不饱和腈的制造方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2024513886A true JP2024513886A (ja) 2024-03-27

Family

ID=83545069

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2023561321A Pending JP2024513886A (ja) 2021-04-09 2022-04-08 除熱管セット、反応負荷を増大させるための方法、および不飽和ニトリルの製造方法

Country Status (5)

Country Link
EP (1) EP4321243A1 (ja)
JP (1) JP2024513886A (ja)
KR (1) KR20230169185A (ja)
TW (1) TW202306640A (ja)
WO (1) WO2022214067A1 (ja)

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101281008B (zh) * 2008-05-19 2011-07-20 上海理工大学 用于逆流闭式冷却塔的盘管单元的组合方法
CN102010350B (zh) * 2009-09-07 2013-12-18 中国石油化工集团公司 增加丙烯腈或甲基丙烯腈生产能力的方法
CN204051647U (zh) * 2014-07-10 2014-12-31 毛学峰 一种反应撤热装置
CN109574833A (zh) * 2017-09-29 2019-04-05 中国石油化工股份有限公司 乙醛酸酯的制造方法
JP7080041B2 (ja) * 2017-12-08 2022-06-03 旭化成株式会社 除熱管、熱交換器、及び反応器
CN112050469A (zh) * 2019-06-05 2020-12-08 青岛海尔智能技术研发有限公司 一种热交换装置及燃气热水器

Also Published As

Publication number Publication date
TW202306640A (zh) 2023-02-16
KR20230169185A (ko) 2023-12-15
EP4321243A1 (en) 2024-02-14
WO2022214067A1 (zh) 2022-10-13

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN109476563B (zh) 乙烷的氧化脱氢（odh）
CN109476564B (zh) 乙烷的氧化脱氢(odh)
CN111056949B (zh) 连续反应、再生、活化制苯胺反应装置及反应方法
CN108940137B (zh) 流化床反应装置及α,β-不饱和腈的制造方法
US6143915A (en) Reaction process in hybrid reactor for propylene ammoxidation
WO2011090131A1 (ja) 気相反応方法
JP2024513886A (ja) 除熱管セット、反応負荷を増大させるための方法、および不飽和ニトリルの製造方法
US20220410107A1 (en) Fluidized Bed Reactor, Heat Removal Water Pipe and Application Thereof in Acrylonitrile Production
CN204193907U (zh) 一种用于气-液-固三相反应体系的整体式反应器
US20240182405A1 (en) Heat removal tube set, method for increasing reaction load, and method for producing unsaturated nitrile
CN115337872B (zh) 一种撤热水管、流化床反应器及其在丙烯腈制造中的应用
US20240181417A1 (en) Heat removal tube set and application thereof in temperature control of fluidized bed reactor and production of unsaturated nitrile
CN116550241A (zh) 一种撤热水管、流化床反应器及其在丙烯腈制造中的应用
EP4321244A1 (en) Heat removal pipe group, and application thereof in temperature control of fluidized-bed reactor and fabrication of unsaturated nitriles
CN111054280B (zh) 多区硝基苯加氢制苯胺反应装置及反应方法
US20240181418A1 (en) Heat removal tube set, method for controlling reaction temperature and method for producing unsaturated nitrile
JP2019104693A (ja) （メタ）アクリロニトリルの製造方法
CN115337871A (zh) 一种撤热水管、流化床反应器及其在丙烯腈制造中的应用
CN111111564B (zh) 氨氧化生产芳腈的反应装置及其反应方法
EA046154B1 (ru) Пучок труб отвода теплоты и его применение при регулировании температуры в реакторе с псевдоожиженным слоем и производстве ненасыщенного нитрила
CN115518590A (zh) 芳烃氨氧化流化床反应装置及其应用和反应方法
CN113750911B (zh) 一种多通道提升管反应装置及其应用
WO2022268151A1 (zh) 流化床反应器和制备低碳烯烃的装置以及制备低碳烯烃的方法
CN111393245B (zh) 一种能够实现连续生产的均四甲苯生产方法
US20230139652A1 (en) Method for regulating the gas velocity of the empty bed in a fluidized bed