JP3080403B2 - 乱流プロセスとモノアルキル芳香族炭化水素の製造 - Google Patents
乱流プロセスとモノアルキル芳香族炭化水素の製造Info
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Description
【発明の詳細な説明】 本発明は，芳香族化合物をアルキル化してアルキル芳
香族炭化水素を製造するプロセス；こうしたプロセスに
対して有用な反応器（reactor）；及び反応体の乱流混
合とこうしたプロセスに有用な反応器に対して影響を及
ぼすプロセス；に関する。
香族炭化水素を製造するプロセス；こうしたプロセスに
対して有用な反応器（reactor）；及び反応体の乱流混
合とこうしたプロセスに有用な反応器に対して影響を及
ぼすプロセス；に関する。
効率的な物質移動，反応体温度の制御，及び有用とな
る充分なレベルでのエネルギーの共生成などは，現在の
化学プロセス技術が直面している課題である。多くのプ
ロセスにおいては，腐蝕性の反応体や触媒が使用される
ので，高価な耐蝕性材料でつくられた，より耐久性が高
くて且つ堅牢な装置が必要となる。
る充分なレベルでのエネルギーの共生成などは，現在の
化学プロセス技術が直面している課題である。多くのプ
ロセスにおいては，腐蝕性の反応体や触媒が使用される
ので，高価な耐蝕性材料でつくられた，より耐久性が高
くて且つ堅牢な装置が必要となる。
例えば，炭化水素の接触アルキル化に関する種々の従
来プロセスでは，酸触媒（例えば，フッ化水素酸，硫
酸，又は塩化アルミニウム）が，反応系及び回収系を通
して移送される。このようなプロセスにて使用される装
置（例えば，ポンプ，容器，弁，及び熱交換器）は，高
価な合金で造られている。こうしたプロセスにおいては
温度が重要な役割を果たし，設計の可能性に制限を加え
ることがある。
来プロセスでは，酸触媒（例えば，フッ化水素酸，硫
酸，又は塩化アルミニウム）が，反応系及び回収系を通
して移送される。このようなプロセスにて使用される装
置（例えば，ポンプ，容器，弁，及び熱交換器）は，高
価な合金で造られている。こうしたプロセスにおいては
温度が重要な役割を果たし，設計の可能性に制限を加え
ることがある。
塩化アルミニウム（AlCl3）を使用した従来のエチレ
ンとベンゼンとの触媒反応によるエチルベンゼンの製造
は，ここ数十年の間工業的に行われている。エチルベン
ゼンは，スチレンモノマー（ポリスチレンの原料）を製
造するのに大量に使用されている。液状のAlCl3錯体が
触媒として使用されることが多い。反応は，エチル化ベ
ンゼンの混合物と錯体触媒を含んだ不均一液状媒体中で
行われ，二相液状生成物，すなわち，（１）液状AlCl3
錯体（分離されてアルキレーターに再循環される）；及
び（２）未反応ベンゼンと反応生成物（例えばエチルベ
ンゼン，ジエチルベンゼン，及びさらに高級のポリエチ
ルベンゼン）との混合物；が得られる。
ンとベンゼンとの触媒反応によるエチルベンゼンの製造
は，ここ数十年の間工業的に行われている。エチルベン
ゼンは，スチレンモノマー（ポリスチレンの原料）を製
造するのに大量に使用されている。液状のAlCl3錯体が
触媒として使用されることが多い。反応は，エチル化ベ
ンゼンの混合物と錯体触媒を含んだ不均一液状媒体中で
行われ，二相液状生成物，すなわち，（１）液状AlCl3
錯体（分離されてアルキレーターに再循環される）；及
び（２）未反応ベンゼンと反応生成物（例えばエチルベ
ンゼン，ジエチルベンゼン，及びさらに高級のポリエチ
ルベンゼン）との混合物；が得られる。
全体としての反応は次のように簡単に表わすことがで
きる。
きる。
反応に関わる実際の化学反応は複雑である。先ず第一
に，上記のようにベンゼンとエチレンを反応させてエチ
ルベンゼンを形成するアルキル化反応があるが，このア
ルキル化は，クラッキングや重合などの僅かな副反応が
生起することから複雑なものとなる。しかしながら，特
に問題なのはポリエチルベンゼンの生成である。
に，上記のようにベンゼンとエチレンを反応させてエチ
ルベンゼンを形成するアルキル化反応があるが，このア
ルキル化は，クラッキングや重合などの僅かな副反応が
生起することから複雑なものとなる。しかしながら，特
に問題なのはポリエチルベンゼンの生成である。
上記の式からわかるように，導入された最初のアルキ
ル基が芳香核を活性化し，従って第２のアルキル化が第
１のアルキル化の場合より容易に進み，そして少なくと
も立体障害により進行が妨げられるようになるまで（ヘ
キサエチルベンゼンが極めて容易に形成されるけれど
も），アルキル化が次々に繰り返される。この結果，モ
ノエチルベンゼン，ジエチルベンゼン，トリエチルベン
ゼン，及びより高級のエチルベンゼンと未反応ベンゼン
との混合物が得られる。
ル基が芳香核を活性化し，従って第２のアルキル化が第
１のアルキル化の場合より容易に進み，そして少なくと
も立体障害により進行が妨げられるようになるまで（ヘ
キサエチルベンゼンが極めて容易に形成されるけれど
も），アルキル化が次々に繰り返される。この結果，モ
ノエチルベンゼン，ジエチルベンゼン，トリエチルベン
ゼン，及びより高級のエチルベンゼンと未反応ベンゼン
との混合物が得られる。
幸いなことにこの反応は可逆的，すなわち，例えばジ
エチルベンゼンがAlCl3の影響下で反応してモノエチル
ベンゼンを形成する，という意味で可逆的である。
エチルベンゼンがAlCl3の影響下で反応してモノエチル
ベンゼンを形成する，という意味で可逆的である。
従って，芳香環の間でのエチル基のアルキル交換又は
入れ替えにより，ある与えられた反応混合物は，存在す
るエチル基とベンゼン環との比だけに依存する平衡組成
物となる。反応系に供給されたエチレンとベンゼンの実
質的に全てを，最終的にモノエチルベンゼンに転化させ
るのを可能にするのは，これらのアルキル交換反応であ
る。
入れ替えにより，ある与えられた反応混合物は，存在す
るエチル基とベンゼン環との比だけに依存する平衡組成
物となる。反応系に供給されたエチレンとベンゼンの実
質的に全てを，最終的にモノエチルベンゼンに転化させ
るのを可能にするのは，これらのアルキル交換反応であ
る。
ある１つの従来のエチルベンゼンプロセスにおいて
は，アルキル化工程とアルキル交換工程が，比較的短い
接触時間（30〜60分）と低い温度（110〜165℃）を使用
して，単一の逆混合反応器中で行われる。従来のプロセ
スはさらに，比較的高い濃度のAlCl3触媒を使用する。
こうした理由から，触媒は，反応生成物から分離して，
反応器に再循環させる必要がある。米国特許第3,448,16
1号は，短い接触時間（２分）と最高250℃までの温度を
使用することを説明している。米国特許第3,766,290号
は，触媒の再循環を必要とするレベルより低い触媒濃度
を使用することを開示している。米国特許第3,848,012
号には，アルキル化反応とアルキル交換反応に対して別
個の反応器を使用することの利点が開示されている。米
国特許第4,179,473号には，アルキル化反応とアルキル
交換反応に対する別個の工程を，単一体の装置と組み合
わせた形で組み込んだ考え方が開示されている。米国特
許第3,501,536号は，反応体と触媒を充分に混合し冷却
するための反応器スペース中に炭化水素反応体を移送す
る複数の導管と熱交換チューブとを備えた反応器につい
て開示しており，このとき反応体は，ある間隔を置いて
配置された一連の開口を通してチューブに入り，これら
のチューブが，熱交換チューブの周りの上向きらせん状
流れ中に反応体を噴射する。米国特許第3,817,708号
は，熱伝達用媒体（heat transfer medium）がＵ字管を
通して流れ，一方，アルキル化触媒の酸が,U字管を収容
している円筒形シェル内の残りのスペースを通して流れ
る，というアルキル化ユニットに使用するための熱交換
器について開示しており，このときＵ字管のベンドは，
隣接していて，ある間隔を置いて離れていて，且つ重な
り合わない位置関係にてシェルの中心付近に互いに近づ
いている。これらのプロセスはいずれも，いくつかの欠
点を有しているが，これらの欠点は本発明によって解消
される。
は，アルキル化工程とアルキル交換工程が，比較的短い
接触時間（30〜60分）と低い温度（110〜165℃）を使用
して，単一の逆混合反応器中で行われる。従来のプロセ
スはさらに，比較的高い濃度のAlCl3触媒を使用する。
こうした理由から，触媒は，反応生成物から分離して，
反応器に再循環させる必要がある。米国特許第3,448,16
1号は，短い接触時間（２分）と最高250℃までの温度を
使用することを説明している。米国特許第3,766,290号
は，触媒の再循環を必要とするレベルより低い触媒濃度
を使用することを開示している。米国特許第3,848,012
号には，アルキル化反応とアルキル交換反応に対して別
個の反応器を使用することの利点が開示されている。米
国特許第4,179,473号には，アルキル化反応とアルキル
交換反応に対する別個の工程を，単一体の装置と組み合
わせた形で組み込んだ考え方が開示されている。米国特
許第3,501,536号は，反応体と触媒を充分に混合し冷却
するための反応器スペース中に炭化水素反応体を移送す
る複数の導管と熱交換チューブとを備えた反応器につい
て開示しており，このとき反応体は，ある間隔を置いて
配置された一連の開口を通してチューブに入り，これら
のチューブが，熱交換チューブの周りの上向きらせん状
流れ中に反応体を噴射する。米国特許第3,817,708号
は，熱伝達用媒体（heat transfer medium）がＵ字管を
通して流れ，一方，アルキル化触媒の酸が,U字管を収容
している円筒形シェル内の残りのスペースを通して流れ
る，というアルキル化ユニットに使用するための熱交換
器について開示しており，このときＵ字管のベンドは，
隣接していて，ある間隔を置いて離れていて，且つ重な
り合わない位置関係にてシェルの中心付近に互いに近づ
いている。これらのプロセスはいずれも，いくつかの欠
点を有しているが，これらの欠点は本発明によって解消
される。
従来のアルキル化反応器は，オープン又はバッフル付
きのタンクもしくは塔からなる。これらの反応器は，酸
触媒による腐食を受けにくい新種の合金あるいはレンガ
をライニングした鋼で造られている。文献にはチューブ
状又はコイル状のアルキル化反応器が開示されている
が，種々の問題があるために工業化されてはいない。
きのタンクもしくは塔からなる。これらの反応器は，酸
触媒による腐食を受けにくい新種の合金あるいはレンガ
をライニングした鋼で造られている。文献にはチューブ
状又はコイル状のアルキル化反応器が開示されている
が，種々の問題があるために工業化されてはいない。
本発明は,1つの実施態様においては，オレフィン化合
物と芳香族化合物との反応によってモノアルキル芳香族
炭化水素を製造するプロセスを開示し，そして２つの主
要な反応工程（すなわちアルキル化反応とアルキル交換
反応）の基本的な化学を利用して，アルキル芳香族炭化
水素製造プロセスの効率を高める。さらに，本発明の改
良されたプロセスは，新しい製造装置に容易に適用する
ことができるだけでなく，旧型装置を更新したものにも
適用可能であり，これによって現行プラントの効率を高
めることができる。
物と芳香族化合物との反応によってモノアルキル芳香族
炭化水素を製造するプロセスを開示し，そして２つの主
要な反応工程（すなわちアルキル化反応とアルキル交換
反応）の基本的な化学を利用して，アルキル芳香族炭化
水素製造プロセスの効率を高める。さらに，本発明の改
良されたプロセスは，新しい製造装置に容易に適用する
ことができるだけでなく，旧型装置を更新したものにも
適用可能であり，これによって現行プラントの効率を高
めることができる。
本発明は，反応熱の回収を伴う乱流アルキレーター反
応器（turbulent flow alkylator reactor）を開示す
る。本発明による反応器の１つの実施態様〔反応器内の
反応チューブ（reaction tube）にて反応が行われる〕
においては,2つの反応器ヘッドのそれぞれにより，反応
チューブを通る各パスのスタート時にて，ガス状反応体
を液体流れ中に注入することが可能となる。１つ以上の
反応チューブを，反応器を通る特定のパスに組み込むこ
とができ，いかなる所望のパス数も使用することができ
る。ある与えられたパスの全てのチューブに通常のガス
チャンバーからのガスを供給することができ，反応器の
各パスに対して別個のガスチャンバーを使用することが
できる。ガスがガスチャンバーから流れ，ガススパージ
ャーを通過し，そして反応チューブに入り，そこでガス
が乱流の形で液体流れと接触する。
応器（turbulent flow alkylator reactor）を開示す
る。本発明による反応器の１つの実施態様〔反応器内の
反応チューブ（reaction tube）にて反応が行われる〕
においては,2つの反応器ヘッドのそれぞれにより，反応
チューブを通る各パスのスタート時にて，ガス状反応体
を液体流れ中に注入することが可能となる。１つ以上の
反応チューブを，反応器を通る特定のパスに組み込むこ
とができ，いかなる所望のパス数も使用することができ
る。ある与えられたパスの全てのチューブに通常のガス
チャンバーからのガスを供給することができ，反応器の
各パスに対して別個のガスチャンバーを使用することが
できる。ガスがガスチャンバーから流れ，ガススパージ
ャーを通過し，そして反応チューブに入り，そこでガス
が乱流の形で液体流れと接触する。
与えられたパスの各チューブに対して,1つのガススパ
ージャーが軸方向に突き出て，短い距離だけチューブ中
に入り込んでいる。こうした配置構成により，与えられ
たパスの各チューブに対して個別にガスを供給すること
が可能となる。
ージャーが軸方向に突き出て，短い距離だけチューブ中
に入り込んでいる。こうした配置構成により，与えられ
たパスの各チューブに対して個別にガスを供給すること
が可能となる。
第１のパスのスタートにおいて，全ての液体供給流れ
が反応器に入る。反応チューブの端部はオープンとなっ
ていて，液体チャンバー中に入り込んでいる。第１のパ
スのスタートにおいて液体チャンバーが使用され，第１
のパスと第２のパスとの間にて液体チャンバーが使用さ
れ，そして最終パスの終わりにて液体チャンバーが使用
される。液体流れにより反応器を通る経路がつくられる
ので，各パスのスタート時において反応器内の液体中に
ガスが散布される。
が反応器に入る。反応チューブの端部はオープンとなっ
ていて，液体チャンバー中に入り込んでいる。第１のパ
スのスタートにおいて液体チャンバーが使用され，第１
のパスと第２のパスとの間にて液体チャンバーが使用さ
れ，そして最終パスの終わりにて液体チャンバーが使用
される。液体流れにより反応器を通る経路がつくられる
ので，各パスのスタート時において反応器内の液体中に
ガスが散布される。
このような反応器では，滞留時間が最小限に抑えら
れ，各チューブに対する正確な量の反応体の均一な配分
が可能となる。さらに，メンテナンスやクリーニングに
関し，内部個所に簡単にアクセスすることができる。こ
の反応器を使用すると，エチルベンゼン仕上がり系列
（ethylbenzene finishing train）を推進するかあるい
はプロセス中の他の流れを加熱するよう，反応熱が直接
使用されるような形で，比較的速くて且つ高発熱のアル
キル化反応が実施可能となる。
れ，各チューブに対する正確な量の反応体の均一な配分
が可能となる。さらに，メンテナンスやクリーニングに
関し，内部個所に簡単にアクセスすることができる。こ
の反応器を使用すると，エチルベンゼン仕上がり系列
（ethylbenzene finishing train）を推進するかあるい
はプロセス中の他の流れを加熱するよう，反応熱が直接
使用されるような形で，比較的速くて且つ高発熱のアル
キル化反応が実施可能となる。
１つの実施態様においては，本反応器は，多数回パス
のシェル内チューブ設計物（tube−in−shell design）
であり，エチルベンゼン仕上がり塔（ethylbenzene fin
ishing tower）の底部が熱伝達用媒体としてシェルに接
続され，チューブ中でアルキル化反応が行われるように
なっている。従って，反応器のシェルは塔再沸器として
作用する。チューブ内の線速度は，反応器がプラグ流れ
区域の近くで作動するような速度となっているのが好ま
しい。複数のエチレンインジェクターが設けられている
ことから，反応による発熱が制御しやすくなる。１分未
満の接触時間も可能となる。
のシェル内チューブ設計物（tube−in−shell design）
であり，エチルベンゼン仕上がり塔（ethylbenzene fin
ishing tower）の底部が熱伝達用媒体としてシェルに接
続され，チューブ中でアルキル化反応が行われるように
なっている。従って，反応器のシェルは塔再沸器として
作用する。チューブ内の線速度は，反応器がプラグ流れ
区域の近くで作動するような速度となっているのが好ま
しい。複数のエチレンインジェクターが設けられている
ことから，反応による発熱が制御しやすくなる。１分未
満の接触時間も可能となる。
本発明のある特定の実施態様においては，反応器を通
過する特定のパスの複数の反応チューブに液状反応体を
均一な状態で供給する装置を用いたプロセスが使用され
る。これは，スパージャーの配置と寸法，及び反応チュ
ーブの範囲と寸法も含めて，フローパラメーターや設計
パラメーターを調節することによって行われる。
過する特定のパスの複数の反応チューブに液状反応体を
均一な状態で供給する装置を用いたプロセスが使用され
る。これは，スパージャーの配置と寸法，及び反応チュ
ーブの範囲と寸法も含めて，フローパラメーターや設計
パラメーターを調節することによって行われる。
好ましい実施態様においては,200℃以上の反応温度が
使用され，そして芳香族炭化水素を液相中に保持するに
足る反応圧力が使用される。本発明による反応器は，エ
チルベンゼンの製造のようなアルキル化プロセスに特に
適しているけれども，種々の有価化学物質を製造するプ
ロセスにも使用することができる。こうしたプロセス
は，ガスを特定のモル比又は重量比にて存在する液体と
反応させることを含み，高い温度及び／又は圧力で行う
のが有利である高発熱反応のガス−液体反応系に対して
特に有用である。高い温度及び／又は圧力で行うガス−
液体反応系としては，プロピレンをベンゼンと反応させ
ることによってクメンを得る反応系；エチレンとトルエ
ンを反応させることによってエチルトルエンを得る反応
系；及び芳香族化合物にアルケンをアルキル化させる反
応系；などがある。本発明によるプロセスはさらに,2種
の液状反応体を含んだ反応（例えば，重合反応や，異な
る物質がプロセス装置の正確な個所にて正確な量で加え
られる，という２種の液状反応体の関与する反応などが
あるが，これらに限定されない）にも有用である。
使用され，そして芳香族炭化水素を液相中に保持するに
足る反応圧力が使用される。本発明による反応器は，エ
チルベンゼンの製造のようなアルキル化プロセスに特に
適しているけれども，種々の有価化学物質を製造するプ
ロセスにも使用することができる。こうしたプロセス
は，ガスを特定のモル比又は重量比にて存在する液体と
反応させることを含み，高い温度及び／又は圧力で行う
のが有利である高発熱反応のガス−液体反応系に対して
特に有用である。高い温度及び／又は圧力で行うガス−
液体反応系としては，プロピレンをベンゼンと反応させ
ることによってクメンを得る反応系；エチレンとトルエ
ンを反応させることによってエチルトルエンを得る反応
系；及び芳香族化合物にアルケンをアルキル化させる反
応系；などがある。本発明によるプロセスはさらに,2種
の液状反応体を含んだ反応（例えば，重合反応や，異な
る物質がプロセス装置の正確な個所にて正確な量で加え
られる，という２種の液状反応体の関与する反応などが
あるが，これらに限定されない）にも有用である。
本発明が開示するプロセス及び装置としては，液状反
応体だけを含んだプロセス；ガス状反応体だけを含んだ
プロセス；又は吸熱反応；等があるが，これらに限定さ
れない。
応体だけを含んだプロセス；ガス状反応体だけを含んだ
プロセス；又は吸熱反応；等があるが，これらに限定さ
れない。
本発明によるプロセスと装置のある特定の実施態様
は，以下に記載の特徴を有する。
は，以下に記載の特徴を有する。
−エチルベンゼン仕上がり系列を直接推進するための，
高い反応熱回収効率が得られる。従来のプロセスは，最
良の場合でも，反応熱の一部を保持した低グレードの流
れを生じるにすぎない。
高い反応熱回収効率が得られる。従来のプロセスは，最
良の場合でも，反応熱の一部を保持した低グレードの流
れを生じるにすぎない。
−アルキル化反応とアルキル交換反応の工程を最適の反
応条件下で行うことによって，副生物や重質残留物の形
成を少なくすること（すなわち収率の増大）ができ，こ
れによって各プロセスの最適化や収率の最大化だけでな
く，触媒効率のアップも可能となる。従来のプロセス
は，これら２つの反応工程を同じ温度と同じ触媒濃度に
て行う。
応条件下で行うことによって，副生物や重質残留物の形
成を少なくすること（すなわち収率の増大）ができ，こ
れによって各プロセスの最適化や収率の最大化だけでな
く，触媒効率のアップも可能となる。従来のプロセス
は，これら２つの反応工程を同じ温度と同じ触媒濃度に
て行う。
−短い接触時間（反応チューブ内での滞留時間）とアル
キル化反応時における高度の乱流により，詰まりや付着
が減少するか又は全くなくなる。
キル化反応時における高度の乱流により，詰まりや付着
が減少するか又は全くなくなる。
−反応体の最適混合可能とすることによってエチレンの
重合（例えばタールの生成）を少なくする。
重合（例えばタールの生成）を少なくする。
−ポリエチルベンゼンがアルキレーターに再循環され
ず，従って収率が増大し，必要とされるアルキル交換反
応の量が減少する。
ず，従って収率が増大し，必要とされるアルキル交換反
応の量が減少する。
−反応器による流れがプラグ流れに近づくので，アルキ
ル化反応の速度論によりモノエチルベンゲンの選択性が
改良される。
ル化反応の速度論によりモノエチルベンゲンの選択性が
改良される。
−アルキル化反応による発熱の正確な制御により，収率
が向上し，固体の形成（汚染と詰まりを引き起こす）が
減少する。
が向上し，固体の形成（汚染と詰まりを引き起こす）が
減少する。
−アルキレーターのチューブ側に対する高度の乱流と，
シェル側に対する沸騰により，均一で且つ極めて高い熱
伝達効率が得られ，これにより特殊な合金で造られる装
置のコストを最小限に抑えることができる。
シェル側に対する沸騰により，均一で且つ極めて高い熱
伝達効率が得られ，これにより特殊な合金で造られる装
置のコストを最小限に抑えることができる。
−反応器の通路に沿って１種類以上の反応体を多重注入
することにより，未制御の反応熱が少なくなるか又は全
くなくなり，その結果，等温操作がより多くなる。
することにより，未制御の反応熱が少なくなるか又は全
くなくなり，その結果，等温操作がより多くなる。
−正確な量のガス状反応体と液状反応体を各チューブに
均一に配分することにより，反応体比を制御しやすくな
り，生成物の分布が最適化される。液体又はガスの不均
衡配分（非等量の液体又はガスが，与えられたパスの種
々のチューブ中に流入する）が少なくなる。
均一に配分することにより，反応体比を制御しやすくな
り，生成物の分布が最適化される。液体又はガスの不均
衡配分（非等量の液体又はガスが，与えられたパスの種
々のチューブ中に流入する）が少なくなる。
−より高い運転温度，反応体の乱流混合，高い熱伝達速
度，及び増大した反応速度により，反応器のサイズを減
少させるか，あるいは必要最小限に抑えることができ
る。
度，及び増大した反応速度により，反応器のサイズを減
少させるか，あるいは必要最小限に抑えることができ
る。
本発明の１つの態様は，反応体物質（reactant mater
ials）をある反応において反応させるためのプロセスで
あって，前記プロセスは， 第１の反応体物質を反応器容器（a reactor vessel）
の第１のチャンバー中に供給する工程，このとき前記反
応器容器は，第１の端部，第２の端部，及び反応の生成
物が前記反応器容器から流れ出る反応生成物出口（reac
tion product outlet）を有する； 前記第１の反応体物質を前記第１のチャンバーから，
外表面を有する中空反応チューブ中に乱流の形で流入さ
せる工程，このとき前記反応チューブは，前記第１のチ
ャンバーと繋がっており，前記反応器容器の第１の端部
と第２の端部との間に延びている；及び 第２の反応体物質を中空スパージャーを通して前記反
応チューブ中に供給する工程，このとき前記中空スパー
ジャーはその一部が前記反応チューブ中に延びており，
第２の反応体物質が前記反応チューブ中に乱流の形で流
入し，そして前記反応チューブは，前記第１と第２の反
応体物質の反応生成物が前記反応チューブを流れて前記
反応生成物出口を通して前記反応器容器から流出するよ
う，前記反応生成物出口と繋がっている； を含む。
ials）をある反応において反応させるためのプロセスで
あって，前記プロセスは， 第１の反応体物質を反応器容器（a reactor vessel）
の第１のチャンバー中に供給する工程，このとき前記反
応器容器は，第１の端部，第２の端部，及び反応の生成
物が前記反応器容器から流れ出る反応生成物出口（reac
tion product outlet）を有する； 前記第１の反応体物質を前記第１のチャンバーから，
外表面を有する中空反応チューブ中に乱流の形で流入さ
せる工程，このとき前記反応チューブは，前記第１のチ
ャンバーと繋がっており，前記反応器容器の第１の端部
と第２の端部との間に延びている；及び 第２の反応体物質を中空スパージャーを通して前記反
応チューブ中に供給する工程，このとき前記中空スパー
ジャーはその一部が前記反応チューブ中に延びており，
第２の反応体物質が前記反応チューブ中に乱流の形で流
入し，そして前記反応チューブは，前記第１と第２の反
応体物質の反応生成物が前記反応チューブを流れて前記
反応生成物出口を通して前記反応器容器から流出するよ
う，前記反応生成物出口と繋がっている； を含む。
本発明の他の態様は，反応体物質をある反応において
反応させて反応生成物を得るためのプロセスであって，
前記プロセスは， 第１の反応体物質を反応器容器の第１のチャンバー中
に供給する工程，このとき前記反応器容器は，第１の端
部，第２の端部，及び反応の生成物が前記反応器容器か
ら流れ出る反応生成物出口を有する； 前記第１の反応体物質を，前記反応器容器の第１の端
部にて，第１のチャンバーから複数の中空反応チューブ
中に均一に且つ乱流の形で流入させる工程，このとき各
チューブは，内表面と外表面を有していて前記第１のチ
ャンバーと繋がっており，前記第１のチャンバーと前記
反応器容器の第２の端部との間に延びている； 第２の反応体物質を複数の中空スパージャーを通して
前記反応チューブ中に供給する工程，このとき１つのス
パージャーが各反応チューブ内に部分的に配置され，前
記第２の反応体物質が前記スパージャーを通して前記反
応チューブ中に乱流の形で流入する； 熱伝達用媒体が熱交換関係にて前記反応チューブの外
表面と接触するよう，前記熱伝達用媒体を熱伝達用入口
を通して前記反応器中に流入させる工程； 前記熱伝達用媒体を，熱伝達用出口を通して前記反応
器から流出させる工程；及び 前記反応チューブが繋がっている前記反応生成物出口
を通して，反応生成物を前記反応チューブから流出させ
る工程； を含む。
反応させて反応生成物を得るためのプロセスであって，
前記プロセスは， 第１の反応体物質を反応器容器の第１のチャンバー中
に供給する工程，このとき前記反応器容器は，第１の端
部，第２の端部，及び反応の生成物が前記反応器容器か
ら流れ出る反応生成物出口を有する； 前記第１の反応体物質を，前記反応器容器の第１の端
部にて，第１のチャンバーから複数の中空反応チューブ
中に均一に且つ乱流の形で流入させる工程，このとき各
チューブは，内表面と外表面を有していて前記第１のチ
ャンバーと繋がっており，前記第１のチャンバーと前記
反応器容器の第２の端部との間に延びている； 第２の反応体物質を複数の中空スパージャーを通して
前記反応チューブ中に供給する工程，このとき１つのス
パージャーが各反応チューブ内に部分的に配置され，前
記第２の反応体物質が前記スパージャーを通して前記反
応チューブ中に乱流の形で流入する； 熱伝達用媒体が熱交換関係にて前記反応チューブの外
表面と接触するよう，前記熱伝達用媒体を熱伝達用入口
を通して前記反応器中に流入させる工程； 前記熱伝達用媒体を，熱伝達用出口を通して前記反応
器から流出させる工程；及び 前記反応チューブが繋がっている前記反応生成物出口
を通して，反応生成物を前記反応チューブから流出させ
る工程； を含む。
本発明のさらに他の態様は，エチルベンゼンを製造す
るプロセスであって，前記プロセスは， エチレン，触媒，及びベンゼンを，アルキル化反応器
容器の反応チューブ中に供給する工程，このとき前記反
応チューブにおいてこれらの物質が発熱反応を起こし
て，ベンゼン，触媒，及び反応生成物としてのエチルベ
ンゼンとポリエチルベンゼンを含んだ第１の流れを生成
する； 前記第１の流れをアルキル交換反応器中に流入させる
工程，このときアルキル交換反応器中の反応により，前
記第１の流れより高いエチルベンゼン含量と第１の流れ
より低いポリエチルベンゼン含量を有する，触媒，エチ
ルベンゼン，ベンゼン，及びポリエチルベンゼンを含有
した第２の流れが生成する； 前記第２の流れを分離手段に流入させて，エチルベン
ゼンを含んた成分を分離する工程； 前記反応チューブと熱交換関係にある熱伝達用媒体を
前記反応器容器中に流入させてエチレンとベンゼンとの
反応によって生成した熱を回収し，そしてこのようにし
て加熱された熱伝達用媒体を前記分離手段に流入させて
前記分離手段を作動させるための熱を供給する工程； を含む。
るプロセスであって，前記プロセスは， エチレン，触媒，及びベンゼンを，アルキル化反応器
容器の反応チューブ中に供給する工程，このとき前記反
応チューブにおいてこれらの物質が発熱反応を起こし
て，ベンゼン，触媒，及び反応生成物としてのエチルベ
ンゼンとポリエチルベンゼンを含んだ第１の流れを生成
する； 前記第１の流れをアルキル交換反応器中に流入させる
工程，このときアルキル交換反応器中の反応により，前
記第１の流れより高いエチルベンゼン含量と第１の流れ
より低いポリエチルベンゼン含量を有する，触媒，エチ
ルベンゼン，ベンゼン，及びポリエチルベンゼンを含有
した第２の流れが生成する； 前記第２の流れを分離手段に流入させて，エチルベン
ゼンを含んた成分を分離する工程； 前記反応チューブと熱交換関係にある熱伝達用媒体を
前記反応器容器中に流入させてエチレンとベンゼンとの
反応によって生成した熱を回収し，そしてこのようにし
て加熱された熱伝達用媒体を前記分離手段に流入させて
前記分離手段を作動させるための熱を供給する工程； を含む。
本発明のさらに他の態様は，反応体物質を反応させる
ための反応器であって，前記反応器は， 第１の端部，第２の端部，及び反応生成物が流出する
反応生成物出口，を有する中空反応器容器； 内表面，外表面，第１の端部，及び第２の端部を有し
ていて，前記反応器容器内に据え付けられており，前記
反応器容器の第１の端部から前記反応器容器の第２の端
部まで延びている少なくとも１つの反応チューブ； 第１の反応体物質を受け入れるために，前記反応器容
器の第１の端部に配置された第１のチャンバー， このとき第１の反応体物質が，圧力降下を伴って，前
記第１のチャンバーから第１の端部を通して前記少なく
とも１つの反応チューブの内部に乱流の形で流入するよ
う，前記少なくとも１つの反応チューブのそれぞれの第
１の端部が前記第１のチャンバーと繋がっている； 前記少なくとも１つの反応チューブ中にその一部が配
置されていて，第２の反応体物質が，前記第１の反応体
物質との反応のために，圧力降下を伴って，前記少なく
とも１つの反応チューブ中へと乱流の形で通過して流れ
ていく中空スパージャー， このとき反応生成物が，前記反応チューブの内部から
前記反応生成物出口へと流れてそこを通過し，そして前
記反応器容器から流出するよう，前記少なくとも１つの
反応チューブの第２の端部が前記反応生成物出口と繋が
っている； を含む。
ための反応器であって，前記反応器は， 第１の端部，第２の端部，及び反応生成物が流出する
反応生成物出口，を有する中空反応器容器； 内表面，外表面，第１の端部，及び第２の端部を有し
ていて，前記反応器容器内に据え付けられており，前記
反応器容器の第１の端部から前記反応器容器の第２の端
部まで延びている少なくとも１つの反応チューブ； 第１の反応体物質を受け入れるために，前記反応器容
器の第１の端部に配置された第１のチャンバー， このとき第１の反応体物質が，圧力降下を伴って，前
記第１のチャンバーから第１の端部を通して前記少なく
とも１つの反応チューブの内部に乱流の形で流入するよ
う，前記少なくとも１つの反応チューブのそれぞれの第
１の端部が前記第１のチャンバーと繋がっている； 前記少なくとも１つの反応チューブ中にその一部が配
置されていて，第２の反応体物質が，前記第１の反応体
物質との反応のために，圧力降下を伴って，前記少なく
とも１つの反応チューブ中へと乱流の形で通過して流れ
ていく中空スパージャー， このとき反応生成物が，前記反応チューブの内部から
前記反応生成物出口へと流れてそこを通過し，そして前
記反応器容器から流出するよう，前記少なくとも１つの
反応チューブの第２の端部が前記反応生成物出口と繋が
っている； を含む。
本発明のさらに他の態様は，反応体物質を反応させる
ための反応器であって，前記反応器は， 第１の端部，第２の端部，及び反応生成物が流出する
反応生成物出口，を有する中空反応器容器； 内表面，外表面，第１の端部，及び第２の端部を有し
ていて，前記反応器容器内に据え付けられており，前記
反応器容器の第１の端部から前記反応器容器の第２の端
部まで延びている少なくとも１つの反応チューブ； 第１の反応体物質を受け入れるために，前記反応器容
器の第１の端部に配置された第１のチャンバー， このとき第１の反応体物質が，圧力降下を伴って，前
記第１のチャンバーから第１の端部を通して前記少なく
とも１つの反応チューブの内部に乱流の形で流入するよ
う，前記少なくとも１つの反応チューブのそれぞれの第
１の端部が前記第１のチャンバーと繋がっている； 前記少なくとも１つの反応チューブ中にその一部が配
置されていて，第２の反応体物質が，前記第１の反応体
物質との反応のために，圧力降下を伴って，前記少なく
とも１つの反応チューブ中へと乱流の形で通過して流れ
ていく中空スパージャー， このとき反応生成物が，前記反応チューブの内部から
前記反応生成物出口へと流れてそこを通過し，そして前
記反応器容器から流出するよう，前記少なくとも１つの
反応チューブの第２の端部が前記反応生成物出口と繋が
っており， 熱伝達用媒体が，熱交換関係にて前記反応チューブの
外表面と接触し，且つ前記第１又は第２の反応体物質と
接触しないよう，前記反応器容器が，熱伝達用媒体を前
記反応器容器中に流入・流出させるための熱伝達用媒体
入口と熱伝達用媒体出口を有し，前記反応器容器が配置
され，そして前記少なくとも１つの反応チューブが配置
されており， 前記少なくとも１つの反応チューブにおける反応が発
熱反応であり，前記熱伝達用媒体が，反応熱によりそれ
自体加熱されている前記少なくとも１つの反応チューブ
との熱交換関係にて加熱される； 前記第２の反応体物質を受け入れるための第２のチャ
ンバー，このとき前記第２の反応体物質が，前記第２の
チャンバーから流れ出て，前記中空スパージャーに入り
そして前記中空スパージャーを通過するよう，前記中空
スパージャーが前記少なくとも１つの反応チューブのそ
れぞれに関して前記第２のチャンバーと繋がっていて且
つ前記第２のチャンバーから延びており， 前記少なくとも１つの反応チューブが複数の反応チュ
ーブを含み，中空スパージャーが各チューブに対応し，
前記第１の反応体物質の一部が前記反応チューブのそれ
ぞれに流入可能であり，前記第１の反応体物質の圧力
が，前記第１のチャンバーと前記反応チューブの内部と
の間で第１の圧力降下を起こし，前記第１の反応体物質
の圧力が，第１の反応体物質が前記第１のチャンバーを
横切って前記反応チューブのそれぞれに流れるときに第
２の圧力降下を起こし，そして前記第１の反応体物質の
均一量が前記反応チューブのそれぞれに流入するよう，
前記第１の圧力降下が前記第２の圧力降下より充分に大
きく， 各反応チューブに対する前記中空スパージャーが，前
記第２の反応体物質を受け入れるために前記反応器容器
の第１の端部に配置されていて，且つ前記第２の反応体
物質が流れ出て前記スパージャーに入り，そしてそこを
通過して各反応チューブ中に配置された各スパージャー
の端部における孔から流れ出る第２のチャンバーと繋が
っており，前記第２の反応体物質の圧力が，第２の反応
体物質が前記第２のチャンバーから流れて各スパージャ
ーにおける孔から流れ出るときに第１の圧力降下を起こ
し，前記第２の反応体物質の圧力が，第２の反応体物質
が前記第２のチャンバーを横切って前記スパージャーの
それぞれに流れるときに第２の圧力降下を起こし，そし
て前記第２の反応体物質の均一量が前記スパージャーの
それぞれに流入するよう，前記第１の圧力降下が前記第
２の圧力降下より充分に大きく， 前記少なくとも１つの反応チューブが，反応チューブ
長さの主要部分に沿って反応により均一に加熱される； を含む。
ための反応器であって，前記反応器は， 第１の端部，第２の端部，及び反応生成物が流出する
反応生成物出口，を有する中空反応器容器； 内表面，外表面，第１の端部，及び第２の端部を有し
ていて，前記反応器容器内に据え付けられており，前記
反応器容器の第１の端部から前記反応器容器の第２の端
部まで延びている少なくとも１つの反応チューブ； 第１の反応体物質を受け入れるために，前記反応器容
器の第１の端部に配置された第１のチャンバー， このとき第１の反応体物質が，圧力降下を伴って，前
記第１のチャンバーから第１の端部を通して前記少なく
とも１つの反応チューブの内部に乱流の形で流入するよ
う，前記少なくとも１つの反応チューブのそれぞれの第
１の端部が前記第１のチャンバーと繋がっている； 前記少なくとも１つの反応チューブ中にその一部が配
置されていて，第２の反応体物質が，前記第１の反応体
物質との反応のために，圧力降下を伴って，前記少なく
とも１つの反応チューブ中へと乱流の形で通過して流れ
ていく中空スパージャー， このとき反応生成物が，前記反応チューブの内部から
前記反応生成物出口へと流れてそこを通過し，そして前
記反応器容器から流出するよう，前記少なくとも１つの
反応チューブの第２の端部が前記反応生成物出口と繋が
っており， 熱伝達用媒体が，熱交換関係にて前記反応チューブの
外表面と接触し，且つ前記第１又は第２の反応体物質と
接触しないよう，前記反応器容器が，熱伝達用媒体を前
記反応器容器中に流入・流出させるための熱伝達用媒体
入口と熱伝達用媒体出口を有し，前記反応器容器が配置
され，そして前記少なくとも１つの反応チューブが配置
されており， 前記少なくとも１つの反応チューブにおける反応が発
熱反応であり，前記熱伝達用媒体が，反応熱によりそれ
自体加熱されている前記少なくとも１つの反応チューブ
との熱交換関係にて加熱される； 前記第２の反応体物質を受け入れるための第２のチャ
ンバー，このとき前記第２の反応体物質が，前記第２の
チャンバーから流れ出て，前記中空スパージャーに入り
そして前記中空スパージャーを通過するよう，前記中空
スパージャーが前記少なくとも１つの反応チューブのそ
れぞれに関して前記第２のチャンバーと繋がっていて且
つ前記第２のチャンバーから延びており， 前記少なくとも１つの反応チューブが複数の反応チュ
ーブを含み，中空スパージャーが各チューブに対応し，
前記第１の反応体物質の一部が前記反応チューブのそれ
ぞれに流入可能であり，前記第１の反応体物質の圧力
が，前記第１のチャンバーと前記反応チューブの内部と
の間で第１の圧力降下を起こし，前記第１の反応体物質
の圧力が，第１の反応体物質が前記第１のチャンバーを
横切って前記反応チューブのそれぞれに流れるときに第
２の圧力降下を起こし，そして前記第１の反応体物質の
均一量が前記反応チューブのそれぞれに流入するよう，
前記第１の圧力降下が前記第２の圧力降下より充分に大
きく， 各反応チューブに対する前記中空スパージャーが，前
記第２の反応体物質を受け入れるために前記反応器容器
の第１の端部に配置されていて，且つ前記第２の反応体
物質が流れ出て前記スパージャーに入り，そしてそこを
通過して各反応チューブ中に配置された各スパージャー
の端部における孔から流れ出る第２のチャンバーと繋が
っており，前記第２の反応体物質の圧力が，第２の反応
体物質が前記第２のチャンバーから流れて各スパージャ
ーにおける孔から流れ出るときに第１の圧力降下を起こ
し，前記第２の反応体物質の圧力が，第２の反応体物質
が前記第２のチャンバーを横切って前記スパージャーの
それぞれに流れるときに第２の圧力降下を起こし，そし
て前記第２の反応体物質の均一量が前記スパージャーの
それぞれに流入するよう，前記第１の圧力降下が前記第
２の圧力降下より充分に大きく， 前記少なくとも１つの反応チューブが，反応チューブ
長さの主要部分に沿って反応により均一に加熱される； を含む。
本発明の上記の特徴や利点並びに他の特徴や利点は，
特定の実施態様（添付の図面について示されており，こ
れらの図面も本明細書の一部を形成する）を参照しつ
つ，以下に記載する本発明の詳細な説明を読めばより理
解が深まるであろう。しかしながら，添付の図面は本発
明の好ましい実施態様を例証しているにすぎないことに
留意すべきであり，従って添付図面により本発明の範囲
が限定されることはなく，本発明は他の等価の実施態様
も含んでいる。
特定の実施態様（添付の図面について示されており，こ
れらの図面も本明細書の一部を形成する）を参照しつ
つ，以下に記載する本発明の詳細な説明を読めばより理
解が深まるであろう。しかしながら，添付の図面は本発
明の好ましい実施態様を例証しているにすぎないことに
留意すべきであり，従って添付図面により本発明の範囲
が限定されることはなく，本発明は他の等価の実施態様
も含んでいる。
図１は，本発明による反応器システムの概略図であ
る。
る。
図２は，図１の反応器システムの端面図である。
図３は，本発明による反応器システムの一部の概略断
面図である。
面図である。
図４は，本発明による反応器システムの一部の概略図
である。
である。
図5aと図5bは，本発明による反応器システムの概略端
面図である。
面図である。
図6aと図6bは，本発明による反応器システムの概略端
面図である。
面図である。
図７は，本発明によるプロセスの概略図である。
図８は，理論的な従来技術のプロセスに対する生成物
分布を示したグラフである。
分布を示したグラフである。
図９は，本発明に従って行ったプロセスに対する生成
物分布を示したグラフである。
物分布を示したグラフである。
図10は，従来技術のプロセスと本発明によるプロセス
とを比較したグラフである。
とを比較したグラフである。
表Ｉは，本発明による単一チューブ反応器を用いた実
験により得られたデータを示している。
験により得られたデータを示している。
図11は，本発明による反応器に使用されるガススパー
ジャーの断面図である。
ジャーの断面図である。
表IIIは，本発明によるプロセスから得られたデータ
を示している。
を示している。
表IVは，本発明によるプロセスから得られたデータを
示している。
示している。
図１と図２を参照すると，本発明による反応器システ
ム10は，シェル部分12,左端部14のヘッド56,及び右端部
16のヘッド58を有している。シェル部分12（例えば炭素
鋼で造られている）は，反応体導入ノズル68;熱伝達用
媒体入口ノズル18と20;排水管22と24;逃がし出口（reli
ef outlet）26;機器アクセスノズル28と30;ヘッド56に
対するエチレン供給入口である入口32,34,36,及び38;ヘ
ッド58に対するエチレン供給入口である入口42,44,46,
及び48;生成物排出出口40;チューブ側逃がし出口70;並
びに熱伝達用媒体出口54;を含んだ種々の入口と出口を
有している。
ム10は，シェル部分12,左端部14のヘッド56,及び右端部
16のヘッド58を有している。シェル部分12（例えば炭素
鋼で造られている）は，反応体導入ノズル68;熱伝達用
媒体入口ノズル18と20;排水管22と24;逃がし出口（reli
ef outlet）26;機器アクセスノズル28と30;ヘッド56に
対するエチレン供給入口である入口32,34,36,及び38;ヘ
ッド58に対するエチレン供給入口である入口42,44,46,
及び48;生成物排出出口40;チューブ側逃がし出口70;並
びに熱伝達用媒体出口54;を含んだ種々の入口と出口を
有している。
シェル部分12とヘッド56との間に，プライマリー・チ
ューブシート（primary tube sheet）50が配置されてい
る。チューブシート50は，ハステロイ（Hastelloy）Ｂ
−2TM材料，あるいは炭素鋼，ニッケル，及びハステロ
イＢ−２を爆圧接着もしくは爆圧溶接して得られる層か
ら造られる多層部材〔例えば,5/8インチ（16mm）のハス
テロイＢ−2,1/8インチ（3.2mm）のニッケル，及び７〜
９インチ（180〜230mm）の炭素鋼〕から作製されてい
る。シェル部分12とヘッド58との間に，プライマリー・
チューブシート52が配置されている。端部プレート（en
d plate）が各ヘッドを閉じている。シール用ガスケッ
ト64を保持した端部プレート60が，ヘッド56に固定され
ており，シール用ガスケット66を保持した端部プレート
62が，ヘッド58に固定されている。反応器内の反応体が
どのようなものであろうと，反応器はハステロイＢ−２
材料で造られているのが好ましい。
ューブシート（primary tube sheet）50が配置されてい
る。チューブシート50は，ハステロイ（Hastelloy）Ｂ
−2TM材料，あるいは炭素鋼，ニッケル，及びハステロ
イＢ−２を爆圧接着もしくは爆圧溶接して得られる層か
ら造られる多層部材〔例えば,5/8インチ（16mm）のハス
テロイＢ−2,1/8インチ（3.2mm）のニッケル，及び７〜
９インチ（180〜230mm）の炭素鋼〕から作製されてい
る。シェル部分12とヘッド58との間に，プライマリー・
チューブシート52が配置されている。端部プレート（en
d plate）が各ヘッドを閉じている。シール用ガスケッ
ト64を保持した端部プレート60が，ヘッド56に固定され
ており，シール用ガスケット66を保持した端部プレート
62が，ヘッド58に固定されている。反応器内の反応体が
どのようなものであろうと，反応器はハステロイＢ−２
材料で造られているのが好ましい。
図２に示されているように，各エチレン供給入口32,3
4,36,及び38が，反応器システム10の特定の部分にエチ
レンを供給する。反応器システム10は,8組の横向き反応
チューブ（図示せず）を有する。各組のチューブに個別
のエチレン供給物が供給される（従って,8つの入口32,3
4,36,38,42,44,46,及び48がある）。各組の反応チュー
ブの最初の端部（initial end）にて，エチレンをチャ
ンバー中に，そしてチャンバーからスパージャー（スパ
ージャーはチャンバーから各反応チューブ中に延びてい
る）に供給することによって，エチレンがチューブに供
給される。エチレンと他の反応体（ベンゼンや錯体触
媒）はチューブを通って移動し，反応して熱と反応生成
物を生じる。チューブの他方の端部にて，チューブはも
う一つの液体チャンバーのところで終わっており，ここ
から他の組の反応チューブが延びている。エチレンがス
パージャーによって新たな組の反応チューブの開始部分
に再び導入され，加えられたエチレン，反応体，及び生
成物がシェル部分を通って他の方向に移動し，このとき
物質がチューブを移動するときに反応が進行する。図１
と図２の反応器システム10においては，シェル部分を通
して物質の８回のパスが行われる。従って，エチレンは
８回供給される。
4,36,及び38が，反応器システム10の特定の部分にエチ
レンを供給する。反応器システム10は,8組の横向き反応
チューブ（図示せず）を有する。各組のチューブに個別
のエチレン供給物が供給される（従って,8つの入口32,3
4,36,38,42,44,46,及び48がある）。各組の反応チュー
ブの最初の端部（initial end）にて，エチレンをチャ
ンバー中に，そしてチャンバーからスパージャー（スパ
ージャーはチャンバーから各反応チューブ中に延びてい
る）に供給することによって，エチレンがチューブに供
給される。エチレンと他の反応体（ベンゼンや錯体触
媒）はチューブを通って移動し，反応して熱と反応生成
物を生じる。チューブの他方の端部にて，チューブはも
う一つの液体チャンバーのところで終わっており，ここ
から他の組の反応チューブが延びている。エチレンがス
パージャーによって新たな組の反応チューブの開始部分
に再び導入され，加えられたエチレン，反応体，及び生
成物がシェル部分を通って他の方向に移動し，このとき
物質がチューブを移動するときに反応が進行する。図１
と図２の反応器システム10においては，シェル部分を通
して物質の８回のパスが行われる。従って，エチレンは
８回供給される。
図２に示されている反応器の第１の端部におけるエチ
レン供給入口38は，エチレンをエチレンチャンバー39に
供給する。そしてこのエチレンチャンバーから，エチレ
ンがスパージャー（図示せず）を介して，ベンゼンと錯
体触媒を含有した反応チューブ（図示せず）の第１の組
又は第１のパスに供給される。これらの物質が，反応チ
ューブの第１の組を通過する第１のパスにおいてシェル
部分12を横切って移動した後，追加のエチレンが，他の
エチレンチャンバー（図示せず）に繋がっている反応器
の他端（第２の端部）にてエチレン供給入口48を介して
導入される。このチャンバーから，エチレンがスパージ
ャー（図示せず）を通過して第２の組又は第２のパスの
反応チューブ（図示せず）に流れ，反応チューブは液体
チャンバー37（図２）へと延びて相互に連結している。
エチレン供給入口ノズル36を介して追加のエチレンが第
３の組の反応チューブに導入され，第３の組の反応チュ
ーブは，チャンバー37からもう一つのチャンバー（図示
せず）に対する反応器の第２の端部まで延びている。こ
のチャンバーから延びている第４の組の反応チューブ
に，エチレン供給入口ノズル46から（スパージャーを介
して）エチレンが供給され，そしてこの第４の組の反応
チューブが再びチャンバー33に向かって延びている。チ
ャンバー33から延びている第５の組の反応チューブ（図
示せず）に，エチレン供給入口ノズル34からエチレンが
供給され，エチレンはスパージャー（図示せず）を通し
てチューブ中に入る。これらのチューブ（第５の組）
は，反応器の第２の端部においてチャンバー（図示せ
ず）に延びている。このチャンバーから延びている次の
組のチューブ（第６の組）に，エチレン供給入口ノズル
44から（スパージャーを介して）エチレンが供給され
る。これらのチューブ（第６の組）は，反応器の第１の
端部及びチャンバー31の端部に延びている。第７の組の
反応チューブ（図示せず）中に配置されたスパージャー
（図示せず）に，エチレン供給入口ノズル32を介して追
加のエチレンが導入される。第７の組の反応チューブ
は，反応器の第１の端部においてチャンバー31からもう
一つのチャンバー（図示せず）に延びており，ここから
第８の組（最終組）の反応チューブが延びている。エチ
レンは，エチレン供給ノズル42を介し，スパージャー
（図示せず）を通して最終組（第８の組）の反応チュー
ブ中に供給される。第８の組の反応チューブは，反応器
の第２の端部におけるエチレン供給ノズル42に隣接した
チャンバーからチャンバー35（図２）まで延びており，
このチャンバー35から，生成物出口40を介して反応生成
物が取り出される。
レン供給入口38は，エチレンをエチレンチャンバー39に
供給する。そしてこのエチレンチャンバーから，エチレ
ンがスパージャー（図示せず）を介して，ベンゼンと錯
体触媒を含有した反応チューブ（図示せず）の第１の組
又は第１のパスに供給される。これらの物質が，反応チ
ューブの第１の組を通過する第１のパスにおいてシェル
部分12を横切って移動した後，追加のエチレンが，他の
エチレンチャンバー（図示せず）に繋がっている反応器
の他端（第２の端部）にてエチレン供給入口48を介して
導入される。このチャンバーから，エチレンがスパージ
ャー（図示せず）を通過して第２の組又は第２のパスの
反応チューブ（図示せず）に流れ，反応チューブは液体
チャンバー37（図２）へと延びて相互に連結している。
エチレン供給入口ノズル36を介して追加のエチレンが第
３の組の反応チューブに導入され，第３の組の反応チュ
ーブは，チャンバー37からもう一つのチャンバー（図示
せず）に対する反応器の第２の端部まで延びている。こ
のチャンバーから延びている第４の組の反応チューブ
に，エチレン供給入口ノズル46から（スパージャーを介
して）エチレンが供給され，そしてこの第４の組の反応
チューブが再びチャンバー33に向かって延びている。チ
ャンバー33から延びている第５の組の反応チューブ（図
示せず）に，エチレン供給入口ノズル34からエチレンが
供給され，エチレンはスパージャー（図示せず）を通し
てチューブ中に入る。これらのチューブ（第５の組）
は，反応器の第２の端部においてチャンバー（図示せ
ず）に延びている。このチャンバーから延びている次の
組のチューブ（第６の組）に，エチレン供給入口ノズル
44から（スパージャーを介して）エチレンが供給され
る。これらのチューブ（第６の組）は，反応器の第１の
端部及びチャンバー31の端部に延びている。第７の組の
反応チューブ（図示せず）中に配置されたスパージャー
（図示せず）に，エチレン供給入口ノズル32を介して追
加のエチレンが導入される。第７の組の反応チューブ
は，反応器の第１の端部においてチャンバー31からもう
一つのチャンバー（図示せず）に延びており，ここから
第８の組（最終組）の反応チューブが延びている。エチ
レンは，エチレン供給ノズル42を介し，スパージャー
（図示せず）を通して最終組（第８の組）の反応チュー
ブ中に供給される。第８の組の反応チューブは，反応器
の第２の端部におけるエチレン供給ノズル42に隣接した
チャンバーからチャンバー35（図２）まで延びており，
このチャンバー35から，生成物出口40を介して反応生成
物が取り出される。
図３に概略的に示してあるのは,4組又は４回パスの反
応チューブ〔チューブ112,126,114,116（図示せず）〕
を有する，本発明による４回パス反応器システム71であ
る。ボルト孔84と85（フランジ82における）及びボルト
孔80と81（フランジ76における）を貫いて延びているボ
ルト（図示せず）により，シェル部分72のフランジ78を
ヘッド76のフランジ82に固定することによって，ヘッド
76がシェル部分72に固定される。
応チューブ〔チューブ112,126,114,116（図示せず）〕
を有する，本発明による４回パス反応器システム71であ
る。ボルト孔84と85（フランジ82における）及びボルト
孔80と81（フランジ76における）を貫いて延びているボ
ルト（図示せず）により，シェル部分72のフランジ78を
ヘッド76のフランジ82に固定することによって，ヘッド
76がシェル部分72に固定される。
セカンダリー・チューブシート（secondary tube she
et）86,ガスチャンバー・チャンネル壁（gas chamber c
hannel wall）88,及びガスチャンバー内壁90と98（例え
ば，ハステロイＢ−２合金を溶接して造られている）
が,2つのエチレンガスチャンバー94と96〔それぞれエチ
レン供給ノズル（図示せず,32−38,42−48と同様）が設
けられている〕を画定している。スパージャー供給チュ
ーブ100と102（それぞれ，反応チューブ114と112に延び
ている）によって，エチレンガスチャンバー94と96から
エチレンが送られる。セカンダリー・チューブシート86
は，ベンゼンチャンバー・チャンネル壁124によってプ
ライマリー・チューブシート74からある間隔を置いて配
置されている。ベンゼンチャンバー・チャンネル壁124
（ガスチャンバー内壁90と98をセカンダリー・チューブ
シート86を通して延ばしていて，プライマリー・チュー
ブシート74に接触させている）は，反応体流入チャンバ
ー118及び液体チャンバー120と122を画定している。
et）86,ガスチャンバー・チャンネル壁（gas chamber c
hannel wall）88,及びガスチャンバー内壁90と98（例え
ば，ハステロイＢ−２合金を溶接して造られている）
が,2つのエチレンガスチャンバー94と96〔それぞれエチ
レン供給ノズル（図示せず,32−38,42−48と同様）が設
けられている〕を画定している。スパージャー供給チュ
ーブ100と102（それぞれ，反応チューブ114と112に延び
ている）によって，エチレンガスチャンバー94と96から
エチレンが送られる。セカンダリー・チューブシート86
は，ベンゼンチャンバー・チャンネル壁124によってプ
ライマリー・チューブシート74からある間隔を置いて配
置されている。ベンゼンチャンバー・チャンネル壁124
（ガスチャンバー内壁90と98をセカンダリー・チューブ
シート86を通して延ばしていて，プライマリー・チュー
ブシート74に接触させている）は，反応体流入チャンバ
ー118及び液体チャンバー120と122を画定している。
反応体（例えば，液状ベンゼンと錯体触媒）が，反応
体入口ノズル108（シェル部分72とプライマリー・チュ
ーブシート74を通って延びている）を通って流れてい
き，シェル部分72の第１の端部にて反応体流入チャンバ
ー118に入る。反応体はこのチャンバー118から反応チュ
ーブ112に流入し，そこで反応体が，スパージャー供給
チューブ102を介して反応チューブ112中に供給されてい
るエチレンガスと乱流の形で混ざり合う。次いでこれら
の物質が，乱流の形で反応チューブ112からシェル部分7
2の他の端部（第２の端部，図示せず）に流れていき，
別の反応体流入チャンバー（図示せず）に留まり，この
チャンバーから別の反応チューブ126が，シェル部分の
第１の端部においてヘッド76に延びている。これらの物
質がシェル部分の第２の端部を出る前に，追加のエチレ
ンが反応チューブ126に導入され，次いで反応体が，反
応チューブ126を通って液体チャンバー120に流れる。従
って，物質がチャンバー120から反応チューブ114に入っ
てそこを通過し；シェル部分の他の端部にて別のチャン
バー（図示せず）に入り；反応チューブ116に入り；チ
ャンバー122に入り；そして生成物出口ノズル110を介し
て出る；につれて反応が進行する。エチレンチャンバー
94からのエチレンが，エチレンスパージャー100を介し
て反応チューブ114に導入される。同様に反応器の他の
（第２の）端部にて，エチレンが反応チューブ116中に
散布される。図３には概略図の形で４つの反応チューブ
だけが示されているけれども，チャンバー118,120,及び
122のそれぞれから複数の反応チューブが延びていても
よい。
体入口ノズル108（シェル部分72とプライマリー・チュ
ーブシート74を通って延びている）を通って流れてい
き，シェル部分72の第１の端部にて反応体流入チャンバ
ー118に入る。反応体はこのチャンバー118から反応チュ
ーブ112に流入し，そこで反応体が，スパージャー供給
チューブ102を介して反応チューブ112中に供給されてい
るエチレンガスと乱流の形で混ざり合う。次いでこれら
の物質が，乱流の形で反応チューブ112からシェル部分7
2の他の端部（第２の端部，図示せず）に流れていき，
別の反応体流入チャンバー（図示せず）に留まり，この
チャンバーから別の反応チューブ126が，シェル部分の
第１の端部においてヘッド76に延びている。これらの物
質がシェル部分の第２の端部を出る前に，追加のエチレ
ンが反応チューブ126に導入され，次いで反応体が，反
応チューブ126を通って液体チャンバー120に流れる。従
って，物質がチャンバー120から反応チューブ114に入っ
てそこを通過し；シェル部分の他の端部にて別のチャン
バー（図示せず）に入り；反応チューブ116に入り；チ
ャンバー122に入り；そして生成物出口ノズル110を介し
て出る；につれて反応が進行する。エチレンチャンバー
94からのエチレンが，エチレンスパージャー100を介し
て反応チューブ114に導入される。同様に反応器の他の
（第２の）端部にて，エチレンが反応チューブ116中に
散布される。図３には概略図の形で４つの反応チューブ
だけが示されているけれども，チャンバー118,120,及び
122のそれぞれから複数の反応チューブが延びていても
よい。
シェル部分72内の反応チューブは，熱伝達用媒体104
（例えば，液状ポリエチル化ベンゼンや水などがある
が，これらに限定されない）によって取り囲まれ，この
熱伝達用媒体にエチレン−ベンゼン反応の熱が伝達され
る。熱伝達用媒体入口ノズルと熱伝達用媒体出口ノズル
（図示せず；図１におけるノズル18,20,及び54と同様）
を介して，熱サイホン効果又は従来のポンプの作用によ
り熱伝達用媒体が循環し，従って熱交換用媒体104がシ
ェル部分72を通して移送される。この熱は取り出し可能
であり，例えば，プロセス中の流れを加熱するのに；出
口ノズル110から流れ出る生成物流れ中に存在する種々
の生成物を蒸留するための熱を供給するのに；又は他の
用途のためのスチームを生成させるのに；使用すること
ができる。
（例えば，液状ポリエチル化ベンゼンや水などがある
が，これらに限定されない）によって取り囲まれ，この
熱伝達用媒体にエチレン−ベンゼン反応の熱が伝達され
る。熱伝達用媒体入口ノズルと熱伝達用媒体出口ノズル
（図示せず；図１におけるノズル18,20,及び54と同様）
を介して，熱サイホン効果又は従来のポンプの作用によ
り熱伝達用媒体が循環し，従って熱交換用媒体104がシ
ェル部分72を通して移送される。この熱は取り出し可能
であり，例えば，プロセス中の流れを加熱するのに；出
口ノズル110から流れ出る生成物流れ中に存在する種々
の生成物を蒸留するための熱を供給するのに；又は他の
用途のためのスチームを生成させるのに；使用すること
ができる。
図４に示されているように，反応器システム10と71に
類似の反応器システム131（部分的に示す）は，反応チ
ューブ142と144中に延びてはいるが，プライマリー・チ
ューブ136を越えて延びてはいないスパージャーチュー
ブ132と134を使用している。これらのスパージャーは，
エチレンガスチャンバー147（例えば，図３に示す反応
器システム71におけるチャンバー96のようなチャンバ
ー）の他方の側（図４の左側）のセカンダリー・チュー
ブシート130から延びている。スパージャーチューブ132
と134は，液状反応体チャンバー146を横切って延びてお
り，反応体がここから反応チューブ142と144に流れ込
む。
類似の反応器システム131（部分的に示す）は，反応チ
ューブ142と144中に延びてはいるが，プライマリー・チ
ューブ136を越えて延びてはいないスパージャーチュー
ブ132と134を使用している。これらのスパージャーは，
エチレンガスチャンバー147（例えば，図３に示す反応
器システム71におけるチャンバー96のようなチャンバ
ー）の他方の側（図４の左側）のセカンダリー・チュー
ブシート130から延びている。スパージャーチューブ132
と134は，液状反応体チャンバー146を横切って延びてお
り，反応体がここから反応チューブ142と144に流れ込
む。
物質の分布に影響を及ぼす反応器システム131のよう
な装置においては,3つの圧力降下が起こる−すなわち，
液体チャンバー146から反応チューブ142と144の内部ま
での圧力降下P1;液体チャンバー146の前後の圧力降下
P2,すなわちスパージャー132と134の前後の圧力降下；
及びエチレンスパージャーにおける出口孔133と135での
エチレンの圧力降下P3;である。各反応器チューブを流
れる液体の量の均一性を最大にするためには，圧力降下
P1は圧力降下P2より大幅に大きくなければならない。言
い換えると，反応器チューブ142の開口は，反応器チュ
ーブ144に対する開口における液体の圧力と殆ど同じ圧
力を受けるはずである。例えば，反応器チューブ142に
対する開口における液体圧力が370p.s.i.（2500kPa）で
あり,P1が3p.s.i.（21kPa）である場合，反応チューブ1
44に対する開口における液体の圧力は370p.s.i.（2500k
Pa）より大幅に低くてはならない。この圧力は少なくと
も約369.7p.s.i.（2500kPa）であるのが好ましい。同様
に，それぞれエチレンスパージャー134と132における孔
133と135での圧力降下P3は，エチレンチャンバー147の
前後の圧力降下P4より大幅に大きくなければならない。
言い換えると，スパージャー134に存在するエチレンの
影響は，エチレンがスパージャー132に対する開口にて
受けるエチレン圧力を大幅に減少させる程度に大きくて
はならない。液体は，反応チューブ138と140を介してチ
ャンバー146に流入する。
な装置においては,3つの圧力降下が起こる−すなわち，
液体チャンバー146から反応チューブ142と144の内部ま
での圧力降下P1;液体チャンバー146の前後の圧力降下
P2,すなわちスパージャー132と134の前後の圧力降下；
及びエチレンスパージャーにおける出口孔133と135での
エチレンの圧力降下P3;である。各反応器チューブを流
れる液体の量の均一性を最大にするためには，圧力降下
P1は圧力降下P2より大幅に大きくなければならない。言
い換えると，反応器チューブ142の開口は，反応器チュ
ーブ144に対する開口における液体の圧力と殆ど同じ圧
力を受けるはずである。例えば，反応器チューブ142に
対する開口における液体圧力が370p.s.i.（2500kPa）で
あり,P1が3p.s.i.（21kPa）である場合，反応チューブ1
44に対する開口における液体の圧力は370p.s.i.（2500k
Pa）より大幅に低くてはならない。この圧力は少なくと
も約369.7p.s.i.（2500kPa）であるのが好ましい。同様
に，それぞれエチレンスパージャー134と132における孔
133と135での圧力降下P3は，エチレンチャンバー147の
前後の圧力降下P4より大幅に大きくなければならない。
言い換えると，スパージャー134に存在するエチレンの
影響は，エチレンがスパージャー132に対する開口にて
受けるエチレン圧力を大幅に減少させる程度に大きくて
はならない。液体は，反応チューブ138と140を介してチ
ャンバー146に流入する。
図5a,5b,6a,及び6bは，本発明による反応器に対する
２つの異なったチャンバー配置を示している。図5aと5b
は“リボン”状のチャンバー配置を示している。この配
置においては，エチレンガスチャンバーと反応体チャン
バーがヘッドの一方の側から他方の側に延びており；複
数の反応チューブが反応体チャンバーと繋がっており；
そして複数のスパージャーチューブが反応体（液体）チ
ャンバーの前後に延びている。図6aと6bは“四分円”状
のチャンバー配置（図２の場合と同様）を示している。
このチャンバー配置は，ヘッドにおける隔壁（ハステロ
イＢ−２材料で造られている）が配向されている態様を
表わしており，従ってヘッドを通過する液体流れの形状
に影響を与える。リボン状のチャンバー配置（図5a,5
b）は,2つの理由で四分円状のチャンバー配置（図6a,6
b）より優れている。２つの理由とも，四分円状配置の
場合に比べて，リボン状配置の場合のほうがその液体チ
ャンバー直交流速度が固有の形でより低い，ということ
に関係している。先ず第一に，直交流速度がより低い
と，ヘッド中に延びている支持されていないスパージャ
ーの振動が少なくなるか，あるいは防止される。第二
に，直交流速度がより低くなると，液体チャンバーの直
交流圧力降下（P2）がより小さくなる。直交流圧降下が
より小さくなると，反応チューブに対する液体流れ配分
が改良され，その結果収率が向上する。反応器のスケー
ルが大きくなるにつれて，チャンバー配置の利点がさら
に一層はっきりしてくる。
２つの異なったチャンバー配置を示している。図5aと5b
は“リボン”状のチャンバー配置を示している。この配
置においては，エチレンガスチャンバーと反応体チャン
バーがヘッドの一方の側から他方の側に延びており；複
数の反応チューブが反応体チャンバーと繋がっており；
そして複数のスパージャーチューブが反応体（液体）チ
ャンバーの前後に延びている。図6aと6bは“四分円”状
のチャンバー配置（図２の場合と同様）を示している。
このチャンバー配置は，ヘッドにおける隔壁（ハステロ
イＢ−２材料で造られている）が配向されている態様を
表わしており，従ってヘッドを通過する液体流れの形状
に影響を与える。リボン状のチャンバー配置（図5a,5
b）は,2つの理由で四分円状のチャンバー配置（図6a,6
b）より優れている。２つの理由とも，四分円状配置の
場合に比べて，リボン状配置の場合のほうがその液体チ
ャンバー直交流速度が固有の形でより低い，ということ
に関係している。先ず第一に，直交流速度がより低い
と，ヘッド中に延びている支持されていないスパージャ
ーの振動が少なくなるか，あるいは防止される。第二
に，直交流速度がより低くなると，液体チャンバーの直
交流圧力降下（P2）がより小さくなる。直交流圧降下が
より小さくなると，反応チューブに対する液体流れ配分
が改良され，その結果収率が向上する。反応器のスケー
ルが大きくなるにつれて，チャンバー配置の利点がさら
に一層はっきりしてくる。
図5aと5b（リボン状配置）に示されているように，反
応器シェル160の各セクションは，反応体流入チャンバ
ー162（図３のチャンバー118と同様）；液体チャンバー
164a−ｇ（図３のチャンバー120と同様）；又は生成物
が出ていくチャンバー166（図３のチャンバー122と同
様）；を表わしている。シェル160において反応物の８
回の反応パス（すなわちセクション間のパス）が行われ
る。
応器シェル160の各セクションは，反応体流入チャンバ
ー162（図３のチャンバー118と同様）；液体チャンバー
164a−ｇ（図３のチャンバー120と同様）；又は生成物
が出ていくチャンバー166（図３のチャンバー122と同
様）；を表わしている。シェル160において反応物の８
回の反応パス（すなわちセクション間のパス）が行われ
る。
1. 162から164a 2. 164aから164b 3. 164bから164c 4. 164cから164d 5. 164dから164e 6. 164eから164f 7. 164fから164g 8. 164gから166 図１と図３のシステムの場合と同様，各反応パスに対
して反応チューブにエチレンが導入される。
して反応チューブにエチレンが導入される。
シェル160の各セクションにおいて，セクション164c
に示されているチューブ168と169のように反応チューブ
が配置される。反応体は，反応チューブ168を介してセ
クション164c（液体チャンバー）に入り，チューブ169
を介して該セクションを出る。セクション164cの高さは
Ｈであり，チューブ168からの反応体は，チューブ169に
入るためには，高さＨの大部分を横断しなければならな
い。図示の如く,6つのチューブ168と６つのチューブ169
が設けられているが，本発明は,1つのチューブを備えた
システムにも，また２つ以上のチューブを備えたシステ
ム（例えば500個以上のチューブ）にも適用可能である
ことに留意しなければならない。
に示されているチューブ168と169のように反応チューブ
が配置される。反応体は，反応チューブ168を介してセ
クション164c（液体チャンバー）に入り，チューブ169
を介して該セクションを出る。セクション164cの高さは
Ｈであり，チューブ168からの反応体は，チューブ169に
入るためには，高さＨの大部分を横断しなければならな
い。図示の如く,6つのチューブ168と６つのチューブ169
が設けられているが，本発明は,1つのチューブを備えた
システムにも，また２つ以上のチューブを備えたシステ
ム（例えば500個以上のチューブ）にも適用可能である
ことに留意しなければならない。
図6aと図6bに示す四分円状配置では，反応器シェル18
0がさらにいくつかのチャンバー又はセクション−すな
わち，反応体流入チャンバー182;液体チャンバー184a−
g;及び生成物出口チャンバー186−に分割されている。
この場合も，図5aや図5bのシステムと同様に８回の反応
パスがある。
0がさらにいくつかのチャンバー又はセクション−すな
わち，反応体流入チャンバー182;液体チャンバー184a−
g;及び生成物出口チャンバー186−に分割されている。
この場合も，図5aや図5bのシステムと同様に８回の反応
パスがある。
1. 182から184a 2. 184aから184b 3. 184bから184c 4. 184cから184e 5. 184dから184e 6. 184eから184f 7. 184fから184g 8. 184gから186 このチャンバー配置は，図１と図２のシステムの場合
と同様である。チャンバー184cに注目し，これを図5aと
図5bのシステムのチャンバー164cと比較すると，一組の
反応チューブ188からチャンバー184c中に流入し，チャ
ンバー184cを横切って他の組の反応チューブ189へと進
む反応体部分は，チャンバー164cの高さＨより大きな距
離Ｄを横断する。流路の長さが異なり，そしてチューブ
の組の相対配置が異なるので，チューブ169の場合よ
り，チューブ189の場合のほうが均一な流れ配分を得る
のが困難である。シェル160における反応物の直交流速
度は，シェル180におけるそれより低い。図5a,5b,6a,及
び6bにおける番号付けしていないサークルは，反応チュ
ーブを表わしている。
と同様である。チャンバー184cに注目し，これを図5aと
図5bのシステムのチャンバー164cと比較すると，一組の
反応チューブ188からチャンバー184c中に流入し，チャ
ンバー184cを横切って他の組の反応チューブ189へと進
む反応体部分は，チャンバー164cの高さＨより大きな距
離Ｄを横断する。流路の長さが異なり，そしてチューブ
の組の相対配置が異なるので，チューブ169の場合よ
り，チューブ189の場合のほうが均一な流れ配分を得る
のが困難である。シェル160における反応物の直交流速
度は，シェル180におけるそれより低い。図5a,5b,6a,及
び6bにおける番号付けしていないサークルは，反応チュ
ーブを表わしている。
本発明による反応器システムの好ましい実施態様にお
いては，多くの重要な設計パラメーターがある。以下に
述べるこれらのパラメーターの説明は，本発明に従った
エチルベンゼン製造能力15億ポンド／年のシステムに関
する。
いては，多くの重要な設計パラメーターがある。以下に
述べるこれらのパラメーターの説明は，本発明に従った
エチルベンゼン製造能力15億ポンド／年のシステムに関
する。
液体チャンバー幅（Liquid Chamber Width）−液体チ
ャンバー幅とは，プライマリー・チューブシートとセカ
ンダリー・チューブシートとの間の内側距離（例えば，
図３におけるシート74と86との間の距離）であると定義
される。好ましい実施態様においては，液体チャンバー
幅は，ある与えられたパスの全チューブ間において均一
な液体流れ配分を達成するのに重要である。均一な液体
流れ配分を向上させるための１つの重要なポイントは，
チューブに入る液体の圧力降下と，ガススパージャーを
横切って流れる液体の圧力降下との比を大きくすること
である。この圧力降下比（例えば図４におけるP1/P2）
は，液体の不均一配分を15％未満（最も好ましくは3.5
％未満）に下げるためには,10以上であるのが好まし
く，最も好ましくは25以上である。図４のシステムに関
して説明されている圧力降下P1とP2については，その比
P1/P2は好ましくは10以上，最も好ましくは25以上であ
る。
ャンバー幅とは，プライマリー・チューブシートとセカ
ンダリー・チューブシートとの間の内側距離（例えば，
図３におけるシート74と86との間の距離）であると定義
される。好ましい実施態様においては，液体チャンバー
幅は，ある与えられたパスの全チューブ間において均一
な液体流れ配分を達成するのに重要である。均一な液体
流れ配分を向上させるための１つの重要なポイントは，
チューブに入る液体の圧力降下と，ガススパージャーを
横切って流れる液体の圧力降下との比を大きくすること
である。この圧力降下比（例えば図４におけるP1/P2）
は，液体の不均一配分を15％未満（最も好ましくは3.5
％未満）に下げるためには,10以上であるのが好まし
く，最も好ましくは25以上である。図４のシステムに関
して説明されている圧力降下P1とP2については，その比
P1/P2は好ましくは10以上，最も好ましくは25以上であ
る。
液体チャンバー幅が増大すると，圧力降下比が大きく
なる。以下のような条件： 内径76″（1930mm）の液体チャンネル（ヘッドとシェ
ル部分）， ８回パスの反応器， リボン状パス配置， 0.750″（19mm）18BWG反応チューブ， パス１回当たり500チューブ， ピッチ比1.25,30゜レイアウト， 外径0.375″（9.5mm）のガススパージャー， 液体ベンゼンと触媒の供給速度＝400,000lb/hr（182,
000kg/hr）， 液体密度＝37.5lb/ft3（600.7kg/m3） 液体粘度＝0.14cp（1.4×10-4Pa.s） に対し，液体の不均一配分を3.5％未満に低下させるた
めには，液体チャンバー幅は少なくとも４″（102mm）
（圧力降下比は20となる）でなければならない。圧力降
下比は全液体流量の関数ではないので，液体流れ，液体
配分，及び適切な液体チャンバー幅の選択は，反応器の
容量によって影響は受けない。
なる。以下のような条件： 内径76″（1930mm）の液体チャンネル（ヘッドとシェ
ル部分）， ８回パスの反応器， リボン状パス配置， 0.750″（19mm）18BWG反応チューブ， パス１回当たり500チューブ， ピッチ比1.25,30゜レイアウト， 外径0.375″（9.5mm）のガススパージャー， 液体ベンゼンと触媒の供給速度＝400,000lb/hr（182,
000kg/hr）， 液体密度＝37.5lb/ft3（600.7kg/m3） 液体粘度＝0.14cp（1.4×10-4Pa.s） に対し，液体の不均一配分を3.5％未満に低下させるた
めには，液体チャンバー幅は少なくとも４″（102mm）
（圧力降下比は20となる）でなければならない。圧力降
下比は全液体流量の関数ではないので，液体流れ，液体
配分，及び適切な液体チャンバー幅の選択は，反応器の
容量によって影響は受けない。
“ピッチ比（pitch ratio）”及びレイアウト（layou
t）とは，反応チューブの配置，及び反応チューブ間の
間隔を意味する。三角形状配置の反応チューブは，四角
形状配置の反応チューブより熱伝達係数が大きく，ある
与えられた数のチューブに対してより小さな直径のシェ
ルを必要とする。四角形配置においては,1つのチューブ
が他のチューブへの流れを覆ってもよい。チューブは互
いに離して配置するのが好ましい。“ピッチ”とは,2つ
のチューブ間の距離である。“ピッチ比”とは，チュー
ブのピッチとチューブの外径との比である。“30゜レイ
アウト”とは，ほぼ三角形状の配置にて等角的にある間
隔を置いて配置されたチューブを意味する。すなわち,3
つの隣接チューブを，頂部にて１つのチューブと，そし
て底辺にて２つのチューブと連結し，頂部チューブから
底辺にひかれたラインが三角形の頂角を二等分する（す
なわち２つの30゜角を形成する）。
t）とは，反応チューブの配置，及び反応チューブ間の
間隔を意味する。三角形状配置の反応チューブは，四角
形状配置の反応チューブより熱伝達係数が大きく，ある
与えられた数のチューブに対してより小さな直径のシェ
ルを必要とする。四角形配置においては,1つのチューブ
が他のチューブへの流れを覆ってもよい。チューブは互
いに離して配置するのが好ましい。“ピッチ”とは,2つ
のチューブ間の距離である。“ピッチ比”とは，チュー
ブのピッチとチューブの外径との比である。“30゜レイ
アウト”とは，ほぼ三角形状の配置にて等角的にある間
隔を置いて配置されたチューブを意味する。すなわち,3
つの隣接チューブを，頂部にて１つのチューブと，そし
て底辺にて２つのチューブと連結し，頂部チューブから
底辺にひかれたラインが三角形の頂角を二等分する（す
なわち２つの30゜角を形成する）。
スパージャー直径（Sparger Diameter）−好ましい実
施態様においては，ある与えられたパスの全てのチュー
ブ間にて均一な液体流れ配分を得るのに，エチレンスパ
ージャーチューブの外径が重要なポイントとなる。ある
与えられた反応チューブ内径に対してスパージャーの外
径が増大するにつれて，反応チューブに流入する液体の
圧力降下が増大する。この圧力降下とガススパージャー
を横切って流れる液体の圧力降下との比が大きくなる
と，液体流れの配分が改良される。しかしながら，スパ
ージャーの外径が増大するにつれて,P1だけでなく，反
応器を通過するときの全体としての圧力降下も増大す
る。前記した操作条件に対しては，少なくとも3/8″
（9.5mm）のスパージャーチューブの外径が，液体の不
均一配分を3.5％未満に低下させる。この外径と他の設
計ファクターとの組み合わせは，例えば図４のシステム
においてP1がP2より大幅に大きくなっているのが好まし
い。すなわち好ましくは10以上であり，さらに好ましく
は25以上である。
施態様においては，ある与えられたパスの全てのチュー
ブ間にて均一な液体流れ配分を得るのに，エチレンスパ
ージャーチューブの外径が重要なポイントとなる。ある
与えられた反応チューブ内径に対してスパージャーの外
径が増大するにつれて，反応チューブに流入する液体の
圧力降下が増大する。この圧力降下とガススパージャー
を横切って流れる液体の圧力降下との比が大きくなる
と，液体流れの配分が改良される。しかしながら，スパ
ージャーの外径が増大するにつれて,P1だけでなく，反
応器を通過するときの全体としての圧力降下も増大す
る。前記した操作条件に対しては，少なくとも3/8″
（9.5mm）のスパージャーチューブの外径が，液体の不
均一配分を3.5％未満に低下させる。この外径と他の設
計ファクターとの組み合わせは，例えば図４のシステム
においてP1がP2より大幅に大きくなっているのが好まし
い。すなわち好ましくは10以上であり，さらに好ましく
は25以上である。
スパージャー孔径（Sparger Hole Size）−スパージ
ャー孔は，スパージャーチューブの端部における開口で
あり，ここを通ってガス（又は他のプロセスにおける液
体）が反応チューブ中に流入する（例えば，図４におけ
る孔133や135）。好ましい実施態様においては，ある与
えられたパスの全てのチューブ間に均一なガス流れ配分
を達成するのに，スパージャー孔径が重要なポイントと
なる。スパージャー孔径が減少するにつれて，ガス流れ
配分が改良される。54,000lb/hr（20,000kg/hr）という
エチレン供給速度，及び前述の反応器配置構成に対し
て,0.0625″（1.6mm）というスパージャー孔径が，ガス
流れの不均一配分を２％未満に抑える。スパージャー孔
径は，ガス流れの不均一配分が少なくとも15％未満とな
るよう調節されるのが好ましい。
ャー孔は，スパージャーチューブの端部における開口で
あり，ここを通ってガス（又は他のプロセスにおける液
体）が反応チューブ中に流入する（例えば，図４におけ
る孔133や135）。好ましい実施態様においては，ある与
えられたパスの全てのチューブ間に均一なガス流れ配分
を達成するのに，スパージャー孔径が重要なポイントと
なる。スパージャー孔径が減少するにつれて，ガス流れ
配分が改良される。54,000lb/hr（20,000kg/hr）という
エチレン供給速度，及び前述の反応器配置構成に対し
て,0.0625″（1.6mm）というスパージャー孔径が，ガス
流れの不均一配分を２％未満に抑える。スパージャー孔
径は，ガス流れの不均一配分が少なくとも15％未満とな
るよう調節されるのが好ましい。
反応チューブの直径，反応チューブの長さ，パスの回
数，及びパス１回当たりの反応チューブの数−チューブ
直径，チューブ長さ，パスの回数，及びパス１回当たり
のチューブ数に対する反応器配置構成パラメーターは，
同時に最適化することができる。本発明の好ましい実施
態様を最適化する際に考慮すべき４つの規準は，反応器
中の滞留時間を最小限に抑えること；チューブを横切る
推奨熱伝達フラックスを保持すること；熱回収率を最大
にすること；及びエチレンの完全な反応を確実に行わせ
ること；である。以下のような条件： エチレン供給速度＝54,000ポンド／時（20,000kg/h
r） ベンゼン供給速度＝400,000ポンド／時（182,000kg/h
r） エチレン入口温度＝50℃ ベンゼン入口温度＝220℃ 入口での反応器圧力＝395psia（2729kPa） シェル側沸騰温度（気化が始まる）＝208℃ シェル側出口蒸気フラクション（熱伝達用媒体の蒸気
％）＝0.2000 に対し，チューブ長さとパス１回当りのチューブ数の最
適値は，それぞれ23フィート（7m）及び500である。チ
ューブの直径は外径0.75″（19mm）の最小値に保持さ
れ，パスの回数は最大８に保持される。好ましい熱伝達
フラックスは，熱伝達表面積の１平方フィート当たり20
00〜8000Btu/hrである。本実施例態様の場合，好ましい
熱伝達フラックスは約4000Btu/hr/ft2である。
数，及びパス１回当たりの反応チューブの数−チューブ
直径，チューブ長さ，パスの回数，及びパス１回当たり
のチューブ数に対する反応器配置構成パラメーターは，
同時に最適化することができる。本発明の好ましい実施
態様を最適化する際に考慮すべき４つの規準は，反応器
中の滞留時間を最小限に抑えること；チューブを横切る
推奨熱伝達フラックスを保持すること；熱回収率を最大
にすること；及びエチレンの完全な反応を確実に行わせ
ること；である。以下のような条件： エチレン供給速度＝54,000ポンド／時（20,000kg/h
r） ベンゼン供給速度＝400,000ポンド／時（182,000kg/h
r） エチレン入口温度＝50℃ ベンゼン入口温度＝220℃ 入口での反応器圧力＝395psia（2729kPa） シェル側沸騰温度（気化が始まる）＝208℃ シェル側出口蒸気フラクション（熱伝達用媒体の蒸気
％）＝0.2000 に対し，チューブ長さとパス１回当りのチューブ数の最
適値は，それぞれ23フィート（7m）及び500である。チ
ューブの直径は外径0.75″（19mm）の最小値に保持さ
れ，パスの回数は最大８に保持される。好ましい熱伝達
フラックスは，熱伝達表面積の１平方フィート当たり20
00〜8000Btu/hrである。本実施例態様の場合，好ましい
熱伝達フラックスは約4000Btu/hr/ft2である。
スパージャーチューブ貫通長さ（Sparger Tube Penet
ration Length）−スパージャーチューブ貫通長さは，
エチレンスパージャーが反応チューブのスタート部に突
き出ている軸方向距離と定義される。好ましい実施態様
においては、反応チューブからエチレンが出て戻ること
のないよう，スパージャーチューブ貫通長さは0.5イン
チ（12.7mm）以上でなければならない。スパージャーチ
ューブ貫通長さは，液体チューブ流入圧力降下の総圧力
降下の約10％を占めるにすぎず，従って，液体流れ配分
の決定や反応器通過による総圧力降下を決定する上であ
まり重要な役割を果たしてはいない。
ration Length）−スパージャーチューブ貫通長さは，
エチレンスパージャーが反応チューブのスタート部に突
き出ている軸方向距離と定義される。好ましい実施態様
においては、反応チューブからエチレンが出て戻ること
のないよう，スパージャーチューブ貫通長さは0.5イン
チ（12.7mm）以上でなければならない。スパージャーチ
ューブ貫通長さは，液体チューブ流入圧力降下の総圧力
降下の約10％を占めるにすぎず，従って，液体流れ配分
の決定や反応器通過による総圧力降下を決定する上であ
まり重要な役割を果たしてはいない。
図11に示されているように，本発明によるエチレンガ
ススパージャー400（ハステロイＢ−２材料のチューブ
片で造られている）は，所望のサイズの孔404が，エチ
レンガスが反応チューブ中に流入するための出口開口と
なるようにスエージ加工されているノズル端402を有し
ている。スパージャー400は，厚さＢのチューブシート4
06に溶接された形で示されている。スパージャーの全長
はＡであり，ノズル端の長さはＤであり，スパージャー
チューブの外径はＦであり，側壁の厚さはＧであり，孔
開口のサイズはＥであり，そしてスパージャーは，溶接
しやいすいようチューブシートをから長さＣだけ延びて
いる。１つの好ましい実施態様においては，これらの寸
法は以下の通りである。
ススパージャー400（ハステロイＢ−２材料のチューブ
片で造られている）は，所望のサイズの孔404が，エチ
レンガスが反応チューブ中に流入するための出口開口と
なるようにスエージ加工されているノズル端402を有し
ている。スパージャー400は，厚さＢのチューブシート4
06に溶接された形で示されている。スパージャーの全長
はＡであり，ノズル端の長さはＤであり，スパージャー
チューブの外径はＦであり，側壁の厚さはＧであり，孔
開口のサイズはＥであり，そしてスパージャーは，溶接
しやいすいようチューブシートをから長さＣだけ延びて
いる。１つの好ましい実施態様においては，これらの寸
法は以下の通りである。
Ａ＝７インチ（178mm） Ｂ＝１インチ（25.4mm） Ｃ＝1/8インチ（0.125mm） Ｄ＝1/2インチ（12.7mm） Ｅ＝0.063±0.002インチ（1.60±0.051mm） Ｆ＝3/8インチ（9.525mm） Ｇ＝0.065インチ（1.65mm） ２つ以上のエチレン供給ノズルを組み込んで単一のエ
チレンチャンバーにエチレンを供給することも本発明の
範囲内であり,1つの好ましい実施態様においては,2つの
エチレン供給ノズルが各エチレンチャンバーに供給して
おり、ガススパージャーに対してより均一な供給物を生
成している。さらに,1つの生成物出口よりむしろ複数の
生成物出口を使用すると，液体配分はより均一となり,1
つの好ましい実施態様においては，単一のチャンバーと
繋がった４つの生成物出口が使用されている。同様に，
特定のチャンバーの反応チューブに対する液体配分は，
チャンバーへの複数の液体入口を使用すればより均一と
なり,1つの好ましい実施態様においては,4つの液体入口
から単一の液体（ベンゼンと触媒）チャンバーに供給さ
れている。
チレンチャンバーにエチレンを供給することも本発明の
範囲内であり,1つの好ましい実施態様においては,2つの
エチレン供給ノズルが各エチレンチャンバーに供給して
おり、ガススパージャーに対してより均一な供給物を生
成している。さらに,1つの生成物出口よりむしろ複数の
生成物出口を使用すると，液体配分はより均一となり,1
つの好ましい実施態様においては，単一のチャンバーと
繋がった４つの生成物出口が使用されている。同様に，
特定のチャンバーの反応チューブに対する液体配分は，
チャンバーへの複数の液体入口を使用すればより均一と
なり,1つの好ましい実施態様においては,4つの液体入口
から単一の液体（ベンゼンと触媒）チャンバーに供給さ
れている。
図７は，本発明に従ってエチレンベンゼンを製造する
ためのプロセス300を示している。供給ライン301を介し
て，この反応に対する塩化アルミニウム−HCl触媒のよ
うな触媒〔約400ポンド／時（181g/hr）,25℃〕が，反
応器303のエンドヘッド（図示せず；図１におけるヘッ
ド56又は図３におけるヘッド76に類似）に供給される。
供給ライン302を介して，エチレンガスが約25℃にて反
応器303のヘッドに供給される。供給ライン304を介し
て，ベンゼンが約220℃にて反応器303に供給される。過
剰のベンゼン〔少なくとも100％，好ましくは200％以上
（例えば，エチレン１分子に対してベンゼン３分子）〕
が反応器に供給される。反応器303は，本発明による前
述の反応器と同様である。
ためのプロセス300を示している。供給ライン301を介し
て，この反応に対する塩化アルミニウム−HCl触媒のよ
うな触媒〔約400ポンド／時（181g/hr）,25℃〕が，反
応器303のエンドヘッド（図示せず；図１におけるヘッ
ド56又は図３におけるヘッド76に類似）に供給される。
供給ライン302を介して，エチレンガスが約25℃にて反
応器303のヘッドに供給される。供給ライン304を介し
て，ベンゼンが約220℃にて反応器303に供給される。過
剰のベンゼン〔少なくとも100％，好ましくは200％以上
（例えば，エチレン１分子に対してベンゼン３分子）〕
が反応器に供給される。反応器303は，本発明による前
述の反応器と同様である。
反応生成物と他の物質（エチルベンゼン，ポリエチル
化ベンゼン，ベンゼン，触媒は），約230℃にてライン3
05を介して反応器303を出る。ライン305の弁306が反応
器303中の圧力を制御する〔例えば，約350p.s.i.g.（24
00 kPaゲージ）に設定されている。）〕ライン305中の
物質は比較的高温であり（この場合は230℃），ライン3
08から90℃のベンゼンと熱伝達関係にて熱交換器307を
通して供給される。このベンゼンは90℃から220℃に加
熱される（ライン304）。反応生成物と物質（新たに145
℃に冷却される）は，ライン309にて熱交換器307から流
れる。この流れは，ライン309を介して熱交換器340へと
進み，そこで熱が，ライン309中の物質から，ベンゼン
回収塔322からの流れ323に伝達される。ライン309から
の物質は，約125℃にてラインにて341を介して熱交換器
を出る。ライン341中の物質は，ライン310中の物質に加
わる前に，冷却器342（例えばファン）によって約65℃
に冷却される。
化ベンゼン，ベンゼン，触媒は），約230℃にてライン3
05を介して反応器303を出る。ライン305の弁306が反応
器303中の圧力を制御する〔例えば，約350p.s.i.g.（24
00 kPaゲージ）に設定されている。）〕ライン305中の
物質は比較的高温であり（この場合は230℃），ライン3
08から90℃のベンゼンと熱伝達関係にて熱交換器307を
通して供給される。このベンゼンは90℃から220℃に加
熱される（ライン304）。反応生成物と物質（新たに145
℃に冷却される）は，ライン309にて熱交換器307から流
れる。この流れは，ライン309を介して熱交換器340へと
進み，そこで熱が，ライン309中の物質から，ベンゼン
回収塔322からの流れ323に伝達される。ライン309から
の物質は，約125℃にてラインにて341を介して熱交換器
を出る。ライン341中の物質は，ライン310中の物質に加
わる前に，冷却器342（例えばファン）によって約65℃
に冷却される。
ライン312において，ライン341中の反応生成物と他の
物質が，塔311により回収されたポリエチル化ベンゼン
と混合し，ライン312を通ってアルキル交換反応器313に
進む。アルキル交換反応器313は65℃で運転される。こ
の反応器によりライン314にて生成物が得られ，このと
きライン312からのポリエチル化ベンゼンの量が減少
し，エチルベンゼンの量が増大する。ライン314はさら
に，未反応の触媒も含有している。
物質が，塔311により回収されたポリエチル化ベンゼン
と混合し，ライン312を通ってアルキル交換反応器313に
進む。アルキル交換反応器313は65℃で運転される。こ
の反応器によりライン314にて生成物が得られ，このと
きライン312からのポリエチル化ベンゼンの量が減少
し，エチルベンゼンの量が増大する。ライン314はさら
に，未反応の触媒も含有している。
ライン314中の物質が，例えば50℃で運転される触媒
セトラー315に送られ，このとき，ライン316（50℃）を
介してアルキル交換反応器313に供給することのできる
再使用可能な触媒；及びライン317を介してセトラー315
を出ていく物質流れ；が生成される。ライン317は，エ
チルベンゼン，ベンゼン，ポリエチル化ベンゼン，及び
触媒を含んでいる。次いで洗浄システムに送られ，この
システムでは，ライン319を介して水が供給され，ライ
ン320を介して水と失活した触媒が出ていく。
セトラー315に送られ，このとき，ライン316（50℃）を
介してアルキル交換反応器313に供給することのできる
再使用可能な触媒；及びライン317を介してセトラー315
を出ていく物質流れ；が生成される。ライン317は，エ
チルベンゼン，ベンゼン，ポリエチル化ベンゼン，及び
触媒を含んでいる。次いで洗浄システムに送られ，この
システムでは，ライン319を介して水が供給され，ライ
ン320を介して水と失活した触媒が出ていく。
洗浄システム318を出た物質は，ライン321（50℃）を
介してベンゼン回収塔322に進む。ライン321の物質流れ
は，例えば，約53％のベンゼン，約40％のエチルベンゼ
ン，及び約７％のポリエチル化ベンゼンを含んでいる。
ベンゼンは，この蒸留塔の頂部から出て，ライン323を
介してベンゼン乾燥塔324に進む。ライン321からの残留
物質（エチルベンゼンとポリエチル化ベンゼン）は,124
℃にてライン325を介してエチルベンゼン仕上がり蒸留
塔326に進む。エチルベンゼンが150℃にて塔326の頂部
からライン327を介して出る。ポリエチル化ベンゼン
は，ライン329を介して塔326を出る。この一部（例えば
約１％）は，ライン330を介してポリエチル化ベンゼン
回収用蒸留塔311に進む。ポリエチル化ベンゼンの別の
一部は，熱伝達用媒体として作用するよう,208℃にて反
応器303に流される〔“EBタワーボトム（EB TOWER BOTT
OMS）”〕。これらのポリエチル化ベンゼンは，反応器
の反応チューブにおけるエチレン−ベンゼン反応からの
発熱によって，反応器303にて加熱される。加熱された
ポリエチル化ベンゼン（例えば約210℃）は，反応器303
からライン331を介してエチルベンゼン仕上がり塔326に
戻って，塔326に対して熱エネルギーを供給する。ライ
ン328におけるEBタワーポトムは本質的に100％液体であ
る。蒸気／液体組み合わせ物がライン331を介して反応
器303を出るが，この組み合わせ物は５〜50％の蒸気を
含むのが好ましく，最も好ましくは蒸気が約15％で液体
が約85％である。
介してベンゼン回収塔322に進む。ライン321の物質流れ
は，例えば，約53％のベンゼン，約40％のエチルベンゼ
ン，及び約７％のポリエチル化ベンゼンを含んでいる。
ベンゼンは，この蒸留塔の頂部から出て，ライン323を
介してベンゼン乾燥塔324に進む。ライン321からの残留
物質（エチルベンゼンとポリエチル化ベンゼン）は,124
℃にてライン325を介してエチルベンゼン仕上がり蒸留
塔326に進む。エチルベンゼンが150℃にて塔326の頂部
からライン327を介して出る。ポリエチル化ベンゼン
は，ライン329を介して塔326を出る。この一部（例えば
約１％）は，ライン330を介してポリエチル化ベンゼン
回収用蒸留塔311に進む。ポリエチル化ベンゼンの別の
一部は，熱伝達用媒体として作用するよう,208℃にて反
応器303に流される〔“EBタワーボトム（EB TOWER BOTT
OMS）”〕。これらのポリエチル化ベンゼンは，反応器
の反応チューブにおけるエチレン−ベンゼン反応からの
発熱によって，反応器303にて加熱される。加熱された
ポリエチル化ベンゼン（例えば約210℃）は，反応器303
からライン331を介してエチルベンゼン仕上がり塔326に
戻って，塔326に対して熱エネルギーを供給する。ライ
ン328におけるEBタワーポトムは本質的に100％液体であ
る。蒸気／液体組み合わせ物がライン331を介して反応
器303を出るが，この組み合わせ物は５〜50％の蒸気を
含むのが好ましく，最も好ましくは蒸気が約15％で液体
が約85％である。
ライン312における反応生成物と他の物質は，以下の
ような量（重量％）にて存在する：ベンゼン60％；エチ
ルベンゼン30％；ポリエチル化ベンゼン10％；及び無視
しうる量の触媒。ベンゼンの含量は30％程度まで変わっ
てもよく；エチルベンゼンの含量は５〜45％でもよく；
そしてポリエチル化ベンゼンの含量は30％程度まで高く
なってもよい。ライン314における流れは，約53％がベ
ンゼン；約40％がエチルベンゼン；及び約７％がポリエ
チル化ベンゼン（いずれも，ライン312に関して述べた
範囲に応じて変わる）であるのが好ましい。ポリエチル
化ベンゼンは，ライン310を介してポリエチル化ベンゼ
ン回収塔311から出て，反応器303からの生成物（ライン
309における）と混ざり合ってアルキル交換反応器313に
流れる。凝縮器343によりライン310中の物質が冷却され
る。タール（残留物）は，ライン332を介して塔311から
取り出される。
ような量（重量％）にて存在する：ベンゼン60％；エチ
ルベンゼン30％；ポリエチル化ベンゼン10％；及び無視
しうる量の触媒。ベンゼンの含量は30％程度まで変わっ
てもよく；エチルベンゼンの含量は５〜45％でもよく；
そしてポリエチル化ベンゼンの含量は30％程度まで高く
なってもよい。ライン314における流れは，約53％がベ
ンゼン；約40％がエチルベンゼン；及び約７％がポリエ
チル化ベンゼン（いずれも，ライン312に関して述べた
範囲に応じて変わる）であるのが好ましい。ポリエチル
化ベンゼンは，ライン310を介してポリエチル化ベンゼ
ン回収塔311から出て，反応器303からの生成物（ライン
309における）と混ざり合ってアルキル交換反応器313に
流れる。凝縮器343によりライン310中の物質が冷却され
る。タール（残留物）は，ライン332を介して塔311から
取り出される。
図8,9,及び10のグラフは，ポリエチル化ベンゼンがア
ルキレーター反応器に再循環される従来プロセスと，生
成されたポリエチル化ベンゼンがアルキレーター反応器
に再循環されない（例えば，図７において，ポリエチル
化ベンゼンが供給ライン310から反応器313に供給され
る）本発明のプロセスとの理論的な比較を示している。
これらのグラフの横座標であるエプロシロンは，反応器
供給物におけるエチル対ベンゼンのプロセス比（proces
s ratio）を表わしている。例えば，プロセス比0.333
は，ベンゼン３分子当たりエチレン１分子であることを
示している。これらの図面は，アルキレーターシステム
に生成物の，エプシロンの関数としての理論的組成を示
しており，このときエプシロンは，アルキルレーター中
におけるエチル基のモル数と芳香環のモル数との比であ
る。これらの図面は，ポリエチル化ベンゼンのアルキレ
ーターへの再循環がある場合とない場合について，アル
キレーター，トランスアルキレーター（transalkylato
r），及び仕上がりセクション（finishing section）と
の間の閉ループのプロセスを表わしている。これらのプ
ロセスにおいては，等モルをベースとした場合，エチレ
ンとポリエチルベンゼンが相互作用してさらなるポリエ
チルベンゼンを生成する反応が，エチレンとベンゼンと
が相互作用してエチルベンゼンを生成する反応より起こ
りやすくなる。
ルキレーター反応器に再循環される従来プロセスと，生
成されたポリエチル化ベンゼンがアルキレーター反応器
に再循環されない（例えば，図７において，ポリエチル
化ベンゼンが供給ライン310から反応器313に供給され
る）本発明のプロセスとの理論的な比較を示している。
これらのグラフの横座標であるエプロシロンは，反応器
供給物におけるエチル対ベンゼンのプロセス比（proces
s ratio）を表わしている。例えば，プロセス比0.333
は，ベンゼン３分子当たりエチレン１分子であることを
示している。これらの図面は，アルキレーターシステム
に生成物の，エプシロンの関数としての理論的組成を示
しており，このときエプシロンは，アルキルレーター中
におけるエチル基のモル数と芳香環のモル数との比であ
る。これらの図面は，ポリエチル化ベンゼンのアルキレ
ーターへの再循環がある場合とない場合について，アル
キレーター，トランスアルキレーター（transalkylato
r），及び仕上がりセクション（finishing section）と
の間の閉ループのプロセスを表わしている。これらのプ
ロセスにおいては，等モルをベースとした場合，エチレ
ンとポリエチルベンゼンが相互作用してさらなるポリエ
チルベンゼンを生成する反応が，エチレンとベンゼンと
が相互作用してエチルベンゼンを生成する反応より起こ
りやすくなる。
図８の従来技術プロセスにおいてエチレンの量が増大
するにつれて，得られるエチルベンゼンの量（“E"ライ
ン）が約0.5すぎから低下し始める。縦軸（図８と９）
は，トータル100％のうちの重量％を示している。
するにつれて，得られるエチルベンゼンの量（“E"ライ
ン）が約0.5すぎから低下し始める。縦軸（図８と９）
は，トータル100％のうちの重量％を示している。
これとは対照的に，図９に示すプロセス（例えば図７
に示したシステムを使用）の場合，得られるエチルベン
ゼンの量は，グラフ上の殆ど全てのポイントにおいて図
８の従来技術プロセスのときの量を越えるだけでなく，
その量が大幅に低下することがない。これらのグラフは
さらに，生成するポリエチル化ベンゼンの量が，従来技
術プロセスの場合においてより多いことを示している。
に示したシステムを使用）の場合，得られるエチルベン
ゼンの量は，グラフ上の殆ど全てのポイントにおいて図
８の従来技術プロセスのときの量を越えるだけでなく，
その量が大幅に低下することがない。これらのグラフは
さらに，生成するポリエチル化ベンゼンの量が，従来技
術プロセスの場合においてより多いことを示している。
図10のグラフは，アルキル化反応とアルキル交換反応
の両方に対してより大きな反応器を使用した従来技術プ
ロセスと，前述した本発明による反応器を使用した本発
明によるプロセスに対して，エチレンとベンゼンの反応
によるエチルベンゼンへの転化率を比較している。“S"
ラインはCSTR〔逆混合の起こる従来技術の連続撹拌タン
ク反応器（continuous stirred tank reactor）〕に対
するものである。すなわち，エチルベンゼンとあらかじ
め形成されたポリエチルベンゼンがタンク反応器に再循
環されて再びエチレンと反応すると，さらにポリエチル
ベンゼンの望ましくない形成が起こる。このような反応
器における反応時間は，通常45〜60分である。本発明に
よる反応器（例えば８回パス反応器）においては，反応
器中の全滞留時間は約１分，すなわちパス１回当たり８
秒弱（7.5秒）である。滞留時間は15秒以下が好まし
い。このプロセスは図10において“P"ライン（プラグ流
れに近づくので）として示されている。図からわかるよ
うに，エチルベンゼンへの転化率は，本発明によるプロ
セス（Ｐ）の場合のほうがはるかに大きい。図10におけ
る縦軸は，平衡へのパーセントアプローチを示している
（平衡とは，さらなる反応の起こらないポイントであ
る）。
の両方に対してより大きな反応器を使用した従来技術プ
ロセスと，前述した本発明による反応器を使用した本発
明によるプロセスに対して，エチレンとベンゼンの反応
によるエチルベンゼンへの転化率を比較している。“S"
ラインはCSTR〔逆混合の起こる従来技術の連続撹拌タン
ク反応器（continuous stirred tank reactor）〕に対
するものである。すなわち，エチルベンゼンとあらかじ
め形成されたポリエチルベンゼンがタンク反応器に再循
環されて再びエチレンと反応すると，さらにポリエチル
ベンゼンの望ましくない形成が起こる。このような反応
器における反応時間は，通常45〜60分である。本発明に
よる反応器（例えば８回パス反応器）においては，反応
器中の全滞留時間は約１分，すなわちパス１回当たり８
秒弱（7.5秒）である。滞留時間は15秒以下が好まし
い。このプロセスは図10において“P"ライン（プラグ流
れに近づくので）として示されている。図からわかるよ
うに，エチルベンゼンへの転化率は，本発明によるプロ
セス（Ｐ）の場合のほうがはるかに大きい。図10におけ
る縦軸は，平衡へのパーセントアプローチを示している
（平衡とは，さらなる反応の起こらないポイントであ
る）。
表Ｉと表IIは，本発明によるエチレンの導入，反応，
及び熱伝達の状況を示すのに説明した単一チューブ
〔“ショーチューブ（showtube）”〕ユニットを用いた
実験により得られたデータを示している。このユニット
に対する反応器は,2.5″（65.55mm）直径の炭素鋼パイ
プで被覆した13.5フィート×1.5インチのハステロイ合
金パイプであった。この実験に使用した触媒は，アルミ
ニウム金属,HClガス，及び液状エチル化ベンゼンから調
整した“レッドオイル（red oil）”であった。この好
ましい実施態様においては，触媒組成物は，以下のよう
にして別個の容器中にて作製される。すなわち，アルミ
ニウム金属（固体）を５重量％にて供給し；液状ポリエ
シユベンゼンを57重量％にて供給し;HClガスを38重量％
にて供給し；これらを75℃で30p.s.i.g（207kPaゲー
ジ）で供給して30分接触させる。反応器中のアルミニウ
ム濃度は442ppmであった。反応体は約195℃でショーチ
ューブに入り,211℃でショーチューブを出た。表IIから
わかるように，本質的に100％のエチレンが，該反応条
件にて330hr-1（滞留時間の逆数）の液空間速度で反応
した。反応チューブ中には２インチ（50.8mm）ごとに，
そして反応チューブを取り巻いている熱伝達用媒体には
４インチ（101.6mm）ごとに熱電対を設置していた。反
応チューブに液体が流入するときの圧力は約279.4p.s.
i.（1925kPa）であり，熱伝達用媒体のそれは約85.0p.
s.i.（585kPa）であった。
及び熱伝達の状況を示すのに説明した単一チューブ
〔“ショーチューブ（showtube）”〕ユニットを用いた
実験により得られたデータを示している。このユニット
に対する反応器は,2.5″（65.55mm）直径の炭素鋼パイ
プで被覆した13.5フィート×1.5インチのハステロイ合
金パイプであった。この実験に使用した触媒は，アルミ
ニウム金属,HClガス，及び液状エチル化ベンゼンから調
整した“レッドオイル（red oil）”であった。この好
ましい実施態様においては，触媒組成物は，以下のよう
にして別個の容器中にて作製される。すなわち，アルミ
ニウム金属（固体）を５重量％にて供給し；液状ポリエ
シユベンゼンを57重量％にて供給し;HClガスを38重量％
にて供給し；これらを75℃で30p.s.i.g（207kPaゲー
ジ）で供給して30分接触させる。反応器中のアルミニウ
ム濃度は442ppmであった。反応体は約195℃でショーチ
ューブに入り,211℃でショーチューブを出た。表IIから
わかるように，本質的に100％のエチレンが，該反応条
件にて330hr-1（滞留時間の逆数）の液空間速度で反応
した。反応チューブ中には２インチ（50.8mm）ごとに，
そして反応チューブを取り巻いている熱伝達用媒体には
４インチ（101.6mm）ごとに熱電対を設置していた。反
応チューブに液体が流入するときの圧力は約279.4p.s.
i.（1925kPa）であり，熱伝達用媒体のそれは約85.0p.
s.i.（585kPa）であった。
表Ｉにて示されているように，反応温度は，チューブ
中約46インチ（1170mm）の距離にて250℃に近づき，チ
ューブ中約138インチ（3500mm）の距離までは205〜210
℃の温度を保つ。シェル（ジャケット）中の熱伝達用媒
体は，シェル中32インチの距離にて150℃に近づき，約1
55〜160℃の温度を保持する。チューブに沿った温度分
布がこのようにかなり固定的であるということは，これ
らの条件下にてこのようなチューブや物質が，チューブ
中の反応による熱を熱伝達用媒体に効率的に伝達してい
ることを示している。この熱は，プロセス中のあらゆる
個所で利用することができる。
中約46インチ（1170mm）の距離にて250℃に近づき，チ
ューブ中約138インチ（3500mm）の距離までは205〜210
℃の温度を保つ。シェル（ジャケット）中の熱伝達用媒
体は，シェル中32インチの距離にて150℃に近づき，約1
55〜160℃の温度を保持する。チューブに沿った温度分
布がこのようにかなり固定的であるということは，これ
らの条件下にてこのようなチューブや物質が，チューブ
中の反応による熱を熱伝達用媒体に効率的に伝達してい
ることを示している。この熱は，プロセス中のあらゆる
個所で利用することができる。
表IIIは，図1,2,及び6aにて説明した本発明による反
応器システムを使用して，本発明に従ってエチルベンゼ
ンを製造するためのプロセスに対するデータを示してい
る。本プロセスに対し，フローパラメーターは次の通り
である。
応器システムを使用して，本発明に従ってエチルベンゼ
ンを製造するためのプロセスに対するデータを示してい
る。本プロセスに対し，フローパラメーターは次の通り
である。
シェル内部温度 207℃ （熱伝達用媒体） ベンゼン供給温度 225℃ ベンゼン供給圧力 357.5psig（2465kPaゲージ） 生成物出口圧力 348.2psig（2400kPaゲージ） シェル圧力 7.08psig（49kPaゲージ） エチレンのトータル供給速度571ポンド／時（259kg/h
r） ベンゼン供給速度 4495ポンド／時（2040kg/hr） 触媒供給速度 8.88ポンド／時（4kg/hr） HCl（ガス）供給速度 11.80ポンド／時（5kg/hr） これは,8回パス反応器（各パスにおいて６個の反応チ
ューブが８組）であり,8つのエチレンチャンバーを有し
ていて,6つのスパーチャンバーが各チャンバーに繋がっ
ている。これらチャンバーのそれぞれに対する１時間当
たりのポンド数（kg/hr）で表わしたエチレンの流量は
次の通りである。
r） ベンゼン供給速度 4495ポンド／時（2040kg/hr） 触媒供給速度 8.88ポンド／時（4kg/hr） HCl（ガス）供給速度 11.80ポンド／時（5kg/hr） これは,8回パス反応器（各パスにおいて６個の反応チ
ューブが８組）であり,8つのエチレンチャンバーを有し
ていて,6つのスパーチャンバーが各チャンバーに繋がっ
ている。これらチャンバーのそれぞれに対する１時間当
たりのポンド数（kg/hr）で表わしたエチレンの流量は
次の通りである。
1. 75.1（34.1） 2. 74.8（33.9） 3. 74.9（34） 4. 74.9（34） 5. 75.1（34.1） 6. 75.0（34） 7. 75.0（34） 8. 75.0（34） 各パスに対する反応体物質と生成物の出口温度（℃）
（液体チャンバーにおける各パスの端部にて測定した温
度）は次の取りである。
（液体チャンバーにおける各パスの端部にて測定した温
度）は次の取りである。
1. 222.2 2. 225.5 3. 222.6 4. 225.5 5. 225.6 6. 226.2 7. 226.9 8. 226.5 本プロセスに対する熱伝達係数は197Btu/hr/ft2/゜F
（1119W/m2k））である。上記データ及び表IIIに記載の
データは，（ａ）各パスにおいて実質的に全てのエチレ
ンが反応していること；（ｂ）反応体の温度分布が比較
的フラットであることから，反応熱が熱伝達用媒体に，
均一に且つ効率的に伝達されていること；（ｃ）８回の
パスのそれぞれに対して均一量のエチレンが供給されて
いること；及び（ｄ）及びアルキルレーターのエプシロ
ンが約0.35,すなわち，芳香環３つ当たり約１つのエチ
ル基であること；を示している。
（1119W/m2k））である。上記データ及び表IIIに記載の
データは，（ａ）各パスにおいて実質的に全てのエチレ
ンが反応していること；（ｂ）反応体の温度分布が比較
的フラットであることから，反応熱が熱伝達用媒体に，
均一に且つ効率的に伝達されていること；（ｃ）８回の
パスのそれぞれに対して均一量のエチレンが供給されて
いること；及び（ｄ）及びアルキルレーターのエプシロ
ンが約0.35,すなわち，芳香環３つ当たり約１つのエチ
ル基であること；を示している。
表IVは，図5aと図７に示した本発明による反応器シス
テムを使用して，本発明に従って行ったプロセスにより
得られたデータを示している。本プロセスに対し，フロ
ーパラメーターは次の通りである。
テムを使用して，本発明に従って行ったプロセスにより
得られたデータを示している。本プロセスに対し，フロ
ーパラメーターは次の通りである。
シェル内部温度 216.6℃ エチレン供給温度 21.6℃ ベンゼン供給温度 230.8℃ ベンゼン供給圧力 391.7psig（2700kPaゲージ） シェル圧力 28.3psig（195kPaゲージ） ベンゼン供給速度 353,100ポンド／時（160,166kg/h
r） 触媒供給速度 2799ポンド／時（1270kg/hr） HCl（ガス）供給速度 82.9ポンド／時（38kg/hr） エチレンのトータル供給速度49,910ポンド／時（2260
0kg/hr） 熱伝達係数Btu/hr/ft2゜F（W/m2k） 160（900） AlCl3濃度（ppm） 1805 各パスに対する反応体物質の液状温度（℃）は次の通
りである。
r） 触媒供給速度 2799ポンド／時（1270kg/hr） HCl（ガス）供給速度 82.9ポンド／時（38kg/hr） エチレンのトータル供給速度49,910ポンド／時（2260
0kg/hr） 熱伝達係数Btu/hr/ft2゜F（W/m2k） 160（900） AlCl3濃度（ppm） 1805 各パスに対する反応体物質の液状温度（℃）は次の通
りである。
1. 218.9 2. 231.7 3. 213.7 4. 231.0 5. 235.5 6. 235.2 7. 233.1 8. 243.4 1000ポンド／時（1000kg/hr）の各パスに対するエチ
レン供給量は次の通りである。
レン供給量は次の通りである。
1. 6.24（2.8） 2. 6.25（2.8） 3. 6.24（2.8） 4. 6.25（2.8） 5. 6.24（2.8） 6. 6.26（2.8） 7. 6.25（2.8） 8. 6.22（2.8） 表IVに記載のデータは，（ａ）各パスにおいて実質的
に全てのエチレンが反応していること；（ｂ）反応体の
温度分布が比較的フラットであることから，反応熱が熱
伝達用媒体に，均一且つ効率的に伝達されていること；
（ｃ）８回のパスのそれぞれに対して均一量のエチレン
が供給されていること；及び（ｄ）アルキレーターのエ
プシロンが約0.40,すなわち，芳香環５つ当たり約２つ
のエチル基であること；を示している。
に全てのエチレンが反応していること；（ｂ）反応体の
温度分布が比較的フラットであることから，反応熱が熱
伝達用媒体に，均一且つ効率的に伝達されていること；
（ｃ）８回のパスのそれぞれに対して均一量のエチレン
が供給されていること；及び（ｄ）アルキレーターのエ
プシロンが約0.40,すなわち，芳香環５つ当たり約２つ
のエチル基であること；を示している。
本発明のプロセス（例えば図７）においては，アルキ
ル化反応工程とアルキル交換反応工程は別々に行われ，
従って各工程はそれぞれ個別に最適化することができ
る。本発明による反応器の特質により，アルキル交換反
応工程とアルキル反応工程が２つの別個の反応器中で行
われる従来技術プロセスにおいても起こる逆混合の影響
を少なくするか又はなくすよう，アルキル化反応プロセ
スを最適化することができる。種々の従来技術プロセス
においては，触媒濃度が，液状反応体への触媒の溶解度
限界を越えることがあり，このため２つの液相を含む不
均一な反応混合物を生じる（従ってさらに多くの触媒を
必要とする）。反応チューブを下方に移動する液相が２
つあるということは，反応が非効率的となる。本発明に
よる好ましいプロセス（例えば，上記の特定のプロセ
ス）における触媒濃度は溶解度限界未満であり，従って
均一系となる。本発明によるプロセスでは比較的高い反
応温度が達成されるので，触媒の溶解度限界を越えなく
て済む（すなわち，反応温度が高いほど溶解度限界は高
くなる）。さらに，アルキル交換反応の温度が比較的低
いことも，本発明によるプロセスの効率に対して寄与す
る。この温度は,75℃以下で40℃以上であるのが好まし
く，最も好ましいのは65℃である。こうしたこの比較的
低い温度は，トランスアルキレーター中に二相反応体混
合物を生成する。“収率（yield）”は，生成されたエ
チルベンゼンと，プラントに供給されたエチレンとベン
ゼンの合計との比である。本発明によるプロセスとアル
キレーターに対する収率は非常に高い。例えば，図１と
図２に示したような反応器を使用して行ったプロセスで
は,99.7％の収率（これは99.6％というプラント全体の
収率に相当する）が達成された。この特定のプロセスに
対し，他のパラメータは次の通りである。
ル化反応工程とアルキル交換反応工程は別々に行われ，
従って各工程はそれぞれ個別に最適化することができ
る。本発明による反応器の特質により，アルキル交換反
応工程とアルキル反応工程が２つの別個の反応器中で行
われる従来技術プロセスにおいても起こる逆混合の影響
を少なくするか又はなくすよう，アルキル化反応プロセ
スを最適化することができる。種々の従来技術プロセス
においては，触媒濃度が，液状反応体への触媒の溶解度
限界を越えることがあり，このため２つの液相を含む不
均一な反応混合物を生じる（従ってさらに多くの触媒を
必要とする）。反応チューブを下方に移動する液相が２
つあるということは，反応が非効率的となる。本発明に
よる好ましいプロセス（例えば，上記の特定のプロセ
ス）における触媒濃度は溶解度限界未満であり，従って
均一系となる。本発明によるプロセスでは比較的高い反
応温度が達成されるので，触媒の溶解度限界を越えなく
て済む（すなわち，反応温度が高いほど溶解度限界は高
くなる）。さらに，アルキル交換反応の温度が比較的低
いことも，本発明によるプロセスの効率に対して寄与す
る。この温度は,75℃以下で40℃以上であるのが好まし
く，最も好ましいのは65℃である。こうしたこの比較的
低い温度は，トランスアルキレーター中に二相反応体混
合物を生成する。“収率（yield）”は，生成されたエ
チルベンゼンと，プラントに供給されたエチレンとベン
ゼンの合計との比である。本発明によるプロセスとアル
キレーターに対する収率は非常に高い。例えば，図１と
図２に示したような反応器を使用して行ったプロセスで
は,99.7％の収率（これは99.6％というプラント全体の
収率に相当する）が達成された。この特定のプロセスに
対し，他のパラメータは次の通りである。
エプシロン アルキレーター／トランスアルキレーター .36/.45 エチレンの固定（反応したエチレンの量） 100％ ベンゼン供給温度 222℃ 液体生成物の温度 238℃ 滞留時間（反応器中トータル） 約１分 熱伝達係数Btu/hr/ft2/゜F（W/m2k） 168（954） 液体生成物出口圧力 350psig（2400kPaゲージ） チューブ通過による圧力降下 10.6psi（73kPa） ベンゼン供給速度 4500ポンド／時（2040kg/hr） エチレンのトータル供給速度577ポンド／時（262kg/h
r） 触媒濃度（ppm） 900〜1200 このプラントを1131時間運転したが，残留物（ター
ル）による汚染の徴候は認められなかった。
r） 触媒濃度（ppm） 900〜1200 このプラントを1131時間運転したが，残留物（ター
ル）による汚染の徴候は認められなかった。
従って以上のことから，本発明と本明細書にて開示し
た実施態様は，前記の目的が達成されるよう適合されて
いることがわかる。本発明の精神と範囲の逸脱すること
なく，方法と装置に対して種々の変形が可能である。さ
らに，以下の特許請求の範囲に記載の各要素又は工程
は，実質的に同じもしくは等価の仕方で実質的に同じ結
果を得るための全ての等価な要素又は工程も含んでいる
ものと考えるべきである。いかなる形にてその原理が使
用されようとも，本発明に含まれるものとする。従って
本発明は，前記の利点や目的だけでなく本発明が有する
固有の利点や目的が達成されるように適合されている。
た実施態様は，前記の目的が達成されるよう適合されて
いることがわかる。本発明の精神と範囲の逸脱すること
なく，方法と装置に対して種々の変形が可能である。さ
らに，以下の特許請求の範囲に記載の各要素又は工程
は，実質的に同じもしくは等価の仕方で実質的に同じ結
果を得るための全ての等価な要素又は工程も含んでいる
ものと考えるべきである。いかなる形にてその原理が使
用されようとも，本発明に含まれるものとする。従って
本発明は，前記の利点や目的だけでなく本発明が有する
固有の利点や目的が達成されるように適合されている。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 アイビー，ジョン・ビー アメリカ合衆国テキサス州77566，レイ ク・ジャクソン，ダフォディル 204 (72)発明者 レースナー，カーク・エイ アメリカ合衆国テキサス州77515，アー リントン，マナー 716 (72)発明者 フォックス，エルロイ・ジー アメリカ合衆国テキサス州77531，クル ーテ，レイクウッド・ドライブ 234 (56)参考文献 特開 昭56−95131（ＪＰ，Ａ) 米国特許3969081（ＵＳ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) C07C 2/64 - 2/70 C07C 15/02 - 15/113 B01J 19/24
Claims (16)
- 【請求項１】反応体物質をある反応において反応させる
ためのプロセスであって， 第１の反応体物質を反応器容器の第１のチャンバー中に
供給する工程，このとき前記反応器容器は，第１の端
部，第２の端部，反応の生成物が前記反応器容器から流
れ出る反応生成物出口を有する； 前記第１の反応体物質を，前記第１のチャンバーから外
表面を有する中空反応チューブ中に乱流の形で流入させ
る工程，このとき前記反応チューブは，前記第１のチャ
ンバーと繋がっており，前記反応器容器の第１の端部と
第２の端部との間に延びている；及び 第２の反応体物質を，中空スパージャーを介して前記反
応チューブ中に供給する工程，このとき前記中空スパー
ジャーは，その一部が前記反応チューブ中に延びてお
り，前記第２の反応体物質が前記反応チューブ中に乱流
の形で流入し， 前記反応チューブは，前記第１と第２の反応体物質の反
応生成物が，前記反応チューブを流れて前記反応生成物
出口を介して前記反応器容器から流出するよう，前記反
応生成物出口と繋がっている； を含む前記プロセス。 - 【請求項２】反応体物質をある反応において反応させて
反応生成物を得るためのプロセスであって， 第１の反応体物質を反応器容器の第１のチャンバー中に
供給する工程，このとき前記反応器容器は，第１の端
部，第２の端部，及び反応の生成物が前記反応器容器か
ら流れ出る反応生成物出口を有する； 前記第１の反応体物質を，前記反応器容器の第１の端部
にて，前記第１のチャンバーから複数の中空反応チュー
ブ中に均一に且つ乱流の形で流入させる工程，このとき
各チューブは，内表面と外表面を有していて前記第１の
チャンバーと繋がっており，前記第１のチャンバーと前
記反応器容器の第２の端部との間に延びている； 第２の反応体物質を，複数の中空スパージャーを介して
前記反応チューブ中に供給する工程，このとき１つのス
パージャーが各反応チューブ内に部分的に配置され，前
記第２の反応体物質が前記スパージャーを介して前記反
応チューブ中に乱流の形で流入する； 熱伝達用媒体が熱交換関係にて前記反応チューブの外表
面と接触するよう，前記熱伝達用媒体を熱伝達用入口を
介して前記反応器中に流入させる工程； 前記熱伝達用媒体を，熱伝達用出口を介して前記反応器
から流出させる工程；及び 前記反応チューブが繋がっている前記反応生成物出口を
介して，反応生成物を前記反応チューブから流出させる
工程； を含む前記プロセス。 - 【請求項３】前記第２の反応体物質が第２のチャンバー
に供給され，このとき前記第２の反応体物質が前記第２
のチャンバーから流れ出て前記中空スパージャーに流入
し，そして前記中空スパージャーを通過するよう，前記
反応チューブのそれぞれに対する前記中空スパージャー
が，前記第２のチャンバーと繋がっていて且つ前記第２
のチャンバーから延びており， 前記第１の反応体物質の圧力が，前記第１のチャンバー
と前記反応チューブの内部との間で第１の圧力降下を起
こし，前記第１の反応体物質の圧力が，第１の反応体物
質が前記第１のチャンバーを横切って前記反応チューブ
のそれぞれに流れるときに第２の圧力降下を起こし，前
記第１の反応体物質の均一量が前記反応チューブのそれ
ぞれに流入するよう，前記第１の圧力降下が前記第２の
圧力降下より充分に大きく，前記第１の圧力降下対前記
第２の圧力降下の比が10より大きく， 前記第２の反応体物質の圧力が，第２の反応体物質が前
記第２のチャンバーから流れて各スパージャーにおける
孔から流れ出るときに第１の圧力降下を起こし，前記第
２の反応体物質の圧力が，第２の反応体物質が前記第２
のチャンバーを横切って前記スパージャーのそれぞれに
流れるときに第２の圧力降下を起こし，前記第２の反応
体物質の均一量が前記スパージャーのそれぞれに流入す
るよう，前記第１の圧力降下が前記第２の圧力降下より
充分に大きく，そして 反応チューブ中における反応体の滞留時間が15秒未満で
ある， 請求の範囲第２項に記載のプロセス。 - 【請求項４】エチレン，触媒，及びベンゼンをアルキル
化反応器容器の反応チューブ中に供給する工程，このと
き前記反応チューブにおいてこれらの物質が発熱反応を
起こして，ベンゼン，触媒，及び反応生成物としてのエ
チルベンゼンとポリエチルベンゼンを含んだ第１の流れ
を生成する； 前記第１の流れをアルキル交換反応器中に流入させる工
程，このときアルキル交換反応器中の反応により，前記
第１の流れより高いエチルベンゼン含量と前記第１の流
れより低いポリエチルベンゼン含量を有する，触媒，エ
チルベンゼン，ベンゼン，及びポリエチルベンゼンを含
有した第２の流れが生成する； 前記第２の流れを分離手段に流入させて，エチルベンゼ
ンを含んだ成分を分離する工程；及び 前記反応チューブと熱交換関係にある熱伝達用媒体を前
記反応器容器中に流入させて，エチレンとベンゼンとの
反応によって生成した熱を回収し，そしてこのようにし
て加熱された熱伝達用媒体を前記分離手段に流入させ
て，前記分離手段を作動させるための熱を供給する工
程； を含むエチルベンゼンの製造プロセス。 - 【請求項５】前記分離手段がエチルベンゼン仕上がり蒸
留塔を含み，前記の加熱された熱伝達用媒体が前記塔に
流入して前記塔を作動させるための熱を供給する，請求
の範囲第４項に記載のプロセス。 - 【請求項６】前記第２の流れをベンゼン回収塔に供給す
る工程，このとき前記ベンゼン回収塔は，ベンゼンと水
を含有した生成物流れと，前記第２の流れ中のエチルベ
ンゼンを含有した主要流れを生成する；及び 前記主要流れを前記エチルベンゼン仕上がり塔に供給す
る工程，このとき前記エチルベンゼン仕上がり塔は，主
としてエチルベンゼンを含んだ流れと，主としてポリエ
チルベンゼン類を含んだ流れを生成する； を含む，請求の範囲第５項に記載のプロセス。 - 【請求項７】前記生成物流れを，さらなる水を含んださ
らなるベンゼンと共にベンゼン乾燥器に供給する工程，
このとき前記ベンゼン乾燥器は，水流れと主としてベン
ゼンを含んだベンゼン流れを生成する； 前記第１の流れがアルキル交換反応器に流入する前に前
記第１の流れが通過する第１の熱交換器に，前記ベンゼ
ン流れを供給する工程，これによって前記ベンゼン流れ
が加熱される；及び このように加熱されたベンゼン流れを前記反応器容器中
に供給する工程； を含む，請求の範囲第６項に記載のプロセス。 - 【請求項８】前記の主としてポリエチルベンゼン類を含
有した流れをポリエチルベンゼン類回収塔に供給する工
程，このとき前記ポリエチルベンゼン類回収塔は,2つの
流れ，すなわち残留物を含有した流れと，ポリエチルベ
ンゼン類含有生成流れを生じる； を含む，請求の範囲第７項に記載のプロセス。 - 【請求項９】前記ポリエチルベンゼン類含有生成流れを
前記アルキル交換反応器に供給する工程； を含む，請求の範囲第８項に記載のプロセス。 - 【請求項１０】前記生成流れが前記第１の流れと合流
し，この合流した流れが前記アルキル交換反応器に供給
される，請求の範囲第９項に記載のプロセス。 - 【請求項１１】前記第２の流れを触媒セトラーに供給し
て，一部の再循環可能な触媒を取り出す工程；及び このようにして回収された再循環可能な触媒を前記アル
キル交換反応器中に供給する工程； を含む，請求の範囲第４項に記載のプロセス。 - 【請求項１２】一部の再循環可能な触媒を取り出した前
記第２の流れを，水供給物を含む洗浄システムに供給す
る工程，このとき前記洗浄システムは，失活触媒と水を
含有した流れと，前記失活触媒／水含有流れ中の物質以
外の前記第２の流れの成分を含んだ新たな流れを生成す
る；及び 前記の新たな流れを前記分離手段に供給する工程； を含む，請求の範囲第11項に記載のプロセス。 - 【請求項１３】前記生成物流れが前記ベンゼン乾燥器に
入って加熱される前に，前記ベンゼン回収塔からの前記
生成物流れと熱交換関係にある第２の熱交換器に，前記
第１の流れを通す工程を含む，請求の範囲第７項に記載
のプロセス。 - 【請求項１４】前記反応器容器が， 第１の端部，第２の端部，及び反応生成物が前記反応器
容器から流出する反応生成物出口，を有する中空反応器
容器； 内表面，外表面，第１の端部，及び第２の端部を有して
いて，前記反応器容器内に据え付けられており，前記反
応器容器の第１の端部から前記反応器容器の第２の端部
まで延びている複数の反応チューブ； 液状のベンゼンと触媒を受け入れるための，前記反応器
容器の第１の端部に配置された第１のチャンバー， このとき前記液状のベンゼンと触媒が，圧力降下を伴っ
て，前記第１のチャンバーからその第１の端部を介して
前記反応チューブの内部に乱流の形で流入するよう，前
記各反応チューブの第１の端部が前記第１のチャンバー
と繋がっている； 前記各反応チューブ中にその一部が配置されていて，エ
チレンが，触媒の存在下でのベンゼンとの反応のため
に，圧力降下を伴って前記反応チューブの内部に乱流の
形で流れていく中空スパージャー， このときエチレンを含んだ反応生成物が，前記反応チュ
ーブの内部から前記反応生成物出口へと流れてそこを通
過し，そして前記反応容器から流出するよう，前記複数
の反応チューブの第２の端部が前記反応生成物出口と繋
がっている；及び 前記エチレンを受け入れるための第２のチャンバー，こ
のときエチレンが，前記第２のチャンバーから流れ出
て，前記複数の反応チューブ中に延びている各スパージ
ャーの一部分における孔に入り，そして孔を通過するよ
う，前記中空スパージャーが前記第２のチャンバーと繋
がっていて且つ前記第２のチャンバーから延びており， 前記液状のベンゼンと触媒の圧力が，前記第１のチャン
バーと前記反応チューブの内部との間で第１の圧力降下
を起こし，前記液状のベンゼンと触媒の圧力が，前記液
状のベンゼンと触媒が前記第１のチャンバーを横切って
前記複数の反応チューブのそれぞれに流れるときに第２
の圧力降下を起こし，そして前記第１の反応体物質の均
一量が前記反応チューブのそれぞれ流入するよう，前記
第１の圧力降下が前記第２の圧力降下より充分に大き
く， 前記第１の圧力降下対前記第２の圧力降下の比が10より
大きく， 前記エチレンの圧力が，エチレンが前記第２のチャンバ
ーから流れて各スパージャーにおける孔から出ていくと
きに第１の圧力降下を起こし，前記エチレンの圧力が，
エチレンが前記第２のチャンバーを横切って前記スパー
ジャーのそれぞれに流れるときに第２の圧力降下を起こ
し，そしてエチレンの均一量が前記スパージャーのそれ
ぞれに流入するよう，前記第１の圧力降下が前記第２の
圧力降下より充分に大きい； を含む，請求の範囲第４項に記載のプロセス。 - 【請求項１５】第１の端部，第２の端部，及び反応生成
物が流れ出る反応生成物出口，を有する中空反応器容
器； 内表面，外表面，第１の端部，及び第２の端部を有して
いて，前記反応器容器内に据え付けられており，前記反
応器容器の第１の端部から前記反応器容器の第２の端部
まで延びている少なくとも１つの反応チューブ； 第１の反応体物質を受け入れるための，前記反応器容器
の第１の端部に配置された第１のチャンバー， このとき第１の反応体物質が，圧力降下を伴って，前記
第１のチャンバーから第１の端部を介して前記少なくと
も１つの反応チューブの内部に乱流の形で流入するよ
う，前記少なくとも１つの反応チューブのそれぞれの第
１の端部が前記第１のチャンバーと繋がっている；及び 前記少なくとも１つの反応チューブ中にその一部が配置
されていて，第２の反応体物質が，前記第１の反応体物
質との反応のために，圧力降下を伴って，前記少なくと
も１つの反応チューブの中に乱流の形で通過して流れて
いく中空スパージャー， このとき反応生成物が，前記反応チューブの内部から前
記反応生成物出口へと流れてそこを通過し，そして前記
反応器容器から流出するよう，前記少なくとも１つの反
応チューブの第２の端部が前記反応生成物出口と繋がっ
ている； を含む，反応体物質を反応させるための反応器。 - 【請求項１６】第１の端部，第２の端部，及び反応生成
物が流出する反応生成物出口，を有する中空反応器容
器； 内表面，外表面，第１の端部，及び第２の端部を有して
いて，前記反応器容器内に据え付けられており，前記反
応器容器の第１の端部から前記反応器容器の第２の端部
まで延びている少なくとも１つの反応チューブ； 第１の反応体物質を受け入れるための，前記反応器容器
の第１の端部に配置された第１のチャンバー， このとき第１の反応体物質が，圧力降下を伴って，前記
第１のチャンバーから第１の端部を介して前記少なくと
も１つの反応チューブの内部に乱流の形で流入するよ
う，前記少なくとも１つの反応チューブのそれぞれの第
１の端部が前記第１のチャンバーと繋がっている； 前記少なくとも１つの反応チューブのそれぞれの内部に
その一部が配置されていて，第２の反応体物質が，前記
第１の反応体物質との反応のために，圧力降下を伴っ
て，前記少なくとも１つの反応チューブ中へと乱流の形
で通過して流れていく中空スパージャー， このとき反応生成物が，前記反応チューブの内部から前
記反応生成物出口へと流れてそこを通過し，そして前記
反応器容器から流出するよう，前記少なくとも１つの反
応チューブの第２の端部が前記反応生成物出口と繋がっ
ており， 熱伝達用媒体が，熱交換関係にて前記反応チューブの外
表面と接触し，且つ前記第１又は第２の反応体物質と接
触しないよう，前記反応器容器が熱伝達用媒体を前記反
応器容器中に流入・流出させるための熱伝達用媒体入口
と熱伝達用媒体出口を有し，前記反応器容器が配置さ
れ，そして前記少なくとも１つの反応チューブが配置さ
れており， 前記少なくとも１つの反応チューブにおける反応が発熱
反応であり，前記熱伝達用媒体が，反応熱によりそれ自
体加熱されている前記少なくとも１つの反応チューブと
の熱交換関係にて加熱される；及び 前記第２の反応体物質を受け入れるための第２のチャン
バー，このとき前記第２の反応体物質が，前記第２のチ
ャンバーから流れ出て，前記中空スパージャーに入りそ
して前記中空スパージャーを通過するよう，前記少なく
とも１つの反応チューブのそれぞれに対する前記中空ス
パージャーが前記第２のチャンバーと繋がっていて，且
つ前記第２のチャンバーから延びており， 前記少なくとも１つの反応チューブが複数の反応チュー
ブを含み，中空スパージャーが各チューブに対応し，前
記第１の反応体物質の一部が前記反応チューブのそれぞ
れに流入可能であり，前記第１の反応体物質の圧力が，
前記第１のチャンバーと前記反応チューブの内部との間
で第１の圧力降下を起こし，前記第１の反応体物質の圧
力が，第１の反応体物質が前記第１のチャンバーを横切
って前記反応チューブのそれぞれに流れるときに第２の
圧力降下を起こし，そして前記第１の反応体物質の均一
量が前記反応チューブのそれぞれに流入するよう，前記
第１の圧力降下が前記第２の圧力降下より充分に大き
く， 前記第１の圧力降下対前記第２の圧力降下の比が10より
大きく， 各反応チューブに対する前記中空スパージャーが，前記
第２の反応体物質を受け入れるために前記反応器容器の
第１の端部に配置された第２のチャンバーであって，且
つ前記第２の反応体物質が，流れ出て前記スパージャー
に入りそしてそこを通過して各反応チューブ中に配置さ
れた各スパージャーの端部における孔から流れ出る第２
のチャンバーと繋がっており，前記第２の反応体物質の
圧力が，第２の反応体物質が前記第２のチャンバーから
流れて各スパージャーにおける孔から流れ出るときに第
１の圧力降下を起こし，前記第２の反応体物質の圧力
が，第２の反応体物質が前記第２のチャンバーを横切っ
て前記スパージャーのそれぞれに流れるときに第２の圧
力降下を起こし，そして前記第２の反応体物質の均一量
が前記スパージャーのそれぞれに流入するよう，前記第
１の圧力降下が前記第２の圧力降下より充分に大きく， 前記少なくとも１つの反応チューブが，反応チューブ長
さの主要部分に沿って反応により均一に加熱される； を含む，反応体物質を反応させるための反応器。
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|---|---|---|---|
| US511,489 | 1990-04-17 | ||
| US07/511,489 US5227556A (en) | 1990-04-17 | 1990-04-17 | Turbulent flow process, monoalkyl aromatic production process and reactor for such process |
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|---|---|
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|---|---|---|---|
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