JP4570464B2 - 触媒気相反応を行うためのジャケット管反応装置と、それを運転する方法 - Google Patents
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Description
1)反応装置の大きさの割にできるだけ大きな製造能力を得るためには、爆発の危険がある成分、たとえば酸素と炭化水素を含むものであっても、プロセスガスの装入量はできるだけ大きくするのが望ましい。
2)装入量だけでなく、両者成分が共存滞留する時間とともにも、爆発リスクは増加する。
ジメチルベンゼン(m、o、p)を酸化してそれぞれのモノ‐およびジアルデヒドとする、
ジメチルベンゼン(m、o、p)を酸化してそれぞれのモノ‐およびジカルボン酸、またはそれらの無水物とする、
トリメチルベンゼンを酸化してそれぞれのモノ‐、ジ−およびトリアルデヒドとする、
トリメチルベンゼンを酸化してそれぞれのモノ‐、ジ‐およびトリカルボン酸、またはそれらの無水物とする、
ジュレンを酸化して無水ピロメリット酸とする、
γ‐またはβ‐ピコリンを酸化してγ‐またはβ‐ピコリンカルバルデヒドとする、
γ‐またはβ‐ピコリンを酸化してイソニコチン酸またはニコチン酸とする、
プロペンを酸化してアクロレインとする、
アクロレインを酸化してアクリル酸とする、
プロパンを酸化してアクロレインとする、
プロパンを酸化してアクリル酸とする、
ブタンを酸化してMSA(無水マレイン酸)とする、
ラフィネートを酸化してMSAとする、
i‐ブタンを酸化してメタクロレインとする、
メタクロレインを酸化してメタクリル酸とする、
メタクロレインを酸化してメタクリル酸メチルとする、
i‐ブタンを酸化してメタクロレインとする、
i‐ブタンを酸化してメタクリル酸とする、
ジメチルベンゼン(m、o、p)をアンモ酸化してそれぞれのモノ‐およびジニトリルとする、
トリメチルベンゼンをアンモ酸化してそれぞれのモノ‐およびジ‐、トリニトリルとする、
プロパンをアンモ酸化してアクリルニトリルとする、
プロペンをアンモ酸化してアクリルニトリルとする、
β‐ピコリンをアンモ酸化して3‐シアノピリジンとする、
γ‐ピコリンをアンモ酸化して4‐シアノピリジンとする、
メタノールを酸化してホルムアルデヒドとする、
ナフタリンおよび/またはo‐キシレンを酸化、場合によっては混合プロセスの中で酸化して無水フタル酸とする、
エタンを酸化して酢酸とする、
エタノールを酸化して酢酸とする、
ゲラニオールを酸化してシトラールとする、
エチレンを酸化して酸化エチレンとする、
プロペンを酸化して酸化プロピレンとする、
塩化水素を酸化して塩素とする、
グリコールを酸化してグリオキサールとする、および
MSAを水素添加してブタンジオールとする。
本発明によるジャケット管反応装置は、とくに下記の内容と利点を持つ:
触媒管への入口でプロセスガスにあてられる容積を、設計上および流体工学上の視点からできるだけ小さく抑えることができる。
触媒管の入口の前でプロセスガスに当てられる容積の中で、プロセスガスのすべてまたは一部が停止する可能性がある淀みを、設計上および流体工学上の視点から可能な限り防止することができる。
少なくともすでに反応済みのプロセスガスの供給系統で、方向変換やとくに流れの断続をできるだけ防止することができる。
ガス入口フード(2、60)を、ガス入口側の管板(4)の周縁部に、リング状に配置されたボルトを用いて固定することができる。
ガス入口フード(2、60)および/またはその組込物(42)を、冷却可能および/または加熱可能とすることができる。
ガス入口フード(2、60)および/またはその組込物(42)に、冷媒または熱媒が貫流する流路(160)を設けることができる。
支持構造に、縦位置に設けられた応力緩和スリット(150)および/または応力緩和切り欠き(152)を複数設けることができる。
支持構造を、ガス出口側の管板(148)まで伸ばすことができる。
支持構造は、固定されない状態で、それぞれの管板(4、148)に接触させることができる。
支持構造は、該当する管板(4、148)の切り欠き(142)に噛み込むものとすることができる。
Claims (40)
- (a)ガス入口側管板(4)とガス出口側管板(148)の間を延び、触媒充填物を内部に含んでおり、周りを囲む反応装置ジャケット(6)の中で熱媒の接触流を受け、触媒充填物と接触しながら内部を該当する反応ガス混合物が貫流する触媒管束(8)と、
(b)該当するプロセスガスを触媒管束へ供給し、反応済みプロセスガスを触媒管束から排出するための、それぞれ入口側管板(4)および出口側管板(148)の上に張り渡されたガス入口フード(2)およびガス出口フード(60)と、そして
(c)プロセスガスをガス入口フード(2)中へ供給するためのプロセスガス供給管(172)を備えている触媒気相反応を行うためのジャケット管反応装置において、
プロセスガス供給管(172)は、少なくともプロセスガスの部分量および成分の1つのための少なくとも1つの供給箇所(178)を備え、この供給箇所で、プロセスガスは非爆発範囲から爆発範囲へ移行することにより、プロセスガス供給管(172)はそこではプロセスガスの成分比が非爆発範囲にある第1の部分と、そこではプロセスガスの成分比が爆発範囲にあり、プロセスガスの流れ方向で見て第1の部分の後にある第2の部分に分けられ、
プロセスガス供給管(172)は第1の部分に逆止弁ユニット(180)を備えることと、そして
逆止弁ユニット(180)と、ガス入口側管板(4)と、この両者の間にあって正常な作業条件のもとではプロセスガスの圧力を受けるすべての部品はプロセスガスの爆燃または爆轟によって生じる最大圧力に耐えるように設計されていること、
を特徴とする上記のジャケット管反応装置。 - 逆止弁ユニット(180)が、少なくとも2つの並列接続された逆止弁で形成されていることを特徴とする請求項1に記載のジャケット管反応装置。
- 触媒管へ入る前のプロセスガスが、全部あるいは部分的に停滞し得るスペースに、該当する反応に不活性なパージガスを吹き込む装置を備えることを特徴とする、請求項1または2に記載のジャケット管反応装置。
- ガス入口側の管板(4)の周縁部で触媒管束(8)の半径方向外側にパージガスを吹き込む装置を備えることを特徴とする、請求項3に記載のジャケット管反応装置。
- パージガスは接線方向の流れ成分を持って吹き込まれることを特徴とする、請求項4に記載のジャケット管反応装置。
- ガス入口フード(2)が、半径方向外側に行くにつれガス入口側管板(4)との間隔が小さくなる扁平な漏斗状に形成され、そして中心にガス入口が設けられていることを特徴とする、請求項1ないし5のいずれかに記載のジャケット管反応装置。
- ガス入口フード(2)が少なくともほぼトランペット開口部状に丸み付けされ、周縁部に行くにつれ扁平に形成されていることを特徴とする、請求項6に記載のジャケット管反応装置。
- シエル状のガス入口フード(60)の中に同軸に配置された扁平な漏斗形の組込物(42)をさらに備え、ガス入口ソケット(10)はこの組込物の中心貫通孔へ接続され、またこの組込物の周縁部がガス入口側の管板(4)の周縁部に対して密封されていることを特徴とする、請求項1ないし5のいずれかに記載のジャケット管反応装置。
- 組込物(42)が少なくともほぼトランペット開口状に丸み付けされ、周縁部に行くにつれて扁平に形成されていることを特徴とする、請求項8に記載のジャケット管反応装置。
- 組込物(42)が、複数の規則的に分布された箇所で、ガス入口フード(60)に支持されていることを特徴とする、請求項8または9に記載のジャケット管反応装置。
- 組込物(42)周縁部におけるシール(72)はガス透過性であり、該当するパージガスがこのシールを経由して吹き込まれることを特徴とする、請求項8ないし10のいずれかに記載のジャケット管反応装置。
- 該当するシール(72)がガス透過性素材からなることを特徴とする、請求項11に記載のジャケット管反応装置。
- 該当するシール(72)がとびとびに配置されたガス通過流路(92,88,96,108)を備えていることを特徴とする、請求項11に記載のジャケット管反応装置。
- 該当するシール(72)の素材(86,104,106)が、パージガスのための通過断面積が一方から作用する正圧によって変化するように柔軟であることを特徴とする、請求項11または12に記載のジャケット管反応装置。
- 該当するシール(72)の外側が、供給されるパージガスが通過するスペースと接続されていることを特徴とする、請求項11ないし14のいずれかに記載のジャケット管反応装置。
- 該当するスペースが半径方向内側のシール(72)および半径方向外側のシール(76)に境界を区切られていることを特徴とする、請求項15に記載のジャケット管反応装置。
- パージガスが大気に対して正圧の下にあることを特徴とする、請求項16に記載のジャケット管反応装置。
- 該当するスペースが主としてガス入口フード(60)の残余の体積からなることを特徴とする、請求項15ないし17のいずれかに記載のジャケット管反応装置。
- ガス入口フード(2,60)とガス入口側の管板(4)は、溶接リップシール(76,122)を介して互いに結合されている特徴とする、請求項1ないし18のいずれかに記載のジャケット管反応装置。
- ガス入口側の管板(4)の上に、ガス入口の方を向いて、かつガス入口に近づくにつれて先細となる、ピン状の流れ案内体(16)を備えることを特徴とする、請求項1ないし19のいずれかに記載のジャケット管反応装置。
- ガス入口側の管板(4)とガス出口側の管板(148)の間で、ガス入口側の管板(4)のための支持構造が反応装置ジャケット(6)に固定されていることを特徴とする、請求項1ないし20のいずれかに記載のジャケット管反応装置。
- 上記支持構造は、少なくともその一部が少なくとも2つの金属部品(141)によって形成され、これら金属部品は反応装置中心軸から半径方向外側に延びることを特徴とする、請求項21に記載のジャケット管反応装置。
- 触媒管束(8)が、リング状に配置され、前記支持構造の一部は触媒管束の配管のない内部にほぼ円筒形、角柱、円錐形、または三角錐形の追加的な金属部品(146)を備え、この金属部品(146)は半径上に位置する金属部品(141)に支持されていることを特徴とする、請求項22に記載のジャケット管反応装置。
- ガス入口側の管板(4)が熱絶縁されていることを特徴とする、請求項1ないし23のいずれかに記載のジャケット管反応装置。
- プロセスガス供給管(172)内を第1のプロセスガス成分が流れ、プロセスガスの流れ方向で見てガス入口フード(2,60)の手前に、第1のプロセスガス成分に添加される第2のプロセスガス成分のための第1の供給箇所(174)、その後に第1のプロセスガス成分の残余またはそのほかのプロセスガス成分のための少なくとも1つの第2の供給箇所(176,178)を備えることを特徴とする、請求項1に記載のジャケット管反応装置。
- 少なくとも最後の供給箇所(178)に続いて、少なくとも1つの混合装置(182,184,186)を設けることを特徴とする請求項25に記載のジャケット管反応装置。
- 少なくとも1つの第2の供給箇所が、流路断面上に多数のインジェクター(194)が分布されている精密噴射装置(192)によって形成されることを特徴とする、請求項25に記載のジャケット管反応装置。
- 多数のインジェクター(194)のそれぞれが、個別のスロットル装置を備えることを特徴とする、請求項27に記載のジャケット管反応装置。
- 少なくとも1つの供給箇所(174,176,178,192)が関係するプロセスガス成分を液体の形で受け取ることを特徴とする、請求項25ないし28のいずれかに記載のジャケット管反応装置。
- 少なくとも1つの供給箇所(174,176,178,192)が、液体形プロセスガス成分を吹き込む手段を備えることを特徴とする、請求項29に記載のジャケット管反応装置。
- 少なくとも1つの供給箇所(174,176,178,192)が、液体形プロセスガス成分を噴霧または気化させることができることを特徴とする、請求項29または30に記載のジャケット管反応装置。
- 少なくとも1つの供給箇所(174,176,178,192)が加熱手段を備えていることを特徴とする、請求項29に記載のジャケット管反応装置。
- 少なくとも1つの供給箇所(174,176,178,192)が熱絶縁されていることを特徴とする、請求項29に記載のジャケット管反応装置。
- 逆止弁ユニット(180)が第1および第2の供給箇所(174,176)の間に設けられていることを特徴とする、請求項25に記載のジャケット管反応装置。
- 逆止弁ユニット(180)は、プロセスガス供給管(172)の断面を拡大することにより圧力緩和スペースを形成するチャンバー(190)内に配置されることを特徴とする、請求項34に記載のジャケット管反応装置。
- 酸化、水素添加、脱水素、ニトロ化およびアルキル化よりなる群から選ばれたプロセスの気相反応を実施するステップを含んでいる、請求項1ないし35のいずれかに記載のジャケット管反応装置の使用方法。
- ケトン、メチルイソブチルケトン、メルカプタン、イソプレン、アントラキノン、o−クレゾール、エチレン、ヘキサン、フルフラール、アセチレン、酢酸ビニル、塩化イソプロピル、無水ナフタル酸、塩化ビニル、オキソアルコール、スチレン、シアン化水素、ポリフェニレンオキシド、ジメチルフェノール、ピリジンアルデヒド、α−オレフィン、ビタミンB6、青酸、アニリン、蟻酸ニトリル、ジフルオロメタン、4−メチル−2−ペンタノンおよびテトラヒドロフランよりなる群から選ばれた化合物を製造するための請求項36に記載の方法。
- ジメチルベンゼン(m.o.p)の対応するモノ−およびジアルデヒドへの酸化、
ジメチルベンゼン(m.o.p)の対応するモノ−およびジカルボン酸またはそれらの無水物への酸化、
トリメチルベンゼンの対応するモノ−、ジ−およびトリアルデヒドへの酸化、
トリメチルベンゼンの対応するモノ−、ジ−およびトリカルボン酸またはそれらの無水物への酸化、
ジュレンのピロメリット酸への酸化、
γ−またはβ−ピコリンのγ−またはβ−ピコリンカルバルデヒドへの酸化、
γ−またはβ−ピコリンのイソニコチン酸またはニコチン酸への酸化、
プロペンのアクロレインへの酸化、
アクロレインのアクリル酸への酸化、
プロパンのアクロレインへの酸化、
ブタンのMSA(無水マレイン酸)への酸化、
ラフィネートのMSAへの酸化、
i−ブテンのメタクロレインへの酸化、
メタクロレインのメタクリル酸への酸化、
メタクロレインのメタクリル酸メチルへの酸化、
i−ブタンのメタクロレインへの酸化、
i−ブタンのメタクリル酸への酸化、
ジメチルベンゼン(m.o.p)の対応するモノ−およびジニトリルへのアンモ酸化、
トリメチルベンゼンの対応するモノ−、ジ−およびトリニトリルへのアンモ酸化、
プロパンのアクリロニトリルへのアンモ酸化、
プロペンのアクリロニトリルへのアンモ酸化、
β−ピコリンの3−シアノピリジンへのアンモ酸化、
γ−ピコリンの4−シアノピリジンへのアンモ酸化、
メタノールのホルムアルデヒドへの酸化、
ナフタレンおよび/またはo−キシレンの無水フタル酸への酸化、
エタンの酢酸への酸化、
エタノールの酢酸への酸化、
ゲラニオールのシトラールへの酸化、
エチレンの酸化エチレンへの酸化、
プロペンの酸化プロピレンへの酸化、
塩化水素の塩素への酸化、
グリコールのグリオキサールへの酸化、および
無水マレイン酸のブタンジオールへの水素添加よりなる群から選ばれたプロセスの気相反応を実施するためのステップを含んでいる、請求項1ないし35のいずれかに記載のジャケット管反応装置の使用方法。 - 第1のプロセスガス成分と少なくとも1つのさらなるプロセスガス成分とを、時折爆燃または爆轟が発生し得る装入量をもってジャケット管反応装置が製造運転に運転されることを特徴とする、請求項1ないし35のいずれかに記載のジャケット管反応装置の運転方法。
- 反応装置の起動のため、プロセスガスの各成分の濃度、若しくはプロセスガスの各成分の濃度とプロセスガスの圧力及び/または温度のパラメータを継続的に調節し、発生している爆燃または爆轟の激しさが与えられた反応条件について予想される激しさを上廻らないように調節することを特徴とする、請求項39に記載の方法。
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