JP5782213B2 - Corrosion prevention method for multi-tube reactors - Google Patents
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Description
本発明は、多管式反応器の腐食防止方法に関する。 The present invention relates to a corrosion prevention method for a multitubular reactor.
(メタ)アクロレイン、(メタ)アクリル酸等は、触媒が充填された複数の反応管をシェル内に配置した多管式反応器を用いた気相接触酸化反応によって製造される。
該多管式反応器においては、反応管内の温度を調節するために、多管式反応器と熱媒ドラムとの間で循環する熱媒が、シェル内の反応管外に導入される(たとえば、特許文献1)。そして、(メタ)アクロレイン、(メタ)アクリル酸等の製造を終了した際には、熱媒の循環も停止され、熱媒はシェル内から抜き取られ、シェル内には代わりに空気が流れ込む。
(Meth) acrolein, (meth) acrylic acid, and the like are produced by a gas phase catalytic oxidation reaction using a multitubular reactor in which a plurality of reaction tubes filled with a catalyst are arranged in a shell.
In the multitubular reactor, in order to adjust the temperature in the reaction tube, a heat medium circulating between the multitubular reactor and the heat medium drum is introduced outside the reaction tube in the shell (for example, Patent Document 1). When the production of (meth) acrolein, (meth) acrylic acid or the like is finished, the circulation of the heat medium is also stopped, the heat medium is extracted from the shell, and air flows into the shell instead.
しかし、シェル内から熱媒を完全に抜き取ることは困難であり、シェル内の反応管外に熱媒が残留する。そして、シェル内に残留する熱媒がシェル内の空気中の水分を吸収するため、該水分によって炭素鋼(シェルの内壁および反応管の外壁。)が腐食する場合がある。特に、熱媒として溶融塩(亜硝酸ナトリウム、硝酸ナトリウムおよび硝酸カリウム。)を用いた場合、溶融塩が吸湿しやすいため、炭素鋼の腐食が起こりやすい。
本発明は、シェル内の反応管外に導入される熱媒の少なくとも一部を抜いた状態におけるシェル内の腐食を抑えることができる多管式反応器の腐食防止方法を提供する。 The present invention provides a corrosion prevention method for a multi-tubular reactor that can suppress corrosion in the shell in a state in which at least a part of the heat medium introduced outside the reaction tube in the shell is removed.
本発明の多管式反応器の腐食防止方法は、複数の反応管をシェル内に配置した多管式反応器の腐食防止方法であって、前記シェル内の前記反応管外に導入される熱媒である亜硝酸ナトリウム、硝酸カリウムおよび硝酸ナトリウムを含む溶融塩の少なくとも一部を、前記シェル内から抜いた際に、前記シェル内に形成される気相部の水分が0.5〜1体積%、かつ前記気相部の酸素濃度が4〜5体積%になるまで前記シェル内に置換ガスを通気し、前記気相部の水分を0.5〜1体積%、かつ前記気相部の酸素濃度を4〜5体積%に保持することを特徴とする。 The multi-tube reactor corrosion prevention method of the present invention is a multi-tube reactor corrosion prevention method in which a plurality of reaction tubes are arranged in a shell, and the heat introduced outside the reaction tube in the shell. When at least part of the molten salt containing sodium nitrite, potassium nitrate, and sodium nitrate, which is a medium, is extracted from the shell, the moisture in the gas phase formed in the shell is 0.5 to 1 % by volume . In addition, a replacement gas is passed through the shell until the oxygen concentration in the gas phase becomes 4 to 5 % by volume , the moisture in the gas phase becomes 0.5 to 1 % by volume , and oxygen in the gas phase The concentration is maintained at 4 to 5 % by volume.
前記置換ガスは、水分が0.5体積%以下のガスであることが好ましい。 Before Symbol replacement gas is preferably water is 0.5% by volume or less of gas.
本発明の多管式反応器の腐食防止方法によれば、シェル内の反応管外に導入される熱媒の少なくとも一部を抜いた状態におけるシェル内の腐食を抑えることができる。 According to the corrosion prevention method for a multitubular reactor of the present invention, corrosion in the shell in a state where at least a part of the heat medium introduced outside the reaction tube in the shell is removed can be suppressed.
本明細書においては、(メタ)アクロレインとは、アクロレインまたはメタクロレインを意味し、(メタ)アクリル酸は、アクリル酸またはメタクリル酸を意味する。 In the present specification, (meth) acrolein means acrolein or methacrolein, and (meth) acrylic acid means acrylic acid or methacrylic acid.
図1は、(メタ)アクロレイン、(メタ)アクリル酸等の製造装置の一例を示す概略図である。製造装置1は、多管式反応器10と、熱媒を貯留する熱媒ドラム12と、熱媒ドラム12に隣接して設けられた熱媒加熱炉(図示略)と、熱媒から熱を回収する熱交換器14と、多管式反応器10との間で熱媒を循環させるポンプタンク16と、熱媒ドラム12の熱媒を、熱交換器14を経てポンプタンク16に供給する熱媒供給流路20と、多管式反応器10とポンプタンク16との間で熱媒を循環させる熱媒循環流路22と、ポンプタンク16でオーバーフローした熱媒を熱媒ドラム12に返送する熱媒返送流路24と、熱媒循環流路22の最も低い位置から分岐し、多管式反応器10とポンプタンク16との間で循環する熱媒を熱媒ドラム12に回収する熱媒回収流路26と、ポンプタンク16に空気を導入する空気導入流路28と、熱媒回収流路26の途中に設けられた弁30と、空気導入流路28の途中に設けられた弁32とを具備する。
FIG. 1 is a schematic diagram illustrating an example of a production apparatus for (meth) acrolein, (meth) acrylic acid, and the like. The production apparatus 1 includes a
多管式反応器10は、図2に示すように、触媒が充填された複数の反応管40と、反応管40を収納するシェル42と、反応管40の入口側に設けられた下部チャンネル44と、反応管40の出口側に設けられた上部チャンネル46と、反応管40の両端を束ねた状態でシェル42に固定されることによって、シェル42と下部チャンネル44、およびシェル42と上部チャンネル46とを仕切る管板48とを具備する。シェル42の周壁には、熱媒導入口50および熱媒排出口52が設けられ、下部チャンネル44には原料ガス導入口54が設けられ、上部チャンネル46には反応ガス排出口56が設けられている。
As shown in FIG. 2, the
熱媒ドラム12には、熱媒を送り出すポンプ34と、装置の運転を停止している間の熱媒の固化を防止するための蒸気コイル36とが設けられている。
熱交換器14は、多管式反応器10の反応熱で温度が上昇した熱媒から熱を回収し、上昇した分だけ熱媒の温度を下げるものである。熱媒循環流路22および熱媒返送流路24は、多管式反応器10の反応熱で温度が上昇した熱媒がポンプタンク16において優先的にオーバーフローし、熱媒ドラム12に返送されるように配設される。
The
The
熱媒としては、溶融塩(いわゆるナイター。)、溶融金属、有機熱媒体等が挙げられ、熱安定性、取扱性等の点から、ナイターが好ましい。
ナイターとは、亜硝酸ナトリウム、硝酸カリウム、硝酸ナトリウム等を含んだ高温用熱媒体であり、通常、亜硝酸ナトリウム40質量%、硝酸ナトリウム7質量%および硝酸カリウム53質量%の混合物が用いられる。
Examples of the heat medium include molten salt (so-called nighter), molten metal, organic heat medium, and the like, and niter is preferable from the viewpoints of thermal stability, handleability, and the like.
Nighter is a heat medium for high temperature containing sodium nitrite, potassium nitrate, sodium nitrate, etc., and a mixture of 40% by mass of sodium nitrite, 7% by mass of sodium nitrate and 53% by mass of potassium nitrate is usually used.
つぎに、製造装置1を用いた(メタ)アクロレインの製造、および(メタ)アクリル酸の製造について説明する。 Next, production of (meth) acrolein and production of (meth) acrylic acid using the production apparatus 1 will be described.
(メタ)アクロレインの製造:
多管式反応器10の反応管40内に触媒を充填する。
熱媒ドラム12内の熱媒を熱媒加熱炉との間で循環させ、所定の温度まで加熱する。
熱媒ドラム12内の熱媒をポンプタンク16に連続的に供給する。
該熱媒をポンプタンク16と多管式反応器10との間で循環させることによって、多管式反応器10のシェル42内に熱媒を導入し、反応管40内を所定の反応温度に昇温する。
Production of (meth) acrolein:
The catalyst is filled in the
The heat medium in the
The heat medium in the
By circulating the heat medium between the
多管式反応器10の下部チャンネル44内に原料ガス導入口54から原料ガスを供給し、該原料ガスを所定の空間速度にて反応管40内を通過させる。
反応管40から排出される(メタ)アクロレインを含む反応ガスは、上部チャンネル46内を通って反応ガス排出口56から排出される。
原料ガスの反応によって発生する反応熱は、シェル42内の熱媒にて回収する。
A raw material gas is supplied from a raw
The reaction gas containing (meth) acrolein discharged from the
The reaction heat generated by the reaction of the raw material gas is recovered by the heat medium in the
多管式反応器10の反応熱で温度が上昇し、ポンプタンク16に返送された熱媒を、ポンプタンク16において優先的にオーバーフローさせ、熱媒ドラム12に返送する。
熱媒ドラム12内の熱媒の温度が上昇するため、熱媒ドラム12内の熱媒をポンプタンク16に供給する際に、熱交換器14にて熱媒から熱を回収し、多管式反応器10の反応熱で温度が上昇した分だけ熱媒の温度を下げる。
The temperature rises due to the reaction heat of the
Since the temperature of the heat medium in the
触媒としては、モリブデン、ビスマスおよび鉄を含む多元系酸化物触媒粒子等が挙げられる。
原料ガスとしては、イソブチレン、t−ブタノールおよびメチル−t−ブチルエーテルからなる群から選ばれる1種以上のガスの1〜20体積%、分子状酸素の1〜20体積%、水蒸気の0〜40体積%、および不活性ガス(窒素、炭酸ガス等。)を含む混合ガスが挙げられる。
Examples of the catalyst include multi-component oxide catalyst particles containing molybdenum, bismuth and iron.
The source gas is 1 to 20% by volume of one or more gases selected from the group consisting of isobutylene, t-butanol and methyl-t-butyl ether, 1 to 20% by volume of molecular oxygen, and 0 to 40% by volume of water vapor. %, And a mixed gas containing an inert gas (nitrogen, carbon dioxide, etc.).
反応温度は、通常、300〜450℃である。
空間速度としては、500〜3000hr−1が好ましい。
熱媒の温度は、通常、熱交換器14の出口において、300〜450℃である。
The reaction temperature is usually 300 to 450 ° C.
As the space velocity, 500 to 3000 hr −1 is preferable.
The temperature of the heat medium is usually 300 to 450 ° C. at the outlet of the
(メタ)アクリル酸の製造:
触媒、原料ガス、反応温度、熱媒の温度を変更する以外は、(メタ)アクロレインの製造と同様にして(メタ)アクリル酸の製造を行う。
Production of (meth) acrylic acid:
(Meth) acrylic acid is produced in the same manner as in the production of (meth) acrolein, except that the catalyst, raw material gas, reaction temperature, and temperature of the heating medium are changed.
触媒としては、リンモリブデン酸系へテロポリ酸またはその金属塩からなる触媒粒子等が挙げられる。
原料ガスとしては、(メタ)アクロレインの1〜20体積%、分子状酸素の1〜20体積%、水蒸気の3〜40体積%、不活性ガス(窒素、炭酸ガス等。)を含む混合ガスが挙げられる。
反応温度は、通常、200〜400℃である。
熱媒の温度は、通常、熱交換器14の出口において、200〜400℃である。
Examples of the catalyst include catalyst particles made of a phosphomolybdic acid-based heteropoly acid or a metal salt thereof.
As the source gas, a mixed gas containing 1 to 20% by volume of (meth) acrolein, 1 to 20% by volume of molecular oxygen, 3 to 40% by volume of water vapor, and inert gas (nitrogen, carbon dioxide, etc.). Can be mentioned.
The reaction temperature is usually 200 to 400 ° C.
The temperature of the heat medium is usually 200 to 400 ° C. at the outlet of the
つぎに、製造装置1の運転停止および多管式反応器10の腐食防止方法について説明する。
Next, a method for stopping the operation of the production apparatus 1 and a method for preventing corrosion of the
多管式反応器10への原料ガスの供給を停止する。
熱媒ドラム12内の熱媒のポンプタンク16への供給、およびポンプタンク16と多管式反応器10との間での熱媒の循環を停止する。
The supply of the raw material gas to the
Supply of the heat medium in the
空気導入流路28の弁32および熱媒回収流路26の弁30を開き、ポンプタンク16、多管式反応器10および熱媒循環流路22内の熱媒を、重力によって熱媒ドラム12に自然落下させる。
弁30および弁32を閉じた後、2本の熱媒循環流路22における配管接合部分を、それぞれ一箇所ずつ切り離し、図3に示すように、多管式反応器10のシェル42内へ置換ガスを導入するガス導入口60、およびシェル42内の空気および置換ガスを排出するガス排出口62を形成する。
The
After the
ガス導入口60からシェル42内の反応管40外に置換ガスを導入し、シェル42内の反応管40外の気相部に存在する空気、さらには置換ガスの一部をガス排出口62から排出する。
シェル42内の気相部の水分が所定の濃度以下になるまでシェル42内に置換ガスを通気した後、ガス導入口60およびガス排出口62に閉止板を取り付け、シェル42内の気相部を外気から遮断し、気相部の水分を所定の濃度以下に保持する。
A replacement gas is introduced from the
After the replacement gas is passed through the
置換ガスとしては、水分が0.5体積%以下のガスが好ましい。置換ガスとしては、例えば、不活性ガス(窒素ガス、希ガス、炭酸ガス等。)、乾燥空気等が挙げられ、窒素ガスが好ましい。 As the replacement gas, a gas having a water content of 0.5% by volume or less is preferable. Examples of the replacement gas include inert gas (nitrogen gas, rare gas, carbon dioxide gas, etc.), dry air, and the like, and nitrogen gas is preferable.
シェル42内への置換ガスの通気は、シェル42内の気相部の水分が1体積%以下になるまで行い、気相部の水分を1体積%以下に保持することが好ましい。気相部の水分が1体積%以下であれば、シェル42内の腐食を充分に抑えることができる。
気相部の水分は、置換ガスの通気の間、ガス排出口62から排出されるガスの水分を測定することによって確認できる。ガス排出口62から排出されるガスの水分は、カールフィッシャー水分計を用いて測定できる。
The replacement gas is preferably vented into the
The moisture in the gas phase can be confirmed by measuring the moisture of the gas discharged from the
シェル42内への置換ガスの通気は、シェル42内の気相部の酸素濃度が5体積%以下になるまで行い、気相部の酸素濃度を5体積%以下に保持することが好ましい。シェル42内の気相部の酸素濃度が5体積%以下であれば、シェル42内の腐食(酸化)をさらに抑えることができる。
気相部の酸素濃度は、置換ガスの通気の間、ガス排出口62から排出されるガスの酸素濃度を測定することによって確認できる。ガス排出口62から排出されるガスの酸素濃度は、酸素濃度計を用いて測定できる。
The replacement gas is preferably vented into the
The oxygen concentration in the gas phase can be confirmed by measuring the oxygen concentration of the gas discharged from the
以上説明した多管式反応器10の腐食防止方法にあっては、シェル42内の反応管40外に導入される熱媒をシェル42内から抜いた際に、シェル42内に形成される気相部の一部を置換ガスで置換するため、シェル42内の気相部の水分を低減できる。そのため、シェル42内に残留する熱媒がシェル42内の気相部の水分を吸収することによって発生するシェル42の内壁および反応管40の外壁の腐食が抑えられる。
In the corrosion prevention method for the
なお、本発明の多管式反応器の腐食防止方法は、上述の方法に限定はされない。例えば、置換ガスを、ガス排出口62から導入し、ガス導入口60から排出してもよい。また、多管式反応器10から熱媒循環流路22の配管を切り離し、多管式反応器10のシェル42の熱媒導入口50および熱媒排出口52を、ガス導入口60およびガス排出口62としてもよい。
In addition, the corrosion prevention method of the multitubular reactor of the present invention is not limited to the above-described method. For example, the replacement gas may be introduced from the
以下、実施例を示す。
〔実施例1〕
多管式反応器10への原料ガスの供給を停止し、メタクロレインの製造を終了した後、熱媒ドラム12内の溶融塩のポンプタンク16への供給、およびポンプタンク16と多管式反応器10との間での溶融塩の循環を停止した。
空気導入流路28の弁32および熱媒回収流路26の弁30を開き、ポンプタンク16、多管式反応器10および熱媒循環流路22内の溶融塩を、重力によって熱媒ドラム12に自然落下させた。
Examples are shown below.
[Example 1]
After the supply of the raw material gas to the
The
弁30および弁32を閉じた後、2本の熱媒循環流路22における配管接合部分を、それぞれ一箇所ずつ切り離し、図3に示すように、多管式反応器10のシェル42内へ窒素ガスを導入するガス導入口60、およびシェル42内の空気および窒素ガスを排出するガス排出口62を形成した。シェル42内の気相部の酸素濃度は21体積%、水分濃度は2.5体積%であった。
ガス導入口60からシェル42内の反応管40外に窒素ガス(水分0体積%)を導入し、シェル42内の反応管40外の気相部に存在する空気、さらには窒素ガスの一部をガス排出口62から排出した。
After closing the
Nitrogen gas (moisture content of 0% by volume) is introduced from the
ガス排出口62から排出されるガスの酸素濃度を測定し、該ガスの酸素濃度が4体積%になるまでシェル42内に窒素ガスを通気した。通気終了直前の、ガス排出口62から排出されるガスの水分は0.5体積%であった。通気終了後、ただちにガス導入口60およびガス排出口62に閉止板を取り付け、シェル42内の気相部を外気から遮断し、気相部の水分を0.5体積%、酸素濃度を4体積%に保持した。
30日後、シェル42内を目視にて観察したところ、シェル42の内壁および反応管40の外壁の腐食は確認されなかった。
The oxygen concentration of the gas discharged from the
After 30 days, when the inside of the
本発明の多管式反応器の腐食防止方法は、メンテナンス等により多管式反応器のシェルから熱媒を抜き取った後の、シェル内の腐食防止対策として有用である。 The method for preventing corrosion of a multi-tubular reactor according to the present invention is useful as a countermeasure for preventing corrosion in a shell after the heat medium is removed from the shell of the multi-tubular reactor by maintenance or the like.
10 多管式反応器
40 反応管
42 シェル
10
Claims (2)
前記シェル内の前記反応管外に導入される熱媒である亜硝酸ナトリウム、硝酸カリウムおよび硝酸ナトリウムを含む溶融塩の少なくとも一部を、前記シェル内から抜いた際に、前記シェル内に形成される気相部の水分が0.5〜1体積%、かつ前記気相部の酸素濃度が4〜5体積%になるまで前記シェル内に置換ガスを通気し、前記気相部の水分を0.5〜1体積%、かつ前記気相部の酸素濃度を4〜5体積%に保持する、多管式反応器の腐食防止方法。 A method for preventing corrosion of a multi-tube reactor in which a plurality of reaction tubes are arranged in a shell,
When at least part of the molten salt containing sodium nitrite, potassium nitrate and sodium nitrate, which is a heat medium introduced outside the reaction tube in the shell, is extracted from the shell, it is formed in the shell. A replacement gas was passed through the shell until the moisture in the gas phase part was 0.5 to 1 % by volume and the oxygen concentration in the gas phase part was 4 to 5 % by volume . A method for preventing corrosion of a multi-tubular reactor, wherein 5 to 1 % by volume and the oxygen concentration in the gas phase part is maintained at 4 to 5 % by volume.
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