JPH06154588A - 流れの方向に短い触媒床を有する固定床反応器 - Google Patents

流れの方向に短い触媒床を有する固定床反応器

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Abstract

(57)【要約】 【構成】 熱輸送媒体の助けによる連続的温度制御を有
する、固定床触媒の上の気体状物質の連続的反応のため
の反応器が述べられている。これらの反応器は、０．０
１〜５０ｃｍの厚さを有する１以上の規則的に形作られ
たシート状の層の形のこの触媒床のデザイン、これらの
触媒層の表面はガス透過性の層によって覆われているこ
と、この表面は、出発物質取入口側で及び／または生成
物出口側で、同様に規則的に形作られた壁に０．１〜１
０ｃｍの距離で面していること、及びこの壁は反応させ
るべき物質または反応された物質のための空間を熱輸送
媒体のための空間から分離していることによって特徴付
けられる。これらの反応器は、反応させるべき物質がこ
れらのシート状触媒層に対してほぼまたは完全に垂直な
触媒床を通って流れるように向けられることによって更
に特徴付けられる。 【効果】 本発明の反応器により、最適な選択性及び最
適な触媒寿命が得られる。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】本発明は、出発物質または出発物質の混合
物が、それらの表面に大体または完全に垂直なシートと
してデザインされている触媒床を通って流れることを特
徴とする、気体状出発物質または出発物質の混合物の反
応のための固定床反応器に関する。
【０００２】この場合には、触媒床中の位置に関する温
度及び出発物質荷重を表示する機能ができる限り平らな
コースを有することを許す事が可能であり、この結果と
して部分過重及び、殊に非常な発熱反応の場合には、温
度ピークが回避される。
【０００３】本発明による反応器のこれらの特性は、結
果として最適の選択性及び触媒の操作寿命をもたらす。
【０００４】本発明は、更に、気体状出発物質または出
発物質の混合物の反応のためのこのような固定床反応器
の使用に関する。
【０００５】不動の触媒の上の気体の触媒的反応は、連
続的方法として容易に実施することができ、そして生成
物を一般的には補助剤例えば溶媒または触媒から分離す
る必要がないという魅力的な簡便さを有する。従って、
中間的なそして大きな生産量を有する化学品のこのやり
方での製造が化学産業において好まれている。
【０００６】多くの有機化合物は、液体状態におけるよ
りも物体の気体状状態における方が顕著にもっと安定で
ある。何故ならば、低い空間濃度のために、２分子及び
より高次の分子の副反応が抑制され、その結果、例え
ば、高度な発熱反応を液体状態におけるよりも高い温度
レベルで実施することができ、このことは、今度は、結
び付けられた熱エネルギー回収のために有利である。
【０００７】その他の反応、例えば、吸熱開裂反応は特
に高い温度を要求し、そして、特に敏感な出発物質及び
生成物の場合には、実質的に気相でのみ実施することが
できる。
【０００８】多数の反応器のタイプが文献中に述べられ
ている（ウルマン、工業化学の百科事典、第４版、第３
巻、４６８〜６４９頁；キルクオスマー、化学技術の百
科事典、第１９巻（１９８２）、８８０〜９１４頁）。
この場合には、制御された温度プロフィールを有する反
応器と制御されない温度プロフィールを有する反応器と
の間に区別が為される。
【０００９】制御されない温度プロフィールを有する反
応器は、簡単な形状の、多かれ少なかれ絶縁された、容
器中のどさりと置かれた触媒充填物からまたは触媒的に
活性な形作られた物体から作られた触媒床から成る。
【００１０】このような反応器中の反応のエンタルピー
は、生成物混合物に移行される。それ故、これらのタイ
プの構造は断熱的と称される。これらの反応器の主な魅
力は、それらの簡単な、そしてそれ故安価で容易に維持
される構造である。しかしながら、制御されない温度プ
ロフィールを有するこのような断熱的な反応器を使用す
る時には、化学変化は速度的及び熱力学的面の両方に関
して指数関数的な特性を有し、そしてそれ故温度変化に
対して非常に敏感に反応するという事実に考慮を払わね
ばならない。これは、多くの反応は狭い温度範囲で十分
な選択性でそして十分な速度で進行することを意味す
る。触媒それ自体もまた、温度に敏感であることを証明
することができる。
【００１１】大多数の化学反応は、システムの熱容量と
比較してかなりの反応熱を有するので、非常に僅かな場
合にのみ、必要とされる温度範囲を維持するための熱エ
ネルギーの除去または供給を省略することができる（制
御された温度プロフィール）。
【００１２】制御された温度プロフィールを有する反応
器の場合には、連続的と段階的温度調節、即ち熱除去ま
たは熱供給との間に区別が為される。段階的温度調節
は、原理的には、断熱的反応器を部分区分に分割し、こ
れらの部分区分を去った後で、気体は熱輸送媒体との熱
的相互作用をもたらされるかまたは適切な温度の新鮮な
出発物質混合物を受ける（上で引用したウルマン、４７
３頁）。このタイプの反応器においては、反応は熱的に
余りにも過重要求をするものであってはならない。何故
ならば、さもないと、温度限界を維持するために非常に
多数の段階が必要とされるからである。他方では、高圧
室中の比較的多数の触媒床区分及び熱交換器の最適な収
容及び最適な操作のために、高度に複雑な反応器構造
が、殊にアンモニア及びメタノールの合成のために開発
された（ＥＰ ２９７，４７４、ＥＰ３３３，７５７及
びこれらの中で引用された文献）。
【００１３】それ故、極端に高い反応熱及び触媒を有す
る反応または極端に敏感な温度挙動を有する反応に関し
ては、連続的温度調節が備え付けられるべきである。こ
の場合には、触媒を、チューブの間かまたは熱交換器の
チューブ中に収容することができる（ドイツ公開特許明
細書第３，４１４，７１４号によるリンデ反応器または
Ｃｈｅｍｉｅ−Ｉｎｇｅｎｉｅｕｒ−Ｔｅｃｈｎｉｋ
５１ （１９７９）２５７〜２６５頁によるチューブ束
反応器）。１〜数ｃｍのチューブ径及び２〜２０ｍのチ
ューブ長さを有するこのタイプの反応器が、長い間先行
技術であった。半径方向での一定の熱の流れにも拘わら
ず、強い吸熱反応においては、反応器チューブ中にホッ
トスポットが形成され、これが選択性における損失また
は触媒損傷の原因である。
【００１４】充填の始めに触媒を不活性物質によって希
釈することによってまたは出口端におけるよりも入口端
で小さい径を有する反応器チューブによってホットスポ
ットを減少させることが既に述べられた（ドイツ公開特
許明細書第２，９２９，３９９号；ＧＢ ２，１３２，
１１１）。チューブ束反応器のチューブを１〜３０ｃ
ｍ、好ましくは５〜２０ｃｍへと短くすることによって
均一な温度調節の欠如を和らげることも更にまた述べら
れた（ドイツ公開特許明細書第３，６１２，２１３号、
ＥＰ ２４４，６３２）。このような短いチューブ反応
器のチューブは、０．５〜３ｃｍ、好ましくは１〜２ｃ
ｍの内径を有する。この短いチューブ反応器の利点を以
下に述べる：大きな比冷却表面積及び側部からチューブ
への熱輸送媒体の均一な流れが、反応器チューブ中の規
定された温度分配を導き、そしてすべてのチューブへの
熱輸送媒体の均一な横の流れが、最大の熱移動を有する
コンパクトな構造を導くことが意図されている。細かな
粒の触媒の場合においてさえ、チューブ中には低い圧力
降下しか生じないと言われている。
【００１５】上で述べたＥＰ ２４４，６３２において
は、チューブ長さと滞留時間との間に関連付けが為され
るが、これを一層詳細に考慮してはいない。短い滞留時
間及び良好な熱散逸を有する短いチューブは、高い活性
化エネルギー並びに熱的に不安定な反応物及び生成物を
有する高度な発熱反応のためには好都合であると述べら
れている。しかしながら、この場合には、工業的に適切
な生成物流量を可能にするために、短いチューブ束反応
器が収容しなければならないチューブの数、及び５０〜
５００の因子で現行の反応器のチューブ長さより短いチ
ューブのチューブ長さに注意が払われていない。通常の
長さの１０，０００チューブを有する、産業においてし
ばしば遭遇する反応器と置き換わるためには、これら
は、短いチューブ束反応器中に組み込まれた５００，０
００〜５百万の短いチューブである必要があるであろ
う。この巨大な数のチューブを通る均一な流れ、または
これが確保されるべきやり方、またはチューブが充填さ
れるべきやり方にも、同じく殆ど注意が払われていな
い。上で述べたＥＰ ２４４，６３２は、専ら滞留時間
及び均一な温度調節に関連する。何故ならば、既知の教
示によれば、触媒床の見掛の荷重（触媒床の外部表面積
１ｍ2及び１時間あたりの出発物質混合物のｌ）は、一
般的には、不均一触媒気相反応の特性のための特別に特
徴的なパラメーターではないからである。
【００１６】本発明は、熱輸送媒体の助けによる連続的
温度制御を有する、固定床触媒の上の気体状物質の連続
的反応のための反応器であって、この触媒床を０．０１
〜５０ｃｍの厚さを有する１以上の規則的に形作られた
シート状の層の形にデザインすること、これらの触媒層
の表面はガス透過性の層によって覆われていること、こ
の表面は、出発物質取入口側で及び／または生成物出口
側で、同様に規則的に形作られた壁に０．１〜１０ｃｍ
の距離で面していること、この壁は反応させるべき物質
または反応された物質のための空間を熱輸送媒体のため
の空間から分離していること、及び反応させるべき物質
がこれらのシート状触媒層に対して大体または完全に垂
直な触媒床を通って流れるように向けられることを特徴
とする反応器に関する。
【００１７】本発明は、更に、反応の高い吸熱または発
熱を有する、触媒促進され熱的に制御された気相反応の
ための方法における本発明による反応器の使用に関す
る。
【００１８】添付の図面は、本発明による反応器の原理
的な構造及び操作の原理的な方式、並びに幾つかの考え
られる工業的実施態様の変形例を示す。
【００１９】本発明による反応器は、触媒床中の位置に
関連した温度及び出発物質荷重を表示する機能のコース
ができる限り平らであることを可能にする。この手段に
よって、部分的な過重及び、特に高度な発熱反応の場合
には、温度ピークが回避される。これは、触媒過重から
生じるまたは不適切な触媒温度から生じる副反応が抑制
されることを可能にし、これは、生成物製造の選択性と
触媒の操作寿命の両方に利益を与える。これらの利点
は、触媒床が流れの方向に特に小さな広がりを有するこ
とで、そしてまた反応熱が、触媒床を通る物質の流れの
方向に対して平行に、逆平行に、または平行かつ逆平行
に反応ゾーンから除去されるまたは反応ゾーンに供給さ
れることで、本発明による反応器中で達成される。この
ように均一に温度制御されかつ荷重された触媒床の浸透
の小さな深さの別の望ましい効果は、揮発性が乏しい副
生成物のためのそれらの小さな保持容量であり、これ
は、付加的に、非常に長い触媒操作寿命を促進する。重
要な工業的実施態様としての二次的な熱循環による温度
調節は、原理的には、以下に考えられる；しかしなが
ら、本発明による反応器においては直接のスチーム温度
調節または別の匹敵する直接の温度調節を実施すること
もまた、原理的には、可能である。
【００２０】本発明による固定床反応器は、使用される
触媒の均一な荷重及び温度調節を可能にする。それにも
拘わらず、大規模な工業的用途のための本発明による反
応器は、加えて、安価にそして容易に維持される小数の
内部部品しか組み入れない。添付の図面において、連続
的な線及び参照番号（１）を有する矢印は、出発物質
（１ａ）（出発物質／出発物質の混合物、必要とされる
場合には希釈またはキャリアーガスと一緒の）の供給か
ら生成物（１ｂ）（反応生成物／反応混合物、必要とさ
れる場合には希釈／キャリアーガスと一緒の）の排出へ
の特別な質量流れを示す。
【００２１】ダッシュ線及び参照番号（２）を有する矢
印は、触媒から熱輸送媒体への熱流れを示す。添付の図
面において、触媒での熱流れを図示する点線の矢印は、
発熱反応の場合を示す。吸熱反応は、矢印の方向に対し
て正反対の熱束を有する。このような条件は図面中では
明瞭には考慮されていない。点をうった狭い表面（３）
は、ガス透過性の層によって覆われた触媒床を示す。こ
のガス透過性の層は、図面においては特別に強調されて
はいない。水平にダッシュをうった表面（４）は、熱輸
送媒体のための、壁によって覆われた空間を示す。熱輸
送媒体は、当業者には知られているやり方で本発明によ
る反応器を通って輸送されそして吸熱／発熱反応の温度
制御のための外部ヒーター／クーラーに接続されると考
えられるべきである。図面中に例示されているように、
熱輸送媒体流れは、二重線及び入口に関しては参照番号
（４ａ）そして出口に関しては（４ｂ）を有する矢印に
よって示される。
【００２２】図１は、向かい合う熱輸送媒体空間を有す
る平面の平らな触媒床を通る断面図を基にした本発明に
よる反応器の原理を示す。図２は、中空シリンダーとし
てデザインされた触媒床を通る断面図を基にした原理を
示す。図３は、これまでのものと対照して、同様に断面
で、先行技術によるチューブ反応器を示す。本発明によ
る反応器においては質量流れ及び熱流れは常にお互いに
平行に、逆平行に、または平行にかつ逆平行に走るけれ
ども、従来の反応器においては質量流れと熱流れはお互
いに直交する。その結果として、本発明による反応器に
おいては、それらを通って質量及び熱が流れる表面は常
に同一であるが、一方従来の反応器においてはそれらは
同一ではあり得ない。
【００２３】図４〜９は、構造的デザイン - 平らな触
媒床または触媒床としての中空シリンダー、並びに出発
物質及び生成物の供給及び除去、並びにエネルギー供給
またはエネルギー除去の必要性（吸熱または発熱反応の
場合における） - の改変における図１及び図２の変形
例を示し、生成物流れに対する出発物質流れの平行なま
たは逆平行な方向が分配層及び受け層中に示され、そし
て熱流れに対する質量流れの平行な、逆平行な、または
平行なそして逆平行な両方の方向が触媒床中に示されて
いる。この場合における熱流れは、触媒床から熱輸送媒
体空間を有する壁へと、または逆の方向に流れる流れと
して理解されるべきである。図４〜９においては図面記
号の付加的な番号付けは明瞭さのために省略された。図
４及び５は図１に割り当てられ、そして図６〜９は図２
に割り当てられることを見ることができる。図４及び５
においては、熱流れは質量流れに対して平行及び逆平行
の両方に動く。図６〜９においては、これは平行または
逆平行のどちらかである。触媒床は、１以上のシート状
の層であるようにデザインすることができる。かくし
て、シート状の触媒層及び、熱輸送媒体の、同一のやり
方で規則的に形作られた面する壁は、ひとまとまりのよ
うな配列で（図１０）組み合わせることができる。しか
しながら、シート状の触媒と熱輸送媒体空間とのこの組
み合わせはまた、“巻き上げられた”シリンダーの形
（図１１ａ）に配列することもできる。この場合におい
て、全体の配列において質量流れと熱輸送媒体流れがま
たお互いに直交する場合には、これは、図１１ｂ中に示
されるように、触媒床には個別には上で述べたやり方で
は当て嵌まらない。図１１ｂにおいては、熱輸送媒体
は、螺旋の方向に案内されそして出発物質側でと生成物
側でとの両方で温度調節される。
【００２４】図１２〜１５は、チューブ要素が従来のチ
ューブ束反応器のやり方で使用される可能な工業的実施
態様を示す。図１６〜１９は、スクリュー止め、ハンダ
付けまたは原理的には知られている別のやり方によって
反応器本体中に取り付けることができる、このような反
応器のための個別のチューブ要素を示す。
【００２５】本発明による反応器の工業的実施態様はま
た、反応器排出の一部が次の処理に供給される生成物流
れとして取り出され、一方反応器排出の別の部分が反応
器入口に返されそこで再使用されて反応を完結させるま
たは出発物質のための内生の希釈剤として役立つような
やり方で、反応器回りの反応パートナーの部分的循環
（再循環）のためにデザインすることもできる。対応す
るやり方においては、まだ触媒層を通過していない出発
物質の一部を再循環することもできる。後者は、図１２
及び１３からの反応器を基にして図１４及び１５中に示
されている。生成物流れのそして特に出発物質流れの反
応器入口への部分的な再循環は、熱交換器表面と触媒表
面との間の出発物質流れの流速を増すために同時に適切
であり、そして触媒床と温度調節媒体との間の、または
逆の熱移動も改善される。出発物質再循環はこのために
は殊に適切である。何故ならば、全体の“チューブ長
さ”に沿って循環する出発物質流れは、触媒を通過する
出発物質流れに一定の付加を行うが、これは、生成物再
循環に関してはそのようではなく、そしてこれは、チュ
ーブ末端で特に顕著な効果を導くからである。
【００２６】生成物側温度調節を有する反応器に関して
は、必要とされる場合には、上で述べた出発物質循環流
れに対応する生成物循環流れを備えても良いが、これ
は、上で更に述べたように、触媒を通って向けられるの
ではなく、これは、上で述べた出発物質循環流れに対応
して、生成物収集チャンネルに供給される。
【００２７】必要とされる場合には、熱移動を改善する
ためのすべての３つの変形例を同時に実施することもで
きる。
【００２８】付加的に示された例示の実施態様は、本発
明による反応器においては均一な熱除去または供給が全
体の熱交換表面にわたって達成され、そして温度調節媒
体側で一層簡単な反応器構造が可能にされることを明瞭
にする。
【００２９】本発明による反応器は、入って来る出発物
質はできる限り広い触媒床表面を必要とし、そして同時
にできる限り広い表面が熱交換のために使用されること
で特徴付けられる。これは、与えられた時空荷重に関し
ては非常に低い流れ荷重しか起きずそして触媒は均一に
温度制御されることを意味する。これは更に、本発明に
よる反応器においては、連続的な温度調節を有する既知
の反応器とは対照的に、質量流れと関連して、熱流れ
は、触媒を通って平行に、逆平行に、または平行かつ逆
平行に向けられる。これと関連して、本発明による反応
器中の触媒的に活性な床は、流れの方向に特に小さな延
びしか持たない。それは、０．０１〜５０ｃｍ、好まし
くは０．０２〜２０ｃｍ、特に好ましくは０．０５〜１
０ｃｍ、非常に特に好ましくは０．１〜５ｃｍ、極端に
好ましくは０．２〜２ｃｍの範囲で変わる。本発明によ
る反応器における触媒充填は、多孔性の壁によって境界
を付けられ、これらの多孔性の壁は、触媒充填物を固定
するばかりでなく、表面全体にわたる触媒床を通る均一
な流れを保証する仕事を有する。この目的のためには、
これらの壁のそして触媒床の流れに対する抵抗が、実験
的にまたは計算によってのどちらかで当業者が容易に決
定することができるある最小値を越えなければならな
い。多孔性ガス分配壁を含む触媒床の流れに対する最小
抵抗は、一般的に１ｍｂａｒ〜１０ｂａｒ、好ましくは
２ｍｂａｒ〜１ｂａｒ、特に好ましくは５ｍｂａｒ〜５
００ｍｂａｒの値を有して良い。
【００３０】本発明による反応器における多孔性の壁
は、好ましくは、ガス分配のために当業者には知られて
いるような、適切な多孔度を有する焼結された物質から
作られる。焼結された金属形状物が、それらの良好な熱
伝導度のために特に好ましい。加えて、穴を開けられた
板構造物または網織物構造物もまた使用することができ
る。これらはまた、比較的大きな局部的な変動無しに出
発物質ガス流れを触媒の上に分配するそして充填物を通
る均一な流れを確保する要件に応じなければならない。
この目的のためには、流れに対する十分な抵抗が再び同
様に必要とされ、この抵抗はまた、少なくとも部分的に
は触媒充填物によって発生させることができる。この目
的のためには、触媒物質は、浅い浸透深さで、十分な深
さでの必要とされる圧力降下を確保するために十分に細
かく粒にされていなければならない。触媒は、充填プロ
セスにおいて均一な充填を確保するために十分な流動性
を持たねばならないことも更に理解可能である。かくし
て、触媒物質は、例えば、凝集への傾向を有してはなら
ない。一方では粒子の形と粒径との間の関連そして他方
ではこのような粒子から作られた充填物の流れに対する
抵抗は、当業者には知られていてそして実験的に決定す
ることができる。触媒充填物を固定する役割を果すため
のそしてガス分配のための２枚の壁はまた、多分、層の
形のまたは層から作られた、触媒的に活性な形作られた
物体によって置き換えることができ、この物体は、全体
としてまたは部分的に、焼結された物質好ましくは焼結
された金属から成って良く、この物体は、同時に、ガス
分配のためのそして触媒的に活性な物質のための支持体
としての役割を果す。このような形作られた物体は、全
体としてまたは部分的に触媒的に活性で良い。触媒的に
活性な粒子によって焼結された物質をコートするための
原理的な方法は、当業者には知られている（ＥＰ４１６
７１０）。
【００３１】加えて、本発明による反応器の別の特徴
は、熱流れは、小さなガス空間区分を横切って出発物質
側及び／または生成物側のガス分配表面から温度調節媒
体を仕切る問題の特別な表面へと通過しなければならず
そして質量流れに対して明らかに不浸透性であるという
事実である。同じことが、温度調節媒体からガス分配表
面への逆方向の熱流れに関しても当て嵌まる。
【００３２】小さな熱伝導度を有する反応させられるガ
スを使用する時には、温度調節媒体に対する触媒と間仕
切壁との間のガス進路の長さを一層短くデザインするこ
とが好都合である。事実、貧しい熱伝導度しか持たない
ガスに関してさえ、長いガス通路を与えることそして、
間仕切表面から始まって温度調節媒体に至る金属板冷却
構造体によって熱伝導を行うことが原理的には可能であ
る。しかしながら、このような構造体は複雑でありそし
てそれ故好ましくはない。
【００３３】貧しい熱伝導度を有するガスのための長い
通路の利用のための別の可能性は、既に上で更に述べた
ように、流速の増加でありそして出発物質及び／または
生成物の反応器入口への、及び／または生成物の収集チ
ャンネル中への部分的循環によって行うことができる。
本発明による反応器におけるガス相を通って熱流れが橋
かけしなければならないギャップ幅（触媒床と温度調節
媒体に対する壁との間の距離）は、０．１〜１０ｃｍ、
好ましくは０．２〜８ｃｍ、特に好ましくは０．３〜６
ｃｍ、非常に特に好ましくは０．４〜４ｃｍで良い。
【００３４】ガス空間のギャップ幅の選択によって決定
される熱流れに対する抵抗の特定の使用は、温度調節媒
体と触媒との間の温度差を反応器のデザインにおける好
都合なそして望ましい範囲で確立する可能性を提供す
る。かくして、例えば、交換器表面全体にわたる例外的
に均一な熱生成との関連において、選択されたオイルに
関して好都合な温度範囲でオイル温度調節を確立するこ
とが可能である。これは、別の反応器デザインに関し
て、熱輸送媒体としてオイルから取り扱うのが一層複雑
である塩溶融物への変換が為されなければならない場合
には重要である。
【００３５】温度調節媒体と触媒表面との間の温度差
は、本発明による反応器においては、２〜２５０℃、好
ましくは５〜２００℃、特に好ましくは１０〜１８０℃
そして非常に特に好ましくは２０〜１３０℃の値を取る
ことができる。
【００３６】本発明による反応器におけるガス分配表面
または生成物収集表面に対して平行に横たわる熱輸送ガ
スの流速のベクトル成分は、０〜１０００ｍ／秒、好ま
しくは０〜１００ｍ／秒、特に好ましくは０〜１０ｍ／
秒の値で確立される。この範囲の一層低い値のゼロは、
ここでは、該ベクトル成分が、出発物質の及び／または
生成物の循環無しで構造体中の供給層の終わりにまたは
収集及び排出層の始めに取る量を示す。
【００３７】チューブ及びガス分配要素の表面の形は、
滑らかな表面とは異なって乱流を生み出すことができ、
即ち、例えば、リブまたは類似の付随物を示すことがで
きる。
【００３８】半分が温度調節されているタイプの反応器
に関しては、付与される反応条件は、床厚さ、触媒床の
熱伝導度、ガス分配システム及びガス流れに依存して、
少しはないし部分的には断熱的である。２０％より多
い、好ましくは４０％より多い、特に好ましくは６０％
より多い、非常に特に好ましくは８０％より多い、極端
に好ましくは９０％より多い反応熱が、温度調節媒体
（熱輸送媒体）を経由して除去または供給される。反応
させられるガス混合物の熱容量を改善するためには、必
要とされる場合には、１以上の付加的な熱輸送媒体成分
をこれに加えることができる。これらの成分は、好まし
くは、反応の出発物質または生成物から生じる。
【００３９】二重の側の温度調節を有する反応器のタイ
プに関しては、反応器の関連する実施態様は、触媒床表
面の入口及び出口温度の平均値と最高点（発熱反応）で
のまたは最低点（吸熱反応）での触媒床内部の温度との
間の温度差の量が、１〜３００℃、好ましくは１〜２０
０℃、特に好ましくは１〜１００℃、非常に特に好まし
くは１〜６０℃、極端に好ましくは１〜３０℃であるよ
うなやり方で選択される。
【００４０】上で述べた温度差範囲は、半分が温度調節
された実施態様にも同様に当て嵌まる。
【００４１】先行技術によれば、本発明による反応器
は、耐圧ケーシングを備えることができて、その結果そ
の中で進行する反応は大気圧より高い圧力または大気圧
より低い圧力で進行することができる。
【００４２】既知の圧力反応器とは対照的に、本発明に
よる反応器においては、流れに対する適切な抵抗を有す
る出口の焼結された物体を使用することによって、高圧
部分を供給システム及び実際の触媒床に限定することが
可能である。
【００４３】このような構造は、建設に関して高価であ
る高圧空間を狭く保持することができるという利点を提
供する。
【００４４】この場合には、例えば、図１３及び１５中
に示されるような構造が好ましい。部分的な転換しか持
たないそして出発物質の対応するリサイクルを持つ高圧
反応に関しては、本発明による反応器に関して、システ
ムを流体流れに対して非常に低い抵抗に、そして同時
に、非常に良好な温度調節（これは、結果として圧縮さ
れたビスコースの（ｖｉｓｃｏｓｅ）ガスを戻すための
低いポンプ出力を有する）に最適化することができるこ
とが強調されるべきである。
【００４５】中空シリンダー構造を基にして、このよう
な反応器タイプ及びそれらの寸法設定における多数の内
部部品が以下に考慮されるであろう。それが益々狭いチ
ューブへであれ益々短いチューブへであれ、より良い反
応制御のために益々少ない作り付けの要素に転換する、
従来のチューブ束反応器に関する傾向は、チューブの数
の増加を導く。従来の構造の工業的反応器は、しばしば
１０，０００以上のチューブを有する。上で既に引用し
たＥＰ ２４４，６３２中で述べられた短いチューブの
反応器においては、１００，０００チューブの量が確か
に達成されまたは越えられるであろう。半径方向の熱流
れ及び質量流れ（平行または逆平行または平行と逆平行
の両方である）を有する本発明によるチューブ束反応器
を例として使用すると、本発明による反応器原理を使用
すれば、益々多くなる作り付け要素への傾向が断たれた
ことが明らかになる。考慮される比較の反応器は、１．
５または２．５ｃｍのチューブ内径を有する従来のチュ
ーブ束反応器である。表１は、１ｃｍの床厚さ及び異な
るチューブ径を有する本発明による反応器のチューブの
数を示す。この時、同じ時空荷重及びチューブ長さに関
しては、従来の比較の反応器は１０，０００チューブを
収容する。
【００４６】
【表１】 表１：従来のチューブ束反応器と比較した本発明による チューブ束反応器のチューブの数（φは径を示す） 従来のチューブ束反応器 本発明によるチューブ束反応器 （１０,０００チューブ） φ＝４０ φ＝２０ φ＝１０ｃｍ チューブの数 ―――――――――――――――――――――――――――――――― φ＝１.５ｃｍ １４５ ２９４ ６２５ φ＝２.５ｃｍ ４００ ８３３ １６６６ ４０ｃｍのφを有する本発明による反応器チューブは、
例えば、図１８中のようなチューブで良く、薄い層の触
媒床は、中空チューブとしてデザインされそして熱輸送
媒体の循環のためにストッパーの上にスクリュー止めさ
れる。１０ｃｍのφを有する本発明による反応器チュー
ブは、例えば、図１６中に示されるタイプのチューブで
あり、薄い層の触媒床は、やはり中空チューブとしてデ
ザインされるが、図１８とは対照的に、それを通って熱
輸送媒体が流れる容量内部の対応するくぼみ中にスクリ
ュー止めされる。一般的にそして上の表１中の例示のデ
ータとは独立に、中空シリンダーの触媒配置を有する本
発明によるチューブ束反応器のチューブ径は、５〜２０
０ｃｍ、好ましくは７〜１００ｃｍ、特に好ましくは１
０〜５０ｃｍの範囲である。チューブ長さは、１〜４０
ｍ、好ましくは２〜２０ｍ、特に好ましくは３〜１０ｍ
の範囲内で変わる。既知のタイプに従って、本発明によ
る触媒中空シリンダーは、一般的にはまた比較的大きな
装置として、例えばチューブ束として複数のそれらで使
用される。
【００４７】本発明による反応器は、原則的には、任意
の不均一に接触された気相反応のために使用することが
できる。しかしながら、それらは、従来のチューブ反応
器中では顕著なホットスポットを与える傾向がある反応
のために、更にまた比較的限定された温度範囲で進行し
なければならない反応のために、更にまたそれらの触媒
が急速に過重装填されそしてそれ故副反応への傾向を有
する反応のために、更にまた正確に規定された滞留時間
を要求する反応（さもないとそれらは二次的な反応への
傾向を有する）のために、そして最後にそれらが極端に
速く進行しそしてそれ故二次的な反応への傾向を有する
ので極端に短い滞留時間とそして同時に良好な冷却を要
求する反応のために特に適切である。
【００４８】温度、触媒荷重または滞留時間の結果とし
て生じる気相反応の副生成物及び二次的な反応生成物
は、コーキングの結果として触媒の不活性化にはっきり
と寄与する可能性がある。これは、単純な温度過重の結
果としての触媒不活性化と基本的には同様に望ましくな
い不活性化である。それ故、本発明による反応器は、長
い触媒操作寿命が必要とされる場合には、それが触媒を
再生することができないためであれまたは工業的な反応
はできる限り少ないメンテナンスしか要求してはいけな
いためであれ、特に非常に適切である。本発明による反
応器中での正確な反応条件及び触媒の不活性化の特に低
い傾向は、触媒床の低い浸透深さによってそして、揮発
性が乏しいコーク前駆体はそれらが定着するようになる
前に触媒床を去ることができることで説明することがで
きる。
【００４９】本発明による反応器中で特に好都合に実施
することができる反応の例は、以下の通りであるが、こ
のリストに尽きるものではない：例えば、ジフェニルア
ミンを与えるシクロヘキシリデン−アニリンの、そして
ｏ−フェニルフェノールを与えるシクロヘキセニル−シ
クロヘキサノンの脱水素；例えば、アニリンを与えるニ
トロベンゼンの、そしてシクロヘキサノンを与えるフェ
ノールの水素化；例えば、３−メチル−２−ブテン−１
−アールを与える３−メチル−３−ブテン−１−オール
の酸化的アルコール脱水素；例えば、無水マレイン酸を
与えるｎ−ブタンの、無水フタル酸を与えるｏ−キシレ
ンの、そしてアクロレインまたはアクリル酸を与えるプ
ロペンの、炭化水素の選択的酸化、及びアルキル化及び
ハロゲン化。
【００５０】本発明による反応器の異常に成功する機能
は、先行エンジニアリング技術によれば、半径方向の反
応器は、可能であるにしても、非常に複雑なやり方での
み温度調節することができるだけなので、驚くべきこと
である（Ｃｈｅｍ．Ｔｅｃｈ．３０（１９７８）、７
４）。先行エンジニアリング技術のこの情況におけるこ
の不利益は、主にガスの貧しい熱伝導度を基にしてい
る。この先行技術によれば、本発明による反応器は、断
熱的な条件下で実施される反応のためにのみ適切である
はずである。
【００５１】
【実施例】実施例１ ジフェニルアミンを与えるシクロヘキシリデン−アニリ
ンの脱水素のための触媒の製造 ２．０〜３．０ｍｍの径を有する球から成り、７４ｍ2
／ｇのＢＥＴ表面積、１００ｇの支持体あたり５４ｍｌ
のＨ2Ｏの吸着容量及び７１７ｇ／ｌのかさ密度を有す
る１リットルの酸化アルミニウム支持体を、０．３４ｇ
当量に対応する１３．５ｇのＮａＯＨを含む３８７ｍｌ
の水性ＮａＯＨ溶液で含浸した。この溶液は、２分以内
に支持体中に完全に吸着された。湿った支持体を約２ｌ
の容量の垂直なガラスチューブ中に充填し、そして次に
底からトップへ２０ｍ3／ｈの速度で１０５〜１２０℃
の暖かい空気で処理した。これを支持体の一定重量まで
乾燥したが、これは３０分後に起きた。乾燥された支持
体の残留水分含量は、室温に冷却した後で、０．２５重
量％であり、これは約０．４７％の吸着容量に対応し
た。
【００５２】予備処理された乾いた支持体を、その吸着
容量に従って、０．２１６ｇ当量に対応する１８ｇのＰ
ｄを含む水性ナトリウムテトラクロロパラデート溶液に
浸し、そして１５分間そのままにせしめた。次にこの触
媒を、余分のナトリウムイオン及び塩化物イオンが検出
されなくなるまで蒸留水の流れる流れ中で洗浄したが、
これは１２時間後に起きた。
【００５３】後続の乾燥は、支持体の乾燥において前に
述べたように、暖かい空気流れ中で行われた。このよう
にして製造された触媒は、金属として計算して、１リッ
トルの支持体あたり１８ｇのＰｄを含んでいた（１．５
５５重量％）。
【００５４】実施例２ チューブ反応器中でのジフェニルアミンを与えるシクロ
ヘキシリデン−アニリンの脱水素（比較例） １５ｃｍ長さの触媒充填剤を、オイル温度調節されたガ
ラスチューブ反応器（長さ＝４０ｃｍ、内径＝２．３ｃ
ｍ）の中心に導入した。
【００５５】この触媒充填剤を、５ｍｍのガラスビーズ
の２つの充填剤の間に位置付けた。反応器のオイルジャ
ケットを高温オイル温度調節器に接続し、そして触媒を
水素流れ中で２５０℃に加熱した。水素流れを窒素流れ
に置き換え、そしてオイルジャケットの温度を３２０℃
に増した。０．３ｇ／ｍｌ・ｈ（触媒充填容量を基にし
て）の荷重で、窒素流れ中のシクロヘキシリデン−アニ
リンを触媒の上を通過させた（１ｌのＮ2／１ｇのシク
ロヘキシリデン−アニリン）。１００％の転化率で、９
５％選択性のジフェニルアミンが窒素／水素混合物中の
気体状の状態で反応器を去った。
【００５６】主な反応ゾーンは、温度の谷（ｔｒｏｕｇ
ｈ）によって反応器中に認識することができた。この温
度の谷は、時間の経過に際して触媒の頭から触媒の端の
方向に動いた。約１００〜１５０時間後に、生成物混合
物中で急速に増加するシクロヘキシリデン−アニリン含
量によって漸進的な触媒不活性化が認め得るようになっ
た。
【００５７】実施例３ 本発明による中空シリンダーチューブ反応器中でのジフ
ェニルアミンを与えるシクロヘキシリデン−アニリンの
脱水素 この反応器は、オイル温度調節されたガラスチューブ
（長さ＝６２ｃｍ、内径＝４．９ｃｍ）から成ってい
た。焼結されたガラス材料から作られたチューブを、温
度調節されたガラスチューブの内部でこのガラスチュー
ブに対して同心円上に位置付けた。このチューブ（長さ
＝１５ｃｍ、径＝２．０ｃｍ、多孔度＝３）を、トップ
端で融解によってシールし、そして底端でテーパー付き
の研いだガラスジョイント（標準的な研いだジョイント
ＮＳ２９）を有する排気されたジャケット付きのガラス
チューブ（径２．４ｃｍの内側ガラスチューブ、径３．
８ｃｍの外側ガラスチューブ）の上に融解した。内側と
外側のガラスチューブの間の空間を排気した。生成物ガ
スは、内側ガラスチューブを通して導き去った。外側ガ
ラスチューブは、ＮＳ２９の研いだジョイントから温度
調節されたガラスチューブの底まで測定して２５ｃｍの
長さを有していた。温度調節されたガラスチューブの端
で、外側ガラスチューブを、ガス気密なやり方で温度調
節されたガラスチューブにシールした。内側の焼結され
たガラスチューブと同心円状に、オイル温度調節された
ガラスチューブの内部に別の焼結されたガラスチューブ
を配置した（長さ＝１５ｃｍ、内径＝３．２ｃｍ、壁厚
さ＝２ｍｍ、多孔度＝３）。この焼結されたガラスチュ
ーブを、底でＮＳ２９の研いだガラスジョイントのソケ
ットに融解した。このソケットは、真空ジャケット付き
のチューブの研いだガラスジョイントコーンの上にガス
気密なやり方で据えられていた。外側の焼結されたガラ
スチューブを、トップでＮＳ２９ソケットを有する１０
ｃｍ長さのガラスチューブに融解した。約１０ｃｍ長さ
の排気された研いだガラスジョイントストッパーを、こ
のソケット中にガス気密なやり方で据えた。
【００５８】触媒充填剤を、外側と内側の焼結されたガ
ラスチューブの間に位置付けた。
【００５９】反応器のオイルジャケットを高温オイル温
度調節器に接続し、そして触媒を水素流れ中で２５０℃
に加熱した。水素流れを窒素流れに置き換え、そしてオ
イルジャケットの温度を３２０℃に増した。０．３ｇ／
ｍｌ・ｈ（触媒容量を基にして）の荷重で、シクロヘキ
シリデン−アニリンを窒素流れの中で触媒の上を外側か
ら内側に通過させた（１ｌのＮ2／１ｇのシクロヘキシ
リデン−アニリン）。１００％の転化率で、９５％選択
性で、ジフェニルアミンが窒素／水素混合物中の気体状
の状態で反応器を去った。この試験は、生成物組成の顕
著な変化無しで（即ち触媒不活性化無しで）１０００時
間の操作時間の後で完了した。
【００６０】実施例４ アニリンを与えるニトロベンゼンの還元のための触媒の
製造 ３〜４ｍｍの径、９．８ｍ2／ｇのＢＥＴ表面積、１０
０ｇの支持体あたり４５．１ｍｌの水の吸着容量及び８
１２ｇ／ｌのかさ密度を有する１リットルのビーズの形
のα−酸化アルミニウム支持体を、０．２７ｇ当量に対
応する１０．８ｇのＮａＯＨを含む３６６ｍｌの水性溶
液で含浸した。この溶液は、数分の過程で支持体によっ
て完全に吸着された。湿った支持体を約２ｌの容量の垂
直なガラスチューブ中に充填し、そして１時間あたり２
５ｍ3（Ｓ．Ｔ．Ｐ．）の空気の空気流量で１２０℃で
暖かい空気流れ中で乾燥した。一定重量までの乾燥時間
は約３０分であった。残留水分含量は、室温に冷却した
後で、支持体の吸着容量の約０．９％であった。
【００６１】このようにして予備処理された乾いた支持
体を、その吸着容量に従って、０．１６９ｇ当量に対応
する９ｇのパラジウムを含む３６６ｍｌの水性ナトリウ
ムテトラクロロパラデート（ＩＩ）溶液に浸し、そして
１５分間そのままにせしめた。支持体の上に堆積された
パラジウム化合物を金属パラジウムに還元するために、
支持体を４００ｍｌの１０％濃度の水性ヒドラジン水和
物溶液によってビーカー中でコートし、そして２時間そ
のままにせしめた。次にこの触媒を、触媒製造において
使用された化合物のイオンが洗浄水中にもはや検出され
なくなるまで、蒸留水の流れる流れ中で洗浄したが、こ
れは１０時間後に起きた。
【００６２】後続の乾燥は、支持体の乾燥のために前に
述べたように、暖かい空気流れ中で行われた。このよう
にして製造された触媒は、金属として計算して、１リッ
トルの支持体あたり９ｇのパラジウムを含んでいた。
【００６３】次にこのＰｄ含有触媒を、バナジルオキサ
レートの形で９ｇのバナジウムを含む３６６ｍｌの水性
溶液に浸した。バナジルオキサレートで含浸されたＰｄ
触媒の乾燥は、支持体の乾燥と同様に１２０℃で暖かい
空気流れ中で実施された。後続のバナジルオキサレート
の分解は、３００℃で６時間の過程で実施された。
【００６４】この処理の後で、触媒を、酢酸鉛の形で３
ｇの鉛を含む３６６ｍｌの水性溶液に浸した。酢酸鉛で
含浸された触媒を、濡れた状態で、チューブ反応器中に
充填し、そして熱輸送媒体の加熱期間の過程に乾燥し
た。
【００６５】触媒の活性化は、２８０℃である熱輸送媒
体の温度で水素流れ中で実施された。仕上げられた触媒
は、金属として計算して、１リットルの支持体あたり９
ｇのパラジウム、９ｇのバナジウム及び３ｇの鉛を含ん
でいた。
【００６６】実施例５ チューブ反応器中でのニトロベンゼンの水素化（比較
例） ２００ｃｍ長さのオイルで温度調節された金属チューブ
反応器に、１５０ｃｍ長さの触媒充填物（径＝２．３ｃ
ｍ）を装備した。２００℃のオイル温度で、水素流れを
触媒の上に通し（５９４．９ｌ（Ｓ．Ｔ．Ｐ．）／時
間）、オイル温度を２７０℃に上げ、そして１ｍｌの触
媒及び１時間あたり０．５ｇのニトロベンゼンの触媒荷
重を確立した（荷重＝０．５ｇ／ｍｌ ｈ、Ｈ2過剰２
５０％）。
【００６７】触媒トップの近くで、約４５０℃の温度を
有するホットゾーンが生成し、これはほぼ一定の速度で
触媒端の方向に動いた。
【００６８】約１０００時間の操作時間の後で、このゾ
ーンは触媒端に到達し、その際、急速に増加する強度
で、生成物ガス混合物中にニトロベンゼンが検出され
た。漸進的な不活性化が触媒端に到達する前には、１０
０％の転化率で、アニリンが９９．５％より良い選択率
で生成された。
【００６９】実施例６ 短いチューブ反応器中でのニトロベンゼンの水素化（比
較例） １５ｃｍ長さの触媒充填物を、実施例２中で述べたガラ
ス反応器の中央に置いた。水素流れ中での活性化の後
で、ニトロベンゼンを、２５０％の水素過剰で０．５ｇ
／ｍｌ ｈの荷重で２２０℃のオイルバス温度で触媒の
上を通した。約３６０℃の最高温度を有するホットゾー
ンが触媒の上に生成した。このホットゾーンは、触媒端
に向かって、平らになりながら、動いた。約１０００時
間の操作時間の後で、ニトロベンゼンが生成物ガス混合
物と共に反応器を去り始めた。不活性化が触媒端に到達
する前には、１００％の転化率で、アニリンが９９．５
％より良い選択率で生成された。
【００７０】実施例７ 本発明による中空シリンダーチューブ反応器中でのニト
ロベンゼンの水素化 実施例３中で述べた中空シリンダー反応器が、交換し
て、融解され焼結されたガラス中空シリンダーを有する
異なる真空ジャケット挿入物を受けた。焼結されたガラ
スチューブの長さ部分を、トップ１５ｃｍ、径１．２ｃ
ｍで融解した。半径方向に通って流れられる床の厚さ
は、このようにして６ｍｍから１０ｍｍに増加した。焼
結されたガラスチューブの間の空間を触媒で充填した。
【００７１】実施例５及び実施例６におけるように、２
２０℃のオイルバス温度での予備的な還元の後で、触媒
を、２５０％の水素過剰で１ｍｌの触媒及び１時間あた
り０．５ｇのニトロベンゼンの荷重で操作した。内側の
焼結されたガラスチューブの内部においては、温度セン
サーの助けによって３２０℃の温度が測定された。この
試験は、顕著な触媒不活性化無しで４０００時間の操作
時間の後で完了した。この時間の期間の間、ニトロベン
ゼンは１００％転化し、そしてアニリンは９９．８％よ
りも高い選択率で生成された。
【００７２】実施例８ 中空シリンダー反応器中でのニトロベンゼンの水素化
（比較例） 実施例７の試験を、３２０℃のオイル温度で繰り返し
た。反応器の内部中の生成物ガス混合物の出口温度は４
３０℃であった。６００時間の操作時間の後で、生成物
組成及び出口温度は変わらなかった（転化率＝１００
％、選択率＞９９．８％）。８００時間の操作時間の後
でだけ、初期触媒不活性化が示された。
【００７３】本発明の主なる特徴及び態様は以下の通り
である。
【００７４】１．熱輸送媒体の助けによる連続的温度制
御を有する、固定床触媒の上の気体状物質の連続的反応
のための反応器であって、この触媒床を０．０１〜５０
ｃｍの厚さを有する１以上の規則的に形作られたシート
状の層の形にデザインすること、これらの触媒層の表面
はガス透過性の層によって覆われていること、この表面
は、出発物質取入口側で及び／または生成物出口側で、
同様に規則的に形作られた壁に０．１〜１０ｃｍの距離
で面していること、この壁は反応させるべき物質または
反応された物質のための空間を熱輸送媒体のための空間
から分離していること、及び反応させるべき物質がこれ
らのシート状触媒層に対して垂直な触媒床を通って流れ
るように向けられることを特徴とする反応器。
【００７５】２．触媒床が、０．０２〜２０ｃｍ、好ま
しくは０．０５〜１０ｃｍ、特に好ましくは０．１〜５
ｃｍ、非常に特に好ましくは０．２〜２ｃｍの厚さを有
することを特徴とする、上記１に記載の反応器。
【００７６】３．触媒床と壁との間の距離が、０．２〜
８ｃｍ、好ましくは０．３〜６ｃｍ、特に好ましくは
０．４〜４ｃｍであることを特徴とする、上記１に記載
の反応器。
【００７７】４．触媒層を覆うためのガス透過性の層
が、網、穴を開けられた板または焼結された物質とし
て、好ましくは焼結された物質として、特に好ましくは
焼結された金属としてデザインされていることを特徴と
する、上記１に記載の反応器。
【００７８】５．ガス透過性の覆う層を含むシート状触
媒床が、１ｍｂａｒ〜１０ｂａｒ、好ましくは２ｍｂａ
ｒ〜１ｂａｒ、特に好ましくは５〜５００ｍｂａｒの、
流体流れに対する最小抵抗を有することを特徴とする、
上記１に記載の反応器。
【００７９】６．触媒床の規則的に形作られたシート状
の層が、５〜２００ｃｍ、好ましくは７〜１００ｃｍ、
特に好ましくは１０〜５０ｃｍの径を有する、片側でシ
ールされた中空シリンダーとして形成され、そしてこれ
らのシリンダーが、複数のそれらを好ましくは比較的大
きな単位として、特に好ましくはチューブの束として配
置されていることを特徴とする、上記１に記載の反応
器。
【００８０】７．上記１に記載の反応器を使用すること
を特徴とする、反応の高い吸熱または発熱を有する、触
媒促進され熱的に制御された気体相反応のための方法。
【００８１】８．脱水素、水素化、酸化、アルキル化ま
たはハロゲン化に関することを特徴とする、上記７に記
載の方法。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による反応器の原理を示す断面図であ
る。
【図２】本発明による反応器の原理を示す断面図であ
る。
【図３】先行技術による反応器の原理を示す断面図であ
る。
【図４】図１及び２の変形例を示す断面図である。
【図５】図１及び２の変形例を示す断面図である。
【図６】図１及び２の変形例を示す断面図である。
【図７】図１及び２の変形例を示す断面図である。
【図８】図１及び２の変形例を示す断面図である。
【図９】図１及び２の変形例を示す断面図である。
【図１０】触媒層と熱輸送媒体空間との組み合わせを示
す略図である。
【図１１】触媒層と熱輸送媒体空間との組み合わせを示
す略図である。
【図１２】本発明の工業的実施態様を示す断面図であ
る。
【図１３】本発明の工業的実施態様を示す断面図であ
る。
【図１４】本発明の工業的実施態様を示す断面図であ
る。
【図１５】本発明の工業的実施態様を示す断面図であ
る。
【図１６】本発明による反応器のための個別のチューブ
要素を示す断面図である。
【図１７】本発明による反応器のための個別のチューブ
要素を示す断面図である。
【図１８】本発明による反応器のための個別のチューブ
要素を示す断面図である。
【図１９】本発明による反応器のための個別のチューブ
要素を示す断面図である。
【符号の説明】
１ａ 出発物質の質量流れ １ｂ 生成物の質量流れ ２ 熱流れ ３ 触媒床 ４ 熱輸送媒体のための空間 ４ａ、４ｂ 熱輸送媒体流れ
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成５年６月１４日
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１３
【補正方法】変更
【補正内容】
【００１３】それ故、極端に高い反応熱及び触媒を有す
る反応または極端に敏感な温度挙動を有する反応に関し
ては、連続的温度調節が備え付けられるべきである。こ
の場合には、触媒を、チューブの間かまたは熱交換器の
チューブ中に収容することができる（ドイツ公開特許明
細書第３，４１４，７１７号によるリンデ反応器または
Ｃｈｅｍｉｅ−Ｉｎｇｅｎｉｅｕｒ−Ｔｅｃｈｎｉｋ
５１ （１９７９）２５７〜２６５頁によるチューブ束
反応器）。１〜数ｃｍのチューブ径及び２〜２０ｍのチ
ューブ長さを有するこのタイプの反応器が、長い間先行
技術であった。半径方向での一定の熱の流れにも拘わら
ず、強い吸熱反応においては、反応器チューブ中にホッ
トスポットが形成され、これが選択性における損失また
は触媒損傷の原因である。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１４
【補正方法】変更
【補正内容】
【００１４】充填の始めに触媒を不活性物質によって希
釈することによってまたは出口端におけるよりも入口端
で小さい径を有する反応器チューブによってホットスポ
ットを減少させることが既に述べられた（ドイツ公開特
許明細書第２，９２９，３００号；ＧＢ ２，１３２，
１１１）。チューブ束反応器のチューブを１〜３０ｃ
ｍ、好ましくは５〜２０ｃｍへと短くすることによって
均一な温度調節の欠如を和らげることも更にまた述べら
れた（ドイツ公開特許明細書第３，６１２，２１３号、
ＥＰ ２４４，６３２）。このような短いチューブ反応
器のチューブは、０．５〜３ｃｍ、好ましくは１〜２ｃ
ｍの内径を有する。この短いチューブ反応器の利点を以
下に述べる：大きな比冷却表面積及び側部からチューブ
への熱輸送媒体の均一な流れが、反応器チューブ中の規
定された温度分配を導き、そしてすべてのチューブへの
熱輸送媒体の均一な横の流れが、最大の熱移動を有する
コンパクトな構造を導くことが意図されている。細かな
粒の触媒の場合においてさえ、チューブ中には低い圧力
降下しか生じないと言われている。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.5 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｃ０７Ｃ 211/46 9280−4Ｈ 211/55 9280−4Ｈ (72)発明者 パウル・バグナー ドイツ連邦共和国デー4000デユツセルドル フ13・フリートホフシユトラーセ12

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 熱輸送媒体の助けによる連続的温度制御
    を有する、固定床触媒の上の気体状物質の連続的反応の
    ための反応器であって、この触媒床を０．０１〜５０ｃ
    ｍの厚さを有する１以上の規則的に形作られたシート状
    の層の形にデザインすること、これらの触媒層の表面は
    ガス透過性の層によって覆われていること、この表面
    は、出発物質取入口側で及び／または生成物出口側で、
    同様に規則的に形作られた壁に０．１〜１０ｃｍの距離
    で面していること、この壁は反応させるべき物質または
    反応された物質のための空間を熱輸送媒体のための空間
    から分離していること、及び反応させるべき物質がこれ
    らのシート状触媒層に対して垂直な触媒床を通って流れ
    るように向けられることを特徴とする反応器。
  2. 【請求項２】 請求項１記載の反応器を使用することを
    特徴とする、反応の高い吸熱または発熱を有する、触媒
    促進され熱的に制御された気体相反応のための方法。
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