JPH0783830B2 - 中間管板を有する多管式装置 - Google Patents
中間管板を有する多管式装置Info
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- JPH0783830B2 JPH0783830B2 JP3754389A JP3754389A JPH0783830B2 JP H0783830 B2 JPH0783830 B2 JP H0783830B2 JP 3754389 A JP3754389 A JP 3754389A JP 3754389 A JP3754389 A JP 3754389A JP H0783830 B2 JPH0783830 B2 JP H0783830B2
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- heat
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- B01J19/2425—Tubular reactors in parallel
-
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- B01J2219/00049—Controlling or regulating processes
- B01J2219/00051—Controlling the temperature
- B01J2219/00074—Controlling the temperature by indirect heating or cooling employing heat exchange fluids
- B01J2219/00076—Controlling the temperature by indirect heating or cooling employing heat exchange fluids with heat exchange elements inside the reactor
- B01J2219/00085—Plates; Jackets; Cylinders
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- B01J2219/00761—Details of the reactor
- B01J2219/00763—Baffles
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- B01J2219/00777—Baffles attached to the reactor wall horizontal
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- Organic Chemistry (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Physical Or Chemical Processes And Apparatus (AREA)
- Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)
Description
本発明は、中間管板を有する多管式装置、とくに多管式
反応器の改良に関する。
反応器の改良に関する。
たとえばプロピレンを原料として、その接触的気相酸化
によりアルリル酸を製造するプロセスなど、反応ガスの
急冷を要するプロセスは少なくない。このようなプロセ
スを実施するための反応装置として、中間管板つき多管
式反応器は、最も適切な装置といえる。 中間管板つき多管式反応器は、反応器を高温室と低温室
の２室に分割する中間管板を備えるとともに、これを貫
く複数の反応管を有し、管内を流れる反応物質を管外の
熱媒体で加熱または冷却する構造の反応器である。 上記のプロピレンからアクリル酸を製造するプロセスに
関連していえば、原料プロピレンガスは空気および不活
性ガス（窒素またはスチーム）とともに高温室側（反応
ゾーン）から反応管に入り、反応管に充填された固体触
媒によりアクロレインおよびアクリル酸に転化する。反
応終了後のガスは、好ましくない副反応を防止するため
に、別の容器に移されることなく、同じ反応管の中で低
温室側（急冷ゾーン）に移し、直ちに冷却する。同じ反
応管に直列に２種の触媒を充電しておき、第一の触媒
で、プロピレンを一部はアクロレインに一部はアクリル
酸に転化させ、第二の触媒でアクロレインをアクリル酸
に転化させることにより、アクリル酸の収率を高める方
法もある。この場合は、それぞれを反応を最適の温度で
行なう必要があり、反応ガスを同じ反応管の場所によっ
て急冷したり、急加熱したりする。 前者のプロセスに従って反応ガスを急冷するためには、
反応容器の反応ゾーンと急冷ゾーンとの温度差を大きく
しなければならず、それに伴って反応ゾーンの熱が中間
管板を伝って急冷ゾーンに移動し、急冷ゾーンを所定の
温度に保つことが困難になることがある。大きな温度差
は、中間管板に大きな熱応力を生じさせ、甚しいときは
反応容器が破損する危険が生じる。同じ問題は、程度の
差こそあれ、後者のプロセスに従う急冷や急加熱にもあ
る。 このため、温度の異なる部分、たとえば反応ゾーンを構
成する容器と急冷ゾーンを構成する容器とを別個に製作
し、両者をガスケットをはさんでフランジ部で接続して
一体とした構造、つまり中間管板を２枚に分けた形の多
管式反応器が使用されることが多い。 この容器は、表裏に大きな温度差のある中間管板をもた
ないから、管板に生じる熱応力を大きくしないという点
では改善されているが、反応ゾーンと急冷ゾーンとの間
に空間が生じて、冷却が急速に行なわれなくなるし、管
板を２枚に増やしたことにより製造費がかさむなどの欠
点がある。
によりアルリル酸を製造するプロセスなど、反応ガスの
急冷を要するプロセスは少なくない。このようなプロセ
スを実施するための反応装置として、中間管板つき多管
式反応器は、最も適切な装置といえる。 中間管板つき多管式反応器は、反応器を高温室と低温室
の２室に分割する中間管板を備えるとともに、これを貫
く複数の反応管を有し、管内を流れる反応物質を管外の
熱媒体で加熱または冷却する構造の反応器である。 上記のプロピレンからアクリル酸を製造するプロセスに
関連していえば、原料プロピレンガスは空気および不活
性ガス（窒素またはスチーム）とともに高温室側（反応
ゾーン）から反応管に入り、反応管に充填された固体触
媒によりアクロレインおよびアクリル酸に転化する。反
応終了後のガスは、好ましくない副反応を防止するため
に、別の容器に移されることなく、同じ反応管の中で低
温室側（急冷ゾーン）に移し、直ちに冷却する。同じ反
応管に直列に２種の触媒を充電しておき、第一の触媒
で、プロピレンを一部はアクロレインに一部はアクリル
酸に転化させ、第二の触媒でアクロレインをアクリル酸
に転化させることにより、アクリル酸の収率を高める方
法もある。この場合は、それぞれを反応を最適の温度で
行なう必要があり、反応ガスを同じ反応管の場所によっ
て急冷したり、急加熱したりする。 前者のプロセスに従って反応ガスを急冷するためには、
反応容器の反応ゾーンと急冷ゾーンとの温度差を大きく
しなければならず、それに伴って反応ゾーンの熱が中間
管板を伝って急冷ゾーンに移動し、急冷ゾーンを所定の
温度に保つことが困難になることがある。大きな温度差
は、中間管板に大きな熱応力を生じさせ、甚しいときは
反応容器が破損する危険が生じる。同じ問題は、程度の
差こそあれ、後者のプロセスに従う急冷や急加熱にもあ
る。 このため、温度の異なる部分、たとえば反応ゾーンを構
成する容器と急冷ゾーンを構成する容器とを別個に製作
し、両者をガスケットをはさんでフランジ部で接続して
一体とした構造、つまり中間管板を２枚に分けた形の多
管式反応器が使用されることが多い。 この容器は、表裏に大きな温度差のある中間管板をもた
ないから、管板に生じる熱応力を大きくしないという点
では改善されているが、反応ゾーンと急冷ゾーンとの間
に空間が生じて、冷却が急速に行なわれなくなるし、管
板を２枚に増やしたことにより製造費がかさむなどの欠
点がある。
本発明の目的は、上記の諸点を改善し、高温室から低温
室への熱の移動を最少限にするとともに急速な冷却また
は加熱を確保しつつ、中間管板の両面の温度差を小さく
してそこに加わる熱応力を低下させ、かつ製造費の増加
も抑えた多管式装置、とくに多管式反応器を提供するこ
とにある。
室への熱の移動を最少限にするとともに急速な冷却また
は加熱を確保しつつ、中間管板の両面の温度差を小さく
してそこに加わる熱応力を低下させ、かつ製造費の増加
も抑えた多管式装置、とくに多管式反応器を提供するこ
とにある。
本発明の多管式装置は、代表的な多管式反応器に例をと
って第１図に示すように、容器（１）を温度差をもつ少
なくとも２個の室、図示した例では高温室（1A）と低温
室（1B）の２室に分割する少なくとも１枚の中間管板
（３）を備えるとともに、これを貫く複数の反応管のは
たらきをする伝熱管（２）を有し、管内を流れる流体を
管外の熱媒体で加熱または冷却するタイプの多管式装置
であって、中間管板（３）の一方または両方に、少なく
とも１枚の断熱板（４）を設けたものである。 第２図に示すように、中間管板（３）と断熱板（４）と
の間、および断熱板が複数であれば各断熱板の間に、ス
ペーサー（５）を設けて熱媒体のほとんど流動しないよ
うな液だまり（６）を形成しておくと、一層高い効果が
得られる。 断熱板は、セラミックスのような熱伝導率が小さいもの
がよく、それも厚手の方が伝熱抵抗が大きくなって好ま
しい。上記した液だまりを形成して断熱効果を得る場合
は、金属板でよく、板厚もとくに大きくする必要はな
い。いずれにせよ熱媒体に対して安定なものからえら
ぶ。 本発明の装置には、種々の態様があり得る。たとえば第
１図に示した例においては、伝熱管（２）の高温室（1
A）にある側に触媒を充填して前記の酸化反応を行な
い、低温室（1B）側は空にして反応流体の急冷ゾーンに
するのが代表的な使用法であるが、急冷ゾーンでは伝熱
管内に反応に不活性な固体を充填してもよい。また、伝
熱管の高温室側と低温室側とに異なる固体触媒を充填
し、２段階の反応を連続的に、それぞれ異なる温度で行
なう使用法も可能である。 これらの使用法は、炭素原子数３〜４のα，β−不飽和
炭化水素すなわちプロピレンまたはブテン類を、分子状
酸素含有ガスで酸化して、（メタ）アクロレインおよび
（または）（メタ）アクリル酸を製造する反応器に適用
したとき、もっとも効果的である。 装置の上下と温度の関係は、上記した液だまりを形成す
る態様においてはとくに、第１図のように上部を高温
側、下部を低温側とするのが好ましい。逆にすると、液
だまり内部で熱媒体の対流が生じやすくなって、断熱効
果を低下させるおそれがある。一般に、液だまりの厚さ
は、対流を実質上生じさせないよう、５〜20mmの範囲と
するのがよい。上部を低温側、下部を高温側とせざるを
得ない場合には、断熱板の枚数を増し、間隔を小さくし
て対処すべきである。 上記のほか、本発明は多管式の熱交換器や、単なる容器
に対しても適用できるし、図示した立型に限らず横型の
装置を本発明に含まれることはもちろんである。
って第１図に示すように、容器（１）を温度差をもつ少
なくとも２個の室、図示した例では高温室（1A）と低温
室（1B）の２室に分割する少なくとも１枚の中間管板
（３）を備えるとともに、これを貫く複数の反応管のは
たらきをする伝熱管（２）を有し、管内を流れる流体を
管外の熱媒体で加熱または冷却するタイプの多管式装置
であって、中間管板（３）の一方または両方に、少なく
とも１枚の断熱板（４）を設けたものである。 第２図に示すように、中間管板（３）と断熱板（４）と
の間、および断熱板が複数であれば各断熱板の間に、ス
ペーサー（５）を設けて熱媒体のほとんど流動しないよ
うな液だまり（６）を形成しておくと、一層高い効果が
得られる。 断熱板は、セラミックスのような熱伝導率が小さいもの
がよく、それも厚手の方が伝熱抵抗が大きくなって好ま
しい。上記した液だまりを形成して断熱効果を得る場合
は、金属板でよく、板厚もとくに大きくする必要はな
い。いずれにせよ熱媒体に対して安定なものからえら
ぶ。 本発明の装置には、種々の態様があり得る。たとえば第
１図に示した例においては、伝熱管（２）の高温室（1
A）にある側に触媒を充填して前記の酸化反応を行な
い、低温室（1B）側は空にして反応流体の急冷ゾーンに
するのが代表的な使用法であるが、急冷ゾーンでは伝熱
管内に反応に不活性な固体を充填してもよい。また、伝
熱管の高温室側と低温室側とに異なる固体触媒を充填
し、２段階の反応を連続的に、それぞれ異なる温度で行
なう使用法も可能である。 これらの使用法は、炭素原子数３〜４のα，β−不飽和
炭化水素すなわちプロピレンまたはブテン類を、分子状
酸素含有ガスで酸化して、（メタ）アクロレインおよび
（または）（メタ）アクリル酸を製造する反応器に適用
したとき、もっとも効果的である。 装置の上下と温度の関係は、上記した液だまりを形成す
る態様においてはとくに、第１図のように上部を高温
側、下部を低温側とするのが好ましい。逆にすると、液
だまり内部で熱媒体の対流が生じやすくなって、断熱効
果を低下させるおそれがある。一般に、液だまりの厚さ
は、対流を実質上生じさせないよう、５〜20mmの範囲と
するのがよい。上部を低温側、下部を高温側とせざるを
得ない場合には、断熱板の枚数を増し、間隔を小さくし
て対処すべきである。 上記のほか、本発明は多管式の熱交換器や、単なる容器
に対しても適用できるし、図示した立型に限らず横型の
装置を本発明に含まれることはもちろんである。
本発明の多管式装置は、中間管板の一方または両方に断
熱板を設けることにより、中間管板それ自体の高温側と
低温側との温度差を小さくしたものである。いま中間管
板と断熱板の付近の温度勾配を考えると、従来のものは
第３図にみるように中間管板の両側でT1の温度差が存在
するが、断熱板を用いることにより、第４図に示すよう
に、中間管板内の両側の温度差はT2に減少する。これに
よって、中間管板に大きな熱応力が発生するのが防止さ
れ、破損のおそれが解消する。 また、熱伝導率の小さい材料が２室の間にあるので、高
温の反応ゾーンから低温の急冷ゾーンへの熱移動を抑制
することができる。 中間管板と断熱板との間、および各断熱板との間に熱媒
体の液だまりを形成しておくと、この中にはいりこんだ
熱媒体は比較的熱伝導率が低いから断熱材としてはたら
き、単に断熱板を重ねたときより高い断熱効果が得られ
る。
熱板を設けることにより、中間管板それ自体の高温側と
低温側との温度差を小さくしたものである。いま中間管
板と断熱板の付近の温度勾配を考えると、従来のものは
第３図にみるように中間管板の両側でT1の温度差が存在
するが、断熱板を用いることにより、第４図に示すよう
に、中間管板内の両側の温度差はT2に減少する。これに
よって、中間管板に大きな熱応力が発生するのが防止さ
れ、破損のおそれが解消する。 また、熱伝導率の小さい材料が２室の間にあるので、高
温の反応ゾーンから低温の急冷ゾーンへの熱移動を抑制
することができる。 中間管板と断熱板との間、および各断熱板との間に熱媒
体の液だまりを形成しておくと、この中にはいりこんだ
熱媒体は比較的熱伝導率が低いから断熱材としてはたら
き、単に断熱板を重ねたときより高い断熱効果が得られ
る。
中間管板（材質：炭素鋼、厚さ50mm）の下部に、３枚の
断熱板（材質：同上、厚さ4.5mm）を、第２図および第
４図に示す態様で設けた多管式反応器を用意した。高温
室（反応ゾーン）に400℃の熱媒体を、低温室（急冷ゾ
ーン）に200℃の熱媒体を循環させた。 定常状態において、中間管板の両面の温度差T2は35℃で
あった。 比較のため、断熱板を取りはずした上記容器で、同じ測
定を行なったところ、中間管板の両面の温度差T1は120
〜140℃に達した。 本発明の例と比較例とでは、高温室から低温室への熱移
動量の比が約1:3であった。
断熱板（材質：同上、厚さ4.5mm）を、第２図および第
４図に示す態様で設けた多管式反応器を用意した。高温
室（反応ゾーン）に400℃の熱媒体を、低温室（急冷ゾ
ーン）に200℃の熱媒体を循環させた。 定常状態において、中間管板の両面の温度差T2は35℃で
あった。 比較のため、断熱板を取りはずした上記容器で、同じ測
定を行なったところ、中間管板の両面の温度差T1は120
〜140℃に達した。 本発明の例と比較例とでは、高温室から低温室への熱移
動量の比が約1:3であった。
本発明の多管式装置は、高温室から低温室への熱移動量
が少ないので、エネルギーロスを低減できる。 また、中間管板の両面の温度差が小さいので、中間管板
に加わる熱応力が過大にならず、装置が破損する危険が
ない。高温室と低温室を別に製作する場合にくらべて製
造コストを安く抑えることができる。 多管式反応器に適用した場合、反応ゾーンと急冷ゾーン
との間のデッドスペースがないから、反応終了後のガス
を直ちに冷却して副反応の進行を抑止することができる
し、異なる温度で２段、３段の反応を連続的に行なうこ
とが容易である。
が少ないので、エネルギーロスを低減できる。 また、中間管板の両面の温度差が小さいので、中間管板
に加わる熱応力が過大にならず、装置が破損する危険が
ない。高温室と低温室を別に製作する場合にくらべて製
造コストを安く抑えることができる。 多管式反応器に適用した場合、反応ゾーンと急冷ゾーン
との間のデッドスペースがないから、反応終了後のガス
を直ちに冷却して副反応の進行を抑止することができる
し、異なる温度で２段、３段の反応を連続的に行なうこ
とが容易である。
第１図は、本発明の多管式装置を、代表的な多管式反応
器に例をとって説明するための断面図である。 第２図は、断熱板の配置の好ましい態様を説明するため
の、中間管板付近を拡大して示した断面図である。 第３図および第４図は、本発明の効果を説明するための
グラフである。 １……容器 1A……高温室（反応ゾーン） 1B……低温室（急冷ゾーン） ２……伝熱管（反応管）、３……中間管板 ４……断熱板、５……スペーサー ６……液だまり
器に例をとって説明するための断面図である。 第２図は、断熱板の配置の好ましい態様を説明するため
の、中間管板付近を拡大して示した断面図である。 第３図および第４図は、本発明の効果を説明するための
グラフである。 １……容器 1A……高温室（反応ゾーン） 1B……低温室（急冷ゾーン） ２……伝熱管（反応管）、３……中間管板 ４……断熱板、５……スペーサー ６……液だまり
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 斉藤 朋雄 神奈川県横浜市金沢区並木２丁目９―３― 303 (72)発明者 坂倉 康之 三重県四日市市東邦町１番地 三菱油化株 式会社四日市事業所内 (72)発明者 芝野 毅 三重県四日市市東邦町１番地 三菱油化株 式会社化成品研究所内 (72)発明者 川谷 洋治 三重県四日市市東邦町１番地 三菱油化株 式会社四日市事業所内 (72)発明者 近藤 忠彦 三重県四日市市東邦町１番地 三菱油化株 式会社四日市事業所内
Claims (4)
- 【請求項１】容器内を温度差をもった少なくとも２個の
室に分割する少なくとも１枚の中間管板を備えるととも
に、これを貫く複数の伝熱管を有し、管内を流れる流体
を管外の熱媒体で加熱または冷却するタプの多管式装置
であって、中間管板の一方または両方の側に、少なくと
も１枚の断熱板を設けた多管式装置。 - 【請求項２】中間管板と断熱板との間、および２枚以上
の断熱板がある場合はそれらの間を、熱媒体の液だまり
とした請求項１に記載の装置。 - 【請求項３】伝熱管内に固体触媒を充填し、管内を流れ
る反応流体を管外から熱媒体で加熱または冷却して反応
を制御するように構成した多管式反応器である、請求項
１または２に記載の装置。 - 【請求項４】炭素原子数３〜４のα，β−不飽和炭化水
素を分子状酸素含有ガスで酸化して（メタ）アクロレイ
ンおよび（または）（メタ）アクリル酸を製造する多管
式反応器である請求項３に記載の装置。
Priority Applications (7)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3754389A JPH0783830B2 (ja) | 1989-02-17 | 1989-02-17 | 中間管板を有する多管式装置 |
| EP90102691A EP0383224B1 (en) | 1989-02-17 | 1990-02-12 | Shell-and-tube apparatus having an intermediate tube plate |
| DE9090102691T DE69000306T2 (de) | 1989-02-17 | 1990-02-12 | Rohrbuendelapparat mit einer zwischenrohrplatte. |
| ES199090102691T ES2035663T3 (es) | 1989-02-17 | 1990-02-12 | Aparato del tipo de envoltura y tubos, que tienen una placa intermedia de tubos. |
| AU49843/90A AU625938B2 (en) | 1989-02-17 | 1990-02-15 | Shell-and-tube apparatus having an intermediate tube plate |
| US07/481,023 US5048601A (en) | 1989-02-17 | 1990-02-16 | Shell-and-tube apparatus having an intermediate tube plate |
| BR909000719A BR9000719A (pt) | 1989-02-17 | 1990-02-16 | Aparelho de casco-e-tubos |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3754389A JPH0783830B2 (ja) | 1989-02-17 | 1989-02-17 | 中間管板を有する多管式装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02218428A JPH02218428A (ja) | 1990-08-31 |
| JPH0783830B2 true JPH0783830B2 (ja) | 1995-09-13 |
Family
ID=12500440
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3754389A Expired - Lifetime JPH0783830B2 (ja) | 1989-02-17 | 1989-02-17 | 中間管板を有する多管式装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0783830B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6620968B1 (en) * | 1999-11-23 | 2003-09-16 | Rohm And Haas Company | High hydrocarbon space velocity process for preparing unsaturated aldehydes and acids |
| US7114321B2 (en) * | 2003-07-31 | 2006-10-03 | General Electric Company | Thermal isolation device for liquid fuel components |
| KR100677051B1 (ko) | 2005-03-18 | 2007-02-01 | 주식회사 엘지화학 | 올레핀으로부터 불포화산을 제조하는 방법 |
-
1989
- 1989-02-17 JP JP3754389A patent/JPH0783830B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH02218428A (ja) | 1990-08-31 |
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