JPS5816933B2 - 流動床反応器 - Google Patents

流動床反応器

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JPS5816933B2
JPS5816933B2 JP50008801A JP880175A JPS5816933B2 JP S5816933 B2 JPS5816933 B2 JP S5816933B2 JP 50008801 A JP50008801 A JP 50008801A JP 880175 A JP880175 A JP 880175A JP S5816933 B2 JPS5816933 B2 JP S5816933B2
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Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、高温度で操業される流動床式接触反：応器を
温度制御する方法に関するものである。
周知されているよう１こ、流動床式反応器の工業界への
導入をもつとも積極的）こ推しすすめた理由の一つは、
それが非常）こ狭い温度範囲内で完全な温度調整を得る
ことを可能としたことである。
この特性は床の格別）こ高い熱伝導性に由るものであり
、そしてこれは、互いに相当］こ隔置されそしてまた床
）こ対して対称でない熱交換要素）こより熱の減少が起
った場合でも床の温度の一様性を達成することを実際上
可能ならしめた。
； 一般に使用されている温度調整法は、第１図１こ示
されるよう１こ、床３中（こ挿入されたコイル２内ｌこ
水１を導入することから成り、この温度調整用の水の部
分的蒸発１こ由り蒸気４の発生が伴うものであった。
この方法は、反応温度が比較的低い場・合（例えば２５
０℃以下）１こ使用可能である。
そのような温度値（こ対しては、事実上、発生゛した蒸
気の圧力を僅か（こ変えることにより床と冷却用流体と
の間の温度差を意味のある程度まで相当１こ変えること
が可能である。
しかし、例えば反応器作動温度がオレフィンのアンモキ
シデージョンの場合のように４００〜５００℃の範囲に
ある時、温度差の認めうる程の変化を得る為１こは、蒸
気発生圧力をかなり変えることが必要であることが明ら
かである。
従って、例えば、４５００Ｃ１こおいて作動しそして４
０ｋｇ／ｉの発生蒸気圧力（こある反応器の場合、和尚
温度差は２００．８℃でありそしてそれを１０係減する
為１こは蒸気圧力は１５ｋｇ／ｉ増大されねばならない
。
そのような場合１こは、反応器を別の方式で温度調整す
ることが必要である。
これは、例えば、交換表面１こコイルシステムの一部を
接続若しくは断続すること）こより熱交換表面積を変え
ること（こより、或いは発生熱量を変える即ち試薬送給
量を変えること（こより為される。
前者の方法は連続式自動調整１こ適当でなく、他方後者
の方法は限定された範囲での調整（微調整）に対してし
か使用されえない（そうしなければ反。
名器容量（こ悪影響を与えるから）ことが明らかである
。
上述した温度範囲（こおいて作動する反応器の場合１こ
おいて、水の部分的蒸発法の別の欠点は、発生した蒸気
が飽和されていることにある。
さて、そのような場合、高い温度水準は高圧蒸気の発生
を許容するから、蒸気を圧縮機乃至ポンプの一つ乃至そ
れ以上の動力タービン内で膨張せしめること１こよりそ
のエネルギーを利用するのが都合良いと思われる。
その場合、蒸気は適正１こ過熱されるべきでありそして
これは反応器の外側の炉１こよって或いは飽和蒸気を反
応器内側の過熱用コイル１こ戻して送ることｌこより達
成しうる。
前者の場合、補助設備が必要とされそして燃料が消費さ
れる。
後者の場合、かなりの寸法を占める追加的熱交換表面を
反応炉内に収納する為１こ反応器構造が複雑化する点が
解決されねばならない。
高温で作動しそして大量の発熱を伴う反応が起る流動床
の冷却系統（こついての別の要件は、保守及び補修を行
う場合装置内１こ容易ｌこ出入りすることを可能ならし
める（こ必要な空間を残した状態で床内（こ非常に大き
な熱交換表面を配夕１ルうるよう１こすることにある。
対象とする反応器が大きな寸法を持っている場合、床内
１こ挿入される冷却用要素は、流動化を改善しそして小
規模の装置から大規模の装置への変換と関連する問題を
最小限ｆこするよう）こ然るべき幾何学的形状と具備す
ると共１こ対称的１こ配列されねばならない（ケミカル
エンジニアリングプロセス（Ｃｈｅｍ Ｅｎｇ Ｐｒｏ
ｃｅｓｓ ） ５８巻、扁３゜４４〜４７頁参照）。
工業的規模で実施される流動床反応器の温度調整法は、
後述されるよう（こ上記要件のすべてを満さねばならな
い。
詳しく述べるなら、（ａ）反応器の高い作動温度１こ対
しても±１℃までの変動範囲でもって完全な自動温度調
整を可能とするものでなければならない。
（ｂ） 適正な過熱度をもって高圧での蒸気の直接的
発生を可能ならしめねばならない。
（ｃ） 床内部１こ、装置内への容易な接近を可能と
しそして特定の機械的複雑さを伴わす１こ非常１こ犬き
な熱交換表面の納置を与えねばならない。
（ｄ） 冷却要素の完全Ｉこ対称的な記数を可能とせ
ねばならない。
これら要件を満す冷却装置の具体例を図面を参照しなが
ら説明していくこと１こしよう。
第２ａ図（こおいて、反応器６の外側１こある環状パイ
プ５を始端として延びる、成る数の、等間隔を置いて配
されるチューブ（水供給マニホルド）７が反応器両側か
ら交互１こ反応器長さ全体（こわたって張出している。
非常１こ太きな反応器（こ対しては（第２ｂ図）、マニ
ホルドは、反応器の両側からその直径に対して対称的１
こ反応器中央線１こ達するよう配列されうる。
内側チューブ間距離” ａ ”は反応器内部への出入り
を可能とするよう少く共５０（ｈｕ＋を有すべきである
。
水供給マニホルドから、第３図されるよう（こ、幾本か
のもつと小径のチューブ８がマニホルド１こ沿って一定
の間隔で上方）こ突出し、そして後下方ｌこ彎曲してい
る。
これ１こより熱膨張を許容する自由変位を与える余裕部
が与えられる。
その後、チューブ８は、第１のマニホルドより大きな第
２マニホルド（蒸気マニホルド）９内（こ貫入しそして
第２チューブ１０内部を下方）こ下って、その閉止端よ
りある距離上のところで終端する。
この外側（第２）チューブ１０の上端は蒸気マニホルド
（こ接続されている。
斯うして、同心状の内外チューブが冷却要素を構成する
。
本発明を実施する１こ尚って、水は、第４図１こ示され
るよう１こ、所望される圧力１こおいてそして接触床の
温度調節器１２１こより制御されるある割合の量１こお
いてポンプ１１により環状パイプ５（こ送給される。
ここから、水は水マニホルド７１こ流れ更に個々の冷却
用要素内へと流れる。
これら要素内での水の一様な分配を保証する為１こ水マ
ニホルド出口１こは適正な圧力降下をもたらすノズルを
位置づけるよう１こしてもよい（第５図）。
このノズルの寸法ｕ ｂＩ＋は、反応器寸法及び送給水
量に依存して変えられそして通常１〜３ｍｍ直径範囲に
ある。
水は冷却要素の内側チューブ８を通して流れ、ここで水
は予熱されそして蒸発化し始める。
蒸発は外側チューブの下方部分）こおいて光子する。
外側チューブの上方部分１こおいて発生した蒸気は過熱
されそして蒸気マニホルドに流入しそして蒸気スニホル
ドを通って反応器を離れる。
その後蒸気は第２環状パイプ１３）こより捕集されそし
てそれを使用する装置へと流れていく。
蒸気過熱度を調整する為（こ、水の反応器への流入前］
こ蒸気熱交換器１４（こより水を適当な温度１こ予熱す
ることが可能である。
冷却要素の外側パイプは熱交換を増進する為フィン付け
されうる。
その場合フィン１５は、第６図（こ示されるよう（こ、
床内１こ死点の形成を防止する為長手方向（こ伸延する
よう］こ為されねばならない。
フィンの数は最小限２枚から最大限１０枚まで変えるこ
とが出来る。
推奨されるフィン寸法は高さｈ＝０．３〜０５ｄ１そし
て厚さｓ＝ｏ、０７〜０．１２ ｄ （ｄは冷却要素の
外径）である。
本発明に従う冷却法の実際の具体例を例示する為実施例
を述べること１こしよう。
実施例 プロピレンのアンモキシデージョンを通してアクリロニ
トリルの連続合成１こおいて、プロピレンアンモニア及
び空気が接触流動床反応器１こ送給された。
反応温度は４５０ ’Ｃでありそして圧力は約２ ｋｇ
／ｃｒ７ｔ （絶対圧）であった。
反応温度の制御は、接触床内（こ挿入される、前述した
型式の冷却要素（こより行われた。
給送プロピレン単位にｇ当り３〜５ ｋｇの範囲の量１
こおいて温度調整用の水が熱交換器１こおいて加熱媒体
として１８ ｋｇ／ｃｉｊ−（絶対圧）（こおける蒸気
を使用して圧力下で１７５〜１８５°Ｃまで予熱され、
そして後接触流動床中に挿入されるチューブ状要素を具
備した、前述型式の反応器熱交換器に送られた。
水は３４〜３８ ｋｇ、／ｃ１ｉｌ（絶対圧）１こ維持
された圧力（こおいて完全１こ蒸発化しそして蒸気は３
２０〜３５０°Ｃまで過熱された。
この過熱蒸気は空気圧縮機及び遠心ポンプ１こ連結され
たタービン１こおいて使用された。
反応温度は、感熱素子を接触床中（こ埋入せしめた温度
調整器）こよって水量を調節すること（こより調整され
た。
斯うして、流動床における反応温度は±１℃の変動差内
でもって４５０℃の予備照準値に維持された。
【図面の簡単な説明】
第１図は、従来の反応器冷却系統の一例を示す概略図で
ある。 第２３及び２ｂ図は、水供給マニホルドの配置模様を例
示する。 第３図は、水及び蒸気マニホルドＩこ接続される熱交換
要素の一本の様相及び反応器内での配列様相を示す。 第４図は、本発明方法を実施する装置系の概略図である
。 第５図は、水供給マニホルド出口部（こ組込まれたノズ
ルを示す。 第６図は、冷却要素外側パイプ（こ付設されたフィンの
様相を示す。 本発明）こおいて使用された装置の主要構成は次の通り
である。 ６・・・・・・反応器、５・・・・・・環状パイプ、７
・・・・・・水供給マニホルド、８・・・・・・チュー
ブ（内側水供給送チューフ）、９・・・・・・蒸気マニ
ホルド、１０・・・・・・第２チユーブ、１４・・・・
・・予熱器、１２・・・・・・温度調節器、１１・・・
・・・ポンプ。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 １ 垂直姿勢で並列に配列される同軸二重チューブ群で
    あって、内側チューブが少くとも一本の水平供給マニホ
    ルド（こ接続されそして外側チューブが少くとも一本の
    水平排出マニホルド１こ接続されるような同軸二重チュ
    ーブ群を内部ｆこ配置した筒状垂直流動床反応器１こお
    いて、 前記内側チューブがノズルを経て前記供給マニホルド１
    こ接続されそして最初上方）こ、次いで下方に彎曲して
    熱膨張を許容するループを形成し、そして外側チューブ
    にフィンが付設され、そして前記供給及び排出水平マニ
    ホルドが反応器の外側１こ配列される環状のパイプにそ
    れぞれ接続されることを特徴とする流動床反応器。 ２ 垂直姿勢で並列に配列される同軸二重チューブ群で
    あって、内側チューブが少くとも一本の水平供給マニホ
    ルドに接続されそして外側チューブが少くとも一本の水
    平排出マニホルドに接続されるような同軸二重チューブ
    群を内部１こ配置した筒状垂直流動床反応器１こおいて
    、 前記供給及び排出マニホルドが反応器内で反応器両側か
    ら交互１こ反応器長さ全体１こわたって水平１こ伸延す
    るか或いは反応器の両側からその直径１こ対して対称的
    に反応器中央線（こ達するよう配列され、前記内側チュ
    ーブがノズルを経て前記供給マニホルド１こ接続されそ
    して最初上方）こ、次いで下方１こ彎曲して熱膨張を許
    容するループを形成し、そして外側チューブ１こフィン
    が付設され、そして前記供給及び排出水平マニホルドが
    反応器の外側１こ配列される環状のパイプｔこそれぞれ
    接続されることを特徴とする流動床反応器。
JP50008801A 1974-01-23 1975-01-22 流動床反応器 Expired JPS5816933B2 (ja)

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JPS50114385A JPS50114385A (ja) 1975-09-08
JPS5816933B2 true JPS5816933B2 (ja) 1983-04-04

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US (1) US3991096A (ja)
JP (1) JPS5816933B2 (ja)
AT (1) AT348493B (ja)
BE (1) BE824702A (ja)
BR (1) BR7500378A (ja)
CA (1) CA1076323A (ja)
DE (1) DE2502274C2 (ja)
ES (1) ES433989A1 (ja)
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