JPS58180920A - 化学反応器におけるホツトスポツトおよびコ−ルドスポツト検出方法および装置 - Google Patents
化学反応器におけるホツトスポツトおよびコ−ルドスポツト検出方法および装置Info
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- JPS58180920A JPS58180920A JP58051771A JP5177183A JPS58180920A JP S58180920 A JPS58180920 A JP S58180920A JP 58051771 A JP58051771 A JP 58051771A JP 5177183 A JP5177183 A JP 5177183A JP S58180920 A JPS58180920 A JP S58180920A
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- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
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- Measuring Temperature Or Quantity Of Heat (AREA)
- Control Of Temperature (AREA)
- Devices And Processes Conducted In The Presence Of Fluids And Solid Particles (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は、熱反応器の温度感知方法および装置に関し、
特定すると、熱反応器におけるホットまたはコールドス
ポットの存在を決定する新規で有用な方法および装置に
関する。
特定すると、熱反応器におけるホットまたはコールドス
ポットの存在を決定する新規で有用な方法および装置に
関する。
等温反応器のもつとも経済的な動作温度は、−次供給材
料流の最高の変換が起こる温度である。
料流の最高の変換が起こる温度である。
発熱（吸熱）反応の場合、反応温度が低減すると触媒の
選択性が増しく減じ）、反応温度が増大（減少）すると
変換率が増大（減少）する（括弧内の記載は吸熱反応の
場合を示す）。このようＫ、高選択性と高変換率に対す
る温度の必要条件は相反するものである。したがって、
反応器の経済的動作に対し【は、狭い温度帯域しか利用
できない。
選択性が増しく減じ）、反応温度が増大（減少）すると
変換率が増大（減少）する（括弧内の記載は吸熱反応の
場合を示す）。このようＫ、高選択性と高変換率に対す
る温度の必要条件は相反するものである。したがって、
反応器の経済的動作に対し【は、狭い温度帯域しか利用
できない。
しかも、触媒の選択性は、採用される触媒の製造技術や
品貴制御技術に起因して、必ずしも全反応器中で一様で
ない。これが、流動特性や触媒充填や反応形式、さらに
は動作温度と結合されて、反応器内にホットスポットや
コールドスポットを生じることがある。
品貴制御技術に起因して、必ずしも全反応器中で一様で
ない。これが、流動特性や触媒充填や反応形式、さらに
は動作温度と結合されて、反応器内にホットスポットや
コールドスポットを生じることがある。
反応器内におけるホット（またはコールド）スポットの
発生は、下記のような問題のいずれかまたは全部を引き
起こすこととなろう。
発生は、下記のような問題のいずれかまたは全部を引き
起こすこととなろう。
ｔ 高温度に起因する触媒の毒性化
これは、触媒の寿命を減じたり、特定の条件にしたがっ
て頻敏な触媒の再生や新しい触媒の必要を生じよう。
て頻敏な触媒の再生や新しい触媒の必要を生じよう。
２ 所望の生成物への変換率の減少
したがって、下流の精製装置１１１Ｋか＼るロードが増
大する。
大する。
五 追加の熱除去の要求に応するため冷却（または加熱
）用の流体ｍｌ！が増大すること。
）用の流体ｍｌ！が増大すること。
４、 ％定の反応および生成物に依存して不安全な状絡
が発生すること。
が発生すること。
ｉ 装置制御のための操作者の注意の増大が必要となる
こと。
こと。
したがって１反応器内のホットおよび／またはコールド
スポットが迅速かつ正確に発見され、それについての情
報が反応器に対する制御システム内で使用されることが
必要となる。
スポットが迅速かつ正確に発見され、それについての情
報が反応器に対する制御システム内で使用されることが
必要となる。
反応器の長さ軸に沿って設置されたマルチモル温度七ン
サを使用することにより、熱反応器内のホットまたはコ
ールドスポットを検出することは制卸である。これは、
反応器軸線に沿う長さ方向の温度分布を与える。また、
制御システムで使用のため、最高および最低温度が測定
される。
サを使用することにより、熱反応器内のホットまたはコ
ールドスポットを検出することは制卸である。これは、
反応器軸線に沿う長さ方向の温度分布を与える。また、
制御システムで使用のため、最高および最低温度が測定
される。
紙上の従来技術の欠点は次のごとくである。
ｔｇ手方向の温度分布のみが測定されるから、蛙＾およ
び最低温度の測定値は、反応ａＫおける真の最高および
最低温度を表わさない。
び最低温度の測定値は、反応ａＫおける真の最高および
最低温度を表わさない。
２、真のホットおよびコールドスポットは、温度センナ
位置を越えて半径方向線上にあることがあるから、従来
方法は、ホットおよびコールドスポットを検出する正確
な手段を提供しない。
位置を越えて半径方向線上にあることがあるから、従来
方法は、ホットおよびコールドスポットを検出する正確
な手段を提供しない。
工 反応器の動力学のため、また温度センナの遅延時間
が相当大きいため、掬定点の回りの温度がホットまたは
コールド領域温度に運するまでに相当の時間がか＼る。
が相当大きいため、掬定点の回りの温度がホットまたは
コールド領域温度に運するまでに相当の時間がか＼る。
この時間までに、ホットまたはコールドスポットの温度
は、温度分布に起因してさらに増大または減少している
。それゆえ、検出がなされるまで温度はさらに増大しよ
うから、反応器の動作は望ましくない状況に置かれるこ
とになる。
は、温度分布に起因してさらに増大または減少している
。それゆえ、検出がなされるまで温度はさらに増大しよ
うから、反応器の動作は望ましくない状況に置かれるこ
とになる。
温度技術を開示する関連する引例は、Ｂｒａｅｏｎｉ＠
ｒ等の米国特許第４０６１４１５号、Ｆａｌｋｎｉ＠ｒ
等の同ａ１１０７９Ｌ３７２号、Ｋｌ・ｉＩｓ等の同第
４８４ＳＱ、４９１１号、およびＣ３Ｉｍ＠ｒ等の同第
４、 ＯＯ＆ ０４９号に見出される。
ｒ等の米国特許第４０６１４１５号、Ｆａｌｋｎｉ＠ｒ
等の同ａ１１０７９Ｌ３７２号、Ｋｌ・ｉＩｓ等の同第
４８４ＳＱ、４９１１号、およびＣ３Ｉｍ＠ｒ等の同第
４、 ＯＯ＆ ０４９号に見出される。
Ｆ＆ ｌ ｋｎ ｉ・ｒの４１＃Ｐ！Ｆは、反応器の全
長さに沿っての温度が陰＆馨管オシロスコープ上に嵌木
されるプロセス制御システムに関する。この文献を末、
反応器管の長さに沿って所望の間隔で複数の熱電対を利
用することを開示している。
長さに沿っての温度が陰＆馨管オシロスコープ上に嵌木
されるプロセス制御システムに関する。この文献を末、
反応器管の長さに沿って所望の間隔で複数の熱電対を利
用することを開示している。
Ｋｌ＠ｉｓｓ等の肴許は、分別塔の温度な制御する方法
および装置に関する。この文献は、塔の長さに＆って複
数の温度センナを使用して、塔内の温度勾配の意味のあ
る測定値を提供することを開示している。
および装置に関する。この文献は、塔の長さに＆って複
数の温度センナを使用して、塔内の温度勾配の意味のあ
る測定値を提供することを開示している。
Ｂｒａｅｏｎｉ・ｒ等の特許は、重点位置における温度
測定値を使用するととＫより気相反応の進行を監視する
方法（関し、また（：ｌ＠ｍ・ｒ等の特許は、プロセス
の１１９点における温度の検出、測定によるプロセスの
制御に関する。
測定値を使用するととＫより気相反応の進行を監視する
方法（関し、また（：ｌ＠ｍ・ｒ等の特許は、プロセス
の１１９点における温度の検出、測定によるプロセスの
制御に関する。
本発明は、等温化学反応器内における温度センサまたは
トランスジューサの配置であって、反応器内における温
度分布の正確な指示を与えながら、継手方向および半径
方向くおいて最小数のセンナしか必要としない改良され
たこの種の配置に関する。本発明に依ると、発熱または
吸熱反応（集約して熱反応と称する）を含む反応器は、
反応器の投手方向軸ｉＫ沼って等間隔位置に温度トラン
スジューサを具備する０反応器の長手方向軸線に沿つて
中心管な含む複数の冷却または加熱管を備える円筒状反
応器に、この第１の１組の温度トランスジューサまたセ
ンナが中心管に等間隔位置に配置される。
トランスジューサの配置であって、反応器内における温
度分布の正確な指示を与えながら、継手方向および半径
方向くおいて最小数のセンナしか必要としない改良され
たこの種の配置に関する。本発明に依ると、発熱または
吸熱反応（集約して熱反応と称する）を含む反応器は、
反応器の投手方向軸ｉＫ沼って等間隔位置に温度トラン
スジューサを具備する０反応器の長手方向軸線に沿つて
中心管な含む複数の冷却または加熱管を備える円筒状反
応器に、この第１の１組の温度トランスジューサまたセ
ンナが中心管に等間隔位置に配置される。
この第１の１組の温度センナは、反応器における長手方
向温度分布の測定な行なう。
向温度分布の測定な行なう。
半径方向の温度分布を決定するためには、やはり、中心
管内のすなわち長手方向軸線に沿う上記の第１の１組の
温度センナを利用できる。加えて。
管内のすなわち長手方向軸線に沿う上記の第１の１組の
温度センナを利用できる。加えて。
各長平方向位置における反応器の断面形１１Ｋｕたがっ
て、各等温帯域に対して少なくとも１つの追加の温度ト
ランスジューサまたはセンサが設けられる。等ｍ度帯埴
は、こ＼では、反応器断面形態において、長手方向軸線
に関して対称でありかつ等温度を示す帯域として定義さ
れる。上述のような管をもつ円筒状反応器の場合、像数
の管が各等温帯域に配置される。中心管は、反応器の長
手方向軸線に沿うそれ自体の等温帯域を排他的に占有し
ている。半径方向温度分布を設定するための上記の追加
の温度センナのうち、各断面位置にある複数の温度トラ
ンスジューサは、半径方向において整列され、等間隔位
置に位置づけられている。
て、各等温帯域に対して少なくとも１つの追加の温度ト
ランスジューサまたはセンサが設けられる。等ｍ度帯埴
は、こ＼では、反応器断面形態において、長手方向軸線
に関して対称でありかつ等温度を示す帯域として定義さ
れる。上述のような管をもつ円筒状反応器の場合、像数
の管が各等温帯域に配置される。中心管は、反応器の長
手方向軸線に沿うそれ自体の等温帯域を排他的に占有し
ている。半径方向温度分布を設定するための上記の追加
の温度センナのうち、各断面位置にある複数の温度トラ
ンスジューサは、半径方向において整列され、等間隔位
置に位置づけられている。
したがって、本発明の目的は、最小数の温度センナを利
用して、熱反応を含む反応器に長手方向および半径方向
温度分布な設定するための方法および配置を提供するこ
とである。
用して、熱反応を含む反応器に長手方向および半径方向
温度分布な設定するための方法および配置を提供するこ
とである。
本発明の特定の目的は、長平方向軸線と複数の等温度帯
域をもつ断面形態を有し、前記等温度帯域の１つが前記
長手方向軸＃にある熱反応を含む反応器における温度ト
ランスジューサ配置であって、長手方向軸線に沿う選択
された位置に等間隔で配置された第１の１組の複数の温
度トランスジューサと、各選択された位置における反応
器の断面平面に分布された他の１組の温度トランスジュ
ーサとを含んでおり、各物源帯域に少なくとも１つの温
度トランスジューサが配置され、前記＃！２の複数のト
ランスジューサの少なくとも若干のものがｌＩＪ記平内
平面ける半径方向線に沿う等間隔位置に配置された温度
トランスジューサ配置を提供することである。
域をもつ断面形態を有し、前記等温度帯域の１つが前記
長手方向軸＃にある熱反応を含む反応器における温度ト
ランスジューサ配置であって、長手方向軸線に沿う選択
された位置に等間隔で配置された第１の１組の複数の温
度トランスジューサと、各選択された位置における反応
器の断面平面に分布された他の１組の温度トランスジュ
ーサとを含んでおり、各物源帯域に少なくとも１つの温
度トランスジューサが配置され、前記＃！２の複数のト
ランスジューサの少なくとも若干のものがｌＩＪ記平内
平面ける半径方向線に沿う等間隔位置に配置された温度
トランスジューサ配置を提供することである。
本発明の他の特定目的は、長手方向軸線を有し、複数の
管が該軸線に沿って地在し、少なくとも１つの管が前記
軸線と一散している多管式化学反応器においてホットス
ポットおよびコールドスポットを正確かつ迅速に検出す
る装置において、複数の温度センナ配置な含み、第１の
１組の温度センナが、前記長手方向軸線に沿う選択され
た等間隔位置に配置され、前記反応器が、各選択された
位置に、前記長手方向軸線に関して対称でありかつ各々
の複数の管を含む複数の等温帯域をもつ断面形態を有し
ており、反応器の各選択された位置における断面の各等
温帯域の少なくとも１つの管に少なくとも１つの温度セ
ンサが配置されており、各断面にあるトランスジューナ
の少なくとも若干のものが、半径線に沿って等間隔で配
置されたものを提供することである。
管が該軸線に沿って地在し、少なくとも１つの管が前記
軸線と一散している多管式化学反応器においてホットス
ポットおよびコールドスポットを正確かつ迅速に検出す
る装置において、複数の温度センナ配置な含み、第１の
１組の温度センナが、前記長手方向軸線に沿う選択され
た等間隔位置に配置され、前記反応器が、各選択された
位置に、前記長手方向軸線に関して対称でありかつ各々
の複数の管を含む複数の等温帯域をもつ断面形態を有し
ており、反応器の各選択された位置における断面の各等
温帯域の少なくとも１つの管に少なくとも１つの温度セ
ンサが配置されており、各断面にあるトランスジューナ
の少なくとも若干のものが、半径線に沿って等間隔で配
置されたものを提供することである。
本発明のさらに他の特定の目的は、長手方向軸線を有し
熱反応を包む反応器であって、咳長手方向軸線の回りに
対称の複数の等温帯域をもつ断面形ｍな有するものに温
度センナを配置する方法において、長手方向軸＊に沿っ
て等間隔位置に第１の複数の温度センナを位置づけ、各
選択された位ｔｉ［Ｋｉ６ける断面上に第２の複数の温
度センナを配置し、該第２の複数の温度センナの１つを
各等温帯域に配置し、前記ａ２の複数のセンナの少なく
とも若干を各断面の半径線に沿って等間隔で配置するこ
とよりなる温度センナの配置方法を提供することである
。
熱反応を包む反応器であって、咳長手方向軸線の回りに
対称の複数の等温帯域をもつ断面形ｍな有するものに温
度センナを配置する方法において、長手方向軸＊に沿っ
て等間隔位置に第１の複数の温度センナを位置づけ、各
選択された位ｔｉ［Ｋｉ６ける断面上に第２の複数の温
度センナを配置し、該第２の複数の温度センナの１つを
各等温帯域に配置し、前記ａ２の複数のセンナの少なく
とも若干を各断面の半径線に沿って等間隔で配置するこ
とよりなる温度センナの配置方法を提供することである
。
本発明のさらに特定の目的は、設計が簡単で、構造が丈
夫で経済的に製造できる、反応器に精確な温度分布を設
定する配置を提供することである。
夫で経済的に製造できる、反応器に精確な温度分布を設
定する配置を提供することである。
具体例についての説明
以下図面を参照して本発明を好ましい具体例について詳
述する。具体化された本発明は、熱反応を含む反応器、
特に複数の長手方向に延在する熱伝達媒体管を有する等
温化学反応器の長手方向および半径方向温度分布を設定
する方法および配置な提供することである。
述する。具体化された本発明は、熱反応を含む反応器、
特に複数の長手方向に延在する熱伝達媒体管を有する等
温化学反応器の長手方向および半径方向温度分布を設定
する方法および配置な提供することである。
第４図の等温化学反応器は、２つの温度分布を有してい
る。すなわち、それぞれ第１図および第２図に示される
長手方向のものと、半径方向のものである。長手方向温
度分布は、同じ長手方向軸線を横切って鉤られた温度エ
ンベロープであり、そしてこれらの分布は、反応器の軸
線位置に関して変わる。第１図に示されるように、１１
１線ＡＢＣは中心軸線における分布であり、ＡＢ、Ｃは
反応器容器の内面（第５図の５２）の分布であり、ＡＢ
ＩＣは、両者の間のある軸１！ Ｋ ＆つた分布である
。温度ピークＢ１Ｂ、、・・・Ｂ、は、必ずしも同じ反
応器長さで生じない、実際に、長手方向のホットスポッ
トまたはコールドスポットの発生は、触媒の充填度合、
反応器の長さ、反応器における特定の化学反応および形
成されつ＼あるｊ＆１１産物に依存して動的（時間およ
び空間的Ｋ）である。同様に、半径方向温度分布も動的
である。すなわち、半径方向のピークと谷は、反応器動
作の継続とともに位置が変わる（第２−のビークＰ、Ｐ
ｔおよびＰ、参照）。
る。すなわち、それぞれ第１図および第２図に示される
長手方向のものと、半径方向のものである。長手方向温
度分布は、同じ長手方向軸線を横切って鉤られた温度エ
ンベロープであり、そしてこれらの分布は、反応器の軸
線位置に関して変わる。第１図に示されるように、１１
１線ＡＢＣは中心軸線における分布であり、ＡＢ、Ｃは
反応器容器の内面（第５図の５２）の分布であり、ＡＢ
ＩＣは、両者の間のある軸１！ Ｋ ＆つた分布である
。温度ピークＢ１Ｂ、、・・・Ｂ、は、必ずしも同じ反
応器長さで生じない、実際に、長手方向のホットスポッ
トまたはコールドスポットの発生は、触媒の充填度合、
反応器の長さ、反応器における特定の化学反応および形
成されつ＼あるｊ＆１１産物に依存して動的（時間およ
び空間的Ｋ）である。同様に、半径方向温度分布も動的
である。すなわち、半径方向のピークと谷は、反応器動
作の継続とともに位置が変わる（第２−のビークＰ、Ｐ
ｔおよびＰ、参照）。
それゆえ、反応器中の傘ットスポットまたはコールドス
ポットの精確な検出のためには、長手方向および半径方
向の温度分布の測定がなされなければならない。したが
って、多数の温度センナが必要とされる。
ポットの精確な検出のためには、長手方向および半径方
向の温度分布の測定がなされなければならない。したが
って、多数の温度センナが必要とされる。
しかしながら、迅速かつ精確な検出に必要とされる温度
センナの数は、阜に下記の事実により減することができ
る。
センナの数は、阜に下記の事実により減することができ
る。
ｔ 化学反応器は、主として円筒状形態である。
それゆえ、カドラントに分けると中心軸線の回りに対称
性がある。例えば、第５図は、反応器内における管のレ
イアウトを示している。対称性により、概ね同一の温度
を有する管の組、すなわち、反応４の各断面における等
温度帯域にある管は次のごとくである。
性がある。例えば、第５図は、反応器内における管のレ
イアウトを示している。対称性により、概ね同一の温度
を有する管の組、すなわち、反応４の各断面における等
温度帯域にある管は次のごとくである。
（：）１
（ｉｌｌ ２．５．７．９
Ｑｌｉ） ４．６．８．１０
曖Ｖ）５．１２．１４．１６
ｔｖ＋ｉ１．１３．１５．１７
位１） １Ｂ、１９．２０．２１．２２．２５．２４
．２５それゆえ、ある半径方向面における半径方向温度
分布の完全な情報を得るには、最小で４１１ｉの温度セ
ンサが必要とされる。さらに、これらのセンナは、各帯
域における対応する１組の管の任意の管に設置できる。
．２５それゆえ、ある半径方向面における半径方向温度
分布の完全な情報を得るには、最小で４１１ｉの温度セ
ンサが必要とされる。さらに、これらのセンナは、各帯
域における対応する１組の管の任意の管に設置できる。
これらの位置は、＃１３図に符号ｒｓＪが付されている
。
。
２ すべての発熱（＠熱）反応器は、反応（加熱）およ
び冷却（反応）帯域を有している。これらの部分の長さ
は、反応器の設計の周知のｗ、ｊ！に依り容易に決定で
きる。さらに、反応帯域にはたいていホットスポットま
たはコールドが生ずるから、これらの反応帯域にはたい
ていｊｉｆｆセンナが必要とされる。
び冷却（反応）帯域を有している。これらの部分の長さ
は、反応器の設計の周知のｗ、ｊ！に依り容易に決定で
きる。さらに、反応帯域にはたいていホットスポットま
たはコールドが生ずるから、これらの反応帯域にはたい
ていｊｉｆｆセンナが必要とされる。
それゆえ、化学反応器内におけるホットスポットおよび
／またはコールドスポットの精確かつ迅速な識別を行な
うための温度センナ位置付けの一般的ルールは、本発明
にしたがえば次のように公式化できる。
／またはコールドスポットの精確かつ迅速な識別を行な
うための温度センナ位置付けの一般的ルールは、本発明
にしたがえば次のように公式化できる。
ｔ ＃−侵方向温度分布に対する温度センナ位置は次の
ごとくである。
ごとくである。
（ａ） 中心管１
（ｂ） 管レイアウト形態に基づき概ね等しい温度を
有する各組の少くとも１つの管 （Ｃ） 反応帯内における複数の等間隔半径方向軸線
（第３図のＭ５４） ２、 長手方向温度分布に対する温度センナ位置は次の
ごとくである。
有する各組の少くとも１つの管 （Ｃ） 反応帯内における複数の等間隔半径方向軸線
（第３図のＭ５４） ２、 長手方向温度分布に対する温度センナ位置は次の
ごとくである。
（１） 中心管に沿ってのみ
（ｂ） 反応（加熱）および冷却（反応）帯域におけ
る中心長手方向軸線に沿う多数の等間隔点中心管の温度
センナは、両方の場合において同じである。さらに、セ
ンナが配置される２つの半径方向面間の距離は、反応器
長さ、動作温度帯域および所望の感度の関数である。
る中心長手方向軸線に沿う多数の等間隔点中心管の温度
センナは、両方の場合において同じである。さらに、セ
ンナが配置される２つの半径方向面間の距離は、反応器
長さ、動作温度帯域および所望の感度の関数である。
温度センナの半径方向配置は第５′図に示されている。
温度センナの軸方向配置は第４図に示されている。
従来の電子手段に依るホットおよびコールドスポット法
の実施も第４図に示されている。この装置は、ホットス
ポットおよび／またはコールドスポットの検出で警報（
音声および／または可視）を発生する。また、この装置
は、これらの信号を、変−、スタートアップおよびシャ
ットダウン制御装置で使用するように供給する。
の実施も第４図に示されている。この装置は、ホットス
ポットおよび／またはコールドスポットの検出で警報（
音声および／または可視）を発生する。また、この装置
は、これらの信号を、変−、スタートアップおよびシャ
ットダウン制御装置で使用するように供給する。
第５Ａ図および第５Ｂ図は、実時間制御コンピュータシ
ステム１００に基づ〈実施化を示している。この実施化
は、技術において一般に使用されている最小化、最大化
、制限チェックおよび表示法、および以下に記載される
温度分布く対するマツプ作成技術を利用している。
ステム１００に基づ〈実施化を示している。この実施化
は、技術において一般に使用されている最小化、最大化
、制限チェックおよび表示法、および以下に記載される
温度分布く対するマツプ作成技術を利用している。
軸′線または平面における長手方向および半径方向温度
分布は、第５図の反応器形態について以下に例示される
方法により決定される。
分布は、第５図の反応器形態について以下に例示される
方法により決定される。
＋１）Ｔｉを熱反、応器０第１番目０半径方向面に８け
る温度マトリックスとする。このマトリックスの要素は
、熱反応器における対応する管の温度を与える。１例と
して、！トリックスＴｌは下記のように書くことができ
る。
る温度マトリックスとする。このマトリックスの要素は
、熱反応器における対応する管の温度を与える。１例と
して、！トリックスＴｌは下記のように書くことができ
る。
各要素ａは、行番号を示す第１の数字と、列番号を示す
第２の数字を有している。
第２の数字を有している。
マトリックスＴ、０１つの要素の下にある括弧内の数字
は、その喪累が関連する第３図の管番号を示している。
は、その喪累が関連する第３図の管番号を示している。
管番号をもたない賛累は、対応する反応管が存在しない
要素である。
要素である。
＋２１ −１（マイナス１）は、対応する反応管が存在
しないマトリックスＴｉのａＳの値とする。
しないマトリックスＴｉのａＳの値とする。
（３）反応器の対称性のため、ガの要素は列５の要素に
対応し、列２０要素は列４０費素に対応し、行１の要素
は列９の要素に対応し、行２０費累は行８０要素に対応
し、行３の要素は行７の要素に対応し、行４のＩＩ’累
は行６の簀嵩に対応する。
対応し、列２０要素は列４０費素に対応し、行１の要素
は列９の要素に対応し、行２０費累は行８０要素に対応
し、行３の要素は行７の要素に対応し、行４のＩＩ’累
は行６の簀嵩に対応する。
（４） （２）および（３）の事実から、マトリック
スＴｉは、マトリックスＴ１の１カドツントな構成する
ことＫより構成できる。すなわち、 ａｓｓ ａｓ４ａｔｓ ａ歳Ｓ ＆冨４＆！１ ａｓｓ ８１４ ａｍｓ
ａ４畠 ＆４４ ａａｓＩ
ＬＩＩ １１４． 、 ａｓｓ（５） こ
の例で測定された温度は、第５図により’ｒ１ｓ Ｔ鵞
ｓ Ｔａ 、’ｆ’ｔｅ ｓ Ｔｔｓ ”よび’ｒｔａ
である、（４）ＫおけるマトリックスＴｉの１カド２
ントのａＳの値は下記のごとくである。
スＴｉは、マトリックスＴ１の１カドツントな構成する
ことＫより構成できる。すなわち、 ａｓｓ ａｓ４ａｔｓ ａ歳Ｓ ＆冨４＆！１ ａｓｓ ８１４ ａｍｓ
ａ４畠 ＆４４ ａａｓＩ
ＬＩＩ １１４． 、 ａｓｓ（５） こ
の例で測定された温度は、第５図により’ｒ１ｓ Ｔ鵞
ｓ Ｔａ 、’ｆ’ｔｅ ｓ Ｔｔｓ ”よび’ｒｔａ
である、（４）ＫおけるマトリックスＴｉの１カド２
ントのａＳの値は下記のごとくである。
＆ｓ ｓ ２Ｔ＊
＠ １４８Ｔ！
ａｍｓ＝Ｔａ
ａｌｌ＝１
ａＳ４−Ｔ４ ＝Ｔ１＠
５１４ｍ ＝Ｔｔｓ ＝Ｔ＊ａ
ａ■ ２Ｔ−：Ｔｔ
ａＳ４ ＝Ｔ＋ｔ ＝Ｔｔｓ
ａｌｌ”１
ｊｉｇｓニー１
ａｔａ＝’ｒ 冨・ ３ Ｔｔ番
ａ■ ＝−１
＆Ｉａ ＝ｉ’ｌ’ｌ、＝７゜
’１４＝１
＆１１ ＝−１
このようにして、マトリックスＴｉの１カドラントを決
定できる。
定できる。
（６１列（１）を列（５）と、列（２）を列（４）と、
行（９）を行（１）と、行（８）を行（２）と、行＋７
７を行（３）と、行（６１な行（４）とそれぞれ置き代
えることにより、下記の温度マトリックスが得られる。
行（９）を行（１）と、行（８）を行（２）と、行＋７
７を行（３）と、行（６１な行（４）とそれぞれ置き代
えることにより、下記の温度マトリックスが得られる。
” Ｔｘｓ １ −１’ Ｔ
ｅａ Ｉ Ｔ□ −１’ Ｔｗ
ｓ Ｔａ Ｔｌｌ −１Ｔ家４
１重・ −’ Ｔｌｌ
Ｔ ロＴｓ Ｔ 雪 Ｔ ｔ
Ｔ 宜 Ｔ ｓＴ ｌａ Ｔｔ
・ −１Ｔ寞・ Ｔ１４１ Ｔ
ｔ ｓ Ｔ ＠ Ｔ １ｍ ’
−１Ｔ□ −Ｉ Ｔ、、 −１−１−
Ｉ Ｔ、 −１−１（６１半径方向温
度分布、マトリックスＴ、の任意の列または任意の行に
おする全要素の値をプロットすると、ｌ書目の平面にお
ける半径方向の温度グロフィルが得られる。
ｅａ Ｉ Ｔ□ −１’ Ｔｗ
ｓ Ｔａ Ｔｌｌ −１Ｔ家４
１重・ −’ Ｔｌｌ
Ｔ ロＴｓ Ｔ 雪 Ｔ ｔ
Ｔ 宜 Ｔ ｓＴ ｌａ Ｔｔ
・ −１Ｔ寞・ Ｔ１４１ Ｔ
ｔ ｓ Ｔ ＠ Ｔ １ｍ ’
−１Ｔ□ −Ｉ Ｔ、、 −１−１−
Ｉ Ｔ、 −１−１（６１半径方向温
度分布、マトリックスＴ、の任意の列または任意の行に
おする全要素の値をプロットすると、ｌ書目の平面にお
ける半径方向の温度グロフィルが得られる。
（７）長手方向温度分布、長手方向温度分布は、全半径
方向温度マトリックスに対するマトリックスＴｉの要素
ａｊｋの値を１０ツトすることＫより得られる０例えば
、長手方向温度分布は、半径方向温度マトリックスＴ、
、Ｔｔ、Ｔｍ 、７４等Ｋｊｊける景累ａｌｌの値を
プロットするととＫより得ることができる。
方向温度マトリックスに対するマトリックスＴｉの要素
ａｊｋの値を１０ツトすることＫより得られる０例えば
、長手方向温度分布は、半径方向温度マトリックスＴ、
、Ｔｔ、Ｔｍ 、７４等Ｋｊｊける景累ａｌｌの値を
プロットするととＫより得ることができる。
反応器の冷却（加熱）帯域には半径方向温度マトリック
スはないことａｌｌ意されたい。
スはないことａｌｌ意されたい。
上の方法論は、制御コンピュータシステムで容易に実施
でき、任意の管を含む熱反応５に延長できる。
でき、任意の管を含む熱反応５に延長できる。
反応器５Ｇに含むことができる反応の例は、管状反応器
における銀触媒の存在におけるエチレンの酸化に依る酸
化エチレンの製造であり、そしてこれは下式により与え
られる発熱反応である。すなわち こ＼にΔＨは反応の発熱である。
における銀触媒の存在におけるエチレンの酸化に依る酸
化エチレンの製造であり、そしてこれは下式により与え
られる発熱反応である。すなわち こ＼にΔＨは反応の発熱である。
温度分布は、もし望むならば従来の電子的手段により生
成できる。これらの温度分布は、反応器操作で利用する
ことができ、触媒の状態をよりよく理解することを可能
にする。
成できる。これらの温度分布は、反応器操作で利用する
ことができ、触媒の状態をよりよく理解することを可能
にする。
以上、本発明を、貫流型マルチチューブ反応器と関連し
て説明したが、本発明は、すべての他の％温反応器１例
えばチューブラ−フロー循環反応器、ラジアルフロー触
媒反応器等にも適合できる。
て説明したが、本発明は、すべての他の％温反応器１例
えばチューブラ−フロー循環反応器、ラジアルフロー触
媒反応器等にも適合できる。
本発明は、艇手方向および半径方向温度分布の迅速かつ
正確な検出を可能にするととに加えて、反応器操作Ｋｊ
ｄいて利用されると、触媒の寿命を増大し副生成物の形
成を減じ、冷却および加熱用流体のｍｓを減じ、安全な
反応動作に必要とされる操作者の注意を減じ、それＫよ
り不安全な状態の発生を減するのである。
正確な検出を可能にするととに加えて、反応器操作Ｋｊ
ｄいて利用されると、触媒の寿命を増大し副生成物の形
成を減じ、冷却および加熱用流体のｍｓを減じ、安全な
反応動作に必要とされる操作者の注意を減じ、それＫよ
り不安全な状態の発生を減するのである。
本発明の具体例る参照すると、反応ａ５ｏは、温度セン
ナの大部分を具備する上部反応帯域４゜と、若干の温度
センナを具備する下部冷却帯域７０を有している。各温
度センナは、それぞれの温度伝送１ｉ）８０に接続され
ている。図から分るように、３つの横断平面の各々には
、各面の４＠の温度セン？に対して６ｍｌの伝送器が設
けられている。冷却帯域７０には、中央管１に２つの追
加の温度センナが設けられている。反応器容器５６は、
供給管５Ｂを介して反応体が供給され、流出液が放出管
６２を介して放出される。熱伝達媒体は、ｌ示の例に＄
１いては冷却媒体であるが、供給管６４な介して供給さ
れ、放出管６６を介して放出される。トランスジユーサ
は、総括的に８２で指示される最大・最低感知回路に！
Ｉ続されており、そして＃回路は、８４に監視および安
全制御システムに対する出方信号を供給する０回路の動
作は胸知であるから、追加の説明は行なわない。
ナの大部分を具備する上部反応帯域４゜と、若干の温度
センナを具備する下部冷却帯域７０を有している。各温
度センナは、それぞれの温度伝送１ｉ）８０に接続され
ている。図から分るように、３つの横断平面の各々には
、各面の４＠の温度セン？に対して６ｍｌの伝送器が設
けられている。冷却帯域７０には、中央管１に２つの追
加の温度センナが設けられている。反応器容器５６は、
供給管５Ｂを介して反応体が供給され、流出液が放出管
６２を介して放出される。熱伝達媒体は、ｌ示の例に＄
１いては冷却媒体であるが、供給管６４な介して供給さ
れ、放出管６６を介して放出される。トランスジユーサ
は、総括的に８２で指示される最大・最低感知回路に！
Ｉ続されており、そして＃回路は、８４に監視および安
全制御システムに対する出方信号を供給する０回路の動
作は胸知であるから、追加の説明は行なわない。
第５Ａ図においては、類似の９！章は同じ参照番号で指
示されているが、この図の装置では、コンピュータ１０
０が利用されており、穫々の温度伝送器８０からの信号
を受信し、Ｉｌｌ １０を介して最終制御信号を、線１
２０を介して警報信号を、線１３０を介して温度分布信
号を発生する。
示されているが、この図の装置では、コンピュータ１０
０が利用されており、穫々の温度伝送器８０からの信号
を受信し、Ｉｌｌ １０を介して最終制御信号を、線１
２０を介して警報信号を、線１３０を介して温度分布信
号を発生する。
第５Ｂ図はコンピュータ１０Ｇの詳細を示している。
第１図は熱反応器の長手方向温度分布を示すグラフ、第
２図は熱反応器の半径方向温度分布を示すグラフ、第３
図は等温度帯域に配置された熱媒体管の配置を示す管状
化学反応器の断面図、第４図は本発明の反応器の長手方
向断面を含む概略線図第５Ａ図は本発明の異なる具体例
の第４図Ｋｆ１４似の図、第５Ｂ図は第５Ａ図の具体例
に使用できるコンピュータのブロック図である。 ５Ｇ＝化学反応器 ５２：反応器の内面 ５８：供給管 ４・：上部反応帯域 ６２：放出管 ６４：供給管 ６６：放出管 ７０：冷却帯域 ８０：温度伝送器 ８２：最大・最低感知回路 ＩＧ １
２図は熱反応器の半径方向温度分布を示すグラフ、第３
図は等温度帯域に配置された熱媒体管の配置を示す管状
化学反応器の断面図、第４図は本発明の反応器の長手方
向断面を含む概略線図第５Ａ図は本発明の異なる具体例
の第４図Ｋｆ１４似の図、第５Ｂ図は第５Ａ図の具体例
に使用できるコンピュータのブロック図である。 ５Ｇ＝化学反応器 ５２：反応器の内面 ５８：供給管 ４・：上部反応帯域 ６２：放出管 ６４：供給管 ６６：放出管 ７０：冷却帯域 ８０：温度伝送器 ８２：最大・最低感知回路 ＩＧ １
Claims (5)
- （１）長手方向軸線と該長手方向軸１１に関して対称の
複数の等温帯域をもつ断面形態を有し、１つの帯域が前
記長手方向軸線に存する熱反応を含む反応器における温
度トランスジューサ配置装置において、前記長手方向軸
線に沿って選択された等間隔位置に配置された第１の複
数の温度トランスジューサと、各選択された位置におけ
る反応器の横断平面上に開蓋された第２の複数の温度ト
ランスジューサとを含み、少な（とも１つの温度トラン
スジューサが各等温帯域に配置され、前記第２の複数の
トランスジューサの若干が、前記平面の半径線に沿う等
間隔位置に配置されることを％黴とする反応器における
温度トランス・ジューサ配置装置。 - （２）前記反応器が、円筒状であり、複数の長手方向Ｋ
ｔ、在する熱伝達媒体管を含んでおり、線管の１つが前
記長手方向軸線に沿って存し、前記管の複数のものが前
記等温帯域の各々に配置されており、前記第１ｇよび第
２の複数の温度トランスジューサの各々が、前記管の１
つと関連して設けられる特許請求の範囲第１項に記軟の
温度トランスジューサ配置装置。 - （３） 長手方向軸線と、複数の長手方向に延在する
熱伝達媒体管を有し、１つの管が前記長手方向軸線と一
致している等温化学反応ａＫおける温度勾配を測定する
装置において、前記管に沿って等間隔位ｆｌｔＫ分布さ
れた第１の複数の温度センナと、前記各位置を通る反応
器の横断平面に配置された第２の複数の温度センサとを
含み、前記長手方向に延在する管が、長手方向軸線に関
して対称の等間隔の帯域内に各々存する複数組の管に分
類され、前記第２の複数のセンナの少なくとも１つの温
度センナが前記各組の１つの管内にあり、前記第２の複
数の温度センナの若干のものが、各断面平向において半
径線に沿って等間隔で配置されたことを特徴とする温度
勾配測定装置。 - （４）長手方向軸線と骸長手方向軸−に関して複数の等
温帯域をもつ断面形態を有する熱反応を含む反応器に温
度センｔな配置する方法において、前記長手方向軸線に
沿って等間隔位置に第１の複数の温度センナを、各位置
の断面平向に第２の複数のセンナを配置し、そして各等
温帯域に少なくとも＼１つの温度センナが配置され、前
記温度センナの若干が各断面平面の半径線に沿って等間
隔で配置されることを特徴とする反応器における温度セ
ンサ配置方法。 - （５）各断面平面における反応器の前記断面形態を列お
よび行に組み立てられる温度喪累マ） ＩＪラックス分
割し、複数の管がその少なくとも若干のものが前記費素
の若干のものに対応するように設けられており、台管の
温度値に等しい値を各畳素にそれぞれ割り当て、ｆｆ）
９ツクスの各残りの費素ＫＩ［−１を割り当【、と−に
少なくとも若干の行および列は前記反応器の断面形！ｉ
Ｋ起因して少なくとも若干の他の行Ｒよび列に等価とな
る、そして温度センサが設けられる管を有する低減され
たマトリックスを提供するように前記等価の行をできる
だけ置き代えることを含み、反応器に長手方向および半
径方向温度分布を得ることができる温度センサ配置方法
。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US363200 | 1982-03-29 | ||
| US06/363,200 US4440509A (en) | 1982-03-29 | 1982-03-29 | Detection of hot and cold spots in chemical reactors |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS58180920A true JPS58180920A (ja) | 1983-10-22 |
| JPH0236173B2 JPH0236173B2 (ja) | 1990-08-15 |
Family
ID=23429246
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP58051771A Granted JPS58180920A (ja) | 1982-03-29 | 1983-03-29 | 化学反応器におけるホツトスポツトおよびコ−ルドスポツト検出方法および装置 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4440509A (ja) |
| JP (1) | JPS58180920A (ja) |
| AU (1) | AU559147B2 (ja) |
| CA (1) | CA1176374A (ja) |
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| CN113522202A (zh) * | 2021-08-24 | 2021-10-22 | 杨明程 | 一种加热装置快速加热反应釜的控制方法 |
| WO2024190770A1 (ja) * | 2023-03-13 | 2024-09-19 | 日本ポリプロ株式会社 | プロピレン系重合体の製造方法 |
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