JPS606687B2 - ガス混合方法およびガス混合装置 - Google Patents

ガス混合方法およびガス混合装置

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JPS606687B2
JPS606687B2 JP52127646A JP12764677A JPS606687B2 JP S606687 B2 JPS606687 B2 JP S606687B2 JP 52127646 A JP52127646 A JP 52127646A JP 12764677 A JP12764677 A JP 12764677A JP S606687 B2 JPS606687 B2 JP S606687B2
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猛 山本
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J19/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
    • B01J19/0006—Controlling or regulating processes
    • B01J19/002—Avoiding undesirable reactions or side-effects, e.g. avoiding explosions, or improving the yield by suppressing side-reactions
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C07—ORGANIC CHEMISTRY
    • C07D—HETEROCYCLIC COMPOUNDS
    • C07D301/00—Preparation of oxiranes
    • C07D301/02—Synthesis of the oxirane ring
    • C07D301/03—Synthesis of the oxirane ring by oxidation of unsaturated compounds, or of mixtures of unsaturated and saturated compounds
    • C07D301/04—Synthesis of the oxirane ring by oxidation of unsaturated compounds, or of mixtures of unsaturated and saturated compounds with air or molecular oxygen
    • C07D301/08—Synthesis of the oxirane ring by oxidation of unsaturated compounds, or of mixtures of unsaturated and saturated compounds with air or molecular oxygen in the gaseous phase
    • C07D301/10—Synthesis of the oxirane ring by oxidation of unsaturated compounds, or of mixtures of unsaturated and saturated compounds with air or molecular oxygen in the gaseous phase with catalysts containing silver or gold

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Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、炭化水素含有ガスと酸素含有ガスを混合する
ガス混合方法およびガス混合装置に関するものである。
詳しくは炭化水素の酸化反応、特にエチレンを分子状酸
素により接触気相酸化して酸化エチレンを製造する工程
においてエチレン含有ガスと酸素含有ガスを充分に混合
するガス混合方法およびガス混合装置に関するものであ
る。酸化エチレン製造工程において、エチレン、メタン
、ェタン等の炭化水素ならびに窒素、二酸化炭素、アル
ゴン、酸素等を含む炭化水素含有ガスと空気、もしくは
酸素を富化された空気、もし〈は純酸素からなる酸素含
有ガスは所望の比率に混合された後、銀触媒により反応
をうける。反応後のガスは水もしくはグリコール水溶液
からなる吸収液により、生成した水、酸化エチレンを吸
収除去され、二酸化炭素はアルカリ水溶液により吸収除
去される。又、窒素、アルゴン等の不活性気体は混合ガ
スを排出することにより蓄積を防ぐ。これらの処理をう
けた残ガスは消費されたエチレン「酸素の補給をうけ反
応器に再循環される。この工程のいずれの部分において
も、混合ガスの組成は燃焼範囲をはずれていることは当
然である。しかしながら、炭化水素含有ガスと酸素含有
ガスが混合する際、不充分な混合、逆流のため局所的に
燃焼範囲内の組成となることが往々にしてさげられない
。このため、炭化水素含有ガスと酸素含有ガスの浪合を
できるだけ速やかに行ない、混合不充分の領域を４・さ
くするよう、又、酸素含有ガス配管への炭化水素含有ガ
スの逆流を防ぐように種々の工夫がなされてきた。たと
えば、特関昭４６−４３６２号明細書および特関昭４７
一１６３８１号明細書において多数の管速又はオリフィ
スを有するリングからなる混合装置により、酸素含有ガ
スを炭化水素含有ガスの中に分散させて添加混合し、又
炭化水素含有ガスが酸素含有ガス配管へ逆流するのを防
ぐため、大量の窒素を酸素含有ガスの中に加えることに
より危険性を減少させている。
しかしながら、製造装置においては、定期修理、故障、
停電等による予期された又不測の運転の停止、再開がお
こり、このような非定常状態時に往々にして着火にいた
るに充分なエネルギーが局部的に生じ、装置の破かい等
の事故がおきる。従来の技術ではこの着火エネルギーを
消滅させることに充分な留意が払われておらず、又、逆
流防止のための窒素の使用量も満足すべき程の少量では
ない。本発明者らは、この点に着目し、水又は水溶液を
利用するガス混合装置の使用によりガス混合部をシール
し又着火エネルギーを消滅し、さらには窒素の使用量を
極〈わずか、又は零にできることを見し、出し、本発明
を完成させたものである。
すなわち、本発明は酸素含有ガス流を炭化水素含有ガス
流に混合する方法において、炭化水素含有ガスの入口と
出口が水または水溶液でシールされたガス混合部に酸素
含有ガス流を導入し炭化水素ガス流と充分に混合せしめ
ることを特徴とするガス混合方法。および｛ａ’ 炭化
水素含有ガス流を導入および排出するための入口および
出口ｔｂ｝ 水または水溶液を導入および排出するため
の入口および出口‘ｃ｝ 炭化水素含有ガス流の入口と
出口に設けたトレイとを含むガス混合部に酸素含有ガス
導入管を設けたことを特徴とするガス混合装置である。
本発明による酸素含有ガス流を炭化水素含有ガス流に混
合する方法において、炭化水素含有ガス流はトレイを有
する容器内において水または水溶液と向流接触する。
一方、酸素含有ガス流は水または水溶液もしくは酸素含
有ガス導入管中の水と接触後混合部に入り、炭化水素含
有ガスと混合する。この炭化水素含有ガス流はさらに上
部のトレイもしくはデミスターを通り、すし「で酸化反
応器へと導びかれる。第１の型の酸素含有ガス導入方法
において、酸素含有ガス導入管は多数の管東に分岐され
、各々１なし、し複数個のオリフィスを有する管東の先
端はトレイの作動を防げないようトレイ上に均一に分散
配置され「かつオリフィス部はトレイ上を流れる水又は
水溶液層に１〜１０伽の深さ‘こ浸されている。
各オリフイスが同一水準面にあるよう設置されるが、工
作上の精度から０．１〜３狐程度の高さのずれが生じ、
酸素含有ガスは微少流量時、一部のオリフィスのみから
流れ、残りのオリフィスから水または水溶液が管東中に
逆流する。これをさげるため「水または水溶液柱０．１
〜３肌の差圧にうちかつべ〈徴量の窒素を酸素含有ガス
中に加え、いかなる流量でも全オリフィスから流れるよ
うにする。第２の型の酸素含有ガス導入方法はトレイ上
の気相部に設置した２重管で構成され、酸素含有ガスは
内管、水は外管に連続的に導入される。
内管下部にあげられた複数個からなるオリフィスより酸
素含有ガスは外警部の水層に気泡となって入り、外管上
部の開放部より水とともにガス混合部に入り、炭化水素
含有ガス流と混合する。使用する水の量は酸素含有ガス
に飽和される量と、飛沫に同伴される量の和以上あれば
よい。しかしながら、過剰に使用することはいたずらに
コストをますのみで使用状態のガス体積１力につき５そ
〜１００その水を添加するのが望ましい。使用する水は
酸素含有ガス配管への逆流による有機物の汚染をさげる
ため、又酸化反応を阻害する成分の混入をさげるため、
有機物、ハロゲン等を実質的に含まない純水を使用する
ことが望ましい。第３の型の酸素含有ガス導入方法は、
第１と第２の型を複合した型であって、酸素含有ガス流
は第２の型と同様２重管の内管より外管の水層部を通過
する。
外管上部から先端に１ないし複数個のオリフィスをもつ
多数の管束が分岐され「第１の型と全く同じくトレイ上
の水溶液中に配置され、酸素含有ガス流は外管の水とと
もにオリフィス部より水溶液中に噴出し炭化水素含有ガ
スと混合される。外管部に供給される水の量と質は第２
型と同じであり、オリフィス部の液深、配置は第１の型
と同じである。ガス混合装置は、内部に少なくとも２段
のトレイ、最上部にミストを分離するためのデミスター
が設けられ、ガス吸収塔と同一の構造を有している。
ガス混合装置下部から入った炭化水素含有ガスはトレイ
上を通過する水溶液層をくぐりぬける。この際「第１と
第３の型の添加器にあっては、この水溶液中で酸素含有
ガスとの混合が行なわれ、第２の型にあってはトレイ間
の気相部において混合が行なわれた後ガス混合装置外へ
でる。一方、ガス混合装置に供給する水溶液はガス混合
装置の最上段トレイの上部から供給され、順次下段のト
レイを通過しながらガス混合装置下部より排出される。
ガス混合装置として吸収塔を利用した際は、同時に所望
の成分が水溶液に溶解し系外にとりだされる。水溶液と
混合ガスの流量の比はトレイ上に水溶液をためるにたる
だけの比であればよく、当該業者によって公知の吸収塔
設計用の計算式を用いて決定すればよい。ガス混合装置
が吸収塔もかねる際この比は大きくなる。本発明の水ま
たは水溶液の水としては、新鮮な水、純水であり、水溶
液としては、特に酸化エチレン製造時において０〜３の
重量％のグリコール水溶液が使用できる。
トレイは吸収塔に使用される通常のバラストトレイ、バ
ブルキャップトレイ、シーブトレィ等が使用できる。又
、第２の型にあっては、ガス混合部下段のトレイのかわ
りにラシツヒリング等の充填物も使用できる。本発明に
おけるガス混合装置を使用した際、酸素含有ガスならび
に炭化水素含有ガスは混合される以前に各々水又は水溶
液に接触するため、何らかの原因で着火エネルギーが発
生したとしてもそのエネルギーは吸収され、又局部的に
燃焼範囲に入りやすい混合部において燃焼をおこしたと
しても、ガス混合部の上下はトレイ上の水または水溶液
によりシールされているので火炎がガス流の上、下流に
伝播することはない。
さらに第２と第３の型の添加器は酸素含有ガス流量のと
きでも窒素の添加を必要としない。第１の型の添加器に
おいてもオリフィス液深のバラツキを補償するにたる徴
量の窒素を添加すればよい。本発明によるガス混合装置
の作動を酸化エチレン製造の際を例として図面に従って
説明する。
第ＩＡ図において、炭化水素含有ガス流は導管１を通っ
て酸化エチレン吸収塔を利用したガス混合装置２に入り
、１の重量％のグリコール水溶液からなる酸化エチレン
吸収液が流れるトレイ３（３０段のバラストトレィ）を
順次通過し、最上部のデミスター４で炭化水素含有ガス
流に同伴したミストを除去後逸管５を通り図面では示さ
れていない反応器に導びかれる。吸収液として１の重量
％のグリコール水溶液は導管６より最上部のトレイ３に
供給され、炭化水素含有ガスと接触し酸化エチレンを吸
収しながらダウンカマー７を通り順次下部のトレイ３を
くぐりぬけ吸収塔２底部より導管８をへて酸化エチレン
放散塔へ送られる。
第ＩＢ図は、トレイ３の水平面のバラストキャップの位
置を示し、第ＩＣ図の、Ａはバラストトレイ、Ｂはシー
ブトレイ、Ｃはバブルキヤツプトレイを示す。
第１の型の酸素含有ガス導入管は第２Ａ，Ｂ，Ｃ図にお
いて示され、酸素含有ガスは徴量の窒素とともに導管２
１よりガス混合装置２のガス混合部１１へ入り、分岐さ
れた管東２２のオリフィス２３より吸収液中に噴出し炭
化水素含有ガス流と混合する。
第２の型の炭化水素含有ガス導入管第３Ａ，Ｂ，Ｃ図に
おいて示され「酸素含有ガスはガス混合装置２のガス混
合部１１へフラッディングを起さないよう吸収液面より
上部に設置された二重管の外管３２の純水層を内管３１
の多数のオリフィス３３より気泡となって通過し吸収液
が外管に入らないよう設けられた上ぶた３５と外管開放
部３４の隙間より水とともに流出し炭化水素含有ガスと
混合する。
第３の型の酸素含有ガス導入管は第４Ａ，Ｂ，Ｃ図にお
いて示され「酸素含有ガスはガス混合装置２のガス混合
部１１へ２重管の外管４２の純水層を内管４１のオリフ
ィス４３より気泡となって通過し、外管上部に設けられ
た管東４４のオリフィス４５より純水とともに吸収液中
に噴出し炭化水素含有ガスと混合する。
酸素含有ガス導入管の設置位置は吸収塔を利用するガス
混合装置の際はいずれのトレイ上でもよいが被吸収ガス
濃度の低い最上段もしくは５段目までのトレイ上が望ま
しい。
酸素含有ガス導入管のオリフィスの口径と個数は製造装
置において許される圧損によってきまり、定常状態にお
いて０．１〜３ｋ９′地の圧損となるよう設計するのが
望ましい。
【図面の簡単な説明】
第ＩＡ図は吸収塔を利用した本発明における混合装置の
縦断面図、第ＩＢ図は横断面図でトレイの配置を示し、
第ＩＣ図はＡバラストトレイ、Ｂシープトレイ、Ｃバブ
ルキャップトレイを示す。 第２Ａおよび第２Ｂ図は本発明の第１の型の酸素含有ガ
ス導入管からなるガス混合装置の縦断面図および横断面
図、第２Ｃ図はその作動状態を示す。第３Ａおよび第３
Ｂ図は本発明の第２の型の酸素含有ガス導入管からなる
ガス混合装置の縦面図および横断面図ｔ第３Ｃ図はその
作動状態を示す。第４Ａおよび第４Ｂ図は本発明の第３
の型の酸素含有ガス導入管からなるガス混合装置の縦断
面図および横断面図、第４Ｃ図はその作動状態を示す。
１…・・・炭化水素含有ガス導入管、２・…・・ガス混
合装置、３・・…・トレイ、４…・・・デミスター「
５・・・…導管、７・・…・タウンカマー「 ８…・・
・吸収液出口導管、９…・・・トレイ構造及びその位置
、１０・・・・・・水導入管、１１・・・・・・ガス混
合部、２１・・・・・・酸素含有ガス導入管、２２……
酸素含有ガス導入管の管束、２３・…・・酸素含有ガス
導入管の管東のオリフィス、２４…・・・酸素含有ガス
導入管の境圧ライン、３１・・・・・・酸素含有ガス導
入管の内管、３２……酸素含有ガス導入管の外管、３３
・・・・・・酸素含有ガス導入管の内管のオリフィス、
３４……酸素含有ガス導入管の外管のオリフィス、３５
・…・・上蓋「 ３６…・・・酸素含有ガス導入管の内
管の上部オリフィス、４１……酸素含有ガス導入管の内
管、４２・…’・酸素含有ガス導入管の外管、４３・・
・…酸素含有ガス導入管の内管のオリフィス、４４・・
・…酸素含有ガス導入管の管東、４５・・・・・・酸素
含有ガス導入管の管束のオリフィス、４６……酸素含有
ガス導入管の内管上部のオリフィス、４７・・・・・・
酸素含有ガス導入管の均圧ライン。 オＩＡ図 才ＩＢ図 才ＩＣ図 才２Ａ図 才２６図 矛久Ｃ図 才３Ａ図 才３８図 オ３ｃ図 ※４Ａ図 才４８図 オ４Ｃ図

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 １ 酸素含有ガス流を炭化水素含有ガス流に混合する方
    法において、炭化水素含有ガス流の入口と出口が水また
    は水溶液でシールされたガス混合部に酸素含有ガス流を
    導入し炭化水素ガス流と充分に混合せしめることを特徴
    とするガス混合方法。 ２ 炭化水素含有ガス流の入口と出口が水または水溶液
    でシールされたガス混合部の入口をシールしている水ま
    たは水溶液中に酸素含有ガスを導入せしめる特許請求の
    範囲第１項記載のガス混合方法。 ３ 炭化水素含有ガス流の入口と出口が水または水溶液
    でシールされたガス混合部の入口をシールしている水ま
    たは水溶液中に水と共に酸素含有ガスを導入せしめる特
    許請求の範囲第１項記載のガス混合方法。 ４ 炭化水素含有ガス流の入口と出口が水または水溶液
    でシールされたガス混合部の気相部に水と共に酸素含有
    ガスを導入せしめる特許請求の範囲第１項記載のガス混
    合方法。 ５（ａ） 炭化水素含有ガス流を導入および排出するた
    めの入口および出口（ｂ） 水または水溶液を導入およ
    び排出するための入口および出口（ｃ） 炭化水素含有
    ガス流の入口と出口に設けたトレイとを含むガス混合部
    に酸素含有ガス導入管を設けたことを特徴とするガス混
    合装置。 ６ トレイが２以上有する特許請求の範囲第５項記載の
    ガス混合装置。 ７ 酸素含有ガス導入管がオリフイスを有する多数の管
    束である特許請求の範囲第５項記載のガス混合装置。 ８ 酸素含有ガス導入管が内管に多数のオリフイスと外
    管に開放部を有する二重管である特許請求の範囲第５項
    記載のガス混合装置。 ９ 酸素含有ガス導入管が、内管に多数のオリフイスと
    外管に多数の管束のオリフイスを有する二重管である特
    許請求の範囲第５項記載のガス混合装置。
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