KR100937373B1 - Temperature control method for fluidized bed reactor - Google Patents

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Abstract

[과제] 유동층 반응기로 기상 발열 반응을 실시할 때, 보다 정치하게 유반응기 내의 온도를 제어할 수 있는 온도 제어 방법을 제공하는 것.[PROBLEMS] To provide a temperature control method capable of more precisely controlling the temperature in the reactor when the gas phase exothermic reaction is carried out in a fluidized bed reactor.

[해결 수단] 정상 제열관, 조정 제열관 및 온도 검출기를 가지는 유동층 반응기를 사용하여 기상 발열 반응을 실시할 때의 온도 제어 방법으로서,[Measures] As a temperature control method when performing a gas phase exothermic reaction using a fluidized bed reactor having a normal heat exchanger tube, a control heat exchanger tube, and a temperature detector,

(i) 상기 정상 제열관에 의해 제열함과 아울러, 상기 온도 검출기에 의해 상기 유동층 반응기 내의 온도를 검출하는 공정,(i) removing heat by the normal heat removing tube and detecting a temperature in the fluidized bed reactor by the temperature detector,

(ii) 검출한 온도가 설정 온도로부터 벗어나 있는 경우에, 상기 조정 제열관의 제열 능력을, 조정 가능 범위 FS의 10% 이하로부터 90% 이상으로, 또는 90% 이상으로부터 10% 이하로, 평균 변화 속도 0.1 FS/분 이상에서 변화시켜 상기 유동층 반응기 내의 온도를 설정 온도로 조정하는 공정을 포함하는 온도 제어 방법.(ii) When the detected temperature is out of the set temperature, the heat removal capacity of the adjusting heat exchanger tube is changed from 10% or less to 90% or more, or 90% or more to 10% or less of the adjustable range FS. And controlling the temperature in the fluidized bed reactor to a set temperature by changing at a rate of 0.1 FS / min or more.

유동층 반응기, 기상 발열 반응, 온도 제어 방법, 정상 제열기, 조정 제열기, 온도 검출기 Fluidized Bed Reactor, Vapor Exothermic Reaction, Temperature Control Method, Steady Heater, Regulated Heater, Temperature Detector

Description

유동층 반응기의 온도 제어 방법{TEMPERATURE CONTROL METHOD FOR FLUIDIZED BED REACTOR}TEMPERATURE CONTROL METHOD FOR FLUIDIZED BED REACTOR}

본 발명은, 유동층 반응기의 온도 제어 방법에 관한 것이며, 보다 상세하게는, 유동층 반응기를 사용하여 기상 발열 반응을 실시할 때, 반응기 내의 온도를 보다 정치(精緻)하게 제어할 수 있는 온도 제어 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a temperature control method for a fluidized bed reactor, and more particularly, to a temperature control method capable of more precisely controlling the temperature in the reactor when performing a gas phase exothermic reaction using a fluidized bed reactor. It is about.

각종의 합성 수지ㆍ합성 섬유의 제조에 유용한 모노머를 기상 발열 반응에 의해 공업적으로 제조하는 데 있어서는, 유동층 반응기가 널리 사용되고 있다. 공업적으로 실시되는 기상 발열 반응의 대표예로서는, 부분 산화 반응이나 암모니아 공존하의 암모 산화 반응(ammo oxidation) 등의 축차(逐次) 산화 반응을 들 수 있다. 축차 산화 반응에 있어서, 목적 생성물인 부분 산화 생성물의 산화 안정성은 일반적으로 별로 크지 않으므로, 반응의 진행 즉 반응 전화율의 상승에 따라 목적 생성물의 축차 반응이 진행된다. 그 결과, 완전 산화 생성물이 증가되고, 목적 생성물의 선택률이 저하되는 경향이 있다. 따라서, 전화율과 선택률의 곱으로서 얻어지는 목적 생성물의 수율은, 어느 전화율에 있어서 극대값을 가지게 된다. 예를 들면, 비특허 문헌 1에는, 프로필렌의 암모 산화 반응에 의한 아크릴로니트릴 제조 에 관하여, 통상, 전화율이 85∼95%인 경우에 수율이 최고치로 된다고 개시되어 있다. 그러므로, 목적 생성물을 경제적으로, 보다 유리하게 제조하기 위해서는, 반응의 전화율을 바람직한 범위로 제어하는 것이 극히 중요하다. 물론, 이것은 산화 반응에 한정되는 것은 아니고, 일반적인 기상 발열 반응에 대하여 성립된다고 생각할 수 있다.Fluidized bed reactors are widely used for industrially producing monomers useful for producing various synthetic resins and synthetic fibers by vapor phase exothermic reactions. Representative examples of the gas phase exothermic reaction carried out industrially include sequential oxidation reactions such as partial oxidation reactions and ammonia oxidation in the presence of ammonia. In the sequential oxidation reaction, since the oxidative stability of the partial oxidation product which is the target product is generally not so large, the sequential reaction of the target product proceeds as the reaction proceeds, that is, the reaction conversion rate increases. As a result, complete oxidation products are increased and the selectivity of the desired product tends to be lowered. Therefore, the yield of the target product obtained as a product of a conversion rate and a selectivity will have the maximum value in any conversion rate. For example, Non-Patent Document 1 discloses that the yield is usually the highest when the conversion ratio is 85 to 95% with respect to the production of acrylonitrile by the ammonia oxidation reaction of propylene. Therefore, in order to produce the desired product economically and more advantageously, it is extremely important to control the conversion ratio of the reaction to the desired range. Of course, this is not limited to the oxidation reaction, but it can be considered that it holds for the general gas phase exothermic reaction.

한편, 유동층 반응기가 가지는 이점의 하나로서, 다른 반응기 형식, 예를 들면, 고정상(固定床)식의 반응기에 비하여, 반응기 내의 열 이동이 빠르고 반응 온도의 제어가 비교적 용이한 점을 들 수 있다. 유동층 반응기를 사용하여 기상 발열 반응을 실시할 때, 반응기 내의 온도를 제어하는 데 있어서는, 반응기 내에 설치된 온도 검출기로 검출된 온도에 의거하여 반응기 내의 온도를 제어하는 방법이 일반적으로 사용되고 있다. 예를 들면, 특허 문헌 1은, 적어도 하나의 제열관에는 가변속도로 냉각 매체를 유동시키고, 그 유량을 조절함으로써 온도를 제어할 수 있는 유동층 반응기 및 유동층 반응기의 온도 조절 방법을 개시하고 있다. 또, 특허 문헌 2는, 냉각 매체로서 액체와 그 증기를 혼합한 것을 공급할 때, 실질적으로 일정 유량의 증기 중에 혼합하는 액체의 유량을 조절함으로써 온도를 제어하는 방법을 개시하고 있다.On the other hand, one of the advantages of the fluidized bed reactor is that the heat transfer in the reactor is faster and the reaction temperature is relatively easier to control than other reactor types, for example, a fixed bed reactor. In performing a gas phase exothermic reaction using a fluidized bed reactor, a method of controlling the temperature in the reactor based on the temperature detected by a temperature detector installed in the reactor is generally used. For example, Patent Document 1 discloses a fluidized bed reactor and a fluidized bed reactor temperature control method capable of controlling the temperature by flowing a cooling medium at a variable speed in at least one heat removing tube and adjusting the flow rate thereof. In addition, Patent Document 2 discloses a method of controlling the temperature by adjusting the flow rate of a liquid to be mixed in steam at a substantially constant flow rate when supplying a mixture of a liquid and its vapor as a cooling medium.

[비특허 문헌 1] 다나카 데츠오, "아크릴로니트릴 제조 기술의 진보", 日化協月報, 사단법인 일본화학공업협회, 쇼와 46년 10월호, p 551-561[Nonpatent Literature 1] Tetsuo Tanaka, "Advanced Acrylonitrile Manufacturing Technology," Japan Chemical Industry Association, Japan Chemical Industry Association, October, 1983, p. 551-561

[특허 문헌 1] WO 95/21692호 팜플렛[Patent Document 1] WO 95/21692 Brochure

[특허 문헌 2] 미국 특허 제2,697,334호 명세서[Patent Document 2] US Patent No. 2,697,334

여기서, 기상 발열 반응의 원료의 전화율은 촉매의 활성에 의존하고, 촉매 활성의 상승과 함께 전화율이 상승한다. 또, 촉매 활성은 반응 온도에 의존하고, 효소 반응과 같은 예외를 제외하면, 일반적으로 반응 온도의 상승과 함께 촉매 활성이 상승한다. 또한, 예를 들면 산화 반응의 경우, 부분 산화 생성물과 완전 산화 생성물의 생성 에너지를 비교할 때, 완전 산화 생성물(예를 들면, CO2) 쪽이 보다 안정하다는 것은 명백하며, 완전 산화 반응의 기여율이 상승하면, 반응계 전체의 발열량이 증대되는 것은 자명하다. 이것도 일반적 기상 발열 반응에 관하여 성립된다고 생각할 수 있다.Here, the conversion rate of the raw material of the gas phase exothermic reaction depends on the activity of the catalyst, and the conversion rate increases with the increase of the catalyst activity. In addition, the catalytic activity depends on the reaction temperature, and with the exception of exceptions such as enzymatic reactions, the catalytic activity generally increases with the increase of the reaction temperature. In addition, for example, in the case of the oxidation reaction, it is clear that the total oxidation product (eg, CO 2 ) is more stable when comparing the production energy of the partial oxidation product with the complete oxidation product. If it rises, it is obvious that the calorific value of the whole reaction system increases. This can also be thought of as a general vapor phase exothermic reaction.

따라서, 기상 발열 반응에 있어서, 만일 어떠한 원인에 의해 반응 온도가 상승한 경우, 1) 온도의 상승과 함께 촉매 활성이 상승하고, 2) 촉매 활성의 상승에 따라 반응의 전화율이 상승함으로써 축차 반응이 진행되고, 3) 공급한 원료 중 실제로 반응하는 양이 증가하고, 또, 축차 반응의 진행에 따라 보다 안정한 생성물의 기여가 증가함으로써, 반응계 전체의 단위 시간당 발열량이 증대되고, 4) 결과로서 더욱 반응 온도가 상승한다는 순환 거동을 나타내는 경향이 있다. 물론 반응 온도가 저하된 경우도 마찬가지로, 역방향의 순환 거동을 나타내는 것이므로, 어느 경우에나 반응기의 국소에서 온도가 발산함으로써, 반응기 내의 온도 분포를 일으키는 원인으로 되고, 또한 극단적인 경우에는 반응기 전체의 온도가 발산하여 반응기 의 열 폭주나 반응 정지로 연결될 우려가 있다. 따라서, 기상 발열 반응에 있어서는, 목적 생성물을 경제적으로, 보다 유리하게 제조함은 물론, 안정적으로 반응을 계속되도록 하기 위해서도, 반응 온도를 정세(精細)하게 제어하는 것이 매우 중요하다.Therefore, in the gas phase exothermic reaction, if the reaction temperature rises due to any cause, 1) the catalyst activity increases with the increase of the temperature, and 2) the sequential reaction proceeds as the conversion rate of the reaction increases with the increase of the catalyst activity. 3) the amount of actually reacted in the supplied raw materials increases, and as the contribution of more stable products increases with the progress of the sequential reaction, the calorific value per unit time of the entire reaction system increases, and 4) the reaction temperature as a result. Tends to indicate a cyclical behavior that increases. Of course, the case where the reaction temperature is lowered also shows the reverse circulating behavior, so in all cases, the temperature emanates at the local part of the reactor, causing a temperature distribution in the reactor, and in extreme cases, the temperature of the entire reactor is It may diverge and lead to thermal runaway of the reactor or reaction stop. Therefore, in the gas phase exothermic reaction, it is very important to finely control the reaction temperature in order not only to produce the target product more economically and more advantageously, but also to stably continue the reaction.

이와 같이, 기상 발열 반응에 있어서의 온도 제어의 중요성을 감안하면, 반응에 따라서는 종래의 온도 제어로는 충분하지 않고, 더욱 정치한 온도 제어를 필요로 한다. 상기 사정을 감안하여, 본 발명은, 유동층 반응기로 기상 발열 반응을 실시할 때, 보다 정치하게 유동반응기 내의 온도를 제어할 수 있는 온도 제어 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.In this way, in consideration of the importance of temperature control in the gas phase exothermic reaction, conventional temperature control is not sufficient depending on the reaction, and further static temperature control is required. In view of the above circumstances, an object of the present invention is to provide a temperature control method capable of controlling the temperature in the fluidized reactor more stably when the gas phase exothermic reaction is performed in the fluidized bed reactor.

본 발명자들은, 상기 과제에 대하여 예의 검토를 행한 결과, 정상 제열관, 조정 제열관 및 온도 검출기를 가지는 유동층 반응기를 사용하여 기상 발열 반응을 실시할 때의 온도 제어 방법으로서, (i) 상기 정상 제열관에 의해 제열함과 아울러, 상기 온도 검출기에 의해 상기 유동층 반응기 내의 온도를 검출하는 공정, (ii) 검출한 온도가 설정 온도로부터 벗어나 있는 경우에, 상기 조정 제열관의 제열 능력을, 조정 가능 범위 FS의 10% 이하로부터 90% 이상으로, 또는 90% 이상으로부터 10% 이하로, 평균 변화 속도 0.1 FS/분 이상에서 변화시켜 상기 유동층 반응기 내의 온도를 설정 온도로 조정하는 공정을 포함하는 방법에 의해, 유동층 반응기로 기상 발열 반응을 실시할 때, 보다 정치하게 반응기 내의 온도를 제어할 수 있는 것을 발견하고, 본 발명을 완성시켰다.MEANS TO SOLVE THE PROBLEM The present inventors earnestly examined about the said subject, and, as a result of the temperature control method at the time of performing gas-phase exothermic reaction using the fluidized bed reactor which has a normal heat exchanger tube, a control heat exchanger tube, and a temperature detector, (i) the said normal agent The step of removing heat by the heat pipe and detecting the temperature in the fluidized bed reactor by the temperature detector; (ii) When the detected temperature is out of a set temperature, the heat removal capacity of the regulated heat pipe is adjustable. By a process comprising adjusting the temperature in the fluidized bed reactor to a set temperature by varying from 10% or less to 90% or more, or from 90% or more to 10% or less, at an average rate of change of 0.1 FS / min or more. When the gas phase exothermic reaction was carried out in a fluidized bed reactor, it was found that the temperature in the reactor can be controlled more statically, thereby completing the present invention. .

즉, 본 발명은 이하와 같다.That is, this invention is as follows.

[1][One]

정상 제열관, 조정 제열관 및 온도 검출기를 가지는 유동층 반응기를 사용하여 기상 발열 반응을 실시할 때의 온도 제어 방법으로서,A temperature control method when performing a gas phase exothermic reaction using a fluidized bed reactor having a normal heat exchanger tube, a control heat exchanger tube, and a temperature detector,

(i) 상기 정상 제열관에 의해 제열함과 아울러, 상기 온도 검출기에 의해 상기 유동층 반응기 내의 온도를 검출하는 공정,(i) removing heat by the normal heat removing tube and detecting a temperature in the fluidized bed reactor by the temperature detector,

(ii) 검출한 온도가 설정 온도로부터 벗어나 있는 경우에, 상기 조정 제열관의 제열 능력을, 조정 가능 범위 FS의 10% 이하로부터 90% 이상으로, 또는 90% 이상으로부터 10% 이하로, 평균 변화 속도 0.1 FS/분 이상에서 변화시켜 상기 유동층 반응기 내의 온도를 설정 온도로 조정하는 공정,(ii) When the detected temperature is out of the set temperature, the heat removal capacity of the adjusting heat exchanger tube is changed from 10% or less to 90% or more, or 90% or more to 10% or less of the adjustable range FS. Adjusting the temperature in the fluidized bed reactor to a set temperature by changing at a rate of 0.1 FS / min or more,

을 포함하는 온도 제어 방법.Temperature control method comprising a.

[2][2]

상기 기상 발열 반응을 실시하는 온도 범위에 있어서, 총반응열이 50∼2500 kJ/mol(원료)이며, 또한 상기 총반응열의 온도에 관한 편미분 계수가 0.2∼40 kJ/mol(원료)·K인, 상기 [1]에 기재된 방법.In the temperature range in which the gas phase exothermic reaction is carried out, the total heat of reaction is 50 to 2500 kJ / mol (raw material), and the partial differential coefficient relating to the temperature of the total heat of reaction is 0.2 to 40 kJ / mol (raw material) · K, The method as described in said [1].

[3][3]

상기 기상 발열 반응은, 프로판 및/또는 프로필렌을 원료로 하는 기상 암모 산화 반응이며, 반응의 생성물이 아크릴로니트릴인, 상기 [1] 또는 [2]에 기재된 방법. The said gas phase exothermic reaction is a gaseous-phase ammoxidation reaction which uses propane and / or propylene as a raw material, and the method as described in said [1] or [2] whose product of reaction is acrylonitrile.

[4][4]

상기 기상 발열 반응은, n-부탄, 1-부텐, 2-부텐, 부타디엔, 및 벤젠으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1종 이상을 원료로 하는 기상 산화 반응이며, 반응의 생성물이 무수 말레산인, 상기 [1] 또는 [2]에 기재된 방법.The gas phase exothermic reaction is a gas phase oxidation reaction using at least one member selected from the group consisting of n-butane, 1-butene, 2-butene, butadiene, and benzene, wherein the product of the reaction is maleic anhydride. 1] or [2].

[5][5]

상기 기상 발열 반응은, i-부텐 및/또는 i-부탄을 원료로 하는 기상 암모 산화 반응이며, 반응의 생성물이 메타크릴로니트릴인, 상기 [1] 또는 [2]에 기재된 방법.The said gas phase exothermic reaction is a gaseous ammonia oxidation reaction which uses i-butene and / or i-butane as a raw material, and the method as described in said [1] or [2] whose product of reaction is methacrylonitrile.

[6][6]

상기 기상 발열 반응은, o-크실렌 및/또는 나프탈렌을 원료로 하는 기상 산화 반응이며, 반응의 생성물이 무수 프탈산인, 상기 [1] 또는 [2]에 기재된 방법. The said gas phase exothermic reaction is gas phase oxidation reaction which uses o-xylene and / or naphthalene as a raw material, and the method as described in said [1] or [2] whose product of reaction is phthalic anhydride.

[7][7]

상기 기상 발열 반응은, 페놀 및 메탄올을 원료로 하는 기상 알킬화 반응이며, 반응의 생성물이 2,6-크실레놀 및/또는 o-크레졸인, 상기 [1] 또는 [2]에 기재된 방법.The said gas phase exothermic reaction is gas phase alkylation reaction which uses phenol and methanol as a raw material, and the method as described in said [1] or [2] whose product of reaction is 2, 6- xylenol and / or o-cresol.

[8][8]

상기 기상 발열 반응은, 메탄 및/또는 메탄올을 원료로 하는 기상 암모 산화 반응이며, 반응의 생성물이 시안화수소산(HCN)인, 상기 [1] 또는 [2]에 기재된 방법.The said gas phase exothermic reaction is gaseous ammonia oxidation reaction which uses methane and / or methanol as a raw material, and the method as described in said [1] or [2] whose product of reaction is hydrocyanic acid (HCN).

[9][9]

상기 기상 발열 반응은, 에탄, 에텐, 에탄올로 이루어지는 군으로부터 선택 되는 1종 이상을 원료로 하는 기상 암모 산화 반응이며, 반응의 생성물이 아세토니트릴인, 상기 [1] 또는 [2]에 기재된 방법.The said gas phase exothermic reaction is a gaseous-phase ammoxidation reaction which uses 1 or more types chosen from the group which consists of ethane, ethene, and ethanol as a raw material, and the method of said [1] or [2] whose product of reaction is acetonitrile.

[10][10]

정상 제열관, 조정 제열관 및 온도 검출기를 가지는 유동층 반응기를 사용한 목적 화합물의 제조 방법으로서,A process for preparing the desired compound using a fluidized bed reactor having a normal heat exchanger tube, a control heat exchanger tube and a temperature detector,

(a) 촉매가 충전된 상기 유동층 반응기에 원료를 공급하여 기상 발열 반응을 실시하는 공정,(a) supplying a raw material to the fluidized bed reactor filled with a catalyst to perform a gas phase exothermic reaction,

(b) 상기 정상 제열관에 의해 제열함과 아울러, 상기 온도 검출기에 의해 상기 유동층 반응기 내의 온도를 검출하는 공정,(b) removing heat by the normal heat removing tube and detecting a temperature in the fluidized bed reactor by the temperature detector;

(c) 검출한 온도가 설정 온도로부터 벗어나 있는 경우에, 상기 조정 제열관의 제열 능력을, 조정 가능 범위 FS의 10% 이하로부터 90% 이상으로, 또는 90% 이상으로부터 10% 이하로, 평균 변화 속도 0.1 FS/분 이상에서 변화시켜 상기 유동층 반응기 내의 온도를 설정 온도로 조정하는 공정(c) When the detected temperature is out of the set temperature, the heat removal capacity of the adjustment heat exchanger tube is changed from 10% or less to 90% or more, or 90% or more to 10% or less of the adjustable range FS. Adjusting the temperature in the fluidized bed reactor to a set temperature by varying the speed at 0.1 FS / min or more

을 포함하는 제조 방법.Manufacturing method comprising a.

본 발명의 온도 제어 방법에 의하면, 유동층 반응기로 기상 발열 반응을 실시할 때, 보다 정치하게 유동층 반응기 내의 온도를 제어할 수 있다.According to the temperature control method of the present invention, when the gas phase exothermic reaction is performed in the fluidized bed reactor, the temperature in the fluidized bed reactor can be controlled more stably.

이하, 본 발명을 실시하기 위한 최선의 형태(이하, 본 실시예)에 대하여 상세하게 설명한다. 그리고, 본 발명은, 이하의 실시예에 한정되지 않고, 그 요지의 범위 내에서 여러 가지 변형하여 실시할 수 있다.EMBODIMENT OF THE INVENTION Hereinafter, the best form (following this Example) for implementing this invention is demonstrated in detail. In addition, this invention is not limited to a following example, It can variously deform and implement within the range of the summary.

본 실시예의 온도 제어 방법은, 정상 제열관, 조정 제열관 및 온도 검출기를 가지는 유동층 반응기를 사용하여 기상 발열 반응을 실시할 때의 온도 제어 방법으로서, (i) 상기 정상 제열관에 의해 제열함과 아울러, 상기 온도 검출기에 의해 상기 유동층 반응기 내의 온도를 검출하는 공정, (ii) 검출한 온도가 설정 온도로부터 벗어나 있는 경우에, 상기 조정 제열관의 제열 능력을, 조정 가능 범위 FS의 10% 이하로부터 90% 이상으로, 또는 90% 이상으로부터 10% 이하로, 평균 변화 속도 0.1 FS/분 이상에서 변화시켜 상기 유동층 반응기 내의 온도를 설정 온도로 조정하는 공정을 포함한다.The temperature control method of the present embodiment is a temperature control method when performing a gas phase exothermic reaction using a fluidized bed reactor having a normal heat exchanger tube, a control heat exchanger tube and a temperature detector, and (i) heat removal by the normal heat transfer tube; In addition, the process of detecting the temperature in the said fluidized bed reactor by the said temperature detector, (ii) When the detected temperature is out of setting temperature, the heat removal ability of the said adjustment heat exchanger tube is made into 10% or less of the adjustable range FS. At least 90%, or at least 90% and at most 10%, changing at an average rate of change of 0.1 FS / min or more to adjust the temperature in the fluidized bed reactor to a set temperature.

본 실시예에 있어서의 유동층 반응기는, 정상 제열관, 조정 제열관 및 온도 검출기를 가진다. 온도 검출기는 1개의 이상이면, 복수 개 가지고 있을 수도 있다. 온도 검출기를 설치하는 위치는, 안정적으로 반응기의 온도를 측정할 수 있는 장소이면 특별히 제한은 없고, 목적에 따라 촉매 농후층ㆍ희박층ㆍ가스 출구 등에 설치할 수 있다. 설치하는 온도 검출기의 형식에는 특히 제한은 없고, 통상 사용되는 형식의 검출기, 예를 들면, 열전대나 측온저항체를 사용할 수 있다.The fluidized bed reactor in this embodiment has a normal heat exchanger tube, a control heat exchanger tube, and a temperature detector. As long as one or more temperature detectors, they may have two or more. The position at which the temperature detector is provided is not particularly limited as long as it is a place where the temperature of the reactor can be stably measured, and can be provided in a catalyst rich layer, a lean layer, a gas outlet, or the like depending on the purpose. There is no restriction | limiting in particular in the model of the temperature detector provided, The detector of the format normally used, for example, a thermocouple or a resistance thermometer, can be used.

유동층 반응기는, 상기의 온도 검출기와 함께, 정상 제열관과 조정 제열관을 가지고 있다. 본 실시예에 있어서의 "정상 제열관"이란, 반응열을 제거하여 반응기 내 온도를 제어할 목적에서 정상적으로 사용되는 제열관이다. "조정 제열관"이란, 정상 제열관으로 제열하고 검출한 온도가 설정 온도로부터 벗어나 있는 경우에, 반응기 내 온도를 설정 온도로 조정하기 위한 제열관이다.The fluidized bed reactor has a normal heat exchanger tube and a regulated heat exchanger tube together with the temperature detector. The "normal heat removal tube" in a present Example is a heat removal tube normally used for the purpose of removing reaction heat and controlling the temperature in a reactor. The "regulated heat removal tube" is a heat removal tube for adjusting the temperature in a reactor to a preset temperature, when the temperature detected by heat removal with a normal heat exchanger tube is out of setting temperature.

설치하는 제열관의 형상은, 반응기 내에 적절히 설치할 수 있는 것이면 특별히 제한되지 않지만, 재료의 입수의 용이함이나 가공의 용이함으로부터, 배관에 사용되는 재료, 즉 강관과 강관 커플링을 조합하여, 여러 개를 연결한 U자형으로 시공되는 것이 일반적이다. 제열관의 재질에도 특별히 제한은 없고, 사용되는 조건, 즉 냉각 매체나 반응 가스와 같은 접촉하는 유체의 온도, 압력, 부식성의 유무 등에 따라 배관 재료, 예를 들면, JIS G-3454, G-3458, G-3459에 규정되는 배관 재료, 및 JIS B-2311 등에 규정되는 강관 커플링으로부터 자유롭게 선택하여 사용할 수 있다.The shape of the heat removal tube to be installed is not particularly limited as long as it can be appropriately installed in the reactor. However, from the availability of materials and the ease of processing, a combination of materials used for piping, that is, steel pipe and steel pipe coupling, is used. It is common to be constructed in a U-shape connected. There is no restriction | limiting in particular also in the material of a heat exchanger tube, According to the conditions used, namely, the temperature, pressure, presence or absence of corrosiveness of the contacting fluid, such as a cooling medium or a reaction gas, for example, JIS G-3454, G-3458 , A pipe material specified in G-3459, and a steel pipe coupling specified in JIS B-2311 or the like can be freely selected and used.

유동층 반응기로서는, 반응기 하부로부터 도입되는 가스의 상승류에 의해, 촉매 입자가 유동화 상태를 유지하는 상승류 형식이 일반적으로 채용되지만, 본 실시예에 있어서는, 상기 형식에만 한정되지 않고, 하강류 형식, 또는 다른 방식이더라도 관계없다.As the fluidized bed reactor, an upflow type in which the catalyst particles maintain a fluidized state is generally adopted by an upflow of gas introduced from the bottom of the reactor, but in the present embodiment, the downflow type is not limited to the above type. Or any other way.

[공정(i)][Step (i)]

공정(i)은, 정상 제열관에 의해 제열함과 아울러, 온도 검출기에 의해 유동층 반응기 내의 온도를 검출하는 공정이다.Step (i) is a step of removing the temperature in the fluidized bed reactor by the temperature detector while removing the heat from the normal heat removal tube.

정상 제열관은, 정상적으로 사용되는 제열관이며, 원료의 공급 속도에 따라 또는 오염 등에 의한 제열관의 능력 저하에 따라, 제열 능력을 대략적으로 조정할 목적으로 사용되고, 그 사용/미사용이 전환될 수 있다. 따라서, 제열 능력의 총계를 개략 조정할 수 있도록, 필요한 제열량에 대하여 일정한 여유를 가진 능력의 제열관을, 복수의 계열(系列)로 분할하여 설치하는 것이 바람직하다. 여기서, 계열 이란, 각개에 냉각 매체의 흐름을 개폐할 수 있는 밸브를 가지고 있고, 사용/미사용을 개별적으로 설정할 수 있는 제열관 또는 제열관의 군을 말한다. 제열관의 제열 능력은, 유동층의 농후층 부분과 접촉하는 면적, 유동층의 희박층과 접촉하는 면적, 촉매층의 온도, 통과시키는 냉각 매체의 종류ㆍ물리 형태ㆍ공급하는 온도ㆍ공급하는 속도 등, 다양한 요인으로 지배된다. 정상 제열관의 제열 능력의 총계는, 발생하는 반응열량 등으로부터 정해지는 제열해야 할 열량(필요 능력) 이상이면 특별히 제한되지 않지만, 필요 능력의, 바람직하게는 130% 이상, 보다 바람직하게는 150% 이상, 더욱 바람직하게는 180% 이상이다. 설비의 과대를 방지하는 관점에서는, 정상 제열관의 제열 능력의 총계는, 필요 능력의, 바람직하게는 300% 이하, 보다 바람직하게는 270% 이하, 더욱 바람직하게는 240% 이하이다. 정상 제열관의 계열수를 증가시킬수록 제열 능력의 조정이 더 용이해지는 경향이 있으므로, 바람직하게는 5계열 이상, 보다 바람직하게는 8계열 이상, 더욱 바람직하게는 10계열 이상, 특히 바람직하게는 16계열 이상을 설치한다. 이들 복수 개의 계열의 사용/미사용을 적절히 전환함으로써, 제열 능력의 총계를 개략 조정하여 사용할 수 있다.A normal heat removal tube is a heat removal tube normally used, and is used for the purpose of roughly adjusting a heat removal ability according to supply rate of a raw material, or according to the fall of the capability of a heat removal tube by contamination etc., The use / non-use can be switched. Therefore, in order to adjust the total amount of heat removal ability, it is preferable to install the heat removal tube of the capability which has a certain margin with respect to the required amount of heat removal, divided into several series. Here, a series means the group of the heat removal tube or heat removal tube which has the valve which can open and close the flow of a cooling medium in each, and can set use / nonuse separately. The heat removal capacity of the heat removal tube includes various areas such as the area in contact with the rich layer portion of the fluidized bed, the area in contact with the lean layer of the fluidized bed, the temperature of the catalyst bed, the type of the cooling medium passed through, the physical form, the temperature supplied, and the speed of supply. Dominated by factors The total amount of the heat removal capacity of the normal heat removal tube is not particularly limited as long as it is equal to or higher than the heat amount (necessary capacity) to be determined based on the amount of reaction heat generated, etc., but preferably 130% or more, more preferably 150% of the required capacity. As mentioned above, More preferably, it is 180% or more. From the standpoint of preventing excessive equipment, the total heat removal capacity of the normal heat removal tube is preferably 300% or less, more preferably 270% or less, even more preferably 240% or less of the required capacity. As the number of series of the normal heat pipe increases, the adjustment of the heat removal capacity tends to be easier, and therefore preferably 5 or more lines, more preferably 8 or more lines, even more preferably 10 or more lines, particularly preferably 16 Install the series or above. By appropriately switching the use / nonuse of these plural systems, the total amount of the heat removal capacity can be roughly adjusted and used.

정상 제열관으로 통과시키는 냉각 매체는, 필요한 제열 능력을 달성할 수 있는 것이면 특별히 제한되지 않지만, 바람직하게는 반응기의 운전 온도에서 증발하는 액체이며, 보다 바람직하게는 물이고, 더욱 바람직하게는 0.5∼5 MPa(게이지 압력)로 가압된 물이다. 반응기의 운전 온도에서 증발하는 액체를 냉각 매체로 함으로써, 증발 잠열에 의한 제열을 이용하게 되므로, 상기 제열관의 총괄 전열 계수를 비교적 높게 할 수 있다. 그러므로, 제열관의 단위 표면적당 제열량이 커지고, 제열관의 필요 개수를 줄일 수 있다. 또, 얻어진 냉각 매체의 증기는, 재차 냉각 매체로서 이용할 수 있다.The cooling medium passed through the normal heat exchanger tube is not particularly limited as long as it can achieve the required heat removal capability, but is preferably a liquid that evaporates at the operating temperature of the reactor, more preferably water, even more preferably 0.5 to Water pressurized to 5 MPa (gauge pressure). By using the liquid evaporated at the operating temperature of the reactor as a cooling medium, heat removal by latent heat of evaporation is used, so that the overall heat transfer coefficient of the heat removal tube can be relatively high. Therefore, the amount of heat removal per unit surface area of the heat removal tube is increased, and the required number of heat removal tubes can be reduced. In addition, the vapor of the obtained cooling medium can be used again as a cooling medium.

또, 냉각 매체로 액체를 사용하는 것뿐 아니라, 냉각 매체로서 기체를 사용하는 제열관을 병설하는 것이 바람직하고, 나아가서는 냉각 매체로 액체를 사용하여, 증발된 냉각 매체의 일부를 액체-증기의 기액 혼상류(混相流)로서 회수하고, 발생된 증기를 추가로 냉각 매체로서 사용하여 과열 증기로서 회수하는 제열관을 병설하는 것이 보다 바람직하다.In addition, it is preferable not only to use a liquid as a cooling medium, but also to provide a heat removal tube using a gas as a cooling medium, and furthermore, to use a liquid as a cooling medium, a part of the evaporated cooling medium may be It is more preferable to provide the heat removal tube which collect | recovers as gas-liquid mixture flow and collect | recovers it as superheated steam using the generated steam further as a cooling medium.

공정(i)에 있어서는, 전술한 정상 제열관에 의해 제열함과 아울러, 온도 검출기에 의해 유동층 반응기 내의 온도를 검출한다. 온도 검출기가 반응기 내에 복수 개 설치되어 있는 경우에는, 그 중 1개의 검출기를 사용할 수도 있고, 2개 이상의 검출기를 선택하여 복수의 검출 온도를 평균하는 등의 연산을 행할 수도 있다.In step (i), the above-mentioned normal heat exchanger tube is defrosted and the temperature detector detects the temperature in the fluidized bed reactor. In the case where a plurality of temperature detectors are provided in the reactor, one of them may be used, or two or more detectors may be selected to perform calculations such as averaging a plurality of detection temperatures.

[공정(ii)][Step (ii)]

공정(ii)은, 검출한 온도가 설정 온도로부터 벗어나 있는 경우에, 조정 제열관의 제열 능력을, 조정 가능 범위 FS의 10% 이하로부터 90% 이상으로, 또는 90% 이상으로부터 10% 이하로, 평균 변화 속도 0.1 FS/분 이상에서 변화시켜 유동층 반응기 내의 온도를 설정 온도로 조정하는 공정이다.In the step (ii), when the detected temperature is out of the set temperature, the heat removal capacity of the adjusting heat exchanger tube is set from 10% or less to 90% or more, or from 90% or more to 10% or less of the adjustable range FS, It is a process of adjusting the temperature in a fluidized bed reactor to a preset temperature by changing at an average change rate of 0.1 FS / min or more.

여기서, "설정 온도"란, 기상 발열 반응에 있어서, 바람직한 전화율 및 목적 생성물의 수율을 얻을 수 있도록 한 유동층 반응기 내의 온도이며, 실시하는 반응에 따라 임의로 설정할 수 있다.Here, the "set temperature" is a temperature in the fluidized bed reactor in which the desired conversion rate and the yield of the desired product can be obtained in the gas phase exothermic reaction, and can be arbitrarily set according to the reaction to be carried out.

본 공정에서의 조정 제열관은, 온도 검출기로 검출된 온도와 설정 온도의 차이에 따라 제열량을 조정하기 위한 것이다. 복수 개의 제열관 중, 어느 것을 정상적으로(정상 제열관으로서) 사용하고, 어느 것을 조정을 위해(조정 제열관으로서) 사용할 것인가는, 미리 결정해 놓을 수도 있고, 기상 발열 반응의 종류 등에 따라 적절히 설정할 수도 있다. 어느 경우에나, 반응기 내의 온도를 균일하게 제열하는 관점에서 볼 때, 복수의 조정 제열관은 서로 이격된 위치에 있는 것이 바람직하다.The adjustment heat removal tube in this process is for adjusting the amount of heat removal according to the difference between the temperature detected by the temperature detector and the set temperature. Among the plurality of heat removing tubes, which one is normally used (as a normal heat removing tube) and which one is used for adjustment (as an adjusting heat removing tube) may be determined in advance or may be appropriately set according to the type of gas phase exothermic reaction. have. In any case, from the viewpoint of uniformly removing the temperature in the reactor, it is preferable that the plurality of regulating heat removal tubes are in a position spaced apart from each other.

제열관의 제열 능력은, 유동층의 농후층 부분과 접촉하는 면적, 유동층의 희박층 부분과 접촉하는 면적, 촉매층의 온도, 통과시키는 냉각 매체의 종류ㆍ물리 형태ㆍ공급하는 온도ㆍ공급하는 속도 등 다양한 요인으로 지배된다. 따라서, 조정 제열관의 제열 능력의 조정에 있어서는, 이들 다양한 지배 인자 중에서, 임의로 설정 가능한 물리량의 하나 이상, 예를 들면, 냉각 매체의 공급 온도나 공급 속도를 변화시킴으로써 그 능력을 조정할 수 있다. 또한, 조정 제열관의 사용 개수를 증감함으로써 전열 면적을 변화시키고 그 결과, 전체로서의 제열 능력을 조정할 수도 있다.The heat removal capacity of the heat exchanger can vary depending on the area in contact with the rich layer portion of the fluidized bed, the area in contact with the lean layer portion of the fluidized bed, the temperature of the catalyst bed, the type, physical form, temperature supplied, and speed of supply of the cooling medium. Dominated by factors Therefore, in the adjustment of the heat removal capacity of the adjustment heat removal tube, among these various control factors, the capacity can be adjusted by changing one or more of the physical quantities which can be arbitrarily set, for example, the supply temperature and supply speed of a cooling medium. Moreover, the heat transfer area can be changed by increasing or decreasing the number of adjustment heat removal tubes used, and as a result, the heat removal ability as a whole can also be adjusted.

조정 제열관에 통과시키는 냉각 매체는, 필요한 제열 능력을 달성할 수 있고 제열관의 제열 능력을 조정할 수 있는 것이면 특별히 제한되지 않지만, 바람직하게는 반응기의 운전 온도에서 상변화를 일으키지 않는 유체, 보다 바람직하게는 기체, 더욱 바람직하게는 0.2∼5 MPa(게이지 압력)로 가압된 기체, 특히 바람직하게는 0.2∼5 MPa(게이지 압력)로 가압된 수증기이다. 반응기의 운전 온도에서 상변화를 일으키지 않는 유체는, 현열만이 제열에 이용되므로, 냉각 매체의 공급 속도 변화에 대략 비례하여 조정 제열관의 제열 능력이 변화된다. 따라서, 제열관의 제열 능력을 보다 용이하게 조정할 수 있다.The cooling medium passed through the regulating heat pipe is not particularly limited as long as it can achieve the required heat removal capacity and can adjust the heat removal capacity of the heat pipe, but preferably a fluid which does not cause a phase change in the operating temperature of the reactor, more preferably. Preferably gas, more preferably gas pressurized to 0.2-5 MPa (gauge pressure), particularly preferably water pressurized to 0.2-5 MPa (gauge pressure). Since only sensible heat is used for the defrosting of the fluid which does not cause a phase change in the operating temperature of the reactor, the defrosting capacity of the regulating heat pipe is changed in proportion to the change in the supply speed of the cooling medium. Therefore, the heat removal ability of a heat removal tube can be adjusted more easily.

정상 제열관으로 정상적으로 제거하는 열량과 조정 제열관으로 조정적으로 제거하는 열량의 제열량 배분은 특별히 제한되지 않고, 반응기 내 온도가 안정되도록 임의로 설계ㆍ설정하면 되지만, 반응기 내의 온도 제어에 악영향을 주지 않은 범위에서, 가능한 한 많은 열량을 정상적으로 사용하는 정상 제열관으로 제거하는 것이 바람직하다. 정상 제열관으로 제열되는 열량은, 제열해야 할 열량(전체 제열량)의, 바람직하게는 80% 이상, 보다 바람직하게는 85% 이상, 더욱 바람직하게는 90% 이상이다.The distribution of heat removal amount of heat normally removed by the normal heat removal pipe and the heat removal by the control heat removal pipe is not particularly limited and may be arbitrarily designed and set so that the temperature in the reactor is stabilized, but it does not adversely affect the temperature control in the reactor. In the non-limiting range, it is desirable to remove as much heat as possible with a normal heat pipe. The amount of heat to be removed by the normal heat removal tube is preferably 80% or more, more preferably 85% or more, and still more preferably 90% or more of the amount of heat to be removed (total heat removal amount).

본 실시예의 공정(ii)에 있어서는, 온도 검출기에 의한 검출 온도가 설정 온도로부터 벗어나 있는 경우에, 조정 제열관의 제열 능력을, 조정 가능 범위 FS의 10% 이하로부터 90% 이상으로, 또는 90% 이상으로부터 10% 이하로, 평균 변화 속도 0.1 FS/분 이상에서 변화시키는 것이 중요하다. 즉, 검출된 온도와 설정 온도의 차이가 큰 경우에 제열 능력의 평균 변화 속도를 크게 하고, 설정 온도와의 차이가 작은 경우에 평균 변화 속도를 작게 하는 제어를 행하는 것이 아니고, 검출된 온도와 설정 온도에 차이가 있는 경우에, 항상 조정 가능 범위 FS의 10% 이하로부터 90% 이상, 또는 90% 이상으로부터 10% 이하로, 평균 변화 속도 0.1 FS/분 이상에서 변화시킨다.In the step (ii) of the present embodiment, when the detected temperature by the temperature detector is out of the set temperature, the heat removal capacity of the adjusting heat removal tube is adjusted from 10% or less to 90% or more, or 90% of the adjustable range FS. From above, it is important to change the average change rate at 0.1 FS / min or more. In other words, when the difference between the detected temperature and the set temperature is large, the average change speed of the heat removal capacity is increased, and when the difference with the set temperature is small, the control is not performed to decrease the average change speed. If there is a difference in temperature, it is always changed from 10% or less of the adjustable range FS to 90% or more, or 90% or more to 10% or less, at an average change rate of 0.1 FS / minute or more.

조정 제열관의 제열 능력을, 조정 가능 범위 FS의 10% 이하로부터 90% 이상으로, 또는 90% 이상으로부터 10% 이하로, 평균 변화 속도 0.1 FS/분 이상에서 변 화시킴으로써, 온도 상승(하강)에 의한 가일층의 온도 상승(하강)을 방지하고, 온도의 발산을 방지할 수 있다고 추정되기 때문에, 반응기 내의 온도를 보다 정치하게 제어하는 것이 가능해진다. 온도 상승의 경우를 예로 들어 설명하면, 이와 같이 제열 능력을 변화시킴으로써, 온도가 상승됨으로써 반응이 진행되고, 생긴 반응열에 의해 더욱 온도가 상승하는 연쇄적 현상이 일어나기에 앞서서 제열 능력을 높임으로써, 반응기 내의 온도를 설정 온도에 가깝게 유지하는 것이 쉬워진다. 따라서, 총반응열 및 총반응열의 온도에 관한 편미분 계수가 큰 반응의 경우에는, 본 실시예의 방법에 따라 온도 제어를 하는 것이 특히 바람직하다.Temperature rise (fall) by changing the heat removal capacity of the adjustment heat exchanger tube from 10% or less of the adjustable range FS to 90% or more, or from 90% or more to 10% or less at an average change rate of 0.1 FS / min or more. Since it is estimated that further temperature rise (fall) by this and the divergence of temperature can be prevented, it becomes possible to control the temperature in a reactor more statically. Taking the case of temperature rise as an example, by changing the heat removal capacity in this way, the reaction proceeds as the temperature rises, and the heat removal capacity is increased before the chain phenomenon in which the temperature rises further by the generated reaction heat occurs. It is easy to keep the internal temperature close to the set temperature. Therefore, in the case of a reaction having a large partial differential coefficient relating to the total heat of reaction and the temperature of the total heat of reaction, it is particularly preferable to perform temperature control according to the method of the present embodiment.

또, 온도 검출기로 검출된 온도와 설정 온도의 차이가 소정치 이상인 경우에, 제열 능력을 변화시키도록 설정해도 된다. 이 경우도 물론, 차이가 소정치 이상으로 되면, 항상 조정 가능 범위 FS의 10% 이하로부터 90% 이상, 또는 90% 이상으로부터 10% 이하로, 평균 변화 속도 0.1 FS/분 이상에서 변화시킨다. 소정치는 온도 검출기의 검출 한계치로 해도 되고, 기상 발열 반응의 특성 등에 따라 설정해도 된다.Moreover, you may set so that the heat removal ability may be changed, when the difference between the temperature detected by the temperature detector and the set temperature is more than a predetermined value. Also in this case, of course, if the difference is more than a predetermined value, it is always changed from 10% or less of the adjustable range FS to 90% or more, or 90% or more to 10% or less at an average change rate of 0.1 FS / minute or more. The predetermined value may be a detection limit value of the temperature detector or may be set according to the characteristics of the gas phase exothermic reaction.

검출 온도와 설정 온도의 차이가 소정치 이상인 경우에, 조정 제열관의 제열 능력을 ON-OFF 제어하는 것에 의한 제어 방법에 대하여 설명한다. 소정치는, 후술하는 반응열의 온도에 관한 편미분 계수의 크기에 따라 적당히 설정하면 되고, 예를 들면, 프로판의 암모 산화 반응의 경우, 0.30∼2.0℃로 하는 것이 바람직하고, 프로필렌의 암모 산화 반응의 경우, 0.50∼3.0℃로 하는 것이 바람직하다. 검출 온도가 설정 온도보다 소정치 이상 높으면, 조정 가능 범위 FS의 10% 이하로부터 90% 이상까지 평균 변화 속도 0.1 FS/분 이상에서 변화시키고, 설정 온도보다 소정치 이상 낮으면, 조정 가능 범위 FS의 90% 이상으로부터 10% 이하까지 평균 변화 속도 0.1 FS/분 이상에서 변화시킨다.When the difference between the detected temperature and the set temperature is equal to or larger than a predetermined value, a control method by ON-OFF control of the heat removal capacity of the adjusting heat removal tube will be described. What is necessary is just to set a predetermined value suitably according to the magnitude | size of the partial differential coefficient regarding the temperature of reaction heat mentioned later, For example, in the case of the ammoxidation reaction of propane, it is preferable to set it as 0.30-2.0 degreeC, and in the case of the ammonia oxidation reaction of propylene It is preferable to set it as 0.50-3.0 degreeC. If the detected temperature is higher than or equal to the predetermined temperature, the average change rate is changed from 0.1% or less to 90% or more from 10% or less of the adjustable range FS. Change at an average change rate of 0.1 FS / min or more from 90% or more to 10% or less.

조정 가능 범위 FS는, 조정 제열관의 설비 사양으로부터 결정되는 조정 범위의 전부일 수도 있지만, 그 중의 제한된 범위를 조정 가능 범위 FS로 할 수도 있다. 즉, 조정 가능 범위 FS는 조정 제열관을 전혀 사용하고 있지 않은 상태로부터 전부 사용하고 있는 상태까지를 나타낸다고는 할 수 없다. 복수의 조정 제열관 중, 일부를 정상적으로 사용하고 있으면, 그 일부를 정상적으로 사용하고 있는 상태가 0 FS이다. 한편, 조정 제열관의 일부가, 예를 들면, 비상용으로서, 통상적인 온도 제어에는 사용되고 있지 않으면, 사용되지 않는 조정 제열관의 능력을 제외한 상태가 1.0 FS이다. 제열 능력의 조정 범위를 제한하는 방법에 대하여는, 특별히 제약은 없고, 예를 들어 유량의 변화에 따라 제열 능력을 조정하는 경우에는, 유로에 설치한 밸브를 조절하는 제한 오리피스를 삽입하여 최대 유량을 제한하는, 조정 밸브에 적당한 바이패스 경로를 설치함으로써 최저 유량을 제한하거나, 또는 자동으로 조정되는 조정 밸브의 가동 범위를 제한하는 방법 등에 의해, 제열 능력의 조정 범위를 보다 좁은 범위로 제한할 수 있다.The adjustable range FS may be all of the adjustment ranges determined from the facility specifications of the adjustment heat removing tube, but the limited range therein may also be the adjustable range FS. That is, the adjustable range FS cannot be said to represent the state from not using the adjustment heat removal tube at all, or to the state of using it all. If a part of a plurality of adjustment heat exchanger tubes is normally used, the part which is using the part normally is 0 FS. On the other hand, unless a part of the adjustment heat removal tube is used for normal temperature control, for example, for emergency use, the state except the capability of the adjustment heat removal tube which is not used is 1.0 FS. There is no restriction | limiting in particular about the method of restricting the adjustment range of a heat removal capability, For example, when adjusting a heat removal capability according to a change of a flow volume, the maximum flow volume is limited by inserting the restriction orifice which adjusts the valve installed in a flow path. By setting an appropriate bypass path in the control valve, the adjustment range of the heat removal capacity can be restricted to a narrower range by a method of restricting the minimum flow rate or limiting the operating range of the control valve that is automatically adjusted.

조정 제열관의 제열 능력의 조정 속도(변화 속도)는, 일정한 필요는 없고, 조정에 사용하는 연산의 결과나, 계의 응답 특성에 의해 변화될 수 있다. 본 실시예에 있어서는, 제열 능력을 조정 가능 범위 FS의 10% 이하로부터 90% 이상으로, 또는 90% 이상으로부터 10% 이하로, 평균 변화 속도 0.1 FS/분 이상에서 변화시킨 다. 제열 능력의 평균 변화 속도는, 0.1 FS/분 이상이며, 보다 바람직하게는 0.2 FS/분 이상, 더욱 바람직하게는 0.25 FS/분 이상이다. 평균 변화 속도의 상한으로서는, 특별히 제한되지 않지만, 자동 조정 연산의 안정성이나, 조절 밸브의 동작 속도에 한계가 있는 점 등으로부터, 바람직하게는 6.0 FS/분 이하, 보다 바람직하게는 5.0분 이하, 더욱 바람직하게는 4.0 FS/분 이하이다. 제열 능력의 평균 변화 속도는, 능력을 조정할 때 사용되는 계산법이나, 채용한 계산법에서 사용하는 제어 변수의 값, 사용하는 조절 밸브의 동작 속도 등에 의해 조절할 수 있다.The adjustment speed (change rate) of the heat removal capability of the adjustment heat removal tube is not necessarily constant, and may be changed by the result of the calculation used for adjustment or the response characteristics of the system. In this embodiment, the heat removal capacity is changed from 10% or less to 90% or more of the adjustable range FS, or from 90% or more to 10% or less, at an average change rate of 0.1 FS / min or more. The average change rate of heat removal ability is 0.1 FS / min or more, More preferably, it is 0.2 FS / min or more, More preferably, it is 0.25 FS / min or more. Although it does not restrict | limit especially as an upper limit of an average change rate, Preferably it is 6.0 FS / min or less, More preferably, it is 5.0 minutes or less from the point of limitation of stability of an automatic adjustment calculation, the operation speed of a control valve, etc. Preferably it is 4.0 FS / min or less. The average change rate of the heat removal capability can be adjusted by the calculation method used when adjusting a capability, the value of the control variable used by the calculation method employ | adopted, the operation speed of the control valve used, etc.

또, 조정 제열관의 제열 능력의 제어는, 자동적으로 행해지도록 설정할 수 있다. 조정 제열관의 능력을 자동적으로 조정할 때 사용되는 계산법은, 적절한 제어 변수를 선택함으로써 제열 능력의 평균 변화 속도를 소정 범위로 제어할 수 있는 것이면 특별히 제한되지 않고, 예를 들면, ON-OFF 제어, PID 연산 제어, 퍼지 연산 제어, 뉴럴 네트워크(neural network) 연산 제어를 사용할 수 있지만, 공업적으로는 ON-OFF 제어, 또는 PID 연산을 사용하는 것이 일반적이다. 예를 들어, ON-OFF 제어를 사용하는 경우에는, 조절 밸브를 구동하는 속도를 조정함으로써 소정의 평균 변화 속도를 얻을 수 있다. 또, PID 연산 제어를 사용하는 경우에 있어서는, 계의 응답 특성에 따라 비례대(比例帶)(P)ㆍ적분 시간(I)ㆍ미분 시간(D)을 적절히 선택함으로써, 소정의 평균 변화 속도를 얻을 수 있다.In addition, control of the heat removal capability of an adjustment heat removal tube can be set to be performed automatically. The calculation method used for automatically adjusting the capacity of the adjusting heat removal tube is not particularly limited as long as the average change rate of the heat removal capacity can be controlled to a predetermined range by selecting an appropriate control variable, for example, ON-OFF control, PID operation control, fuzzy operation control, and neural network operation control can be used, but it is common in the industry to use ON-OFF control or PID operation. For example, when using ON-OFF control, the predetermined average change rate can be obtained by adjusting the speed which drives a control valve. In the case of using PID arithmetic control, a predetermined average change rate is selected by appropriately selecting proportional band (P), integral time (I), and derivative time (D) according to the response characteristics of the system. You can get it.

또, 기상 발열 반응을 실시하는 유동층 반응기의 온도 제어를 보다 정치하게 행하기 위해서는, 가능한 한 발생되는 열량이 안정적으로 유지되는 것, 및 유동층 내의 열 이동이 신속하게 이루어지는 것이 바람직하다. 발생 열량을 안정적으로 유지하기 위해서는, 원료의 공급 속도나, 반응 압력 등의 반응 조건을 가능한 한 일정하게 유지하여, 반응이 안정적으로 이루어지도록 하는 것이 바람직하다. 또, 유동층 내의 열 이동을 신속하게 행하기 위해서는, 유동층의 유동 상태를 양호하게 유지하는 것이 필요하다. 일반적으로, 유동층의 유동 상태는 가스 유속(공탑(空塔) 속도)이나 촉매의 입자 직경 등에 지배되는 것으로 알려져 있다. 가스 유속에 대하여는, 유동층의 유동 상태를 양호하게 유지할 수 있는 범위이면 특별히 제한은 없다. 또, 촉매는 유동층 반응기에 사용되는 촉매이면 그대로 사용 가능하지만, 중량 평균 입자 직경은, 바람직하게는 20∼100㎛, 보다 바람직하게는 30∼80㎛, 더욱 바람직하게는 40∼60㎛이다. 또, 입자 직경 44㎛ 이하의 미분(이른바, 굿 프랙션)의 함유량은 바람직하게는 10∼70 중량%이며, 더 나아가 Geldart 분체 분류맵에 있어서 A 입자로 분류되는 것이 좋다.Moreover, in order to perform the temperature control of the fluidized-bed reactor which performs a gaseous-phase exothermic reaction more stably, it is preferable that the amount of heat which is generated is kept as stable as possible, and heat transfer in a fluidized bed is made quick. In order to stably maintain the calorific value generated, it is preferable to keep the reaction conditions such as the feed rate of the raw material and the reaction pressure as constant as possible, so that the reaction can be made stable. In addition, in order to quickly perform heat transfer in the fluidized bed, it is necessary to maintain a good fluidized state of the fluidized bed. In general, the fluidized state of the fluidized bed is known to be governed by the gas flow rate (air column velocity), the particle diameter of the catalyst and the like. The gas flow rate is not particularly limited as long as the flow rate of the fluidized bed can be maintained satisfactorily. The catalyst can be used as it is as long as it is a catalyst used in a fluidized bed reactor, but the weight average particle diameter is preferably 20 to 100 µm, more preferably 30 to 80 µm, and still more preferably 40 to 60 µm. The content of fine powder (so-called good fraction) having a particle diameter of 44 µm or less is preferably 10 to 70% by weight, and furthermore, it is preferable to be classified as A particles in the Geldart powder classification map.

본 실시예에서의 기상 발열 반응으로서는, 특별히 한정되지 않고, 예를 들면, 프로판 및/또는 프로필렌을 원료로 하여 아크릴로니트릴을 제조하는 기상 암모 산화 반응, n-부탄, 1-부텐, 2-부텐, 부타디엔, 벤젠으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1종 이상을 원료로 하여 무수 말레산을 제조하는 기상 산화 반응, i-부텐 및/또는 i-부탄을 원료로 하여 메타크릴로니트릴을 제조하는 기상 암모 산화 반응, o-크실렌 및/또는 나프탈렌을 원료로 하여 무수 프탈산을 제조하는 기상 산화 반응, 페놀 및 메탄올을 원료로 하여 2,6-크실레놀 및/또는 o-크레졸을 제조하는 기상 알킬화 반응, 메탄 및/또는 메탄올을 원료로 하여 시안화수소산(HCN)을 제조하는 기상 암모 산화 반응 등을 들 수 있다.The gas phase exothermic reaction in the present embodiment is not particularly limited, and for example, a gas phase ammonia oxidation reaction for producing acrylonitrile using propane and / or propylene as a raw material, n-butane, 1-butene, 2-butene Gas phase oxidation reaction for producing maleic anhydride using at least one member selected from the group consisting of butadiene and benzene, and vapor phase ammoxidation for producing methacrylonitrile using i-butene and / or i-butane as raw materials. Reaction, gas phase oxidation reaction to produce phthalic anhydride with o-xylene and / or naphthalene as raw materials, gas phase alkylation reaction to produce 2,6-xyleneol and / or o-cresol from phenol and methanol as raw materials, methane And / or gaseous ammonia oxidation reaction for producing hydrocyanic acid (HCN) using methanol as a raw material.

기상 발열 반응의 반응열은 반응에 따라 여러 가지이고, 예를 들면, 프로필렌과 암모니아로부터 아크릴로니트릴을 생성하는 반응의 반응열은 520 kJ/mol(프로필렌), 프로판과 암모니아로부터 아크릴로니트릴을 생성하는 반응의 반응열은 637 kJ/mol(프로판)이다. 그러나, 실제의 반응은 병발(倂發)ㆍ축차 반응이며, CO2, CO 또는 그 외의 부생성물이 발생한다. 부반응까지를 포함한 총반응열은, 각각 병발하는 반응의 기여율(각 생성물의 수율)을 고려하여 구할 수 있다.The heat of reaction of the gas phase exothermic reaction varies depending on the reaction, for example, the reaction heat of the reaction of producing acrylonitrile from propylene and ammonia is 520 kJ / mol (propylene), the reaction of producing acrylonitrile from propane and ammonia. The heat of reaction of is 637 kJ / mol (propane). However, the actual reaction is a parallel reaction and a sequential reaction, and CO 2 , CO, or other by-products are generated. The total heat of reaction including up to side reactions can be determined in consideration of the contribution rate (yield of each product) of the reactions in parallel.

예를 들면, 프로판이 연소하여 CO2와 물, 또는 CO와 물을 생성하는 반응의 반응열은, 프로판 1 mol당 각각 2,043 kJ/mol(프로판)과 1,194 kJ/mol(프로판)이므로, 어느 조건에서 프로판 100 mol을 암모니아 및 산소와 반응시켰을 때, 80 mol의 프로판이 반응하여(반응률 80%), 50 mol의 아크릴로니트릴(수율 50%), 60 mol의 CO2(수율 20%), 30 mol의 CO(수율 10%)이 생성되었다고 하면, 이 조건에서의 총반응열은, 637×0.5+2,043×0.2+1,194×0.1=846.5(kJ/mol)로서 구할 수 있다. 산출 과정으로부터 명백한 바와 같이, 총반응열은 원료의 반응률이나 각 병발 반응의 기여율(생성물의 분포) 등에 의해 변화하므로, 반응 조건에 의존한다. 총반응열에 특별히 제한은 없지만, 지나치게 많아지면 제열해야 할 열량이 증가됨에 따라 제어가 곤란해져서, 반응기 내의 온도 분포의 원인, 더 나아가 극단적인 경우에는 반응기의 열 폭주에도 연결되게 되므로, 반응 조건을 선택하는 데 있어서는, 총반응열이 가능한 한 작아지도록 하는 것이 바람직하다. 구체적으로는, 공급하는 원료 1 mol당, 바람직하게는 50∼2,500 kJ/mol(원료), 보다 바람직하게는 70∼2,000 kJ/mol(원료), 더욱 바람직하게는 100∼1,500 kJ/mol(원료)이 되도록 반응 조건을 선택하는 것이 좋다.For example, the heat of reaction of the reaction of propane burning to produce CO 2 and water, or CO and water is 2,043 kJ / mol (propane) and 1,194 kJ / mol (propane) per mol of propane, respectively. When 100 mol of propane was reacted with ammonia and oxygen, 80 mol of propane reacted (reaction rate 80%), 50 mol acrylonitrile (yield 50%), 60 mol CO 2 (20% yield), 30 mol Assuming that CO (yield 10%) is produced, the total heat of reaction under these conditions can be obtained as 637 x 0.5 + 2,043 x 0.2 + 1,194 x 0.1 = 846.5 (kJ / mol). As apparent from the calculation process, the total heat of reaction varies depending on the reaction rate of the raw material, the contribution rate (product distribution) of each parallel reaction, and the like, and thus depends on the reaction conditions. Although there is no restriction | limiting in particular in the total heat of reaction, when too much, it becomes difficult to control as the amount of heat to be defrosted increases, and since it leads to the temperature distribution in a reactor, and also in extreme cases, thermal runaway of a reactor, it selects reaction conditions. In doing so, it is desirable to make the total heat of reaction as small as possible. Specifically, per 1 mol of raw material to be supplied, preferably 50 to 2,500 kJ / mol (raw material), more preferably 70 to 2,000 kJ / mol (raw material), still more preferably 100 to 1,500 kJ / mol (raw material) It is better to select the reaction conditions so that

한편, 기상 발열 반응에 있어서, 목적으로 하는 생성물의 안정성은, 그다지 큰 것은 아니므로, 반응의 진행 즉 반응 전화율의 상승에 따라 목적 생성물의 축차 반응이 진행되고, 목적 생성물의 선택률이 저하되는 경향이 있다. 여기서, 반응 전화율은 촉매의 활성에 의존하고, 활성의 상승과 함께 전화율은 상승한다. 또, 촉매의 활성은 반응 온도에 의존하고, 일반적으로 반응 온도의 상승과 함께 활성은 상승하므로, 만일 어떠한 원인에 의해 반응 온도가 상승한 경우에는, 반응량이 증가하고 축차 반응이 진행되므로, 총체로서의 반응열이 증가한다.On the other hand, in the gas phase exothermic reaction, the stability of the target product is not very large, so that the sequential reaction of the target product proceeds as the reaction proceeds, that is, the reaction conversion rate increases, and the selectivity of the target product tends to decrease. have. Here, the reaction conversion rate depends on the activity of the catalyst, and the conversion rate increases with the increase of the activity. In addition, the activity of the catalyst depends on the reaction temperature, and in general, the activity rises with the increase of the reaction temperature. Therefore, if the reaction temperature rises for some reason, the reaction amount increases and the sequential reaction proceeds. This increases.

예를 들면, 전항의 조건으로부터 다른 조건을 전혀 바꾸지 않고, 온도만이 5℃ 상승한 경우에, 공급한 프로판 100 mol 중, 82.5 mol의 프로판이 반응하여(반응률 82.5%), 50.3 mol의 아크릴로니트릴(수율 50.3%), 64.5 mol의 CO2(수율 21.5%), 32.1 mol의 CO(수율 10.7%)가 생성되도록 변화되었다고 하면, 이 조건에서의 총반응열은, 637×0.503+2,043×0.215+1,194×0.107=887.4(kJ/mol) 로 된다. 총반응열의 변화율은, 총반응열의 온도에 관한 편미분 계수로서 나타낼 수 있으므로, 이 경우 이 온도의 주위로 직선 근사시킴으로써, (887.4-846.5)÷5=8.2(kJ/mol·K)로서 구해진다. 산출 과정으로부터 알 수 있는 바와 같이, 총반응열의 온도에 관한 편미분 계수는 반응 온도, 원료의 반응률, 각 병발 반응의 기여율(각 생성물의 수율) 등에 의해 변화되므로, 반응 조건에 의존한다. 총반응열의 변화율이 지나치게 커지는 경우에는, 열 밸런스 측면에서, 반응 온도의 제어가 불안정해져서, 반응기 내의 온도 분포의 원인, 나아가서는 극단적인 경우에 반응기의 열 폭주로도 연결되게 되므로, 이 점에서 볼 때는 반응 조건을 선택하는 데 있어서, 총반응열의 변화율이 가능한 한 작아지도록 하는 것이 바람직하다. 구체적으로는, 총반응열의 온도에 관한 편미분 계수가, 0.2∼40 kJ/mol(원료)ㆍK, 바람직하게는 0.5∼30 kJ/mol(원료)ㆍK, 보다 바람직하게는 1∼10 kJ/mol(원료)ㆍK가 되도록 반응 조건을 선택하는 것이 좋다.For example, when only the temperature rises by 5 degreeC, without changing other conditions from the conditions of the preceding paragraph, 82.5 mol of propane reacts in 100 mol of propane supplied (reaction rate 82.5%), and 50.3 mol of acrylonitrile (Yield 50.3%), 64.5 mol of CO 2 (yield 21.5%), and 32.1 mol of CO (yield 10.7%) were produced so that the total heat of reaction under these conditions was 637 x 0.503 + 2,043 x 0.215 + 1 , 194 x 0.107 = 887.4 (kJ / mol). Since the rate of change of the total heat of reaction can be expressed as a partial differential coefficient with respect to the temperature of the total heat of reaction, in this case, it is determined as (887.4-846.5) ÷ 5 = 8.2 (kJ / mol · K) by linear approximation around this temperature. As can be seen from the calculation process, the partial differential coefficient with respect to the temperature of the total heat of reaction varies depending on the reaction temperature, the reaction rate of the raw materials, the contribution rate of each parallel reaction (the yield of each product), and the like, and thus depends on the reaction conditions. When the rate of change of the total reaction heat becomes too large, in terms of heat balance, the control of the reaction temperature becomes unstable, which leads to the cause of the temperature distribution in the reactor, and even to the extreme case of the thermal runaway of the reactor. In selecting the reaction conditions, it is preferable that the rate of change in the total heat of reaction be as small as possible. Specifically, the partial differential coefficient with respect to the temperature of the total heat of reaction is 0.2 to 40 kJ / mol (raw material) · K, preferably 0.5 to 30 kJ / mol (raw material) · K, more preferably 1 to 10 kJ / It is good to select reaction conditions so that it may become mol (raw material) * K.

[목적 화합물의 제조 방법][Method for Producing Target Compound]

또한, 본 실시예의 목적 화합물의 제조 방법은, 정상 제열관, 조정 제열관 및 온도 검출기를 가지는 유동층 반응기를 사용한 목적 화합물의 제조 방법으로서, (a) 촉매가 충전된 상기 유동층 반응기에 원료를 공급하여, 기상 발열 반응을 실시하는 공정, (b) 상기 정상 제열관에 의해 제열함과 아울러, 상기 온도 검출기에 의해 상기 유동층 반응기 내의 온도를 검출하는 공정, (c) 검출한 온도가 설정 온도로부터 벗어나 있는 경우에, 상기 조정 제열관의 제열 능력을, 조정 가능 범위 FS의 10% 이하로부터 90% 이상으로, 또는 90% 이상으로부터 10% 이하로, 평균 변화 속도 0.1 FS/분 이상에서 변화시켜 상기 유동층 반응기 내의 온도를 설정 온도로 조정하는 공정을 포함한다.In addition, the method for producing the target compound of the present embodiment is a method for producing the target compound using a fluidized bed reactor having a normal heat exchanger tube, a control heat exchanger tube and a temperature detector, (a) by supplying a raw material to the fluidized bed reactor filled with a catalyst Performing a gas phase exothermic reaction, (b) defrosting by the normal heat exchanger tube, and detecting the temperature in the fluidized bed reactor by the temperature detector, (c) the detected temperature is out of the set temperature. In this case, the fluidized bed reactor is changed by changing the heat removal capacity of the regulating heat pipe from 10% or less to 90% or more of the adjustable range FS or from 90% or more to 10% or less at an average change rate of 0.1 FS / min or more. And adjusting the internal temperature to the set temperature.

공정(a)은, 촉매가 충전된 유동층 반응기에 원료를 공급하여, 기상 발열 반응을 실시하는 공정이다. 여기서, 기상 발열 반응으로서는, 전술한 기상 발열 반응과 동일한 반응을 들 수 있고, 그 원료로서는 상기 기상 발열 반응의 원료로서 예시한 것과 동일한 것을 들 수 있다. 또한, 촉매로서는, 특별히 한정되지 않고, 복합 산화물 촉매 등의 기상 발열 반응에 통상 사용되는 것을 들 수 있다.Step (a) is a step of supplying a raw material to a fluidized bed reactor filled with a catalyst to perform gas phase exothermic reaction. Here, as a gas phase exothermic reaction, the reaction similar to the above-mentioned gas phase exothermic reaction is mentioned, As the raw material, the thing similar to what was illustrated as a raw material of the said gas phase exothermic reaction is mentioned. Moreover, it does not specifically limit as a catalyst, What is normally used for gas phase exothermic reactions, such as a composite oxide catalyst, is mentioned.

또, 공정(b)은, 정상 제열관에 의해 제열함과 아울러, 온도 검출기에 의해 유동층 반응기 내의 온도를 검출하는 공정이며, 공정(c)은, 검출한 온도가 설정 온도로부터 벗어나 있는 경우에, 조정 제열관의 제열 능력을 조정 가능 범위 FS의 10% 이하로부터 90% 이상으로, 또는 90% 이상으로부터 10% 이하로, 평균 변화 속도 0.1 FS/분 이상에서 변화시켜 유동층 반응기 내의 온도를 설정 온도로 조정하는 공정이다. 여기서, 공정(b) 및 공정(c)은, 각각 전술한 공정(i) 및 공정(ii)에 각각 대응하고, 동일한 수단에 의해 행함으로써 목적 화합물을 제조할 수 있다. 목적 화합물로서는, 전술한 기상 발열 반응의 생성물로서 예시한 것과 동일한 것을 들 수 있다.In addition, the step (b) is a step of removing heat by the normal heat removing tube and detecting a temperature in the fluidized bed reactor by a temperature detector, and in the step (c), when the detected temperature is out of the set temperature, The heat removal capacity of the regulating heat pipe is changed from 10% or less to 90% or more of the adjustable range FS or from 90% or more to 10% or less at an average change rate of 0.1 FS / min or more to bring the temperature in the fluidized bed reactor to the set temperature. It is a process to adjust. Here, the step (b) and the step (c) correspond to the above-described steps (i) and (ii), respectively, and the target compounds can be produced by the same means. As a target compound, the thing similar to what was illustrated as a product of the above-mentioned vapor phase exothermic reaction can be mentioned.

도 1은 본 실시예에서의 유동층 반응기의 일례를 나타낸다. 반응기(1) 내부에는 촉매에 의한 유동층(2)이 형성되어 있다. 유동층 반응기를 사용하여 원료를 산화시키는 경우, 반응기 하부에 설치된 산소 도입관(3)으로부터는 산소를 함유하는 가스(통상은 공기)가, 원료 공급관(4)으로부터는 원료를 함유하는 가스가 공급된다. 반응 생성물을 함유하는 가스는 배출관(5)을 거쳐 반응기(1) 외부로 배출된다.1 shows an example of a fluidized bed reactor in this embodiment. In the reactor 1, the fluidized bed 2 by a catalyst is formed. When the raw material is oxidized using the fluidized bed reactor, a gas containing oxygen (usually air) is supplied from the oxygen introduction pipe 3 provided at the lower part of the reactor, and a gas containing the raw material is supplied from the raw material supply pipe 4. . The gas containing the reaction product is discharged out of the reactor 1 via the discharge pipe 5.

유동층(2) 내에 위치하는 제열관에는 액체의 냉각 매체 또는 기체의 냉각 매체가 공급된다. 액체의 냉각 매체가 공급되는 제열관은 정상적으로 사용되는 한편, 기체의 냉각 매체가 공급되는 제열관은 정상적으로 사용되는 것과, 조정용으로 사용되는 것이 있다. 이하, 액체를 냉각 매체로 사용하여 정상적으로 사용되는 제열관을 정상 제열관(6), 기체를 냉각 매체로 사용하여 정상적으로 사용되는 제열관을 정상 제열관(7), 나머지의 제열관을 조정 제열관(8)이라 지칭호다. 그리고, 도 1에서는 각각의 제열관은 각각 1계열 밖에 나타나 있지 않지만, 통상은 각각의 복수 계열이 설치되어 있다.The heat removal tube located in the fluidized bed 2 is supplied with a liquid cooling medium or a gas cooling medium. The heat removal tube to which the liquid cooling medium is supplied is normally used, while the heat removal tube to which the gas cooling medium is supplied is normally used, and there are some used for adjustment. Hereinafter, the heat removal tube 6 which is normally used using liquid as a cooling medium is a normal heat removal tube 6, and the heat removal tube which is normally used using a gas as a cooling medium is a normal heat removal tube 7, and the remaining heat removal tube is adjusted It is called (8). In addition, although each heat removal pipe | line is shown only one series in FIG. 1, normally, each of several series is provided.

액체를 사용하는 정상 제열관(6)에는, 기액 분리 용기(9)로부터 펌프(10)에 의해 냉각 매체가 공급된다. 유동층(2)과 정상 제열관(6)의 열교환에 의해 냉각 매체의 일부는 증발하고, 기액 2상(相)류로서 기액 분리 용기(9)로 되돌아가 기액이 분리된다. 증발에 의해 액체의 냉각 매체가 감소되는 부분은, 냉각 매체 추가관(11)을 통해서 추가 공급된다.The normal medium heat pipe 6 using the liquid is supplied with the cooling medium from the gas-liquid separation vessel 9 by the pump 10. Part of the cooling medium is evaporated by the heat exchange between the fluidized bed 2 and the normal heat removal tube 6, and the gas liquid is returned to the gas-liquid separation vessel 9 as a gas-liquid two-phase flow. The portion where the cooling medium of the liquid is reduced by evaporation is further supplied through the cooling medium additional pipe 11.

정상 제열관(6)에서 발생한 냉각 매체 증기의 일부는, 정상 제열관(7)에 공급된다. 유동층(2)과 정상 제열관(7)의 열교환에 의해 냉각 매체 증기는 과열 증기로 되고, 과열 증기 배출관(12)을 통해서 계 밖으로 공급된다.Part of the cooling medium vapor generated in the normal heat removal tube 6 is supplied to the normal heat removal tube 7. By the heat exchange of the fluidized bed 2 and the normal heat exchanger tube 7, the cooling medium vapor becomes superheated steam and is supplied out of the system through the superheated steam discharge pipe 12.

정상 제열관(6)에서 발생한 냉각 매체 증기의 다른 일부는, 조정 제열관(8)에 공급된다. 공급되는 유량은, 유량 조절 밸브(13)에 의해 정세하게 제어할 수 있다. 유동층(2)과 조정 제열관(8)의 열교환에 의해 냉각 매체 증기는 과열 증기로 되고, 과열 증기 배출관(14)을 통해서 계 밖으로 공급된다.The other part of the cooling medium vapor which generate | occur | produced in the normal heat exchanger tube 6 is supplied to the adjustment heat exchanger tube 8. As shown in FIG. The flow rate supplied can be finely controlled by the flow control valve 13. By heat exchange between the fluidized bed 2 and the control heat exchanger tube 8, the cooling medium vapor becomes superheated steam and is supplied out of the system through the superheated steam discharge pipe 14.

또, 유동층(2) 내에는 온도 검출기(15)가 설치되어 있다. 도 1에는 1개의 검출기 밖에 나타나 있지 않지만, 통상은 수평 방향, 수직 방향으로 위치를 바꾸는 등으로 복수의 검출부가 설치된다. 온도 검출기(15)에서 검출된 온도 정보는, 온 도 조절계(16)로 전달되어 유동층의 온도로서 검출된다. 복수의 검출기를 설치한 경우에는, 적당한 검출기를 선택하여 평균하는 등의 적당한 연산을 행한 후, 유동층의 온도로서 사용한다.Moreover, the temperature detector 15 is provided in the fluidized bed 2. Although only one detector is shown in FIG. 1, normally, a plurality of detection units are provided by changing positions in the horizontal direction and the vertical direction. The temperature information detected by the temperature detector 15 is transferred to the temperature controller 16 and detected as the temperature of the fluidized bed. In the case where a plurality of detectors are provided, appropriate calculations, such as selecting and averaging the appropriate detectors, are used as the temperature of the fluidized bed.

조절계(16)에서는, 이같이 하여 검출된 유동층의 온도와 설정 온도의 차이에 따라 소정의 연산을 행하고, 연산의 결과에 따라 냉각 매체의 유량 조절 밸브(13)를 조작하고, 조정 제열관(8)을 통과하는 냉각 매체의 유량을 조정함으로써, 조정 제열관(8)의 능력을 조정한다.In the regulator 16, a predetermined calculation is performed in accordance with the difference between the detected fluidized bed temperature and the set temperature, and the flow control valve 13 of the cooling medium is operated in accordance with the result of the calculation to adjust the heat exchanger tube 8. The ability of the adjustment heat removal tube 8 is adjusted by adjusting the flow volume of the cooling medium which passes through.

정상 제열관(6)에서 발생한 냉각 매체 증기 중, 정상 제열관(7) 및 조정 제열관(8)에서 사용되지 않은 잉여분은, 포화 증기 배출관(17)을 통해서 계 밖으로 공급된다.Of the cooling medium vapor generated in the normal heat removal tube (6), the surplus which is not used in the normal heat removal tube (7) and the control heat removal tube (8) is supplied out of the system through the saturated steam discharge pipe (17).

[실시예]EXAMPLE

이하, 실시예를 이용하여 본 발명을 보다 상세하게 설명하지만, 본 발명은 이하의 실시예에 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, although an Example demonstrates this invention in detail, this invention is not limited to a following example.

[실시예 1]Example 1

도 1에 나타낸 바와 같은 형식의, 직경 6.82 m의 유동층 반응기(1)에, 몰리브덴, 바나듐, 안티몬, 니오브로 이루어지는 평균 입자 직경 50㎛, 입자 직경 44㎛ 이하의 미분을 12% 함유하는 복합 산화물 촉매 80톤을 충전하였다. 산소 공급관(3)으로부터 공기 45,000 N㎥/Hr, 및 원료 공급관(4)으로부터 프로판 3,000 N㎥/Hr와 암모니아 2,700 N㎥/Hr를 혼합한 가스를 공급하여, 주생성물로서 아크릴로니트릴을 제조했다.In a fluidized bed reactor 1 having a diameter of 6.82 m having a form as shown in FIG. 80 tons were charged. 45,000 Nm 3 / Hr of air from the oxygen supply pipe 3 and a gas in which propane 3,000 Nm 3 / Hr and 2,700 Nm 3 / Hr were mixed from the raw material supply pipe 4 were supplied to produce acrylonitrile as the main product. .

유동층(2)에는, JIS G-3458에 규정되는 외경 114.3 mm의 강관과 JIS B-2311에 규정되는 대응하는 직경의 맞댐 용접식 180° 롱 엘보관을 사용하여 제작한 정상 제열관(6) 30계열(직관부의 총합계는 1,250m)을 설치하였다. 이들 정상 제열관(6)에는, 기액 분리 용기(9)로부터 235℃의 물 800톤/Hr를 공급하고, 그 일부를 증발시켜, 온도 236℃, 압력 3 MPa(게이지 압력)의 기액 2상류로서 회수했다. 정상 조건에서의 증발율은 5.8%였다.In the fluidized bed 2, the normal heat removal tube 6 manufactured using the steel pipe of the outer diameter 114.3 mm prescribed | regulated to JIS G-3458, and the butt weld type 180 degree long elbow tube of the corresponding diameter prescribed | regulated to JIS B-2311. A series (total of 1,250m in total) was installed. 800 ton / Hr of 235 degreeC water is supplied to these normal heat exchanger tubes 6 from the gas-liquid separation vessel 9, and a part of it is evaporated, as a gas-liquid two phase flow of temperature 236 degreeC and pressure 3MPa (gauge pressure). Recovered. The evaporation rate at normal conditions was 5.8%.

또, 정상 제열관(6)과 동일한 재료를 사용하여 제작한 정상 제열관(7) 8계열(직관부의 총합계는 225m)을 설치하였다. 이들 정상 제열관(7)에는, 정상 제열관(6)에서 발생한 기액 2상류로부터 기액 분리 용기(9)에 의해 분리된 온도 236℃, 압력 3 MPa(게이지 압력)의 포화 수증기 17톤/Hr를 공급하고, 온도 370∼372℃의 과열 증기로서 회수하였다.In addition, 8 series of normal heat removal tubes 7 produced using the same material as that of the normal heat removal tubes 6 (total of the straight pipe portions were 225 m) were installed. 17 ton / Hr of saturated water vapor | steam of the temperature of 236 degreeC separated by the gas-liquid separation container 9 from the gas-liquid two-phase flow generated in the normal heat-heating tube 6 by the gas-liquid separation container 9, and a pressure of 3 MPa (gauge pressure) It supplied and collect | recovered as superheated steam of temperature 370-372 degreeC.

또한, 정상 제열관(6)과 동일한 재료를 사용하여 제작한 조정 제열관(8) 12계열(직관부의 총합계는 370m)을 설치하였다. 이들 조정 제열관(8)에는, 정상 제열관(6)에서 발생한 기액 2상류로부터 기액 분리 용기(9)에 의해 분리된 온도 236℃, 압력 3 MPa(게이지 압력)의 포화 수증기를, 유량을 조정하는 유량 조절 밸브(13)를 통해서 공급하고, 370∼438℃의 과열 증기로서 회수하였다.Moreover, 12 series of adjustment heat removal tubes 8 produced using the same material as the normal heat removal tube 6 (total of a straight pipe part are 370 m) were provided. In these adjustment heat exchanger tube 8, the flow volume of saturated steam of temperature 236 degreeC separated by the gas-liquid separation vessel 9 from the gas-liquid two-phase flow generated in the normal heat exchanger tube 6, and pressure 3MPa (gauge pressure) is adjusted. It supplied through the flow regulating valve 13, and it collect | recovered as superheated steam of 370-438 degreeC.

유동층의 중심부에, 온도 검출기(15)로서 K 타입의 열전대를 설치하고, 온도 조절계(16)로 열기전력을 온도 신호로 변환하여 검출했다. 온도 조절계(16)에서는, 검출된 반응기의 온도와 설정 온도의 차이에 따라 요코가와덴시(주)제 DCS 장치 CS3000를 사용하여 시퀀스 연산을 행하고, 그 결과에 따라 유량 조절 밸브(13) 를 개폐 조작하고, 조정 제열관(8)의 능력을 조정하도록 했다.In the center of the fluidized bed, a K type thermocouple was provided as the temperature detector 15, and the thermostat 16 was converted into a temperature signal and detected. In the temperature controller 16, a sequence operation is performed using the DCS apparatus CS3000 manufactured by Yokogawa Denshi Co., Ltd. according to the difference between the detected reactor temperature and the set temperature, and the flow regulating valve 13 is operated according to the result. Opening and closing operation was performed, and the ability of the adjustment heat removal tube 8 was adjusted.

먼저, 온도 조절계(16)에게 주어지는 설정 온도를 445.0℃, 소정치를 ±0.3℃(제어하는 온도 444.7℃, 445.3℃)로 하고, 조절 밸브의 구동 장치에 주어지는 구동 공기(계장 공기) 배관에 설치한 스피드 컨트롤러를 조절하여, 조정 제열관(8)의 제열 능력을, 조정 가능 범위 FS의 100%로부터 0%로, 또는 0%로부터 100%로, 평균 변화 속도 3.0 FS/분으로 변화하도록 조절 밸브를 설정하여 자동 제어 운전을 행하였다. 이때, 반응기 온도의 변동 범위는 444.5∼445.5℃이며, 설정 온도에 대하여 ±0.5℃의 범위에서 자동 제어가 가능했다.First, the set temperature given to the temperature controller 16 is set to 445.0 ° C and a predetermined value ± 0.3 ° C (temperature 444.7 ° C, 445.3 ° C for controlling), and is installed in the drive air (instrumental air) pipe provided to the driving device of the control valve. By adjusting one speed controller, the regulating valve changes the heat removal capacity of the adjusting heat exchanger tube from 100% to 0% of the adjustable range FS, or from 0% to 100%, at an average change rate of 3.0 FS / min. Was set to perform the automatic control operation. At this time, the fluctuation range of the reactor temperature was 444.5 to 445.5 ° C, and automatic control was possible in the range of ± 0.5 ° C with respect to the set temperature.

[실시예 2]Example 2

실시예 1에 있어서, 설정 온도 및 소정치는 바꾸지 않고, 조정 제열관(8)의 제열 능력을, 조정 가능 범위 FS의 100%로부터 0%로, 또는 0%로부터 100%로, 평균 변화 속도 0.2 FS/분으로 변화하도록 조절 밸브를 설정하여 자동 제어 운전을 행하였다. 이때, 반응기 온도의 변동 범위는 444∼446℃이며, 설정 온도에 대하여 ±1℃의 범위에서 자동 제어가 가능했다.In Example 1, the average change rate is 0.2 FS from 100% to 0% of the adjustable range FS, or from 0% to 100%, without changing the set temperature and the predetermined value. Automatic control operation was performed by setting the control valve to change to / min. At this time, the fluctuation range of reactor temperature was 444-446 degreeC, and automatic control was possible in the range of +/- 1 degreeC with respect to set temperature.

본 실시예에 있어서는, 유동층의 중심부에, 온도 검출기(15)로서 K 타입의 열전대를 설치하고, 온도 조절계(16)로 열기전력을 온도 신호로 변환하여 검출하였다. 온도 조절계(16)에서는, 검출된 반응기의 온도와 설정 온도의 차이에 따라 요코가와덴시(주)제 DCS 장치 CS3000를 사용하여 PID 연산을 행하고, 그 결과에 따라 유량 조절 밸브(13)의 개방도를 조절하고, 조정 제열관(8)의 능력을 조정하도록 했다.In this embodiment, a K-type thermocouple is provided as the temperature detector 15 in the center of the fluidized bed, and the thermostat 16 converts the thermoelectric power into a temperature signal and detects it. In the temperature controller 16, PID operation is performed using the DCS apparatus CS3000 manufactured by Yokogawa Denshi Co., Ltd. according to the difference between the detected reactor temperature and the set temperature, and according to the result, the flow regulating valve 13 The opening degree was adjusted and the ability of the adjustment heat exchanger tube 8 was adjusted.

[실시예 3]Example 3

DCS 장치에 의해 PID 연산을 행하고, 조정 제열관(8)의 제열 능력을, 조정 가능 범위 FS의 100%로부터 0%로, 또는 0%로부터 100%로, 평균 변화 속도 3.0 FS/분으로 변화하도록 제어 변수(P: 비례대, I: 적분 시간, D: 미분 시간)를 설정하고, 자동 제어 운전을 행한 것 이외에는 실시예 1과 동일하게 하여 프로판의 암모 산화 반응을 행하였다. 이때, 반응기 온도의 변동 범위는 444.5∼445.5℃로서, 설정 온도에 대하여 ±0.5℃의 범위에서 자동 제어가 가능했다.PID operation is performed by the DCS apparatus so that the heat removal capacity of the adjusting heat exchanger tube 8 is changed from 100% to 0% of the adjustable range FS, or from 0% to 100%, at an average change rate of 3.0 FS / min. The ammoxidation reaction of propane was carried out in the same manner as in Example 1 except that control variables (P: proportional band, I: integration time, D: derivative time) were set and automatic control operation was performed. At this time, the fluctuation range of the reactor temperature was 444.5 to 445.5 ° C, and automatic control was possible in the range of ± 0.5 ° C with respect to the set temperature.

[실시예 4]Example 4

조정 제열관(8)의 제열 능력을, 조정 가능 범위 FS의 100%로부터 0%로, 또는 0%로부터 100%로, 평균 변화 속도 0.2 FS/분으로 변화하도록 제어 변수를 설정한 것 이외에는 실시예 3과 동일하게 하여, 자동 제어 운전을 행하여 프로판의 암모 산화 반응을 행하였다. 이때, 반응기 온도의 변동 범위는 444∼446℃로서, 설정 온도에 대하여 ±1℃의 범위에서 제어가 가능했다.The embodiment except that the control variable was set to change the heat removal capability of the adjustment heat removal tube 8 from 100% to 0% of the adjustable range FS, or from 0% to 100%, with an average change rate of 0.2 FS / min. In the same manner as in 3, automatic control operation was performed to carry out ammonia oxidation of propane. At this time, the fluctuation range of reactor temperature was 444-446 degreeC, and control was possible in the range of +/- 1 degreeC with respect to set temperature.

[실시예 5]Example 5

실시예 1과 동일한 유동층 반응기에, 바나듐 및 인으로 이루어지는 평균 입자 직경 60㎛, 입자 직경 44㎛ 이하의 미분을 40% 포함하는 복합 산화물 촉매 105톤을 충전하였다. 산소 공급관(3)으로부터 공기 70,000 N㎥/Hr를, 원료 공급관(4)으로부터 n-부탄 2,950 N㎥/Hr를 공급하고, 주생성물로서 무수 말레산을 제조했다.In the same fluidized bed reactor as in Example 1, 105 tons of a composite oxide catalyst containing 40% of a fine particle having an average particle diameter of 60 μm and a particle diameter of 44 μm or less composed of vanadium and phosphorus was charged. 70,000 Nm 3 / Hr of air was supplied from the oxygen supply pipe 3 and 2,950 Nm 3 / Hr of n-butane was supplied from the raw material supply pipe 4, and maleic anhydride was produced as the main product.

온도 조절계(16)에 주어지는 설정 온도를 452.5℃, 소정치를 ±0.2℃(제어하는 온도 452.3℃, 452.7℃)로 하고, 조절 밸브의 구동 장치에 주어지는 구동 공기 (계 장 공기) 배관에 설치한 스피드 컨트롤러를 조절하여, 조정 제열관의 제열 능력을, 조정 가능 범위 FS의 100%로부터 0%로, 또는 0%로부터 100%로, 평균 변화 속도 3.0 FS/분으로 변화하도록 조절 밸브를 설정하여 자동 제어 운전을 행하였다. 이때, 반응기 온도의 변동 범위는 452.1∼452.9℃이며, 설정 온도에 대하여 ±0.4℃의 범위에서 자동 제어가 가능했다.The set temperature given to the temperature controller 16 is set to 452.5 ° C. and a predetermined value is ± 0.2 ° C. (controlled temperature 452.3 ° C., 452.7 ° C.), and is provided in the drive air (instrument air) pipe provided to the drive device of the control valve. By adjusting the speed controller, the control valve is automatically set to change the heat removal capacity of the adjusting heat exchanger tube from 100% to 0% of the adjustable range FS, or from 0% to 100%, with an average change rate of 3.0 FS / min. Control operation was performed. At this time, the fluctuation range of the reactor temperature was 452.1 to 452.9 ° C, and automatic control was possible in the range of ± 0.4 ° C with respect to the set temperature.

[실시예 6]Example 6

실시예 1과 동일한 유동층 반응기에, 철 및 바나듐으로 이루어지는 평균 입자 직경 50㎛, 입자 직경 44㎛ 이하의 미분을 40% 포함하는 복합 산화물 촉매 300톤을 충전하였다. 원료 공급관(4)으로부터 메탄올 및 페놀의 혼합 가스 50,000 N㎥/Hr를 공급하고, 주생성물로서 o-크레졸 및 2,6-크실레놀을 제조했다.In the same fluidized bed reactor as in Example 1, 300 tons of the composite oxide catalyst containing 40% of a fine particle having an average particle diameter of 50 µm and a particle diameter of 44 µm or less composed of iron and vanadium were charged. 50,000 Nm <3> / Hr of mixed gas of methanol and phenol was supplied from the raw material supply pipe 4, and o-cresol and 2, 6- xylenol were manufactured as main products.

온도 조절계(16)에 주어지는 설정 온도를 333.0℃, 소정치를 ±0.2℃(제어하는 온도 332.8℃, 333.2℃)로 하고, 조절 밸브의 구동 장치에 주어지는 구동 공기(계장 공기(計裝 空氣)) 배관에 설치한 스피드 컨트롤러를 조절하여, 조정 제열관의 제열 능력을, 조정 가능 범위 FS의 100%로부터 0%로, 또는 0%로부터 100%로, 평균 변화 속도 3.0 FS/분으로 변화하도록 조절 밸브를 설정하여 자동 제어 운전을 행하였다. 이때, 반응기 온도의 변동 범위는 332.6∼333.4℃이며, 설정 온도에 대하여 ±0.4℃의 범위에서 자동 제어가 가능했다.Drive air (instrument air) given to the drive device of a control valve by making the set temperature given to the thermostat 16 into 333.0 degreeC and predetermined value ± 0.2 degreeC (temperature 332.8 degreeC to control, 333.2 degreeC). By adjusting the speed controller installed in the piping, the regulating valve is configured to change the heat removal capacity of the adjusting heat exchanger tube from 100% to 0% of the adjustable range FS, or from 0% to 100%, at an average change rate of 3.0 FS / min. Was set to perform the automatic control operation. At this time, the fluctuation range of the reactor temperature was 332.6 to 333.4 ° C, and automatic control was possible in the range of ± 0.4 ° C with respect to the set temperature.

[비교예 1]Comparative Example 1

(1) 반응예 1(1) Reaction Example 1

실시예 1에 있어서, 설정 온도는 바꾸지 않고 조정 제열관(8)의 제열 능력 을, 조절 가능 범위 FS의 100%로부터 0%로, 또는 0%로부터 100%로, 평균 변화 속도 0.05 FS/분으로 변화하도록 조절 밸브를 설정하고, 자동 제어 운전을 행하였다. 이때, 반응기 온도는 상승을 계속하여 발산하여, 자동 온도 제어는 불가능했다. In Example 1, the heat removal capability of the adjustment heat exchanger tube 8 is changed from 100% to 0% of the adjustable range FS, or from 0% to 100% without changing the set temperature at an average change rate of 0.05 FS / min. The control valve was set to change, and automatic control operation was performed. At this time, the reactor temperature continued to diverge and automatic temperature control was impossible.

(2) 반응예 2(2) Reaction Example 2

반응예 1과 동일한 조건으로 기상 발열 반응을 실시한 바, 반응기 온도는 하강을 계속하여 발산하고, 자동 온도 제어는 불가능했다.When the gas phase exothermic reaction was carried out under the same conditions as in reaction example 1, the reactor temperature continued to diverge, and automatic temperature control was not possible.

반응예 1 및 2에 나타낸 바와 같이, 프로판의 암모 산화 반응을 동일한 조건에서 복수 회 실시하였으나, 유동층 내의 온도는 상승 또는 하강 중 어느 하나의 방향으로 발산되어, 각각의 실시에서 모두 온도 제어는 불가능했다.As shown in Reaction Examples 1 and 2, the ammonia oxidation reaction of propane was performed a plurality of times under the same conditions, but the temperature in the fluidized bed was diverted in either the direction of rising or falling, so that temperature control was impossible in each of the implementations. .

[비교예 2]Comparative Example 2

(1) 반응예 1(1) Reaction Example 1

설정 온도는 바꾸지 않고, 조정 제열관(8)의 제열 능력을 조정 가능 범위 FS의 100%로부터 0%로, 또는 0%로부터 100%로, 평균 변화 속도 0.05 FS/분으로 변화하도록 조절 밸브의 스피드 컨트롤러를 설정한 것 이외에는 실시예 5와 동일한 방법으로 무수 말레산을 제조했다. 이때, 반응기 온도는 상승을 계속하여 발산하고, 자동 온도 제어는 불가능했다.Without changing the set temperature, the speed of the regulating valve is changed so that the heat removal capacity of the adjustment heat exchanger tube 8 changes from 100% to 0% of the adjustable range FS, or from 0% to 100%, at an average change rate of 0.05 FS / min. Maleic anhydride was produced in the same manner as in Example 5 except that the controller was set. At this time, the reactor temperature continued to diverge and automatic temperature control was impossible.

(2) 반응예 2(2) Reaction Example 2

반응예 1과 동일한 조건으로 기상 발열 반응을 실시한 바, 반응기 온도는 하강을 계속하여 발산하고, 자동 온도 제어는 불가능했다.When the gas phase exothermic reaction was carried out under the same conditions as in reaction example 1, the reactor temperature continued to diverge, and automatic temperature control was not possible.

반응예 1 및 2에 나타낸 바와 같이, n-부탄의 산화 반응을 동일한 조건으로 복수 회 실시하였으나, 유동층 내의 온도는 상승 또는 하강 중 어느 하나의 방향으로 발산되어, 각각의 실시에서 모두 온도 제어는 불가능했다. As shown in Reaction Examples 1 and 2, the oxidation reaction of n-butane was carried out a plurality of times under the same conditions, but the temperature in the fluidized bed diverged in either the direction of rising or falling, so that temperature control was impossible in each of the implementations. did.

[비교예 3]Comparative Example 3

(1) 반응예 1(1) Reaction Example 1

실시예 6에 있어서, 설정 온도는 바꾸지 않고, 조정 제열관(8)의 제열 능력을 조정 가능 범위 FS의 100%로부터 0%로, 또는 0%로부터 100%로, 평균 변화 속도 0.05 FS/분으로 변화하도록 조절 밸브의 스피드 컨트롤러를 설정하고, 자동 제어 운전을 행하였다. 이때, 반응기 온도는 상승을 계속하여 발산하고, 자동 온도 제어는 불가능했다.In Example 6, the heat removal capacity of the adjustment heat exchanger tube 8 is changed from 100% to 0% of the adjustable range FS, or from 0% to 100% without changing the set temperature at an average change rate of 0.05 FS / min. The speed controller of the regulating valve was set to change, and automatic control operation was performed. At this time, the reactor temperature continued to diverge and automatic temperature control was impossible.

(2) 반응예 2(2) Reaction Example 2

반응예 1과 동일한 조건으로 기상 발열 반응을 실시한 바, 반응기 온도는 하강을 계속하여 발산하고, 자동 온도 제어는 불가능했다.When the gas phase exothermic reaction was carried out under the same conditions as in reaction example 1, the reactor temperature continued to diverge, and automatic temperature control was not possible.

반응예 1 및 2에 나타낸 바와 같이, 페놀의 알킬화 반응을 동일한 조건으로 복수 회 실시하였으나, 유동층 내의 온도는 상승 또는 하강 중 어느 하나의 방향으로 발산되어, 각각의 실시에서 모두 온도 제어는 불가능했다.As shown in Reaction Examples 1 and 2, the alkylation reaction of phenol was carried out a plurality of times under the same conditions, but the temperature in the fluidized bed was diverted in either the direction of rising or falling, so that temperature control was impossible in all of the implementations.

이상의 결과로부터 명백한 바와 같이, 본 실시예의 온도 제어 방법을 이용한 실시예 1∼6의 기상 발열 반응은, 반응기 내의 온도가 상승 또는 하강의 어느 쪽으로도 발산하지 않고, 어느 일정한 범위로 정치하게 제어되었다.As is apparent from the above results, the gas phase exothermic reactions of Examples 1 to 6 using the temperature control method of the present embodiment were controlled to remain in a certain range without the divergence of the temperature in the reactor either rising or falling.

이에 대하여, 비교예 1∼3의 기상 발열 반응은, 조정 제열관의 제열 능력의 평균 변화 속도가 0.1 FS/분 이상이 아니기 때문에, 반응의 진행에 따라 반응기 내 의 온도가 상승 또는 하강 중 어느 한 쪽으로 발산되어, 반응기 내의 온도 제어가 곤란했다. On the other hand, in the gas phase exothermic reaction of Comparative Examples 1 to 3, since the average change rate of the heat removal capacity of the regenerative heat exchanger tube is not 0.1 FS / min or more, the temperature in the reactor rises or falls as the reaction proceeds. Divergence, temperature control in the reactor was difficult.

본 발명에 의하면, 각종의 합성 수지ㆍ합성 섬유의 제조에 유용한 모노머를 공업적으로 제조할 때 널리 사용되고 있는 유동층 반응기의 온도를 정치하게 제어하는 것이 가능해지고, 촉매가 최고 수율로 되는 온도 영역에서, 장기간 안정적으로 운전할 수 있다.According to the present invention, it is possible to statically control the temperature of a fluidized bed reactor widely used when industrially producing monomers useful for producing various synthetic resins and synthetic fibers, and in the temperature range where the catalyst is at the highest yield, Can operate stably for a long time.

도 1은 본 실시예에 있어서의 유동층 반응기의 일례를 나타낸다.1 shows an example of a fluidized bed reactor in the present embodiment.

[도면의 주요부분에 대한 부호의 설명][Explanation of symbols on the main parts of the drawings]

1 유동층 반응기, 2 촉매 유동층, 3 산소 도입관,1 fluid bed reactor, 2 catalyst fluidized beds, 3 oxygen introduction tubes,

4 원료 도입관, 5 반응 생성 가스 배출관,4 raw material introduction pipe, 5 reaction generating gas discharge pipe,

6 액체의 냉각 매체를 사용하는 정상 제열관,6 Top heat tube, using cooling medium of liquid

7 기체의 냉각 매체를 사용하는 정상 제열관,7 Top heat pipe, using cooling medium of gas

8 조정 제열관, 9 기액 분리 용기, 10 냉각 매체 수송 펌프,8 fixed heat pipe, 9 gas-liquid separation vessel, 10 cooling medium transport pump,

11 냉각 매체 추가관, 12 과열 증기 배출관(정상 제열관 용),11 cooling medium additional pipe, 12 superheated steam discharge pipe (for normal heat pipe),

13 냉각 매체 유량 조절 밸브(조절 제열관 능력 조절 밸브),13 cooling medium flow control valve (regulated heat pipe capability control valve),

14 과열 증기 배출관(조정 제열관 용), 15 반응기 온도 검출기,14 superheated steam discharge pipe (for regulated heat pipe), 15 reactor temperature detector,

16 온도 조절계, 17 포화 증기 배출관16 thermostats, 17 saturated steam discharge lines

Claims (10)

정상(定常) 제열관(除熱管), 조정(調整) 제열관 및 온도 검출기를 가지는 유동층 반응기를 사용하여 기상 발열 반응을 실시할 때의 온도 제어 방법으로서,As a temperature control method when performing a gas-phase exothermic reaction using a fluidized bed reactor having a steady heat pipe, a controlled heat pipe and a temperature detector, (i) 상기 정상 제열관에 의해 제열함과 아울러, 상기 온도 검출기에 의해 상기 유동층 반응기 내의 온도를 검출하는 공정, (i) removing heat by the normal heat removing tube and detecting a temperature in the fluidized bed reactor by the temperature detector, (ii) 검출한 온도가 설정 온도로부터 벗어나 있는 경우에, 상기 조정 제열관의 제열 능력을, 조정 가능 범위 FS의 10% 이하로부터 90% 이상으로, 또는 90% 이상으로부터 10% 이하로, 평균 변화 속도 0.1 FS/분 이상에서 변화시켜 상기 유동층 반응기 내의 온도를 설정 온도로 조정하는 공정 (ii) When the detected temperature is out of the set temperature, the heat removal capacity of the adjusting heat exchanger tube is changed from 10% or less to 90% or more, or 90% or more to 10% or less of the adjustable range FS. Adjusting the temperature in the fluidized bed reactor to a set temperature by varying the speed at 0.1 FS / min or more 을 포함하는 온도 제어 방법.Temperature control method comprising a. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 기상 발열 반응을 실시하는 온도 범위에 있어서, 총반응열이 50∼2500 kJ/mol(원료)이며, 또한 상기 총반응열의 온도에 관한 편미분 계수가 0.2∼40 kJ/mol(원료)ㆍK인 것을 특징으로 하는 온도 제어 방법.In the temperature range in which the gas phase exothermic reaction is carried out, the total heat of reaction is 50 to 2500 kJ / mol (raw material), and the partial differential coefficient relating to the temperature of the total heat of reaction is 0.2 to 40 kJ / mol (raw material) · K. Characterized in temperature control method. 제1항 또는 제2항에 있어서,The method according to claim 1 or 2, 상기 기상 발열 반응은, 프로판과 프로필렌 중 하나 이상을 원료로 하는 기상 암모 산화 반응이며, 상기 반응의 생성물이 아크릴로니트릴인 것을 특징으로 하는 온도 제어 방법.The gas phase exothermic reaction is a gas phase ammonia oxidation reaction using at least one of propane and propylene as a raw material, and the product of the reaction is acrylonitrile. 제1항 또는 제2항에 있어서,The method according to claim 1 or 2, 상기 기상 발열 반응은, n-부탄, 1-부텐, 2-부텐, 부타디엔, 벤젠으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1종 이상을 원료로 하는 기상 산화 반응이며, 상기 반응의 생성물이 무수 말레산인 것을 특징으로 하는 온도 제어 방법.The gas phase exothermic reaction is a gas phase oxidation reaction using at least one member selected from the group consisting of n-butane, 1-butene, 2-butene, butadiene, and benzene, wherein the product of the reaction is maleic anhydride. Temperature control method. 제1항 또는 제2항에 있어서,The method according to claim 1 or 2, 상기 기상 발열 반응은, i-부텐과 i-부탄 중 하나 이상을 원료로 하는 기상 암모 산화 반응이며, 상기 반응의 생성물이 메타크릴로니트릴인 것을 특징으로 하는 온도 제어 방법.The gas phase exothermic reaction is a gas phase ammoxidation reaction using at least one of i-butene and i-butane as a raw material, and the product of the reaction is methacrylonitrile. 제1항 또는 제2항에 있어서,The method according to claim 1 or 2, 상기 기상 발열 반응은, o-크실렌과 나프탈렌 중 하나 이상을 원료로 하는 기상 산화 반응이며, 상기 반응의 생성물이 무수 프탈산인 것을 특징으로 하는 온도 제어 방법.The gas phase exothermic reaction is a gas phase oxidation reaction using at least one of o-xylene and naphthalene as a raw material, and the product of the reaction is phthalic anhydride. 제1항 또는 제2항에 있어서,The method according to claim 1 or 2, 상기 기상 발열 반응은, 페놀 및 메탄올을 원료로 하는 기상 알킬화 반응이며, 상기 반응의 생성물이 2,6-크실레놀, o-크레졸, 또는 2,6-크실레놀과 o-크레졸인 것을 특징으로 하는 온도 제어 방법.The gas phase exothermic reaction is a gas phase alkylation reaction based on phenol and methanol, and the product of the reaction is 2,6-xylenol, o-cresol, or 2,6-xylenol and o-cresol. Temperature control method. 제1항 또는 제2항에 있어서,The method according to claim 1 or 2, 상기 기상 발열 반응은, 메탄과 메탄올 중 하나 이상을 원료로 하는 기상 암모 산화 반응이며, 상기 반응의 생성물이 시안화수소산(HCN)인 것을 특징으로 하는 온도 제어 방법.The gas phase exothermic reaction is a gas phase ammonia oxidation reaction using at least one of methane and methanol, and the product of the reaction is hydrocyanic acid (HCN). 제1항 또는 제2항에 있어서,The method according to claim 1 or 2, 상기 기상 발열 반응은, 에탄, 에텐, 에탄올로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1종 이상을 원료로 하는 기상 암모 산화 반응이며, 상기 반응의 생성물이 아세토니트릴인 것을 특징으로 하는 온도 제어 방법.The gas phase exothermic reaction is a gas phase ammonia oxidation reaction using at least one member selected from the group consisting of ethane, ethene, and ethanol, and the product of the reaction is acetonitrile. 정상 제열관, 조정 제열관 및 온도 검출기를 가지는 유동층 반응기를 사용한 목적 화합물의 제조 방법으로서,A process for preparing the desired compound using a fluidized bed reactor having a normal heat exchanger tube, a control heat exchanger tube and a temperature detector, (a) 촉매가 충전된 상기 유동층 반응기에 원료를 공급하여 기상 발열 반응을 실시하는 공정,(a) supplying a raw material to the fluidized bed reactor filled with a catalyst to perform a gas phase exothermic reaction, (b) 상기 정상 제열관에 의해 제열함과 아울러, 상기 온도 검출기에 의해 상기 유동층 반응기 내의 온도를 검출하는 공정,(b) removing heat by the normal heat removing tube and detecting a temperature in the fluidized bed reactor by the temperature detector; (c) 검출한 온도가 설정 온도로부터 벗어나 있는 경우에, 상기 조정 제열관의 제열 능력을, 조정 가능 범위 FS의 10% 이하로부터 90% 이상으로, 또는 90% 이 상으로부터 10% 이하로, 평균 변화 속도 0.1 FS/분 이상에서 변화시켜 상기 유동층 반응기 내의 온도를 설정 온도로 조정하는 공정(c) When the detected temperature is out of the set temperature, the heat removal capacity of the adjusting heat exchanger tube is averaged from 10% or less to 90% or more, or 90% or more to 10% or less of the adjustable range FS. Changing the temperature in the fluidized bed reactor to a set temperature by changing at a change rate of 0.1 FS / min or more 을 포함하는 제조 방법.Manufacturing method comprising a.
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