KR100937374B1 - 유동층 반응기의 온도 제어 방법 - Google Patents

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Abstract

[과제]
유동층 반응기에서 기상 발열 반응을 행할 경우, 보다 정밀하게 유동층 반응기 내의 온도를 제어할 수 있는 온도 제어 방법을 제공한다.
[해결 수단]
유동층 반응기를 이용하여 기상 발열 반응을 행할 경우의 온도 제어 방법으로서, 상기 유동층 반응기는 20평방미터를 초과하지 않는 유효 단면적마다 제열관 및 온도 검출기를 가지며, 상기 온도 검출기에 의해 검출된 온도가 설정 온도를 벗어날 경우, 상기 제열관의 제열 능력을 조정하고, 상기 유효 단면적마다 온도를 제어하는 공정을 포함하는 온도 제어 방법.
유동층, 반응기, 제열, 기상, 온도 제어

Description

유동층 반응기의 온도 제어 방법{TEMPERATURE CONTROL METHOD FOR FLUIDIZED BED REACTOR}
본 발명은 유동층 반응기의 온도 제어 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 유동층 반응기를 이용하여 기상 발열 반응을 행할 경우, 반응기 내의 온도를 보다 정밀하게 제어할 수 있는 온도 제어 방법에 관한 것이다.
각종 합성 수지·합성 섬유의 제조에 유용한 모노머를 기상 발열 반응에 의해 공업적으로 제조할 경우에는 유동층 반응기가 널리 이용되고 있다. 공업적으로 실시되는 기상 발열 반응의 대표적인 예로서는, 부분 산화 반응이나 암모니아 공존 하의 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 그리 크지 않기 때문에, 반응의 진행 즉 반응 전화율의 상승에 따라서, 목적 생성물의 축차 반응이 진행된다. 그 결과, 완전 산화 생성물이 증가하고, 목적 생성물의 선택율이 저하되는 경향이 있다. 따라서, 전화율과 선택율의 곱으로서 얻어지는 목적 생성물의 수율은 특정 전화율에 있어서 극대값을 가지게 된다. 예를 들면, 비특허 문헌 1에는, 프로필렌의 암모 산화 반응에 의한 아크릴로니트릴 제조에 있어서, 통상, 전화율이 85∼95%일 경우에, 수율이 최고가가 되는 것으로 개시되어 있다. 따라서, 목적 생성물을 경제적으로, 보다 유리하게 제조하기 위해서는, 반응의 전화율을 바람직한 범위로 제어하는 것이 지극히 중요하다. 물론, 이는 산화 반응만에 한정되는 것이 아니라, 일반적인 기상 발열 반응에 대해서도 성립한다고 생각할 수 있다.
한편, 유동층 반응기가 가지는 장점 중 하나로서, 다른 반응기 형식, 예를 들면 고정상식 반응기에 비하여 반응기 내의 열이동이 빠르고, 반응 온도의 제어가 비교적 용이한 것을 들 수 있다. 유동층 반응기를 이용하여 기상 발열 반응을 행할 경우, 반응기의 온도를 제어할 때에는 유동층 반응기 내에 수직으로 제열관(除熱管)의 군을 배치하고, 여기에 냉각 매체인 유체를 통과시켜서, 반응열을 회수하는 방법이 일반적으로 이용되고 있다.
온도 검출기에 의해 검출된 온도에 기초하여, 반응기 내의 온도를 제어하는 방법으로서, 예를 들면 특허 문헌 1에는 적어도 하나의 제열관에는 가변 속도로 냉각 매체를 흐르게 하고, 그 유량을 조절함으로써 온도를 제어할 수 있는 유동층 반응기 및 유동층 반응기의 온도 조절 방법이 개시되어 있다. 또한, 특허 문헌 2에는, 냉각 매체로서 액체와 그 증기를 혼합한 것을 공급할 경우, 실질적으로 일정 유량의 증기 중에 혼합하는 액체의 유량을 조절함으로써 온도를 제어하는 방법이 개시되어 있다.
[비특허 문헌 1] 다나카데쓰단, "아크릴로니트릴 제조 기술의 진보", 日化協 月報, 사단법인일본화학공업협회, 소화 46년 10월호, p551-561
[특허 문헌 1] WO95/21692호 팜플렛
[특허 문헌 2] 미국 특허 제2697334호 명세서
기상 발열 반응의 원료의 전화율은 촉매의 활성에 의존하며, 촉매 활성의 상승과 함께 전화율이 상승된다. 또한, 촉매 활성은 반응 온도에 의존하며, 효소 반응과 같은 예외를 제외하면, 일반적으로 반응 온도의 상승과 함께 촉매 활성이 상승된다. 게다가, 예를 들면 산화 반응의 경우, 부분 산화 생성물과 완전 산화 생성물의 생성 에너지를 비교할 경우, 완전 산화 생성물(예를 들면 CO2)이 보다 안정적인 것은 명확하며, 완전 산화 반응의 기여율이 상승하면, 반응계 전체의 발열량이 증대하는 것은 자명하다. 일반적인 기상 발열 반응에 대해서도 이러한 것이 성립한다고 생각할 수 있다.
따라서, 기상 발열 반응에 있어서, 만일, 어떠한 원인에 의해 반응 온도가 상승할 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, 또한, 축차 반응의 진행에 따라 보다 안정적인 생성물의 기여가 증가함으로써, 반응계 전체의 단위 시간당 발열량이 증대되고, 4) 결과적으로 더욱 반응 온도가 상승된다고 하는 순환 거동이 나타나는 경향이 있다. 물론 반응 온도가 저하할 경우에도 동일하게, 역방향으로의 순환 거동을 나타내며, 어느 경우에 있어서나, 반응기에서 국소적으로 온도가 발산하여, 반응기 내의 온도 분포가 발생하는 원인이 되며, 게다가 극단적일 경우에는 반응기 전체의 온도가 발 산하여 반응기의 열 폭주나 반응 정지로 연결될 우려가 있다. 따라서, 기상 발열 반응에 있어서는, 목적 생성물을 경제적으로 보다 유리하게 제조하는 것은 물론, 안정적으로 반응을 계속하기 위해서도, 반응 온도를 정밀하게 제어하는 것이 지극히 중요하다.
이와 같이, 기상 발열 반응에 있어서의 온도 제어의 중요성을 감안하면, 반응에 따라서는, 종래의 온도 제어로는 충분하지 않고, 더욱 정교하고 치밀한 온도 제어가 필요하다. 본 발명은 상기 사정을 감안한 것으로서, 유동층 반응기에서 기상 발열 반응을 행할 경우, 보다 정밀하게 유동층 반응기 내의 온도를 제어할 수 있는 온도 제어 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명자들은 상기 과제에 대하여 검토를 거듭한 결과, 유동층 반응기를 이용하여 기상 발열 반응을 행할 경우의 온도 제어 방법으로서, 상기 유동층 반응기는 20평방미터를 초과하지 않는 유효 단면적마다 제열관 및 온도 검출기를 가지며, 상기 온도 검출기에 의해 검출한 온도가 설정 온도로부터 벗어날 경우에, 상기 제열관의 제열 능력을 조정하고, 상기 유효 단면적마다 온도를 제어하는 공정을 포함하는 방법에 의해, 유동층 반응기에서 기상 발열 반응을 행할 경우, 보다 정밀하게 반응기 내의 온도를 제어할 수 있음을 발견하여 본 발명을 완성하게 되었다.
즉, 본 발명은 아래와 같다.
[1] 유동층 반응기를 이용하여 기상 발열 반응을 행할 경우의 온도 제어 방법으로서,
상기 유동층 반응기는 20평방미터를 초과하지 않는 유효 단면적마다 제열관 및 온도 검출기를 가지며, 상기 온도 검출기에 의해 검출된 온도가 설정 온도를 벗어날 경우, 상기 제열관의 제열 능력을 조정하고, 상기 유효 단면적마다 온도를 제어하는 공정을 포함하는 온도 제어 방법.
[2] 상기 기상 발열 반응을 행하는 온도 범위에 있어서, 총 반응열이 50∼2500kJ/mol(원료)이며, 상기 총 반응열의 온도에 대한 편미분 계수가 0.2∼40kJ/mol(원료)·K인 것을 특징으로 하는 상기 [1] 기재의 방법.
[3] 상기 기상 발열 반응은 프로판 및/또는 프로필렌을 원료로 하는 기상 암모 산화 반응이며, 반응의 생성물이 아크릴로니트릴인 것을 특징으로 하는 상기 [1] 또는 [2] 기재의 방법.
[4] 상기 기상 발열 반응은 n-부탄, 1-부텐, 2-부텐, 부타디엔, 벤젠으로부터 선택되는 1종 이상을 원료로 하는 기상 산화 반응이며, 반응의 생성물이 무수말레산인 것을 특징으로 하는 상기 [1] 또는 [2] 기재의 방법.
[5] 상기 기상 발열 반응은 i-부텐 및/또는 i-부탄을 원료로 하는 기상 암모 산화 반응이며, 반응의 생성물이 메타크릴로니트릴인 것을 특징으로 하는 상기 [1] 또는 [2] 기재의 방법.
[6] 상기 기상 발열 반응은 o-크실렌 및/또는 나프탈렌을 원료로 하는 기상 산화 반응이며, 반응의 생성물이 무수프탈산인 것을 특징으로 하는 상기 [1] 또는 [2] 기재의 방법.
[7] 상기 기상 발열 반응은 페놀 및 메탄올을 원료로 하는 기상 알킬화 반응 이며, 반응의 생성물이 2,6-크실레놀 및/또는 o-크레졸인 것을 특징으로 하는 상기 [1] 또는 [2] 기재의 방법.
[8] 상기 기상 발열 반응은 메탄 및/또는 메탄올을 원료로 하는 기상 암모 산화 반응이며, 반응의 생성물이 시안화수소산(HCN)인 것을 특징으로 하는 상기 [1] 또는 [2] 기재의 방법.
[9] 상기 기상 발열 반응은 에탄, 에텐, 에탄올로부터 선택되는 1종 이상을 원료로 하는 기상 암모 산화 반응이며, 반응의 생성물이 아세토니트릴인 것을 특징으로 하는 상기 [1] 또는 [2] 기재의 방법.
[10] 유동층 반응기를 이용한 목적 화합물의 제조 방법으로서,
(a) 촉매를 충전한 상기 유동층 반응기에 원료를 공급하고, 기상 발열 반응을 행하는 공정,
(b) 상기 유동층 반응기는 20평방미터를 초과하지 않는 유효 단면적마다 제열관 및 온도 검출기를 가지며, 상기 온도 검출기에 의해 검출된 온도가 설정 온도를 벗어날 경우, 상기 제열관의 제열 능력을 조정하고, 상기 유효 단면적마다 온도를 제어하는 공정,
을 포함하는 제조 방법.
본 발명의 온도 제어 방법에 의하면, 유동층 반응기로 기상 발열 반응을 행할 경우, 보다 정밀하게 유동층 반응기 내의 온도를 제어할 수 있다.
[발명을 실시하기 위한 최선의 형태]
이하, 본 발명을 실시하기 위한 최선의 형태(이하, 본 실시예)에 대하여 상세하게 설명한다. 한편, 본 발명은 이하의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 그 요지의 범위 내에서 여러 가지로 변형하여 실시할 수 있다.
본 실시예에 있어서의 온도 제어 방법은 유동층 반응기를 이용하여 기상 발열 반응을 행할 경우의 온도 제어 방법으로서, 상기 유동층 반응기는 20평방미터를 초과하지 않는 유효 단면적마다 제열관 및 온도 검출기를 가지며, 상기 온도 검출기에 의해 검출된 온도가 설정 온도를 벗어날 경우, 상기 제열관의 제열 능력을 조정하고, 상기 유효 단면적마다 온도를 제어하는 공정을 포함한다.
본 실시예에 있어서는, 유동층 반응기를 20평방미터를 초과하지 않는 유효 단면적마다 가상적으로 분할하고, 분할된 유효 단면적마다 제열관 및 온도 검출기를 설치하여 온도를 제어함으로써, 설정 온도와의 차이를 검출한 온도 검출기에 가까운, 검출기 설치 개소의 온도에 대한 영향이 큰 제열관에 의해 온도를 제어할 수 있다. 게다가, 설정 온도와의 차이를 검출한 온도 검출기에 가까운 제열관에 의해 제열하면, 제어 후 실제로 효과가 나타날 때까지의 시간이 짧아진다. 따라서, 시간적인 지연에 의한 과대한 조정이나, 과소한 조정을 방지하고, 온도의 발산을 방지할 수 있는 것으로 생각되며, 결과적으로, 반응기 내의 온도를 보다 정밀하게 제어할 수 있다.
가상적으로 분할되는 유효 단면적은, 바람직하게는 15평방미터 이하, 보다 바람직하게는 10평방미터 이하이다. 여기에서, "유효 단면적"이란, 유동층 반응기 에 있어서의 내부 삽입물 부분 등을 제외한, 내용물이 실제로 유동 가능한 단면적을 말한다.
본 실시예에 있어서는, 20평방미터를 초과하지 않는 유효 단면적마다 온도 검출기 및 제열관을 설치하고, 온도 검출기로 검출된 온도가 설정 온도를 벗어날 경우, 제열관의 제열 능력을 조정하고, 상기 유효 단면적마다 온도를 제어한다. 제열관의 제열 능력의 조정은 조절계를 이용하여 자동으로 행하거나, 적절하게 판단하여 수동으로 행할 수도 있다.
여기에서, "설정 온도"란, 기상 발열 반응에 있어서, 적합한 전화율 및 목적 생성물의 수율을 부여하는 등의 유동층 반응기 내의 온도이며, 행하는 반응에 따라서 임의로 설정할 수 있다.
20평방미터를 초과하지 않는 유효 단면적마다 설치하는 온도 검출기는 하나 이상 또는 복수로 설치될 수 있다. 분할된 유효 단면적에 온도 검출기를 복수로 설치할 경우에는, 그 중 하나의 검출기만을 사용할 수도 있고, 2개 이상의 검출기를 선택하여 복수의 검출 온도를 평균하는 등의 연산을 행할 수도 있다. 여기에서, 당연한 것이지만, 복수의 검출 온도를 평균할 경우, 평균 처리는 분할된 유효 단면적마다 행하는 것이며, 분할된 유효 단면적을 걸쳐서 검출 온도를 평균하는 것은 아니다.
온도 검출기를 설치하는 위치는 안정적으로 반응기의 온도를 측정할 수 있는 장소라면 특별히 제한되지 않으며, 목적에 따서라 촉매 농도가 높은 층·희박층·가스 출구 등에 설치할 수 있다. 설치하는 온도 검출기의 형식에는 특별한 제한은 없으며, 통상적으로 이용할 수 있는 형식의 검출기, 예를 들면, 열전대나 측온 저항체를 이용할 수 있다.
본 실시예에 있어서는, 20평방미터를 초과하지 않는 유효 단면적마다, 반응열을 제거하여 반응기 내의 온도를 제어하는 적어도 하나의 제열관을 설치한다. 제열관은 반응에서 발생한 에너지를 회수하기 위한 것일 수도 있다. 설치하는 제열관의 형상은 반응기 내에 적절하게 설치할 수 있는 것이라면 특별히 제한되지 않지만, 재료 입수의 용이성이나 가공의 용이성을 위하여, 배관에 이용할 수 있는 재료, 즉 강관과 강관 조인트를 조합, 다수의 연속된 U자형으로 설치되는 것이 일반적이다. 제열관의 재질도 특별히 제한되지 않으며, 사용되는 조건, 즉 냉각 매체나 반응 가스와 같은 접촉하는 유체의 온도, 압력, 부식성의 유무 등에 따라서, 배관 재료, 예를 들면 JIS G-3454, G-3458, G-3459로 규정되는 배관 재료, 및 JIS B-2311 등으로 규정되는 강관 조인트로부터 자유롭게 선택하여 이용할 수 있다.
제열관은 원료의 공급 속도에 따라서, 또는 오염 등에 의한 제열관의 능력 저하에 따라서 제열 능력이 조정된다. 따라서, 제열 능력의 총계를 개략적으로 조정할 수 있도록, 필요한 제열량에 대하여 일정한 여유가 있는 것을 복수의 계열로 분할하여 설치하는 것이 바람직하다. 여기에서, 계열은 각각 냉각 매체의 흐름을 개폐할 수 있는 밸브를 가지며, 사용/비사용을 개별적으로 설정할 수 있는 제열관 또는 제열관의 군을 말한다. 제열관의 제열 능력은 유동층의 농도가 높은 층 부분과 접촉하는 면적, 유동층의 희박층과 접촉하는 면적, 촉매층의 온도, 통과하는 냉각 매체의 종류·물리적인 형태·공급하는 온도·공급하는 속도 등, 여러 가지 요 인으로 결정된다. 따라서, 제열관의 제열 능력의 조정시에는, 이들 다양한 결정 인자 중에서, 임의로 설정 가능한 물리량 중 하나 이상, 예를 들면, 냉각 매체의 공급 온도나, 공급 속도를 변화시킴으로써 그 능력을 조정할 수 있다. 또한, 제열관의 사용 개수를 증감시킴으로써 전열 면적을 변화시켜서, 결과적으로 전체적인 제열 능력을 조정할 수도 있다.
제열관의 제열 능력의 총계는 발생하는 반응 열량 등으로부터 정해지는 제열되어야 할 열량(필요 능력) 이상이면 특별히 제한되지 않지만, 필요 능력의 130% 이상이 바람직하고, 보다 바람직하게는 150% 이상, 더욱 바람직하게는 180% 이상이다. 과대 설비를 방지하기 위하여, 제열관의 제열 능력의 총계는 필요 능력의 300% 이하가 바람직하고, 보다 바람직하게는 270% 이하, 더욱 바람직하게는 240% 이하이다. 제열관의 계열수를 늘릴수록, 제열 능력의 조정이 보다 용이해지는 경향이 있으므로, 바람직하게는 5계열 이상, 보다 바람직하게는 8계열 이상, 더욱 바람직하게는 10계열 이상을 설치한다. 이들 복수의 계열의 사용/비사용을 적절하게 전환함으로써, 제열 능력의 총계를 개략적으로 조정하여 이용할 수 있다.
제열관을 통과하는 냉각 매체는 필요한 제열 능력을 달성할 수 있는 것이라면 특별히 제한되지 않지만, 바람직하게는 반응기의 운전 온도에서 증발하는 액체이며, 보다 바람직하게는 물이며, 더욱 바람직하게는 0.5∼5MPa(게이지 압력)으로 가압된 물이다. 반응기의 운전 온도에서 증발하는 액체를 냉각 매체로 함으로써, 증발 잠열에 의한 제열을 이용하는 것이므로, 해당 제열관의 총괄 전열 계수를 비교적 높게 할 수 있다. 그러므로, 제열관의 단위 표면적당 제열량이 커지고, 제열 관의 필요 개수를 줄일 수 있다. 또한, 얻어진 냉각 매체의 증기는 다시 냉각 매체로서 이용할 수 있다.
냉각 매체에 액체를 이용하는 것뿐만 아니라, 냉각 매체로서 기체를 이용하는 제열관을 병설하는 것이 바람직하며, 또한, 냉각 매체로 액체를 이용하고, 증발한 냉각 매체의 일부를 액체-증기의 기액 혼상류(混相流)로서 회수하고, 발생한 증기를 더욱 냉각 매체로서 이용하여 과열 증기로서 회수하는 제열관을 병설하는 것이 보다 바람직하다.
유동층 반응기로서는, 반응기 하부에서 도입되는 가스의 상승류에 의해, 촉매 입자가 유동화 상태를 유지하는 상승류 형식이 일반적으로 채용되지만, 본 실시예에 있어서는, 이러한 형식에만 한정되지 않고, 하강류 형식, 또는 다른 방식일 수도 있다.
기상 발열 반응을 행하는 유동층 반응기의 온도 제어를 보다 정밀하게 행하기 위해서는, 가능한 한 발생하는 열량이 안정적으로 유지되며, 유동층 내의 열이동이 신속하게 행해지는 것이 바람직하다. 발생 열량을 안정적으로 유지하기 위해서는, 원료의 공급 속도나, 반응 압력 등의 반응 조건을 가능한 일정하게 유지하여, 반응이 안정적으로 행해지도록 하는 것이 바람직하다. 유동층 내의 열이동을 신속하게 행하기 위해서는, 유동층의 유동 상태를 양호하게 유지하는 것이 필요하다. 일반적으로, 유동층의 유동 상태는 가스 유속(공탑(空塔) 속도)이나 촉매의 입경 등에 의해 결정되는 것으로 알려져 있다. 가스 유속은 유동층의 유동 상태를 양호하게 유지할 수 있는 범위라면 특별히 제한되지 않는다. 촉매는 유동층 반응 기에 이용할 수 있는 촉매라면 그대로 사용가능하지만, 중량 평균의 입자 직경은 바람직하게는 20∼100㎛, 보다 바람직하게는 30∼80㎛, 더욱 바람직하게는 40∼60㎛이다. 또한, 입자 직경 44㎛ 이하의 미세 분말(소위, 굿 프랙션)의 함유량은 바람직하게는 10∼70중량%이며, 또한 Geldart 분말 분류맵에서 A 입자로 분류되는 것이 바람직하다.
본 실시예에 있어서의 기상 발열 반응은 특별히 한정되지 않으며, 예를 들면, 프로판 및/또는 프로필렌을 원료로서 아크릴로니트릴을 제조하는 기상 암모 산화 반응, n-부탄, 1-부텐, 2-부텐, 부타디엔, 벤젠으로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상을 원료로 하여 무수말레산을 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 무수프탈산을 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 반응을 들 수 있다.
기상 발열 반응의 반응열은 반응에 따라서 다양하며, 예를 들면 프로필렌과 암모니아로부터 아크릴로니트릴을 생성하는 반응의 반응열은 520kJ/mol(프로필렌), 프로판과 암모니아로 아크릴로니트릴을 생성하는 반응의 반응열은 637kJ/mol(프로판)이다. 그러나, 실제의 반응은 병발(倂發)·축차 반응이며, CO2, CO나 그 밖의 부가 생성물이 발생한다. 부가 반응까지를 포함시킨 총 반응열은 각각 병발하는 반응의 기여율(각 생성물의 수율)을 고려하여 구할 수 있다.
예를 들면, 프로판이 연소되어 CO2와 물, 또는 CO와 물을 생성하는 반응의 반응열은 프로판 1mol당 각각 2043kJ/mol(프로판)과, 1194kJ/mol(프로판)이기 때문에, 특정 조건에서 프로판 100mol을 암모니아 및 산소와 반응시킬 경우, 80mol의 프로판이 반응하여(반응율 80%), 50mol의 아크릴로니트릴(수율 50%), 60mol의 CO2(수율 20%), 30mol의 CO(수율 10%)가 생성되면, 이 조건에서의 총 반응열은 637×0.5+2043×0.2+1194×0.1=846.5(kJ/mol)로 구할 수 있다. 산출 과정으로부터 명확한 바와 같이, 총 반응열은 원료의 반응율이나 각 병발 반응의 기여율(생성물의 분포) 등에 따라 변화되므로, 반응 조건에 의존한다. 총 반응열은 특별히 제한되지 않지만, 너무 커지면 제열해야 할 열량이 증가하므로 제어가 곤란해지고, 반응기 내의 온도 분포의 원인, 게다가 극단적일 경우에는 반응기의 열 폭주로도 연결되므로, 반응 조건을 선택할 경우에는, 총 반응열이 가능한 작아지도록 하는 것이 바람직하다. 구체적으로는, 공급하는 원료 1mol당, 바람직하게는 50∼2500kJ/mol(원료), 보다 바람직하게는 70∼2000kJ/mol(원료), 특히 바람직하게는 100∼1500kJ/mol(원료)이 되도록 반응 조건을 선택하는 것이 바람직하다.
한편, 기상 발열 반응에 있어서, 목적으로 하는 생성물의 안정성이 그다지 크지 않기 때문에, 반응의 진행, 즉 반응 전화율의 상승에 따라서, 목적 생성물의 축차 반응이 진행되고, 목적 생성물의 선택율이 저하되는 경향이 있다. 여기에서, 반응 전화율은 촉매의 활성에 의존하며, 활성의 상승과 함께 전화율이 상승한다. 또한, 촉매의 활성은 반응 온도에 의존하며, 일반적으로 반응 온도의 상승과 함께 활성이 상승하므로, 만일, 어떠한 원인에 의해 반응 온도가 상승할 경우에는, 반응량이 증가하고, 축차 반응이 진행되어, 총체적으로 반응열이 증가한다.
예를 들면, 상기 조건에서 다른 조건을 전혀 변경하지 않고, 온도만 5℃ 상승시킬 경우, 공급한 프로판 100mol 중, 82.5mol의 프로판이 반응하여(반응율 82.5%), 50.3mol의 아크릴로니트릴(수율 50.3%), 64.5mol의 CO2(수율 21.5%), 32.1mol의 CO(수율 10.7%)가 생성되도록 변화시키면, 이 조건에서의 총 반응열은 637×0.503+2043×0.215+1194×0.107=887.4(kJ/mol)이 된다. 총 반응열의 변화율은 총 반응열의 온도에 대한 편미분 계수로 나타낼 수 있고, 이 경우 이 온도의 주변에서 직선적으로 유사하므로, (887.4-846.5)÷5=8.2(kJ/mol·K)로 구해진다. 산출 과정으로부터 알 수 있는 바와 같이, 총 반응열의 온도에 대한 편미분 계수는 반응 온도, 원료의 반응율, 각 병발 반응의 기여율(각 생성물의 수율) 등에 따라서 변화되므로, 반응 조건에 의존한다. 총 반응열의 변화율이 너무 커질 경우에는, 열 밸런스 상에 있어서, 반응 온도의 제어가 불안정해지고, 반응기 내의 온도 분포의 원인, 게다가 극단적일 경우에는 반응기의 열 폭주로도 연결되므로, 이 점에 있어서는 반응 조건을 선택할 경우, 총 반응열의 변화율이 가능한 작아지도록 하는 것이 바람직하다. 구체적으로는, 총 반응열의 온도에 대한 편미분 계수가 0.2∼40kJ/mol(원료)·K, 바람직하게는 0.5∼30kJ/mol(원료)·K, 특히 바람직하게는 1∼10kJ/mol(원료)·K이 되도록 반응 조건을 선택하는 것이 바람직하다.
[목적 화합물의 제조 방법]
본 실시예의 목적 화합물의 제조 방법은 유동층 반응기를 이용한 목적 화합물의 제조 방법으로서, (a) 촉매를 충전한 상기 유동층 반응기에 원료를 공급하고, 기상 발열 반응을 행하는 공정, (b) 상기 유동층 반응기는 20평방미터를 초과하지 않는 유효 단면적마다 제열관 및 온도 검출기를 가지며, 상기 온도 검출기에 의해 검출된 온도가 설정 온도를 벗어날 경우, 상기 제열관의 제열 능력을 조정하고, 상기 유효 단면적마다 온도를 제어하는 공정을 포함한다.
공정(a)은 촉매를 충전한 유동층 반응기에 원료를 공급하고, 기상 발열 반응을 행하는 공정이다. 여기에서, 기상 발열 반응은 상술한 기상 발열 반응과 동일한 반응을 들 수 있고, 그 원료로서는 상기 기상 발열 반응의 원료로서 예시한 것과 동일한 것을 들 수 있다. 또한, 촉매는 특별히 한정되지 않으며, 복합 산화물 촉매 등의 기상 발열 반응에 통상적으로 이용할 수 있는 것을 들 수 있다.
공정(b)은, 유동층 반응기는 20평방미터를 초과하지 않는 유효 단면적마다 제열관 및 온도 검출기를 가지며, 온도 검출기에 의해 검출된 온도가 설정 온도를 벗어날 경우, 제열관의 제열 능력을 조정하고, 유효 단면적마다 온도를 제어하는 공정이다. 여기에서, 공정(b)은 상술한 온도 제어 방법에 있어서의 공정에 따라서 동일한 수단에 의해 행함으로써, 목적 화합물을 제조할 수 있다. 목적 화합물로서는 상술한 기상 발열 반응의 생성물로서 예시한 것과 동일한 것을 들 수 있다.
도 1은 본 실시예에 있어서의 유동층 반응기의 일례를 나타내는 것이며, 도 2는 유동층 반응기 AA'면에 있어서의 단면도를 나타낸다. 유동층 반응기(1)의 직 경을 6m로 하면, 그 유효 단면적은 약 28평방미터이므로, 20평방미터를 초과하지 않도록, 예를 들면 남북의 선으로 가상적으로 2분할한다(도 2에서, a 영역 및 b 영역). 유동층 반응기(1) 내부에는 촉매에 의한 촉매 유동층(2)이 형성되어 있다. 반응기 하부에 설치된 산소 도입관(3)으로부터는 산소를 포함하는 가스(통상적으로는 공기)가 공급되며, 원료 공급관(4)으로부터는 원료를 포함하는 가스가 공급된다. 반응 생성물을 포함하는 가스는 배출관(5)을 거쳐서 유동층 반응기(1) 외부로 배출된다.
유동층 반응기(1)의 내부에는, 촉매 유동층(2) 내에 위치하며 액체를 냉각 매체로 이용하는 제열관(6a, 6b), 및 기체를 냉각 매체로 이용하는 제열관(7a, 7b)이 설치되어 있다. 상술하면, 유동층 반응기(1)의 a 영역에는, 제열관(6a) 및 제열관(7a)이 설치되며, b 영역에는 제열관(6b) 및 제열관(7b)이 설치되어 있다. 한편, 도 1에서는 각각의 제열관은 각각 1계열로만 표시되어 있지만, 통상적으로는 각각 복수의 계열이 설치되어 있다.
액체를 이용하는 제열관(6a, 6b)에는, 기액 분리 용기(8)로부터 냉각 매체 수송 펌프(9)에 의해 냉각 매체가 공급된다. 촉매 유동층(2)과 제열관(6a, 6b)의 열교환에 의해 냉각 매체의 일부는 증발하고, 기액 2상류로서 기액 분리 용기(8)에 반송되어 기액이 분리된다. 증발에 의해 액체의 냉각 매체가 감소하는 만큼, 냉각 매체 추가관(10)을 통하여 추가 공급된다.
제열관(6a, 6b)에서 발생한 냉각 매체 증기의 일부는 제열관(7a, 7b)에 공급된다. 촉매 유동층(2)과 제열관(7a, 7b)의 열교환에 의해 냉각 매체 증기는 과열 증기가 되고, 과열 증기 배출관(11)을 통하여 계 외부로 공급된다.
촉매 유동층(2) 중에는, 온도 검출기(12a, 12b)가 설치되어 있다. 도 1 중에는 각 1개씩의 온도 검출기만 표시되어 있지만, 복수로 설치될 수도 있다. 복수의 온도 검출기를 설치할 경우에는, 적당한 검출기를 선택하고, 평균하는 등의 적당한 연산을 행한 후, 유동층의 온도로서 이용한다. 온도 검출기(12a, 12b)로 검출된 온도 정보는 온도 지시계(13a, 13b)에 전달되어, 유동층의 a 영역, b 영역의 온도를 각각 검출한다.
상술한 바와 같이, a 영역에는 제열관(6a, 7a), b 영역에는 제열관(6b, 7b)이 설치되어 있으므로, 온도 검출기(12a)의 측정값은 제열관(6a, 7a)에, 온도 검출기(12b)의 측정값은 제열관(6b, 7b)의 제열 능력의 제어에 각각 반영된다.
검출된 유동층의 온도와 설정 온도의 차이에 근거하여 냉각 매체의 유량 조절 밸브(14a, 14b)를 조작하여 제열관(7a, 7b)을 통과하는 냉각 매체의 유량을 조정함으로써, 제열관 (7a, 7b)의 제열 능력을 조정한다.
제열관(6a, 6b)에서 발생한 냉각 매체 증기 중, 제열관(7a, 7b)에서 이용하지 않은 잉여분은 포화 증기 배출관(15)을 통하여 계 외부로 공급된다.
[실시예]
이하, 실시예를 이용하여 본 발명을 더욱 상세하게 설명하지만, 본 발명이 이하의 실시예에 한정되는 것은 아니다.
[실시예 1]
도 1에 나타낸 바와 같은 형식의 직경 6.82m의 유동층 반응기(1)에, 몰리브 덴, 바나듐, 안티몬, 니오브로 형성된 평균 입자 직경 50㎛, 입자 직경 44㎛ 이하의 미세 분말을 12% 함유하는 복합 산화물 촉매 80톤을 충전하였다. 산소 공급 관(3)으로부터 공기 45000Nm3/Hr를, 원료 공급관(4)으로부터 프로판 3000Nm3/Hr와 암모니아 2700Nm3/Hr를 혼합한 가스를 공급하고, 주로 아크릴로니트릴을 제조하였다.
내부 삽입물 부분을 제외한 유효 단면적은 대체로 36평방미터이므로, 도 2에 나타낸 바와 같이, 각각이 18평방미터가 되도록 가상적으로 2분할하여 a 영역 및 b 영역으로 하였다.
촉매 유동층(2)에는, JIS G-3458에 규정된 외경 114.3mm의 강관과, JIS B-2311에 규정된 대응하는 직경의 맞댄 용접식 180°쇼트 엘보우관을 이용하여 제조된 제열관(6a)을 a 영역에 15계열, 제열관(6b)을 b 영역에 15계열(직관부의 총합계는 1250m) 설치하였다. 이들 제열관(6a, 6b)에는, 기액 분리 용기(8)로부터 235℃의 물 800톤/Hr를 공급하고, 그 일부를 증발시키고, 온도 236℃, 압력 3MPa(게이지 압력)의 기액 2상류로서 회수하였다. 정상 조건에서의 증발율은 5.8%였다.
제열관(6a, 6b)과 동일한 재료를 이용하여 제조된 제열관(7a)을 a 영역에 8계열, 제열관(7b)을 b 영역에 8계열(직관부의 총합계는 450m) 설치하였다. 이들 제열관(7a, 7b)에는, 제열관(6a, 6b)에서 발생한 기액 2상류로부터 기액 분리 용기(8)에서 분리된 온도 236℃, 압력 3MPa(게이지 압력)의 포화 수증기 17톤/Hr를 공급하고, 온도 370∼372℃의 과열 증기로서 회수하였다.
a 영역, b 영역의 거의 중심 위치의 유동층 부분에, 온도 검출기(12a, 12b)로서 K 타입의 열전대를 각 1개 설치하고, 온도 지시계(13a, 13b)로 열기전력을 온도 신호로 변환하여 검출하였다.
온도 지시계(13a)에 의해 검출되는 온도가 445℃가 되도록, 유량 조절 밸브(14a)의 개방도를 조정하여 제열관(7a)의 능력을 조정하고, a 영역의 온도 조절을 행하였다. 마찬가지로, 온도 지시계(13b)에 의해 검출되는 온도가 445℃가 되게, 유량 조절 밸브(14b)의 개방도를 조정하여 제열관(7b)의 능력을 조정하고, b 영역의 온도 조절을 행하였다.
이때, 유동층 내의 10 곳의 온도를 측정한 결과, 가장 낮은 곳은 443℃, 가장 높은 곳은 446.5℃, 그 온도 차이는 3.5℃이며, 반응기 내부 온도는 양호하게 제어되고 있었다.
[실시예 2]
온도 검출기(12a)에 추가적으로, a 영역 내에서 온도 검출기(12a)의 남쪽과 북쪽 위치에 있는 온도계의 합계 3곳의 평균 온도를 a 영역의 온도로 하고, 온도 검출기(12b)에 추가적으로, b 영역 내에서 온도 검출기(12b)의 남쪽과 북쪽 위치에 있는 온도계의 합계 3곳의 평균 온도를 b 영역의 온도로 한 것 이외에는, 실시예 1과 동일한 방법에 의해 반응을 행하였다.
상기 a 영역 3곳의 평균 온도가 445℃가 되도록, 유량 조절 밸브(14a)의 개방도를 조정하여 제열관(7a)의 능력을 조정함으로써, a 영역의 온도 조절을 행하였다. 마찬가지로, 상기 b 영역 3곳의 평균 온도가 445℃가 되도록, 유량 조절 밸 브(14b)의 개방도를 조정하여 제열관(7b)의 능력을 조정함으로써, b 영역의 온도 조절을 행하였다. 이때, 유동층 내의 각 10곳의 온도를 측정한 결과, 가장 낮은 곳은 443.8℃, 가장 높은 곳은 446.1℃, 그 온도 차이는 2.3℃이며, 반응기 내부 온도는 양호하게 제어되고 있었다.
[실시예 3]
실시예 1과 동일한 유동층 반응기에, 바나듐, 인으로 형성되는 평균 입자 직경 60㎛, 입자 직경 44㎛ 이하의 미세 분말을 40% 포함하는 복합 산화물 촉매 105톤을 충전하였다. 산소 공급관(3)으로부터 공기 70000Nm3/Hr를, 원료 공급관(4)으로부터 n-부탄 2950Nm3/Hr를 공급하여, 주로 무수말레산을 제조하였다.
실시예 1과 마찬가지로, a 영역 및 b 영역으로 분할하고, 온도 지시계(13a)에 의해 검출되는 온도가 452.5℃가 되도록, 유량 조절 밸브(14a)의 개방도를 조정하여 제열관(7a)의 능력을 조정함으로써, a 영역의 온도 조절을 행하였다. 마찬가지로, 온도 지시계(13b)에 의해 검출되는 온도가 452.5℃가 되도록, 유량 조절 밸브(14b)의 개방도를 조정하여 제열관(7b)의 능력을 조정함으로써, b 영역의 온도 조절을 행하였다. 이때, 유동층 내의 각 10곳의 온도를 측정한 결과, 가장 낮은 곳은 451.2℃, 가장 높은 곳은 454.9℃, 그 온도 차이는 3.7℃이며, 반응기 내부 온도는 양호하게 제어되고 있었다.
[실시예 4]
실시예 1과 동일한 유동층 반응기에, 철, 바나듐으로 형성되는 평균 입자 직 경 50㎛, 입자 직경 44㎛ 이하의 미세 분말을 40% 포함하는 복합 산화물 촉매 300톤을 충전하였다. 원료 공급관(4)으로부터 메탄올, 페놀의 혼합 가스 50000Nm3/Hr를 공급하고, 주로 o-크레졸, 2,6-크실레놀을 제조하였다.
실시예 1과 마찬가지로, a 영역 및 b 영역으로 분할하고, 온도 지시계(13a)에 의해 검출되는 온도가 330℃가 되도록, 유량 조절 밸브(14a)의 개방도를 조정하여 제열관(7a)의 능력을 조정함으로써, a 영역의 온도 조절을 행하였다. 마찬가지로, 온도 지시계(13b)에 의해 검출되는 온도가 330℃가 되도록, 유량 조절 밸브(14b)의 개방도를 조정하여 제열관(7b)의 능력을 조정함으로써, b 영역의 온도 조절을 행하였다. 이때, 유동층 내의 각 10곳의 온도를 측정한 결과, 가장 낮은 곳은 328.8℃, 가장 높은 곳은 331.7℃, 그 온도 차이는 2.9℃이며, 반응기 내부 온도는 양호하게 제어되고 있었다.
[비교예 1]
실시예 1에 있어서, 온도 지시계(13a) 및 (13b)에 의해 검출되는 온도의 평균값이 445℃가 되도록, 유량 조절 밸브(14a) 및 (14b)의 개방도를 조정하여 제열관(7a) 및 (7b)의 능력을 조정함으로써, 반응기 전체의 온도 조절을 행하였다. 이때, 유동층 내의 각 10곳의 온도를 측정한 결과, 가장 낮은 곳은 441.2℃, 가장 높은 곳은 449.7℃, 그 온도 차이는 8.5℃이며, 반응기 내부 온도는 양호하게 제어되지 않고 있었다.
[비교예 2]
실시예 1에 있어서, 유동층 반응기를 가상적으로 2분할하지 않고 온도 검출기의 설치 위치를 아래와 같이 변경하였다. 즉, 유동층의 중심부에 온도 검출기(12)로서 K 타입의 열전대를 1개 설치하고, 온도 지시계(13)로 열기전력을 온도 신호로 변환하여 검출하였다.
온도 지시계(13)에 의해 검출되는 온도가 445℃가 되도록, 유량 조절 밸브(14)의 개방도를 조정하여 제열관(7)의 능력을 조정함으로써, 반응기 전체의 온도 조절을 행하였다. 이때, 유동층 내의 각 10곳의 온도를 측정한 결과, 가장 낮은 곳은 440℃, 가장 높은 곳은 451℃, 그 온도 차이는 11℃이며, 반응기 내부 온도는 양호하게 제어되지 않고 있었다.
[비교예 3]
실시예 3에 있어서, 온도 지시계 (13a) 및 (13b)에 의해 검출되는 온도의 평균값이 452.5℃가 되도록, 유량 조절 밸브(14a) 및 (14b)의 개방도를 조정하여 제열관(7a) 및 (7b)의 능력을 조정함으로써, 반응기 전체의 온도 조절을 행하였다. 이때, 유동층 내의 각 10곳의 온도를 측정한 결과, 가장 낮은 곳은 448.1℃, 가장 높은 곳은 457.2℃, 그 온도 차이는 9.1℃이며, 반응기 내부 온도는 양호하게 제어되지 않고 있었다.
[비교예 4]
실시예 4에 있어서, 온도 지시계(13a) 및 (13b)에 의해 검출되는 온도의 평균값이 330℃가 되도록, 유량 조절 밸브(14a) 및 (14b)의 개방도를 조정하여 제열관(7a) 및 (7b)의 능력을 조정함으로써, 반응기 전체의 온도 조절을 행하였다. 이 때, 유동층 내의 각 10곳 온도를 측정한 결과, 가장 낮은 곳은 326.0℃, 가장 높은 곳은 334.2℃, 그 온도 차이는 8.2℃이며, 반응기 내부 온도는 양호하게 제어되지 않고 있었다.
이상의 결과로부터 명확한 바와 같이, 본 실시예의 온도 제어 방법을 이용한 실시예 1 및 2의 기상 발열 반응은 반응기 내의 모든 곳에서 설정 온도와의 온도 차이가 작고, 반응기 내부 온도가 있는 일정 범위로 정밀하게 제어되었다.
이에 대하여, 비교예 1, 3 및 4의 기상 발열 반응은 검출 온도로서 반응기 전체의 평균값을 채용하고, 20평방미터를 초과하지 않는 유효 단면적마다 온도를 제어하지 않기 때문에, 검출 장소에 따라서는 설정 온도와의 온도 차이가 크고, 반응기 내부 온도를 정밀하게 제어할 수 없었다.
또한, 비교예 2의 기상 발열 반응은 반응기 전체적으로 1개의 온도 검출기밖에 가지지 않으며, 20평방미터를 초과하지 않는 유효 단면적마다 온도를 제어하지 않기 때문에, 검출 장소에 따라서는 설정 온도와의 온도 차이가 크고, 반응기 내부 온도를 정밀하게 제어할 수 없었다.
본 발명에 의하면, 각종 합성 수지·합성 섬유의 제조에 유용한 모노머를 공업적으로 제조할 경우에 널리 이용되는 유동층 반응기의 온도를 정밀하게 제어할 수 있으며, 촉매가 최고 수율이 되는 온도 영역에서, 장기간 안정적으로 운전할 수 있다.
도 1은 본 실시예에서의 유동층 반응기의 일례를 나타낸다.
도 2는 유동층 반응기의 AA'면에 있어서의 단면도이고, 유동층 반응기를 남북 방향으로 a 영역 및 b 영역으로 가상적으로 2분할한 상태의 일례를 나타내는 도면이다.
[부호의 설명]
1: 유동층 반응기 2: 촉매 유동층
3: 산소 공급관 4: 원료 공급관
5: 반응 생성 가스 배출관
6a, 6b: 액체 냉각 매체를 이용하는 제열관
7a, 7b: 기체 냉각 매체를 이용하는 제열관
8: 기액 분리 용기 9: 냉각 매체 수송 펌프
10: 냉각 매체 추가관 11: 과열 증기 배출관
12a, 12b: 온도 검출기 13a, 13b: 온도 지시계
14a, 14b: 유량 조절 밸브(능력 조정용)
15: 포화 증기 배출관

Claims (10)

  1. 유동층 반응기를 이용하여 기상 발열 반응을 행할 경우의 온도 제어 방법으로서,
    상기 유동층 반응기는 20평방미터를 초과하지 않는 유효 단면적마다 제열관(除熱管) 및 온도 검출기를 가지며, 상기 온도 검출기에 의해 검출된 온도가 설정 온도를 벗어날 경우, 상기 제열관의 제열 능력을 조정하고, 상기 유효 단면적마다 온도를 제어하는 공정을 포함하는 온도 제어 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 기상 발열 반응을 행하는 온도 범위에 있어서, 총 반응열이 50∼2500kJ/mol(원료)이며, 상기 총 반응열의 온도에 대한 편미분 계수가 0.2∼40kJ/mol(원료)·K인 것을 특징으로 하는 방법.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 기상 발열 반응은 프로판 및 프로필렌 중에서 선택되는 1종 이상을 원료로 하는 기상 암모 산화 반응(ammo oxidation)이며, 반응의 생성물이 아크릴로니트릴인 것을 특징으로 하는 방법.
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 기상 발열 반응은 n-부탄, 1-부텐, 2-부텐, 부타디엔, 벤젠으로부터 선택되는 1종 이상을 원료로 하는 기상 산화 반응이며, 반응의 생성물이 무수말레산인 것을 특징으로 하는 방법.
  5. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 기상 발열 반응은 i-부텐 및 i-부탄 중에서 선택되는 1종 이상을 원료로 하는 기상 암모 산화 반응이며, 반응의 생성물이 메타크릴로니트릴인 것을 특징으로 하는 방법.
  6. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 기상 발열 반응은 o-크실렌 및 나프탈렌 중에서 선택되는 1종 이상을 원료로 하는 기상 산화 반응이며, 반응의 생성물이 무수프탈산인 것을 특징으로 하는 방법.
  7. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 기상 발열 반응은 페놀 및 메탄올을 원료로 하는 기상 알킬화 반응이며, 반응의 생성물이 2,6-크실레놀 및 o-크레졸 중에서 선택되는 1종 이상인 것을 특징으로 하는 방법.
  8. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 기상 발열 반응은 메탄 및 메탄올 중에서 선택되는 1종 이상을 원료로 하는 기상 암모 산화 반응이며, 반응의 생성물이 시안화수소산(HCN)인 것을 특징으로 하는 방법.
  9. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 기상 발열 반응은 에탄, 에텐, 에탄올로부터 선택되는 1종 이상을 원료로 하는 기상 암모 산화 반응이며, 반응의 생성물이 아세토니트릴인 것을 특징으로 하는 방법.
  10. 유동층 반응기를 이용한 목적 화합물의 제조 방법으로서,
    (a) 촉매를 충전한 상기 유동층 반응기에 원료를 공급하고, 기상 발열 반응을 행하는 공정,
    (b) 상기 유동층 반응기는 20평방미터를 초과하지 않는 유효 단면적마다 제열관 및 온도 검출기를 가지며, 상기 온도 검출기에 의해 검출된 온도가 설정 온도를 벗어날 경우, 상기 제열관의 제열 능력을 조정하고, 상기 유효 단면적마다 온도를 제어하는 공정,
    을 포함하는 제조 방법.
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Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1995021692A1 (fr) 1994-02-08 1995-08-17 Mitsubishi Chemical Corporation Reacteur a lit fluidifie et procede de gestion de la temperature pour reacteur a lit fluidifie
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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1995021692A1 (fr) 1994-02-08 1995-08-17 Mitsubishi Chemical Corporation Reacteur a lit fluidifie et procede de gestion de la temperature pour reacteur a lit fluidifie
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