CN101543752A - 流化床反应器的温度控制方法 - Google Patents

Abstract

提供一种流化床反应器的温度控制方法，其在用流化床反应器实施气相放热反应时，可更精确地控制流动反应器内的温度。温度控制方法，其为使用流化床反应器实施气相放热反应时的温度控制方法，该方法包括如下工序：前述流化床反应器在各不超过20平方米的有效截面积分别具有除热管和温度检测器，用前述温度检测器检测的温度偏离设定温度时，调节前述除热管的除热能力，各前述有效截面积分别控制温度。

Description

流化床反应器的温度控制方法

技术领域

本发明涉及流化床反应器的温度控制方法，更详细地说，涉及在使用流化床反应器实施气相放热反应时，可更精确地控制反应器内的温度的温度控制方法。

背景技术

在工业上通过气相放热反应制造对制造各种合成树脂和合成纤维有用的单体时，广泛使用流化床反应器。作为工业上实施的气相放热反应的代表例子，可列举部分氧化反应、氨气共存下的氨氧化反应等的连续氧化反应。在连续氧化反应中，作为目标产物的部分氧化产物的氧化稳定性由于通常并不那么高，因而伴随着反应的进行、即伴随着反应转化率的上升，进行目标产物的连续反应。其结果，有完全氧化产物增加、目标产物的选择率降低的倾向。因此，以转化率与选择率之积得到的目标产物的收率在某转化率上具有极大值。例如，非专利文献1中公开了如下内容：关于通过丙烯的氨氧化反应进行的丙烯腈制造，通常在转化率为85～95％时，收率为最高值。因此，为了经济地、更有利地制造目标产物，将反应的转化率控制在优选范围是极其重要的。当然可以认为，这并不限于氧化反应，对一般的气相放热反应也成立。

另一方面，与其它的反应器形式、例如固定床式的反应器相比，作为流化床反应器所具有的优点之一，可以列举出反应器内的热移动快、比较容易控制反应温度。使用流化床反应器实施气相放热反应时，在控制反应器内的温度时，通常使用如下方法，即，在流化床反应器内垂直配置除热管群，向其中通入作为冷却介质的流体，回收反应热的方法。

作为基于温度检测器所检测的温度来控制反应器内温度的方法，例如，专利文献1公开了如下内容：在至少一个除热管中以可变速度流过冷却介质，通过调节其流量，从而可控制温度的流化床反应器和流化床反应器的温度调节方法。此外，专利文献2公开了如下内容：在供给液体及其蒸气的混合物作为冷却介质时，通过调节基本上一定流量的蒸气中所混合的液体的流量来控制温度的方法。

非专利文献1：田中铁男、“丙烯腈制造技术的进步”、日化协月报、社团法人日本化学工业协会、昭和46年10月号、p551-561

专利文献1：WO95/21692号小册子

专利文献2：美国专利第2697334号说明书

发明内容

发明要解决的问题

这里，气相放热反应的原料的转化率依赖于催化剂的活性，且在催化剂活性上升的同时转化率也上升。此外，催化剂活性依赖于反应温度，除了酶反应这样的例外以外，通常反应温度上升的同时，催化剂活性上升。进而，例如氧化反应的情形中，部分氧化产物与完全氧化产物的生成能相比较时，可知完全氧化产物(例如CO₂)更稳定，如果完全氧化反应的贡献率上升，则反应体系全体的放热量增大，这是不言自明的。可认为这对一般的气相放热反应也成立。

因此，气相放热反应中，假如反应温度因一些原因而上升时，趋向于显示如下循环行为：1)温度上升的同时催化剂活性上升、2)伴随催化剂活性上升而反应的转化率上升，从而进行连续反应、3)供给的原料当中实际反应的量增加，此外，伴随连续反应的进行，更稳定的产物的贡献增加，从而反应体系全体的每单位时间的放热量增大、4)结果，反应温度进一步上升。当然反应温度降低的情形也同样，是显示反向的循环行为，在任一情形中，由于温度在反应器的局部位置发散，成为产生反应器内温度分布的原因，进而在极端的情形中，反应器全体的温度发散并有可能导致反应器的热失控、反应停止。因此，在气相放热反应中，为了经济且更有利地制造目标产物是不必说的，为了稳定地持续反应，精细地控制反应温度是极其重要的。

像这样，鉴于气相放热反应中的温度控制的重要性，根据反应，现有的温度控制并不充分，要求进一步精确的温度控制。鉴于上述情况，本发明的目的在于提供用流化床反应器实施气相放热反应时，可更精确地控制流动反应器内的温度的温度控制方法。

解决问题的方法

本发明人对上述问题进行了深入研究，结果发现一种温度控制方法，其为使用流化床反应器实施气相放热反应时的温度控制方法，该方法包括如下工序：前述流化床反应器在各不超过20平方米的有效截面积分别具有除热管和温度检测器，用前述温度检测器检测的温度偏离设定温度时，调节前述除热管的除热能力，各前述有效截面积分别控制温度，通过该方法，在用流化床反应器实施气相放热反应时，可更精确地控制反应器内的温度，并完成了本发明。

即，本发明如下。

[1]温度控制方法，其为使用流化床反应器实施气相放热反应时的温度控制方法，该方法包括如下工序：

前述流化床反应器在各不超过20平方米的有效截面积分别具有除热管和温度检测器，用前述温度检测器检测的温度偏离设定温度时，调节前述除热管的除热能力，各前述有效截面积分别控制温度。

[2]上述[1]所述的方法，在实施前述气相放热反应的温度范围中，总反应热为50～2500kJ/mol(原料)，且前述总反应热的对温度的偏微分系数为0.2～40kJ/mol(原料)·K。

[3]上述[1]或[2]所述的方法，前述气相放热反应为以丙烷和/或丙烯为原料的气相氨氧化反应，反应的产物为丙烯腈。

[4]上述[1]或[2]所述的方法，前述气相放热反应为以选自正丁烷、1-丁烯、2-丁烯、丁二烯、苯中的1种以上为原料的气相氧化反应，反应的产物为马来酸酐。

[5]上述[1]或[2]所述的方法，前述气相放热反应为以异丁烯和/或异丁烷为原料的气相氨氧化反应，反应的产物为甲基丙烯腈。

[6]上述[1]或[2]所述的方法，前述气相放热反应为以邻二甲苯和/或萘为原料的气相氧化反应，反应的产物为邻苯二甲酸酐。

[7]上述[1]或[2]所述的方法，前述气相放热反应为以苯酚和甲醇为原料的气相烷基化反应，反应的产物为2，6-二甲苯酚和/或邻甲酚。

[8]上述[1]或[2]所述的方法，前述气相放热反应为以甲烷和/或甲醇为原料的气相氨氧化反应，反应的产物为氢氰酸(HCN)。

[9]上述[1]或[2]所述的方法，前述气相放热反应为以选自乙烷、乙烯、乙醇中的1种以上为原料的气相氨氧化反应，反应的产物为乙腈。

[10]制造方法，其为使用流化床反应器的目标化合物的制造方法，该制造方法包括：

(a)向填充有催化剂的前述流化床反应器中供给原料，实施气相放热反应的工序；

(b)前述流化床反应器在各不超过20平方米的有效截面积分别具有除热管和温度检测器，用前述温度检测器检测的温度偏离设定温度时，调节前述除热管的除热能力，各前述有效截面积分别控制温度的工序。

发明效果

根据本发明的温度控制方法，在用流化床反应器实施气相放热反应时，可更精确地控制流化床反应器内的温度。

附图说明

图1表示本实施方式中的流化床反应器的一例。

图2为流化床反应器的AA’面的截面图，表示将流化床反应器沿南北方向假设性地分成a区和b区2部分的状态的一例。

符号说明

1 流化床反应器

2 催化剂流动层

3 氧气供给管

4 原料供给管

5 反应生成气体抽出管

6a、6b 使用液体冷却介质的除热管

7a、7b 使用气体冷却介质的除热管

8 气液分离容器

9 冷却介质输送泵

10 冷却介质追加管

11 过热蒸气抽出管

12a、12b 温度检测器

13a、13b 温度指示计

14a、14b 流量调节阀(能力调节用)

15 饱和蒸气抽出管

具体实施方式

以下，对用于实施本发明的最佳实施方式(以下为本实施方式)进行详细说明。另外，本发明并不限于以下的实施方式，在不改变其主旨的范围内可进行各种变形来实施。

本实施方式的温度控制方法为使用流化床反应器实施气相放热反应时的温度控制方法，该方法包括如下工序：前述流化床反应器在各不超过20平方米的有效截面积分别具有除热管和温度检测器，用前述温度检测器检测的温度偏离设定温度时，调节前述除热管的除热能力，各前述有效截面积分别控制温度的工序。

本实施方式中，将流化床反应器假设性地分割为各不超过20平方米的有效截面积，在被分割的各有效截面积分别设置除热管和温度检测器来控制温度，从而可通过除热管来控制温度，其中，该除热管与检测出偏离设定温度的差异的温度检测器相接近并对检测器设置处的温度的影响大。而且，通过与检测出偏离设定温度的差异的温度检测器相接近的除热管来除热时，从实施控制到显现实际效果的时间短。因此，推断可防止时间延迟带来的过大调节和过小调节，并可防止温度发散，结果，可更精确地控制反应器内的温度。

作为被假设性地分割的有效截面积，优选为15平方米以下、更优选为10平方米以下。这里“有效截面积”是指：除去流化床反应器中的内插物部分等的、内容物实际可流动的截面积。

本实施方式中，在各不超过20平方米的有效截面积分别设置温度检测器和除热管，在用温度检测器检测的温度偏离设定温度时，调节除热管的除热能力，各前述有效截面积分别控制温度。除热管除热能力的调节可使用调节计自动进行，也可适当判断并手动进行。

这里，“设定温度”是指：在气相放热反应中，可赋予适当的转化率和目标产物的收率这样的流化床反应器内的温度，可根据所实施的反应任意设定。

在各不超过20平方米的有效截面积分别设置的温度检测器可以为一个以上、也可为多个。在被分割的有效截面积设置多个温度检测器时，可以仅使用其中的一个检测器，也可以选择两个以上检测器来进行对多个检测温度求平均等的计算。这里，在对多个检测温度求平均时，平均处理当然必须在被分割的各有效截面积进行，而不是跨越被分割的有效截面积来将检测温度平均。

设置温度检测器的位置只要为可稳定地测定反应器的温度的地方则没有特别限制，根据目的，可设置于催化剂浓厚层·稀薄层·气体出口等。所设置的温度检测器的形式没有特别限制，可使用通常使用的形式的检测器，例如热电偶、测温电阻体。

本实施方式中，在各不超过20平方米的有效截面积分别设置至少一个除热管，其中，该除热管除去反应热来控制反应器内的温度。除热管还可具有对反应中产生的能量进行回收的目的。所设置的除热管的形状只要可适当设置于反应器内则没有特别限制，从买到材料的容易程度和加工容易程度出发，通常为配管所使用的材料，即、将钢管与钢管接口组合、被加工成若干个连接而成的U字型。除热管的材质也没有特别限制，可根据所使用的条件、即冷却介质或反应气体这样的所接触的流体的温度、压力、腐食性的有无等，从配管材料、例如规定于JIS G-3454、G-3458、G-3459的配管材料、以及规定于JIS B-2311等的钢管接口中自由选择来使用。

相应于原料的供给速度、或者相应于污染等导致的除热管的能力降低来调节除热管的除热能力。因此，为了可大致调节总除热能力，优选将对必要的除热量具有一定富余能力的管分开设置成多个系列。这里，系列是指：具有可分别开闭冷却介质流动的阀的、可分别设定使用或不使用的除热管或除热管的组。除热管的除热能力受到如下各种因素支配：与流化床的浓厚层部分的接触面积、与流化床的稀薄层的接触面积、催化剂层的温度、所通入的冷却介质的种类·物理形态·供给温度·供给速度等。因此，在调节除热管的除热能力时，可通过从这些多种支配因子当中改变一种以上可任意设定的物理量、例如冷却介质的供给温度或供给速度而调节该该除热能力。此外，也可以通过增减除热管的使用根数以改变传热面积，结果调节整体的除热能力。

除热管的总除热能力只要为由所产生的反应热量等中除去规定的应该除热的热量(必要能力)以上，则没有特别限制，优选为必要能力的130％以上、更优选为150％以上、进而优选为180％以上。从防止设备过大的观点出发，除热管的总除热能力优选为必要能力的300％以下、更优选为270％以下、进一步优选为240％以下。由于趋向于越增加除热管的系列数则越容易调节除热能力，因而优选设置5系列以上、更优选为8系列以上、进一步优选为10系列以上。可通过适当切换这些多个系列的使用或不使用，大致调节总除热能力来使用。

通入除热管的冷却介质只要可实现必要的除热能力则没有特别限制，但优选为在反应器的运转温度下蒸发的液体、更优选为水、进一步优选为加压至0.5～5MPa(表压)的水。通过将反应器的运转温度下蒸发的液体作为冷却介质，则可利用蒸发潜热带来的除热，因此，可使该除热管的总传热系数变得比较高。因此，除热管的每单位表面积的除热量变大，可降低除热管的必要根数。此外，所得的冷却介质的蒸气可再次作为冷却介质利用。

冷却介质不仅仅使用液体，优选同时设置使用气体作为冷却介质的除热管，进而更优选为同时设置如下的除热管，即，冷却介质使用液体，将蒸发的冷却介质的一部分作为液体-蒸气的气液混相流回收，再将产生的蒸气作为冷却介质使用而回收过热蒸气的除热管。

作为流化床反应器，通常采用如下形式，即，从反应器下部导入的气体的上升流使得催化剂颗粒保持流动化状态的上升流形式。但在本实施方式中，并不只限于该形式，也可以为下降流形式或者其他方式。

为了更精确地进行实施气相放热反应的流化床反应器的温度控制，期望尽量稳定地保持所产生的热量、以及流化床内的热移动迅速进行。为了稳定地保持产生热量，期望尽量将原料的供给速度、反应压力等反应条件保持为一定、使反应稳定地进行。为了迅速进行流化床内的热移动，有必要良好地保持流化床的流动状态。已知，流化床的流动状态通常受到气体流速(空塔速度)、催化剂的粒径等支配。对于气体流速，只要是可良好地保持流化床的流动状态的范围则没有特别限制。此外，催化剂只要为流化床反应器所使用的催化剂则可原样使用，但重均粒径优选为20～100μm，更优选为30～80μm，进一步优选为40～60μm。此外，粒径44μm以下的微粉末(所谓的良组分)的含量优选为10～70重量％，进一步优选为在Geldart粉体分类地图中分类为A颗粒的催化剂。

作为本实施方式中的气相放热反应，没有特别限定，可列举例如，以丙烷和/或丙烯作为原料制造丙烯腈的气相氨氧化反应、以选自正丁烷、1-丁烯、2-丁烯、丁二烯、苯中的1种以上作为原料制造马来酸酐的气相氧化反应、以异丁烯和/或异丁烷作为原料制造甲基丙烯腈的气相氨氧化反应、以邻二甲苯和/或萘作为原料制造邻苯二甲酸酐的气相氧化反应、以苯酚和甲醇作为原料制造2，6-二甲苯酚和/或邻甲酚的气相烷基化反应、以甲烷和/或甲醇作为原料制造氢氰酸(HCN)的气相氨氧化反应等。

气相放热反应的反应热因反应而不同，例如由丙烯和氨气生成丙烯腈的反应的反应热为520kJ/mol(丙烯)、由丙烷和氨气生成丙烯腈的反应的反应热为637kJ/mol(丙烷)。但是，实际的反应为并发、连续反应，产生CO₂、CO、其它的副产物。连副反应也包括在内的总反应热，可考虑各个并发的反应的贡献率(各产物的收率)来求得。

例如，丙烷燃烧生成CO₂和水、或者生成CO和水的反应的反应热为每1mol丙烷各自为2043kJ/mol(丙烷)、和1194kJ/mol(丙烷)，因此，在某条件下使100mol丙烷与氨气和氧气反应时，80mol的丙烷反应(反应率80％)，生成50mol的丙烯腈(收率50％)、60mol的CO₂(收率20％)、30mol的CO(收率10％)时，在该条件下的总反应热可以通过637×0.5+2043×0.2+1194×0.1＝846.5(kJ/mol)来求得。从计算过程可知，由于总反应热因原料的反应率、各并发反应的贡献率(产物的分布)等而变化，因而依赖于反应条件。总反应热没有特别限制，如果过大，则由于应当除热的热量增加，使得控制变困难，成为反应器内的温度分布的原因、进而在极端的情况也可导致反应器的热失控，因此，在选择反应条件时，优选使总反应热尽量减小。具体地说，可以选择反应条件，使得每1mol供给的原料优选为50～2500kJ/mol(原料)、更优选为70～2000kJ/mol(原料)、进一步优选为100～1500kJ/mol(原料)。

另一方面，在气相放热反应中，作为目标的产物的稳定性并不那么大，因此，伴随反应的进行、即反应转化率的上升，进行目标产物的连续反应，目标产物的选择率趋向于降低。这里，反应转化率依赖于催化剂的活性、且活性上升的同时转化率也上升。此外，催化剂的活性依赖于反应温度、且通常反应温度上升的同时活性也上升，因此，假如反应温度因一些原因而上升时，反应量增加以及连续反应进行，因此作为总体的反应热增加。

例如，从前项条件中只有温度上升5℃而完全不改变其它条件时，供给的100mol丙烷当中，82.5mol的丙烷反应(反应率82.5％)，生成50.3mol的丙烯腈(收率50.3％)、64.5mol的CO₂(收率21.5％)、32.1mol的CO(收率10.7％)，如此改变时，该条件下的总反应热为637×0.503+2043×0.215+1194×0.107＝887.4(kJ/mol)。总反应热的变化率可以通过总反应热的对温度的偏微分系数来表示，此时在该温度的周围做近似直线，从而以(887.4-846.5)÷5＝8.2(kJ/mol·K)来求得。正如从计算过程可知那样，总反应热的对温度的偏微分系数因反应温度、原料的反应率、各并发反应的贡献率(各产物的收率)等而变化，因而依赖于反应条件。总反应热的变化率过大时，热平衡上，反应温度的控制变得不稳定，导致反应器内的温度分布的原因、进而在极端的情况下也可导致反应器的热失控，因此，从该方面出发，选择反应条件时，优选使总反应热的变化率尽量减小。具体地说，可以选择反应条件，使得总反应热的对温度的偏微分系数为0.2～40kJ/mol(原料)·K、优选为0.5～30kJ/mol(原料)·K、特别优选为1～10kJ/mol(原料)·K。

[目标化合物的制造方法]

此外，本实施方式的目标化合物的制造方法为使用流化床反应器的目标化合物的制造方法，该制造方法包括：(a)向填充有催化剂的前述流化床反应器中供给原料，实施气相放热反应的工序、(b)前述流化床反应器在各不超过20平方米的有效截面积分别具有除热管和温度检测器，用前述温度检测器检测的温度偏离设定温度时，调节前述除热管的除热能力，各前述有效截面积分别控制温度的工序。

工序(a)为向填充有催化剂的前述流化床反应器中供给原料，实施气相放热反应的工序。这里，作为气相放热反应，可列举与上述气相放热反应相同的反应，作为其原料，可列举与作为该气相放热反应的原料所例示的原料相同的原料。此外，作为催化剂，没有特别限制，可列举复合氧化物催化剂等在气相放热反应中通常使用的催化剂。

工序(b)为如下工序：流化床反应器在各不超过20平方米的有效截面积分别具有除热管和温度检测器，通过温度检测器检测的温度偏离设定温度时，调节除热管的除热能力，各有效截面积分别控制温度。这里，工序(b)对应于上述温度控制方法中的工序，通过用同样的方法进行，可制造目标化合物。作为目标化合物，可列举与上述气相放热反应的产物所例示的化合物相同的化合物。

图1表示本实施方式中的流化床反应器的一例，图2表示流化床反应器的AA’面的截面图。流化床反应器(1)的直径为6m时，其有效截面积为约28平方米，因此，为了不超过20平方米，例如以南北的线假设性地分成2部分(图2中、a区和b区)。在流化床反应器(1)内部形成有由催化剂构成的催化剂流动层(2)。从设于反应器下部的氧气导入管(3)供给包含氧气的气体(通常为空气)、从原料供给管(4)供给包含原料的气体。包含反应产物的气体经过抽出管(5)被抽出到反应器(1)外。

在流化床反应器(1)的内部设置有位于催化剂流动层(2)内并将液体用作冷却介质的除热管(6a、6b)、以及将气体用作冷却介质的除热管(7a、7b)。更详细地说，流化床反应器(1)的a区中设置有除热管6a和除热管7a、b区中设置有除热管6b和除热管7b。另外，图1中各个除热管只示出各1个系列，但通常设置各自的多个系列。

使用液体的除热管(6a、6b)中，从气液分离容器(8)通过冷却介质输送泵(9)供给冷却介质。冷却介质的一部分通过催化剂流动层(2)与除热管(6a、6b)的热交换而蒸发，并以气液二相流返回到气液分离容器(8)中，气液被分离。液体的冷却介质通过蒸发而减少的部分通过冷却介质追加管(10)被追加供给。

除热管(6a、6b)中产生的冷却介质蒸气的一部分被供给到除热管(7a、7b)中。冷却介质蒸气通过催化剂流动层(2)与除热管(7a、7b)的热交换而成为过热蒸气，通过过热蒸气抽出管(11)被供给到体系外。

在催化剂流动层(2)中设置有温度检测器(12a、12b)。图1中只示出各一个温度检测器，但可设置多个。设置多个温度检测器时，在选择适当的检测器进行取平均等的适当计算之后，作为流动层的温度来使用。温度检测器(12a、12b)所检测的温度信息被传达到温度指示计(13a、13b)，分别检测流动层的a区、b区的温度。

如上所述，a区设置有除热管6a、7a，b区设置有除热管6b、7b，因此，温度检测器12a的测定值反映到除热管6a、7a的除热能力的控制中、温度检测器12b的测定值反映到除热管6b、7b的除热能力的控制中。

基于所检测的流动层的温度与设定温度之差来操作冷却介质的流量调节阀(14a、14b)，并调节通入除热管(7a、7b)的冷却介质的流量，从而调节除热管(7a、7b)的除热能力。

除热管(6a、6b)中产生的冷却介质蒸气当中，没有在除热管(7a、7b)中使用的剩余部分通过饱和蒸气抽出管(15)被供给到体系外。

实施例

以下，使用实施例对本发明进行更详细说明，但本发明并不限于以下的实施例。

[实施例1]

向如图1所示的形式的、直径6.82m的流化床反应器(1)中填充80吨复合氧化物催化剂，其中，该催化剂由钼、钒、锑、铌组成，平均粒径为50μm、含有12％粒径为44μm以下的微粉末。从氧气供给管(3)供给空气45000Nm³/Hr，从原料供给管(4)供给丙烷3000Nm³/Hr和氨气2700Nm³/Hr的混合气体，主要制造丙烯腈。

由于除去内插物部分的有效截面积为大致36平方米，因此，如图2所示，假设性地分成2部分、各18平方米，作为a区和b区。

在催化剂流动层(2)中，在a区设置除热管(6a)15系列，该管使用JIS G-3458规定的外径114.3mm的钢管与JIS B-2311规定的对应的直径的对接焊式180°大半径弯管而制作。在b区设置除热管(6b)15系列(直管部的总计为1250m)。在这些除热管(6a、6b)中，从气液分离容器(8)供给235℃的水800吨/Hr，且使其一部分蒸发，以温度236℃、压力3MPa(表压)的气液2相流回收。常规条件下的蒸发率为5.8％。

在a区设置使用与除热管(6a、6b)相同的材料制作的除热管(7a)8系列、在b区设置除热管(7b)8系列(直管部的总计为450m)。向这些除热管(7a、7b)供给从除热管(6a、6b)中产生的气液二相流中通过气液分离容器(8)分离出来的温度236℃、压力3MPa(表压)的饱和水蒸气17吨/Hr，回收温度370～372℃的过热蒸气。

在a区、b区的大致中心位置的流动层部分设置各1个K型热电偶作为温度检测器(12a、12b)，用温度指示计(13a、13b)将热电动势变换为温度信号来检测。

调节流量调节阀(14a)的开度以调节除热管(7a)的能力，进行a区的温度调节，使得温度指示计(13a)所检测的温度为445℃。同样，调节流量调节阀(14b)的开度以调节除热管(7b)的能力，进行b区的温度调节，使得温度指示计(13b)所检测的温度为445℃。此时，测定流动层内的各10处位置的温度，最低处为443℃、最高处为446.5℃，其温度差为3.5℃，反应器内温度被良好地控制。

[实施例2]

温度检测器(12a)加上a区内位于温度检测器(12a)南和北的位置的温度计的总计3点的平均温度作为a区的温度，温度检测器(12b)加上b区内位于温度检测器(12b)的南和北的位置的温度计的总计3点的平均温度作为b区的温度，除此以外，通过与实施例1同样的方法进行反应。

调节流量调节阀(14a)的开度以调节除热管(7a)的能力，进行a区的温度调节，使得上述a区的3点的平均温度为445℃。同样，调节流量调节阀(14b)的开度以调节除热管(7b)的能力，进行b区的温度调节，使得上述b区的3点的平均温度为445℃。此时，测定流动层内的各10处位置的温度，最低处为443.8℃、最高处为446.1℃，其温度差为2.3℃，反应器内温度被良好地控制。

[实施例3]

在与实施例1同样的流化床反应器中填充105吨复合氧化物催化剂，其中，该催化剂末由钒、磷组成，平均粒径为60μm、含有40％粒径为44μm以下的微粉末。从氧气供给管(3)供给空气70000Nm³/Hr、从原料供给管(4)供给正丁烷2950Nm³/Hr，主要制造马来酸酐。

与实施例1同样，分开为a区和b区，调节流量调节阀(14a)的开度以调节除热管(7a)的能力，进行a区的温度调节，使得温度指示计(13a)所检测的温度为452.5℃。同样，调节流量调节阀(14b)的开度以调节除热管(7b)的能力，进行b区的温度调节，使得温度指示计(13b)所检测的温度为452.5℃。此时，测定流动层内的各10处位置的温度，最低处为451.2℃、最高处为454.9℃，其温度差为3.7℃，反应器内温度被良好地控制。

[实施例4]

在与实施例1同样的流化床反应器中填充300吨复合氧化物催化剂，其中，该催化剂由铁、钒组成，平均粒径为50μm、含有40％粒径为44μm以下的微粉末。从原料供给管(4)供给甲醇、苯酚的混合气体50000Nm³/Hr，主要制造邻甲酚、2，6-二甲苯酚。

与实施例1同样，分开为a区和b区，调节流量调节阀(14a)的开度以调节除热管(7a)的能力，进行a区的温度调节，使得温度指示计(13a)所检测的温度为330℃。同样，调节流量调节阀(14b)的开度以调节除热管(7b)的能力，进行b区的温度调节，使得温度指示计(13b)所检测的温度为330℃。此时，测定流动层内的各10处位置的温度，最低处为328.8℃、最高处为331.7℃，其温度差为2.9℃，反应器内温度被良好地控制。

[比较例1]

在实施例1中，调节流量调节阀(14a)和(14b)的开度以调节除热管(7a)和(7b)的能力，进行反应器全体的温度调节，使得温度指示计(13a)和(13b)所检测的温度的平均值为445℃。此时，测定流动层内的各10处位置的温度，最低处为441.2℃、最高处为449.7℃，其温度差为8.5℃，反应器内温度未被良好地控制。

[比较例2]

在实施例1中，不将流化床反应器假设性地分开为2部分而将温度检测器的设置位置按如下进行改变。即，在流动层的中心部设置1个K型热电偶作为温度检测器(12)，用温度指示计(13)将热电动势变换为温度信号来检测。

调节流量调节阀(14)的开度以调节除热管(7)的能力，进行反应器全体的温度调节，使得温度指示计(13)所检测的温度为445℃。此时，测定流动层内的各10处位置的温度，最低处为440℃、最高处为451℃，其温度差为11℃，反应器内温度未被良好地控制。

[比较例3]

在实施例3中，调节流量调节阀(14a)和(14b)的开度以调节除热管(7a)和(7b)的能力，进行反应器全体的温度调节，使得温度指示计(13a)和(13b)所检测的温度的平均值为452.5℃。此时，测定流动层内的各10处位置的温度，最低处为448.1℃、最高处为457.2℃，其温度差为9.1℃，反应器内温度未被良好地控制。

[比较例4]

在实施例4中，调节流量调节阀(14a)和(14b)的开度以调节除热管(7a)和(7b)的能力，进行反应器全体的温度调节，使得温度指示计(13a)和(13b)所检测的温度的平均值为330℃。此时，测定流动层内的各10处位置的温度，最低处为326.0℃、最高处为334.2℃，其温度差为8.2℃，反应器内温度未被良好地控制。

从以上结果可知，使用本实施方式的温度控制方法的实施例1和2的气相放热反应，在反应器内任意一处均与设定温度的温度差小，反应器内温度被精确控制在某一定范围。

与此相对，比较例1、3和4的气相放热反应，采用反应器全体的平均值作为检测温度，未在各不超过20平方米的有效截面积分别控制温度，因此，根据检测位置，与设定温度的温度差大，无法精确控制反应器内温度。

此外，比较例2的气相放热反应，作为反应器全体只具有1个温度检测器，未在各不超过20平方米的有效截面积分别控制温度，因此，根据检测位置，与设定温度的温度差大，无法精确控制反应器内温度。

工业上的可利用性

根据本发明，可精确地控制流化床反应器的温度，该流化床反应器在工业上制造对各种合成树脂·合成纤维的制造有用的单体时广泛使用，在催化剂带来最高收率的温度区域内可长期稳定地运转。

Claims (10)

1.温度控制方法，其为使用流化床反应器实施气相放热反应时的温度控制方法，

该方法包括如下工序：前述流化床反应器在各不超过20平方米的有效截面积分别具有除热管和温度检测器，用前述温度检测器检测的温度偏离设定温度时，调节前述除热管的除热能力，各前述有效截面积分别控制温度。

2.根据权利要求1所述的方法，在实施前述气相放热反应的温度范围中，总反应热为50～2500kJ/mol(原料)，且前述总反应热的对温度的偏微分系数为0.2～40kJ/mol(原料)·K。

3.根据权利要求1或2所述的方法，前述气相放热反应为以丙烷和/或丙烯为原料的气相氨氧化反应，反应的产物为丙烯腈。

4.根据权利要求1或2所述的方法，前述气相放热反应为以选自正丁烷、1-丁烯、2-丁烯、丁二烯、苯中的1种以上为原料的气相氧化反应，反应的产物为马来酸酐。

5.根据权利要求1或2所述的方法，前述气相放热反应为以异丁烯和/或异丁烷为原料的气相氨氧化反应，反应的产物为甲基丙烯腈。

6.根据权利要求1或2所述的方法，前述气相放热反应为以邻二甲苯和/或萘为原料的气相氧化反应，反应的产物为邻苯二甲酸酐。

7.根据权利要求1或2所述的方法，前述气相放热反应为以苯酚和甲醇为原料的气相烷基化反应，反应的产物为2，6-二甲苯酚和/或邻甲酚。

8.根据权利要求1或2所述的方法，前述气相放热反应为以甲烷和/或甲醇为原料的气相氨氧化反应，反应的产物为氢氰酸(HCN)。

9.根据权利要求1或2所述的方法，前述气相放热反应为以选自乙烷、乙烯、乙醇中的1种以上为原料的气相氨氧化反应，反应的产物为乙腈。

10.一种制造方法，其为使用流化床反应器的目标化合物的制造方法，该制造方法包括：

(a)向填充有催化剂的前述流化床反应器中供给原料，实施气相放热反应的工序；

(b)前述流化床反应器在各不超过20平方米的有效截面积分别具有除热管和温度检测器，用前述温度检测器检测的温度偏离设定温度时，调节前述除热管的除热能力，各前述有效截面积分别控制温度的工序。

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