JP4515150B2

JP4515150B2 - 熱交換システム及び方法

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Publication number: JP4515150B2
Application number: JP2004148339A
Authority: JP
Inventors: 治松本; 淳平田
Original assignee: Chiyoda Corp
Current assignee: Chiyoda Corp
Priority date: 2004-05-18
Filing date: 2004-05-18
Publication date: 2010-07-28
Anticipated expiration: 2024-05-18
Also published as: JP2005329293A

Description

本発明は、熱交換システムに関する。本発明は、特に、反応容器を加熱又は冷却するための熱交換システムに関する。

化学工業などの分野において、同一の反応装置を目的に応じて異なる化学反応に利用するバッチプラントが開発されている（例えば、特許文献１参照）。特許文献１に記載のバッチプラントでは、反応容器の外壁にジャケットを設け、ジャケット内部に熱媒体を導入して反応容器を加熱又は冷却する。

使用した反応装置を、異なる物質の製造に利用するときは、反応容器の内部を洗浄する必要がある。特に、有機合成法などにより薬剤を製造するプラントにおいては、少量の不純物の混入であっても重大な問題を引き起こす可能性があるので、洗浄には十分な注意が必要となる。反応容器の蓋を開けて内部を直接洗浄するのが最も確実であるが、作業員が薬剤に直接触れるのを防ぎ、また、溶媒蒸気に曝されるのを防ぐために、まず、洗浄溶媒を反応容器に入れ、ジャケットを加熱し、溶媒を還流させて反応容器の内壁面を洗浄するのが一般的である。
特開平５−２３５７８号公報

ところが、従来の非分割型ジャケットに高温熱媒体を導入して反応容器を加熱すると、通常の還流洗浄時に反応容器に仕込まれる洗浄溶媒量は少量であるため、反応容器の上部の内壁も加熱されるので、気化した溶媒の液化が妨げられ、効率良く内壁面を洗浄することができないという問題があった。

本発明はこうした状況に鑑みてなされたものであり、その目的は、ジャケットを上下に分割して、反応容器の温度をジャケット上下で独立して適切に制御する技術の提供にある。

本発明のある態様は、熱交換システムに関する。この熱交換システムは、反応容器の下部に設置された第１熱交換部と、反応容器の上部に設置された第２熱交換部と、前記反応容器を加熱するための高温熱媒体を前記第１熱交換部へ供給するための第１配管と、前記反応容器を加熱するための高温熱媒体を前記第２熱交換部へ供給するための第２配管と、前記高温熱媒体よりも低い温度の低温熱媒体を前記第２熱交換部へ供給するための第３配管と、を備えることを特徴とする。

これによれば、反応容器の上部と下部を異なる温度に制御することができるので、例えば、還流洗浄時に、下部を加熱して溶媒を蒸発させ、上部は冷却して蒸発した溶媒の液化を促進して、効果的に還流洗浄を行うことができる。また、小容量の反応を行うとき、下部のみを選択的に加熱することができるので、上部に析出した固体が加熱されて焦げ付くなどの事態を低減することができる。

熱交換システムは、前記低温熱媒体を前記第１熱交換部へ供給するための第４配管を更に備えてもよい。これにより、下部のみを冷却することも可能となり、幅広い反応条件に対応することができる。

熱交換システムは、前記第１熱交換部及び前記第２熱交換部に対する前記高温熱媒体又は前記低温熱媒体の供給を制御する制御部を更に備えてもよく、前記制御部は、前記反応容器内部を還流洗浄するときに、前記第１配管から前記第１熱交換部に前記高温熱媒体を供給するとともに、前記第３配管から前記第２熱交換部に、前記低温熱媒体を供給する制御を行ってもよい。

本発明の別の態様も、熱交換システムに関する。この熱交換システムは、反応容器の下部に設置された第１熱交換部と、反応容器の上部に設置された第２熱交換部と、前記第１熱交換部へ熱媒体を供給するための第１配管と、前記第２熱交換部へ熱媒体を供給するための第２配管と、前記第１熱交換部及び前記第２熱交換部に対する前記熱媒体の供給を制御する制御部と、を備え、前記制御部は、前記反応容器内部を還流洗浄するときに、前記第１配管から前記第１熱交換部に、前記反応容器を加熱するための高温熱媒体を供給するとともに、前記第２配管から前記第２熱交換部に、前記高温熱媒体よりも低い温度の低温熱媒体を供給する制御を行うことを特徴とする。

前記高温熱媒体の温度は、前記還流洗浄に用いる溶媒の沸点よりも高く、前記低温熱媒体の温度は、前記溶媒の沸点よりも低く凝固点よりも高くてもよい。これにより、反応容器の下部では溶媒が気化し、上部では溶媒が液化するので、効果的に還流洗浄を行うことができる。

本発明の更に別の態様は、熱交換方法に関する。この方法は、反応容器の内部を還流洗浄するときに、前記反応容器の下部に設置された第１熱交換部に、前記反応容器を加熱するための高温熱媒体を供給するとともに、前記反応容器の上部に設置された第２熱交換部に、前記高温熱媒体よりも低い温度の低温熱媒体を供給することを特徴とする。

なお、以上の構成要素の任意の組合せ、本発明の表現を方法、装置、システム、記録媒体、コンピュータプログラムなどの間で変換したものもまた、本発明の態様として有効である。

本発明によれば、反応容器の温度を適切に制御する技術を提供することができる。

（第１の実施の形態）
図１は、複合熱媒体方式による熱交換システムの基本構成を示す。熱交換システム２０は、反応容器１０に接するように設けられたジャケット１２と、ジャケット１２内に熱媒体を導入するための配管２２ａ及び２２ｂと、ジャケット１２から熱媒体を排出するための配管２４ａ及び２４ｂと、スチームトラップ２６とを備える。熱交換システム２０は、配管２２ａ又は２２ｂを介して、ジャケット１２の内部に所定の温度の熱媒体を供給することにより、反応容器１０を加熱又は冷却する。

反応容器１０を加熱するときは、高温熱媒体であるスチームが、配管２２ａを介してジャケット１２内に供給される。ジャケット１２内に供給されたスチームは、ジャケット１２内で凝縮し、配管２４ａを介してスチームトラップ２６へ送られ、排出される。反応容器１０を冷却するときは、低温熱媒体である冷却水が、配管２２ｂを介してジャケット１２内に供給される。ジャケット１２内に供給された冷却水は、配管２４ｂを介して排出され、再び冷却水として利用される。このように、複合熱媒体方式では、温度の異なる複数の熱媒体を利用して反応容器１０の温度を調整する。各配管に設けられた弁の開閉は、図示しない制御部により制御される。

前述したように、図１に示した熱交換システム２０においては、還流洗浄時に反応容器１０の上部も加熱されてしまうので、反応容器１０内の上部に、洗浄用の溶媒が凝縮しない非凝縮帯が形成され、洗浄効率が落ちる。このような問題を解決するために、本実施の形態では、ジャケット１２を上下に分割し、それぞれのジャケットに対して、高温熱媒体を供給するための配管と低温熱媒体を供給するための配管を設けることにより、上下のジャケットを独立して温度制御することを可能とする。これにより、より適切に反応容器の温度を制御することができ、特に、還流洗浄の効率を向上させることができる。

図２は、本実施の形態の熱交換システムの構成を示す。熱交換システム３０は、反応容器１０に接するように、反応容器１０の下部に設置された第１熱交換部の一例である下部ジャケット１６、及び反応容器１０の上部に設置された第２熱交換部の一例である上部ジャケット１４と、上部ジャケット１４及び下部ジャケット１６内に熱媒体を供給するための配管３２ａ、３２ｂ、３２ｃ及び３２ｄと、熱媒体を排出するための配管３４ａ、３４ｂ、３４ｃ及び３４ｄと、反応液又はジャケット内の温度を取得して熱媒体の供給を制御する制御部３８ａ及び３８ｂと、制御部３８ａ及び３８ｂにより制御される弁３９ａ及び３９ｂとを備える。制御部３８ａは、反応液の温度を測定し、反応液の温度を上昇させる必要があるときは、弁３９ａを開いて上部ジャケット１４又は下部ジャケット１６にスチームを供給し、反応液の温度を下降させる必要があるときは、弁３９ｂを開いて上部ジャケット１４又は下部ジャケット１６に冷却水を供給する。熱交換システム３０では、スチームを上部ジャケット１４へ供給するための配管３２ａ、冷却水を上部ジャケット１４へ供給するための配管３２ｂ、スチームを下部ジャケット１６へ供給するための配管３２ｃ、及び冷却水を下部ジャケット１６へ供給するための配管３４ｄを設けているので、上部ジャケット１４と下部ジャケット１６の温度を独立して制御することが可能である。

図３は、反応容器１０内で大容量の反応を行うときに、反応容器１０内を加熱する場合の熱媒体供給経路を示す。この場合、熱交換システム３０は、上部ジャケット１４と下部ジャケット１６の双方にスチームを供給して、反応容器１０の上部と下部の双方を加熱する。図３では、スチームの供給経路が太実線で示されている。

制御部３８ａは、スチーム側の弁３９ａを開く。このとき、配管３２ａの弁と配管３４ｃの弁が開かれ、配管３２ａを介して上部ジャケット１４へ、配管３２ｃを介して下部ジャケット１６へ、それぞれスチームが供給される。上部ジャケット１４へ供給されたスチームは、配管３４ａ及びスチームトラップ３６を介して排出され、下部ジャケット１６へ供給されたスチームは、配管３４ｃ及びスチームトラップ３６を介して排出される。

図４は、反応容器１０内で大容量の反応を行うときに、反応容器１０内を冷却する場合の熱媒体供給経路を示す。この場合、熱交換システム３０は、上部ジャケット１４と下部ジャケット１６の双方に冷却水を供給して、反応容器１０の上部と下部の双方を冷却する。図４では、冷却水の供給経路が太破線で示されている

制御部３８ａは、冷却水側の弁３９ｂを開く。このとき、配管３２ｂの弁と配管３２ｄの弁が開かれ、配管３２ｂを介して上部ジャケット１４へ、配管３２ｄを介して下部ジャケット１６へ、それぞれ冷却水が供給される。上部ジャケット１４へ供給された冷却水は、配管３４ｂを介して、下部ジャケット１６へ供給された冷却水は、配管３４ｄを介して、それぞれ排出される。

図５は、反応容器１０内で小容量の反応を行うときに、反応容器１０内を加熱する場合の熱媒体供給経路を示す。この場合、熱交換システム３０は、下部ジャケット１６にスチームを供給して、反応容器１０の下部のみを加熱する。図５では、スチームの供給経路が太実線で示されている。

制御部３８ａは、スチーム側の弁３９ａを開く。このとき、配管３２ｃの弁が開かれ、配管３２ｃを介して下部ジャケット１６へスチームが供給される。下部ジャケット１６へ供給されたスチームは、配管３４ｃ及びスチームトラップ３６を介して排出される。これにより、無用な加熱を省いて運転コストを低減することができるとともに、反応容器１０内の上部壁面に析出して付着した固体成分が、加熱されて焦げ付いたりする事態を低減することができる。

図６は、反応容器１０内で小容量の反応を行うときに、反応容器１０内を冷却する場合の熱媒体供給経路を示す。この場合、熱交換システム３０は、下部ジャケット１６に冷却水を供給して、反応容器１０の下部のみを冷却する。図６では、冷却水の供給経路が太破線で示されている。

制御部３８ａは、冷却水側の弁３９ｂを開く。このとき、配管３２ｄの弁が開かれ、配管３２ｄを介して下部ジャケット１６へ冷却水が供給される。下部ジャケット１６へ供給された冷却水は、配管３４ｄを介して排出される。これにより、無用な冷却を省いて運転コストを低減することができる。

図７は、反応容器１０内を還流洗浄する場合の熱媒体供給経路を示す。この場合、熱交換システム３０は、下部ジャケット１６にスチームを供給して、反応容器１０の下部を加熱するとともに、上部ジャケット１４に冷却水を供給して、反応容器１０の上部を冷却する。すなわち、洗浄用の溶媒を沸点以上に加熱して溶媒を蒸発させるとともに、容器上部では蒸発した溶媒を冷却して液化させ、壁面を溶媒で洗浄する。図７では、スチームの供給経路が太実線で、冷却水の供給経路が太破線で示されている。

制御部３８ａは、スチーム側の弁３９ａを、制御部３８ｂは、冷却水側の弁３９ｂを開く。このとき、配管３２ｃの弁が開かれ、配管３２ｃを介して下部ジャケット１６へスチームが供給されるとともに、配管３２ｂの弁が開かれ、配管３２ｂを介して上部ジャケット１４へ冷却水が供給される。下部ジャケット１６へ供給されたスチームは、配管３４ｃ及びスチームトラップ３６を介して排出される。上部ジャケット１４へ供給された冷却水は、配管３４ｂを介して排出される。これにより、気化した溶媒が壁面上部で効率良く液化するため、壁面を溶媒で洗浄することができる。この場合、下部ジャケット１６に供給するスチームの温度は、洗浄用の溶媒の沸点よりも高い温度であることが望ましく、上部ジャケット１４に供給する冷却水の温度は、洗浄用の溶媒の沸点よりも低く、凝固点よりも高い温度であることが望ましい。

（第２の実施の形態）
図８は、単一熱媒体混合方式による熱交換システムの基本構成を示す。熱交換システム４０は、反応容器１０に接するように設けられたジャケット１２と、ジャケット１２内に熱媒体を導入するための配管４２ａ、４２ｂ及び４２ｃと、熱媒体を排出するための配管４４ａ、４４ｂ及び４４ｃと、熱媒体を循環させるための配管４６と、ポンプ４７とを備える。熱交換システム４０は、配管４２ａ、４２ｂ及び４２ｃを介して、ジャケット１２の内部に所定の温度の熱媒体を供給することにより、反応容器１０を加熱又は冷却する。

熱交換システム４０では、配管４２ａから供給される高温熱媒体と、配管４２ｂから供給される低温熱媒体とを所定の割合で混合した熱媒体が、配管４２ｃを介してポンプ４７によりジャケット１２内に供給される。ジャケット１２内に供給された熱媒体は、配管４４ｃ及び配管４６を介して再びジャケット１２内に供給されるか、配管４４ａ又は４４ｂを介して排出される。このように、複合熱媒体方式では、温度の異なる単一の熱媒体を混合して反応容器１０の温度を調整する。各配管に設けられた弁の開閉は、図示しない制御部により制御される。

図９は、本実施の形態の熱交換システムの構成を示す。熱交換システム５０は、反応容器１０に接するように設けられた第２熱交換部の一例である上部ジャケット１４及び第１熱交換部の一例である下部ジャケット１６と、上部ジャケット１４及び下部ジャケット１６内に熱媒体を供給するための配管５２ａ〜５２ｅと、熱媒体を排出するための配管５４ａ〜５４ｅと、自動オンオフ弁５３ａ、５３ｂ、５５ａ及び５５ｂと、配管５６ａ及び５６ｂと、ポンプ５７と、反応液又はジャケットの温度を取得して熱媒体の供給を制御する制御部５８ａ及び５８ｂと、制御部５８ａ及び５８ｂにより制御される弁５９ａ及び５９ｂとを備える。制御部５８ａは、反応液の温度を測定し、熱媒体を循環利用する場合は弁５９ａを閉じる。制御部５８ａは、反応液の温度を上げる場合は、弁５３ａ及び５５ａを開き、弁５９ａで高温熱媒体の流量を調整する。制御部５８ａは、反応液の温度を下げる場合は、弁５３ｂ及び５５ｂを開き、弁５９ａで低温熱媒体の流量を調整する。制御部５８ｂは、上部ジャケット１４の温度を測定し、上部ジャケット１４に低温熱媒体を供給するときは弁５９ｂを開く。

熱交換システム５０では、高温熱媒体を下部ジャケット１６へ供給するための配管５２ａ及び５２ｃ、低温熱媒体を下部ジャケット１６へ供給するための配管５２ｂ及び５２ｃ、高温熱媒体又は低温熱媒体を下部ジャケット１６から上部ジャケット１４へ循環させるための配管５２ｄ、低温熱媒体を上部ジャケット１４へ直接供給するための配管５２ｅを設けているので、上部ジャケット１４と下部ジャケット１６の温度を独立して制御することが可能である。

図１０は、反応容器１０内で大容量の反応を行うときに、反応容器１０内を加熱する場合の熱媒体供給経路を示す。この場合、熱交換システム５０は、上部ジャケット１４と下部ジャケット１６の双方に高温熱媒体を供給して、反応容器１０の上部と下部の双方を加熱する。図１０では、高温熱媒体の供給経路が太実線で示されている。

制御部５８ｂは、弁５９ｂを閉じておく。ポンプ５７は、配管５２ａから供給される高温熱媒体を、配管５２ｃを介して下部ジャケット１６へ供給する。下部ジャケット１６へ供給された高温熱媒体は、配管５２ｄを介して上部ジャケット１４へ供給される。上部ジャケット１４へ供給された高温熱媒体は、配管５４ｃから排出される。制御部５８ａは、反応液の温度に応じて弁５９ａを開閉し、弁５９ａが閉じられているときは、高温熱媒体は配管５６ａを介して配管５２ｃへ循環され、弁５９ａが開いているときは、高温熱媒体は配管５２ａを介して供給され、配管５４ａを介して排出される。

図１１は、反応容器１０内で大容量の反応を行うときに、反応容器１０内を冷却する場合の熱媒体供給経路を示す。この場合、熱交換システム５０は、上部ジャケット１４と下部ジャケット１６の双方に低温熱媒体を供給して、反応容器１０の上部と下部の双方を冷却する。図１１では、低温熱媒体の供給経路が太破線で示されている。

制御部５８ｂは、弁５９ｂを閉じておく。ポンプ５７は、配管５２ｂから供給される低温熱媒体を、配管５２ｃを介して下部ジャケット１６へ供給する。下部ジャケット１６へ供給された低温熱媒体は、配管５２ｄを介して上部ジャケット１４へ供給される。上部ジャケット１４へ供給された低温熱媒体は、配管５４ｃから排出される。制御部５８ａは、反応液の温度に応じて弁５９ａを開閉し、弁５９ａが閉じられているときは、低温熱媒体は配管５６ａを介して配管５２ｃへ循環され、弁５９ａが開いているときは、低温熱媒体は配管５２ｂを介して供給され、配管５４ｂを介して排出される。

図１２は、反応容器１０内で小容量の反応を行うときに、反応容器１０内を加熱する場合の熱媒体供給経路を示す。この場合、熱交換システム５０は、下部ジャケット１６に高温熱媒体を供給して、反応容器１０の下部のみを加熱する。図１２では、高温熱媒体の供給経路が太実線で示されている。

制御部５８ｂは、弁５９ｂを閉じておく。ポンプ５７は、配管５２ａから供給される高温熱媒体を、配管５２ｃを介して下部ジャケット１６へ供給する。下部ジャケット１６へ供給された高温熱媒体は、配管５２ｄ及び５６ｂを介して排出される。制御部５８ａは、反応液の温度に応じて弁５９ａを開閉し、弁５９ａが閉じられているときは、高温熱媒体は配管５６ａを介して配管５２ｃへ循環され、弁５９ａが開いているときは、高温熱媒体は配管５２ａを介して供給され、配管５４ａを介して排出される。これにより、小容量の反応の場合は反応容器１０の下部のみを加熱することができるので、無用な加熱を省いて運転コストを低減することができるとともに、反応容器１０内の上部壁面に析出して付着した固体成分が、加熱されて焦げ付いたりする事態を低減することができる。

図１３は、反応容器１０内で小容量の反応を行うときに、反応容器１０内を冷却する場合の熱媒体供給経路を示す。この場合、熱交換システム５０は、下部ジャケット１６に低温熱媒体を供給して、反応容器１０の下部のみを冷却する。図１３では、低温熱媒体の供給経路が太破線で示されている。

制御部５８ｂは、弁５９ｂを閉じておく。ポンプ５７は、配管５２ｂから供給される低温熱媒体を、配管５２ｃを介して下部ジャケット１６へ供給する。下部ジャケット１６へ供給された低温熱媒体は、配管５２ｄ及び５６ｂを介して排出される。制御部５８ａは、反応液の温度に応じて弁５９ａを開閉する。弁５９ａが閉じられているときは、低温熱媒体は配管５６ａを介して配管５２ｃへ循環される。弁５９ａが開いているときは、低温熱媒体は配管５２ｂを介して供給され、配管５４ｂを介して排出される。これにより、小容量の反応の場合は反応容器１０の下部のみを冷却することができるので、無用な冷却を省いて運転コストを低減することができる。

図１４は、反応容器１０内を還流洗浄する場合の熱媒体供給経路を示す。この場合、熱交換システム５０は、下部ジャケット１６に高温熱媒体を供給して、反応容器１０の下部を加熱するとともに、上部ジャケット１４に低温熱媒体を供給して、反応容器１０の上部を冷却する。図１４では、高温熱媒体の供給経路が太実線で、低温熱媒体の供給経路が太破線で示されている。

制御部５８ｂは、上部ジャケット１４の温度に応じて弁５９ｂを開閉する。ポンプ５７は、配管５２ａから供給される高温熱媒体を、配管５２ｃを介して下部ジャケット１６へ供給する。下部ジャケット１６へ供給された高温熱媒体は、配管５２ｄ及び５６ｂを介して排出される。制御部５８ａは、反応液の温度に応じて弁５９ａを開閉し、弁５９ａが閉じられているときは、高温熱媒体は配管５６ａを介して配管５２ｃへ循環され、弁５９ａが開いているときは、高温熱媒体は配管５２ａを介して供給され、配管５４ａを介して排出される。配管５２ｅから供給される低温熱媒体は、上部ジャケット１４へ供給される。上部ジャケット１４へ供給された低温熱媒体は、配管５４ｃ及び５４ｄを介して排出される。これにより、気化した溶媒が壁面上部で効率良く液化するため、壁面を溶媒で洗浄することができる。この場合、下部ジャケット１６に供給する高温熱媒体の温度は、洗浄用の溶媒の沸点よりも高い温度であることが望ましく、上部ジャケット１４に供給する低温熱媒体の温度は、洗浄用の溶媒の沸点よりも低く、凝固点よりも高い温度であることが望ましい。

（第３の実施の形態）
図１５は、単一熱媒体間接熱交方式による熱交換システムの基本構成を示す。熱交換システム６０は、反応容器１０に接するように設けられたジャケット１２と、ジャケット１２内に熱媒体を導入するための配管６２と、熱媒体を排出するための配管６４と、熱交換器６６ａ及び６６ｂと、ポンプ６７とを備える。熱交換システム６０は、熱交換器６６ａ又は６６ｂにより所定温度に調節された熱媒体を、配管６２を介してジャケット１２の内部に供給することにより、反応容器１０を加熱又は冷却する。

反応容器１０を加熱するときは、熱媒体を高温熱交換器６６ａにより加熱し、ポンプ６７により配管６２を介してジャケット１２へ供給する。反応容器１０を冷却するときは、熱媒体を低温熱交換器６６ｂにより冷却し、ポンプ６７により配管６２を介してジャケット１２へ供給する。ジャケット１２へ供給された熱媒体は、配管６４を介して排出され、再び熱交換器６６ａ又は６６ｂにより加熱又は冷却されてジャケット１２へ供給される。このように、単一熱媒体間接熱交方式では、単一の熱媒体を加熱又は冷却して供給することにより反応容器１０の温度を調整する。各配管に設けられた弁の開閉は、図示しない制御部により制御される。

図１６は、本実施の形態の熱交換システムの構成を示す。熱交換システム７０は、反応容器１０に接するように設けられた第２熱交換部の一例である上部ジャケット１４及び第１熱交換部の一例である下部ジャケット１６と、上部ジャケット１４及び下部ジャケット１６内に熱媒体を供給するための配管７２ａ〜７２ｅと、熱媒体を排出するための配管７４ａ及び７４ｂと、熱交換器７６ａ及び７６ｂと、ポンプ７７と、反応液又はジャケット内の温度を取得して熱媒体の供給を制御する制御部７８ａ及び７８ｂと、制御部７８ａ及び７８ｂにより制御される弁７９ａ及び７９ｂとを備える。制御部７８ａ及び７８ｂは、反応液又はジャケット内の温度を測定し、熱媒体を加熱する場合は弁７９ａを開いてスチーム等の高温熱媒体を高温熱交換器７６ａへ導入し、熱媒体を冷却する場合は弁７９ｂを開いて冷ブライン等の冷熱媒体を低温熱交換器７６ｂへ導入する。加熱用の熱交換器７６ａと冷却用の熱交換器７６ｂのそれぞれから独立して上部ジャケット１４及び下部ジャケット１６へ熱媒体を供給するための配管が設けられているので、上部ジャケット１４と下部ジャケット１６の温度を独立に制御することが可能である。

図１７は、反応容器１０内で大容量の反応を行うときに、反応容器１０内を加熱する場合の熱媒体供給経路を示す。この場合、熱交換システム７０は、上部ジャケット１４と下部ジャケット１６の双方に高温熱媒体を供給して、反応容器１０の上部と下部の双方を加熱する。図１７では、高温熱媒体の供給経路が太実線で示されている。

制御部７８ａは弁７９ａを開く。ポンプ７７により供給される熱媒体は、配管７２ａを介して高温熱交換器７６ａに送られる。高温熱交換器７６ａにより加熱された高温熱媒体は、配管７２ｃを介して下部ジャケット１６へ、配管７２ｅ及び配管７２ｄを介して上部ジャケット１６へ、それぞれ供給される。上部ジャケット１４へ供給された高温熱媒体は配管７４ｂから、下部ジャケット１６へ供給された高温熱媒体は配管７４ａから、それぞれ排出され、ポンプ７７により循環される。

図１８は、反応容器１０内で大容量の反応を行うときに、反応容器１０内を冷却する場合の熱媒体供給経路を示す。この場合、熱交換システム７０は、上部ジャケット１４と下部ジャケット１６の双方に低温熱媒体を供給して、反応容器１０の上部と下部の双方を冷却する。図１８では、低温熱媒体の供給経路が太破線で示されている。

制御部７８ａは弁７９ｂを開く。ポンプ７７により供給される熱媒体は、配管７２ｂを介して低温熱交換器７６ｂに送られる。低温熱交換器７６ｂにより冷却された低温熱媒体は、配管７２ｄを介して上部ジャケット１４へ、配管７２ｅ及び配管７２ｃを介して下部ジャケット１６へ、それぞれ供給される。上部ジャケット１４へ供給された低温熱媒体は配管７４ｂから、下部ジャケット１６へ供給された低温熱媒体は配管７４ａから、それぞれ排出され、ポンプ７７により循環される。

図１９は、反応容器１０内で小容量の反応を行うときに、反応容器１０内を加熱する場合の熱媒体供給経路を示す。この場合、熱交換システム７０は、下部ジャケット１６に高温熱媒体を供給して、反応容器１０の下部のみを加熱する。図１９では、高温熱媒体の供給経路が太実線で示されている。

制御部７８ａは弁７９ａを開く。ポンプ７７により供給される熱媒体は、配管７２ａを介して高温熱交換器７６ａに送られる。高温熱交換器７６ａにより加熱された高温熱媒体は、配管７２ｃを介して下部ジャケット１６へ供給される。下部ジャケット１６へ供給された高温熱媒体は配管７４ａから排出され、ポンプ７７により循環される。

図２０は、反応容器１０内で小容量の反応を行うときに、反応容器１０内を冷却する場合の熱媒体供給経路を示す。この場合、熱交換システム７０は、下部ジャケット１６に低温熱媒体を供給して、反応容器１０の下部のみを冷却する。図２０では、低温熱媒体の供給経路が太破線で示されている。

制御部７８ａは弁７９ｂを開く。ポンプ７７により供給される熱媒体は、配管７２ｂを介して低温熱交換器７６ｂに送られる。低温熱交換器７６ｂにより冷却された低温熱媒体は、配管７２ｅ及び７２ｃを介して下部ジャケット１６へ供給される。下部ジャケット１６へ供給された低温熱媒体は配管７４ａから排出され、ポンプ７７により循環される。

図２１は、反応容器１０内を還流洗浄する場合の熱媒体供給経路を示す。この場合、熱交換システム７０は、下部ジャケット１６に高温熱媒体を供給して、反応容器１０の下部を加熱するとともに、上部ジャケット１４に低温熱媒体を供給して、反応容器１０の上部を冷却する。すなわち、洗浄用の溶媒を沸点以上に加熱して溶媒を蒸発させるとともに、容器上部では蒸発した溶媒を冷却して液化させ、壁面を溶媒で洗浄する。図２１では、高温熱媒体の供給経路が太実線で、低温熱媒体の供給経路が太破線で示されている。

制御部７８ａは弁７９ａを開き、制御部７８ｂは弁７９ｂを開く。ポンプ７７により供給される熱媒体は、配管７２ａを介して高温熱交換器７６ａに、配管７２ｂを介して低温熱交換器７６ｂに、それぞれ送られる。低温熱交換器７６ｂにより冷却された低温熱媒体は、配管７２ｄを介して上部ジャケット１４へ供給される。高温熱交換器７６ａにより加熱された高温熱媒体は、配管７２ｃを介して下部ジャケット１６へ供給される。上部ジャケット１４へ供給された低温熱媒体は配管７４ｂから、下部ジャケット１６へ供給された高温熱媒体は配管７４ａから、それぞれ排出され、ポンプ７７により循環される。これにより、気化した溶媒が壁面上部で効率良く液化するため、壁面を溶媒で洗浄することができる。この場合、下部ジャケット１６に供給する高温熱媒体の温度は、洗浄用の溶媒の沸点よりも高い温度であることが望ましく、上部ジャケット１４に供給する低温熱媒体の温度は、洗浄用の溶媒の沸点よりも低く、凝固点よりも高い温度であることが望ましい。

以上、説明したように、いずれの方式においても、高温熱媒体と低温熱媒体を独立して上部ジャケット１４及び下部ジャケット１６へ供給する配管を設けることにより、上部ジャケット１４と下部ジャケット１６の温度を制御することができる。これにより、大容量高温、大容量低温、小容量高温、小容量低温など、各種の反応条件に対応できるとともに、還流洗浄時には、下部のみを加熱して上部を冷却することにより、洗浄効率を大幅に向上させることができる。

以上、本発明を実施の形態をもとに説明した。この実施の形態は例示であり、それらの各構成要素や各処理プロセスの組合せにいろいろな変形例が可能なこと、またそうした変形例も本発明の範囲にあることは当業者に理解されるところである。

複合熱媒体方式による熱交換システムの基本構成を示す図である。本実施の形態の熱交換システムの構成を示す図である。反応容器内で大容量の反応を行うときに、反応容器内を加熱する場合の熱媒体供給経路を示す図である。反応容器内で大容量の反応を行うときに、反応容器内を冷却する場合の熱媒体供給経路を示す図である。反応容器内で小容量の反応を行うときに、反応容器内を加熱する場合の熱媒体供給経路を示す図である。反応容器内で小容量の反応を行うときに、反応容器内を冷却する場合の熱媒体供給経路を示す図である。反応容器内を還流洗浄する場合の熱媒体供給経路を示す図である。単一熱媒体混合方式による熱交換システムの基本構成を示す図である。本実施の形態の熱交換システムの構成を示す図である。反応容器内で大容量の反応を行うときに、反応容器内を加熱する場合の熱媒体供給経路を示す図である。反応容器内で大容量の反応を行うときに、反応容器内を冷却する場合の熱媒体供給経路を示す図である。反応容器内で小容量の反応を行うときに、反応容器内を加熱する場合の熱媒体供給経路を示す図である。反応容器内で小容量の反応を行うときに、反応容器内を冷却する場合の熱媒体供給経路を示す図である。反応容器内を還流洗浄する場合の熱媒体供給経路を示す図である。単一熱媒体間接熱交方式による熱交換システムの基本構成を示す図である。本実施の形態の熱交換システムの構成を示す図である。反応容器内で大容量の反応を行うときに、反応容器内を加熱する場合の熱媒体供給経路を示す図である。反応容器内で大容量の反応を行うときに、反応容器内を冷却する場合の熱媒体供給経路を示す図である。反応容器内で小容量の反応を行うときに、反応容器内を加熱する場合の熱媒体供給経路を示す図である。反応容器内で小容量の反応を行うときに、反応容器内を冷却する場合の熱媒体供給経路を示す図である。反応容器内を還流洗浄する場合の熱媒体供給経路を示す図である。

符号の説明

１０・・・反応容器、１２・・・ジャケット、１４・・・上部ジャケット、１６・・・下部ジャケット、３０，５０，７０・・・熱交換システム。

Claims

反応容器の下部に設置された第１熱交換部と、
反応容器の上部に設置された第２熱交換部と、
前記第１熱交換部へ熱媒体を供給するための第１配管と、
前記第２熱交換部へ熱媒体を供給するための第２配管と、
前記第１熱交換部及び前記第２熱交換部に対する前記熱媒体の供給を制御する制御部と、を備え、
前記制御部は、前記反応容器内部の溶媒を加熱還流させて前記反応容器内部を洗浄するときに、前記第１配管から前記第１熱交換部に、前記溶媒の沸点よりも高い温度の高温熱媒体を供給して、前記反応容器内部の下部において前記溶媒を蒸発させるとともに、前記第２配管から前記第２熱交換部に、前記溶媒の沸点よりも低く凝固点よりも高い温度の低温熱媒体を供給して、蒸発した前記溶媒を前記反応容器内部の上部において液化させる制御を行うことを特徴とする熱交換システム。
反応容器の内部の溶媒を加熱還流させて前記反応容器内部を洗浄するときに、前記反応容器の下部に設置された第１熱交換部に、前記溶媒の沸点よりも高い温度の高温熱媒体を供給して、前記溶媒を蒸発させるとともに、前記反応容器の上部に設置された第２熱交換部に、前記溶媒の沸点よりも低く凝固点よりも高い温度の低温熱媒体を供給して、蒸発した前記溶媒を前記反応容器内部の上部において液化させることを特徴とする熱交換方法。