JP5593600B2 - プレート式触媒層反応器、該プレート式触媒層反応器に触媒を充填する方法及び該プレート式触媒層反応器を用いた反応生成物の製造方法 - Google Patents
プレート式触媒層反応器、該プレート式触媒層反応器に触媒を充填する方法及び該プレート式触媒層反応器を用いた反応生成物の製造方法 Download PDFInfo
- Publication number
- JP5593600B2 JP5593600B2 JP2008236356A JP2008236356A JP5593600B2 JP 5593600 B2 JP5593600 B2 JP 5593600B2 JP 2008236356 A JP2008236356 A JP 2008236356A JP 2008236356 A JP2008236356 A JP 2008236356A JP 5593600 B2 JP5593600 B2 JP 5593600B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- catalyst
- plate
- heat transfer
- catalyst layer
- organic compound
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 title claims description 357
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims description 39
- 239000007795 chemical reaction product Substances 0.000 title claims description 27
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 20
- 238000012546 transfer Methods 0.000 claims description 163
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims description 111
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims description 87
- 150000002894 organic compounds Chemical class 0.000 claims description 75
- 239000002994 raw material Substances 0.000 claims description 41
- 125000004432 carbon atom Chemical group C* 0.000 claims description 38
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims description 36
- -1 unsaturated aliphatic aldehydes Chemical class 0.000 claims description 18
- HGINCPLSRVDWNT-UHFFFAOYSA-N Acrolein Chemical compound C=CC=O HGINCPLSRVDWNT-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 16
- 229930195733 hydrocarbon Natural products 0.000 claims description 14
- 150000002430 hydrocarbons Chemical class 0.000 claims description 14
- DKGAVHZHDRPRBM-UHFFFAOYSA-N Tert-Butanol Chemical compound CC(C)(C)O DKGAVHZHDRPRBM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 13
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 claims description 12
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 11
- KAKZBPTYRLMSJV-UHFFFAOYSA-N Butadiene Chemical compound C=CC=C KAKZBPTYRLMSJV-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 10
- PPBRXRYQALVLMV-UHFFFAOYSA-N Styrene Chemical compound C=CC1=CC=CC=C1 PPBRXRYQALVLMV-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 10
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 claims description 10
- XNGIFLGASWRNHJ-UHFFFAOYSA-N phthalic acid Chemical compound OC(=O)C1=CC=CC=C1C(O)=O XNGIFLGASWRNHJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- 235000021122 unsaturated fatty acids Nutrition 0.000 claims description 8
- 150000004670 unsaturated fatty acids Chemical class 0.000 claims description 8
- STNJBCKSHOAVAJ-UHFFFAOYSA-N Methacrolein Chemical compound CC(=C)C=O STNJBCKSHOAVAJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- SMZOUWXMTYCWNB-UHFFFAOYSA-N 2-(2-methoxy-5-methylphenyl)ethanamine Chemical compound COC1=CC=C(C)C=C1CCN SMZOUWXMTYCWNB-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- NIXOWILDQLNWCW-UHFFFAOYSA-N 2-Propenoic acid Natural products OC(=O)C=C NIXOWILDQLNWCW-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- IAYPIBMASNFSPL-UHFFFAOYSA-N Ethylene oxide Chemical compound C1CO1 IAYPIBMASNFSPL-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- CERQOIWHTDAKMF-UHFFFAOYSA-N Methacrylic acid Chemical compound CC(=C)C(O)=O CERQOIWHTDAKMF-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- OFOBLEOULBTSOW-UHFFFAOYSA-N Propanedioic acid Natural products OC(=O)CC(O)=O OFOBLEOULBTSOW-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- VZCYOOQTPOCHFL-UPHRSURJSA-N maleic acid Chemical compound OC(=O)\C=C/C(O)=O VZCYOOQTPOCHFL-UPHRSURJSA-N 0.000 claims description 4
- 239000011976 maleic acid Substances 0.000 claims description 4
- VZCYOOQTPOCHFL-UHFFFAOYSA-N trans-butenedioic acid Natural products OC(=O)C=CC(O)=O VZCYOOQTPOCHFL-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 claims description 2
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 1
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 100
- 238000005192 partition Methods 0.000 description 28
- 239000012495 reaction gas Substances 0.000 description 11
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 9
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 8
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N iron Substances [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N nickel Substances [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- 239000008188 pellet Substances 0.000 description 7
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 6
- 229910044991 metal oxide Inorganic materials 0.000 description 6
- 150000004706 metal oxides Chemical class 0.000 description 6
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 6
- 229910052750 molybdenum Inorganic materials 0.000 description 5
- CSCPPACGZOOCGX-UHFFFAOYSA-N Acetone Chemical compound CC(C)=O CSCPPACGZOOCGX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- MYMOFIZGZYHOMD-UHFFFAOYSA-N Dioxygen Chemical compound O=O MYMOFIZGZYHOMD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- YNQLUTRBYVCPMQ-UHFFFAOYSA-N Ethylbenzene Chemical compound CCC1=CC=CC=C1 YNQLUTRBYVCPMQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N Molybdenum Chemical compound [Mo] ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 230000004323 axial length Effects 0.000 description 4
- 230000003197 catalytic effect Effects 0.000 description 4
- 229910001882 dioxygen Inorganic materials 0.000 description 4
- 238000005984 hydrogenation reaction Methods 0.000 description 4
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 4
- QQONPFPTGQHPMA-UHFFFAOYSA-N propylene Natural products CC=C QQONPFPTGQHPMA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 125000004805 propylene group Chemical group [H]C([H])([H])C([H])([*:1])C([H])([H])[*:2] 0.000 description 4
- 229910052721 tungsten Inorganic materials 0.000 description 4
- VXNZUUAINFGPBY-UHFFFAOYSA-N 1-Butene Chemical compound CCC=C VXNZUUAINFGPBY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- VQTUBCCKSQIDNK-UHFFFAOYSA-N Isobutene Chemical group CC(C)=C VQTUBCCKSQIDNK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229910052791 calcium Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000011575 calcium Substances 0.000 description 3
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 3
- 239000011261 inert gas Substances 0.000 description 3
- 238000005304 joining Methods 0.000 description 3
- 229910052749 magnesium Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000011777 magnesium Substances 0.000 description 3
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 3
- 238000012856 packing Methods 0.000 description 3
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 3
- 229910052725 zinc Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000011701 zinc Substances 0.000 description 3
- FRIBMENBGGCKPD-UHFFFAOYSA-N 3-(2,3-dimethoxyphenyl)prop-2-enal Chemical group COC1=CC=CC(C=CC=O)=C1OC FRIBMENBGGCKPD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000004215 Carbon black (E152) Substances 0.000 description 2
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- VGGSQFUCUMXWEO-UHFFFAOYSA-N Ethene Chemical compound C=C VGGSQFUCUMXWEO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000005977 Ethylene Substances 0.000 description 2
- ISWSIDIOOBJBQZ-UHFFFAOYSA-N Phenol Chemical compound OC1=CC=CC=C1 ISWSIDIOOBJBQZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- ATUOYWHBWRKTHZ-UHFFFAOYSA-N Propane Chemical compound CCC ATUOYWHBWRKTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 2
- 150000001336 alkenes Chemical class 0.000 description 2
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910052788 barium Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910052797 bismuth Inorganic materials 0.000 description 2
- JCXGWMGPZLAOME-UHFFFAOYSA-N bismuth atom Chemical compound [Bi] JCXGWMGPZLAOME-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- IAQRGUVFOMOMEM-UHFFFAOYSA-N butene Natural products CC=CC IAQRGUVFOMOMEM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 150000001728 carbonyl compounds Chemical class 0.000 description 2
- 238000007796 conventional method Methods 0.000 description 2
- 238000004132 cross linking Methods 0.000 description 2
- 238000000354 decomposition reaction Methods 0.000 description 2
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 2
- 238000006356 dehydrogenation reaction Methods 0.000 description 2
- NNPPMTNAJDCUHE-UHFFFAOYSA-N isobutane Chemical compound CC(C)C NNPPMTNAJDCUHE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 2
- 239000011733 molybdenum Substances 0.000 description 2
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910052758 niobium Inorganic materials 0.000 description 2
- JRZJOMJEPLMPRA-UHFFFAOYSA-N olefin Natural products CCCCCCCC=C JRZJOMJEPLMPRA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000005839 oxidative dehydrogenation reaction Methods 0.000 description 2
- 239000012188 paraffin wax Substances 0.000 description 2
- 239000000047 product Substances 0.000 description 2
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 2
- 229910052712 strontium Inorganic materials 0.000 description 2
- WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N tungsten Chemical compound [W] WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000010937 tungsten Substances 0.000 description 2
- 229910052720 vanadium Inorganic materials 0.000 description 2
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Chemical compound O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N Boron Chemical compound [B] ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- FABCCUHZRBDMAR-UHFFFAOYSA-N C1C2C#CCC12 Chemical compound C1C2C#CCC12 FABCCUHZRBDMAR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N Calcium Chemical compound [Ca] OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052684 Cerium Inorganic materials 0.000 description 1
- DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M Ilexoside XXIX Chemical compound C[C@@H]1CC[C@@]2(CC[C@@]3(C(=CC[C@H]4[C@]3(CC[C@@H]5[C@@]4(CC[C@@H](C5(C)C)OS(=O)(=O)[O-])C)C)[C@@H]2[C@]1(C)O)C)C(=O)O[C@H]6[C@@H]([C@H]([C@@H]([C@H](O6)CO)O)O)O.[Na+] DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M 0.000 description 1
- FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N Magnesium Chemical compound [Mg] FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- CTQNGGLPUBDAKN-UHFFFAOYSA-N O-Xylene Chemical compound CC1=CC=CC=C1C CTQNGGLPUBDAKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N Phosphorus Chemical compound [P] OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- ZLMJMSJWJFRBEC-UHFFFAOYSA-N Potassium Chemical compound [K] ZLMJMSJWJFRBEC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052772 Samarium Inorganic materials 0.000 description 1
- HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N Zinc Chemical compound [Zn] HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 150000001338 aliphatic hydrocarbons Chemical class 0.000 description 1
- 229910052787 antimony Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052785 arsenic Inorganic materials 0.000 description 1
- RQNWIZPPADIBDY-UHFFFAOYSA-N arsenic atom Chemical compound [As] RQNWIZPPADIBDY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052796 boron Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052792 caesium Inorganic materials 0.000 description 1
- TVFDJXOCXUVLDH-UHFFFAOYSA-N caesium atom Chemical compound [Cs] TVFDJXOCXUVLDH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- ZMIGMASIKSOYAM-UHFFFAOYSA-N cerium Chemical compound [Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce] ZMIGMASIKSOYAM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910017052 cobalt Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010941 cobalt Substances 0.000 description 1
- GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N cobalt atom Chemical compound [Co] GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 1
- 230000006835 compression Effects 0.000 description 1
- 238000007906 compression Methods 0.000 description 1
- 238000012790 confirmation Methods 0.000 description 1
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 1
- 229910052736 halogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 125000005843 halogen group Chemical group 0.000 description 1
- 230000020169 heat generation Effects 0.000 description 1
- 239000001282 iso-butane Substances 0.000 description 1
- IJDNQMDRQITEOD-UHFFFAOYSA-N n-butane Chemical compound CCCC IJDNQMDRQITEOD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000000737 periodic effect Effects 0.000 description 1
- 229910052698 phosphorus Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011574 phosphorus Substances 0.000 description 1
- 229910052700 potassium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011591 potassium Substances 0.000 description 1
- 239000001294 propane Substances 0.000 description 1
- 239000000376 reactant Substances 0.000 description 1
- 230000003134 recirculating effect Effects 0.000 description 1
- 229910052701 rubidium Inorganic materials 0.000 description 1
- IGLNJRXAVVLDKE-UHFFFAOYSA-N rubidium atom Chemical compound [Rb] IGLNJRXAVVLDKE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- KZUNJOHGWZRPMI-UHFFFAOYSA-N samarium atom Chemical compound [Sm] KZUNJOHGWZRPMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 description 1
- 239000002356 single layer Substances 0.000 description 1
- 229910052708 sodium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011734 sodium Substances 0.000 description 1
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 1
- 229910052716 thallium Inorganic materials 0.000 description 1
- BKVIYDNLLOSFOA-UHFFFAOYSA-N thallium Chemical compound [Tl] BKVIYDNLLOSFOA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000011144 upstream manufacturing Methods 0.000 description 1
- GPPXJZIENCGNKB-UHFFFAOYSA-N vanadium Chemical compound [V]#[V] GPPXJZIENCGNKB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000008096 xylene Substances 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P20/00—Technologies relating to chemical industry
- Y02P20/50—Improvements relating to the production of bulk chemicals
- Y02P20/52—Improvements relating to the production of bulk chemicals using catalysts, e.g. selective catalysts
Landscapes
- Epoxy Compounds (AREA)
- Devices And Processes Conducted In The Presence Of Fluids And Solid Particles (AREA)
- Catalysts (AREA)
- Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)
- Low-Molecular Organic Synthesis Reactions Using Catalysts (AREA)
Description
また、当該多管式反応器の管式熱交換器への触媒充填方法については多くの方法が知られている(例えば、特許文献3)。さらに、上記管式熱交換器への触媒充填に際して使用される、触媒充填機に関する知見も多数見受けられる(例えば、特許文献4、特許文献5及び特許文献6)。
場合、触媒が落下中にせり合って、伝熱プレート間にブリッジと呼ばれる架橋を生じやすい。当該ブリッジを生じると、該伝熱プレート間に形成された触媒層が不均一な状態になり、反応生成物の収率低下等の問題を生じることがある。
上記ブリッジを低減するための方法として触媒の粒の大きさを小さくする方法が考えられる。しかし、小さな粒の触媒を充填したプレート型触媒層反応器に反応原料ガスを流した場合、過度の圧力損失を引き起こし、反応生成物の収率低下等の問題を生じることがある。
従って、本発明の課題は、プレート型触媒層反応器に反応原料ガスを流したときに、過度の圧力損失を引き起こすことのない、触媒層を備えたプレート型触媒層反応器を提供することにある。
又、本発明の課題は、上記プレート型触媒層反応器において、隣り合う2枚の伝熱プレートに挟まれた空間に、伝熱プレートの上方から触媒を投入した場合であっても、触媒が落下中にせり合って、伝熱プレート間にブリッジと呼ばれる架橋を生じさせない触媒の充填方法を提供することにある。
また、本発明者らは、上記課題を解決するために鋭意検討を行い、複数の伝熱プレートを備えたプレート式触媒層反応器の、隣り合う2枚の伝熱プレートに挟まれた空間に、搬送部材を備えた触媒充填手段を用いて、伝熱プレートの上方から粒状の触媒を充填する場合に、投入される触媒の搬送部材の終端部における状態に着目し、本発明を完成するに至った。すなわち、本発明の要旨は以下の通りである。
触媒が充填されてなり、前記伝熱プレートに挟まれた空間に充填される触媒の粒径(d)と前記伝熱プレートに挟まれた空間の最小間隔(S)との比(d/S)が、0.50〜0.90であり、前記有機化合物原料ガスが炭素数3及び4の炭化水素、並びにターシヤリーブタノールからなる群から選ばれる少なくとも1種である場合は、有機化合物原料ガスの負荷量が、触媒1リットル当たり170〜1000リットル毎時[標準状態(温度0℃、101.325kPa)換算]であり、前記有機化合物原料ガスが炭素数3及び4の不飽和脂肪族アルデヒドからなる群から選ばれる少なくとも1種である場合は、有機化合物原料ガスの負荷量が、触媒1リットル当たり200〜1000リットル毎時[標準状態(温度0℃、101.325kPa)換算]であることを特徴とする、プレート式触媒層反応器。
[2] 前記伝熱プレートは、2枚の波板を対面させて形成された伝熱プレートであり、前記伝熱プレートに挟まれた空間に充填される触媒が、円板形状又は板形状の触媒であり、前記触媒の厚さ(q)と前記伝熱プレートに挟まれた空間の最小間隔(S)との比(q/S)が、0.60より小さく、前記触媒の粒径(d)が、前記最小間隔(S)となる空間を形成する伝熱プレートを構成する波板の波の周期(L)より小さいことを特徴とする、[1]に記載のプレート式触媒層反応器。
[3] 前記伝熱プレートは、2枚の波板を対面させて形成された伝熱プレートであり、前記伝熱プレートに挟まれた空間に充填される触媒が、棒形状の触媒であり、前記棒形状の触媒の軸方向に対して垂直に切った断面外周の2点間を結ぶ距離で最長の長さ(t)と前記伝熱プレートに挟まれた空間の最小間隔(S)との比(t/S)が、0.60より小さく、前記触媒の粒径(d)が前記最小間隔(S)となる空間を形成する伝熱プレートを構成する波板の波の周期(L)より小さいことを特徴とする、[1]に記載のプレート式触媒層反応器。
[4] 複数の伝熱プレートを備えたプレート式触媒層反応器の、隣り合う2枚の伝熱プレートに挟まれた空間に、搬送部材を備えた触媒充填手段を用いて、前記伝熱プレートの上方から触媒を充填する方法であって、前記触媒の粒径(d)と前記隣り合う2枚の伝熱プレートに挟まれた空間の最小間隔(S)との比(d/S)が、0.50〜0.90であり、前記搬送部材を備えた触媒充填手段が、粒子状の触媒を貯留するホッパーと、該ホッパーから流下する触媒を載せて伝熱プレートの上方へ搬送供給するための触媒搬送通路(トラフ)と、該トラフに振動を付与する振動源とを備えた触媒充填装置であり、前記触媒が、前記搬送部材の終端部において上下方向に重なり合っていないことを特徴とする、触媒を充填する方法。
[5] 隣り合う2枚の伝熱プレートの間に形成された触媒層を備えたプレート式触媒層反応器に、有機化合物原料ガスを供給し、前記有機化合物原料ガスを反応させて反応生成物を製造する製造方法であって、前記プレート式触媒層反応器が、[1]〜[3]のいずれかに記載のプレート式触媒層反応器であることを特徴とする、反応生成物を製造する製造方法。
[6] 隣り合う2枚の伝熱プレートの間に形成された触媒層を備えたプレート式触媒層反応器に、有機化合物原料ガスを供給し、前記有機化合物原料ガスを反応させて反応生成物を製造する製造方法であって、前記プレート式触媒層反応器が、[4]に記載の触媒を充填する方法で触媒が充填されたプレート式触媒層反応器であることを使って反応することを特徴とする、反応生成物を製造する製造方法。
[7] 前記有機化合物原料ガスの負荷量が、触媒1リットル当たり150リットル毎時[標準状態(温度0℃、101.325kPa)換算]以上であることを特徴とする、[5]又は[6]に記載の製造方法。
[8] 前記反応生成物が、メタクロレイン及びメタクリル酸の少なくとも一方、アクロレイン及びアクリル酸の少なくとも一方、マレイン酸、フタル酸、スチレン、酸化エチレン、又は、ブタジエンである、[5]〜[7]のいずれか1項に記載の製造方法。
また、本発明によれば、隣り合う2枚の伝熱プレートに挟まれた空間に、伝熱プレートの上方から粒状の触媒を投入した場合であっても、触媒が落下中にせり合って、伝熱プレート間にブリッジと呼ばれる架橋を生じさせない触媒の充填方法が提供できる。
また、本発明によれば、上記隣り合う2枚の伝熱プレートの間に形成された触媒層を備えたプレート式触媒層反応器を用いることで、単位触媒当たりの有機化合物原料ガスの処理負荷量を高めた場合であっても過度の圧力条件を回避して、有機化合物原料ガスを含む反応原料ガスを供給し、反応生成物を製造することができる。
板の波の形状が円弧、楕円弧、矩形又は多角形の一部の形状であることを意味する。
図1において、(1)は2枚の波板を対面させて形成された伝熱プレートであり、(2)は当該伝熱プレート(1)の内側に形成された複数の熱媒体流路であり、また(3)は隣り合う2枚の伝熱プレート(1)に挟まれた空間である。該空間に触媒が充填され触媒層が形成される。反応原料ガスは反応ガス入口(4)より供給され、触媒層を通過し、反応によって目的生成物が生産された後、反応ガス出口(5)よりプレート式触媒反応器の外に排出される。当該反応原料ガスの流れ方向に制限はないが、通常、下降流か、或いは上昇流に設定される。
また、熱媒体は伝熱プレート(1)の内側に形成された複数の熱媒体流路(2)に供給され、反応原料ガスの流れ方向に対して十字流の方向に流される。供給された熱媒体は、伝熱プレート(1)を通して、発熱反応の場合は触媒層を冷却し、一方、吸熱反応の場合は触媒層を加熱した後にプレート式触媒反応器の外に排出される。
上記プレート式触媒層反応器は、単一の触媒層の平均層厚さで構成することができ、また図1に記載の通り触媒層の平均層厚さが異なる複数の反応帯域に分割することもできる。上記複数の反応帯域には、独立して熱媒体を供給することが可能である。例えば、発熱反応の場合、反応により生じた熱を、伝熱プレートを隔てて除熱し、触媒層内の温度を独立して制御することが可能である。
図2において、(1)は2枚の波板(11)を接合して形成された伝熱プレート(1)である。該波の形状は円弧の一部で構成されているが、特に限定されず、製作の都合や反応原料ガスの流動を考慮して決定することができる。また、波の高さ(H)と波の周期(L)も特に制限はないが、高さ(H)は5〜50mm、周期(L)は10〜100mmが適当であるが、触媒層内での反応に伴う反応熱とそれを除熱或いは加熱する熱媒体の流量から決定される。
該伝熱プレート(1)は、円弧又は楕円弧に賦形された波板(11)の2枚を対面させ、その波板(11)の凸面部(a)を互いに接合して複数の熱媒体流路(2)が形成されたものである。そして、隣り合う2枚の伝熱プレート(1)の波板凸面部(a)と波板凹面部(b)とを所定間隔で対面させて空間(3)が形成される。
ここで、図中のS1、S2、及びS3は、上記III部、IV部及びV部における、隣り合う2枚の伝熱プレート(1)に挟まれた空間(3)の最小間隔を示す。該S1、S2、及びS3は波板(11)に賦形される円弧、又は楕円弧の形状を適宜変えることにより変化させることができる。また、図3〜図5において、最小間隔は、S1<S2<S3に設定されている。なお、本発明のプレート式触媒層反応器において、伝熱プレートに挟まれた空間の最小間隔(S)とは、一つのプレート式触媒層反応器において、最小間隔(S)が複数存在する場合は、複数存在する最小間隔のうち最も小さい間隔(S)を意味し、例えば、上記の如く、S1、S2、及びS3が存在する場合、S1、S2、及びS3で最小のもの、即ち、図3〜5において、S1<S2<S3の場合はS1のことを言う。
上記S1は5〜20mm、S2は10〜30mm、S3は15〜50mm程度に設定されることが一般的である。好ましくは、S1は10〜15mm、S2は15〜20mm、S3は20〜40mmが選定される。
法である。即ち、隣り合う伝熱プレート(1)は互いに平行に複数配列して配置されている。該伝熱プレート(1)の薄板の板厚には、2mm以下、好適には1mm以下の鋼板が用いられる。
伝熱プレート(1)の反応ガスの流れ方向と直角の方向(図1では紙面に直角方向の奥行き)の長さは特に制限はなく、通常0.1から20mが用いられる。好ましくは3から15m、より好ましくは6から10mである。
また、伝熱プレート(1)の反応ガスの流れ方向と直角の方向には、隣り合う2枚の伝熱プレート(1)の間に、各伝熱プレート(1)と直交するように仕切り板を設置することができる。該仕切り板は、触媒の充填性、反応器のメンテナンス性を考慮して、設置間隔が適宜選択される。該設置間隔は20〜1000ミリメートルであることが好ましい。
伝熱プレート(1)は図3〜図5に示した配置と同様に積層され、積層される枚数には制限は無い。実際的には、反応に必要な触媒量から決定されるが、数十枚から数百枚である。
また、目的物の生産量のために必要なプレート式触媒層反応器全体の触媒充填量は、用いる触媒の反応速度や反応原料ガス中の原料成分濃度などによって決定され、それぞれのプレート式触媒層反応器によって異なる。
また、本発明に用いられる触媒の形状として、厚さが2〜4mm、直径が9〜30mmの円板形状、厚さが2〜4mm、厚さ方向に対して垂直に切った断面外周の2点間を結ぶ距離で最長の長さが8〜30mmの板形状や、棒形状の軸方向の長さが9〜30mm、棒形状の軸方向に対して垂直に切った断面外周の2点間を結ぶ距離で最長の長さ(断面が円の場合は直径)が2〜4mmの棒形状を好適に例示できる。
本発明における触媒の粒径(d)とは、触媒の形状が上記球形状の場合はその直径を、ペレット形状の場合はその最長径を、円柱形状またはリング形状の場合は、円外径または高さのうち長い方の長さを、円板形状の場合は円外径を、板形状の場合は厚さ方向に対して垂直に切った断面外周の2点間を結ぶ距離で最長の長さを、棒形状の場合は軸方向の長さをいう。
上記ペレット形状の最長径とは、2枚の平行面でペレットを挟んだときの2面の距離であって、ペレットをあらゆる角度に動かしたときに最大となる距離をいう。
但し、一つのプレート式触媒層反応器において、最小間隔(S)が複数存在する場合(上記の如くS1、S2、及びS3が存在する場合)の上記比(d/S)は、上記触媒の粒径(d)と、複数存在する最小間隔のうち最も小さい間隔(S)との比である。上記[d/S]が0.45以下の場合は、伝熱プレートに挟まれた空間に充填される触媒の粒径(d)が小さくなり、反応原料ガスを流通させたときに、過度な圧力損失を引き起こす。
圧力損失が大きい場合、反応器入口圧力が高くなり、それに従い圧縮機の吐出圧力が高
くなることによって圧縮に使われるエネルギーが増大し、電気や蒸気の使用量が増大する。また、酸化反応では特に著しいが、反応器の差圧が大きくなり、反応圧力が高くなるほど反応の選択率が低下する。上記圧力損失は、同じ条件での反応において、[d/S]が0.45の場合に比べて、当該[d/S]を調整することにより、5%以上低下させることが好ましく、10%以上低下させることがより好ましく、15%以上低下させることが最も好ましい。
また、上記条件は、用いられる触媒の形状に特に制限はないが、球形状、ペレット形状、円柱形状、及びリング形状からなる群から選ばれるいずれかの形状の触媒が用いられた場合、より好ましい。
さらに、上記プレート式触媒層反応器において、上記伝熱プレートが、2枚の波板を対面させて形成された伝熱プレートである場合、反応原料ガスの流れ方向に対して形状的に周期性をもっている伝熱プレートに挟まれた空間に偏り無く触媒を充填するという観点から、触媒の粒径(d)が最小間隔(S)となる空間を形成する伝熱プレートを構成する波板の周期(L)好ましくはその1/2を超えないことが好ましい。すなわち、上記[d/S]は[L/S]より小さいことが好ましく、上記[d/S]は[L/S]の1/2より小さいことがより好ましい。更に、上記[d/S]は、プレートに挟まれた空間に充填可能であることという形状的な制約の観点から、球形状、ペレット形状、円柱形上、及びリング形状からなる群から選ばれるいずれかの形状の触媒の場合、1.00より小さいことが好ましい。
また、上記[q/S]は、0.50より小さいことがより好ましい。当該数値は、充填時に伝熱プレート間にブリッジと呼ばれる架橋を生じさせないという観点から設定される。一方、上記[q/S]は、反応原料ガスを流通させたときの圧力損失の観点から、0.20より大きいことが好ましく、0.30より大きいことがより好ましく、0.40より大きいことが更に好ましい。
さらに、触媒の粒径(d)は、最小間隔(S)となる空間を形成する伝熱プレートを構成する波板の波の周期(L)の1/2より小さいことがより好ましい。
触媒の粒径(d)が、最小間隔(S)となる空間を形成する伝熱プレートを構成する波板の波の周期(L)より大きいとブリッジを起こし易い傾向にある。
形成された伝熱プレートであり、伝熱プレートに挟まれた空間に充填される触媒が、上記棒形状の触媒である場合、当該棒形状の触媒の軸方向に対して垂直に切った断面外周の2点間を結ぶ距離で最長の長さ(t)(図9参照)と伝熱プレートに挟まれた空間の最小間隔(S)との比(t/S)が0.60より小さく、触媒の軸方向の長さ(W)(図9参照)が最小間隔(S)となる空間を形成する伝熱プレートを構成する波板の波の周期(L)より小さいことが好ましい。
また、上記[t/S]は、0.50より小さいことがより好ましい。当該数値は、充填時に伝熱プレート間にブリッジと呼ばれる架橋を生じさせないという観点から設定される。一方、上記[t/S]は、反応原料ガスを流通させたときの圧力損失の観点から、0.20より大きいことが好ましく、0.30より大きいことがより好ましく、0.40より大きいことが更に好ましい。
さらに、触媒の軸方向の長さ(W)が、最小間隔(S)となる空間を形成する伝熱プレートを構成する波板の波の周期(L)の1/2より小さいことがより好ましい。
触媒の軸方向の長さ(W)が最小間隔(S)となる空間を形成する伝熱プレートを構成する波板の波の周期(L)より大きいとブリッジを起こし易い傾向にある。
尚、本発明において、棒形状の触媒の場合、触媒の粒径(d)と触媒の軸方向の長さ(W)は同義である。
これら触媒充填手段を用いて触媒を充填する場合は、搬送部材である板の上に充填する触媒を乗せた後に、取っ手を持って左右に振って乗せた触媒を均して上下に重なり無く分散し、次いで、板の枠を持たない一辺から、当該一辺において触媒が上下方向に重なり合わないようにして触媒を投入するとよい。
上記搬送部材である板の枠を持たない一辺の長さがプレート式触媒層反応器の幅、或いは仕切り板の間隔の50%より小さい場合は、充填層の中心部と両脇部とで充填密度の異なった不均一な充填となる可能性がある。一方、100%より大きい場合は、プレート式触媒層反応器の幅、或いは仕切り板の間隔を超えた長さになり、所定の箇所以外に触媒がこぼれてしまう可能性がある。
上記搬送部材である板の枠を持たない一辺は、反応原料ガス入口の上方50センチメー
トル以内、好ましくは30センチメートル以内、更に好ましくは10cm以内の高さに位置させて、触媒を充填するのが良い。50cmより高い場合、伝熱プレートの最初の波形部に触媒が落下する際の衝撃で、触媒に過度な割れが生じる可能性がある。
第一の触媒充填装置としては、図6に示す、粒子状の触媒を貯留するホッパー(6)と、該ホッパーから流下する触媒を載せて伝熱プレートの上方へ搬送供給するためのベルトコンベア(7)を備えた装置が挙げられる。当該ベルトコンベアの横幅(ベルトコンベアのベルトが進行する方向と直角の方向)は、適宜設定することが可能である。
当該触媒充填装置には、図6に示すように、ベルトコンベアの上面に、仕切り壁(8)を設けても良い。そして、仕切り壁(8)とベルトコンベアの両端に設置された壁との間隔(10)は、上記隣り合う2枚の伝熱プレート(1)間に設置された、隣り合う2枚の仕切り板で区切られた幅(すなわち、仕切り板の設置間隔)の50%〜100%であることが好ましく、より好ましくは70%〜100%であり、更に好ましくは80%〜95%である。
これによって、仕切り板の設置間隔ごとに触媒搬送列を形成することができる。仕切り板の設置間隔ごとに触媒搬送列を形成させて、触媒を充填することで、隣り合う2枚の仕切り板で区切られた幅における、触媒層の均一性が向上するため好ましい。上記仕切り壁(8)の個数、又は上記触媒搬送列の個数は、特に限定されない。
上記第一の触媒充填装置と同様に、トラフの上面に、仕切り壁を設けても良い。そして、仕切り壁とトラフの両端の壁との間隔は、上記隣り合う2枚の伝熱プレート(1)間に設置された、隣り合う2枚の仕切り板で区切られた幅(すなわち、仕切り板の設置間隔)の50%〜100%であることが好ましく、より好ましくは70%〜100%であり、更に好ましくは80%〜95%である。
これによって、各仕切り板の設置間隔ごとに触媒搬送列を形成することができる。仕切り板の設置間隔ごとに触媒搬送列を形成させて、触媒を充填することで、隣り合う2枚の仕切り板で区切られた幅における、触媒層の均一性が向上するため好ましい。上記仕切り壁の個数、又は上記触媒搬送列の個数は、特に限定されない。
また、各触媒搬送列には、搬送供給される触媒の層厚さを調整するための層厚さ調整板が設置されていることが好ましい。この層厚さ調整板の高さの調整、上記振動源の振動数の調整、トラフの長さ、幅、及び傾きの調整、並びにこれらの組合せを用いることで、トラフの終端部における搬送触媒の層の状態、即ち、上下方向の重なり状態を制御することが可能である。
で区切られた各区画間での触媒の充填高さの比較(例えば各区画間の充填高さの差が充填高さの5%以内)によって確認することができる。
また、本発明の製造方法は、隣り合う2枚の伝熱プレートの間に形成された触媒層を備えたプレート式触媒層反応器に、有機化合物原料ガスを供給し、有機化合物原料ガスを反応させて反応生成物を製造する製造方法であって、当該プレート式触媒層反応器が、本発明の充填方法で触媒が充填されたプレート式触媒層反応器であることを特徴とする。
発熱を伴う反応としては、(1)エチレンと酸素から酸化エチレンを生成する反応、(2)炭素数3及び4の炭化水素、並びにターシヤリーブタノールからなる群から選ばれる有機化合物原料ガスの少なくとも1種、または、炭素数3及び4の不飽和脂肪族アルデヒドからなる群から選ばれる有機化合物原料ガスの少なくとも1種と、酸素から、炭素数3及び4の不飽和脂肪族アルデヒド、並びに炭素数3及び4の不飽和脂肪酸からなる群から選ばれる少なくとも一種の反応生成物を生成する反応、(3)炭素数4以上の脂肪族炭化水素と、酸素からマレイン酸 を生成する反応、(4)o−キシレンと酸素からフタル酸
を生成する反応、(5)オレフィンの水素化によりパラフィンを生成する反応、(6)カルボニル化合物の水素化によりアルコールを生成する反応、(7)クメンハイドロパーオキサイドの酸分解によりアセトンとフェノールを生成する反応、(8)ブテンの酸化脱水素によるブタジエンの製造が挙げられる。
一方、吸熱を伴う反応としては、エチルベンゼンの脱水素によりスチレンを生成する反応が挙げられる。
すなわち、本発明の製造方法を用いて製造される反応生成物としては、メタクロレイン及びメタクリル酸の少なくとも一方、アクロレイン及びアクリル酸の少なくとも一方、マレイン酸、フタル酸、スチレン、酸化エチレン、又は、ブタジエンが好適に例示される。
また、これら反応生成物を得るための反応条件は、公知の反応条件を適用することが可能である。
以下に上記(2)に記載の反応生成物の製造方法における反応原料ガスの例について説明する。上記(2)に係る反応原料ガスに含まれる有機化合物原料ガスは、上述のように、炭素数3及び4の炭化水素、並びにターシヤリーブタノールからなる群から選ばれる有機化合物原料ガスの少なくとも1種、または、炭素数3及び4の不飽和脂肪族アルデヒドからなる群から選ばれる有機化合物原料ガスの少なくとも1種である。
上記炭素数3の炭化水素としては、プロピレン、プロパンが挙げられる。
上記炭素数4の炭化水素としては、n−ブテン、イソブテン、n−ブタン、イソブタンが挙げられる。
上記炭素数3及び4の不飽和脂肪族アルデヒドとしては、アクロレイン、メタクロレインが挙げられる。
また、上記反応生成物である炭素数3及び4の不飽和脂肪族アルデヒド、並びに炭素数3及び4の不飽和脂肪酸における、炭素数3及び4の不飽和脂肪族アルデヒドとしては、アクロレイン、メタクロレインが挙げられ、炭素数3及び4の不飽和脂肪酸としては、アクリル酸、メタクリル酸が挙げられる。
上記有機化合物原料ガスは、1種のみの構成としてもよく、また2種以上を混合した混合物としてもよい。上記有機化合物原料ガスの組成は、目的に応じて適宜選択される。
上記有機化合物原料ガスの、上記反応原料ガスに対する含有量は、特に限定されないが、有機化合物原料ガスが炭素数3及び4の炭化水素、並びにターシヤリーブタノールからなる群から選ばれる有機化合物原料ガスの少なくとも1種の場合、該有機化合物原料ガスの総量として、5〜13モル%であることが好ましく、有機化合物原料ガスが炭素数3及び4の不飽和脂肪族アルデヒドからなる群から選ばれる有機化合物原料ガスの少なくとも1種の場合、該有機化合物原料ガスの総量として、1〜13モル%であることが好ましい。また、上記分子状酸素の、上記反応原料ガスに対する含有量は、有機化合物原料ガスが炭素数3及び4の炭化水素、並びにターシヤリーブタノールからなる群から選ばれる有機化合物原料ガスの少なくとも1種の場合、該有機化合物原料ガスの総量の1〜3倍量であることが好ましく、有機化合物原料ガスが炭素数3及び4の不飽和脂肪族アルデヒドからなる群から選ばれる有機化合物原料ガスの少なくとも1種の場合、該有機化合物原料ガスの総量の0.5〜3倍量であることが好ましい。
上記不活性なガスの、上記反応原料ガスに対する含有量は、上記反応原料ガス全量から有機化合物原料ガスの総量と分子状酸素量を除いた値となる。なお、上記不活性なガスは、反応系から排出される排気ガスを再循環した不活性ガスを用いてもよい。
Mo(a)Bi(b)Co(c)Ni(d)Fe(e)X(f)Y(g)Z(h)Q(i)Si(j)O(k)・・・式(1)
上記式(1)中、Moはモリブデン、Biはビスマス、Coはコバルト、Niはニッケル、Feは鉄、Xはナトリウム、カリウム、ルビジュウム、セシウム及びタリウムからなる群から選ばれる少なくとも一種の元素、Yはほう素、りん、砒素及びタングステンからなる群から選ばれる少なくとも一種の元素、Zはマグネシウム、カルシウム、亜鉛、セリウム及びサマリウムからなる群から選ばれる少なくとも一種の元素、Qはハロゲン元素、Siはシリカ、Oは酸素を表す。
また、a、b、c、d、e、f、g、h、i、j及びkは、それぞれMo、Bi、Co、Ni、Fe、X、Y、Z、Q、Si及びOの原子比を表し、モリブデン原子(Mo)が12のとき、0.5≦b≦7、0≦c≦10、0≦d≦10、1≦c+d≦10、0.05≦e≦3、0.0005≦f≦3、0≦g≦3、0≦h≦1、0≦i≦0.5、0≦j≦40であり、kは各元素の酸化状態によって決まる値である。
Mo(12)V(a)X(b)Cu(c)Y(d)Sb(e)Z(f)Si(g)C(h)O(i)・・・式(2)
上記式(2)中、XはNb及びWからなる群から選ばれる少なくとも一種の元素を示す。YはMg、Ca、Sr、BaおよびZnからなる群から選ばれる少なくとも一種の元素を示す。ZはFe、Co、Ni、Bi、Alからなる群から選ばれる少なくとも一種の元素を示す。但し、Mo、V、Nb、Cu、W、Sb、Mg、Ca、Sr、Ba、Zn、Fe、Co、Ni、Bi、Al、Si、CおよびOは元素記号である。a、b、c、d、e、f、g、hおよびiは各元素の原子比を表し、モリブデン原子(Mo)12に対して、0<a≦12、0≦b≦12、0≦c≦12、0≦d≦8、0≦e≦500、0≦f≦500、0≦g≦500、0≦h≦500であり、iは前記各元素のうちCを除いた各元素の酸化状態によって決まる値である。
処理負荷量を高めた状態を意味する。
一方、有機化合物原料ガスが、炭素数3及び4の不飽和脂肪族アルデヒドからなる群から選ばれる有機化合物原料ガスの少なくとも1種のときは、200〜350℃で熱媒流路に供給されることが好ましく、より好ましくは、250〜330℃である。該有機化合物原料ガスがアクロレインの場合は、熱媒流路に供給される熱媒体の温度が200〜350℃であることが好ましく、250〜320℃であることがより好ましい。
また、熱媒体の入口温度と出口温度の温度差は0.5〜10℃であることが好ましく、2〜5℃であることがより好ましい。熱媒体流路のそれぞれにおいて、1〜複数の流路毎に、熱媒体の流量、温度、及び流す方向を変えることも可能である。
また、一つの反応帯域においても、1〜複数の流路毎に、独立して同温の熱媒体を同じ方向に流す場合も、向流(カウンターフロー)方向に流す場合もある。また、ある反応帯域の熱媒体流路に供給され排出された熱媒体を同じあるいは別の反応帯域の熱媒体流路に供給することも可能である。
同じ反応帯域では、熱媒体の温度は基本的に同じであることが好ましいが、ホットスポット現象が発生しない範囲で変化させることは可能である。
なお、用いられる熱媒体は、公知のものを使用することが可能である。
また、触媒Bとして、Sb(100)Ni(43)Mo(35)V(7)Nb(3)Cu(9)Si(20)O(x)の組成の触媒粉末を、常法により製造した(酸素の組成Xは各々の金属酸化物の酸化状態によって定まる値である)。この触媒粉末を成型し外径4mmφ、高さ3mmのペレット状触媒を製造した。
一方、プレート式触媒層反応器は図1に示す構造のものを用いた。すなわち、用いた伝熱プレートは、波型形状の薄いステンレスプレート(板厚1mm)の2枚を対面・接合して反応温度調節用の熱媒体流路が形成された伝熱プレートである。
上記伝熱プレートを図1に示すように平行に設置し、その間隔(図1に示すP1及びP2)を26mmに調整した。すなわち、隣り合う2枚の伝熱プレートの間に、触媒が充填され触媒層が形成可能な構造とした。触媒層が形成された場合は、波形形状の仕様によって、表1に示すように、反応原料ガスの流れ方向の上流から第1反応帯域(S1)、第2反応帯域(S2)、および第3反応帯域(S3)に分割される。
図2に示す波型形状の周期(L)、及び高さ(H)、並びに、波数及び伝熱プレートに挟まれた空間の最小間隔(S)を表1に示す。また、伝熱プレートの幅は96mmとした。
当該プレート式触媒層反応器における伝熱プレートに挟まれた空間の最小間隔(S)は、第1反応帯域(S1)の伝熱プレートに挟まれた空間の最小間隔 9.5mmであった。
当該伝熱プレート式触媒層反応器に触媒を充填した場合、その触媒量は2.5L(リットル)であった(当該、触媒量は反応器を垂直にし、反応器最下部に板を取り付けて上部より水を注いで測った体積測定の結果である)。
触媒の粒径(d)が5mmである上記触媒Aを、幅90mm、奥行き300mm、深さ20mmの取っ手付SUS製板(図10)上に乗せた後に、取っ手を持って左右に振って
乗せた触媒を均して上下に重なり無く分散した。次いで、当該SUS製板の幅90mmの淵(板の枠を持たない一辺)を、伝熱プレートの幅96mmの入口に平行になるように合わせ、板の枠を持たない一辺から、当該一辺において触媒が上下方向に重なり合わないようにして触媒を上記プレート式触媒層反応器に投入した。
この操作を繰り返したところ、反応器内部で閉塞を起こすことなく、触媒の充填を完了した。充填された触媒量は2.5Lであった。
触媒充填時、SUS製板の淵から投入されていく触媒の状況を観察したところ、粒が重なり合って投入されていく触媒は観察されなかった。
触媒の粒径(d)は5mm、伝熱プレートに挟まれた空間の最小間隔(S)は9.5mmであり、その比(d/S)は0.53であった。
上記触媒を充填したプレート式触媒層反応器の上部より室温の空気を供給し、入口圧力と出口圧力を測定して、触媒層の圧力損失を求めた。結果を表2に示す。
触媒の粒径(d)が5mmである上記触媒Aを、幅90mm、奥行き150mm、深さ100mmのSUS容器に入れ、0.5Lずつ、5回に分けて上記プレート式触媒層反応器に投入した。当該SUS容器に触媒A 0.5Lを入れ、当該SUS容器の幅90mmの淵を、伝熱プレートの幅96mmの入口に平行になるように合わせ、容器を傾けて触媒の投入を開始したところ、触媒を0.2L充填したところで、反応器内部の第1反応帯域(S1)で閉塞を起こし、触媒の充填の継続が不可能となった。
触媒充填時、SUS容器の淵から投入されていく触媒の状況を観察したところ、2〜3粒の触媒がSUS容器の淵で重なり合って、次いで投入されていく状態が観察された。
触媒の粒径(d)は5mm、伝熱プレートに挟まれた空間の最小間隔(S)は9.5mmであり、その比(d/S)は0.53であった。
触媒の粒径が4mmである上記触媒Bを、幅90mm、奥行き300mm、深さ20mmの取っ手付SUS製板(図10)上に乗せた後に、取っ手を持って左右に振って乗せた触媒を均して上下に重なり無く分散した。次いで、当該SUS製板の幅90mmの淵(板の枠を持たない一辺)を、伝熱プレートの幅96mmの入口に平行になるように合わせ、板の枠を持たない一辺から、当該一辺において触媒が上下方向に重なり合わないようにして触媒を上記プレート式触媒層反応器に投入した。
この操作を繰り返したところ、反応器内部で閉塞を起こすことなく、触媒の充填を完了した。充填された触媒量は2.5Lであった。
触媒充填時、SUS製板の淵から投入されていく触媒の状況を観察したところ、粒が重なり合って投入されていく触媒は観察されなかった。
触媒の粒径(d)は4mm、伝熱プレートに挟まれた空間の最小間隔(S)は9.5mmであり、その比(d/S)は0.42であった。
上記触媒を充填したプレート式触媒層反応器の上部より室温の空気を供給し、入口圧力と出口圧力を測定して、触媒層の圧力損失を求めた。結果を表2に示す。
2 熱媒体流路
3 空間
4 反応ガス入口
5 反応ガス出口
6 ホッパー
7 ベルトコンベア
8 仕切り壁
9 層厚さ調整板
10 仕切り壁とベルトコンベアの両端に設置された壁との間隔
11 波板
12 触媒搬送通路
13 振動源
14 ホッパー
a 波板の凸面部
b 波板の凹面部
d 触媒の粒径
q 触媒の厚さ
t 棒形状の触媒の軸方向に対して垂直に切った断面外周の2点間を結ぶ距離で最長の
長さ
W 棒形状の触媒の場合における、触媒の軸方向の長さ
L 波の周期
H 波の高さ
S1、S2、S3 隣り合う2枚の伝熱プレートに挟まれた空間の最小間隔
Claims (8)
- 隣り合う2枚の伝熱プレートの間に形成された触媒層を備え、炭素数3及び4の炭化水素並びにターシヤリーブタノールからなる群から選ばれる有機化合物原料ガスの少なくとも1種、又は、炭素数3及び4の不飽和脂肪族アルデヒドからなる群から選ばれる有機化合物原料ガスの少なくとも1種と、酸素から、炭素数3及び4の不飽和脂肪族アルデヒド並びに炭素数3及び4の不飽和脂肪酸からなる群から選ばれる少なくとも一種の反応生成物を製造するプレート式触媒層反応器であって、
前記触媒層は、隣り合う2枚の伝熱プレートに挟まれた空間に触媒が充填されてなり、
前記伝熱プレートに挟まれた空間に充填される触媒の粒径(d)と前記伝熱プレートに挟まれた空間の最小間隔(S)との比(d/S)が、0.50〜0.90であり、
前記有機化合物原料ガスが炭素数3及び4の炭化水素、並びにターシヤリーブタノールからなる群から選ばれる少なくとも1種である場合は、有機化合物原料ガスの負荷量が、触媒1リットル当たり170〜1000リットル毎時[標準状態(温度0℃、101.325kPa)換算]であり、
前記有機化合物原料ガスが炭素数3及び4の不飽和脂肪族アルデヒドからなる群から選ばれる少なくとも1種である場合は、有機化合物原料ガスの負荷量が、触媒1リットル当たり200〜1000リットル毎時[標準状態(温度0℃、101.325kPa)換算]であることを特徴とする、プレート式触媒層反応器。 - 前記伝熱プレートは、2枚の波板を対面させて形成された伝熱プレートであり、
前記伝熱プレートに挟まれた空間に充填される触媒が、円板形状又は板形状の触媒であり、
前記触媒の厚さ(q)と前記伝熱プレートに挟まれた空間の最小間隔(S)との比(q/S)が、0.60より小さく、
前記触媒の粒径(d)が、前記最小間隔(S)となる空間を形成する伝熱プレートを構成する波板の波の周期(L)より小さいことを特徴とする、請求項1に記載のプレート式触媒層反応器。 - 前記伝熱プレートは、2枚の波板を対面させて形成された伝熱プレートであり、
前記伝熱プレートに挟まれた空間に充填される触媒が、棒形状の触媒であり、
前記棒形状の触媒の軸方向に対して垂直に切った断面外周の2点間を結ぶ距離で最長の長さ(t)と前記伝熱プレートに挟まれた空間の最小間隔(S)との比(t/S)が、0.60より小さく、
前記触媒の粒径(d)が前記最小間隔(S)となる空間を形成する伝熱プレートを構成する波板の波の周期(L)より小さいことを特徴とする、請求項1に記載のプレート式触媒層反応器。 - 複数の伝熱プレートを備え、炭素数3及び4の炭化水素並びにターシヤリーブタノールからなる群から選ばれる有機化合物原料ガスの少なくとも1種、又は、炭素数3及び4の不飽和脂肪族アルデヒドからなる群から選ばれる有機化合物原料ガスの少なくとも1種と、酸素から、炭素数3及び4の不飽和脂肪族アルデヒド並びに炭素数3及び4の不飽和脂肪酸からなる群から選ばれる少なくとも一種の反応生成物を製造するプレート式触媒層反応器の、隣り合う2枚の伝熱プレートに挟まれた空間に、搬送部材を備えた触媒充填手段を用いて、前記伝熱プレートの上方から触媒を充填する方法であって、
前記触媒の粒径(d)と前記隣り合う2枚の伝熱プレートに挟まれた空間の最小間隔(S)との比(d/S)が、0.50〜0.90であり、
前記搬送部材を備えた触媒充填手段が、粒子状の触媒を貯留するホッパーと、該ホッパーから流下する触媒を載せて伝熱プレートの上方へ搬送供給するための触媒搬送通路(トラフ)と、該トラフに振動を付与する振動源とを備えた触媒充填装置であり、
前記触媒が、前記搬送部材の終端部において上下方向に重なり合っていないことを特徴とする、触媒を充填する方法。 - 隣り合う2枚の伝熱プレートの間に形成された触媒層を備えたプレート式触媒層反応器に、有機化合物原料ガスを供給し、前記有機化合物原料ガスを反応させて反応生成物を製造する製造方法であって、前記プレート式触媒層反応器が、請求項1〜3のいずれか1項に記載のプレート式触媒層反応器であることを特徴とする、反応生成物を製造する製造方法。
- 隣り合う2枚の伝熱プレートの間に形成された触媒層を備えたプレート式触媒層反応器に、有機化合物原料ガスを供給し、前記有機化合物原料ガスを反応させて反応生成物を製造する製造方法であって、前記プレート式触媒層反応器が、請求項4に記載の触媒を充填する方法で触媒が充填されたプレート式触媒層反応器であることを特徴とする、反応生成物を製造する製造方法。
- 前記有機化合物原料ガスの負荷量が、触媒1リットル当たり150リットル毎時[標準状態(温度0℃、101.325kPa)換算]以上であることを特徴とする、請求項5又は6に記載の製造方法。
- 前記反応生成物が、メタクロレイン及びメタクリル酸の少なくとも一方、アクロレイン及びアクリル酸の少なくとも一方、マレイン酸、フタル酸、スチレン、酸化エチレン、又は、ブタジエンである、請求項5〜7のいずれか1項に記載の製造方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2008236356A JP5593600B2 (ja) | 2008-03-31 | 2008-09-16 | プレート式触媒層反応器、該プレート式触媒層反応器に触媒を充填する方法及び該プレート式触媒層反応器を用いた反応生成物の製造方法 |
Applications Claiming Priority (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2008091806 | 2008-03-31 | ||
JP2008091806 | 2008-03-31 | ||
JP2008236356A JP5593600B2 (ja) | 2008-03-31 | 2008-09-16 | プレート式触媒層反応器、該プレート式触媒層反応器に触媒を充填する方法及び該プレート式触媒層反応器を用いた反応生成物の製造方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2009262123A JP2009262123A (ja) | 2009-11-12 |
JP5593600B2 true JP5593600B2 (ja) | 2014-09-24 |
Family
ID=41388645
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2008236356A Active JP5593600B2 (ja) | 2008-03-31 | 2008-09-16 | プレート式触媒層反応器、該プレート式触媒層反応器に触媒を充填する方法及び該プレート式触媒層反応器を用いた反応生成物の製造方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP5593600B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN112934137A (zh) * | 2021-01-28 | 2021-06-11 | 常州飞达新材料科技有限公司 | 一种苯佐卡因用多层填充床微反应器及反应方法 |
Family Cites Families (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP3722621B2 (ja) * | 1998-05-29 | 2005-11-30 | 住友化学株式会社 | 触媒充填機 |
JP2003030028A (ja) * | 2001-07-19 | 2003-01-31 | Minolta Co Ltd | ファイル管理プログラム、ファイル管理プログラムを記憶した記憶媒体、および、ファイル管理方法 |
JP4401644B2 (ja) * | 2002-11-22 | 2010-01-20 | 三菱化学エンジニアリング株式会社 | プレート型触媒反応装置及び(メタ)アクリル酸等の製造方法 |
JP4212888B2 (ja) * | 2002-12-26 | 2009-01-21 | 三菱化学エンジニアリング株式会社 | プレート型触媒反応器 |
DE10361519A1 (de) * | 2003-12-23 | 2005-07-28 | Basf Ag | Verfahren zur Herstellung von Chlor durch Gasphasenoxidation von Chlorwasserstoff |
DE10361517A1 (de) * | 2003-12-23 | 2005-07-28 | Basf Ag | Verfahren zur Herstellung von Formaldehyd |
DE102004012754A1 (de) * | 2004-03-15 | 2005-10-06 | Basf Ag | Vorrichtung zum Einfüllen von Schüttgütern in Rohre, Behälter u. dgl. |
DE102005016078A1 (de) * | 2005-04-08 | 2006-10-12 | Degussa Ag | Verfahren zur Befüllung von Apparaturen mit Feststoffen |
JP2006142297A (ja) * | 2005-11-18 | 2006-06-08 | Sumitomo Chemical Co Ltd | 触媒充填方法および触媒充填機 |
-
2008
- 2008-09-16 JP JP2008236356A patent/JP5593600B2/ja active Active
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2009262123A (ja) | 2009-11-12 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US7667072B2 (en) | Method for vapor phase catalytic oxidation | |
US6808689B1 (en) | Reactor for catalytic gas phase oxidation | |
EP1097745B1 (en) | Reactor for catalytic gas phase oxidation | |
US7253308B1 (en) | Method for catalytic phase oxidation to (meth) acrolein and/or (meth) acrylic acid | |
US6431261B2 (en) | Shell and tube type heat exchanger | |
RU2479569C2 (ru) | Способ введения в эксплуатацию парциального газофазного окисления акролеина в акриловую кислоту или метакролеина в метакриловую кислоту на гетерогенном катализаторе | |
US7897813B2 (en) | Reactor for gas phase catalytic oxidation and a process for producing acrylic acid using it | |
JP2007509051A (ja) | 不飽和アルデヒド及び/または不飽和脂肪酸の製造方法 | |
JP5877067B2 (ja) | 気相反応方法 | |
JP2003519673A (ja) | 無水マレイン酸を得るための気相接触酸化法 | |
JP5691151B2 (ja) | 熱交換型反応器を用いた反応方法 | |
JP5593600B2 (ja) | プレート式触媒層反応器、該プレート式触媒層反応器に触媒を充填する方法及び該プレート式触媒層反応器を用いた反応生成物の製造方法 | |
WO2010061690A1 (ja) | 熱交換型反応器を用いた反応方法及びプレート反応器における充填物の充填方法 | |
JP2011072937A (ja) | プレート式反応器を用いた反応生成物の製造方法 | |
JP5272657B2 (ja) | プレート式反応器を用いた反応生成物の製造方法 | |
JP5633112B2 (ja) | プレート式反応器を用いた不飽和炭化水素、不飽和脂肪族アルデヒド及び不飽和脂肪酸からなる群より選ばれる少なくとも1種の反応生成物の製造方法 | |
JP2009262136A (ja) | プレート式反応器のスタートアップ方法 | |
JP2020044485A (ja) | 反応方法および反応器 | |
JP2010042339A (ja) | プレート式反応器 | |
JP2009262137A (ja) | プレート式反応器を用いた反応生成物の製造方法 | |
JP5272998B2 (ja) | プレート反応器における充填物の充填方法 | |
US11975318B2 (en) | Granule loading method | |
WO2022250030A1 (ja) | (メタ)アクロレイン及び(メタ)アクリル酸の一方又は両方の製造方法 | |
JP2010069344A (ja) | プレート式反応器 | |
JP2010155188A (ja) | プレート式反応器、それを用いる反応生成物の製造方法、及び触媒の充填方法 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20110531 |
|
A711 | Notification of change in applicant |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A711 Effective date: 20110705 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20121122 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20121204 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20130129 |
|
A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20131029 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20140129 |
|
A911 | Transfer to examiner for re-examination before appeal (zenchi) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A911 Effective date: 20140206 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20140422 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20140602 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20140708 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20140721 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 5593600 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
S111 | Request for change of ownership or part of ownership |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313111 |
|
R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |