JP2000218152A - 流体をプロセス流に導入する装置 - Google Patents

流体をプロセス流に導入する装置

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JP2000218152A
JP2000218152A JP36097199A JP36097199A JP2000218152A JP 2000218152 A JP2000218152 A JP 2000218152A JP 36097199 A JP36097199 A JP 36097199A JP 36097199 A JP36097199 A JP 36097199A JP 2000218152 A JP2000218152 A JP 2000218152A
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アラン コールマン デリック
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BP Chemicals Ltd
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Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】酢酸ビニルを製造するための反応器の供給流に
プロモータのような流体をプロセス流に導入する装置の
提供。 【解決手段】（ａ）屈曲部を有するプロセス流パイプ１
４、および（ｂ）屈曲部の下流にて流体をプロセス流に
導入するノズル１６とを備えてなり、パイプが屈曲部の
下流に流動修正装置を有すると共に、ノズルが屈曲部の
下流で前記パイプの方向に対し実質的に平行な方向にて
パイプ中へ突入する支持アーム２４の端部に流動修正装
置２０の下流にて装着されることを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】本発明は、流体をプロセス流に導入する装
置に関するものである。限定はしないが特に本発明は流
体を酢酸ビニル反応器に導入する装置に関するものであ
る。
【０００２】酢酸ビニルは、酢酸と酸素とエチレンとを
触媒の存在下に反応させて製造することができる。触媒
の活性は、たとえば酢酸カリウム水溶液のようなプロモ
ータを用いて増大させることができる。典型的には、反
応は触媒を含有する固定床反応器にて行われる。酢酸蒸
気とエチレンと酸素とからなる反応体プロセス流は入口
を介し反応器中へ供給される。入口は、反応器の上流に
て４５〜９０°の角度の屈曲部を有するパイプで構成さ
れる。反応体分子がパイプにおける屈曲部を流過する
際、これらは各量の変化により加速する。これは反応体
分子の速度分布を歪め、その結果としてプロセス流の速
度プロフィルが非対称的となる。
【０００３】触媒プロモータもパイプを介し反応器に導
入される。従来、これは剛直支持アームの端部に装着さ
れたスプレーノズルを用いて達成される。支持アームは
屈曲部の下流に位置すると共に、パイプ壁部からパイプ
中へ垂直に突入する。プロモータはノズルから液滴とし
てパイプ中へ導入され、パイプ内に存在する間に部分的
に蒸発する。プロモータは反応体プロセス流により反応
器中へ搬送されて、触媒床にわたり分配される。しかし
ながら反応体プロセス流の歪んだ速度プロフィルのた
め、プロモータは触媒上に均一に沈着しない。この問題
は、流動方向に対し直角に配置することにより反応体プ
ロセス流の速度プロフィルをさらに歪める支持アームに
よって複雑となる。
【０００４】本発明の課題は、流体をプロセス流に導入
するための新規な装置を提供することにある。
【０００５】本発明によれば、 （ａ）プロセス流を案内するための屈曲部を有するパイ
プと； （ｂ）流体を前記屈曲部の下流にて前記プロセス流に導
入するノズルとを備えてなる流体をプロセス流に導入す
る装置において：前記パイプが前記屈曲部の下流に流動
修正装置を有すると共に、前記ノズルが、前記屈曲部の
下流で前記パイプの方向に対し実質的に平行な方向にて
前記パイプ中に延びる支持アームの端部に、前記流動修
正装置の下流にて装着されることを特徴とする流体をプ
ロセス流に導入する装置が提供される。
【０００６】パイプ屈曲部は４０〜１２０°、好ましく
は約４５〜１００°の角度を有することができる。好適
具体例において、パイプ屈曲部は約９０°の角度を有す
る。
【０００７】使用に際し、プロセス流はパイプ屈曲部の
上流位置にてパイプ中に供給される。このプロセス流
は、パイプを流過すると共にパイプ屈曲部をも流過す
る。さらに流体はノズルを介しパイプに導入される。ノ
ズル流体は屈曲部の下流位置にて導入されると共に、プ
ロセス流の流動により搬送される。ノズルは、屈曲部の
下流におけるパイプの方向に対し実質的に平行な方向に
てパイプの内部に突入する支持アームに装着される。か
くして、支持アームは、プロセス流が屈曲部を流過する
際にその流動に対し最小の障害しか与えない。好ましく
は、支持アームはチューブの形態であってノズル流体の
供給部に連結される。
【０００８】好ましくはノズル流体は液体である。
【０００９】プロセス流が屈曲部を流過する際、各分子
は量の変化により加速する。これはプロセス流の速度分
布を歪め、その結果としてプロセス流の速度プロフィル
は不均一に非対称的となる。さらに屈曲部はプロセス流
を渦流にすることもある。これら欠点の少なくとも１つ
は、本発明のパイプに流動修正装置を装着して軽減させ
ることができる。
【００１０】１具体例において、流動修正装置は複数の
長手チャンネルを有する本体を備える。使用に際し、本
体をパイプ屈曲部の下流に位置せしめ、チャンネルが屈
曲部の下流にてパイプの方向（長手軸線）に対し実質的
に平行になるよう配置する。プロセス流がチャンネルを
流過する際、流動パターンにおける渦流が減少する。し
かしながら、プロセス流の速度分布は未変化に留まる。
【００１１】本発明の好適具体例において、流動修正装
置は穿孔を有するプレートで構成される。穿孔は、好ま
しくは互いに均一離間した細孔部もしくは開孔部の形態
とすることができる。たとえばプレートは５〜３０ｍ
ｍ、好ましくは８〜１２ｍｍの直径を有する複数の穴部
を備えることができる。これら穴部は約５〜３０ｍｍ、
好ましくは１２〜１７ｍｍだけ離間させることができ
る。好適具体例において、プレートは１４．７ｍｍ離間
させた複数の直径１０ｍｍの穴部を有する。使用に際し
プレートは穿孔を通過するプロセス流が圧力低下を受け
るようなパイプに対する自由流動面積を減少させる。圧
力低下は、パイプ入口流動に対し約５〜２０速度ヘッド
に等しくすることができる。この圧力低下は、プレート
の穴部に対する乱流の増加およびほぼ等しい流束を生ぜ
しめる。その結果、プロセス流の速度プロフィルにおけ
る歪みが減少し或いは排除される。
【００１２】ノズルは流動修正装置の下流に位置する。
かくして、パイプ中へ導入されたノズル流体は、流動パ
ターンが渦流につき修正され或いは速度分布プロフィル
にて不均一となったプロセス流の流動によりパイプに沿
って搬送される。
【００１３】穿孔を有するプレートを流動修正装置とし
て用いる場合、ノズルはプレートに連結することができ
る。１具体例においては、穿孔を有するプレートに穴部
を設ける。使用に際し、ノズルを穴部に挿入すると共
に、たとえば保持手段により所定位置に保つ。保持手段
はプレートに連結される案内スリーブの形態とすること
ができる。案内スリーブを用いて、ノズルが使用の都度
同じ位置に位置するよう確保することができる。好まし
くは、案内スリーブはノズルの先端部が丁度プレートの
下側から突出するよう確保する。これは、ノズル流体を
パイプの最適混合帯域に導入することを可能にする。
【００１４】本発明は、たとえばプロセス流およびノズ
ル流体を内部位置する触媒床と接触させるため、固定床
反応器の入口として用いることができる。１具体例にお
いて、本発明の入口は酢酸ビニルを製造するための固定
床反応器に連結される。この具体例においては、酢酸蒸
気とエチレンと酸素とからなるプロセス流を、たとえば
酢酸カリウム溶液のプロモータをノズル流体として反応
器に導入しながら、反応器中へ供給する。プロモータは
パイプに流入する際に蒸発することができ、触媒床上に
沈着するよう反応器中への反応体の流動により搬送され
る。流体は、液体でなく蒸気として触媒床上に一層均一
に流体が沈着することも判明した。従って好適具体例に
おいて、ノズルと触媒床との間隔は入口におけるノズル
流体の滞留時間を最大化させるよう調整される。これ
は、比較的大比率のノズル流体が反応器に流入する前に
蒸発するよう確保する。
【００１５】本発明は、たとえばプレートの形態の分配
器をさらに備えることができる。プレートは好ましくは
円形であり、触媒床の１部に装着する場合は屈曲部の下
流にてパイプの方向に対し実質的に垂直である絶壁表面
を与える。プレートは、乱流渦を流通して流入するプロ
セス流／ノズル流体混合物の或る程度の動的圧力を除去
し、反応器ヘッドスペース内での循環を設定することに
よりプロセス流／ノズル流体混合物の逆混合を促進す
る。これは、ノズル流体がプロセス流体に充分分散され
て触媒床上に均一に沈着しうるよう確保する。プレート
は、たとえば各部材を触媒床の表面より所定深さ低く埋
設することにより触媒床の表面に固定しうる支持部材に
装着することができる。好ましくはプレートは触媒床の
中央領域にわたり装着される。
【００１６】他面において本発明によれば、固定床反応
器における酢酸ビニルの製造方法において：屈曲部と屈
曲部の下流における流動修正装置とを有するパイプを設
け、パイプを固定床反応器に連結し、支持アームの端部
に装着されるノズルを設け、ノズルが屈曲部の下流かつ
流動修正装置の下流に位置するようノズルをパイプに位
置せしめると共に、支持アームを屈曲部の下流でパイプ
の方向に対し実質的に平行な方向にパイプ中へ突入さ
せ、酢酸とエチレンと酸素とからなる反応体プロセス流
をパイプに沿って反応器中へ供給し、触媒プロモータ流
体を反応体プロセス流にノズルを介して供給し触媒床上
にプロモータを沈着させ、エチレンと酢酸と酸素含有ガ
スとを反応器内で反応させて酢酸ビニルを生成させるこ
とを特徴とする酢酸ビニルの製造方法も提供される。
【００１７】本発明によるこれらのおよび他の局面を一
例として本発明の実施例による流体をプロセス流に導入
するための装置の略図である図１を参照してさらに説明
する。
【００１８】図１において、入口（１０）は触媒床（１
３）を収容する固定床反応器（１２）に装着して図示さ
れる。入口（１０）はパイプ（１４）とスプレーノズル
（１６）と支持アーム（１８）と流動修正装置（２０）
とを備える。パイプ（１４）は、反応器（１２）の上流
にて約９０°の角度の屈曲部（１５）を有する。ノズル
（１６）は屈曲部の下流に位置すると共に、ノズル流体
の供給部（２８）に連結されたチューブである支持アー
ム（１８）の端部に装着される。図面に示したように、
支持アーム（１８）は屈曲部（１５）の下流におけるパ
イプ（１４）の方向に対し平行である方向「Ｄ」にてパ
イプ（１４）中に突入する。
【００１９】使用に際し、酢酸蒸気とエチレンと酸素と
からなる反応体プロセス流をパイプ（１４）を介し反応
器（１２）に導入する。プロセス流が屈曲部（１５）の
周囲を移動する際、反応体分子は量の変化により加速す
る。これは流れの速度プロフィルを歪める。速度プロフ
ィルは次いで流動修正装置（２０）を用いて修正され
る。
【００２０】流動修正装置（２０）は穿孔プレートを備
え、これを位置「Ｐ」にてパイプ（１４）に装着する。
プレートは複数の直径１０ｍｍの穴部（２１）を備え、
これら穴部を互いに１４．７ｍｍだけ離間させる。使用
に際し、プレートはパイプに対する自由流動面積を減少
させて、穿孔を通過するプロセス流が圧力低下を受ける
ようにする。これは乱流の増大および穿孔を介するほぼ
等しい流束をもたらす。その結果、流れの速度プロフィ
ルにおける歪みが減少し或いは排除される。
【００２１】酢酸カリウム溶液のプロモータはスプレー
ノズル（１６）によりパイプ（１４）内のプロセス流に
導入されると共に、反応体の「修正」流動により反応体
中へ搬送される。ノズル（１６）は、ノズルの先端部が
プレートの下側から丁度突出するよう穿孔プレートにお
ける穴部に挿入される。ノズル（１６）はこの位置に案
内スリーブ（図示せず）により保持される。
【００２２】反応器（１２）に流入すると、プロモータ
／反応体流の少なくとも１部が分配器（２２）と接触す
る。分配器（２２）はプレートの形態であって、触媒床
（１３）の上方にて支持部材（２４）に装着される。プ
レートは、方向「Ｄ」に対し実質的に垂直な絶壁表面を
与える。かくして流体がプレートと接触すれば、流入す
る流体の動的圧力の幾分かが乱流渦により除去される。
これは反応器ヘッドスペース（２６）における反応体／
プロモータ混合物の逆混合を促進して、プロモータが反
応体流に充分分散されるよう確保する。このようにし
て、均質な反応体／プロモータ混合物を用いてプロモー
タを触媒床（１３）に均一に沈着させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例による流体をプロセス流に導入
するための装置の略図である。

Claims (10)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 （ａ）プロセス流を案内するための屈曲
    部を有するパイプと； （ｂ）流体を前記屈曲部の下流にて前記プロセス流に導
    入するノズルとを備えてなる流体をプロセス流に導入す
    る装置において：前記パイプは前記屈曲部の下流に流動
    修正装置を有すると共に、前記ノズルは、前記屈曲部の
    下流で前記パイプの方向に対し実質的に平行な方向にて
    前記パイプ中に延びる支持アームの端部に、前記流動修
    正装置の下流にて装着されることを特徴とする流体をプ
    ロセス流に導入する装置。
  2. 【請求項２】 前記パイプ屈曲部が約４０〜１２０°、
    好ましくは約４５〜１００°の角度を有する請求項１に
    記載の装置。
  3. 【請求項３】 前記パイプ屈曲部が約９０°の角度を有
    する請求項１に記載の装置。
  4. 【請求項４】 前記支持アームが、ノズル流体の供給部
    に連結されたチューブを備える請求項１〜３のいずれか
    一項に記載の装置。
  5. 【請求項５】 前記流動修正装置が、前記屈曲部の下流
    にて前記パイプの方向に対し実質的に平行な複数の長手
    チャンネルを有する本体を備える請求項１〜４のいずれ
    か一項に記載の装置。
  6. 【請求項６】 前記流動修正装置が、穿孔を有するプレ
    ートを備え請求項１〜４のいずれか一項に記載の装置。
  7. 【請求項７】 内部に触媒床を有する反応器を含み、酢
    酸蒸気とエチレンと酸素含有ガスとを含むプロセス流お
    よび酢酸カリウム溶液を含むノズル流体のための入口を
    有し、前記入口が請求項１〜６のいずれか一項に記載の
    装置を含むことを特徴とする酢酸ビニルを製造するため
    の固定床反応器。
  8. 【請求項８】 前記屈曲部の下流にてパイプの方向に対
    し実質的に垂直に触媒床の１部にわたり分配プレートが
    装着されてなる請求項７に記載の反応器。
  9. 【請求項９】 固定床反応器における酢酸ビニルの製造
    方法において： （ｉ）屈曲部と該屈曲部の下流における流動修正装置と
    を有するパイプを設け、（ｉｉ）パイプを固定床反応器
    に連結し、（ｉｉｉ）支持アームの端部に装着されるノ
    ズルを設け、（ｉｖ）前記ノズルが前記屈曲部の下流か
    つ前記流動修正装置の下流に位置すると共に、前記支持
    アームが前記屈曲部の下流でパイプの方向に対し実質的
    に平行な方向にパイプ中へ延びるように、前記ノズルを
    前記パイプに位置せしめ、（ｖ）酢酸とエチレンと酸素
    とを含む反応体プロセス流を前記パイプに沿って前記反
    応器中へ供給し、（ｖｉ）触媒プロモータ流体を前記反
    応体プロセス流中に前記ノズルを介し供給して前記触媒
    床上に前記プロモータを沈着させ、（ｖｉｉ）前記エチ
    レンと酢酸と酸素含有ガスとを前記反応器内で反応させ
    て酢酸ビニルを生成させることを特徴とする酢酸ビニル
    の製造方法。
  10. 【請求項１０】 前記固定床反応器が請求項７または８
    に記載の固定床反応器を含む請求項９に記載の方法。
JP36097199A 1999-01-26 1999-12-20 流体をプロセス流に導入する装置 Abandoned JP2000218152A (ja)

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CN (1) CN1134291C (ja)
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DE (1) DE69914872T2 (ja)
ES (1) ES2216451T3 (ja)
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