JPH02218428A - 中間管板を有する多管式装置 - Google Patents
中間管板を有する多管式装置Info
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- JPH02218428A JPH02218428A JP3754389A JP3754389A JPH02218428A JP H02218428 A JPH02218428 A JP H02218428A JP 3754389 A JP3754389 A JP 3754389A JP 3754389 A JP3754389 A JP 3754389A JP H02218428 A JPH02218428 A JP H02218428A
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- B01J2219/00049—Controlling or regulating processes
- B01J2219/00051—Controlling the temperature
- B01J2219/00074—Controlling the temperature by indirect heating or cooling employing heat exchange fluids
- B01J2219/00076—Controlling the temperature by indirect heating or cooling employing heat exchange fluids with heat exchange elements inside the reactor
- B01J2219/00085—Plates; Jackets; Cylinders
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- B01J2219/00051—Controlling the temperature
- B01J2219/00074—Controlling the temperature by indirect heating or cooling employing heat exchange fluids
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- B01J2219/00761—Details of the reactor
- B01J2219/00763—Baffles
- B01J2219/00765—Baffles attached to the reactor wall
- B01J2219/00777—Baffles attached to the reactor wall horizontal
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- Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
本発明は、中間管板を有する多管式装置、とくに多管式
反応器の改良に関する。
反応器の改良に関する。
たとえばプロピレンを原料として、その接触的気相酸化
によりアクリル酸を製造するプロセスなど、反応ガスの
急冷を要するプロセスは少なくない。 このようなプロ
セスを実施するための反応装置として、中間管板つき多
管式反応器は、最も適切な装置といえる。 中間管板つき多管式反応器は、反応器を高温室と低温室
の２室に分割する中間管板を備えるとともに、これを貫
く複数の反応管を有し、管内を流れる反応物質を管外の
熱媒体で加熱または冷却する構造の反応器である。 上記のプロピレンからアクリル酸を製造するプロセスに
関連していえば、原料プロピレンガスは空気および不活
性ガス（窒素またはスチーム）とともに高温室側（反応
ゾーン）から反応管に入り、反応管に充填された固体触
媒によりアクロレインおよびアクリル酸に転化する。
反応終了後のガスは、好ましくない副反応を防止するた
めに、別の容器に移されることなく、同じ反応管の中で
低温室側（急冷ゾーン）に移、し、直ちに冷却する。 同じ反応管に直列に２種の触媒を充填しておき、第一の
触媒で、プロピレンを一部はアクロレインに一部はアク
リル酸に転化させ、第二の触媒でアクロレインをアクリ
ル酸に転化させることにより、アクリル酸の収率を高め
る方法もある。 この場合は、それぞれの反応を最適の
温度で行なう必要があり、反応ガスを同じ反応管の場所
によって急冷したり、急加熱したりする。 前者のプロセスに従って反応ガスを急冷するためには、
反応容器の反応ゾーンと急冷ゾーンとの温度差を大きく
しなければならず、それに伴って反応ゾーンの熱が中間
管板を伝って急冷ゾーンに移動し、急冷ゾーンを所定の
温度に保つことが困雌になることがある。 大きな温度
差は、中間管板に大きな熱応力を生じさせ、甚しいとき
は反応容器が破損する危険が生じる。 同じ問題は、程
度の差こそあれ、後者のプロセスに従う急冷や急加熱に
もある。 このため、温度の異なる部分、たとえば反応ゾーンを構
成する容器と急冷ゾーンを構成する容器とを別個に製作
し、両者をガスケットをはさんでフランジ部で接続して
一体とした構造、つまり中間管板を２枚に分けた形の多
管式反応器が使用されることが多い。 この容器は、表裏に大きな温度差のある中間管板をもた
ないから、管板に生じる熱応力を大きくしないという点
では改善されているが、反応ゾーンと急冷ゾーンとの間
に空間が生じて、冷却が急速に行なわれなくなるし、管
板を２枚に増やしたことにより製造費がかさむなどの欠
点がある。 ［発明が解決しようとする課題］ 本発明の目的は、上記の諸点を改善し、高温室から低温
室への熱の移動を最小限にするとともに急速な冷却また
は加熱を確保しつつ、中間管板の両面の温度差を小さく
してそこに加わる熱応力を低下させ、かつ製造費の増加
も抑えた多管式装置、とくに多管式反応器を提供するこ
とにある。
によりアクリル酸を製造するプロセスなど、反応ガスの
急冷を要するプロセスは少なくない。 このようなプロ
セスを実施するための反応装置として、中間管板つき多
管式反応器は、最も適切な装置といえる。 中間管板つき多管式反応器は、反応器を高温室と低温室
の２室に分割する中間管板を備えるとともに、これを貫
く複数の反応管を有し、管内を流れる反応物質を管外の
熱媒体で加熱または冷却する構造の反応器である。 上記のプロピレンからアクリル酸を製造するプロセスに
関連していえば、原料プロピレンガスは空気および不活
性ガス（窒素またはスチーム）とともに高温室側（反応
ゾーン）から反応管に入り、反応管に充填された固体触
媒によりアクロレインおよびアクリル酸に転化する。
反応終了後のガスは、好ましくない副反応を防止するた
めに、別の容器に移されることなく、同じ反応管の中で
低温室側（急冷ゾーン）に移、し、直ちに冷却する。 同じ反応管に直列に２種の触媒を充填しておき、第一の
触媒で、プロピレンを一部はアクロレインに一部はアク
リル酸に転化させ、第二の触媒でアクロレインをアクリ
ル酸に転化させることにより、アクリル酸の収率を高め
る方法もある。 この場合は、それぞれの反応を最適の
温度で行なう必要があり、反応ガスを同じ反応管の場所
によって急冷したり、急加熱したりする。 前者のプロセスに従って反応ガスを急冷するためには、
反応容器の反応ゾーンと急冷ゾーンとの温度差を大きく
しなければならず、それに伴って反応ゾーンの熱が中間
管板を伝って急冷ゾーンに移動し、急冷ゾーンを所定の
温度に保つことが困雌になることがある。 大きな温度
差は、中間管板に大きな熱応力を生じさせ、甚しいとき
は反応容器が破損する危険が生じる。 同じ問題は、程
度の差こそあれ、後者のプロセスに従う急冷や急加熱に
もある。 このため、温度の異なる部分、たとえば反応ゾーンを構
成する容器と急冷ゾーンを構成する容器とを別個に製作
し、両者をガスケットをはさんでフランジ部で接続して
一体とした構造、つまり中間管板を２枚に分けた形の多
管式反応器が使用されることが多い。 この容器は、表裏に大きな温度差のある中間管板をもた
ないから、管板に生じる熱応力を大きくしないという点
では改善されているが、反応ゾーンと急冷ゾーンとの間
に空間が生じて、冷却が急速に行なわれなくなるし、管
板を２枚に増やしたことにより製造費がかさむなどの欠
点がある。 ［発明が解決しようとする課題］ 本発明の目的は、上記の諸点を改善し、高温室から低温
室への熱の移動を最小限にするとともに急速な冷却また
は加熱を確保しつつ、中間管板の両面の温度差を小さく
してそこに加わる熱応力を低下させ、かつ製造費の増加
も抑えた多管式装置、とくに多管式反応器を提供するこ
とにある。
本発明の多管式装置は、代表的な多管式反応器に例をと
って第１図に示すように、容器（１）を温度差をもつ少
なくとも２個の室、図示した例では高温室（１Ａ）と低
温室（１Ｂ）の２室に分割する少なくとも１枚の中間管
板（３）を備えるとともに、これを貫く複数の反応管の
はたらきをする伝熱管（２）を有し、管内を流れる流体
を管外の熱媒体で加熱または冷却するタイプの多管式装
置であって、中間管板（３）の一方または両方に、少な
くとも１枚の断熱板（４）を設けたものである。 第２図に示すように、中間管板（３）と断熱板（４）と
の間、および断熱板が複数であれば各断熱板の間に、ス
ペーサー（５）を設けて熱媒体のほとんど流動しないよ
うな液だまり（６）を形成しておくと、−層高い効果が
得られる。 断熱板は、セラミックスのような熱伝導率が小ざいもの
がよく、それも厚手の方が伝熱抵抗が大きくなって好ま
しい。 上記した液だまりを形成して断熱効果を得る場
合は、金属板でよく、板厚もとくに大きくする必要はな
い。 いずれにせよ熱媒体に対して安定なものからえら
ぶ。 本発明の装置には、種々の態様があり得る。 たとえば第１図に示した例においては、伝熱管（２）の
高温室（１Ａ）にある側に触媒を充填して前記の酸化反
応を行ない、低温室（１Ｂ）側は空にして反応流体の急
冷ゾーンにするのが代表的な使用法であるが、急冷ゾー
ンでは伝熱管内に反応に不活性な固体を充填してもよい
。 また、伝熱管の高温室側と低温室側とに異なる固体
触媒を充填し、２段階の反応を連続的に、それぞれ異な
る温度で行なう使用法も可能である。 これらの使用法は、炭素原子数３〜４のα、β−不飽和
炭化水素すなわちプロピレンまたはブテン類を、分子状
酸素含有ガスで酸化して、（メタ）アクロレインおよび
（または）（メタ）アクリル酸を製造する反応器に適用
したとき、もっとも効果的である。 装置の上下と温度の関係は、上記した液だまりを形成す
る態様においてはとくに、第１図のように上部を高温側
、下部を低温側とするのが好ましい。 逆にすると、液
だまり内部で熱媒体の対流が生じやすくなって、断熱効
果を低下させるおそれがある。 一般に、液だまりの厚
さは、対流を実質１生じさせないよう、５〜２０＃の範
囲とするのがよい。 上部を低温側、下部を高温側とせ
ざるを得ない場合には、断熱板の枚数を増し、間隔を小
さくして対処すべきである。 上記のほか、本発明は多管式の熱交換器や、単なる容器
に対しても適用できるし、図示した立型に限らず横型の
装置を本発明に含まれることはもちろんである。 ［作 用］ 本発明の多管式装置は、中間管板の一方または両方に断
熱板を設けることにより、中間管板それ自体の高温側と
低温側との温度差を小さくしたものである。 いま中間
管板と断熱板の付近の温度勾配を考えると、従来のもの
は第３図にみるように中間管板の両側でＴ１の、温度差
が存在するが、断熱板を用いることにより、第４図に示
すように、中間管板内の両側の温度差はＴ２に減少する
。 これによって、中間管板に大きな熱応力が発生するのが
防止され、破損のおそれが解消する。 また、熱伝導率の小さい材料が２室の間にあるので、高
温の反応ゾーンから低温の急冷ゾーンへの熱移動を抑制
することができる。 中間管板と断熱板との間、および各断熱板との間に熱媒
体の液だまりを形成しておくと、この中にはいりこんだ
熱媒体は比較的熱伝導率が低いから断熱材としてはたら
き、単に断熱板を重ねたときより高い断熱効果が得られ
る。 【実施例１ 中間管板（材質：炭素鋼、厚さ５０７１１１１）の下部
に、３枚の断熱板（材質二同上、厚さ４．５ａｍ）を、
第２図および第４図に示す態様で設けた多管式反応器を
用意した。 高温室（反応ゾーン）に４００℃の熱媒体
を、低温室（急冷ゾーン）に２ＯＯ℃の熱媒体を循環さ
せた。 定常状態において、中間管板の両面の温度差Ｔ２は３５
℃であった。 比較のため、断熱板を取りはずした上記容器で、同じ測
定を行なったところ、中間管板の両面の温度差Ｔ１は１
２０〜１４０℃に達した。 本発明の例と比較例とで・は、高温室から低温室への熱
移動量の比が約１：３であった。 ［発明の効果］ 本発明の多管式装置は、高温室から低温室への熱移動量
が少ないので、エネルギーロスを低減できる。 また、中間管板の両面の温度差が小さいので、中間管板
に加わる熱応力が過大にならず、装置が破損する危険が
ない。 高温室と低温室を別に製作する場合にくらべて
製造コストを安く抑えることができる。 多管式反応器に適用した場合、反応ゾーンと急冷ゾーン
との間のデッドスペースがないから、反応終了後のガス
を直ちに冷却して副反応の進行を抑止することができる
し、異なる温度で２段、３段の反応を連続的に行なうこ
とが容易である。
って第１図に示すように、容器（１）を温度差をもつ少
なくとも２個の室、図示した例では高温室（１Ａ）と低
温室（１Ｂ）の２室に分割する少なくとも１枚の中間管
板（３）を備えるとともに、これを貫く複数の反応管の
はたらきをする伝熱管（２）を有し、管内を流れる流体
を管外の熱媒体で加熱または冷却するタイプの多管式装
置であって、中間管板（３）の一方または両方に、少な
くとも１枚の断熱板（４）を設けたものである。 第２図に示すように、中間管板（３）と断熱板（４）と
の間、および断熱板が複数であれば各断熱板の間に、ス
ペーサー（５）を設けて熱媒体のほとんど流動しないよ
うな液だまり（６）を形成しておくと、−層高い効果が
得られる。 断熱板は、セラミックスのような熱伝導率が小ざいもの
がよく、それも厚手の方が伝熱抵抗が大きくなって好ま
しい。 上記した液だまりを形成して断熱効果を得る場
合は、金属板でよく、板厚もとくに大きくする必要はな
い。 いずれにせよ熱媒体に対して安定なものからえら
ぶ。 本発明の装置には、種々の態様があり得る。 たとえば第１図に示した例においては、伝熱管（２）の
高温室（１Ａ）にある側に触媒を充填して前記の酸化反
応を行ない、低温室（１Ｂ）側は空にして反応流体の急
冷ゾーンにするのが代表的な使用法であるが、急冷ゾー
ンでは伝熱管内に反応に不活性な固体を充填してもよい
。 また、伝熱管の高温室側と低温室側とに異なる固体
触媒を充填し、２段階の反応を連続的に、それぞれ異な
る温度で行なう使用法も可能である。 これらの使用法は、炭素原子数３〜４のα、β−不飽和
炭化水素すなわちプロピレンまたはブテン類を、分子状
酸素含有ガスで酸化して、（メタ）アクロレインおよび
（または）（メタ）アクリル酸を製造する反応器に適用
したとき、もっとも効果的である。 装置の上下と温度の関係は、上記した液だまりを形成す
る態様においてはとくに、第１図のように上部を高温側
、下部を低温側とするのが好ましい。 逆にすると、液
だまり内部で熱媒体の対流が生じやすくなって、断熱効
果を低下させるおそれがある。 一般に、液だまりの厚
さは、対流を実質１生じさせないよう、５〜２０＃の範
囲とするのがよい。 上部を低温側、下部を高温側とせ
ざるを得ない場合には、断熱板の枚数を増し、間隔を小
さくして対処すべきである。 上記のほか、本発明は多管式の熱交換器や、単なる容器
に対しても適用できるし、図示した立型に限らず横型の
装置を本発明に含まれることはもちろんである。 ［作 用］ 本発明の多管式装置は、中間管板の一方または両方に断
熱板を設けることにより、中間管板それ自体の高温側と
低温側との温度差を小さくしたものである。 いま中間
管板と断熱板の付近の温度勾配を考えると、従来のもの
は第３図にみるように中間管板の両側でＴ１の、温度差
が存在するが、断熱板を用いることにより、第４図に示
すように、中間管板内の両側の温度差はＴ２に減少する
。 これによって、中間管板に大きな熱応力が発生するのが
防止され、破損のおそれが解消する。 また、熱伝導率の小さい材料が２室の間にあるので、高
温の反応ゾーンから低温の急冷ゾーンへの熱移動を抑制
することができる。 中間管板と断熱板との間、および各断熱板との間に熱媒
体の液だまりを形成しておくと、この中にはいりこんだ
熱媒体は比較的熱伝導率が低いから断熱材としてはたら
き、単に断熱板を重ねたときより高い断熱効果が得られ
る。 【実施例１ 中間管板（材質：炭素鋼、厚さ５０７１１１１）の下部
に、３枚の断熱板（材質二同上、厚さ４．５ａｍ）を、
第２図および第４図に示す態様で設けた多管式反応器を
用意した。 高温室（反応ゾーン）に４００℃の熱媒体
を、低温室（急冷ゾーン）に２ＯＯ℃の熱媒体を循環さ
せた。 定常状態において、中間管板の両面の温度差Ｔ２は３５
℃であった。 比較のため、断熱板を取りはずした上記容器で、同じ測
定を行なったところ、中間管板の両面の温度差Ｔ１は１
２０〜１４０℃に達した。 本発明の例と比較例とで・は、高温室から低温室への熱
移動量の比が約１：３であった。 ［発明の効果］ 本発明の多管式装置は、高温室から低温室への熱移動量
が少ないので、エネルギーロスを低減できる。 また、中間管板の両面の温度差が小さいので、中間管板
に加わる熱応力が過大にならず、装置が破損する危険が
ない。 高温室と低温室を別に製作する場合にくらべて
製造コストを安く抑えることができる。 多管式反応器に適用した場合、反応ゾーンと急冷ゾーン
との間のデッドスペースがないから、反応終了後のガス
を直ちに冷却して副反応の進行を抑止することができる
し、異なる温度で２段、３段の反応を連続的に行なうこ
とが容易である。
第１図は、本発明の多管式装置を、代表的な多管式反応
器に例をとって説明するための断面図である。 第２図は、断熱板の配置の好ましい態様を説明するため
の、中間管板付近を拡大して示した断面図である。 第３図および第４図は、本発明の詳細な説明するための
グラフである。 １・・・容器 １Ａ・・・高温室（反応ゾーン） １Ｂ・・・低温室（急冷ゾーン） ２・・・伝熱管（反応管） ３・・・中間管板４・・
・断熱板 ５・・・スペーサー６・・・液
だまり
器に例をとって説明するための断面図である。 第２図は、断熱板の配置の好ましい態様を説明するため
の、中間管板付近を拡大して示した断面図である。 第３図および第４図は、本発明の詳細な説明するための
グラフである。 １・・・容器 １Ａ・・・高温室（反応ゾーン） １Ｂ・・・低温室（急冷ゾーン） ２・・・伝熱管（反応管） ３・・・中間管板４・・
・断熱板 ５・・・スペーサー６・・・液
だまり
Claims (4)
- （１）容器内を温度差をもつた少なくとも２個の室に分
割する少なくとも１枚の中間管板を備えるとともに、こ
れを貫く複数の伝熱管を有し、管内を流れる流体を管外
の熱媒体で加熱または冷却するタイプの多管式装置であ
って、中間管板の一方または両方の側に、少なくとも１
枚の断熱板を設けた多管式装置。 - （２）中間管板と断熱板との間、および２枚以上の断熱
板がある場合はそれらの間を、熱媒体の液だまりとした
請求項１に記載の装置。 - （３）伝熱管内に固体触媒を充填し、管内を流れる反応
流体を管外から熱媒体で加熱または冷却して反応を制御
するように構成した多管式反応器である、請求項１また
は２に記載の装置。 - （４）炭素原子数３〜４のα，β−不飽和炭化水素を分
子状酸素含有ガスで酸化して（メタ）アクロレインおよ
び（または）（メタ）アクリル酸を製造する多管式反応
器である請求項３に記載の装置。
Priority Applications (7)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3754389A JPH0783830B2 (ja) | 1989-02-17 | 1989-02-17 | 中間管板を有する多管式装置 |
| EP90102691A EP0383224B1 (en) | 1989-02-17 | 1990-02-12 | Shell-and-tube apparatus having an intermediate tube plate |
| DE9090102691T DE69000306T2 (de) | 1989-02-17 | 1990-02-12 | Rohrbuendelapparat mit einer zwischenrohrplatte. |
| ES199090102691T ES2035663T3 (es) | 1989-02-17 | 1990-02-12 | Aparato del tipo de envoltura y tubos, que tienen una placa intermedia de tubos. |
| AU49843/90A AU625938B2 (en) | 1989-02-17 | 1990-02-15 | Shell-and-tube apparatus having an intermediate tube plate |
| BR909000719A BR9000719A (pt) | 1989-02-17 | 1990-02-16 | Aparelho de casco-e-tubos |
| US07/481,023 US5048601A (en) | 1989-02-17 | 1990-02-16 | Shell-and-tube apparatus having an intermediate tube plate |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3754389A JPH0783830B2 (ja) | 1989-02-17 | 1989-02-17 | 中間管板を有する多管式装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02218428A true JPH02218428A (ja) | 1990-08-31 |
| JPH0783830B2 JPH0783830B2 (ja) | 1995-09-13 |
Family
ID=12500440
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3754389A Expired - Lifetime JPH0783830B2 (ja) | 1989-02-17 | 1989-02-17 | 中間管板を有する多管式装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0783830B2 (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2001213821A (ja) * | 1999-11-23 | 2001-08-07 | Rohm & Haas Co | 不飽和のアルデヒドおよび酸を製造するための高炭化水素空間速度プロセス |
| JP2005054789A (ja) * | 2003-07-31 | 2005-03-03 | General Electric Co <Ge> | 液体燃料構成要素に対する断熱装置 |
| JP2008535802A (ja) * | 2005-03-18 | 2008-09-04 | エルジー・ケム・リミテッド | オレフィンから不飽和酸を製造する方法 |
-
1989
- 1989-02-17 JP JP3754389A patent/JPH0783830B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2001213821A (ja) * | 1999-11-23 | 2001-08-07 | Rohm & Haas Co | 不飽和のアルデヒドおよび酸を製造するための高炭化水素空間速度プロセス |
| JP2005054789A (ja) * | 2003-07-31 | 2005-03-03 | General Electric Co <Ge> | 液体燃料構成要素に対する断熱装置 |
| JP2008535802A (ja) * | 2005-03-18 | 2008-09-04 | エルジー・ケム・リミテッド | オレフィンから不飽和酸を製造する方法 |
| US7816559B2 (en) | 2005-03-18 | 2010-10-19 | Lg Chem, Ltd. | Method of producing unsaturated acid from olefin |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0783830B2 (ja) | 1995-09-13 |
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