JPH10502014A - サイクロン反応器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 スパージャ（３）が取り付けられる一つまたは複数の反応物質入口（２ａ）と、各々が噴射孔（５）を有している一つまたは複数の反応物質入口（２ｂ）とを有している反応器（１）を示す。三次元サイクロン特性が適度混合反応ゾーン（６）に生じる条件の下で、反応物質をスパージャ(３)および噴射孔(５)から反応器（１）中へ導入する。これは反応物質を反応ゾーン（６）中へ導入するエネルギーとともに、マクロ混合およびマイクロ混合両方の現象を容易とする。反応器（１）は塩素とプロピレンを反応させて塩化アリルを得るのに特に有用である。

Description

【発明の詳細な説明】 サイクロン反応器 本発明は化学反応器に関する。 反応種が最適な物理的接触を行うようにすることは、化学反応器の設計におい てもっとも困難な課題である。設計が不適正な場合、さまざまな望ましくない副 産物と大量の未反応反応物質がシステムの経済性を大幅に損なうことになる。反 応領域の容積、反応タイプ（すなわち、バッチ、プラグ流れ、撹拌糟、またはこ れらの組合せ）、熱影響、反応機構、反応物質と製品の拡散、圧力の影響、およ びその他の要因をすべて、所与の反応で使用するのに最適な反応器を選択あるい は製造する際に考慮しなければならない。 もちろん、反応器内で生じる反応の性質が反応器の選択に大いに関係する。反 応機構のみが小さい分子の二分子衝突に関与する場合、望ましいのは結合が生じ る機会を良好なものとするエネルギー状態での二つの種の間の接触だけである。 反応物質に反応器内で特定の滞留時間を与えると、原子または分子の衝突の割合 を増やすことが必要となることがある。しかしながら、一つまたは複数の反応物 質がさまざまな場所で結合できる場合、 長い滞留時間がさまざまな副産物を生じることもある。たとえば、ジオレフィン が反応物質として使用される場合である。それ故、完全な反応を達成することと 、反応物質の過剰反応または不適正な反応との間のバランスが取られる。単なる 二分子衝突以外のものが関与する反応の動力学はより複雑であり、考慮しなけれ ばならない要因を付加するものである。 逆混合は反応生成物の他の反応に影響を及ぼす他の現象である。逆混合は所定 の時間の間反応器内に存在している分子または中間生成物と、より短い時間の間 反応器内に存在している分子または中間生成物とを混合することである。発生す る逆混合の量は、反応器の形状およびタイプ、流体力学ならびに上述のような反 応器の動作に関与するその他の要因に関連している。 商業的な操作において、特定の設計の経済的な影響が重要となる。これらの要 因としては、理論収量、副作用、およびプロセスフローなどがある。希望する反 応と競合するプロセスは、未反応種の再循環と、副産物の分離および処理により 価値を損ない、コストを増加させる。コークス汚染などの問題による機器の保守 が多くなることによるコストなどのその他のコストも生じる。 商業的な化学反応器の設計が純理論的な取扱いの影響を受けにくいことは周知 である。通常、反応タイプ（たとえば、反応動力学）、触媒の要件、関連する位 相、反応に対する温度および圧力の影響、生産の要件、反応に対する熱および物 質移動の影響、ならびに反応容器の腐食の可能性があるかどうかなどの２次的要 因を考慮することによってプロセスを開始する。次いで、通常、これらの所与の 要因にもっとも適すると思われる理想的な反応器を選択する。たとえば、反応機 構によって、逆混合が特に有害であると示唆された場合には、理想的なプラグフ ロー反応器の分析から始める。逆混合を望む場合には、撹拌槽が選択される。 理想的な反応器が選択されたら、次いで、通常は反応の理想的な挙動と実際の ものの間のずれを補償する補正係数を決定する。これは必然的に実験的なプロセ スとなる。補正係数が決定されたら、反応器の設計者は反応器の大きさや形状な どのパラメータ、設計（タイプ）をハイブリッド化すべきかどうか、温度および 圧力などのパラメータに対する制御を決定することができる。この時点で、実験 反応器を設計するのに必要と思われる情報を得ることもできる。その後、実験反 応器が製造され、 テストされる。 実験反応器の設計から商業的あるいはスケールアップした反応器の設計および 生産への飛躍は、必然的に困難なものとなる。たとえば、反応器の容積の変更だ けであっても、十分理解されているシステムであるとそれまで考えられてきたも のの運転パラメータを大幅に変化させることがある。流体力学、反応場所の性質 、反応速度、ならびに物質および熱移動の考慮事項がこの問題をさらに複雑なも のとする。 反応条件を制御できる範囲は、大部分、反応を起こすために用いられる装置の タイプによって左右される。さまざまな反応器が特定の問題を解決するために設 計されてきている。たとえば、米国特許明細書第２７６３６９９号は容器の内面 の周囲に噴射ノズルを接線方向に配置することによって、湾曲した反応器内で気 相反応物質の一様な乱流を作り出す装置を記載している。前記特許に記載されて いる反応器を使用すると、プロピレンと塩素から塩化アリルを生産することに付 随するカーボンディポジットの形成を減らせることが判明した。接線方向噴射は 本質的に、反応器の内面に沿った反応物質の二次元の流れをもたらす。 米国特許明細書第４５９００４４号は吸熱反応および発熱反応における温度変 動の影響を改善するように設計された反応器の一例である。これは反応器内で多 数のバッフルないし反応ゾーンを使用することによって行われる。 日本国特許第７３０３２０８７−Ｂ号は炭化水素の気相塩素化用に特に構成さ れた反応器を記載している。反応物質の混合に使用される容器は、二つの対向す る平行で平坦な表面と二つの対向する湾曲表面（断面で見た場合に）を有する長 方形である。予熱された反応物質を容器中へ接線方向に、かつ対向側面から導入 して、渦を発生させるために噴流を使用する。これにより、反応熱を高くし、以 前の反応器の設計を上回る混合をもたらすことができるといわれている。反応ゾ ーン、すなわち反応が反応器内で発生する領域は本質的に、反応器の内部容積全 体である。反応物質を接線方向に導入すると、渦効果が生じるが、この効果も主 として二次元の効果である。すなわち、渦は本質的に位置平面で起こり、反応器 の内面に追随する。さらに、反応ゾーンが本質的に反応器の内部容積全体を含ん でいるので、反応ゾーンは一つだけとなる。 ベルギー国特許第７４２３５６号はプロピレンの気相置換塩 素化によって塩化アリルを合成する方法を記載している。この方法で使用される 反応器には多数の反応ゾーンが組み込まれている。しかしながら、この方法は反 応物質に対する渦巻きないしサイクロン効果を組み込んだ反応器において必要な 複雑なエンジニアリングと見なされるものを回避するために特に設計されたもの であった。それ故、この特許でも、このようなシステムにおける反応ゾーンは本 質的に反応器の内部容積全体を含むものである。この特許に記載された実施例は すべて、一連の環状反応器を用いて、この方法に適合するものである。 Ｄｙｋｙｊ他は「High Temperature Chlorination of Propylene in a Cyclon ic Reactor」、International Chemical Engineering（チェコスロバキア、１９ ６２年１月）でサイクロン反応器を記載している。この設計はシリンダ状の容器 の内面に接線方向で反応物質を導入する噴射孔を組み込んでいる。噴流は反応器 の中心軸に関して対向して配置されている。しかしながら、これらの噴流は噴流 が互いに正対しないようにずらされている。これにより、反応物質は反応容器の 内面に対して同心で移動して、サイクロン効果が達成される。筆者らは反応器の 中心部分で混合がまったく生ぜず、反応器のその部分に金属 コアを充填することを想定していた。それ故、この構成の反応ゾーンは中空のコ アを備えたシリンダ(すなわち、ドーナツ形)であると思われる。反応物質の運動 は本質的に、円形面で見て二次元で、中心に穴があるものとなる。 反応物質が接線方向噴射の場合のように反応器の表面に対して送られた場合、 付加的な考慮事項が生じる。たとえば、反応物質が塩素などのように腐食性の物 質である場合、反応器はしばしば特別な構成を必要とするものとなる。このよう な方法の一つは、反応器の内部表面にニッケルコーティングを施すことである。 このような対策は反応器のコストを大幅に上昇させる。 乱流、渦流、およびサイクロン流の反応器は反応種の間の衝突の可能性を、反 応物質を反応物質に運動を与えることなく導入するだけの場合に見られるもの以 上に高める。しかしながら、従来技術の反応器は一般に、単一平面内での運動を 引き起こすものである。せいぜいのところ、このような反応器は並流混合を示す にすぎない。これは主として、マクロ混合であり、これは層を折り畳む、すなわ ち反応物質の流れに全体的な流れをもたらすものである。ある程度の分子の衝突 が流動している平面の間に生じるが、これらは比較的少ないものであり、設計に よ ってというよりも、偶発的に生じるものである。熱を加え、滞留時間を長くする と、このような衝突を引き起こすことができるが、上述したように、収量と選択 性の損失がこのような対策には付随している。多くの場合に、断熱反応設計が好 まれるが、衝突の頻度を高めるために熱を加えることができない。 これらの問題は考えられるさまざまな反応機構が反応物質間で生じる場合に特 に顕著となる。不飽和炭化水素とハロゲンの間の反応はこのような場合の良好な 例である。置換反応または付加反応のいずれか、あるいはこれら両方が生じるこ とがある。置換反応はプロピレンおよび塩素から塩化アリルを生産する際に好ま れるものである。付加反応よりもこの置換反応により適した条件を作り出すため には、より高い温度が必要である。残念ながら、温度が高すぎると、コークスお よびその他の望ましくない物質が過度に形成されることとなる。滞留時間を不適 切に延ばすことも、望ましくない副産物を生じさせ、反応の選択性を低下させる 。 上記のように、置換反応が塩化アリルの商業的な調製に好まれるため、従来技 術の反応器は高い温度を使用して、副産物の１、２ジクロロプロパン（ＤＣＰｏ ）の生成を回避している。 これらの高温反応には通常、コークスの生成が付随する。反応はホットスポット が形成されるため、一つの反応器内でさまざまな力学特性を示すこととなる。た とえば、エチレン、ブチレン、ペンテン、ヘキサン、オクタン、シクロヘキサン 、アセチレンなどの選択塩素置換を含むその他のさまざまな反応も、このような 問題を呈する。 分子の接触を改善し、選択性を高め、コークスおよび副産物をほとんど形成す ることなく反応時間／滞留時間を減少させることとなる反応器の導入は、反応器 設計技術にきわめて有益である。これが特に当てはまるのは、プロピレンおよび 塩素から塩化アリルを商業的に調製する場合である。 本発明の目的は、気相または蒸気相の反応物質を反応させる化学反応器を提供 して、その内部で行われる反応に高い収量と選択性を与えることである。 本発明の他の目的は、混合特性が改善された化学反応器を提供することである 。 本発明のさらに他の目的は、塩化アリルを生成する多段反応器と方法を提供す ることである。 本発明のさらに他の目的は、実質的に三次元の流れ特性を有 する反応ゾーンを備えた反応器を提供することである。 本発明はしたがって、 反応容器と、 少なくとも二つの端部を有しており、前記端部の一方で反応物質供給源と連通 しており、前記端部の他方で前記反応容器の内部と連通している少なくとも一つ の反応ゾーン導入手段と、 反応物質供給源と連通している少なくとも一つの噴射孔であって、前記反応容 器に収納されており、化学反応の少なくとも一つの反応物質が前記反応ゾーン導 入手段を介して前記反応器に導入され、少なくとも一つの反応物質が前記噴射孔 を介して前記反応器に導入され、前記反応物質の導入が前記反応物質の実質的に 三次元の流れをもたらすように配置されている噴射孔と、 前記反応物質が混合される前記反応容器内の適度混合反応ゾーンと、 二つの端部を有しており、一方の端部が反応容器の内部と連通しており、一方 の端部が反応容器の外部と連通している出口と を備えている反応器を提供する。 本発明の有利な態様において、スパージャが反応ゾーン導入手段を構成してい る。少なくとも二組のこのようなスパージャが互いに対向して配置されており、 三次元のサイクロン流特性が反応ゾーンに導入されるのが有利である。 本発明の反応器が多段構成を有しており、化学反応が実質的にスパージャの間 の領域からなっている適度混合反応ゾーンで開始され、反応器内のプラグ流ゾー ンで希望する滞留時間を達成することもできる。 本発明の反応器はわずらわしい副産物の生成が従来技術で見受けられたものに 比較して大幅に低減されるようにして、プロピレンおよび塩素から塩化アリルを 生成するのに有利に適用できる。 本発明を添付の図面を参照して例によってより詳細に説明する。 第１図は本発明の反応器の実施の形態の側断面図である。 第２図は本発明の反応器に使用されるスパージャの正面図である。 第３図は第２図のスパージャに並置した場合の、本発明の反応器に使用される スパージャの正面図である。 第４図は本発明の実施の形態の側断面図である。 第５図は第４図の実施の形態の一部断面後面図である。 本発明によれば、反応選択性、反応時間、および化学反応の他のパラメータが 、化学反応器に一つまたは複数の反応ゾーンを設けることによって改善される。 反応ゾーンは反応に必要なエネルギーが迅速に達成されるような形状にされ、充 填される。この説明全体によって理解されるように、反応ゾーンを規定するこれ らの方法は噴出孔、スパージャ、ノズルおよび化学反応器に反応物質を噴射する その他の手段を並置することによって構成できる。 本明細書全体にわたって使用する場合、「反応ゾーン」とは反応または反応の 個別の相が実質的に行われる領域を意味する。化学反応器は二つ以上の反応ゾー ンを有することができる。 「適度混合反応ゾーン」とはそれ以外の場合よりも一様な混合物を形成するよ うに反応物質が混合される反応ゾーンを意味する。ＣＳＴＲ（連続撹拌糟反応器 ）は理想的な適度混合反応ゾーンを備えている。 「三次元流」とは分子間の衝突が、このような分子が当初見いだされる平面外 で生じるとともに、分子が当初見いだされる 平面内でも生じるような態様での分子の運動を意味する。実質的な三次元流は、 三次元流であるが、ある程度の二次元流を含んでいるものであることを特徴とす る。たとえば、反応ゾーンの縁部の平面を除いて、反応物質の流れが三次元であ る反応ゾーンは、実質的な三次元流を示す。 混合に関する「三次元」とは、すべての方向に完全な、すなわち一様な混合を もたらす分子の流れを指す。たとえば、ＣＳＴＲは三次元混合を示すのに対し、 プラグ流反応器は完全な混合を半径方向に示すだけである。 「散布」(sparge)とは圧縮または加圧された流体をスパージャから噴射ないし 導入することを意味する。 「スパージャ」(sparger)とは圧縮または加圧された流体を気体状態または噴霧 状態で噴射または導入するために使用されるパーフォレーションを有している容 器であり、パーフォレーションはこれに固定されていても、固定されていなくて もよい。 「横断軸」とは物体のもっとも長い寸法に沿った軸である。 「横断面」とは横断軸によって規定される長さを有する平面である。 「中央軸」とは物体の中心をそのもっとも長い寸法に沿って 延びている軸である。シリンダの中心軸はその断面を構成する縁を通り、シリン ダの長さを通って延びている。 「長手方向平面」とは物体のもっとも長い寸法に沿って物体を通して引かれた 平面である。 図面を参照すると、第１図は本発明の有利な反応器の断面図である。反応容器 １は細長いシリンダとして示されているが、全体的な本体形状は本発明において 重要なものではない。一つまたは複数の反応物質が反応物質入口２によって反応 容器１の内部に導入される。反応物質入口２はパイプ、導管、チューブ、または ガス状反応物質を反応容器に導入するために通常使用される任意の手段である。 二つの対向する反応物質入口を適用するのが有利である。本明細書全体を通じて 、第一またはその他の反応物質に言及した場合、このような反応物質を噴射また は反応させる特定の順序を意味するものでも、示唆するものでもないことを理解 されたい。 スパージャ３が反応器の内部において反応物質入口２の端部に固定されている 。スパージャと反応物質入口のこの組合せは、反応ゾーン導入手段の一例を構成 するが、その他のさまざまな手段をこの特定な手段の代わりに使用することがで きる。この ような手段は反応物質を供給源から反応容器の内部へ搬送して、反応物質が反応 ゾーンにおかれるようにできるものでなければならない。スパージャ３は反応物 質を分布させるためのパイプまたは本質的に中空な容器からノズル４へ形成され ている。最終的に、反応物質はこれらのノズル４を通して、反応器の内部へ放出 される。図示のスパージャ３は入口端部２ａの中心軸に対して本質的に直角であ るが、本発明のすべての実施の形態でスパージャを配置する本質的な態様ではな い。むしろスパージャ３の配置および間隔は反応物質流の特性および最終的に望 まれる混合の特性によって決定されるものである。これについては、以下で詳述 する。 本発明のより有利な実施の形態において、スパージャ３はこれらに固定されて いるノズルがほぼ対向するように配置されている。すなわち、ノズル４が互いに 向かい合い、反応器の中心軸に平行となっているが、反応器の中心軸に対して最 大１５°までねじれていても、離隔していても、あるいは近接していてもよい。 第２図はスパージャ３の構造を詳細に示す。同図には、スパージャアーム３ｂが スパージャハブ３ａから外方へ広がっていることが示されている。ノズル４はス パージャアーム３ｂ に沿って配置されている。 この実施の形態において、スパージャ３は一つのスパージャのスパージャアー ム３ｂが互いに対向している（向き合っている）スパージャのスパージャアーム の間の距離をほぼ二分割するように配置されている。すなわち、一本のスパージ ャアームは二つの対向するスパージャの間を指すように配置される。このような 対向するスパージャの相対的に角度のついた配置を第３図に示す。このような構 成は反応物質の望ましい流れおよび混合の特性に寄与するものである。スパージ ャを多数のノズルないし穴が切られた円形または細長い形状で作成することもで きる。このようなスパージャは、たとえば、シャワーヘッドの外観を呈するよう に構成される。乱流が少ない場合には、ノズルを反応器の中心軸に沿って配置し ないことが有利である。また、スパージャを一つだけ用いた本発明による反応器 を構成することもできる。 第１図に戻ると、他の反応物質を反応器に導入するために、第二の反応物質入 口２ｂが使用されている。この他の反応物質は反応物質入口２から導入されたも のと異なる物質で構成されていても、同じものであってもよい。第二の反応物質 入口２ｂ もパイプ、導管、チューブまたはガスまたは蒸気を搬送するのに使用される中空 の容器で形成されている。噴射孔５がこの第二の反応物質入口の端部に固定され ている。この噴射孔５は第二の反応物質が流れとして反応器に入るが、これが適 度混合反応ゾーン６の近傍に入るまで、実質的に拡散されない。本明細書全体に わたって使用した場合、噴出孔という語は反応物質を反応ゾーンに向かって送る ことを可能とする、反応器入口の取付具を指す。この広い意味において、噴射孔 は反応ゾーンに向けられた反応物質入口２ｂの開口で構成されていてもよい。し かしながら、有利な実施の形態は機械加工したノズルを組み込んでいる。二つ以 上の第二の反応物質入口および噴射孔を反応器に使用することができる。実際に は、多数の噴射孔と入口を使用することができる。 適度混合反応ゾーン６が実質的にスパージャ３の間の領域に作成されている。 この領域は部分的に反応物質の噴射特性によって規定される。すなわち、スパー ジャ間の距離と、その処理のためにゾーンが設計されている反応物質の容積は、 反応力学にしたがって決定されて、分子の衝突が迅速に生じる。 本発明の有利な実施の形態におけるプロピレンおよび塩素か らの塩化アリルの調製は、反応器がどのように動作するか、および反応ゾーンが どのように規定されるかの例を提供する。反応器はシリンダ状であり、直径の約 ３倍の長さを有している。第一の反応物質入口２は第一のスパージャ３のノズル ４がスパージャの平面の直前での反応ゾーンへの反応物質の進入を可能とするよ うに配置されるように配置されている。これは反応器９の一端に比較的近いもの とすることができる。塩素ガスが反応物質入口２に導入され、反応器中へ拡散さ れる。他の第一の反応物質入口２はこれが取り付けられたスパージャ３のノズル が、他のスパージャのノズルに向けられるように配置され、またスパージャから 射出される反応物質がエネルギーをほとんど減少させることなく、対向するスパ ージャに到達するように十分近接している。一つのスパージャのアームが対向す るスパージャの二つのアームの間の距離を二分割するように、スパージャは構成 されている。必須というのではないが、対向するスパージャアームを互い違いに すると、ノズルの間の相互作用が最小限となって有利である。 第二の反応物質入口２ｂはこれが取り付けられている噴出孔５が第一のスパー ジャ３のすぐ後部にあるように配置されてい る。反応器の壁部に関して接線方向にあるように噴出孔を配置するのがもっとも よい。しかしながら、噴出孔を他の設計パラメータに適合するように傾け、これ によって反応器の壁部に関してほぼ接線方向に配置されるようにすることもでき る。出口８は端部１０に配置されている。適合反応ゾーン６はスパージャのほぼ 中間にある領域で構成されており、プラグ流反応ゾーン７は第二のスパージャと 出口のほぼ中間の領域で構成されている。層流反応ゾーンをプラグ流反応ゾーン の代わりに使用することもできる。 総容積が２５０ないし３００ｃｍ³の反応器の場合、約０．５９ないし０．６ ８ｋｇ／時の塩素が、約１．４ないし４．９バールの圧力および約２７℃ないし ９４℃の温度で第一の反応物質入口へ射出される。塩素を導入するために二つの 対向したスパージャを使用した場合、上流側のスパージャと下流側のスパージャ の間の配分は少なくとも５０：５０でなければならない。しかしながら、塩素の 導入を上流側のスパージャにずらすことによって、得られる結果が改善される。 選択性のこの改善は反応物質の導入の配分が上流側と下流側のスパージャで８０ ：２０になるまで継続する。「上流側スパージャ」とい う語は、第二の反応物質入口／噴出孔にもっとも近いスパージャを指し、「下流 側スパージャ」は上流側スパージャと対向しており、反応器の出口に近い方のス パージャを指す。 塩素が第一の反応物質入口に入ると、１時間当たり約０．９１ないし約２．７ ｋｇのプロピレンが約１ないし約３．５バール、約１４９℃ないし約３７１℃で 第二の反応物質入口へ（かつ、噴射孔外へ）射出される。反応物質は予混合され ない。適度混合反応ゾーン内の反応温度は約４５４℃と約４８２℃の間であるこ とが有利である。これらの温度および圧力は反応物質の混合を迅速に行い、かつ 副産物（ここでは、１２ジクロロプロパン）の生成を最小限とするのに必要なエ ネルギーの混合物をもたらすように選択される。ここでは塩素であるこの第一の 反応物質の噴射は、進入する反応物質分子がほとんど瞬間的に衝突するのに必要 な条件の下で行われる。 上述したように、反応物質を導入する各種の手段の配置、および反応物質を充 填する態様は、反応器で生じる反応の選択性および迅速性に寄与する。理論に拘 束されることなく、これらの要因が好ましいエネルギー状態での反応物質の混合 をもたらす考えられる。このエネルギーはスパージャからの反応物質の 進入速度および配分、ならびに噴出孔から導入される反応物質の角モーメントに よってシステムに与えられる。この関係は噴出孔を離れる反応物質の速度の比率 と、反応器内の反応混合物の平均速度の比率によって規定できる。より一般的に いうと、これは反応器全体にわたる反応混合物の平均軸流速度に対する反応物質 の一つによって与えられる角速度の比率である。この比率を本明細書では渦数と 呼ぶ。約３ないし８３の範囲の渦数が本発明を実施するのに十分なエネルギーを 与えることが判明した。本発明を約３０ないし４０の範囲で実施するのが有利で ある。 また、理論に拘束されることなく、反応ゾーン導入手段を本明細書で述べるよ うに配置することによって、反応を引き起こすのに必要なエネルギーのほとんど がこれらの手段から進入する反応物質によって供給される。これはたとえばスパ ージャの位置と、これらを通って導入される反応物質の速度の関数である。さら に、進入する反応物質の圧力を調節することによって、適切な速度を達成するこ とができる。これは第二の反応物質入口２ｂに進入する反応物質がこれらに付与 された角モーメントによって導入される場合、第二の反応物質入口２ｂから大量 の エネルギーで反応物質を導入することが必要ないので、反応ゾーンにある反応物 質とのこれらの反応物質の接触が三次元の混合をもたらすことを意味する。それ 故、反応物質導入手段の位置、噴射孔の位置、ならびに反応物質の圧力および温 度を使用して、この反応器に必要なエネルギーを記述することができる。 スパージャの間の距離はスパージャを通って流れる反応物質の量、および与え られている速度に応じて、調節することができる。すなわち、スパージャの間の 距離は、反応物質の速度と容積が与えられた場合に、反応ゾーンに進入する反応 物質のもっとも迅速な接触が期待できる位置に設定される。これらの距離はスパ ージャの間の領域が反応容器の２０％ないし５０％の間の容積を構成するように 設定される。 希望するエネルギーレベルの達成をさらに容易とするために、ノズル４をスパ ージングアーム３ｂの前面に沿って穿孔された穴に固定されている。各スパージ ャが六本から十本のスパージングアーム３ｂを有していることが有利である。ス パージングアームは核反応物質入口２から外方へ広がっている。この構成を「ス パイダ」構成のスパージングアームという。反応ゾーンの周囲のノズルの数を増 やすと、反応効率が上がる。すべての ノズルが反応器の中心軸から反応器の半径の少なくとも半分のところまで離れて いるとさらに有利である。しかしながら、特別な金属加工を必要とするほど反応 器の壁部に近接させて、ノズルを配置してはならない。それ故、多くのノズルを 設けることを望む場合には、第２図および第３図に示すスパイダ構成ではなく、 リング構成を使用することが望ましい。本発明の実施の形態の中には、各スパー ジングアームに多数のノズルを組み込んだものもある。そのような場合には、反 応器の中心軸にもっとも近いノズルを、軸から反応器の半径の少なくとも半分の ところまで離して配置するのが有利である。適切な金属加工(ニッケルメッキな ど)を使用しない限り、反応器の壁部（内面）にもっとも近いノズルが反応器の 壁部から反応器の半径の少なくとも三分の一のところまで離して配置するのが有 利である。 塩化アリルがプロピレンおよび塩素から生成される本発明の実施の形態の一つ において、プロピレンは反応器入口２ｂから反応器中へ導入され、噴出孔５によ って、比較的一様な流れでスパージャ３の近傍へ送られる。反応器の圧力が約１ ないし１．４バールである場合、プロピレンは約２０４℃と約３７１℃の間の温 度で導入される。プロピレンの推進力は、これが接触す る塩素の流れに角モーメントを与え、適度混合反応ゾーン６内に三次元の流れを 作り出す。この流れがほぼサイクロン流であることが有利であるが、反応器の中 心軸の周囲に顕著な再循環気泡を引き起こすほど大きいものではない。ほぼサイ クロン流であることは、混合が生じる適度混合反応ゾーン内部の反応物質の主な 流れが、半径方向であり、かつ軸方向であることを意味する。このような混合パ ターンは半球状、球状、螺旋状、あるいはこれらの組合せでよい。ただし、反応 物質のすべてがこのような挙動を示すことが必ずしも必要ないことを理解された い。少量の非サイクロン流が、たとえば、適度混合反応ゾーンの中心軸および周 辺部で生じることがある。 第４図および第５図は二つの噴射孔を有する本発明の実施の形態を示す。第４ 図は二つの噴射孔５と、反応器の中心軸に関するこれらの位置を示す。噴射孔は スパージャの一つの背後に配置されている。これらの噴射孔は反応物質の流れが 適度混合反応ゾーンに向いており、かつ反応物質の流れが経路を横切るような向 きにされている。すなわち、各噴射孔から始まり、容器壁で終わる線を引いたと すると、二本の線は反応器の中心軸を中心として補い合うものとなる。反応器を 通って延びている 長手方向面に関して、各々が０°よりも大きく、９０°よりも小さい角度を形成 するように、これらの噴射孔を配向することができる。反応物質の流れが適度混 合反応ゾーンの中心軸に対して接線方向となるように、噴射孔を配置するのが有 利である。 第５図は第４図の実施の形態を示すものであり、噴射孔の関係をさらに示した ものである。この図は一方の噴射孔から出た反応物質が他方からの反応物質と衝 突、混合、あるいは干渉しないように噴射孔が配置されることを示している。こ れは噴射孔を異なる横断平面に配置することによって達成される。それ故、二つ の噴射孔を用いた場合、これらは上述のように配置され、異なる横断平面におか れ、反応物質間の干渉が生じることがない。必要に応じ、三つ以上の第二の反応 物質入口２ｂを使用することができる。これは適度混合反応ゾーンにより容積の 大きい反応物質を加えたり、あるいはより大きい角モーメントを与えたりするた めに必要となることがある。 適度混合反応ゾーンに誘起される三次元サイクロン特性は、主としてマクロ混 合現象である。誘起される三次元サイクロン特性の態様の一つは、反応物質の流 れ、リサイクル、および反応物質流の再循環によって、一様な混合が迅速に達成 されるよ うにすることである。これもマイクロ混合を容易とする。改善されたマイクロ混 合とマクロ混合のこの組合せは、異常なホットスポットおよび反応ゾーンのさま ざまな部分内部での異常な反応速度を防止する。ホットスポットの減少と、改善 されたマイクロ混合およびマクロ混合の組合せは一般に、コークスの形成をさら に減少させ、したがって、製品の収量を改善するとともに、反応器の保守の必要 性を少なくする。 反応物質の混合は迅速で、直接的なものであり、プロピレンと塩素が共有する 領域全体にわたって生じる。適度混合反応ゾーンを構成するのは、この領域であ る。分子の衝突はこの適度混合反応ゾーン内において三次元で発生する。特定の 反応機構を駆動するのに高温が望ましい反応において、この適度混合反応ゾーン は一様な高温プロフィールを有している。反応物質の複数の射出は、達成される 混合の特性によってこの一様なプロフィールを改善する。 適度混合反応ゾーン６はサイクロン混合がその内部でほぼ瞬間的に生じるよう な寸法のものである。塩化アリルを生成するプロピレンと塩素の反応において、 この反応時間は約５００ミリ秒と８００ミリ秒の間のものである。しかしながら 、このこ とは必ずしも、反応がこのゾーンで完了することを意味するものではない。ほと んどの発熱反応において、ホットスポットが適度混合反応ゾーン６内に形成され る。ホットスポットの温度が高すぎる場合、コークスの形成と異性化が反応力学 によっては問題となる。もちろん、本発明の適度混合反応ゾーンは比較的一様な 高温プロフィールを有している。それにも関わらず、反応ゾーンの他の部分より も高温な一つまたは複数のスポットがあることがある。反応物質の迅速な接触を 可能とするとともに、ホットスポットへの長期間の露出という潜在的な悪影響を 回避することが、接触した反応物質を反応器内の他の反応ゾーンへ移動すること によって容易となる。 本発明のより有利な実施の形態において、反応器は適度混合反応ゾーン６に加 えて、プラグ流反応ゾーン７を含んでいる。それ故、接触した反応物質の流れは 製品と未反応反応物質のこの混合物を、プラグ流反応ゾーン７へ移動させ、この 反応ゾーンにおいて、この混合物には反応を完了させる付加的な滞留時間を与え る。製品と未反応反応物質のこの混合物が適度混合反応ゾーンの近傍にないため 、もはやホットスポットおよびその内部で発生する可能性のある逆混合にさらさ れることがない。 反応が適度混合反応ゾーン６内でほぼ完了し、かつプラグ流反応ゾーン７へ流入 する混合物がほとんど製品で構成されることを理解されたい。それ故、滞留時間 が反応のわずかな部分を完了する。反応がほぼ完了していることを、ホットスポ ットが存在しないところで反応を完了することを組み合わせると、異性化が最小 限となり、選択性が高くなり、収量が高くなる。適度混合反応ゾーンからプラグ 流反応ゾーンへの流れによって、製品を製品出口８から簡単に取り出すことが可 能となり、この製品出口から製品を取得したり、他のプロセスに送ることができ る。 本発明にしたがってプロピレンを塩素と反応させて、塩化アリルを生成する場 合、約４８７〜４９９℃の出口温度が製品出口で達成される。これは従来技術の 反応器における出口温度よりも低い。反応は従来技術の方法を使用した約８００ ないし１０００ミリ秒ではなく、約５００ミリ秒と７００ミリ秒の間にほぼ完了 する。８５Ｍ％（プロピレンをベースとして）を超える収量が、２．９のプロピ レン対塩素のモル比で本発明の反応器を使用することによって達成された。８８ Ｍ％（プロピレンをベースとして）を超える収量が、５．８のプロピレン対塩 素のモル比で本発明の反応器を使用することによって達成された。９０Ｍ％（プ ロピレンをベースとして）を超える収量が、二つ以上の反応器を組み込み、塩素 を段階的に添加することによって達成することができる。従来技術の反応器は通 常、約８１ないし約８２Ｍ％（プロピレンをベースとして）のモル収量を達成す る。１、２ジクロロプロパン（ＤＣＰｏ）などの望ましくない副産物は大幅に減 少する。本発明のこの構成において、ＤＣＰｏの収量は４〜５Ｍ％（存在してい るプロピレンのモル量をベースとして）という従来技術のレベルから、０．５〜 ２Ｍ％（存在しているプロピレンのモル量をベースとして）に減少する。ニッケ ルメッキなどによって反応器の表面を特に準備する必要はない。 上述した反応器は、改善されたマイクロ混合とマクロ混合特性の組合せによっ て迅速な衝突を容易とすることのできるさまざまな他の反応に使用することがで きる。これが特に当てはまるのは、反応物質が等方性副産物を形成する特性を有 している場合である。 以下の実施例は本発明をより詳細に説明するために挙げたものである。このよ うな実施例は、しかしながら、本発明の範囲 を限定するものと解釈してはならないものである。実施例 以下の実施例において、長さ１５．２４ｃｍ、直径５．０８ｃｍのシリンダ状 の反応器を使用した。塩素を６．３５ｃｍ離して配置した二つのスパージャから 導入した。これによって、反応器容積の約４０ないし５０％からなる適度混合反 応ゾーン（領域）がもたらされた。スパージャはスパージャあたり八本のアーム を有しており、各アームは内径が０．０１５ｃｍのノズル一つを有していた。ノ ズルが反応器の中心軸と反応容器の壁部の中間にあるように、ノズルとスパージ ャアームを配置した。反応器の構成は、一対の接線噴射孔をプロピレンを反応器 に導入するのに使用したことを除いて、第４図に示したとおりである。反応器は １．０５バールで動作させた。 各実施例において、塩化アリルを生成する反応は５００ないし７００ミリ秒で 完了した。ガス状排出物をフレームイオン化検出器を備えたガスクロマトグラフ ィによって分析した。実施例１ 約０．６ｋｇ／時の塩素を一対のスパージャから反応器中へ噴射した。塩素は 約４８℃の温度、および約２．５バールの圧 力で導入された。塩素の噴射を二つのスパージャの間でほぼ半々に分割した。す なわち、塩素の総容積の約５０％を各スパージャから導入した。 約１．１ｋｇ／時のプロピレンを約２５４℃の温度、および約１．２５バール の圧力で噴射した。 適度混合反応ゾーン内の温度は４５４℃と４８２℃の間であり、反応器出口に おける温度は約４８７℃であった。壁部の温度は４５４℃と４７２℃の間であっ た。 反応はプロピレンのモルベースで、８５．６８％の塩化アリル、０．５％の１ 、２ジクロロプロパン、７．４％の１、３ジクロロプロパン、および２．７％の ２クロロプロパンという選択性を有する製品をもたらした。 この実施例は本発明による反応器を使用することによって達成される高い選択 性と収量を示すものである。実施例２ 約０．６ｋｇ／時の塩素を約４８℃の温度、上流のスパージャで約２．８バー ルおよび下流のスパージャで２．３バールの圧力で反応器中に噴射した。塩素の 総容積の約６５％を上流のスパージャから噴射し、残りを下流のスパージャから 噴射した。 約１．１ｋｇ／時のプロパンを約２５４℃の温度および約１．２６バールの圧 力で一対の接線噴射孔から噴射した。 適度混合反応ゾーンにおける温度は４５４℃と４８２℃の間であり、反応器出 口における温度は約４８５℃であった。壁部の温度は４５４℃と４７３℃の間で あった。 プロピレンモルベースの選択性は８５．５％の塩化アリル、０．５％の１、２ ジクロロプロパン、７．３％の１、３ジクロロプロパン、および２．８％の２ク ロロプロパンであった。実施例３ 約０．６ｋｇ／時の塩素を約４８℃の温度、上流のスパージャで約３．５バー ル、下流のスパージャで１．３バールの圧力で反応器中へ噴射した。塩素の総容 積の約８０％を上流のスパージャから噴射し、残りを下流のスパージャから噴射 した。約１．１ｋｇ／時のプロパンを約２５４℃の温度および約１．２６バール の圧力で一対の接線噴射孔から噴射した。 適度混合反応ゾーンにおける温度は４５４℃と４７６℃の間であり、反応器出 口における温度は約４８５℃であった。壁部の温度は４５４℃と４７１℃の間で あった。 プロピレンモルベースの選択性は８４．９％の塩化アリル、 ０．８％の１、２ジクロロプロパン、８．０％の１、３ジクロロプロパンおよび ２．７％の２クロロプロパンであった。実施例４ 約０．６ｋｇ／時の塩素を約４８℃の温度および約２．３バールの圧力で一対 の八アームのスパージャから反応器中へ噴射した。塩素の噴射を二つのスパージ ャの間でほぼ半々に分割した。約２．２ｋｇ／時のプロパンを約３６０℃の温度 および約２．１バールの圧力で一対の接線噴射孔から噴射した。 適度混合反応ゾーンにおける温度は４５４℃と４８２℃の間であった。下流の スパージャのすぐ下流の温度は約４９８℃であり、反応器出口における温度は約 ４８０℃であった。壁部の温度は４５４℃と４７２℃の間であった。 プロピレンモルベースの選択性は８７．７％の塩化アリル、０．９％の１、２ ジクロロプロパン、２．４％の１、３ジクロロプロパン、および３．６％の２ク ロロプロパンであった。実施例５ 約０．６ｋｇ／時の塩素を約４９℃の温度、上流のスパージャで約２．８バー ル、下流のスパージャで２．３バールの圧力で実施例１に記載した反応器中へ噴 射した。塩素の総容積の約 ６５％を上流のスパージャから噴射し、残りを下流側のスパージャから噴射した 。約２.２ｋｇ／時のプロピレンを約３７１℃の温度および約２．２バールの圧 力で一対の接線噴射孔から噴射した。 適度混合反応ゾーンにおける温度は４４８℃と４８２℃の間であり、反応器出 口における温度は約４８３℃であった。壁部の温度は４５４℃と４７３℃の間で あった。 プロピレンモルベースの選択性は８８．３％の塩化アリル、約０．５％の１、 ２ジクロロプロパン、４．１％の１、３ジクロロプロパン、および３．７％の２ クロロプロパンであった。 この実施例は上流の反応ゾーン導入手段からの塩素の導入に片寄らせることに よって、製品の選択性が改善され、分離するのが困難な副産物（１、２ジクロロ プロパンがもっとも顕著である）の生成が減少することを示している。実施例６ 約０．６ｋｇ／時の塩素を約４９℃の温度、上流のスパージャで約３．５バー ル、下流のスパージャで１．３バールの圧力で反応器中へ噴射した。塩素の総容 積の約８０％を上流のスパージャから噴射し、残りを下流のスパージャから噴出 した。約 １．１ｋｇ／時のプロピレンを約３６０℃の温度および約１．３バールの圧力で 一対の接線噴射孔から噴射した。 適度混合反応ゾーンにおける温度は４４８℃と４７１℃の間であり、反応器出 口における温度は約４７８℃であった。壁部の温度は４５４℃と４７８℃の間で あった。 プロピレンモルベースの選択性は８８．４％の塩化アリル、１．２％の１、２ ジクロロプロパン、３．７％の１、３ジクロロプロパン、および３．７％の２ク ロロプロパンであった。 この実施例は上流の反応ゾーン導入手段からの反応物質の導入を片寄らせるこ とによって達成される製品の収量の改善を示すものである。 本発明の各種の改変形が蒸気の説明から、当分野の技術者には明らかであろう 。このような改変形は添付の請求の範囲の範囲内に入るものである。

【手続補正書】特許法第１８４条の８ 【提出日】１９９６年６月２１日 【補正内容】 上記のように、置換反応が塩化アリルの商業的な調製に好まれるため、従来技 術の反応器は高い温度を使用して、副産物の１、２ジクロロプロパン（ＤＣＰｏ ）の生成を回避している。これらの高温反応には通常、コークスの生成が付随す る。反応はホットスポットが形成されるため、一つの反応器内でさまざまな力学 特性を示すこととなる。たとえば、エチレン、ブチレン、ペンテン、ヘキサン、 オクタン、シクロヘキサン、アセチレンなどの選択塩素置換を含むその他のさま ざまな反応も、このような問題を呈する。 米国特許第３０５４８３１号は反応物質の一つが中央ノズルから噴射され、他 の反応物質が接線開口から反応容器中へ噴射される、塩化アリルを生成する反応 器を開示している。米国特許第４９２８４８１号は反応物質の一つが中央ノズル から噴射され、他の反応物質が軸方向に離隔した一対の射出開口から反応容器中 へ噴射される、化学燃焼反応器を開示している。 分子の接触を改善し、選択性を高め、コークスおよび副産物をほとんど形成す ることなく反応時間／滞留時間を減少させることとなる反応器の導入は、反応器 設計技術にきわめて有益である。これが特に当てはまるのは、プロピレン および塩素から塩化アリルを商業的に調製する場合である。 本発明の目的は、気相または蒸気相の反応物質を反応させる化学反応器を提供 して、その内部で行われる反応に高い収量と選択性を与えることである。 本発明の他の目的は、混合特性が改善された化学反応器を提供することである 。 本発明のさらに他の目的は、塩化アリルを生成する多段反応器と方法を提供す ることである。 本発明のさらに他の目的は、実質的に三次元の流れ特性を有する反応ゾーンを 備えた反応器を提供することである。 本発明はしたがって、 反応容器と、 少なくとも二つの端部を有しており、前記端部の一方で反応物質供給源と連通 しており、前記端部の他方で前記反応容器の内部と連通している少なくとも一つ の反応ゾーン導入手段と、 もう一つの反応物質供給源と連通している少なくとも一つの噴射孔であって、 前記反応物質の導入が前記反応物質の実質的に三次元の流れをもたらすように前 記反応容器内に配置されている噴射孔と、 前記反応物質が混合される前記反応容器内の適度混合反応ゾーンと、 二つの端部を有しており、一方の端部が反応容器の内部と連通しており、一方 の端部が反応容器の外部と連通している出口とを備えており、 反応ゾーン導入手段が少なくとも二つの反応器入口と、スパージャとからなっ ており、前記スパージャが前記反応器入口に取り付けられて、前記スパージャが 前記反応容器の内部と連通した前記導入手段の端部を含んでおり、かつ前記スパ ージャが互いにほぼ対向しており、前記適合混合ゾーンが前記スパージャのほぼ 中間にある反応器を提供する。 三次元のサイクロン流特性が反応ゾーンに導入されるのが有利である。 本発明の反応器が多段構成を有しており、化学反応が実質的にスパージャの間 の領域からなっている適度混合反応ゾーンで開始され、反応器内のプラグ流ゾー ンで希望する滞留時間を達成することもできる。 本発明の反応器はわずらわしい副産物の生成が従来技術で見受けられたものに 比較して大幅に低減されるようにして、プロ ピレンおよび塩素から塩化アリルを生成するのに有利に適用できる。 本発明を添付の図面を参照して例によってより詳細に説明する。 第１図は本発明の反応器の実施の形態の側断面図である。 第２図は本発明の反応器に使用されるスパージャの正面図である。 第３図は第２図のスパージャに並置した場合の、本発明の反応器に使用される スパージャの正面図である。 第４図は本発明の実施の形態の側断面図である。 第５図は第４図の実施の形態の一部断面後面図である。 本発明によれば、反応選択性、反応時間、および化学反応の他のパラメータが 、化学反応器に一つまたは複数の反応ゾーンを設けることによって改善される。 反応ゾーンは反応に必要なエネルギーが迅速に達成されるような形状にされ、充 填される。この説明全体によって理解されるように、反応ゾーンを規定するこれ らの方法は噴出孔、スパージャ、ノズルおよび化学反応器に反応物質を噴射する その他の手段を並置することによって構成できる。 請求の範囲 １．反応容器（９）と、 少なくとも二つの端部を有しており、前記端部の一方で反応物質供給源と連通 しており、前記端部の他方で前記反応容器の内部と連通している少なくとも一つ の反応ゾーン導入手段（２、３）と、 もう一つの反応物質供給源と連通している少なくとも一つの噴射孔（５）であ って、前記反応物質の導入が前記反応物質の実質的に三次元の流れをもたらすよ うに前記反応容器（９）内に配置されている噴射孔（５）と、 前記反応物質が混合される前記反応容器（９）内の適度混合反応ゾーン（６） と、 二つの端部を有しており、一方の端部が反応容器（９）の内部と連通しており 、一方の端部が反応容器（９）の外部と連通している出口（８）とを備えており 反応ゾーン導入手段（２、３）が少なくとも二つの反応器入口（２）と、スパ ージャ（３）とからなっており、前記スパージャ（３）が前記反応器入口に取り 付けられて、前記スパージ ャ（３）が前記反応容器（９）の内部と連通した前記導入手段の端部を含んでお り、かつ前記スパージャ（３）が互いにほぼ対向しており、前記適合混合ゾーン (６)が前記スパージャ(３)のほぼ中間にある領域を含むことを特徴とする反応器 。 ２．前記適度混合反応ゾーン（６）にほぼ隣接しているプラグ流反応ゾーン（７ ）をさらに含んでいる請求の範囲第１項に記載の反応器。 ３．各スパージャ（３）がスパージャアーム（３ｂ）を含んでおり、前記スパー ジャアームが前記反応器入口（２）の中心軸から外方へ広がっており、反応物質 を噴射するノズル（４）が前記スパージャアーム（３ｂ）上に配置されている請 求の範囲第１項または第２項に記載の反応器。 ４．前記噴射孔（５）を通した前記反応物質の導入が前記適度混合反応ゾーン（ ６）内の前記反応物質に三次元のサイクロン特性を付与する請求の範囲第１項か ら第３項のいすれか一項に記載の反応器。 ５．前記反応器中への前記反応物質の導入が前記反応器の中心軸に対してほぼ接 線方向に行われるように前記噴射孔（５）が配置された請求の範囲第１項から第 ４項のいずれか一項に記載 の反応器。 ６．複数の噴射孔（５）を有しており、前記噴射孔が異なる横断平面上にあるこ とを条件として、前記噴射孔の各々が前記反応器の長手方向平面に関して０°よ りも大きく、９０°よりも小さい角度で配置されている請求の範囲第１項から第 ５項のいずれか一項に記載の反応器。 ７．前記反応器の中心軸に関する前記噴出孔の各々の角度が等しい請求の範囲第 ６項に記載の反応器。 ８．各スパージャ（３）が前記反応器の中心軸を中心とするリングを含んでいる 請求の範囲第１項から第７項のいずれか一項に記載の反応器。 ９．請求の範囲第１項から第８項のいずれか一項に記載の反応器を適用して塩化 アリルを生成する方法であって、 塩素を反応器中に拡散するステップと、 プロピレンを前記の拡散塩素中に噴射して、これから生じるプロピレンと塩素 の混合物にサイクロン特性を誘起するステップと、 プロピレンと塩素の前記混合物を反応させて、塩化アリルを生成するステップ と、 塩化アリルを回収するステップと を備えている方法。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＤＥ， ＤＫ，ＥＳ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，ＩＴ，ＬＵ，Ｍ Ｃ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ，ＣＦ，ＣＧ ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＭＬ，ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ， ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＫＥ，ＭＷ，ＳＤ，ＳＺ，ＵＧ)， ＡＭ，ＡＴ，ＡＵ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ，Ｃ Ｈ，ＣＮ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ ，ＧＥ，ＨＵ，ＩＳ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ， ＫＺ，ＬＫ，ＬＲ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＤ，ＭＧ，Ｍ Ｎ，ＭＷ，ＭＸ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ，ＴＪ，ＴＭ，ＴＴ， ＵＡ，ＵＺ，ＶＮ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．反応容器（９）と、 少なくとも二つの端部を有しており、前記端部の一方で反応物質供給源と連通 しており、前記端部の他方で前記反応容器の内部と連通している少なくとも一つ の反応ゾーン導入手段(２、３)と、 反応物質供給源と連通している少なくとも一つの噴射孔（５）であって、前記 反応容器に収納されており、化学反応の少なくとも一つの反応物質が前記反応ゾ ーン導入手段(２、３)を介して前記反応器に導入され、少なくとも一つの反応物 質が前記噴射孔（５）を介して前記反応器に導入され、前記反応物質の導入が前 記反応物質の実質的に三次元の流れをもたらすように配置されている噴射孔（５ ）と、 前記反応物質が混合される前記反応容器（９）内の適度混合反応ゾーン（６） と、 二つの端部を有しており、一方の端部が反応容器（９）の内部と連通しており 、一方の端部が反応容器（９）の外部と連通している出口（８）と を備えている反応器。 ２．前記適度混合反応ゾーン（６）にほぼ隣接している流れ領域をさらに含んで いる請求の範囲第１項に記載の反応器。 ３．前記反応ゾーン導入手段（２、３）が反応器入口（２）およびスパージャ（ ３）で構成されており、前記スパージャ(３)が前記反応器入口(２)に取り付けら れて、前記スパージャ(３)が前記反応容器（９）と連通した前記導入手段の端部 を含んでいる請求の範囲第１項または第２項に記載の反応器。 ４．前記スパージャ（３）が反応物質を前記反応器中へ噴射するノズル（４）を さらに含んでいる請求の範囲第３項に記載の反応器。 ５．前記スパージャ（３）がスパージャアーム（３ｂ）をさらに含んでおり、前 記スパージャアームが前記反応器入口（２）の中心軸から外方へ広がっており、 前記ノズル（４）が前記スパージャアーム（３ｂ）上に配置されている請求の範 囲第３項または第４項に記載の反応器。 ６．少なくとも二つの反応器入口（２）を含んでおり、少なくとも二つのスパー ジャ（３）が互いにほぼ対向しており、前記適度混合反応ゾーン（６）が前記ス パージャのほぼ中間の領域 を含んでいる請求の範囲第３項から第５項のいずれか一項に記載の反応器。 ７．前記噴射孔（５）を通した前記反応物質の導入が前記適度混合反応ゾーン（ ６）内の前記反応物質に三次元のサイクロン特性を付与する請求の範囲第１項か ら第６項のいずれか一項に記載の反応器。 ８．前記反応器中への前記反応物質の導入が前記反応器の中心軸に対してほぼ接 線方向に行われるように前記噴射孔が配置された請求の範囲第１項から第７項の いずれか一項に記載の反応器。 ９．複数の噴射孔（５）を有しており、前記噴射孔が異なる横断平面上にあるこ とを条件として、前記噴射孔の各々が前記反応器の長手方向平面に関して０°よ りも大きく、９０°よりも小さい角度で配置されている請求の範囲第１項から第 ８項のいずれか一項に記載の反応器。 １０．前記反応器中への前記反応物質の導入が他の噴射孔による前記反応物質の 導入を互いに補う角度で行われるように、前記噴射孔（５）が配置されている請 求の範囲第９項に記載の反応器。 １１．前記反応器の中心軸に関する前記噴出孔の各々の角度が等しい請求の範囲 第９項または第１０項に記載の反応器。 １２．前記スパージャ（３）が前記反応器の中心軸を中心とするリングを含んで いる請求の範囲第３項から第１１項のいずれか一項に記載の反応器。 １３．前記流れ領域がプラグ流量域（７）である請求の範囲第２項から第１２項 のいずれか一項に記載の反応器。 １４．前記流れ流域が層流領域である請求の範囲第２項から第１２項のいずれか 一項に記載の反応器。 １５．約３と８３の間、特に約３０と４０の間の渦数を有している請求の範囲第 １項から第１４項のいずれか一項に記載の反応器。 １６．請求の範囲第１項から第１５項のいずれか一項に記載の反応器を適用して 塩化アリルを生成する方法であって、 塩素を反応器中に拡散するステップと、 プロピレンを前記の拡散塩素中に噴射して、これから生じるプロピレンと塩素 の混合物にサイクロン特性を誘起するステップと、 プロピレンと塩素の前記混合物を反応させて、塩化アリルを 生成するステップと、 塩化アリルを回収するステップと を備えている方法。