特許 5919645 原料ガスの供給方法、メタクロレイン又はメタクリル酸の製造方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】5919645

(24)【登録日】2016年4月22日

(45)【発行日】2016年5月18日

(54)【発明の名称】原料ガスの供給方法、メタクロレイン又はメタクリル酸の製造方法

(51)【国際特許分類】

   C07C 51/25 20060101AFI20160428BHJP

   C07C 57/055 20060101ALI20160428BHJP

   C07C 45/35 20060101ALI20160428BHJP

   C07C 45/37 20060101ALI20160428BHJP

   C07C 47/22 20060101ALI20160428BHJP

   B01J 4/00 20060101ALI20160428BHJP

   C07B 61/00 20060101ALN20160428BHJP

【ＦＩ】

   C07C51/25

   C07C57/055 B

   C07C45/35

   C07C45/37

   C07C47/22 G

   C07C47/22 J

   B01J4/00 102

   !C07B61/00 300

【請求項の数】2

【全頁数】15

(21)【出願番号】特願2011-105126(P2011-105126)

(22)【出願日】2011年5月10日

(65)【公開番号】特開2012-236782(P2012-236782A)

(43)【公開日】2012年12月6日

【審査請求日】2014年4月30日

(73)【特許権者】

【識別番号】000006035

【氏名又は名称】三菱レイヨン株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100064908

【弁理士】

【氏名又は名称】志賀 正武

(74)【代理人】

【識別番号】100108578

【弁理士】

【氏名又は名称】高橋 詔男

(74)【代理人】

【識別番号】100089037

【弁理士】

【氏名又は名称】渡邊 隆

(74)【代理人】

【識別番号】100094400

【弁理士】

【氏名又は名称】鈴木 三義

(74)【代理人】

【識別番号】100107836

【弁理士】

【氏名又は名称】西 和哉

(74)【代理人】

【識別番号】100108453

【弁理士】

【氏名又は名称】村山 靖彦

(72)【発明者】

【氏名】片岡 秀人

(72)【発明者】

【氏名】富川 大輔

(72)【発明者】

【氏名】福井 友基

【審査官】 土橋 敬介

(56)【参考文献】

【文献】 国際公開第２００８／１４３１２６（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 国際公開第２００９／１３３８１３（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 特開２００３−２３８４８５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００１−１３１１０９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特表２００７−５３８０３４（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｃ０７Ｃ

Ｂ０１Ｊ ４／００

Ｂ０１Ｊ ８／００

Ｂ０１Ｊ １２／００

Ｃ０７Ｂ ６１／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

気相接触反応の反応器に、その反応に用いられる成分を含んだ流体及び原料水を含有する液体原料を含むガスと、酸素含有ガスと、が混合された原料ガスを供給する方法であって、
前記流体及び前記原料水がそれぞれ供給され、内部に前記液体原料を貯留可能な缶体を利用し、貯留された液体原料を加熱により蒸発させることで蒸気を発生させ、その蒸気を前記ガスとして利用する蒸発工程と、
前記原料ガスのうち、前記酸素含有ガス中に含まれる水分量を測定する水分量測定工程と、
測定した前記水分量を予め設定された水分基準量と比較し、その比較結果に基づいて前記缶体に供給される前記原料水の供給量を調整し、前記液体原料中の前記原料水の割合を変化させ、前記原料ガス中に含まれる全体水分量を一定値に維持させる調整工程と、を備えている原料ガスの供給方法。

【請求項2】

請求項１に記載の原料ガスの供給方法により前記原料ガスを前記反応器に供給して前記気相接触反応を行わせ、該反応によりメタクロレイン又はメタクリル酸を合成するメタクロレイン又はメタクリル酸の製造方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、気相接触反応を行わせる反応器に原料ガスを供給する原料ガスの供給方法、及び該供給方法を用いたメタクロレイン又はメタクリル酸の製造方法に関する。

【背景技術】

【0002】

石油化学分野においては、有機化合物と酸素とを気相接触（酸化）反応により反応させることで、有用な化合物の生産を行っている。一般的に気相接触反応は、被酸化原料である有機化合物及び酸素を含む原料ガスを気相接触反応器に対して供給することによって行われている。

【0003】

上記した気相接触反応を行わせる反応器としては、触媒層の保持方法等によって種々の形式に分けられるが、触媒層が形成された反応管を具備する管型反応器が一般的であり広く知られている。
例えば特許文献１には、メタクロレインを気相接触酸化させてメタクリル酸を製造する際に用いる固定床多管型反応器が開示されている。より詳しくは、モリブドバナドリン酸複合酸化物を触媒として使用し、反応管単位体積あたりの触媒活性成分量が原料ガス入口部から出口部に向かって減少するように上記触媒が充填された固定床多管型反応器が開示されている。

【0004】

また、上記した気相接触反応を行う際の原料ガスとしては、例えば特許文献２には、気相接触反応の原料である有機化合物を含有する有機ガスと、酸素含有ガスと、反応に不活性な不活性ガスと、を安全に混合するガス混合器を使用して製造された、気相接触反応用の原料ガスが開示されている。
また、特許文献３には、気相接触反応に使用される成分を２種以上含む液体原料の一部を蒸発させる蒸発器を使用し、流量と組成とを安定させた状態で製造された原料ガスが開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特開２００１−１１０１０号公報

【特許文献2】特開２００８−２８５４２７号公報

【特許文献3】国際公開第２００８／１４３１２６号パンフレット

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

ところで一般的に、気相接触反応の原料ガスに用いられる酸素含有ガスとしては、空気を使用することが経済的に有利とされているが、必要に応じて純酸素で富化した酸素富化空気等を用いる場合もある。しかしながら、これらの空気には少なからず水分が含まれており、大規模な工業スケールを考慮すると酸素含有ガス中の水分量は決して無視できる量ではない。

【0007】

仮に、酸素含有ガス中の水分量を無視して原料ガスを反応器に供給した場合には、該反応器に対して過剰量の水分が供給されることとなる。この場合、過剰に供給されてしまった水分は最終的に廃水として処理され、廃水処理に費やされるユーティリティコストの増加を招いてしまう。そのうえ、過剰供給されている原料水自体のコストも必要以上に発生してしまう。

【0008】

そのため、原料ガスを反応器に供給する場合には、原料ガスを構成する酸素含有ガス中の水分量に注目し、反応器に過剰な水分が供給されないように配慮する必要がある。ところが、酸素含有ガス中の水分量は、季節に応じて変動するのは当然のこと、１日の間においても変動し易い。そのため、導入する大気の量が一定であっても、原料ガス中の水分量に変化が生じてしまう。従って、反応器内に供給する原料ガス全体の水分量が目的値から逸脱しないような原料ガスの供給方法が求められている。
この点、上記した各特許文献に記載の発明では、酸素含有ガス中の水分量の変化に対応する等といったことができず、この点についての改善の余地が残されていた。

【0009】

本発明は、このような事情に考慮してなされたもので、その目的は、水分量を目的値に近づけた状態で原料ガスを気相接触反応の反応器に供給することができる原料ガスの供給方法、及び該供給方法を用いたメタクロレイン又はメタクリル酸の製造方法を提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0010】

本発明は、前記課題を解決するために以下の手段を提供する。
（１）本発明に係る原料ガスの供給方法は、気相接触反応の反応器に、その反応に用いられる成分を含んだ流体及び原料水を含有する液体原料を含むガスと、酸素含有ガスと、が混合された原料ガスを供給する方法であって、前記原料ガスのうち、前記酸素含有ガス中に含まれる水分量を測定する水分量測定工程と、測定した前記水分量を予め設定された水分基準量と比較し、その比較結果に基づいて前記原料水の量を調整して前記液体原料中の前記原料水の割合を変化させ、前記原料ガス中に含まれる全体水分量を一定値に維持させる調整工程と、を備えていることを特徴とする。

【0011】

本発明に係る原料ガスの供給方法によれば、酸素含有ガス中に含まれる水分量が例えば季節や時間帯等に応じて変化したとしても、その変化に対応して原料水の量を調整し、液体原料のうち原料水が占める割合を変化させることができるので、原料ガス中の全体水分量を常時一定の量（目的値）に維持した状態で該原料ガスを反応器に供給することが可能である。
従って、安定した気相接触反応の実施に繋げることができるうえ、従来とは異なり、反応器内に過剰に水分が供給されてしまうといった不都合が生じ難い。そのため、廃水処理に費やす手間及びコストを抑制し易いうえ、原料水の使用を抑えて該原料水に関連するユーティリティコストの増加を抑制することができる。

【0012】

（２）上記本発明に係る原料ガスの供給方法であって、前記液体原料を蒸発させ、その蒸気を前記ガスとして利用する蒸発工程を備え、該蒸発工程が、前記流体及び前記原料水がそれぞれ供給され、内部に前記液体原料を貯留可能な缶体を利用し、貯留された液体原料を加熱により蒸発させることで前記蒸気を発生させ、前記調整工程の際、前記缶体に供給される前記原料水の供給量を調整することで、前記全体水分量を前記一定値に維持させることが好ましい。

【0013】

この場合には、缶体に供給される原料水の供給量を調整することで、液体原料のうち原料水が占める割合を正確に変化させ易く、それにより原料ガス中の全体水分量をより正確に一定の量に維持し易い。従って、廃水処理に費やす手間及びコストや原料水に関連するユーティリティコストの増加を効果的に抑制することができると共に、調整工程をより簡便に行うことができる。

【0014】

（３）本発明に係るメタクロレイン又はメタクリル酸の製造方法は、上記本発明に係る原料ガスの供給方法により前記原料ガスを前記反応器に供給して前記気相接触反応を行わせ、該反応によりメタクロレイン又はメタクリル酸を合成することを特徴とする。

【0015】

本発明に係る製造方法によれば、上記した原料ガスの供給方法を利用して反応器に原料ガスを供給するので、安定した気相接触反応を行わせて高品質なメタクロレイン又はメタクリル酸を得やすい。また、廃水処理に費やす手間及びコストや、原料水に関連するユーティリティコストの増加を抑制しながらメタクロレイン又はメタクリル酸を製造することができるので、メタクロレイン又はメタクリル酸の製造コストの低減化を図り易い。

【発明の効果】

【0016】

本発明によれば、水分量を目的値に近づけた状態で原料ガスを気相接触反応の反応器に供給することができる。従って、安定した気相接触反応の実施に繋げることができると共に、廃水処理に費やす手間及びコストを抑制し易いうえ、原料水に関連するユーティリティコストの増加を抑制することができる。また、メタクロレイン又はメタクリル酸の製造コストの低減化を図り易い。

【図面の簡単な説明】

【0017】

【図1】本発明に係る実施形態を示す図であって、反応器に原料ガスを供給して気相接触反応を行わせ、メタクリル酸を合成する製造システムの概略構成図である。

【発明を実施するための形態】

【0018】

以下、本発明に係る実施形態について説明する。
なお、本実施形態では、気相接触反応に用いられる成分を含んだ流体を蒸発器に供給してその一部を蒸発させ、その蒸気を利用した原料ガスを反応器に供給する製造システムを例に挙げて説明する。また、メタクロレインと酸素とによる気相接触反応によりメタクリル酸を合成する場合を例に挙げて説明する。

【0019】

（製造システムの構成）
図１に示すように、本実施形態の製造システム１は、上記した蒸発を行わせて蒸気であるメタクロレイン含有ガスＧ１を発生させる蒸発器２と、メタクロレイン含有ガスＧ１を含む原料ガスＧを利用して気相接触反応を行わせる上記反応器３と、を備えている。

【0020】

蒸発器２は、気相接触反応に用いられる成分を含んだ流体Ｗ１、即ちメタクロレインを含んだ流体Ｗ１を供給する第１供給管１０、及び原料水Ｗ２を供給する第２供給管１１がそれぞれ胴部に接続され、内部にこれら流体Ｗ１及び原料水Ｗ２が混合された液体原料Ｗが貯留可能とされた缶体１２と、その液体原料Ｗの一部が蒸発するのに必要な熱量を供給する加熱機構１３と、を備えている。

【0021】

缶体１２の頂壁部には図示しない蒸気取出口が形成され、底壁部には図示しない液体取出口が形成されている。蒸気取出口には、蒸発によって発生した上記メタクロレイン含有ガス（液体原料Ｗを含むガス）Ｇ１を反応器３に供給する蒸気導出管１５の一端部が接続されている。

【0022】

加熱機構１３は、多管式の熱交換器２０と、一端部が缶体１２の上記液体取出口に接続された液体排出管２１と、一端部が液体排出管２１の他端部に接続されると共に、他端部が熱交換器２０の入口部に接続された配管２２と、一端部が熱交換機の出口部に接続されると共に、他端部が缶体１２の胴部に接続された配管２３と、熱交換器２０に図示しない熱媒体を供給する熱媒体供給管２４と、熱交換器２０から熱媒体を排出する熱媒体排出管２５と、を備えている。

【0023】

配管２２上にはポンプ２６が設置されており、缶体１２内に貯留されている液体原料Ｗを、缶体１２から液体排出管２１、配管２２、熱交換器２０及び配管２３の順に経由させて再度缶体１２の内部に強制循環させることが可能とされている。
なお、循環にサーモサイホン方式を採用する場合には、ポンプ２６は具備しなくても構わない。但し、液体原料Ｗへ供給する熱量の安定性の観点から、サーモサイホン方式よりも強制循環方式を採用する方が好ましい。

【0024】

熱媒体供給管２４及び熱媒体排出管２５は、それぞれ熱交換器２０に接続されており、熱交換器２０において、液体原料Ｗに熱媒体を介して蒸発に必要な熱量を供給することが可能とされている。なお、熱媒体供給管２４には、熱媒体供給量を調節する調節弁が設置されていても良い。

【0025】

上述したように蒸気導出管１５の一端部は缶体１２の頂壁部に蒸気取出口を介して接続されているが、その他端部は反応器３の図示しない原料ガス供給口に接続されている。これにより、この蒸気導出管１５を通じて、缶体１２の内部で発生したメタクロレイン含有ガスＧ１を反応器３内に供給することが可能とされている。

【0026】

ところで、上記蒸気導出管１５の途中には、酸素含有ガス供給管３０及び不活性ガス供給管３１がそれぞれ接続されている。図示の例では、不活性ガス供給管３１が酸素含有ガス供給管３０よりも上流側に配置されているが、その逆でも構わない。酸素含有ガス供給管３０は、酸素含有ガスとして空気Ａを供給している。不活性ガス供給管３１は、気相接触反応に不活性な不活性ガスＧ２を供給している。
従って、本実施形態ではメタクロレイン含有ガスＧ１と、酸素含有ガスである空気Ａと、不活性ガスＧ２と、が混合された混合ガスを原料ガスＧとして利用し、この原料ガスＧを反応器３内に供給して気相接触反応を行わせている。

【0027】

また、酸素含有ガス供給管３０には、供給される空気Ａ中に含まれる水分量を測定する水分量測定器３２が設置されている。この水分量測定器３２は、例えばマイクロ波式、静電容量式や中性子式等の公知の方式を採用することが可能である。

【0028】

反応器３は、図示しない触媒層を具備している。本実施形態の触媒層は、メタクリル酸製造用触媒により形成された触媒層とされている。そのため、メタクロレイン及び分子状酸素を含む上記原料ガスＧをこの触媒層に流通させながら気相接触反応を行わせることで、メタクリル酸を合成することが可能とされている。
なお、反応器３としては、公知とされている種々のタイプのものが採用可能であり、気相接触反応を固定床又は流動床のいずれで行っても構わないが、固定床で行うことが好ましい。

【0029】

（原料ガスの供給方法、メタクリル酸の製造方法）
次に、上記のように構成された製造システム１を利用して、反応器３に原料ガスＧを供給して気相接触反応を行わせ、該反応によりメタクリル酸を合成することで、該メタクリル酸を製造する方法について説明する。

【0030】

はじめに、反応器３に原料ガスＧを供給するまでの供給方法について説明する。
まず、液体原料Ｗを蒸発させて、メタクロレイン含有ガスＧ１を発生させる蒸発工程を行う。
具体的には第１供給管１０及び第２供給管１１を通じて、缶体１２の内部にそれぞれメタクロレインを含んだ流体Ｗ１及び原料水Ｗ２を供給し、これらが混合した液体原料Ｗを貯留する。次いで、ポンプ２６を作動させて、液体原料Ｗを缶体１２から液体排出管２１、配管２２、熱交換器２０及び配管２３に順に経由しながら缶体１２に再び戻すように循環させる。またこの循環と同時に、熱媒体を使用した熱交換器２０によって液体原料Ｗを加熱して蒸発させる。これにより、缶体１２の内部で蒸気、即ちメタクロレイン含有ガスＧ１を発生させることができる。

【0031】

上記した蒸発工程によって発生したメタクロレイン含有ガスＧ１は、蒸気導出管１５を通じて反応器３側に導出される。また、この蒸発工程と同時又は前段階で、酸素含有ガス供給管３０及び不活性ガス供給管３１を通じて、酸素含有ガスである空気Ａ及び不活性ガスＧ２を蒸気導出管１５にそれぞれ供給する。これにより、メタクロレイン含有ガスＧ１と空気Ａと不活性ガスＧ２とを混合させた混合ガスを原料ガスＧとして反応器３に供給することができる。

【0032】

ところで、本実施形態では水分量測定器３２を利用して、酸素含有ガス供給管３０を通じて供給されている空気Ａ中に含まれる水分量を測定する水分量測定工程を行う。また、測定した水分量を予め設定された水分基準量と比較し、その比較結果に基づいて缶体１２に供給される原料水Ｗ２の供給量を調整して、液体原料Ｗのうち原料水Ｗ２が占める割合を変化させる調整工程を行う。これらの工程により、反応器３に供給される原料ガスＧ中に含まれる全体水分量を一定値に維持することができる。

【0033】

従って、本実施形態の原料ガスＧの供給方法によれば、空気Ａ中に含まれる水分量が例えば季節や時間帯等に応じて変化したとしても、その変化に対応して原料水Ｗ２の量を調整し、液体原料Ｗのうち原料水Ｗ２が占める割合を変化させることができるので、原料ガスＧ中の全体水分量を常時一定の量（目的値）に維持した状態で原料ガスＧを反応器３に供給することが可能である。

【0034】

そして、反応器３に原料ガスＧが供給されると、該原料ガスＧと触媒層との間で気相接触反応が行われる。これにより、メタクロレインと分子状酸素とを原料としてメタクリル酸を合成することができ、メタクリル酸を製造することができる。

【0035】

特に、上記したように原料ガスＧ中の全体水分量を目的値に維持した状態で原料ガスＧを反応器３に供給できるので、安定した気相接触反応を行うことができ高品質なメタクリル酸を得やすい。また、従来とは異なり、反応器３内に過剰に水分が供給されてしまうといった不都合が生じ難い。そのため、廃水処理に費やす手間及びコストを抑制し易いうえ、原料水Ｗ２の使用を抑えて該原料水Ｗ２に関連するユーティリティコストの増加を抑制することができる。また、メタクリル酸の製造コストの低減化を図り易い。

【0036】

しかも、本実施形態では、缶体１２に供給される原料水Ｗ２の供給量を調整することで、液体原料Ｗのうち原料水Ｗ２が占める割合を正確に変化させ易く、それにより原料ガスＧ中の全体水分量をより正確に一定の量に維持し易い。従って、上述した各作用効果を効果的に奏効させることができる。

【0037】

なお、上記実施形態において、メタクリル酸を製造するにあたって本実施形態の原料ガスＧの供給方法以外の点については、公知のメタクリル酸の製造方法を適用することが可能である。
例えば、メタクリル酸製造用触媒により触媒層を形成したが、メタクリル酸製造用触媒と他の添加成分とを混合して形成した層であっても良い。他の添加成分としては、例えば不活性担体が挙げられる。この不活性担体としては、例えばシリカ、アルミナ、シリカ−アルミナやシリコンカーバイト等が挙げられる。
また、触媒層は、１層であっても良いし２層以上の複数層であっても良い。

【0038】

また、メタクリル酸製造用触媒としては、組成が下記式（１）で表される複合酸化物となるものが好ましい。
（１）…Ｍｏ_aＰ_ｂＣｕ_ｃＶ_ｄＸ_ｅＹ_ｆＯ_ｇ

【0039】

なお、上記式中のＭｏ、Ｐ、Ｃｕ、Ｖ及びＯは、それぞれモリブデン、リン、銅、バナジウム及び酸素である。
上記式中のＸは、鉄、コバルト、ニッケル、亜鉛、マグネシウム、カルシウム、ストロンチウム、バリウム、チタン、クロム、タングステン、マンガン、銀、ホウ素、ケイ素、スズ、鉛、ヒ素、アンチモン、ビスマス、ニオブ、タンタル、ジルコニウム、インジウム、イオウ、セレン、テルル、ランタン及びセリウムからなる群から選ばれる少なくとも１種の元素である。
上記式中のＹは、カリウム、ルビジウム、セシウム及びタリウムからなる群より選ばれる少なくとも１種の元素である。
上記式中のａ〜ｇは、各元素の原子比率を表し、ａ＝１２のとき、ｂ＝０．５〜３、ｃ＝０．０１〜３、ｄ＝０．０１〜２、ｅ＝０〜３、ｆ＝０．０１〜３であり、ｇは各元素の原子価を満足するのに必要な酸素の原子比率である。
なお、触媒の前駆体には、水溶性セルロース等の有機物が含まれていても良い。

【0040】

また、気相接触反応の反応圧力としては、常圧（０ＭＰａ−Ｇ（ゲージ圧））から数気圧（例えば０．３ＭＰａ）の範囲内が好ましい。反応温度としては、２３０℃〜４５０℃が好ましく、２５０℃〜４００℃がより好ましい。原料ガスＧの流量については、特に限定されないが、通常、メタクリル酸製造用触媒との接触時間が１．５秒〜１５秒となる流量が好ましく、該接触時間が２〜５秒となる流量がより好ましい。

【0041】

また、上記実施形態では、メタクロレイン含有ガスＧ１、空気Ａ及び不活性ガスＧ２を混合した混合ガスを原料ガスＧとして用い、メタクロレイン及び分子状酸素を窒素や炭酸ガス等の不活性ガスＧ２で希釈した場合を例に挙げたが、不活性ガスＧ２は必須なものではない。但し、気相接触反応で大きな発熱を伴う場合には、反応器３内での温度上昇を抑制し、温度を反応条件として適した範囲内に抑制するため、酸化反応に不活性な不活性ガスＧ２を用いて原料ガスＧを希釈することが好ましい。
また、分子状酸素源としては、上記実施形態のように空気Ａを用いることが経済的に有利であるが、必要に応じて純酸素で富化した空気Ａ等を用いても構わない。
また、原料ガスＧ中のメタクロレインの濃度は、広い範囲で変更することができ、１〜２０容量％が好ましく、３〜１０容量％がより好ましい。原料ガスＧ中の酸素量は、メタクロレインに対して０．３〜４倍モルが好ましく、０．４〜２．５倍モルが特に好ましい。

【0042】

また、上記実施形態では、多管式の熱交換器２０を具備した加熱機構１３を例に挙げて説明したが、この場合に限定されるものではなく、他方式の加熱機構１３であっても構わない。
例えば、原料液体を缶体１２の内部及び外部のうちの少なくともいずれか一方で加熱して蒸発させる加熱機構を採用しても構わない。このような内部加熱型又は外部加熱型の加熱機構としては、従来の蒸発缶方式に用いられているものと同様のものを利用できる。外部加熱型としては多管式の熱交換器が挙げられ、内部加熱型としては外套、トレース配管等が挙げられる。これらの中でも、処理できる液体原料Ｗの量が多いことから多管式の熱交換器が好ましい。

【0043】

また、別の熱交換器としては、例えば缶体１２内に直接熱媒体を吹き込む熱媒体吹込管が挙げられる。この熱媒体吹込管を設けることにより、熱媒体として気相接触方式に用いられる成分又はその蒸気を用いる場合に、該熱媒体を直接缶体１２内の液体原料Ｗに吹き込むことが可能である。

【0044】

上記したように加熱機構としては、多管式の熱交換器２０を具備したものや、内部加熱型、外部加熱型のものや、熱媒体吹込管を利用したもの等を採用でき、しかもこれらいずれか１種を単独で用いても良いし、２種以上を併用しても良い。

【0045】

また、上記実施形態では、酸素含有ガス供給管３０及び不活性ガス供給管３１をそれぞれ蒸気導出管１５に接続する場合を例に挙げて説明したが、この場合に限定されるものではなく、設置箇所について特に制限がなされるものではない。例えば、酸素含有ガス供給管３０及び不活性ガス供給管３１を、反応器３の原料ガス導入口に対してそれぞれ直接接続する形で設置しても構わない。

【0046】

また、上記実施形態において、液体原料Ｗの一部を蒸発させる際に、液体原料Ｗの性状に応じて必要な助剤類（重合防止剤や消泡剤等）を使用しても構わない。この場合には、缶体１２の適切な位置に助剤類用の供給配管を設置すれば良い。
なお、缶体１２に接続する供給管の数は自由に設置して構わない。例えば、上記実施形態では第１供給管１０及び第２供給管１１の２つを接続したが、３つ以上接続しても良い。具体的には、気相接触反応に用いられる成分を含んだ流体Ｗ１を供給する供給管を２つ接続し、原料水Ｗ２を供給する供給管を１つ接続しても構わない。
また、缶体１２内の液体原料Ｗのうち、蒸発させない成分を排出させる排出管を缶体１２にさらに接続しても構わない。

【0047】

また、上記実施形態において、蒸気導出管１５の外周部に温度調整用の外套及びトレース配管のうちの少なくともいずれか一方を設けても構わない。こうすることで、管内の凝縮を防止することができる。管内で凝縮が起きてしまうと、反応器３へ供給する原料ガスＧの組成が目的値から逸脱し易いうえ、有機ガス（メタクロレイン含有ガスＧ１等）の濃度が部分的に爆発範囲に入る恐れが高まり易くなってしまう。そこで、上記したように蒸気導出管１５の外周部に温度調整用の外套及びトレース配管のうちの少なくともいずれか一方を設け、加熱ないし保温を行うことで凝縮を防止すると良い。

【0048】

なお、本発明の技術範囲は上記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。

【0049】

例えば、上記実施形態では、蒸発器２により液体原料Ｗを蒸発させることで蒸気を発生させ、その蒸気をメタクロレイン含有ガスＧ１として利用する場合を例に挙げて説明したが、蒸発器２を用いる場合に限定されるものではない。少なくともメタクロレイン含有ガスと、酸素含有ガスとを混合した混合ガスを原料ガスとして反応器に供給できれば構わない。

【0050】

また、上記実施形態では、メタクロレインと分子状酸素とを原料としてメタクリル酸を合成した場合を例に挙げて説明したが、この場合に限定されるものではない。例えば、イソブチレン及びターシャリーブチルアルコールのうち少なくともいずれか一方と分子状酸素とを反応させて、メタクロレインを合成するメタクロレイン合成反応を行っても構わない。この場合の反応条件としては、反応器仕様、反応率、反応時間、触媒の性能等に応じて適宜決定することが好ましい。

【0051】

（実施例）
次に、上記実施形態の製造システム１を利用して、実際にメタクロレインと酸素とによる気相接触反応によりメタクリル酸を合成するプロセスを行った実施例について説明する。なお、本実施例においては、反応器３に供給する原料ガスＧとして、表１に示す組成のものを目的値としている。

【0052】

【表1】

【0053】

まず、第１供給管１０を通じて缶体１２の内部にメタクロレインを含んだ流体Ｗ１を供給すると共に、第２供給管１１を通じて缶体１２の内部に原料水Ｗ２を供給して、缶体１２の内部に液体原料Ｗを導入して貯留させた。次いで、ポンプ２６を作動させつつ、熱媒体として０．３ＭＰａの水蒸気を使用した熱交換器２０によって、液体原料Ｗを加熱、蒸発させ、発生した蒸気をメタクロレイン含有ガスＧ１として蒸気導出管１５を通じて導出した。この際、酸素含有ガス供給管３０を通じて空気Ａを供給すると共に、不活性ガス供給管３１を通じて不活性ガスＧ２を供給し、これらとメタクロレイン含有ガスＧ１とを混合させた混合ガスを原料ガスＧとして反応器３に供給した。

【0054】

このとき、反応器３に供給される原料ガスＧの組成及び流量が表１で示した目的値となるように、表２に示した組成及び流量で、メタクロレイン含有ガスＧ１、空気Ａ及び不活性ガスＧ２の供給を行った。なお、表２に示した空気Ａの組成は、空気中の水分を考慮していない値である。

【0055】

【表2】

【0056】

ここで、水分量測定器３２によって、酸素含有ガス供給管３０から供給している空気Ａ中に含まれる水分量を測定したところ、空気Ａ中から０．３３ｔ／ｈ（体積換算で０．４１ｋＮｍ³／ｈ）の水分が供給されており、表１に示した目的値の原料ガスＧの水流量４．２ｔ／ｈに対して、７．９質量％の水分が過剰に供給されていることが確認された。
そこで、原料ガスＧの組成が表１に示す目的値となるように、原料水Ｗ２の供給量を調整し、新たに表３に示した組成及び流量で、メタクロレイン含有ガスＧ１、空気Ａ及び不活性ガスＧ２の供給を行った。

【0057】

【表3】

【0058】

これにより、実際に０．３３ｔ／ｈの廃水量増加を抑制することができた。特に、反応工程で生じた廃水は、高温で燃焼分解されて処理がなされるため、０．３３ｔ／ｈ分の水分の蒸発潜熱７４４ＭＪ／ｈのエネルギーを少なくとも実際に削減することができた。それに加え、０．３３ｔ／ｈ分の過剰な原料水Ｗ２の使用を抑制することもできた。

【0059】

（比較例）
これに対して、空気Ａ中から０．３３ｔ／ｈの水分が供給されていることが分かった後も、メタクロレイン含有ガスＧ１、空気Ａ及び不活性ガスＧ２の組成と流量を変化させずに、引き続き表２に示す原料ガスＧを反応器３に供給し続けた形態を確認した。つまり、目的の原料ガスＧの水分量よりも０．３３ｔ／ｈの水分が過剰となった状態で反応器３に供給し続けた。
その結果、廃水量が０．３３ｔ／ｈ増加し、廃水処理に必要なエネルギーが少なくとも０．３３ｔ／ｈ分の水分の蒸発潜熱７４４ＭＪ／ｈだけ増加したことが確認された。それに加え、０．３３ｔ／ｈだけ原料水Ｗ２を過剰に使用することになった。

【産業上の利用可能性】

【0060】

本発明によれば、原料ガスを反応器に供給する際に、酸素含有ガス中の水分量に変化が生じたとしても、原料ガスの全体の水分量を目的値に保つことができるため、過剰量な水分の供給を抑制することができ、非常に有用である。

【符号の説明】

【0061】

Ａ…空気（酸素含有ガス）
Ｇ…原料ガス
Ｗ…液体原料
Ｇ１…メタクロレイン含有ガス（液体原料を含むガス）
Ｗ１…メタクロレインを含んだ流体（気相接触反応に用いられる成分を含んだ流体）
Ｗ２…原料水
３…反応器
１２…缶体

【図1】