特表 2023-503116 流動床反応器、除熱水管およびアクリロニトリル製造におけるその適用

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公表特許公報(A)

(11)【公表番号】

(43)【公表日】2023-01-26

(54)【発明の名称】流動床反応器、除熱水管およびアクリロニトリル製造におけるその適用

(51)【国際特許分類】

   B01J 8/24 20060101AFI20230119BHJP

   C07C 255/08 20060101ALI20230119BHJP

   C07C 253/26 20060101ALI20230119BHJP

   C07B 61/00 20060101ALN20230119BHJP

【ＦＩ】

B01J8/24

C07C255/08

C07C253/26

C07B61/00 300

【審査請求】未請求

【予備審査請求】未請求

(21)【出願番号】P 2022529712

(86)(22)【出願日】2020-11-18

(85)【翻訳文提出日】2022-07-11

(86)【国際出願番号】 CN2020129820

(87)【国際公開番号】W WO2021098729

(87)【国際公開日】2021-05-27

(31)【優先権主張番号】201911152105.8

(32)【優先日】2019-11-20

(33)【優先権主張国・地域又は機関】CN

(81)【指定国・地域】

(71)【出願人】

【識別番号】503191287

【氏名又は名称】中国石油化工股▲ふん▼有限公司

(71)【出願人】

【識別番号】509128052

【氏名又は名称】中国石油化工股▲ふん▼有限公司上海石油化工研究院

【氏名又は名称原語表記】ＳＨＡＮＧＨＡＩ ＲＥＳＥＡＲＣＨ ＩＮＳＴＩＴＵＴＥ ＯＦ ＰＥＴＲＯＣＨＥＭＩＣＡＬ ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ ＳＩＮＯＰＥＣ

【住所又は居所原語表記】ＮＯ．１６５８ ＰＵＤＯＮＧ ＢＥＩ ＲＯＡＤ，ＰＵＤＯＮＧ ＮＥＷ ＡＲＥＡ，ＳＨＡＮＧＨＡＩ ２０１２０８，ＣＨＩＮＡ

(74)【代理人】

【識別番号】110000338

【氏名又は名称】弁理士法人 ＨＡＲＡＫＥＮＺＯ ＷＯＲＬＤ ＰＡＴＥＮＴ ＆ ＴＲＡＤＥＭＡＲＫ

(72)【発明者】

【氏名】趙楽

(72)【発明者】

【氏名】呉糧華

【テーマコード（参考）】

4G070

4H006

4H039

【Ｆターム（参考）】

4G070AA01

4G070AB06

4G070BB32

4G070CA18

4G070CA25

4G070CB02

4G070CB17

4G070DA23

4H006AA02

4H006AA04

4H006AC54

4H006BA82

4H006BC11

4H006BC13

4H006BC19

4H006BC31

4H006BD81

4H006BE14

4H006BE30

4H039CA70

4H039CL50

(57)【要約】

アクリロニトリル製造における流動床反応器および除熱水管ならびにその適用を開示する。流動床反応器は、少なくとも１つの反応冷却部と、当該反応冷却部内に設けられた垂直内部構成とを含む。ここで、流動床反応器の中心軸を横断し、それに垂直な断面において、反応冷却部の面積をＳ１（単位ｍ^２で表す）とし、垂直内部構成の断面の外輪郭円周をＬ１（単位ｍで表す）とすると、Ｌ１／Ｓ１＝２．０～４．３ｍ^－１である。流動床反応器は気泡の破壊を可能な限り早期に促進し、気泡の成長を効果的に制限することができる。

【特許請求の範囲】

【請求項1】

反応冷却部と、前記反応冷却部に配設される垂直内部構成とを少なくとも具備した流動床反応器であって、前記流動床反応器の中心軸に沿った方向における前記反応冷却部の全長をＬ（単位ｍで表す）と規定し、前記反応冷却部の前記全長Ｌの領域内の任意の位置、好ましくは前記反応冷却部の中心点から上方に４９％Ｌのところから、該中心点から下方に４９％Ｌのところまでの領域内（より好ましくは前記反応冷却部の中心点から上方に４５％Ｌのところから、該中心点から下方に３８％Ｌのところまでの領域内、さらに好ましくは前記反応冷却部の中心点から上方に４０％Ｌのところから、該中心点から下方に８％Ｌのところまでの領域内）の任意の位置において、前記流動床反応器の中心軸を垂直に横切る断面における前記反応冷却部の断面積をＳ１（単位ｍ^２で表す）と規定し、前記垂直内部構成の前記断面の外周（複数の断面が存在する場合には、全ての断面の外周の総和）をＬ１（単位ｍで表す）と規定して、Ｌ１／Ｓ１＝２．０～４．３ｍ^－１、好ましくはＬ１／Ｓ１＝２．２～４．１ｍ^－１、より好ましくはＬ１／Ｓ１＝２．４～３．９ｍ^－１である、流動床反応器。

【請求項2】

前記垂直内部構成が、除熱水管、または除熱水管と気固セパレータ（好ましくはサイクロンセパレータ）との組み合わせである、請求項１に記載の流動床反応器。

【請求項3】

前記垂直内部構成は、除熱水管であり、前記流動床反応器の中心軸を垂直に横切る断面における前記反応冷却部の断面積をＳ１（単位ｍ^２で表される）と規定し、前記除熱水管の前記断面の外周（前記管の直管部の断面に基づいて計算される）（複数の断面が存在する場合、全ての断面の外周の総和）をＬ２（単位ｍで表す）と規定して、Ｌ２／Ｓ１＝１．７～３．６ｍ^－１、好ましくはＬ２／Ｓ１＝１．９～３．５ｍ^－１、より好ましくはＬ２／Ｓ１＝２．１～３．３ｍ^－１であり、前記垂直内部構成は、任意で気固セパレータ（好ましくはサイクロンセパレータ）をさらに含み、前記流動床反応器の中心軸を垂直に横切る断面における前記反応冷却部の断面積をＳ１（単位ｍ^２で表される）と規定し、前記気固セパレータの断面の外周（ディプレグに基づいて計算される）（複数の断面が存在する場合、全ての断面の外周の総和を指す）をＬ３（単位ｍで表される）と規定して、Ｌ３／Ｓ１＝０．２５～０．８５ｍ^－１、好ましくはＬ３／Ｓ１＝０．３０～０．７５ｍ^－１、より好ましくはＬ３／Ｓ１＝０．３５～０．６５ｍ^－１である、請求項１に記載の流動床反応器。

【請求項4】

（前記管の直管部に基づいて計算された）前記除熱水管の数は、２２０～５０００、好ましくは３００～２４００であり、および／または、（ディプレグに基づいて計算された）気固体セパレータの数は、１６～５１６、好ましくは１６～２１０であり、および／または、ディプレグの数に対する前記直管部の数の比率が８．５～２４．０、好ましくは１０．０～２３．０、より好ましくは１１．５～２１．０である、請求項２に記載の流動床反応器。

【請求項5】

前記直管部同士の外径は、互いに同一であり、または互いに異なっており、互いに独立して８０～１８０ｍｍ、好ましくは９０～１７０ｍｍであり、および／または、前記直管部同士の内径は、互いに同一であり、または互いに異なっており、互いに独立して６０～１５０ｍｍ、好ましくは７０～１４０ｍｍであり、および／または、前記直管部同士の長さは、互いに同一であり、または互いに異なっており、互いに独立して４．０～１３ｍ、好ましくは５．５～１２．０ｍであり、および／または前記ディプレグ同士の外径は、互いに同一であり、または互いに異なっており、互いに独立して１５０～４１０ｍｍ、好ましくは２００～３６０ｍｍであり、および／または前記ディプレグ同士の内径は互いに同一であり、または互いに異なっており、互いに独立して１３０～４００ｍｍ、好ましくは１８０～３５０ｍｍであり、および／または、前記ディプレグ同士の長さは、互いに同一であり、または互いに異なっており、互いに独立して６～１４ｍ、好ましくは１０～１３ｍであり、および／または、前記反応冷却部が、５～２９ｍ、好ましくは７～２０ｍの直径、１９．６～６６０ｍ^２、好ましくは３８．５～３１４ｍ^２の面積Ｓ１、および／または４～１２．５ｍ、好ましくは５．５～１１．５ｍの長さＬを有する、請求項４に記載の流動床反応器。

【請求項6】

ヘッドと、希薄相領域と、前記反応冷却部と、予備反応部と、コーンとを、上から下へこの順で含み、ガス分配プレートと、任意選択で前記予備反応部に設けられた流体分配器とをさらに含む、請求項１に配列の流動床反応器。

【請求項7】

前記反応冷却部は、実質的に円形の断面を有し、および／または前記垂直内部構成の断面は、実質的に円形の内輪郭を有するとともに実質的に円形の外輪郭を有し、および／または前記垂直内部構成の断面は、突出部を備えた、実質的に円形の内輪郭および実質的に円形の外輪郭を有し、および／または前記垂直内部構成は、除熱水管を含み、前記除熱水管が除熱媒体入口と、ｎ個の直管（好ましくは直線状の円管）部と、除熱媒体出口とを有し、第１の前記直管部の先端が前記除熱媒体入口と連通し、ｎ番目の前記直管部のテール端部が前記除熱媒体出口と連通し、ｉ番目の前記直管部の後端がＵ字型の管を介して（ｉ＋１）番目の前記直管部のヘッド端部と連通し、ｎは２～１００の整数（好ましくは２～２０の整数）であり、ｉは１～ｎ－１の任意の整数であり、直管部分の一部または全部（１～１００％、５～８０％、または１０～４０％など）の外壁に突出部がある、請求項１に記載の流動床反応器。

【請求項8】

除熱媒体入口と、ｎ本の直管（好ましくは直線状の円管）部と、除熱媒体出口とを有する除熱水管であって、第１の前記直管部のヘッド端部が前記除熱媒体入口と連通し、第ｎの前記直管部のテール端部が前記除熱媒体出口と連通し、ｉ番目の前記直管部のテール端部がＵ字型の管を介して（ｉ＋１）番目の前記直管部のヘッド端部と連通し、ｎが２～１００の整数（好ましくは２～２０の整数）であり、ｉが１～ｎ－１の間の任意の整数であり、前記直管部の一部又は全部（１～１００％、５～８０％又は１０～４０％等）の外壁に突出部がある、除熱水管。

【請求項9】

前記直管部同士の外径は、互いに同一であり、または互いに異なっており、互いに独立して８０～１８０ｍｍ、好ましくは９０～１７０ｍｍであり、および／または、前記直管部同士の内径は、互いに同一であり、または互いに、異なっており、互いに独立して６０～１５０ｍｍ、好ましくは７０～１４０ｍｍであり、および／または、前記直管部同士の長さは、互いに同一であり、または互いに異なっており、互いに独立して４．０～１３ｍ、好ましくは５．５～１２．０ｍであり、および／または任意の２つの隣接する前記直管部の中心線は互いに平行であり、任意の２つの隣接する直管部の中心線間の距離は互いに同一であり、または互いに異なっており（好ましくは互いに同一）、互いに独立して１６０～５４０ｍｍ、好ましくは１８０～４３０ｍｍである、請求項８に記載の除熱水管。

【請求項10】

前記突出部は、前記直管部の中心線に沿った方向に連続的または不連続的に延在し、および／または、前記突出部は、前記直管部の中心線の周りに連続的または不連続的に延在し、環または螺旋の形態のようになっている、請求項８に記載の除熱水管。

【請求項11】

前記突出部が前記直管部の中心線に沿った方向に連続的または不連続的に延在する場合、前記突出部の延在長さＬｔが前記直管部の長さＬｚよりも長くなく（好ましくはＬｔ／Ｌｚが０．０５～０．９５、より好ましくは０．１～０．６であり）、および／または前記突出部が環の形態の前記直管部の中心線の周りに連続的または不連続的に延在する場合、前記環の高さＨｈは前記直管部の長さＬｚよりも長くなく（好ましくはＨｈ／Ｌｚが０～０．５、より好ましくは０．０１～０．３であり）、または前記突出部が螺旋の形態の前記直管部の中心線の周りに連続的または不連続的に延在する場合、前記螺旋の高さＨｔは前記直管部の長さＬｚよりも長くなく（好ましくはＨｔ／Ｌｚが０．１～０．９５、より好ましくは０．２～０．６であり）、および／または前記突出部の高さは前記直管部の外径の０．００５～０．３倍（好ましくは０．００８～０．１倍）であり、および／または前記突出部の幅は前記直管部の外径の０．００５～０．３倍（好ましくは０．００８～０．２倍）である、請求項８に記載の除熱水管。

【請求項12】

前記突出部は、前記直管部の中心線の周りに連続的または不連続的に延在し、前記突出部の中心線と前記直管部の中心線との間には、０°より大きく９０°以下（好ましくは５°以上７５°以下、より好ましくは１０°以上６０°以下）の角度がある、請求項８に記載の除熱水管。

【請求項13】

ヘッド、希薄相領域、濃密相領域、およびコーンを、上から下へ、この順で含み、前記濃密相領域には、請求項８に記載の除熱水管が少なくとも１つ設けられている、流動床反応器。

【請求項14】

オレフィン（プロピレンなど）酸化プロセスまたはアンモ酸化プロセスによるエポキシ化合物（プロピレンオキシドなど）または不飽和ニトリル（アクリロニトリルなど）の製造における、請求項１または１３に記載の流動床反応器の使用。

【請求項15】

不飽和ニトリル（アクリロニトリルなど）を製造するために、請求項１または１３に記載の流動床反応器中でオレフィン（プロピレンなど）をアンモ酸化反応に供する工程を含む、不飽和ニトリルの製造方法。

【発明の詳細な説明】

【発明の詳細な説明】

【0001】

〔技術分野〕
本発明は、流動床反応器および前記流動床反応器内に配置するのに特に適した除熱水管に関する。さらに、本発明は、アクリロニトリルの製造における前記流動床反応器および前記除熱水管の使用に関する。

【0002】

〔背景技術〕
アクリロニトリルは、石油化学工業において重要な化学原料である。プロピレンアンモ酸化によるアクリロニトリルのシングルステップ製造法は、世界中で広く用いられており、流動床アンモ酸化触媒の作用下で、且つ、一定の反応温度および圧力下で、プロピレンをアンモ酸化して、アセトニトリル、シアン化水素酸などの副生成物、ならびにＣＯ、ＣＯ_２深酸化生成物と共にアクリロニトリルを生成する。この反応は発熱性が強く、大量の発熱を伴う。

【0003】

典型的なアクリロニトリル流動床反応器内部は、プロピレン－アンモニア分配器、空気分配プレート、除熱水管（冷却コイルとしても知られる）およびサイクロンセパレータを含む。ここで、除熱水管とサイクロンセパレータのディプレグとは、流動床の垂直成分として触媒床中に配置される。除熱水管は反応中に発生した大量の熱を反応系から適時に除去し、反応温度を安定状態に維持することができ、サイクロンセパレータは上方に移動するガスによって運ばれる触媒を捕捉し、触媒の損失を低減するようにディプレグを通して触媒床に触媒を戻すことができる。

【0004】

流動床反応器における従来の垂直的な構成要素を、図１、図２に示す。図１は垂直的な構成要素の軸方向の図であり、図２は垂直的な構成要素の断面配置の図である。垂直的な構成要素は、除熱水管およびサイクロンセパレータのディプレグを備える。除熱水管は冷却水管と過熱水管とを備え、過熱水管によって発生された高圧蒸気は、空気圧縮機および冷凍機のタービンで通常使用される。あるいは、装置の実態に応じて、除熱水管に冷却水管のみを設けてもよい。ここで、除熱水管は典型的には、入口と、直管部と、出口とを有し、隣り合う２つの直管部がＵ字管を介して流体連通している。

【0005】

中国特許出願ＣＮ１０４９４１５３２ＡおよびＣＮ１０４９４１５２９Ａは、アンモ酸化反応器用の冷却コイル設計を開示している。この冷却コイルは、直線的な配置ではなく横方向の配置で冷却コイルを画定する個々のラインを設けることによって、より密にパックすることができる。

【0006】

中国特許出願ＣＮ１０４６２４４０１Ａは、サイクロンセパレータの改良された構成を開示している。サイクロンセパレータの多数のステージを含む組のそれぞれは、第１ステージサイクロンセパレータを含み、当該第１ステージサイクロンセパレータは第１ステージ入口を有する。当該第１ステージ入口は、反応器内の流動触媒床からの上方に流れる反応ストリームを受け入れるとともに、反応ストリームから触媒を少なくとも一部分離するように構成されている。反応器における利用可能な断面積１平方メートル当たりの、第１ステージ入り口面積の平方メートル比率は、約０．０３から約０．０５である。

【0007】

〔発明の概要〕
流動床反応器をプロピレンアンモ酸化反応に用いてアクリロニトリルを製造する場合、プロピレンアンモ酸化反応は気固不均質触媒反応であり、反応器内の気体の流動状態が自由バブリング床の流動状態とは異なっており、分配プレートを通過する気体によって生成される気泡は、前記床の上昇に伴って大きくなる。本発明者らは、垂直内部構造の存在が気泡を分解するのに役立ち、小さな気泡が大きな気泡よりも物質移動を助け、したがって有効な製品の製造を改善するのに有利であることを見出した。さらに、本発明者らは、除熱水管およびサイクロンセパレータが、垂直構成として、その基本的な機能に加えて気泡を破壊する機能を有し、気相と固相との逆混合を低減し、深酸化生成物の発生を低減することにも寄与し得ることを見出した。反応器の断面にわたるこれらの垂直成分の分布は、気泡の成長に対する有効な制限または気泡の有効な破壊が達成され得るかどうかという直接的な影響を与えるものであり、すなわち、反応結果に直接的な影響を与える。この知見に基づいて本発明が完成した。

【0008】

具体的には、本発明は以下の特徴に関する：
１． 反応冷却部と、前記反応冷却部に配設される垂直内部構成とを少なくとも具備した流動床反応器であって、前記流動床反応器の中心軸に沿った方向における前記反応冷却部の全長をＬ（単位ｍで表す）と規定し、前記反応冷却部の前記全長Ｌの領域内の任意の位置、好ましくは前記反応冷却部の中心点から上方に４９％Ｌのところから、該中心点から下方に４９％Ｌのところまでの領域内（より好ましくは前記反応冷却部の中心点から上方に４５％Ｌのところから、該中心点から下方に３８％Ｌのところまでの領域内、さらに好ましくは前記反応冷却部の中心点から上方に４０％Ｌのところから、該中心点から下方に８％Ｌのところまでの領域内）の任意の位置において、前記流動床反応器の中心軸を垂直に横切る断面における前記反応冷却部の断面積をＳ１（単位ｍ^２で表す）と規定し、前記垂直内部構成の前記断面の外周（複数の断面が存在する場合には、全ての断面の外周の総和）をＬ１（単位ｍで表す）と規定して、Ｌ１／Ｓ１＝２．０～４．３ｍ^－１、好ましくはＬ１／Ｓ１＝２．２～４．１ｍ^－１、より好ましくはＬ１／Ｓ１＝２．４～３．９ｍ^－１である、流動床反応器。

【0009】

２． 前述または後続の態様の何れかを具備する流動床反応器であって、前記垂直内部構成が、除熱水管、または除熱水管と気固セパレータ（好ましくはサイクロンセパレータ）との組み合わせである、流動床反応器。

【0010】

３． 前述または後続の態様の何れかを具備する流動床反応器であって、前記垂直内部構成は、除熱水管であり、前記流動床反応器の中心軸を垂直に横切る断面における前記反応冷却部の断面積をＳ１（単位ｍ^２で表される）と規定し、前記除熱水管の前記断面の外周（前記直管部の断面に基づいて計算される）（複数の断面が存在する場合、全ての断面の外周の総和）をＬ２（単位ｍで表す）と規定して、Ｌ２／Ｓ１＝１．７～３．６ｍ^－１、好ましくはＬ２／Ｓ１＝１．９～３．５ｍ^－１、より好ましくはＬ２／Ｓ１＝２．１～３．３ｍ^－１であり、前記垂直内部構成は任意で気固セパレータ（好ましくはサイクロンセパレータ）をさらに含み、前記流動床反応器の中心軸を垂直に横切る断面における前記反応冷却部の断面積をＳ１（単位ｍ^２で表される）と規定し、前記気固セパレータの断面の外周（ディプレグに基づいて計算される）（複数の断面が存在する場合、全ての断面の外周の総和を指す）をＬ３（単位ｍで表される）と規定して、Ｌ３／Ｓ１＝０．２５～０．８５ｍ^－１、好ましくはＬ３／Ｓ１＝０．３０～０．７５ｍ^－１、より好ましくはＬ３／Ｓ１＝０．３５～０．６５ｍ^－１である、流動床反応器。

【0011】

４． 前述または後続の態様の何れかを具備する流動床反応器であって、（前記直管部に基づいて計算された）前記除熱水管の数は、２２０～５０００、好ましくは３００～２４００であり、および／または、（ディプレグに基づいて計算された）気固体セパレータの数は、１６～５１６、好ましくは１６～２１０であり、および／または、ディプレグの数に対する直管部の数の比率が８．５～２４．０、好ましくは１０．０～２３．０、より好ましくは１１．５～２１．０である、流動床反応器。

【0012】

５． 前述または後続の態様の何れかを具備する流動床反応器であって、前記直管部同士の外径は、互いに同一であり、または互いに異なっており、互いに独立して８０～１８０ｍｍ、好ましくは９０～１７０ｍｍであり、および／または、前記直管部同士の内径は、互いに同一であり、または互いに異なっており、互いに独立して６０～１５０ｍｍ、好ましくは７０～１４０ｍｍであり、および／または、前記直管部同士の長さは、互いに同一であり、または互いに異なっており、互いに独立して４．０～１３ｍ、好ましくは５．５～１２．０ｍであり、および／または前記ディプレグ同士の外径は、互いに同一であり、または互いに異なっており、互いに独立して１５０～４１０ｍｍ、好ましくは２００～３６０ｍｍであり、および／または前記ディプレグ同士の内径は互いに同一であり、または互いに異なっており、互いに独立して１３０～４００ｍｍ、好ましくは１８０～３５０ｍｍであり、および／または、前記ディプレグ同士の長さは、互いに同一であり、または互いに異なっており、互いに独立して６～１４ｍ、好ましくは１０～１３ｍであり、および／または、前記反応冷却部が、５～２９ｍ、好ましくは７～２０ｍの直径、１９．６～６６０ｍ^２、好ましくは３８．５～３１４ｍ^２の面積Ｓ１、および／または４～１２．５ｍ、好ましくは５．５～１１．５ｍの長さＬを有する、流動床反応器。

【0013】

６． 前述または後続の態様の何れかを具備する流動床反応器であって、ヘッドと、希薄相領域と、前記反応冷却部と、予備反応部と、コーンとを、上から下へこの順で含み、ガス分配プレートと、任意選択で前記予備反応部に設けられた流体分配器とをさらに含む、流動床反応器。

【0014】

７． 前述または後続の態様の何れかを具備する流動床反応器であって、前記反応冷却部は、実質的に円形の断面を有し、および／または前記垂直内部構成の断面は、実質的に円形の内輪郭を有するとともに実質的に円形の外輪郭を有し、および／または前記垂直内部構成の断面は、突出部を備えた、実質的に円形の内輪郭および実質的に円形の外輪郭を有し、および／または前記垂直内部構成は、除熱水管を含み、前記除熱水管が除熱媒体入口と、ｎ個の直管（好ましくは直線状の円管）部と、除熱媒体出口とを有し、第１の前記直管部の先端が前記除熱媒体入口と連通し、ｎ番目の前記直管部のテール端部が前記除熱媒体出口と連通し、ｉ番目の前記直管部の後端がＵ字型の管を介して（ｉ＋１）番目の前記直管部のヘッド端部と連通し、ｎは２～１００の整数（好ましくは２～２０の整数）であり、ｉは１～ｎ－１の任意の整数であり、直管部分の一部または全部（１～１００％、５～８０％、または１０～４０％など）の外壁に突出部がある、流動床反応器。

【0015】

８． 除熱媒体入口と、ｎ本の直管（好ましくは直線状の円管）部と、除熱媒体出口とを有する除熱水管であって、第１の前記直管部のヘッド端部が前記除熱媒体入口と連通し、第ｎの前記直管部のテール端部が前記除熱媒体出口と連通し、ｉ番目の前記直管部のテール端部がＵ字型の管を介して（ｉ＋１）番目の前記直管部のヘッド端部と連通し、ｎが２～１００の整数（好ましくは２～２０の整数）であり、ｉが１～ｎ－１の間の任意の整数であり、前記直管部の一部又は全部（１～１００％、５～８０％又は１０～４０％等）の外壁に突出部がある、除熱水管。

【0016】

９． 前述または後続の態様の何れかを具備する除熱水管であって、前記直管部同士の外径は、互いに同一であり、または互いに異なっており、互いに独立して８０～１８０ｍｍ、好ましくは９０～１７０ｍｍであり、および／または、前記直管部同士の内径は、互いに同一であり、または互いに、異なっており、互いに独立して６０～１５０ｍｍ、好ましくは７０～１４０ｍｍであり、および／または、前記直管部同士の長さは、互いに同一であり、または互いに異なっており、互いに独立して４．０～１３ｍ、好ましくは５．５～１２．０ｍであり、および／または任意の２つの隣接する前記直管部の中心線は互いに平行であり、任意の２つの隣接する直管部の中心線間の距離は互いに同一であり、または互いに異なっており（好ましくは互いに同一）、互いに独立して１６０～５４０ｍｍ、好ましくは１８０～４３０ｍｍである、除熱水管。

【0017】

１０． 前述または後続の態様の何れかを具備する除熱水管であって、前記突出部は、前記直管部の中心線に沿った方向に連続的または不連続的に延在し、および／または、前記突出部は、前記直管部の中心線の周りに連続的または不連続的に延在し、環または螺旋の形態のようになっている、除熱水管。

【0018】

１１． 前述または後続の態様の何れかを具備する除熱水管であって、前記突出部が前記直管部の中心線に沿った方向に連続的または不連続的に延在する場合、前記突出部の延在長さＬｔが前記直管部の長さＬｚよりも長くなく（好ましくはＬｔ／Ｌｚが０．０５～０．９５、より好ましくは０．１～０．６であり）、および／または前記突出部が環の形態の前記直管部の中心線の周りに連続的または不連続的に延在する場合、前記環の高さＨｈは前記直管部の長さＬｚよりも長くなく（好ましくはＨｈ／Ｌｚが０～０．５、より好ましくは０．０１～０．３であり）、または前記突出部が螺旋の形態の前記直管部の中心線の周りに連続的または不連続的に延在する場合、前記螺旋の高さＨｔは前記直管部の長さＬｚよりも長くなく（好ましくはＨｔ／Ｌｚが０．１～０．９５、より好ましくは０．２～０．６であり）、および／または前記突出部の高さは前記直管部の外径の０．００５～０．３倍（好ましくは０．００８～０．１倍）であり、および／または前記突出部の幅は前記直管部の外径の０．００５～０．３倍（好ましくは０．００８～０．２倍）である、除熱水管。

【0019】

１２． 前述または後続の態様の何れかを具備する除熱水管であって、前記突出部は、前記直管部の中心線の周りに連続的または不連続的に延在し、前記突出部の中心線と前記直管部の中心線との間には、０°より大きく９０°以下（好ましくは５°以上７５°以下、より好ましくは１０°以上６０°以下）の角度がある、除熱水管。

【0020】

１３． ヘッド、希薄相領域、濃密相領域、およびコーンを、上から下へ、この順で含み、前記濃密相領域には、前述または後続の態様の何れかを具備する除熱水管が少なくとも１つ設けられている、流動床反応器。

【0021】

１４． オレフィン（プロピレンなど）酸化プロセスまたはアンモ酸化プロセスによるエポキシ化合物（プロピレンオキシドなど）または不飽和ニトリル（アクリロニトリルなど）の製造における、前述または後続の態様のいずれかに記載の流動床反応器の使用。

【0022】

１５． 不飽和ニトリル（アクリロニトリルなど）を製造するために、前述または後続の態様のいずれかに記載の流動床反応器中でオレフィン（プロピレンなど）をアンモ酸化反応に供する工程を含む、不飽和ニトリルの製造方法。

【0023】

〔図面の簡単な説明〕
図１は、従来技術の流動床反応器の概略正面図である。

【0024】

図２は、従来技術の流動床の反応冷却部の概略断面図である。

【0025】

図３は、本発明の流動床の反応冷却部の概略断面図である。

【0026】

図４は、本発明の流動床反応器の概略正面図である。

【0027】

図５は、本発明の除熱水管の例示的な実施形態の模式図である。

【0028】

図６は、比較例１の圧力脈動強度のグラフを示す。

【0029】

図７は、比較例２の圧力脈動強度のグラフを示す。

【0030】

図８は、実施例１の圧力脈動強度のグラフを示す。

【0031】

図９は、実施例２の圧力脈動強度のグラフを示す。

【0032】

図１０は、実施例３の圧力脈動強度のグラフを示す。

【0033】

（符号の説明）
１： 流動床反応器
２： 混合供給ガスの供給ライン
３： サイクロンセパレータの入口
４： 除熱水管
５： サイクロンセパレータのシリンダ
６： サイクロンセパレータのコーン
７： サイクロンセパレータのアッシュバケット
８： サイクロンセパレータの第２ステージ（第３ステージ）のディプレグ
９： サイクロンセパレータの第１ステージのディプレグ
〔技術的効果〕
本発明の流動床反応器を用いることにより、流動床における流動様式の変化を可及的速やかに促進することができ、気泡の破壊を促進することができる。

【0034】

本発明の流動床反応器を用いることにより、気泡の成長を効果的に制限することができ、その結果、供給ガスの転化率を向上させることができ、目的とする反応生成物の収率を向上させることができる。

【0035】

本発明の流動床反応器を用いることにより、気相と固相との逆混合および深酸化生成物の生成を低減することができる。

【0036】

本発明の流動床反応器を使用することにより、伝熱効率および物質移動効率を改善することができ、装置の運転時間を延長することができる。

【0037】

〔発明の詳細な説明〕
本願について、その実施形態を参照して以下に詳細に説明するが、本願の範囲はそれらの実施形態によって限定されず、添付の特許請求の範囲によって定義されることに留意されたい。

【0038】

本明細書に引用される全ての刊行物、特許出願、特許、および他の参考文献は、その全体が参照により組み込まれる。別段の定義がない限り、本明細書で使用されるすべての技術用語および科学用語は、当業者によって一般に理解されるものと同じ意味を有する。矛盾する場合には、定義を含む本明細書に記載の含有量が優先されるべきである。

【0039】

本明細書に記載の材料、方法、構成要素、装置、またはデバイスが「当業者に知られている」、「当技術分野で一般に知られている」などの表現によって修飾される場合、前記材料、方法、構成要素、装置、またはデバイスは、本出願の出願時に当技術分野で従来から使用されているものだけでなく、現在一般に使用されていないものも包含するが、同様の目的に適していることが当技術分野で一般に知られるようになることを理解されたい。

【0040】

本出願の文脈において、用語「実質的に」は、±１０％以内、±５％以内、±１％以内、±０．５％以内、または±０．１％以内のような、当業者に許容されるかまたは合理的であると考えられる逸脱が存在することが許容されることを意味する。

【0041】

本願の文脈において、特に断らない限り、全てのパーセンテージ、部、比率等は重量で表され、与えられた全ての圧力はゲージ圧である。

【0042】

本願の文脈では、本願の任意の２つ以上の実施形態を任意に組み合わせることができ、結果として得られる技術的解決策は本願の最初の開示の一部を形成し、本願の範囲内に入る。

【0043】

本発明の一実施形態によれば、本発明は、流動床反応器、特にアクリロニトリルの製造のための流動床反応器に関する。ここで、流動床反応器は、反応冷却部と、反応冷却部内に配置された垂直内部構成とを少なくとも含む。

【0044】

本発明の一実施形態によれば、流動床反応器の中心軸に沿った方向の反応冷却部の長さをＬ（単位ｍで表す）と呼ぶ場合、反応冷却部の全長Ｌの範囲内の任意の位置で、流動床反応器の中心軸を横断し垂直な断面の平面において、反応冷却部の断面および垂直内部構成の断面を得ることができる。また、複数の垂直内部構成が存在する場合には、複数の垂直内部構成の断面を得ることができる。これらの断面は、図３の４、８、９で表される円のような、面積と円周（外輪郭円周と呼ぶ）とを有する外輪郭を有している。ここで、反応冷却部の断面の面積をＳ１（単位ｍ^２で表す）とし、垂直内部構成の断面の外輪郭円周（複数の断面が存在する場合、全断面の外輪郭円周の和をいう）をＬ１（単位ｍで表す）とし、Ｌ１／Ｓ１＝２．０～４．３ｍ^－１とする。ここで、Ｌ１／Ｓ１＝２．０～４．３ｍ^－１は、反応冷却部の中心点から上方に４９％Ｌのところから、該中心点から下方に４９％Ｌのところまでの領域内が好ましく、より好ましくは前記反応冷却部の中心点から上方に４５％Ｌのところから、該中心点から下方に３８％Ｌのところまでの領域内、さらに好ましくは前記反応冷却部の中心点から上方に４０％Ｌのところから、該中心点から下方に８％Ｌのところまでの領域内である。好ましくは、Ｌ１／Ｓ１＝２．２～４．１ｍ^－１、より好ましくはＬ１／Ｓ１＝２．４－３．９ｍ^－１である。Ｌ１／Ｓ１が２．０ｍ^－１未満の場合、装置の動作が不安定になる可能性があり、Ｌ１／Ｓ１が４．３ｍ^－１を超える場合、反応器内の空間が過剰に占有される可能性がある。本発明の一実施形態によれば、垂直内部構成の具体的な実施例は除熱水管および気固セパレータを含み、特には、除熱水管と気固セパレータとの組合せを含む。

【0045】

本発明の一実施形態によれば、反応冷却部の断面積Ｓ１は、典型的には１９．６～６６０ｍ^２、好ましくは３８．５～３１４ｍ^２である。

【0046】

本発明の実施形態によれば、外輪郭が実質的に円形である場合、外輪郭円周＝３．１４×Ｄであり、ここで、Ｄは、関連する垂直内部構成（一例として、除熱管の直管部またはサイクロンセパレータのディプレグ）の外径（単位ｍで表される）に対応する、外輪郭の直径（単位ｍで表される）を指す。

【0047】

本発明の一実施形態によれば、流動床反応器の中心軸に沿った反応冷却部の長さＬは、典型的には、４～１２．５ｍ、好ましくは５．５～１１．５ｍである。

【0048】

本発明の一実施形態によれば、除熱水管は、当該管内の冷却液の潜熱を利用して、反応によって発生した熱を反応系から除くための冷却水管と、当該管内の冷却液の顕熱を利用して、反応によって発生した熱を反応系から除くための過熱水管とを備えている。ここで、冷却水管および過熱水管の直径は同一であっても異なっていてもよく、特に限定されるものではないが、従来から用いられている直径であってもよい。

【0049】

本発明の一実施形態によれば、除熱水管の直管部は、流動床反応器の濃密相領域に実質的に配置され、システムから反応熱を適時に除去し、システムの安定した動作を維持するために使用される。このために、本明細書の文脈において、「反応冷却部」という語は、除熱水管が設けられる流動床反応器の領域、より詳細には除熱水管の直管部が配置される流動床反応器内の領域、さらに詳細には除熱水管の直管部が配置される流動床反応器の濃密相領域内の領域を指す。

【0050】

本発明の一実施形態によれば、除熱水管は入口と、直管部と、出口とを有し、隣り合う２つの直管部は、典型的にはＵ字型の管を介して接続され、互いに流体連通している。前記除熱水管は１本の直管部のみを備えてもよいし、１本のＵ字管のみを備えてもよく、また、複数のＵ字管を直列に接続して形成してもよい。Ｕ字管の数が多いほど、外輪郭円周Ｌ１は大きくなる。加えて、除熱水管は、典型的には流動床反応器内に均等に分散される。具体的な実施例としては、流動床反応器をＡＢＣＤの４分円に分割すれば、各分円の除熱水管の外輪郭円周は実質的に同じである。

【0051】

本発明の一実施形態によれば、気固セパレータとして、サイクロンセパレータを挙げることができる。ここで、サイクロンセパレータはガス入口、コーン、アッシュバケット、ディプレグ、およびガス出口を有する。ディプレグは触媒床、すなわち流動床反応器の濃密相領域中の垂直構成として配置され、他の構成は流動床反応器の上部の希薄相領域中に配置される。ここで、サイクロンセパレータは、１つのサイクロンセパレータに１つのディプレグが対応した、単一のステージのサイクロンセパレータであってもよく、又は２つ以上のサイクロンセパレータが直列に接続されている構成であってもよい。典型的には第１ステージサイクロンセパレータのディプレグが、触媒床の下部（濃密相領域の下部に対応する）の特定の位置まで延在し、第２ステージ（第３ステージ）サイクロンセパレータのディプレグは、触媒床の下部、中間部、または上部（濃密相領域における、下部、中間部、または上部に対応する）の特定の位置まで延在する。

【0052】

本発明の実施形態によれば、サイクロンセパレータは、典型的には２つ以上が直列に接続された態様で配置される。流動床反応器の運転中、微粒子触媒の一部は反応ガスによって触媒床から運び去られ、ガスによって運ばれた触媒は第１ステージサイクロンセパレータの入口を通ってサイクロンセパレータに入り、第１ステージサイクロンセパレータを通った後、触媒の大部分は第１ステージサイクロンセパレータのディプレグに沿って触媒床に戻り、触媒の残りの小部分はさらなる気固分離のためにガスと共に第２ステージサイクロンセパレータに入り、分離された触媒は第２ステージサイクロンセパレータのディプレグに沿って触媒床に戻され、第２ステージサイクロンセパレータのディプレグの末端には翼弁が設けられ、第２ステージサイクロンセパレータはさらなる気固分離を行うために、第３ステージサイクロンセパレータに直列にさらに接続されてもよく、分離された触媒はディプレグに沿って触媒床に戻され、ガスはガス収集チャンバを通って上方に流れ、次いで、反応器を離れる。各サイクロンセパレータは、分離された触媒を触媒床に戻すためのディプレグを有する。マルチステージサイクロンセパレータのセットは、複数のディプレグを有する。

【0053】

本発明の一実施形態によれば、垂直内部構成は除熱水管であり、流動床反応器の中心軸を横切って垂直な断面において、反応冷却部の断面積がＳ１（単位ｍ^２で表す）で表され、除熱水管の断面の外輪郭円周（直管部に基づく計算）（複数の断面が存在する場合、それは、すべての断面の外輪郭円周の合計を指す）がＬ２（単位ｍで表す）で表される場合、Ｌ２／Ｓ１＝１．７～３．６ｍ^－１、好ましくはＬ２／Ｓ１＝１．９～３．５ｍ^－１、より好ましくはＬ２／Ｓ１＝２．１～３．３ｍ^－１である。前記比が１．７ｍ^－１未満では反応器の長期安定運転に支障をきたすおそれがあり、一例として、除熱水管の壁面にモリブデンシートが付着して熱伝達率が低下し、温度制御に失敗するおそれがあり、前記比が３．６ｍ^－１を超えることは、除熱水管の本数が増加することを意味し、気泡を破壊するためには有利であり得るが、装置の保守時に技術者に不便を強いる。

【0054】

本発明の一実施形態によれば、流動床反応器内の除熱水管の本数（直管部に基づく計算）は、典型的には２２０～５０００本、好ましくは３００～２４００本である。

【0055】

本発明の一実施形態によれば、除熱水管の直管部の外径は互いに同じであるかまたは異なり、それぞれ独立して８０～１８０ｍｍ、好ましくは９０～１７０ｍｍである。

【0056】

本発明の一実施形態によれば、除熱水管の直管部の内径は互いに同じであるかまたは異なり、それぞれ独立して６０～１５０ｍｍ、好ましくは７０～１４０ｍｍである。

【0057】

本発明の一実施形態によれば、除熱水管の直管部の長さは、互いに同じであるかまたは異なり、それぞれ独立して４．０～１３ｍ、好ましくは５．５～１２．０ｍである。

【0058】

本発明の一実施形態によれば、垂直内部構成は、気固セパレータ、特にサイクロンセパレータである。このために、流動床反応器の中心軸を横切って垂直な断面において、反応冷却断面の面積をＳ１（単位ｍ^２で表す）とし、気体セパレータの断面の外輪郭円周（複数の断面が存在する場合、それは、全ての断面の外輪郭円周の合計を意味する）をＬ３（単位ｍで表す）とする場合、Ｌ３／Ｓ１＝０．２５～０．８５ｍ^－１、好ましくはＬ３／Ｓ１＝０．３０～０．７５ｍ^－１、より好ましくはＬ３／Ｓ１＝０．３５～０．６５ｍ^－１である。前記比率が０．２５ｍ^－１未満の場合、触媒分離が不十分になったり、ディプレグがふさがれたりするおそれがある。その代わりに、前記比率が０．８５ｍ^－１より大きい場合、一方では装置費用が増加し、他方では反応器内のより効果的な空間が占有され、同じ反応条件下では反応運転の線速度が増加し、これは触媒エントレインメントのさらなる増加を引き起こし得る。

【0059】

本発明の実施態様によれば、流動床反応器中の気固セパレータの数（ディプレグに基づいて計算される）は、１６～５１６、好ましくは１６～２１０である。

【0060】

本発明の一実施形態によれば、流動床反応器において、ディプレグの数に対する直管部の数の比率は、８．５～２４．０、好ましくは１０．０～２３．０、より好ましくは１１．５～２１．０である。

【0061】

本発明の一実施形態によれば、気固セパレータのディプレグの外径は互いに同じであるかまたは異なり、それぞれ独立して１５０～４１０ｍｍ、好ましくは２００～３６０ｍｍである。

【0062】

本発明の一実施形態によれば、気固セパレータのディプレグの内径は互いに同じであるかまたは異なり、それぞれ独立して１３０～４００ｍｍ、好ましくは１８０～３５０ｍｍである。

【0063】

本発明の一実施形態によれば、気固セパレータのディプレグの長さは、互いに同一または異なり、それぞれ独立して６～１４ｍ、好ましくは１０～１３ｍである。

【0064】

本発明の一実施形態によれば、流動床反応器は、上から下へ順に、ヘッドと、希薄相領域と、反応冷却部と、予備反応部と、コーンとを含み、更には、ガス分配プレートと、任意選択で予備反応部に設けられた流体分配器とを含む。ここで、流動床反応器としては、アクリロニトリル製造用の流動床反応器が好ましく挙げられる。この場合、前記他の分配プレートは空気分配プレートであり、流体分配器はプロピレン－アンモニア分配器である。流動床反応器、特にアクリロニトリル等の生産のための流動床反応器の構造および操作については、当業者には公知の関連技術情報を直接適用することができ、その詳細な説明は本明細書では省略する。

【0065】

本発明の一実施形態によれば、反応冷却部の断面は、実質的に円形である。また、反応冷却部の直径は典型的には５～２９ｍ、好ましくは７～２０ｍであるが、これに限定されない場合がある。

【0066】

本発明の一実施形態によれば、垂直内部構成の断面の内側輪郭および外側輪郭は、実質的に円形である。この目的のために、垂直方向の内側成分は、実質的に円管、特に直線状の円管の形状をしている。

【0067】

本発明の一実施形態によれば、垂直内部構成は、実質的に円形の内側輪郭と、突出部を有する実質的に円形の外側輪郭とを有する。この目的のために、垂直内部構成の外観は、突出部を有する実質的に円形の管であり、垂直内部構成の内部は実質的に円形の管形状である。このような構造の垂直内部構成としては、特に、直管部の一部又は全部の外壁に突起部を有することを特徴とする、以下に説明する本発明の除熱水管を挙げることができる。

【0068】

本発明の一実施形態によれば、垂直内部構成は、以下に説明する本発明の除熱水管を含む。このような特定の構造を有する垂直内部構成については、その断面の外形がもはや実質的に円形状ではなく、突出部を有する実質的円形状（すなわち、異形形状）を有する。このため、異形形状の実際の状況に応じて外輪郭円周を計算しなければならない。それにもかかわらず、輪郭形状がどのようなものであっても、当業者は既知の数学的幾何学的方法を使用して、前記形状の外側輪郭の円周を計算することができ、その詳細な説明はここでは省略される。

【0069】

本発明の一実施形態によれば、本発明は、除熱媒体入口と、ｎ個の直管部と、除熱媒体出口とを有する除熱水管に関する。ここで、直管部としては、直線状の円管を好ましく挙げることができる。

【0070】

本発明の一実施形態によれば、除熱水管において、第１直管部の先端は、除熱媒体入口と連通し、第ｎ直管部の後端は、除熱媒体出口と連通し、第ｉ直管部の後端はＵ字管を介して第ｉ＋１直管部の先端と連通し、直管部の外壁の一部または全部に突出部が設けられている。ここで、ｎは２～１００、好ましくは２～２０の整数であり、ｉは１～ｎ－１の任意の整数である。また、用語「一部又は全部」とは、例えば、総量の１～１００％、５～８０％、又は１０～４０％を含むが、これらに限定されない場合がある。

【0071】

本発明の一実施形態によれば、突出部は、直管部の外壁に接続される。ここで、接続方法は特に限定されず、スポット溶接、連続溶接、一体成形等を採用してもよい。

【0072】

本発明の一実施形態によれば、除熱水管の直管部の外径は、互いに同一であり、または互いに異なり、それぞれ独立して８０～１８０ｍｍ、好ましくは９０～１７０ｍｍである。

【0073】

本発明の一実施形態によれば、除熱水管の直管部の内径は、互いに同一であり、または互いに異なり、それぞれ独立して６０～１５０ｍｍ、好ましくは７０～１４０ｍｍである。

【0074】

本発明の一実施形態によれば、除熱水管の直管部の長さは、互いに同一であり、または互いに異なり、それぞれ独立して４．０～１３．０ｍ、好ましくは５．５～１２．０ｍである。

【0075】

本発明の一実施形態によれば、除熱水管において、任意の２つの隣接する直管部の中心線は互いに平行であり、任意の２つの隣接する直管部の中心線間の距離は、同一であり、または異なり（好ましくは互いに同じ）、それぞれ独立して１６０～５４０ｍｍ、好ましくは１８０～４３０ｍｍである。

【0076】

本発明の一実施形態によれば、除熱水管において、前記突出部は、前記直管部の中心線の方向に沿って（平行に）連続的または不連続的に延在する。ここで、突出部の数は、１～１０個、１～４個、１個または２個であってもよい。

【0077】

本発明の一実施形態によれば、除熱水管において、突出部は、環または螺旋の形態などの形態で、直管部の中心線の周りに連続的または不連続的に延在する。ここで、突出部の数は、１～２０であってもよく、１～１０であってもよく、１～４であってもよく、１または２であってもよい。

【0078】

本発明の一実施形態によれば、前記突出部が前記直管部の中心線に沿った方向に連続的または不連続的に延在する前記除熱水管において、前記突出部の延在長さＬｔは前記直管部の長さＬｚ以下であり、好ましくはＬｔ／Ｌｚが０．０５～０．９５であり、より好ましくは０．１～０．６である。複数の突出部が存在する場合、異なる突出部は互いに平行であってもよく、または互いに角度をなしていてもよく、好ましくは互いに平行であり、より好ましくは前記直管部の半径方向に均一に配置されている。

【0079】

本発明の一実施形態によれば、突出部が環の形態で直管部の中心線の周りに連続的または不連続的に延在する除熱水管において、当該環の高さＨｈは、直管部の長さＬｚ以下であり、好ましくはＨｈ／Ｌｚは０～０．９、より好ましくは０．０１～０．６である。ここで、高さＨｈとは、突出部を有する直管部の対応する部分の長さをいう。複数の突出部が存在する場合、異なる突出部間の垂直間隔ｌ１は直管部の長さＬｚ以下であり、好ましくはｌ１／Ｌｚが０．０１～０．５であり、より好ましくは０．０３～０．４である。好ましくは、突出部の中心線と直管部の中心線との間の角度α１が０°より大きく９０°以下、好ましくは５°以上７５°以下、より好ましくは１０°以上６０°以下である。

【0080】

本発明の一実施形態によれば、突出部が螺旋の形態で直管部の中心線の周りに連続的または不連続的に延在する除熱水管において、当該螺旋の高さＨｔは、直管部の長さＬｚ以下であり、好ましくはＨｔ／Ｌｚは０．１～０．９５であり、より好ましくは０．２～０．６である。ここで、高さＨｔとは、突出部を有する直管部の対応する部分の長さをいう。加えて、当該螺旋のねじピッチｌ１は直管部の長さＬｚより大きくなく、好ましくはｌ１／Ｌｚは０．０１～０．５、より好ましくは０．０３～０．４である。好ましくは、突出部の中心線と直管部の中心線との間の角度α１が０°より大きく９０°以下、好ましくは５°以上７５°以下、より好ましくは１０°以上６０°以下である。また、直管部に沿った突出部の接線と直管部の中心線とのなす角度α２は、０°以上９０°以下であることが好ましく、好ましくは５°以上７５°以下、より好ましくは１０°以上６０°以下である。

【0081】

本発明の一実施形態によれば、前記除熱水管において、前記突出部の高さは、前記直管部の外径の０．００５～０．３倍、好ましくは０．００８～０．１倍である。

【0082】

本発明の一実施形態によれば、前記除熱水管において、前記突出部の幅は、前記直管部の外径の０．００５～０．３倍、好ましくは０．００８～０．２倍である。

【0083】

本発明の一実施形態によれば、本発明は、上から下へ順に、ヘッド、希薄相領域、濃密相領域、およびコーンを含む流動床反応器にも関する。ここで、前述の本発明の態様のいずれかに記載の少なくとも１つの除熱水管は、濃密相領域に設けられている。好ましくは、除熱水管が流動床反応器内に均一に分布される。具体的な実施例については、流動床反応器をＡＢＣＤの４分円に分割すれば、各分円の除熱水管の外輪郭円周は実質的に同じである。また、流動床反応器としては、アクリロニトリル製造用の流動床反応器を好ましく挙げることができる。流動床反応器、特にアクリロニトリル等の生産のための流動床反応器の構造および操作については、当業者には公知の関連技術情報を直接適用することができ、その詳細な説明は本明細書では省略する。

【0084】

本発明の一実施形態によれば、流動床反応器には、本発明の特徴的な構造を有する除熱水管に加えて、従来公知の構造を有する除熱水管を設けてもよい。好ましくは、直管部に基づいて計算された本発明の特徴的な構造を有する除熱水管の本数は、例えば、全除熱水管の総本数のうちの１～１００％、５～８０％または１０～４０％である。好ましくは、除熱水管が流動床反応器内に均一に分布される。例えば、流動床反応器をＡＢＣＤの４分円に分割すれば、各分円における除熱水管の外輪郭円周は実質的に同じである。

【0085】

本発明の一実施形態は、オレフィン酸化プロセスまたはアンモ酸化プロセスによるエポキシ化合物または不飽和ニトリルの製造における、本発明の上記態様のいずれか１つによる流動床反応器の使用にも関する。ここで、オレフィンとしてはプロピレンを特に挙げることができ、エポキシドとしてはプロピレンオキシドを特に挙げることができ、不飽和ニトリルとしてはアクリロニトリルを特に挙げることができる。

【0086】

本発明の一実施形態は、特に、本発明の上記態様のいずれか１つによる流動床反応器中でプロピレンをアンモ酸化反応させてアクリロニトリルを製造する工程を含む、アクリロニトリルの製造方法に関する。

【0087】

本発明の一実施形態によれば、オレフィン酸化またはアンモ酸化プロセスは任意の方法で、および当業者に公知の任意の方法によって実施することができ、そのような情報は当業者に公知であり、その詳細な記載は本明細書では省略する。しかしながら、アンモ酸化反応のための状態の具体的な実施例は、典型的には１：１．１～１．３：１．８～２．０のプロピレン対アンモニア対空気のモル比（酸素分子に基づいて計算される）、典型的には４２０～４４０℃の反応温度、典型的には０．０３～０．１４ＭＰａの反応圧力（ゲージ圧）、および典型的には重量毎時空間速度０．０４～０．１０ｈ^－１を含む。

【0088】

〔実施例〕
以下、実施例および比較例を用いて本願をさらに詳細に説明するが、本願は以下の実施例に限定されるものではない。

【0089】

以下の実施例および比較例において、アクリロニトリルの収率およびプロピレンの転化率は、以下の式に従って計算することができる：
アクリロニトリルの収率： ＡＮ％＝Ｃ_ＡＮ／ΣＣ^＊１００
プロピレンの転化率： Ｃｃ_３％＝（１－Ｃ_Ｃ３ｉｎ／Ｃ_{Ｃ３ｏｕｔ}）^＊１００
ここで、
Ｃ_ＡＮ： 反応器の出口における気体中のＡＮに含まれる炭素のモル量（ｍｏｌ）
ΣＣ： 反応器の出口における気体中の炭素の総モル量（ｍｏｌ）
Ｃ_{Ｃ３ｏｕｔ}： 反応器の出口における気体中のＣ_３に含まれる炭素のモル量（ｍｏｌ）
Ｃ_Ｃ３ｉｎ： 反応器の入口における気体中のＣ_３に含まれる炭素のモル量（ｍｏｌ）
である。

【0090】

以下の実施例および比較例において、流動床の流動化状態は、圧力脈動強度のグラフまたはデータによっても特徴付けることができる。

【0091】

（比較例１）
図１に示すように、上海石油化学技術研究所ＳＩＮＯＰＥＣから入手可能なＳＡＮＣシリーズのアクリロニトリル触媒３．８トンを、直径１．５ｍ、接線高さ１６ｍ（つまり、図に示す濃密相領域と希薄相領域との合計高さ）を有する流動床反応器に充填した。流動床反応器の内部には、各除熱水管の直管部の外径が３０ｍｍ、直管部の長さが１０ｍの、１３本のＵ字型の除熱水管を備えている。また、流動床反応器の内部には、２組のサイクロンセパレータを備えており、各組は、直列に接続されているサイクロンセパレータの２つのステージを備えている。その第１ステージおよび第２ステージのディプレグの外径はそれぞれ５０ｍｍおよび５０ｍｍであり、第１ステージのディプレグの長さは１５．５ｍ、第２ステージのディプレグの長さは１４．７ｍであった。

【0092】

流動床反応器の反応冷却部は、１．５ｍの直径および８．５ｍの長さＬを有していた。反応冷却部の中央部において、Ｌ１／Ｓ１＝１．７４ｍ^－１、Ｌ２／Ｓ１＝１．３９ｍ^－１、Ｌ３／Ｓ１＝０．３６ｍ^－１であった。

【0093】

装置の運転条件は、送気速度３２００ＮＭ^３／ｈ、室温、常圧であった。

【0094】

圧力脈動強度データは２ｍのＨ_０で測定された。圧力脈動強度データを、図６に示す。

【0095】

〔比較例２〕
図１に示すように、上海石油化学技術研究所ＳＩＮＯＰＥＣから入手可能なＳＡＮＣシリーズのアクリロニトリル触媒３．８トンを、直径１．５ｍ、接線高さ１６ｍ（つまり、図に示す濃密相領域と希薄相領域との合計高さ）を有する流動床反応器に充填した。流動床反応器の内部には、各除熱水管の直管部の外径が３０ｍｍ、直管部の長さが１０ｍの、３９本のＵ字型の除熱水管を備えている。また、流動床反応器の内部には、２組のサイクロンセパレータを備えており、各組は、直列に接続されているサイクロンセパレータの２つのステージを備えている。その第１ステージおよび第２ステージのディプレグの外径はそれぞれ５０ｍｍおよび５０ｍｍであり、第１ステージのディプレグの長さは１５．５ｍ、第２ステージのディプレグの長さは１４．７ｍであった。

【0096】

流動床反応器の反応冷却部は、１．５ｍの直径および８．５ｍの長さＬを有していた。反応冷却部の中央部において、Ｌ１／Ｓ１＝４．５２ｍ^－１、Ｌ２／Ｓ１＝４．１６ｍ^－１、Ｌ３／Ｓ１＝０．３６ｍ^－１であった。

【0097】

本装置の運転条件は、送気速度３２００ＮＭ^３／ｈ、室温、常圧であった。

【0098】

圧力脈動強度データは２ｍのＨ_０で測定された。圧力脈動強度データを、図７に示す。

【0099】

装置の運転中、装置の出口において、気相中の微粒子触媒の濃度が増加した。このことは、触媒の比較的深刻な摩耗を示している。

【0100】

〔実施例１〕
図１に示すように、上海石油化学技術研究所ＳＩＮＯＰＥＣから入手可能なＳＡＮＣシリーズのアクリロニトリル触媒３．８トンを、直径１．５ｍ、接線高さ１６ｍ（つまり、図に示す濃密相領域と希薄相領域との合計高さ）の流動床反応器に充填した。流動床反応器の内部には、各除熱水管の直線管の外径が３０ｍｍ、直線管の長さが１０ｍの、３０本のＵ字型の除熱水管を備えている。また、流動床反応器の内部には、２組のサイクロンセパレータを備えており、各組は、直列に接続されているサイクロンセパレータの２つのステージを備えている。その第１ステージおよび第２ステージのディプレグの外径はそれぞれ５０ｍｍおよび５０ｍｍであり、第１ステージのディプレグの長さは１５．５メートル、第２ステージのディプレグの長さは１４．７メートルであった。

【0101】

流動床反応器の反応冷却部は、１．５ｍの直径および８．５ｍの長さＬを有していた。反応冷却部の中央部において、Ｌ１／Ｓ１＝３．５６ｍ^－１、Ｌ２／Ｓ１＝３．２０ｍ^－１、Ｌ３／Ｓ１＝０．３６ｍ^－１であった。

【0102】

本装置の運転条件は、送気速度３２００ＮＭ^３／ｈ、室温、常圧であった。

【0103】

圧力脈動強度データは２ｍのＨ_０で測定された。圧力脈動強度データを、図８に示す。

【0104】

〔実施例２〕
図１に示すように、上海石油化学技術研究所ＳＩＮＯＰＥＣから入手可能なＳＡＮＣシリーズのアクリロニトリル触媒３．８トンを、直径１．５ｍ、接線高さ１６ｍ（つまり、図に示す濃密相領域と希薄相領域の合計高さ）の流動床反応器に充填した。流動床反応器の内部には、各除熱水管の直管部の外径が３０ｍｍ、直管部の長さが１０ｍの、１８本のＵ字型の除熱水管を備えている。また、流動床反応器の内部には、２組のサイクロンセパレータを備えており、各組は、直列に接続されているサイクロンセパレータの２つのステージを備えている。その第１ステージおよび第２ステージのディプレグの外径はそれぞれ５０ｍｍおよび５０ｍｍであり、第１ステージのディプレグの長さは１５．５ｍ、第２ステージのディプレグの長さは１４．７ｍであった。

【0105】

流動床反応器の反応冷却部は、１．５ｍの直径および８．５ｍの長さＬを有していた。反応冷却部の中央部において、Ｌ１／Ｓ１＝２．２８ｍ^－１、Ｌ２／Ｓ１＝１．９２ｍ^－１、Ｌ３／Ｓ１＝０．３６ｍ^－１であった。

【0106】

本装置の運転条件は、送気速度３２００ＮＭ^３／ｈ、室温、常圧であった。

【0107】

圧力脈動強度データは２ｍのＨ_０で測定された。圧力脈動強度データを、図９に示す。

【0108】

〔実施例３〕
図１に示すように、上海石油化学技術研究所ＳＩＮＯＰＥＣから入手可能なＳＡＮＣシリーズのアクリロニトリル触媒３．８トンを、直径１．５ｍ、接線高さ１６ｍ（つまり、図に示す濃密相領域と希薄相領域の合計高さ）の流動床反応器に充填した。流動床反応器の内部には、各除熱水管の直管部の外径が３０ｍｍ、直管部の長さが１０ｍの、３６本のＵ字型の除熱水管を備えている。流動床反応器の内部には、２組のサイクロンセパレータを備えており、各組は、直列に接続されているサイクロンセパレータの２つのステージを備えている。その第１ステージおよび第２ステージのディプレグの外径は、それぞれ５０ｍｍおよび５０ｍｍであり、第１ステージのディプレグの長さは１５．５ｍ、第２ステージのディプレグの長さは１４．７ｍであった。

【0109】

流動床反応器の反応冷却部は、１．５ｍの直径および８．５ｍの長さＬを有していた。反応冷却部の中央部において、Ｌ１／Ｓ１＝４．２０ｍ^－１、Ｌ２／Ｓ１＝３．８４ｍ^－１、Ｌ３／Ｓ１＝０．３６ｍ^－１であった。

【0110】

本装置の運転条件は、送気速度３２００ＮＭ^３／ｈ、室温、常圧であった。

【0111】

圧力脈動強度データは２ｍのＨ_０で測定された。圧力脈動強度データを、図１０に示す。

【0112】

装置の運転中、装置の出口における気相中の微粒子触媒の濃度は許容範囲内であった。

【0113】

〔比較例３〕
図１に示すように、上海石油化学技術研究所ＳＩＮＯＰＥＣから入手可能なＳＡＮＣシリーズのアクリロニトリル触媒１６０トンを、直径８ｍ、接線高さ１８ｍ（つまり、図に示す濃密相領域と希薄相領域の合計高さ）の流動床反応器に充填した。流動床反応器の内部には、各除熱水管の直線管の外径が１１４ｍｍ、直線管の長さが８ｍの、１００本のＵ字型の除熱水管を内部に備えている。１００本のＵ字型の除熱水管は、１８グループに分けられて、各グループは、２つのＵ字型、５つのＵ字型および６つのＵ字型が直列につながれることによって形成されている。流動床反応器の内部には、１８個のサイクロンセパレータが設けられており、それらは９組に分けられ、各組は、直列に接続されているサイクロンセパレータの２つのステージを備えている。その第１ステージおよび第２ステージのディプレグの外径は、それぞれ３２６ｍｍ、２１９ｍｍであった。第１ステージのディプレグの長さは１２．０ｍ、第２ステージのディプレグの長さは１０．１メートルであった。

【0114】

流動床反応器のサイクロンディプレグの数に対する冷却水管の数の比率は、１１．１１であった。

【0115】

流動床反応器の反応冷却部は、直径８ｍ、長さＬ６．９ｍであった。反応冷却部の中央部において、Ｌ１／Ｓ１＝１．７３ｍ^－１、Ｌ２／Ｓ１＝１．４３ｍ^－１、Ｌ３／Ｓ１＝０．３１ｍ^－１であった。

【0116】

圧力脈動強度データは２ｍのＨ_０で測定され、圧力脈動強度データのグラフは、比較例１のものと同様であった。

【0117】

装置の運転条件は、プロピレン供給速度５９００ＮＭ^３／ｈ、反応温度４３０℃、反応圧０．０５５ＭＰａ、プロピレン：アンモニア：空気の比率を１：１．２：９．６であった。

【0118】

装置の操作からの結果は、ＡＮ収率７８．３％、およびプロピレン転化率９５．４％であった。

【0119】

〔実施例４〕
図４に示すように、上海石油化学技術研究所ＳＩＮＯＰＥＣから入手可能なＳＡＮＣシリーズのアクリロニトリル触媒１６０トンを、直径８ｍ、接線高さ１８ｍ（つまり、図に示す濃密相領域と希薄相領域との合計高さ）の流動床反応器に充填した。流動床反応器の内部には、各除熱水管の直管部の外径が１１４ｍｍ、直管部の長さが１０ｍ、直管部の間隔が２２０ｍｍの、２２５本のＵ字型の除熱水管を備えている。２２５本のＵ字型の除熱水管は、４０グループに分けられており、各グループは、２つのＵ字型、５つのＵ字型および６つのＵ字型が直列につながれることによって形成されている。また、流動床反応器の内部には、２０個のサイクロンセパレータが設けられており、それらは１１組に分けられ、各組には、直列に接続されているサイクロンセパレータの２つのステージを備えている。その第１ステージおよび第２ステージのディプレグの外径はそれぞれ３２６ｍｍおよび２１９ｍｍであり、第１ステージのディプレグの長さは１２．０ｍ、第２ステージのディプレグの長さは１０．１ｍであった。

【0120】

流動床反応器のサイクロンディプレグの数に対する冷却水管の数の比率は、２０．４５であった。

【0121】

流動床反応器の反応冷却部は、直径８ｍ、長さＬ７．４ｍであった。反応冷却部の中央部において、Ｌ１／Ｓ１＝３．５８ｍ^－１、Ｌ２／Ｓ１＝３．２１ｍ^－１、Ｌ３／Ｓ１＝０．３７ｍ^－１であった。

【0122】

圧力脈動強度データは２ｍのＨ_０で測定された。圧力脈動強度データのグラフは、実施例１のものと同様であった。

【0123】

装置の運転条件は、プロピレン供給速度５９００ＮＭ^３／ｈ、反応温度４３０℃、反応圧０．０４ＭＰａ、プロピレン：アンモニア：空気の比は１：１．２：９．６であった。

【0124】

装置の操作からの結果は、ＡＮ収率８０．５％、およびプロピレン転化率９８．５％であった。

【0125】

〔実施例５〕
図４に示すように、上海石油化学技術研究所ＳＩＮＯＰＥＣから入手可能なＳＡＮＣシリーズのアクリロニトリル触媒１６０トンを、直径８ｍ、接線高さ１８ｍ（つまり、図に示す濃密相領域と希薄相領域の合計高さ）の流動床反応器に充填した。流動床反応器の内部には、各除熱水管の直管部の外径が１１４ｍｍ、直管部の長さが１０ｍ、直管部の間隔が２２０ｍｍの、１１０本のＵ字型の除熱水管を備えている。１１０本のＵ字型の除熱水管は、２０グループに分けられており、各グループは、２つのＵ字型、５つのＵ字型および６つのＵ字型が直列につながれることによって形成されている。また、流動床反応器の内部には、２８個のサイクロンセパレータが設けられており、それらは１４組に分けられ、各組には、直列に接続されているサイクロンセパレータの２つのステージを備えている。第１ステージおよび第２ステージのディプレグの外径は、それぞれ３２６ｍｍおよび２１９ｍｍであった。第１ステージのディプレグの長さは１２．０ｍ、第２ステージのディプレグの長さは１０．１ｍであった。

【0126】

流動床反応器のサイクロンディプレグの数に対する冷却水管の数の比率は、７．８５であった。

【0127】

流動床反応器の反応冷却部は、直径８ｍ、長さＬ７．４ｍであった。反応冷却部の中央部において、Ｌ１／Ｓ１＝２．０４ｍ^－１、Ｌ２／Ｓ１＝１．５７ｍ^－１、Ｌ３／Ｓ１＝０．４８ｍ^－１であった。

【0128】

圧力脈動強度データは２ｍのＨ_０で測定された。圧力脈動強度データのグラフは、実施例２のものと同様であった。

【0129】

装置の運転条件は、プロピレン供給速度５９００ＮＭ^３／ｈ、反応温度４３０℃、反応圧０．０４ＭＰａ、プロピレン：アンモニア：空気の比は１：１．２：９．６であった。

【0130】

装置の操作からの結果は、ＡＮ収率７９．３％、およびプロピレン転化率９６．８％であった。

【0131】

〔実施例６〕
図４に示すように、上海石油化学技術研究所ＳＩＮＯＰＥＣから入手可能なＳＡＮＣシリーズのアクリロニトリル触媒１６０トンを、直径８ｍ、接線高さ１８ｍ（つまり、図に示す濃密相領域と希薄相領域との合計高さ）の流動床反応器に充填した。流動床反応器の内部には、各除熱水管の直管部の外径１１４ｍｍ、直管部の長さ１０ｍ、直管部の間隔２１５ｍｍの２６６本のＵ字型の除熱水管を備えている。２６６本のＵ字型の除熱水管は、４８グループに分けられており、各グループは、２つのＵ字型、５つのＵ字型および６つのＵ字型が直列につながれることによって形成されている。流動床反応器の内部には、１８個のサイクロンセパレータが設けられており、それらは９組に分けられ、各組は、直列に接続されているサイクロンセパレータの２つのステージを備えている。その第１ステージおよび第２ステージのディプレグの外径は、それぞれ３２６ｍｍおよび２１９ｍｍであった。第１ステージのディプレグの長さは１２．０ｍ、第２ステージのディプレグの長さは１０．１ｍであった。

【0132】

流動床反応器のサイクロンディプレグの数に対する冷却水管の数の比率は、２９．５５であった。

【0133】

流動床反応器の反応冷却部は、直径８ｍ、長さＬ７．４ｍであった。反応冷却部の中央部において、Ｌ１／Ｓ１＝４．１０ｍ^－１、Ｌ２／Ｓ１＝３．７９ｍ^－１、Ｌ３／Ｓ１＝０．３１ｍ^－１であった。

【0134】

圧力脈動強度データは２ｍのＨ_０で測定され、圧力脈動強度データのグラフは、実施例３のものと同様であった。

【0135】

装置の運転条件は、プロピレン供給速度５９００ＮＭ^３／ｈ、反応温度４３０℃、反応圧０．０４ＭＰａ、プロピレン：アンモニア：空気の比は、１：１．２：９．６とした。

【0136】

装置の操作からの結果は、ＡＮ収率８０．５％、およびプロピレン転化率９８．６％であった。

【0137】

〔実施例７〕
上海石油化学技術研究所ＳＩＮＯＰＥＣから利用可能なＳＡＮＣシリーズのアクリロニトリル触媒１６０トンを、直径８ｍ、接線高さ１８ｍ（つまり、図に示す濃密相領域と希薄相領域の合計高さ）の図４に示す流動床反応器に充填した。流動床反応器の内部には、各除熱水管の直管部の外径１１４ｍｍ、直管部の長さ１０ｍ、直管部の間隔２２０ｍｍの２２５本のＵ字型の除熱水管を備えている。２２５本のＵ字型の除熱水管は、４０グループに分けられ、各グループは、２つのＵ字型、５つのＵ字型および６つのＵ字型が直列につながれることによって形成されている。流動床反応器の内部には、１２個のサイクロンセパレータが設けられており、それらは４組に分けられ、各組は、３つのステージのサイクロンセパレータが直列に接続されている。その第１ステージ、第２ステージおよび第３ステージの外径はそれぞれ３２６ｍｍ、２１９ｍｍ、２１９ｍｍであった。第１ステージのディプレグの長さは１２．０メートル、第２ステージおよび第３ステージのディプレグの長さは１０．１メートルであった。

【0138】

流動床反応器の反応冷却部は、直径８ｍ、長さＬ７．４ｍであった。反応冷却部の中央部はＬ１／Ｓ１＝３．４０ｍ^－１、Ｌ２／Ｓ１＝３．２１ｍ^－１、Ｌ３／Ｓ１＝０．１９ｍ^－１である。

【0139】

圧力脈動強度データは２ｍのＨ_０で測定され、圧力脈動強度データのグラフは、実施例１のものと同様であった。

【0140】

装置の運転条件は、プロピレン供給速度５９００ＮＭ^３／ｈ、反応温度４３０℃、反応圧０．０４ＭＰａ、プロピレン：アンモニア：空気の比は１：１．２：９．６とした。

【0141】

装置の操作からの結果は次の通り：７９．５％ＡＮ収率、およびプロピレン転化率９７．６％であった。

【0142】

〔実施例８〕
図４に示すように、上海石油化学技術研究所ＳＩＮＯＰＥＣから入手可能なＳＡＮＣシリーズのアクリロニトリル触媒１６０トンを、直径８ｍ、接線高さ１８ｍ（つまり、図に示す濃密相領域と希薄相領域との合計高さ）の流動床反応器に充填した。流動床反応器の内部には、各除熱水管の直管部の外径１１４ｍｍ、直管部の長さ１０ｍ、直管部の間隔２２０ｍｍの２２５本のＵ字型の除熱水管を備えている。２２５本のＵ字型の除熱水管は、４０グループに分けられ、各グループは、２つのＵ字型、５つのＵ字型および６つのＵ字型が直列につながれることによって形成されている。流動床反応器の内部には、２４個のサイクロンセパレータが設けられており、それらは８組に分けられ、各組は、直列に接続されているサイクロンセパレータの３つのステージを備えている。その第１ステージ、第２ステージおよび第３ステージの外径はそれぞれ３２６ｍｍ、２１９ｍｍ、２１９ｍｍであった。第１ステージのディプレグの長さは１２．０メートル、第２ステージおよび第３ステージのディプレグの長さは１０．１メートルであった。

【0143】

流動床反応器の反応冷却部は、直径８ｍ、長さＬ７．４ｍであった。反応冷却部の中央部はＬ１／Ｓ１＝３．２３ｍ^－１、Ｌ２／Ｓ１＝２．８５ｍ^－１、Ｌ３／Ｓ１＝０．３８ｍ^－１である。

【0144】

圧力脈動強度データは２ｍのＨ_０で測定され、圧力脈動強度データのグラフは、実施例１のものと同様であった。

【0145】

装置の運転条件は、プロピレン供給速度５９００ＮＭ^３／ｈ、反応温度４３０℃、反応圧０．０４ＭＰａ、プロピレン：アンモニア：空気の比は１：１．２：９．６とした。

【0146】

装置の操作からの結果は、ＡＮ収率８０．２％、およびプロピレン転化率９８．１％であった。

【0147】

〔実施例９〕
図４に示すように、上海石油化学技術研究所ＳＩＮＯＰＥＣから入手可能なＳＡＮＣシリーズのアクリロニトリル触媒１６０トンを、直径８ｍ、接線高さ１８ｍ（つまり、図に示す濃密相領域と希薄相領域との合計高さ）の流動床反応器に充填した。流動床反応器の内部には、各除熱水管の直管部の外径１１４ｍｍ、直管部の長さ８ｍの１４０本のＵ字型の除熱水管を備えている。１４０本のＵ字型の除熱水管は、２６グループに分けられ、各グループは、２つのＵ字型、５つのＵ字型および６つのＵ字型が直列につながれることによって形成されている。流動床反応器の内部には、１８個のサイクロンセパレータが設けられており、それらは９組に分けられ、各組は、直列に接続されているサイクロンセパレータの２つのステージを備えている。その第１ステージと第２ステージのディプレグの外径はそれぞれ３２６ｍｍと２１９ｍｍであった。第１ステージのディプレグの長さは１２．０メートル、第２ステージのディプレグの長さは１０．１メートルであった。

【0148】

流動床反応器の反応冷却部は、直径８ｍ、長さＬ７．２ｍであった。反応冷却部の中央部はＬ１／Ｓ１＝２．２８ｍ^－１、Ｌ２／Ｓ１＝２．００ｍ^－１、Ｌ３／Ｓ１＝０．２９ｍ^－１である。

【0149】

圧力脈動強度データは２ｍのＨ_０で測定され、圧力脈動強度データのグラフは、実施例２のものと同様であった。

【0150】

装置の運転条件は、プロピレン供給速度５９００ＮＭ^３／ｈ、反応温度４３０℃、反応圧０．０４ＭＰａ、プロピレン：アンモニア：空気の比は１：１．２：９．６とした。

【0151】

装置の動作からの結果は、ＡＮ収率７９．６％、およびプロピレン転化率９７．３％であった。

【0152】

〔実施例１０〕
図４に示すように、上海石油化学技術研究所ＳＩＮＯＰＥＣから入手可能なＳＡＮＣシリーズのアクリロニトリル触媒１６０トンを、直径８ｍ、接線高さ１８ｍ（つまり、図に示す濃密相領域と希薄相領域との合計高さ）の流動床反応器に充填した。流動床反応器の内部には、各除熱水管の直管部の外径１１４ｍｍ、直管部の長さ（Ｌｚ）８ｍの１９０本のＵ字型の除熱水管を備えている。１９０本のＵ字型の除熱水管は、３４グループに分けられ、各グループは、２つのＵ字型、５つのＵ字型および６つのＵ字型が直列につながれることによって形成されている。また、９５本のＵ字型の直管部の管壁の外側には、図５ｆに示すようにフィンを設けている。フィンは、直管部の管壁の外側に４本が均一に分布している。フィンの長さ（Ｌｔ）３０００ｍｍ、高さ１０ｍｍ、幅２０ｍｍとした。流動床反応器の内部には、２２個のサイクロンセパレータを備えており、それらは１１組に分けられ、各組は、直列に接続されているサイクロンセパレータの２つのステージを備えている。その第１ステージおよび第２ステージのディプレグの外径はそれぞれ３２６ｍｍおよび２１９ｍｍであった。第１ステージのディプレグの長さは１２．０ｍ、第２ステージのディプレグの長さは１０．１ｍであった。

【0153】

流動床反応器の反応冷却部は、直径８ｍ、長さＬ７．４ｍであった。反応冷却部の中央部はＬ１／Ｓ１＝３．１２ｍ^－１、Ｌ２／Ｓ１＝２．７５ｍ^－１、Ｌ３／Ｓ１＝０．３７ｍ^－１である。

【0154】

圧力脈動強度データは２ｍのＨ_０で測定され、圧力脈動強度データのグラフは、実施例１のものと同様であった。

【0155】

装置の運転条件は、プロピレン供給速度５９００ＮＭ^３／ｈ、反応温度４３０℃、反応圧０．０４ＭＰａ、プロピレン：アンモニア：空気の比は１：１．２：９．６とした。

【0156】

装置の操作からの結果は、ＡＮ収率８０．７％、およびプロピレン転化率９８．８％であった。

【0157】

〔実施例１１〕
図４に示すように、上海石油化学技術研究所ＳＩＮＯＰＥＣから入手可能なＳＡＮＣシリーズのアクリロニトリル触媒１６０トンを、直径８ｍ、接線高さ１８ｍ（つまり、図に示す濃密相領域と希薄相領域との合計高さ）の流動床反応器に充填した。流動床反応器の内部には、各除熱水管の直管部の外径が１１４ｍｍ、直管部の長さ（Ｌｚ）が８ｍの、１９０本のＵ字型の除熱水管を備えている。１９０本のＵ字型の除熱水管は、３４グループに分けられ、各グループは、２つのＵ字型、５つのＵ字型および６つのＵ字型が直列につながれることによって形成されている。また、９５本のＵ字型の直管部の管壁の外側には、図５ａに示すようにフィンを設けている。フィンは、直管部の管壁の外側に８本配され、フィン間の垂直間隔は５００ｍｍ、角度α１は５０°である。フィンは、長さ（Ｌｔ）３５００ｍｍ、高さ１０ｍｍ、幅２０ｍｍであった。また、流動床反応器の内部には、２０個のサイクロンセパレータを備え、それらは１０組に分けられ、各組は、直列に接続されているサイクロンセパレータの２つのステージのサイクロンセパレータを備えている。その第１ステージおよび第２ステージのディプレグの外径はそれぞれ３２６ｍｍおよび２１９ｍｍであった。第１ステージのディプレグの長さは１２．０ｍ、第２ステージのディプレグの長さは１０．１ｍであった。

【0158】

流動床反応器の反応冷却部は、直径８ｍ、長さＬ７．４ｍであった。反応冷却部の中央部はＬ１／Ｓ１＝３．１５ｍ^－１、Ｌ２／Ｓ１＝２．７８ｍ^－１、Ｌ３／Ｓ１＝０．３７ｍ^－１である。

【0159】

圧力脈動強度データは２ｍのＨ_０で測定され、圧力脈動強度データのグラフは、実施例１のものと同様であった。

【0160】

装置の運転条件は、プロピレン供給速度５９００ＮＭ^３／ｈ、反応温度４３０℃、反応圧０．０４ＭＰａ、プロピレン：アンモニア：空気の比は１：１．２：９．６とした。

【0161】

装置の操作からの結果は、ＡＮ収率８０．６％、およびプロピレン転化率９８．７％であった。

【0162】

〔実施例１２〕
図４に示すように、上海石油化学技術研究所ＳＩＮＯＰＥＣから入手可能なＳＡＮＣシリーズのアクリロニトリル触媒１６０トンを、直径８ｍ、接線高さ１８ｍ（つまり、図に示す濃密相領域と希薄相領域との合計高さ）の流動床反応器に充填した。流動床反応器の内部には、各除熱水管の直管部の外径１１４ｍｍ、直管部の長さ８ｍの２２５本のＵ字型の除熱水管を備えている。２２５本のＵ字型の除熱水管は、４０グループに分けられ、各グループは、２つのＵ字型、５つのＵ字型および６つのＵ字型が直列につながれることによって形成されている。流動床反応器の内部には、４２個のサイクロンセパレータが設けられており、それらは２１組に分けられ、各組は、直列に接続されているサイクロンセパレータの２つのステージを備えている。その第１ステージのディプレグおよび第２ステージのディプレグの外径はそれぞれ４００ｍｍおよび３２５ｍｍであった。第１ステージのディプレグの長さは１２．０メートル、第２ステージのディプレグの長さ１０．１メートルであった。

【0163】

流動床反応器の反応冷却部は、直径８ｍ、長さＬ７．２ｍであった。反応冷却部の中央部はＬ１／Ｓ１＝４．１６ｍ^－１、Ｌ２／Ｓ１＝３．２１ｍ^－１、Ｌ３／Ｓ１＝０．９５ｍ^－１である。

【0164】

圧力脈動強度データは２ｍのＨ_０で測定され、圧力脈動強度データのグラフは、実施例１のものと同様であった。

【0165】

装置の運転条件は、プロピレン供給速度５９００ＮＭ^３／ｈ、反応温度４３０℃、反応圧０．０４ＭＰａ、プロピレン：アンモニア：空気の比は１：１．２：９．６とした。

【0166】

装置の動作からの結果は、ＡＮ収率８０．１％、およびプロピレン転化率９８．７％であった。

【図面の簡単な説明】

【0167】

【図1】従来技術の流動床反応器の概略正面図である。

【図2】従来技術の流動床の反応冷却部の概略断面図である。

【図3】本発明の流動床の反応冷却部の概略断面図である。

【図4】本発明の流動床反応器の概略正面図である。

【図5】本発明の除熱水管の例示的な実施形態の模式図である。

【図6】比較例１の圧力脈動強度のグラフを示す。

【図7】比較例２の圧力脈動強度のグラフを示す。

【図8】実施例１の圧力脈動強度のグラフを示す。

【図9】実施例２の圧力脈動強度のグラフを示す。

【図10】実施例３の圧力脈動強度のグラフを示す。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5a】

【図5b】

【図5c】

【図5d】

【図5e】

【図5f】

【図5g】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【国際調査報告】