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特表2024-501239エチレンオキシド（ＥＯ）反応器用の取外し可能な衝突バスケット
(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】2024-01-11
(54)【発明の名称】エチレンオキシド（ＥＯ）反応器用の取外し可能な衝突バスケット
(51)【国際特許分類】
B01J 8/06 20060101AFI20231228BHJP
B01J 8/00 20060101ALI20231228BHJP
C07D 301/08 20060101ALI20231228BHJP
C07D 303/04 20060101ALI20231228BHJP
C07B 61/00 20060101ALN20231228BHJP
【ＦＩ】
B01J8/06
B01J8/00 A
C07D301/08
C07D303/04
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 2023537668
(86)(22)【出願日】2021-12-22
(85)【翻訳文提出日】2023-08-08
(86)【国際出願番号】 US2021064770
(87)【国際公開番号】W WO2022140495
(87)【国際公開日】2022-06-30
(31)【優先権主張番号】17/130,961
(32)【優先日】2020-12-22
(33)【優先権主張国・地域又は機関】US
(81)【指定国・地域】
(71)【出願人】
【識別番号】591105890
【氏名又は名称】サイエンティフィック・デザイン・カンパニー・インコーポレーテッド
【氏名又は名称原語表記】ＳＣＩＥＮＴＩＦＩＣ ＤＥＳＩＧＮ ＣＯＭＰＡＮＹ ＩＮＣＯＲＰＯＲＡＴＥＤ
(74)【代理人】
【識別番号】100114188
【弁理士】
【氏名又は名称】小野 誠
(74)【代理人】
【識別番号】100119253
【弁理士】
【氏名又は名称】金山 賢教
(74)【代理人】
【識別番号】100124855
【弁理士】
【氏名又は名称】坪倉 道明
(74)【代理人】
【識別番号】100129713
【弁理士】
【氏名又は名称】重森 一輝
(74)【代理人】
【識別番号】100137213
【弁理士】
【氏名又は名称】安藤 健司
(74)【代理人】
【識別番号】100143823
【弁理士】
【氏名又は名称】市川 英彦
(74)【代理人】
【識別番号】100183519
【弁理士】
【氏名又は名称】櫻田 芳恵
(74)【代理人】
【識別番号】100196483
【弁理士】
【氏名又は名称】川嵜 洋祐
(74)【代理人】
【識別番号】100160749
【弁理士】
【氏名又は名称】飯野 陽一
(74)【代理人】
【識別番号】100160255
【弁理士】
【氏名又は名称】市川 祐輔
(74)【代理人】
【識別番号】100172683
【弁理士】
【氏名又は名称】綾 聡平
(74)【代理人】
【識別番号】100219265
【弁理士】
【氏名又は名称】鈴木 崇大
(74)【代理人】
【識別番号】100203208
【弁理士】
【氏名又は名称】小笠原 洋平
(74)【代理人】
【識別番号】100146318
【弁理士】
【氏名又は名称】岩瀬 吉和
(74)【代理人】
【識別番号】100127812
【弁理士】
【氏名又は名称】城山 康文
(72)【発明者】
【氏名】ガンジヴァル，モハマド
【テーマコード（参考）】
4G070
4H039
【Ｆターム（参考）】
4G070AA01
4G070AB07
4G070BB02
4G070CA17
4G070CA18
4G070CB17
4G070DA02
4H039CA63
4H039CC40
(57)【要約】
エチレンオキシド（ＥＯ）反応器であって、取外し可能な衝突バスケットがそのＥＯ反応器の反応器導入管に挿入されるように構成されたエチレンオキシド（ＥＯ）反応器を提供する。取外し可能な衝突バスケットは、銀系触媒充填チューブ、及びＥＯ反応器内に存在する他の構成要素を保護するとともに、ＥＯ反応器への別のアクセスポイントを提供する。また、取外し可能な衝突バスケットにより、取外し不可能な衝突板を含むＥＯ反応器と比較して、導入ガスの分布をより良好にすることができる。
【選択図】図３
【選択図】図３
【特許請求の範囲】
【請求項1】
エチレンオキシド（ＥＯ）反応器であって、前記ＥＯ反応器は、前記ＥＯ反応器の上部に配置され、前記ＥＯ反応器の導入管の導入管フランジに固定された取外し可能な衝突バスケットを備え、前記取外し可能な衝突バスケットは、上端及び下端を有する非穿孔中空壁セクションと、前記非穿孔中空壁セクションの前記上端に隣接して配置された取付けフランジと、前記非穿孔中空壁セクションの前記下端に配置された穿孔中空壁セクションとを備え、前記穿孔中空壁セクションは、導入ガスが前記導入管から前記ＥＯ反応器の前記上部に流れるように構成された複数の貫通孔を含む、
ＥＯ反応器。
【請求項2】
前記非穿孔中空壁セクション、前記穿孔中空壁セクション、及び前記取付けフランジが円筒状である、請求項１に記載のＥＯ反応器。
【請求項3】
前記穿孔中空壁セクションが、円筒状外壁及び凸状底壁を備える、請求項１又は２に記載のＥＯ反応器。
【請求項4】
少なくとも前記非穿孔中空壁セクション及び前記穿孔中空壁セクションが一体構造である、請求項１から３のいずれかに記載のＥＯ反応器。
【請求項5】
前記取付けフランジが、前記穿孔中空壁セクションの前記上端の最上面と同一平面である表面を有する、請求項１から４のいずれかに記載のＥＯ反応器。
【請求項6】
前記取付けフランジが、前記穿孔中空壁セクションの前記上端の最上面の下に配置された表面を有する、請求項１から４のいずれかに記載のＥＯ反応器。
【請求項7】
前記導入管フランジが、前記ＥＯ反応器の前記導入管の外壁に固定された複数の頂部導入管フランジ及び底部導入管フランジを備え、各頂部導入管フランジが前記底部管導入口フランジの１つと対になって、対導入管フランジセットを提供する、請求項１から６のいずれかに記載のＥＯ反応器。
【請求項8】
前記取付けフランジが、前記頂部導入管フランジと前記底部導入管フランジとの間に挟まれる、請求項７に記載のＥＯ反応器。
【請求項9】
前記取付けフランジが、複数の貫通孔が存在する表面を有し、前記取付けフランジの前記表面に存在する各貫通孔が、各対導入管フランジセットに存在する貫通孔と合うように構成される、請求項１から８のいずれかに記載のＥＯ反応器。
【請求項10】
前記取付けフランジの前記表面に存在する各貫通孔、及び各対導入管フランジセットに存在する各貫通孔に単一のスタッドボルトが配される、請求項９に記載のＥＯ反応器。
【請求項11】
前記導入管フランジが、前記ＥＯ反応器の前記導入管の外壁に固定された複数の底部導入管フランジを備える、請求項１から６のいずれかに記載のＥＯ反応器。
【請求項12】
前記取付けフランジが、複数の貫通孔が存在する表面を有し、前記複数の貫通孔を含む前記取付けフランジの前記表面は、前記底部導入管フランジのそれぞれの上に着座し、前記取付けフランジの前記表面に存在する各貫通孔は、前記底部導入管フランジのそれぞれに存在する貫通孔と合うように構成される、請求項１１に記載のＥＯ反応器。
【請求項13】
前記取付けフランジの前記表面に存在する各貫通孔及び前記底部導入管フランジのそれぞれに存在する各貫通孔に配された単一のスタッドボルトをさらに備える、請求項１２に記載のＥＯ反応器。
【請求項14】
前記取付けフランジが、その表面から上方に延在する複数の引上げフィンガを含む、請求項１から１３のいずれかに記載のＥＯ反応器。
【請求項15】
前記ＥＯ反応器がシェル・アンド・チューブ式熱交換型反応器である、請求項１から１４のいずれかに記載のＥＯ反応器。
【請求項16】
前記ＥＯ反応器内に配置され、前記取外し可能な衝突バスケットの下に配された複数の長尺チューブをさらに備える、請求項１から１５のいずれかに記載のＥＯ反応器。
【請求項17】
各長尺チューブが銀系エポキシ化触媒で充填される、請求項１６に記載のＥＯ反応器。
【請求項18】
前記銀系エポキシ化触媒が、アルミナ担体と、少なくとも触媒有効量の銀又は銀含有化合物とを含む、請求項１６又は１７に記載のＥＯ反応器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、シェル・アンド・チューブ式熱交換反応器に関し、より詳細には、当該反応器の頂部に存在する予備のアクセスポイントを含むエチレンオキシド（ＥＯ）反応器に関する。
【背景技術】
【0002】
エチレンオキシド（ｅｔｈｙｌｅｎｅ ｏｘｉｄｅ：ＥＯ）は、例えばエチレングリコール、エチレングリコールエーテル、エタノールアミン及び洗剤などの様々な化学物質を作るための供給原料として使用される重要な工業用化学物質である。ＥＯを生成するための１つの方法は、銀系エポキシ化触媒の存在下でエチレンを酸素と反応させる触媒酸化プロセスによるものである。そのようなプロセスでは、ある反応条件に保たれたＥＯ反応器の反応区域内に含まれる銀系エポキシ化触媒の床上に、エチレン及び酸素を含有する供給流を通す。
【0003】
市販のＥＯ反応器は、一般にシェル・アンド・チューブ式熱交換器の形態であり、実質的に平行で長尺の比較的細い複数のチューブに触媒粒子が充填されて充填床が形成されており、シェルには冷却剤が含まれている。そのようなＥＯ反応器の１つを図１に示す。図１に示すＥＯ反応器１は複数の長尺チューブ２を備え、長尺チューブ２のそれぞれの導入口端部が導入口チューブシート３に固定され、長尺チューブ２のそれぞれの導出口端部が導出口チューブシート４に固定されている。導入口反応器ヘッド５が、出口反応器ヘッド６と同様に設けられている。
【0004】
ＥＯ反応器１はさらにシェル・アンド・チューブ式熱交換器７を備え、シェル・アンド・チューブ式熱交換器７は出口ヘッド６に固定されて出口ヘッド６と一体になっている。熱交換器７と連通させるために出口ヘッド６に開口部が設けられており、熱交換器７は、開口部の周りで出口ヘッド６に溶接されて反応器と一体構造を形成している。熱交換器７には、チューブシート９とチューブシート１０とに固定されたチューブ８が設けられている。熱交換器出口ヘッド１１も設けられている。
【0005】
実際には、反応ガス、例えばエチレン、酸素及びバラストガスが、ライン１２を介してＥＯ反応器１に導入され、適切な銀系エポキシ化触媒が詰められたチューブ２を各反応条件で通過する。ライン１３を介してＥＯ反応器１のシェル側に導入され、ライン１４を介して除去される熱伝達流体、例えば水を循環させることによって、反応熱が除去される。
【0006】
反応ガスは、ＥＯの生成が行われるチューブ２を通過し、チューブ２を出ると出口ヘッド６を通過し、次いで熱交換器７のチューブ８に到達し、直ちに冷却されて、さらなる酸化及び異性化が阻止される。例えば水などの冷却流体は、ライン１５を介してシェル側熱交換器７に導入され、ライン１６を介して除去される。冷却された反応ガスは、ライン１７を介して熱交換器７を出、生成物の回収及び様々な成分の再循環のために従来の方法で処理される。
【0007】
ＥＯ反応器設計の必須部分として、衝突板又は衝突棒がある。衝突板又は衝突棒により、反応器内部成分の流れへの直接的な影響が防がれ、流れ分布も向上する。通常、図２に示すように、衝突板２０がＥＯ反応器のチューブ側の導入口に設けられる。図２は、図１に示すようなＥＯ反応器の上部の拡大図である。衝突板２０は、反応器ドームの内面２１に溶接されるので、取り外しできない。図２では、要素２２は（図１に示すライン１２と同様の）導入管であり、要素２３は導入管フランジであり、要素２４は導入口チューブシートであり、要素２６は銀系エポキシ化触媒を含む長尺チューブである。
【0008】
同じく図２に示すように、ＥＯ反応器には、頂部ドームでの触媒の装填／取り出し及びメンテナンスのための２つのマンウェイ（すなわちアクセスポイント）３０が含まれる。これらのアクセスポイント（すなわちマンウェイ３０）により、反応器自体に機器を挿入することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0009】
特許文献１： 米国特許出願公開第２００７／００３７９９１号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0010】
ＥＯ反応器の頂部に追加のアクセスポイントを設けてアクセスを容易にし、ＥＯ反応器の頂部の限定された空間に何らかの事象が発生した場合の安全性を高めることが求められている。
【課題を解決するための手段】
【0011】
取外し可能な衝突バスケットがＥＯ反応器の反応器導入管に挿入されるように構成された、特にシェル・アンド・チューブ式熱交換型のエチレンオキシド（ＥＯ）反応器を提供する。取外し可能な衝突バスケットは、銀系触媒充填チューブ、及びＥＯ反応器内に存在する他の構成要素を保護するとともに、ＥＯ反応器への別のアクセスポイントを提供する。また、取外し可能な衝突バスケットにより、取外し不可能な衝突板を含むＥＯ反応器と比較して、導入ガスの分布がより良好になり得る（すなわち改善され得る）。
【0012】
本出願の一態様において、エチレンオキシド（ＥＯ）反応器を提供する。一実施形態では、ＥＯ反応器は、ＥＯ反応器の上部に配置され、ＥＯ反応器の導入管の導入管フランジに固定された取外し可能な衝突バスケットを備える。本発明によれば、取外し可能な衝突バスケットは、上端及び下端を有する非穿孔中空壁セクションと、非穿孔中空壁セクションの上端に隣接して配置された取付けフランジと、非穿孔中空壁セクションの下端に配置された穿孔中空壁セクションとを備え、穿孔中空壁セクションは、導入ガスが導入管からＥＯ反応器の上部に流れるように構成された複数の貫通孔を含む。
【図面の簡単な説明】
【0013】
【図1】従来技術のＥＯ反応器の概略図である。
【図2】従来の取外し不可能な衝突板を備える従来技術のＥＯ反応器の上部の概略図である。
【図3】本発明の一実施形態による、取外し可能な衝突バスケットを備えるＥＯ反応器の上部の概略図である。
【図4】本発明の第１の実施形態による取外し可能な衝突バスケットの三次元（３Ｄ）概略図である。
【図5】本発明の第２の実施形態による別の取外し可能な衝突バスケットの三次元（３Ｄ）概略図である。
【図6】従来の取外し不可能な衝突板を使用したガスの速度／分布の概略図である。
【図7】本発明による取外し可能な衝突バスケットを使用したガスの速度／分布の概略図である。
【発明を実施するための形態】
【0014】
次に、本出願に付随する以下の説明及び図面を参照することによって、本発明をより詳細に説明する。本発明の図面は、例示を目的として提供しているにすぎず、したがって、図面は縮尺通りに描かれていないことに留意されたい。また、対応する同様の要素は、同様の符号で参照されることにも留意されたい。
【0015】
以下の説明では、本発明の様々な実施形態について理解してもらうために、特定の構造体、構成要素、材料、寸法、処理工程及び手法など、多数の具体的詳細事項について述べる。しかし、本発明の様々な実施形態は、これらの具体的詳細事項を用いずに実施されてもよいことが、当業者には理解されよう。他の例では、本発明を不明瞭にすることを避けるために、周知の構成要素又は処理工程については詳細に説明しない。
【0016】
本発明は、シェル・アンド・チューブ式熱交換型ＥＯ反応器用の取外し可能な衝突バスケットを提供する。取外し可能な衝突バスケットは、ＥＯ反応器の反応器導入管に挿入されるように構成される。取外し可能な衝突バスケットは、銀系触媒充填チューブ、及びＥＯ反応器内に存在する他の構成要素を保護するとともに、ＥＯ反応器への別のアクセスポイントを提供する。また、取外し可能な衝突バスケットにより、取外し不可能な衝突板を含むＥＯ反応器と比較して、導入ガスの分布をより良好にすることができる。次に、本発明のこれら及び他の態様をより詳細に説明する。
【0017】
最初に図３を参照する。図３は、導入管５２の導入管フランジ５４に挿入された（本発明による）取外し可能な衝突バスケット５８を備えるＥＯ反応器５０の上部の図である。ＥＯ反応器５０の下部は、図１に示すものと同様である。ＥＯ反応器５０は、図１に示すものと同様のシェル・アンド・チューブ式熱交換反応器である。図３に示すＥＯ反応器５０は、取外し可能な衝突バスケット５８と反応器導入管５２とを備えることに加えて、２つのアクセスポイント７４（取外し可能な衝突バスケット５８がＥＯ反応器５０から取り外される場合には、第３のアクセスポイントを設けることができる）と、導入口チューブシート７０と、複数の長尺チューブ７２とをさらに備える。
【0018】
いくつかの実施形態では、アクセスポイント７４は、サイズが約４５ｃｍ～約６１ｃｍである。「約」という用語は、数値と組み合わせて使用される場合、その数値が所与の数値から±１０％変動してもよいことを意味する。取外し可能な衝突バスケット５８がＥＯ反応器５０から取り外される場合に設けることができる第３のアクセスポイントは、サイズが約６１ｃｍ～約１６３ｃｍである。取外し可能な衝突バスケット５８がＥＯ反応器５０から取り外される場合に設けられるこの第３のアクセスポイントの存在は、ＥＯの作業上の安全性及びアクセスの容易性にとって重要である。
【0019】
当業者に知られているように、導入口チューブシート７０は、ＥＯ反応器５０内に存在する長尺チューブ７２のそれぞれを支持するために使用される。ＥＯ反応器５０内に存在する各長尺チューブ７２には、（本明細書で以下に定義される）銀系エポキシ化触媒が充填される（すなわち詰められる）。銀系エポキシ化触媒の長尺チューブ７２への詰め込み作業は、当業者に周知の手法を利用して行うことができる。各長尺チューブ７２の内側チューブの直径、外側チューブの直径、及びチューブ長さなどの寸法は、反応器の設計に応じて変えることができ、そのような寸法値は当業者に周知である。
【0020】
図３に示すように、取外し可能な衝突バスケット５８はＥＯ反応器５０の上部の内側に配置され、取外し可能な衝突バスケット５８は、ＥＯ反応器５０の導入管５２の導入管フランジ５４に固定される。図４及び図５に示すように、ＥＯ反応器５０内に存在し得る本発明の取外し可能な衝突バスケット５８は、上端及び下端を有する非穿孔中空壁セクション６２（すなわち、その（１つ又は複数の）外壁にいかなる貫通孔も存在しないセクション）と、非穿孔中空壁セクション６２の上端に隣接して配置された取付けフランジ６０と、非穿孔中空壁セクション６２の下端に配置された穿孔中空壁セクション６４とを含む。非穿孔中空壁セクション６２及び穿孔中空壁セクション６４は、互いに連通している。「中空壁セクション」という用語は、取外し可能な衝突バスケット５８の一部分であって、取外し可能な衝突バスケット５８の当該部分の内壁と内壁との間に供給ガスを流すための空間が存在している部分を意味する。
【0021】
本発明によれば、取外し可能な衝突バスケット５８の穿孔中空壁セクション６４は、導入ガスが導入管５２からＥＯ反応器５０の上部に流れるように構成された複数の貫通孔６６を含む。「貫通孔」という用語は、材料（又は構造体）を完全に貫いて延在している開口部を意味する。
【0022】
貫通孔６６のそれぞれは、直径を約０．６ｃｍ～約８ｃｍとすることができる。しかし、貫通孔６６については他の直径も可能であり、貫通孔６６の直径が、工具及び不要な固体粒子などの固体物体が導入管５２からＥＯ反応器５０の中に通り抜けるのを防ぐのに十分に小さい直径であれば、本発明において用いることができる。貫通孔６６のそれぞれの間のピッチは、１つの貫通孔の中心点から隣の貫通孔の全く同じ中心点まで測定した場合、約０．９ｃｍ～約１１ｃｍとすることができる。しかし、他のピッチも可能であり、本発明で用いることができる。
【0023】
本発明のいくつかの実施形態（例えば、図４及び図５を参照されたい）では、取外し可能な衝突バスケット５８の非穿孔中空壁セクション６２、穿孔中空壁セクション６４、及び取付けフランジ６０は円筒状である。しかし、取外し可能な衝突バスケット５８の非穿孔中空壁セクション６２、穿孔中空壁セクション６４、及び取付けフランジ６０の形状は、円筒状の設計に限定されない。他の設計形状も可能であり、取外し可能な衝突バスケット５８の非穿孔中空壁セクション６２、穿孔中空壁セクション６４、及び取付けフランジ６０に用いることができる。図４及び図５に示す本発明の円筒状の設計では、穿孔中空壁セクション６４は、円筒状外壁６４Ｓ及び凸状底壁６４Ｂを備えることができる。円筒状外壁６４Ｓ及び凸状底壁６４Ｂには、いずれも貫通孔６６が存在する。
【0024】
本発明のいくつかの実施形態では、取外し可能な衝突バスケット５８の少なくとも非穿孔中空壁セクション６２及び穿孔中空壁セクション６４は、一体構造である（すなわち、それらは単一の被加工材から作られる）。そのような実施形態では、取付けフランジ６０は、取外し可能な衝突バスケット５８の非穿孔中空壁セクション６２及び穿孔中空壁セクション６４を提供する被加工材とは異なる被加工材から作ることができる。そのような実施形態では、はんだ又は他の固定手段を用いて、非穿孔中空壁セクション６２の上端に取付けフランジ６０を固定することができる。本発明の他の実施形態では、取外し可能な衝突バスケット５８の非穿孔中空壁セクション６２、穿孔中空壁セクション６４、及び取付けフランジ６０は、すべて一体構造である。取外し可能な衝突バスケット５８は、当業者に周知の手法を利用して形成することができる。例えば、液圧プレス又はローラのような冷間／熱間成形／圧延機、並びに穴加工／切断／溶接機を使用して、取外し可能な衝突バスケット５８を形成することができる。
【0025】
非穿孔中空壁セクション６２、穿孔中空壁セクション６４、及び取付けフランジ６０を備える取外し可能な衝突バスケット５８は、当業者に周知の（１つ又は複数の）材料から構成され得る。一例では、非穿孔中空壁セクション６２、穿孔中空壁セクション６４、及び取付けフランジ６０を備える取外し可能な衝突バスケット５８は、ステンレス鋼で構成され得る。
【0026】
本発明のいくつかの実施形態では、図４に示すように、取付けフランジ６０は、非穿孔中空壁セクション６２の上端の最上面と同一平面である表面を有する。本発明の他の実施形態では、図５に示すように、取付けフランジ６０は、非穿孔中空壁セクション６２の上端の最上面の下に配置された表面を有する。そのような実施形態では、非穿孔中空壁セクション６２の外壁に隣接して取付けフランジ６０を形成することができる。また、そのような実施形態では、非穿孔中空壁セクション６２の（例えば図５に示す）リップセクション６２Ｌが露出し、このリップセクション６２Ｌを導入管５２に直接溶接することができる。
【0027】
本発明の一実施形態によれば、図３に示すように、導入管フランジ５４は、ＥＯ反応器５０の導入管５２の外壁に固定された複数の頂部導入管フランジ５４Ｂ及び底部導入管フランジ５４Ａを備える。各頂部導入管フランジ５４Ｂは、底部管導入口フランジ５４Ａの１つと対になって、対導入管フランジセット５４Ａ／５４Ｂ）を提供する。いくつかの（具体的に図示はしていない）実施形態では、頂部導入管フランジ５４ＢＡを省略することができ、底部導入管フランジ５４Ａのみが存在する。
【0028】
本発明の一実施形態によれば、図４に示す取外し可能な衝突バスケットが使用される場合、取付けフランジ６０は、頂部導入管フランジ５４Ｂと底部導入管フランジ５４Ａとの間に挟まれる（図３を参照されたい）。本発明の別の実施形態によれば、図５に示す取外し可能な衝突バスケットが使用される場合、取付けフランジ６０の一部は、各底部導入管フランジ５４Ａの上に配される。底部導入管フランジ５４Ａの上に着座した取付けフランジ６０の前記部分は、貫通孔６１を含む取付けフランジの表面である。
【0029】
図４～図５にさらに示すように、取付けフランジ６０は、複数の貫通孔６１が存在する表面を有する。いくつかの実施形態では、図４に示す取外し可能な衝突バスケットが使用される場合、取付けフランジ６０の表面に存在する各貫通孔６１は、各対導入管フランジセット（５４Ａ／５４Ｂ）に存在する貫通孔（符号は特に付けていない）と合うように構成される。図３に示すように、単一のスタッドボルト５６が、取付けフランジ６０の表面に存在する各貫通孔、及び各対導入管フランジセット（５４Ａ／５４Ｂ）に存在する貫通孔に配される。他の実施形態では、図５に示す取外し可能な衝突バスケットが使用される場合、取付けフランジ６０の表面に存在する各貫通孔６１は、底部導入管フランジ５４Ａに存在する貫通孔（符号は特に付けていない）と合うように構成される。そのような実施形態では、取付けフランジ６０の表面に存在する各貫通孔と、底部導入管フランジ５４Ａに存在する貫通孔とに単一のスタッドボルトが配される。
【0030】
本発明の一実施形態によれば、図４及び図５に示すように、取付けフランジ６０は、貫通孔６１を含む取付けフランジ６０の表面の外壁から上方に延在する複数の引上げフィンガ（又はラグ）６０Ｆ（図４～図５には一例として４つが示されている）を含む。ＥＯ反応器５０を停止していったんスタッドボルト５６を取り外すと、引上げフィンガ６０の存在により、取外し可能な衝突バスケット５８をＥＯ反応器５０から引き上げやすくなる。また、引上げフィンガ６０Ｆの存在により、取外し可能な衝突バスケット５８をＥＯ反応器５０の導入管５２に挿入しやすくなる。
【0031】
次に図６及び図７を参照すると、従来の取外し不可能な衝突板を使用したガスの速度／分布の概略図（図２及び図６）、及び本発明による取外し可能な衝突バスケットを使用したガスの速度／分布の概略図（図３及び図７）が示されている。示されるように、取外し不可能な衝突板を含むＥＯ反応器（図６を参照されたい）と比較して、本発明の取外し可能な衝突バスケット（図７を参照されたい）の存在により、導入ガスがより良好に分布している。
【0032】
図６に示すように、導入ガスは、図２の永久衝突板２０に衝突し、完全に空いている側面へと方向転換する。これにより、図２の反応器ドームの内面２１に蒸気が上向きに流れ込み、その曲面に従って進む。何らかのキャリーオーバー粒子が反応器ドームの内面２１に衝突し、図２の周辺部の長尺チューブ２６に入る可能性がある。また、図１のチャンバ５の内部ではガス分布が不均一である。本発明の取外し衝突バスケットを使用した図７に示す例では、導入ガスは、図１の頂部ＥＯチャンバ５で均一に分布する。大きな粒子が取外し衝突バスケットから漏れ出ることはなく取外し衝突バスケットにとどまっている粒子は、プラント停止中に収集することができる。
【0033】
以下、ＥＯ反応器５０の内部に存在し得る銀系エポキシ化触媒に関する詳細、及びＥＯ製造中に用いられるＥＯ作業条件に関する詳細について、いくつか説明する。下記の説明は網羅的であることを意図するものではなく、本発明で使用することができる銀系エポキシ化触媒及びＥＯ作業条件のいずれについても、概略を説明するものである。
【0034】
通常の銀系エポキシ化触媒には、担体と、少なくとも触媒有効量の銀又は銀含有化合物とが含まれる。促進量のレニウム又はレニウム含有化合物も存在してもよい。促進量の１つ又は複数のアルカリ金属又はアルカリ金属含有化合物も存在してもよい。用いられる担体は多数の固体耐熱性担体から選択することができるが、固体耐熱性担体は多孔質であってもよく、好ましい細孔構造を提供してもよい。オレフィンのエポキシ化のための触媒担体としてはアルミナが有用であることは周知であり、アルミナは、銀系エポキシ化触媒のための好ましい担体である。
【0035】
用いられる担体の特徴にかかわらず、担体は普通、固定床エポキシ化反応器での利用に適したサイズの粒子、塊、断片、ペレット、リング、球、ワゴンホイール、十文字分割中空円筒形などに成形される。担体粒子は、等価直径が、約３ｍｍ～約１２ｍｍの範囲、より好ましくは約５ｍｍ～約１０ｍｍの範囲である。（等価直径とは、用いられる担体粒子と同じ外表面（すなわち、粒子の細孔内の表面を無視する）対体積比を有する球の直径のことである。）適切な担体は、Ｓａｉｎｔ－Ｇｏｂａｉｎ Ｎｏｒｐｒｏ Ｃｏ．、Ｓｕｄ Ｃｈｅｍｉｅ ＡＧ、Ｎｏｒｉｔａｋｅ Ｃｏ．、ＣｅｒａｍＴｅｃ ＡＧ、及びＩｎｄｕｓｔｒｉｅ Ｂｉｔｏｓｓｉ Ｓ．ｐ．Ａから入手可能である。それらの中に含まれる特定の組成物及び配合物に限定されることなく、担体組成物及び担体を作るための方法に関するさらなる情報は、米国特許出願公開第２００７／００３７９９１号明細書に見ることができる。
【0036】
オレフィンを酸化オレフィンに酸化するための触媒を生成するために、次いで、上記の特性を有する担体の表面に、触媒有効量の銀を付与する。一実施形態において、銀の触媒有効量は１０重量％～４５重量％である。触媒は、担体上に銀前駆体化合物を被着させるのに十分で適切な溶媒に溶解した銀の化合物、錯体又は塩を担体に含浸させることによって調製することができる。好ましくは、銀水溶液を使用することができる。
【0037】
レニウム含有化合物又はレニウム含有錯体であってもよいレニウム成分もまた、その促進量を銀の被着の前、それと同時に、又はそれに続いて担体に被着させてもよい。レニウム促進剤は、担体を含む全触媒の重量に基づいて、レニウム金属として表した場合に約０．００１重量％～約１重量％、好ましくは約０．００５重量％～約０．５重量％、より好ましくは約０．０１重量％～約０．１重量％の量で存在してもよい。
【0038】
銀及びレニウムの被着の前、被着と同時、又は被着の後に同じく担体に被着させてもよい他の成分は、促進量のアルカリ金属若しくは２つ以上のアルカリ金属の混合物、並びに任意選択で、促進量のＩＩＡ族アルカリ土類金属成分若しくは２つ以上のＩＩＡ族アルカリ土類金属成分の混合物及び／又は遷移金属成分若しくは２つ以上の遷移金属成分の混合物であり、これらはすべて、適切な溶媒に溶解した金属イオン、金属化合物、金属錯体及び／又は金属塩の形態であってもよい。担体には、様々な触媒促進剤を同時に、又は別々の工程で含浸してもよい。本発明の担体、銀、（１つ又は複数の）アルカリ金属促進剤、レニウム成分、及び任意選択で追加の（１つ又は複数の）促進剤の特定の組合せにより、同じ組合せの銀と担体のみ、又は銀と担体と１つだけの促進剤の場合より、１つ又は複数の触媒特性が向上する。
【0039】
触媒のある成分の「促進量」という用語は、本明細書で使用される場合、その成分を含まない触媒と比較した場合に、触媒の触媒性能を向上させるのに効果的に作用するその成分の量を指す。用いられる正確な濃度は、当然、他の要因の中でも、所望の銀含有量、担体の性質、液体の粘度、及び含浸溶液中に促進剤を送達するために使用される特定の化合物の溶解度に依存する。触媒特性の例としては、特に、作業性（暴走に対する耐性）、選択性、活性、変換率、安定性及び収率が挙げられる。個々の触媒特性の１つ又は複数を「促進量」によって高めてもよいが、他の触媒特性を高めても高めなくても、またさらには減少させてもよいことが当業者には理解されよう。
【0040】
適切なアルカリ金属促進剤は、リチウム、ナトリウム、カリウム、ルビジウム、セシウム又はそれらの組合せから選択されてもよいが、セシウムが好ましく、セシウムと他のアルカリ金属との組合せが特に好ましい。担体に被着又は存在するアルカリ金属の量は、促進量とする。その量は、金属として測定した場合、全触媒の重量の好ましくは約１０ｐｐｍ～約３０００ｐｐｍ、より好ましくは約１５ｐｐｍ～約２０００ｐｐｍ、さらに好ましくは約２０ｐｐｍ～約１５００ｐｐｍ、特に好ましくは約５０ｐｐｍ～約１０００ｐｐｍの範囲である。
【0041】
適切なアルカリ土類金属促進剤は、元素周期表のＩＩＡ族の元素を含み、ベリリウム、マグネシウム、カルシウム、ストロンチウム、及びバリウム又はそれらの組合せであってもよい。適切な遷移金属促進剤は、元素周期表のＩＶＡ族、ＶＡ族、ＶＩＡ族、ＶＩＩＡ族及びＶＩＩＩＡ族の元素、並びにそれらの組合せを含んでもよい。
【0042】
担体に被着させる（１つ又は複数の）アルカリ土類金属促進剤及び／又は（１つ又は複数の）遷移金属促進剤の量とは、促進量である。遷移金属促進剤は、通常、約０．１マイクロモル／グラム～約１０マイクロモル／グラム、好ましくは約０．２マイクロモル／グラム～約５マイクロモル／グラムの量で存在してもよい。
【0043】
担体に含浸させるために使用される銀溶液はまた、当技術分野で既知の任意選択の溶媒又は錯化／可溶化剤を含んでもよい。多種多様な溶媒又は錯化／可溶化剤を用いて、含浸媒体において銀を所望の濃度に可溶化してもよい。有用な錯化／可溶化剤としては、アミン、アンモニア、シュウ酸、乳酸及びそれらの組合せが挙げられる。アミンとしては、１～５個の炭素原子を有するアルキレンジアミンが挙げられる。好ましい一実施形態では、当該溶液は、シュウ酸銀及びエチレンジアミンの水溶液である。錯化／可溶化剤は、含浸溶液中に、銀１モル当たり約０．１～約５．０モル、好ましくは約０．２～約４．０モル、より好ましくは銀１モルにつき約０．３～約３．０モルの量で存在してもよい。
【0044】
溶媒を使用する場合、溶媒は有機溶媒又は水であってもよく、極性であっても実質的に又は完全に非極性であってもよい。一般に、溶媒は、溶液成分を可溶化するのに十分な溶媒和力を有するものとする。同時に、溶媒和される促進剤への過度の影響、又は溶媒和される促進剤との相互作用がないように、溶媒を選ぶことが好ましい。１分子当たり１個～約８個の炭素原子を有する有機系溶媒が好ましい。いくつかの有機溶媒の混合物又は（１つ又は複数の）有機溶媒と水との混合物を使用してもよいが、ただし、そのような混合溶媒が本明細書において所望されるように機能することを条件とする。
【0045】
含浸溶液中の銀の濃度は、通常、約０．１重量％から、用いられる特定の溶媒／可溶化剤の組合せによって得られる最大溶解度までの範囲である。一般に、０．５重量％～約４５重量％の銀を含む溶液を用いることが非常に適切であるが、５重量％～３５重量％の銀濃度が好ましい。
【0046】
選択された担体の含浸は、従来の方法、例えば過剰溶液含浸、初期湿式含浸、スプレーコーティングなどのいずれかを用いてなされる。通常は、十分な量の溶液が担体によって吸収されるまで、担体材料を銀含有溶液に接触させておく。多孔質担体に含浸させるために使用される銀含有溶液の量は、担体の細孔に充填するのに必要な量を超えないことが好ましい。溶液中の銀成分の濃度にある程度応じて、中間乾燥の有無にかかわらず、単一含浸又は連続含浸を用いてもよい。含浸手順については、例えば、米国特許第４，７６１，３９４号、同第４，７６６，１０５号、同第４，９０８，３４３号、同第５，０５７，４８１号、同第５，１８７，１４０号、同第５，１０２，８４８号、同第５，０１１，８０７号、同第５，０９９，０４１号及び同第５，４０７，８８８号明細書に記載されている。様々な促進剤の被着前、共被着及び被着後の既知の従来の手順を用いることができる。
【0047】
銀含有化合物、すなわち銀前駆体、任意選択のレニウム成分、任意選択のアルカリ金属成分、及び任意選択の他の促進剤を担体に含浸させた後、含浸担体は、銀含有化合物を活性銀種に変換し、揮発性成分を含浸担体から除去して触媒前駆体を得るのに十分な時間か焼される。か焼は、約０．５～約３５バールの範囲の圧力で、好ましくは緩やかな速度で、約２００℃～約６００℃の範囲の温度まで含有担体を加熱することによって達成されてもよい。一般に、温度が高いほど、必要な加熱時間は短くなる。当技術分野では、広範囲の加熱時間が提案されている。例えば、米国特許第３，５６３，９１４号明細書では、３００秒未満の加熱が開示されており、米国特許第３，７０２，２５９号明細書では、１００℃～３７５℃の温度で２～８時間、普通は約０．５～約８時間持続の加熱が開示されている。しかし、重要なのは、含まれる実質的にすべての銀が活性銀種に変換される温度に、加熱時間を対応づけることだけである。この目的のために、連続的又は段階的な加熱が用いられてもよい。
【0048】
か焼の間、含浸担体は、不活性ガス又は約１０体積ｐｐｍ～２１体積％の酸素含有酸化成分を有する不活性ガスの混合物を含むガス雰囲気に曝露されてもよい。本発明の目的のために、不活性ガスは、か焼のために選ばれた条件下で、触媒又は触媒前駆体と実質的に反応しないガスとして定義される。触媒製造に関するさらなる情報は、前述の米国特許出願公開第２００７／００３７９９１号明細書に見ることができる。
【0049】
単なる例示のために挙げるが、以下は、現在の市販のＥＯ反応器ユニットでよく使用される条件である。その条件とは、時間当たりのガス空間速度（ｇａｓ ｈｏｕｒｌｙ ｓｐａｃｅ ｖｅｌｏｃｉｔｙ：ＧＨＳＶ）が１５００～１０，０００ｈ－１、反応器導入圧力が１Ｍｐａ～３ＭＰａ、冷却剤温度が１８０～３１５℃、酸素変換レベルが１０～６０％、ＥＯ生成速度（仕事率）が１００～３５０ｋｇ ＥＯ／ｍ３触媒／時間、エチレンオキシド濃度の変化ΔＥＯが約１．５％～約４．５％である。起動完了後及び通常運転中の反応器導入口における供給組成物は、通常、（体積％で）１～４０％のエチレン、３～１２％のＯ２；０．２％～１０％、好ましくは０．２％～６％、より好ましくは０．２％～５％のＣＯ２；本明細書記載の０～５％のエタン、ある量の１つ又は複数の塩化物減速材；アルゴン、メタン、窒素又はそれらの混合物から構成される供給物の残部を含む。
【0050】
本発明をその好ましい実施形態に関して特に示し説明したが、本発明の趣旨及び範囲から逸脱することなく、形態及び詳細における前述及び他の変更を行ってもよいことが当業者には理解されよう。したがって、本発明は、説明及び図示された正確な形態及び詳細に限定されるものではなく、添付の特許請求の範囲内にあることを意図している。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【国際調査報告】