(57)【要約】【課題】設備を簡略化し得るメタクリル酸の製造装置を提供すること。【解決手段】１つの第一反応器１０と、複数の第二反応器Ｒ１〜Ｒｎ（ｎは２以上の整数を示す）と、１つの第一反応器１０の出口及び第二反応器Ｒ１〜Ｒｎの入口に接続され、１つの第一反応器１０の出口から出た流を分岐して第二反応器Ｒ１〜Ｒｎのそれぞれの入口に供給するラインＬＡと、第二反応器Ｒ１〜Ｒｎのそれぞれの出口に接続され、第二反応器Ｒ１〜Ｒｎの出口から出た流を合流させるラインＬＢと、を備え、第二反応器Ｒ１〜Ｒｎ底部の高さＡ、第二反応器Ｒ１〜Ｒｎそれぞれの高さＨ、ラインＬＡの分岐部から第二反応器Ｒ１〜Ｒｎの入口までの流路における配管、及び第二反応器Ｒ１〜Ｒｎの出口からラインＬＢの合流部までの流路における配管が、所定の条件を満たす、メタクリル酸の製造装置。【選択図】図１
2020083874.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
イソブチレン及び／又はｔｅｒｔ−ブチルアルコールと酸素とからメタクロレインを得る１つの第一反応器と、
メタクロレイン及び酸素を反応させてメタクリル酸を得る複数の第二反応器Ｒ１〜Ｒｎ（ｎは２以上の整数を示す）と、
前記１つの第一反応器の出口及び第二反応器Ｒ１〜Ｒｎの入口に接続され、前記１つの第一反応器の出口から出た流を分岐して第二反応器Ｒ１〜Ｒｎのそれぞれの入口に供給するラインＬＡと、
第二反応器Ｒ１〜Ｒｎのそれぞれの出口に接続され、第二反応器Ｒ１〜Ｒｎの出口から出た流を合流させるラインＬＢと、を備え、
第二反応器Ｒ１〜Ｒｎそれぞれの底部の高さＡ１〜Ａｎが式（２）を満たすように、第二反応器Ｒ１〜Ｒｎが設置され、
第二反応器Ｒ１〜Ｒｎそれぞれの高さＨ１〜Ｈｎが式（３）を満たし、
ラインＬＡの分岐部から第二反応器Ｒ１〜Ｒｎの入口Ｒ１ｉ〜Ｒｎｉまでのそれぞれの流路Ｃ１ｉ〜Ｃｎｉにおける配管の内径Ｄ１ｉ〜Ｄｎｉ及び長さＬ１ｉ〜Ｌｎｉが式（４ａ）及び式（４ｂ）の条件を満たし、
第二反応器Ｒ１〜Ｒｎの出口Ｒ１ｊ〜ＲｎｊからラインＬＢの合流部までのそれぞれの流路Ｃ１ｊ〜Ｃｎｊにおける配管の内径Ｄ１ｊ〜Ｄｎｊ及び長さＬ１ｊ〜Ｌｎｊが式（５ａ）及び式（５ｂ）の条件を満たす、メタクリル酸の製造装置。
（Ａｍａｘ−Ａｍｉｎ）／Ａａｖｅ≦０．０２      ・・・（２）
［Ａｍａｘは、Ａ１〜Ａｎのうちの最大値を示し、Ａｍｉｎは、Ａ１〜Ａｎのうちの最小値を示し、Ａａｖｅは、Ａ１〜Ａｎの平均値を示す。］
（Ｈｍａｘ−Ｈｍｉｎ）／Ｈａｖｅ≦０．０２      ・・・（３）
［Ｈｍａｘは、Ｈ１〜Ｈｎのうちの最大値を示し、Ｈｍｉｎは、Ｈ１〜Ｈｎのうちの最小値を示し、Ｈａｖｅは、Ｈ１〜Ｈｎの平均値を示す。］
（Ｄｍａｘ（ｉ）／Ｄｍｉｎ（ｉ））≦１．０２５    ・・・（４ａ）
［Ｄｍａｘ（ｉ）は、Ｄ１ｉ〜Ｄｎｉのうちの最大値を示し、Ｄｍｉｎ（ｉ）は、Ｄ１ｉ〜Ｄｎｉのうちの最小値を示す。］
（Ｌｍａｘ（ｉ）／Ｌｍｉｎ（ｉ））≦１．０５      ・・・（４ｂ）
［Ｌｍａｘ（ｉ）は、Ｌ１ｉ〜Ｌｎｉのうちの最大値を示し、Ｌｍｉｎ（ｉ）は、Ｌ１ｉ〜Ｌｎｉのうちの最小値を示す。］
（Ｄｍａｘ（ｊ）／Ｄｍｉｎ（ｊ））≦１．０２５    ・・・（５ａ）
［Ｄｍａｘ（ｊ）は、Ｄ１ｊ〜Ｄｎｊのうちの最大値を示し、Ｄｍｉｎ（ｊ）は、Ｄ１ｊ〜Ｄｎｊのうちの最小値を示す。］
（Ｌｍａｘ（ｊ）／Ｌｍｉｎ（ｊ））≦１．０５      ・・・（５ｂ）
［Ｌｍａｘ（ｊ）は、Ｌ１ｊ〜Ｌｎｊのうちの最大値を示し、Ｌｍｉｎ（ｊ）は、Ｌ１ｊ〜Ｌｎｊのうちの最小値を示す。］
【請求項２】
流路Ｃ１ｉ〜Ｃｎｉに、同じ流量で同じ流体を通過させたときに、各流路Ｃ１ｉ〜Ｃｎｉにおける入口と出口との間の圧力損失ΔＰ１ｉ〜ΔＰｎｉが、式（１ａ）を満たし、
流路Ｃ１ｊ〜Ｃｎｊに、同じ流量で同じ流体を通過させたときに、各流路Ｃ１ｊ〜Ｃｎｊにおける入口と出口との間の圧力損失ΔＰ１ｊ〜ΔＰｎｊが、式（１ｂ）を満たす、請求項１に記載のメタクリル酸の製造装置。
（ΔＰｍａｘ（ｉ）−ΔＰｍｉｎ（ｉ））／ΔＰａｖｅ（ｉ）≦０．１０      ・・・（１ａ）
［ΔＰｍａｘ（ｉ）は、ΔＰ１ｉ〜ΔＰｎｉのうちの最大値を示し、ΔＰｍｉｎ（ｉ）は、ΔＰ１ｉ〜ΔＰｎｉのうちの最小値を示し、ΔＰａｖｅ（ｉ）は、ΔＰ１ｉ〜ΔＰｎｉの平均値を示す。］
（ΔＰｍａｘ（ｊ）−ΔＰｍｉｎ（ｊ））／ΔＰａｖｅ（ｊ）≦０．１０      ・・・（１ｂ）
［ΔＰｍａｘ（ｊ）は、ΔＰ１ｊ〜ΔＰｎｊのうちの最大値を示し、ΔＰｍｉｎ（ｊ）は、ΔＰ１ｊ〜ΔＰｎｊのうちの最小値を示し、ΔＰａｖｅ（ｊ）は、ΔＰ１ｊ〜ΔＰｎｊの平均値を示す。］
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、メタクリル酸の製造装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、メタクリル酸を製造するための方法が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】国際公開第２００８／１４５４１７号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
メタクリル酸の製造に用いられる製造装置は、設備が簡便であることが好ましい。そこで、本発明は、設備を簡略化し得るメタクリル酸の製造装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明のメタクリル酸の製造装置は、イソブチレン及び／又はｔｅｒｔ−ブチルアルコール（以下、「ＴＢＡ」と記載する）と酸素とからメタクロレインを得る第一反応器と、メタクロレイン及び酸素を反応させてメタクリル酸を得る複数の第二反応器Ｒ１〜Ｒｎ（ｎは２以上の整数を示す）と、第一反応器の出口及び第二反応器Ｒ１〜Ｒｎの入口に接続され、第一反応器の出口から出た流を分岐して第二反応器Ｒ１〜Ｒｎのそれぞれの入口に供給するラインＬＡと、第二反応器Ｒ１〜Ｒｎのそれぞれの出口に接続され、第二反応器Ｒ１〜Ｒｎの出口から出た流を合流させるラインＬＢと、を備え、第二反応器Ｒ１〜Ｒｎそれぞれの底部の高さＡ１〜Ａｎが式（２）を満たすように、第二反応器Ｒ１〜Ｒｎが設置され、第二反応器Ｒ１〜Ｒｎそれぞれの高さＨ１〜Ｈｎが式（３）を満たし、ラインＬＡの分岐部から第二反応器Ｒ１〜Ｒｎの入口Ｒ１ｉ〜Ｒｎｉまでのそれぞれの流路Ｃ１ｉ〜Ｃｎｉにおける配管の内径Ｄ１ｉ〜Ｄｎｉ及び長さＬ１ｉ〜Ｌｎｉが式（４ａ）及び式（４ｂ）の条件を満たし、第二反応器Ｒ１〜Ｒｎの出口Ｒ１ｊ〜ＲｎｊからラインＬＢの合流部までのそれぞれの流路Ｃ１ｊ〜Ｃｎｊにおける配管の内径Ｄ１ｊ〜Ｄｎｊ及び長さＬ１ｊ〜Ｌｎｊが式（５ａ）及び式（５ｂ）の条件を満たす。
（Ａｍａｘ−Ａｍｉｎ）／Ａａｖｅ≦０．０２      ・・・（２）
［Ａｍａｘは、Ａ１〜Ａｎのうちの最大値を示し、Ａｍｉｎは、Ａ１〜Ａｎのうちの最小値を示し、Ａａｖｅは、Ａ１〜Ａｎの平均値を示す。］
（Ｈｍａｘ−Ｈｍｉｎ）／Ｈａｖｅ≦０．０２      ・・・（３）
［Ｈｍａｘは、Ｈ１〜Ｈｎのうちの最大値を示し、Ｈｍｉｎは、Ｈ１〜Ｈｎのうちの最小値を示し、Ｈａｖｅは、Ｈ１〜Ｈｎの平均値を示す。］
（Ｄｍａｘ（ｉ）／Ｄｍｉｎ（ｉ））≦１．０２５    ・・・（４ａ）
［Ｄｍａｘ（ｉ）は、Ｄ１ｉ〜Ｄｎｉのうちの最大値を示し、Ｄｍｉｎ（ｉ）は、Ｄ１ｉ〜Ｄｎｉのうちの最小値を示す。］
（Ｌｍａｘ（ｉ）／Ｌｍｉｎ（ｉ））≦１．０５      ・・・（４ｂ）
［Ｌｍａｘ（ｉ）は、Ｌ１ｉ〜Ｌｎｉのうちの最大値を示し、Ｌｍｉｎ（ｉ）は、Ｌ１ｉ〜Ｌｎｉのうちの最小値を示す。］
（Ｄｍａｘ（ｊ）／Ｄｍｉｎ（ｊ））≦１．０２５    ・・・（５ａ）
［Ｄｍａｘ（ｊ）は、Ｄ１ｊ〜Ｄｎｊのうちの最大値を示し、Ｄｍｉｎ（ｊ）は、Ｄ１ｊ〜Ｄｎｊのうちの最小値を示す。］
（Ｌｍａｘ（ｊ）／Ｌｍｉｎ（ｊ））≦１．０５      ・・・（５ｂ）
［Ｌｍａｘ（ｊ）は、Ｌ１ｊ〜Ｌｎｊのうちの最大値を示し、Ｌｍｉｎ（ｊ）は、Ｌ１ｊ〜Ｌｎｊのうちの最小値を示す。］
【０００６】
このようなメタクリル酸の製造装置によれば、設備を簡略化し得る。
【０００７】
上記メタクリル酸の製造装置においては、流路Ｃ１ｉ〜Ｃｎｉに、同じ流量で同じ流体を通過させたときに、各流路Ｃ１ｉ〜Ｃｎｉにおける入口と出口との間の圧力損失ΔＰ１ｉ〜ΔＰｎｉが、式（１ａ）を満たし、流路Ｃ１ｊ〜Ｃｎｊに、同じ流量で同じ流体を通過させたときに、各流路Ｃ１ｊ〜Ｃｎｊにおける入口と出口との間の圧力損失ΔＰ１ｊ〜ΔＰｎｊが、式（１ｂ）を満たすことが好ましい。
（ΔＰｍａｘ（ｉ）−ΔＰｍｉｎ（ｉ））／ΔＰａｖｅ（ｉ）≦０．１０      ・・・（１ａ）
［ΔＰｍａｘ（ｉ）は、ΔＰ１ｉ〜ΔＰｎｉのうちの最大値を示し、ΔＰｍｉｎ（ｉ）は、ΔＰ１ｉ〜ΔＰｎｉのうちの最小値を示し、ΔＰａｖｅ（ｉ）は、ΔＰ１ｉ〜ΔＰｎｉの平均値を示す。］
（ΔＰｍａｘ（ｊ）−ΔＰｍｉｎ（ｊ））／ΔＰａｖｅ（ｊ）≦０．１０      ・・・（１ｂ）
［ΔＰｍａｘ（ｊ）は、ΔＰ１ｊ〜ΔＰｎｊのうちの最大値を示し、ΔＰｍｉｎ（ｊ）は、ΔＰ１ｊ〜ΔＰｎｊのうちの最小値を示し、ΔＰａｖｅ（ｊ）は、ΔＰ１ｊ〜ΔＰｎｊの平均値を示す。］
【０００８】
これにより、設備を更に簡略化し得る。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、設備を簡略化し得るメタクリル酸の製造装置が提供される。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本実施形態のメタクリル酸の製造装置の一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
本明細書において、イソブチレンとは２−メチルプロペンを指す。
【００１２】
まず、図１を参照して、本実施形態に係るメタクリル酸の製造装置１００について説明する。図１は、本実施形態のメタクリル酸の製造装置の一例を示す図である。
【００１３】
この製造装置１００は、第二反応器が２つの反応器からなる場合の製造装置の一例である。すなわち、製造装置１００は、複数の第二反応器Ｒ１〜Ｒｎ（ｎは２以上の整数を示す）において、ｎが２である場合の一態様を示す。製造装置１００の説明において、「Ａ１〜Ａｎ」、「Ｈ１〜Ｈｎ」、「Ｄ１ｉ〜Ｄｎｉ」、「Ｌ１ｉ〜Ｌｎｉ」、「「Ｄ１ｊ〜Ｄｎｊ」、「Ｌ１ｊ〜Ｌｎｊ」、「ΔＰ１ｉ〜ΔＰｎｉ」及び「ΔＰ１ｊ〜ΔＰｎｊ」との記載は、それぞれ「Ａ１及びＡ２」、「Ｈ１及びＨ２」、「Ｄ１ｉ及びＤ２ｉ」、「Ｌ１ｉ及びＬ２ｉ」、「Ｄ１ｊ及びＤ２ｊ」、「Ｌ１ｊ及びＬ２ｊ」、「ΔＰ１ｉ及びΔＰ２ｉ」並びに「ΔＰ１ｊ及びΔＰ２ｊ」を意味する。
【００１４】
製造装置１００は、第一反応器１０、第二反応器２０、分離手段６０、並びにラインＬＡ及びＬＢを主として備える。ラインＬＡはガスミキサー５０ｂを備える。第二反応器２０は反応器Ｒ１及びＲ２からなる。
【００１５】
第一反応器１０の入口１０ｉには、イソブチレン及び／又はＴＢＡと酸素とを含むガスの供給源（Ｓ０）がラインＬ１０を介して接続されている。
【００１６】
第一反応器１０は、イソブチレン及び／又はＴＢＡと酸素とからメタクロレインを得る反応器である。
【００１７】
第一反応器１０は、容器内に触媒が充填された反応器であることが好適である。第一反応器１０は、容器内に触媒を充填した固定床反応装置であることができる。流の向きに制限はなく、アップフローでもダウンフローでもよい。イソブチレン及び／又はＴＢＡと酸素とからメタクロレインを合成する反応に用いられる触媒の例は、モリブデン及びビスマスを含む金属酸化物である。
【００１８】
イソブチレンと酸素とからメタクロレインを得る場合、イソブチレンと酸素とが反応して、これによりメタクロレインが生成する。イソブチレンに代えてＴＢＡを用いることも可能である。ＴＢＡと酸素とからメタクロレインを得る場合、ＴＢＡの脱水反応によりイソブチレンが生成し、生成したイソブチレンと酸素とが反応してメタクロレインが生成するものと考えられる。イソブチレンに代えてＴＢＡを用いることができる理由は、第一反応器１０内では、イソブチレンの酸化反応が律速となることにあると考えられる。イソブチレンとＴＢＡとは、併用することもできる。
【００１９】
第一反応器１０の出口１０ｊと第二反応器２０の入口Ｒ１ｉ及びＲ２ｉとが、ラインＬＡにより接続されている。第二反応器２０の入口Ｒ１ｉ及びＲ２ｉは、それぞれ反応器Ｒ１及びＲ２の入口である。ラインＬＡは、第一反応器１０の出口１０ｊから出た流を分岐して反応器Ｒ１及びＲ２のそれぞれの入口に供給するラインである。
【００２０】
ラインＬＡのガスミキサー５０ｂの入口５０ｂｍには、ラインＬ２２が接続されている。ラインＬ２２は、ラインＬＡと酸素供給源（Ｓ１）とを接続するラインであり、ラインの一部にコンプレッサー５５が設けられている。
【００２１】
第二反応器２０は、メタクロレイン及び酸素を反応させてメタクリル酸を得る反応器である。第二反応器２０を構成する反応器は、容器内に触媒が充填された反応器であることが好適である。第二反応器２０を構成する反応器は、容器内に触媒を充填した固定床反応装置であることができる。固定床反応装置は、例えば、触媒粒子と必要に応じ不活性粒子とを含む固体粒子を、多管式熱交換器の各チューブに充填した装置であってもよい。流の向に特に限定はなく、アップフローでもダウンフローでもよい。メタクロレイン及び酸素からメタクリル酸を合成する反応に用いられる触媒の例は、リン及びモリブデンを含むヘテロポリ酸化合物である。
【００２２】
第二反応器２０の出口Ｒ１ｊ及びＲ２ｊと分離手段６０の入口６０ｉとが、ラインＬＢにより接続されている。第二反応器２０の出口Ｒ１ｊ及びＲ２ｊは、それぞれ反応器Ｒ１及びＲ２の出口である。ラインＬＢは、反応器Ｒ１及びＲ２の出口から出た流を合流させ、分離手段６０に供給するラインである。
【００２３】
反応器Ｒ１及びＲ２は、それぞれの底部の高さＡ１及びＡ２が式（２）を満たすように設置される。反応器Ｒ１及びＲ２それぞれの高さＨ１及びＨ２は式（３）を満たす。ここで、高さは、鉛直方向の長さをいう。反応器の底部の高さＡは、地表面から反応器の底部までの高さをいい、反応器の高さＨは、反応器そのものの高さをいう。
（Ａｍａｘ−Ａｍｉｎ）／Ａａｖｅ≦０．０２      ・・・（２）
［Ａｍａｘは、Ａ１〜Ａｎのうちの最大値を示し、Ａｍｉｎは、Ａ１〜Ａｎのうちの最小値を示し、Ａａｖｅは、Ａ１〜Ａｎの平均値を示す。］
（Ｈｍａｘ−Ｈｍｉｎ）／Ｈａｖｅ≦０．０２      ・・・（３）
［Ｈｍａｘは、Ｈ１〜Ｈｎのうちの最大値を示し、Ｈｍｉｎは、Ｈ１〜Ｈｎのうちの最小値を示し、Ｈａｖｅは、Ｈ１〜Ｈｎの平均値を示す。］
【００２４】
Ａａｖｅは、例えば、１〜１５ｍであってもよく、２〜１２ｍであってもよく、４〜１０ｍであってもよい。
【００２５】
Ｈａｖｅは、例えば、１〜１２ｍであってもよく、２〜１０ｍであってもよく、４〜８ｍであってもよい。
【００２６】
ラインＬＡの分岐部Ｘａから反応器Ｒ１の入口Ｒ１ｉまでの流路Ｃ１ｉにおける配管の内径Ｄ１ｉ及び長さＬ１ｉと、ラインＬＡの分岐部Ｘａから反応器Ｒ２の入口Ｒ２ｉまでの流路Ｃ２ｉにおける配管の内径Ｄ２ｉ及び長さＬ２ｉとは、式（４ａ）及び式（４ｂ）の条件を満たす。
（Ｄｍａｘ（ｉ）／Ｄｍｉｎ（ｉ））≦１．０２５    ・・・（４ａ）
［Ｄｍａｘ（ｉ）は、Ｄ１ｉ〜Ｄｎｉのうちの最大値を示し、Ｄｍｉｎ（ｉ）は、Ｄ１ｉ〜Ｄｎｉのうちの最小値を示す。］
（Ｌｍａｘ（ｉ）／Ｌｍｉｎ（ｉ））≦１．０５      ・・・（４ｂ）
［Ｌｍａｘ（ｉ）は、Ｌ１ｉ〜Ｌｎｉのうちの最大値を示し、Ｌｍｉｎ（ｉ）は、Ｌ１ｉ〜Ｌｎｉのうちの最小値を示す。］
【００２７】
反応器Ｒ１の出口Ｒ１ｊからラインＬＢの合流部Ｘｂまでの流路Ｃ１ｊにおける配管の内径Ｄ１ｊ及び長さＬ１ｊと、反応器Ｒ２の出口Ｒ２ｊからラインＬＢの合流部Ｘｂまでの流路Ｃ２ｊにおける配管の内径Ｄ２ｊ及び長さＬ２ｊとは、式（５ａ）及び式（５ｂ）の条件を満たす。
（Ｄｍａｘ（ｊ）／Ｄｍｉｎ（ｊ））≦１．０２５    ・・・（５ａ）
［Ｄｍａｘ（ｊ）は、Ｄ１ｊ〜Ｄｎｊのうちの最大値を示し、Ｄｍｉｎ（ｊ）は、Ｄ１ｊ〜Ｄｎｊのうちの最小値を示す。］
（Ｌｍａｘ（ｊ）／Ｌｍｉｎ（ｊ））≦１．０５      ・・・（５ｂ）
［Ｌｍａｘ（ｊ）は、Ｌ１ｊ〜Ｌｎｊのうちの最大値を示し、Ｌｍｉｎ（ｊ）は、Ｌ１ｊ〜Ｌｎｊのうちの最小値を示す。］
【００２８】
本明細書において、配管の内径は、配管の内径における長さ方向の積分の平均値を意味する。また、配管の長さは、配管の中心軸の長さを意味する。
【００２９】
Ｄｍａｘ（ｉ）は、例えば、２００〜１８００ｍｍであってもよく、４００〜１５００ｍｍであってもよく、６００〜１３００ｍｍであってもよい。
【００３０】
Ｌｍａｘ（ｉ）は、例えば、１〜４０ｍであってもよく、５〜３５ｍであってもよく、１０〜３０ｍであってもよい。
【００３１】
Ｄｍａｘ（ｊ）は、例えば、２００〜１８００ｍｍであってもよく、４００〜１５００ｍｍであってもよく、６００〜１３００ｍｍであってもよい。
【００３２】
Ｌｍａｘ（ｊ）は、例えば、１〜４０ｍであってもよく、５〜３５ｍであってもよく、１０〜３０ｍであってもよい。
【００３３】
製造装置１００は、設備を更に簡略化し易い観点から、流路Ｃ１ｉ及びＣ２ｉに同じ流量で同じ流体を通過させたときに、流路Ｃ１ｉにおける入口と出口との間の圧力損失ΔＰ１ｉ及び流路Ｃ２ｉにおける入口と出口との間の圧力損失ΔＰ２ｉが、式（１ａ）を満たし、流路Ｃ１ｊ及びＣ２ｊに同じ流量で同じ流体を通過させたときに、流路Ｃ１ｊにおける入口と出口との間の圧力損失ΔＰ１ｊ及び流路Ｃ２ｊにおける入口と出口との間の圧力損失ΔＰ２ｊが、式（１ｂ）を満たすことが好ましい。ここで、同じ流体は、組成、温度及び圧力が同じである流体を意味する。
（ΔＰｍａｘ（ｉ）−ΔＰｍｉｎ（ｉ））／ΔＰａｖｅ（ｉ）≦０．１０      ・・・（１ａ）
［ΔＰｍａｘ（ｉ）は、ΔＰ１ｉ〜ΔＰｎｉのうちの最大値を示し、ΔＰｍｉｎ（ｉ）は、ΔＰ１ｉ〜ΔＰｎｉのうちの最小値を示し、ΔＰａｖｅ（ｉ）は、ΔＰ１ｉ〜ΔＰｎｉの平均値を示す。］
（ΔＰｍａｘ（ｊ）−ΔＰｍｉｎ（ｊ））／ΔＰａｖｅ（ｊ）≦０．１０      ・・・（１ｂ）
［ΔＰｍａｘ（ｊ）は、ΔＰ１ｊ〜ΔＰｎｊのうちの最大値を示し、ΔＰｍｉｎ（ｊ）は、ΔＰ１ｊ〜ΔＰｎｊのうちの最小値を示し、ΔＰａｖｅ（ｊ）は、ΔＰ１ｊ〜ΔＰｎｊの平均値を示す。］
【００３４】
分岐部Ｘａから反応器Ｒ１の入口Ｒ１ｉまでの流路Ｃ１ｉと、分岐部Ｘａから反応器Ｒ２の入口Ｒ２ｉまでの流路Ｃ２ｉとは、その形状において、略合同であってもよい。これにより、製造装置１００が式（１ａ）の範囲を満たし易い傾向にある。反応器Ｒ１の出口Ｒ１ｊから合流部Ｘｂまでの流路Ｃ１ｊと、反応器Ｒ２の出口Ｒ２ｊから合流部Ｘｂまでの流路Ｃ２ｊとは、その形状において、略合同であってもよい。これにより、製造装置１００が式（１ｂ）の範囲を満たし易い傾向にある。分岐部Ｘａから合流部Ｘｂの間に含まれる配管の形状は、分岐部Ｘａ及び合流部Ｘｂを結ぶ線を含む面のうちのいずれかの面に対して略対称であってもよい。
【００３５】
分離手段６０は、第一の出口から一酸化炭素、二酸化炭素、窒素、アルゴン、軽質成分及び酸素を含む流（Ｆ３５）を、第二の出口からメタクリル酸及び重質成分を含む流（Ｆ３１）を、第三の出口からメタクロレインを含む流（Ｆ２３）を、それぞれ排出する。第一の出口にはラインＬ３５が、第二の出口にはラインＬ３１が、第三の出口にはラインＬ２３が、それぞれ接続されている。
【００３６】
ラインＬ２３は、ラインＬＡに接続されている。
【００３７】
分離手段６０としては、例えば、蒸留塔、抽出塔、吸収塔及びこれらの組み合わせが挙げられる。分離手段６０が、１つの蒸留塔からなる場合、ラインＬ３５は蒸留塔の上部に、ラインＬ３１は蒸留塔の下部に、ラインＬ２３は蒸留塔の側面に、それぞれ設けられることが好ましい。
【００３８】
続いて、本実施形態に係るメタクリル酸の製造方法について説明する。
【００３９】
（供給源）
イソブチレン及び／又はＴＢＡと酸素とを含むガスの供給源（Ｓ０）としてのイソブチレン及び／又はＴＢＡと酸素とを含む流（Ｆ１０）を用意する。
【００４０】
流（Ｆ１０）は、イソブチレン、ＴＢＡ及び酸素以外の成分を含んでいてもよい。イソブチレン、ＴＢＡ及び酸素以外の成分としては、例えば、イソプレン等のＣ５オレフィン類、イソブタン、１−ブテン、２−ブテン（シス，トランス）、プロパン、プロピレン、ｎ−ブタン、メチル−ｔｅｒｔ−ブチルエーテル、メタノール、ジメチルエーテル、ブタジエン、プロパジエン、ジイソブチレン、窒素、二酸化炭素、一酸化炭素、水及びアルゴンが挙げられる。
【００４１】
流（Ｆ１０）中のイソブチレン及び／又はＴＢＡの濃度は、イソブチレン及びＴＢＡの濃度の合計で、例えば、１質量％以上、２質量％以上、又は４質量％以上である。流（Ｆ１０）中のイソブチレン及びＴＢＡの濃度の合計は、例えば、２１質量％以下、１９質量％以下、又は１７質量％以下である。流（Ｆ１０）中のイソブチレン及びＴＢＡの濃度の合計は、好ましくは１〜２１質量％であり、より好ましくは２〜１９質量％であり、更に好ましくは４〜１７質量％である。
【００４２】
流（Ｆ１０）中の酸素濃度は、例えば、７質量％以上、８質量％以上、又は１０質量％以上である。流（Ｆ１０）中の酸素濃度は、例えば、２４質量％以下、２３質量％以下、又は２１質量％以下である。流（Ｆ１０）中の酸素濃度は、好ましくは７〜２４質量％であり、より好ましくは８〜２３質量％であり、更に好ましくは１０〜２１質量％である。
【００４３】
また、酸素供給源（Ｓ１）としての酸素を含む流（Ｆ２２）を準備する。
【００４４】
流（Ｆ２２）中の酸素の濃度は、例えば、１５質量％以上である。流（Ｆ２２）中の酸素の濃度は、好ましくは１６質量％以上であり、より好ましくは１７質量％以上であり、更に好ましくは２０質量％以上である。流（Ｆ２２）中の酸素の濃度の上限は、例えば、３５質量％とすることができる。流（Ｆ２２）中の酸素の濃度は、例えば、３０質量％以下であってもよく、２５質量％以下であってもよい。流（Ｆ２２）中の酸素濃度は、好ましくは１６〜３５質量％であり、より好ましくは１７〜３０質量％であり、更に好ましくは１８〜２５質量％である。
【００４５】
（反応工程）
流（Ｆ１０）を第一反応器１０に供給し、第一反応器１０において流（Ｆ１０）中のイソブチレン及び酸素を反応させる。イソブチレン及び酸素の反応により得たメタクロレインを含む流（Ｆ１１）は、ラインＬＡより排出させる。
【００４６】
第一反応器１０の反応温度は、３００〜４００℃とすることができる。第一反応器１０の反応圧力は、０．００４〜０．６ＭＰａＧ（ゲージ圧）とすることができる。
【００４７】
第一反応器１０から排出された流（Ｆ１１）には、ラインＬ２３を介してメタクロレインを含む流（Ｆ２３）を混合し、ラインＬ２２を介して、酸素を含む流（Ｆ２２）を混合する。これにより、得られた流（Ｆ２１）を、ラインＬＡを介して第二反応器２０のそれぞれの反応器（Ｒ１及びＲ２）に供給する。
【００４８】
流（Ｆ２３）中のメタクロレインの濃度は、好ましくは０．１質量％以上であり、より好ましくは３質量％以上であり、更に好ましくは７質量％以上である。（Ｆ２３）中のメタクロレインの濃度は、好ましくは３２質量％以下であり、より好ましくは２３質量％以下であり、更に好ましくは１６質量％以下である。流（Ｆ２３）中のメタクロレインの濃度は、０．１〜３２質量％であってもよく、３〜２３質量％であってもよく、７〜１６質量％であってもよい。流（Ｆ２３）は、メタクロレイン以外の成分として、例えば、窒素、水及び二酸化炭素を含み得る。
【００４９】
第二反応器２０では、メタクロレイン及び酸素を反応させてメタクリル酸を得ると共に、ラインＬＢを介してメタクリル酸を含む流（Ｆ３０）を排出させる。
【００５０】
流（Ｆ３０）は、通常、未反応のメタクロレインを含む。流（Ｆ３０）は、メタクリル酸及びメタクロレイン以外の成分を含み得る。このような成分としては、アクリル酸、アクロレイン、窒素、アルゴン、酸素、水、一酸化炭素、二酸化炭素、アセトアルデヒド、プロピオンアルデヒド、テレフタル酸、マレイン酸、フマル酸、ジアセチル、イソフタル酸、イソ酪酸、メチルフルフラール、酢酸、プロピオン酸等が挙げられる。
【００５１】
第二反応器２０の反応温度は、２００〜３５０℃とすることができる。第二反応器２０における反応圧力は、例えば０．０１〜０．３ＭＰａＧである。
【００５２】
（分離工程及びリサイクル工程）
流（Ｆ３０）は、ラインＬＢを介して分離手段６０に供する。分離手段６０で流を分離し、ラインＬ３５から一酸化炭素、二酸化炭素、窒素、アルゴン、軽質成分及び酸素を含む流（Ｆ３５）を、ラインＬ３１からメタクリル酸及び重質成分を含む流（Ｆ３１）を、ラインＬ２３からメタクロレインを含む流（Ｆ２３）を、それぞれ抜き出す。
【００５３】
メタクロレインを含む流（Ｆ２３）は、ラインＬ２３を介して流（Ｆ１１）に合流させる。
【００５４】
メタクリル酸の製造装置１００は、イソブチレン及び／又はＴＢＡと酸素とからメタクロレインを得る第一反応器１０と、メタクロレイン及び酸素を反応させてメタクリル酸を得る複数の第二反応器２０（Ｒ１及びＲ２）と、第一反応器１０の出口１０ｊ及び第二反応器２０（Ｒ１及びＲ２）の入口に接続され、第一反応器１０の出口１０ｊから出た流を分岐して第二反応器２０（Ｒ１及びＲ２）のそれぞれの入口に供給するラインＬＡと、第二反応器２０（Ｒ１及びＲ２）のそれぞれの出口に接続され、第二反応器２０（Ｒ１及びＲ２）の出口から出た流を合流させるラインＬＢと、を備え、反応器Ｒ１及びＲ２それぞれの底部の高さＡ１及びＡ２が式（２）を満たすように設置され、反応器Ｒ１及びＲ２それぞれの高さＨ１及びＨ２が式（３）を満たし、ラインＬＡの分岐部Ｘａから反応器Ｒ１及びＲ２の入口Ｒ１ｉ及びＲ２ｉまでのそれぞれの流路Ｃ１ｉ及びＣ２ｉにおける配管の内径Ｄ１ｉ及びＤ２ｉ並びに長さＬ１ｉ及びＬ２ｉが式（４ａ）及び式（４ｂ）の条件を満たし、反応器Ｒ１及びＲ２の出口Ｒ１ｊ及びＲ２ｊからラインＬＢの合流部Ｘｂまでのそれぞれの流路Ｃ１ｊ及びＣ２ｊにおける配管の内径Ｄ１ｊ及びＤ２ｊ並びに長さＬ１ｊ及びＬ２ｊが式（５ａ）及び式（５ｂ）の条件を満たす。これにより、ラインＬＡにバルブ等を設置せずとも、反応器Ｒ１及びＲ２に均等に流体を流し易いことから、設備を簡略化し得ると共に、特に複雑な操作をせずとも長期にわたり安定的に運転ができると考えられる。また、上記位置にバルブ等を必ずしも必要としないため、バルブ等のような複雑な形状の部位での配管のつまり等を防止することもできると考えられる。また、メタクリル酸の製造装置１００は、複数の第二反応器を有することにより、第二反応器の触媒量を必要量よりも多く充填し易い傾向にある。第二反応器の触媒量を必要量より多く充填することにより、例えば、第一反応器の触媒活性よりも第二反応器の触媒活性の方が先に低下した場合であっても、第二反応器の生産性を保ち易いと考えられる。
【００５５】
本実施形態の装置は連続運転性に優れることから、長期運転時の原料及びエネルギーの削減が可能であると考えられる。
【００５６】
本発明は、上記実施形態に限られず、様々な変形態様が可能である。
【００５７】
例えば、各ラインに、更に、蒸留塔、抽出塔等の分離精製手段を追加してもよい。
【００５８】
ガスミキサー５０ｂは、省略することもできる。この場合、ラインＬ２２は、ラインＬ２１の配管に直接接続されることができる。
【００５９】
ラインＬ２３はあってもなくてもよい。メタクリル酸の製造装置１００において、ラインＬ２３は分離手段６０に接続されているが、ラインＬ２３は分離手段６０に接続されていなくてもよい。すなわち、ラインＬ２３を介してラインＬＡに供給される流は、分離手段６０からリサイクルされる流でなくてもよい。
【００６０】
第二反応器は、３つ以上の反応器から構成されていてもよい。すなわち、複数の第二反応器Ｒ１〜Ｒｎにおいて、ｎは３以上であってもよい。この場合、ラインＬＡの分岐部において、ｎ個の流路に分岐され、ラインＬＢの合流部においてｎ個の流路が合流する。そして、反応器Ｒ１〜Ｒｎは、それぞれの底部の高さＡ１〜Ａｎが式（２）を満たすように設置され、かつ、高さＨ１〜Ｈｎが式（３）を満たし、ラインＬＡの分岐部から反応器Ｒ１〜Ｒｎの入口Ｒ１ｉ〜Ｒｎｉまでのそれぞれの流路Ｃ１ｉ〜Ｃｎｉにおける配管の内径Ｄ１ｉ〜Ｄｎｉ及び長さＬ１ｉ〜Ｌｎｉが式（４ａ）及び式（４ｂ）の条件を満たし、反応器Ｒ１〜Ｒｎの出口Ｒ１ｊ〜ＲｎｊからラインＬＢの合流部までのそれぞれの流路Ｃ１ｊ〜Ｃｎｊにおける配管の内径Ｄ１ｊ〜Ｄｎｊ及び長さＬ１ｊ〜Ｌｎｊが式（５ａ）及び式（５ｂ）の条件を満たすような装置とすればよい。
【００６１】
また、ｎが３以上の場合においても、流路Ｃ１ｉ〜Ｃｎｉに、同じ流量で同じ流体を通過させたときに、各流路Ｃ１ｉ〜Ｃｎｉにおける入口と出口との間の圧力損失ΔＰ１ｉ〜ΔＰｎｉが、式（１ａ）を満たし、流路Ｃ１ｊ〜Ｃｎｊに、同じ流量で同じ流体を通過させたときに、各流路Ｃ１ｊ〜Ｃｎｊにおける入口と出口との間の圧力損失ΔＰ１ｊ〜ΔＰｎｊが、式（１ｂ）を満たすことが好ましい。
【符号の説明】
【００６２】
１０…第一反応器、２０…第二反応器、５０ｂ…ガスミキサー、６０…分離手段、１００…メタクリル酸の製造装置。
【図１】
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