(57)【要約】【課題】熱交換システムにおいて、溶融塩からなる熱媒体側へのプロセス流体の混入が生じた場合であっても、これにより生ずる不具合を迅速に回避することができる手段を提供することを目的とする。【解決手段】本発明は、塩化水素および塩素の少なくとも一方を含むプロセス流体と、熱媒体流路内を流通し、溶融塩からなる熱媒体との間で直接接触することなく熱交換を行なう熱交換システムに用いられ、内径が７０ｍｍ以上であり、熱媒体流路内の気相部と大気とを連通可能な配管７に関する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
塩化水素および塩素の少なくとも一方を含むプロセス流体と、熱媒体流路内を流通し、溶融塩からなる熱媒体との間で直接接触することなく熱交換を行なう熱交換システムに用いられ、
内径が７０ｍｍ以上であり、前記熱媒体流路内の気相部と大気とを連通可能な配管。
【請求項２】
塩化水素および塩素の少なくとも一方を含むプロセス流体と、熱媒体流路内を流通し、溶融塩からなる熱媒体との間で直接接触することなく熱交換を行なう熱交換システムに用いられ、
前記熱媒体流路内の気相部と、前記塩化水素および／または前記塩素を無害化する無害化設備とを連通可能な配管。
【請求項３】
前記無害化設備は、前記塩化水素および／または前記塩素を無害化して大気中へ放出する請求項２に記載の配管。
【請求項４】
内径が７０ｍｍ以上である請求項２または３に記載の配管。
【請求項５】
塩化水素および塩素の少なくとも一方を含むプロセス流体と、溶融塩からなる熱媒体との間で直接接触することなく熱交換を行なう熱交換システムであって、
前記熱媒体を流通させる熱媒体流路と、
内径が７０ｍｍ以上であり、前記熱媒体流路内の気相部と大気とを連通可能な配管とを備える熱交換システム。
【請求項６】
塩化水素および塩素の少なくとも一方を含むプロセス流体と、溶融塩からなる熱媒体との間で直接接触することなく熱交換を行なう熱交換システムであって、
前記熱媒体を流通する熱媒体流路と、
前記熱媒体流路内の気相部と、前記塩化水素および／または前記塩素を無害化する無害化設備とを連通可能な配管とを備える熱交換システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、プロセス流体と熱媒体との間の熱交換システムに用いられる配管に関し、特に、熱媒体側へのプロセス流体の混入が検知された場合に有用な配管に関する。また、本発明は当該配管を備えた熱交換システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
塩化水素ガスを原料とし、これを触媒存在下の気相状態で酸素と反応させて塩素を得るためのシステム（塩酸酸化システム）は、たとえば、塩化水素および酸素を含む原料ガスを触媒存在下で反応させる反応器、反応後の反応ガスを水または塩酸水と接触させることにより、未反応の塩化水素を水または塩酸水に吸収させて除去し塩素を得る急冷塔などを備える。反応器内での反応は、通常、高圧・高温下で行なわれ、発熱を伴う。
【０００３】
塩酸酸化システムは、原料ガスを予め加熱しておくため、反応器において反応中の反応ガスから発生した反応熱を除熱するため、反応後の反応ガスを冷却するためなど、様々な目的で、塩化水素または塩素を含むプロセス流体（原料ガス、反応中の反応ガス、反応後の反応ガス）を加熱、除熱または冷却するための熱交換システムを備える。
【０００４】
このような加熱、除熱または冷却のための熱交換システムにおいては、通常、プロセス流体と熱媒体とを直接接触させることなく、熱伝導体を介して熱交換を行なう。熱媒体としては、プロセス流体の温度に応じて、たとえば、溶融塩、スチーム、温水、冷水などが使用される。
【０００５】
このような熱交換システムにおいて、プロセス流体を流通する流路に何らかの不具合が生じ、熱媒体側にプロセス流体が混入した場合は、まずは迅速にこれを検知することが必要である。特許文献１（特開２００３−８３８３３号公報）には、熱媒体と混入したプロセス流体とが接触することにより発生するガス成分を検知することによって、プロセス流体の混入を検知する方法が記載されている。特許文献２（特開２０１２−４７６１６号公報）には、熱媒体流路内における気相部で酸素ガスを検知することにより熱媒体側へのプロセス流体の混入を検知することが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００３−８３８３３号公報
【特許文献２】特開２０１２−４７６１６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
熱交換システムにおいて、熱媒体側へプロセス流体が混入すると、熱媒体流路内の気相部の圧力の上昇を招いたり、熱媒体流路内の気相部に塩化水素または塩素を含むガスが含まれる、といった不具合を生ずる。
【０００８】
本発明は、熱交換システムにおいて、溶融塩からなる熱媒体側へのプロセス流体の混入が生じた場合であっても、これにより生ずる不具合を迅速に回避することができる手段を提供することを目的とする。また、かかる不具合を迅速に回避することができる手段を備えた熱交換システム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】
【０００９】
本発明は、塩化水素および塩素の少なくとも一方を含むプロセス流体と、熱媒体流路内を流通し、溶融塩からなる熱媒体との間で直接接触することなく熱交換を行なう熱交換システムに用いられ、内径が７０ｍｍ以上であり、熱媒体流路内の気相部と大気とを連通可能な配管である。
【００１０】
また、本発明は、塩化水素および塩素の少なくとも一方を含むプロセス流体と、熱媒体流路内を流通し、溶融塩からなる熱媒体との間で直接接触することなく熱交換を行なう熱交換システムに用いられ、熱媒体流路内の気相部と、塩化水素および／または塩素を無害化する無害化設備とを連通可能な配管である。
【００１１】
上記無害化設備は、塩化水素および／または塩素を無害化して大気中へ放出する構成であることが好ましい。また、熱媒体流路内の気相部と、無害化設備とを連通可能な上記配管は、その内径が７０ｍｍ以上であることが好ましい。
【００１２】
また、本発明は、塩化水素および塩素の少なくとも一方を含むプロセス流体と、溶融塩からなる熱媒体との間で直接接触することなく熱交換を行なう熱交換システムであって、熱媒体を流通させる熱媒体流路と、内径が７０ｍｍ以上であり、熱媒体流路内の気相部と大気とを連通可能な配管とを備える熱交換システムである。
【００１３】
また、本発明は、塩化水素および塩素の少なくとも一方を含むプロセス流体と、溶融塩からなる熱媒体との間で直接接触することなく熱交換を行なう熱交換システムであって、熱媒体を流通する熱媒体流路と、熱媒体流路内の気相部と、塩化水素および／または塩素を無害化する無害化設備とを連通可能な配管とを備える熱交換システムである。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によると、熱交換システムにおいて、溶融塩からなる熱媒体側へプロセス流体が混入しても、これに伴う熱媒体流路内の気相部の圧力上昇や、気相部に塩化水素または塩素を含むガスが含まれるといった不具合を迅速に回避することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の一実施形態である熱交換システムを示す概略図である。
【図２】図１に示す熱交換システムにおいて不具合が生じた場合に、溶融塩貯蔵ドラムの気相部の圧力の経時変化のシミュレーション結果を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
本発明は、塩化水素および塩素の少なくとも一方を含むプロセス流体と、熱媒体流路内を流通する、溶融塩からなる熱媒体との間で直接接触することなく熱交換を行なう熱交換システム、および当該熱交換システムに用いられ、熱媒体流路内の気相部と大気とを連通可能な配管に関する。
【００１７】
プロセス流体とは、熱媒体との熱交換プロセスに供されるガスまたは液体や、これらの混合物を意味する。本発明における熱交換プロセスは、プロセス流体と熱媒体との間の熱交換とともに、プロセス流体の反応を伴っていてもよく、熱交換のみを行なうプロセスであってもよい。前者の場合、プロセス流体は、該反応の原料、中間物、生成物、副生成物またはこれらの２種以上の混合物である。
【００１８】
プロセス流体と熱媒体との間の熱交換プロセスに用いられる熱交換器は、プロセス流体と熱媒体とが管または平板等の隔壁を介して熱交換するものであれば特に限定されず、たとえば、熱交換プロセスがプロセス流体の反応を伴う場合における多管式触媒充填反応器等の熱交換型反応器や、単に熱交換を行なう隔壁式熱交換器である多管円筒型熱交換器、プレート式熱交換器、スパイラル熱交換器、ブロック熱交換器などが挙げられる。上記熱交換型反応器としては、酸化触媒を充填した複数の反応管を含み、当該固定床触媒によって気相酸化反応を行なう多管式固定床触媒反応器を挙げることができる。
【００１９】
プロセス流体は、塩化水素および塩素の少なくとも一方を含むものである限り特に限定されないが、反応を伴うプロセス流体の好ましい一例として、塩化水素ガスを酸素ガスで酸化することにより塩素を製造する、以下の式（１）に示す反応（塩酸酸化反応）：
2ＨＣｌ＋1/2Ｏ2  →  Ｃｌ2＋Ｈ2Ｏ＋58.6kJ/mol      式（１）
におけるプロセス流体を挙げることができる。
【００２０】
式（１）の反応を伴うプロセス流体は、塩化水素ガスおよび酸素ガスを含む原料ガス；生成物である塩素ガス、ならびに未反応原料である塩化水素ガスおよび酸素ガスを含む生成物ガス；またはこれらの混合物であり得る。このプロセス流体は、上記原料ガスおよび生成物ガス以外に、窒素、二酸化炭素、アルゴン等の不活性ガスを含む場合もある。式（１）の反応において、塩化水素１モルに対する酸素の理論モル量は０．２５モルであるが、塩化水素ガスに対して理論量を超える酸素ガス（たとえば、塩化水素１モルに対して０．２５モル超２モル以下）を使用することが通常である。式（１）の塩酸酸化反応は平衡反応である。塩化水素転化率を高くし、塩素生成率を高めるには反応温度が低い方がよく、また、反応に使用する触媒の性能をより引き出すために、熱媒体により反応熱の除去が行なわれる。
【００２１】
本発明において、熱媒体は溶融塩（ＨＴＳ：Ｈｅａｔ Ｔｒａｎｓｆｅｒ Ｓａｌｔ）からなり、目的とするプロセス流体の温度などに応じて、好ましい溶融塩を選択する。溶融塩（ＨＴＳ）は、亜硝酸塩（ＮａＮＯ2など）および／または硝酸塩（ＮａＮＯ3、ＫＮＯ3など）を含むものであることが好ましく、また取扱い性の観点から、その融点は、好ましくは約１００〜２００℃である。好ましく用いられる溶融塩の具体例は、ＮａＮＯ2（４０質量％）、ＮａＮＯ3（７質量％）およびＫＮＯ3（５３質量％）からなる組成物（融点１４２℃）；ＮａＮＯ2（３４質量％）、ＮａＮＯ3（１３質量％）およびＫＮＯ3（５３質量％）からなる組成物（融点１５２℃）；ＮａＮＯ2（５０質量％）およびＫＮＯ3（５０質量％）からなる組成物（融点１３９℃）である。
【００２２】
なかでも、塩酸酸化反応におけるプロセス流体との熱交換に用いる熱媒体としては、プロセス流体の反応温度等の観点から、ＮａＮＯ2（５０質量％）およびＫＮＯ3（５０質量％）からなる溶融塩などが好ましく用いられる。
【００２３】
熱媒体が流通する熱媒体流路は、プロセス流体と熱媒体との熱交換が行なわれる熱交換器が備える熱媒体流路（いわゆるジャケットなど）のほか、熱媒体を貯蔵する熱媒体タンク；熱媒体を加熱および／または冷却するための熱交換器（加熱器および／または冷却器）；プロセス流体と熱媒体との熱交換が行なわれる熱交換器と、熱媒体タンクとの間に配置され、熱媒体温度の微調整を行なうバッファータンク；バッファータンク内の熱媒体温度を調整する加熱器および／または冷却器；これらの機器間を接続する配管；熱媒体を循環させるためのポンプなどから構成される熱媒体循環流路を含み、さらには、熱媒体流路に接続され、窒素、二酸化炭素、アルゴン等の不活性ガスを熱媒体循環流路に導入するための配管および熱媒体流路内の気相部と大気または無害化設備とを接続し、熱媒体流路内の気相部の気体を外部に排出するための配管を含む。
【００２４】
本発明においては、熱媒体流路内の気相部の気体を外部に排出するための配管を設けることにより、プロセス流体が熱媒体に混入した場合であっても、混入したプロセス流体が外部に送られ、熱媒体流路内の圧力が上昇したり、熱媒体流路内の気相部に塩化水素または塩素が含まれたりする、といった不具合を迅速に回避することができる。プロセス流体が熱媒体に混入した場合であっても、熱媒体流路内の圧力の上昇を防ぐことができるという観点から、本発明における熱媒体流路内の気相部と大気または無害化設備とを接続する配管の内径は、７０ｍｍ以上であることが好ましく、８０ｍｍ以上であることがさらに好ましい。また、無害化設備を設ける場合は、塩化水素および／または塩素を無害化して大気に放出する構成であることが好ましい。このような構成により、プロセス流体が熱媒体に混入した場合であっても、プロセス流体に含まれる塩化水素および／または塩素を無害化して大気に放出することができる。
【００２５】
不活性ガスの導入による熱媒体流路のシールは、熱媒体の劣化を防止するとともに、熱媒体流路内の空気の存在により、以下の式（２）の反応：
ＮａＮＯ2＋1/2Ｏ2  →  ＮａＮＯ3＋111.7kJ/mol      式（２）
が生じるのを防ぐ。
【００２６】
式（２）の反応が起こるとＮａＮＯ3が生成し、これにより溶融塩の融点が約３００℃以上に上昇し、低温部で閉塞する可能性がある。なお、熱媒体流路の気相部を窒素ガスなどの不活性ガスでシールしても、塩酸酸化反応で用いられるプロセス流体には酸素ガスが含まれるので、プロセス流体と溶融塩が接触した際には、式（２）の反応が生起する可能性がある。塩酸酸化反応においては、通常、プロセス流体の圧力は溶融塩の圧力よりも高く操作されているので、プロセス流体を加熱あるいは冷却する機器において何らかの原因で穴が開いた場合には、プロセス流体が溶融塩側へ混入し、溶融塩と接触し、式（２）の反応が生起する可能性がある。さらに、プロセス流体は、塩化水素ガスおよび／または塩素ガスを含むので、プロセス流体が溶融塩側へ混入した場合には、以下の式（３）および／または式（４）の化学反応：
ＮａＮＯ2＋ＨＣｌ＋1/4Ｏ2  →  ＮａＣｌ＋1/2Ｈ2Ｏ＋ＮＯ2＋47.9kJ/mol  式（３）
ＮａＮＯ2＋1/2Ｃｌ2  →  ＮａＣｌ＋ＮＯ2＋19.3kJ/mol  式（４）
が生じる場合がある。
【００２７】
なお、溶融塩として、市販の溶融塩を用いる場合には、通常は、有機固結防止剤などが含まれていないものが採用される。以下、具体的な実施の形態を示して、本発明をより詳細に説明する。
【００２８】
［熱交換システム］
図１は、本発明の一実施形態である熱交換システムを示す概略図である。図１に示す熱交換システムにおいては、塩化水素を酸素で酸化して塩素が製造される。図１に示す熱交換システムは、熱交換器である多管式固定床触媒反応器１と、溶融塩を貯蔵する溶融塩貯蔵ドラム４を備える。多管式固定床触媒反応器１は、プロセス流体流路である複数の反応管（不図示）と、熱媒体流路であるジャケット（不図示）を備える。溶融塩貯蔵ドラム４は、気相部４２と溶融塩からなる液相部４１とを備える。
【００２９】
図１に示す熱交換システムにおいて、プロセス流体流路は、配管２１と、多管式固定床触媒反応器１内のプロセス流体流路と、配管２２とから構成される。配管２１を通じて多管式固定床触媒反応器１に原料ガスが導かれ、多管式固定床触媒反応器１内でプロセス流体内での塩酸酸化反応と、プロセス流体と熱媒体との熱交換が行なわれ、その後配管２２を通じて反応生成ガスが多管式固定床触媒反応器１の外部に導かれ次工程に送られる。
【００３０】
図１に示す熱交換システムの熱媒体流路は、第１の循環路と、第２の循環路と、第３の流路とからなる。第１の循環路は、溶融塩貯蔵ドラム４、溶融塩貯蔵ドラム４と多管式固定床触媒反応器１とを接続する配管３１および配管３２、多管式固定床触媒反応器１内の熱媒体流路、並びに多管式固定床触媒反応器１と溶融塩貯蔵ドラム４とを接続する配管３３から構成される。配管３１は、溶融塩を循環させるためのポンプ８を備える。第１の循環路においては、ポンプ８が作動することにより、配管３１および配管３２を通じて溶融塩貯蔵ドラム４内の溶融塩が多管式固定床触媒反応器１内の熱媒体流路に導かれ、多管式固定床触媒反応器１内での熱交換後に、配管３３を通じて溶融塩貯蔵ドラム４に導かれる。
【００３１】
第２の循環路は、溶融塩貯蔵ドラム４と、配管３１と、冷却器６を備える配管３４とから構成される。第２の循環路においては、ポンプ８が作動することにより、溶融塩貯蔵ドラム４内の溶融塩が、配管３１および配管３４内を流通し再び溶融塩貯蔵ドラム４に導かれる。配管３４においては、冷却器６により、配管３４内の溶融塩が冷却される。したがって、第１の循環路において熱交換により温度が上昇した溶融塩を、第２の循環路を循環させて冷却し、溶融塩の温度を調整することができる。
【００３２】
冷却器６の構成は特に限定されないが、図１に示す冷却器６は、配管６１を介して水が供給され、溶融塩の熱を回収することによって水がスチームに変化し配管６２を介してスチームが排出されるスチーム発生器である。冷却器６から排出されるスチームは、たとえば反応に供されるプロセス流体の加熱に用いることができる。
【００３３】
第３の流路は、溶融塩貯蔵ドラム４の気相部４２と塩化水素および／または塩素を無害化する無害化設備とを連通可能な配管７からなり、配管７を介して気相部の気体が外部へ送られる。配管７を有することにより、熱媒体にプロセス流体が混入した場合であっても、熱媒体流路内の気相部の圧力が上昇することを防ぐことができ、気相部に塩化水素または塩素を含むガスが含まれるという不具合が生じることを防止することができる。また、配管７が無害化設備に接続されていることにより、熱媒体にプロセス流体が混入した場合であっても、プロセス流体に含まれる塩化水素および塩素を無害化して排出することができる。
【００３４】
配管７は、気相部４２と大気と連通可能に設けられていることが好ましく、したがって無害化設備は大気に接続されている構成が好ましい。配管７は、気相部４２と大気とを常時連通している構成であることがさらに好ましく、したがって配管７が弁を備える場合は弁が常に開状態であり、無害化設備についても常に大気に開放されている状態であることが好ましい。配管７は、その内径が７０ｍｍ以上であることが好ましく、８０ｍｍ以上であることがさらに好ましい。配管７の内径が７０ｍｍ以上であることにより、熱媒体流路内にプロセス流体が混入した場合であっても、熱媒体流路内の気相部の圧力上昇を抑えることができる。
【００３５】
熱媒体流路は、溶融塩貯蔵ドラム４内に、熱媒体流路内の気相部のガスを検出するためのガス検出器５を備える。ガス検出器５の構成は限定されないが、たとえば、酸素ガス、または式（３）および式（４）の反応で生成されるＮＯxガスを検出することにより、熱媒体へのプロセスガスの混入を検知できる構成であることが好ましい。
【００３６】
配管２１を通じて、多管式固定床触媒反応器１へ供給されるプロセス流体は塩化水素ガスおよび酸素ガスを含み、あるいは未反応酸素を反応系へリサイクルする場合には塩化水素ガス、酸素ガスおよび塩素ガスを含む。一方、多管式固定床触媒反応器１から出てくるプロセス流体は、塩素ガス、塩化水素ガス、酸素ガス、水蒸気を含む。特に、塩酸酸化反応プロセスにおいては、水蒸気が凝縮し、塩化水素ガスが塩酸水になることを回避する条件下で操作されている。
【００３７】
図１の熱交換システムで使用される機器の材料に特に制限はないが、プロセスガスと接触する部位、たとえば多管式固定床触媒反応器１の反応管には通常ニッケルが使用され、溶融塩と接触する部位、たとえば、多管式固定床触媒反応器１のジャケット、溶融塩貯蔵ドラムには通常炭素鋼が使用される。反応温度が約４５０℃以上にならないように、反応温度制御と反応熱の除去が行なわれることが好ましい。なお、プロセス流体を冷却して塩酸水を凝縮する場合には、塩酸水が接触する部位には、タンタル、テフロン（登録商標）あるいはカーボンなどが使用される。
【００３８】
塩酸酸化反応プロセスで用いられる触媒としては、酸化ルテニウム系触媒や酸化クロム系触媒などが挙げられるがこれらに限定されない。塩酸酸化反応プロセスにおいては、触媒層の温度を常時測定する測定手段を設けてもよく、かかる測定手段により触媒層を温度制御し反応の適正化や温度暴走を早期に検出することができる。多管式固定床触媒反応器１における反応温度、反応圧力および触媒層の温度制御方式は特に限定されない。
【実施例】
【００３９】
以下の実験では、図１に示す熱交換システムを用いて行なう塩酸酸化プロセスにおいて、プロセス流体が溶融塩側に混入した場合のシミュレーションを行ない、かかるシミュレーションにおける溶融塩貯蔵ドラム４内の気相部４２の圧力の経時変化を求めた。本シミュレーションでは、溶融塩貯蔵ドラム４の気相部４２と無害化設備とを連通する配管７について、内径が異なる複数種類の配管７を用いた。
【００４０】
本シミュレーションは、塩素生産量が年間１０万トンである塩酸酸化プロセスであるとの前提で、各要素の構成および条件を決定した。多管式固定床触媒反応器１の反応管の本数は、塩素生産量に比例し、本シミュレーションでは塩素生産量が年間１０万トンである場合の通常の本数である１万本とした。多管式固定床触媒反応器１の反応管の内径は通常１８ｍｍ〜２５ｍｍで、反応管の長さは４ｍ〜６ｍであり、これらの数値は塩素生産量に依存せず一定である。本シミュレーションでは、各反応管の内径を２１ｍｍ、長さを５．７ｍとした。
【００４１】
溶融塩貯蔵ドラム４の容量は、塩素生産量に比例し、本シミュレーションでは塩素生産量が年間１０万トンである場合に通常採用される条件の範囲内とし、溶融塩貯蔵ドラム４の液相部の容量を２．９４ｍ３、気相部の容量を０．８ｍ３とした。原料ガスの圧力と反応生成ガスの圧力は塩素生産量には依存せずに略一定である。通常、原料ガスの圧力は０．２〜０．５ＭＰａＧで反応生成ガスの圧力は０．１〜０．４ＭＰａＧで操作される。本シミュレーションでは、プロセス流体の圧力を、０．４１３ＭＰａＧとした。
【００４２】
溶融塩側の初期の圧力、すなわちプロセス流体が溶融塩側へ混入する前の圧力は、通常、塩素生産量には依存せずほぼ一定である。通常、多管式固定床触媒反応器１のジャケットへ入る溶融塩の圧力は０．１ＭＰａＧで、多管式固定床触媒反応器１のジャケットから出る溶融塩の圧力は０．０５ＭＰａＧである。本シミュレーションでは、多管式固定床触媒反応器１のジャケットにおける溶融塩の初期圧力を、０．０６３ＭＰａＧとした。
【００４３】
溶融塩の流路である配管３３の内径および長さは塩素生産量にほぼ比例する。本シミュレーションでは、塩素生産量が年間１０万トンである場合に通常採用される条件の範囲内、すなわち配管３３の内径を４００ｍｍ、長さを４０ｍとした。また、図１において、溶融塩貯蔵ドラム４の気相部４２と、塩化水素ガスおよび塩素ガスを無害化する無害化設備とを接続する配管７の長さはほぼ塩素生産量に比例し、本シミュレーションでは、塩素生産量が年間１０万トンである場合に通常採用される条件の範囲内である６０ｍとした。無害化設備の圧力損失は塩素生産量にほぼ比例し、本シミュレーションでは０．０５ＭＰａとした。
【００４４】
プロセス流体が溶融塩側に混入する原因として種々の原因が考えられるが、本シミュレーションでは反応管に一つの穴または複数の穴が生じ、生じた穴の総面積が１本の反応管の内径面積と同じである不具合が生じた場合を想定した。たとえば、１本の反応管が壁面に垂直に切断された場合も、ここで想定する不具合に含まれる。そして、生じた穴からのプロセス流体の溶融塩側への噴出速度は音速である３７０ｍ／ｓとした。
【００４５】
通常、塩酸酸化反応では塩化水素２モルに対して酸素は１モルを供給して行われ、塩化水素の転化率は８５％である。この場合、多管式固定床触媒反応器１の入口および出口のプロセス流体の組成は以下の表１のようになる。
【００４６】
【表１】
2014024708.tif 000003
【００４７】
本シミュレーションでは、溶融塩側に混入するプロセス流体の混入組成として、反応器入口の組成と反応器出口の組成の平均的な値である以下の組成を用いた。
【００４８】
塩化水素濃度（モル％）＝４０、
酸素濃度（モル％）＝２０、
塩素濃度（モル％）＝２０、
水蒸気濃度（モル％）＝２０。
【００４９】
さらに、プロセスガスが溶融塩側に混入した場合に、溶融塩とプロセスガスとの反応として、上記の式（２）、式（３）および式（４）の反応の反応速度を考慮した。
【００５０】
図２は、上述のように不具合により反応管に穴が生じ（混入発生からの経過時間０秒）、その後生じた穴からプロセス流体が溶融塩側に混入し続けた場合の溶融塩貯蔵ドラム４の気相部４２の圧力の経時変化について、図１の熱交換システムにおいて配管７を設けない場合（Ａ）と、図１の熱交換システムの配管７の内径として２５ｍｍ（Ｂ）、４０ｍｍ（Ｃ）、５０ｍｍ（Ｄ）、８０ｍｍ（Ｅ）、１００ｍｍ（Ｆ）とした場合のシミュレーション結果を示す。
【００５１】
図２からわるように、配管７を設けない場合（Ａ）、すなわち、溶融塩貯蔵ドラム４が密閉されている場合には、溶融塩貯蔵ドラム４の気相部４２の圧力は２３秒で１ＭＰａＧまで上昇した。これに対して、配管７の内径が８０ｍｍまたは１００ｍｍである場合には、溶融塩貯蔵ドラム４の気相部４２の圧力上昇はほとんど無いことがわかった。
【符号の説明】
【００５２】
１  多管式固定床触媒反応器、２１，２２  配管、３１，３２，３３，３４  配管、４  溶融塩貯蔵ドラム、５  ガス検出器、６  冷却器、６１，６２  配管、７  配管、８  ポンプ。
【図１】
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【図２】
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