(57)【要約】【課題】多数の反応管を有する多管式反応管において、短時間でしかも誤充填が少なく効率的に全反応管に粒状物を充填できる方法を提供することを目的とする。【解決手段】５，０００本以上５０，０００本以下の鉛直方向に配置された反応管と、該反応管の両端部が管板に千鳥状に取り付けられた構造を有する多管式反応器において、  上側管板上の反応管端部を区分けしたのちに、該上側管板上より粒状物を反応管に充填する方法であって、  区分けされた区域が平行四辺形の区域を含む粒状物の充填方法。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
５，０００本以上５０，０００本以下の鉛直方向に配置された反応管と、該反応管の両端部が管板に千鳥状に取り付けられた構造を有する多管式反応器において、
上側管板上の反応管端部を区分けしたのちに、該上側管板上より粒状物を反応管に充填する方法であって、
区分けされた区域が平行四辺形の区域を含む粒状物の充填方法。
【請求項２】
前記多管式反応器が不飽和アルデヒド製造用である請求項１に記載の充填方法。
【請求項３】
前記多管式反応器が不飽和カルボン酸製造用である請求項１に記載の充填方法。
【請求項４】
前記平行四辺形の区域の短い辺に対応する反応管の数が３本以上１５０本以下である請求項１乃至３のいずれか１項に記載の粒状物の充填方法。
【請求項５】
前記平行四辺形の区域の短い辺に対応する反応管の数に対する長い辺に対応する反応管の数の比が５０以下である請求項１乃至４のいずれか１項に記載の粒状物の充填方法。
【請求項６】
前記平行四辺形の区域あたりの反応管数が５００本以上５，０００本以下である請求項１乃至５のいずれか１項に記載の粒状物の充填方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、多管式反応器への粒状物の充填方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、多管式反応管への粒状物の充填方法は種々提案されている。
【０００３】
例えば、特許文献１には、粒状物が充填された反応管を視覚的に特徴づけるために、反応管を蓋で閉鎖することが記載されている。特許文献２には多管式反応管において反応管を取り付けた管板を放射状の区域に分割して粒状物を充填することが記載されている。特許文献３には充填装置により多管式反応器に触媒等の粒状物を充填することが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】国際公開ＷＯ２００６／１３１５５６号公報
【特許文献２】特開２０１４−２００７８６号公報
【特許文献３】特開２０１３−８１８９８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、これら従前知られた多管式反応器における粒状物の充填方法では、数千本〜数万本の反応管を有する多管式反応管において、粒状物の充填を実施すると、長時間を要することとなり、又、誤充填が頻発する問題があった。とりわけ、オレフィンを酸素含有ガスにより気相で接触酸化して、対応する不飽和アルデヒドを製造するための多管式反応器（以下「前段多管式反応器」と称する場合がある）、又は、不飽和アルデヒドを酸素含有ガスにより気相で接触酸化して対応する不飽和カルボン酸を製造するための多管式反応器（以下「後段多管式反応器」と称する場合がある。）への粒状物の充填においては、複数の粒状物を、それぞれの反応管に多層で充填するが、充填に非常に長い時間を要することと共に、誤充填となる頻度が格段に高くなるという問題があった。尚、本発明における粒状物とは、触媒、不活性物質、又は触媒と不活性物質の混合物である。
【０００６】
本発明は上記問題点を解決するためになされたものである。すなわち、多数の反応管を有する多管式反応管において、短時間でしかも誤充填が少なく効率的に全反応管に粒状物を充填できる方法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】
【０００７】
本発明者は上記課題を解決すべく鋭意研究を重ねた結果、５，０００本以上５０，０００本以下の鉛直方向に配置された反応管と、該反応管の両端部が管板に千鳥状に取り付けられた構造を有する多管式反応器において、上側管板上の反応管端部を区分けしたのちに、該上側管板上より粒状物を反応管に充填する方法であって、区分けされた区域が平行四辺形の区域を含むことにより、短時間で反応管に粒状物を充填することができ、且つ誤充填が少なく効率的に全反応管に粒状物を充填することが可能となることを見いだし、本発明に至った。
【０００８】
すなわち、本発明は以下である。
［１］  ５，０００本以上５０，０００本以下の鉛直方向に配置された反応管と、該反応管の両端部が管板に千鳥状に取り付けられた構造を有する多管式反応器において、
上側管板上の反応管端部を区分けしたのちに、該上側管板上より粒状物を反応管に充填する方法であって、
区分けした区域が平行四辺形の区域を含む粒状物の充填方法。
［２］  前記多管式反応器が不飽和アルデヒド製造用である［１］に記載の充填方法。
［３］  前記多管式反応器が不飽和カルボン酸製造用である［１］に記載の充填方法。
［４］  前記平行四辺形の区域の短い辺に対応する反応管の数が３本以上１５０本以下である［１］乃至［３］のいずれかに記載の粒状物の充填方法。
【０００９】
［５］  前記平行四辺形の区域の短い辺に対応する反応管の数に対する長い辺に対応する反応管の数の比が５０以下である［１］乃至［４］のいずれかに記載の粒状物の充填方法。
［６］  前記平行四辺形の区域あたりの反応管数が５００本以上５，０００本以下である［１］乃至［５］のいずれかに記載の粒状物の充填方法。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の粒状物を充填する方法によれば、多数の反応管を有する多管式反応器への粒状物の充填を、短時間で実施することができ、且つ、誤充填を減らすことができ、多管式反応器における反応が不飽和アルデヒド製造用や不飽和カルボン酸製造用のような、気相反応の場合、差圧上昇を引き起こす反応管が少ない多管式反応器とすることができ、異常反応や差圧上昇を引き起こす反応管が少ない多管式反応器とすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の粒状物の充填を実施する多管式反応器の上側管板上の反応管端部を区分けした実施形態の一例を示す模式的平面図
【図２】従来の多管式反応器の上側管板上の反応管端部を区分けした実施形態の一例を示す模式的平面図
【図３】多管式反応器の上側管板上に反応管の端部を４５°千鳥状に取り付けた一例を示す模式的平面図
【図４】多管式反応器の上側管板上に反応管の端部を６０°千鳥状に取り付けた一例を示す模式的平面図
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明の粒状物の充填方法について、図面を参照に詳細に説明するが、本発明は何ら以下の説明内容に限定されるものではなく、本発明の要旨の範囲内で種々変更して実施することができる。
【００１３】
図１は本発明の粒状物の充填を実施する多管式反応器の上側管板を分割した実施形態の一例を示す模式的平面図である。
【００１４】
本発明の粒状物の充填方法は、多管式反応器の反応管に適用される。該多管式反応器とは鉛直方向に配置された複数の反応管と、該複数の反応管の両端部が管板に千鳥状に取り付けられた構造を有する多管式反応器である。又、該複数の反応管は管状胴体に収納されていることが好ましく、該管板は該管状胴体の上端側、下端側それぞれに配置されていることが好ましい。該管状胴体には熱媒体を通液することにより、反応温度を制御することが可能となる。該複数の反応管の本数は５，０００本以上５０，０００本以下であり、下限は８，０００本であることが好ましく、１０，０００本であることより好ましい。上限は４０，０００本であることが好ましく、３０，０００本であることがより好ましい。本数が前記範囲内であることにより、多管式反応器として経済的かつ安定な操業が可能となる。又、反応管の配置は、反応温度の制御を目的として、各反応管は近接する反応管との間隔を等しくするため、反応管の両端部は管板に千鳥状に取り付けられており、４５°千
鳥状に取り付けられていることが好ましく、６０°千鳥状に取り付けられていることがより好ましい。更に、各反応管の管形状は反応管内の粒状物の充填密度が不均一となったり反応ガスの偏流の発生を避けるため、円柱状であることが好ましい。加えて、各反応管において反応が均一に進行することより、管径は均一であることが好ましい。更に加えて、各反応管で反応にバラつきを生じることなく、効率的に反応を進行させるために、全反応管の両端部が管板上で同一円内に取り付けられていることが好ましい。
【００１５】
本発明の粒状物の充填方法は該多管式反応器の上側管板上より反応管に粒状物を充填するが、上側管板上の反応管の端部を区分けしたのちに、粒状物を充填する。区分けについて説明する前提として、まず、上側管板に千鳥状に取り付けられた反応管の端部の配列について考察する。上側管板上のある直線上に等間隔で反応管の端部を配し、次いでその直線に対して順次平行に配置した直線上に同じく等間隔で反応管の端部を配したものである。すなわち、上側管板上にある反応管の端部は、直線上に配列された反応管の端部の列（「Ａ列」と称する場合がある。）の集合体とみることができる。又、反応管の端部が上側管板に４５°千鳥状に取り付けられている場合、前記直線に対して４５°の角度で引かれた直線上に別の反応管の端部の列（「４５°Ａ列」と称する場合がある。）の集合体が配されているとみることができ、同様に、反応管の端部が上側管板に６０°千鳥状に取り付けられている場合、前記直線に対して６０°の角度で引かれた直線上に別の反応管の端部の列（「６０°Ａ列」と称する場合がある。）の集合体が配されているとみることができる。
【００１６】
上側管板上の反応管の端部の区分けは、まず、Ａ列の集合体を特定の列数に区切ることより行う。該列数は手動により粒状物を充填する場合、割り当てられた人員により管理が可能な列数とすることが好ましく、充填装置により粒状物を充填する場合は、充填装置に具備された粒状物投入部位数に従うことが好ましい。以上より列数としては３以上１５０以下に区切ることが好ましく、より好ましくは５以上１２０以下であり、更に好ましくは１５以上１００以下である。次いで、４５°Ａ列の集合体又は６０°Ａ列の集合体を特定の列数に区切ることにより、上側管板上の反応管の端部を区分けすることができ、区分けされた区域には平行四辺形の区域を含むものとなる。尚、４５°Ａ列の集合体又は６０°Ａ列の集合体の列数の区分けはＡ列と同様、３以上１５０以下に区切ることが好ましく、より好ましくは５以上１２０以下であり、更に好ましくは１５以上１００以下である。
該区分けされた区域が平行四辺形の区域を含むことにより、多管式反応器への粒状物の充填を、短時間で実施することができ、且つ、誤充填を減らすことができることとなる理由は以下である。
例えば、Ａ列の集合体のみを特定の列数で区分けしたのちに、充填装置により粒状物の充填をする場合、充填装置には粒状物投入部位よりも大きな幅があるため、特定の区域で粒状物を充填している期間は、両隣の区域の粒状物の充填は出来なくなり、充填の時間が多大となる可能性がある。よって、図１に示すように、平行四辺形の区域を含む区分けをすることにより、まず、複数の充填装置により、隣り合わないＡ区域に粒状物の充填を実施し、次いで複数の充填装置により、Ｂ区域に粒状物の充填を実施することにより、大幅な充填時間の短縮となることは明らかである。
【００１７】
同様に、例えば、反応器の端部を取り付けた管板上の円を、円の中心を通る線により区分け（特開２０１４−２００７８６号公報）したのちに、複数の人員が手動により粒状物の充填をする場合、各員が担当する区域が狭くなる円の中心に近づくにつれ、境界を見誤り、誤充填の発生する確率が高くなる。加えて、円の中心部分では複数の人員が充填作業を実施することができないので、充填時間が長くかかる可能性がある。
一方図１に示すように、平行四辺形の区域を含む区分けをすることにより、前記した問題は解消し、誤充填の防止と大幅な充填時間の短縮となることは明らかである。
【００１８】
尚、本発明における上側管板上の反応管の端部の区分けとは、区分け境界の反応管の端部に視覚的なマークをつける、区分け境界の反応管の端部の外側の管板面上に視覚的なマークをつける、又は充填装置による粒状物の充填であれば、充填装置内部のプログラムに充填区域が入力されている等境界が識別できる手法であれば構わない。加えて、平行四辺形の区域とは、区分け境界の反応管の端部の中心部を結んだ線が平行四辺形であることを意味する。
【００１９】
前記多管式反応器で行われる反応は特に限定されず、反応管に導入する反応原料も特に限定されないが、気相反応であることが好ましい。とりわけ、該多管式反応器は不飽和アルデヒド製造用であることが好ましく、アクロレイン製造用であることがより好ましい。又、該多管式反応器は不飽和カルボン酸製造用であることが好ましく、アクリル酸製造用であることがより好ましい。不飽和アルデヒド製造用多管式反応器とは、プロピレン等のオレフィン又はターシャリーブタノールを酸素含有ガスと気相接触酸化させてアクロレイン等の対応する不飽和アルデヒドとするための多管式反応器である。又、不飽和カルボン酸製造用多管式反応器とは不飽和アルデヒドを酸素含有ガスと気相接触酸化させてアクリル酸等の対応する不飽和カルボン酸とするための多管式反応器である。前記気相接触酸化は発熱反応であり、粒状物の誤充填等による異常反応発生を極力低減する必要があるため、本発明を適用することが有用である。
【００２０】
前記平行四辺形の区域の短い辺に対応する反応管の数が３本以上１５０本以下であることが好ましく、５本以上１２０本以下であることがより好ましく、１５本以上１００本以下であることが更に好ましい。前記範囲とすることで１つの区域当たりの進捗管理を容易に行いつつ粒状物を充填することができる。
【００２１】
前記平行四辺形の区域の短い辺に対応する反応管の数に対する長い辺に対応する反応管の数の比が５０以下であることが好ましく、２４以下であることがより好ましく、７以下であることが更に好ましい。前記範囲を超えると区域の形状が細く長くなってしまい、１つの区域内の反応管の粒状物充填作業の進捗を管理することが困難になる場合がある。
【００２２】
前記平行四辺形の区域あたりの反応管数が５００本以上５，０００本以下であることが好ましく、６００本以上４５００本以下であることがより好ましく、７００本以上４０００本以下であることが更に好ましい。前記範囲未満であると、１区域に粒状物の充填に費やす時間が短くなる反面、区域内が手狭になり充填作業がしにくく、区域間の移動が頻繁になりすぎるため、区分けの利点が損なわれる場合があり、前記範囲を超えると、充填装置により粒状物の充填をする場合、及び手動による粒状物の充填をする場合のいずれにおいても、１つの区域が大きすぎるため、区分けした区切りを目安に計画的な充填を行うことが困難となる可能性がある。
【実施例】
【００２３】
以下に実施例を挙げて本発明をより具体的に説明するが、本発明はその要旨を超えない限り、以下の実施例に何ら限定されるものではない。
【００２４】
（実施例１）
２７，０００本の鉛直方向に配置された反応管と、該反応管の両端部が管板に６０°千鳥状に取り付けられた構造を有する前段多管式反応器において、該前段多管式反応器の上側管板上より、粒状物の充填を行った。尚、該反応管の管径は全て円柱状であり、且つ管径は均一であった。更に該反応管の端部は管板上に同一円内に取り付けられていた。すなわち、前段多管式反応管はＡ列の列数が１７４であり、６０°Ａ列の列数も１７４の前段多管式反応器である。
該反応管は、鉛直方向に対して４層に区分され、該反応管の鉛直方向下部より、第１層
、第２層、第３層、第４層と称する。該粒状物は各層毎に４種類あり、１層に対して１種類ずつ、下部の層から充填を行う。つまり、第１層に対して対応する１種の粒状物を充填し、第１層の充填を終了した後、第２層に対して対応する１種の粒状物を充填する。同様に第３層、第４層に対して充填を行う。また、以降で述べる誤充填された反応管とは、各層充填後に充填した全反応管について、充填された粒状物上端から管板面までの距離（以下、これを触媒層高と称することがある）を計測し、目標の数値範囲から外れた反応管である。該目標の数値範囲は、多管式反応器の形式、構造及び反応管本数などにより個別に検討され設定される数値範囲であり、多管式反応器内で全反応管に対してガスの偏流を起こさないための数値範囲である。
【００２５】
粒状物の充填の前に、まずＡ列の列数を２５毎に白色のテープを貼り付けて区切った。ただし、区切った結果、１つの区切りだけはＡ列の列数が２４になった。次いで、６０°Ａ列の列数を２５毎に白色のテープを貼り付けて区切る（ただし、区切った結果、１つの区切りだけはＡ列の列数が２４になった）ことにより、合計で４９の区域に区分けした。該区分けした区域には平行四辺形の区域が含まれていた。但し、管板上の円の縁の区分けした区域の形状は平行四辺形にはならず、その区域については従来法と同様の充填作業を行わざるを得なかったが、その影響は殆ど無かった。該区分けした区域において１６人の充填作業者により１人当たり、３乃至４の区域を担当し、当該区域内のみ粒状物の充填作業を行った。
【００２６】
該前段多管式反応器において充填作業を行った結果、２７，０００本に対する第１層の粒状物充填で、誤充填された反応管は８４本（０．３％）であった。第２層充填時の誤充填は３１本(０．１％)、さらに第３層充填時の誤充填は１２本(０．０４％)、第４層充填時の誤充填は３４本(０．１％)で全ての充填を完了した。第１層から第４層までの誤充填された積算の反応管数は、全体２７，０００本のうちの０．５４％であった。
前段多管式反応器における粒状物充填に費やした作業日数は該誤充填された反応管の再充填を含めて作業開始日から充填完了日まで１２日間であった。
【００２７】
（実施例２）
反応管が鉛直方向に対して２層に区分されている以外は、実施例１と同様の構造を有する後段多管式反応器に対し、該後段多管式反応器の上側管板上より、粒状物の充填を行った。尚、区域の区分け、充填作業者数についても実施例１と同じである。粒状物を充填した結果、第１層の粒状物充填で、誤充填された反応管は９８本（０．４％）であった。第２層充填時の誤充填は１０８本(０．４％)で全ての充填を完了することができた。第１層と第２層で誤充填された積算の反応管数は、全体２７，０００本のうちの０．８％であった。
後段多管式反応器における粒状物充填に費やした作業日数は該誤充填された反応管の再充填を含めて作業開始日から充填完了日まで８日間であった。
【００２８】
（比較例１）
上側管板上で反応管端部の区分けを行わなかったこと以外は、実施例１と同様に、前段多管式反応器の反応管２７，０００本に粒状物を充填した。その結果、２７，０００本に対する第１層の粒状物充填で、誤充填された反応管は１１８本（０．４％）であった。第２層充填時の誤充填は１６４本(０．６％)、さらに第３層充填時の誤充填は９４本(０．
３％)、第４層充填時の誤充填は１５３本(０．６％)で全ての充填を完了した。第１層か
ら第４層までの誤充填された積算の反応管数は、全体２７，０００本のうちの１．９％であった。
前段多管式反応器における粒状物充填に費やした作業日数は該誤充填された反応管の再充填を含めて作業開始日から充填完了日まで２０日間であった。
【００２９】
（比較例２）
上側管板上で反応管端部の区分けを行わなかったこと以外は、実施例２と同様に、後段多管式反応器の反応管２７，０００本に粒状物を充填した。その結果、２７，０００本に対する第１層の粒状物充填で、誤充填された反応管は１１０本（０．４％）であった。第２層充填時の誤充填は１６７本(０．６％)であった。第１層と第２層で誤充填された積算の反応管数は、全体２７，０００本のうちの１．０％であった。
後段多管式反応器における粒状物充填に費やした作業日数は該誤充填された反応管の再充填を含めて作業開始日から充填完了日まで１５日間であった。
【００３０】
（比較例３）
１３，３４６本の鉛直方向に配置された反応管と、該反応管の両端部が管板上に６０°千鳥状に同一円内に取り付けられた構造を有する前段多管式反応器において、該前段多管式反応器の上側管板上より、粒状物の充填を行った。尚、該反応管の管径は全て円柱状であり、且つ管径は均一であった。
該前段多管式反応器の反応管に実施例１と同様に粒状物４種類を各反応管４層に１２人の充填作業者により充填した。尚、上側管板上の反応管端部の区分けは、図２に示すように反応管の端部を取り付けた円の中央から円周部へ直線状に青色のテープを張り付け、６本の直線により６つの扇形の区域とした。その結果、１３，３４６本に対する第１層の粒状物充填で、誤充填された反応管は３１本（０．２％）であった。第２層充填時の誤充填は７８本(０．６％)、さらに第３層充填時の誤充填は６２本(０．５％)、第４層充填時の誤充填は６７本(０．５％)で全ての充填を完了した。第１層から第４層までの誤充填された積算の反応管数は、全体１３，３４６本のうちの１．８％であった。
前段多管式反応器における粒状物充填に費やした作業日数は該誤充填された反応管の再充填を含めて作業開始日から充填完了日まで１１日間であった。
【００３１】
（比較例４）
１０，８０６本の鉛直方向に配置された反応管と、該反応管の両端部が管板上に６０°千鳥状に同一円内に取り付けられた構造を有する後段多管式反応器において、該前段多管式反応器の上側管板上より、粒状物の充填を行った。尚、該反応管の管径は全て円柱状であり、且つ管径は均一であった。
該後段多管式反応器の反応管に実施例２と同様に粒状物２種類を各反応管２層に１２人の充填作業者により充填した。尚、上側管板上の反応管端部の区分けは、図２に示すように反応器の端部を取り付けた円の中央から円周部へ直線状に青色のテープを張り付け、６本の直線により６つの扇形の区域とした。その結果、１０，８０６本に対する第１層の粒状物充填で、誤充填された反応管は１１本（０．１％）であった。第２層充填時の誤充填は８４本(０．８％)であった。第１層と第２層で誤充填された積算の反応管数は、全体１０，８０６本のうちの０．９％であった。
後段多管式反応器における粒状物充填に費やした作業日数は該誤充填された反応管の再充填を含めて作業開始日から充填完了日まで８日間であった。
【００３２】
本発明の上側管板上の反応管の端部を平行四辺形の区域を含む区域に区分けし、粒状物の充填を実施すれば、実施例において示されているように、多数の反応管を有する多管式反応器への粒状物の充填を、短時間で実施することができ、且つ、誤充填を減らすことができ、異常反応や差圧上昇を引き起こす反応管が少ない多管式反応器とすることができることが予測できる。
【符号の説明】
【００３３】
１  反応管端部
２  特定の列数で区分けした反応管の端部の列（Ａ列）
３  特定の列数で区分けした反応管の端部の列（４５°Ａ列又は６０°Ａ列）
４  管板上に取り付けられた反応管の端部が存在する円
５  管板上の反応管の端部が存在する円の中央から円周部への区分けのための線
【図１】
2018153741.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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