(57)【要約】  本発明は、平行に配置され、それぞれの間隙（２）により分離されている、２個以上の垂直なサーモプレート（１）を使用して、反応器中で、不均一粒子状触媒の存在で、流体反応混合物の反応を監視、制御および／または調節する方法に関する。前記間隙（２）は不均一粒子状触媒を含有し、流体反応混合物が通過する。本発明は調節信号として１個以上の間隙（２）で、それぞれの間隙（２）の高さにより分配されて配置される２個以上の測定点で決定される温度を選択することを特徴とする。
2007519508.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
不均一粒子状触媒の存在で、垂直にかつ互いに平行に、それぞれ１つの間隙（２）を解放して配置される２個以上のサーモプレート（１）を有し、間隙（２）に不均一粒子状触媒が設置され、流体反応混合物が間隙（２）を貫流する反応器中で、流体反応混合物の反応を監視、制御および／または調節する方法において、監視、制御および／または調節パラメーターとして、１個以上の間隙（２）で、それぞれの間隙（２）の高さにより分配されて配置される１個以上の測定点で測定される１個以上の温度値を選択することを特徴とする、流体反応混合物の反応を監視、制御および／または調節する方法。
【請求項２】
他の監視、制御および／または調節パラメーターとして、１個以上の間隙（２）中の流体反応混合物の組成を選択し、前記組成をそれぞれの間隙（２）の高さにより分配されて配置される１個以上の測定点で測定する請求項１記載の方法。
【請求項３】
間隙（２）に配置され、反応器の外部に開口し、それぞれ１個以上の測定点を有する１つの温度測定インサート（４）を包囲するスリーブ（３）を有することを特徴とする請求項１の方法を実施する装置。
【請求項４】
スリーブが間隙（２）中に長手方向に配置されている請求項３記載の装置。
【請求項５】
サーモプレート（１）が１個以上の立方形サーモプレート装置（１０）に配置され、サーモプレート装置はそれぞれ２個以上の長方形の、互いに平行に、それぞれ１つの間隙（２）を解放して配置されるサーモプレート（１）から形成され、
サーモプレート装置（１０）は圧力を解放する、主にシリンダー状シェル（１１、１２、１３）により完全に包囲され、シリンダージャケット（１１）および両方の端部で閉鎖された同じフード（１３）を有し、フードの縦軸がサーモプレート（１）の平面に対して平行に配列され、
流体反応混合物がフード（１２、１３）により境界付けられた反応器内部空間を貫流することを除いて、間隙（２）のみを貫流するように、１個以上の閉鎖部品（１４、１５）が配置され、
１個以上の互いに独立した温度測定インサート（４）を有するそれぞれのサーモプレート装置（１０）に、有利に２個または３個の、より有利に３個の温度測定インサート（４）が備えられている、請求項３または４記載の装置。
【請求項６】
温度測定インサート（４）が複式測定インサート、有利にマルチサーモエレメントである請求項３から５までのいずれか１項記載の装置。
【請求項７】
スリーブが有利に金属管、特に４〜１５ｍｍ、有利に６〜１０ｍｍ、より有利に６〜８ｍｍの範囲の外径および更に有利に０.８〜１.５ｍｍ、有利に１ｍｍの壁厚を有する金属管である請求項３から５までのいずれか１項記載の装置。
【請求項８】
スリーブ（３）が反応器内部空間内に１個以上の分離点を有する請求項３から７までのいずれか１項記載の装置。
【請求項９】
温度測定インサート（４）の測定点が期待される温度極大値および／または特に大きい温度勾配を有する反応器部分では、互いにかなり小さい間隔で配置され、残りの反応器部分では互いにかなり大きい間隔で配置されている請求項３から８までのいずれか１項記載の装置。
【請求項１０】
温度測定インサート（４）を包囲するスリーブ（３）が反応器の上と下の両方に開口し、温度特性の妨害されない測定のために、有利に等間隔の測定点が備えられる温度測定インサート（４）を連続的にスリーブ（３）に移動できる請求項３から９までのいずれか１項記載の装置。
【請求項１１】
温度測定インサート（４）が５〜６０個、有利に１０〜５０個、より有利に１５〜４０個、更に有利に２０〜３０個の測定点を有する請求項３から１０までのいずれか１項記載の装置。
【請求項１２】
温度測定インサート（４）が２０個の測定点および約３.８ｍｍの外径を有し、スリーブ（３）が６ｍｍまたは１／４インチの外径および４ｍｍまたは５／３２インチの内径を有する請求項１１記載の装置。
【請求項１３】
温度測定インサート（４）が４０個の測定点および約２.５ｍｍの外径を有し、スリーブ（３）が５ｍｍまたは３／１６インチの外径および３ｍｍまたは１／８インチの内径を有する請求項１１記載の装置。
【請求項１４】
スリーブ（３）が間隙（２）の中心に長手方向に配置される請求項４から１３までのいずれか１項記載の装置。
【請求項１５】
スリーブ（３）が間隙（２）の横方向の境界（６）に配置される請求項４から１３までのいずれか１項記載の装置。
【請求項１６】
間隙（２）の横方向の境界（６）とスリーブ（３）の間に断熱部品が用意され、スリーブ（３）が有利に間隙（２）に固定して設置され、スリーブ（３）がより有利に正方形または半円形横断面を有する請求項１５記載の装置。
【請求項１７】
間隙（２）にスリーブ（３）が水平に配置される請求項３または５から１３までのいずれか１項記載の装置。
【請求項１８】
請求項３から１６までのいずれか１項記載の装置のほかに、１個以上の間隙（２）にそれぞれ１つのスリーブ（３）が用意され、前記スリーブは穿孔（７）およびスリーブ（３）に導入する少なくとも１個の試料採取管（８）を有し、前記管がスリーブ（３）に、流体反応混合物がスリーブ（３）内の穿孔（７）をとおり試料採取管（８）に流れるように配置され、反応器の外部に試料採取管（８）から取り出され、分析される請求項２記載の方法を実施する装置。
【請求項１９】
試料採取管（８）がスリーブ（３）に、試料採取管（８）の開口がスリーブ（３）の穿孔（７）に直接配置されるように固定して接続されている請求項１８記載の装置。
【請求項２０】
試料採取管（８）が穿孔されたスリーブ（３）に回転可能に配置され、流体反応混合物が常に１つのみの開口により試料採取管（８）に流れるように、ジャケット表面上にずれて配置された２個以上の開口を有する請求項１８記載の装置。
【請求項２１】
試料採取管（８）の開口がその長手方向にスロットとして形成される請求項２０記載の装置。
【請求項２２】
それぞれの試料採取管（８）が２個以上、有利に２〜４個の、互いに分離した部屋を有し、それぞれの部屋は開口を有し、前記開口に流体反応混合物がスリーブ（３）内の穿孔（７）により流れ、流体反応混合物がそれぞれの部屋から別々に取り出され、分析される請求項１８から２１までのいずれか１項記載の装置。
【請求項２３】
部屋が互いに隣接してまたは同心状に配置される請求項２２記載の装置。
【請求項２４】
多数の部屋を有する試料採取管（８）がその縦軸の周りに回転可能に形成される請求項２１または２２記載の装置。
【請求項２５】
２個以上の試料採取管（８）が用意され、それぞれスリーブ（３）に、それぞれの試料採取管（８）の開口が直接スリーブ（３）の穿孔（７）に配置され、個々の試料採取管（８）が間隙（２）にそれぞれ異なる高さで開口するように、固定して接続される請求項１８から２４までのいずれか１項記載の装置。
【請求項２６】
スリーブ（３）がそれ自体試料採取管（８）として形成される請求項１８記載の装置。
【請求項２７】
反応器に、請求項３から１７までおよび／または請求項１８から２６までのいずれか１項記載の装置を取り付ける方法において、前記装置が、反応器の、流体反応混合物の供給と同じ側から設置されることを特徴とする、反応器に装置を取り付ける方法。
【請求項２８】
装置を設置し、流体反応混合物を反応器にそれぞれ上から供給し、スリーブ（３）が間隙（２）の上側部分にのみ、特にほぼ間隙（２）の中点まで穿孔（７）を有する請求項２７記載の方法。
【請求項２９】
装置を設置し、流体反応混合物を反応器にそれぞれ下から供給し、熱媒体が有利にサーモプレート（１）を通過し、反応条件下で部分的にまたは完全に蒸発する請求項２７記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、サーモプレートを有する反応器中の流体反応混合物の反応を監視、制御および／または調節する方法およびこの方法を実施するための装置に関する。
【０００２】
化学的処理技術において、不均一粒子状触媒の存在で実施される、流体、すなわちガス状、液状またはガス状／液状の反応混合物の多くの反応、特に部分酸化反応が知られている。これらの反応は一般に発熱性であり、しばしば強い発熱性である。これらの反応はこれまで工業的規模で主に触媒管を有する管束反応器中で実施され、触媒管に不均一粒子状触媒を導入し、触媒管を流体反応混合物が通過し、排出される反応熱が触媒管の間の中間空間に循環する熱媒体により間接的に除去される。使用される熱媒体はしばしば溶融塩である。
【０００３】
代案として、熱媒体がプレート型熱伝達体を通過する熱媒体により反応熱を除去することができる。熱交換体プレート、熱伝達体プレートおよびサーモプレートの語はプレート型熱伝達体に関して実質的に同じ意味で使用される。
【０００４】
熱伝達体プレートは主にシート状構造体として定義され、前記構造体は導入管と排出管を備え、表面領域に比べて少ない厚さを有する内部を有する。熱伝達プレートは一般に金属シート、しばしばスチールプレートから製造される。しかし適用の場合に応じて、特に反応媒体および熱媒体の特性に応じて、特別な、特に耐腐食性材料または被覆された材料を使用することができる。熱媒体の導入装置および排出装置は一般に熱交換プレートの反対側の端部に配置される。使用される熱媒体はしばしば水またはジフィル（ジフェニルエーテル７０〜７５質量％およびジフェニル２５〜３０質量％の混合物）であり、これらは時折沸騰作業中に蒸発する。低い蒸気圧およびイオン液を有する他の有機熱媒体を使用することもできる。
【０００５】
熱媒体としてのイオン液の使用はドイツ特許第１０３１６４１８号に記載される。硫酸塩、燐酸塩、ホウ酸塩または珪酸塩イオンを有するイオン液が有利である。一価金属イオン、特にアルカリ金属イオンおよび他のカチオン、特にイミダゾリウムカチオンを有するイオン液が特に適している。カチオンとしてイミダゾリウム、ピリジニウムまたはホスホニウムカチオンを有するイオン液も有利である。
【０００６】
サーモプレートの語は特に１個、一般に２個の金属シートが点溶接および／またはロール溶接により互いに結合しており、しばしば油圧を使用して可塑的に成形してポケットを形成する、熱伝達体プレートに使用される。
【０００７】
本発明の意味で熱交換体プレート、熱伝達体プレートおよびサーモプレートの語は前記定義の意味で使用される。
【０００８】
サーモプレートを使用して部分酸化を実施する反応器は例えばドイツ特許第１９９５２９６４号から知られている。反応器中の熱伝達体プレートの周りの層で部分酸化を実施するために触媒を有する装置が記載される。反応混合物を一方の反応器端部で熱伝達体プレートの間の反応器内部に供給し、反対側の端部で除去し、熱伝達体プレートの間の中間空間を貫流する。
【０００９】
ドイツ特許第１９７５４１８５号は冷却媒体が熱伝達体プレートを貫流し、熱伝達体プレートがサーモプレートとして形成され、サーモプレートが少なくとも２個のスチールプレートを有し、スチールプレートが予め決定された位置で一緒に結合して流動通路を形成する、冷却媒体により間接的熱除去手段を有する他の反応器を記載する。
【００１０】
その有利な構成はドイツ特許第１９８４８２０８号に記載され、それによれば冷却媒体が貫流するサーモプレートとして形成される熱伝達体プレートが例えば長方形または正方形の横断面を有するプレート集合体に結合し、プレート集合体がケーシングを有する。封入されたプレート集合体は周囲の面での適合を必要とせず、従ってシリンダー反応器容器の内壁に予め決定された間隔を有して使用される。プレート熱伝達体またはそのケーシングと容器内壁の間の自由表面はケーシングの上側部分および下側部分で案内プレートで覆われ、反応媒体が触媒が充填された室を迂回することを避ける。
【００１１】
プレート熱伝達体の形で存在する、反応熱を除去する装置を有する他の反応器はＷＯＡ０１／８５３３１号に記載される。主にシリンダー形状の反応器が連続的触媒床を有し、触媒床にプレート熱伝達体が組み込まれる。
【００１２】
ドイツ特許第１０３３３８６６号は、反応混合物と外部環境の過剰に高い圧力差の場合にサーモプレートの一方の面の高い圧力の結果である変形により生じる問題および反応混合物が高圧または減圧下に存在する場合に生じることがある高い熱負荷下の再成形の結果としての機械的安定性の問題の回避を記載し、これらの問題は、不均一粒子状触媒の存在で流体反応混合物を部分的に酸化する反応器を備えることにより回避され、前記反応器は、
１個以上の立方形サーモプレート装置を有し、前記装置はそれぞれ互いに平行にそれぞれ１つの間隙を解放して配置された、２個以上の長方形のサーモプレートから形成され、間隙に不均一粒子状触媒を充填することができ、間隙に流体反応混合物が貫流し、反応熱が熱媒体により吸収され、熱媒体はサーモプレートを貫流し、少なくとも部分的に蒸発し、更に
実質的にシリンダー状シェルを有し、前記シェルはサーモプレート装置で圧力を解放し、サーモプレート装置を完全に包囲し、シリンダージャケットおよびフードを有し、前記フードは両方の端部でジャケットを閉鎖し、ジャケットの縦軸がサーモプレートの平面に平行に配列し、更に
１個以上の閉鎖部品を有し、前記部品は、流体反応混合物が、フードにより境界付けられる反応器内部空間を貫流することを除いて、間隙のみを貫流するように配置される。
【００１３】
従って本発明の課題は、反応器に配置されるサーモプレートを有する反応器中で実施し、サーモプレートの間の間隙に不均一粒子状触媒が配置され、触媒を反応媒体が貫流し、熱媒体がサーモプレートを貫流する、流体反応混合物の反応を監視、制御および／または調節する方法を提供することである。
【００１４】
従って、不均一粒子状触媒の存在で、垂直にかつ互いに平行に、それぞれ１つの間隙を解放して配置される２個以上のサーモプレートを有し、間隙に不均一粒子状触媒が設置され、流体反応混合物が間隙を貫流する反応器中で、流体反応混合物の反応を監視、制御および／または調節する方法が見出され、前記方法は、監視、制御および／または調節パラメーターとして、１個以上の間隙で、それぞれの間隙の高さにより分配されて配置される１個以上の測定点で測定される１個以上の温度値を選択することを特徴とする。
【００１５】
本発明により、選択される監視、制御および／または調節パラメーターは１個以上の間隙で、それぞれの間隙の高さにより分配されて配置される１個以上の測定点で測定される１個以上の温度値である。
【００１６】
付加的にそれぞれの間隙の高さにより分配されて配置される１個以上の測定点で決定される他の監視、制御および／または調節パラメーターとして１個以上の間隙で流体反応混合物の組成を選択することが有利である。
【００１７】
反応器の作業条件の決定に関して、触媒床の温度範囲の知識がかなり重要である。これは温度の位置の分布に関し、例えば温度最大値（ホットスポット）の大きさおよび位置に関する。反応媒体の流動通路に沿った温度特性は反応装置の調節および制御にとって重要である。
【００１８】
定常状態の運転のほかに開始、停止または例えば延長した時間により時間とともに変動する運転の境界条件、例えば触媒活性（失活）の変化も制御しなければならない。測定した温度にもとづき、例えば安全運転を保証することができるが、それぞれの場合に有利である最適な運転状態を調節し、維持することもできる。結果として、例えば反応物質組成、反応物質流動速度、冷却温度および冷却媒体供給量に関して、最も有利な運転方式が可能である。更に触媒床の付加的な濃度測定は反応の物質特性を監視し、例えば反応動力学を運転条件下で決定する。例えば触媒の失活特性を、貫流の進行中に、濃度特性に関して、特に温度特性と一緒に、特性化することができ、これを反応物質負荷量および方法の流速に適用することにより副生成物の形成を少なくして有利な反応の制御に利用することができ、触媒および反応器の構成の改良に利用することができる。
【００１９】
発明者は２つのサーモプレートの間の間隙に、間隙の高さにより導入された粒子状触媒の温度特性、すなわち流動通路に沿った温度特性および触媒の高さによる濃度特性、すなわち流動通路に沿った濃度特性を、測定作業自体により工程を妨害せずに決定できることを認識した。
【００２０】
本発明の方法により監視、制御および／または調節できる不均一粒子状触媒の存在での流体反応混合物の化学反応に関して、原則的に制限が存在しない。前記反応は有利にガス状反応混合物の反応、特に酸化反応または部分酸化反応である。
【００２１】
サーモプレートを有する反応はすでに記載されている。
【００２２】
サーモプレートは有利に腐食しない材料、特に、例えば材料番号１.４５４１または１.４４０４、１.４５７１または１.４４０６、１.４５３９または１.４５４７および１.４３０１を有するステンレス鋼から製造される。
【００２３】
この目的に使用される金属シートの材料の厚さは１〜４ｍｍの間で、１.５〜３ｍｍの間でまたは２〜２.５ｍｍの間でまたは２.５ｍｍに選択できる。
【００２４】
一般に２つの金属シートをその縦方向の端面で接合し、サーモプレートを形成し、この場合に熱媒体が後で配置される空間がすべての面で閉鎖されるように、ロールシームまたは横方向の溶接または両者の組合せが可能である。サーモプレートの縁部は、有利に、わずかに冷却され、触媒が一般に設置される縁部領域がきわめて低い形状膨張率を有するように、縦方向の縁部の横方向のロールシームでまたはロールシーム内で除去される。
【００２５】
金属シートを長方形の表面により分配される点溶接により一緒に接合する。直線、湾曲および環状ロールシームによる少なくとも部分的な接合が可能である。熱媒体が貫流する体積を付加的なロールシームにより複数の分離領域に分けることもできる。
【００２６】
サーモプレートに溶接点を配置する１つの可能性は、３０〜８０ｍｍまたは３５〜７０ｍｍの同じ距離の点間隔で整列することであるが、４０〜６０ｍｍの間隔も可能であり、他の構成では４５〜５０ｍｍおよび４６〜４８ｍｍの間隔を有する。典型的に製造の結果として点間隔は±１ｍｍまで変動し、直に接する列の溶接点はプレートの長手方向で見てそれぞれ溶接点間隔の半分だけずれて配置される。プレートの長手方向の点溶接の列は５〜５０ｍｍまたは８〜２５ｍｍの間隔を有して同じ距離であることもできるが、１０〜２０ｍｍおよび１２〜１４ｍｍの間隔も使用できる。更に適用の場合に適合する前記の溶接点の間隔および列の間隔の組合せも可能である。列の間隔は点の間隔に関して決められた形状の関係にあることができ、典型的に点間隔の１／４またはいくらか小さく、製造の進行中にサーモプレートの決められた均一な膨張が存在する。予め決められた溶接点および列の間隔に関してプレート表面積単位当たりの決められた数の溶接点が示される。可能な値はプレート表面積１ｍ２当たり２００〜３０００であり、典型的な値は１４００〜２６００である。有利に溶接点間隔×５および列の間隔×５の長方形の表面部分で２０〜３５個の溶接点が存在する。
【００２７】
サーモプレートの幅は実質的に製造技術の配慮により制限され、１００〜２５００ｍｍまたは５００〜１５００ｍｍであることができる。サーモプレートの長さは反応、特に反応の温度特性に依存し、５００〜７０００ｍｍまたは３０００〜４０００ｍｍであることができる。
【００２８】
それぞれの場合に２個以上のサーモプレートを平行に配置し、互いに離してサーモプレート装置を形成する。これにより直に接するプレートの間に形成されるシャフト状間隙を生じ、前記プレートはプレート間隔の最も狭い位置で、例えば８〜１５０ｍｍまたは１０〜１００ｍｍの幅を有する。１つの可能な構成は１２〜５０ｍｍまたは１４〜２５ｍｍの幅であるが、１６〜２０ｍｍも選択できる。１７ｍｍの間隙の間隔も試験された。
【００２９】
サーモプレート装置の個々のサーモプレートの間に、例えば大きい表面積のプレートの場合に、付加的にスペーサーを設置して、プレートの間隔または位置を変化する変形を防ぐことができる。これらのスペーサーを設置するために、例えば円形ロールシームまたは大きい直径の溶接点により熱媒体の流動領域から金属プレートの部分を除去することができ、例えば前記部分の中心のホールをスクリューまたは溶接により保証できる棒形スペーサーのプレートに導入することができる。
【００３０】
個々のプレートの間の間隙は同じ間隔を有することができるが、場合により反応が許容するかまたは所望の反応が必要とする場合または装置または冷却技術の利点を達成できる場合は、間隙は異なる幅であってもよい。
【００３１】
触媒粒子を充填したサーモプレート装置の間隙は互いに対して閉鎖する、例えば溶接により閉鎖するかまたは処理面で一緒に接合することができる。
【００３２】
個々のサーモプレートを一緒に接合して装置を形成する場合に、所望の間隙の間隔を調節するために、プレートをその位置でおよび離れて固定する。
【００３３】
直に接するサーモプレートの溶接点は互いに反対側にまたは互いにずれていてもよい。
【００３４】
本発明は更に前記方法を実施する装置を提供し、前記装置は２つのサーモプレートの間の間隙に、有利に長手方向に配置され、反応器の外部に開口するスリーブを有することを特徴とし、前記スリーブは温度測定インサート、例えば１個以上の測定点を有する１個以上のサーモエレメントを包囲する。
【００３５】
サーモプレートは有利に１個以上の立方形サーモプレート装置に配置され、サーモプレート装置はそれぞれ２個以上の長方形の、互いに平行に、それぞれ１つの間隙を解放して配置されるサーモプレートから形成され、
サーモプレート装置は圧力を解放する、主にシリンダー状シェルにより完全に包囲され、シリンダージャケットおよびフードを有し、フードは両方の端部で閉鎖され、縦軸がサーモプレートの平面に対して平行に配列され、
流体反応混合物がフードにより結合した反応器内部を貫流することを除いて、間隙のみを貫流するように、１個以上の閉鎖部品が配置され、
１個以上の互いに独立した温度測定インサートを有するそれぞれのサーモプレート装置に有利に２個または３個の、より有利に３個の温度測定インサートが備えられている。
【００３６】
それぞれ少なくとも１個の独立した温度測定インサートが備えられたそれぞれのサーモプレート装置により、それぞれのサーモプレート装置を個々に評価し、監視することができる。個々の温度測定インサートが故障した場合に、それにもかかわらず安全運転が保証されるように、それぞれのサーモプレート装置に１個より多い温度測定インサートを備えることが有利である。サーモプレート装置１個当たりそれぞれ３個の温度測定インサートを使用する場合に、温度測定インサートの試験、維持または故障の場合に、特に温度信号を保護回路に機能的に利用する場合に、安全運転を維持することができる。
【００３７】
スリーブは有利に金属管、特に４〜１５ｍｍ、特に６〜１０ｍｍ、しばしば６〜８ｍｍの範囲の外径を有し、更に有利に０.８〜１.５ｍｍ、有利に１ｍｍの壁厚を有する金属管である。スリーブに有用な材料は、原則的にサーモプレートに使用できる材料と同じ材料であるが、スリーブとサーモプレートは同じ材料から製造しなくてもよい。非鉄金属もスリーブとして使用できる。
【００３８】
技術水準により、管束反応器の場合に、温度測定スリーブまたは温度測定インサートを触媒床に挿入する場合に、これらの管に残留する通常の反応管に、相当する反応特性、従って代表的温度測定を可能にするために、増加した内径を有する特別に製造した管を使用することが必要である。
【００３９】
反応管の中心に、その縦軸に測定部品を収容するスリーブの通常の配置がスリーブを設置しない反応管に比べて流動特性および温度特性の高い歪みを生じ、従って、例えば横断面により異なる壁厚を有する、反応管、触媒充填物およびスリーブの特別の配置またはドイツ特許第１０１１０８４７号に記載されるように、触媒管中のスリーブの特別の配置が必要であるが、意想外にもサーモプレートを有する反応器が触媒床で温度特性を測定するためにサーモプレートの間の間隙にこのような特別の配置を必ずしも必要としないことが判明した。
【００４０】
温度測定インサート自体または温度測定インサートを包囲するスリーブを間隙に、有利に２つのサーモプレートの間に縦方向に配置することだけが必要である。
【００４１】
２つのサーモプレートからの温度測定インサートまたはスリーブの間隔は有利にそれぞれ等しくてもよく、すなわち１つの構成では温度測定インサートが間隙の中心に配置される。
【００４２】
スリーブをサーモプレートの間の間隙に導入するために、サーモプレートがそれぞれ同じ溶接点パターンを有し、隣のサーモプレートの溶接点が互いに反対側にある場合が特に有利である。
【００４３】
スリーブは反応器の外部に、反応器の上と下で開口することができる。１つの有利な構成において、スリーブが反応器の上および下で開口することが可能である。この場合に温度測定インサートを連続的にスリーブに移動し、不連続の温度測定だけでなく、温度特性の連続的説明を測定できる。この目的のために、個々の測定部品、しかし有利に多くの部分の測定部品、特に有利に同じ距離の測定間隔を有する測定部品を使用することができ、それというのも温度特性の妨害されない測定のために必要な移動通路が唯一の測定点間隔であるからである。
【００４４】
スリーブをシームレスに外部反応器ジャケットに導入するかまたは触媒充填サーモプレート装置の上の領域に、または下から導入する場合は、サーモプレート装置の下に接続部品を有することができる。特に有利な変形において、スリーブは反応器内部に分離点を有し、分離点は特に切断リングまたはクランプリング接続部分として示され、組み立てがかなり容易になる。
【００４５】
温度測定インサートは一般にその長さによりおよび間隙の高さにより分配された多数の測定点を有する。有用な温度測定インサートは有利に（複合サーモエレメントとして知られる）複合測定インサートであるが、他のすべての、特に物理的温度測定原理、例えば白金抵抗温度計、例えばＰＴ−１００またはＰＴ−１０００抵抗温度計、または半導体センサーを使用できる。使用温度に依存して、有用なサーモエレメントはＤＩＮ４３７１０、およびＤＩＮＥＮ６０５８４に記載されるすべてのサーモエレメント、有利にＤＩＮＥＮ６０５８４によるＫタイプサーモエレメントである。
【００４６】
分配された測定点は同じ距離で配置できるが、特に有利に予想した温度極大値および／または特に大きい温度勾配を有する反応器領域では互いにかなり小さい間隔を有して、および残りの反応器領域では互いにかなり大きい間隔を有して配置することができる。
【００４７】
温度測定インサートは有利に５〜６０個、有利に１０〜５０個、より有利に１５〜４０個、更に有利に２０〜３０個の測定点を有する。
【００４８】
１つの有利な構成において、温度測定インサートは２０個の測定点および約３.８ｍｍの外径を有し、温度測定インサートは外径６ｍｍまたは１／４インチおよび内径４ｍｍまたは５／３２インチを有するスリーブに設置できる。
【００４９】
他の有利な構成において、温度測定インサートは４０個の測定点および外径約２.５ｍｍを有し、温度測定インサートは外径５ｍｍまたは３／１６インチおよび内径３ｍｍまたは１／８インチを有するスリーブに設置できる。
【００５０】
１つの構成において、サーモエレメントを包囲するスリーブを２つのサーモプレートの間の間隙の横方向の境界に配置できる。測定歪みを回避するために、この場合に間隙の横方向の境界とスリーブの間に断熱部品を用意し、床の縁部で代表的な温度信号を取得できることが有利である。この場合に間隙にスリーブを固定して設置することが特に有利であり、スリーブがそこに残ることができ、触媒充填物と一緒に設置し、除去する必要がない。この場合にスリーブは非円筒形状、例えば正方形または半円の横断面を有して示すことができる。
【００５１】
更に温度測定インサートを包囲するスリーブを間隙に水平に２つのサーモプレートの間に配置することもできる。これは間隙の横断面により温度特性を測定することを可能にする。
【００５２】
本発明の装置の他の有利な構成において、温度測定を有する前記スリーブのほかに、それぞれ１つのスリーブが１個以上の間隙に用意され、穿孔およびスリーブ内部に導入するための少なくとも１個の試料採取管を有し、前記試料採取管は間隙に配置され、流体反応混合物がスリーブ内の穿孔をとおり試料採取管の内部に流れ、後で試料採取管から反応器の外部に除去され、分析される。
【００５３】
使用されるスリーブは一般に金属管であり、有利に５〜１５ｍｍ、特に８〜１０ｍｍの範囲の外径および有利に１ｍｍの壁厚を有する。本発明によりスリーブは穿孔、すなわち反応空間に向かう開口を有し、開口はその形状に関して原則的に制限されない。しかし円形の形を有する開口が有利である。特に試料採取管の長手方向にスロットを配置するスロット状形状も可能である。穿孔は有利にスリーブの全ジャケット表面積の１〜５０％、有利に１〜１０％の全表面積を有する。穿孔は流体反応混合物がスリーブに流れ、その開口によりスリーブ内部に配置された試料採取管に到達するために使用される。反応器の外部に試料採取管から取り出される試料を例えば利用できる分析装置を使用して分析することができる。試料を採取し、連続的にまたは一定の時間間隔をおいて分析することも同様に可能である。
【００５４】
試料の取り出しは反応装置の自己圧により調節弁またはオーバーフロー装置により、またはポンプまたはコンプレッサーまたは放熱器／噴射器を使用して行うことができ、この場合に試料を気圧または気圧に比べて減少したまたは高めた圧力を有する装置に導入することができる。測定の精度を高めるために、試料を導入する分析装置を一定の値に調節することが有利である。
【００５５】
有利な構成において、穿孔したスリーブを間隙の中心に配置する。この配置において間隙内の流動特性の対称性が特に小さい程度で崩壊する。上または下から垂直に設置することができ、流体反応混合物の供給と同じ反応器の面から有利に設置する。
【００５６】
両方にスリーブを設置し、流体反応混合物をそれぞれ上から反応器に供給する構成において、有利に間隙の上側部分でのみ、特にそのほぼ中点まで、スリーブに穿孔が用意される。試料採取管がスリーブの上側部分にのみ、組成を決定するために、試料を開口により取る位置まで広がるので、その下に配置されるスリーブの空白領域はそうでなければ反応混合物のバイパスを形成する。これは間隙の上側部分にのみスリーブに穿孔を用意することにより回避される。
【００５７】
同様にスリーブを設置し、流体反応混合物を反応器にそれぞれ下から供給し、熱媒体を有利にサーモプレートに導入し、反応条件下で部分的にまたは完全に沸騰することが可能である。
【００５８】
試料採取管の開口が直接スリーブの穿孔に配置され、試料採取管の開口とスリーブが重なるように、試料採取管を有利にスリーブに固定して接続することができる。
【００５９】
他の有利な構成において、流体反応混合物が１つのみの開口により常に試料採取管に流れるように、試料採取管を穿孔したスリーブに回転可能に配置し、試料採取管がジャケット表面にずれて配置される少なくとも２個の開口を有する。試料採取管の開口は有利にスロットとしてその長手方向に配置され、スロットはスリーブの開口と試料採取管が適合する場合に多くの手段を利用可能にする。
【００６０】
この構成は１つの試料採取管を使用して間隙の高さに分配される多数の位置から試料を取ることを可能にする。
【００６１】
他の有利な変形において、それぞれの試料採取管は少なくとも２個、有利に２〜４個の互いに分離した部屋を有し、それぞれは１つの開口を有し、開口に流体反応混合物がスリーブの穿孔をとおり流れ、流体反応混合物はそれぞれの部屋から別々に除去され、分析される。部屋は互いに隣接してまたは同心状に配置することができる。
【００６２】
試料採取管内の２つ以上の分離した部屋の形成は流体反応混合物の試料を取ることができる測定点の数を増加する。
【００６３】
試料採取管に多数の部屋が用意され、試料採取管が付加的に試料採取管の縦軸の周りに回転できるように配置されることが特に有利である。これはそれぞれの部屋に対して２個以上の、有利に４個の互いにずれたスロットが、配置される流体反応混合物を受け入れることを可能にし、この場合に流体反応混合物が、それぞれの部屋に、常にそれぞれ１つのみの開口により流れる。この構成は更に流体反応混合物の組成に対する測定点の数を増加する。
【００６４】
他の有利な構成において、２個以上の試料採取管が用意され、それぞれスリーブに固定して接続され、それぞれの試料採取管の開口が直接スリーブの穿孔に配置され、個々の試料採取管がそれぞれ異なる高さで間隙に開口する。更にそれぞれ１つの試料採取管と直接接続する位置にのみ穿孔を用意し、付加的にスリーブに試料採取管の開口と異なる位置に１つの他の穿孔を用意し、これに流体反応混合物が流れることによりスリーブそれ自体を試料採取管として形成することもできる。
【００６５】
本発明の方法および装置は該当する反応の経過および実際の温度、有利にホットスポットに決定的な温度の正確な知識を、簡単な方法で、利用できる分析装置を利用して可能にする。これは触媒の負荷限界にかなり近い運転を可能にする。触媒をより良好に利用することができ、同時に好ましくない高いホットスポット形成による損傷が回避される。更に該当する反応の経過の知識を使用して、間隙中に、変動する方法で、該当する反応の経過に適合して、触媒活性を空間的に形成することができる。これは、特に熱の負荷がより多くかかる部分で触媒を保護し、より長いまたはより有利な利用のために触媒の老化をより有利に調節する。
【００６６】
更に反応器を実質的により一様に運転することができ、このことがそこで行われる反応の全体の選択率に有利に作用する。更に該当する反応の経過に対する触媒活性の適合は熱媒体の必要な量を減少する。
【００６７】
本発明を図面により以下に詳細に説明する。
【００６８】
図１は図１Ａに横断面で示される、サーモエレメントを収容するための、中心に配置されたスリーブを有するサーモプレートを有する反応器の縦断面図であり、
図２は図２Ａに横断面で示される、横方向に配置されたスリーブを有する他の構成の縦断面図であり、
図３は図３Ａに横断面で示され、図３Ｂに詳しく示される、間隙に水平に配置されるスリーブを有する他の構成の縦断面図であり。
図４は図４Ａに横断面で示される穿孔を有するスリーブおよび試料採取管の他の構成の断面図であり、
図５はサーモプレート装置中の本発明のスリーブを説明する図であり、
図６はサーモプレート表面の有利な溶接点分布の図である。
【００６９】
図面において同じ参照番号は同じかまたは相当する特徴を表す。
【００７０】
図１はサーモプレート１を有する反応器の断面図であり、サーモプレートは固定触媒床が導入された中間間隙２を有する。示された有利な構成において、スリーブ３は間隙２の中心に配置され、サーモエレメント４を包囲し、サーモエレメントは例として４個の測定点を有する。スリーブ３およびサーモエレメント４は反応器ジャケット内のノズルにより反応器の外部に突出する。
【００７１】
図１Ａの横断面図はスリーブ３に配置されたサーモエレメント４を有するシリンダー形状のスリーブ３を示す。
【００７２】
図２は示されていない２つのサーモプレートの間の間隙２の部分の反応器の縦断面図を示す。間隙２に、その横方向の境界６に、サーモエレメント４を有するスリーブ３が配置される。スリーブ３と間隙２の横方向の境界の間に断熱部品５が用意される。
【００７３】
図２の横断面図はサーモプレート１を示し、横方向の境界６へのその保護手段、サーモエレメント４を有するスリーブ３のシリンダー形の構成および断熱部品５の形を固定する構成を含む。
【００７４】
図３は間隙２にサーモエレメント４を有するスリーブ３の水平の配置を有する他の構成の断面図である。スリーブは間隙に突出するその端部の近くに穿孔７を有し、穿孔により反応混合物の試料を取ることができる。
【００７５】
図４は試料採取管８に試料を入れるためにスリーブ３に穿孔７を有するスリーブ３を有する他の構成の縦断面図を示す。試料採取管８を有するスリーブ３がノズル９をこえて反応器の外部に突出する。
【００７６】
図４Ａの横断面図はスリーブ３の構成を横断面で示し、開口７および試料採取管８を有する。
【００７７】
図５は中間間隙２を有する平行なサーモプレート１を有する反応器の断面図を示す。例としてスリーブ３が示され、その縦方向で、２つのサーモプレート１の間の間隙２に突出し、反応器ジャケット内のノズル９により反応器の外部に開口する。
【００７８】
図６はサーモプレート表面上の２つの有利な溶接点分布を示す。それぞれの場合に水平軸上の溶接点間隔の５倍に相当し、垂直軸上の列の間隔の５倍に相当するサーモプレート１の長方形の表面部分が示される。図６の上側の図は５倍の溶接点間隔および５倍の列の間隔を有するサーモプレート１の示された表面部分上の全部で３３個の溶接点を有する有利な溶接点分布を示し、下側の図は同じ寸法の表面部分上の２５個の溶接点を有する他の有利な配置を示す。
【図面の簡単な説明】
【００７９】
【図１】サーモエレメントを収容するための、中心に配置されたスリーブを有するサーモプレートを有する反応器の縦断面図である。
【図１Ａ】図１の反応器の横断面図である。
【図２】横方向に配置されたスリーブを有する他の構成の縦断面図である。
【図２Ａ】図２の構成の横断面図である。
【図３】間隙に水平に配置されるスリーブを有する他の構成の縦断面図である。
【図３Ａ】図３の構成の横断面図である。
【図３Ｂ】図３の構成の詳しい図である。
【図４】穿孔を有するスリーブおよび試料採取管の他の構成の断面図である。
【図４Ａ】図４の構成の横断面図である。
【図５】サーモプレート装置中の本発明のスリーブを説明する図である。
【図６】サーモプレート表面の有利な溶接点分布の図である。
【図１】
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【図１Ａ】
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【図２】
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【図２Ａ】
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【図３】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図４】
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【図４Ａ】
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【図５】
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【図６】
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【国際調査報告】
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