(57)【要約】【課題】ＨＣｌから塩素を製造するための反応器および方法【解決手段】ガス透過板が設置された流動床において、不均一系触媒の存在下に、酸素を用いた気相酸化によって塩化水素から塩素を製造するための反応器であって、  ガス透過板が流動床中に設置された熱交換器と熱伝導性を保持して接続された反応器。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガス透過板（１７）が設置された流動床（２）において、不均一系触媒の存在下に、酸素を用いた気相酸化によって塩化水素から塩素を製造するための反応器であって、
ガス透過板（１７）が流動床（２）中に設置された熱交換器（９）と熱伝導性を保持して接続される反応器。
【請求項２】
ガス透過板（１７）の熱伝導性が流動床（２）の熱伝導性よりも大きい請求項１に記載の反応器。
【請求項３】
熱交換器（９）が流動床中に水平に延在する管（１６）を有し且つガス透過板（１７）に接続されている請求項１又は２に記載の反応器。
【請求項４】
水平管（１６）がシェル・アンド・チューブ式熱交換器（９）の垂直な熱交換管（１５）に接続している請求項３に記載の反応器。
【請求項５】
ガス透過板（１７）がプレート熱交換器の垂直板を相互に接続している請求項１又は２に記載の反応器。
【請求項６】
熱移動媒体が流れる流路又は管が、ガス透過板（１７）を介して延在している請求項１又は２に記載の反応器。
【請求項７】
ガス透過板（１７）として多孔板が用いられている請求項１〜６のいずれか１項に記載の反応器。
【請求項８】
規則又は不規則メッシュ構造体がガス透過板として用いられる請求項１〜６のいずれか１項に記載の反応器。
【請求項９】
塩化水素及び酸素が、ウィンドボックス（３）及びガス分配器（４）を介して流動床に導入される請求項１〜８のいずれか１項に記載の反応器。
【請求項１０】
ガス分配器（４）として少なくとも一枚の多孔板が用いられる請求項９に記載の反応器。
【請求項１１】
ガス分配器（４）としてガス分配ノズルを有する少なくとも一枚の板が用いられる請求項９に記載の反応器。
【請求項１２】
衝撃装置がガス流入口上のウィンドボックス中に設置されている請求項９〜１１のいずれか１項に記載の反応器。
【請求項１３】
衝撃装置が流入方向に対する横断面に配置された漏斗型又は円形ドーム型の平型金属シートである請求項１２に記載の反応器。
【請求項１４】
不均一系触媒を含む粒状の流動床材料が流動床（２）の形成のために用いられる請求項１〜１３のいずれか１項に記載の反応器。
【請求項１５】
反応器（２１）の内壁、ガス透過板（１７）、熱交換器表面、ウィンドボックス（３）の内壁及びガス分配器（４）が、スチール又はニッケル合金からなる請求項１〜１４のいずれか１項に記載の反応器。
【請求項１６】
ガス分配器（４）がセラミック材料から作製されている請求項１〜１４のいずれか１項に記載の反応器。
【請求項１７】
請求項１〜１６のいずれか１項に記載の反応器を使用した酸素を用いる気相酸化による塩化水素からの塩素の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、流動床中の不均一系触媒の存在下での酸素を用いた気相酸化による塩化水素から塩素を製造するための反応器に関する。さらに、本発明は、前記反応器を用いた塩素の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
１８６８年、ディーコンによって見出された発熱平衡反応中での酸素を使用した塩化水素の触媒による酸化が、産業上の塩素化学の始まりである。塩素アルカリ電気分解がディーコン法を遠くバックグラウンドまで押し進め、製造される実質的に全ての塩素は塩化ナトリウム水溶液の電気分解によって得られる。
【０００３】
しかしながら、塩素への世界的な要求が水酸化ナトリウムへの要求よりもより強くなってきていることから、ディーコン法の魅力は近年、再び高まっている。この進展が、水酸化ナトリウムの製造から切り離された魅力的な塩化水素の酸化による塩素の製造方法を作り出した。さらに塩化水素は、イソシアネート製造でのホスゲン化反応等における副産物として大量に得られる。イソシアネートの製造において形成された塩化水素は、塩化ビニル、さらにはＰＶＣを得るために処理される１，２−ジクロロエタンへのエチレンのオキシ塩素化へ大部分が使用される。塩化水素を得るさらなる方法としては、塩化ビニルの製造、ポリカーボネート生産及びＰＶＣの再生利用などである。
【０００４】
塩素への塩化水素の酸化は平衡反応である。平衡の位置は、温度が上昇するにつれて最終生成物から離れる。したがって、非常に高い触媒活性を有し且つ反応を比較的、低温度で進められる触媒を使用するのが有用である。このような触媒としては、特に銅に基づく触媒、０．１〜２０質量％の含有量でルテニウム酸化物を含み、そしてルテニウム酸化物の平均粒子径が１．０〜１０．０ｎｍである活性組成ルテニウム酸化物又はルテニウム複合酸化物などからなる、特許文献１に記載される担持触媒などのルテニウムに基づく触媒などである。ルテニウムに基づく他の担持触媒としては、特許文献２に記載されるものが知られている：酸化チタン及び酸化ジルコニウム、ルテニウム−カルボニル複合体、無機酸のルテニウム塩、ルテニウム−ニトロシル複合体、ルテニウム−アミン複合体、有機アミンのルテニウム複合体又はルテニウム−アセチルアセトネート複合体等の少なくとも一種の化合物を含む塩化ルテニウム触媒。ルテニウムに加えて、金が前記触媒の活性成分中に存在していてもよい。
【０００５】
固体触媒の存在下で実施される気相反応では、気体と固体との優れた混合性及び均一な分布が流動床反応器の使用によって達成される。気泡の凝集及びこのような気体と固体の混合性の低下を抑制するため、特許文献３では流動床中に等しい間隔で多孔板が設置された流動床反応器が開示されている。多孔板を介して流れるにつれて、凝集した気泡は崩壊する。これは、固体との気体の混合性を向上させることができる。
【０００６】
特許文献３において、クロム酸化物が触媒として使用されている。これとは対照的に、ルテニウムに基づく触媒は感温である。４００℃を超える温度で、揮発性のルテニウム化合物が形成される。したがって、活性成分の損失を抑制するため、４００℃以下の温度で可能な限り等温でルテニウムに基づく触媒の存在下、塩化水素からの塩素の製造方法を実施することが必要である。
【０００７】
【特許文献１】ＤＥ−Ａ１９７４８２９９
【特許文献２】ＤＥ−Ａ１９７３４４１２
【特許文献３】ＥＰ−Ａ０３３１４６５
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
したがって、本発明の目的は、気相と固相との混合性に優れ且つ非常に等温で行うことができる、酸素を用いた気相酸化による塩化水素から塩素を製造するための反応器を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的は、流動床中に収容された熱交換器及びガス透過板を有し、流動床における不均一系触媒の存在下での酸素を用いた気相酸化による塩化水素からの塩素を製造するための反応器によって達成される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
ガス透過板は熱伝導性を保持して熱交換器と接続される。
【００１１】
ガス透過板が熱を吸収して、それを熱交換器へ伝導させるリブとして作用するので、ガス透過板と熱交換器との間の熱伝導性を保持する接続は、流動床中の熱移動領域を向上させる。これを達成するために、ガス透過板の熱伝導性は、流動床中の熱伝導性よりも大きいことが必要である。
【００１２】
ガス透過板と熱交換器との間の熱伝導性を保持する接続は、押込（ｐｏｓｉｔｉｖｅ）、摩擦（ｆｒｉｃｔｉｏｎａｌ）又は集積（ｉｎｔｅｇｒａｌ）などであってもよい。押込接続は、ボルト、ピン又はリベットなどを含む接続である。摩擦接続は、ねじ込み式接続、締め付け取り付け部品又は弾力性の連結を有する接続などである。集積接続としては、溶接、はんだ付け及び接着などが上げられる。
【００１３】
ガス透過板から熱交換器への熱伝達が最も優れているので、集積接続が好ましい。
【００１４】
等温流動床は、非常に大きな熱伝達領域を設けることによって得られるのが好ましい。好ましい熱交換器は、例えば、熱輸送媒体が流れており且つ流動床中に水平もしくは垂直に配置された管又は流動床において垂直に配置された板を有するシェル・アンド・チューブ式熱交換器などである。熱交換管又は熱交換板は、流動床の流動化が熱交換器の設置によって不利に作用しないように流動床内に配置するのが好ましい。
【００１５】
熱輸送媒体が流れる板を用いる場合、これらはガス透過板、好ましくは熱交換器に対して垂直に配置されたガス透過板によって互いに接続されているのが好ましい。
【００１６】
シェル・アンド・チューブ式熱交換器を用いた好ましい実施形態において、流動床中で垂直に配置された個々の熱交換管は、水平管によって互いに接続される。このガス透過板は水平管上にあるのが好ましい。さらなる実施形態において、水平管はガス透過板に接続されていてもよい。ここで、水平管によって囲まれた領域は、ガス透過板によって閉じられる。
【００１７】
熱輸送媒体は、熱交換器中に生じている温度で化学的及び熱的に安定であるように選択すべきである。したがって、好ましい熱輸送媒体は、溶融塩、好ましくは４００℃以下の反応温度で気化する液体である。特に好ましい熱輸送媒体は、１０〜６０ｂａｒの圧力での水である。熱輸送媒体としての気化液の有利な点は、それらの温度が熱輸送媒体の気化の間に変わらないことである。当該方法では等温状態を熱交換器中で達成することができる。
【００１８】
熱交換器に用いられる構成材料は、スチール又はニッケル合金が好ましい。塩酸の凝縮を除外できない場合には、ニッケル合金を使用するのが好ましい。したがって、例えば２５ｂａｒの圧力での水は約２２４℃で凝縮する。液体水が生じた場合には、塩化水素はその中で溶解して塩酸を形成する。
【００１９】
流動床中のガス透過板の設置は、対象とする方法での泡及び固体の動きを左右し、したがって反応器中のガスの滞留時間を最適化する。特に、ガス透過板は凝集した気泡を別々に分裂させる役割を果たし、流動粉体中に比較的、少量の気泡が均一に分布するのを確実にする。ガス透過板として多孔板又はメッシュ型構造体を用いるのが好ましい。ガス透過板におけるそれぞれの孔径は、好ましくは１〜１０００００ｍｍ2の範囲、より好ましくは５〜１００００ｍｍ2の範囲、特に１０〜１０００ｍｍ2の範囲である。
【００２０】
さらなる実施形態において、ガス透過板は規則又は不規則メッシュ構造体である。規則メッシュ構造体としてはスクリーン又は格子構造などであり、不規則メッシュ構造体としてはニット（ｋｎｉｔｓ）又は紐（ｂｒａｉｄｓ）などである。
【００２１】
孔径又はガス透過板の構造は泡の結合を防止するように選択する。本質的なものによって生じる固体の動きの妨害は流動床における熱伝導効率の低下をもたらすと主張する当業者に一般的に公知の関係に反して、泡の結合の防止は流動床において気泡をより小さくし、本質的なものによる低下を超えて流動床中の熱伝導を全体的に改善する程度にまで流動床中での熱伝導を改善することが分かった。より小さな気泡によれば、流動床がより効率的に混合されて一定の温度分布をもたらす。さらに、流動床内の熱伝導が断熱性を有する大きな気泡によって妨害されない。これは熱交換器への熱伝導を改善して流動床からの熱除去の向上をさらにもたらす。したがって、熱交換器をより小さくすることができ、これにより材料削減及びコスト削減が可能となる。
【００２２】
ガス透過板は、好ましくは５〜２００ｃｍ、より好ましくは１０〜１００ｃｍ、特に好ましくは２０〜５０ｃｍの間隔を有しているのが好ましい。
【００２３】
熱交換器のように、ガス透過板はスチール又はニッケル合金からなるのが好ましい。ここでも、塩酸の凝縮を除外できない場合には、ニッケル合金を使用するのが好ましい。
【００２４】
流動床は、反応器壁の周囲から分離しているのが好ましい。反応器壁は、ガス漏れがなく且つ周囲に対して断熱されているのが好ましい。当該方法では、例えば、反応に関与するガスは反応器壁から周囲への漏れを防止する。反応器壁の断熱は流動床の辺縁部における反応温度の低下を防止する。当該方法では、反応が流動床の領域全体上で均一に生じるのを確実にする。また、反応器壁の断熱は、触れた時にやけどをもたらし得る反応器の外部の熱面がないので、必要不可欠な安全措置を減じる。
【００２５】
反応器壁は円筒型が好ましいが、他のいかなる横断面を有していてもよい。反応器壁の厚さは、反応器の周囲及び高さを超える熱応力を回避できるようなものであるのが好ましい。同時に、反応器壁の機械的安定性を確保すべきである。
【００２６】
反応器壁として好ましい材料は、反応器中での副生成物の形成を除外でき且つ機械的安定性を有するあらゆる金属材料である。反応器壁はスチール又はニッケル合金からなるのが好ましい。さらに、反応器壁はニッケル又はニッケル合金で内側を被覆されていてもよい。反応器中での塩酸の凝縮を除外できない場合にニッケル合金を使用するのが好ましい。
【００２７】
仕込みガスの塩化水素及び酸素は流動床の下方に位置するウィンドボックスを介して送給されるのが好ましい。塩化水素を含むガス流及び酸素含有ガス流はウィンドボックス中に別々に送給されて、ウィンドボックス中で混合されてもよい。しかしながら、混合はウィンドボックスの上流で行われるのが好ましく、これにより塩化水素及び酸素を含むガス流が送り込まれる。
【００２８】
ガスは、ウィンドボックスの底面、側面又は隅角（ｔａｎｇｅｎｔｉａｌｌｙ）からウィンドボックスへ送給することができる。ガスの隅角導入の場合、ウィンドボックス内で旋回運動が生じる。底面からガスが送給される場合、中央に送り込まれるのが好ましい。ウィンドボックスは当業者の公知のいかなる形状であってもよい。円形横断面を有する流動床反応器を使用する場合、ウィンドボックスは円形ドーム型、円錐状又は円筒型であるのが好ましい。
【００２９】
好ましいウィンドボックスの材料としては、副生成物の形成を除外でき且つ機械的安定性が確実である全ての金属材料である。しかしながら、金属材料とは別にウィンドボックスはセラミック材料からなってもよい。
【００３０】
好ましい実施形態において、仕込みガス流はウィンドボックスへ下方から中央に導入される。ウィンドボックスは、円形ドーム型である場合には、突然の横断面の拡大を回避するように設定される。ウィンドボックス内のエッジの回避はウィンドボックスの内壁の腐食をもたらし得る乱流を抑制する。
【００３１】
ウィンドボックス内のガス流の均一な分布を向上させ且つガスが流動床へ均一に流れるのを確実にするため、好ましい実施形態においては、流入しているガスの流れに逆らって衝撃装置（ｉｍｐｉｎｇｅｍｅｎｔ  ｄｅｖｉｃｅ）がウィンドボックス内に配置される。衝撃装置によって起こされたガス流の偏差は、流入している仕込みガスのモーメントの損失をもたらす。衝撃装置は、漏斗型又は円形ドーム型の単板であるのが好ましい。反応ガスと接触し得る他の全ての面のように、衝撃板はスチール又はニッケル合金からなるのが好ましい。ニッケル合金は塩酸の凝縮を除外できない場合に使用する。
【００３２】
ウィンドボックスはガス流が固定床へ送給されるのを介してガス分配器と隣接している。ガス分配器は、横断面上の均一なガス分布が確実となるように設計させるのが好ましい。
【００３３】
好ましいガス分配器は、例えば、多孔板又は板上に分散されたガス分配ノズルなどである。
【００３４】
ウィンドボックスが流動床へのガスの導入用として用いられる場合、ガス分配器はウィンドボックスと流動床との間の境界となっているのが好ましい。
【００３５】
ウィンドボックスを介したガスの導入とは別に、ガスはウィンドボックスを用いずに流動床へ直接、送給することもできる。このためには、ガス分配器は、流動床へガスが流れるパイプシステムとして構成されるのが好ましい。
【００３６】
塩化水素の触媒を用いた酸化は、１〜２５ｂａｒ、好ましくは１．２〜２０ｂａｒ、特に好ましくは１．５〜１７ｂａｒ、特に２．０〜１５ｂａｒの圧力で、１８０〜５００℃、好ましくは２００〜４５０℃、特に好ましくは３００〜４００℃の反応温度で、流動床において等温的又はほぼ等温的に実施されるのが好ましい。
【００３７】
本発明の方法に用いられる触媒は、ＤＥ−Ａ１９７  ４８  ２９９又はＤＥ−Ａ１９７  ３４  ４１２に記載される上述したルテニウムに基づく触媒など、原理上は、塩素への塩化水素の酸化用として知られている全ての触媒である。また、ＤＥ−Ａ１０２  ４４  ９９６において記載される金に基づく触媒であって、それぞれ触媒の全質量に対して、０．００１〜３０質量％の金、０〜３質量％の一種以上のアルカリ土類金属、０〜３質量％の一種以上のアルカリ金属、１〜１０質量％の一種以上の希土類金属、並びに０〜１０質量％のルテニウム、パラジウム、オスミウム、イリジウム、銀、銅及びレニウムよりなる群から選択される一種以上の他の金属を担体上に含む触媒が好ましい。
【００３８】
特に好ましい実施形態において、流動床を形成するために使用される粒状材料が不均一系触媒からなる。ここで、流動床の粒状材料のそれぞれの粒子は、活性成分が含浸された触媒担体を形成する。好ましい担体材料としては、例えば、二酸化ケイ素、グラファイト、ルチル型又はアナターゼ型構造を有する二酸化チタン、二酸化ジルコニウム、酸化アルミニウム又はこれらの混合物、好ましくは二酸化チタン、二酸化ジルコニウム、酸化アルミニウム又はこれらの混合物、特に好ましくはγ−若しくはδ−酸化アルミニウム又はこれらの混合物である。
【００３９】
担持された銅又はルテニウム触媒は、担体材料にＣｕＣｌ2又はＲｕＣｌ3、及び必要であれば好ましくは塩化物の形態を有するドープ用促進剤の水溶液を含浸させることによって得られる。触媒の成形は、担持材料の含浸の後、好ましくは前に実施すればよい。
【００４０】
好ましいドープ用促進剤としては、リチウム、ナトリウム、カリウム、ルビジウム及びセシウム、好ましくはリチウム、ナトリウム及びカリウム、特に好ましくはカリウムなどのアルカリ金属、マグネシウム、カルシウム、ストロンチウム及びバリウム、好ましくはマグネシウム及びカルシウム、特に好ましくはマグネシウムなどのアルカリ土類金属、スカンジウム、イットリウム、ランタン、セリウム、プラセオジウム及びネオジウム、好ましくはスカンジウム、イットリウム、ランタン及びセリウム、特に好ましくはランタン及びセリウムなどの希土類金属、又はこれらの混合物である。
【００４１】
その後、粒状材料の粒子は、１００〜４００℃、好ましくは１００〜３００℃の温度、窒素、アルゴン又は空気雰囲気下などで、乾燥させ、必要であれば焼成することができる。粒状材料の粒子は好ましくは、初めに１００〜１５０℃で乾燥させた後、２００〜４００℃で焼成するのが好ましい。
【００４２】
流動床において活性成分が含浸された粒状材料とは別に、不活性な粒状材料の粒子が流動床中にさらに存在していてもよい。用いられる不活性材料は、例えば、二酸化チタン、二酸化ジルコニウム又はこれらの混合物、酸化アルミニウム、ステアタイト、セラミック、ガラス、グラファイト及びステンレススチールである。不活性粒状材料の粒子は、活性成分が含浸された粒状材料の粒子と同様の外形寸法を有しているのが好ましい。
【００４３】
流動床上には、流動床の流動する粒状材料が気相とは分離している遊離領域がある。可能な限り少量の固体とともに流動床反応器からガスを除去するために、好ましい実施形態において、固体の沈殿度を高める固体沈降分離装置（ｓｏｌｉｄｓ  ｐｒｅｃｉｐｉｔａｔｏｒ）が遊離領域中で使用される。
【００４４】
固体沈降分離装置は、気泡が離れるにつれて流動床から巻き上げれる粒状材料の粒子の放出高さを超える高さに配置されるのが好ましい。これらの固体沈降分離装置に必要とされる沈降性能は、流動床と固体沈降分離装置との間の距離を適切なものとすることによって最小化される。
【００４５】
好ましい固体沈降分離装置は、例えば、サイクロン及びキャンドルフィルターである。
【００４６】
遊離領域中の表面ガス速度を減じるために、当該領域は円錐状に広くなっていてもよい。この方法では、固体沈降分離装置の必要とされる沈殿性能をさらに減じることができる。
【００４７】
分離領域及び１種以上の固体沈降分離装置の材料として、副生成物の形成を排除でき、必要とされる機械的安定性を確実とする金属材料が用いられるのが好ましい。固体沈降分離装置及び分離領域用の材料として特に好ましくは、スチール及びニッケル合金である。好ましいニッケル合金としては、ハステロイ（Ｈａｓｔｅｌｏｙ）材又はインコネルなどである。これらは、塩酸の濃縮が除外できない場合に使用される。
【００４８】
固体を沈殿させるためにキャンドルフィルターを用いる場合、好ましい金属材料だけでなくセラミック材をも使用することができる。
【実施例】
【００４９】
本発明を以下に図面を用いてより詳細に説明する。
【００５０】
下図において：
図１  本発明により構成される流動床反応器の断面図を示す。
図２  図１における線ＡＡ間の断面図を示す。
図３  図１における線ＢＢ間の断面図を示す。
図４  図１におけるＣの細部を示す。
図５  図１における線ＤＤ間の断面図を示す。
【００５１】
図１は、本発明により構成される流動床反応器の断面図を概略的に示す。
反応器１は、流動床２、ウィンドボックス３、ガス分配器４、分離領域５及び少なくとも一種の固体沈降分離装置６からなる。仕込みガスはウィンドボックス３へ送給される。ガスの導入は、矢印７により示される。ウィンドボックス３へのガスの導入は、図に示すように下からの他、側面から実施することができる。塩化水素を含むガス流及び酸素含有ガス流は、ウィンドボックス３の上流で混合されてもよく、又はウィンドボックスへ別々に送給されてもよい。これらを別々に送り込む場合、その後にウィンドボックス３内で混合が生じる。ウィンドボックス３から、ガスはガス分配器４を介して流動床２へと流れる。ガス分配器４の目的は、ガスが流動床２へ均一に流れ、流動床２においてガス及び固体の優れた混合が成し遂げられることを確実にすることである。ガス分配器４は、多孔板又はそれ上に分配されたガス分配ノズルを有する板などであればよい。
【００５２】
流動床２において、塩化水素及び酸素は反応して塩素及び水を形成する。当該反応は熱交換器９を介して除去される熱を放出する。これは当該反応が等温又はほぼ等温条件下で生じるのを確実にする。
【００５３】
熱移動媒体は少なくとも一種の熱移動媒体注入口１０を介して熱交換器９へ装填される。熱移動媒体は、少なくとも一種の熱移動媒体供給管１８を介して少なくとも一種の熱移動媒体分配器１１へ送給される。ここで示される熱交換器９の場合では、熱交換媒体注入口１０は、流動床２の上部領域に設置されている。しかしながら、熱移動媒体注入口１０は流動床２の他の如何なる高さに設置されてもよい。
【００５４】
流動床中に垂直に置かれた熱交換管１５は、一個の熱移動媒体分配器又は複数の熱移動媒体分配器から分岐する。熱移動領域を増加させるため、熱交換管１５は横断管１６によって接続される。同様に熱移動媒体は横断管１６を通って流れる。反応中に放出された熱を取り込むことによって蒸発する熱移動媒体を用いる場合、横断管１６を詰まらせる蒸気プラグが横断管１６内に形成されないようにするため、横断管１６は水平方向から僅かに傾斜しているのが好ましい。水平方向からずれる横断管１６の角度は、好ましくは＜１０°、より好ましくは＜５°、特に好ましくは＜２°である。
【００５５】
熱移動媒体注入口１０の数が熱移動媒体分配器１１の数と同じではない熱交換器９が使用される場合、熱移動媒体分配器１１は、熱移動媒体を熱移動媒体分配器１１へ分配する液体捕集器１２によって互いに接続されているのが好ましい。
【００５６】
熱移動媒体分配器１１とは反対側の端部で、熱交換管１５は少なくとも一種の蒸気捕集器１３へ通じている。熱交換器９が多数の蒸気捕集器１３を有する場合、これらは蒸気排出口１４へ接続されるのが好ましい。蒸発した熱移動媒体は熱交換器９から蒸気排出口１４を介して除去される。その後、熱移動媒体は、再び凝縮させて液体の状態で熱交換器９へフィードバックすることができる別の熱交換器に移動させるのが好ましい。閉じられた熱移動媒体循環は当該方法により達成できる。
【００５７】
熱移動領域をさらに増加させ、流動床中の気泡の均一な分布を達成するために、ガス透過板１７が、ガスの流れる方向に対して横断する流動床中に収容される。ガス透過板１７は、熱伝導性を保持して熱交換管１５と接続される。当該接続は、一体的な溶接接続であるのが好ましい。好ましい実施形態において、ガス透過板１７は溶接などによって横断管１６と一体化されて接続される。ガス透過板１７は、多孔板として、又は規則若しくは不規則メッシュ構造体として構成されるのが好ましい。
【００５８】
流動床２は分離領域５と隣接する。好ましい実施形態において、分離領域５の横断面はガスの流れ方向において増加する。分離領域５は、流動床の粒状材料がガスから分離される領域を表す。ガス流によって噴流する粒状材料の粒子を分離するために、少なくとも一種の固体沈降分離装置６が分離領域５の上部領域に設置されるのが好ましい。一個又は複数の固体沈降分離装置６が反応器１内に設置される図１に示す実施形態とは別に、一個又は複数の固体沈降分離装置６が反応器１の外部に設置されてもよい。矢印８は、一個又は複数の固体沈降分離装置６に続く生成排出物を示す。
【００５９】
図２は、図１の線ＡＡ間の断面の平面図を示す。ここで示す実施形態において、反応器１は、円形断面を有する反応器壁２１によって囲まれている。反応器壁２１は、反応器壁２１を介する熱流を小さくするため、断熱されているのが好ましい。これは、同時に、反応器壁２１の外側が熱くなり過ぎて接触した際に火傷する場合があるので、運転上の安全性に役立つ。反応中に上昇した熱は、熱交換器９を介して除去される。熱移動媒体は、熱移動媒体注入口１０を介して矢印１９の方向へ導入される。熱移動媒体は、図３に示す熱移動媒体供給パイプ１８を介して熱移動媒体分配器１１へと流れる。同様に図３に示す熱交換管１５において、熱移動媒体は図２に示す蒸気捕集器１３の方向に流れる。熱を取り込むことによって、熱移動媒体は熱交換管１５中で蒸発する。蒸発した熱移動媒体は蒸気捕集器１３中で捕集され、蒸気排出口１４へ送給される。蒸気排出口１４からの気体の熱移動媒体が熱交換器９から除去される。これは２２の番号の矢印によって示される。
【００６０】
流動床２内での気泡の凝集を抑制し、流動床２の均一な混合を達成するために、ガス透過板１７は図２及び３で示される網状の構成を有する。
【００６１】
図４は、図１中に標示されたＣの細部を示す。垂直な熱交換管１５は、横断管１６によって等間隔で相互に結合されるのが好ましい。ここで、間隔はガス透過板１７間の間隔と一致しているのが好ましい。横断管１６は、一体化法（ｉｎｔｅｇｒａｌ  ｆａｓｈｉｏｎ）において熱交換管１５と接続しているのが好ましい。しかしながら、当該接続は、パイプクリップ又は当業者の公知の他のパイプ接続方法などによる摩擦であってもよい。ガス透過板１７は熱伝導性を保持して横断管１６と接続しているのが好ましい。この目的のため、ここに示すように、ガス透過板１７は横断管１６の上部に設置されてもよいが、ガス透過板１７が横断管１６の真下に設置される又は横断管１６がガス透過板１７の平面中に設置される配置を考慮するのも可能である。
【００６２】
熱移動媒体は、垂直な熱交換管１５から横断管１６へ流れるのが好ましい。熱移動媒体の蒸発により横断管１６中に蒸気プラグが形成され、横断管１６を閉鎖するのを抑制するために、横断管１６はわずかに傾斜しているのが好ましい。
【００６３】
図５は、図１における線ＤＤに沿った断面図を示す。
【００６４】
図５から、熱移動媒体供給パイプ１８は横断管１６を介して熱交換管１５と接続していないのがわかる。これは、蒸発していない熱移動媒体が熱移動媒体供給パイプ１８へ流れるのを確実にする。さらに、これは、全ての熱移動媒体が熱移動媒体分配器１１を介して熱交換管１５へ流れるのを確実にする。当該方法において、均一な温度分布及び熱移動分布が熱交換器９において達成される。ここで示す実施形態において、全ての熱交換管１５が横断管１６によって相互に接続されているのがわかる。
【００６５】
図２及び３に示す断面図によれば、網状に構成されるガス透過板１７はここで示す実施形態であることがわかる。
【図面の簡単な説明】
【００６６】
【図１】本発明により構成された流動床反応器の断面図である。
【図２】図１における線ＡＡ間の断面図である。
【図３】図１における線ＢＢ間の断面図である。
【図４】図１におけるＣの細部である。
【図５】図１における線ＤＤ間の断面図である。
【符号の説明】
【００６７】
１      反応器
２      流動床
３      ウィンドボックス
４      ガス分配器
５      分離領域
６      固体沈降分離器
７      ガスの導入
８      生成物排出物
９      熱交換器
１０    熱移動媒体注入口
１１    熱移動媒体分配器
１２    熱移動媒体捕集器
１３    蒸気捕集器
１４    蒸気排出口
１５    熱交換管
１６    横断管
１７    ガス透過板
１８    熱移動媒体供給パイプ
１９    熱移動媒体の流入方向
２０    熱移動媒体の流れる方向
２１    反応器壁
２２    熱移動媒体排出方向
【図１】
2007522071.tif 000003
【図２】
2007522071.tif 000004
【図３】
2007522071.tif 000005
【図４】
2007522071.tif 000006
【図５】
2007522071.tif 000007
【手続補正書】
【提出日】平成17年12月8日(2005.12.8)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガス透過板（１７）が設置された流動床（２）において、不均一系触媒の存在下に、酸素を用いた気相酸化によって塩化水素から塩素を製造するための反応器であって、
ガス透過板（１７）が流動床（２）中に設置された熱交換器（９）と熱伝導性を保持して接続され、ガス透過板（１７）の熱伝導性が流動床（２）の熱伝導性よりも大きい反応器。
【請求項２】
熱交換器（９）が流動床中に水平に延在する管（１６）を有し且つガス透過板（１７）に接続されている請求項１に記載の反応器。
【請求項３】
水平管（１６）がシェル・アンド・チューブ式熱交換器（９）の垂直な熱交換管（１５）に接続している請求項２に記載の反応器。
【請求項４】
ガス透過板（１７）がプレート熱交換器の垂直板と相互に接続している請求項１に記載の反応器。
【請求項５】
熱移動媒体が流れる導管又は管が、ガス透過板（１７）を介して延在している請求項１に記載の反応器。
【請求項６】
ガス透過板（１７）として多孔板が用いられている請求項１〜５のいずれか１項に記載の反応器。
【請求項７】
規則又は不規則メッシュ構造体がガス透過板として用いられる請求項１〜５のいずれか１項に記載の反応器。
【請求項８】
塩化水素及び酸素が、ウィンドボックス（３）及びガス分配器（４）を介して流動床に導入される請求項１〜７のいずれか１項に記載の反応器。
【請求項９】
ガス分配器（４）として少なくとも一枚の多孔板が用いられる請求項８に記載の反応器。
【請求項１０】
ガス分配器（４）としてガス分配ノズルを有する少なくとも一枚の板が用いられる請求項８に記載の反応器。
【請求項１１】
衝撃装置がガス流入口上のウィンドボックス中に設置されている請求項８〜１０のいずれか１項に記載の反応器。
【請求項１２】
衝撃装置が流入方向に対する横断面に配置された漏斗型又は円形ドーム型の平型金属シートである請求項１１に記載の反応器。
【請求項１３】
不均一系触媒を含む粒状の流動床材料が流動床（２）の形成のために用いられる請求項１〜１２のいずれか１項に記載の反応器。
【請求項１４】
反応器（２１）の内壁、ガス透過板（１７）、熱交換器表面、ウィンドボックス（３）の内壁及びガス分配器（４）が、スチール又はニッケル合金からなる請求項１〜１３のいずれか１項に記載の反応器。
【請求項１５】
ガス分配器（４）がセラミック材料から作製されている請求項１〜１３のいずれか１項に記載の反応器。
【請求項１６】
請求項１〜１５のいずれか１項に記載の反応器を使用した酸素を用いる気相酸化による塩化水素からの塩素の製造方法。
【国際調査報告】
2007522071.tif 000008
2007522071.tif 000009
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