(57)【要約】  本発明は、流体分配器、反応装置およびその利用に関する。流体分配器は：１以上の流体輸送主管であって、１の流体輸送主管はその中心線および／または中心線の延長線が端と端とを繋いで接合される場合に閉鎖形状を形成するように構成されるか、または、複数の流体輸送主管はその中心線および／または中心線の延長線が端と端とを繋いで接合される場合に閉鎖形状を形成するように構成され、かつ、流体輸送主管の各々は少なくとも１の流体導入口を有する、流体輸送主管と；複数の流体輸送分岐管であって、流体輸送主管の各々に配置され、流体輸送分岐管の各々は始端および終端を有し、始端は流体輸送主管と流体連通可能に接続され、始端および終端は流体輸送分岐管の長さＬを定義する、流体輸送分岐管と；流体輸送分岐管の各々において、流体輸送分岐管の長さに沿って設けられた複数の通気孔と；流体輸送分岐管の各々に配置される接続部であって、流体輸送分岐管が容器のハウジングを通って内部空洞に入った後に、流体輸送分岐管をハウジングに連結するように構成された、接続部と；を含む。流体分配器は、少なくとも窒化脆化のリスクを低減することができる。
2021502895.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
容器の内部空洞に流体を輸送するための流体分配器であって：
１以上の流体輸送主管（好ましくは１〜８、より好ましくは１〜４または１〜２）であって、いずれか１つの前記流体輸送主管は、その中心線および／または中心線の延長線が端と端とを繋いで接合される場合に、閉鎖形状（好ましくは容器の周囲輪郭に実質的に一致する閉鎖形状、より好ましくは実質的に平面の閉鎖形状、より好ましくは実質的に平面の円形、楕円形もしくは多角形形状、より好ましくは、前記閉鎖形状は容器の中心線に実質的に垂直である）を形成するように構成されるか、または、複数の前記流体輸送主管は、それらのそれぞれの中心線および／または中心線の延長線が端と端を繋いで接合される場合に、閉鎖形状（好ましくは容器の周囲輪郭に実質的に一致する閉鎖形状、より好ましくは実質的に平面の閉鎖形状、より好ましくは実質的に平面の円形、楕円形もしくは多角形形状、より好ましくは、前記閉鎖形状は容器の中心線に実質的に垂直である）を形成するように構成され、かつ、前記流体輸送主管の各々は、少なくとも１つ（好ましくは１〜３、より好ましくは１）の流体導入口を有している、流体輸送主管と；
前記流体輸送主管のそれぞれに配置された複数の流体輸送分岐管（好ましくは５〜１００、より好ましくは５〜５０）であって、前記流体輸送分岐管の各々は始端および終端を有し（前記終端は閉鎖、半閉鎖、または開放構造であり、好ましくは閉鎖構成である）、前記始端は前記流体輸送主管に流体連通可能に接続されており、前記始端と前記終端とは、前記流体輸送分岐管の長さＬを定義する、流体輸送分岐管と、
前記流体輸送分岐管の各々において、前記流体輸送分岐管の長さに沿って配置された複数の通気孔（好ましくは２〜１４０、より好ましくは６〜６０）と；
前記流体輸送分岐管の各々に設けられた接続部（好ましくは、前記接続部は前記終端よりも前記始端に近い位置に設けられ、より好ましくは、前記接続部は前記流体輸送分岐管の長さ方向に沿った始端からの距離が前記流体輸送分岐管の長さＬの１／４以下、１／６以下、１／８以下、１／１０以下の位置に設けられている）であって、前記接続部は前記流体輸送分岐管が前記容器のハウジングを通って前記内部空洞に入った後に、前記流体輸送分岐管を前記ハウジング（好ましくはハウジングの外面）に接続（好ましくは固定、より好ましくは気密固定）するように構成されている、接続部と；
を含む、流体分配器。
【請求項２】
複数の前記流体輸送主管の内径は互いに同一または異なっており（例えば、同一である）、それぞれ独立して１５０〜７００ｍｍ（好ましくは１７０〜５００ｍｍ）である、請求項１に記載の流体分配器。
【請求項３】
前記流体輸送分岐管の各々において、複数の前記通気孔は、前記流体輸送分岐管の長さ方向に沿って、前記流体輸送分岐管における前記接続部から前記終端までの管セグメント（内管セグメントとも言う）上に配置される（例えば、等間隔または不等間隔で配置される、より好ましくは任意の２つの隣接する前記通気孔間の距離Ｄ１が互いに同一または異なり、それぞれ独立して１２５〜３７５ｍｍ（好ましくは１７５〜２５０ｍｍ）である）、請求項１に記載の流体分配器。
【請求項４】
前記流体輸送分岐管の少なくとも１つの内管セグメントは、前記流体輸送分岐管の前記接続部から前記終端に向かう方向において、内径が一定又は変化し（例えば、漸増または漸減する）、および／または、前記内管セグメントの長さＬｉは、前記流体輸送分岐管が前記容器の前記ハウジングを通過して前記内部空洞に入った後に、前記内管セグメントの頭部及び尾部に向かう前記内管セグメントの中心線の延長線と前記ハウジングの内面との間に２つの交点が生じ、２つの交点間の線分の長さがＬｄである場合、０＜Ｌｉ＜Ｌｄ、好ましくは０．２５Ｌｄ≦Ｌｉ≦０．９９Ｌｄ、好ましくは０．４０Ｌｄ≦Ｌｉ＜０．９９Ｌｄ、より好ましくは０．４０Ｌｄ≦Ｌｉ＜０．５０Ｌｄである、請求項１に記載の流体分配器。
【請求項５】
前記流体輸送主管の各々において、複数の前記流体輸送分岐管は１以上の群（例えば、２以上の群、特に２〜８群、２〜６群、または、２〜４群のような複数のグループ）に分割され、任意の１の群の流体輸送分岐管において、ｉ）任意の２つの隣接する前記流体輸送分岐管の中心線は同一方向（前記流体輸送分岐管の群の延伸方向とも言う）に沿って互いに平行または実質的に平行であり、および／または、ｉｉ）任意の２つの隣接する前記流体輸送分岐管の内径は互いに同一または異なり（例えば同一）、互いに独立して５０〜１５０ｍｍ（好ましくは６５〜１２５ｍｍ）であり、および／または、ｉｉｉ）任意の２つの隣接する前記流体輸送分岐管の中心線の垂直距離Ｄ２は、互いに同一または異なり（例えば同一）、互いに独立して２５０〜７５０ｍｍ（好ましくは３００〜６５０ｍｍ、より好ましくは３５０〜５５０ｍｍ）、および／またはｉｖ）、Ｄ１とＤ２とは、Ｄ１／Ｄ２≧０．３（好ましくはＤ１／Ｄ２≧０．５）の関係を満たし、および／または、ｖ）２つの隣接する前記流体輸送分岐管の端部は端部同士で接続されて、折り目線または直線の形状を有する線分を形成し（好ましくは、前記折り目線の最高点と最低点との間の高さの差異はＨＣであり、前記流体輸送分岐管の群における最長の前記流体輸送分岐管の長さはＬｍａｘである場合、ＨＣ／Ｌｍａｘ≦４４％、好ましくはＨＣ／Ｌｍａｘ≦３７％、より好ましくはＨＣ／Ｌｍａｘ≦２８％、より好ましくは、ＨＣは実質的に０であり、より好ましくは、前記直線は前記流体輸送分岐管の群の延伸方向に実質的に垂直である）、および／または、ｖｉ）前記流体輸送分岐管の群における最長の前記流体輸送分岐管の長さは、５０００〜２９０００ｍｍ（好ましくは５０００〜２００００ｍｍ、好ましくは５０００〜１００００ｍｍ、より好ましくは６０００〜１００００ｍｍ）である、請求項１に記載の流体分配器。
【請求項６】
前記流体輸送主管のそれぞれにおいて、複数の前記流体輸送分岐管は、１以上の群（例えば、２以上の群、特に２〜８の群、２〜６の群、または２〜４の群のような複数の群）に分割されるか、または、前記流体分配器の全ての前記流体輸送分岐管は１以上の群（例えば、２以上の群、特に２〜８の群、２〜６群、または２〜４群のような複数の群）に分割され、前記流体輸送分岐管の群の間で、ｉ）１の群の前記流体輸送分岐管の延伸方向と他の群の前記流体輸送分岐管の延伸方向とが互いに角度を形成し（好ましくは互いに平行または垂直である）、および／または、ｉｉ）前記閉鎖形状上への前記流体輸送分岐管の１の群の突出が前記閉鎖形状上への前記流体輸送分岐管の他の群の突出と重ならず、好ましくは、前記閉鎖形状において前記流体分配器に含まれる全ての群の前記流体輸送分岐管の突出面積の合計Ａｔは、前記閉鎖形状の面積Ａｃよりも小さく、好ましくはＡｔ／Ａｃが７５％以上であり、より好ましくはＡｔ／Ａｃが８０％以上であり、より好ましくはＡｔ／Ａｃが９０％以上である、請求項１に記載の流体分配器。
【請求項７】
前記流体輸送分岐管の各々の中心線は、（実質的に）直線である、請求項１に記載の流体分配器。
【請求項８】
複数の前記通気孔は、前記流体輸送分岐管の各々において互いに同一または異なり（例えば、同一である）、それぞれ独立して、円形、楕円形、正方形、長方形、台形、および菱形からなる群より選択される周囲形状を有しており、および／または、複数の前記通気孔は互いに同一または異なり（例えば、同一である）、それぞれ独立して、３〜１０ｍｍ（好ましくは４．５〜８．５ｍｍ、より好ましくは５．０〜７．５ｍｍ）の円相当径を有する、請求項１に記載の流体分配器。
【請求項９】
前記流体輸送分岐管の少なくとも１つにおいて、前記流体輸送分岐管の前記接続部から前記始端までの管セグメント（外管セグメントとも言う）上には、流量制御部（好ましくは、流量制御弁）が設けられている、請求項１に記載の流体分配器。
【請求項１０】
前記接続部は、前記流体輸送分岐管を取り囲む形状、好ましくはフランジ形状を有するように構成され、または、前記閉鎖形状は、５．５〜３２．０メートル（好ましくは６．０〜２３．０メートル、より好ましくは１１．０〜２３．０メートル、または１３．０〜２３．０メートル）の直径を有する、請求項１に記載の流体分配器。
【請求項１１】
前記通気孔を取り囲むように配置されたノズルをさらに備える、請求項１に記載の流体分配器。
【請求項１２】
前記容器は流動床反応器であり、前記反応器の前記内部空洞の直径は、５〜２９メートル（好ましくは５〜２０メートル、より好ましくは１０〜２０メートル、または１２〜２０メートル）であり、前記流体は、窒素含有流体またはアンモニア含有流体、特に窒素含有ガスまたはアンモニア含有ガス、特にアルケンおよびアンモニアの混合ガス、より具体的にはプロピレンアンモニア混合ガスである、請求項１に記載の流体分配器。
【請求項１３】
流動床反応器内にプロピレンアンモニア混合ガスを均一に分配するための供給分配器である流体分配器であって、前記供給分配器は：
１以上の分配器入口と；
前記分配器入口に流体連通可能にそれぞれ接続され、前記分配器入口から反応器内部に向かって延伸した複数の流体輸送分岐管と；
前記流体輸送分岐管上に配置された通気孔と；
前記流体輸送分岐管におけるそれぞれの前記通気孔の周囲に設けられ、それぞれの前記通気孔と同軸のノズルであって、これにより、プロピレンアンモニア混合ガスが前記分配器入口、前記流体輸送分岐管、前記通気孔および前記ノズルを通過し、最終的に前記反応器内に均一に分配される、ノズルと；
前記流動床反応器の外側に配置され、１以上の前記分配器入口及び複数の前記流体輸送分岐管にそれぞれ流体連通可能に接続された、１以上の供給主管と；
を含む、流体分配器。
【請求項１４】
請求項１に記載の流体分配器を使用して、流体を容器の内部空洞に輸送する方法であって、
流体（好ましくは気体、より好ましくはプロピレンアンモニア混合気体）を前記流体分配器の少なくとも１つの前記流体導入口に移送し、前記流体を、少なくとも前記流体輸送主管、前記流体輸送分岐管、および前記通気孔を通って前記内部空洞に流入させる工程を含む、方法。
【請求項１５】
反応供給物（好ましくはプロピレンアンモニア混合ガス）をアンモ酸化反応器の内部空洞に供給するための供給分配器としての、請求項１または１３に記載の流体分配器の使用。
【請求項１６】
反応器と、請求項１または１３に記載の流体分配器とを含み、
前記反応器は、少なくとも１つのハウジングと、前記ハウジングに設けられた複数の貫通孔と、前記ハウジングの内面によって定義された内部空洞とを有し、
前記貫通孔は、前記流体分配器の前記流体輸送分岐管と数および配置位置が１対１の対応関係を有し、それによって、前記流体輸送分岐管の各々がそれに対応する１の前記貫通孔を通って前記内部空洞に侵入可能であり、
前記流体輸送分岐管は、前記貫通孔を通過した後、前記流体輸送分岐管の接続部によって、前記ハウジングの外面に気密に固定される、反応装置。
【請求項１７】
請求項１または１３に記載の流体分配器を用いて、もしくは、請求項１４に記載の方法によって、プロピレンアンモニア混合ガスを反応器（好ましくは流動床反応器）の内部空洞に供給する工程、および、前記反応器の前記内部空洞に酸素含有ガス（好ましくは空気）を供給する工程、または、
請求項１６に記載の反応器中でプロピレンをアンモ酸化反応に供してアクリロニトリルを製造する工程
を含む、アクリロニトリルの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は流体分配器に関し、特に、プロピレンアンモニア混合ガスを輸送するのに適した流体分配器に関する。本発明はまた、流体分配器を含む反応装置、および、流体輸送またはアクリロニトリル製造における流体分配器の適用に関する。
【背景技術】
【０００２】
アクリロニトリルは石油化学産業の重要な化学原料であり、国際市場におけるアクリロニトリルの需要は日々増加しており、アクリロニトリル製造企業は更なる能力拡大を望んでいる。増加した反応器サイズの使用は、反応器装置の個数を増加させることなく容量を増加させることができ、また、相対的に、装置の製造コストを減少させ、従って、容量を増加させる主要な手段と考えられる。
【０００３】
アクリロニトリルの製造中、プロピレンアンモニア流体分配器は長時間高温に曝され、流体分配器内のプロピレンアンモニア混合ガス（以下、混合ガスと呼ぶことがある）は、流体分配器のヘッドパイプ／メインパイプ／分岐パイプ（以下、導管と呼ぶことがある）の流れの間、床層によって連続的に加熱されることが知られている。導管内の混合物の移動距離が増加するにつれて、混合物の温度も上昇する。アンモニアが活性窒素原子に分解する温度（以下、この温度を「窒化温度」と呼ぶことがある）よりも混合ガスの温度が高い場合、混合ガス中に遊離アンモニアが連続的に存在するため、アンモニアの一部が活性窒素原子に分解し、導管中の金属原子と結合して脆い金属窒化物を形成し、これは運転条件下で容易に脆化し、流体分配器の破壊を引き起こし、アンモニアの不均一な分配および反応性の低下を引き起こす可能性があり、過酷な場合には分配器を交換するために反応器が停止させられる。
【０００４】
ＵＳ３７０４６９０Ａは分配器を製造するために窒化耐性合金を使用するが、アンモ酸化に特有の特定の問題およびコストを理由として、アクリロニトリル製造会社による使用中に窒化脆化の問題を解決することができないことが証明されている。ＣＮ１０８９５９６Ａは導管内のアンモニア含有混合ガスの温度が窒化反応温度よりも低くなるように、各導管の外面に断熱層を追加することを提案している。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明者は従来の反応器の大きさであっても、プロピレンアンモニア混合ガスの温度が高いために、流体分配器の材料の窒化や脆化の問題が生じ、流体分配器の局所温度が窒化温度よりも長時間高くなることを研究により見出した。反応器径が更に大きくなると、流体分配器内を流れる混合ガスの経路長が更に長くなる傾向になり、これにより流体分配器の窒化脆化の問題が更に悪化することになる。
【０００６】
本発明の発明者らはまた、アクリロニトリル生産の分野だけでなく、メタクリロニトリル生産などの他の流体（特に窒素含有流体、より具体的にはアンモニア含有流体）の輸送の分野においても、同様の問題を解決する必要があることを見出した。
【０００７】
本発明者らは窒化脆化の危険性が低減された特定の構造の流体分配器（供給分配器と呼ばれることもある）を見出すことをさらに検討し、それに基づいて本発明を完成させた。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
具体的には、本発明は以下の態様に関する。
【０００９】
１）容器の内部空洞に流体を輸送するための流体分配器であって、
１以上（好ましくは１〜８、より好ましくは１〜４または１〜２）の流体輸送主管であって、いずれか１つの流体輸送主管は、その中心線および／またはその中心線の延長線が端と端とを繋いで接合される場合に、閉鎖形状（好ましくは容器の周囲輪郭に実質的に一致する閉鎖形状、より好ましくは実質的に平面の閉鎖形状、より好ましくは実質的に平面の円形、楕円形もしくは多角形の形状、より好ましくは、閉鎖形状は容器の中心線に実質的に垂直である）を形成するように構成されるか、または、複数の流体輸送主管は、それらのそれぞれの中心線および／またはその中心線の延長線が端と端とを繋いで接合される場合に、閉鎖形状（好ましくは容器の周囲輪郭に実質的に一致する閉鎖形状、より好ましくは実質的に平面の閉鎖形状、より好ましくは実質的に平面の円形、楕円形もしくは多角形形状、より好ましくは閉鎖形状が容器の中心線に実質的に垂直である）を形成するように構成され、かつ、流体輸送主管の各々は、少なくとも１つ（好ましくは１〜３、より好ましくは１）の流体導入口を有している、流体輸送主管と、
前記流体輸送主管のそれぞれに配置された複数の流体輸送分岐管（好ましくは５〜１００、より好ましくは５〜５０）であって、前記流体輸送分岐管の各々は始端および終端を有し（前記終端は閉鎖、半閉鎖、または開放構造であり、好ましくは閉鎖構造である）、前記始端は前記流体輸送主管に流体連通可能に接続されており、前記始端と前記終端とは、前記流体輸送分岐管の長さＬを定義する、流体輸送分岐管と、
前記流体輸送分岐管の各々において、前記流体輸送分岐管の長さに沿って配置された複数の通気孔（好ましくは２〜１４０、より好ましくは６〜６０）と、
前記流体輸送分岐管の各々に設けられた接続部（好ましくは、前記接続部は前記終端よりも前記始端に近い位置に設けられ、より好ましくは、前記接続部は前記流体輸送分岐管の長さ方向に沿った始端からの距離が流体輸送分岐管の長さＬの１／４以下、１／６以下、１／８以下、１／１０以下の位置に設けられている）であって、前記接続部は前記流体輸送分岐管が前記容器のハウジングを通って前記内部空洞に入った後に、前記流体輸送分岐管を前記ハウジング（好ましくはハウジングの外面）に接続（好ましくは固定、より好ましくは気密固定）するように構成されている、接続部と
を含む、流体分配器。
【００１０】
２）上述した又は後述する態様の流体分配器であって、複数の液体輸送主管の内径は、互いに同一または異なっており（例えば同一である）、かつ、それぞれ独立して１５０〜７００ｍｍ（好ましくは、１７０〜５００ｍｍ）である、流体分配器。
【００１１】
３）上述した又は後述する態様の流体分配器であって、流体輸送分岐管の各々において、複数の前記通気孔は、前記流体輸送分岐管の長さ方向に沿って、前記流体輸送分岐管における前記接続部から前記終端までの管セグメント（内管セグメントとも言う）上に配置される（例えば、等間隔または不等間隔で配置される、より好ましくは任意の２つの隣接する前記通気孔間の距離Ｄ１が互いに同一または異なり、それぞれ独立して１２５〜３７５ｍｍ（好ましくは１７５〜２５０ｍｍ）である）、流体分配器。
【００１２】
４）上述した又は後述する態様の流体分配器であって、流体輸送分岐管の少なくとも１つの内管セグメントは、前記流体輸送分岐管の前記接続部から前記終端に向かう方向において、内径が一定又は変化し（例えば、漸増または漸減する）、および／または、前記内管セグメントの長さＬｉは、前記流体輸送分岐管が前記容器の前記ハウジングを通過して前記内部空洞に入った後に、前記内管セグメントの頭部及び尾部に向かう前記内管セグメントの中心線の延長線と前記ハウジングの内面との間に２つの交点が生じ、２つの交点間の線分の長さがＬｄである場合、０＜Ｌｉ＜Ｌｄ、好ましくは０．２５Ｌｄ≦Ｌｉ≦０．９９Ｌｄ、好ましくは０．４０Ｌｄ≦Ｌｉ＜０．９９Ｌｄ、より好ましくは０．４０Ｌｄ≦Ｌｉ＜０．５０Ｌｄである、流体分配器。
【００１３】
５）上述した又は後述する態様の流体分配器であって、前記流体輸送主管の各々において、複数の前記流体輸送分岐管は１以上の群（例えば、２以上の群、特に２〜８群、２〜６群、または、２〜４群のような複数のグループ）に分割され、任意の１の群の流体輸送分岐管において、ｉ）任意の２つの隣接する前記流体輸送分岐管の中心線は同一方向（前記流体輸送分岐管の群の延伸方向とも言う）に沿って互いに平行または実質的に平行であり、および／または、ｉｉ）任意の２つの隣接する前記流体輸送分岐管の内径は互いに同一または異なり（例えば同一）、互いに独立して５０〜１５０ｍｍ（好ましくは６５〜１２５ｍｍ）であり、および／または、ｉｉｉ）任意の２つの隣接する前記流体輸送分岐管の中心線の垂直距離Ｄ２は、互いに同一または異なり（例えば同一）、互いに独立して２５０〜７５０ｍｍ（好ましくは３００〜６５０ｍｍ、より好ましくは３５０〜５５０ｍｍ）、および／またはｉｖ）、Ｄ１とＤ２とは、Ｄ１／Ｄ２≧０．３（好ましくはＤ１／Ｄ２≧０．５）の関係を満たし、および／または、ｖ）２つの隣接する前記流体輸送分岐管の端部は端部同士で接続されて、折り目線または直線の形状を有する線分を形成し（好ましくは、前記折り目線の最高点と最低点との間の高さの差異はＨＣであり、前記流体輸送分岐管の群における最長の前記流体輸送分岐管の長さはＬｍａｘである場合、ＨＣ／Ｌｍａｘ≦４４％、好ましくはＨＣ／Ｌｍａｘ≦３７％、より好ましくはＨＣ／Ｌｍａｘ≦２８％、より好ましくは、ＨＣは実質的に０であり、より好ましくは、前記直線は前記流体輸送分岐管の群の延伸方向に実質的に垂直である）、および／または、ｖｉ）前記流体輸送分岐管の群における最長の前記流体輸送分岐管の長さは、５０００〜２９０００ｍｍ（好ましくは５０００〜２００００ｍｍ、好ましくは５０００〜１００００ｍｍ、より好ましくは６０００〜１００００ｍｍ）である、流体分配器。
【００１４】
６）上述した又は後述する態様の流体分配器であって、前記流体輸送主管のそれぞれにおいて、複数の前記流体輸送分岐管は、１以上の群（例えば、２以上の群、特に２〜８の群、２〜６の群、または２〜４の群のような複数の群）に分割されるか、または、前記流体分配器の全ての前記流体輸送分岐管は１以上の群（例えば、２以上の群、特に２〜８の群、２〜６群、または２〜４群のような複数の群）に分割され、前記流体輸送分岐管の群の間で、ｉ）１の群の前記流体輸送分岐管の延伸方向と他の群の前記流体輸送分岐管の延伸方向とが互いに角度を形成し（好ましくは互いに平行または垂直である）、および／または、ｉｉ）前記閉鎖形状上への前記流体輸送分岐管の１の群の突出が前記閉鎖形状上への前記流体輸送分岐管の他の群の突出と重ならず、好ましくは、前記閉鎖形状において前記流体分配器に含まれる全ての群の前記流体輸送分岐管の突出面積の合計Ａｔは、前記閉鎖形状の面積Ａｃよりも小さく、好ましくはＡｔ／Ａｃが７５％以上であり、より好ましくはＡｔ／Ａｃが８０％以上であり、より好ましくはＡｔ／Ａｃが９０％以上である、流体分配器。
【００１５】
７）上述した又は後述する態様の流体分配器であって、前記流体輸送分岐管の各々の中心線は、（実質的に）直線である、流体分配器。
【００１６】
８）複数の前記通気孔は、前記流体輸送分岐管の各々において互いに同一または異なり（例えば、同一である）、それぞれ独立して、円形、楕円形、正方形、長方形、台形、および菱形からなる群より選択される周囲形状を有しており、および／または、複数の前記通気孔は互いに同一または異なり（例えば、同一である）、それぞれ独立して、３〜１０ｍｍ（好ましくは４．５〜８．５ｍｍ、より好ましくは５．０〜７．５ｍｍ）の円相当径を有する、流体分配器。
【００１７】
９）上述した又は後述する態様の流体分配器であって、前記流体輸送分岐管の少なくとも１つにおいて、前記流体輸送分岐管の前記接続部から前記始端までの管セグメント（外管セグメントとも言う）上には、流量制御部（好ましくは、流量制御弁）が設けられている、流体分配器。
【００１８】
１０）上述した又は後述する態様の流体分配器であって、前記接続部は、前記流体輸送分岐管を取り囲む形状、好ましくはフランジ形状を有するように構成され、または、前記閉鎖形状は、５．５〜３２．０メートル（好ましくは６．０〜２３．０メートル、より好ましくは１１．０〜２３．０メートル、または１３．０〜２３．０メートル）の直径を有する、流体分配器。
【００１９】
１１）上述した又は後述する態様の流体分配器であって、前記通気孔を取り囲むように配置されたノズルをさらに備える、流体分配器。
【００２０】
１２）上述した又は後述する態様の流体分配器であって、前記容器は流動床反応器であり、前記反応器の前記内部空洞の直径は、５〜２９メートル（好ましくは５〜２０メートル、より好ましくは１０〜２０メートル、または１２〜２０メートル）であり、前記流体は、窒素含有流体またはアンモニア含有流体、特に窒素含有ガスまたはアンモニア含有ガス、特にアルケンおよびアンモニアの混合ガス、より具体的にはプロピレンアンモニア混合ガスである、流体分配器。
【００２１】
１３）流動床反応器内にプロピレンアンモニア混合ガスを均一に分配するための供給分配器である流体分配器であって、当該供給分配器は、
１つ以上の分配器入口と、
前記分配器入口にそれぞれ流体連通するように接続された複数の分岐管であって、前記分配器入口から反応器内部に向かって延伸する複数の分岐管と、
前記分岐管に設けられたオリフィスと、
前記対応するオリフィスの周りに、かつそれと同軸に配置された前記分岐管上に配置されたノズルであって、プロピレンアンモニア混合ガスを前記分配器入口、前記分岐管、前記オリフィスおよび前記ノズルを通して反応器の内部全体に均等に分配するノズルとを備えた流体分配器。
【００２２】
１４）上述した又は後述する態様の流体分配器であって、延伸方向に隣接する前記分岐管が互いに平行である、流体分配器。
【００２３】
１５）上述した又は後述する態様の流体分配器であって、隣接する相互に平行な分岐管間の距離が同一である、流体分配器。
【００２４】
１６）上述した又は後述する態様の流体分配器であって、気体流の方向において隣接するオリフィス間の孔の距離が同一である、流体分配器。
【００２５】
１７）上述した又は後述する態様の流体分配器であって、隣接する分岐管間の垂直距離に対する隣接するオリフィス間の孔の距離の比率が、１／Ｎであり、ここでＮは２以上の整数である、流体分配器。
【００２６】
１８）上述した又は後述する態様の流体分配器であって、隣接する分岐管間の距離が２５０ｍｍおよび７５０ｍｍである。流体分配器。
【００２７】
１９）上述した又は後述する態様の流体分配器であって、１以上の分配器入口および複数の分岐管が、前記反応器の同一の水平断面内にある、流体分配器。
【００２８】
２０）上述した又は後述する態様の流体分配器であって、流動床反応器の内部に伸びる分岐管の長さが当該反応器の直径よりも短い、流体分配器。
【００２９】
２１）上述した又は後述する態様の流体分配器であって、流動床反応器の内部に伸びる分岐管の長さが当該反応器の半径よりも短い、流体分配器。
【００３０】
２２）上述した又は後述する態様の流体分配器であって、前記流動床反応器が５〜２９メートルの直径を有する、流体分配器。
【００３１】
２３）上述した又は後述する態様の流体分配器であって、前記流動床反応器が５〜２０メートルの直径を有する、流体分配器。
【００３２】
２４）上述した又は後述する態様の流体分配器であって、複数の分岐管が７０〜１４５ｍｍの管径を有する、流体分配器。
【００３３】
２５）上述した又は後述する態様の流体分配器であって、前記流動床反応器の外側に配置され、前記１以上の供給分配器入口および複数の前記分岐管のそれぞれに、流体連通可能に接続された、１以上の供給主管をさらに備えた、流体分配器。
【００３４】
２６）上述した又は後述する態様の流体分配器であって、前記供給主管は、円状、半円状、または円弧形状である、流体分配器。
【００３５】
２７）上述したいずれかの態様の流体分配器であって、前記供給分配器内のプロピレンアンモニア混合ガスの流れを制御する流量制御部をさらに備えた、流体分配器。
【００３６】
２８）上述したいずれかの態様の流体分配器を用いて容器内空洞に流体を輸送する方法であって、流体（好ましくは気体、より好ましくはプロピレンアンモニア混合ガス）を流体分配器の少なくとも１つの流体導入口に輸送する工程を含み、前記流体は少なくとも流体輸送主管、流体輸送分岐管、および通気孔を通って内部空洞に流入する、方法。
【００３７】
２９）反応原料、好ましくはプロピレンアンモニア混合ガスをアンモ酸化反応器の内部空洞に供給するための供給分配器としての、上述したいずれかの態様の流体分配器の使用。
【００３８】
３０）反応器と上述したいずれかの流体分配器とを備えた反応装置であって、前記反応器は、少なくとも１つのハウジングと、前記ハウジングに設けられた複数の貫通孔と、前記ハウジングの内面によって定義される内部空洞とを有し、前記貫通孔は前記流体分配器の流体輸送分岐管と数および配置位置が１対１の対応関係を有し、それによって、各流体輸送分岐管はそれに対応する１つの貫通孔を通って前記内部空洞に侵入可能であり、前記流体輸送分岐管は前記貫通孔を通過した後に、前記流体輸送分岐管の接続部を通って前記ハウジングの外面に気密に固定される、反応装置。
【００３９】
３１）アクリトニトリルの製造方法であって、プロピレンアンモニア混合ガスを反応器（好ましくは流動床反応器）の内部空洞に供給する工程と、上述したいずれかの流体分配器を用いて、または、上述したいずれかの工程によって、酸素含有ガス（好ましくは空気）を前記反応器の内部空洞に供給する工程とを包含するか、または、上述したいずれかの反応器中でプロピレンをアンモ酸化反応することによりアクリロニトリルを製造する工程を包含する、アクリロニトリルの製造方法。
【発明の効果】
【００４０】
本発明の流体分配器装置によれば、以下の技術的効果の少なくとも１つを実現することができる：
（１）既存のサイズの反応器のみならず、より大きなサイズの反応器においても、流体（特にプロピレンアンモニア混合ガス）の均一な分配の要求を満たすことができる；
（２）特に、例えばプロピレンアンモニア混合ガスのような窒素含有流体またはアンモニア含有流体の輸送の場合において、既存のサイズの反応器だけでなく、より大きなサイズの反応器においてさえも、窒化脆化の危険性を低減することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】プロピレンのアンモ酸化のための従来技術の流動床反応器の概略構造図である。
【図２】従来技術の流体分配器の一実施形態の概略構造図である。
【図３Ａ】従来技術の流体分配器の別の実施形態の概略構造図であり、側面図である。
【図３Ｂ】従来技術の流体分配器の別の実施形態の概略構造図であり、底面図である。
【図４】本発明の流体分配器の一実施形態の概略構造図である。
【図５】本発明の流体分配器の一実施形態の概略構造図である。
【図６】本発明の流体分配器の一実施形態の概略構造図である。
【図７】本発明の流体分配器の一実施形態の概略構造図である。
【図８】本発明の流体分配器の一実施形態の概略構造図である。
【図９】本発明の流体分配器の一実施形態の概略構造図である。
【図１０】図４の拡大部分概略図であり、流体輸送分岐管のハウジングへの取り付けを示す。
【発明を実施するための形態】
【００４２】
ここで、本発明の本実施形態を詳細に参照するが、本発明の範囲は実施形態に限定されず、特許請求の範囲によって定義されることを理解されたい。
【００４３】
本明細書で言及されるすべての刊行物、特許出願、特許、および他の参考文献は、その全体が参照により本明細書に組み込まれる。特記しない限り、本明細書で使用する技術用語および科学用語はすべて、本発明が属する技術分野の当業者によって一般に理解される意味と同じ意味を有する。矛盾がある場合、定義を含む本明細書が優先される。
【００４４】
本明細書が「当業者に知られている」、「先行技術」などの表現を有する材料、物質、方法、手順、手段、または構成要素などを導出する場合、そのように導出された主題は本出願の出願時に当技術分野で従来から使用されている材料、物質、方法、手順、手段、または構成要素だけでなく、現在はそれほど一般的に使用されていない可能性があるが、同様の目的に適しているものとして当技術分野で知られるようになるものも含むことが意図される。
【００４５】
本発明に関して、用語「流体」とは、２５℃及び１標準気圧において流体又は気体として挙動する任意の物質を意味する。流体の具体例には、窒素含有流体またはアンモニア含有流体が含まれ、特に、窒素含有ガスまたはアンモニア含有ガス、特にアンモニアとオレフィンとの混合ガス（例えば、Ｃ２〜６オレフィン）、より具体的にはプロピレンアンモニア混合ガスが含まれる。特に、流体中のアンモニアの含有量は特に限定されず、当業者であれば状況に応じて任意に選択することができる。
【００４６】
本明細書において言及される全てのパーセンテージ、部、比率等は、モル基準であり、反応圧力は、特に示さない限りゲージ圧である。
【００４７】
本明細書の文脈において、本発明の任意の２つ以上の実施形態は任意の組み合わせで組み合わせることができ、得られる解決策は本明細書の元の開示の一部であり、本発明の範囲内である。
【００４８】
本発明の一実施形態によれば、流体分配器が提供される。流体分配器は、容器の内部空洞に流体を輸送することに適している。
【００４９】
本発明の一実施形態によれば、流体は、窒素含有流体またはアンモニア含有流体、特に窒素含有ガスまたはアンモニア含有ガス、特にアルケンおよびアンモニアの混合ガス、より具体的にはプロピレンアンモニア混合ガスである。
【００５０】
本発明の一実施形態によれば、流体分配器は、少なくとも１以上の流体輸送主管を含む。
【００５１】
本発明の一実施形態によれば、前記流体輸送主管のうちの１つが存在する場合、前記流体輸送主管はその中心線および／または中心線の延長線が端部同士で接続されるとき、閉鎖形状を形成するように構成される。さらに、複数の流体輸送主管が存在する場合、流体輸送主管は、その中心線および／または中心線の延長線が端部同士で接続されるとき、閉鎖形状を形成するように構成される。
【００５２】
本発明の文脈において、「中心線の延長線」とは、流体輸送主管が不連続であるか、または破損している場合に、中心線がその中心線の延長線によって置き換わることを意味する。他の概念も同様に理解することができる。
【００５３】
本発明の一実施形態によれば、閉鎖形状として、容器の外周の輪郭に実質的に一致する閉鎖形状が好ましく、より好ましくは実質的に平坦な閉鎖形状、より好ましくは実質的に平坦な円形、楕円形、または多角形である。本発明の一実施形態によれば、閉鎖形状は、容器の中心線に対して実質的に垂直である。換言すれば、閉鎖形状は実質的に平面であり、閉鎖形状は、容器の断面に実質的に平行である。
【００５４】
説明を明確にするために、図４、５、７および８は、流体輸送主管の中心線、中心線の延長線、および閉鎖形状（すべて円形）がすべて破線で示されているものを図示しているが、本発明はこれらの特定の形状に限定されるものではない。さらに、容器の周囲輪郭は、ハウジング４の形状である。図４および図５はまた、内部空洞、すなわち、ハウジング４によって囲まれた内部空間を示す。
【００５５】
本発明の文脈において、「実質的に」とは、当業者によって許容されるかまたは合理的に認識される偏差を斟酌することを意味する。
【００５６】
本発明の一実施形態によれば、円相当径などの閉鎖形状の直径は、典型的には５．５〜３２．０メートル、好ましくは６．０〜２３．０メートル、より好ましくは１１．０〜２３．０メートルまたは１３．０〜２３．０メートルである。
【００５７】
本発明の一実施形態によれば、前記流体輸送主管の各々は、少なくとも１の流体導入口を有する。好ましくは、前記流体輸送主管の各々が１〜３または１の流体導入口を有する。
【００５８】
本発明の一実施形態によれば、複数の流体輸送用分岐管が、前記流体輸送用主管のそれぞれに設けられている。例として、流体輸送分岐管の数は、５〜１００または５〜５０とすることができるが、本発明はこれに限定されない。
【００５９】
本発明の一実施形態によれば、流体輸送分岐管の各々は、始端および終端を有する。例として、終端は、閉鎖構造、半閉鎖構造、もしくは開放構造であってもよく、閉鎖構造が好ましい。加えて、始端は流体輸送主管に流体連通するように接続され、始端および終端は流体輸送分岐管の長さＬを定義する。
【００６０】
明確にするために、図４は、流体輸送分岐管の始端と終端とを図示し、長さＬがどのように決定されるかを図示する。
【００６１】
本発明の一実施形態によれば、複数の通気孔（オリフィスとも呼ばれる）が、流体輸送分岐管の長さに沿って、流体輸送分岐管の各々に設けられる。通気孔の数は、例えば、２〜１４０個または６〜６０個であってもよいが、本発明はこれに限定されるものではない。
【００６２】
本発明の一実施形態によれば、流体輸送分岐管の各々は接続部を備えている。さらに、接続部は、流体輸送分岐管が容器のハウジングを通過して内部空洞に入った後に、流体輸送分岐管をハウジング（好ましくはハウジングの外面）に接続（固定、より好ましくは気密固定）するように構成されている。例えば、流体輸送分岐管は、ハウジング、特にハウジングの外面に固定（好ましくは気密固定）することができる。
【００６３】
本発明の一実施形態によれば、接続部は、終端よりも始端側に配置されている。あるいは、流体輸送分岐管の長さ方向に沿った接続部の配置位置と始端との間の距離が、流体輸送分岐管の長さＬの１／４以下、１／６以下、１／８以下、１／１０以下である。
【００６４】
本発明の一実施形態によれば、流体輸送主管は、１以上、好ましくは１〜８、より好ましくは１〜４または１〜２である。
【００６５】
本発明の一実施形態によれば、複数の流体輸送主管が存在する場合、流体輸送主管の内径は互いに同一または異なる（例えば、同一）ものであり、それぞれ１５０〜７００ｍｍ、好ましくは１７０〜５００ｍｍである。
【００６６】
本発明の一実施形態によれば、各流体輸送分岐管上に、複数の通気孔が、流体輸送分岐管の長さ方向に沿って接続部から終端までの流体輸送用分岐管の管セグメント（内管セグメントと称する）上に配置されている。
【００６７】
説明を明確にするために、図４および図６は、内管セグメントおよび外管セグメントがどのように決定されるかを示す。
【００６８】
本発明の一実施形態によれば、複数の通気孔は、等しい又は等しくない間隔であってもよい。好ましくは、２つの隣接する通気孔間の距離Ｄ１は、互いに同一または異なっており、１２５〜３７５ｍｍ、好ましくは１７５〜２５０ｍｍである。
【００６９】
本発明の一実施形態によれば、前記流体輸送分岐管の少なくとも１の内管セグメントは、前記流体輸送分岐管の接続部から終端までの方向に一定のまたは変化する内径を有する。前記変化は、例えば、漸進的な増加および漸進的な減少を含む。
【００７０】
本発明の一実施形態によれば、前記内管セグメントの長さＬｉは、前記流体輸送用分岐管が前記容器の前記ハウジングを通過して前記内部空洞に進入した後に、前記内管セグメントの頭部及び尾部に向かう前記内管セグメントの中心線の延長線と前記ハウジングの内面との間に２つの交点が生じ、前記２つの交点間の前記線分の長さがＬｄである場合、０＜Ｌｉ＜Ｌｄ、好ましくは０．２５Ｌｄ≦Ｌｉ≦０．９９Ｌｄ、好ましくは０．４０Ｌｄ≦Ｌｉ＜０．９９Ｌｄ、より好ましくは０．４０Ｌｄ≦Ｌｉ＜０．５０Ｌｄである。
【００７１】
明確化のために、図８は、内管セグメントの中心線、延長線、ＬｉおよびＬｄがどのように決定され、また、分岐管の中心線がどのように決定されるかを示す。
【００７２】
本発明の一実施形態によれば、流体輸送主管の各々において、複数の流体輸送分岐管は、２以上の群、特に２〜８の群、２〜６の群、または２〜４の群などの１以上の群に分割され、次いで、流体輸送分岐管の任意の１の群において、任意の２つの隣接する流体輸送分岐管の中心線は、同じ方向（本発明の文脈において流体輸送分岐管の群の延伸方向と呼ばれる）に沿って互いに平行または実質的に平行である。説明を明確にするために、図７は４つの矢印によってそれぞれ示される（４つの）延伸方向を示すが、本発明は４つの延伸方向に限定されない。
【００７３】
本発明の一実施形態によれば、流体輸送主管の各々において、複数の流体輸送分岐管は、２以上の群、特に２〜８の群、２〜６の群、または２〜４の群などの１以上の群に分割され、流体輸送分岐管の任意の１の群において、任意の隣接する２つの流体輸送分岐管の内径は互いに同一または異なる（例えば、同一）ものであり、それぞれ独立して５０〜１５０ｍｍ、好ましくは６５〜１２５ｍｍである。
【００７４】
本発明の一実施形態によれば、流体輸送主管の各々において、複数の流体輸送分岐管は、２以上の群、特に２〜８の群、２〜６の群、または２〜４の群などの１以上の群に分割され、流体輸送分岐管の任意の１の群において、任意の隣接する２つの流体輸送分岐管の中心線の垂直距離Ｄ２は同じまたは異なる（例えば、同一）ものであり、それぞれ２５０〜７５０ｍｍ、好ましくは３００〜６５０ｍｍ、より好ましくは３５０〜５５０ｍｍである。
【００７５】
本発明の一実施形態によれば、流体輸送主管の各々において、複数の流体輸送分岐管は、２以上の群、特に２〜８の群、２〜６の群、または２〜４の群などの１以上の群に分割され、流体輸送分岐管の任意の１の群において、Ｄ１とＤ２との間の関係はＤ１／Ｄ２≧０．３、好ましくはＤ１／Ｄ２≧０．５である。
【００７６】
本発明の一実施形態によれば、流体輸送主管の各々において、複数の流体輸送分岐管は、２以上の群、特に２〜８の群、２〜６の群、または２〜４の群などの１以上の群に分割され、流体輸送分岐管の任意の１の群において、隣接する２つの流体輸送分岐管の端部は端部同士を接続して線分を形成する。一般的に、線分は折り目線または直線の形状を持つ。
【００７７】
本発明の一実施形態によれば、折り目線の最高点と最低点との高低差をＨＣとし、流体輸送分岐管の群のうち最長の流体輸送分岐管の長さをＬｍａｘとした場合、ＨＣ／Ｌｍａｘ≦４４％、好ましくはＨＣ／Ｌｍａｘ≦３７％、より好ましくはＨＣ／Ｌｍａｘ≦２８％、より好ましくは、ＨＣは実質的に０であり、より好ましくは、直線は流体輸送分岐管の群の延伸方向に実質的に直交している。
【００７８】
説明を明確にするために、図６は直線状の線分を図示し、図８は折り目線状の線分を図示するが、本発明はこれらの特定の形状に限定されない。さらに、これらの図はまた、ＨＣおよびＬｍａｘがどのように決定されるかを示す。
【００７９】
本発明の一実施形態によれば、流体輸送主管の各々において、複数の流体輸送分岐管は、２以上の群、特に２〜８の群、２〜６の群、または２〜４の群などの１以上の群に分割され、次いで、流体輸送分岐管の任意の群において、流体輸送分岐管の群における最長の流体輸送分岐管の長さＬｍａｘは、５０００〜２９０００ｍｍ、好ましくは５０００〜２００００ｍｍ、好ましくは５０００〜１００００ｍｍ、より好ましくは６０００〜１００００ｍｍである。
【００８０】
本発明の一実施形態によれば、流体輸送主管の各々において、複数の流体輸送分岐管は、１以上の群に分割されるか、または流体分配器の全ての流体輸送分岐管は、２以上の群、特に２〜８の群、２〜６の群、または２〜４の群などの１以上の群に分割され、次いで、流体輸送分岐管の複数の群の間で、１の群の流体輸送分岐管と他の群の流体輸送分岐管との延伸方向は互いに角度を形成し、好ましくは互いに平行であるか、または互いに垂直であり、実質的に平行または実質的に垂直を含む。
【００８１】
本発明の一実施形態によれば、流体輸送主管の各々において、複数の流体輸送分岐管は、１以上の群に分割されるか、または流体分配器の全ての流体輸送分岐管は、２以上の群、特に２〜８の群、２〜６の群、または２〜４の群などの１以上の群に分割され、次いで、流体輸送分岐管の複数の群の間で、閉鎖形状における流体輸送分岐管の１の群の突出は、閉鎖形状における流体輸送分岐管の別の群の突出と重ならない。好ましくは、閉鎖形状における流体分配器に含まれる流体輸送分岐管の全ての群の突出の面積の和Ａｔは、閉鎖形状の面積Ａｃよりも小さく、好ましくはＡｔ／Ａｃが７５％以上、より好ましくはＡｔ／Ａｃが８０％以上、より好ましくはＡｔ／Ａｃが９０％以上である。
【００８２】
説明を明確にするために、図７は、突出がどのように決定されるかを示す。図７において、２ブロックの網掛け部でそれぞれ表される２つの突出が図示されているが、本発明は２つの突出に限定されない。この図に例示されているように、突出は、実際には、流体輸送分岐管の各群における全ての流体輸送分岐管の端部を端と端とを接続することによって形成される線分と、線分が位置する流体輸送主管の中心線（場合によっては中心線の延長線も含まれる）と、流体輸送分岐管の群における２つの最も外側の流体輸送分岐管の長さ方向における外縁とによって定義される図形の閉鎖形状の突出である。一般に、図および閉鎖形状は、両方とも実質的に平面形状であり、両方とも典型的には実質的に同じ平面内にある。
【００８３】
本発明の一実施形態によれば、流体分配器の全ての流体輸送分岐管が複数の群に分割される場合、各群の流体輸送分岐管は全て同じ流体輸送主管上に配置されてもよく、あるいは、それぞれまたは互いに任意の組み合わせで異なる流体輸送主管上に配置されてもよく、特に、それぞれまたは互いに任意の組み合わせで異なる流体輸送主管上に配置されてもよい。ここで、「互いに任意の組み合わせで」とは、流体輸送分岐管の群の数が流体輸送主管の数と異なっている場合に、流体輸送分岐管の１以上のグループが同じ流体輸送主管上にあり、流体輸送分岐管の残りの群が残りの１以上の流体輸送主管上にあることを意味する。具体例として、４組の流体輸送分岐管および２つの流体輸送主管があると仮定すると、４組の流体輸送分岐管のうちの１組の流体輸送分岐管が一方の流体輸送主管上にあり、他の３組の流体輸送分岐管が他方の流体輸送主管上にあるか、または、４組の流体輸送分岐管のうちの２組の流体輸送分岐管が一方の流体輸送主管上にあり、他の２組の流体輸送分岐管が他方の流体輸送主管上にある。
【００８４】
本発明の一実施形態によれば、前記流体輸送分岐管の各々の中心線は、実質的に直線である。すなわち、各流体輸送分岐管は、実質的に直管である。
【００８５】
本発明の一実施形態によれば、各流体輸送分岐管内の複数の通気孔は互いに同一または異なっており（例えば、同一である）、それぞれ独立して、円形、楕円形、正方形、長方形、台形、および菱形からなる群から選択される周囲形状を有する。
【００８６】
本発明の一実施形態によれば、流量制御部は、流量制御弁であることが好ましく、少なくとも１つの流体輸送分岐管において、接続部から始端（外管セグメントという）までの管セグメント上に配置されている。
【００８７】
本発明の一実施形態によれば、接続部は、流体輸送分岐管を取り囲む形状、好ましくはフランジ形状を有するように構成されている。
【００８８】
本発明の一実施形態によれば、流体分配器は、通気孔を取り囲むように配置されたノズルをさらに備える。この配置により、分岐管は通気孔を通してそれぞれのノズルと流体連通し、その結果、通気孔から出た輸送流体は、ノズルによって整流され、次いで、ノズルの他端の開口（一般に円形）を通して容器の内部空洞に入る。
【００８９】
本発明の一実施形態によれば、通気孔はそれぞれのノズルと同軸であり、それぞれの分岐管の中心線に垂直な半径方向断面上に位置する。
【００９０】
本発明の一実施形態によれば、複数の通気孔は互いに同一であるか、または互いに異なり（例えば、同一であり）、それぞれ独立して、流体輸送分岐管のそれぞれにおいて、３〜１０ｍｍ（好ましくは４．５〜８．５ｍｍ、より好ましくは５．０〜７．５ｍｍ）の直径（一般に円相当径）を有する。好ましくは、通気孔の直径はそれぞれのノズルおよびノズル先端開口の直径よりも小さい。加えて、通気孔の直径は流体輸送分岐管の長さに沿って、互いに同一であっても異なっていてもよく、例えば、徐々に増加する直径または徐々に減少する直径であってもよい。
【００９１】
本発明の一実施形態によれば、ノズルは、分岐管から下方に延びる。さらに、ノズルの延伸角度は、同一または異なっていてもよい。好ましくは、全てのノズルの先端が実質的に同じ水平断面である。
【００９２】
本発明の一実施形態によれば、ノズルは、円筒形、円錐形、および／または、好ましくは円筒形から選択することができる。さらに、ノズルの断面は、それぞれ独立して、円形、楕円形、正方形、長方形、台形、および菱形からなる群から選択される形状を有し、好ましくは円形および／または楕円形、より好ましくは円形である。
【００９３】
本発明の一実施形態によれば、ノズルのカラム長とノズルの内径との比率は、４以上、好ましくは６以上、より好ましくは８以上である。
【００９４】
本発明の一実施形態によれば、プロピレンアンモ酸化のための流動床反応器の場合、全てのノズルの先端から下方の空気分配プレートまでの垂直距離は、実質的に同一である。
【００９５】
本発明の一実施形態によれば、容器は流動床反応器である。一般に、反応器の内部空洞の直径は、５〜２９メートル、好ましくは５〜２０メートル、より好ましくは１０〜２０メートルまたは１２〜２０メートルである。本発明者は、多数の実験、計算および計算機シミュレーションを通して、流体分配器が、内部空洞直径を有するプロピレンアンモ酸化流動床反応器の要件を満たし得ること、すなわち、流体分配器内の混合ガスの温度が窒化温度より常に低いことが確保されることを見出している。
【００９６】
本発明の一実施形態によれば、流体分配器は、流動床反応器内にプロピレンアンモニア混合ガスを均一に分配するための供給分配器であり、供給分配器は以下を含む：
１以上の分配器入口（すなわち、流体導入口）；
分配器入口にそれぞれ流体連通可能に接続され、分配器入口から反応器の内部に向かって延伸する複数の輸送分岐管（すなわち、流体輸送分岐管）；
輸送分岐管上に配置された通気孔；
輸送分岐管上のそれぞれの開口の周囲に配置され、それぞれの開口と同軸であるノズルであって、これにより、プロピレンアンモニア混合ガスが分配器入口、輸送分岐管、開口及びノズルを通過し、最終的に均一に反応器内に分配されるようになっているノズル；および
流動床反応器の外側に配置された１以上の供給主管（すなわち、流体輸送主管）であって、１以上の分配器入口および複数の輸送分岐管にそれぞれ流体連通可能に接続された供給主管。
【００９７】
本発明の一実施形態によれば、本発明は、本発明の流体分配器を用いて容器の内部空洞に流体を輸送する方法（以下、流体輸送方法という）にさらに関する。本方法は、流体分配器の少なくとも１つの流体導入口から、少なくとも流体輸送主管、流体輸送分岐管、および通気孔を通って内部空洞に流体を輸送する工程を含む。ここで、流体は、気体であることが好ましく、プロピレンアンモニア混合ガスであることがより好ましい。また、容器としては、流動床反応器が好ましい。
【００９８】
本発明の一実施形態によれば、本発明はまた、アンモニア酸化反応器の内部空洞に反応原料を供給するための供給分配器としての本発明の流体分配器の使用に関する。ここで、反応原料としては、プロピレンアンモニア混合ガスが好ましい。
【００９９】
本発明の一実施形態によれば、本発明は、反応装置にも関する。反応装置は、反応器と、上述した本発明の流体分配器とを含む。
【０１００】
本発明の一実施形態によれば、反応器は、少なくともハウジングと、ハウジングに設けられた複数の貫通孔と、ハウジングの内面によって定義された内部空洞とを有する。そして、貫通孔は、流体分配器の流体輸送分岐管と数および配置位置が１対１に対応する関係にあり、各流体輸送分岐管は、それに対応する１つの貫通孔を通過して内部空洞に入ることができ、流体輸送分岐管は、貫通孔を通過した後、流体輸送分岐管の接続部を通ってハウジングの外面に気密に固定される。
【０１０１】
本発明の一実施形態によれば、本発明はさらに、アクリロニトリルの製造方法に関し、上述した本発明の流体分配器を使用して、プロピレンアンモニア混合ガスを反応器（流動床反応器など）の内部空洞に供給し、かつ、酸素含有ガスを反応器の内部空洞に供給し、それによってプロピレンをアンモ酸化に供してアクリロニトリルを製造する工程を含む。ここで、酸素含有ガスとしては、具体的には空気を挙げることができる。
【０１０２】
本発明の一実施形態によれば、本発明はさらに、アクリロニトリルの製造方法に関し、当該方法は、上述した本発明の流体輸送方法を使用して、プロピレンアンモニア混合ガスを反応器（流動床反応器など）の内部空洞に輸送し、かつ、酸素含有ガスを反応器の内部空洞に輸送し、それによってプロピレンをアンモ酸化に供してアクリロニトリルを製造する工程を含む。ここで、酸素含有ガスとしては、具体的には空気を挙げることができる。
【０１０３】
本発明の一実施形態によれば、アクリロニトリルを製造するための工程も提供し、当該工程には、アクリロニトリルを製造するための上述した本発明の反応器装置においてプロピレンをアンモ酸化反応に供する工程を含む。
【０１０４】
本発明の一実施形態によれば、同じ型の流体分配器の分岐管の長さは、反応器の直径が増大すると、それに応じて増大し、その結果、導管を通過した後の混合ガス流の温度上昇がより大きくなる。ノズルが存在する場合、分岐管内の混合物の質量流量は、ノズルの数と個々のノズルから出る混合物の質量流量との積である。ノズル距離と個々のノズルを通る混合物の質量流量とが同じであると仮定すると、最も長い分岐を通るプロピレンアンモニア混合ガスの質量流量は、それに応じて増加する。分岐管の管径が相対的に一定である場合には、分岐管の平均温度上昇率に若干の低下が生じる。したがって、同じ距離を流れる混合物の温度上昇が低減される。そしてΔＴｉは混合物の温度上昇の大きさと分岐管の長さとの積である。すなわち最長の分岐に対して、他の分岐管のΔＴｉの変化は上記の変化の組合せであり、長い分岐の分岐長の変化要因は短い分岐における混合気体の温度上昇の変化要因より大きい。一般に、最も長い分岐の端部のノズルにおける温度ΔＴｉは最も高くなり、すなわち、プロピレンアンモニア分配器ノズルの最高温度点であり、その温度が窒化温度よりも低い場合、反応器内のプロピレンアンモニア分配器の任意の位置においては、窒化温度よりも低いと考えることができる。
【０１０５】
以下、本発明を、アクリロニトリルの製造に関連して、添付図面を参照して例示的に説明するが、本発明はこれらの図面またはアクリロニトリルの製造に限定されるものではない。
【０１０６】
図１に示すように、典型的なプロピレンアンモ酸化流動床反応器１の主な内部部品はサイクロン（図示せず）、冷却コイル７、流体分配器１００（すなわち、プロピレンアンモニア混合ガスの分配器）、空気分配プレート６、および処理吸気口８を含む。流体分配器１００は、空気分配プレート６と冷却コイル７との間に位置する。供給原料ガス混合システム（図示せず）からのプロピレンアンモニア混合ガスは流体分配器の流体導入口から流体分配器１０に入り、流体分配器１０を通って反応器のハウジング（反応器壁とも呼ばれる）４を通過し、流体分配器１００の導管上に配置されたノズルから触媒床層に入り、処理吸気口８から導入された処理空気と完全に混合され、触媒の存在下でアンモ酸化反応を受けて、アクリロニトリルなどの製品を生成する。
【０１０７】
図２に示すように、従来技術の流体分配器１００は、一般に、流体分配器流体導入口１０５、主管ｙ（ｙ管）、分岐管ｚ（分岐管）、通気孔１０３、およびノズル（図示せず）を備える。分岐管はノズルの流体と直接連通するガス導管であり、混合ガスをノズルへ輸送する役割を主に果たす。分岐管は通常、分岐していないガス導管であり、反応器の同じ断面に配置され、その上に通気孔３があり、そしてノズルが一定の方法で均等に分布され、それによって、反応器の同じ断面におけるノズル開口の均等な分布が達成される。ｙ管は、分岐管と直接流体連通するガス導管であり、主に混合ガスを分岐管に輸送するように機能する。ｙ管は通常直管であり、分岐管はｙ管と均一に連通し、反応器において分岐管と同一断面内に配置されるので、反応器の同一断面内のノズル開口の均一な分布が達成される。いくつかの流体分配器において、ｙ管は、分岐管と流体連通することに加えて、反応器の同じ断面にわたって前述のノズル開口の均一な分布を達成するために、分岐管と同様に、通気孔１０３を通して直接ノズルと流体連通することもある。
【０１０８】
図３Ａおよび３Ｂに示すように、従来技術のいくつかの流体分配器では、分岐管が反応器におけるｙ管と同じ断面内にあるが、流体分配器流体導入口１０５と同じ面内にはないので、分配導入口からｙ管にプロピレンアンモニア混合ガスを導入するためにヘッドパイプｘ（ｘ管）が設けられている。本発明の一実施形態によれば、典型的には、１つのｘ管のみが必要であり、ｙ管と流体連通する端部以外の位置に分岐管は存在しない。ｘ管はｙ管と直接的に流体連通するガス導管であり、主に、混合ガスをｙ管に輸送するように機能する。
【０１０９】
これらの従来技術の流体分配器では、プロピレンアンモニア混合ガスはプロピレンアンモニア流体分配導入口１０５から入り、ｘ管、ｙ管、分岐管に沿って、そして最終的にｙ管及び分岐管に設けられた通気孔１０３を介してノズルを通って、反応器床に均一に分散される。プロピレンアンモニア混合ガスと触媒床層との間の熱交換は、プロピレンアンモニア混合ガスを流体分配器の導管に沿って触媒床層に均一に送るプロセスにおいて起こり、その結果、ノズルを通って反応器に入る前に混合ガスが最高温度に達するまで、温度が連続的に上昇する。本発明の発明者らは、図２および図３に示されるような既存の流体分配器１００を使用する場合、１０メートル未満の直径を有する反応器のみが満足し得るものであることを、研究を通して見出した。反応器の直径がさらに増大するにつれて、流体分配器１００内のプロピレンアンモニア混合ガスが窒化温度に達する危険性が著しく増大する。また、直径１０ｍ未満の反応器であっても、プロピレンアンモニア混合ガスが窒化温度に達するおそれがある。
【０１１０】
本発明の一実施形態によれば、図４に示すように、流体分配器１０は、流体導入口１５と、供給主管１２と、分岐管１１と、通気孔１３と、接続部１６とを備え、任意でノズル（図示せず）を備える。本発明の流体分配器では、混合物を流体分配器に移送するために、分配器流体導入口１５は供給原料ガス混合システムのパイプに気密に接続される。本発明の一実施形態によれば、流体分配器は、１以上の分配器流体導入口１５を備えていてもよく、各分配器流体導入口１５は、供給主管１２にそれぞれ接続される。
【０１１１】
図４〜図８に示すように、本発明の一実施形態によれば、１以上の供給主管１２が１以上の分配器流体導入口１５にそれぞれ流体連通可能に接続され、分配器流体導入口１５から反応器壁の周りの両側に延びる。複数の分岐管１１は異なる位置で供給主管１２に流体連通可能に接続されており、プロピレンアンモニア混合ガスを分岐管１１内に輸送する。本発明の流体分配器の供給主管１２の形状は特に限定されないが、円形環状（図４及び図６）、半円形環状（図５及び図７）、または円弧形状（図８）であることが好ましい。供給主管の管径は特に限定されないが、分岐管１１と接続する際の作業性を考慮して、供給主管１２の管径が分岐管１１の管径よりも大きいことが好ましい。
【０１１２】
本発明の一実施形態によれば、分岐管１１は反応器壁４を貫通する直管であり、分岐管１１は、その上に設けられた通気孔およびノズルを除いて、反応器の内部空洞内に分岐管を全く有していない。また、複数の分岐管１１は、反応器の内部空洞内では互いに接続されていないか、交差していない。複数の分岐管１１の一端は供給主管１２に接続されており、他端は反応器壁４を貫通して反応器の内部に向かって延びている。分岐管１１と供給主管１２との接続点の具体的な位置は、特に限定されず、分岐管１１は反応器外において供給主管１２に接続されていてもよいし、反応器壁において供給主管１２に接続されていてもよい。なお、分岐管１１を反応器外において供給主管１２に接続する際には、分岐管１１の反応器壁面への接続は特に限定されるものではなく、当技術分野で一般的に用いられている溶接手段を用いてもよいし、図９及び図１０に示すような気密接続を用いてもよい。
【０１１３】
本発明の一実施形態によれば、全ての分岐管１１は、好ましくは反応器の同じ断面内にある。より好ましくは、流体分配器流体導入口１５、供給主管１２および分岐管１１は全て反応器の同一断面内にある。
【０１１４】
本発明の一実施形態によれば、反応器の直径が小さい場合には、図８に示すように、分岐管１１が、反応器の断面全体にわたって、反応器の断面の一方の側から進入し、他方の側の反応器壁の近傍まで延びる形態をとることができる。このとき、分岐管１１の長さの上限値（反応器内部の分岐管１１の延伸長）は反応器の直径よりも小さくなる。
【０１１５】
本発明の一実施形態によれば、特に反応器の直径が大きい場合、分岐管の長さが長く、分岐管内の混合ガスの流路長が長いことを理由として、混合ガスの温度が窒化温度に達することを回避するために、図４または図５に示すような構成を採用することができる。図４および図５において、反応器の断面における複数の分岐管１１は２つの群に分けられており、それぞれ断面の両側から反応器壁４を貫通し、分岐管１１の延伸方向と直交する断面の中心軸の近傍まで延びる。本発明の一実施形態によれば、前記断面の両側にそれぞれ対応して配置された分岐管１１は、互いに対称であることが好ましい。このとき、分岐管１１の長さは反応器の半径よりも小さいことが好ましい。
【０１１６】
図４、図５および図８に示すように、本発明の一実施形態によれば、複数の分岐管１１は反応器内部で互いに接続または交差しておらず、好ましくは複数の分岐管１１が互いに平行である。より好ましくは、分岐管１１の延伸方向と直交する方向に隣り合う分岐管１１間の垂直距離は同一である。垂直距離は、好ましくは２５０〜７５０ｍｍ、好ましくは３００〜６５０ｍｍ、より好ましくは３５０〜５５０ｍｍである。
【０１１７】
本発明の一実施形態によれば、流体分配器の形態は、図６または図７に示すように、反応器の内部空洞の断面により複数の区分に（例えば、２以上、特に２〜８、２〜６、または２〜４）に分割され、複数の分岐管１１を各区分内に並列に配置することも可能である。本発明の一実施形態によれば、反応器の断面は、４つの区分（四分区分）に分割されることが好ましい。同じ四分区分内の隣接する分岐管間の垂直距離は同一であり、好ましくは２５０〜７５０ｍｍ、好ましくは３００〜６５０ｍｍ、より好ましくは３５０〜５５０ｍｍである。
【０１１８】
図４〜図８に示すように、本発明の一実施形態によれば、オリフィスと呼ばれる１以上の通気孔１３は、流体分配器から反応器内に混合ガスを注入するために、分岐管１１内にその軸方向に沿って配置される。
【０１１９】
本発明の一実施形態によれば、分岐管１１上において、分岐管１１の軸方向に隣り合う通気孔の中心間の軸方向における垂直距離を孔距離という。本発明の一実施形態によれば、任意の分岐管の軸方向における隣接する通気孔の孔距離は、任意の流体分配器について同一である。隣接する平行な分岐管間の垂直距離に対する隣接する通気孔間の孔距離の比率は１／Ｎであり、Ｎは２以上の整数である。本発明の一実施形態によれば、Ｎは好ましくは２であり、すなわち、隣接する通気孔間の孔距離は、前述の隣接する平行な分岐管間の垂直距離の半分である。本発明の他の実施形態では、Ｎは３であり、すなわち、隣接する通気孔間の孔距離は隣接する平行な分岐管間の垂直距離の３分の１であることが好ましい。
【０１２０】
本発明の一実施形態によれば、１つ以上の通気孔１３が分岐管１１の同じ半径断面に配置されてもよい（通気孔の中心に対応する断面は、通気孔断面と呼ばれる）。同じ半径断面にあるこれらの通気孔１３は同様に、それぞれのノズルに接続され、それらと同心である。本発明の一実施形態によれば、流体分配器の分岐管１１の同一半径断面上に同数の通気孔が配置され、同一半径断面上の通気孔が他の半径断面上の通気孔とそれぞれ１対１に対応して、対応する分岐管の軸方向に配列し、かつ、当該列が分岐管の軸と平行になるように配置される。
【０１２１】
本発明の一実施形態によれば、図４〜図８に示す流体分配器において、異なる分岐管または同じ分岐の異なる半径断面における通気孔の孔径は、同一であっても異なっていてもよい。
【０１２２】
本発明の一実施形態によれば、流体分配器において、分岐管１１に必要に応じてノズルを設けることができるので、流体分配器の作業性の観点から、分岐管の管径の下限は７０ｍｍ以上が好ましく、７５ｍｍ以上がより好ましい。直径がこの直径未満であると、分岐管の加工性が悪く、ノズルの挿入が困難となる。一方、流動化効果に影響を与えないという観点から、分岐管の管径の上限値は、１４５ｍｍ以下であることが好ましく、１３５ｍｍ以下であることがより好ましい。
【０１２３】
本発明の一実施形態によれば、反応器内の全ての分岐管１１の直径は同一である。一方、本発明の実施形態によれば、反応器床全体におけるプロピレンアンモニア混合ガスの分布をより均一にするために、場合によっては、１つ以上の直径を有する分岐管１１を同じ流体分布器内に配置することが可能である。また、本発明の一実施形態によれば、同一の分岐管１１の直径を、延伸方向において１以上の異なる直径とすることができる。
【０１２４】
本発明の一実施形態によれば、反応器内の触媒床層内のプロピレンアンモニア混合ガスの分布を制御するために、流体分布器内のプロピレンアンモニア混合ガスの流速を制御するための流量制御部１４を分布器の流体導入口１５に設けることができる。また、プロピレンアンモニア混合ガスを反応器床全体に均一に分散させるために、図９に示すように、本発明の一実施形態に係る反応器の外側の各分岐管１１の位置に流量制御部１４を設けてもよい。
【実施例】
【０１２５】
以下、実施例および比較例により本発明をさらに詳細に説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。
【０１２６】
以下の全ての例示データは、異なる直径のアンモ酸化流動床反応器における状態を実験室でシミュレートし、明細書の図面に示す各種流体分配器に従って炭素鋼製の実際の流体分配器をシミュレートし、温度発信器を重要な点に配置して流体分配器の温度を測定することによって得られる。以下の実施例および比較例において、全てのデータは、複数回の測定後に平均した。
【０１２７】
なお、以下の実施形態では、分岐管長とは分岐管の内管セグメントの長さをいう。
【０１２８】
実施例１
プロピレンアンモ酸化流動床反応器の直径（内腔径、以下同様）は１０ｍであり、アクリロニトリル製造には、Ｓｉｎｏｐｅｃ  Ｓｈａｎｇｈａｉ  Ｒｅｓｅａｒｃｈ  Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ  ｏｆ  Ｐｅｔｒｏｃｈｅｍｉｃａｌ  ＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙのＳＡＮＣ系のアクリロニトリル触媒を用い、反応装置を全負荷で運転し、原料ガスの混合比率はＣ３Ｈ６：ＮＨ３：空気を１：１．２：９．３とし、反応温度は４４０℃、反応圧は５０ＫＰａ、プロピレンとアンモニアの混合ガス流体の導入温度を８０℃に制御した。図４の形態を採用した流体分配器は、材質が炭素鋼であり、分配器に１つの主管を設け、主管の直径をφ５００ｍｍ、５２個の分岐管を配置してそれぞれ主管と接続し、分岐管の直径をφ８０ｍｍ、分岐管間の距離を３８０ｍｍ、分岐管を互いに平行とし、分岐管の方向に沿ったノズルの通気孔間の距離を１９０ｍｍ、長さ４．９ｍの最長の分岐管に５２個のノズルを配置し、長さ１．８ｍで最短の分岐管に１５個のノズルを配置し、分配器のノズルの総数を２１００個とし、ノズルの内径を２０ｍｍ、長さを２００ｍｍとし、オリフィスの孔径を６．０ｍｍとした。プロピレンアンモニア混合ガスは流体分配器を通って各分岐管の終端ノズル（図４には図示せず）に到達し、各分岐管の終端ノズルにおけるプロピレンアンモニア混合ガスの温度を熱電対によって測定したところ、流体分配器内の混合ガスの最高点温度は、最長移動距離を有する分岐管の終端ノズルにおけるプロピレンアンモニア混合ガスの温度であり、２８２℃であった。
【０１２９】
実施例２
プロピレンアンモ酸化流動床反応器の直径は１２ｍであり、アクリロニトリル製造には、Ｓｉｎｏｐｅｃ  Ｓｈａｎｇｈａｉ  Ｒｅｓｅａｒｃｈ  Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ  ｏｆ  Ｐｅｔｒｏｃｈｅｍｉｃａｌ  ＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙのＳＡＮＣ系のアクリロニトリル触媒を用い、反応装置を全負荷で運転し、原料ガスの混合比率はＣ３Ｈ６：ＮＨ３：空気を１：１．２：９．５とし、反応温度は４４０℃、反応圧は５０ＫＰａ、プロピレンとアンモニアの混合ガス流体の導入温度を８０℃に制御した。図５の形態を採用した流体分配器は、材質が炭素鋼、分配器には２個の主管を設け、主管の直径をφ４２０ｍｍ、６０個の分岐管を配置してそれぞれ主管と接続し、分岐管の直径をφ１００ｍｍ、分岐管間の距離を４１０ｍｍ、分岐管を互いに平行とし、分岐管の方向に沿ったノズルの通気孔間の距離は２０５ｍｍ、長さ５．９ｍの最長の分岐管に５８個のノズルを配置し、長さ１．９ｍの最短の分岐管に１５本のノズルを配置し、分配器のノズルの総数を２５６０個とし、ノズルの内径を２０ｍｍ、長さを１８０ｍｍとし、オリフィスの孔径は６．２ｍｍとした。プロピレンアンモニア混合ガスは流体分配器を通って各分岐管の終端ノズルに到達し、各分岐管の終端ノズルにおけるプロピレンアンモニア混合ガスの温度を熱電対によって測定したところ、流体分配器内の混合ガスの最高点温度は、最長移動距離を有する分岐管の終端ノズルにおけるプロピレンアンモニア混合ガスの温度であり、２８２℃であった。
【０１３０】
実施例３
プロピレンアンモ酸化流動床反応器の直径は１５ｍであり、アクリロニトリル製造には、Ｓｉｎｏｐｅｃ  Ｓｈａｎｇｈａｉ  Ｒｅｓｅａｒｃｈ  Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ  ｏｆ  Ｐｅｔｒｏｃｈｅｍｉｃａｌ  ＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙのＳＡＮＣ直列アクリロニトリル触媒を用い、反応装置を全負荷で運転し、原料ガスの混合比率はＣ３Ｈ６：ＮＨ３：空気を１：１．２：９．５とし、反応温度は４３５℃、反応圧は５５ＫＰａ、プロピレンとアンモニアの混合ガス流体の導入温度を８０℃に制御した。図６の形態を採用した流体分配器は、材料が炭素鋼であり、分配器には１個の主管を設け、主管の直径をφ６５０ｍｍとし、４４個の分岐管を配置してそれぞれ主管と接続し、分岐管の直径はφ１００ｍｍ、分岐管間の距離は６９０ｍｍであり、分岐管は互いに平行または垂直であり、分岐管の方向に沿ったノズルの通気孔間の距離は２３０ｍｍであり、長さ７．４５ｍの最長の分岐管に９６個のノズルを配置し、長さ２．４ｍの最短の分岐管に４５個のノズルを配置し、分配器のノズルの総数を３００８個とし、ノズルの内径を２０ｍｍ、長さを１５０ｍｍとし、オリフィスの孔径は６．５ｍｍとした。プロピレンアンモニア混合ガスは流体分配器を通って各分岐管の終端ノズルに到達し、各分岐管の終端ノズルにおけるプロピレンアンモニア混合ガスの温度を熱電対によって測定したところ、流体分配器内の混合ガスの最高点温度は、最長移動距離を有する分岐管の終端ノズルにおけるプロピレンアンモニア混合ガスの温度であり、２９８℃であった。
【０１３１】
実施例４
プロピレンアンモ酸化流動床反応器の直径は２０ｍであり、アクリロニトリル製造には、Ｓｉｎｏｐｅｃ  Ｓｈａｎｇｈａｉ  Ｒｅｓｅａｒｃｈ  Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ  ｏｆ  Ｐｅｔｒｏｃｈｅｍｉｃａｌ  ＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙのＳＡＮＣ系のアクリロニトリル触媒を用い、反応装置を全負荷で運転し、原料ガスの混合比率はＣ３Ｈ６：ＮＨ３：空気を１：１．２：９．５とし、反応温度は４３５℃、反応圧は５５ＫＰａ、プロピレンとアンモニアの混合ガス流体の導入温度を８０℃に制御した。図７の形態を採用した流体分配器は、材料が炭素鋼であり、分配器には２個の主管を設け、主管の直径をφ５００ｍｍ、８４個の分岐管を配置してそれぞれ主管と接続し、分岐管の直径はφ１２０ｍｍであり、分岐管間の距離は４６０ｍｍであり、分岐管は互いに平行または垂直であり、分岐管の方向に沿ったノズルの通気孔間の距離は２３０ｍｍであり、長さ９．８ｍの最長の分岐管に８４個のノズルを配置し、長さ２．９ｍの最短分岐管上に２０個のノズルを配置し、ノズルの総数を５７４０とし、ノズルの内径を２０ｍｍ、長さを１５０ｍｍとし、オリフィスの孔径は６．６ｍｍであった。また、プロピレンアンモニア混合ガスは流体分配器を通って各分岐管の終端ノズルに到達し、モデルのＨＴＦＳ計算と現行の実験データによれば、流体分配器内の混合ガスの最高点温度は、最長移動距離を有する分岐管の終端ノズルにおけるプロピレンアンモニア混合ガスの温度であり、３１６℃であった。
【０１３２】
実施例５
プロピレンアンモ酸化流動床反応器の直径は２０ｍであり、アクリロニトリル製造には、Ｓｉｎｏｐｅｃ  Ｓｈａｎｇｈａｉ  Ｒｅｓｅａｒｃｈ  Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ  ｏｆ  Ｐｅｔｒｏｃｈｅｍｉｃａｌ  ＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙのＳＡＮＣ系のアクリロニトリル触媒を用い、反応装置を全負荷で運転し、原料ガスの混合比率はＣ３Ｈ６：ＮＨ３：空気を１：１．２：９．５とし、反応温度は４３５℃、反応圧は５５ＫＰａ、プロピレンとアンモニアの混合ガス流体の導入温度を１００℃に制御した。図７の形態を採用した流体分配器は、分岐管の同一断面上に３個の通気孔が配置され、隣接する平行な分岐管間の距離は７５０ｍｍ、隣接する通気孔間の孔距離は２５０ｍｍ、材料は炭素鋼であり、分配器には２個の主管を設け、主管の直径はφ５００ｍｍ、分岐管の直径はφ１３０ｍｍ、分岐管の数を５２個とし、分岐管は互いに平行または垂直に配置されており、長さ９．８ｍの最長の分岐管に１２０個ノズルを配置し、長さ４．３ｍの最短の分岐管に４３個のノズルを配置し、ノズルの総数を４８８０とし、ノズルの内径を２０ｍｍ、長さを１５０ｍｍとし、オリフィスの孔径は６．５ｍｍであった。また、プロピレンアンモニア混合ガスは流体分配器を通って各分岐管の終端ノズルに到達し、モデルのＨＴＦＳ計算と現行の実験データによれば、流体分配器内の混合ガスの最高点温度は、最長移動距離を有する分岐管の終端ノズルにおけるプロピレンアンモニア混合ガスの温度であり、３０５℃であった。
【０１３３】
比較例１
プロピレンアンモ酸化流動床反応器の直径は１５ｍであり、アクリロニトリル製造には、Ｓｉｎｏｐｅｃ  Ｓｈａｎｇｈａｉ  Ｒｅｓｅａｒｃｈ  Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ  ｏｆ  Ｐｅｔｒｏｃｈｅｍｉｃａｌ  ＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙのＳＡＮＣ系のアクリロニトリル触媒を用い、反応装置を全負荷で運転し、原料ガスの混合比率はＣ３Ｈ６：ＮＨ３：空気を１：１．２：９．５とし、反応温度は４３５℃、反応圧は５５ＫＰａ、プロピレンとアンモニアの混合ガス流体の導入温度を８０℃に制御した。図３の形態を採用した流体分配器は、材質は炭素鋼であり、ｘ管の直径はφ５００ｍｍ、ｙ管の直径はφ２５０ｍｍ、分岐管の直径はφ１００ｍｍ、分岐管の数は６６個、分岐管間の距離は４６０ｍｍ、ノズルの通気孔距離は２３０ｍｍであった。長さ７．４５ｍの最長の分岐管に６４個のノズルを配置し、長さ２．０ｍの最短の分岐管に１８個のノズルを配置し、分配器のノズルの総数は３００８個であり、ノズルの内径は２０ｍｍであり、各ノズルの長さは２００ｍｍであり、オリフィスの孔径は６．５ｍｍであった。プロピレンアンモニア混合ガスは、流体分配管路を通って各分岐管の終端ノズルに到達し、流体分配器内の混合ガスの最高点温度は、モデルのＨＴＦＳ計算と実験結果とによれば３５５℃であった。
【０１３４】
比較例２
プロピレンアンモ酸化流動床反応器の直径は１５ｍであり、アクリロニトリル製造には、Ｓｉｎｏｐｅｃ  Ｓｈａｎｇｈａｉ  Ｒｅｓｅａｒｃｈ  Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ  ｏｆ  Ｐｅｔｒｏｃｈｅｍｉｃａｌ  ＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙのＳＡＮＣ系のアクリロニトリル触媒を用い、反応装置を全負荷で運転し、原料ガスの混合比率はＣ３Ｈ６：ＮＨ３：空気を１：１．２：９．５とし、反応温度は４３５℃、反応圧は５５ＫＰａ、プロピレンとアンモニアの混合ガス流体の導入温度を８０℃に制御した。図２の形態を採用した流体分配器は、材質は炭素鋼、ｙ管の直径はφ２５０ｍｍ、分岐管の直径はφ１００ｍｍ、分岐管の数は６６個、分岐管間の距離は４６０ｍｍ、ノズルの通気孔距離は２３０ｍｍ、長さ７．４５ｍの最長の分岐管に６４個のノズルを配置し、長さ２．０ｍの最短の分岐管に１８個のノズルを配置し、分配器のノズルの総数は３００８個であり、ノズルの内径は２０ｍｍ、長さは２００ｍｍ、オリフィスの孔径は６．５ｍｍであった。プロピレンアンモニア混合ガスは、流体分配管路を通って各分岐管の終端ノズルに到達し、流体分配器内の混合ガスの最高点温度は、モデルのＨＴＦＳ計算と実験結果とによると、３４８℃であった。
【０１３５】
本発明のプロピレンアンモニア流体分配器を適用した実施例１〜４では、従来のプロピレンアンモニア酸化反応器よりも反応器径がはるかに大きい場合であっても、流体分配器の任意の点におけるプロピレンアンモニア混合ガスの温度Ｔｉは３５０℃よりも低く、すなわちアンモニアが活性窒素原子に分解される温度よりも低かった。対照的に、比較例１および２では、流体分配器内のプロピレンアンモニアの温度は窒化温度に達し、これは従来技術の流体分配器を使用した場合、流体分配器の窒化脆化の危険性を示した。
【符号の説明】
【０１３６】
１：プロピレンのアンモ酸化反応器
１３、１０３：通気孔
４：ハウジング
１５、１０５：流体導入口
６：空気分配プレート
７：冷却コイル
８：処理吸気部
１０、１００：流体分配器
ｘ：ヘッドパイプ
ｙ：主管
ｚ：分岐管
１１：流体輸送分岐管（略して分岐管ともいう）
１２：流体輸送主管（供給主管ともいう）
１４：流量制御部
１６：接続部
１７：貫通孔
【図１】
2021502895.tif 000003
【図２】
2021502895.tif 000004
【図３Ａ】
2021502895.tif 000005
【図３Ｂ】
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【図４】
2021502895.tif 000007
【図５】
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【図６】
2021502895.tif 000009
【図７】
2021502895.tif 000010
【図８】
2021502895.tif 000011
【図９】
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【図１０】
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【国際調査報告】
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