(57)【要約】      （修正有）【課題】クリーニングコストが軽減された反応装置配置物を提供する。【解決手段】  本発明の反応装置配置物１は１つのジャケット管反応装置２を持ち、このジャケット管反応装置は、触媒を充てんされた多数の反応管７を持ちながらジャケット１０に囲まれた１つの管束を備え、この反応管束７は１つの配管横断面２６を持つ。またこの反応装置配置物は別個の直接後置された１つのアフタークーラー３を持ち、このアフタークーラーはジャケット２４に囲まれた１つの管束２１を備え、この管束も１つの配管横断面２７を持つ。アフタークーラー３の配管横断面は、ジャケット管反応装置２の配管横断面２６とほぼ合同である。両者の配管横断面２６、２７は、対をなして互いに向かい合い、かつ対のもの同士大きさが等しく、かつ反応管７の流れ断面積に対する冷却管２１の流れ断面積の比がほぼ等しい、このような多数の部分面３９、４０にさらに区分することができる。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
触媒気相反応を行う反応装置配置物において、すなわちこの反応装置配置物は１つのジャケット管反応装置を持ち、このジャケット管反応装置は、触媒を充てんされた多数の反応管を持ちながらかつジャケットに囲まれた１つの管束を備え、この反応管束は反応管長手軸に垂直に１つの配管横断面を持ち、またこの反応装置配置物は別個の直接後置された１つのアフタークーラーを持ち、このアフタークーラーは、冷却管を持ちながらかつジャケットに囲まれた１つの管束を備え、冷却管の個数は反応管の個数より少なく、冷却管束もやはり冷却管長手軸に垂直に１つの配管横断面を持つ、上記の反応装置配置物において、アフタークーラー（３）の配管横断面（２７）は、ジャケット管反応装置（２）の配管横断面（２６）とほぼ合同であることと、両者の配管横断面（２６、２７）は次のような多数の部分面に、すなわち対をなして互いに向かい合い、かつ対のもの同士大きさが等しく、かつ反応管（７）の流れ断面積に対する冷却管（２１）の流れ断面積の比がほぼ等しい、このような多数の部分面（３９、４０）にさらに区分できることを特徴とする、上記の反応装置配置物。
【請求項２】
冷却管個数が反応管個数の１／１０〜９／１０であることを特徴とする、請求項１に記載の反応装置配置物。
【請求項３】
冷却管個数が反応管個数の１／５〜１／２であることを特徴とする、請求項２に記載の反応装置配置物。
【請求項４】
ジャケット管反応装置（２）は反応管束（７）をかこむ円筒形ジャケット（１０）を、アフタークーラー（３）は冷却管束（２１）をかこむ円筒形ジャケット（２４）を備え、その際アフタークーラー（３）のジャケット直径は、ジャケット管反応装置（２）のジャケット直径より小さいことを特徴とする、請求項１〜３のいずれかに記載の反応装置配置物。
【請求項５】
ジャケット管反応装置（２）とアフタークーラー（３）との間の中間スペース（６４）に流れ案内装置（６５）が配置されていることを特徴とする、請求項１〜４のいずれかに記載の反応装置配置物。
【請求項６】
ジャケット管反応装置（２）とアフタークーラー（３）との間の中間スペース（６４）に、流れを均一化するための挿入物（６６）が配置されていることを特徴とする、請求項１〜５のいずれかに記載の反応装置配置物。
【請求項７】
冷却管（２１）の内径が反応管（７）の内径に少なくとも等しいことを特徴とする、請求項１〜６のいずれかに記載の反応装置配置物。
【請求項８】
冷却管（２１）の内径が、反応管（７）の内径の１．１倍〜３倍であることを特徴とする、請求項７に記載の反応装置配置物。
【請求項９】
すべての冷却管（２１）の流れ断面積合計が、すべての反応管（７）の流れ断面積合計より小さいことを特徴とする、請求項１〜８のいずれかに記載の反応装置配置物。
【請求項１０】
触媒を含まずかつ渦流を生じる挿入物が冷却管（２１）に配置され、この挿入物がガス側の熱伝達を高めることを特徴とする、請求項１〜９のいずれかに記載の反応装置配置物。
【請求項１１】
上記挿入物がもろい材料から形成されていることを特徴とする、請求項１０に記載の反応装置配置物。
【請求項１２】
熱媒体（３２）が冷却管束（２１）を半径方向に貫流することを特徴とする、請求項１〜１１のいずれかに記載の反応装置配置物。
【請求項１３】
熱媒体（３２）が冷却管束（２１）を横断して貫流することを特徴とする、請求項１〜１１のいずれかに記載の反応装置配置物。
【請求項１４】
反応管束（７）が無配管の内部領域（１１）を、アフタークーラー（３）が内部のディスプレーサー（５１）を備え、このディスプレーサーの横断面寸法は反応管束（７）の無配管の内部領域（１１）の横断面寸法にほぼ相当することを特徴とする、請求項１３に記載の反応装置配置物。
【請求項１５】
冷却管束（２１）に少なくとも２つの横断流路が形成されていることを特徴とする、請求項１３または１４に記載の反応装置配置物。
【請求項１６】
アフタークーラー（３）において、熱媒体（３２）の供給ソケットと排出ソケット（３３、３４）の内法高さが、冷却管長さの２５％以上であることを特徴とする、請求項１３〜１５のいずれかに記載の反応装置配置物。
【請求項１７】
冷却管束（２１）内部の横断流ゾーンへの熱媒体（３２）供給と、同ゾーンからの熱媒体排出とを均一に行うため、流れ案内装置と流れ分配装置（５６、５７）が配置されていることを特徴とする、請求項１３〜１６のいずれかに記載の反応装置配置物。
【請求項１８】
流れ案内装置と流れ分配装置（５６、５７）が主として冷却管列の間の隙間に設けられていることを特徴とする、請求項１７に記載の反応装置配置物。
【請求項１９】
流れ分配装置（５７）が多孔板または渦流格子を備えることを特徴とする、請求項１８に記載の反応装置配置物。
【請求項２０】
アフタークーラー（３）がジャケット管反応装置（２）に依存しない熱媒体循環を利用できることを特徴とする、請求項１〜１９のいずれかに記載の反応装置配置物。
【請求項２１】
アフタークーラー（３）において、熱媒体（３２）の供給ソケットと排出ソケット（３３、３４）が、冷却管（２１）に垂直に位置する平面を基準として、互いに位置をずらして配置されていることを特徴とする、請求項１〜２０のいずれかに記載の反応装置配置物。
【請求項２２】
アフタークーラー（３）が取り外し可能な方法でジャケット管反応装置（２）と結合されていることを特徴とする、請求項１〜２１のいずれかに記載の反応装置配置物。
【請求項２３】
アフタークーラー（３）がリフトダウンと再びリフトアップするための装置（６７）を備えることを特徴とする、請求項２２に記載の反応装置配置物。
【請求項２４】
アフタークーラー（３）に、ポンプ（３６）とクーラー（３７）と制御ユニットとを備えるユニットを、取り外し可能な方法で接続していることを特徴とする、請求項２２または２３に記載の反応装置配置物。
【請求項２５】
酸化、水素添加、脱水素、ニトロ化、アルキル化などのプロセスに、請求項１〜２４のいずれかに記載の反応装置配置物を用いること。
【請求項２６】
ケトン、メチルイソブチルケトン、メルカプタン、イソプレン、アントラキノン、ｏ‐クレゾール、エチレンヘキサン、フルフラール、アセチレン、酢酸ビニル、塩化イソプロピレン、無水フタル酸、塩化ビニル、オキソアルコール、Ｐｙｒｏｔｏｌ、スチレン、ギ酸ニトリル、ポリフェニレンオキシド、ジメチルフェノール、ピリジンアルデヒド、Ｔｈｅｒｂａｎ、α‐オレフィン、ビタミンＢ６、青酸、アニリン、ギ酸ニトラル、ジフルオロメタン、４‐メチル‐２‐ペンタノン、テトラヒドロフランを製造するため、および下記のプロセスのため、すなわち、
―ジメチルベンゼン（ｍ、ｏ、ｐ）を酸化してそれぞれのモノ‐およびジアルデヒドとする、
―ジメチルベンゼン（ｍ、ｏ、ｐ）を酸化してそれぞれのモノ‐およびジカルボン酸、またはそれらの無水物とする、
―トリメチルベンゼンを酸化してそれぞれのモノ‐、ジ−およびトリアルデヒドとする、
―トリメチルベンゼンを酸化してそれぞれのモノ‐、ジ‐およびトリカルボン酸、またはそれらの無水物とする、
―ジュレンを酸化してピロメリット酸とする、
―γ‐またはβ‐ピコリンを酸化してγ‐またはβ‐ピコリンカルバルデヒドとする、
―γ‐またはβ‐ピコリンを酸化してイソニコチン酸またはニコチン酸とする、
―プロペンを酸化してアクロレインとする、
―アクロレインを酸化してアクリル酸とする、
―プロパンを酸化してアクロレインとする、
―プロパンを酸化してアクリル酸とする、
―ブタンを酸化してＭＳＡ（無水マレイン酸）とする、
―ラフィネートを酸化してＭＳＡとする、
―ｉ‐ブタンを酸化してメタクロレインとする、
―メタクロレインを酸化してメタクリル酸とする、
―メタクロレインを酸化してメタクリル酸メチルとする、
―ｉ‐ブタンを酸化してメタクロレインとする、
―ｉ‐ブタンを酸化してメタクリル酸とする、
―ジメチルベンゼン（ｍ、ｏ、ｐ）をアンモ酸化してそれぞれのモノ‐およびジニトリルとする、
―トリメチルベンゼンをアンモ酸化してそれぞれのモノ‐およびジ‐、トリニトリルとする、
―プロパンをアンモ酸化してアクリルニトリルとする、
―プロペンをアンモ酸化してアクリルニトリルとする、
―β‐ピコリンをアンモ酸化して３‐シアノピリジンとする、
―γ‐ピコリンをアンモ酸化して４‐シアノピリジンとする、
―メタノールを酸化してホルムアルデヒドとする、
―ナフタリンおよび／またはＯ‐キシレンを酸化、場合によっては混合プロセスの中で酸化して無水フタル酸とする、
―エタンを酸化して酢酸とする、
―エタノールを酸化して酢酸とする、
―ゲラニオールを酸化してシトラールとする、
―エチレンを酸化して酸化エチレンとする、
―プロペンを酸化して酸化プロピレンとする、
―塩化水素を酸化して塩素とする、
―グリコールを酸化してグリオキサールとする、および
―ＭＳＡを水素添加してブタンジオールとするために、
請求項１〜２４のいずれかに記載の反応装置配置物を用いること。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、触媒気相反応を行うための次のような反応装置配置物に関する。すなわちこの配置物はまずジャケット管反応装置を備え、このジャケット管反応装置は、触媒を充てんされた多数の反応管を備えながらジャケットに包まれた１つの管束を持ち、この反応管束は反応管の長手軸に垂直に１つの配管横断面を持つ。またこの配置物は上記と別個ながらそれに直接後置された１つのアフタークーラーを持ち、このアフタークーラーはジャケットに包まれるが、その冷却管の個数は反応管の個数より少ない。またこのアフタークーラーの場合、冷却管束はやはり冷却管の長手軸に垂直に１つの配管横断面を持つ。本発明は、さまざまな触媒気相反応を行うためにこのような反応装置配置物を用いることにも関する。
【背景技術】
【０００２】
多くの気相反応の場合、望ましくない副反応を防止するために、希望の反応終了後はその後の反応を迅速に中止することが重要である。その１つの方法は、アフタークーラーの冷却管を用いて反応ガスを急速に冷却することである。この冷却管は、ボイドスペースまたは不活性充てん物のいずれかを含んでおり、この不活性充てん物は、整えられた詰め物、渦巻き状物、または任意の充てん材料からなるものとすることができる。
【０００３】
例えばＵＳ３，１４７，０８４またはＤＥ１０１４４８５７Ａ１からは、反応管を１枚の分離板を貫通させ、冷却管としてアフタークーラーゾーンまたはアフタークーラー自体の中に延長することが知られている。とくにＵＳ３，１４７，０８４で提案された実施形態では、アフタークーラーは別個の機器として作られ、反応装置にフランジ付けされている。反応間と冷却管の管端は互いに直接に、わずかな間隔で向かい合い、その際両管端を先細および先太に作って、一方を他方に挿入したものとすることができる。反応管をそのままアフタークーラーの中に延長する実施形態の場合と同様、この実施形態の場合も反応管と冷却管の個数は等しい。冷却管と反応管の個数が等しいので、アフタークーラーの設計の可能性が制限される。例えば液体塩の場合にジャケット側で圧力なしの運転、または水を用いる気化冷却の場合にジャケット側で圧力運転を行うといった、異なる熱媒体への適合は、最適な状態ではできなくなる。熱媒体の流れを案内する装置は反応装置配置物の効率に大きく影響するが、とくにこの装置は冷却管の間にかならずしも適切な状態で配置または形成できない。経験では冷却管中に著しく沈着物が生じる。アフタークーラーをフランジ付けした実施形態では、冷却管はたしかにアクセスしやすいが、冷却管自体のクリーニングに時間と手間がかかる
【０００４】
冒頭に挙げた種類の反応装置配置物は、ＷＯ０２／０６３２３０Ａ１に記載されている。そこで提案されている反応装置配置物の場合、冷却管は反応管より個数が少なく、アフタークーラーは反応装置よりジャケット直径が小さい。アフタークーラーはジャケット管反応装置と一体型で結合されている。先に知られているこの反応装置配置物の欠点は、反応管から冷却管への流路が、反応管束や冷却管束の中心からその周縁に行くにつれて大きくなり、したがって周縁では比較的長く、また全体としてあきらかに差があることである。半径方向外側に位置する反応管から、半径方向外側に位置する冷却管への流路は長くなるため、反応ガス混合物の冷却が遅くなる。それだけでなく、管束断面上の場所によって反応ガス冷却が異なるため冷却管の負荷が不均一となり、これもまたさらに冷却管内沈着物の増加につながる。アフタークーラーが溶接によって反応装置と固定結合されているという一体型形状であるため、この反応装置配置物は整備に不親切であり、このことは沈着物発生増加の傾向と結びついて、クリーニング時の大きな手間をともなう。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
したがって本発明の課題は、この種の反応装置配置物を改善して、それぞれの要件に最適なアフタークーラーが設計時に受ける制約を少なくし、にもかかわらずクリーニングコストが軽減されるようなものとすることである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は冒頭に挙げた種類の反応装置配置物において、この課題を次のようにして解決する。すなわち、まずアフタークーラーの配管横断面を、ジャケット管反応装置の配管横断面とほぼ合同なものとする。次に両者の配管横断面は、対ごとに互いに向かい合い、かつ対ごとに大きさが等しい多数の部分面に区分される。これらの部分面においては、反応管の流れ断面積に対する冷却管の流れ断面積の比がほぼ等しい。
【０００７】
上記の「ほぼ」という表現は、配管横断面においては個々の局部的な障害箇所、配管横断面の周縁においては相互間のわずかなはみ出しとして、それらの影響は無視し得るものであるが、それらの存在は技術的に避けられないようなはみ出しが、存在する場合があることを言うためである。
【０００８】
したがって配管横断面においては、個々の管は間を空けておいて、そこに例えばそらせ板を保持するアンカーを取り付け、あるいはそらせ板を通さなければならない。配管横断面周縁のはみ出しは避けられない。なぜならば冷却管と反応管は一直線に揃えることができないか、揃えられてもそれはわずかな個数であり、したがって周縁に位置する冷却管と反応管の絶対多数は、半径方向に互いに位置がずれるからである。位置ずれおよびはみ出しの大きさは、隣接する反応管と冷却管のそれぞれの中心間距離に依存するが、隣接する冷却管の中心距離Ｔ２を超えないものとしたい。最適な数値については後に説明する。
【０００９】
従属請求項に有利な発展形を記載する。
【００１０】
付帯請求項に使用方法を記載する。
【００１１】
本発明の諸措置によって、アフタークーラーの設計は、広範囲に反応装置の設計に依存せず、こうして設計上の可能性が開かれた結果、いかなる場合も反応ガスの迅速かつ均質な冷却が得られ、しかもクリーニングコストが軽減される。アフタークーラーとジャケット管反応装置の配管横断面がほぼ合同であって、しかも反応管より冷却管の方が個数が少ないので、管配置、管ピッチ、管寸法および熱媒体量を、広い範囲で変化させることができる。そして冷却管の間の隙間に、熱媒体の流れを案内する装置が設けられるが、この装置の種類とその形状により、上記の管配置、管ピッチ、管寸法、熱媒体量を、反応装置配置物のその時々の使用状態の点で、最適に適合させることができる。反応装置とアフタークーラーの配管横断面の、対ごとに互いに向かい合い、かつ対ごとに大きさが等しい部分面においては、いずれの部分面対でも、反応管の流れ断面積に対する冷却管の流れ断面積の減少は、それぞれほぼ等しい面積比とするべきであろう。これにより反応管からその最短距離にある冷却管までの反応ガス流路は比較的短くなり、かつほぼ等しい長さとなるので、反応装置ないしアフタークーラーの断面全体にわたって反応ガスは迅速かつ均一に冷却する。流路がほぼ等しい長さであるため、アフタークーラーの配管横断面全体にわたってすべての冷却管は、その流量ないし負荷がほぼ均一となる。これにより望ましくない再反応の危険が明らかに軽減され、このことは冷却管内の沈着物を著しく減少させ、より長いクリーニング間隔を可能にする。したがって運転コストに対するクリーニングコストの割合が減少する。
【００１２】
反応ガスを迅速に冷却するには、まず第一にガス側でも熱媒体側でも良好な熱伝達が必要である。この熱伝達はまたさらに、流れ案内の方法と、大きくは反応ガスや熱媒体の流速とに依存する。熱媒体の流速に関しては、流速が上昇すると圧力損失も上昇することを考慮されたい。本発明の諸特徴によってこれら相反する効果の最適化が得られ、その際に反応ガスはタイムラグなしで迅速に冷却される。
【００１３】
下記に図を例に用いて本発明をさらに詳しく説明する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
ここに図示する本発明による反応装置配置物１の実施例は、ジャケット管反応装置２とこれに直接後置されたアフタークーラー３とを備える。ガス取り入れ側フード４を経由して、反応ガス５がジャケット管反応装置２に導かれる。この反応ガス５は、ジャケット管反応装置２とアフタークーラー３を貫流した後、ガス排出側フード６によって反応装置配置物１から排出される。
【００１５】
ジャケット管反応装置２（図１）は、触媒を充てんされた反応管７を多数またはこれら反応管の管束を備え、これら反応管は、上側管板８と下側管板９との間を垂直にのび、円筒形のジャケット１０にかこまれている。反応管７の両末端とも、その外側が管板８、９それぞれと気密に溶接されている。反応管束７の中心には管が存在しない部分１１が形成されている。
【００１６】
反応管は熱媒体１２にアプローチされ、この熱媒体は反応管束７を通るさまざまな流路を導くことができる。図１に示すジャケット管反応装置２は、大部分のジャケット管反応装置と同様に半径流型反応装置の仕様とすることができる。しかしジャケット管反応装置２は、熱媒体の流れ案内に限定条件はない。
【００１７】
図１に示す実施例では、反応管の長手方向を横断して、リング状およびディスク状のそらせ板１３が交代に位置し、熱媒体流をそれぞれ半径方向の外側から内側に、そしてその反対に、反応管束７を通って蛇行する形で導く。ジャケット１０の下側末端領域ではその外側に、インレットソケット１５を持つループ管１４が配置され、熱媒体１２―例えば液体塩―はこのループ管またはインレットソケットを通って、ジャケット管反応装置２に導かれる。ジャケット１０の上側末端領域ではその外側に、アウトレットソケット１７を持つもう１つのループ管１６が形成され、熱媒体１２は反応管束７を貫流した後、このループ管またはアウトレットソケットを通って、ジャケット管反応装置２から排出される。熱媒体１２は、循環装置１８により希望の循環量または流速をもって、そして冷却／加熱装置１９により希望の温度をもって、熱媒体循環系を循環する。さらにはバイパス管２０を設ける。
【００１８】
アフタークーラー３は冷却管２１を多数またはその管束を備え、この冷却管は反応管７よりも個数が少ない。冷却管２１は、上側のアフタークーラー管板２２から、下側のアフタークーラー管板２３に垂直にのび、円筒形のアフタークーラージャケット２４に包まれている。冷却管２１の両側末端ともその外側は、アフタークーラー管板２２、２３それぞれに気密に溶接されている。
【００１９】
冷却管２１は空であるか、触媒を含まない渦流生成用挿入物、例えば整えられた詰め物、渦巻き状物、コイル、形材ロッド、あるいは任意の種類の充てん材料による充てん層を備える。冷却管２１内のこのような挿入物によって、内壁における熱伝達係数を著しく増大することができる。必要な熱伝達面積、すなわち必要な冷却管長さがこれによりさらに減少する。アフタークーラー３が短くなれば、投資コストと取り付けスペースが節減される。それだけでなく、アフタークーラー３における反応ガス５の滞留時間が減少する。すなわち反応ガス５はより迅速に冷却される。望ましくない沈着物がこれにより形成されにくくなる。
【００２０】
しかしあらゆる措置にもかかわらず、個々の冷却管２１内で沈着物が形成され、これが挿入物に貼り付く可能性を除外できない。このような場合に冷却管２１から挿入物を取り外すため、この挿入物は好ましくはもろい材料、例えばセラミックスまたはガラス製とする。そうすれば挿入物は冷却管２１内で容易に破壊されて、その破片をこの冷却管から取り除くことができるようになる。
【００２１】
冷却管束２１は内部中央に無配管の領域２５を備え、この領域の寸法はジャケット管反応装置２の無配管領域１１の寸法にほぼ相当する。冷却管束２１の外径は反応管束７の外径にほぼ相当する。したがって反応管束７が反応管の長手軸に垂直に配置する配管横断面２６と、冷却管束２１が冷却管の長手軸に垂直に配置する配管横断面２７とはほぼ合同である。しかしこの場合、冷却管は反応管より個数が少なく、したがって反応管束７と冷却管束２１の半径方向周縁領域には互いに半径方向の位置ずれが存在する。アフタークーラー３の配管横断面２７の上に対する、ジャケット管反応装置２の配管横断面２６の最適な半径方向位置ずれないし半径方向はみ出しは（Ｔ２−Ｔ１）／２であって、この場合Ｔ１は反応管７の管ピッチ、Ｔ２は冷却管２１の管ピッチである。管ピッチとは、隣接する２つの管の中心間最短距離をいう（図２ｂ参照）。
【００２２】
冷却管の方が個数が少ないため製造コストも軽減される。なぜならば全体として管長さと穴個数が少なくなり、組み立て、溶接、検査に必要な作業時間が軽減されるからである。
【００２３】
ジャケット管反応装置２の下側管板９と、アフタークーラー３の上側管板２２との間には、ガス捕集／ガス通過チャンバ２８が設けられ、そこでは反応ガス５が反応管７から流出、冷却管２１に流入する。
【００２４】
ジャケット管反応装置２の下側管板９と、アフタークーラー３の上側管板２２とは、それぞれ半径方向外側に向かってジャケットを越えて延長され、フランジ２９、３０として用いられる。これらフランジは互いにネジ止めされる３１。
【００２５】
冷却管束２１は、ジャケット管反応装置２の熱媒体循環に依存しない熱媒体循環の中にあり、熱媒体３２がそこを横断して貫流する。
【００２６】
アフタークーラー３の熱媒体循環がジャケット管反応装置２に依存しないので、この熱媒体循環によりアフタークーラー３の温度を柔軟に設定できる。
【００２７】
アフタークーラー３は、ジャケット管反応装置２と同様、熱媒体３２の流れ案内に限定条件はない。アフタークーラー３でもまた、対応するディスク状およびリング状のそらせ板により、熱媒体３２が半径方向に貫流する。
【００２８】
しかし特別な利点が得られるのは、アフタークーラー３が横断して貫流される場合である。これはジャケット管反応装置２が―図１に示すように―半径方向に貫流するかどうか、またそれがいつ行われるかに依存しない。
【００２９】
管束が半径方向に貫流を受ける場合、流れの作用は管束の全円周にわたって行われるが、横断貫流の場合流れの作用面は明らかに小さくなる。しかしこの場合管束全体が貫流を受ける。しかし流れの作用面が小さくなれば、それは流速が高くなること、それにともなってジャケット側の熱伝達が改善されることを意味する。
【００３０】
横断貫流によって、外側に位置するループ管の全部を、または一部を省略できる。その代わりに熱媒体３２は、流れ案内装置と流れ分配装置とによって、冷却管束２１に分配される。これらの諸装置は、冷却管束２１とアフタークーラージャケット２４との間のリング状スペースに位置し、場合によっては冷却管２１の中に突出しており、また捕集装置および／または混合装置として形成することもできる。
【００３１】
アフタークーラー２４の下側末端領域には熱媒体３２のためのインレットソケット３３が、上側末端領域にはアウトレットソケット３４が設けられている。インレットソケット３３とアウトレットソケット３４との間の垂直方向において、アフタークーラー３の高さの半分の所で、アフタークーラー２４側面の内側にそらせ板３５が取り付けられている。この側面の外側にインレットソケット３３とアウトレットソケット３４が取り付けられている。そらせ板３５は冷却管束２１全体を通って水平方向にのび、この管束を２つの部分に分ける。これにより熱媒体３２は、インレットソケット３３から来て、管束２１の第１の部分で横断面全体を貫流し、アウトレットソケット３４に向けて方向を変えた後、再び管束２１の第２の部分で横断面全体を貫流する。第２の循環装置３６と第２の冷却／加熱装置３７は、熱媒体３２を希望の循環量および希望の温度でアフタークーラー３を通過搬送する。ここでもバイパス管３８を設けている。
【００３２】
図２ａおよび２ｂに示す反応管束７と冷却管束２１の実施例では、いずれの冷却管にも反応管を４本ずつ割り当てているので、冷却管の個数は反応管の個数の４分の１である。反応管７および冷却管２１のこの配置は、その時々の要件に任意に適合させることができる。ここに示す実施例は、数多い可能性の１つに過ぎない。
【００３３】
冷却管２１はそれぞれ、菱形に配置された反応管４本グループ３９の下で、ほぼその中央に配置されているので、これら４本の反応管７のそれぞれからその下の冷却管２１への流路はほぼ等しい長さである。このようにして反応管束７を、隣り合ってならぶ菱形の多数の反応管４本グループ、または対応する部分面３９に分けることができる。これらの部分面はそれぞれ、その反応管の下に配置された冷却管２１に割り当てられており、この冷却管は、冷却管束２１の配管横断面２７が区分されて生じるそれぞれの部分面４０に位置する。冷却管束２１の部分面４０であってこの冷却管を含むものと、反応管束７の部分面３９であって反応管４本グループを含むものとは、それぞれ対をなして互いに向かい合い、対をなすもの同士大きさと形状が等しい。部分面対３９、４０はそれぞれ、冷却管２１の流れ断面積ないし内法断面積が同一であり、同様に反応管７の流れ断面積ないし内法断面積が同一である。したがってそれぞれ、反応管７の流れ断面積に対する冷却管２１の流れ断面積の比が等しい。
【００３４】
冷却管２１の内径は反応管７の内径より大きい。ここに示す例で冷却管２１の内径は、反応管７内径のほぼ１．３３倍である。
【００３５】
しかし冷却管２１の流れ断面積はそれぞれ、割り当てられた４本の反応管７の流れ断面積より小さい。これにより冷却管２１内における反応ガス５の流速が高くなって、ガス側の熱伝達は改善される。ガス側の熱伝達が改善されるため、わずかな滞留時間で迅速な冷却が生じる。
【００３６】
冷却管直径が増加することは、冷却管２１のクリーニング可能性が改善されることにつながる。冷却管２１内部に容易にアクセスできるようになるからである。
【００３７】
冷却管２１の管ピッチは、反応管７の管ピッチより大きい。これにより冷却管２１のジャケット側では、熱媒体３２が冷却管束を通って流れるときの圧力損失が減少するという利点が得られる。循環装置３６の出力が同じでも、熱媒体流が大きくなり、あるいは熱媒体３２の流速が高くなる。この熱は迅速かつ均一に排出できる。
【００３８】
図３ａ、３ｂ、および４ａ、４ｂに記載の実施例を下記に説明するが、この場合アフタークーラー３における熱媒体３２の流れ案内は、ジャケット管反応装置２における流れ案内に対応する。図３ａおよび３ｂは、横断流型ジャケット反応装置２に後置された横断流型アフタークーラー３を示す。図４ａおよび４ｂは、半径流型ジャケット管反応装置２に後置された半径流型アフタークーラー３を示す。
【００３９】
図３ａおよび３ｂに記載する実施形態では、円切片形のそらせ板３５ａが３枚、アフタークーラー３に配置されている。これらのそらせ板は熱媒体３２を、インレットソケット３３からアウトレットソケット３４まで、冷却管束２１の全横断面を水平に合計３回案内する。
【００４０】
熱媒体３２はインレットソケット３３の後、まずアフタークーラージャケット２４の外側に取り付けられているボックスないし分配チャンバ４１に流入する。このボックスないしチャンバは、アフタークーラー３の内部スペースと、またはアフタークーラージャケット２４と冷却管束２１の流れの作用面４３との間のスペース４２と、アフタークーラージャケット２４の一連の開口部４４を経由して、流れに関して連結している。
【００４１】
冷却管束２１の横断面は、１つの円から直径上に向かい合う２つの円切片を割線４５、４６に沿って切り落とした形状である。この場合熱媒体分配チャンバ４１は割線の一方４５と向かい合い、円周方向におけるこのチャンバの長さは割線４５の長さにほぼ相当する。
【００４２】
図４ａおよび４ｂに示すもう１つの実施形態では、ジャケット管反応装置２とアフタークーラー３が、熱媒体３２の半径流案内のために形成されている。反応管束７と冷却管束２１はこの場合、無配管の内部領域２５をともなう１つの円という横断面形状を持つ。熱媒体３２は、ここでは下側のループ管４７によって、アフタークーラージャケット２４全円周から分配され、やはりジャケット２４の円周全体に配分された開口部４８を経由して、内部スペースに流入する。この内部スペースで熱媒体３２は、リング状およびディスク状のそらせ板３５ｂによって蛇行し、上方へと導かれる。熱媒体３２は、アフタークーラージャケット２４の全円周に配分された上側の開口部４９を通って、上側のループ管５０に流出し、そこからアウトレットソケット３４を通って排出される。
【００４３】
下記の実施例では、横断流型アフタークーラー３がそれぞれに、１つの半径流型ジャケット管反応装置２に後置されている。すなわちアフタークーラー３における熱媒体３２の流れ案内が、ジャケット管反応装置２における流れ案内と異なる。
【００４４】
図５ａおよび５ｂに示す横断流型アフタークーラーの実施形態では、反応管束７と冷却管束２１が両者同様に、無配管の内部領域２５をともなう円形横断面を持つ。この実施形態でアフタークーラー３は、冷却管束２１の無配管の内部領域２５内側にディスプレーサー円筒５１を備える。このディスプレーサー円筒５１の直径は、反応管束７ないし冷却管束２１の無配管の内部領域１１ないし２５の直径にほぼ相当する。アフタークーラー３は、熱媒体３２を供給ないし排出するため、アフタークーラージャケット２４の外側に取り付けられた分配チャンバ４１を備える。図３ａおよび３ｂに記載の実施形態と同様に、ここでも冷却管束２１の横断流は、４つの横断流によって形成されている。
【００４５】
そらせ板３５ｃは円切片状に形成され、熱媒体流を方向変換させるため、円環の一部の形状である周縁切り欠き５２を持ち、この円環の一部の長さは分配チャンバ４１の長さにほぼ相当する。
【００４６】
ディスプレーサー円筒５１により、アフタークーラー横断面全体に均一な貫流が得られる。
【００４７】
アフタークーラージャケット２４と冷却管束２１の間のリング状スペース５３では、外側冷却管２１ａとアフタークーラージャケット２４との間に、バイパス流を防止するためのシールストリップ５４を配置する。このシールストリップは、横断流の場合に外側冷却管２１ａをアフタークーラージャケット２４に対してシールする。
【００４８】
もう１つの実施形態を図６ａ〜６ｃに示す。図５ａおよび５ｂに記載する実施形態と同様に、熱媒体３２は冷却管束２１を横断方向に貫流し、無配管の内部領域２５にディスプレーサー円筒５１を配置する。
【００４９】
この実施形態の場合、供給ソケット３３および排出ソケット３４は、アフタークーラー３の軸方向上下にならべて配置されているのではなく、円周方向に位置をずらして配置されている。この位置ずれを補償するため、相応のそらせ板５５をアフタークーラー３の内部に配置している。とくに末端領域に生じることがある不均一な流れの作用を補償するために、流れ案内装置と流れ分配装置５６、５７が設けられている。後者５７は、例えば多孔板または乱流格子として形成することができる。その場合そらせ板５５の形状は、図６ｂおよび６ｃに示すように、それぞれの要件に適合させることができる。
【００５０】
この構造の利点は、構造体積が小さくて必要スペースが減少することと、重量およびコストを節減できることである。とくに利点となるのは、位置をずらした配置によって、供給ソケットと排出ソケット３３、３４および好ましくは円筒形の固定フランジの直径として、冷却管２１の長さの割には比較的大きいものを選択できることである。例えば供給ソケットと排出ソケットの内径を冷却管長さの２５％より大きくできる。
【００５１】
流れ案内装置と流れ分配装置５６、５７は、冷却管２１の間の隙間に配置することができる。このことを図９ａおよび９ｂに、また図９ａおよび９ｂより３０°位置をずらした配置のものを図１０ａおよび１０ｂに示す。管の隙間における流れ案内装置および流れ分配装置５６、５７のこのような配置は、冷却管束２１における管ピッチを大きくすれば可能となる。この配置の特別な利点は、このために省かなければならない冷却管はまったくないか、あってもわずかだということである。このことを図９ａおよび９ｂないし１０ａおよび１０ｂに示す。熱流の均一性がこれによって損なわれることはない。
【００５２】
円切片状そらせ板３５ｄの周縁切り欠き５８の形状は、垂直なそらせ板５６の形状に従う。
【００５３】
図７ａに示す実施形態の場合、供給ソケットおよび排出ソケット３３、３４は、直接上下にならんで配置されている。冷却管束２１を横断する熱媒体３２の流れ案内は、図６ａに記載する実施形態の流れ案内と同様である。
【００５４】
熱媒体３２のインレット領域およびアウトレット領域におけるそらせ板５５ａおよび５６ａは、ここでは直線的にのびる。これは補償が必要な位置ずれがないからである。熱媒体３２の分配は、水平にのびる多孔板５７ａによって行われる。円切片状のそらせ板３５ｅの周縁切り欠き５９は、冷却管束２１の中に若干差し込まれる。半径方向外側の冷却管２１ａとアフタークーラージャケット２４との間のリング状スペース５３は、シールストリップ５４でシールされている。
【００５５】
アフタークーラー３は、次のような方法でさらに最適化できる。すなわちさらなる円切片状のそらせ板を用いて、横断貫流を受ける冷却管束２１をさらに区分する。これにより熱媒体需要をさらに軽減することができる。
【００５６】
図８は、図７ａと同様な熱媒体３２の供給と排出、流れ案内を示す。この実施形態では、供給ソケット３３と排出ソケット３４が、垂直方向に間隔を取って上下にならんで配置されている。
【００５７】
熱媒体３２の供給管と排出管６０、６１は、取り外し可能な結合、好ましくはフランジ結合６２によって、供給ソケットと排出ソケット３３、３４に接続されている。このフランジ結合６２が取り外されているときは、ジャケット管反応装置２からアフタークーラー３を容易に分離できる。
【００５８】
熱媒体３２は、１枚の垂直にのびるそらせ板５６と、５枚の水平にのびる円切片状のそらせ板３５ｅとによって、供給ソケット３３から排出ソケット３４まで、蛇行しながら冷却管束２１を６回横断して導かれる。
【００５９】
図８に示す実施例の場合、アフタークーラー３のフランジ３０ａは、フランジ耳６３からアフタークーラージャケット２４までの円錐形移行部を含む、一体フランジとして作られている。設計上の理由で、これによりアフタークーラー３のジャケット２４は、その外径がジャケット管反応装置３のジャケット１０より小さくなる。ここから得られる利点として、冷却管束２１とアフタークーラージャケット２４との間のリング状スペース５３を小さくすることができる。しかし熱媒体３２をアフタークーラー３への入口で分配するため、冷却管束のある部分から他の部分へ軸方向に搬送するため、そして排出ソケット３４へ捕集するためには、リング状スペースはまだこれでも十分な大きさである。しかし流れ方向で見てその側面にある、そしてシールストリップ５４で分離しなければならない、望ましくないリング状スペース５３は小さくなる。
【００６０】
反応管７から流出する反応ガス５はアフタークーラー横断面に分配される。その分配の均一性を改善するため、ジャケット管反応装置２の下側管板９と、アフタークーラー３の上側管板２２との間の中間スペース６４に、流れ案内装置６５と挿入物６６、とくに均一化のための格子を形成している。
【００６１】
整備とクリーニングを容易にするため、このアフタークーラー３は、図１１ａと１１ｂに示すように、取り外し可能な方法でジャケット管反応装置２と結合されている。リフトアップとリフトダウンのための装置６７によって、アフタークーラー３をジャケット管反応装置２から分離し、また再びこれと結合することができる。
【００６２】
図１１ａに記載するように、アフタークーラーをリフトダウン、リフトアップする装置は、押し上げシリンダー６８の形状とし、このシリンダーはジャケット管反応装置２とアフタークーラー３の間に直接取り付けられている。
【００６３】
図１１ｂに記載するように、アフタークーラーより下にリフトアップ装置が取り付けられ、この装置は例えば折り畳み格子６９の形状とすることができる。
【００６４】
アフタークーラー３をリフトダウンし、再びリフトアップする装置６７は、例えばスピンドル駆動による、または油圧式の装置とすることができる。
【００６５】
ジャケット管反応装置２とアフタークーラー３との取り外し可能な結合を、アフタークーラー３をリフトダウンし、再びリフトアップする装置６７と組み合わせることにより、冷却管２１へのアクセスが良好となり、冷却管の整備可能性とクリーニング可能性がさらに改善される。
【図面の簡単な説明】
【００６６】
【図１】本発明による反応装置配置物、第１の実施形態の縦断面略図。
【図２ａ】本発明による反応装置配置物、第２の実施形態における反応管束と冷却管束の縦断面部分図。図２ｂの線ＩＩａ−ＩＩａで切ったものに相当。この図ではわかりやすくするため反応管の間隔を拡大して図示している。
【図２ｂ】図２ａの線ＩＩｂ−ＩＩｂで切った横断面部分図。
【図３ａ】本発明による反応装置配置物、第３の実施形態におけるアフタークーラーの縦断面図。図３ｂの線ＩＩＩａ−ＩＩＩａで切ったもの。
【図３ｂ】図３ａの線ＩＩＩｂ−ＩＩＩｂで切った横断面部分図。
【図４ａ】本発明による反応装置配置物、第４の実施形態におけるアフタークーラーの縦断面図。図４ｂの線ＩＶａ−ＩＶａで切ったもの。
【図４ｂ】図４ａの線ＩＶｂ−ＩＶｂで切った横断面部分図。
【図５ａ】本発明による反応装置配置物、第５の実施形態におけるアフタークーラーの縦断面図。図５ｂの線Ｖａ−Ｖａで切ったもの。
【図５ｂ】図５ａの線Ｖｂ−Ｖｂで切った横断面部分図。
【図６ａ】本発明による反応装置配置物、第６の実施形態におけるアフタークーラーの縦断面図。図６ｂまたは６ｃの線ＶＩａ−ＶＩａで切ったもの。
【図６ｂ】図６ａのアフタークーラーを線ＶＩｂ，ｃ−ＶＩｂ，ｃの方向から見た見取図。
【図６ｃ】図６ａのアフタークーラーを線ＶＩｂ，ｃ−ＶＩｂ，ｃの方向から見た見取図。熱媒体のそらせ板の形状が上記と異なる。
【図７ａ】本発明による反応装置配置物、第７の実施形態におけるアフタークーラーの縦断面図。図７ｂの線ＶＩＩａ−ＶＩＩａで切ったもの。
【図７ｂ】図７ａの線ＶＩＩｂ−ＶＩＩｂで切った横断面図。
【図８】本発明による反応装置配置物、第８の実施形態におけるアフタークーラーの縦断面図。
【図９ａ】本発明による反応装置配置物、第９の実施形態におけるアフタークーラーの横断面図。
【図９ｂ】図９ａ細部の拡大図。
【図１０ａ】本発明による反応装置配置物、第１０の実施形態におけるアフタークーラーの横断面図。
【図１０ｂ】図１０ａ細部の拡大図。
【図１１ａ】本発明による反応装置配置物一部分の略図。この図の場合、アフタークーラーはジャケット管反応装置と取り外し可能な状態で結合され、アフタークーラーをリフトアップ、リフトダウンさせる装置が設けられている。
【図１１ｂ】図１１ａと同様な見取図。ただしアフタークーラーをリフトアップ、リフトダウンさせる装置の実施形態を異にする。
【図１】
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【図２ａ】
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【図２ｂ】
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【図３ａ】
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【図３ｂ】
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【図４ａ】
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【図４ｂ】
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【図５ａ】
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【図５ｂ】
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【図６ａ】
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【図６ｂ】
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【図６ｃ】
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【図７ａ】
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【図７ｂ】
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【図８】
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【図９ａ】
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【図９ｂ】
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【図１０ａ】
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【図１０ｂ】
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【図１１ａ】
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【図１１ｂ】
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