(57)【要約】ドラフトチューブ反応器における触媒の摩滅減少および不均一触媒スラリー反応の長期運転は、触媒を実質的に含まない生成物出口流を得るために垂直に向いた濾材をドラフトチューブ反応器の環状空間内に配置することによって促進される。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
反応物が、場合によって１つまたは複数のインペラーを含む中心のドラフトチューブ内に導入され、混合され、かつドラフトチューブと反応器の内壁との間の環状空間中を固体触媒粒子を含むスラリーの形態で向流循環するドラフトチューブ反応器において、
ドラフトチューブ外にあって反応器の内壁内にある環状空間中に配置された、少なくとも１つの実質的に垂直に向いた濾材であって、前記濾材のフィルタ側が前記スラリーと接触し、前記濾材の濾液側が前記スラリーから隔離されることにより、実質的に触媒粒子を含まない生成物流濾液が前記濾材の濾液側の濾液収集空間に集まるような濾材、および
反応器からの生成物流出口を設けるための前記濾液収集空間と連絡している通路
を含む改良。
【請求項２】
前記垂直に向いた濾材が、外側濾過要素および密閉された内側濾液収集空間を含む１つまたは複数の管型または板型濾過要素を含む請求項１に記載の反応器。
【請求項３】
前記垂直に向いた濾材が複数の前記管型または板型濾過要素を含み、前記濾過要素の前記密閉された内側濾液収集空間が生成物流マニホールドと連絡し、かつ前記通路が前記マニホールドと連絡している請求項２に記載の反応器。
【請求項４】
前記環状空間内に垂直に延びている伝熱管または伝熱板をさらに含む請求項１に記載の反応器。
【請求項５】
前記板が前記反応器の内壁と一体になっている請求項４に記載の反応器。
【請求項６】
前記垂直に向いた濾材が、前記ドラフトチューブの少なくとも一部を密閉するように囲み、かつそれから離れている管型濾過要素を含み、それにより前記管型濾過要素と前記ドラフトチューブとの間に前記濾液収集空間を形成する請求項１に記載の反応器。
【請求項７】
前記垂直に向いた濾材が、前記反応器内壁によって密閉するように囲まれ、かつそれから離れている管型濾過要素を含み、それにより、前記管型濾過要素と前記反応器壁との間に前記濾液収集空間を形成する請求項１に記載の反応器。
【請求項８】
固体触媒の酸素付加溶媒スラリー中でのオレフィンのエポキシ化方法において、請求項１に記載の反応器中で前記オレフィンをエポキシ化し、その生成物流からオレフィンオキシドを分離することを含む改良。
【請求項９】
前記固体触媒がケイ酸チタン触媒である請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
過酸化水素を前記反応器に供給する請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
前記固体触媒が貴金属処理ケイ酸チタン触媒であり、水素ガスおよび酸素ガスを前記反応器に供給する請求項８に記載の方法。
【請求項１２】
前記酸素付加溶媒がメタノールを含み、前記オレフィンがプロピレンであり、前記方法がメタノールおよびプロピレンオキシドを含む生成物流を前記反応器から取り出し、プロピレンオキシドを前記生成物流から分離し、メタノールを前記反応器に再循環させることをさらに含む請求項８に記載の方法。
【請求項１３】
前記酸素付加溶媒がメタノールを含み、前記オレフィンがプロピレンであり、前記方法がメタノールおよびプロピレンオキシドを含む生成物流を前記反応器から取り出し、プロピレンオキシドを前記生成物流から分離し、メタノールを前記反応器に再循環させることをさらに含む請求項９に記載の方法。
【請求項１４】
前記酸素付加溶媒がメタノールを含み、前記オレフィンがプロピレンであり、前記方法がメタノールおよびプロピレンオキシドを含む生成物流を前記反応器から取り出し、前記生成物流からプロピレンオキシドを分離し、メタノールを前記反応器に再循環させることをさらに含む請求項１０に記載の方法。
【請求項１５】
前記酸素付加溶媒がメタノールを含み、前記オレフィンがプロピレンであり、前記方法がメタノールおよびプロピレンオキシドを含む生成物流を前記反応器から取り出し、前記生成物流からプロピレンオキシドを分離し、メタノールを前記反応器に再循環させることをさらに含む請求項１１に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液相において固体触媒を用いる不均一反応に特に有用である反応器構成、およびそのような反応器を用いるオレフィン酸化法を対象とする。
【背景技術】
【０００２】
今日生産されているプロピレンオキシドの大部分は、容易に酸化可能な物質を酸化してヒドロペルオキシドおよび／または過酸化物を生成させ、次いで、それらを用いてプロピレンを「間接的に」酸化する、いわゆる「副成物」法により生産されている。酸化物質の還元生成物は、大量に発生し、副成物として販売されている。一般的な副成物は、スチレンおよびメチルｔ−ブチルエーテルである。この方法は酸化可能な物質を購入し、副成物を販売することを必要とし、それぞれの価格が著しく変動する可能性があるので、市場変動が方法の全般的な経済を決定しない「直接酸化」法が求められている。
【０００３】
担持銀触媒上のエチレンの酸素によるエポキシ化は広く用いられているが、プロピレンの同様な酸化は実行可能でない。プロピレンの「直接酸化」を対象とする最近の研究活動は、触媒としてのチタンシリカライトのようなケイ酸チタンゼオライトの存在下で外部または系内で発生する過酸化水素の使用に集中している。固体結晶性触媒粒子は、水素と酸素からの過酸化水素の生成を触媒するパラジウムのような貴金属を含むように処理することができる。そのような方法が商業的に実施することができるならば、低価格の反応物のみを用いることができ、副成物が生成しないであろう。
【０００４】
液体媒体中で固体触媒を用いる不均一反応においては、反応器から生成物を含む液体を分離するいくつかの手段を備えていなければならない。触媒は液体中にスラリー状で懸濁した固相を含むので、触媒は、生成物を含む流出物から適切な手段により分離しなければならない。これは、通常、生成物の流れをポンプによりフィルタに通して固体の形またはより濃縮された触媒を含むスラリーとして回収することによって実現される。触媒は通常、特に貴金属で処理したとき、方法全体のうちの高価格の構成要素である。
【０００５】
同時係属米国特許第６３７６６８６号に、米国特許第６４６４３８４号に開示されているのと同様な反応器構成における固体触媒を用いたオレフィンエポキシ化が記載されている。その反応器構成は、高い物質移動を示すことが見い出された。この反応器を連続流通システムとして使用するには、外部触媒分離と再循環が必要であろう。この特許は、濾過を系内で実現する方法を教示している。両特許は、概略図を図１に示す「ドラフトチューブ」反応器を開示している。図１に、不均一反応に用いることができ、スラリー状固体触媒を含む従来技術のドラフトチューブ反応器１を示す。反応器シェル２内にあるドラフトチューブ３中に関連する供給流が導入され、ここに液体供給ライン４と蒸気（ガス）供給ライン５が存在する。ドラフトチューブ内には、ドラフトチューブ３中の上向きの流れおよび反応物流と触媒スラリーとの完全な混合をもたらすモーターＭにより駆動される羽根車が存在する。ドラフトチューブ３の上部では、反応混合スラリーがドラフトチューブ３と反応器壁２との間の環状空間７を向流で流れる。一部がドラフトチューブ３の底部から再循環して戻り、一方、他の一部は出口８で取り出され、循環ポンプ９によりフィルタ１０を経て汲み出される。濾過された生成物流１１が除去され、生成物、未反応の出発物質、リサイクル溶媒等を除去するために処理され、一方、固体触媒に富むスラリー１２が反応器に戻される。反応器、ポンプおよび循環ライン中の固体触媒の摩耗により発生する触媒微粒子がフィルタ１０に蓄積し、最終的にフィルタを詰まらせる。
【０００６】
表面積、およびしたがって触媒活性は触媒粒子径の低下とともに増加するので、比較的小さい触媒粒子を用いることが望ましいことであった。残念ながら、小さい触媒粒子、すなわち平均サイズが１μｍより小さいものは、濾過要素を詰まらせる傾向があり、これは連続操作に対して重大なことである。最も有効なオレフィンエポキシ化触媒は非常に小さい、すなわち０．２μｍのケイ酸チタン粒子である。これらの小さい粒子は、フィルタを閉塞させずに生成物流から除去することは非常に困難である。そのような触媒を用いた反応器は、このような理由のために一般的に連続運転時間は約８時間以下である。触媒製造業者は、米国特許第５５００１９９号および第６１０６８０３号に開示されているように、結合剤を用いて高度に活性な小触媒粒子を結合させてはるかに大きいサイズの触媒粒子にすることにより触媒凝集粒子を製造することを提案した。そのようなより大きい粒子は、容易に濾過することができ、固定層法に用いたとき背圧をより低くすることを可能にするが、触媒を含むスラリーの循環は著しい触媒の摩耗をもたらす。触媒の摩耗は、濾過要素を速やかに詰まらせる可能性がある触媒および結合剤の微粉を発生させる。
【０００７】
触媒摩耗ならびに触媒由来微粉によるフィルタの詰りを最小限にすると同時にドラフトチューブ反応器によってもたらされる非常に良好な混合および物質移動の利点を維持することが望ましいであろう。摩耗が通常問題である凝集粒子を含む触媒の広い選択を可能にする反応器システムを提供することがさらに望ましいであろう。
発明の概要
液体中にスラリー状で懸濁した固体粒子触媒を含むドラフトチューブ反応器を用いるシステムにおける触媒の摩耗およびフィルタの閉塞が反応器内に垂直に配置された濾過要素を用いることにより最小限にすることができることが驚くべきことに発見された。
好ましい実施形態の詳細な説明
本発明のドラフトチューブ反応器の基本構成は、米国特許第６４６４３８４号に開示されているものに従っている。反応器は、一般的に垂直にして操作する管型反応器であり、外側反応器壁により、反応器に入る反応物が緊密に混合される中心の「ドラフト」チューブを含む。反応物は、液体、固体または気体であってよい。例えば、プロピレンのプロピレンオキシドへの直接酸化において、入口流は、液体媒体、すなわち、メタノールのような酸素付加溶媒、プロピレン、水素、酸素および場合によって、メタン、プロパン、窒素等の不活性ガスを供給するための１つまたは複数のガス入口、ならびに触媒スラリー、重炭酸塩溶液等の他の供給流を含む。必要とする圧力において、プロピレンは液体流を構成する可能性がある。これらの反応物流は、ドラフトチューブの末端近傍またはその内部に導入される。混合は、ガスの上向きの流れによって実現することができるが、最も好ましくは、第６４６４３８４号特許に開示されているように、１つまたは複数の羽根車によって促進される。羽根車は、適切な手段により、好ましくはドラフトチューブ内に設置された垂直軸により駆動され、好ましくは、ひいては反応器の外部に設置されたモーターにより駆動される。
【０００８】
垂直方向に延びた邪魔板が好ましくは羽根車の間に、かつ場合によって最も上および最も下の羽根車の上および下にも設置されている。邪魔板は、反応混合物成分、すなわち、触媒粒子および気泡の分離を引き起こす可能性があるドラフトチューブ中の旋回流を防ぐために用いることができる。ドラフトチューブ中の羽根車および邪魔板によって引き起こされる乱流が様々な反応性成分の非常に十分な混合を促進する。
【０００９】
ドラフトチューブの末端に達すると、反応スラリーは反応器壁またはそこに配置されたライナーとドラフトチューブとの間の管型空間を向流の方向に流れ、すべてのスラリーの一部がドラフトチューブに再び入り、再循環される。１つまたは複数の生成物取出しラインは、通常反応器の上部または底部に設置されている。従来の反応器中のスラリーは生成物取出し出口に流れ、濾過され、実質的に触媒を含まない濾液が適切に、すなわち複数の分別カラムにより処理されて、生成物が未反応の出発物質および副生成物から分離される。副生成物は、販売のために精製し、さらなる反応により再加工して他の販売可能な生成物を生産するか、またはそれらの燃料の価値のために燃焼させてよく、一方、未反応の出発物質は一般的に反応器に再循環される。
【００１０】
本発明は、生成物流が反応器から出る前に生成物流から触媒粒子を除去するように設計された内部濾過システムによる上記の従来のドラフトチューブ反応器に対する改良である。結果として、触媒同伴スラリーを独立した濾過ユニットにポンプで移送する必要がない。同伴が少なくなり、付属装置に随伴する熱損失も少なくなる。本発明の反応器構成は、より低い資本費の利益も享受する。
【００１１】
本発明の系内フィルタは、特定の反応器構成、その構造、熱移動要件等によって多くの形をとり得るが、すべての形において、フィルタの１つの部分が反応器（「フィルタ側」）中の再循環スラリーと接触し、一方、フィルタの濾液側が、触媒を実質的に含まない、あるいは触媒および／または結合剤微粉のみを含む液体生成物流が得られるようにスラリーから実質的に分離されるように配置された実質的に垂直方向のフィルタを含む。生成物流は、生成物分離および精製段階に直接送ることが有利であり、再循環のために触媒の大部分を除去する必要がない。実質的に触媒を含まない出口流中の微粉は、比較的小さいが、高効率フィルタ、例えば、流動能力を回復するために効率よく逆洗することができるものにより分離することができ、また遠心分離により分離することができるが、最終的にフラッシュ塔底または蒸留塔底から分離することが好ましい。微粉の総量は低く、金属を抽出するための処理は有用であるが、直接的な再使用に適さない形である可能性がある。垂直に配置された濾材の孔径が比較的大きい場合、摩滅しているが、まだ使用可能な触媒粒子がフィルタを通過する可能性があるので、再循環可能な触媒粒子を非常に小さい粒子径の微粉から分離し、洗浄し、反応器に再循環させる。
【００１２】
したがって、本発明は、生成物出口流が少なくとも１つの実質的に垂直に配置された濾材により反応器の内部で濾過され、それにより実質的に触媒を含まない生成物流をもたらすドラフトチューブ反応器を対象とする。本発明はさらに、系内濾過とともに高い熱交換能力を提供することを対象とする。
【００１３】
本反応器に有用な濾材は、フィルタのフィルタ側が曝露されるスラリー環境に適するものであってよい。「フィルタ側」は、濾過される媒質、すなわち反応スラリーと接触するフィルタの部分であり、一方、「濾液側」という用語および同様な用語は、反応スラリーから隔離され、生成物流「濾液」が得られるフィルタの側を特定するために用いる。
【００１４】
濾材は、例えば、打抜き板もしくはその複合物、金網スクリーン、焼結セラミック材料、焼結金属、すなわち、多孔性焼結ステンレススチール、または構造上可能な場合、微細孔性高分子膜の形であってよい。後者を用いる場合、粒子状物質、すなわち触媒物質による摩耗から高分子膜を保護するために、それらに金網スクリーンまたは打抜き金属層をかぶせることが好ましい。濾材は、自立性であってよく、あるいは適切な支持枠、すなわち比較的粗く穿孔された金属板により支持されていてよい。
【００１５】
濾材の孔径は、触媒粒子の一次粒径ならびに予想される微粉の粒径および粒径分布に部分的に依存する所望の程度の濾過が得られるように選択する。反応器スラリーの一部を抜き出し、触媒粒子を捕集するフィルタに通して、液体がフィルタを通過することを可能にする、微粉の除去のための独立したシステムを用いることができる。フィルタが一杯のとき、触媒の触媒活性の再生、廃棄または微粉の分離のために触媒を除去する。微粉の分離は、ふるい分けおよび湿式分級のような多くの通常の手段により実現することができる。触媒が再生または分離されたならば、反応溶媒でスラリー状にし、反応器に戻すことができる。
【００１６】
「触媒を実質的に含まない」という用語および類似の用語は、生成物流が平均して反応器スラリー中１重量％未満、より好ましくは０．１％未満、より好ましくは０．０５重量％未満、最も好ましくは約０．０１重量％以下の触媒を含むことを意味する。触媒微粉を全く含まない、または長期間にわたって連続操作を維持することができるような少量の触媒微粉を含む系内濾過生成物流を提供することが本発明の主な目的である。
【００１７】
図２に示すような本発明の反応器の一構成において、好ましい濾材である、好ましくは焼結金属の一連の垂直に配置された管または板からなる濾材がドラフトチューブと反応器壁との間の環状部に設置されている。図２に、反応器の上部と底部を除いた、上方の視点からの反応器の切欠図を示す。反応器２１は、内圧に耐えるように適切な寸法を有し、反応器胴の上部および底部を取り付けるためのボルト穴２５を備えたフランジ２３および２４で終わる反応器壁２２を含む。ここでは示さない、通常少なくとも２つの羽根車および垂直邪魔板を収容するドラフトチューブ２６が反応器内の好ましくは中心に配置されている。反応器壁２２とドラフトチューブ２６との間の環状空間２７内には垂直フィルタキャンドル２８および熱交換チューブ２９が配置されている。熱交換チューブ２９は、底部マニホールド３０および上部マニホールド３１と連絡している。熱交換液、好ましくは水が出入口３４および３５を経て各熱交換マニホールドに出入りする。フィルタキャンドルは図の最も左のキャンドルの切欠図に示されているように中空であり、中空の内部３６は生成物流マニホールド３７と連絡し、生成物流マニホールドから生成物流出口３８を経て出る。フィルタキャンドルの中空内部およびそれと関連するマニホールドは、本明細書で定義する「濾液収集空間」を含む。
【００１８】
図３に代替反応器設計を切欠図で示す。この場合、明瞭さを高めるためにドラフトチューブを省略する。この場合、濾過要素と冷却要素を反応器壁に結合された板型要素として示されている。冷却板４０および４１は、それぞれが反応器壁を貫通する冷却水の入口４２と出口４３を有する中空集成体である。最も右側の冷却要素４１は、その中空の内部を示す切欠図で示す。
【００１９】
濾過要素４５および４６は反応器壁に同様に取り付けられ、生成物流は生成物流出口４７としての、反応器壁を貫通する、濾過要素の濾液側に設けられた濾液収集空間から、反応器から流出する。濾過要素４５は、溶接線４８に沿って反応器壁から延びている金属部分に溶接された焼結金属フィルタとして示されている。濾過要素４６は、濾過要素４９が例えばボルト５０により当要素に取り付けられた中空板型装置として示されている。
【００２０】
図４ａ〜４ｃに管型濾過要素および熱交換器（４ａ）、管型濾過要素および非一体板型交換器（４ｂ）、ならびに図３に示すような一体濾過板および熱交換器板（反応器壁と一体）（４ｃ）を有するドラフトチューブ反応器の平面図を示す。
【００２１】
図４ａにおいて、要素５０はフィルタキャンドルであり、要素５１は熱交換チューブである。好ましい垂直邪魔板５２を備えたドラフトチューブ２６が示されている。明瞭にするために、連結マニホールドは示さない。図４ｂにおいて、好ましくは図３で管型熱交換器について示すようなマニホールドに連結されている板型熱交換器５３が用いられている。この実施形態においてはフィルタキャンドル５０が用いられている。図４ｃにおいて、濾材５５および熱交換器５６は両方とも板型であり、反応器壁２２に装着、溶接または他の方法により取り付けられている。濾過要素５５は濾液収集空間と連絡している生成物流出口５７を有し、一方、冷却「フィン」または冷却板は、１つのみ（５８）が示されている入口および出口を有する。他の多くの構成がもちろん適している。しかしながら、濾材ならびに熱交換器は実質的に垂直であるべきである。すなわち、固体触媒が水平または傾斜面に容易に蓄積するような構造を避けるためである。垂直方向、または垂直から約３０°以下、好ましくは１５°以下傾いた方向が好ましい。垂直方向以外の濾過要素および／または熱交換器要素を有する反応器を製造することは、製造費用を増加させる可能性がある。
【００２２】
マニホールドに連結された濾過要素および管型および／または非一体板型熱交換器の場合、特定の利点が生ずる。第１に、反応器の壁底部を通る出口の数が最小限になる。これは、反応が高圧、すなわち１０バール〜１０００バールで進行する場合に特に重要である。第２に、様々なマニホールドおよびそれらの関連構成要素を別個に組立て、洗浄、修理、濾過要素の交換等のために反応器に挿入し、除去することができる。
【００２３】
反応器の代替実施形態を図５に示す。図５ａにおいて、平面図は焼結金属の同心状濾過管６０によって囲まれているドラフトチューブ２６を示し、濾過管６０とドラフトチューブ２６との間の濾液収集空間が残される。生成物流出口６３は収集空間６１内に延び、反応器壁２２を経て、あるいは反応器の上または下蓋を経て出て行く。図５ｂにおいて、明瞭にするために反応器壁の大部分が削除され、濾過要素とドラフトチューブ２６が透視および部分切欠図で示されている。ドラフトチューブ／濾過管の上部において、２つが溶接線６４に沿って一緒に溶接されており、あるいはフランジおよびボルト、クランプ、化学技術者または反応器設計者に知られている他の手段により組み立てることができる。図５の反応器構成において、生成物スラリーは濾材６０により環状空間２７から濾液収集空間中に濾過される。濾過管ならびにドラフトチューブは、より長いドラフトチューブ／フィルタ集成体を製造するために一緒に組み立てられるより短い部分から構成されていてよい。図５の装置において、一体または非一体板型熱交換器、あるいは図２に示すような管型熱交換器を用いることができる。環状空間２７は障害物がないため、設計の柔軟性が促進される。反応器は、反応器壁の冷却のためにジャケットを設けてもよい。そのような冷却要素の組合せも用いることができる。
【００２４】
図６に、垂直濾過要素が反応器シェル内、およびその内壁から間隔をおいて密閉されて配置され、内壁と管型濾過要素との間に濾液収集空間が形成されているさらなる実施形態を例示する。「密閉されて配置」または「密閉されて囲まれた」という用語は、濾過要素が、その末端で、またはスラリーが最初にフィルタに通らずに濾液収集空間に入ることができないように他の末端で封鎖されていることを単に意味する。密閉は、溶接、接着剤結合、Ｏリング封止、ガスケット材料を用いる、または用いないボルト付きフランジ等によるものでよい。
【００２５】
図６において、濾過要素７０が反応器壁２２の内側にあり、反応器壁２２と濾過要素７０との間に濾液収集空間７１がある。生成物流出口６３が反応器壁２２を経て濾液収集空間７１内に通っている。内部邪魔板５２を有するドラフトチューブ２６、ドラフトチューブ２６から外側に延びている板型熱交換器７２および環状空間２７内の管型熱交換器２９が示されている。これらは、適切なマニホールドに連結されていることが好ましいであろう。本明細書に示す実施形態の様々な組合せを用いることができる。
【００２６】
濾過要素のすべてまたは一部をドラフトチューブの上または下に設置して反応器の長さを適宜延長させることを除いて、図６に示すような管型濾材を用いることも本発明の精神の範囲内である。そのような位置は、反応器壁またはシェル内に存在するので、本明細書で用いる用語としての「環状空間」内にあり、ドラフトチューブの想像上の延長の外側にあると考えられる。そのような構成を図７に示すが、この場合、管型濾材７０が反応器の底蓋７４のランド７３に載っている。反応器内に配置されたドラフトチューブの末端の直前またはドラフトチューブ内に反応物を導入するための上方に延びる反応物入口管路７５が示されている。濾過要素７０と反応器底蓋７４の壁７６との間に、濾過された生成物が管路７８を経て反応器から流出することを可能にする濾液収集空間７７がある。反応器内容物は、隔壁またはシール７９によって最初にフィルタに通らずに濾液収集空間に入ることを妨げられている。例えば、Ｏリングシールを取り付けるためにこの箇所で反応器壁をより厚くし、それにより直径を小さくすることができ、あるいは板を反応器および濾過要素に溶接またはボルト締めすることなどもできる。
【００２７】
反応器は、想定される個々の反応に適するあらゆる材料から製造することができる。一般的に、反応器内部は、ほうろうびきスチール、ステンレススチール、タンタルライニング反応器、ガラスライニング反応器等を含む、反応条件下で非腐食性材料からなるものである。最も好ましくは、反応器内部は、３１６ステンレススチール、ハステロイなどのような耐食性ステンレススチール製である。
【００２８】
垂直な濾過要素の使用は、十分大きいフィルタ面積と、さもなければ固体、特に触媒固体を沈降させるような実質的に水平な表面の回避を考慮したものである。さらに、濾過要素を通る触媒を含む反応物スラリーの洗い流し流動（sweeping flow）は、それらを閉塞のない状態に維持する傾向がある。したがって、反応器は、フィルタの洗浄または交換などを行うために運転を停止せずに、生産の長期のキャンペーンに用いることができる。反応器に周期的に逆圧をかけることにより、すなわち、瞬間的または周期的に濾液収集空間および生成物流出口を反応器内部より高い圧力にすることにより、フィルタから微細粒子を洗い流すことができる。逆加圧は、生成物出口流を閉止し、圧力下で溶媒を注入するか、反応器操作圧力を間欠的に低下させるか、またはその両方により実施することができる。最も好ましい設計においては、そのような「逆加圧」または「フィルタ逆洗」は行われないか、または必要ではあっても、まれであろう。
【００２９】
本発明の反応器は、好ましくはガス状反応物も含む様々な反応物の流れが緊密に混合し、固体の不均一触媒と接触しなければならない場合に特に有用である。この反応器は、「直接」オレフィンエポキシ化反応に特に有用であるが、その使用はそれに限定されない。
【００３０】
例えば、プロピレンエポキシ化の場合、エポキシ化触媒は、大きいサイズのパラジウム処理ケイ酸チタン結晶であるか、あるいは米国特許第５５００１９９号および第６１０６８０３号に開示されているようなケイ酸チタン結晶の比較的大きい凝集体であってよい。反応物供給流は、プロピレン、水素、酸素、液相、すなわち、メタノール、揮発性炭化水素または窒素、二酸化炭素等のような不活性ガスを含んでいてよい。生成物流は、通常、分離し、再循環することができる未反応ガス、通常再循環される溶媒、ならびにプロピレンオキシドおよび「プロピレンオキシド相当物」、すなわち、開環および様々な縮合生成物を含む。プロピレンオキシド生成物は、炭化水素処理の分野の技術者によく知られている方法、好ましくは一連の分別蒸留により分離される。
【００３１】
反応器はかなりの圧力のもとで稼動するので、濾液収集空間、マニホールド等から生成物流濾液を除去するためにポンプは必要でない。むしろ、流れは反応器の内圧により維持される。生成物流を所望のレベルに調節するために、適切な背圧調節器が必要であろう。生成物流の流量を増加させると、再循環される反応器の内容物の量は減少する。逆の場合も同様である。
【００３２】
本発明の実施形態を例示し、記述したが、これらの実施形態は本発明のすべての可能な形態を例示し、記述するものではない。むしろ、本明細書において用いた語は限定ではなく記述の語であり、本発明の精神および範囲から逸脱することなしに様々な変更を行うことができると理解される。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】スラリー状固体触媒および外部濾過システムを含む従来のドラフトチューブ反応器を示す図である。
【図２】反応器環状部内のマニホールドフィルタキャンドルおよび伝熱管を用いた本発明のドラフトチューブ反応器の一実施形態を示す図である。
【図３】反応器壁と一体の板型濾過要素および伝熱フィンを用いた本発明のドラフトチューブ反応器の一実施形態を示す図である。
【図４】図４ａ〜４ｃは、様々な濾過要素および伝熱要素を用いた本発明の他の実施形態の平面図である。
【図５】図５ａおよび５ｂは、反応器ドラフトチューブから間隔をおいて設置された外側同心管型濾材がフィルタとドラフトチューブとの間の濾液収集空間を定めている本発明の一実施形態を示す図である。
【図６】反応器内壁から間隔をおいて設置された内側同心管型濾材がフィルタと反応器壁との間の濾液収集空間を定めている本発明の他の実施形態の平面図である。
【図７】垂直に配置された濾過要素が反応器の底蓋に設置されているドラフトチューブ反応器の他の実施形態を示す図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図６】
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【図７】
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【国際調査報告】
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