(57)【要約】少なくとも２種の流体の反応を、壁部材（１）、スロット状反応スペース（３）及び流体を通過させるためのキャビティ（５）を有する反応器内で実施する。プロセス及び処理量に依存して、モジュール設計を選択し、その際任意の数の壁部材（１）を正平行六面体ブロック（２４）に組合せ、正平行六面体壁部材（１）の横方向表面（２）の間に反応スペース（３）を形成し、反応体をブロック（２４）の一方側の縁部領域から反応スペース（３）に導入し、かつ反応スペース（３）内を平行流で通過させかつ流体熱キャリアを壁部材（１）の内部に延びる管状キャビティ（５）を通過させる。
2004507346.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
壁部材（１）、スロット形状反応スペース（３）及び流体熱キャリアを通過させるキャビティ（５）が配置された反応器を使用して少なくとも２種類の流体反応体（Ｒ１，Ｒ２）の間の反応を実施する方法において、
ａ）スロット形状反応スペース（３）を、それぞれの場合、２つの実質的に等しい大きさのかつ実質的に正平行六面体の、固体のプレートから形成された壁部材（１）の横方向表面（２）の間に形成し、かつ壁部材（１）を実質上の正平行六面体内部のブロック（２４）内に交換可能に配置し、
ｂ）反応体（Ｒ１，Ｒ２）をスロット形状反応スペース（３）内にブロック（２４）の同じ側面上に位置する縁部領域から導入しかつ反応混合物として同様な方向で平行流で反応スペース（３）を通過させ、かつ
ｃ）流体熱キャリアを壁部材（１）の内部を延びる管状キャビティ（５）を通過させることを特徴とする、スロット形状反応スペースを有する反応器内で反応を実施する方法。
【請求項２】
少なくとも１種の反応体を壁部材（１）を通して供給し、かつ壁部材（１）の横方向表面（２）の少なくとも１つを通して当該の反応スペース（３）内に導入する、請求項１記載の方法。
【請求項３】
ブロック（２４）少なくとも１つの側面に配分媒体（３７，３８）を配列し、該分配媒体から反応体（Ｒ１，Ｒ２）を反応スペース（３）に供給する、請求項１記載の方法。
【請求項４】
分配媒体（３７）ために、流動路（３９，４０）の群を有する固体を使用し、その際前記流動路の横断面が、爆発性混合物を形成する反応体（Ｒ１，Ｒ２）の供給過程で内部で火炎の広がりが不可能である程小さく選択されている、請求項３記載の方法。
【請求項５】
分配媒体（３８）のために、爆発性混合物を形成する反応体（Ｒ１，Ｒ２）の供給過程で内部で火炎の広がりが不可能である程小さく選択された粒子寸法及び間隙を有する充填材料を使用する、請求項３記載の方法。
【請求項６】
反応スペース（３）のスロット幅を０．０５〜５ｍｍに選択し、それにより爆発性反応混合物の場合、反応スペースのスロット幅“ｓ”を火炎の広がりを回避するためにそのように小さく選択する、請求項１記載の方法。
【請求項７】
反応スペース（３）に顆粒触媒を充填する、請求項１記載の方法。
【請求項８】
反応スペース（３）に対面する壁部材（１）の横方向表面（２）を、少なくとも適所で触媒材料で被覆する、請求項１記載の方法。
【請求項９】
反応スペース（３）に対面する壁部材（１）の横方向表面（２）に、表面積を大きくする目的のために成形した構造を施す、請求項１記載の方法。
【請求項１０】
壁部材（１）を少なくとも部分的に溶剤（２７）に浸漬する、請求項１記載の方法。
【請求項１１】
溶剤（２７）のために水を使用する、請求項１０記載の方法。
【請求項１２】
溶剤（２７）に対して、反応生成物の分解又は崩壊を抑制するために少なくとも１種の安定化添加剤を加える、請求項１０記載の方法。
【請求項１３】
周期表の第８族及び／又は第１亜族から選択される少なくとも１つの元素を含有する触媒及び水及び／又は水蒸気の存在下に水素及び酸素又はＯ２含有ガスから過酸化水素を直接的合成するために使用する、請求項１から１２までのいずれか１項記載の方法。
【請求項１４】
触媒の存在下にプロペン及びＯ２含有ガスからプロペナールを製造するために使用する、請求項１から１２までのいずれか１項記載の方法。
【請求項１５】
触媒及び促進剤の存在下にプロペン及びＯ２含有ガスからアクリル酸を製造するために使用する、請求項１から１２までのいずれか１項記載の方法。
【請求項１６】
酸化物又はケイ酸塩触媒の存在下にそれぞれエチレン又はプロピレン、及びガス状過酸化水素からエチレンオキシド又はプロピレンオキシドを製造するために使用する、請求項１から１２までのいずれか１項記載の方法。
【請求項１７】
壁部材（１）、スロット形状反応スペース（３）及び流体熱キャリアを通過させるキャビティ（５）が配置された反応器を使用して少なくとも２種類の流体反応体（Ｒ１，Ｒ２）の間の反応を実施する装置において、
ａ）スロット形状反応スペース（３）が、それぞれの場合、２つの実質的等しい大きさのかつ実質的に正平行六面体の、固体のプレートから形成された壁部材（１）の横方向表面（２）の間に形成されており、かつ壁部材（１）が実質上の正平行六面体内部のブロック（２４）内に交換可能に配置されており、
ｂ）反応体のスロット形状反応スペース（３）内への供給がブロック（２４）の同じ側から実施することが可能であり、その際反応混合物は同様な方向でかつ平行流で反応スペース（３）を通過させることができ、かつ
ｃ）壁部材（１）が、壁部材（１）を流体熱キャリアを通過させるための管状キャビティ（５）を有することを特徴とする、スロット形状反応スペースを有する反応器内で反応を実施する装置。
【請求項１８】
壁部材（１）内に、それぞれの場合、少なくとも１種の反応体のための少なくとも１つの供給路（１６）が配列されており、該供給路は壁素子（１）の横方向表面（２）の少なくとも１つを通して当該の反応スペース（３）内に導入する、請求項１７記載の装置。
【請求項１９】
ブロック（２４）の少なくとも１つの側面に配分媒体（３７，３８）が配列されており、該分配媒体により反応スペース（３）に反応体（Ｒ１．Ｒ２）が供給可能である、請求項１７記載の装置。
【請求項２０】
分配媒体（３７）が流動路（３９，４０）の群を有する固体であり、前記流動路の横断面が、爆発性混合物を形成する反応体（Ｒ１，Ｒ２）の供給過程で内部で火炎の広がりが不可能である程小さく選択されている、請求項１９記載の装置。
【請求項２１】
分配媒体（３８）が、爆発性混合物を形成する反応体（Ｒ１，Ｒ２）の供給過程で内部で火炎の広がりが不可能である程小さく選択されている、粒子寸法及び間隙を有する充填材料である、請求項１９記載の装置。
【請求項２２】
反応スペース（３）のスロット幅（ｓ）が０．０５〜５ｍｍであり、それにより爆発性反応混合物の場合反応スペースのスロット幅“ｓ”が火炎の広がりを回避するためにそのように小さく選択されている、請求項１７記載の装置。
【請求項２３】
反応スペース（３）に顆粒触媒が充填されている、請求項１７記載の装置。
【請求項２４】
反応スペース（３）に対面する壁部材（１）の横方向表面（２）が、少なくとも適所で触媒材料で被覆されている、請求項１７記載の装置。
【請求項２５】
反応スペース（３）に対面する壁部材（１）の横方向表面（２）に、表面積を大きくする目的のために成形した構造が施されている、請求項１７記載の装置。
【請求項２６】
反応スペース（３）の、反応体（Ｒ１，Ｒ２）の流れ方向に対して平行に延びる壁部材（１）の狭い側面（２６）が、熱キャリアの壁部材（１）内への供給及び壁部材（１）からの排出のための開口（４３）が配置されたプレート（４１）によって覆われている、請求項１７記載の装置。
【請求項２７】
プレート（４１）内に、更に反応体（Ｒ１，Ｒ２）の少なくとも１つを供給するための開口（４２）が配置されており、かつ壁部材（１）が排出開口（１７）を介して、それぞれの場合、反応スペース（３）の１つ内に導く少なくとも１つの供給路（１６）を備えている、請求項２６記載の装置。
【請求項２８】
壁部材（１）がそれぞれ１群のキャビティ（５）を備えており、該キャビティが壁部材（１）の横方向表面（２）に対して平行に延び、かつ壁部材（１）の狭い側面（６）上に取り付けられかつ内部にキャビティ（５）とアライメントされた熱キャリアのための開口（４３）が配置されたプレート（４１）によってキャビティの端部で閉鎖されている、請求項２６記載の装置。
【請求項２９】
プレート（４１）がそれらの外側面（４４）及び開口（４２，４３）の前方に、壁部材（１）に対して直角に延びる反応体（Ｒ１，Ｒ２）の少なくとも１つ又は熱キャリアのための流動路（４５，４６）を備えている、請求項２６から２７までのいずれか１項記載の装置。
【請求項３０】
プレート（４１）の外側面（４４）が、壁部材（１）から離れた面で分配体（４７）により覆われており、該分配体（４７）内に、プレート（４１）内の開口（４２，４３）が導かれる流動路（４５，４６）が配置されている、請求項２９記載の装置。
【請求項３１】
壁部材（１）が圧力釜（２５）内にブロック（２４）として収納されている、請求項１７記載の装置。
【請求項３２】
圧力釜（２５）が仕切り（２９）及び２つの反応体（Ｒ１，Ｒ２）を供給するための２つの接続ソケット（３４，３５）を有する蓋（２８）を有し、前記仕切り（２９）が分配媒体（３７，３８）への取付けを可能にする、請求項１９又は３１記載の装置。
【請求項３３】
反応スペースのスロット幅（“ｓ”）がスペーサ（１３）の厚さを変化させることにより変化可能である、請求項１７記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
完全な記載
本発明は、壁部材、スロット形状反応スペース及び流体熱キャリアを通過させるキャビティが配置された反応器を使用して少なくとも２種類の流体反応体の間の反応を実施する方法に関する。
【０００２】
発明の背景
ＤＥ３３４２７４９Ａ１によれば、高圧下での化学合成のためのプレート型反応器が公知であり、この場合にはプレートはシート金属壁によって結合されており、かつそれぞれが触媒が充填されたチャンバーを形成し、それらの２つの最大の壁がガス不透過性であるフラットな正平行六面体の形を取る。顆粒触媒を通過する反応ガスの流れは、水平方向か又は垂直方向のいずれかで、互いに対向して配置された正平行六面体に開口又は穿孔された狭い側面を経て行われる。加熱又は冷却（反応、発熱又は吸熱反応に依存して）を考慮して、液状熱キャリアの循環のためにチャンバ内に冷却通路が設けられている。これらの冷却通路は、クロスピース、波形シート金属又は同種のものの形を取りかつ平滑な壁に例えば溶接によって強固に結合された金属構造物により形成されていてもよい。チャンバの全体は輪郭が円筒状反応器の形状に合わされているので、チャンバは一部分変化する寸法を有しかつ順次に、例えばグループ毎に反応ガスによって充満される。該構造的設計は、極めて煩雑であり、かつそれ自体元来低い生産量は、最良には軸方向での延長及び／又は数個の反応器の並列接続により高めることができる。
【０００３】
ＥＰ０６９１７０１Ａ１によれば、スタックド・リフォーミング・ゼネレータが公知であり、この場合には、吸熱反応を実施するために、下流に接続された熱回収媒体を有するリフォーミングチャンバが、各実施例で２つの燃焼室の間に埋め込まれている。この場合には、リフォーミングチャンバ内と、燃焼室内とのガスの流動方向は反対であり、しかも各実施例で下流に接続された熱回収媒体チャンバの前方に半透過性壁が配列されている。熱回収媒体は、例として球状酸化アルミニウムからなる。熱交換を改良するために、個々のチャンバの間に、加熱領域内の燃料通路のための開口を備えた水平方向の熱伝導シートが配列されている。次に、このようなそれぞれ３つの群の間に、燃料分配チャンバが配置されている。該装置は、構造が法外に複雑でありかつ発熱プロセスのための予定されたものでなくまたはそのために適当でもない、それというのも、この装置は公知の解決手段の思想及び目的とは反対に運転されるので、冷却通路を有していないからである。高圧で運転するためには不適当である構造的設計は、特殊な加熱領域の排除のおかげて全長を短くする目的に役立つ。
【０００４】
ＤＥ４４４４３６４Ｃ２によれば、ガス間の発熱反応のための、矩形のケーシング横断面を有する鉛直の固床反応器が公知であり、この場合には、触媒からなる固床は、分離された流動路及びプレート型熱交換器を形成する目的のために鉛直な仕切りにより細分されている。流動路の下と上に、各実施例では交互の配置で、触媒不在の中間が配列されている。ガスは流動路の幾つかから固床の上端部で出現しかつ再び固床の下の横方向オーバーフロー通路を経て誘導され、そこからガスはそれぞれ別の流動路を経てガス流出ノズルに供給される。該装置は、吸熱プロセスのための予定されたものでなくまたはそのために適当でもない、それというのも、該装置は熱を供給するための手段を有していないからである。更に、ケーシングの矩形の横断面を考慮すると、該構造的設計は高圧で運転するためには不適当である。
【０００５】
ＥＰ０７５４４９２Ａ２によれば、熱交換を伴う静的混合機の形で構成された、流体媒体のためのプレート型反応器が公知である。この目的のためには、多数のプレートが互いの上面にスタックされており、その最下部のものは外部方向に対して、かつ反応を引き起こす又は反応を引き起こした媒体及び熱キャリア媒体を取り入れ及び排出するための孔を有するに過ぎないその最上部のものは外部方向に密閉されている。更に、下から及び上からそれぞれ２番目のプレートは、窪みを有し、該窪みはメアンダリング状でスタックを通して反応体を再方向決めするために一方の側面上で開放している。間に設置されたプレート内には、互いにスタックの方向で連結されたＸ状又はクローバの葉状の混合チャンバ及び反応チャンバが配置されている。また、熱交換器通路は、メアンダリング形状でプレートのスタック内を案内されている。該プレートは、良好な熱伝導率を有する材料、有利には金属及び合金からなり、０．２５〜２５ｍｍの厚さを有しかつ微細加工、エッチング、スタンピング、リソグラフィー法等で製造することができる。これらは開口の外側のそれらの表面上に、即ち周辺部に例えばクランピング、ボルト、リベット、ろう付け、接着剤ボンディング等によって強固にかつ密に結合されている。複雑な流動路は、流体流動の対する高い抵抗を上昇させかつ触媒を充填することを不可能にする。不可欠な機械加工を考慮すると、製造方法は極端に煩雑である。それというのも、全ての接触面は、微細研磨しなければならないからである。
【０００６】
ＤＥ１７８５４５１８５Ｃ１によれば、流体反応が媒体の触媒変換のための反応器が公知であり、この場合にはシーププレート上に支持された触媒材料からなる固床が、それぞれ、冷却又は加熱媒体を格子の形で分配された地点で通過させるためのスペースを含む、繰り返しクッションの形に変形されかつ互いに溶接された２つの金属シートからなる垂直熱シートで細分されている。反応媒体と熱キャリアは、向流で、一方では熱シート間の固床のカラムを、他方では熱シート内のキャビティを通過せしめられる。該反応器の容器は、垂直円筒体の形で構成され、かつ熱シートは円筒体に合わせられている、即ち、これらは可変寸法を有する。この場合も、生産量は、最良には軸方向の延長及び／又は数個反応器の並列接続により増大させることができる。
【０００７】
同じ出願人からのＤＥ１９８１６２９６Ａ１によれば、流動路を提供し、熱交換器の形を取り、活触媒材料の被膜を備えている粒子状触媒及び平坦なモノリス坦体からなる固床充填体の両者を収容すことができる反応器内で水、酸素及び酸素から過酸化水素の水溶液を発生させることができる。触媒のためには、周期表の第８族及び／又は第８族及び／又は第１亜族、例えばＲｕ、Ｒｈ、Ｐｄ、Ｐｄ、Ｉｒ、Ｐｔ及びＡｕが記載され、その際、Ｐｄ及びＰｔが特に有利である。活性炭、アルカリ土類金属、Ａｌ、Ｓｉ、Ｓｎ及び第３〜第６亜属に分類される金属の水不溶性酸化物、混合酸化物、硫酸塩、リン酸塩及びケイ酸塩が、坦体材料として特定されている。ケイ素、アルミニウム、スズ、チタン、ジルコニウム、ニオブ及びタンタルの酸化物並びに硫酸バリウムが有利であると記載されている。プレートタイプの熱交換体に類似した熱交換体の機能を有する金属又はセラミック壁も、モノリス坦体の材料として挙げられている。特定された実験用反応器は、４００ｍｍの長さで１８ｍｍの内径を有する。温度は０〜９０℃、有利には２０〜７０℃の範囲内にあり、圧力は大気圧と約１０ＭＰａの間、有利には約０．５〜５ＭＰａの範囲内にあった。また、この技術の水準に関しては、生産量は、最良には軸方向の延長及び／又は数個反応器の並列接続により増大させることができる。
【０００８】
ＤＥ１９５４４９８５Ｃ１並びにＤＥ１９７５３７２０Ａ１に記載されたような反応器はプレート様熱交換器であり、この場合には流体熱キャリアは２つのプレートの間に形成されたスロットを経て誘導される。幅広いスロット形状の反応スペースは示唆されていない。
【０００９】
ＤＥ１９７４１６４５Ａ１に記載されたような装置は、反応及び冷却通路を有するマイクロ反応器であって、反応通路の深さは＜１０００μｍでありかつ反応通路と冷却通路の最小壁厚さｂは＜１０００μｍである。該刊行物は、前記通路の他に反応スペースを使用することを示唆していない。反応スペースとして多数の溝を有するマイクロ反応器は、ＤＥ１９７４８４８１によって考えられている。大規模の処理量のための反応器の製造は、高価である。
【００１０】
更に、流動路の寸法が数百ミクロン（一般に＜１００μｍ）の範囲内にある、いわゆるマイクロ反応器が公知である。このことは高い搬送価値（熱伝達及び質量搬送パラメータ）を生じる。微細な通路は、火炎バリアとして作用するので、爆発が広がることは不可能である。毒性反応体の場合には、更に、小さな貯蔵体積（ホールドアップ体積）が、固有の安全な反応器を生じる。通路に触媒を充填することは、小さい寸法に理由から不可能である。更なる重大な欠点は、手の込んだ製造プロセスである。微細な通路の目詰まりを回避するために、この上及び上方に、反応器の上流にフィルタの適当な保護を設けるべきである。高い生産量は、多くのこのような反応器を並列接続することによって達成できるにすぎない。更に、該反応器は、冷却媒体が同じ圧力レベルにある場合には、高圧でのみ運転できるにすぎない。
【００１１】
発明の一般的説明
本発明が基礎とした目的は、若干の流体反応体を互いに触媒の存在又は不在下で反応させ、かつその際反応器の反応領域が、生産量を必要に合わせることができるようにモジュール式設計で構成されていることによって、任意に、発熱的及び吸熱的プロセスを実施することが可能である方法及び装置を提供することである。
【００１２】
本発明によれば、前記の目的は、初めに規定した方法の場合には、
ａ）スロット形状反応スペースを、それぞれ場合、２つのほぼ等しい大きさのかつ実質的に正平行六面体の、固体のプレートから形成された壁部材の横方向表面の間に形成し、かつ壁部材を実質上の正平行六面体内部のブロック内に交換可能に配列し、
ｂ）反応体をスロット形状反応スペース内にブロックの同じ側面上に位置する縁部領域から導入しかつ反応混合物として同様な方向で平行流で反応スペースを通過させかつ
ｃ）流体熱キャリアを壁部材の内部を延びる管状キャビティを通過させる
ことにより達成される。
【００１３】
本発明によれば、前記目的は、完全に記載すれば以下の手段により達成される、特に、若干の流体反応体（ガス及び／又は液体）を互いに触媒の存在又は不在下で反応させ、かつその際反応器の反応領域を、生産量を必要に合わせることができるようにモジュール式設計で構成することにより、任意に、発熱的及び吸熱的プロセスを実施することが可能である。反応スペース幅を例えば５ｍｍから０．０５ｍｍに縮小することにより、反応スペースの表面の容積に対する比は増大する。その結果として、ガス内部で制限された伝熱から生じる問題は、高度に発熱又は吸熱反応を安全に実施することができるように軽減される。
【００１４】
しかしながら、なお別の利点が生じる：
−マイクロ反応技術と、古典的なワークショップ技術に基づく簡単な製造の利点との組合せ、
−個々の壁部材の容易な交換（用語“実質的に同じ大きさのかつ実質的に正平行六面体の”は、偶発的理由によって生じる小さい偏差は許容可能であることを意味する）、
−機能の傷害を伴わない壁部材の実質上の任意の厚さ、
−成形／粗面化による比表面積の拡大、
−横方向表面の、含浸、スプレー、印刷又は同種の方法による種々の厚さを有する種々の触媒材料での直接的全面又は部分被覆、
−反応スペースへの種々の寸法に触媒粒子の充填、
−ガス／ガス反応、ガス／液体反応、液／液反応の可能性、
−例えば排出のため及び液体反応性生成物を流出させるための、流動パターン及び流動路のインプレッション、簡単な分離、
−スロット幅の変更可能性、
−反応スペース内のみでの反応体の混合、十分な反応制御、
−反応スペースからの逆流出の回避、
−高い熱伝達率及び大きな表面による十分な制御可能性、即ち負荷及び／又は所望の温度値及び均一な温度プロフィールにおける変化に対する迅速な応答、それにる“ホットスポット”の回避による触媒の長い耐用時間、
−さもなければ爆発性混合物を反応させる過程での固有の安全性、
−小さい死体積（ホールドアップ体積）、
−高圧下での作業可能性、反応スペース内での圧力の僅かな損失、
−液体内への浸漬可能性、及び外部から温度制御する（加熱／冷却）ことができかつ“急冷”及び／又は洗浄の反応の温和な終了を可能にする底部液（ｓｕｍｐ）での操作可能性、
−二次反応を防止するための抑制剤の可能な添加、底部液内の生成物出口の外側で圧力釜に充填材料及び／又は押退け体を用いることによるガス／液体の容量の減少可能性、
−接続部の数の減少、及び漏れに関しては容易なシール性（毒性成分の場合重要である）、
−拡散に対する低い抵抗、高い空時収率、特に公知のマイクロ反応器の場合におけるよりも高い処理量、乗法（ナンバーアップ：ｎｕｍｂｅｒ−ｕｐ）による実験室スケールから生産スケールへの簡単な“スケールアップ”、
−簡単かつコンパクトな構造設計、設備コスト及び運転コスト（メインテナンス、エネルギーの消費）の軽減、
−小さなプラントの構成の可能性。
【００１５】
この関連において、本発明による方法の更なる構成の範囲内において、以下の構成を個々に又は組み合わせて使用れば、特に有利である：
−少なくとも１種の反応体を壁部材を通して供給し、かつ壁部材の横方向表面の少なくとも１つを通して当該の反応スペース内に導入する、
−ブロックの少なくとも１つの側面に配分媒体を配列し、該分配媒体から反応体を反応スペースに供給する、
−分配媒体ために、流動路の群を有する固体を使用し、その際前記流動路の横断面が、爆発性混合物を形成する反応体の供給過程で内部で火炎の広がりが不可能である程小さく選択されている、
−分配媒体のために、爆発性混合物を形成する反応体の供給過程で内部で火炎の広がりが不可能である程小さく選択された粒子寸法及び間隙を有する充填材料を使用する、
−反応スペースのスロット幅を有利には０．０５〜５ｍｍ、より有利には０．０５〜０．２ｍｍに選択する、
−爆発性反応混合物の場合、反応スペースのスロット幅“ｓ”を火炎の広がりが不可能なように小さく選択する、
−反応スペースに顆粒触媒を充填する、
−反応スペースに対面する壁部材の横方向表面を、少なくとも適所に触媒材料で被覆する、
−反応スペースに対面する壁部材の横方向表面に、表面積を大きくする目的のために成形した構造を施す、
−壁部材を少なくとも部分的に溶剤に浸漬する、
−溶剤に対して、場合により反応生成物の分解又は崩壊を抑制するために少なくとも１種の安定化添加剤を添加した水を使用する、及び／又は
−該方法を、水（水蒸気）、水素及び場合により酸素を富化した空気又は酸素から過酸化水素を製造する目的のために使用する。
【００１６】
本発明はまた、壁部材、スロット状反応スペース及び流体熱キャリアを通過させるためのキャビティが配置された反応器を使用して少なくとも２種の流体反応体の間の反応を実施するための装置に関する。
【００１７】
同じ目的を達成することに関して、このような装置は、本発明によれば、
ａ）スロット形状反応スペースが、それぞれ場合、２つの実質的に等しい大きさのかつ実質的に正平行六面体の、固体のプレートから形成された壁部材の横方向表面の間に形成されており、かつ壁部材が実質上の正平行六面体内部のブロック内に交換可能に配置されており、
ｂ）反応体スロット形状反応スペース内への供給がブロックの同じ側から実施することが可能であり、その際反応混合物は同様な方向で平行流で反応スペースを通過させることができ、かつ
ｃ）壁部材が、壁部材を流体熱キャリアを通過させるための管状キャビティを有することを特徴とする。
【００１８】
該方法及び装置は、例示すれば、以下の方法のために好適である：
−選択的水素添加及び酸化、
−例えばＭｏ含有触媒の存在下で３５０〜５００℃の範囲内の温度及び０．１〜５ＭＰａの範囲内の圧力で、空気に比較して高めた酸素濃度を有するＯ２含有ガスを用いて（選択性の増大を伴う）でプロペンを接触酸化することによるプロペナールの製造、
−Ｍｏ含有触媒及び促進剤の存在下で２５０〜３５０℃及び０．１〜０．５ＭＰａでプロペンを接触酸化することによるアクリル酸の製造、
−酸化物又はケイ酸塩触媒の存在下で６０〜２００℃の範囲内の温度及び０．１〜０．５ＭＰａの範囲内の圧力でそれぞれエチレン又はプロピレン、及びガス状過酸化水素からエチレンオキシド又はプロピレンオキシドを製造する、
−例えばＤＥ−Ａ１９８１６２９６に記載された方法に基づく及び該刊行物に引用された別の刊行物に記載された方法に基づく、貴金属触媒及び水又は水蒸気の存在下でのＨ２及びＯ２又はＯ２含有ガスからの過酸化水素の直接合成。この関連における触媒のためには、周期表の第８族及び／又は第１亜族から選択される元素、例えばＲｕ、Ｒｈ、Ｐｄ、Ｉｒ、Ｐｔ及びＡｕを使用することができ、この場合Ｐｄ及びＰｔが特に有利である。触媒は、そのままで、例えば懸濁液触媒として、又はスロット状反応スペースに充填するための坦体付き触媒の形で使用することができ、又はこれらは直接的に又は層形成支持材料の媒介により壁部材に固定してもよい。坦体材料のためには、活性炭、アルカリ土類金属、Ａｌ、Ｓｉ、Ｓｎ及び第３〜第６亜属に分類される金属の水不溶性酸化物、混合酸化物、硫酸塩、リン酸塩及びケイ酸塩を使用することができる。ケイ素、アルミニウム、スズ、チタン、ジルコニウム、ニオブ及びタンタルの酸化物並びに硫酸バリウムが有利である。過酸化水素の直接合成の場合には、反応温度は例示的には０〜９０℃、有利には２０〜７０℃の範囲内にあり、圧力は大気圧と約１０ＭＰａの間、有利には約０．５〜５ＭＰａの範囲内にある。
【００１９】
この関係において、本発明による装置の更なる実施態様の範囲内で以下の構成を個々に又は組み合わせて使用するのが有利である：
−壁部材内に、それぞれの場合、少なくとも１つの供給路が配列されており、該供給路は壁素子の横方向表面の少なくとも１つのを通して当該の反応スペース内に導入する、
−ブロックの少なくとも１つの側面に配分媒体が配列されており、該分配媒体により反応スペースに反応体が供給可能である、
−分配媒体が流動路の群を有する固体であり、前記流動路の横断面が、爆発性混合物を形成する反応体の供給過程で内部で火炎の広がりが不可能である程小さく選択されている、
−分配媒体が、爆発性混合物を形成する反応体の供給過程で内部で火炎の広がりが不可能である程小さく選択されている、粒子寸法及び間隙を有する充填材料である、
−反応スペースのスロット幅が有利には０．０５〜５ｍｍ、特に有利には０．０５〜０．２ｍｍである、
−反応スペースに顆粒触媒が充填されている、
−反応スペースに対面する壁部材の横方向表面が、少なくとも適所で触媒材料で被覆されている、
−反応スペースに対面する壁部材の横方向表面に、表面積を大きくする目的のために成形した構造が施されている、
−壁部材が一部分又は完全に容器内に配置されている、
−反応スペースの、反応体の流れ方向に対して平行に延びる壁部材の狭い側面が、熱キャリアの壁部材内への供給及び壁部材からの排出のための開口が配置されたプレートによって覆われている、
−プレート内に、更に反応体の少なくとも１つの開口が配置されており、かつ壁部材が排出開口を介して、それぞれの場合、反応スペースの１つ内に導く少なくとも１つの供給路を備えている、
−壁部材がそれぞれ１群のキャビティを備えており、該キャビティが壁部材の横方向表面に対して平行に延び、かつ壁部材の狭い側面上に取り付けられかつ内部キャビティとアライメントされた熱キャリアのための開口が配置されたプレートによってキャビティの端部で閉鎖されている、
−プレートがそれらの外側面及び開口の前方に、壁部材に対して直角に延びる反応体の少なくとも１つ又は熱キャリアのための流動路を備えている、
−プレートの外側面が、壁部材から離れた面で分配体により覆われており、該分配体内に、プレート内の開口が導かれる流動路が配置されている、
−壁部材が半円筒状又はその他の形に成形された窪みを有する２つのサブ部材により形成され、それにより管状キャビティが互いにプレスする２つのそれぞれのサブ部材により形成される、
−壁部材が圧力釜内にブロックとして収納されている、
−圧力釜に少なくとも部分的に溶剤を充填可能である、
−圧力釜が仕切り及び２つの反応体を供給するための２つの接続ソケットを有する蓋を有し、前記仕切りが分配媒体への取付けを可能にする、
−反応スペースのスロット幅がスペーサを変化させることにより変化可能である。
【００２０】
本発明の対象の実施例を、以下に図１〜１０を基礎として極めて詳細に説明する。
【００２１】
図１には、分解した表示で、横方向の表面２を有する２つの壁部材が示されており、該壁部材はそれらの間に反応スペース３を含み、該反応スペース経て反応体は矢印４の方向で流動する。壁部材のそれぞれには、貫通孔の形のキャビティ５が配列されており、該キャビティは横方向表面２対してに平行に延びておりかつ壁部材１の狭い側面で終わっている。選択的解決手段は、以下に記載する。
【００２２】
壁部材１は、平坦な直角六面体の形を取り、その最も大きな表面は２横法言う表面２である。これらの横方向表面２は、図示されているように、成形された構造を持つことができる、即ち、例えば有効表面積を拡大するために粗面化されていてもよい。更に、横方向表面２は、全面的に又は部部的に触媒からなる表面堆積物を有していてもよいが、しかしこのことはここででは選択的に表示するに過ぎない。さらなる詳細は、図４から明らかである。また選択的に又は付加的に、粒子の寸法がスロット幅“ｓ”に合わせられた粒子状触媒を反応スペース３に配列することも可能である（図４）。
【００２３】
図２は、１３個のこのような同じ大きさ壁部材１を組み合わせて正平行六面体ブロック２４を形成する示しているが、この数は可変であり、その際本発明の主要な目的の１つは、即ち、種々の生産量及びプロセスに適合させる可能性ある。一方向性平行流での大量搬送は（この場合に上から下向きの）矢印によってのみ示唆されてる。
【００２４】
図３は、耐圧反応器の底部７の上の図２に基づく系列装置の上部の垂直断面図を示し、ここには底部の下方フランジジョイント８が示されている。液状溶剤の供給はパイプ９を介して行われ、残留ガスの除去はパイプ１０介して行われ、最終生成物の取出しはパイプ１１を介して行われれ、かつ場合により清浄化の目的のために底部液材料材料の除去はパイプ１２を介して行われる。
【００２５】
図４は、図３内の円Ａからの詳細を拡大してかつ斜視図で補助して、即ち反応スペース３の両側周辺を示す。反応スペース３のスロット幅“ｓ”は、スペーサ１３により予め決定された寸法で維持さえかつ例としては０．０５〜０．５ｍｍに選択されている。しかしながら、この範囲は、下回ってもまた上回ってもよい。高度に発熱性及び吸熱性反応の場合には、特に爆発性ガス混合物が構成される場合には、スロット幅は、いかなる火炎の広がりも回避されるまで縮小させるべきである。最適なスロット幅は、媒体及び反応タイプに依存しかつ実験によって決定される。図４及び６から理解することができるように、本発明による装置のスロット幅“ｓ”は、壁部材の厚さよりも著しくに小さい。管状壁部材には、既に記載した、流体熱キャリアを通過させるためのキャビティ５が配置されている。その温度制御に依存して、発熱反応プロセスの場合には熱を消滅させ、吸熱反応プロセスの場合には、熱を供給することができる。熱キャリアのためには、水、油、ガス及び場合によりまたその生成物を使用することができる。
【００２６】
壁部材１に、更に準円筒状の窪み１４が設けられており、この窪みは、第１の反応体のための実質的に円筒形の供給路１５を形成するように互いに相補的である。更に、壁部材には、少なくとも１つの別の反応体のための供給路１６が配置さえている。該供給路１６は、それぞれの反応スペース３に排出開口１７によって接続されており、それにより排出開口１７は、壁部材の横方向表面２に通じているので、反応体は反応スペース３内で混合可能である。キャビティ５、供給路１５および１６及びまた数列の排出開口１７は互いにかつ壁部材１の表面対して水平方向で見てその全長を越えて延びている。
【００２７】
冷却通路（＝管状キャビティ（５））は、図４に基づき供給通路（１５）の形成に類似した方法で、従って各々の壁部材１が横方向（２）の対して２つのサブ部材に分割されかつ準円筒状又はその他の形状の窪みがスロット表面内に配列される。それぞれ２つの相応するサブ部材を一緒にプレスすると、キャビティ（５）が形成され、該キャビティを経て流体熱キャリアを流動させることができる。用語“管状”とは、丸形又は矩形に成形された通路又はパイプを含む。
【００２８】
スロット幅“ｓ”は、爆発性反応混合物の場合、火炎が反応スペース３内に広がり得ないように選択されている。特殊な場合には、反応スペース内での爆発の局所的発生が許されることもある、この場合には、これらの爆発が隣の反応スペースにフラッシュオーバしないことのみが構造的保証されるようにだけ考慮すべきである。
【００２９】
この関連において重要なことは、反応スペース３の事実上完全な（垂直方向）長さが反応のために利用可能であるように、供給路１５及び１６が壁部材１又は反応スペース３（上方）縁部領域内を延びていることである。さらに、反応体及び熱キャリアの供給及び除去の詳細及び選択性に関しては、以下の図面を基礎としてなお一層詳細に説明する。
【００３０】
図５は、９０°の角度で垂直軸線を中心に回転させた後の図３の装置の部分的に断面した側面図をを示す。２つの反応体は、供給パイプ１８及び１９を経て系に供給される。過酸化水素を製造する場合には、空気が供給パイプ１８を介してかつ水素が供給パイプ１９を介して供給される。また、キャビティ５を通過する液体熱キャリアの搬送に関しては、図５を基礎として一層詳細に説明する。壁部材１の狭い側面６は、それぞれの場合２つのキャビティ５の接続ためにＵ字形通路２１が配列された取付けプレートによって閉鎖されている。しかしながら、このことはブロックの左手側に表示されているにすぎない。熱キャリアは、供給パイプ２２を経て供給されかつドレイン２３を経て排除される。
【００３１】
壁部材のためは、十分に熱伝導性の、有利には金属製の、実質的に正平行六面体プレートからなるものを使用することができる。有利には金属（例えばステンレススチール）から作成される壁部材１は、適当な孔（キャビティ５及び供給通路１６）及び窪み１４を有する固体のプレートからなっていてもよい。選択的に、キャビティ５は、場合によりまたグループで組み合わされていてもよく、この場合には熱キャリアの誘導をのための誘導装置、例えばリブがキャビティ内に配列されていてもよく、その際には該キャビティは大きくなる。壁部材１はまた、シールされた形、例えば互いにねじ結合されて互いに接合される２つのプレート状サブ部材であっってもよい。唯一の重要な点は、これらが熱キャリアと反応体の間の場合によってはかなりの圧力差（１０ＭＰａ又は１００バールまで）に耐えることである。
【００３２】
図６は、図２の対象を、図式的にかつ出発物質のための中央供給パイプ４９を有する上方の分配スペース４８及び生成物のためのドレイン５１を有する（下方）捕集スペース５０によって肉太の線で補充して示す。反応体の一方又は反応体（Ｒ１，Ｒ２）は、分配スペース４８を介して供給することができる。混合物の場合には、スペーサ３を中断すれば、供給パイプ１３及び１６（図４）使用しないで済ますことができる。爆発性混合物の場合には、図２に記載の装置に基づく手順に加えて、図８〜１０に記載の装置に基づく手順を採用することができる。
【００３３】
壁部材１の開放した狭い側面６は、プレート４１及び分配体４７からなるプレート組合せによりカバーすることができ、該プレート組合せは、部材１の全ての壁の幅及び高さをとぎれなくカバーしかつ図７に著しく拡大して示されている。図７は、反応体の一方の流動路４５及び熱キャリアの流動路４６を有する前記のようなプレート状サブ４１／４７の上方領域の断面図を示す。反応体及び熱キャリアの取込み及び／又は排出のために、プレート４１内に、分配体４７内の流動路４５及び４６に接続された開口４２，４３が配列されている。
【００３４】
図面の面に対して垂直方向に延びる流動路４５及び４６は、例えば分配体４７内の溝により形成されている。溝は、金属カッティング、鋳造又は鍛造により作ることができる。この結果として、支配する圧力差に耐える形状の大きな安定性が生じる。今や、壁部材１内の所属の流動路とアライメントした開口４２及び４３を有する、このプレート組合せ４１／４７は、ガスケット５４を用いたシール方法でブロック２４の壁部材１の狭い側面６にガスケット５４を用いてねじ結合される。多数のねじジョイント５２の若干のものだけが図示されている。このよにして、図６における矢印５３に相応する準備が整う。破線５５によって、若干の流動路４６は、共通の流動路又は分配路を形成するためにまとめ合わせることがきることが示されている。
【００３５】
また、図４に相応する壁部材１の準備のために適当である効果のために再設計することもできる。
【００３６】
今や、図８は、部分的垂直断面を基礎として例えば過酸化水素を製造するための完全な装置を図式的に示す。図１及び２に基づく若干の壁部材１からなる正平行六面体ブロック２４は、溶剤、例えば水が水位２６まで充填された圧力釜２５内に上から懸吊されている。スロット形状の反応スペースは、図面の面に対して平行に延びる。
【００３７】
上面に圧力釜２５は、仕切り２９により２つのチャンバ３０及び３１に細分された蓋２８を有し、前記仕切り２９は、細い流動路３９及び４０の２つの別々の群を有する固体（有利には金属から製造）からなる分配媒体３７にシーリング方法で取付けられている。流動路３９は、固体内部をチャンバ３０から反応スペース３の上端部まで延びており、流動路４０は、チャンバ３０から反応スペース３の上端部まで延びている。従って、これらの流動路３９及び４０内では、反応体は混合不可能であり、しかし、たとえこの混合が起こったとしても、火炎が流動路３９及び４０内で広がることはできない。反応体の混合は反応スペース内においてのみ起こり、該反応スペース内でも同様に、爆発性そのものであるような反応混合物が問題であったとしても、火炎が広がることは不可能である。反応混合物の爆発性特性は、材料に依存しかつ反応に依存しかつ与えられた場合毎に決定さるべきである。
【００３８】
接続ソケット３４を経て、第１の反応体“Ｒ１”がチャンバ３０に供給され、かつもう一つの接続ソケット３５を経て第２の反応体“Ｒ２”がチャンバ３１に供給される。必要とされない廃ガスは、矢印３２に基づき導出され、生成物は矢印３３に基づき取り出され、かつ底部液はパイプ２１を通して排出することができる。図８は、付加的に、第３の反応体“Ｒ３”及び／又は水のような溶剤のための別の接続ソケット３６を備えている。両端部に施されるプレート４１は、極く図式的に示されているにすぎない。
【００３９】
図９は、図８による加圧釜２５の蓋の底面図を示す。孔２８ａは、ねじ結合のために役立つ。
【００４０】
図１０は図８からは、分配媒体３８のために、壁部材１のブロック２４の上に熱伝導性粒子、例えば砂、粗粒子、金属屑、金属繊維又は同種のものからなる充填材料（これらは図示されていないシーブプレート上に係止している）が配置されいる点で異なっている。この分配媒体３８においては、反応体（Ｒ１，Ｒ２）は、それらが反応スペース３に入る前にランダムな分配に基づき既に混合さる。しかしながら、該分配媒体は、同様に、その内部で爆発的結果を伴う火炎の広がりが起こり得ないような狭い間隙を形成する。
【００４１】
壁部材１の立体的配置は、実際に任意である。図面によれば、それらは水平配列で配置されていてもよいが、しかしそれらは垂直方向スタックで配置されていてもよい。そうして、平行流動方向を実際の適用性に合わせることができる。図示されているように、平行流を鉛直方向で上面から下向きに誘導することができるが、しかしまた他の方法に従い、底部から上向きに誘導することもできる。平行流は、また水平方向で進行してもよい。結果として、プレート４１及び接続部を有するブロック２４を種々の立体位置に回転させることがきる。
【図面の簡単な説明】
【図１】
２つの壁部材からなる群の分解斜視図である。
【図２】
図１に基づく多数の壁部材の一連の配列を示す概略斜視図である。
【図３】
耐圧反応器の底部上の図２に基づく一連の配列の垂直断面図である。
【図４】
斜視図で補充した、図３の円Ａの拡大図である。
【図５】
約９０°回転させた後の図３の対象の、部分的垂直方向で断面した側面図である。
【図６】
出発物質及び生成物のための分配スペース及び捕集スペースによって捕捉した図２に相当する図である。
【図７】
反応体及び／又は熱キャリアのための供給流動路を有するプレート及び分配体の垂直断面図である。
【図８】
圧力釜を有する反応器の第１実施例の部分的垂直断面図である。
【図９】
図８に基づく圧力釜の蓋の底面図である。
【図１０】
圧力釜を有する反応器の第２実施例の部分的垂直断面図である。
【符号の説明】
１　壁部材、　２　横方向側面、　３　反応スペース、　４　矢印、　５　キャビティ、　６　狭い側面、　７　底部、　８　フランジ結合部、　９　パイプ、　１０　パイプ、　１１　パイプ、　１２　パイプ、　１３　スペーサ、　１４　窪み、　１５　供給路、　１６　供給路、　１７　排出口、　１８　供給パイプ、　１９　供給パイプ、　２０　プレート、　２１　流動路、　２２　供給パイプ、　２３　ドレイン、　２４　ブロック，　２５　圧力釜、　２６　水位、　２７　溶剤、　２８　蓋、　２８ａ　孔、　２９　仕切り、　３０　チャンバ、　３１　チャンバ、　３２　矢印、　３３　矢印、　３４　接続ソケット、　３５　接続ソケット、　３６　接続ソケット、３７　分配媒体、　３８　分配媒体、　３９　流動路、　４０　流動路、　４１　プレート、　４２　開口、　４３　開口、　４４　外部、　４５　流動路、　４６　流動路、　４７　分配体、　４８　分配スペース、　４９　供給パイプ、　５０　捕集スペース、　５１　ドレイン、　５２　ねじ結合部、　５３　矢印、　５４　ガスケット、　５５　線、　Ｒ１　反応体、　Ｒ２　反応体、　Ｒ３　反応体、　ｓ　スロット幅、　Ａ　詳細部（図３から）
【国際公開パンフレット】
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【手続補正書】
【提出日】平成14年7月12日(2002.7.12)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】請求項１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【請求項１】
壁部材（１）、スロット形状反応スペース（３）及び流体熱キャリアを通過させるキャビティ（５）が配置された反応器を使用して少なくとも２種類の流体反応体（Ｒ１，Ｒ２）の間の反応を実施する方法において、
ａ）スロット形状反応スペース（３）を、それぞれの場合、２つの実質的に等しい大きさのかつ実質的に正平行六面体の、固体のプレートから形成された壁部材（１）の横方向表面（２）の間に形成し、かつ壁部材（１）を実質上の正平行六面体内部のブロック（２４）内に交換可能に配置し、
ｂ）反応体（Ｒ１，Ｒ２）をスロット形状反応スペース（３）内にブロック（２４）の同じ側面上に位置する縁部領域から導入しかつ反応混合物として同様な方向で平行流で反応スペース（３）を通過させ、かつ
ｃ）流体熱キャリアを壁部材（１）の内部を延びる管状キャビティ（５）を通過させ、かつ反応スペース（３）のスロット幅（ｓ）が０．０５〜５ｍｍであり、それにより爆発性反応混合物の場合反応スペースのスロット幅“ｓ”が火炎の広がりを回避するためにそのように小さく選択されていることを特徴とする、スロット形状反応スペースを有する反応器内で反応を実施する方法。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】請求項１７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【請求項１７】
壁部材（１）、スロット形状反応スペース（３）及び流体熱キャリアを通過させるキャビティ（５）が配置された反応器を使用して少なくとも２種類の流体反応体（Ｒ１，Ｒ２）の間の反応を実施する装置において、
ａ）スロット形状反応スペース（３）が、それぞれの場合、２つの実質的等しい大きさのかつ実質的に正平行六面体の、固体のプレートから形成された壁部材（１）の横方向表面（２）の間に形成されており、かつ壁部材（１）が実質上の正平行六面体内部のブロック（２４）内に交換可能に配置されており、
ｂ）反応体のスロット形状反応スペース（３）内への供給がブロック（２４）の同じ側から実施することが可能であり、その際反応混合物は同様な方向でかつ平行流で反応スペース（３）を通過させることができ、かつ
ｃ）壁部材（１）が、壁部材（１）を流体熱キャリアを通過させるための管状キャビティ（５）を有し、かつ反応スペース（３）のスロット幅（ｓ）が０．０５〜５ｍｍであり、それにより爆発性反応混合物の場合反応スペースのスロット幅“ｓ”が火炎の広がりを回避するためにそのように小さく選択されているすることを特徴とする、スロット形状反応スペースを有する反応器内で反応を実施する装置。
【国際調査報告】
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