(57)【要約】【課題】反応器に存在する反応ガスと再生器に存在する再生ガスとの混合による急速な酸化、または燃焼反応を抑制することが可能な反応装置を提供する。【解決手段】固体触媒の存在下で原料ガスを化学反応させる流動層形式の反応器２と、反応器２で使用されて触媒活性が低下した固体触媒の一部を酸素含有ガスの雰囲気下で加熱して触媒活性が回復するよう再生する流動層形式の再生器３と、再生器３内の圧力が反応器２内の圧力よりも大きくなるよう、反応器２内の圧力、再生器３内の圧力の少なくとも一方の圧力を制御する圧力制御部６と、を含む。【選択図】図１
2013141659.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
固体触媒の存在下で原料ガスを化学反応させる流動層形式の反応器と、
前記反応器で使用されて触媒活性が低下した固体触媒の一部を酸素含有ガスの雰囲気下で加熱して触媒活性が回復するよう再生する流動層形式の再生器と、
前記再生器内の圧力が前記反応器内の圧力よりも大きくなるよう、前記反応器内の圧力、前記再生器内の圧力の少なくとも一方の圧力を制御する圧力制御部と、を含むことを特徴とする反応装置。
【請求項２】
前記圧力制御部は、
前記反応器に設けられた第１調節弁と、
前記再生器に設けられた第２調節弁と、
前記第１調節弁、前記第２調節弁の少なくとも一方の調節弁の開度を制御する開度制御部と、を含むことを特徴とする請求項１に記載の反応装置。
【請求項３】
前記開度制御部は、前記再生器内の圧力と前記反応器内の圧力との差が一定となるよう前記第１調節弁、前記第２調節弁の少なくとも一方の調節弁の開度を制御することを特徴とする請求項２に記載の反応装置。
【請求項４】
前記反応器と前記再生器との間には、前記再生器に向けて空気を送り出すことにより、前記反応器で使用された固体触媒の一部を前記再生器に移送する触媒移送機構が設けられており、
前記反応器と前記再生器との間には、前記再生器で再生された固体触媒の一部を前記反応器に戻す再生触媒移送配管が設けられており、
前記再生触媒移送配管は、前記再生器で再生された固体触媒の一部が自重により前記反応器に移動するように構成されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の反応装置。
【請求項５】
前記再生触媒移送配管には、再生触媒移送配管用バルブが設けられていることを特徴とする請求項４に記載の反応装置。
【請求項６】
前記再生触媒移送配管用バルブの開度を制御する再生触媒移送配管用バルブ開度制御部が設けられていることを特徴とする請求項５に記載の反応装置。
【請求項７】
前記再生触媒移送配管は、前記再生器の側壁から斜め下方に延在していることを特徴とする請求項４ないし６のいずれか一項に記載の反応装置。
【請求項８】
前記再生触媒移送配管の延在方向と鉛直方向とのなす角度が０°よりも大きくかつ４５°以下の角度範囲であることを特徴とする請求項７に記載の反応装置。
【請求項９】
前記触媒移送機構は、
前記反応器で使用された固体触媒の一部を抜き出す第１触媒移送配管と、
前記第１触媒移送配管により抜き出された固体触媒を収容する触媒収容部と、
前記触媒収容部に収容された固体触媒を前記再生器に導入する第２触媒移送配管と、
前記触媒収容部に空気を送り出して当該触媒収容部に収容された固体触媒を前記第２触媒移送配管を介して前記再生器に向けて送り出す空気送り出し部と、を含むことを特徴とする請求項４ないし８のいずれか一項に記載の反応装置。
【請求項１０】
前記第１触媒移送配管には、第１触媒移送配管用バルブが設けられていることを特徴とする請求項９に記載の反応装置。
【請求項１１】
前記第１触媒移送配管用バルブの開度を制御する第１触媒移送配管用バルブ開度制御部が設けられていることを特徴とする請求項１０に記載の反応装置。
【請求項１２】
前記第１触媒移送配管は、前記反応器の側壁から斜め下方に延在していることを特徴とする請求項９ないし１１のいずれか一項に記載の反応装置。
【請求項１３】
前記第１触媒移送配管の延在方向と鉛直方向とのなす角度が０°よりも大きくかつ４５°以下の角度範囲であることを特徴とする請求項１２に記載の反応装置。
【請求項１４】
前記反応器内の差圧を測定する反応器用差圧計、前記再生器内の差圧を測定する再生器用差圧計、前記再生触媒移送配管内の差圧を測定する再生触媒移送配管用差圧計、前記第１触媒移送配管内の差圧を測定する第１触媒移送配管用差圧計を含むことを特徴とする請求項９ないし１３のいずれか一項に記載の反応装置。
【請求項１５】
前記反応器用差圧計により測定される差圧が一定の値となるように、前記再生触媒移送配管用バルブ、前記第１触媒移送配管用バルブの少なくとも一方の開度を制御することを特徴とする請求項１４に記載の反応装置。
【請求項１６】
前記反応器用差圧計、前記再生器用差圧計、前記再生触媒移送配管用差圧計、前記第１触媒移送配管用差圧計の少なくとも一つの測定値がしきい値以下となったときに前記再生触媒移送配管用バルブ、前記第１触媒移送配管用バルブが閉じるよう制御を行うことを特徴とする請求項１４に記載の反応装置。
【請求項１７】
前記再生触媒移送配管用バルブ開度制御部は、前記再生器内の圧力と前記反応器内の圧力との差がしきい値以下となったときに前記再生触媒移送配管用バルブが閉じるよう制御を行うことを特徴とする請求項６に記載の反応装置。
【請求項１８】
前記第１触媒移送配管用バルブ開度制御部は、前記再生器内の圧力と前記反応器内の圧力との差がしきい値以下となったときに前記第１触媒移送配管用バルブが閉じるよう制御を行うことを特徴とする請求項１１に記載の反応装置。
【請求項１９】
前記再生触媒移送配管、前記第１触媒移送配管に不活性ガスを供給し、触媒に同伴するガスを不活性ガスで置換することを特徴とする請求項９ないし１６のいずれか一項に記載の反応装置。
【請求項２０】
前記原料ガスはシクロヘキサノンオキシムを含むことを特徴とする請求項１ないし１９のいずれか一項に記載の反応装置。
【請求項２１】
固体触媒を用いた気相反応により、シクロヘキサノンオキシムからε−カプロラクタムを生成させるε−カプロラクタムの製造方法であって、
前記固体触媒を用いた気相反応を行う反応装置として、請求項１ないし２０のいずれか一項に記載の反応装置を用いることを特徴とするε−カプロラクタムの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、反応装置及びε−カプロラクタムの製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
固体触媒の存在下で原料ガスを化学反応させる反応器が知られている。この反応器では、原料ガスや反応ガスの重合により、いわゆるコーク成分（炭素質物質）が固体触媒に付着する。このコーク成分の固体触媒への付着が原因となって、触媒活性が経時的に低下することが問題となることがある。
【０００３】
例えば特許文献１では、かかる反応器と、当該反応器で使用されて触媒活性が低下した固体触媒の一部を酸素含有ガスの雰囲気下で加熱して触媒活性を回復させる再生器とを組み合わせた構成が提案されている。これにより、触媒活性が低下した固体触媒を再生し、触媒活性が回復された固体触媒を反応器で再使用することを可能としている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０００−２２９９３９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１の反応装置は、固体触媒を反応器と再生器との間で循環させる構成となっている。このような固体触媒の循環過程においては、反応器に存在する反応ガスと再生器に存在する再生ガスとが混合して急速な酸化、燃焼反応が発生し、それに伴って発生する熱量によって機器が損傷する惧れがある。
【０００６】
本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであって、反応器に存在する反応ガスと再生器に存在する再生ガスとの混合による急速な酸化、燃焼反応を抑制することが可能な反応装置及びε−カプロラクタムの製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記の目的を達成するために、本発明の反応装置は、固体触媒の存在下で原料ガスを化学反応させる流動層形式の反応器と、前記反応器で使用されて触媒活性が低下した固体触媒の一部を酸素含有ガスの雰囲気下で加熱して触媒活性が回復するよう再生する流動層形式の再生器と、前記再生器内の圧力が前記反応器内の圧力よりも大きくなるよう、前記反応器内の圧力、前記再生器内の圧力の少なくとも一方の圧力を制御する圧力制御部と、を含むことを特徴とする。
【０００８】
本発明においては、前記圧力制御部は、前記反応器に設けられた第１調節弁と、前記再生器に設けられた第２調節弁と、前記第１調節弁、前記第２調節弁の少なくとも一方の調節弁の開度を制御する開度制御部と、を含むことを特徴とする。
【０００９】
本発明においては、前記開度制御部は、前記再生器内の圧力と前記反応器内の圧力との差が一定となるよう前記第１調節弁、前記第２調節弁の少なくとも一方の調節弁の開度を制御することを特徴とする。
【００１０】
本発明においては、前記反応器と前記再生器との間には、前記再生器に向けて空気を送り出すことにより、前記反応器で使用された固体触媒の一部を前記再生器に移送する触媒移送機構が設けられており、前記反応器と前記再生器との間には、前記再生器で再生された固体触媒の一部を前記反応器に戻す再生触媒移送配管が設けられており、前記再生触媒移送配管は、前記再生器で再生された固体触媒の一部が自重により前記反応器に移動するように構成されていることを特徴とする。
【００１１】
本発明においては、前記再生触媒移送配管には、再生触媒移送配管用バルブが設けられていることを特徴とする。
【００１２】
本発明においては、前記再生触媒移送配管用バルブの開度を制御する再生触媒移送配管用バルブ開度制御部が設けられていることを特徴とする。
【００１３】
本発明においては、前記再生触媒移送配管は、前記再生器の側壁から斜め下方に延在していることを特徴とする。
【００１４】
本発明においては、前記再生触媒移送配管の延在方向と鉛直方向とのなす角度が０°よりも大きくかつ４５°以下の角度範囲であることを特徴とする。
【００１５】
本発明においては、前記触媒移送機構は、前記反応器で使用された固体触媒の一部を抜き出す第１触媒移送配管と、前記第１触媒移送配管により抜き出された固体触媒を収容する触媒収容部と、前記触媒収容部に収容された固体触媒を前記再生器に導入する第２触媒移送配管と、前記触媒収容部に空気を送り出して当該触媒収容部に収容された固体触媒を前記第２触媒移送配管を介して前記再生器に向けて送り出す空気送り出し部と、を含むことを特徴とする。
【００１６】
本発明においては、前記第１触媒移送配管には、第１触媒移送配管用バルブが設けられていることを特徴とする。
【００１７】
本発明においては、前記第１触媒移送配管用バルブの開度を制御する第１触媒移送配管用バルブ開度制御部が設けられていることを特徴とする。
【００１８】
本発明においては、前記第１触媒移送配管は、前記反応器の側壁から斜め下方に延在していることを特徴とする。
【００１９】
本発明においては、前記第１触媒移送配管の延在方向と鉛直方向とのなす角度が０°よりも大きくかつ４５°以下の角度範囲であることを特徴とする。
【００２０】
本発明においては、前記反応器内の差圧を測定する反応器用差圧計、前記再生器内の差圧を測定する再生器用差圧計、前記再生触媒移送配管内の差圧を測定する再生触媒移送配管用差圧計、前記第１触媒移送配管内の差圧を測定する第１触媒移送配管用差圧計を含むことを特徴とする。
【００２１】
本発明においては、前記反応器用差圧計により測定される差圧が一定の値となるように、前記再生触媒移送配管用バルブ、前記第１触媒移送配管用バルブの少なくとも一方の開度を制御することを特徴とする。
【００２２】
本発明においては、前記反応器用差圧計、前記再生器用差圧計、前記再生触媒移送配管用差圧計、前記第１触媒移送配管用差圧計の少なくとも一つの測定値がしきい値以下となったときに前記再生触媒移送配管用バルブ、前記第１触媒移送配管用バルブが閉じるよう制御を行うことを特徴とする。
【００２３】
本発明においては、前記再生触媒移送配管用バルブ開度制御部は、前記再生器内の圧力と前記反応器内の圧力との差がしきい値以下となったときに前記再生触媒移送配管用バルブが閉じるよう制御を行うことを特徴とする。
【００２４】
本発明においては、前記第１触媒移送配管用バルブ開度制御部は、前記再生器内の圧力と前記反応器内の圧力との差がしきい値以下となったときに前記第１触媒移送配管用バルブが閉じるよう制御を行うことを特徴とする。
【００２５】
本発明においては、前記再生触媒移送配管、前記第１触媒移送配管に不活性ガスを供給し、触媒に同伴するガスを不活性ガスで置換することを特徴とする。
【００２６】
本発明においては、前記原料ガスはシクロヘキサノンオキシムを含むことを特徴とする。
【００２７】
本発明のε−カプロラクタムの製造方法は、固体触媒を用いた気相反応により、シクロヘキサノンオキシムからε−カプロラクタムを生成させるε−カプロラクタムの製造方法であって、前記固体触媒を用いた気相反応を行う反応装置として、請求項１ないし１８のいずれか一項に記載の反応装置を用いることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２８】
本発明によれば、反応器に存在する反応ガスと再生器に存在する再生ガスとの混合による急速な酸化、燃焼反応を抑制することが可能な反応装置及びε−カプロラクタムの製造方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明の一実施形態の反応装置を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００３０】
以下、図面を参照しつつ本発明の実施形態を説明するが、本発明は以下の実施形態に限定されるものではない。
なお、以下の全ての図面においては、図面を見やすくするため、各構成要素の寸法や比率などは適宜異ならせてある。また、以下の説明及び図面中、同一又は相当する要素には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。
【００３１】
図１は、本発明の一実施形態の反応装置を示す模式図である。
図１に示す反応装置１は、固体触媒と低級アルコールの共存化でシクロヘキサノンオキシムをベックマン転位反応させてε−カプロラクタムを製造するものである。
【００３２】
図１に示すように、反応装置１は、反応器２と、再生器３と、触媒移送機構４と、再生触媒移送機構５と、圧力制御部６と、を含んで構成されている。
【００３３】
反応器２は、反応容器２０と、原料ガス導入部２１と、反応ガス排出部２２と、圧力調節弁（第１調節弁）２３と、反応器用差圧計２４と、反応器用温度計２５と、圧力計７１と、を備えている。反応器２は、固体触媒と低級アルコールとの共存下でシクロヘキサノンオキシムをベックマン転位反応させてε−カプロラクタムを生成するものである。
【００３４】
反応容器２０は、円筒状の直胴部２０ａを有し、直胴部２０ａの下部には、底部２０ｂが接続されている。直胴部２０ａと底部２０ｂとの境界には、多数の細孔が分散して形成された分散板２６が設けられており、分散板２６上には固体触媒の粉体からなる粉体層１０が形成されている。
【００３５】
底部２０ｂには、原料ガスを導入する原料ガス導入部２１が接続されている。原料ガス導入部２１により、シクロヘキサノンオキシムを含む原料ガスが底部２０ｂから反応器２の内部に導入されるようになっている。原料ガスは、分散板２６に形成された多数の細孔を介して粉体層１０の底部に噴射される。粉体層１０は、分散板２６から鉛直上方に吹き上げられた原料ガスの流れによって流動化し、流動層となる。原料ガスは、流動層となった粉体層１０の内部を流れ、固体触媒と接触してベックマン転位する。これにより、ε−カプロラクタムを含む反応ガスが生成される。
【００３６】
固体触媒としては、例えば、ホウ酸触媒、シリカ・アルミナ触媒、リン酸触媒、複合金属酸化物触媒、ゼオライト触媒等が挙げられる。中でもゼオライト触媒が好ましく、さらに好ましくはペンタシル型ゼオライト、特に好ましくはＭＦＩゼオライトである。
【００３７】
ゼオライト触媒は、その骨格が実質的にケイ素及び酸素のみから構成される結晶性シリカであってもよいし、骨格を構成する元素としてさらに他の元素を含む結晶性メタロシリケート等であってもよい。結晶性メタロシリケート等である場合、ケイ素及び酸素以外に存在しうる元素としては、例えば、Ｂｅ、Ｂ、Ａｌ、Ｔｉ、Ｖ、Ｃｒ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｚｎ、Ｇａ、Ｇｅ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｓｂ、Ｌａ、Ｈｆ、Ｂｉ等が挙げられ、これらの２種以上が含まれていてもよい。これら元素に対するケイ素の原子比は、通常５以上であり、好ましくは５０以上、さらに好ましくは５００以上である。なお、この原子比は、原子吸光法や蛍光Ｘ線法等により測定することができる。
【００３８】
ゼオライト触媒は、例えば、ケイ素化合物、４級アンモニウム化合物、水、及び必要に応じて金属化合物等を原料として水熱合成に付し、得られた結晶を必要に応じて乾燥、焼成した後、アンモニア、アンモニウム塩の少なくとも一つを含む水溶液で処理することにより、好適に調製することができる。
【００３９】
固体触媒の粒径は０．００１〜５ｍｍであるのが好ましく、さらに好ましくは０．０１〜３ｍｍである。また、固体触媒は、例えば、実質的に触媒成分のみからなる成形体であってもよいし、触媒成分を担体に担持したものであってもよい。
【００４０】
固体触媒を用いたシクロヘキサノンオキシムのベックマン転位反応は、気相条件下で行うことができる。反応温度は通常２５０〜５００℃、好ましくは３００〜４５０℃である。反応圧力は通常０．００５〜０．５ＭＰａ、好ましくは０．００５〜０．２ＭＰａである。また、触媒１ｋｇあたりの原料シクロヘキサノンオキシムの供給速度（ｋｇ／ｈ）、すなわち空間速度ＷＨＳＶ（ｈ−１）は、通常０．１〜２０ｈ−１、好ましくは０．２〜１０ｈ−１である。
【００４１】
シクロヘキサノンオキシムは、低級アルコールとともに反応容器２０に導入される。なお、シクロヘキサノンオキシム単独で反応系内に導入してもよいし、窒素、アルゴン、二酸化炭素等の不活性ガスと共に導入してもよい。
【００４２】
ここで用いられるアルコールとしては炭素数１から６の低級アルコールが好ましい。例えばメタノール、エタノール、ｎ−プロパノール、イソプロパノール、ｎ−ブタノール、sec−ブタノール、イソブタノール、ｎ−アミルアルコール、ｎ−ヘキサノール、2,2,2−トリフルオロエタノール等の１種または２種以上用いることができる。特にメタノール、エタノールは好ましいアルコールである。
【００４３】
本実施形態において、ベックマン転位反応は流動床形式で行われる。流動床形式とは、固体触媒が流動した反応容器２０に、シクロヘキサノンオキシムを含む原料ガスを原料ガス供給部２１より供給して反応を行いながら、反応器２で使用された固体触媒を抜き出して再生器３に導入し、酸素含有ガス雰囲気下で熱処理した後、熱処理された固体触媒を反応器２に戻す処方である。
【００４４】
なお、流動床形式に限らず、例えば移動床方式を採用してもよい。移動床方式とは、反応器にシクロヘキサノンオキシムを含む原料ガスを供給するとともに、固体触媒を導入して反応を行いながら、反応器で使用された固体触媒を抜き出して再生器に導入し、酸素含有ガス雰囲気下で熱処理した後、熱処理された固体触媒を反応器に戻す処方である。流動床形式と移動床形式とでは、反応器で使用された固体触媒を抜き出して再生器に導入し、酸素含有ガス雰囲気下で熱処理した後、熱処理された固体触媒を反応器に戻すまでの工程が共通する。
【００４５】
原料のシクロヘキサノンオキシムは気体状態で触媒層と接触反応する。低級アルコールは気体状態でシクロヘキサノンオキシムと予め混合しておいてもよい。または、低級アルコールとシクロヘキサノンオキシムとは別々に反応器に供給してもよい。流動床反応の場合には必ずしもシクロヘキサノンオキシムと低級アルコールが予め混合されている必要はなく、それぞれ別々に供給することができる。さらに低級アルコールを分割して添加することもできる。
【００４６】
反応系に共存させる低級アルコールの量は、シクロヘキサノンオキシムに対して重量比で、通常０．１〜２０倍が適当である。好ましくは１０倍以下がよく、さらに好ましくは０．３〜８倍の範囲がよい。
【００４７】
反応系に希釈ガスとしてベンゼン、シクロヘキサン、トルエン等のような反応に不活性な化合物の蒸気あるいは窒素、二酸化炭素等の不活性ガスを共存させることもできる。本発明の反応温度は通常２５０℃〜５００℃の範囲がよい。２５０℃未満の温度では反応速度が十分でなく、またε−カプロラクタムの選択率も低下する傾向がある。一方、５００℃を越えるとシクロヘキサノンオキシムの熱分解が無視できなくなるためにε−カプロラクタムの選択率が低下する傾向がある。特に好ましい温度範囲は３００℃〜４５０℃であり、最も好ましい温度範囲は３００℃〜４００℃である。原料シクロヘキサノンオキシムの空間速度は、ＷＨＳＶ＝０．１〜４０hr−１ （すなわち触媒１kg当りのシクロヘキサノンオキシム供給速度０．１〜４０kg/hr）である。好ましくは０．２〜２０hr−１ であり、より好ましくは０．５〜１０hr−１ の範囲から選ばれる。反応混合物からのε−カプロラクタムの分離は、通常の方法で実施できる。例えば反応生成ガスを冷却して凝縮させ、次いで抽出、蒸留あるいは晶析等により精製されたε−カプロラクタムを得ることができる。
【００４８】
反応ガス排出部２２は、反応容器２０の上部に接続されている。反応ガス排出部２２により反応器２で生成されたε−カプロラクタムを含む反応ガスが排出される。反応ガス排出部２２から排出されたε−カプロラクタムを含む反応ガスは、その後、次工程の装置（図示略）に導入される。
【００４９】
なお、反応容器２０の内部に多段式のサイクロンが設けられていてもよい。これにより、粉体層１０を形成する固体触媒の一部がε−カプロラクタムの生成の際に反応ガスに輸送されて当該反応ガスと共に反応容器２０の外部に排出されることを抑制することができる。
【００５０】
圧力調節弁２３は、反応ガス排出部２２の一部に設けられている。圧力調節弁２３は、開度制御部６１に接続されている。開度制御部６１の制御信号により圧力調節弁２３の開度が調整される。これにより、反応容器２０の内部の圧力が調整される。例えば、開度制御部６１は、再生器３内の圧力と反応器２内の圧力との差が一定となるよう圧力調節弁２３の開度を制御する。
【００５１】
なお、圧力調整弁２３の配置位置はこれに限らない。例えば、圧力調整弁２３は、複数の機器、配管を経た後に設けられていてもよい。圧力調整弁２３の配置位置は、反応装置２０の内部の圧力が調整可能であれば、種々の配置位置を採用することができる。
【００５２】
反応器用差圧計２４は、分散板２６の上部の直胴部２０ａに設けられている。反応器用差圧計２４は、反応器２内において直胴部２０ａ上部の圧力と直胴部２０ａ下部の圧力との差圧を測定する。
【００５３】
反応器用温度計２５は、直胴部２０ａに設けられている。反応器用温度計２５は、反応器２内の温度を測定する。
【００５４】
反応器２と再生器３との間には、触媒移送機構４が設けられている。触媒移送機構４は、再生器３に向けて空気を送り出すことにより、反応器２で使用された固体触媒の一部を再生器に移送するものである。
【００５５】
触媒移送機構４は、第１触媒移送配管４１と、第１触媒移送配管用バルブ４３と、第１触媒移送配管用差圧計４５と、触媒収容部４０と、第２触媒移送配管４２と、空気送り出し部４４と、を備えている。
【００５６】
第１触媒移送配管４１は、一端が反応容器２０の分散板２６の上部の直胴部２０ａに接続されており、他端が触媒収容部４０に接続されている。第１触媒移送配管４１は、反応容器２０の側壁から斜め下方に延在している。
【００５７】
図１において、符号θ１は第１触媒移送配管４１の延在方向と反応器２の高さ方向（鉛直方向）とのなす角度である。本実施形態において、角度θ１は、０°よりも大きくかつ４５°以下の角度範囲となっている。
【００５８】
第１触媒移送配管４１には、第１触媒移送配管用バルブ４３が設けられている。第１触媒移送配管用バルブ４３は、当該第１触媒移送配管用バルブ４３の開度を制御する第１触媒移送配管用バルブ開度制御部６３に接続されている。
【００５９】
第１触媒移送配管用バルブ開度制御部６３は、例えば、反応器２の粉体層１０の高さを一定値に保つべく、反応器用差圧計２４の測定値が一定の値となるように第１触媒移送配管用バルブ４３の開度を制御する。
【００６０】
ここで、「反応器用差圧計２４の測定値の一定の値」について説明する。本発明の反応器用差圧計２４により測定される差圧は、通常０．３ｋＰａ〜１０ｋＰａの範囲に設定され、好ましくは１ｋＰａ〜５ｋＰａの範囲に設定される。
【００６１】
これにより、第１触媒移送配管４１内の一部、または全てを常に固体触媒で満たすことができるため、反応器２内に存在する反応ガスが触媒収容部４０内に、または触媒収容部４０内に存在する空気が反応器２内に混入することが抑制される。
【００６２】
また、第１触媒移送配管用バルブ開度制御部６３は、反応器用差圧計２４、再生器用差圧計３４、再生触媒移送配管用差圧計５３、第1触媒移送配管用差圧計４５の少なくとも一つの測定値がしきい値以下となったときに第１触媒移送配管用バルブ４３が閉じるよう制御を行う。
【００６３】
ここで、「測定値のしきい値」について説明する。
本発明の反応器用差圧計２４の測定値のしきい値は、通常０．２ｋＰａ〜９ｋＰａの範囲に設定され、好ましくは０．５ｋＰａ〜４ｋＰａの範囲に設定される。
本発明の再生器用差圧計３４の測定値のしきい値は、通常０．２ｋＰａ〜９ｋＰａの範囲に設定され、好ましくは０．５ｋＰａ〜５ｋＰａの範囲に設定される。
本発明の再生触媒移送配管用差圧計５３の測定値のしきい値は、通常０．２ｋＰａ〜２０ｋＰａの範囲に設定され、好ましくは０．５ｋＰａ〜１０ｋＰａの範囲に設定される。
本発明の第１触媒移送配管用差圧計４５の測定値のしきい値は、通常２ｋＰａ〜３０ｋＰａの範囲に設定され、好ましくは５ｋＰａ〜２０ｋＰａの範囲に設定される。
【００６４】
これにより、第1触媒移送配管４１内を満たす固体触媒の量が不足する場合であっても、反応器２内に存在する反応ガスが触媒収容部４０内に、または触媒収容部４０内に存在する空気が反応器２内に混入することを遮断することができる。
【００６５】
なお、第１触媒移送配管用バルブ開度制御部６３は、反応器２内の圧力と再生器３内の圧力の差圧がしきい値以下となったときに第１触媒移送配管用バルブ４３が閉じるように制御を行ってもよい。
【００６６】
ここで、「反応器２内の圧力と再生器３内の圧力の差圧のしきい値」について説明する。本発明の反応器２内の圧力と再生器３内の圧力の差圧のしきい値は、通常２ｋＰａ〜２０ｋＰａの範囲に設定され、好ましくは４ｋＰａ〜１０ｋＰａの範囲に設定される。
【００６７】
例えば、第１触媒移送配管用バルブ開度制御部６３は、反応器２内の圧力が再生器３内の圧力よりも大きくなる間際に第１触媒移送配管用バルブ４３が閉じるように制御を行う。これにより、反応器２内に存在する反応ガスが再生器３内に導入されることを遮断することができる。
【００６８】
また、第１触媒移送配管用バルブ開度制御部６３は、反応器２内の温度と再生器３内の温度がしきい値以上となったときに第１触媒移送配管用バルブ４３が閉じるように制御を行ってもよい。反応器２内の温度と再生器３内の温度上昇が反応ガスと再生ガスの混合による酸化、燃焼反応に由来する場合、このような制御によって、更なる酸化、燃焼反応の拡大を防止することができる。
【００６９】
また、第１触媒移送配管４１における固体触媒の流動性を良くするとともに移送される触媒の空隙部分に含まれる反応ガスを置換するため、第１触媒移送配管４１には、窒素ガスなどの不活性ガスを供給する不活性ガス供給配管４１ａが設けられている。なお、第１触媒移送配管４１への不活性ガスの供給は、別途不活性ガスの収容部を設けて行ってもよい。
【００７０】
固体触媒の存在下にシクロヘキサノンオキシムのベックマン転位反応を行うと、反応時間が経過するにつれて（触媒単位重量あたりのシリロヘキサノンオキシムの通算処理量が増えるにつれて）、シクロヘキサノンオキシムやε−カプロラクタムの重合などにより、いわゆるコーク成分（炭素質物質）が固体触媒に徐々に付着する。これにより、固体触媒の触媒活性が経時的に低下する。すなわち、シクロヘキサノンオキシムの転化率が徐々に低下する。
【００７１】
反応器２で使用されて触媒活性が低下した固体触媒の一部は、第１触媒移送配管４１を経由して触媒収容部４０に収容される。当該反応器２で使用された固体触媒の一部は、第１触媒移送配管４１の傾斜による自重に加え、空気送り出し部４４から触媒収容部４０に供給される空気の吸引効果で触媒収容部４０に導入される。
【００７２】
空気送り出し部４４は、触媒収容部４０の下方に配置されている。空気送り出し部４４は、触媒収容部４０に空気を送り出して当該触媒収容部４０に収容された固体触媒を第２触媒移送配管４２を介して再生器３に向けて送り出すものである。
【００７３】
第２触媒移送配管４２は、下端が触媒収容部４０の上部に接続されており、上端が再生器３に接続されている。
【００７４】
空気送り出し部４４からの圧送空気により送り出された固体触媒は、再生器３に導入される。
【００７５】
なお、反応器２で使用されて触媒活性が低下した固体触媒の一部を触媒活性が回復するよう再生するために、反応器２と再生器３との間に、複数の再生器が設けられていてもよい。これら複数の再生器においては、ある程度の触媒活性が回復するような粗い再生が逐次段階的に行われる。
【００７６】
再生器３は、再生容器３０と、空気導入部３１と、排気ガス排出部３２と、圧力調節弁（第２調節弁）３３と、再生器用差圧計３４と、再生器用温度計３５と、を備えている。再生器３は、反応器２で使用されて触媒活性が低下した固体触媒の一部を酸素含有ガスの雰囲気下で加熱して触媒活性が十分に回復するよう再生するものである。再生器３においては、反応器２において触媒として使用し得る程度に十分に触媒活性が回復するような再生が行われる。再生器３では、固体触媒の表面に付着したコーク成分を燃焼し、反応ガス（排気ガス）として水と二酸化炭素を排出する。
【００７７】
再生容器３０は、円筒状の直胴部３０ａを有する。直胴部３０ａには、第２触媒移送配管４２の他端が接続されており、反応器２で使用された固体触媒の一部が再生容器３０に導入される。
【００７８】
再生器３の直胴部３０ａの下部には、底部３０ｂが接続されている。直胴部３０ａと底部３０ｂとの境界には、多数の細孔が分散して形成された分散板３６が設けられており、分散板３６上には固体触媒の粉体からなる粉体層１１が形成されている。粉体層１１には、反応器２で使用されて触媒活性が低下した固体触媒の一部と再生器３により再生されて十分に触媒活性が回復した固体触媒とが含まれている。
【００７９】
底部３０ｂには、空気を導入する空気導入部３１が接続されている。空気導入部３１により、空気が底部３０ｂから再生器３の内部に導入されるようになっている。空気は、分散板３６に形成された多数の細孔を介して粉体層１１の底部に噴射される。粉体層１１は、分散板３６から鉛直上方に吹き上げられた空気の流れによって流動化し、流動層となる。空気は、流動層となった粉体層１１の内部を流れ、固体触媒の表面のコーク成分を効率的に燃焼させる。
【００８０】
排気ガス排出部３２は、再生容器３０の上部に接続されている。排気ガス排出部３２により再生器３で生成された排気ガスが排出される。
【００８１】
なお、粉体層１１を形成する固体触媒の一部が排気ガスに輸送されて当該排気ガスと共に再生容器３０の外部に排出されることを抑制するために、再生容器３０の内部に多段式のサイクロンが設けられていてもよい。
【００８２】
圧力調節弁３３は、排気ガス排出部３２の一部に設けられている。圧力調節弁３３は、開度制御部６２に接続されている。開度制御部６２の制御信号により圧力調節弁３３の開度が調整される。これにより、再生容器３０の内部の圧力が調整される。例えば、開度制御部６２は、再生器３内の圧力と反応器２内の圧力との差が一定となるよう圧力調節弁３３の開度を制御する。
【００８３】
なお、圧力調整弁３３の配置位置はこれに限らない。例えば、圧力調整弁３３は、複数の機器、配管を経た後に設けられていてもよい。圧力調整弁３３の配置位置は、再生容器３０の内部の圧力が調整可能であれば、種々の配置位置を採用することができる。
【００８４】
再生器用差圧計３４は、分散板３６の上部の直胴部３０ａに設けられている。再生器用差圧計３４は、再生器３内において直胴部３０ａ上部の圧力と直胴部３０ａ下部の圧力との差圧を測定する。
【００８５】
再生器用温度計３５は、直胴部３０ａに設けられている。再生器用温度計３５は、再生器３内の温度を測定する。
【００８６】
再生器３と反応器２との間には、再生触媒移送機構５が設けられている。再生触媒移送機構５は、再生器３で再生された固体触媒の一部を反応器２に移送するものである。再生触媒移送機構５は、再生器３で再生された固体触媒の一部が自重により反応器２に移動するように構成されている。
【００８７】
再生触媒移送機構５は、再生触媒移送配管５１と、再生触媒移送配管用バルブ５２と、再生触媒移送配管用差圧計５３と、を備えている。
【００８８】
再生触媒移送配管５１は、一端が再生器３の直胴部３０ａの粉体層１１に接続されており、他端が反応器２の直胴部２０ａの粉体層１０に接続されている。再生触媒移送配管５１は、再生容器３０の側壁から斜め下方に延在している。
【００８９】
図１において、符号θ２は再生触媒移送配管５１の延在方向と再生器３の高さ方向（鉛直方向）とのなす角度である。本実施形態において、角度θ２は、０°よりも大きくかつ４５°以下の角度範囲となっている。
【００９０】
再生器３で再生された固体触媒の一部は、再生触媒移送配管５１を経由して反応器２に収容される。当該再生器３で再生された固体触媒の一部は、再生触媒移送配管５１の傾斜により自重で反応器２に導入される。
【００９１】
再生触媒移送配管５１には、再生触媒移送配管用バルブ５２が設けられている。再生触媒移送配管用バルブ５２は、当該再生触媒移送配管用バルブ５２の開度を制御する再生触媒移送配管用バルブ開度制御部６４に接続されている。
【００９２】
再生触媒移送配管用差圧計５３は、再生触媒移送配管５１内において再生器３側の部分の圧力と反応器２側の部分の圧力との差圧を測定し、当該再生触媒移送配管５１内に粉体シールが形成されていることを判定する。
【００９３】
再生触媒移送配管用バルブ開度制御部６４は、例えば、反応器２の粉体層１０の高さを一定値に保つべく、反応器用差圧計２４の測定値が一定の値となるように再生触媒移送配管用バルブ５２の開度を制御する。
【００９４】
ここで、「反応器用差圧計２４の測定値の一定の値」について説明する。本発明の反応器用差圧計２４により測定される差圧は、通常０．３ｋＰａ〜１０ｋＰａの範囲に設定され、好ましくは１ｋＰａ〜５ｋＰａの範囲に設定される。
【００９５】
これにより、再生触媒移送配管５１内の一部、または全てを常に固体触媒で満たすことができるため、反応器２内に存在する反応ガスが再生器３内に、または再生器３内に存在する再生ガスが反応器２内に混入することが抑制される。
【００９６】
また、再生触媒移送配管用バルブ開度制御部６４は、反応器用差圧計２４、再生器用差圧計３４、再生触媒移送配管用差圧計５３、第１触媒移送配管用差圧計４５の少なくとも一つの測定値がしきい値以下となったときに再生触媒移送配管用バルブ５２が閉じるよう制御を行う。
【００９７】
ここで、「測定値のしきい値」について説明する。
本発明の反応器用差圧計２４の測定値のしきい値は、通常０．２ｋＰａ〜９ｋＰａの範囲に設定され、好ましくは０．５ｋＰａ〜４ｋＰａの範囲に設定される。
本発明の再生器用差圧計３４の測定値のしきい値は、通常０．２ｋＰａ〜９ｋＰａの範囲に設定され、好ましくは０．５ｋＰａ〜５ｋＰａの範囲に設定される。
本発明の再生触媒移送配管用差圧計５３の測定値のしきい値は、通常０．２ｋＰａ〜２０ｋＰａの範囲に設定され、好ましくは０．５ｋＰａ〜１０ｋＰａの範囲に設定される。
本発明の第１触媒移送配管用差圧計４５の測定値のしきい値は、通常２ｋＰａ〜３０ｋＰａの範囲に設定され、好ましくは５ｋＰａ〜２０ｋＰａの範囲に設定される。
【００９８】
これにより、再生触媒移送配管５１内を満たす固体触媒の量が不足する場合であっても、反応器２内に存在する反応ガスが再生器３内に、または再生器３内に存在する再生ガスが反応器２内に混入することを遮断することができる。
【００９９】
また、再生触媒移送配管５１における固体触媒の流動性を良くするとともに移送される触媒の空隙部分に含まれる再生ガスを置換するため、再生触媒移送配管５１には、窒素ガスなどの不活性ガスを供給する不活性ガス供給配管５１ａが設けられている。なお、再生触媒移送配管５１への不活性ガスの供給は、別途不活性ガスの収容部を設けて行ってもよい。
【０１００】
本実施形態の反応装置１では、粉体層１０と粉体層１１の各上面の位置を比較すると、粉体層１０の上面の位置よりも粉体層１１の上面の位置の方が高くなっている。そのため、再生器３から反応器２への固体触媒の移動は、固体触媒の自重のみで行うことができる。
【０１０１】
例えば、反応器２と再生器３との配置関係を本実施形態とは逆にすると、粉体層１０の上面の位置が粉体層１１の上面の位置よりも高くなるので、再生器３から反応器２への固体触媒の移動は、固体触媒の自重のみで行うことができない。よって、空気送り出し部４４のような圧送手段が必要となる。圧送媒体としては、空気を用いることがコストの面で有利となるが、圧送媒体である空気が反応器２に流入すると、反応器２において反応ガスの急速な酸化、燃焼反応が生じ、その時に発生する熱量によって機器が損傷する惧れがある。空気に替えて不活性ガスを圧送媒体として用いることも考えられるが、不経済である上、化学反応の実効が阻害される恐れがある。本実施形態のように圧送空気で反応器２から再生器３に固体粒子を移送する場合には、もともと空気が再生器３において燃焼用のガスとして用いられているので、再生器３で行われる再生処理には大きな影響はない。
【０１０２】
なお、本明細書において、「粉体層の上面の位置」は、次のようにして規定される。粉体層は、原料ガスまたは空気により流動状態に置かれている固体触媒を濃厚に含む濃厚層を指す。固体触媒の層密度（ｋｇ／ｍ３）を横軸、分散板からの鉛直方向の高さを縦軸として、固体触媒の密度分布を測定すると、ある高さまでは固体触媒の密度は上に凸の曲線を描き、それ以上高くなると、下に凸の曲線を描くＳ字状のカーブが得られる。このＳ字状のカーブの変曲点での接線が縦軸と交わる位置が粉体層の上面の位置である。
【０１０３】
圧力制御部６は、開度制御部６１、開度制御部６２、圧力調節弁２３、及び圧力調節弁３３により構成されている。圧力制御部６は、再生器３内の圧力が反応器２内の圧力よりも大きくなるよう、反応器２内の圧力、再生器３内の圧力の少なくとも一方を制御するものである。
【０１０４】
例えば、圧力制御部６の制御により、開度制御部６１、開度制御部６２のうち少なくとも一つの開度制御部が制御される。これにより、圧力調節弁２３、圧力調節弁３３のうち少なくとも一つの圧力調節弁の開度が制御される。これにより、再生器３内の圧力が反応器２内の圧力よりも大きくなるように調整される。
【０１０５】
なお、再生器３内の圧力と反応器２内の圧力との圧力差は一定となるように制御される。
【０１０６】
ここで、「再生器３内の圧力と反応器２内の圧力との圧力差の一定の値」について説明する。本発明の再生器３内の圧力と反応器２内の圧力との圧力差の一定の値は、通常２ｋＰａ〜２０ｋＰａの範囲に設定され、好ましくは４ｋＰａ〜１０ｋＰａの範囲に設定される。また、再生器３内の圧力と反応器２内の圧力との圧力差は、通常、そのしきい値よりも高い値に設定される。
【０１０７】
例えば、反応器２に第１圧力計７１を設けるとともに、再生器３に第２圧力計７２を設ける。次いで、差圧計７により、第１圧力計７１と第２圧力計７２とにより反応器２内の圧力と再生器３内の圧力の差圧を求める。そして、当該差圧が一定となるよう上記調節弁を調整する。
【０１０８】
再生触媒移送配管用バルブ開度制御部６４は、反応器２内の圧力と再生器３内の圧力の差圧がしきい値以下となったときに再生触媒移送配管用バルブ５２が閉じるように制御を行う。
【０１０９】
ここで、「反応器２内の圧力と再生器３内の圧力の差圧のしきい値」について説明する。本発明の反応器２内の圧力と再生器３内の圧力の差圧のしきい値は、通常２ｋＰａ〜２０ｋＰａの範囲に設定され、好ましくは４ｋＰａ〜１０ｋＰａの範囲に設定される。
【０１１０】
例えば、再生触媒移送配管用バルブ開度制御部６４は、反応器２内の圧力が再生器３内の圧力よりも大きくなる間際に再生触媒移送配管用バルブ５２が閉じるように制御を行う。これにより、反応器２内に存在する反応ガスが再生器３内に導入されることを遮断することができる。
【０１１１】
なお、再生触媒移送配管用バルブ開度制御部６４は、反応器２内の温度と再生器３内の温度がしきい値以上となったときに再生触媒移送配管用バルブ５２が閉じるように制御を行ってもよい。反応器２内の温度と再生器３内の温度上昇が反応ガスと再生ガスの混合による酸化、燃焼反応に由来する場合、このような制御によって、更なる酸化、燃焼反応の拡大を防止することができる。
【０１１２】
本実施形態の反応装置１においては、固体触媒を反応器２及び再生器３の間で循環させる構成となっている。
以下、反応装置１の動作によって固体触媒が循環される様子について一例を挙げて説明するが、これに限定されるものではない。
【０１１３】
先ず、第１触媒移送配管用バルブ開度制御部６３の制御信号により、第１触媒移送配管用バルブ４３の開度が調節され、これにより、反応器２で使用されて触媒活性が低下した固体触媒の一部が、自重に加え、空気送り出し部４４から触媒収容部４０に供給される空気の吸引効果により、第１触媒移送配管４１を経由して触媒収容部４０に向けて流れる。これにより、触媒活性が低下した固体触媒の一部が触媒収容部４０に収容される。触媒収容部４０に収容された固体触媒は、空気送り出し部４４に供給される圧送空気により、第２触媒移送配管４２を経由して再生器３に導入される。
【０１１４】
再生器３において再生された固体触媒の一部は、反応器２の差圧計２４の測定値が伝送される再生触媒移送配管用バルブ開度制御部６４の制御信号により、再生触媒移送配管用バルブ５２の開度を調節する。これにより、再生器３で再生された固体触媒の一部は、自重により、再生触媒移送配管５１を経由して反応器２に向けて流れる。これにより、十分に触媒活性が回復した固体触媒の一部が反応器２に導入される。
【０１１５】
なお、再生触媒移送機構５における固体触媒の流動性を良くするとともに移送される触媒の空隙部分に含まれる反応ガスを置換するため、好ましくは、第１触媒移送配管４１、および再生触媒移送配管５１に窒素ガスなどの不活性ガスを供給する。また、触媒移送配管用バルブ４３、再生触媒移送配管用バルブ５２は、バルブの開閉を間欠的に行い、一定時間内のバルブの開閉回数によって、移送する固体触媒の流量を調節しても良い。
【０１１６】
以上のように、反応器２及び再生器３の間で固体触媒の循環が行われる。
【０１１７】
本実施形態の反応装置１によれば、圧力制御部６の制御信号により、再生器３内の圧力が反応器２内の圧力よりも大きくなるように制御される。このため、反応器２内に存在する反応ガスが再生器３内に導入されることが抑制される。よって、反応器２に存在する反応ガスと再生器３内に存在する再生ガスとの混合による急速な酸化、燃焼反応を抑制することができる。
【０１１８】
また、圧力制御部６が調節弁２３，３３と開度制御部６１，６２とを有しているので、開度制御部６１，６２の制御信号により、収容器２内の圧力及び再生器３内の圧力がそれぞれ制御される。このため、再生器３内の圧力が反応器２内の圧力よりも大きくなるように圧力を制御する際の自由度が広がる。
【０１１９】
また、開度制御部６１が再生器３内の圧力と反応器２内の圧力との差が一定となるよう調節弁２３，３３の少なくとも一方の調節弁の開度を制御するので、反応器２内に存在する反応ガスが再生器３内に導入されることが安定して抑制される。よって、反応器２に存在する反応ガスと再生器３内に存在する再生ガスとの混合による急速な酸化、燃焼反応を抑制することができる。
【０１２０】
また、圧送空気により、反応器２で使用された固体触媒の一部が再生器３に移送される本実施形態において、再生器３では酸素含有ガスの雰囲気下で固体触媒が再生される。そのため、固体触媒の一部が再生器３に移送されると共に圧送空気が再生器３に導入されたとしても、当該圧送空気は再生器３において酸素含有ガスとして用いられる。
ここで、圧送空気により、再生器３で再生された固体触媒の一部が反応器２に移送される構成を考える。この構成においては、固体触媒の一部が反応器２に移送されると共に圧送空気が反応器２に導入されると、当該圧送空気と反応器２内の反応ガスとが混合してしまう。これにより、反応ガスと圧送空気との混合による反応ガスの急速な酸化、燃焼反応が生じ、その時に発生する熱量によって機器が損傷する惧れがある。
これに対し、本実施形態においては、圧送空気により、反応器２で使用された固体触媒の一部が再生器３に移送される構成を採用しているので、当該圧送空気と反応器２内の反応ガスとが混合することはない。また、反応器２で使用された固体触媒が再生器３に導入される過程で、反応器２に存在する反応ガスと再生器３に存在する再生ガスとが混合することもない。よって、反応ガスと再生ガスとの混合による急速な酸化、燃焼反応を抑制することができる。
また、固体触媒を再生器に向けて移送する手段として圧送空気を用いているので、空気以外の媒体を用いる場合に比べて、固体媒体の移送コストを低減させることもできる。
さらに、再生触媒移送機構５が再生器３で再生された固体触媒の一部が自重により反応器２に移動するように構成されている。そのため、再生された固体触媒を反応器２に移送する手段を別途設ける必要がない。よって、反応装置１の簡素化を図ることができる。
【０１２１】
また、第１触媒移送配管４１が反応器２の側壁から斜め下方に延在しており、空気送り出し部４４から圧送空気を触媒収容部４０に供給しているので、反応器２で使用された固体触媒の一部が自重に加え、空気送り出し部４４から触媒収容部４０に供給される空気の吸引効果により触媒収容部４０に移動する。よって、反応器２で使用された固体触媒を触媒収容部４０に移送する手段を簡素な構成で実現することができる。
【０１２２】
また、第１触媒移送配管４１の延在方向と鉛直方向とのなす角度θ１が０°よりも大きくかつ４５°以下の角度範囲であるので、反応器２で使用された固体触媒を触媒収容部４０に移送させるときの流速を安定させることができる。
これに対し、なす角度θ１が４５°よりも大きいと第１触媒移送配管４１の傾斜が緩やかとなり、反応器２で使用された固体触媒を触媒収容部４０に安定して移送させることが困難となる。
【０１２３】
また、再生触媒移送配管５１には再生触媒移送配管用バルブ５２が設けられているので、当該再生触媒移送配管用バルブ５２のバルブ開度、または、開閉動作を制御することで再生触媒移送配管５１における固体触媒の流量を調整することができる。
【０１２４】
また、再生触媒移送配管５１が再生器３の側壁から斜め下方に延在しているので、再生器３で再生された固体触媒の一部が自重により反応器２に移動する。よって、再生器３で再生された固体触媒を反応器２に移送する手段を簡素な構成で実現することができる。
【０１２５】
また、再生触媒移送配管５１の延在方向と鉛直方向とのなす角度θ２が０°よりも大きくかつ４５°以下の角度範囲であるので、再生器３で再生された固体触媒の一部を反応器２に移送させるときの流速を安定させることができる。
これに対し、なす角度θ２が４５°よりも大きいと再生触媒移送配管５１の傾斜が緩やかとなり、再生器３で再生された固体触媒の一部を反応器２に安定して移送させることが困難となる。
【０１２６】
なお、本実施形態においては、原料ガスとしてシクロヘキサノンオキシムを含む原料ガスを用いているが、これに限らず、原料ガスとして本発明の課題が発生しうる種々の材料を含むものを用いることができる。
【０１２７】
また、本実施形態の反応器においては、固体触媒と低級アルコールの共存下でシクロヘキサノンオキシムをベックマン転位反応させてε−カプロラクタムが生成されているが、これに限らない。例えば、低級アルコールを含まない環境下でε−カプロラクタムが生成されていてもよい。すなわち、少なくとも固体触媒の存在下でε−カプロラクタムが生成されていればよい。
【０１２８】
また、固体触媒を用いた気相反応により、シクロヘキサノンオキシムからε−カプロラクタムを生成させるε−カプロラクタムの製造方法においても本発明を適用することができる。例えば、固体触媒を用いた気相反応を行う反応装置として、上述した本発明の反応装置１を用いることができる。
【０１２９】
以上、添付図面を参照しながら本発明に係る好適な実施の形態例について説明したが、本発明は係る例に限定されないことは言うまでもない。上述した例において示した各構成部材の諸形状や組み合わせ等は一例であって、本発明の主旨から逸脱しない範囲において設計要求等に基づき種々変更可能である。
【実施例】
【０１３０】
以下、本発明の実施例を示すが、本発明はこれらによって限定されるものではない。
【０１３１】
実施例１
再生器に触媒活性が低下した固体触媒の粉体を導入し、再生器下部から加熱した空気を供給して再生器内の温度を約４３０℃に加熱しつつ粉体を流動化した。再生器内の粉体圧を約１２０ｍｍＨ２Ｏに維持するため、粉体を再生器内に連続的に導入した。
一方、再生触媒移送配管用バルブで流量調整を行いながら、粉体圧力差で、再生器で再生された粉体を反応器に向けて連続的に移送した。反応器に供給するガスが再生器に流入して再生器に供給するガスと混合することを抑制するため、再生触媒移送配管内の粉体圧を約５００ｍｍＨ２Ｏに維持した。加えて、粉体の流動性を良くするため、再生触媒移送配管には加熱したＮ２を１０〜５０Ｌ／ｈ供給した。
反応器に触媒活性が回復した固体触媒の粉体を導入し、反応器下部から加熱した有機溶剤を含むガスを供給して反応器内の粉体を流動化した。反応器内では発熱反応が起こるため、冷却装置によって除熱を行い、反応器内の温度を約３７９℃に維持した。反応器出口のガス組成は、メタノールが約６０％、水を含むイナートガスが約６％、反応副生物を含むε−カプロラクタムが約３４％であった。
再生器の気相部と反応器の気相部のそれぞれに圧力計を設置した。また、再生器の排ガス配管にガス流量を調整する調節弁を設置した。再生器内の圧力と反応器内の圧力との圧力差を求めつつ、圧力差が一定となるように調節弁の開度を調整した。
文献値を用いて反応器のガスの爆発範囲（爆発の大きさの下限、上限）を推算して評価した結果、再生器の再生ガスが反応器内に流入する場合が、反応器の反応ガスが再生器内に流入する場合に比べて相対的に安全であることが確認された。そのため、再生器の圧力が反応器の圧力に対して大きくなるよう（約２５０ｍｍＨ２Ｏ加圧となるよう）、調節弁で調整を行った。
その結果、再生器の再生ガスと反応器の反応ガスとのガス混合により目的とする化学反応の実効が阻害されることや急速な酸化、燃焼反応を生じさせることなく、連続的に安定して粉体の移動を行うことができた。
【符号の説明】
【０１３２】
１…反応装置、２…反応器、３…再生器、４…触媒移送機構、５…再生触媒移送機構、６…圧力制御部、２３…圧力調節弁（第１調節弁）、２４…反応器用差圧計、３３…圧力調節弁（第２調節弁）、３４…再生器用差圧計、４０…触媒収容部、４１…第１触媒移送配管、４２…第２触媒移送配管、４３…第１触媒移送配管用バルブ、４４…空気送り出し部、４５…第１触媒移送配管用差圧計、５１…再生触媒移送配管、５２…再生触媒移送配管用バルブ、５３…再生触媒移送配管用差圧計、６３…第１触媒移送配管用バルブ開度制御部、６４…再生触媒移送配管用バルブ開度制御部、θ１…第１触媒移送配管の延在方向と鉛直方向とのなす角度、θ２…再生触媒移送配管の延在方向と鉛直方向とのなす角度
【図１】
2013141659.tif 000003