(57)【要約】      （修正有）【課題】管路又は管型反応器内の流動性の媒体、ガスの供給及び分配の改善による収率効率の向上方法の提供。【解決手段】硫酸を用いたアセトンシアンヒドリンの加水分解によりメタクリルアミドを生成する方法であり、第１のループ型反応器内の調量箇所１１に配置の調量リング４で硫酸及びアセトンシアンヒドリンを調量し、第２のループ型反応器内の調量箇所１１に配置の調量リング４で硫酸及びアセトンシアンヒドリンを調量し、第１のループ型反応器では、第２のループ型反応器よりも多くの硫酸の余剰があるように硫酸及びアセトンシアンヒドリンを調量し、第２のループ型反応器では、第１のループ型反応器での反応混合物を、アセトンシアンヒドリンの残りの部分流と反応させ、第１及び／又は第２調量リング４は、分配室６を有し、硫酸及びアセトンシアンヒドリン供給ポンプの手前又はポンプ内に設け、反応混合物中の温度は８５〜１５０℃とする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
硫酸を用いたアセトンシアンヒドリンの加水分解によりメタクリルアミドを生成する方法であって、
第１のループ型反応器内の調量箇所（１１）に配置された第１の調量リング（４）を通じて硫酸及びアセトンシアンヒドリンを調量する工程と、
第２のループ型反応器内の調量箇所（１１）に配置された第２の調量リング（４）を通じて硫酸及びアセトンシアンヒドリンを調量する工程と、
を備え、
第１のループ型反応器では、第２のループ型反応器よりも多くの硫酸の余剰があるように硫酸及びアセトンシアンヒドリンが調量され、
第２のループ型反応器では、第１のループ型反応器での反応で得られた、硫酸及びメタクリル酸アミドを含む反応混合物を、アセトンシアンヒドリンの残りの部分流と反応させ、
前記第１及び／又は第２調量リング（４）は、環状に延びる分配室（６）を有し、且つ硫酸及びアセトンシアンヒドリンを供給するためのポンプの手前又はポンプ内に設けられ、
前記反応混合物中の温度は、８５〜１５０℃であることを特徴とする方法。
【請求項２】
硫酸及びアセトンシアンヒドリンの調量が正圧で行われる、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記第１及び／又は第２のループ型反応器内の熱交換器により熱導出がなされる、請求項１又は２に記載の方法。
【請求項４】
前記熱交換器は、冷却能力を調節するためのセンサシステムを有する、請求項１から３のいずれか１項記載の方法。
【請求項５】
前記第１及び／又は第２の調量リング（４）は、冷却可能又は加熱可能である、請求項１から４のいずれか１項記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、流動性の媒体又はガスの調量及びその使用に関する。
【背景技術】
【０００２】
（メタ）アクリル酸及び（メタ）アクリル酸エステルは、多数の重要な製品の原料として用いられる、化学産業の重要な生産物である。それゆえ、最大の収率、特に高い純度及び低い製造コストは、この種の重要な製品のための製造プロセスの経済的な成功にとって重要である。収率、設備の耐用時間又はこれに類する方法の特徴に関する比較的小さな改善は、既に、所望されない副生成物の量及び製造コストに関する顕著な進歩につながる。
【０００３】
メタクリル酸を製造するために使用されるメタクリルアミドは、有利には、いわゆるＡＣＨ法により入手可能である。青酸及びアセトンから出発して、第１の工程で、アセトンシアンヒドリンが製造される。アセトンシアンヒドリンは、次に、メタクリルアミドに変換される。これらの工程は、特に、ＵＳ７，２５３，３０７号明細書、ＥＰ‐Ａ‐１  ６６６  ４５１号明細書及びＰＣＴ／ＥＰ２００７  ０５９０９２号明細書に記載されている。
【０００４】
アセトンシアンヒドリンは、一般に公知の方法（例えば「Ｕｌｍａｎｎｓ  Ｅｎｚｙｋｌｏｐａｅｄｉｅ  ｄｅｒ  ｔｅｃｈｎｉｓｃｈｅｎ  Ｃｈｅｍｉｅ」、第４版、第７巻参照）に基づいて製造される。その際、しばしば、反応相手としてアセトン及び青酸が使用される。この反応は、発熱反応である。この反応の範囲内で形成されたアセトンシアンヒドリンが分解されてしまわないように、一般に、反応熱は適当な装置により導出される。その際、反応は、原則、バッチプロセスとしてか、又は連続的な方法として行われる。連続的な操作方式が好ましい場合、反応はしばしば、適当に設けられたループ型反応器（Ｓｃｈｌａｕｆｅｎｒｅａｋｔｏｒ）内で行われる。
【０００５】
種々異なる公知の製造方法を介して製造されたアセトンシアンヒドリンは、一般に、蒸留による後処理にかけられる。その際、安定化された粗アセトンシアンヒドリンから、適当な塔を介して、低沸点の成分が除去される。適当な蒸留法は、例えば、唯一の塔を介して実施可能である。しかし、粗アセトンシアンヒドリンの適当な精製の範囲内で２以上の蒸留塔の組み合わせを、さらには流下膜型蒸発器と組み合わせて、使用することも可能である。さらに、２以上の流下膜型蒸発器又は２以上の蒸留塔が互いに組み合わされてもよい。
【０００６】
粗アセトンシアンヒドリンは、一般に、約０〜約１５℃の温度、例えば約５〜約１０℃の温度で貯蔵部から蒸留部に至る。原則、粗アセトンシアンヒドリンは、直接塔内に導入可能である。しかし、幾つかの場合、まず低温の粗アセトンシアンヒドリンが熱交換器を介して、既に蒸留精製された生成物の熱の一部を受け取るようにすることが、実証されている。それゆえ、ここに説明する方法の別の実施の形態の範囲内で、粗アセトンシアンヒドリンが熱交換器を介して約６０〜８０℃の温度に加熱される。
【０００７】
アセトンシアンヒドリンの蒸留精製は、５より多くの段、有利には１０より多くの段を備える蒸留塔を介してか、又は２以上の対応する適当な蒸留塔のカスケードを介して実施される。塔底（Ｋｏｌｏｎｎｅｎｓｕｍｐｆ）の加熱は、有利には蒸気によりなされる。塔底温度が１４０℃の温度を超過しないことが有利であることが判っている。良好な収率及び良好な精製は、塔底温度が約１３０℃以下又は約１１０℃以下である際に達成される。温度の表示は、塔底の壁温度に関する。
【０００８】
粗アセトンシアンヒドリンは、塔の上３分の１において塔体に供給される。蒸留は、有利には減じられた圧力、例えば約５０〜約９００ｍｂａｒ、特に約５０〜約２５０ｍｂａｒの圧力で、良好な結果を伴って５０〜約１５０ｍｂａｒで実施される。
【０００９】
塔の頂部において、ガス状の不純物、特にアセトン及び青酸が取り出される。分離されたガス状の不純物は、１つの熱交換器を介してか、又は２以上の熱交換器のカスケードを介して冷却される。この場合、有利には、約０〜約１０℃の温度のブライン冷却が使用される。その際、蒸気のガス状の内容物に、凝縮の機会が与えられる。第１の凝縮段は、例えば常圧で実施可能である。しかし、この第１の凝縮段を、減じられた圧力、有利には蒸留の範囲内で支配する圧力で実施することも可能であり、幾つかの場合では有利であることが判っている。凝縮液は、冷却された捕集容器に導かれ、捕集容器において約０〜約１５℃の温度、特に約５〜約１０℃で集められる。
【００１０】
第１の凝縮段の範囲内で凝縮しなかったガス状の化合物は、真空ポンプを介して負圧室から除去される。この場合、原則、任意の真空ポンプが使用可能である。しかし、多くの場合、構造形式に基づいてガス流への液状の不純物の混入に至らない真空ポンプが使用されると有利であることが判っている。それゆえ、有利には、ここでは、例えば乾式に作動する真空ポンプが使用される。
【００１１】
ポンプの吐出側で逃げるガス流は、別の熱交換器、有利にはブラインにより約０〜約１５℃の温度で冷却される別の熱交換器を介して案内される。このとき凝縮した内容物は、やはり、真空条件下で得られた凝縮液を既に捕集している捕集容器に集められる。真空ポンプの吐出側で実施される凝縮は、例えば１つの熱交換器により実施されてもよいが、２以上の直列又は並列に配置される熱交換器のカスケードにより実施されてもよい。この凝縮段後に残されたガス状の物質は、導出され、かつ任意の別の利用、例えばサーマルリサイクルに供される。
【００１２】
集められた凝縮液も、任意に再利用可能である。しかし、経済的な観点から、凝縮液を、アセトンシアンヒドリンを製造するための反応に戻し案内することが有利であることが判っている。このことは、有利には、ループ型反応器への接近を可能にする単数又は複数の箇所で実施される。凝縮液は、アセトンシアンヒドリンの製造の障害とならない限り、原則、任意の組成を有していてよい。しかし、多くの場合、凝縮液の大半は、アセトン及び青酸からなり、アセトン及び青酸は、例えば約２：１〜約１：２のモル比、しばしば約１：１の比にある。
【００１３】
蒸留塔の塔底から得られたアセトンシアンヒドリンは、まず、第１の熱交換器を介して、供給される低温の粗アセトンシアンヒドリンにより、約４０〜約８０℃の温度に冷却される。次に、アセトンシアンヒドリンは、少なくとも１つの別の熱交換器を介して、約３０〜約３５℃の温度に冷却され、場合によっては中間貯蔵される。
【００１４】
別の方法要素の範囲内で、アセトンシアンヒドリンは加水分解にかけられる。その際、種々異なる温度レベルで、一連の反応後、生成物としてメタクリルアミドが形成される。
【００１５】
反応は、当業者に公知の方法で、濃硫酸とアセトンシアンヒドリンとの間の反応により行われる。反応は発熱反応である。有利には、反応熱が系から導出される。
【００１６】
反応は、ここでも再びバッチ法で実施されても、連続的な方法で実施されてもよい。多くの場合、後者が有利であることが判っている。反応が連続的な方法の範囲内で実施される場合、ループ型反応器の使用が実証されている。ループ型反応器は、当業者の間で公知である。ループ型反応器は、特に、戻し案内を行う管型反応器（Ｒｏｈｒｒｅａｋｔｏｒ）の形態で形成されていてよい。反応は、例えば唯一のループ型反応器で実施可能である。しかし、反応を２以上のループ型反応器のカスケード内で実施しても有利である。
【００１７】
適当なループ型反応器は、上記方法の範囲内で、アセトンシアンヒドリンのための単数又は複数の供給箇所、濃硫酸の単数又は複数の供給箇所、単数又は複数のガス分離器、単数又は複数の熱交換器及び単数又は複数のミキサを有している。ループ型反応器は、別の構成要素、例えば圧送手段、ポンプ、制御要素等を有していてよい。
【００１８】
硫酸を用いたアセトンシアンヒドリンの加水分解は、上述の通り、発熱反応である。主反応に並行して、収率の低下に至らしめる複数の副反応が生じる。有利な温度範囲においては、やはり急速な発熱反応であるアセトンシアンヒドリンの分解は、重要な役割を果たしている。しかし、運転温度の上昇及び滞留時間の延長に伴い収率が低下するので、反応の範囲内で生じる反応熱の少なくとも大部分は、系から取り除く必要がある。確かに、適当な熱交換器により反応熱の急速かつ包括的な導出を達成することが基本的には可能であるが、混合のためにも、効率的な熱導出のためにも、大きな乱流が必要であるので、混合物をアセトンシアンヒドリンの調量前に過度に冷却することは不都合にもなりかねない。温度の低下に伴い、混合物の粘度が著しく増すので、相応に、流動の乱流は部分的に層流範囲まで低下してしまう。このことは、熱交換器内において、非効率な熱導出に導き、かつアセトンシアンヒドリンの調量に際しては、より緩慢な非均質な混合に導く。
【００１９】
アセトンシアンヒドリンは、加熱に基づいて分解される前に反応することが望ましいので、アセトンシアンヒドリン及び反応混合物の急速な混合が求められている。大きな界面比表面積を意味する、反応物の微細な液滴分配は、分解を伴う液滴体積の加熱と比較して、液滴表面における所望の反応を促す。アセトンシアンヒドリンの微細な分配は、反応が液滴表面で行われるので、有利であることが判っている。
【００２０】
さらに、反応混合物における過度に低い温度は、熱交換器における反応混合物の内容物の結晶化に至らしめる場合がある。結晶化は熱伝達をさらに悪化させる。熱伝達の悪化は明らかな収率の後退を示す。さらに、ループ型反応器に適量の反応物を装填することができないため、全体として、方法の効率が損なわれる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００２１】
【特許文献１】ＵＳ７，２５３，３０７号明細書
【特許文献２】ＥＰ‐Ａ‐１  ６６６  ４５１号明細書
【特許文献３】ＰＣＴ／ＥＰ２００７  ０５９０９２号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００２２】
それゆえ、本発明の課題は、管路又は管型反応器内の流動性の媒体又はガスの供給及び微細な分配を改善し、理想的には混合プロセスも改善することである。
【課題を解決するための手段】
【００２３】
この課題は、流動性の媒体又はガスを調量するための装置において、複数の調量箇所（１１）を備える単数又は複数の調量リングが設けられており、管路、管型反応器又はループ型反応器で使用されることを特徴とする、流動性の媒体又はガスを調量するための装置により解決される。
【００２４】
驚くべきことに、管全周あるいは管横断面全体にわたっての流動性の媒体又はガスの、調量リングにより可能となる供給及び微細な分配により、混合プロセスの大幅な改善が見られることが判った。短い経路で大量の混合が可能である。
【００２５】
本発明に係る調量リングは、種々異なる実施の形態を有していてよい。例えば、多数の小さな調量箇所（１１）がリングに穿設されていてもよいし、少数の大きな調量箇所が穿設されていてもよい（図１）。調量箇所は、小管（１３）を介して管の内部に突入していてもよい（図２）。特別な実施の形態では、小管の長さは、それぞれ異なっていてもよい。
【００２６】
調量リングは、調量の役割に応じて、冷却可能であっても、加熱可能であってもよい。
【００２７】
ここに、例えば管内に差し込まれる調量ランス（Ｄｏｓｉｅｒｌａｎｚｅ）のようには、周囲を取り巻く媒体により加熱されない、本発明に係る外側に位置する管の別の利点がある。さらに、このリングにより、アセトンシアンヒドリンは冷却可能である。冷却は、例えば調量ランスでは、構造的に極めて多大なコストあるいは手間を要する。
【００２８】
特別な実施の形態は、調量が正圧で行われる調量リングである。
【００２９】
装置は、あらゆる適当な立体形状を有していてよい。有利には、装置は環状に形成されている。この場合、二重リング又は多重リングが使用されてもよい。
【００３０】
調量リングは、特に連続的なプロセスでの使用のために適している。有利には、調量リングは、硫酸を用いたアセトンシアンヒドリンの加水分解によるメタクリルアミドの連続的な製造において使用される。別の使用分野は、例えば、アセトン及び青酸からのアセトンシアンヒドリンの製造である。
【００３１】
本発明により、反応は連続的に管型反応器又はループ型反応器内で行われる。「連続的」及び「管型反応器」の概念は、当業者の間で公知である。連続的な反応とは、特に、比較的長い時間にわたって出発原料が添加され、生成物が反応混合物から取り出される反応と解すべきである。管型反応器は、反応を実施可能な少なくとも１つの管状の領域を有している。この反応器は、通常、比較的簡単な構造を有しているので、投資コストは、比較的僅かである。
【００３２】
出発原料は、ポンプを介して管型反応器内に導入可能である。メンテナンスに起因する運転中断を回避するために、並列に接続可能な２以上のポンプが設けられていてもよい。調量リングによる出発原料の混合は、有利には、流動方向で見てポンプの手前、つまりポンプ吸込側で実施可能である。設備は、特に有利には、ポンプと管型反応器との間の領域に、混合のためのその他の組み込み要素を有しない。ただし、調量リングは、ポンプの構成部分であってもよく、ポンプケーシングに組み込まれていてもよい。この構成により、設備の運転信頼性及び耐用時間並びに生成物の収率及び純度に関する驚くべき利点が達成可能である。
【００３３】
腐食性の物質と接触する設備のコンポーネント、特に管型反応器、ポンプ及び相分離器（Ｐｈａｓｅｎｔｒｅｎｎｅｒ）は、適当な材料、例えば耐酸性の金属、例えばジルコニウム、タンタル、チタン若しくはステンレス鋼、又は例えばエナメル層若しくはジルコニウム層を有するコーティングされた金属から形成されている。さらに、プラスチック、例えばＰＴＦＥで被覆された構成部材、黒鉛化されたコンポーネント又はグラファイトからなるワークピースが、特にポンプにおいて使用されてもよい。
【００３４】
方法の構成の範囲内で、アセトンシアンヒドリンの流れから、体積流量の一部、有利には約３分の２〜約４分の３が、第１のループ型反応器に導入される。有利には、第１のループ型反応器は、単数又は複数の熱交換器、単数又は複数のポンプ、単数又は複数の混合要素及び単数又は複数のガス分離器を有している。第１のループ型反応器を通流する循環流は、有利には約５０〜６５０ｍ３／ｈの範囲、特に有利には１００〜５００ｍ３／ｈの範囲、殊に有利には約１５０〜４５０ｍ３／ｈの範囲にある。第１のループ型反応器に続く少なくとも１つの別のループ型反応器内には、有利には約４０〜６５０ｍ３／ｈの範囲、特に有利には５０〜５００ｍ３／ｈの範囲、殊に有利には約６０〜３５０ｍ３／ｈの範囲の循環流がある。さらに、熱交換器を介した温度差として約１〜２０℃が有利である。この場合、約２〜７℃が特に有利である。
【００３５】
本発明による調量リングを介したアセトンシアンヒドリンの供給は、原則、ループ型反応器内の任意の箇所で実施可能である。しかし、供給が、混合要素、例えば可動部を備えるミキサ若しくはスタティックミキサ内に行われるか、又は良好に混合された箇所で行われても有利であることが判っている。硫酸の供給は、有利にはアセトンシアンヒドリンの添加前に行われる。ただし、それとは異なり、硫酸を任意の箇所でループ型反応器に導入することも可能である。
【００３６】
本発明に係る調量リングは、媒体、例えば硫酸又はアセトンシアンヒドリンの供給のためにポンプの直前又はポンプ内で使用される。これにより、ポンプケーシング内の高乱流の流動が、出発原料の混合のために使用され、これにより、圧送機械が、同時に混合機械として使用される。これにより、ポンプの混合能力が有利に使用される。
【００３７】
ループ型反応器内の反応物の比は、硫酸の余剰があるように制御される。硫酸の余剰は、内容物のモル比に関して、第１のループ型反応器において約１．８：１〜約３：１であり、最後のループ型反応器において約１．１：１〜約２：１である。
【００３８】
幾つかの場合、硫酸のこのような余剰を伴ってループ型反応器内の反応を行うことが有利であることが判っている。硫酸は、この場合、例えば、溶媒として機能することができ、かつ反応混合物の粘度を低く維持することができる。これにより、反応熱のより急速な導出及び反応混合物のより低い温度を保証することができる。このことは、明らかな収率の利点をもたらすことができる。反応混合物中の温度は、約８５〜約１５０℃である。
【００３９】
熱導出は、ループ型反応器内の単数又は複数の熱交換器により保証される。この場合、熱交換器が、反応混合物の過度に強い冷却を上述の理由から回避するために、冷却能力を調節するための適当なセンサシステムを有していると有利であることが判っている。例えば、単数又は複数の熱交換器内の熱伝達を点状又は連続的に測定し、熱伝達に熱交換器の冷却能力を適合させることが有利である場合がある。このことは、例えば冷却媒体自体を介して実施可能である。反応相手の添加の適当な変更により、かつより大きな反応熱の発生により、反応混合物の適当な加熱を達成することも可能である。両可能性の組み合わせも可能である。さらに、有利には、ループ型反応器は、少なくとも１つのガス分離器を有している。ガス分離器を介して、一方では、ループ型反応器から連続的に形成された生成物が取り出し可能である。他方、反応の範囲内で形成されたガスが、反応室から取り出される。ガスとして、主に一酸化炭素が形成される。ループ型反応器から取り出された生成物は、有利には、第２のループ型反応器に移送される。この第２のループ型反応器内で、例えば第１のループ型反応器内の反応により得られるような、硫酸及びメタクリル酸アミドを含む反応混合物が、アセトンシアンヒドリンの残りの部分流と反応させられる。この場合、第１のループ型反応器からの硫酸の余剰分、又は余剰の硫酸の少なくとも一部は、アセトンシアンヒドリンと反応して、スルホキシ‐イソ酪酸‐アミド（ＳＩＢＡ）をさらに形成する。２以上のループ型反応器内での反応の実施は、第１のループ型反応器内の硫酸の余剰に基づいて、反応混合物の圧送性、ひいては熱伝達、最終的には収率が改善されるという利点を有している。第２のループ型反応器内には、他方、少なくとも１つの混合要素、少なくとも１つの熱交換器及び少なくとも１つのガス分離器が配置されている。第２のループ型反応器内の反応温度は、やはり、約９０〜約１２０℃である。
【００４０】
反応混合物の圧送性、熱伝達及び可及的低い反応温度の問題は、各々の別のループ型反応器内において、第１のループ型反応器内と同様に発生する。それゆえ、有利には、第２のループ型反応器も、冷却能力を適当なセンサシステムにより制御可能な熱交換器を有している。
【００４１】
アセトンシアンヒドリンの供給は、他方、適当な混合要素、有利にはスタティックミキサ又は本発明に係る調量リング内で実施される。第２のループ型反応器のガス分離器から、生成物は取り出され、反応を完全なものとするために、かつメタクリル酸アミドを形成するために、約１３０〜約１８０℃の温度に加熱可能である。
【００４２】
加熱は、有利には、最大温度が可及的短い時間、例えば約１分〜約３０分の時間、特に約２分〜約８分又は約３分〜約５分の時間でのみ達成されるように実施される。このことは、原則、このような短時間でこのような温度を達成するための任意の装置で実施可能である。例えば、エネルギ供給は、従来慣用の方法で、電気的なエネルギ又は蒸気により実施可能である。しかし、エネルギを電磁放射、例えばマイクロ波により供給することも可能である。
【００４３】
種々異なる事例で、加熱工程が、有利には少なくとも２重の逆向きの配置で存在していてよい管状コイルの２つの配置又は多段の配置を有する熱交換器内で実施されると有利であることが判っている。その際、反応混合物は、急速に約１３０〜１８０℃の温度に加熱される。
【００４４】
こうして得られたアミド溶液は、一般に、１００℃より高い温度、一般には約１３０〜１８０℃の温度を有している。１３０℃より低い温度への冷却も、やはり可能である。
【００４５】
化学的な方法での本発明に係る装置の使用の他に、多数の別の使用可能性が存在する。
【００４６】
例えば、調量リングは石油輸送のための陸送管路内でも使用可能である。原油には規則的な間隔で流動性向上剤が添加されなければならない。これらの供給箇所において、大抵の場合、ノズルを介して流動性向上剤が添加される。大きな体積流量は、調量された媒体を優先的に管の内面に押し付け、反応は悪化し、長い区間を介してのみ実施される。本発明に係る調量リングは、流動性向上剤が管横断面全体にわたって原油に混合されることを保証可能である。
【００４７】
類似の用途は、採油及び採ガス時に必要な化学物質の添加である。
【００４８】
本発明の別の対象は、化学的な方法、有利には、媒体の急速な混合と微細な分配とが必要な方法における、本発明に係る調量装置の使用である。理想的には、調量のポイントにおいて、供給された媒体が完全に、流過する媒体と反応させられるか、あるいは混合される。他の媒体との微細な混合に至るまでの例えば液滴の調量時、混合点までかかる区間が可及的短いことが望ましい。
【００４９】
本発明に係る調量リングが、供給箇所における流動性の媒体又はガスの供給時に、ほぼ理想的な混合あるいは反応を可能とすることが判っている。
【００５０】
１つの調量箇所を有する従来慣用の調量装置と比較して、本発明に係る調量装置では、複数の調量箇所を備えるリングを介して、管横断面にわたってより均等な分配が行われる。これにより、混合結果が大幅に改善されると同時に、混合時間が短縮される。調量リングの内壁を任意の多数の噴射通路が貫通している。有利には、２〜２０、特に有利には１６個の、均等に周囲に分配された噴射通路が使用される。噴射通路は、個々に又は共通して、管路の内壁に対して１°〜１７９°、有利には２０°〜１２０°、特に有利には６０°の角度で傾いていてよい。１つの調量箇所を有する公知の調量装置では、管内の流動が強いとき、調量された媒体が、流過する媒体により、管壁に押し付けられて、混合が行われないか、又は仮に行われたとしても、極めて悪い混合が行われるにすぎないという事態が生じる。それゆえ、これらの調量箇所は、同時に混合のためには使用され得ない。調量箇所の下流で、付加的にさらに混合プロセスが導入されなければならない。このことは、静止型の混合要素を組み込むことによってか、又はポンプ若しくはこれに類するものを組み込むことによって行われる。
【００５１】
複数の調量箇所を有する管に沿った公知の調量は、長い混合距離にわたって化学的な反応に負の影響を及ぼすので、多くの化学的な方法にとって不適である。長い混合距離により、熱分解が生じ、ひいては収率が悪化する。
【００５２】
腐食性の媒体の使用時にこのためになおも定期的に交換されなければならず、ひいては休止時間につながる静止型の混合要素の使用を省略することができる。静止型の混合要素の使用は、常に、不都合な圧力損失にもつながる。
【００５３】
調量リングをポンプの手前に組み込むことは特に有利である。理想的には、調量リングは循環ポンプの吸込管体の直前に位置決めされる。これにより、ポンプ内の乱流が混合のために利用可能である。
【００５４】
また、調量リングは、遠心ポンプ内で使用可能である。理想的なのは、理想的な混合を実現するために、運動エネルギが最大である点の近傍である。ポンプ中央での調量は、ポンプ出口までの距離が長く、ひいては混合区間が長いことにつながる。
【００５５】
特別な場合、調量リングの使用により、ミキサ又はポンプが省略可能である。
【００５６】
例えば、ガス、場合によっては不活性ガスの供給により、乱流を、管を貫流する媒体中に形成することができる。これにより、管内の層流によるサスペンションの沈殿は回避可能である。
【００５７】
管の全横断面にわたる広範かつ均質な分配は、調量箇所あるいは調量リングの小管がそれぞれ異なる長さであることにより、実現可能である。これにより、出発原料が適当に管内部まで調量可能である。
【００５８】
本発明に係る調量装置は、広範な利用多様性を有している。流動性の媒体又はガスの急速かつ／又は均等な調量が必要な場所なら何処でも利用可能である。より低い粘度又はより高い粘度を有する液体も調量することができるが、サスペンション、エマルジョン、ガス等も調量可能である。使用は、管路又は管型反応器等の化学的な設備で行われる。その際、調量リングは、調量装置及び／又はミキサとして機能する。
【００５９】
特に有利な用途において、調量リングは、硫酸を用いたアセトンシアンヒドリンの、メタクリルアミドへの加水分解において使用される。
【００６０】
本発明について以下の図面を参照しながら詳説する。
【図面の簡単な説明】
【００６１】
【図１】調量リングが取り付けられた管路区分の縦断面図である。
【図２】改変された実施の形態の部分拡大図である。
【図３】グラフＡは、調量リングの有無による収率の比較を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００６２】
図面は、本発明に係る調量リングの２つの実施の形態を示している。
【００６３】
図１に示すように、媒体Ｍが貫流する管路１内に、２つの管フランジ２及び２つのシール３の間で、本発明に係る調量リング４が、概略的に示した締め付け手段５を介して装着されている。
【００６４】
調量リング４は、環状に延びる分配室６を有している。分配室６には、２つの流入管体７及び８より、調量したい流体Ｆが流入する。
【００６５】
調量リング４の内壁１０には、有利には１６個の、均等に周囲に分配された噴射通路１１が貫穿されている。これらの噴射通路１１は、他方、有利には、管路１の内壁１２に対して６０°の角度αで傾いている。
【００６６】
これにより、媒体Ｍの流れ内への流体Ｆの均等な注入９が保証される。
【００６７】
図２に示した解決手段では、噴射通路１１内に小管１３が挿入される。小管１３は、管路１の内壁１２に対して半径方向の突出量Ｙを有している。
【００６８】
本実施の形態では、これによりある程度媒体Ｍの流れの中に達する小管１３の端部が、調量点１６を形成している。
【００６９】
これにより、媒体Ｍの流れへの流体Ｆの供給は、流体Ｆが管路１の内壁１２に沿って流動することがなく、調量点１６において、媒体Ｍが周囲を流れる小管１３の流出縁１５に基づいて、媒体流自体の中で初めて滴下（Ｔｒｏｐｆｅｎａｂｒｉｓｓ）が生じるように最適化される。
【００７０】
小管１３が分配室６内まで圧入されてしまうことがないように、当接鍔１４が設けられている。当接鍔１４は、噴射通路１１の直径ｄと小管１３の外径Ｄとの間の直径差により形成されている。
【００７１】
この構造上の特徴により、調量小管１３の効率的な取り付けが、調量点１６と管路１の内壁１２との間の半径方向の間隔Ｙの所定の位置を同時に確保しながら、達成される。
【００７２】
以下に挙げる例は、本発明のより明りょうな説明のために供するものであるが、本発明をここに開示する特徴のものに限定するには適さない。
【００７３】
例
複数回の運転実験において収率測定を実施した。その際、調量リングの効果を実験的に測定した。
【００７４】
収率測定を、調量リングとダイナミックミキサとしての下流に接続されるポンプとを伴う方法の実施において、従来慣用のスタティックミキサとの比較において行った。ポンプは、流動方向で見て調量リングの直後に配置されている（下流に接続されている）。調量リングは、混合に至るまでのＡＣＨの可及的短い経路を保証するために、ひいては可及的迅速な混合を達成するために、直接ポンプの吸込管体にフランジ固定されている（取り付けられている）。本発明に係る調量リングを伴う方法の実施において、ポンプは、ループ型反応器内で一般にアミド混合物の循環操作のために使用される循環ポンプである。
【００７５】
得られた収率をグラフＡに対比した。種々異なる実験パラメータを変更し、収率をアミド混合物のサンプリング及び分析により測定した。
【００７６】
測定の大半は、収率の増大を生じる。３．２％までの正の収率の差は、調量リングの使用による収率の改善を示している。
【００７７】
本願に係る発明は、以下であってもよい。
１．流動性の媒体又はガスを調量するための装置において、複数の調量箇所（１１）を備える単数又は複数の調量リングが設けられており、管路、管型反応器又はループ型反応器で使用されることを特徴とする、流動性の媒体又はガスを調量するための装置。
２．任意の多数の調量箇所（１１）が調量リングに設けられている、１記載の装置。
３．前記調量箇所が種々異なる配向及び長さで実現可能である、１記載の装置。
４．前記流動性の媒体又はガスが正圧で前記調量箇所を介して添加される、１記載の装置。
５．前記調量リングが温度調節される、１記載の装置。
６．急速な混合プロセスを有する化学的な方法での１記載の調量装置の使用。
７．アセトンシアンヒドリン及び硫酸からメタクリルアミドを製造するための５記載の調量装置の使用。
８．オイルパイプライン及びガスパイプライン並びに飲用水管路、使用水管路又は下水管路内での１記載の調量装置の使用。
９．管路内での流動性又はガス状の媒体の供給箇所における１記載の調量装置の使用。
【符号の説明】
【００７８】
１  管路
２  管フランジ
３  シール
４  調量リング
５  締め付け手段
６  調量リング４の分配室
７  流体Ｆのための流入管体
８  流体Ｆのための流入管体
９  注入
１０  調量リング４の内壁
１１  噴射通路（調量箇所）
１２  管路１の内壁
１３  小管
１４  小管１３の当接鍔
１５  小管１３の流出縁
１６  調量点
ｄ  噴射通路１１の直径
Ｄ  小管１３の外径
α  角度
Ｙ  小管１３あるいは流出縁１５の半径方向の突出量
Ｍ  媒体
Ｆ  流体。
【図１】
2016222679.tif 000003
【図２】
2016222679.tif 000004
【図３】
2016222679.tif 000005
【手続補正書】
【提出日】平成28年6月28日(2016.6.28)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
硫酸を用いたアセトンシアンヒドリンの加水分解によりメタクリルアミドを生成する方法であって、
第１のループ型反応器内の調量箇所（１１）に配置された第１の調量リング（４）を通じて硫酸及びアセトンシアンヒドリンの少なくとも一方を調量する工程と、
第２のループ型反応器内の調量箇所（１１）に配置された第２の調量リング（４）を通じて硫酸及びアセトンシアンヒドリンの少なくとも一方を調量する工程と、
を備え、
第１のループ型反応器内において、第２のループ型反応器内よりも多くの硫酸の余剰があるように硫酸及びアセトンシアンヒドリンの少なくとも一方が調量され、
第２のループ型反応器内において、第１のループ型反応器内での反応で得られた、硫酸及びメタクリル酸アミドを含む反応混合物を、アセトンシアンヒドリンの残りの部分流と反応させ、
前記第１及び／又は第２調量リング（４）は、環状に延びる分配室（６）を有し、且つ硫酸及びアセトンシアンヒドリンを供給するためのポンプの手前又はポンプ内に設けられ、
前記反応混合物の温度は、８５〜１５０℃であることを特徴とする方法。
【請求項２】
硫酸及びアセトンシアンヒドリンの少なくとも一方の調量が正圧で行われる、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記第１及び／又は第２のループ型反応器内の熱交換器により熱導出がなされる、請求項１又は２に記載の方法。
【請求項４】
前記熱交換器は、冷却能力を調節するためのセンサシステムを有する、請求項１から３のいずれか１項記載の方法。
【請求項５】
前記第１及び／又は第２の調量リング（４）は、冷却可能又は加熱可能である、請求項１から４のいずれか１項記載の方法。