(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ｎ個（ｎ≧３）のリアクターを含む反応装置でヒドロホルミル化反応を実施する方法において、オレフィンと水素と一酸化炭素をｎ個のリアクターのうちｍ個（ｎ＞ｍ≧２）の１段目リアクターに独立して供給し、次いで、ｍ個の１段目リアクターから出るオレフィンと水素と一酸化炭素および反応生成物の１次混合物を他の１段目リアクターを通さずに２段目以降のリアクターに供給する（ここで、リアクター系列において、最大数のリアクターを通る流路を選択し、各リアクターを供給源側から順次、１段目リアクター、２段目リアクター・・・・・ｉ段目リアクターと呼ぶ。）ことを特徴とする方法。
【請求項２】
１の供給源からオレフィンと水素と一酸化炭素を１段目リアクターに供給する請求項１記載の方法。
【請求項３】
複数の供給源からオレフィンと水素と一酸化炭素を１段目リアクターに供給する請求項１記載の方法。
【請求項４】
ｍ個の１段目リアクターから出る１次混合物を混合することなく独立して別々のｍ個の２段目リアクターに供給することを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項５】
ｍ個の１段目リアクターから出る１次混合物を全て混合し、得られた混合物を１個の２段目リアクターに供給することを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項６】
ｍ個の１段目リアクターから出る１次混合物のうちいくつかを混合し、得られた混合物と残りの各１次混合物とを独立して別々の２段目リアクターに供給し、あるいはそれらを１個の２段目リアクターに供給することを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項７】
ｍ個の１段目リアクターから出る１次混合物のうちいくつかを２段目リアクターに供給することなく３段目以降のリアクターに供給する請求項１記載の方法。
【請求項８】
ｍ個の１段目リアクターから出る１次混合物のうちいくつかを混合して得られた混合物および残りの各１次混合物のうちいくつかを、２段目リアクターに供給することなく３段目以降のリアクターに供給する請求項１記載の方法。
【請求項９】
（ｉ）ｎが偶数であり、１または複数の供給源から２個の１段目リアクターにオレフィンと水素と一酸化炭素を供給し、各１段目リアクターから各々、直列に、順次２個の２段目、３段目、・・・ｋ段目リアクター（ｋ＝ｎ/２）にオレフィンと水素と一酸化炭素および反応生成物の混合物を供給するか、または
（ｉｉ）ｎが奇数であり、１または複数の供給源から２個の１段目リアクターに反応原料を供給し、各１段目リアクターから各々、直列に、順次２個の２段目、３段目、・・・ｋ段目リアクター［ｋ＝（ｎ−１）/２］に反応原料および反応生成物の混合物を供給し、さらに２個のうちどちらか１個のｋ段目リアクターからｋ次混合物を１個のｋ＋１段目リアクターに供給する請求項１記載の方法。
【請求項１０】
ｎが８であり、１または複数の供給源から２個の１段目リアクターにオレフィンと水素と一酸化炭素を供給し、各１段目リアクターから各々直列に、順次２段目、３段目、次いで４段目リアクターにオレフィンと水素と一酸化炭素および反応生成物の混合物を供給する請求項１記載の方法。
【請求項１１】
オレフィンと水素と一酸化炭素を供給するための１または複数の供給源と、各々が流入口および流出口を有するｎ個（ｎ≧３）のリアクターとを含み、該ｎ個のリアクターのうち少なくともｍ個（ｎ＞ｍ≧２）は１段目リアクターであって残りのリアクターは２段目以降のリアクターであり、ここに１または複数の供給源はオレフィンと水素と一酸化炭素供給路を介して各１段目リアクターの流入口と連絡し、各１段目リアクターの流出口はオレフィンと水素と一酸化炭素および反応生成物の１次混合物を供給するための供給路を介して２段目以降のリアクターの流入口と連絡していることおよび１段目リアクター間に連絡路がない（ここで、リアクター系列において、最大数のリアクターを通る流路を選択し、各リアクターを供給源側から順次、１段目リアクター、２段目リアクター・・・・・ｉ段目リアクターと呼ぶ。）ことを特徴とするヒドロホルミル化反応用装置。
【請求項１２】
１段目リアクターの数と２段目リアクターの数が同一であって、各１段目リアクターの流出口がそれぞれ１個の２段目リアクターの流入口と連絡している請求項１１記載の装置。
【請求項１３】
（ｉ）ｎが偶数であり、１個の供給源と、２個の１段目リアクターと、２個の２段目リアクターと、２個の３段目リアクターと、・・・２個のｋ（ｋ＝ｎ/２）段目リアクターとを含み、該供給源がオレフィンと水素と一酸化炭素供給路を介して２個の１段目リアクターの流入口と連絡し、各１段目リアクターの流出口が１次混合物供給路を介してそれぞれ１個の２段目リアクターの流入口と連絡し、各２段目リアクターの流出口が２次混合物供給路を介してそれぞれ１個の３段目リアクターの流出口と連絡し、これを順次繰り返し、２個のｋ−１段目リアクターの流出口がｋ−１次混合物供給路を介してそれぞれ１個のｋ段目リアクターの流出口と連絡しているか、または
（ｉｉ）ｎが奇数であり、１個の供給源と、２個の１段目リアクターと、２個の２段目リアクターと、２個の３段目リアクターと、・・・２個のｋ［ｋ＝（ｎ−１）/２］段目リアクターと１個のｋ＋１段目リアクターとを含み、該供給源はオレフィンと水素と一酸化炭素供給路を介して２個の１段目リアクターの流入口と連絡し、各１段目リアクターの流出口が１次混合物供給路を介してそれぞれ１個の２段目リアクターの流入口と連絡し、各２段目リアクターの流出口が２次混合物供給路を介してそれぞれ１個の３段目リアクターの流入口と連絡し、これを順次繰り返し、２個のｋ−１段目リアクターの流出口がｋ−１次混合物供給路を介してそれぞれ１個のｋ段目リアクターの流入口と連絡し、さらに２個のうちの１個のｋ段目リアクターの流出口がｋ次混合物供給路を介して１個のｋ＋１段目リアクターの流入口と連絡している請求項１１記載の装置。
【請求項１４】
ｎが８であり、１個の供給源と、２個の１段目リアクターと、２個の２段目リアクターと、２個の３段目リアクターと、２個の４段目リアクターとを含み、該供給源がオレフィンと水素と一酸化炭素供給路を介して２個の１段目リアクターの流入口と連絡し、各１段目リアクターの流出口が１次混合物供給路を介してそれぞれ１個の２段目リアクターの流入口と連絡し、各２段目リアクターの流出口が２次混合物供給路を介してそれぞれ１個の３段目リアクターの流入口と連絡し、各３段目リアクターの流出口が３次混合物供給路を介してそれぞれ１個の４段目リアクターの流入口と連絡していることを特徴とする請求項１２記載の装置。
【請求項１５】
１段目リアクターから出る１次混合物を混合するための１個の混合器を設け、該混合器の流入口が１次混合物供給路を介してｍ個の１段目リアクターの各流出口と連絡し、該混合器の流出口が１次混合物の混合物を供給するための供給路を介して該２段目リアクターの流入口と連絡していることを特徴とする請求項１１記載の装置。
【請求項１６】
オレフィンおよび一酸化炭素と水素を含む反応原料をｎ個（ｎ≧３）のリアクターのうちｍ個（ｎ＞ｍ≧２）の１段目リアクターに独立して供給して反応させ、次いで、ｍ個の１段目リアクターから出る反応原料および反応生成物の１次混合物を他の１段目リアクターを通さずに２段目以降のリアクターに供給して順次反応させる（ここで、リアクター系列において、最大数のリアクターを通る流路を選択し、各リアクターを供給源側から順次、１段目リアクター、２段目リアクター・・・・・ｉ段目リアクターと呼ぶ。）ことを特徴とする該オレフィンより炭素数の１つ多いアルデヒドまたはアルコールの製法。
【請求項１７】
１の供給源から反応原料を１段目リアクターに供給する請求項１６記載の製法。
【請求項１８】
複数の供給源から反応原料を１段目リアクターに供給する請求項１６記載の製法。
【請求項１９】
ｍ個の１段目リアクターから出る１次混合物を混合することなく独立して別々のｍ個の２段目リアクターに供給することを特徴とする請求項１６記載の製法。
【請求項２０】
ｍ個の１段目リアクターから出る１次混合物を全て混合し、得られた混合物を１個の２段目リアクターに供給することを特徴とする請求項１６記載の製法。
【請求項２１】
ｍ個の１段目リアクターから出る１次混合物のうちいくつかを混合し、得られた混合物と残りの各１次混合物とを独立して別々の２段目リアクターに供給し、あるいはそれらを１個の２段目リアクターに供給することを特徴とする請求項１６記載の製法。
【請求項２２】
ｍ個の１段目リアクターから出る１次混合物のうちいくつかを２段目リアクターに供給することなく３段目以降のリアクターに供給する請求項１６記載の製法。
【請求項２３】
ｍ個の１段目リアクターから出る１次混合物のうちいくつかを混合して得られた混合物および残りの各１次混合物のうちいくつかを、２段目リアクターに供給することなく３段目以降のリアクターに供給する請求項１６記載の製法。
【請求項２４】
（ｉ）ｎが偶数であり、１または複数の供給源から２個の１段目リアクターに反応原料を供給し、各１段目リアクターから各々、直列に、順次２個の２段目、３段目、・・・ｋ段目リアクター（ｋ＝ｎ/２）に反応原料および反応生成物の混合物を供給するか、または
（ｉｉ）ｎが奇数であり、１または複数の供給源から２個の１段目リアクターに反応原料を供給し、各１段目リアクターから各々、直列に、順次２個の２段目、３段目、・・・ｋ段目リアクター［ｋ＝（ｎ−１）/２］に反応原料および反応生成物の混合物を供給し、さらに２個のうちどちらか１個のｋ段目リアクターからのｋ次混合物を１個のｋ＋１段目リアクターに供給する請求項１６記載の方法。
【請求項２５】
ｎが８であり、１または複数の供給源から２個の１段目リアクターに反応原料を供給し、各１段目リアクターから各々直列に、順次２段目、３段目、次いで４段目リアクターに反応原料および反応生成物の混合物を供給する請求項１６記載の製法。
【発明の詳細な説明】
技術分野
本発明は、３個以上のリアクターを使用する反応装置における発熱化学反応、特にヒドロホルミル化反応の実施方法において、リアクター内部の温度制御に優れ、リアクター全体での差圧が少ない方法、および該方法を実施するための装置に関する。
背景技術
発熱反応、例えば、オレフィンのヒドロホルミル化反応を、リアクターを直列に接続した形式で実施する場合、系列の先頭の（第一）リアクターの温度制御が難しく、大きい幅の温度分布を生ずるといった問題点や多数のリアクターを接続するため、リアクター全体での大きな差圧が生じるといった問題点がある。
特表平９−５００１０６号公報は、原料の一部を先頭のリアクターおよび２番目のリアクターに供給する方法を開示している。該方法では、温度制御の問題点はやや改善されているが、例えば、該公報の実施例に開示されている方法は、リアクターを直列に接続しているため、リアクター全体で差圧が生じるという問題点がある。
発明の開示
本発明の目的は、３個以上のリアクターを使用する反応装置における発熱化学反応、特にヒドロホルミル化反応の実施方法において、リアクター内部の温度制御に優れ、リアクター全体での差圧が少ない方法、および該方法を実施するための装置を提供することにある。
本発明は、ｎ個（ｎ≧３）のリアクターを含む反応装置で発熱化学反応を実施する方法において、反応原料をｎ個のリアクターのうちｍ個（ｎ＞ｍ≧２）の１段目リアクターに独立して供給し、次いで、ｍ個の１段目リアクターから出る反応原料および反応生成物の１次混合物を、他の１段目リアクターを通さずに２段目以降のリアクターに供給することを特徴とする方法を提供する。
また、本発明は、反応原料を供給するための１または複数の供給源と、各々が流入口および流出口を有するｎ個（ｎ≧３）のリアクターとを含み、該ｎ個のリアクターのうち少なくともｍ個（ｎ＞ｍ≧２）は１段目リアクターであって残りのリアクターは２段目以降のリアクターであり、ここに１または複数の供給源は反応原料供給路を介して各１段目リアクターの流入口と連絡し、各１段目リアクターの流出口は反応原料および反応生成物の混合物を供給するための供給路を介して２段目以降のリアクターの流入口と連絡していることおよび１段目リアクター間に連絡路がないことを特徴とする発熱化学反応用装置を提供する。
また、本発明は、オレフィンおよび合成ガス（一酸化炭素／水素）を含む反応原料をｎ個（ｎ≧３）のリアクターのうちｍ個（ｎ＞ｍ≧２）の１段目リアクターに独立して供給して反応させ、次いで、ｍ個の１段目リアクターから出る反応原料および反応生成物の１次混合物を、他の１段目リアクターを通さずに２段目以降のリアクターに供給して順次反応させることを特徴とする該オレフィンより炭素数の１つ多いアルデヒドまたはアルコールの製法を提供する。
発明の詳細な記載
以下、図面を参照して本発明の方法および装置を説明する。
本発明の方法においては、反応原料を供給するための供給源は１または複数であってよい。本発明の方法においては、全部で３個以上のリアクターを用い、そのうち少なくとも２個は１段目リアクターであり、その他は２段目以降のリアクターである。２段目以降のリアクターは少なくとも１個である。ここに、いろいろな接続の仕方をしたリアクター系列において、最大数のリアクターを通る流路を選択し、供給源側から順次、１段目リアクター、２段目リアクター・・・・・ｉ段目リアクターと呼び、そのような流路が複数あれば各流路につき順次、１段目リアクター、２段目リアクター・・・・・ｉ段目リアクターと呼ぶ（リアクターの命名については、図面を参照されたい）。なお、供給源から反応原料を最初に受けるリアクターはすべて１段目リアクターであり、複数のｉ段目リアクター間では物質の供給は行われない（例えば、１段目リアクター間での反応原料および反応生成物の混合物の供給は行なわれない）。
本発明の方法では、まず１または複数の供給源から反応原料を複数の１段目リアクターに分割して供給する。ここで、複数の１段目リアクターに供給されれば、供給源からの供給の仕方は問わない。
次いで、１段目リアクターから２段目以降のリアクターに反応原料および反応生成物の混合物を供給する（本明細書では、ｉ段目リアクターから出る反応原料および反応生成物の混合物をｉ次混合物という）。この供給の仕方にはいくつかの態様があるが、本発明においては供給源から１段目リアクターに分割して反応原料を供給すれば、２段目以降のリアクターへの供給の仕方は問わない（例えば、１次混合物は混合した後に、あるいは混合せずに独立して２段目以降のリアクターに供給してもよく、これはｉ次混合物についても同様であり、ｉ段目リアクターが複数である場合、それらから出たｉ次混合物は混合した後、あるいは混合することなく独立して以降のリアクターに供給することができる）。
例示すると、まず、第１の態様においては、ｍ個の１段目リアクターから出る１次混合物を混合することなく独立して別々のｍ個の２段目リアクターに供給する。
第２の態様においては、ｍ個の１段目リアクターから出る１次混合物を全て混合し、得られた混合物を１個の２段目リアクターに供給する。
第３の態様においては、ｍ個の１段目リアクターから出る１次混合物のうちいくつかを混合し、得られた混合物と残りの各１次混合物とを独立して別々の２段目リアクターに供給し（この一例を図１に示す）、あるいはそれらを１個の２段目リアクターに供給する（この一例を図２に示す）。
第１の態様の変形として、ｍ個の１段目リアクターから出る１次混合物のうちのいくつかを２段目リアクターに供給することなく３段目以降のリアクターに供給する（この一例を図３に示す）。
また、第３の態様の変形として、ｍ個の１段目リアクターから出る１次混合物のうちのいくつかを混合して得られた混合物および残りの各１次混合物のうちのいくつかを、２段目リアクターに供給することなく３段目以降のリアクターに供給する（この一例を図４に示す）。
好ましい態様では、全体がｎ個のリアクターであり、
（ｉ）ｎが偶数である場合、１または複数の供給源から２個の１段目リアクターに反応原料を供給し、各１段目リアクターから各々、直列に、順次２個の２段目、３段目、・・・次いで、ｋ段目リアクター（ｋ＝ｎ／２）に反応原料および反応生成物の混合物を供給し、また
（ｉｉ）ｎが奇数である場合、ｋ段目リアクター［ｋ＝（ｎ−１）／２］まで前記と同様に２列の直列とし、さらに２個のうちどちらか１個のｋ段目リアクターからのｋ次混合物を１個のｋ＋１段目リアクターに供給する（図５参照）。
前記の好ましい態様では、例えば、ｎ＝８の場合、１または複数の供給源から２個の１段目リアクターに反応原料を供給し、各１段目リアクターから各々直列に、順次２段目、３段目、次いで４段目リアクターに反応原料および反応生成物の混合物を供給する（この態様を図６に示す）。２個のうちどちらか１個の４段目リアクターからの４次混合物を１個の５段目リアクターに供給してもよい。
前記の態様は、リアクター内での反応温度の安定性およびリアクター全体で発生する差圧が少ないという点で好ましい態様である。
なお、特殊な例として、図７に示すように、２段目以降のリアクターにおいて、一旦収束した流れを分流させることもでき、かかる態様も本発明の範囲内のものである。
前記したように、本発明の方法は、反応原料を系列の先頭の１個の（第一）リアクターのみに供給するのではなく、複数のリアクターに分割して供給するため、温度安定性およびリアクター全体に発生する差圧を改善できる。このため、同数のリアクターを直列に接続した場合と比較して、リアクター装置全体での処理量をより多くできる。
また、本発明の方法において、反応原料を分割して供給するリアクター数が多くなるほど、各１段目リアクターの反応原料および反応生成物の処理量が少なくなり、反応温度安定性が増し、装置内で発生する差圧が少なくなる。
かかる本発明の方法は、好適には、反応原料としてオレフィンと水素と一酸化炭素を用いるヒドロホルミル化反応に適用される。
ここでヒドロホルミル化反応とは、一酸化炭素と水素とオレフィンを反応させて、該オレフィンより炭素数の１つ多いアルデヒドまたはアルコールを生成させる反応をいう。
本発明の方法により、触媒存在下でヒドロホルミル化反応を行う場合は以下の条件で実施される。
触媒としては、ヒドロコバルトカルボニルまたはジコバルトオクタカルボニル等が用いられ、その割合はオレフィンの供給重量に対して、金属としての量で０．０５〜３重量％であり、さらには０．０５〜１重量％であるのが好ましく、さらには０．２５〜０．５重量％であるのがより好ましい。前記の触媒は、オレフィン中で溶解または分散されている状態であるのが好ましい。
合成ガス（一酸化炭素／水素）とオレフィンのモル比は、通常、０．５：１〜５：１であり、１：１〜３：１であるのが好ましい。該合成ガス中の水素対一酸化炭素の体積比は、通常、０．５：１〜３：１であるが、０．９：１〜２：１であるのが好ましく、さらには、１：１〜１．５：１であるのがより好ましい。
反応温度は、原料のオレフィンの種類、供給量等により限定されるものではないが、通常、１２０〜１９０℃である。例えば、原料がオクテンである場合は、第１リアクターの温度が１４０〜１６０℃であるのが好ましく、１６０℃を超えると、副生成物であるオクテンのポリマーの生成量が増加する。
また、各リアクターに水ジャケット等を使用することにより反応系内を冷却し、所定の温度範囲に維持することが好ましい。また、オレフィンの供給量は、第１リアクターが所定の温度範囲に維持されるような量であることが好ましい。
また、反応圧力は、通常、１５０〜４００ｋｇ／ｃｍ２である。
原料のオレフィンとしては、通常、炭素数２〜２０のものが用いられ、さらには、炭素数４〜１０のものが好ましく、さらには炭素数６〜８のものがより好ましく使用される。これらのオレフィンは、直鎖状であっても、分岐鎖を持っているものでもよく、例えば、エチレン、プロペン、ブテン、ペンテン、ヘキセン、ヘプテン、オクテン、ノネン、デセン、ドデセン、エイコセン等が挙げられる。
ヒドロホルミル反応においては、リアクターの数ｎは、その反応条件等により特に限定されないが、通常、ｎ＝３〜２０が好ましく、さらには、ｎ＝３〜１０がより好ましい。
また、本発明では、リアクターとしては、好ましくはループリアクターが用いられる。
次に、具体的な例として、全部で６個のリアクターを使用した発熱化学反応の実施を想定した場合について述べる。本発明の方法としては、２個の１段目リアクターに反応原料を分割して供給し、出てきた反応液（反応原料と反応生成物の混合物（１次混合物））を混合して、以降の直列に並んだ４個のリアクターへ順次流す方法（図８）、３基ずつの２つの反応系列に分割して供給し反応を行う方法（図９）、反応原料を２個の１段目リアクターに分割して供給し、その１つのリアクターから出た反応液を次のリアクター（２段目リアクター）に供給し、さらに、このリアクターから出た反応液と先の原料供給された残りの１つのリアクターから出た反応液とを混合して以降の直列に並んだ３つのリアクター（３段目リアクター、４段目リアクターおよび５段目リアクター）へ順次流す方法（図１０）等が挙げられる。
さらに原料供給を第１、２、３リアクター（３個の１段目リアクター）に行い第１、２リアクターより出た反応液を第４リアクター（２段目リアクター）に供給し、第３、４リアクターからの反応液を第５リアクター（３段目リアクター）にさらに第６リアクター（４段目リアクター）へと供給できるように各リアクターを接続し反応を行うスタイル（図１１）では、供給する触媒濃度の調整も可能となり、反応温度安定性が増し、装置内で発生する差圧が少なくなる。
また、本発明は、前記したような本発明の方法を実施するための装置も提供する。
本発明の装置は、反応原料を供給するための１または複数の供給源と、各々が流入口および流出口を有するｎ個（ｎ≧３）のリアクターとを含む。該ｎ個のリアクターのうち少なくともｍ個（ｎ＞ｍ≧２）は１段目リアクターであって残りのリアクターは２段目以降のリアクターである。ここに１または複数の供給源は反応原料供給路を介して各１段目リアクターの流入口と連絡し、各１段目リアクターの流出口は反応原料および反応生成物の１次混合物を供給するための供給路を介して２段目以降のリアクターの流入口と連絡している。１段目リアクターから２段目以降のリアクターへの接続の仕方は、本発明の方法で述べた種々の態様に対応して種々の態様があるが、リアクター間の接続は、リアクターの流出口とリアクターの流入口とを連絡する供給路を介して行われる。ここに、ｉ段目リアクターの意味は前記と同様である。また、本発明の装置は１段目リアクター間に連絡路がないこともその特徴の１つである。ここで、連絡路とは、反応混合物の供給路のことを意味する。
１の態様において、本発明の装置では、１段目リアクターの数と２段目リアクターの数は同一であって、各１段目リアクターの流出口はそれぞれ１個の２段目リアクターの流入口と連絡している。
好ましい態様において、本発明の装置では、
（ｉ）ｎが偶数である場合、１個の供給源と、２個の１段目リアクターと、２個の２段目リアクターと、２個の３段目リアクターと、・・・２個のｋ（ｋ＝ｎ／２）段目リアクターとを含み、該供給源は反応原料供給路を介して２個の１段目リアクターの流入口と連絡し、各１段目リアクターの流出口は１次混合物供給路を介してそれぞれ１個の２段目リアクターの流入口と連絡し、各２段目リアクターの流出口は２次混合物供給路を介してそれぞれ１個の３段目リアクターの流入口と連絡し、これを順次繰り返し、２個のｋ−１段目リアクターの流出口はｋ−１次混合物供給路を介してそれぞれ１個のｋ段目リアクターの流入口と連絡しており、また
（ｉｉ）ｎが奇数である場合、１個の供給源と、２個の１段目リアクターと、２個の２段目リアクターと、２個の３段目リアクターと、・・・２個のｋ［ｋ＝（ｎ−１）／２］段目リアクターと１個のｋ＋１段目リアクターとを含み、該供給源は反応原料供給路を介して２個の１段目リアクターの流入口と連絡し、各１段目リアクターの流出口は１次混合物供給路を介してそれぞれ１個の２段目リアクターの流入口と連絡し、各２段目リアクターの流出口は２次混合物供給路を介してそれぞれ１個の３段目リアクターの流入口と連絡し、これを順次繰り返し、２個のｋ−１段目リアクターの流出口はｋ−１次混合物供給路を介してそれぞれ１個のｋ段目リアクターの流入口と連絡し、さらに２個のうちの１個のｋ段目リアクターの流出口はｋ次混合物供給路を介して１個のｋ＋１段目リアクターの流入口と連絡している（図５参照）。
前記の好ましい態様において、例えば、ｎ＝８の場合、本発明の装置では、１個の供給源と、２個の１段目リアクターと、２個の２段目リアクターと、２個の３段目リアクターと、２個の４段目リアクターとを含み、該供給源は反応原料供給路を介して２個の１段目リアクターの流入口と連絡し、各１段目リアクターの流出口は１次混合物供給路を介してそれぞれ１個の２段目リアクターの流入口と連絡し、各２段目リアクターの流出口は２次混合物供給路を介してそれぞれ１個の３段目リアクターの流入口と連絡し、各３段目リアクターの流出口は３次混合物供給路を介してそれぞれ１個の４段目リアクターの流入口と連絡している（図６参照）。ここに、ｉ次混合物の意味は前記と同様であり、ｉ次混合物供給路とは、ｉ次混合物を以降のリアクターに供給するための供給路をいう。
別の態様において、本発明の装置では、２段目リアクターの数は１であり、ｍ個（ｎ＞ｍ≧２）の１段目リアクターから出る１次混合物を混合するための１個の混合器を設け、該混合器の流入口は１次混合物供給路を介してｍ個の１段目リアクターの各流出口と連絡し、該混合器の流出口は１次混合物の混合物を供給するための供給路を介して該２段目リアクターの流入口と連絡している。
なお、本発明の装置には、本発明の方法で述べた種々の態様のうち、フロー図における対応する箇所に、ｉ次混合物等を全部または部分的に混合する混合器を設けた種々の態様が含まれる。
本発明に従い構築された一連のループリアクターを含む装置の一形態を、図１２に示す。
第１ループリアクター（０１）は、流入口（２１）および流出口（３１）を備えており、該ループリアクターの右側の垂直部分の下部には熱交換器（１１）が備えられ、そこに冷却水が通っている。第２〜第５リアクター（０２〜０５）も同様に流入口（２２〜２５）、流出口（３２〜３５）および熱交換器（１２〜１５）を備えている。
反応原料は第１リアクター（０１）（１段目リアクター）の流入口（２１）および第３リアクター（０３）（１段目リアクター）の流入口（２３）に分割して供給されており、第１リアクター（０１）の流出口（３１）は第２リアクター（０２）（２段目リアクター）の流入口（２２）に繋がっている。第２リアクター（０２）の流出口（３２）は第３リアクター（０３）の流出口（３３）と一つになって第４リアクター（０４）（３段目リアクター）の流入口（２４）に繋がっており、第４リアクター（０４）の流出口（３４）は第５リアクター（０５）（４段目リアクター）の流入口（２５）に繋がっている。
第１リアクター（０１）では、反応原料は矢印方向に循環しており（他のリアクターでも反応原料は矢印方向に循環している）、該反応での発熱は、熱交換器（１１）を通る温度制御した冷却水の流量により制御する。反応混合物の少数部分は、流出口（３１）から取り除き、第２リアクター（０２）に移す。反応混合物の大部分は、第１リアクター（０１）内で循環を続ける。その内部循環速度は、一般的に液供給流量の５〜３０倍である。
発明を実施するための最良の形態
以下に実施例を挙げて本発明をさらに詳しく説明する。
実施例、比較例におけるオレフィン転化率は以下の式により算出した。
オレフィン転化率（％）＝［（Ａ−Ｂ）／Ａ］×１００（％）
Ａ：原料のオレフィン（モル）
Ｂ：未反応のオレフィン（モル）
また、上記の各量は以下の分析条件にて、ガスクロマトグラフィーにより求めた。
ガスクロマトグラフィー分析条件
カラム  ：キャピラリーカラムＣＰ−ＳＩＬ（ジーエルサイエンス社製）
カラム径０．２５ｍｍ×長さ２５ｍ
温度条件：８０〜２８０℃（昇温５℃／分）
実施例１
前記の図１２で表される５つのリアクターの系列に、オレフィン原料を供給した。この時の第１リアクターおよび第３リアクター（第１リアクターおよび第３リアクターの圧力：２００〜２１０ｋｇ／ｃｍ２）へのオレフィン供給原料は、コバルト０．３重量％（金属として測定される量、ヒドロコバルトカルボニルの形態で使用）を混合したオクテンと合成ガス（体積比で、Ｈ２：ＣＯ＝１．１：１）とを含んでおり、そのモル比は、オレフィン：合成ガス＝１：２．６であった。第１および第３リアクターに原料を分割して供給（原料供給割合は、第１リアクター：第３リアクター＝０．７：０．３で行った）した。その結果、第１および第３リアクター内部の温度は１５５℃で一定であった。また、最終反応器出口でのオレフィン転化率は９７％であった。
実施例２
前記の図１２で表される５個のリアクターの系列に、オレフィン原料を供給した。第１リアクターへのオレフィン供給原料は、コバルト０．３重量％（金属として測定される量、ヒドロコバルトカルボニルの形態で使用）を混合したオクテンと合成ガス（体積比で、Ｈ２：ＣＯ＝１．１：１）とを含んでおり、そのモル比は、オレフィン：合成ガス＝１：２．６であった。
また、第３リアクターへのオレフィン供給原料は、コバルト０．２５重量％（金属として測定される量、ヒドロコバルトカルボニルの形態で使用）を混合したオクテンと合成ガス（体積比で、Ｈ２：ＣＯ＝１．１：１）とを含んでおり、そのモル比は、オレフィン：合成ガス＝１：２．６であった。
第１リアクターが１５５℃で安定操作される範囲内で、第１リアクターと第３リアクターとのオレフィンの供給割合を０．７：０．３としたところ、最終反応器出口でのオレフィン転化率は９７％となった。
本発明の方法により、反応温度制御が容易となり、かつ差圧を減らすことができ、リアクター系全体を流れる反応液の最大処理量は、５個のリアクターを直列に接続する場合の１．３３倍にすることができた。
実施例３
８個のリアクターを用いた系列において、リアクターを直列に４個ずつを並べた２系列に繋ぎ替え、２系列それぞれの第１段目のリアクター（第１段目リアクター圧力：２００〜２１０ｋｇ／ｃｍ２）に実施例１と同様な反応原料を供給比が１：１になるように供給し、ヒドロホルミル化反応を実施したところ（図６参照）、８個のリアクター全体で発生する差圧は１２ｋｇ／ｃｍ２であり、また、原料を供給している２つの第１段目のリアクター内部の温度は１５５〜１５８℃の小さな温度幅であった。また、最終反応器出口でのオレフィン転化率は９７％であった。
実施例４
図１３で表される９つのリアクターの系列に、オレフィン原料を供給した。このときの第１リアクターおよび第２リアクターへのオレフィンの供給量（速度）は、７０００Ｌ／ｈｒおよび８０００Ｌ／ｈｒであった。（このときの第１リアクターおよび第２リアクターの圧力：１９３ｋｇ／ｃｍ２、第１リアクターおよび第２リアクターへの原料の供給量比＝１：１．１４）。オレフィン供給原料は、コバルト０．３重量％（金属として測定される量、ヒドロコバルトカルボニルの形態で使用）を混合したオクテンと合成ガス（体積比で、Ｈ２：ＣＯ＝１．１：１）とを含んでおり、そのモル比は、オレフィン：合成ガス＝１：２．７であった。その結果、第１リアクター内部の温度は１５１〜１５４℃、第２リアクター内部の温度は１５５〜１５９℃の狭い温度幅内にあり、リアクター全体で、１０〜１５ｋｇ／ｃｍ２の差圧が発生していた。また、最終反応器出口でのオレフィン転化率は９５．５％であった。
比較例１
５個のリアクターを直列に接続し、第１リアクターのみに原料供給する以外は実施例１と同様にしてヒドロホルミル化反応を行った結果、第１リアクター内部の温度が１５０〜１７０℃の温度幅に振れ、また、リアクター全体で差圧が発生していた。
比較例２
８個のリアクターを直列に接続し、第１リアクターのみに原料を供給する以外は実施例３と同様にしてヒドロキシホルミル化反応を行った。
反応原料を供給している第１リアクター内部の温度は１５３〜１６５℃の温度幅に振れており、リアクター全体で２３ｋｇ／ｃｍ２の差圧が発生していた。
比較例３（特表平−５００１０６号公報記載の方法）
図１４で表される９つのリアクターの系列とする以外は、他の反応条件等は実施例４と同様にして反応を行なった。その結果、第１リアクター内部の温度は１５０〜１５７℃の温度幅に振れており、第２リアクター内部の温度は１５４〜１６２℃の温度幅に振れており、リアクター系全体で、４２〜５０ｋｇ／ｃｍ２の差圧が発生していた。また、最終反応器出口でのオレフィン転化率は９３．３％であった。
産業上の利用可能性
本発明により、３個以上のリアクターを使用する反応装置における発熱化学反応、特にヒドロホルミル化反応の実施方法において、リアクター内部の温度制御に優れ、リアクター全体での差圧が少ない方法、および該方法を実施するための装置が提供される。
【図面の簡単な説明】
図１は、１段目リアクターから２段目以降のリアクターに１次混合物を供給する一態様を模式的に示すフロー図である。
図２は、１段目リアクターから２段目以降のリアクターに１次混合物を供給する別の態様を模式的に示すフロー図である。
図３は、１段目リアクターから２段目以降のリアクターに１次混合物を供給する別の態様を模式的に示すフロー図である。
図４は、１段目リアクターから２段目以降のリアクターに１次混合物を供給する別の態様を模式的に示すフロー図である。
図５は、本発明の方法の好ましい態様を模式的に示すフロー図である。
図６は、本発明の方法の好ましい態様を模式的に示すフロー図である。
図７は、本発明の方法におけるリアクター系列の１態様を模式的に示すフロー図である。
図８は、６個のリアクターを含むリアクター系列の典型例の１つを模式的に示すフロー図である。
図９は、６個のリアクターを含むリアクター系列の典型例の１つを模式的に示すフロー図である。
図１０は、６個のリアクターを含むリアクター系列の典型例の１つを模式的に示すフロー図である。
図１１は、６個のリアクターを含むリアクター系列の典型例の１つを模式的に示すフロー図である。
図１２は、ループリアクターを含む本発明の装置の具体例の模式図であり、この図において、０１は第１ループリアクター（１段目リアクター）、０２は第２ループリアクター（２段目リアクター）、０３は第３ループリアクター（１段目リアクター）、０４は第４ループリアクター（３段目リアクター）、０５は第５ループリアクター（４段目リアクター）、２１、２２、２３、２４および２５は流入口、３１、３２、３３、３４および３５は流出口、１１、１２、１３、１４および１５は熱交換器を表す。
図１３は、本発明の方法における９個のリアクターを含むリアクター系列の１態様を模式的に示すフロー図である。
図１４は、９個のリアクターを含むリアクター系列の比較例を模式的に示すフロー図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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