專利名稱：流化床反應(yīng)器的溫度控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及流化床反應(yīng)器的溫度控制方法 涉及在使用流化床反應(yīng)器實施氣相放熱反應(yīng)時 制反應(yīng)器內(nèi)的溫度的溫度控制方法。
背景技術(shù)：
在通過氣相放熱反應(yīng)工業(yè)上制造對制造各種合成樹脂和合 成纖維有用的單體時，廣泛使用流化床反應(yīng)器。作為工業(yè)上實 施的氣相放熱反應(yīng)的代表例子，可列舉部分氧化反應(yīng)、氨氣共 存下的氨氧化反應(yīng)等的連續(xù)氧化反應(yīng)。在連續(xù)氧化反應(yīng)中，作 為目標產(chǎn)物的部分氧化產(chǎn)物的氧化穩(wěn)定性由于通常并不那么 高，因而伴隨著反應(yīng)的進行、即伴隨著反應(yīng)轉(zhuǎn)化率的上升，進 行目標產(chǎn)物的連續(xù)反應(yīng)。其結(jié)果，有完全氧化產(chǎn)物增加、目標 產(chǎn)物的選擇率降低的傾向。因此，以轉(zhuǎn)化率與選擇率之積得到 的目標產(chǎn)物的收率在某轉(zhuǎn)化率上具有極大值。例如，非專利文
獻l中公開了如下內(nèi)容關(guān)于通過丙烯的氨氧化反應(yīng)進行的丙烯 腈制造，通常在轉(zhuǎn)化率為85 ~ 95%時，收率為最高值。因此， 為了經(jīng)濟地、更有利地制造目標產(chǎn)物，將反應(yīng)的轉(zhuǎn)化率控制在 優(yōu)選范圍是極其重要的。當然可以認為，這并不限于氧化反應(yīng)， 對一般的氣相ii熱反應(yīng)也成立。
另一方面，與其它的反應(yīng)器形式、例如固定床式的反應(yīng)器 相比，作為流化床反應(yīng)器所具有的優(yōu)點之一，可以列舉出反應(yīng) 器內(nèi)的熱移動快、比較容易控制反應(yīng)溫度。使用流化床反應(yīng)器 實施氣相放熱反應(yīng)時，在控制反應(yīng)器內(nèi)的溫度時，通常使用如 下方法，即，基于設(shè)置于反應(yīng)器內(nèi)的溫度檢測器所檢測的溫度
更詳細地說， 可更精確地控來控制反應(yīng)器內(nèi)的溫度。例如，專利文獻l公開了如下內(nèi)容在 至少一個除熱管中以可變速度流過冷卻介質(zhì)，通過調(diào)節(jié)其流量， 從而可控制溫度的流化床反應(yīng)器和流化床反應(yīng)器的溫度調(diào)節(jié)方 法。此外，專利文獻2公開了如下內(nèi)容在供給液體及其蒸氣的 混合物作為冷卻介質(zhì)時，通過調(diào)節(jié)基本上 一 定流量的蒸氣中所 混合的液體的流量來控制溫度的方法。
非專利文獻l:田中鐵男、"丙烯腈制造技術(shù)的進步"、日化 協(xié)月報、社團法人日本化學工業(yè)協(xié)會、昭和46年10月號、p551 - 561
專利文獻l: W095/21692號小冊子 專利文獻2:美國專利第2697334號說明書

發(fā)明內(nèi)容
發(fā)明要解決的問題
這里，氣相放熱反應(yīng)的原料的轉(zhuǎn)化率依賴于催化劑的活性， 且在催化劑活性上升的同時轉(zhuǎn)化率也上升。此外，催化劑活性 依賴于反應(yīng)溫度，除了酶反應(yīng)這樣的例子以外，通常反應(yīng)溫度 上升的同時，催化劑活性上升。進而，例如氧化反應(yīng)的情形中， 部分氧化產(chǎn)物與完全氧化產(chǎn)物的生成能相比較時，可知完全氧 化產(chǎn)物(例如C02)更穩(wěn)定，如果完全氧化反應(yīng)的貢獻率上升， 則反應(yīng)體系全體的放熱量增大，這是不言自明的?？烧J為這對 一般的氣相》文熱反應(yīng)也成立。
因此，氣相放熱反應(yīng)中，假如反應(yīng)溫度因 一些原因而上升 時，趨向于顯示如下循環(huán)動作1 )溫度上升的同時催化劑活性 上升、2)伴隨催化劑活性上升而反應(yīng)的轉(zhuǎn)化率上升，從而進行 連續(xù)反應(yīng)、3)供給的原料當中實際反應(yīng)的量增加，此外，伴隨 連續(xù)反應(yīng)的進行，更穩(wěn)定的產(chǎn)物的貢獻增加，從而反應(yīng)體系全體的每單位時間的放熱量增大、4)結(jié)果，反應(yīng)溫度進一步上升。 當然反應(yīng)溫度降低的情形也同樣，是顯示反向的循環(huán)動作，在 任一情形中，由于溫度在反應(yīng)器的局部位置發(fā)散，成為產(chǎn)生反 應(yīng)器內(nèi)溫度分布的原因，進而在極端的情形中，反應(yīng)器全體的 溫度發(fā)散并有可能導致反應(yīng)器的熱失控、反應(yīng)停止。因此，在 氣相放熱反應(yīng)中，為了經(jīng)濟且更有利地制造目標產(chǎn)物是不必說 的，為了穩(wěn)定地持續(xù)反應(yīng)，精細地控制反應(yīng)溫度是極其重要的。
像這樣，鑒于氣相放熱反應(yīng)中的溫度控制的重要性，根據(jù) 反應(yīng)，傳統(tǒng)上的溫度控制并不充分，要求進一步精確的溫度控 制。鑒于上述情況，本發(fā)明的目的在于提供用流化床反應(yīng)器實 施氣相放熱反應(yīng)時，可更精確地控制流動反應(yīng)器內(nèi)的溫度的溫 度控制方法。
解決問題的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明人對上述問題進行了深入地研究，結(jié)果發(fā)現(xiàn)一種溫 度控制方法，其為使用具有常規(guī)除熱管、調(diào)節(jié)除熱管和溫度檢 測器的流化床反應(yīng)器實施氣相放熱反應(yīng)時的溫度控制方法，該
方法包括(i)通過前述常規(guī)除熱管除熱的同時，通過前述溫 度檢測器檢測前述流化床反應(yīng)器內(nèi)的溫度的工序；(ii) 一企測的 溫度偏離設(shè)定溫度時，以0.1FS/分鐘以上的平均變化速度，使 前述調(diào)節(jié)除熱管的除熱能力,人可調(diào)節(jié)范圍FS的10%以下向90% 以上變化、或者、從90%以上向10%以下變化，以將前述流化 床反應(yīng)器內(nèi)的溫度向設(shè)定溫度調(diào)節(jié)的工序，通過該方法，在用 流化床反應(yīng)器實施氣相放熱反應(yīng)時，可更精確地控制反應(yīng)器內(nèi) 的溫度，并完成了本發(fā)明。 即，本發(fā)明如下。 [1 3
溫度控制方法，其為使用具有常規(guī)除熱管、調(diào)節(jié)除熱管和
6溫度檢測器的流化床反應(yīng)器實施氣相放熱反應(yīng)時的溫度控制方
法,該方法包4舌
(i) 通過前述常規(guī)除熱管除熱的同時，通過前述溫度4企測 器檢測前述流化床反應(yīng)器內(nèi)的溫度的工序；
(ii) 檢測的溫度偏離設(shè)定溫度時，以0.1FS/分鐘以上的平 均變化速度，使前述調(diào)節(jié)除熱管的除熱能力從可調(diào)節(jié)范圍FS的 10%以下向90%以上變化、或者、從90%以上向10%以下變化， 以將前述流化床反應(yīng)器內(nèi)的溫度向設(shè)定溫度調(diào)節(jié)的工序。
上述[1 ]所述的方法，在實施前述氣相》文熱反應(yīng)的溫度范 圍中，總反應(yīng)熱為50 2500kJ/mo1 (原泮十)，且前述總反應(yīng)熱的 對溫度的偏微分系數(shù)為0.2~ 40kJ/mol (原料) K。 [3 ]
上述[1 ]或[2 ]所述的方法，前述氣相;故熱反應(yīng)為以丙 烷和/或丙烯為原料的氣相氨氧化反應(yīng)，反應(yīng)的產(chǎn)物為丙烯腈。 [4]
上述[1 ]或[2 ]所述的方法，前述氣相;故熱反應(yīng)為以選 自正丁烷、1- 丁烯、2-丁烯、丁二烯、苯所組成的組中的l 種以上為原料的氣相氧化反應(yīng)，反應(yīng)的產(chǎn)物為馬來酸酐。 [5 ]
上述[1 ]或[2 ]所述的方法，前述氣相;改熱反應(yīng)為以異 丁烯和/或異丁烷為原料的氣相氨氧化反應(yīng)，反應(yīng)的產(chǎn)物為曱基 丙烯腈。 [6]
上述[1 ]或[2 ]所述的方法，前述氣相》文熱反應(yīng)為以鄰 二曱苯和/或萘為原料的氣相氧化反應(yīng)，反應(yīng)的產(chǎn)物為鄰苯二曱酸酐。[7]
上述[1]或[2]所述的方法，前述氣相;改熱反應(yīng)為以苯 酚和曱醇為原料的氣相烷基化反應(yīng)，反應(yīng)的產(chǎn)物為2,6- 二甲苯 酚和/或鄰曱酚。 [8 ]
上述[1 ]或[2 ]所述的方法，前述氣相;故熱反應(yīng)為以曱 烷和/或曱醇為原料的氣相氨氧化反應(yīng)，反應(yīng)的產(chǎn)物為氫氰酸 (HCN)。 [9]
上述[1 ]或[2 ]所述的方法，前述氣相;汶熱反應(yīng)為以選 自乙烷、乙烯、乙醇所組成的組中的l種以上為原料的氣相氨氧 化反應(yīng)，反應(yīng)的產(chǎn)物為乙腈。 [10]
一種制造方法，其為使用具有常規(guī)除熱管、調(diào)節(jié)除熱管和 溫度檢測器的流化床反應(yīng)器的目標化合物的制造方法，該制造 方法包4舌
(a) 向填充有催化劑的前述流化床反應(yīng)器中供給原料，實 施氣相放熱反應(yīng)的工序；
(b) 通過前述常規(guī)除熱管除熱的同時，通過前述溫度檢測 器檢測前述流化床反應(yīng)器內(nèi)的溫度的工序；
(c) 檢測的溫度偏離設(shè)定溫度時，以0.1FS/分鐘以上的平 均變化速度，使前述調(diào)節(jié)除熱管的除熱能力從可調(diào)節(jié)范圍FS的 10%以下向90%以上變化、或者、從90%以上向10%以下變化， 以將前述流化床反應(yīng)器內(nèi)的溫度向設(shè)定溫度調(diào)節(jié)的工序。
發(fā)明效果
根據(jù)本發(fā)明的溫度控制方法，在用流化床反應(yīng)器實施氣相 放熱反應(yīng)時，可更精確地控制流化床反應(yīng)器內(nèi)的溫度。
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圖l表示本實施方式中的流化床反應(yīng)器的一例。
符號說明
1流化床反應(yīng)器
2催化劑流化床
3氧氣導入管
4原料導入管
5反應(yīng)生成氣體抽出管
6使用液體的冷卻介質(zhì)的常規(guī)除熱管
7使用氣體的冷卻介質(zhì)的常規(guī)除熱管
8調(diào)節(jié)除熱管
9氣液分離容器
10冷卻介質(zhì)輸送泵
11冷卻介質(zhì)追加管
12過熱蒸氣抽出管(常規(guī)除熱管用)
13冷卻介質(zhì)流量調(diào)節(jié)閥(調(diào)節(jié)除熱管能力調(diào)節(jié)閥)
14過熱蒸氣抽出管(調(diào)節(jié)除熱管用)
15反應(yīng)器溫度檢測器
16溫度調(diào)節(jié)計
17飽和蒸氣抽出管
具體實施例方式
以下，對用于實施本發(fā)明的具體實施方式
(以下為本實施 方式)進行詳細說明。另外，本發(fā)明并不限于以下的實施方式， 在不改變其主旨的范圍內(nèi)可進行各種變形來實施。
本實施方式的溫度控制方法為使用具有常規(guī)除熱管、調(diào)節(jié)
9除熱管和溫度4企測器的流化床反應(yīng)器實施氣相放熱反應(yīng)時的溫
度控制方法，該方法包括(i)通過前述常規(guī)除熱管除熱的同 時，通過前述溫度檢測器檢測前述流化床反應(yīng)器內(nèi)的溫度的工 序；(ii)檢測的溫度偏離設(shè)定溫度時，以0.1FS/分鐘以上的平 均變化速度，使前述調(diào)節(jié)除熱管的除熱能力從可調(diào)節(jié)范圍FS的 10%以下向90%以上變化、或者、從90%以上向10%以下變化， 以將前述流化床反應(yīng)器內(nèi)的溫度向設(shè)定溫度調(diào)節(jié)的工序。
本實施方式中的流化床反應(yīng)器具有常規(guī)除熱管、調(diào)節(jié)除熱 管和溫度檢測器。溫度檢測器有一個以上即可，可以有多個。 設(shè)置溫度檢測器的位置只要為可穩(wěn)定地測定反應(yīng)器的溫度的地 方則沒有特別限制，根據(jù)目的，可設(shè)置于催化劑濃厚層 稀薄 層 氣體出口等。所設(shè)置的溫度檢測器的形式?jīng)]有特別限制， 可使用通常使用的形式的檢測器，例如熱電偶、測溫電阻體。
流化床反應(yīng)器具有上述溫度檢測器并具有常規(guī)除熱管和調(diào) 節(jié)除熱管。本實施方式中的"常規(guī)除熱管"是指以除去反應(yīng) 熱來控制反應(yīng)器內(nèi)溫度為目的常規(guī)使用的除熱管。"調(diào)節(jié)除熱 管，，是指在用常規(guī)除熱管除熱且所檢測的溫度偏離設(shè)定溫度 時，用于將反應(yīng)器內(nèi)溫度向設(shè)定溫度調(diào)節(jié)的除熱管。
所設(shè)置的除熱管的形狀只要可適當設(shè)置于反應(yīng)器內(nèi)則沒有 特別限制，從買到材料的容易程度和加工容易程度出發(fā)，通常 為配管所使用的材料，即、將鋼管與鋼管接口組合、被加工成 若干個連接的U字型。除熱管的材質(zhì)也沒有特別限制，可根據(jù) 所使用的條件、即冷卻介質(zhì)或反應(yīng)氣體這樣的所接觸的流體的 溫度、壓力、腐食性的有無等，從配管材料、例如規(guī)定于JISG -3454、 G- 3458、 G- 3459的配管材料、以及^L定于JISB-2311等的鋼管接口中自由選擇來使用。
作為流化床反應(yīng)器，通常采用如下形式，即，從反應(yīng)器下部導入的氣體的上升流使得催化劑顆粒保持流動化狀態(tài)的上升 流形式。但在本實施方式中，并不只限于該形式，也可以為下 降流形式或者其他方式。 [工序(i)]
工序(i)為通過常規(guī)除熱管除熱的同時，通過溫度檢測器
檢測流化床反應(yīng)器內(nèi)的溫度的工序。
常規(guī)除熱管為常規(guī)使用的除熱管，其為了根據(jù)原料的供給 速度、或者根據(jù)污染等導致的除熱管的能力降低，粗略調(diào)節(jié)除 熱能力的目的而使用，其可切換為使用或不使用。因此，為了 可大致調(diào)節(jié)總除熱能力，優(yōu)選將對必要的除熱量具有一定富余
能力的管分開設(shè)置成多個系列。這里，系列是指具有可分別 開閉冷卻介質(zhì)流動的閥的、可分別設(shè)定使用或不使用的除熱管 或除熱管的組。除熱管的除熱能力受到如下各種因素支配與 流化床的濃厚層部分的接觸面積、與流化床的稀薄層的接觸面 積、催化劑層的溫度、所通入的冷卻介質(zhì)的種類.物理形態(tài)-供 給溫度 供給速度等。常規(guī)除熱管的總除熱能力只要為由所產(chǎn) 生的反應(yīng)熱量等決定的應(yīng)該除熱的熱量(必要能力)以上，則 沒有特別限制，優(yōu)選為必要能力的130%以上、更優(yōu)選為150% 以上、進而優(yōu)選為180%以上。從防止設(shè)備過大的觀點出發(fā)，常 規(guī)除熱管的總除熱能力優(yōu)選為必要能力的300%以下、更優(yōu)選為 270%以下、進一步優(yōu)選為240%以下。由于趨向于越增加常規(guī) 除熱管的系列數(shù)則越容易調(diào)節(jié)除熱能力，因而優(yōu)選設(shè)置5系列以 上、更優(yōu)選為8系列以上、進一步優(yōu)選為10系列以上、特別優(yōu)選 為16系列以上?？赏ㄟ^適當切換這些多個系列的使用或不使用， 大致調(diào)節(jié)總除熱能力來使用。
通入常規(guī)除熱管的冷卻介質(zhì)只要可實現(xiàn)必要的除熱能力則 沒有特別限制，但優(yōu)選為在反應(yīng)器的運轉(zhuǎn)溫度下蒸發(fā)的液體、更優(yōu)選為水、進一步優(yōu)選為加壓至0.5 ~ 5MPa (表壓)的水。 通過將反應(yīng)器的運轉(zhuǎn)溫度下蒸發(fā)的液體作為冷卻介質(zhì)，則可利 用蒸發(fā)潛熱帶來的除熱，因此，可使該除熱管的總傳熱系數(shù)變 得比較高。因此，除熱管的每單位表面積的除熱量變大，可降 低除熱管的必要根數(shù)。此外，所得的冷卻介質(zhì)的蒸氣可再次作 為冷卻介質(zhì)利用。
此外，冷卻介質(zhì)不僅僅使用液體，優(yōu)選同時設(shè)置使用氣體 作為冷卻介質(zhì)的除熱管，進而更優(yōu)選為同時設(shè)置如下的除熱管， 即，冷卻介質(zhì)使用液體，將蒸發(fā)的冷卻介質(zhì)的一部分作為液體 -蒸氣的氣液混相流回收，再將產(chǎn)生的蒸氣作為冷卻介質(zhì)使用 而回收過熱蒸氣的除熱管。
工序(i)中，通過上述常規(guī)除熱管除熱的同時，通過溫度 檢測器檢測流化床反應(yīng)器內(nèi)的溫度。在反應(yīng)器內(nèi)設(shè)置多個溫度 檢測器時，可使用其中一個檢測器，也可選擇二個以上檢測器 并進行多個檢測溫度取平均的運算等。 [工序(ii)]
工序(ii)為如下的工序檢測的溫度偏離設(shè)定溫度時， 以O(shè).lFS/分鐘以上的平均變化速度，使調(diào)節(jié)除熱管的除熱能力 從可調(diào)節(jié)范圍FS的10。/o以下向90y。以上變化、或者、從90%以上 向10%以下變化，以將流化床反應(yīng)器內(nèi)的溫度向i殳定溫度調(diào)節(jié) 的工序。
這里，"設(shè)定溫度"是指在氣相放熱反應(yīng)中，提供適合的 轉(zhuǎn)化率和目標產(chǎn)物的收率這樣的流化床反應(yīng)器內(nèi)的溫度，可根 據(jù)所實施的反應(yīng)來任意設(shè)定。
本工序中的調(diào)節(jié)除熱管用于根據(jù)用溫度檢測器檢測的溫度 與設(shè)定溫度之差來調(diào)節(jié)除熱量。多個除熱管當中，究竟常規(guī)(作 為常規(guī)除熱管)使用哪個、哪個用來調(diào)節(jié)(作為調(diào)節(jié)除熱管)，
12這可以預先決定，也可^^據(jù)氣相;故熱反應(yīng)的種類等來適當設(shè)定。 任何情況下，從使反應(yīng)器內(nèi)的溫度均勻地除熱的觀點出發(fā)，多 個調(diào)節(jié)除熱管優(yōu)選位于相互遠離的位置。
除熱管的除熱能力受到如下各種因素支配與流化床的濃 厚層部分的接觸面積、與流化床的稀薄層部分的接觸面積、催 化劑層的溫度、所通入的冷卻介質(zhì)的種類 物理形態(tài).供給溫 度'供給速度等。因此，在調(diào)節(jié)調(diào)節(jié)除熱管的除熱能力時，通 過從這些多種支配因素當中改變可任意設(shè)定的物理量的一種以 上，例如冷卻介質(zhì)的供給溫度、供給速度，從而可調(diào)節(jié)其能力。 此外，通過增減調(diào)節(jié)除熱管的使用根數(shù)，以改變傳熱面積，結(jié) 果可調(diào)節(jié)整體的除熱能力。
通入調(diào)節(jié)除熱管的冷卻介質(zhì)只要為可實現(xiàn)必要的除熱能 力、可調(diào)節(jié)除熱管的除熱能力則沒有特別限制，優(yōu)選為在反應(yīng) 器的運轉(zhuǎn)溫度下不發(fā)生相變的流體、更優(yōu)選為氣體、進一步優(yōu) 選為加壓至0.2 5MPa(表壓)的氣體、特別優(yōu)選為加壓至0.2 5MPa (表壓)的水蒸氣。反應(yīng)器的運轉(zhuǎn)溫度下不發(fā)生相變的流 體由于只有顯熱被用于除熱，因而調(diào)節(jié)除熱管的除熱能力幾乎
與冷卻介質(zhì)的供給速度變化成比例地變化。因此，可更容易調(diào) 節(jié)除熱管的除熱能力。
用常規(guī)除熱管常規(guī)除去的熱量與用調(diào)節(jié)除熱管調(diào)節(jié)除去的 熱量的除熱量分配沒有特別限制，為了使反應(yīng)器內(nèi)溫度穩(wěn)定而 任意設(shè)計、設(shè)定即可，在不會對反應(yīng)器內(nèi)的溫度控制帶來不良 影響的范圍內(nèi)，期望用常規(guī)使用的常規(guī)除熱管除去盡可能多的 熱量。用常規(guī)除熱管除熱的熱量優(yōu)選為應(yīng)該除熱的熱量(全部 除熱量)的80%以上、更優(yōu)選為85%以上、進一步優(yōu)選為90%以 上。
本實施方式的工序(ii)中，在通過溫度檢測器檢測的檢
13測溫度偏離設(shè)定溫度時，重要的是以0.1F S /分鐘以上的平均變 化速度，使調(diào)節(jié)除熱管的除熱能力從可調(diào)節(jié)范圍FS的10%以下 向90%以上變化、或者、/人90%以上向10%以下變化。即，并不 是進行如下控制、即在所檢測的溫度與設(shè)定溫度之差大時使除 熱能力的平均變化速度增大、在與設(shè)定溫度之差小時使平均變 化速度減小，而是在所檢測的溫度與設(shè)定溫度存在差值時，始 終以0.1FS/分鐘以上的平均變化速度，從可調(diào)節(jié)范圍FS的10% 以下向90%以上變化、或者、乂人90%以上向10%以下變化。
可推斷通過以0.1FS/分鐘以上的平均變化速度，使調(diào)節(jié) 除熱管的除熱能力乂人可調(diào)節(jié)范圍FS的10%以下向90%以上變 化、或者、從90%以上向10%以下變化，可防止溫度上升(下 降)導致的進一步的溫度上升(下降)、并可防止溫度的發(fā)散， 因此，可更精確地控制反應(yīng)器內(nèi)的溫度。將溫度上升的情況作 為例子來說明時，通過如此改變除熱能力，從而在通過在因溫
連鎖反應(yīng)之前提高除熱能力，由此容易將反應(yīng)器內(nèi)的溫度保持 為接近設(shè)定溫度。因此，在總反應(yīng)熱和總反應(yīng)熱的對溫度的偏 微分系數(shù)大的反應(yīng)的情形中，特別優(yōu)選通過本實施方式的方法 控制溫度。
此外，也可設(shè)定成用溫度檢測器檢測的溫度與設(shè)定溫度之 差為規(guī)定值以上時改變除熱能力。當然，該情況下也是只要差 值為規(guī)定值以上，始終以0.1FS/分鐘以上的平均變化速度，使 調(diào)節(jié)除熱管的除熱能力從可調(diào)節(jié)范圍FS的10%以下向90%以上 變化、或者、從90%以上向10%以下變化。^L定值可以是溫度 檢測器的檢測界限值，也可根據(jù)氣相放熱反應(yīng)的特性等來設(shè)定。
對于檢測溫度與設(shè)定溫度之差在規(guī)定值以上時對調(diào)節(jié)除熱 管的除熱能力進行ON- OFF控制的控制方法進行說明。規(guī)定值根據(jù)后述的反應(yīng)熱的對溫度的偏微分系數(shù)的大小來適當設(shè)定即
可，例如，在丙烷的氨氧化反應(yīng)的情況下，優(yōu)選為0.30~ 2.0°C ， 在丙烯的氨氧化反應(yīng)的情況下，優(yōu)選為0.50 ~ 3.0°C 。只要檢測 溫度比設(shè)定溫度高出規(guī)定值以上，則以0.1FS/分鐘以上的平均 變化速度從可調(diào)節(jié)范圍FS的10%以下向90%以上變化，只要比 設(shè)定溫度低出規(guī)定值以上，則以0.1FS/分鐘以上的平均變化速 度從可調(diào)節(jié)范圍FS的90%以上向10%以下變化。
可調(diào)節(jié)范圍FS可以是由調(diào)節(jié)除熱管的設(shè)備規(guī)格決定的全 部調(diào)節(jié)范圍，也可將其中有限的范圍作為可調(diào)節(jié)范圍FS。即， 可調(diào)節(jié)范圍F S不限于表示從完全不使用調(diào)節(jié)除熱管的狀態(tài)至 全部使用的狀態(tài)。在多個調(diào)節(jié)除熱管當中，只要常規(guī)使用一部 分，則常規(guī)使用其一部分的狀態(tài)為OFS。另一方面，調(diào)節(jié)除熱 管的一部分為例如非常用、即未用于通常的溫度控制，則除了 不被使用的調(diào)節(jié)除熱管的能力的狀態(tài)為1 .OFS。關(guān)于限制除熱能 力的調(diào)節(jié)范圍的方法沒有特別規(guī)定，例如，根據(jù)流量變化來調(diào) 節(jié)除熱能力時，通過調(diào)節(jié)設(shè)置于流路的閥、插入節(jié)流孔板來限 制最大流量、在調(diào)節(jié)閥中設(shè)置適當?shù)呐月芬韵拗谱畹土髁俊⒒?者限制自動調(diào)節(jié)的調(diào)節(jié)閥的可動范圍的方法等，從而可將除熱 能力的調(diào)節(jié)范圍限制為更窄的范圍。
調(diào)節(jié)除熱管的除熱能力的調(diào)節(jié)速度(變化速度)沒有必要 是一定的，可根據(jù)調(diào)節(jié)中所使用的運算結(jié)果、體系的響應(yīng)特性 來變化。本實施方式中，以0.1FS/分鐘以上的平均變化速度， 使除熱能力從可調(diào)節(jié)范圍FS的10%以下向90%以上變化、或者、 從9 0 %以上向10 %以下變化。除熱能力的平均變化速度為0.1F S / 分鐘以上，更優(yōu)選為0.2FS/分鐘以上，進一步優(yōu)選為0.25FS/分 鐘以上。作為平均變化速度的上限，沒有特別限制，從自動調(diào) 節(jié)運算的穩(wěn)定性、調(diào)節(jié)閥的動作速度有界限等方面考慮，優(yōu)選
15為6.0FS/分鐘以下，更優(yōu)選為5.0FS/分鐘以下，進一步優(yōu)選為 4.0FS/分鐘以下。除熱能力的平均變化速度可通過調(diào)節(jié)能力時 所使用的算法、在采用的算法中使用的控制變量的值、所使用 的調(diào)節(jié)閥的動作速度等來調(diào)節(jié)。
此外，調(diào)節(jié)除熱管的除熱能力的控制可設(shè)定為自動進行。 自動調(diào)節(jié)調(diào)節(jié)除熱管的能力時所使用的算法，只要通過選擇適 當?shù)目刂谱兞恳詫⒊裏崮芰Φ钠骄兓俣瓤刂圃谝?guī)定的范 圍，則沒有特別限制，例如，可使用ON-OFF控制、PID運算 控制、模糊運算控制、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)運算控制，但工業(yè)上通常使用 ON-OFF控制、或者PID運算。例如，在使用ON - OFF控制時， 通過調(diào)節(jié)驅(qū)動調(diào)節(jié)閥的速度可得到規(guī)定的平均變化速度。此外， 在使用PID運算控制時，根據(jù)體系的響應(yīng)特性，適當選擇比例 帶(P)、積分時間(1)、微分時間(D),可得到規(guī)定的平均變 化速度。
此外，為了更精確地進行實施氣相;改熱反應(yīng)的流化床反應(yīng) 器的溫度控制，期望盡量穩(wěn)定地保持所產(chǎn)生的熱量、以及流化 床內(nèi)的熱移動迅速進行。為了穩(wěn)定地保持產(chǎn)生熱量，期望盡量 將原料的供給速度、反應(yīng)壓力等反應(yīng)條件保持為一定、使反應(yīng) 穩(wěn)定地進行。此外，為了迅速進行流化床內(nèi)的熱移動，有必要 良好地保持流化床的流動狀態(tài)。已知，流化床的流動狀態(tài)通常 受到氣體流速(空塔速度)、催化劑的粒徑等支配。對于氣體流 速，只要是可良好地保持流化床的流動狀態(tài)的范圍則沒有特別 限制。此外，催化劑只要為流化床反應(yīng)器所使用的催化劑則可 原樣使用，^旦重均粒徑優(yōu)選為20 lOO(im,更優(yōu)選為30~ 80pm， 進一步優(yōu)選為40 ~ 60(im。此外，粒徑44pm以下的微粉末(所 謂的良組分)的含量優(yōu)選為10~ 70重量％,進一步在Geldart粉 體分類地圖中分類為A顆粒。
16作為本實施方式中的氣相放熱反應(yīng)，沒有特別限定，可列 舉例如，以丙烷和/或丙烯作為原料制造丙烯腈的氣相氨氧化反
應(yīng)、以選自正丁烷、1- 丁烯、2-丁烯、丁二烯、苯所組成的
組中的l種以上作為原料制造馬來酸酐的氣相氧化反應(yīng)、以異丁 鄰二曱苯和/或萘作為原料制造鄰苯二曱酸酐的氣相氧化反應(yīng)、
以苯酚和曱醇作為原料制造2，6 - 二甲苯酚和/或鄰曱酚的氣相 烷基化反應(yīng)、以曱烷和/或甲醇作為原料制造氫氰酸(HCN)的 氣相氨氧化反應(yīng)等。
氣相放熱反應(yīng)的反應(yīng)熱因反應(yīng)而不同，例如由丙烯和氨氣 生成丙烯腈的反應(yīng)的反應(yīng)熱為520kJ/mo1 (丙烯)、由丙烷和氨 氣生成丙烯腈的反應(yīng)的反應(yīng)熱為637kJ/mo1 (丙烷)。但是，實 際的反應(yīng)為并發(fā)、連續(xù)反應(yīng)，產(chǎn)生C02、 CO、其它的副產(chǎn)物。 連副反應(yīng)也包括在內(nèi)的總反應(yīng)熱，可考慮各個并發(fā)的反應(yīng)的貢 獻率(各產(chǎn)物的收率)來求得。
例如，丙烷燃燒生成C02和水、或者生成CO和水的反應(yīng)的 反應(yīng)熱為每lmol丙烷各自為2043kJ/mo1 (丙烷)、和1194kJ/mo1 (丙烷)，因此，在某條件下使100mol丙烷與氨氣和氧氣反應(yīng) 時，80mol的丙烷反應(yīng)(反應(yīng)率80%)，生成50mol的丙烯腈(收 率50%)、 60mol的CO2 (收率20% )、 30mol的CO (收率10% )時, 在該條件下的總反應(yīng)熱可以通過637 x 0.5 + 2043 x 0.2 + 1194 x 0.1 = 846.5 ( kJ/mo1)來求得。從計算過程可知，由于總反應(yīng)熱 因原料的反應(yīng)率、各并發(fā)反應(yīng)的貢獻率(產(chǎn)物的分布)等而變 化，因而依賴于反應(yīng)條件?？偡磻?yīng)熱沒有特別限制，如果過大， 則由于應(yīng)當除熱的熱量增加，使得控制變困難，成為反應(yīng)器內(nèi) 的溫度分布的原因、進而在極端的情況也可導致反應(yīng)器的熱失 控，因此，在選擇反應(yīng)條件時，優(yōu)選使總反應(yīng)熱盡量減小。具
17體地說，可以選擇反應(yīng)條件，使得每lmol供給的原料優(yōu)選為 50~ 2500kJ/mol (原料)、更優(yōu)選為70 ~ 2000kJ/mol (原料)、進 一步優(yōu)選為100 ~ 1500kJ/mol (原料)。
另一方面，在氣相放熱反應(yīng)中，作為目標的產(chǎn)物的穩(wěn)定性 并不那么大，因此，伴隨反應(yīng)的進行、即反應(yīng)轉(zhuǎn)化率的上升， 進行目標產(chǎn)物的連續(xù)反應(yīng)，目標產(chǎn)物的選擇率趨向于降低。這 里，反應(yīng)轉(zhuǎn)化率依賴于催化劑的活性、且活性上升的同時轉(zhuǎn)化 率也上升。此外，催化劑的活性依賴于反應(yīng)溫度、且通常反應(yīng) 溫度上升的同時活性也上升，因此，假如反應(yīng)溫度因一些原因 而上升時，反應(yīng)量增加以及連續(xù)反應(yīng)進行，因此作為總體的反 應(yīng)熱增力口 。
例如，從前項條件中只有溫度上升5。C而完全不改變其它條 件時，供給的100mol丙烷當中，82.5mol的丙烷反應(yīng)(反應(yīng)率 82.5%)，生成50.3mol的丙烯腈(收率50.3% )、 64.5moH々C02 (收率21.5%)、 32.1mol的CO (收率10.7%)，如此改變時，該 條件下的總反應(yīng)熱為637 x 0.503 + 2043 x 0.215 + 1194 x 0.107 =887.4 ( kJ/mo1)?？偡磻?yīng)熱的變化率可以通過總反應(yīng)熱的對 溫度的偏微分系數(shù)來表示，此時在該溫度的周圍做近似直線， 從而以(887.4 - 846.5 ) + 5 = 8.2 ( kJ/mo1 . K )來求得。正如 從計算過程判斷那樣，總反應(yīng)熱的對溫度的偏微分系數(shù)因反應(yīng) 溫度、原料的反應(yīng)率、各并發(fā)反應(yīng)的貢獻率(各產(chǎn)物的收率) 等而變化，因而依賴于反應(yīng)條件?？偡磻?yīng)熱的變化率過大時， 熱平衡上，反應(yīng)溫度的控制變得不穩(wěn)定，導致反應(yīng)器內(nèi)的溫度 分布的原因、進而在極端的情況下也可導致反應(yīng)器的熱失控， 因此，從該方面出發(fā)，選擇反應(yīng)條件時，優(yōu)選使總反應(yīng)熱的變 化率盡量減小。具體地說，可以選擇反應(yīng)條件，使得總反應(yīng)熱 的對溫度的偏微分系數(shù)為0.2 40kJ/mol(原料)'K、優(yōu)選為0.5 ~30kJ/mol (原料).K、進一步優(yōu)選為1 ~ 10kJ/mol (原料).K。
此外，本實施方式的目標化合物的制造方法為使用具有常 規(guī)除熱管、調(diào)節(jié)除熱管和溫度檢測器的流化床反應(yīng)器的目標化 合物的制造方法，該方法包括(a)向填充有催化劑的前述流 化床反應(yīng)器中供給原料，實施氣相放熱反應(yīng)的工序、(b)通過 前述常^L除熱管除熱的同時，通過前述溫度一企測器4全測前述流 化床反應(yīng)器內(nèi)的溫度的工序；(c)檢測的溫度偏離設(shè)定溫度時， 以0.1FS/分鐘以上的平均變化速度，^吏前述調(diào)節(jié)除熱管的除熱 能力從可調(diào)節(jié)范圍FS的10。/。以下向9()Q/()以上變化、或者、從90% 以上向10 %以下變化，以將前述流化床反應(yīng)器內(nèi)的溫度向設(shè)定 溫度調(diào)節(jié)的工序。
工序(a)為向填充有催化劑的流化床反應(yīng)器中供給原料， 實施氣相放熱反應(yīng)的工序。這里，作為氣相i文熱反應(yīng)，可列舉 與上述氣相放熱反應(yīng)相同的反應(yīng)，作為其原料，可列舉與作為 該氣相放熱反應(yīng)的原料所例示的原料相同的原料。此外，作為 催化劑，沒有特別限制，可列舉復合氧化物催化劑等在氣相放 熱反應(yīng)中通常使用的催化劑。
此外，工序(b)為通過常規(guī)除熱管除熱的同時，通過溫度 檢測器檢測流化床反應(yīng)器內(nèi)的溫度的工序；工序(c)為在檢測 的溫度偏離設(shè)定溫度時，以0.1FS/分鐘以上的平均變化速度， 〃使調(diào)節(jié)除熱管的除熱能力乂人可調(diào)節(jié)范圍FS的10%以下向90%以 上變化、或者、從90%以上向10%以下變化，以將流化床反應(yīng) 器內(nèi)的溫度向設(shè)定溫度調(diào)節(jié)的工序。這里，工序(b)和工序(c) 分別與前面敘述的工序(i)和工序(ii)分別對應(yīng)，通過用同 樣的方法進行，可制造目標化合物。作為目標化合物，可列舉 與作為上述氣相放熱反應(yīng)的產(chǎn)物所例示的化合物相同的化合
19物。
圖l表示本實施方式中的流化床反應(yīng)器的一例。反應(yīng)器(1 ) 內(nèi)部形成有由催化劑形成的流化床(2)。使用流化床反應(yīng)器氧
化原料時，從設(shè)于反應(yīng)器下部的氧氣導入管(3)供給包含氧氣 的氣體(通常為空氣)、從原料供給管(4)供給包含原料的氣 體。包含反應(yīng)產(chǎn)物的氣體經(jīng)過抽出管(5)被抽出到反應(yīng)器(1 ) 外。
在位于流化床(2 )內(nèi)的除熱管中供給液體的冷卻介質(zhì)或氣 體的冷卻介質(zhì)。供給液體的冷卻介質(zhì)的除熱管被使用，另一方 面，供給氣體的冷卻介質(zhì)的除熱管有被常規(guī)使用的管和被調(diào)節(jié) 用的管。以下，將液體用于冷卻介質(zhì)而被常規(guī)使用的除熱管稱 為常規(guī)除熱管(6)、將氣體用于冷卻介質(zhì)而被常規(guī)使用的除熱 管稱為常規(guī)除熱管(7)、將余下的除熱管稱為調(diào)節(jié)除熱管(8)。 另外，圖l中各個除熱管只顯示各l個系列，但通常設(shè)置各自的 多個系列。
通過泵(10)從氣液分離容器(9)向使用液體的常規(guī)除熱 管(6)中供給冷卻介質(zhì)。冷卻介質(zhì)的一部分通過流化床(2) 與常規(guī)除熱管(6)的熱交換而蒸發(fā)，并以氣液二相流返回到氣 液分離容器(9)中，氣液被分離。液體的冷卻介質(zhì)通過蒸發(fā)而 減少的部分通過冷卻介質(zhì)追加管(11) ^皮追加供給。
常規(guī)除熱管(6)中產(chǎn)生的冷卻介質(zhì)蒸氣的一部分被供給到 常規(guī)除熱管(7)中。冷卻介質(zhì)蒸氣通過流化床(2)與常規(guī)除 熱管(7)的熱交換而成為過熱蒸氣，通過過熱蒸氣抽出管(12) 被供給到體系外。
常規(guī)除熱管(6)中產(chǎn)生的冷卻介質(zhì)蒸氣的其它一部分被供 給到調(diào)節(jié)除熱管(8 )中。被供給的流量可通過流量調(diào)節(jié)閥(13 ) 精細控制。冷卻介質(zhì)蒸氣通過流化床(2)與調(diào)節(jié)除熱管(8)
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的熱交換而成為過熱蒸氣，通過過熱蒸氣抽出管(14)被供給 到體系外。
此外，在流化床(2)中設(shè)置有溫度檢測器(15 )。圖l中只
顯示一個檢測器，但通常沿水平方向、垂直方向改變位置等來
設(shè)置多個檢測部。用溫度檢測器(15)檢測的溫度信息被傳達 到溫度調(diào)節(jié)計U6)，作為流化床的溫度被檢測。設(shè)置多個檢測 器時，在選擇適當?shù)臋z測器進行平均等的適當運算之后，作為 流 化床的溫度來使用。
調(diào)節(jié)計(16)中，基于這樣檢測的流化床的溫度與設(shè)定溫 度之差進行規(guī)定的運算，基于運算結(jié)果操作冷卻介質(zhì)的流量調(diào) 節(jié)閥(13),調(diào)節(jié)通入調(diào)節(jié)除熱管(8)的冷卻介質(zhì)的流量，從 而調(diào)節(jié)調(diào)節(jié)除熱管(8)的能力。
常規(guī)除熱管(6)中產(chǎn)生的冷卻介質(zhì)蒸氣當中，在常規(guī)除熱 管(7)和調(diào)節(jié)除熱管(8)中沒使用的剩余部分通過飽和蒸氣 抽出管(17)被供給到體系外。
實施例
以下，使用實施例對本發(fā)明進行更詳細說明，但本發(fā)明并 不限于以下的實施例。 [實施例1 ]
向如圖l所示的形式的、直徑6.82m的流化床反應(yīng)器(1) 中填充80噸復合氧化物催化劑，其中，該催化劑由鉬、釩、銻、 鈮組成，平均粒徑為50(im、含有12%粒徑為44nm以下的微粉末。 從氧氣供給管(3)供給空氣45000Nm"Hr，從原料供給管(4) 供給混合丙烷3OOONmVHr和氨氣2700Nm3/Hr的氣體，主要制造 丙歸腈。
流化床(2)中設(shè)置常規(guī)除熱管(6) 30系列(直管部的總 計為1250m)，該管使用JIS G- 3458規(guī)定的外徑114.3mm的鋼管
21與JIS B-2311規(guī)定的對應(yīng)的直徑的對接焊式180。大半徑彎管 而制作的。從氣液分離容器(9)向這些常規(guī)除熱管(6)中供 給235。C的水800噸/Hr,且使其一部分蒸發(fā)，以溫度236。C、壓 力3MPa(表壓)的氣液2相流回收。常規(guī)條件下的蒸發(fā)率為5.8%。
此外，設(shè)置使用與常規(guī)除熱管(6)相同的材料制作的常規(guī) 除熱管(7) 8系列(直管部的總計為225m)。向這些常規(guī)除熱 管(7)中供給用氣液分離容器(9)從常規(guī)除熱管(6)中產(chǎn)生 的氣液二相流中分離出來的溫度236。C 、壓力3MPa(表壓)的 飽和水蒸氣17噸/Hr，回收溫度370 ~ 372。C的過熱蒸氣。
進而，設(shè)置使用與常規(guī)除熱管(6)相同的材料制作的調(diào)節(jié) 除熱管(8) 12系列(直管部的總計為370m)。通過調(diào)節(jié)流量的 流量調(diào)節(jié)閥(13)向這些調(diào)節(jié)除熱管(8)中供給用氣液分離容 器(9)從常規(guī)除熱管(6)中產(chǎn)生的氣液二相流中分離出來的 溫度236。C 、壓力3MPa(表壓)的飽和水蒸氣，回收370 ~ 438°C 的過熱蒸氣。
在流化床的中心部設(shè)置K型熱電偶作為溫度檢測器(15 ), 用溫度調(diào)節(jié)計(16)將熱電動勢變換為溫度信號來檢測。溫度 調(diào)節(jié)計(16)中，基于檢測的反應(yīng)器的溫度與設(shè)定溫度之差， 使用橫河電子(抹)制造的DCS裝置CS3000進行序列運算，相 應(yīng)于該結(jié)果，對流量調(diào)節(jié)閥(13)進行開閉操作，調(diào)節(jié)調(diào)節(jié)除 熱管(8 )的能力。
首先，將提供給溫度調(diào)節(jié)計(16)的設(shè)定溫度設(shè)為445.0。C 、 將規(guī)定值設(shè)為土0.3。C (控制溫度444.7。C 、 445.3°C)，對提供給 調(diào)節(jié)閥的驅(qū)動裝置的驅(qū)動空氣(儀表空氣)配管所設(shè)置的調(diào)速 器進行調(diào)節(jié)，設(shè)定調(diào)節(jié)閥，以便以3.0FS/分鐘的平均變化速度， 使調(diào)節(jié)除熱管(8)的除熱能力從可調(diào)節(jié)范圍FS的100。/。向0Q/o變 化、或者、從0%向100%變化，進行自動控制運轉(zhuǎn)。此時，反
22應(yīng)器溫度的變動范圍為444.5 ~ 445.5°C ,可在相對于設(shè)定溫度± 0.5t!的范圍內(nèi)自動控制。 [實施例2 ]
實施例l中，不改變設(shè)定溫度和規(guī)定值，設(shè)定調(diào)節(jié)閥，以便 以0.2FS/分鐘的平均變化速度，使調(diào)節(jié)除熱管(8)的除熱能力 從可調(diào)節(jié)范圍FS的100。/。向0。/。變化、或者、乂人0%向100%變化， 進行自動控制運轉(zhuǎn)。此時，反應(yīng)器溫度的變動范圍為444 446°C ,可在相對于設(shè)定溫度± 1。C的范圍內(nèi)自動控制。
本實施例中，在流化床的中心部設(shè)置K型的熱電偶作為溫 度檢測器(15)，用溫度調(diào)節(jié)計(16)將熱電動勢變換為溫度信 號來檢測。溫度調(diào)節(jié)計(16)中，基于檢測的反應(yīng)器的溫度與 設(shè)定溫度之差，使用橫河電子(抹)制造的DCS裝置CS3000進 行PID運算，相應(yīng)于該結(jié)果來調(diào)節(jié)流量調(diào)節(jié)閥(13)的開度， 調(diào)節(jié)調(diào)節(jié)除熱管(8)的能力。
通過DCS裝置進行PID運算，設(shè)定控制變量(P:比例帶、 I:積分時間、D:微分時間)，以便以3.0FS/分鐘的平均變化速 度，使除熱管(8)的除熱能力從可調(diào)節(jié)范圍FS的100。/。向0。/o變 化、或者、從0%向100%變化，進行自動控制運轉(zhuǎn)，除此以外， 與實施例l同樣地進行丙烷的氨氧化反應(yīng)。此時，反應(yīng)器溫度的 變動范圍為444.5 ~ 445.5°C ，可在相對于設(shè)定溫度± 0.5°C的范 圍內(nèi)自動控制。 [實施例4 ]
設(shè)定控制變量，以便以0.2FS/分鐘的平均變化速度，使調(diào) 節(jié)除熱管(8)的除熱能力從可調(diào)節(jié)范圍FS的100。/o向0。/o變化、 或者、從0%向100%變化，除此以外，與實施例3同樣地進行自 動控制運轉(zhuǎn)，進行丙烷的氨氧化反應(yīng)。此時，反應(yīng)器溫度的變
23動范圍為444 ~ 446°C ,可在相對于設(shè)定溫度± 1°C的范圍內(nèi)控制。
在與實施例1同樣的流化床反應(yīng)器中填充10 5噸復合氧化物 催化劑，其中，該催化劑末由釩、磷組成，平均粒徑為60pm、 含40。/。粒徑為44iim以下的微粉末。從氧氣供給管(3)供給空 氣70000Nm3/Hr、從原料供給管(4)供給正丁烷2950NmVHr, 主要制造馬來酸酐。
將提供給溫度調(diào)節(jié)計(16)的設(shè)定溫度設(shè)為452.5。C 、將規(guī) 定值設(shè)為土0.2。C (控制溫度452.3。C 、 452.7°C ),對提供給調(diào)節(jié) 閥的驅(qū)動裝置的驅(qū)動空氣(儀表空氣)配管所設(shè)置的調(diào)速器進 行調(diào)節(jié)，設(shè)定調(diào)節(jié)閥，以便以3.0FS/分鐘的平均變化速度，使 調(diào)節(jié)除熱管的除熱能力從可調(diào)節(jié)范圍FS的100%向0%變化、或 者、從0%向100%變化，進行自動控制運轉(zhuǎn)。此時，反應(yīng)器溫 度的變動范圍為452.1 ~ 452.9°C ,可在相對于設(shè)定溫度±0.4°C 的范圍內(nèi)自動控制。 [實施例6 ]
在與實施例1同樣的流化床反應(yīng)器中填充300噸復合氧化物 催化劑，其中，該催化劑由鐵、釩組成，平均粒徑為50nm、含 400/。粒徑為44fim以下的微粉末。從原料供給管(4)供給曱醇、 苯酚的混合氣體50000Nm"Hr，主要制造鄰曱酚、2,6 - 二曱苯酚。
將提供給溫度調(diào)節(jié)計(16)的設(shè)定溫度設(shè)為333.0。C 、將規(guī) 定值設(shè)為土0.2。C (控制溫度332.8。C 、 333.2°C )，對提供給調(diào)節(jié) 閥的驅(qū)動裝置的驅(qū)動空氣(儀表空氣)配管所設(shè)置的調(diào)速器進 行調(diào)節(jié)，設(shè)定調(diào)節(jié)閥，以便以3.0FS/分鐘的平均變化速度，使 調(diào)節(jié)除熱管的除熱能力從可調(diào)節(jié)范圍FS的100%向0%變化、或
24者、從0%向100%變化，進行自動控制運轉(zhuǎn)。此時，反應(yīng)器溫 度的變動范圍為332.6 333.4°C ，可在相對于設(shè)定溫度土0.4。C 的范圍內(nèi)自動控制。
(1 )反應(yīng)例1
實施例l中，不改變設(shè)定溫度，設(shè)定調(diào)節(jié)閥，以Y更以0.05FS/ 分鐘的平均變化速度，使調(diào)節(jié)除熱管(8)的除熱能力從調(diào)節(jié)可 能范圍FS的100。/。向0。/。變化、或者、從0%向100%變化，進行自 動控制運轉(zhuǎn)。此時，反應(yīng)器溫度持續(xù)上升、發(fā)散，無法自動控 制溫度。
(2)反應(yīng)例2
持續(xù)下降、發(fā)散，無法自動控制溫度。
如反應(yīng)例1和2所示，在相同條件下多次實施丙烷的氨氧化 反應(yīng)，流化床內(nèi)的溫度向上升或下降的任意方向發(fā)散，每次均 不能控制溫度。
(1 )反應(yīng)例1
不改變設(shè)定溫度，設(shè)定調(diào)節(jié)閥的調(diào)速器，以便以0.05FS/ 分鐘的平均變化速度，使調(diào)節(jié)除熱管(8)的除熱能力從可調(diào)節(jié) 范圍FS的100%向0%變化、或者、從0%向100%變化，除此以夕卜， 與實施例5同樣制造馬來酸酐。此時，反應(yīng)器溫度持續(xù)上升、發(fā) 散，無法自動控制溫度。 (2 )反應(yīng)例2
在與反應(yīng)例l相同的條件下實施氣相放熱反應(yīng)，反應(yīng)器溫度 持續(xù)下降、發(fā)散，無法自動控制溫度。
如反應(yīng)例1和2所示，在相同條件下多次實施正丁烷的氧化反應(yīng)，流化床內(nèi)的溫度沿上升或下降的任意方向發(fā)散，每次均不能控制溫度。
(1 )反應(yīng)例1
實施例6中，不改變設(shè)定溫度，設(shè)定調(diào)節(jié)閥的調(diào)速器，以便以0.05FS/分鐘的平均變化速度，使調(diào)節(jié)除熱管(8)的除熱能力從可調(diào)節(jié)范圍FS的100%向0%變化、或者、從0%向100%變化，進行自動控制運轉(zhuǎn)。此時，反應(yīng)器溫度持續(xù)上升、發(fā)散，無法自動控制溫度。
(2 )反應(yīng)例2
在與反應(yīng)例l相同的條件下實施氣相放熱反應(yīng)，反應(yīng)器溫度持續(xù)下降、發(fā)散，無法自動控制溫度。
如反應(yīng)例1和2所示，在相同條件下多次實施苯酚的烷基化反應(yīng)，流化床內(nèi)的溫度向上升或下降的任意方向發(fā)散，每次均不能控制溫度。
從以上結(jié)果可知，使用本實施方式的溫度控制方法的實施例l ~ 6的氣相放熱反應(yīng)中，反應(yīng)器內(nèi)的溫度上升或下降均不發(fā)散，可精確地控制在某一定范圍。
與此相對，比較例l ~ 3的氣相放熱反應(yīng)由于調(diào)節(jié)除熱管的除熱能力的平均變化速度不為0.1FS/分鐘以上，因而伴隨反應(yīng)的進行，反應(yīng)器內(nèi)的溫度上升或下降均發(fā)散，反應(yīng)器內(nèi)的溫度控制困難。
工業(yè)上的可利用性
根據(jù)本發(fā)明，可精確地控制流化床反應(yīng)器的溫度，該流化床反應(yīng)器在工業(yè)上制造對各種合成樹脂 合成纖維的制造有用的單體時廣泛使用，在催化劑為最高收率的溫度區(qū)域內(nèi)可長期
穩(wěn)定地運轉(zhuǎn)。
2權(quán)利要求
1. 溫度控制方法，其為使用具有常規(guī)除熱管、調(diào)節(jié)除熱管和溫度檢測器的流化床反應(yīng)器實施氣相放熱反應(yīng)時的溫度控制方法，該方法包括(i)通過前述常規(guī)除熱管除熱的同時，通過前述溫度檢測器檢測前述流化床反應(yīng)器內(nèi)的溫度的工序；(ii)檢測的溫度偏離設(shè)定溫度時，以0.1FS/分鐘以上的平均變化速度，使前述調(diào)節(jié)除熱管的除熱能力從可調(diào)節(jié)范圍FS的10％以下向90％以上變化、或者、從90％以上向10％以下變化，以將前述流化床反應(yīng)器內(nèi)的溫度向設(shè)定溫度調(diào)節(jié)的工序。
2. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的方法，在實施前述氣相放熱反應(yīng) 的溫度范圍中，總反應(yīng)熱為50~ 2500kJ/mol (原料)，且前述總 反應(yīng)熱的對溫度的偏微分系數(shù)為0.2~ 40kJ/mol (原料).K。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法，前述氣相》支熱反應(yīng)為以 丙烷和/或丙烯為原料的氣相氨氧化反應(yīng)，反應(yīng)的產(chǎn)物為丙烯 腈。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法，前述氣相》欠熱反應(yīng)為以 選自正丁烷、1- 丁烯、2-丁烯、丁二烯、苯所組成的組中的l 種以上為原料的氣相氧化反應(yīng)，反應(yīng)的產(chǎn)物為馬來酸酐。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法，前述氣相放熱反應(yīng)為以 異丁烯和/或異丁烷為原料的氣相氨氧化反應(yīng)，反應(yīng)的產(chǎn)物為曱 基丙烯腈。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法，前述氣相放熱反應(yīng)為以 鄰二曱苯和/或萘為原料的氣相氧化反應(yīng)，反應(yīng)的產(chǎn)物為鄰苯二曱酸酐。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法，前述氣相放熱反應(yīng)為以 苯酚和曱醇為原料的氣相烷基化反應(yīng)，反應(yīng)的產(chǎn)物為2，6- 二曱 苯酚和/或鄰曱酚。
8. 才艮據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法，前述氣相;改熱反應(yīng)為以 曱烷和/或甲醇為原料的氣相氨氧化反應(yīng)，反應(yīng)的產(chǎn)物為氫氰酸 (HCN)。
9. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法，前述氣相放熱反應(yīng)為以 選自乙烷、乙烯、乙醇所組成的組中的l種以上為原料的氣相氨 氧化反應(yīng)，反應(yīng)的產(chǎn)物為乙腈。
10. —種制造方法，其為使用具有常規(guī)除熱管、調(diào)節(jié)除熱 管和溫度檢測器的流化床反應(yīng)器的目標化合物的制造方法，該 制造方法包括(a) 向填充有催化劑的前述流化床反應(yīng)器中供給原料，實 施氣相;改熱反應(yīng)的工序；(b) 通過前述常規(guī)除熱管除熱的同時，通過前述溫度4全測 器檢測前述流化床反應(yīng)器內(nèi)的溫度的工序；(c) 檢測的溫度偏離設(shè)定溫度時，以0.1FS/分鐘以上的平 均變化速度，使前述調(diào)節(jié)除熱管的除熱能力從可調(diào)節(jié)范圍FS的 10%以下向90%以上變化、或者、從90%以上向10%以下變化， 以將前述流化床反應(yīng)器內(nèi)的溫度向設(shè)定溫度調(diào)節(jié)的工序。
全文摘要
提供一種溫度控制方法，其在用流化床反應(yīng)器實施氣相放熱反應(yīng)時，可更精確地控制流動反應(yīng)器內(nèi)的溫度。使用具有常規(guī)除熱管、調(diào)節(jié)除熱管和溫度檢測器的流化床反應(yīng)器實施氣相放熱反應(yīng)時的溫度控制方法，該方法包括(i)通過前述常規(guī)除熱管除熱的同時，通過前述溫度檢測器檢測前述流化床反應(yīng)器內(nèi)的溫度的工序；(ii)檢測的溫度偏離設(shè)定溫度時，以0.1FS/分鐘以上的平均變化速度，使前述調(diào)節(jié)除熱管的除熱能力從可調(diào)節(jié)范圍FS的10％以下向90％以上變化、或者、從90％以上向10％以下變化，以將前述流化床反應(yīng)器內(nèi)的溫度向設(shè)定溫度調(diào)節(jié)的工序。
文檔編號B01J8/24GK101507907SQ20081000616
公開日2009年8月19日 申請日期2008年2月15日 優(yōu)先權(quán)日2008年2月15日
發(fā)明者杉山直樹, 福薗敏彥 申請人:旭化成化學株式會社