JP5239607B2

JP5239607B2 - Plate reactor

Info

Publication number: JP5239607B2
Application number: JP2008207351A
Authority: JP
Inventors: 康之坂倉; 洋治川谷; 公克神野; 真治磯谷
Original assignee: Mitsubishi Chemical Corp
Current assignee: Mitsubishi Chemical Corp
Priority date: 2008-08-11
Filing date: 2008-08-11
Publication date: 2013-07-17
Anticipated expiration: 2028-08-11
Also published as: JP2010042339A

Description

本発明はプレート式反応器に関する。 The present invention relates to a plate reactor.

プロパン、プロピレン、又はアクロレインの気相接触酸化反応のような、発熱又は吸熱を伴い、粒状の固体触媒が用いられる気相反応に用いられる反応器としては、例えば、原料ガスを反応させるための反応容器と、伝熱管を有し、前記反応容器内に並んで設けられる複数の伝熱プレートと、前記伝熱管に熱媒体を供給する装置と、を有し、前記反応容器は、供給されたガスが、隣り合う伝熱プレート間の隙間を通って排出される容器であり、前記伝熱プレートは、断面形状の周縁又は端縁で連結している複数の前記伝熱管を含み、隣り合う伝熱プレート間の隙間に触媒が充填されるプレート式反応器が知られている（例えば、特許文献１参照）。 As a reactor used in a gas phase reaction in which a particulate solid catalyst is used, such as a gas phase catalytic oxidation reaction of propane, propylene, or acrolein, and a granular solid catalyst is used, for example, a reaction for reacting a raw material gas A container, a plurality of heat transfer plates provided side by side in the reaction vessel, and a device for supplying a heat medium to the heat transfer tube, wherein the reaction vessel is supplied gas Is a container that is discharged through a gap between adjacent heat transfer plates, and the heat transfer plate includes a plurality of the heat transfer tubes that are connected at a peripheral edge or an edge of a cross-sectional shape. A plate reactor in which a catalyst is filled in a gap between plates is known (see, for example, Patent Document 1).

このようなプレート式反応器は、一般に、隣り合う伝熱プレート間の隙間に形成される複数の触媒層を有し、また伝熱プレートと触媒との接触性に優れていることから、前記気相反応による生成物を大量に効率よく製造する観点で優れている。
一方で上記プレート式反応器では、触媒層が複数回に折れ曲がる波状の流路として形成されているために、伝熱プレートと触媒との熱交換には優れるものの、同時に触媒層の圧力損失が増大することがあった。そのため、プレート式反応器において、良好な伝熱効率を得るとともに、プレート式反応器内部の触媒層における圧力損失を低減できる技術が求められている。
特開２００４−２０２４３０号公報 Such a plate reactor generally has a plurality of catalyst layers formed in the gaps between adjacent heat transfer plates and has excellent contact between the heat transfer plates and the catalyst. It is excellent from the viewpoint of efficiently producing a product by a phase reaction in a large amount.
On the other hand, in the above plate reactor, the catalyst layer is formed as a wavy flow path that bends multiple times, so it excels in heat exchange between the heat transfer plate and the catalyst, but at the same time the pressure loss of the catalyst layer increases. There was something to do. Therefore, there is a need for a technique that can obtain good heat transfer efficiency and reduce pressure loss in the catalyst layer inside the plate reactor in the plate reactor.
JP 2004-202430 A

本発明は、良好な伝熱効率を得るとともに、触媒層の圧力損失を低減できるプレート式反応器を提供する。 The present invention provides a plate reactor capable of obtaining good heat transfer efficiency and reducing the pressure loss of the catalyst layer.

本発明は、プレート式反応器において、隣り合う伝熱プレートが所定の関係を有するように配列されているプレート式反応器を提供する。 The present invention provides a plate reactor in which adjacent heat transfer plates are arranged so as to have a predetermined relationship.

すなわち本発明は、原料ガスを反応させるための反応容器と、前記反応容器内に並んで配列され、断面形状の周縁又は端縁が一直線上で連結している複数の伝熱管を含む複数の伝熱プレートと、隣り合う伝熱プレート間の隙間に触媒が充填されてなる触媒層とを有するプレート式反応器であって、前記伝熱プレートは、前記原料ガスの流れ方向と垂直方向であって、伝熱プレートの長さ方向と垂直方向に測定した場合の隣り合う伝熱プレート間の触媒層厚さの最大値（Ｓ２）と、隣り合う伝熱プレート間の触媒層厚さの最小距離（Ｓ１）とが、１＜Ｓ２／Ｓ１≦２の関係を有するように配列されていることを特徴とする、プレート式反応器を提供する。 That is, the present invention comprises a plurality of heat transfer tubes including a reaction vessel for reacting a raw material gas and a plurality of heat transfer tubes arranged side by side in the reaction vessel and having peripheral edges or edges of the cross-sectional shape connected in a straight line. A plate reactor having a heat plate and a catalyst layer in which a catalyst is filled in a gap between adjacent heat transfer plates, the heat transfer plate being in a direction perpendicular to the flow direction of the source gas, The maximum value (S2) of the catalyst layer thickness between adjacent heat transfer plates when measured in the direction perpendicular to the length direction of the heat transfer plate, and the minimum distance of the catalyst layer thickness between adjacent heat transfer plates ( And S1) are arranged so as to have a relationship of 1 <S2 / S1 ≦ 2.

また本発明は、前記伝熱管の連結部における触媒層側の伝熱面角度が、３０°以上である前記プレート式反応器を提供する。 Moreover, this invention provides the said plate type reactor whose heat transfer surface angle by the side of a catalyst layer in the connection part of the said heat exchanger tube is 30 degrees or more.

また本発明は、前記触媒層のガス入口からガスの流れ方向の該触媒層の長さの５０％長さまでの領域において、前記１＜Ｓ２／Ｓ１≦２の関係を有するように伝熱プレートが配列されている前記プレート式反応器を提供する。 Further, in the present invention, the heat transfer plate has a relationship of 1 <S2 / S1 ≦ 2 in a region from the gas inlet of the catalyst layer to 50% of the length of the catalyst layer in the gas flow direction. An array of said plate reactors is provided.

また本発明は、前記触媒層のガス入口からガスの流れ方向の該触媒層の長さの５０％長さまでの領域において、前記伝熱管の連結部における触媒層側の伝熱面角度が、３０°以上である前記プレート式反応器を提供する。 In the present invention, in the region from the gas inlet of the catalyst layer to 50% of the length of the catalyst layer in the gas flow direction, the heat transfer surface angle on the catalyst layer side in the connection portion of the heat transfer tube is 30 The plate-type reactor having a temperature of at least ° is provided.

さらに本発明は、前記原料ガスの流れ方向と垂直方向であって、伝熱プレートの長さ方向と垂直方向に測定した場合の隣り合う伝熱プレートの伝熱管の触媒層側の頂点間距離が２ｍｍ以上である前記プレート式反応器を提供する。 Furthermore, the present invention provides a distance between the apexes on the catalyst layer side of the heat transfer tubes of adjacent heat transfer plates when measured in a direction perpendicular to the flow direction of the source gas and in a direction perpendicular to the length direction of the heat transfer plates. The plate reactor is 2 mm or more.

さらに本発明は、炭素数３及び４の炭化水素、並びにターシャリーブタノールからなる群から選ばれる反応原料ガスを酸化し、不飽和脂肪族アルデヒドまたは不飽和脂肪酸を製造するための気相接触酸化反応に用いられる前記プレート式反応器を提供する。 Further, the present invention provides a gas phase catalytic oxidation reaction for producing an unsaturated aliphatic aldehyde or an unsaturated fatty acid by oxidizing a reaction raw material gas selected from the group consisting of hydrocarbons having 3 and 4 carbon atoms and tertiary butanol. The plate reactor used in the present invention is provided.

本発明によれば、プレート式反応器において、原料ガスの流れ方向と垂直方向であって、伝熱プレートの長さ方向と垂直方向に測定した場合の隣り合う伝熱プレート間の触媒層厚さの最大値（Ｓ２）と、隣り合う伝熱プレート間の触媒層厚さの最小距離（Ｓ１）とが、１＜Ｓ２／Ｓ１≦２の関係を有するように配列されていることから、プレート式反応器において圧力損失を低減することができるとともに、伝熱プレートと触媒との熱交換が効率よく行われ、良好な伝熱効率が得られる。 According to the present invention, in a plate reactor, the catalyst layer thickness between adjacent heat transfer plates when measured in a direction perpendicular to the flow direction of the source gas and perpendicular to the length direction of the heat transfer plates. Since the maximum value (S2) and the minimum distance (S1) of the catalyst layer thickness between adjacent heat transfer plates are arranged to have a relationship of 1 <S2 / S1 ≦ 2, the plate type In the reactor, pressure loss can be reduced, and heat exchange between the heat transfer plate and the catalyst is efficiently performed, and good heat transfer efficiency can be obtained.

また本発明では、前記伝熱管の連結部における触媒層側の伝熱面角度が、３０°以上であることで、前記伝熱管の接合部における原料ガスの混合が促進され、伝熱効率が向上するとともに、触媒層の断面形状が好適なものとなり、圧力損失を低減できる。また、原料ガスの反応転化率の部分的な低下を防止でき、部分的な転化率の低下を防止できる。 Moreover, in this invention, mixing of the raw material gas in the junction part of the said heat exchanger tube is accelerated | stimulated because the heat transfer surface angle by the side of the catalyst layer in the connection part of the said heat exchanger tube is 30 degrees or more, and heat transfer efficiency improves. At the same time, the cross-sectional shape of the catalyst layer becomes suitable, and the pressure loss can be reduced. Moreover, the partial fall of the reaction conversion rate of source gas can be prevented, and the fall of the partial conversion rate can be prevented.

本発明のプレート式反応器は、原料ガスを反応させるための反応容器と、前記反応容器内に並んで設けられる複数の伝熱プレートと、隣り合う伝熱プレート間の隙間に触媒が充填されてなる触媒層とを有する。 The plate reactor according to the present invention includes a reaction vessel for reacting a raw material gas, a plurality of heat transfer plates provided side by side in the reaction vessel, and a gap between adjacent heat transfer plates filled with a catalyst. And a catalyst layer.

前記反応容器は、並列する複数の伝熱プレートが収容され、供給された原料ガスが、隣り合う伝熱プレート間の隙間を通って排出される容器である。前記反応容器には、例えば、原料ガスの流れ方向に対する横断面の形状が矩形であるケーシングや、前記横断面の形状が円形であるシェルが用いられる。 The reaction container is a container in which a plurality of parallel heat transfer plates are accommodated and the supplied source gas is discharged through a gap between adjacent heat transfer plates. For the reaction vessel, for example, a casing having a rectangular cross section with respect to the flow direction of the source gas or a shell having a circular cross section is used.

前記反応容器は、通常、一対の通気口を有する。前記一対の通気口は、一方が反応容器に供給される原料ガスの供給口となり、他方が反応容器で生成した生成ガスの排出口となる。通気口の形態は、反応容器へのガスの供給と反応容器からのガスの排出とが行われる形状であれば特に限定されない。一対の通気口は、対向して設けられていることが好ましい。このような通気口としては、例えば、ケーシングやシェルの両端に設けられる一対の通気口や、シェルの中心軸を含む中心部とシェルの内周部とにそれぞれ円筒状に形成され、シェルの横断面において放射状にガスを通気させる一対の通気口が挙げられる。 The reaction vessel usually has a pair of vents. One of the pair of vents serves as a supply port for a raw material gas supplied to the reaction vessel, and the other serves as a discharge port for a product gas generated in the reaction vessel. The form of the vent is not particularly limited as long as the gas is supplied to the reaction vessel and the gas is discharged from the reaction vessel. The pair of vent holes are preferably provided to face each other. As such a vent, for example, a pair of vents provided at both ends of a casing or a shell, or a cylindrical portion formed in a central portion including the central axis of the shell and an inner peripheral portion of the shell, respectively, the crossing of the shell A pair of vents for allowing gas to flow radially on the surface may be mentioned.

前記伝熱プレートは、断面形状の周縁又は端縁が一直線上で連結している複数の伝熱管を含む。このような伝熱プレートは、円弧、楕円弧、多辺形等のパターンが連続して形成された二枚の波板を両波板のパターンの端に形成される凸縁で互いに接合することによって形成することができる。又は伝熱プレートは、複数の前記伝熱管を周縁又は端縁で連結して形成することができる、又は伝熱プレートは、複数の前記伝熱管を反応容器において周縁又は端縁で接するように積み重ねて形成することができる。 The heat transfer plate includes a plurality of heat transfer tubes in which peripheral edges or edges of the cross-sectional shape are connected in a straight line. Such a heat transfer plate is formed by joining two corrugated plates in which patterns of arcs, elliptical arcs, polygons, etc. are continuously formed to each other with convex edges formed at the ends of the patterns of both corrugated plates. Can be formed. Alternatively, the heat transfer plate can be formed by connecting a plurality of the heat transfer tubes at the peripheral edge or edge, or the heat transfer plates are stacked so that the plurality of the heat transfer tubes are in contact with each other at the peripheral edge or the edge in the reaction vessel. Can be formed.

上記伝熱プレートの形状や大きさは、反応容器の形状や大きさに応じて決められるが、一般に矩形であり、例えば縦（すなわち伝熱管の連結高さ）が０．５〜６ｍであり、横（すなわち伝熱管の長さ）が０．０５〜１０ｍである。 The shape and size of the heat transfer plate are determined according to the shape and size of the reaction vessel, but are generally rectangular, for example, the length (that is, the connection height of the heat transfer tubes) is 0.5 to 6 m, The width (that is, the length of the heat transfer tube) is 0.05 to 10 m.

反応容器において伝熱プレートは、原料ガスの流れ方向と垂直方向であって、伝熱プレートの長さ方向と垂直方向に測定した場合の隣り合う伝熱プレート間の触媒層厚さの最大値（Ｓ２）と、隣り合う伝熱プレート間の触媒層厚さの最小距離（Ｓ１）とが、１＜Ｓ２／Ｓ１≦２の関係を有するように配列される。このように配列されることで、触媒層の厚さの変化量が好適なものとなり、プレート式反応器内の触媒層における圧力損失を低減させることができる。Ｓ２／Ｓ１＞２となると、触媒層内のガスの線速度の変化量が大きくなり、圧力損失が増大する。 In the reaction vessel, the heat transfer plate is perpendicular to the flow direction of the raw material gas, and the maximum value of the catalyst layer thickness between adjacent heat transfer plates when measured in the direction perpendicular to the length direction of the heat transfer plate ( S2) and the minimum distance (S1) of the catalyst layer thickness between adjacent heat transfer plates are arranged so as to have a relationship of 1 <S2 / S1 ≦ 2. By arranging in this way, the amount of change in the thickness of the catalyst layer becomes suitable, and the pressure loss in the catalyst layer in the plate reactor can be reduced. When S2 / S1> 2, the amount of change in the linear velocity of the gas in the catalyst layer increases, and the pressure loss increases.

図１〜３に示されるように、本発明では、伝熱プレート間の隙間を触媒層の厚さとし、Ｓ２は、原料ガスの流れ方向と垂直方向であって、伝熱プレートの長さ方向と垂直方向の隣り合う伝熱プレート間の触媒層の厚さの最大距離であり、Ｓ１（スロート）は触媒層の厚さの最小距離である。
本発明のＳ２は、例えば図１〜３に示されるように、伝熱管の連結部を結んで形成される直線を伝熱プレートの中心軸としたとき、一対の伝熱プレートが平行かつ互いに伝熱管の中心軸の半分に相当する距離だけ上下に離れている場合には、一方の伝熱管の中心軸と、もう一方の伝熱管の中心軸から触媒層側に最も離れた伝熱管の外面を通る中心軸に平行な軸までの距離となる。
上記の場合以外、例えば一対の伝熱プレートの上下方向の距離が上記の関係ではない場合、Ｓ２は、伝熱管の凸縁の連結部から、伝熱プレートの中心軸の垂直方向であって、伝熱プレートの長さ方向と垂直方向に伸ばして、隣り合う伝熱プレートの伝熱管の触媒層側の外面までの距離を測定することによって求められる。
ここで本発明において、伝熱プレートの長さ方向とは、例えば図４で示すように伝熱プレートを縦に配列したとき、伝熱プレート（伝熱管）の幅の方向（図４中のＷ）を意味する。
一方、Ｓ１は、隣り合う伝熱プレートの伝熱管の外面間の距離の最小値を測定することにより求められ、例えば、伝熱プレートを円弧のパターンが連続して形成された二枚の波板を両波板のパターンの端に形成される凸縁で互いに接合することによって形成し、波板の形状が円弧で近似できる場合には円弧の中心点を結ぶ直線と波板の触媒層側の外面との交点間の距離を測定することによって求めることができる。 As shown in FIGS. 1 to 3, in the present invention, the gap between the heat transfer plates is the thickness of the catalyst layer, and S2 is a direction perpendicular to the flow direction of the raw material gas and the length direction of the heat transfer plate. The maximum distance of the catalyst layer thickness between adjacent heat transfer plates in the vertical direction, and S1 (throat) is the minimum distance of the catalyst layer thickness.
1-3, for example, as shown in FIGS. 1 to 3, when a straight line formed by connecting the connecting portions of the heat transfer tubes is used as the central axis of the heat transfer plate, the pair of heat transfer plates are parallel to each other. When separated by a distance equivalent to half of the center axis of the heat pipe, the center axis of one heat transfer pipe and the outer surface of the heat transfer pipe farthest from the center axis of the other heat transfer pipe to the catalyst layer side It is the distance to the axis parallel to the passing central axis.
Other than the above case, for example, when the distance in the vertical direction of the pair of heat transfer plates is not the above relationship, S2 is the direction perpendicular to the central axis of the heat transfer plate from the connecting portion of the convex edge of the heat transfer tube, It is obtained by extending in the direction perpendicular to the length direction of the heat transfer plate and measuring the distance to the outer surface on the catalyst layer side of the heat transfer tube of the adjacent heat transfer plate.
Here, in the present invention, the length direction of the heat transfer plate is, for example, the direction of the width of the heat transfer plate (heat transfer tube) (W in FIG. 4) when the heat transfer plates are arranged vertically as shown in FIG. ).
On the other hand, S1 is calculated | required by measuring the minimum value of the distance between the outer surfaces of the heat exchanger tube of an adjacent heat transfer plate, for example, two corrugated plates in which the arc pattern was continuously formed in the heat transfer plate When the corrugated plate shape can be approximated by an arc, the straight line connecting the center point of the arc and the catalyst layer side of the corrugated plate is used. It can be determined by measuring the distance between intersections with the outer surface.

上記Ｓ２とＳ１は、それぞれ、伝熱プレートの同じ反応帯域において測定される値である。同じ反応帯域とは、原料ガスの流れ方向と垂直方向に測定した場合の触媒層の平均層厚さが同じ領域をいう。触媒層の平均層厚さは以下の式から求められる。
（式）
［触媒層の平均層厚さ］＝［触媒層の体積］÷［伝熱プレートの長さ（幅）（図１における紙面に垂直方向の長さ）］÷［伝熱プレートの原料ガスの流れ方向の長さ］
（ここで、［触媒層の体積］は、触媒層が形成される一対の伝熱プレートを地面に対して垂直に保ち、かつ底（各反応帯域の最も下面）に蓋を設置して、一対の伝熱プレートに挟まれた空間内に水などの液体又は直径１ｍｍ以下のガラスビーズを注ぎいれたときに、該空間を満たすのに必要な水などの液体又は直径１ｍｍ以下のガラスビーズの体積とする。） S2 and S1 are values measured in the same reaction zone of the heat transfer plate. The same reaction zone refers to a region where the average layer thickness of the catalyst layer is the same when measured in the direction perpendicular to the flow direction of the source gas. The average layer thickness of the catalyst layer can be obtained from the following equation.
(formula)
[Average catalyst layer thickness] = [Catalyst layer volume] / [Heat transfer plate length (width) (length in the direction perpendicular to the paper surface in FIG. 1)] / [Heat transfer plate material gas flow] Direction length]
(Here, [volume of catalyst layer] means that a pair of heat transfer plates on which the catalyst layer is formed is kept perpendicular to the ground, and a lid is placed on the bottom (the bottom surface of each reaction zone). When a liquid such as water or a glass bead having a diameter of 1 mm or less is poured into the space sandwiched between the heat transfer plates, the volume of the liquid such as water or the glass bead having a diameter of 1 mm or less necessary to fill the space And)

上記スロートＳ２とスロートＳ１の関係はＳ２／Ｓ１≦１．９５であることがより好ましく、Ｓ２／Ｓ１≦１．９０であることが特に好ましい。
本発明において、Ｓ２／Ｓ１は１＜Ｓ２／Ｓ１の関係を満たす。伝熱プレートに凹凸が
全くないとき、Ｓ２／Ｓ１の値は１になる。Ｓ２／Ｓ１は、反応原料ガスの流速変化によって反応原料ガス流れの混合を促進し、触媒層中心部と伝熱プレート表面近傍との温度差を縮小することで、伝熱効率の向上を図る観点から１．３≦Ｓ２／Ｓ１であることがより好ましく、１．６≦Ｓ２／Ｓ１であることが更に好ましい。
このような関係を満たす範囲において、伝熱プレートは、隣り合う伝熱プレートの表面の凸縁が互いに対向するように並べられてもよいし、一方の伝熱プレートの表面の凸縁が他方の伝熱プレートの表面の凹縁に対向するように並べられてもよい。高い伝熱効率を確保する観点から、一方の伝熱プレートの表面の凸縁が他方の伝熱プレートの表面の凹縁に対してガスの流れ方向の垂直方向に平行に対向するように並べられること、すなわち、一対の伝熱プレートが平行かつ互いに伝熱管の中心軸の半分に相当する距離だけ上下に離れていることが特に好ましい。 The relationship between the throat S2 and the throat S1 is more preferably S2 / S1 ≦ 1.95, and particularly preferably S2 / S1 ≦ 1.90.
In the present invention, S2 / S1 satisfies the relationship 1 <S2 / S1. The value of S2 / S1 is 1 when there is no unevenness on the heat transfer plate. From the viewpoint of improving heat transfer efficiency, S2 / S1 promotes mixing of the reaction raw material gas flow by changing the flow rate of the reaction raw material gas, and reduces the temperature difference between the center of the catalyst layer and the surface of the heat transfer plate. It is more preferable that 1.3 ≦ S2 / S1, and it is further preferable that 1.6 ≦ S2 / S1.
In a range satisfying such a relationship, the heat transfer plates may be arranged so that the convex edges of the surfaces of adjacent heat transfer plates face each other, or the convex edges of the surface of one heat transfer plate are the other. You may arrange so that the concave edge of the surface of a heat exchanger plate may be opposed. From the viewpoint of ensuring high heat transfer efficiency, the convex edge of the surface of one heat transfer plate should be arranged so as to face the concave edge of the surface of the other heat transfer plate in parallel to the direction perpendicular to the gas flow direction. That is, it is particularly preferable that the pair of heat transfer plates are parallel and are separated from each other by a distance corresponding to half of the center axis of the heat transfer tube.

上記Ｓ２／Ｓ１の値は、例えば伝熱プレートを円弧、楕円弧、多辺形等のパターンが連続して形成された二枚の波板を両波板のパターンの端に形成される凸縁で互いに接合することによって形成する場合には、上記波板の波高さ（Ｈ）や波の周期（Ｌ）、隣り合う伝熱プレート間の距離（伝熱プレートの断面において、伝熱管の連結部を結んで形成される直線を伝熱プレートの軸としたときに、一方の伝熱プレートの軸と隣り合う伝熱プレートの軸との距離：Ｐ）を適宜調整することで調整できる。 The value of S2 / S1 is, for example, a convex edge formed on the end of the pattern of both corrugated plates by using two corrugated plates in which the heat transfer plate is formed in a continuous pattern of arcs, elliptical arcs, polygons, etc. When formed by joining together, the wave height (H) and wave period (L) of the corrugated plate, the distance between adjacent heat transfer plates (in the cross section of the heat transfer plate, the connecting portion of the heat transfer tubes When the straight line formed by connecting is used as the axis of the heat transfer plate, it can be adjusted by appropriately adjusting the distance (P) between the axis of one heat transfer plate and the axis of the adjacent heat transfer plate.

上記（Ｈ）は通常、５〜５０ｍｍであることが好ましく、１０〜３０ｍｍであることがより好ましい。また、上記（Ｌ）は通常、１０〜１００ｍｍであることが好ましく、２０〜５０ｍｍであることがより好ましい。上記（Ｐ）は通常、１０〜５０ｍｍである。
伝熱プレートを、複数の伝熱管を周縁又は端縁で連結して形成する場合や、複数の前記伝熱管を反応容器において周縁又は端縁で接するように積み重ねて形成する場合には、伝熱管の断面形状を調整したり、上記（Ｐ）を適宜調整することで、上記Ｓ２／Ｓ１の値を調整できる。伝熱管の断面形状は、円形でもよいし、楕円形やラグビーボール型等の略円形でもよいし、矩形や菱形等の多角形でもよい。 The above (H) is usually preferably 5 to 50 mm, and more preferably 10 to 30 mm. In addition, the above (L) is usually preferably 10 to 100 mm, more preferably 20 to 50 mm. Said (P) is 10-50 mm normally.
When the heat transfer plate is formed by connecting a plurality of heat transfer tubes at the periphery or edge, or when the plurality of heat transfer tubes are stacked to be in contact with the periphery or edge at the reaction vessel, the heat transfer tube The value of S2 / S1 can be adjusted by adjusting the cross-sectional shape or adjusting (P) as appropriate. The cross-sectional shape of the heat transfer tube may be a circle, a substantially circular shape such as an elliptical shape or a rugby ball shape, or a polygonal shape such as a rectangular shape or a rhombus shape.

上記Ｓ２／Ｓ１の値が本願発明の範囲を満たすように伝熱プレートを配列することで、上記のように圧力損失を低減できるばかりでなく、プレート式反応器本来の良好な伝熱効率が得られることにより、触媒層の温度を平滑化できる。 By arranging the heat transfer plates so that the value of S2 / S1 satisfies the range of the present invention, not only the pressure loss can be reduced as described above, but also the original good heat transfer efficiency of the plate reactor can be obtained. As a result, the temperature of the catalyst layer can be smoothed.

また、伝熱プレートは、触媒層のガス入口から、ガスの流れ方向の触媒層の長さの５０％長さまでの領域において本発明で規定する上記Ｓ２／Ｓ１の値を満たすように配列することが好ましい。通常、酸化反応において、上記の領域では原料ガスの反応性が高く、この領域の反応熱は触媒層全体の９０％程度にも相当するので、高い伝熱効率が求められる。反応熱は、触媒層のガス入口から、ガスの流れ方向の触媒層の長さの３０％長さまでの領域では、触媒層当たりでさらに多く発生し、その割合は触媒層全体の６０〜７０％にも達する。このことから、触媒層のガス入口から、ガスの流れ方向の触媒層の長さの３０％長さまでの領域において本発明で規定する上記Ｓ２／Ｓ１の値を満たすように配列することがより好ましい。伝熱プレートが本発明で規定する上記Ｓ２／Ｓ１の値を満たすように上記領域に配列することは、当該領域における触媒層の温度の平滑化に寄与しつつ、当該領域での圧力損失の低減に寄与できる。 The heat transfer plate should be arranged so as to satisfy the value of S2 / S1 defined in the present invention in a region from the gas inlet of the catalyst layer to 50% of the length of the catalyst layer in the gas flow direction. Is preferred. Usually, in the oxidation reaction, the reactivity of the raw material gas is high in the above-mentioned region, and the reaction heat in this region corresponds to about 90% of the entire catalyst layer, so that high heat transfer efficiency is required. In the region from the gas inlet of the catalyst layer to 30% of the length of the catalyst layer in the gas flow direction, more reaction heat is generated per catalyst layer, and the proportion is 60 to 70% of the total catalyst layer. Also reach. For this reason, it is more preferable to arrange so as to satisfy the value of S2 / S1 defined in the present invention in the region from the gas inlet of the catalyst layer to 30% of the length of the catalyst layer in the gas flow direction. . Arranging in the region so that the heat transfer plate satisfies the value of S2 / S1 defined in the present invention contributes to smoothing of the temperature of the catalyst layer in the region, and reduces the pressure loss in the region. Can contribute.

また、本発明のプレート式反応器では、上記伝熱プレートに含まれる伝熱管の連結部における触媒層側の伝熱面角度が、３０°以上であることが好ましく、４０°以上であることがより好ましく、５０°以上であることが特に好ましい。ここでいう伝熱管の連結部における触媒層側の伝熱面角度とは、図１や図２に示すように、伝熱プレートの長さ方向と垂直方向の伝熱プレートの断面において、伝熱プレートの伝熱管の連結部を基点として、上下の伝熱管の外面に接する線が形成する触媒層側の角度（θ）をいう。伝熱面角度は、
例えば図１のように、伝熱管の形状がラグビーボール型の略円形である場合には、伝熱管の連結部を基点として上下の伝熱管の外面に接する各接線が形成する触媒層側の角度であり、図２のように、伝熱管が菱形である場合には、伝熱管の連結部を基点として上下の伝熱管の各外面が形成する触媒層側の角度である。
なお、伝熱面角度の上限については特に限定されないが、伝熱プレートと触媒との伝熱効率を保つために、１２０°以下であることが好ましく、１００°以下であることが特に好ましい。 In the plate reactor of the present invention, the heat transfer surface angle on the catalyst layer side in the connecting portion of the heat transfer tubes included in the heat transfer plate is preferably 30 ° or more, and preferably 40 ° or more. More preferably, it is particularly preferably 50 ° or more. The heat transfer surface angle on the catalyst layer side in the connecting portion of the heat transfer tube here is, as shown in FIGS. 1 and 2, the heat transfer in the cross section of the heat transfer plate in the direction perpendicular to the length direction of the heat transfer plate. The angle (θ) on the catalyst layer side formed by a line in contact with the outer surface of the upper and lower heat transfer tubes, starting from the connecting portion of the heat transfer tubes of the plate. The heat transfer surface angle is
For example, as shown in FIG. 1, when the shape of the heat transfer tube is a rugby ball-type substantially circular shape, the angle on the catalyst layer side formed by each tangent that touches the outer surface of the upper and lower heat transfer tubes with the connection portion of the heat transfer tubes as a base As shown in FIG. 2, when the heat transfer tube has a diamond shape, the angle is on the catalyst layer side formed by the outer surfaces of the upper and lower heat transfer tubes with the connection portion of the heat transfer tubes as a base point.
The upper limit of the heat transfer surface angle is not particularly limited, but is preferably 120 ° or less, and particularly preferably 100 ° or less, in order to maintain the heat transfer efficiency between the heat transfer plate and the catalyst.

伝熱面角度が３０°以上であることにより、伝熱プレートの長さ方向と垂直方向の触媒層の断面形状が好適なものとなり、圧力損失を低減できる。また、伝熱面角度が３０°以上であることにより、伝熱管の連結部付近の触媒層にガスが滞留する部分、すなわちデッドスペースができることを防ぐことができる。伝熱面角度が上記範囲であれば、供給された原料ガスは、伝熱管の連結部を過ぎて、伝熱管の外面に衝突し、ガスの流れの方向が変化する。このとき、慣性力を有するガスは触媒層内において混合が促進され、触媒層の中心付近に存在する高温のガスが入れ替わる。このことにより、触媒層内の温度分布が平滑化され、良好な伝熱効率が得られる。
伝熱面角度が３０°未満であると、伝熱管の連結部付近の触媒層にガスが滞留する部分、すなわちデッドスペースが生じてガスの渦が発生し、ガスの滞留が起こる。渦中に存在するガスは触媒層内の滞留時間が長くなり、原料ガス全体の触媒層内の滞留時間も長くなる。
この場合、渦に存在しないガスの滞留時間は短くなり、反応転化率が低下する一方で、滞留時間の長い原料ガスは選択率が低下する。結果として、反応による目的成分の収量が低下する。 When the heat transfer surface angle is 30 ° or more, the cross-sectional shape of the catalyst layer in the direction perpendicular to the length direction of the heat transfer plate is suitable, and pressure loss can be reduced. Moreover, when the heat transfer surface angle is 30 ° or more, it is possible to prevent a portion where gas stays in the catalyst layer in the vicinity of the connection portion of the heat transfer tube, that is, a dead space. If the heat transfer surface angle is in the above range, the supplied raw material gas passes through the connection portion of the heat transfer tube and collides with the outer surface of the heat transfer tube, and the direction of gas flow changes. At this time, mixing of the gas having inertial force is promoted in the catalyst layer, and the high-temperature gas existing near the center of the catalyst layer is replaced. Thereby, the temperature distribution in the catalyst layer is smoothed, and good heat transfer efficiency is obtained.
When the heat transfer surface angle is less than 30 °, a portion where gas stays in the catalyst layer in the vicinity of the connection portion of the heat transfer tube, that is, a dead space is generated, gas vortex is generated, and gas stays. The gas present in the vortex has a longer residence time in the catalyst layer, and the residence time in the catalyst layer of the entire raw material gas also becomes longer.
In this case, the residence time of the gas that does not exist in the vortex is shortened and the reaction conversion rate is lowered, while the raw material gas having a long residence time is lowered in selectivity. As a result, the yield of the target component due to the reaction decreases.

また、前記伝熱面角度は、触媒層のガス入口から、ガスの流れ方向の触媒層の長さの５０％長さまでの領域において上記範囲を満たすことが好ましい。通常、酸化反応において、上記の領域では原料ガスの反応性が高く、この領域では９０％もの反応転化率が達成されるので、高い伝熱効率と反応生産性が求められる。反応転化は、触媒層のガス入口から、ガスの流れ方向の触媒層の長さの３０％長さまでの領域では、触媒層当たりでさらに多く達成され、その割合は触媒層全体の６０から７０％にも達する。このことから、触媒層のガス入口から、ガスの流れ方向の触媒層の長さの３０％長さまでの領域において上記伝熱面角度の値を満たすことがより好ましい。上記領域において伝熱面角度が上記範囲を満たすことは、当該領域における触媒層の温度の平滑化に寄与しつつ、当該領域におけるガスの反応転化率の低下と選択率の低下を防止できる。結果として、反応による目的成分の収量が向上する。 The heat transfer surface angle preferably satisfies the above range in a region from the gas inlet of the catalyst layer to 50% of the length of the catalyst layer in the gas flow direction. Usually, in the oxidation reaction, the reactivity of the raw material gas is high in the above-mentioned region, and a reaction conversion rate of 90% is achieved in this region, so that high heat transfer efficiency and reaction productivity are required. In the region from the gas inlet of the catalyst layer to 30% of the length of the catalyst layer in the gas flow direction, the reaction conversion is further achieved per catalyst layer, and the ratio is 60 to 70% of the total catalyst layer. Also reach. From this, it is more preferable that the value of the heat transfer surface angle is satisfied in a region from the gas inlet of the catalyst layer to 30% of the length of the catalyst layer in the gas flow direction. When the heat transfer surface angle satisfies the above range in the region, it is possible to prevent a decrease in the gas reaction conversion rate and a decrease in the selectivity in the region while contributing to the smoothing of the temperature of the catalyst layer in the region. As a result, the yield of the target component due to the reaction is improved.

前記伝熱管は、伝熱管内の熱媒体と伝熱管に外接する触媒層との間で熱が交換される伝熱性を有する材料で形成される。このような材料としては、例えばステンレス及びカーボンスチールが挙げられる。この材料の板厚は２ｍｍ以下であることが好ましく、１ｍｍ以下であることがより好ましい。伝熱管の断面形状における周縁とは、円形における周縁を意味し、伝熱管の断面形状における端縁とは、略円形における長軸端の縁や、多角形における一角の縁を意味する。 The heat transfer tube is formed of a material having a heat transfer property in which heat is exchanged between a heat medium in the heat transfer tube and a catalyst layer circumscribing the heat transfer tube. Examples of such a material include stainless steel and carbon steel. The plate thickness of this material is preferably 2 mm or less, and more preferably 1 mm or less. The peripheral edge in the cross-sectional shape of the heat transfer tube means a peripheral edge in a circular shape, and the end edge in the cross-sectional shape of the heat transfer tube means an edge of a major axis end in a substantially circular shape or a single edge in a polygon.

伝熱管の大きさは、例えば図１を参照したときに、伝熱管の断面形状の幅が３〜２０ｍｍであり、伝熱管の断面形状の高さが１０〜５０ｍｍである。伝熱プレートが複数の異なる断面形状の伝熱管を有する場合、すなわち、原料ガスの流れ方向と垂直方向に測定した場合の触媒層の平均層厚さが異なる領域を複数有し、反応帯域が複数形成されている場合には、少なくともひとつの反応帯域において、上記１＜Ｓ２／Ｓ１≦２の関係を満たせばよい。 As for the size of the heat transfer tube, for example, referring to FIG. 1, the width of the cross-sectional shape of the heat transfer tube is 3 to 20 mm, and the height of the cross-sectional shape of the heat transfer tube is 10 to 50 mm. When the heat transfer plate has a plurality of heat transfer tubes having different cross-sectional shapes, that is, a plurality of regions having different average layer thicknesses of the catalyst layer when measured in the direction perpendicular to the flow direction of the raw material gas, and a plurality of reaction zones If it is formed, the relationship of 1 <S2 / S1 ≦ 2 may be satisfied in at least one reaction zone.

伝熱プレートにおける伝熱管は、反応容器内のガスの流れ方向に対して直交する方向に延出するように形成されていること、すなわち伝熱管を流れる熱媒体の方向が反応容器内のガスの流れ方向に対して直交する方向であること、が、伝熱管中の熱媒体の温度の調整によって原料の反応を制御する観点から好ましい。 The heat transfer tube in the heat transfer plate is formed so as to extend in a direction orthogonal to the gas flow direction in the reaction vessel, that is, the direction of the heat medium flowing through the heat transfer tube is the gas in the reaction vessel. The direction perpendicular to the flow direction is preferable from the viewpoint of controlling the reaction of the raw material by adjusting the temperature of the heat medium in the heat transfer tube.

上記伝熱管に流す熱媒体は、各反応帯域にそれぞれ最適な温度で供給される。
また、熱媒体の入口温度と出口温度の温度差は０．５〜１０℃であることが好ましく、２〜５℃であることがより好ましい。
１〜複数の伝熱管毎に、熱媒体の流量、温度、及び流す方向を変えることも可能である。また、一つの反応帯域においても、１〜複数の流路毎に、独立して同温の熱媒体を同じ方向に流す場合も、向流（カウンターフロー）方向に流す場合もある。また、ある反応帯域の伝熱管に供給され排出された熱媒体を同じあるいは別の反応帯域の伝熱管に供給することも可能である。 The heat medium flowing through the heat transfer tube is supplied to each reaction zone at an optimum temperature.
The temperature difference between the inlet temperature and the outlet temperature of the heat medium is preferably 0.5 to 10 ° C, more preferably 2 to 5 ° C.
It is also possible to change the flow rate, temperature, and flow direction of the heat medium for each of the one to a plurality of heat transfer tubes. In one reaction zone, the heat medium having the same temperature may flow independently in the same direction or may flow in the counterflow direction for each of one to a plurality of flow paths. It is also possible to supply the heat medium supplied to and discharged from a heat transfer tube in a certain reaction zone to a heat transfer tube in the same or another reaction zone.

伝熱管に供給される熱媒体の温度は、原料ガスが、炭素数３及び４の炭化水素、並びにターシャリーブタノールからなる群から選ばれる反応原料ガスの少なくとも１種のときは、２５０〜４５０℃で各反応帯域に供給されることが好ましく、より好ましくは、３００〜４２０℃である。該反応原料ガスが、プロピレンの場合は、反応帯域に供給される熱媒体の温度が３２０〜４００℃であることが好ましい。
一方、反応原料ガスが、炭素数３及び４の不飽和脂肪族アルデヒドからなる群から選ばれる原料ガスの少なくとも１種のときは、２００〜３５０℃で反応帯域に供給されることが好ましく、より好ましくは、２５０〜３３０℃である。該反応原料ガスがアクロレインの場合は、反応帯域に供給される熱媒体の温度が２５０〜３２０℃であることが好ましい。
同じ反応帯域では、熱媒体の温度は基本的に同じであることが好ましいが、ホットスポット現象が発生しない範囲で変化させることは可能である。 The temperature of the heat medium supplied to the heat transfer tube is 250 to 450 ° C. when the raw material gas is at least one reaction raw material gas selected from the group consisting of hydrocarbons having 3 and 4 carbon atoms and tertiary butanol. It is preferable to be supplied to each reaction zone, and more preferably 300 to 420 ° C. When the reaction raw material gas is propylene, the temperature of the heat medium supplied to the reaction zone is preferably 320 to 400 ° C.
On the other hand, when the reaction source gas is at least one source gas selected from the group consisting of unsaturated aliphatic aldehydes having 3 and 4 carbon atoms, it is preferably supplied to the reaction zone at 200 to 350 ° C. Preferably, it is 250-330 degreeC. When the reaction raw material gas is acrolein, the temperature of the heat medium supplied to the reaction zone is preferably 250 to 320 ° C.
In the same reaction zone, it is preferable that the temperature of the heat medium is basically the same, but it is possible to change the temperature within a range where the hot spot phenomenon does not occur.

伝熱管に供給される熱媒体の流量は反応熱量と伝熱抵抗から決定される。しかし、伝熱抵抗は、通常、液体である熱媒体より原料ガスの気体側にあるので問題になることは少ないが、伝熱管の液線速度は好適には０．３ｍ／ｓ以上が採用される。
原料ガス側伝熱抵抗に比較し、熱媒体側の抵抗が小さく問題にならない値とするには、０．５〜１．０ｍ／ｓが最も適当である。大きすぎると熱媒体の循環ポンプの動力が大きくなって経済面で好ましくない。 The flow rate of the heat medium supplied to the heat transfer tube is determined from the reaction heat amount and the heat transfer resistance. However, the heat transfer resistance is usually less on the gas side of the raw material gas than the liquid heat medium, but the liquid line velocity of the heat transfer tube is preferably 0.3 m / s or more. The
In order to make the resistance on the heat medium side small and not cause a problem as compared with the raw material gas side heat transfer resistance, 0.5 to 1.0 m / s is most suitable. If it is too large, the power of the circulation pump of the heat medium becomes large, which is not preferable in terms of economy.

なお、用いられる熱媒体は、公知のものを使用することが可能であり、例えば、複数の硝酸塩類の混合物である溶融塩（ナイター）や多環芳香族炭化水素混合物などからなる有機熱媒体が用いられる。 In addition, the heat medium used can use a well-known thing, for example, the organic heat medium which consists of molten salt (nighter) which is a mixture of several nitrates, a polycyclic aromatic hydrocarbon mixture, etc. Used.

本発明のプレート式反応器において、反応圧力は、常圧から２００ｋＰａＧ（キロパスカル−ゲージ）であることが好ましい。 In the plate reactor of the present invention, the reaction pressure is preferably from normal pressure to 200 kPaG (kilopascal-gauge).

上記プレート式反応器には、連続的に温度を監視し、触媒層温度の上昇に伴う、ホットスポットの発生を防いで触媒の損傷を防止するために、後述する温度測定装置を設けることが好ましい。前記温度測定装置を触媒層に設置するため、プレート式反応器内の隣り合う伝熱プレートの伝熱管の触媒層側の頂点間距離が２ｍｍ以上であることが好ましい。ここで、隣り合う伝熱プレートの伝熱管の触媒層側の頂点間距離とは、ある反応帯域における一対の伝熱プレートの伝熱プレートの長さ方向と垂直方向の断面において、伝熱管の連結部を結んで形成される直線を伝熱プレートの中心軸としたときに、該中心軸から触媒層側に最も離れた伝熱管の外面を通る前記中心軸に平行な軸と、隣り合う伝熱プレートの中心軸から触媒層側に最も離れた伝熱管の外面を通る中心軸に平行な軸までの最短距離を意
味する。例えば、図１では図中のｄが隣り合う伝熱プレートの伝熱管の触媒層側の頂点間距離である。 The plate reactor is preferably provided with a temperature measuring device, which will be described later, in order to continuously monitor the temperature and prevent the occurrence of hot spots accompanying the increase in catalyst layer temperature to prevent catalyst damage. . In order to install the temperature measuring device in the catalyst layer, the distance between the apexes on the catalyst layer side of the heat transfer tubes of adjacent heat transfer plates in the plate reactor is preferably 2 mm or more. Here, the distance between the apexes on the catalyst layer side of the heat transfer tubes of adjacent heat transfer plates refers to the connection of the heat transfer tubes in a cross section in a direction perpendicular to the length direction of the heat transfer plates of a pair of heat transfer plates. When the straight line formed by connecting the sections is the central axis of the heat transfer plate, the axis parallel to the central axis passing through the outer surface of the heat transfer tube farthest from the central axis to the catalyst layer side and the adjacent heat transfer It means the shortest distance from the central axis of the plate to the axis parallel to the central axis passing through the outer surface of the heat transfer tube furthest away from the catalyst layer. For example, in FIG. 1, d in the figure is the distance between the apexes on the catalyst layer side of the heat transfer tubes of adjacent heat transfer plates.

ひとつの伝熱プレート内に複数の反応帯域を有する場合には、該複数の反応帯域のそれぞれにおいて伝熱プレートの伝熱管の触媒層側の頂点間距離が２ｍｍ以上であることが好ましい。
伝熱プレートの伝熱管の触媒層側の頂点間距離が２ｍｍ以上であることで、触媒層に温度測定装置を垂直に設置したときに温度測定装置の温度測定部と伝熱プレートが接触することを防ぐことができる。伝熱プレートの伝熱管の触媒層側の頂点間距離は、４ｍｍ以上であることがより好ましく、６ｍｍ以上であることが特に好ましい。伝熱プレートの伝熱管の触媒層側の頂点間距離の上限値については、触媒層の温度分布の平滑化、惹いてはホットスポットの防止と緊密な関係があり、触媒の劣化防止の観点から１０ｍｍ以下であることが好ましい。 When a plurality of reaction zones are provided in one heat transfer plate, the distance between the apexes on the catalyst layer side of the heat transfer tube of the heat transfer plate in each of the plurality of reaction zones is preferably 2 mm or more.
When the distance between the apexes on the catalyst layer side of the heat transfer tube of the heat transfer plate is 2 mm or more, the temperature measurement unit of the temperature measurement device and the heat transfer plate come into contact when the temperature measurement device is installed vertically on the catalyst layer. Can be prevented. The distance between the apexes on the catalyst layer side of the heat transfer tube of the heat transfer plate is more preferably 4 mm or more, and particularly preferably 6 mm or more. The upper limit of the distance between the vertices on the catalyst layer side of the heat transfer tube of the heat transfer plate is closely related to smoothing the temperature distribution of the catalyst layer and, consequently, preventing hot spots, from the viewpoint of preventing catalyst deterioration. It is preferable that it is 10 mm or less.

前記温度測定装置は、通常、隣り合う伝熱プレートから等距離の位置に垂直に配置される。隣り合う伝熱プレートから等距離の位置とは、伝熱プレートの断面において、伝熱管の連結部を結んで形成される直線を伝熱プレートの軸としたときに、隣り合う伝熱プレートの軸の中間の位置（「隙間の中心面」ともいう）である。
前記温度測定装置の好ましい例を以下に示し、温度測定装置の配置方法及び触媒の充填方法として好ましく用いられるものを以下に示す。 The temperature measuring device is usually arranged vertically at a position equidistant from adjacent heat transfer plates. The position equidistant from the adjacent heat transfer plate is the axis of the adjacent heat transfer plate when the straight line formed by connecting the connection portions of the heat transfer tubes in the cross section of the heat transfer plate is the axis of the heat transfer plate. The intermediate position (also referred to as “the center plane of the gap”).
Preferred examples of the temperature measuring device are shown below, and those that are preferably used as a method for arranging the temperature measuring device and a method for filling the catalyst are shown below.

前記温度測定装置は、可撓性を有する支持体と、この支持体に内包される複数の温度測定部とを有することが好ましい。温度測定装置は、一体の反応容器に一つ設けられても、複数設けられてもよい。一反応容器における反応の状態を把握して制御する観点から、温度測定装置は、一体の反応容器に複数設けられることが好ましく、例えば２〜２０設けることが好ましい。 The temperature measuring device preferably includes a flexible support and a plurality of temperature measurement units included in the support. One temperature measurement device may be provided in an integral reaction vessel or a plurality of temperature measurement devices may be provided. From the viewpoint of grasping and controlling the reaction state in one reaction vessel, a plurality of temperature measuring devices are preferably provided in an integral reaction vessel, for example, 2 to 20 are preferably provided.

前記支持体には、例えば可撓性を有するステンレス製などの管が好ましく用いられる。支持体の長さは１．１〜１２ｍであることが好ましく、支持体の太さは２〜５ｍｍであることが好ましい。この支持体の太さは、前記伝熱プレートの伝熱管の触媒層側の頂点間距離に応じて適宜調整する。 For the support, for example, a flexible stainless steel tube is preferably used. The length of the support is preferably 1.1 to 12 m, and the thickness of the support is preferably 2 to 5 mm. The thickness of the support is appropriately adjusted according to the distance between the apexes on the catalyst layer side of the heat transfer tube of the heat transfer plate.

前記温度測定部は、温度の測定値を電気信号として送信することができる部材であることが好ましい。温度測定部には、反応時における触媒層の温度の範囲に応じた前記部材を用いることができる。このような温度測定部としては、例えばコイル状の白金の細線を有する白金測温抵抗体、サーミスタ、熱電対、及び光ファイバ中の光信号の変化により温度を測定する光ファイバ型温度測定器が挙げられる。 The temperature measuring unit is preferably a member capable of transmitting a temperature measurement value as an electric signal. For the temperature measurement unit, the above-described member corresponding to the temperature range of the catalyst layer during the reaction can be used. Examples of such a temperature measuring unit include a platinum resistance thermometer having a coiled platinum wire, a thermistor, a thermocouple, and an optical fiber type temperature measuring device that measures temperature by changing an optical signal in the optical fiber. Can be mentioned.

温度測定部は、一本の支持体に対して一つであってもよいし、複数であってもよい。また前記温度測定部は、支持体に固定されていてもよいし、例えば管状の支持体内を移動自在に移動可能なものでもよい。支持体に固定される温度測定部は、触媒層の検温によって反応を制御する観点から、一本の支持体に５〜３０設けられることが好ましく、１０〜２０設けられることがさらに好ましく、触媒層に複数の反応帯域が形成される場合では、一反応帯域に対して１〜１０設けられることが好ましい。 One temperature measurement unit may be provided for one support, or a plurality of temperature measurement units may be provided. The temperature measuring unit may be fixed to a support, or may be movable in a tubular support, for example. From the viewpoint of controlling the reaction by detecting the temperature of the catalyst layer, the temperature measurement unit fixed to the support is preferably provided in a single support in the range of 5 to 30, more preferably 10 to 20, and the catalyst layer. In the case where a plurality of reaction zones are formed, 1 to 10 are preferably provided for one reaction zone.

前記支持体は、前記隙間において、隣り合う伝熱プレートから等距離の位置に配置される。このような支持体の配置は、後述する張設工程と充填工程とを経て行うことができる。 The said support body is arrange | positioned in the said clearance gap in the position of equidistance from the adjacent heat exchanger plate. Such an arrangement of the support can be performed through a tensioning step and a filling step described later.

支持体は、前記隙間の中心面に張られていればよく、例えば支持体がさらに反応容器に
おけるガスの流れ方向に沿って固定されることは、所定の熱媒体の温度における反応の状態を正確に把握する観点から好ましく、一本の支持体で前記触媒層における反応の状態を広く把握する観点から好ましい。 The support is only required to be stretched on the center plane of the gap. For example, if the support is further fixed along the gas flow direction in the reaction vessel, the reaction state at a predetermined temperature of the heat medium can be accurately determined. From the viewpoint of grasping the reaction state in the catalyst layer with a single support, it is preferred.

前記温度測定装置は、前記隙間において前記支持体を挟む二枚の伝熱プレートの一方又は両方に接するスペーサをさらに有することが、伝熱プレートの対向方向における支持体の振れを抑制する観点から好ましい。スペーサは、一本の支持体に対して一つでも複数でもよい。スペーサは、触媒の充填時における触媒の滞留を防止する観点から、棒又は充填時の触媒の供給方向に沿って表面が延出する板であることが好ましい。さらにスペーサは、一つのスペーサが、隣り合う伝熱プレートのうちの一方のみに接することが前記隙間への支持体の挿入及び前記隙間からの支持体の引き抜きを容易に行う観点から好ましく、両方の伝熱プレートに接することが、スペーサの数を少なくする観点から好ましい。またスペーサは、これらの触媒の充填、前記隙間への温度測定装置の設置と取り出し、及び前記隙間の中心面への支持体の配置の観点から、一本の支持体に１〜１０設けられることが好ましい。 The temperature measuring device preferably further includes a spacer in contact with one or both of the two heat transfer plates that sandwich the support in the gap, from the viewpoint of suppressing the swing of the support in the opposing direction of the heat transfer plate. . One or a plurality of spacers may be provided for one support. The spacer is preferably a bar or a plate whose surface extends along the supply direction of the catalyst at the time of filling, from the viewpoint of preventing the catalyst from staying at the time of filling the catalyst. Furthermore, it is preferable that one spacer is in contact with only one of the adjacent heat transfer plates from the viewpoint of easily inserting the support body into the gap and pulling out the support body from the gap. It is preferable to contact the heat transfer plate from the viewpoint of reducing the number of spacers. In addition, the spacers should be provided on one support from 1 to 10 from the viewpoints of filling these catalysts, installing and removing the temperature measuring device in the gap, and arranging the support on the center plane of the gap. Is preferred.

前記張設工程では、支持体を破断せず、かつ支持体をほぼ直線状にする張力が支持体に与えられるように、支持体が引っ張られる。張設工程では、支持体をその両端で引っ張ってもよいし、支持体の一端を固定して支持体の他端を引っ張ってもよい。このような支持体の引っ張りは、バネや錘のような、支持体が引っ張られる方向に支持体の端部を所定の力で付勢する部材や、ネジとナットのように支持体が引っ張られる方向に支持体の端部を進出、固定させる部材を用いて行うことができる。支持体の端部は、前記隙間のガスの流れ方向における端部に固定してもよいし、その延長線上の任意の位置に固定してもよい。支持体の端部の固定には、例えば支持体又は反応容器内の一方に設けられるフックと他方に設けられる孔又はリングのような互いに係止する一対の部材によって行うことができる。 In the tensioning step, the support is pulled so that tension is applied to the support without breaking the support and making the support substantially linear. In the tensioning step, the support may be pulled at both ends, or one end of the support may be fixed and the other end of the support may be pulled. Such pulling of the support body is a member such as a spring or a weight that urges the end of the support body with a predetermined force in a direction in which the support body is pulled, or a support body such as a screw and a nut. This can be done using a member that advances and fixes the end of the support in the direction. The end of the support may be fixed to the end of the gap in the gas flow direction, or may be fixed at an arbitrary position on the extension line. The end of the support can be fixed by, for example, a pair of members engaged with each other such as a hook provided on one side of the support or the reaction vessel and a hole or ring provided on the other side.

前記充填工程については、支持体が張られている状態で各隙間と同量の触媒を各隙間に連続して又は断続的に充填できる。触媒の適切な充填状態は、例えば各隙間に充填された触媒（触媒層）の天面の位置の対比や、各隙間における前記天面の実測値と計算値との比較によって判断することができる。触媒層の長さ（ガスの流れ方向の長さ）は通常２〜６ｍが採用される。 About the said filling process, the catalyst of the same quantity as each clearance gap can be continuously or intermittently filled in each clearance gap in the state by which the support body was stretched. The appropriate filling state of the catalyst can be determined by, for example, comparing the position of the top surface of the catalyst (catalyst layer) filled in each gap, or comparing the measured value and the calculated value of the top surface in each gap. . The length of the catalyst layer (the length in the gas flow direction) is usually 2 to 6 m.

本発明のプレート式反応器は、前述した構成以外の他の構成をさらに有していてもよい。このような他の構成としては、例えば、熱媒体供給装置、仕切り、仕切り用係止部、及び、通気栓、が挙げられる。 The plate reactor of the present invention may further have other configurations than the above-described configurations. Examples of such other configurations include a heat medium supply device, a partition, a partition locking portion, and a vent plug.

プレート式反応器が前記仕切りをさらに有する場合は、触媒の充填は区画単位で行うことができる。プレート式反応器が前記通気栓をさらに有する場合は、区画単位で触媒を抜き出すことができる。この場合、触媒の充填は、各区画と同量の触媒を各区画に連続して又は断続的に充填することによって行うことができる。 When the plate reactor further has the partition, the catalyst can be charged in units of compartments. When the plate reactor further has the vent plug, the catalyst can be extracted in units of compartments. In this case, the catalyst can be filled by continuously or intermittently filling the same amount of catalyst in each compartment.

触媒の充填後は、支持体は前記隙間の中心面に触媒によって保持されることから、支持体の張りを解除することができる。以上より、触媒層の中心において触媒の温度を連続的に測定できるように温度測定装置を配置するとともに、触媒を伝熱プレート間に充填し、触媒層を設けることができる。 After filling the catalyst, the support is held by the catalyst on the center plane of the gap, so that the tension of the support can be released. As described above, the temperature measuring device can be arranged so that the temperature of the catalyst can be continuously measured at the center of the catalyst layer, and the catalyst can be filled between the heat transfer plates to provide the catalyst layer.

本発明のプレート式反応器には、前記触媒として、例えば以下のものを用いることが可能である。
触媒の組成としては、モリブデン、タングステン、ビスマスなどを含む金属酸化物、ま
たは、バナジウムなどを含む金属酸化物が挙げられる。該組成の金属酸化物粉末を、球状、ペレット状、またはリング状に成型し、高温で焼成して触媒として用いる。
また、触媒の形状は、公知の形状が採用でき、直径が３〜１５ｍｍ（ミリメートル）の球状、または楕円形以外の形状で３〜１５ｍｍの相当直径を有するペレット状、あるいは円柱の円柱中心に穴の開いたリング状の形状のもので、円外径が４〜１０ｍｍ、円内径が１〜３ｍｍ、高さが２〜１０ｍｍの形状が好適に用いられる。上記直径、相当直径、円外径及び高さが、３〜５ｍｍの触媒がより好ましい。 In the plate reactor of the present invention, for example, the following can be used as the catalyst.
As the composition of the catalyst, a metal oxide containing molybdenum, tungsten, bismuth, or the like, or a metal oxide containing vanadium or the like can be given. The metal oxide powder having this composition is formed into a spherical shape, a pellet shape, or a ring shape, and calcined at a high temperature to be used as a catalyst.
Further, the catalyst can be formed in a known shape, a spherical shape having a diameter of 3 to 15 mm (millimeters), a pellet shape having an equivalent diameter of 3 to 15 mm in a shape other than an ellipse, or a hole in the center of a cylinder. A ring shape having an open outer diameter of 4 to 10 mm, a circular inner diameter of 1 to 3 mm, and a height of 2 to 10 mm is preferably used. A catalyst having the above-mentioned diameter, equivalent diameter, circular outer diameter and height of 3 to 5 mm is more preferable.

原料ガスがプロピレンの場合、上記金属酸化物として、下記一般式（１）で表される化合物が好適に例示される。
Ｍｏ（ａ）Ｂｉ（ｂ）Ｃｏ（ｃ）Ｎｉ（ｄ）Ｆｅ（ｅ）Ｘ（ｆ）Ｙ（ｇ）Ｚ（ｈ）Ｑ（ｉ）Ｓｉ（ｊ）Ｏ（ｋ）・・・式（１）
上記式（１）中、Ｍｏはモリブデン、Ｂｉはビスマス、Ｃｏはコバルト、Ｎｉはニッケル、Ｆｅは鉄、Ｘはナトリウム、カリウム、ルビジュウム、セシウム及びタリウムからなる群から選ばれる少なくとも一種の元素、Ｙはほう素、りん、砒素及びタングステンからなる群から選ばれる少なくとも一種の元素、Ｚはマグネシウム、カルシウム、亜鉛、セリウム及びサマリウムからなる群から選ばれる少なくとも一種の元素、Ｑはハロゲン元素、Ｓｉはシリカ、Ｏは酸素を表す。
また、ａ、ｂ、ｃ、ｄ、ｅ、ｆ、ｇ、ｈ、ｉ、ｊ及びｋは、それぞれＭｏ、Ｂｉ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｆｅ、Ｘ、Ｙ、Ｚ、Ｑ、Ｓｉ及びＯの原子比を表し、モリブデン原子（Ｍｏ）が１２のとき、０．５≦ｂ≦７、０≦ｃ≦１０、０≦ｄ≦１０、１≦ｃ＋ｄ≦１０、０．０５≦ｅ≦３、０．０００５≦ｆ≦３、０≦ｇ≦３、０≦ｈ≦１、０≦ｉ≦０．５、０≦ｊ≦４０であり、ｋは各元素の酸化状態によって決まる値である。 When the source gas is propylene, preferred examples of the metal oxide include compounds represented by the following general formula (1).
Mo (a) Bi (b) Co (c) Ni (d) Fe (e) X (f) Y (g) Z (h) Q (i) Si (j) O (k) (1) )
In the above formula (1), Mo is molybdenum, Bi is bismuth, Co is cobalt, Ni is nickel, Fe is iron, X is at least one element selected from the group consisting of sodium, potassium, rubidium, cesium and thallium, Y Is at least one element selected from the group consisting of boron, phosphorus, arsenic and tungsten, Z is at least one element selected from the group consisting of magnesium, calcium, zinc, cerium and samarium, Q is a halogen element, and Si is silica , O represents oxygen.
A, b, c, d, e, f, g, h, i, j and k are the atomic ratios of Mo, Bi, Co, Ni, Fe, X, Y, Z, Q, Si and O, respectively. When the molybdenum atom (Mo) is 12, 0.5 ≦ b ≦ 7, 0 ≦ c ≦ 10, 0 ≦ d ≦ 10, 1 ≦ c + d ≦ 10, 0.05 ≦ e ≦ 3, 0.0005 ≦ f ≦ 3, 0 ≦ g ≦ 3, 0 ≦ h ≦ 1, 0 ≦ i ≦ 0.5, 0 ≦ j ≦ 40, and k is a value determined by the oxidation state of each element.

一方、原料ガスがアクロレインの場合、上記金属酸化物として、下記一般式（２）で表される化合物が好適に例示される。
Ｍｏ（１２）Ｖ（ａ）Ｘ（ｂ）Ｃｕ（ｃ）Ｙ（ｄ）Ｓｂ（ｅ）Ｚ（ｆ）Ｓｉ（ｇ）Ｃ（ｈ）Ｏ（ｉ）・・・式（２）
上記式（２）中、ＸはＮｂ及びＷからなる群から選ばれる少なくとも一種の元素を示す。ＹはＭｇ、Ｃａ、Ｓｒ、ＢａおよびＺｎからなる群から選ばれる少なくとも一種の元素を示す。ＺはＦｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｂｉ、Ａｌからなる群から選ばれる少なくとも一種の元素を示す。但し、Ｍｏ、Ｖ、Ｎｂ、Ｃｕ、Ｗ、Ｓｂ、Ｍｇ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａ、Ｚｎ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｂｉ、Ａｌ、Ｓｉ、ＣおよびＯは元素記号である。ａ、ｂ、ｃ、ｄ、ｅ、ｆ、ｇ、ｈおよびｉは各元素の原子比を表し、モリブデン原子（Ｍｏ）１２に対して、０＜ａ≦１２、０≦ｂ≦１２、０≦ｃ≦１２、０≦ｄ≦８、０≦ｅ≦５００、０≦ｆ≦５００、０≦ｇ≦５００、０≦ｈ≦５００であり、ｉは前記各成分のうちＣを除いた各成分の酸化度によって決まる値である。 On the other hand, when the source gas is acrolein, the metal oxide is preferably exemplified by a compound represented by the following general formula (2).
Mo (12) V (a) X (b) Cu (c) Y (d) Sb (e) Z (f) Si (g) C (h) O (i) (2)
In the above formula (2), X represents at least one element selected from the group consisting of Nb and W. Y represents at least one element selected from the group consisting of Mg, Ca, Sr, Ba and Zn. Z represents at least one element selected from the group consisting of Fe, Co, Ni, Bi, and Al. However, Mo, V, Nb, Cu, W, Sb, Mg, Ca, Sr, Ba, Zn, Fe, Co, Ni, Bi, Al, Si, C, and O are element symbols. a, b, c, d, e, f, g, h, and i represent the atomic ratio of each element, and 0 <a ≦ 12, 0 ≦ b ≦ 12, 0 ≦ with respect to the molybdenum atom (Mo) 12. c ≦ 12, 0 ≦ d ≦ 8, 0 ≦ e ≦ 500, 0 ≦ f ≦ 500, 0 ≦ g ≦ 500, 0 ≦ h ≦ 500, and i is a value of each component except C among the above components. The value is determined by the degree of oxidation.

本発明のプレート式反応器に用いられる反応原料ガスは、炭素数３及び４の炭化水素、並びにターシャリーブタノールからなる群から選ばれる原料ガスの少なくとも１種、または、炭素数３及び４の不飽和脂肪族アルデヒドからなる群から選ばれる反応原料ガスの少なくとも１種である。
上記炭素数３の炭化水素としては、プロピレン、プロパンが挙げられる。
上記炭素数４の炭化水素としては、イソブチレン、ブタンが挙げられる。
上記炭素数３及び４の不飽和脂肪族アルデヒドとしては、アクロレイン、メタクロレインが挙げられる。
また、上記反応物である炭素数３及び４の不飽和脂肪族アルデヒド、並びに炭素数３及び４の不飽和脂肪酸における、炭素数３及び４の不飽和脂肪族アルデヒドとしては、アクロレイン、メタクロレインが挙げられ、炭素数３及び４の不飽和脂肪酸としては、アクリル酸、メタクリル酸が挙げられる。 The reaction raw material gas used in the plate reactor of the present invention is at least one raw material gas selected from the group consisting of hydrocarbons having 3 and 4 carbon atoms and tertiary butanol, or a non-reacting gas having 3 and 4 carbon atoms. It is at least one reaction raw material gas selected from the group consisting of saturated aliphatic aldehydes.
Examples of the hydrocarbon having 3 carbon atoms include propylene and propane.
Examples of the hydrocarbon having 4 carbon atoms include isobutylene and butane.
Examples of the unsaturated aliphatic aldehyde having 3 and 4 carbon atoms include acrolein and methacrolein.
The unsaturated aliphatic aldehyde having 3 and 4 carbon atoms and the unsaturated fatty acid having 3 and 4 carbon atoms, which are the above reactants, include acrolein and methacrolein as the unsaturated aliphatic aldehyde having 3 and 4 carbon atoms. Examples of the unsaturated fatty acid having 3 and 4 carbon atoms include acrylic acid and methacrylic acid.

上記プレート式反応器に供給される原料ガスは、反応原料ガス、分子状酸素、及び必要に応じて窒素や水蒸気などの反応に不活性なガスを含む。
上記反応原料ガスは、１種のみの構成としてもよく、また２種以上を混合した混合物としてもよい。上記反応原料ガスの組成は、目的に応じて適宜選択される。
上記反応原料ガスの、上記原料ガスに対する含有量は、特に限定されないが、反応原料ガスの総量として、５〜１３モル％であることが好ましい。また、上記分子状酸素の、上記原料ガスに対する含有量は、反応原料ガスの総量の１〜３倍量であることが好ましい。 The raw material gas supplied to the plate reactor includes a reactive raw material gas, molecular oxygen, and, if necessary, a gas inert to the reaction such as nitrogen or water vapor.
The reaction raw material gas may have only one type, or a mixture of two or more types. The composition of the reaction source gas is appropriately selected according to the purpose.
Although content with respect to the said raw material gas of the said reaction raw material gas is not specifically limited, It is preferable that it is 5-13 mol% as a total amount of reaction raw material gas. Further, the content of the molecular oxygen with respect to the source gas is preferably 1 to 3 times the total amount of the reaction source gas.

上記不活性なガスの、上記原料ガスに対する含有量は、上記原料ガス全量から反応原料ガスの総量と分子状酸素量を除いた値となる。なお、上記不活性なガスは、反応系から排出される排気ガスを再循環した不活性ガスを用いてもよい。
以下、本発明を図面に基づいてさらに具体的に説明する。 The content of the inert gas with respect to the raw material gas is a value obtained by removing the total amount of reaction raw material gas and the amount of molecular oxygen from the total amount of the raw material gas. The inert gas may be an inert gas obtained by recirculating exhaust gas discharged from the reaction system.
Hereinafter, the present invention will be described more specifically based on the drawings.

図１は、本発明のプレート式反応器の一実施の形態である一対の伝熱プレートの一部分の概略を示す。図１において、伝熱プレートは一方の伝熱プレートの表面の凸縁と、他方の伝熱プレートの表面の凹縁とが対向するように並列している。図１の伝熱プレートは、円弧のパターンが連続して形成された二枚の波板を両波板のパターンの端に形成される凸縁で互いに接合することによって形成され、伝熱プレートに含まれる伝熱管はラグビーボール型の略円形を有する。図１中のＳ２及びＳ１は、それぞれ、伝熱プレート間の触媒層厚さの最大値及び最小値を示し、θは伝熱面角度を示す。図１のθは、伝熱管の連結部を基点として、上下の伝熱管の外壁に接する接線が形成する角度である。図中のＨは伝熱プレートを形成する波板の波の高さを示し、Ｌは波板の波の周期を示し、Ｐは、隣り合う伝熱プレート間の距離を示し、ｄは、伝熱プレートの伝熱管の触媒層側の頂点間距離を示す。
上記Ｈ、Ｌ及びＰは、１＜Ｓ２／Ｓ１≦２となるように適宜調整される。 FIG. 1 shows an outline of a part of a pair of heat transfer plates which is an embodiment of the plate reactor of the present invention. In FIG. 1, the heat transfer plates are arranged in parallel so that the convex edge on the surface of one heat transfer plate and the concave edge on the surface of the other heat transfer plate face each other. The heat transfer plate in FIG. 1 is formed by joining two corrugated plates each having a circular arc pattern formed continuously to each other with a convex edge formed at the end of the pattern of both corrugated plates. The included heat transfer tube has a rugby ball type substantially circular shape. S2 and S1 in FIG. 1 indicate the maximum and minimum values of the catalyst layer thickness between the heat transfer plates, respectively, and θ indicates the heat transfer surface angle. 1 is an angle formed by a tangent line in contact with the outer walls of the upper and lower heat transfer tubes, with the connection portion of the heat transfer tubes as a base point. In the figure, H indicates the wave height of the corrugated plate forming the heat transfer plate, L indicates the wave period of the corrugated plate, P indicates the distance between adjacent heat transfer plates, and d indicates the heat transfer plate. The distance between the vertices on the catalyst layer side of the heat transfer tube of the heat plate is shown.
The above H, L, and P are appropriately adjusted so that 1 <S2 / S1 ≦ 2.

図２は本発明のプレート式反応器の別の実施の形態である一対の伝熱プレートの一部分の概略を示す。図２において、伝熱プレートは一方の伝熱プレートの表面の凸縁と、他方の伝熱プレートの表面の凹縁とが対向するように並列している。図２の伝熱プレートは、接合すると断面形状が菱形となるように二辺形のパターンが連続して賦形された二枚の波板を、両波板のパターンの端に形成される凸縁で互いに接合することによって形成されている。図中のＳ２、Ｓ１、θ、Ｈ、Ｌ及びＰは図１と同じ意味である。図２のθは、断面形状が菱形の伝熱管の連結部を基点として、上下の伝熱管の各外壁が形成する角度である。 FIG. 2 schematically shows a part of a pair of heat transfer plates which are another embodiment of the plate reactor of the present invention. In FIG. 2, the heat transfer plates are juxtaposed so that the convex edge on the surface of one heat transfer plate and the concave edge on the surface of the other heat transfer plate face each other. The heat transfer plate shown in FIG. 2 has two corrugated plates in which a bilateral pattern is continuously formed so that the cross-sectional shape becomes a rhombus when joined. It is formed by joining together at the edges. S2, S1, θ, H, L, and P in the figure have the same meaning as in FIG. In FIG. 2, θ is an angle formed by the outer walls of the upper and lower heat transfer tubes with the connection portion of the heat transfer tubes having a rhombus cross-sectional shape as a base point.

図３は本発明のプレート式反応器のさらに別の実施の形態である一対の伝熱プレートの一部分の概略を示す。図３において、伝熱プレートは一方の伝熱プレートの表面の凸縁と、他方の伝熱プレートの表面の凹縁とが対向するように並列している。図３の伝熱プレートは、接合すると断面形状が菱形となるように二辺形のパターンが連続して賦形された二枚の波板を、両波板のパターンの端に形成される凸縁で互いに接合することによって形成されている。図中のＳ２、Ｓ１、θ、Ｌ及びＰは図１と同じ意味である。図中のＨは、それぞれ、波板の高さが大きい方の伝熱プレートを形成する波板の波の高さであり、ｈは波板の高さが小さい方の伝熱プレートを形成する波板の波の高さである。図３のθは、断面形状が菱形の伝熱管の連結部を基点として、上下の伝熱管の各外壁が形成する角度である。
図３のプレート式反応器では、一方の伝熱プレートと他方の伝熱プレートを形成する波板の波高さ（Ｈ）がそれぞれ異なっており、このことにより、伝熱プレート間の触媒層厚さの変化を大きくさせたものである。このように波板の波高さが異なる伝熱プレートを配列した場合には、プレート式反応器を通過する原料ガスの混合が促進され、伝熱効果がよ
り高まり、触媒層における温度分布が平滑化される。 FIG. 3 shows an outline of a part of a pair of heat transfer plates, which is still another embodiment of the plate reactor of the present invention. In FIG. 3, the heat transfer plates are juxtaposed so that the convex edge on the surface of one heat transfer plate and the concave edge on the surface of the other heat transfer plate face each other. The heat transfer plate shown in FIG. 3 has two corrugated plates in which a bilateral pattern is continuously formed so that the cross-sectional shape becomes a diamond shape when joined. It is formed by joining together at the edges. S2, S1, θ, L, and P in the figure have the same meaning as in FIG. In the figure, H is the wave height of the corrugated plate forming the heat transfer plate with the larger corrugated plate height, and h is the heat transfer plate with the smaller corrugated plate height. The wave height of the corrugated sheet. In FIG. 3, θ is an angle formed by the outer walls of the upper and lower heat transfer tubes with the connection portion of the heat transfer tubes having a rhombus cross-sectional shape as a base point.
In the plate reactor of FIG. 3, the wave heights (H) of the corrugated plates forming one heat transfer plate and the other heat transfer plate are different from each other. This is a big change. When heat transfer plates with different wave plate heights are arranged in this way, mixing of the raw material gas passing through the plate reactor is promoted, the heat transfer effect is further enhanced, and the temperature distribution in the catalyst layer is smoothed. Is done.

＜実施例１＞
波板の波の高さ（Ｈ）が２０ｍｍ、波板の波の周期（Ｌ）が４０ｍｍのものを２枚準備した。この波板を両波板の凸部を互いに接合して、複数の伝熱管が形成された伝熱プレートを一組作製した。図４に示すようにこれらの伝熱プレートを伝熱プレートの間隔（Ｐ）が２４ｍｍとなるように並列させ、伝熱プレートの幅（長さ）を１００ｍｍとして両端を閉じてプレート式反応器を作製した。
該プレート式反応器のスロートＳ１は７．６ｍｍで、Ｓ２／Ｓ１は１．９であった。また、伝熱面角度（θ）は７４°であった。該プレート式反応器に触媒を充填し、触媒層の層高さは１ｍとし、触媒量を１リットルとした。触媒は、形状が直径４ｍｍφで高さが３ｍｍの円柱状のものを用いた。ガスとして空気を用い、プレート式反応器の上方より供給した。空気の温度は２３℃で、流量はロータメータを用いて測定し、標準状態（０℃、１０３ｋＰａ）に換算した。
プレート式反応器に用いた伝熱プレートの仕様を表１に示す。 <Example 1>
Two sheets having a corrugated wave height (H) of 20 mm and a corrugated wave period (L) of 40 mm were prepared. This corrugated plate was joined to the convex portions of both corrugated plates to produce a set of heat transfer plates in which a plurality of heat transfer tubes were formed. As shown in FIG. 4, these heat transfer plates are juxtaposed so that the distance (P) between the heat transfer plates is 24 mm, the width (length) of the heat transfer plates is set to 100 mm, and both ends are closed to form a plate reactor. Produced.
The throat S1 of the plate reactor was 7.6 mm, and S2 / S1 was 1.9. The heat transfer surface angle (θ) was 74 °. The plate reactor was filled with a catalyst, the catalyst layer height was 1 m, and the catalyst amount was 1 liter. The catalyst used was a cylindrical shape having a diameter of 4 mmφ and a height of 3 mm. Air was used as a gas, and was supplied from above the plate reactor. The air temperature was 23 ° C., and the flow rate was measured using a rotameter and converted to a standard state (0 ° C., 103 kPa).
Table 1 shows the specifications of the heat transfer plate used in the plate reactor.

上記プレート式反応器を用いて、ガスの圧力損失を測定した。圧力損失の測定には、水マノメータを用いた。触媒層の上下において、空気の圧力変化を測定したところ、触媒層の平均断面あたり、標準状態に換算したガス体積を用いたガスの線速度が０．５ｍ／ｓｅｃ（ＳＶ＝１８００（１／ｈｒ））での圧力損失が、触媒層１ｍあたり、２．５キロパスカル（ｋＰａ）であった。線速度が１．０ｍ／ｓｅｃでは、８．０ｋＰａであった。 The pressure loss of gas was measured using the plate reactor. A water manometer was used to measure the pressure loss. When the change in air pressure was measured above and below the catalyst layer, the linear velocity of the gas using the gas volume converted to the standard state was 0.5 m / sec (SV = 1800 (1 / hr) per average cross section of the catalyst layer. )) Was 2.5 kilopascals (kPa) per meter of catalyst layer. The linear velocity was 8.0 kPa at 1.0 m / sec.

＜比較例１＞
表１に示す仕様のプレート式反応器を用いて、圧力損失を測定する試験を行った。実施例で用いたプレート式反応器と比較するため、スロートＳ１の値が近いものを用いた。実施例１で用いた触媒と同じものを、層高が１ｍとなるように反応器に充填した。触媒の充填量は１．１リットルであった。Ｓ２／Ｓ１は２．６であり、伝熱面角度（θ）は２５°であった。 <Comparative Example 1>
Using a plate reactor having the specifications shown in Table 1, a test for measuring pressure loss was performed. In order to compare with the plate reactor used in the examples, the one with a close throat S1 value was used. The same catalyst as that used in Example 1 was charged into the reactor so that the bed height was 1 m. The catalyst charge was 1.1 liters. S2 / S1 was 2.6, and the heat transfer surface angle (θ) was 25 °.

実施例１と同様に、２２℃の空気をプレート式反応器の上方から供給し、触媒層の上下で空気の圧力変化を測定した。平均断面を用いて求めたガスの線速度が０．５ｍ／ｓｅｃと１．０ｍ／ｓｅｃのそれぞれの場合における圧力損失は、３ｋＰａ及び１０ｋＰａであり、実施例１と比較すると、２０程度％高かった。 In the same manner as in Example 1, air at 22 ° C. was supplied from above the plate reactor, and the change in air pressure was measured above and below the catalyst layer. The pressure loss when the gas linear velocity obtained using the average cross section was 0.5 m / sec and 1.0 m / sec was 3 kPa and 10 kPa, respectively, which was about 20% higher than Example 1. .

プレート式反応器では、伝熱プレートと触媒との熱交換を効率よく行わせるとともに、触媒層における圧力損失を低減することが重要である。触媒層の厚さの変化の割合を特定
のものとした本発明のプレート式反応器によれば、伝熱プレートと触媒との熱交換が効率よく行われるとともに、触媒層における圧力損失が低減される。このことから、反応生成物の収率を損なうことがなく、圧力損失を補うために原料ガスの送風機或いは圧縮機などの動力を大きくする必要がなく、経済的に有利である。 In the plate reactor, it is important to efficiently perform heat exchange between the heat transfer plate and the catalyst and reduce pressure loss in the catalyst layer. According to the plate reactor of the present invention in which the rate of change in the thickness of the catalyst layer is specified, heat exchange between the heat transfer plate and the catalyst is efficiently performed, and pressure loss in the catalyst layer is reduced. The Accordingly, the yield of the reaction product is not impaired, and it is economically advantageous that the power of the blower or the compressor of the raw material gas does not need to be increased in order to compensate for the pressure loss.

本発明のプレート式反応器の一実施の形態における伝熱プレートの一部を概略的に示す図である。It is a figure which shows roughly a part of heat-transfer plate in one embodiment of the plate-type reactor of this invention. 本発明のプレート式反応器の別の一実施の形態における伝熱プレートの一部を概略的に示す図である。It is a figure which shows roughly a part of heat-transfer plate in another one Embodiment of the plate-type reactor of this invention. 本発明のプレート式反応器の別の一実施の形態における伝熱プレートの一部を概略的に示す図である。It is a figure which shows roughly a part of heat-transfer plate in another one Embodiment of the plate-type reactor of this invention. 本発明の実施例及び比較例で用いたプレート式反応器を示す図である。It is a figure which shows the plate type reactor used by the Example and comparative example of this invention.

Explanation of symbols

１マノメータ
Ｓ１触媒層厚さの最小値
Ｓ２触媒層厚さの最大値
θ 伝熱面角度
Ｈ、ｈ波板の波高さ
Ｌ波板の波の周期
Ｐ伝熱プレート間の距離
ｄ伝熱プレートの伝熱管の触媒層側の頂点間距離
ｒ円弧の半径
Ｆガスの流れ方向
Ｔ触媒層の層高さ（触媒層の長さ）
Ｗ触媒層の幅（伝熱管の長さ） 1 Manometer S1 Minimum value of catalyst layer thickness S2 Maximum value of catalyst layer thickness θ Heat transfer surface angle H, h Wave plate wave height L Wave plate wave period P Distance between heat transfer plates d Heat transfer plate Distance between vertices r on the catalyst layer side of the heat transfer tube Arc radius F Gas flow direction T Catalyst layer height (catalyst layer length)
W Width of catalyst layer (length of heat transfer tube)

Claims

A reaction vessel for reacting the raw material gas, a plurality of heat transfer plates arranged side by side in the reaction vessel and including a plurality of heat transfer tubes whose peripheral edges or edges of the cross-sectional shape are connected in a straight line; A plate-type reactor having a catalyst layer in which a catalyst is filled in a gap between matching heat transfer plates,
In a region from the gas inlet of the catalyst layer to 30% of the length of the catalyst layer in the gas flow direction,
The heat transfer plate is perpendicular to the flow direction of the source gas, and the maximum value of the catalyst layer thickness between adjacent heat transfer plates when measured in the direction perpendicular to the length direction of the heat transfer plate (S2 ) And the minimum distance (S1) of the catalyst layer thickness between adjacent heat transfer plates are arranged so as to have a relationship of 1 <S2 / S1 ≦ 2, .

The plate reactor according to claim 1, wherein a heat transfer surface angle on the catalyst layer side in the connection portion of the heat transfer tubes is 30 ° or more.

In a region from the gas inlet of the catalyst layer to 50% of the length of the catalyst layer in the gas flow direction, the heat transfer surface angle on the catalyst layer side in the connection portion of the heat transfer tube is 30 ° or more. The plate reactor according to claim 1 or 2, wherein

The distance between the apexes on the catalyst layer side of the heat transfer tube of the adjacent heat transfer plate when measured in the direction perpendicular to the flow direction of the source gas and in the direction perpendicular to the length direction of the heat transfer plate is 2 mm or more. The plate reactor according to any one of claims 1 to 3, wherein

It is used for a gas phase catalytic oxidation reaction for producing an unsaturated aliphatic aldehyde or an unsaturated fatty acid by oxidizing a reaction raw material gas selected from the group consisting of hydrocarbons having 3 and 4 carbon atoms and tertiary butanol. 5. A plate reactor according to any one of claims 1 to 4, characterized in that it is characterized in that