水平反応容器
下部部分３と２つの対向端部９、１０とを有する水平反応容器１であって、この水平反応容器は、一端部９に液体入口１３と、対向端部１０に流体出口１４と、下部部分３に配置された気体入口装置１７とを備え、この水平反応容器は、通常の運転中に反応容器１を通る液体の流れ方向に配置された少なくとも１個の実質上垂直のじゃま板２３を含む。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、水平反応容器に関し、詳細にはエチルベンゼンまたはクメンなどの液体反応物を酸素などの気体反応物に接触させて、有機ヒドロペルオキシドを得る水平反応容器に関する。
【背景技術】
【０００２】
水平反応容器は、従来技術において既に知られており、例えば、米国特許第４，２６９，８０５号明細書に記載されている。
【０００３】
気体反応物と液体反応物を接触させる水平反応容器には、まだ改良の余地がある。気体反応物と液体反応物との間の接触がさらに良好になることは、一般に気体反応物と液体反応物の間の反応を、より効率的にする傾向があるので望ましい。より高い効率は、工程をより高い処理量で運転することを可能にすることができる。気体反応物と液体反応物との間の接触がさらに良好であることのさらに他の利点は、生成される副生成物の量を低減できることである。副生成物の生成は、十分な気体反応物がない中で液体反応物を加熱することによって起きることがある。副生成物が少ないと、一般に所望の生成物の量が増加する。
【０００４】
液体反応物が気体反応物と接触する工程は、エチルベンゼンまたはクメンなどの液体有機化合物と酸素が反応して、対応するヒドロペルオキシドを得る。エチルベンゼンヒドロペルオキシドは、プロペンをプロピレンオキシドに変換するために商業的に用いられる。それによって形成される１−フェニルエタノールは、続いて脱水されてスチレンを得ることができる。クメンヒドロペルオキシドは、フェノールとアセトンを調製するために商業的に用いられる。代わりに、クメンヒドロペルオキシドは、エチルベンゼンが用いられる工程に類似した工程で、プロペンと反応させてプロピレンオキシドを得ることができる。クメンベースの工程とエチルベンゼンベースの工程との主な違いは、クメンヒドロペルオキシドとプロペンの反応の際に形成されるクメンヒドロペルオキシドから誘導されたアルコールが、一般に水素化されてクメンに戻されることである。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ここで、液体反応物を気体反応物に接触させる水平反応容器の性能は、容易かつ単純な方法で大きく改善できることが見出された。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、下部部分と２つの対向端部とを有する水平反応容器に関し、この水平反応容器は、一端部に液体入口と、対向端部に流体出口と、下部部分に配置された気体入口装置とを備え、この水平反応容器は、通常の運転中に反応容器を通る液体の流れ方向に配置された少なくとも１個の実質上垂直のじゃま板（ｂａｆｆｌｅ−ｐｌａｔｅ）を含む。
【０００７】
さらに本発明は、液体反応物を気体反応物に接触させる工程に関し、この工程は、下部部分と２つの対向端部とを有する水平反応容器中で行われ、この工程は、液体反応物を反応容器の一端部の液体入口を介して反応容器に加えることと、気体反応物を同じ端部の下部部分に配置された気体入口装置を介して加えることと、反応生成物を対向端部の流体出口を介して取り除くこととを含み、この工程は、通常の運転中に反応容器を通る液体の流れ方向に配置された少なくとも１個の実質上垂直なじゃま板をさらに含む反応容器中で行われる。
【０００８】
本工程は、液体有機化合物を酸素含有気体に接触させることによる、ヒドロペルオキシドの製造に特に適している。
【０００９】
本発明は、商業的運転用途の大きな反応容器に使用するのに特に適していることが見出された。それらの大容積の運転で反応物を効率的に接触させることは、小容積の運転または研究所装備における運転よりも難しくなる。
【００１０】
添付図面を参照して、本発明を例示としてさらに詳細に説明する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
本発明の反応容器は、実質上水平の反応器である。実質上水平であることは、水平面に実質上平行であると理解される。本発明に用いられる反応容器は、管状であることが好ましい。それらの管状反応容器は、広範囲に様々な形状を有することができる。例えば、それらの管状反応容器は、正方形、長方形、または楕円断面を有することができる。実際的な目的のために、円形断面を有する反応容器が好ましい。
【００１２】
水平反応器において、通常の運転中、流体の大部分は水平方向に流れる。水平反応容器は、長い滞留時間を用いて、液体を比較的大量の気体と接触させることを可能にする。これは、比較的低い反応速度の観点から、有機ヒドロペルオキシドの製造に有利である。
【００１３】
反応容器は、下部部分と２つの対向端部とを有し、一端部に液体入口と、対向端部に流体出口とを備える。反応容器は、通常の運転中に反応容器を通る液体の流れ方向に配置された少なくとも１個の実質上垂直のじゃま板を含む。実質上垂直のじゃま板は、水平面に対して実質上垂直に配置されたじゃま板であると理解される。通常の運転中の反応容器を通る液体の流れ方向は、反応容器の一端部から対向端部であるので、じゃま板は、反応容器の一端部から対向端部の方向に配置されると理解される。本発明に用いられるじゃま板は、それらじゃま板が、通常の運転中に液体が流れる方向に平行となるように配置されることが好ましい。水平管状反応容器において、じゃま板は、実質上長手方向に配置されることが好ましい。
【００１４】
じゃま板は、水平反応容器の中心長手軸に平行なまたは中心長手軸に一致する垂直面に配置されることが好ましい。液体混合の目的のために、じゃま板は、部分的に穿孔されることができる。
【００１５】
じゃま板の高さは、広範囲に変化することができる。一般に、じゃま板は、反応容器の高さの５％〜６０％、さらに詳細には５％〜５０％である。単一じゃま板が存在するならば、これは、反応容器の高さの６０％を超えることもできる。水平反応容器の高さは、広範囲に変化することができ、実際の目的のためには、しばしば約０．５メートル〜約１５メートルの範囲とすることができ、好ましくは約２メートル〜約８メートルである。実際の目的のためのじゃま板の好ましい高さは、約０．０２５メートル〜約９メートルの範囲とすることができ、さらに好ましくは約０．１メートル〜約５メートルである。比較的低いじゃま板（例えば、反応容器の高さの５％〜２０％の範囲）および比較的高いじゃま板（例えば、反応容器の高さの２０％〜５０％の範囲）の両方とも、気体反応物と液体反応物との間に望ましい改善された接触を与えることが見出された。また、十分均一な反応器温度をまだ維持することができるならば、非常に高いじゃま板（例えば、反応容器の高さの６０％〜１００％、好ましくは６０％〜８０％の範囲）も有利になり得る。十分均一な反応器温度を維持するためには、少なくとも部分的に穿孔されたじゃま板を用いることが有利であろう。当業者であれば、じゃま板の好ましい高さおよび所与の容器中の好ましい穿孔の程度は、熱交換手段の位置およびさらに内部の位置などさらに他の状況に応じることを理解するであろう。
【００１６】
２個以上のじゃま板の存在は、特に有利であることが見出された。したがって、２個以上の平行なじゃま板を用いることが好ましい。垂直じゃま板の数は、２個から１０個であることが好ましく、さらに好ましくは２個から５個、さらに好ましくは２個から４個、さらに好ましくは２個または３個、最も好ましくは３個である。
【００１７】
奇数のじゃま板が存在すれば、中心のじゃま板は、一般に反応容器の中間にあるであろう。その場合、じゃま板は、容器中のスロッシングの危険性を低減するためのスロッシングじゃま板として機能することもできる。
【００１８】
じゃま板は、当業者によって適切であると知られる任意の方法で、直接または間接に反応容器の壁に接続されることができる。じゃま板は、直接または間接に容器の底に接続されることが好ましい。じゃま板の下部部分には通路を設けることが好ましい。反応器の十分な排出を可能にするために、反応器の壁とじゃま板との間の距離は、少なくとも５ｍｍであることが好ましい。
【００１９】
本発明において、じゃま板は実質上垂直である。正確なじゃま板の位置は、さらに他の状況に応じる。じゃま板は、反応容器の壁に垂直に配置されることが好ましいことがある。
【００２０】
反応容器中のじゃま板の好ましい位置は、反応容器の形状、入口と出口の位置、および用いられる流体の空間速度など他の特徴に応じる。１個を超えるじゃま板が存在するならば、これらのじゃま板は、容器の中心の周りに均等に配分されることが好ましい。
【００２１】
特に良好な結果を与えることが見出されたじゃま板の装備は、均等な間隔で配置された少なくとも３個の平行なじゃま板が存在するものである。均等な間隔とは、じゃま板が、反応器の下部部分で、隣接じゃま板間の距離が等しくなるように間隔を置くことを意味する。
【００２２】
反応容器は、液体入口と、１個または複数の気体入口と、流体出口とを備える。液体入口および流体出口は、容器を最大に使用するために、反応容器の対向端部に配置される。
【００２３】
反応容器は、反応容器の下部部分に配置された気体入口装置をさらに備える。反応容器の下部部分は、水平反応容器の中心長手軸を通る水平面以下にある反応容器の部分であると理解される。
【００２４】
気体入口装置は、当業者によって適切であると知られる任意の気体入口とすることができる。本発明による反応容器は、各反応容器に少なくとも１個の気体入口、好ましくは少なくとも５個の気体入口を含む。気体入口は、気体供給と反応容器との間の開口部であると考えられる。好ましい気体入口装置は、反応容器の下部部分中に延びる水平の穿孔されたパイプである。穿孔されたパイプの穿孔は、反応容器中に開口する。本発明において最も好ましく用いられる気体入口は、いわゆるスパージャー管である。
【００２５】
気体入口装置は、反応容器の下部部分に配置される。気体入口装置は、容器の底近くにあることが好ましい。
【００２６】
本発明に用いられる好ましい気体入口装置は、各じゃま板の両側に、少なくとも１個の穿孔されたパイプを備える。２個のじゃま板を含む反応容器は、少なくとも３個の穿孔されたパイプを備えることが好ましい。３個のじゃま板を含む反応容器は、少なくとも４個の穿孔されたパイプを備えるのが好ましい。
【００２７】
本明細書においてさらに説明するように、単一反応容器は、いくつかの反応ゾーンを備えることができる。この場合、各反応ゾーンは、気体入口装置を含むことが好ましい。各気体入口装置は、そのような場合、無関係に運転できることが好ましい。
【００２８】
本発明による反応容器は、液体反応物と気体反応物との接触に特に適している。したがって、さらに本発明は、液体反応物を気体反応物に接触させる工程に関し、この工程は、下部部分と２つの対向端部とを有する水平反応容器中で行われ、この工程は、液体反応物を反応容器の一端部で液体入口を介して反応容器に加えること、気体反応物を下部部分に配置された気体入口装置を介して加えること、反応生成物を対向端部の流体出口を介して取り除くこととを含み、この工程は、通常の運転中に反応容器を通る液体の流れ方向に配置された少なくとも１個の実質上垂直なじゃま板をさらに含む反応容器中で行われる。
【００２９】
反応生成物は、液体入口に対向して位置する流体出口を介して取り除かれる。さらに、１個または複数の気体出口が、存在することができる。気体出口は、液体入口近くまたは流体出口近くなど、反応容器の長手方向の任意の位置に存在することができる。
【００３０】
本発明による反応容器は、しばしば反応混合物の温度を制御するための熱交換手段を含むであろう。それらの熱交換手段は、気体入口よりも高い位置に配置されることが好ましい。
【００３１】
本発明による反応容器は、液体有機化合物と酸素含有気体との接触によるヒドロペルオキシドの製造に特に適している。さらに、その工程中に溶媒が存在することができる。
【００３２】
酸素含有気体は、酸素単独、またはかなりの量の酸素が存在する任意の気体とすることができる。本発明に用いられる酸素含有気体は、空気であることが好ましい。その場合、任意選択的な気体出口２０を介して取り除かれることのできる過剰の気体は、不活性気体と限られた量の未変換酸素を含むであろう。
【００３３】
本発明に用いるための有機化合物は、適切であることが知られている任意の化合物とすることができる。使用するのが好ましい有機化合物は、エチルベンゼンまたはクメンである。エチルベンゼンを用いるのが最も好ましい。
【００３４】
本発明に用いられる工程条件は、良く知られている。温度は、５０℃〜２５０℃であるのが好ましく、さらに好ましくは１００℃〜２００℃、さらに詳細には１２０℃〜１８０℃である。反応器が、ヒドロペルオキシドの製造工程に用いられるならば、容器は、一般に反応容器中に配置された熱交換手段を含み、熱交換手段は、運転の開始時に反応混合物を加熱し、かつ反応が十分進んだときに冷却する。
【００３５】
加えるべき酸素含有気体の量および加えるべき有機化合物の量は、反応容器の容積と形状、および得られる生成物中のヒドロペルオキシドの望ましい濃度など、工程の特定の状況に応じる。
【００３６】
本工程の圧力は、重要ではなく、特定の状況に最善に適応するように選択されることができる。一般に、容器の頂部近くの圧力は、大気圧から１０×１０５Ｎ／ｍ２、さらに詳細には１×１０５Ｎ／ｍ２から５×１０５Ｎ／ｍ２であろう。
【００３７】
気体出口２０を介して取り除かれる気体は、かなりの量の未変換有機化合物を含むことができる。未変換有機化合物の正確な量は、使用した化合物および用いた工程条件に応じる。望むならば、気体の温度を下げて、液体の未変換有機化合物を得ることができる。それらの未変換液体は、循環されて本発明の工程中でさらに使用することができる。
【００３８】
本発明による反応容器は、さらに他の反応容器と直列に配置されることができる。この特定の装備において、全反応器は、少なくとも２個の反応容器を含み、その１個または複数の反応容器は、本発明によるものであり、１個の容器の流体出口は、後続の容器の液体入口に接続される。本発明による反応容器の利点から考えて、そのような反応器は、直列に配列された本発明による少なくとも２個の反応容器を含むことが好ましい。
【００３９】
各反応容器は、１つまたは複数の分離した反応ゾーン（場合によって分離区画とも呼ばれる）を含むことができる。反応ゾーンは、行われた変換程度などの様々な態様において互いに異なることができる。分離反応ゾーンは、当業者に知られた手段によって、単一反応容器中に形成されることができる。非常に良く知られている手段は、反応ゾーン間の流れの方向に垂直の垂直プレートであり、この手段は、流体が１つの反応ゾーンから後続の反応ゾーンに流れることのできる開口部を有する。複数の反応ゾーンを含む単一反応容器の装備の詳細は、米国特許第４，２６９，８０５号明細書に記載されている。そのような反応容器は、本発明に用いることができる。
【００４０】
ここで水平反応容器１を示す図１および図２を参照すれば、この反応容器１は、下部部分３と２個の対向する端部９および１０とを有する。
【００４１】
反応容器１には、端部９に液体入口１３、および対向端部１０に流体出口１４が設けられる。反応容器１の下部部分３は、気体入口装置１７を含む。気体入口装置１７は、図１に示すように、穿孔されたパイプ１８を含み、その穿孔１９は、反応容器１中に開口する。明瞭さのために、必ずしも全ての穿孔は、参照符号によって示されない。正確な状況に応じて、通常の運転中に別個の気体出口２０を介して、過剰の気体を取り除くことが有利になり得る。この気体出口は、反応容器のさらに他の特徴、およびその反応容器が用いられる工程に応じて存在しなくてもよい。１個または複数の気体出口が、存在することができる。
【００４２】
流体出口は、容器の底に示され、任意選択的な気体出口は容器の頂部に示される。しかし、これは必ずしも必要ではない。各出口が配置される好ましい高さは、当業者であれば理解するであろうように、さらに他の状況に応じる。これらの状況の１つは、液体が一般に到達するレベルである。
【００４３】
反応容器１は、さらに少なくとも１個の実質上垂直のじゃま板２３を含む。図２および図３は、それぞれ追加の垂直じゃま板２４と２５、およびじゃま板２６と２７を示す。じゃま板２３、２４、および２５、およびじゃま板２３、２６、および２７は、反応容器１の下部部分３に配置され、互いに平行である。じゃま板２３、２４、および２５、およびじゃま板２３、２６、および２７は、通常運転中の反応容器１を通る液体の流れ方向に向けられる。
【００４４】
反応容器１は、その中に配置された熱交換手段３０をさらに含み、熱交換手段３０は、通常運転中に反応容器１中の流体を加熱または冷却する。熱交換手段３０は、供給導管３３が接続された入口（図示せず）と、放出導管３５に接続された出口（図示せず）を有する。供給導管３３および放出導管３５の両方とも、コイル３４に接続される。コイル３４は、主として図に示された面の上方および下方にある。これは点線で示されている。
【００４５】
通常、反応容器１は、通常運転中、流体で実質上充填される。通常運転中に遭遇されることがある液体レベルは、点線２１で示されている。液体レベルは、液体だけが到達するレベル、または液体と気体の混合物が到達するレベルのいずれにも解釈される。
【００４６】
運転中に、供給導管３３を介して、冷却媒体または加熱媒体を熱交換手段３０に加えることができる。使用された冷却または加熱媒体は、放出導管３５を介して取り除かれることができる。単一コイル３４だけを示したが、加熱交換手段は、通常いくつかのコイルを含むであろう。
【００４７】
単一反応容器中にいくつかの熱交換手段が存在することができる。上述のように、反応容器がいくつかの反応ゾーンを備えるならば、各反応ゾーンは、無関係に運転されることのできる熱交換手段を含むことが好ましい。
【００４８】
本発明を、以下の例においてさらに説明する。
【００４９】
（例１）
図１および図２に示した反応容器を用いた。容器は、直径約５メートルおよび長さ約２０メートルであった。８重量％のエチルベンゼンヒドロペルオキシドを含むエチルベンゼンを、６６０トン／時間の流量で入口１３を介してこの反応容器に加え、気体入口装置１７および穿孔パイプ１８を介して、２０トン／時間の流量で空気を加えた。反応混合物は、熱交換手段３０を用いて１５２℃の温度まで加熱された。この温度に達した後、続いて熱交換手段を用いて冷却して、発熱反応によって生成された熱を取り除いた。容器の頂部の圧力は、約４×１０５Ｎ／ｍ２であった。
【００５０】
気体は、気体出口２０から取り除かれ室温に冷却された。冷却は、エチルベンゼン、エチルベンゼンヒドロペルオキシド、および水などの化合物を液体にした。残留気体中の酸素の量は、約５モル％であると計算された。
【００５１】
（例２）
例１による工程を、図３に示した反応容器中で繰り返した。さらに他の工程の特徴は、同じに保った。
【００５２】
残留気体中の酸素の量は、約６モル％であると計算された。
【００５３】
（例３）（比較）
例１による工程を、図４に示した反応容器中で繰り返した。さらに他の工程の特徴は、同じに保った。
【００５４】
残留気体中の酸素の量は、約８モル％であると計算された。
【００５５】
工程から取り除かれた気体中の酸素量が少ないことは、反応混合物に加えた酸素がより良好に使用されたことを示唆する。
【００５６】
したがって、例１および２に用いられた反応容器は、例３の従来の装備に比べて工程性能を大きく改善した。
【図面の簡単な説明】
【００５７】
【図１】水平反応容器の長手方向断面を示す概略図である。
【図２】図１の線ＩＩ−ＩＩに沿って示す断面の概略図である。
【図３】図２に示した実施形態の代替を示す図である。
【図４】従来の反応容器装備の断面を示す図である。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、水平反応容器に関し、詳細にはエチルベンゼンまたはクメンなどの液体反応物を酸素などの気体反応物に接触させて、有機ヒドロペルオキシドを得る水平反応容器に関する。
【背景技術】
【０００２】
水平反応容器は、従来技術において既に知られており、例えば、米国特許第４，２６９，８０５号明細書に記載されている。
【０００３】
気体反応物と液体反応物を接触させる水平反応容器には、まだ改良の余地がある。気体反応物と液体反応物との間の接触がさらに良好になることは、一般に気体反応物と液体反応物の間の反応を、より効率的にする傾向があるので望ましい。より高い効率は、工程をより高い処理量で運転することを可能にすることができる。気体反応物と液体反応物との間の接触がさらに良好であることのさらに他の利点は、生成される副生成物の量を低減できることである。副生成物の生成は、十分な気体反応物がない中で液体反応物を加熱することによって起きることがある。副生成物が少ないと、一般に所望の生成物の量が増加する。
【０００４】
液体反応物が気体反応物と接触する工程は、エチルベンゼンまたはクメンなどの液体有機化合物と酸素が反応して、対応するヒドロペルオキシドを得る。エチルベンゼンヒドロペルオキシドは、プロペンをプロピレンオキシドに変換するために商業的に用いられる。それによって形成される１−フェニルエタノールは、続いて脱水されてスチレンを得ることができる。クメンヒドロペルオキシドは、フェノールとアセトンを調製するために商業的に用いられる。代わりに、クメンヒドロペルオキシドは、エチルベンゼンが用いられる工程に類似した工程で、プロペンと反応させてプロピレンオキシドを得ることができる。クメンベースの工程とエチルベンゼンベースの工程との主な違いは、クメンヒドロペルオキシドとプロペンの反応の際に形成されるクメンヒドロペルオキシドから誘導されたアルコールが、一般に水素化されてクメンに戻されることである。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ここで、液体反応物を気体反応物に接触させる水平反応容器の性能は、容易かつ単純な方法で大きく改善できることが見出された。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、下部部分と２つの対向端部とを有する水平反応容器に関し、この水平反応容器は、一端部に液体入口と、対向端部に流体出口と、下部部分に配置された気体入口装置とを備え、この水平反応容器は、通常の運転中に反応容器を通る液体の流れ方向に配置された少なくとも１個の実質上垂直のじゃま板（ｂａｆｆｌｅ−ｐｌａｔｅ）を含む。
【０００７】
さらに本発明は、液体反応物を気体反応物に接触させる工程に関し、この工程は、下部部分と２つの対向端部とを有する水平反応容器中で行われ、この工程は、液体反応物を反応容器の一端部の液体入口を介して反応容器に加えることと、気体反応物を同じ端部の下部部分に配置された気体入口装置を介して加えることと、反応生成物を対向端部の流体出口を介して取り除くこととを含み、この工程は、通常の運転中に反応容器を通る液体の流れ方向に配置された少なくとも１個の実質上垂直なじゃま板をさらに含む反応容器中で行われる。
【０００８】
本工程は、液体有機化合物を酸素含有気体に接触させることによる、ヒドロペルオキシドの製造に特に適している。
【０００９】
本発明は、商業的運転用途の大きな反応容器に使用するのに特に適していることが見出された。それらの大容積の運転で反応物を効率的に接触させることは、小容積の運転または研究所装備における運転よりも難しくなる。
【００１０】
添付図面を参照して、本発明を例示としてさらに詳細に説明する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
本発明の反応容器は、実質上水平の反応器である。実質上水平であることは、水平面に実質上平行であると理解される。本発明に用いられる反応容器は、管状であることが好ましい。それらの管状反応容器は、広範囲に様々な形状を有することができる。例えば、それらの管状反応容器は、正方形、長方形、または楕円断面を有することができる。実際的な目的のために、円形断面を有する反応容器が好ましい。
【００１２】
水平反応器において、通常の運転中、流体の大部分は水平方向に流れる。水平反応容器は、長い滞留時間を用いて、液体を比較的大量の気体と接触させることを可能にする。これは、比較的低い反応速度の観点から、有機ヒドロペルオキシドの製造に有利である。
【００１３】
反応容器は、下部部分と２つの対向端部とを有し、一端部に液体入口と、対向端部に流体出口とを備える。反応容器は、通常の運転中に反応容器を通る液体の流れ方向に配置された少なくとも１個の実質上垂直のじゃま板を含む。実質上垂直のじゃま板は、水平面に対して実質上垂直に配置されたじゃま板であると理解される。通常の運転中の反応容器を通る液体の流れ方向は、反応容器の一端部から対向端部であるので、じゃま板は、反応容器の一端部から対向端部の方向に配置されると理解される。本発明に用いられるじゃま板は、それらじゃま板が、通常の運転中に液体が流れる方向に平行となるように配置されることが好ましい。水平管状反応容器において、じゃま板は、実質上長手方向に配置されることが好ましい。
【００１４】
じゃま板は、水平反応容器の中心長手軸に平行なまたは中心長手軸に一致する垂直面に配置されることが好ましい。液体混合の目的のために、じゃま板は、部分的に穿孔されることができる。
【００１５】
じゃま板の高さは、広範囲に変化することができる。一般に、じゃま板は、反応容器の高さの５％〜６０％、さらに詳細には５％〜５０％である。単一じゃま板が存在するならば、これは、反応容器の高さの６０％を超えることもできる。水平反応容器の高さは、広範囲に変化することができ、実際の目的のためには、しばしば約０．５メートル〜約１５メートルの範囲とすることができ、好ましくは約２メートル〜約８メートルである。実際の目的のためのじゃま板の好ましい高さは、約０．０２５メートル〜約９メートルの範囲とすることができ、さらに好ましくは約０．１メートル〜約５メートルである。比較的低いじゃま板（例えば、反応容器の高さの５％〜２０％の範囲）および比較的高いじゃま板（例えば、反応容器の高さの２０％〜５０％の範囲）の両方とも、気体反応物と液体反応物との間に望ましい改善された接触を与えることが見出された。また、十分均一な反応器温度をまだ維持することができるならば、非常に高いじゃま板（例えば、反応容器の高さの６０％〜１００％、好ましくは６０％〜８０％の範囲）も有利になり得る。十分均一な反応器温度を維持するためには、少なくとも部分的に穿孔されたじゃま板を用いることが有利であろう。当業者であれば、じゃま板の好ましい高さおよび所与の容器中の好ましい穿孔の程度は、熱交換手段の位置およびさらに内部の位置などさらに他の状況に応じることを理解するであろう。
【００１６】
２個以上のじゃま板の存在は、特に有利であることが見出された。したがって、２個以上の平行なじゃま板を用いることが好ましい。垂直じゃま板の数は、２個から１０個であることが好ましく、さらに好ましくは２個から５個、さらに好ましくは２個から４個、さらに好ましくは２個または３個、最も好ましくは３個である。
【００１７】
奇数のじゃま板が存在すれば、中心のじゃま板は、一般に反応容器の中間にあるであろう。その場合、じゃま板は、容器中のスロッシングの危険性を低減するためのスロッシングじゃま板として機能することもできる。
【００１８】
じゃま板は、当業者によって適切であると知られる任意の方法で、直接または間接に反応容器の壁に接続されることができる。じゃま板は、直接または間接に容器の底に接続されることが好ましい。じゃま板の下部部分には通路を設けることが好ましい。反応器の十分な排出を可能にするために、反応器の壁とじゃま板との間の距離は、少なくとも５ｍｍであることが好ましい。
【００１９】
本発明において、じゃま板は実質上垂直である。正確なじゃま板の位置は、さらに他の状況に応じる。じゃま板は、反応容器の壁に垂直に配置されることが好ましいことがある。
【００２０】
反応容器中のじゃま板の好ましい位置は、反応容器の形状、入口と出口の位置、および用いられる流体の空間速度など他の特徴に応じる。１個を超えるじゃま板が存在するならば、これらのじゃま板は、容器の中心の周りに均等に配分されることが好ましい。
【００２１】
特に良好な結果を与えることが見出されたじゃま板の装備は、均等な間隔で配置された少なくとも３個の平行なじゃま板が存在するものである。均等な間隔とは、じゃま板が、反応器の下部部分で、隣接じゃま板間の距離が等しくなるように間隔を置くことを意味する。
【００２２】
反応容器は、液体入口と、１個または複数の気体入口と、流体出口とを備える。液体入口および流体出口は、容器を最大に使用するために、反応容器の対向端部に配置される。
【００２３】
反応容器は、反応容器の下部部分に配置された気体入口装置をさらに備える。反応容器の下部部分は、水平反応容器の中心長手軸を通る水平面以下にある反応容器の部分であると理解される。
【００２４】
気体入口装置は、当業者によって適切であると知られる任意の気体入口とすることができる。本発明による反応容器は、各反応容器に少なくとも１個の気体入口、好ましくは少なくとも５個の気体入口を含む。気体入口は、気体供給と反応容器との間の開口部であると考えられる。好ましい気体入口装置は、反応容器の下部部分中に延びる水平の穿孔されたパイプである。穿孔されたパイプの穿孔は、反応容器中に開口する。本発明において最も好ましく用いられる気体入口は、いわゆるスパージャー管である。
【００２５】
気体入口装置は、反応容器の下部部分に配置される。気体入口装置は、容器の底近くにあることが好ましい。
【００２６】
本発明に用いられる好ましい気体入口装置は、各じゃま板の両側に、少なくとも１個の穿孔されたパイプを備える。２個のじゃま板を含む反応容器は、少なくとも３個の穿孔されたパイプを備えることが好ましい。３個のじゃま板を含む反応容器は、少なくとも４個の穿孔されたパイプを備えるのが好ましい。
【００２７】
本明細書においてさらに説明するように、単一反応容器は、いくつかの反応ゾーンを備えることができる。この場合、各反応ゾーンは、気体入口装置を含むことが好ましい。各気体入口装置は、そのような場合、無関係に運転できることが好ましい。
【００２８】
本発明による反応容器は、液体反応物と気体反応物との接触に特に適している。したがって、さらに本発明は、液体反応物を気体反応物に接触させる工程に関し、この工程は、下部部分と２つの対向端部とを有する水平反応容器中で行われ、この工程は、液体反応物を反応容器の一端部で液体入口を介して反応容器に加えること、気体反応物を下部部分に配置された気体入口装置を介して加えること、反応生成物を対向端部の流体出口を介して取り除くこととを含み、この工程は、通常の運転中に反応容器を通る液体の流れ方向に配置された少なくとも１個の実質上垂直なじゃま板をさらに含む反応容器中で行われる。
【００２９】
反応生成物は、液体入口に対向して位置する流体出口を介して取り除かれる。さらに、１個または複数の気体出口が、存在することができる。気体出口は、液体入口近くまたは流体出口近くなど、反応容器の長手方向の任意の位置に存在することができる。
【００３０】
本発明による反応容器は、しばしば反応混合物の温度を制御するための熱交換手段を含むであろう。それらの熱交換手段は、気体入口よりも高い位置に配置されることが好ましい。
【００３１】
本発明による反応容器は、液体有機化合物と酸素含有気体との接触によるヒドロペルオキシドの製造に特に適している。さらに、その工程中に溶媒が存在することができる。
【００３２】
酸素含有気体は、酸素単独、またはかなりの量の酸素が存在する任意の気体とすることができる。本発明に用いられる酸素含有気体は、空気であることが好ましい。その場合、任意選択的な気体出口２０を介して取り除かれることのできる過剰の気体は、不活性気体と限られた量の未変換酸素を含むであろう。
【００３３】
本発明に用いるための有機化合物は、適切であることが知られている任意の化合物とすることができる。使用するのが好ましい有機化合物は、エチルベンゼンまたはクメンである。エチルベンゼンを用いるのが最も好ましい。
【００３４】
本発明に用いられる工程条件は、良く知られている。温度は、５０℃〜２５０℃であるのが好ましく、さらに好ましくは１００℃〜２００℃、さらに詳細には１２０℃〜１８０℃である。反応器が、ヒドロペルオキシドの製造工程に用いられるならば、容器は、一般に反応容器中に配置された熱交換手段を含み、熱交換手段は、運転の開始時に反応混合物を加熱し、かつ反応が十分進んだときに冷却する。
【００３５】
加えるべき酸素含有気体の量および加えるべき有機化合物の量は、反応容器の容積と形状、および得られる生成物中のヒドロペルオキシドの望ましい濃度など、工程の特定の状況に応じる。
【００３６】
本工程の圧力は、重要ではなく、特定の状況に最善に適応するように選択されることができる。一般に、容器の頂部近くの圧力は、大気圧から１０×１０５Ｎ／ｍ２、さらに詳細には１×１０５Ｎ／ｍ２から５×１０５Ｎ／ｍ２であろう。
【００３７】
気体出口２０を介して取り除かれる気体は、かなりの量の未変換有機化合物を含むことができる。未変換有機化合物の正確な量は、使用した化合物および用いた工程条件に応じる。望むならば、気体の温度を下げて、液体の未変換有機化合物を得ることができる。それらの未変換液体は、循環されて本発明の工程中でさらに使用することができる。
【００３８】
本発明による反応容器は、さらに他の反応容器と直列に配置されることができる。この特定の装備において、全反応器は、少なくとも２個の反応容器を含み、その１個または複数の反応容器は、本発明によるものであり、１個の容器の流体出口は、後続の容器の液体入口に接続される。本発明による反応容器の利点から考えて、そのような反応器は、直列に配列された本発明による少なくとも２個の反応容器を含むことが好ましい。
【００３９】
各反応容器は、１つまたは複数の分離した反応ゾーン（場合によって分離区画とも呼ばれる）を含むことができる。反応ゾーンは、行われた変換程度などの様々な態様において互いに異なることができる。分離反応ゾーンは、当業者に知られた手段によって、単一反応容器中に形成されることができる。非常に良く知られている手段は、反応ゾーン間の流れの方向に垂直の垂直プレートであり、この手段は、流体が１つの反応ゾーンから後続の反応ゾーンに流れることのできる開口部を有する。複数の反応ゾーンを含む単一反応容器の装備の詳細は、米国特許第４，２６９，８０５号明細書に記載されている。そのような反応容器は、本発明に用いることができる。
【００４０】
ここで水平反応容器１を示す図１および図２を参照すれば、この反応容器１は、下部部分３と２個の対向する端部９および１０とを有する。
【００４１】
反応容器１には、端部９に液体入口１３、および対向端部１０に流体出口１４が設けられる。反応容器１の下部部分３は、気体入口装置１７を含む。気体入口装置１７は、図１に示すように、穿孔されたパイプ１８を含み、その穿孔１９は、反応容器１中に開口する。明瞭さのために、必ずしも全ての穿孔は、参照符号によって示されない。正確な状況に応じて、通常の運転中に別個の気体出口２０を介して、過剰の気体を取り除くことが有利になり得る。この気体出口は、反応容器のさらに他の特徴、およびその反応容器が用いられる工程に応じて存在しなくてもよい。１個または複数の気体出口が、存在することができる。
【００４２】
流体出口は、容器の底に示され、任意選択的な気体出口は容器の頂部に示される。しかし、これは必ずしも必要ではない。各出口が配置される好ましい高さは、当業者であれば理解するであろうように、さらに他の状況に応じる。これらの状況の１つは、液体が一般に到達するレベルである。
【００４３】
反応容器１は、さらに少なくとも１個の実質上垂直のじゃま板２３を含む。図２および図３は、それぞれ追加の垂直じゃま板２４と２５、およびじゃま板２６と２７を示す。じゃま板２３、２４、および２５、およびじゃま板２３、２６、および２７は、反応容器１の下部部分３に配置され、互いに平行である。じゃま板２３、２４、および２５、およびじゃま板２３、２６、および２７は、通常運転中の反応容器１を通る液体の流れ方向に向けられる。
【００４４】
反応容器１は、その中に配置された熱交換手段３０をさらに含み、熱交換手段３０は、通常運転中に反応容器１中の流体を加熱または冷却する。熱交換手段３０は、供給導管３３が接続された入口（図示せず）と、放出導管３５に接続された出口（図示せず）を有する。供給導管３３および放出導管３５の両方とも、コイル３４に接続される。コイル３４は、主として図に示された面の上方および下方にある。これは点線で示されている。
【００４５】
通常、反応容器１は、通常運転中、流体で実質上充填される。通常運転中に遭遇されることがある液体レベルは、点線２１で示されている。液体レベルは、液体だけが到達するレベル、または液体と気体の混合物が到達するレベルのいずれにも解釈される。
【００４６】
運転中に、供給導管３３を介して、冷却媒体または加熱媒体を熱交換手段３０に加えることができる。使用された冷却または加熱媒体は、放出導管３５を介して取り除かれることができる。単一コイル３４だけを示したが、加熱交換手段は、通常いくつかのコイルを含むであろう。
【００４７】
単一反応容器中にいくつかの熱交換手段が存在することができる。上述のように、反応容器がいくつかの反応ゾーンを備えるならば、各反応ゾーンは、無関係に運転されることのできる熱交換手段を含むことが好ましい。
【００４８】
本発明を、以下の例においてさらに説明する。
【００４９】
（例１）
図１および図２に示した反応容器を用いた。容器は、直径約５メートルおよび長さ約２０メートルであった。８重量％のエチルベンゼンヒドロペルオキシドを含むエチルベンゼンを、６６０トン／時間の流量で入口１３を介してこの反応容器に加え、気体入口装置１７および穿孔パイプ１８を介して、２０トン／時間の流量で空気を加えた。反応混合物は、熱交換手段３０を用いて１５２℃の温度まで加熱された。この温度に達した後、続いて熱交換手段を用いて冷却して、発熱反応によって生成された熱を取り除いた。容器の頂部の圧力は、約４×１０５Ｎ／ｍ２であった。
【００５０】
気体は、気体出口２０から取り除かれ室温に冷却された。冷却は、エチルベンゼン、エチルベンゼンヒドロペルオキシド、および水などの化合物を液体にした。残留気体中の酸素の量は、約５モル％であると計算された。
【００５１】
（例２）
例１による工程を、図３に示した反応容器中で繰り返した。さらに他の工程の特徴は、同じに保った。
【００５２】
残留気体中の酸素の量は、約６モル％であると計算された。
【００５３】
（例３）（比較）
例１による工程を、図４に示した反応容器中で繰り返した。さらに他の工程の特徴は、同じに保った。
【００５４】
残留気体中の酸素の量は、約８モル％であると計算された。
【００５５】
工程から取り除かれた気体中の酸素量が少ないことは、反応混合物に加えた酸素がより良好に使用されたことを示唆する。
【００５６】
したがって、例１および２に用いられた反応容器は、例３の従来の装備に比べて工程性能を大きく改善した。
【図面の簡単な説明】
【００５７】
【図１】水平反応容器の長手方向断面を示す概略図である。
【図２】図１の線ＩＩ−ＩＩに沿って示す断面の概略図である。
【図３】図２に示した実施形態の代替を示す図である。
【図４】従来の反応容器装備の断面を示す図である。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
下部部分と２つの対向端部とを有する実質上水平の反応容器であって、該反応容器が、一端部に液体入口と、対向端部に流体出口と、下部部分に配置された気体入口装置とを備え、前記反応容器が、通常の運転中に反応容器を通る液体の流れ方向に配置された少なくとも１個の実質上垂直のじゃま板を含む、実質上水平の反応容器。
【請求項２】
少なくとも１個の実質上垂直のじゃま板が、水平反応容器の中心長手軸に平行なまたは中心長手軸に一致する垂直面に配置される、請求項１に記載の実質上水平の反応容器。
【請求項３】
反応容器が、少なくとも２個の平行なじゃま板を含む、請求項１または２に記載の実質上水平の反応容器。
【請求項４】
反応容器が、３個のじゃま板を含む、請求項３に記載の反応容器。
【請求項５】
反応容器が、等間隔に配置された少なくとも３個の平行なじゃま板を含む、請求項４に記載の反応容器。
【請求項６】
気体入口装置が、反応容器の下部部分中に延びる水平の穿孔されたパイプを含む、請求項１から５のいずれか一項に記載の反応容器。
【請求項７】
気体入口装置が、各じゃま板の両側に少なくとも１本の穿孔されたパイプを含む、請求項６に記載の反応容器。
【請求項８】
じゃま板の下部部分に通路が設けられる、請求項１から７のいずれか一項に記載の反応容器。
【請求項９】
反応容器が、反応容器中に配置された熱交換手段をさらに含む、請求項１から８のいずれか一項に記載の反応容器。
【請求項１０】
直列に配置された少なくとも２個の反応容器を含む反応器であって、反応容器の少なくとも１つが、請求項１から９のいずれか一項に記載の反応容器である反応器。
【請求項１１】
下部部分と２つの対向端部とを有する水平反応容器中で行われる、液体反応物を気体反応物に接触させる工程であって、該工程が、液体反応物を反応容器の一端部の液体入口を介して反応容器に加えることと、気体反応物を下部部分に配置された気体入口装置を介して加えることと、反応生成物を対向端部の流体出口を介して取り除くこととを含み、該工程が、通常の運転中に反応容器を通る液体の流れ方向に配置された少なくとも１個の実質上垂直のじゃま板をさらに含む反応容器中で行われる、工程。
【請求項１２】
有機ヒドロペルオキシドの製造工程であって、該製造工程が、請求項１１に記載の工程において、液体有機化合物を酸素含有気体と接触させることを含む、製造工程。
【請求項１３】
製造工程において、有機化合物が、クメンおよび／またはエチルベンゼンである、請求項１２に記載の製造工程。
【請求項１４】
製造工程が、１００℃〜２００℃の温度および２０×１０５Ｎ／ｍ２までの圧力で行われる、請求項１２または１３に記載の製造工程。
【請求項１】
下部部分と２つの対向端部とを有する実質上水平の反応容器であって、該反応容器が、一端部に液体入口と、対向端部に流体出口と、下部部分に配置された気体入口装置とを備え、前記反応容器が、通常の運転中に反応容器を通る液体の流れ方向に配置された少なくとも１個の実質上垂直のじゃま板を含む、実質上水平の反応容器。
【請求項２】
少なくとも１個の実質上垂直のじゃま板が、水平反応容器の中心長手軸に平行なまたは中心長手軸に一致する垂直面に配置される、請求項１に記載の実質上水平の反応容器。
【請求項３】
反応容器が、少なくとも２個の平行なじゃま板を含む、請求項１または２に記載の実質上水平の反応容器。
【請求項４】
反応容器が、３個のじゃま板を含む、請求項３に記載の反応容器。
【請求項５】
反応容器が、等間隔に配置された少なくとも３個の平行なじゃま板を含む、請求項４に記載の反応容器。
【請求項６】
気体入口装置が、反応容器の下部部分中に延びる水平の穿孔されたパイプを含む、請求項１から５のいずれか一項に記載の反応容器。
【請求項７】
気体入口装置が、各じゃま板の両側に少なくとも１本の穿孔されたパイプを含む、請求項６に記載の反応容器。
【請求項８】
じゃま板の下部部分に通路が設けられる、請求項１から７のいずれか一項に記載の反応容器。
【請求項９】
反応容器が、反応容器中に配置された熱交換手段をさらに含む、請求項１から８のいずれか一項に記載の反応容器。
【請求項１０】
直列に配置された少なくとも２個の反応容器を含む反応器であって、反応容器の少なくとも１つが、請求項１から９のいずれか一項に記載の反応容器である反応器。
【請求項１１】
下部部分と２つの対向端部とを有する水平反応容器中で行われる、液体反応物を気体反応物に接触させる工程であって、該工程が、液体反応物を反応容器の一端部の液体入口を介して反応容器に加えることと、気体反応物を下部部分に配置された気体入口装置を介して加えることと、反応生成物を対向端部の流体出口を介して取り除くこととを含み、該工程が、通常の運転中に反応容器を通る液体の流れ方向に配置された少なくとも１個の実質上垂直のじゃま板をさらに含む反応容器中で行われる、工程。
【請求項１２】
有機ヒドロペルオキシドの製造工程であって、該製造工程が、請求項１１に記載の工程において、液体有機化合物を酸素含有気体と接触させることを含む、製造工程。
【請求項１３】
製造工程において、有機化合物が、クメンおよび／またはエチルベンゼンである、請求項１２に記載の製造工程。
【請求項１４】
製造工程が、１００℃〜２００℃の温度および２０×１０５Ｎ／ｍ２までの圧力で行われる、請求項１２または１３に記載の製造工程。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図２】
【図３】
【図４】
【公表番号】特表２００８−５１１５８７（Ｐ２００８−５１１５８７Ａ）
【公表日】平成２０年４月１７日（２００８．４．１７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−５２８８７９（Ｐ２００７−５２８８７９）
【出願日】平成１７年９月１日（２００５．９．１）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＥＰ２００５／０５４３０５
【国際公開番号】ＷＯ２００６／０２４６５５
【国際公開日】平成１８年３月９日（２００６．３．９）
【出願人】（５９０００２１０５）シエル・インターナシヨナル・リサーチ・マートスハツペイ・ベー・ヴエー (301)
【Ｆターム（参考）】
【公表日】平成２０年４月１７日（２００８．４．１７）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年９月１日（２００５．９．１）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＥＰ２００５／０５４３０５
【国際公開番号】ＷＯ２００６／０２４６５５
【国際公開日】平成１８年３月９日（２００６．３．９）
【出願人】（５９０００２１０５）シエル・インターナシヨナル・リサーチ・マートスハツペイ・ベー・ヴエー (301)
【Ｆターム（参考）】
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