<第一のプレート式反応器>
 第一のプレート式反応器は、ガス状の原料� ��反応させるための反応容器と、前記反応容� ��内に並んで設けられる複数の伝熱プレート� ��、前記伝熱プレートに所望の温度の熱媒を� ��給するための熱媒供給装置と、を有する。

 前記反応容器には、ガス状の原料(原料ガ ス)が供給され、生成ガスが排出され、かつ� �数の伝熱プレートが並んで収容される容器� �用いることができる。プレート式反応器は� �般に加圧条件下の雰囲気での反応に用いら� �ることから、前記反応容器は3,000kPa(キロパ� �カル)の内圧に耐えられる耐圧性の容器であ� ��ことが好ましい。このような反応容器とし� ��は、例えば円筒部またはその一部を組み合� ��せたシェル、複数の伝熱プレートが収容さ� ��るように板部材によって内部が区切られた� ��ェル、及び、複数の伝熱プレートが収容さ� ��るように平面の内面を構成する部材によっ� ��囲まれてなる筐体状の内部を有する容器等� ��挙げられる。

 前記伝熱プレートは、断面形状の周縁又� ��端縁で鉛直方向に連結している複数の伝熱� ��を含む。このように伝熱プレートは、並列� ��る複数の伝熱管を含む板状体である。伝熱� ��レートにおいて、伝熱管は直接連結されて� ��てもよいし、プレートやヒンジ等の適当な� ��材を介して間接的に連結されていてもよい� ��伝熱プレートは、伝熱管の断面形状を二分� ��した形状が直接又は間接的に複数連なる形� ��にそれぞれ成形された二枚の鋼板を接合す� ��ことによって形成されることが、安価に伝� ��プレートを得る観点から好ましい。

 前記伝熱プレートの間隔は、設計値に応� ��て設定され、等間隔であってもよいし、二� ��上の異なる間隔であってもよい。例えば反� ��容器の内部の形状が矩形である場合では、� ��熱プレートは、伝熱プレート間において伝� ��プレートの軸が互いに平行になり、伝熱プ� ��ート間において伝熱管の軸が互いに平行に� ��るように設けられる。また例えば反応容器� ��内部が円筒状である場合では、伝熱プレー� ��は、前述のように設けられてもよいし、伝� ��プレートの軸が反応容器の横断面の半径方� ��になり、伝熱プレート間において伝熱管の� ��が互いに平行になるように(すなわち放射状 に)設けられてもよい。

 前記反応容器内に収容される伝熱プレー� ��の数は、特に制限されず、実用的には反応� ��必要な触媒量から決定され、通常、数十枚� ��ら数百枚である。また、前記反応容器内に� ��容される伝熱プレートの数は、反応生成物� ��工業的な生産における高い生産性を実現す� ��観点から、伝熱プレート間の隙間の全容量� ��3L(リットル)以上となる数であることが好ま しく、100L以上となる数であることがより好� �しく、250L以上となる数であることがさらに� ��ましい。伝熱プレート間の隙間にスペーサ� ��挿入されている場合は、スペーサと伝熱プ� ��ートで囲まれた一区画の容積が1L以上であ� �ことが好ましく、10L以上であることがより� �ましい。

 反応容器に収容されている前記伝熱プレ� ��トの軸間の距離は、気相接触反応において� ��応温度を十分に制御する観点から、10~50mmで ある。なお、伝熱プレートの軸とは、前記隙 間から前記伝熱プレートを見たときに、前記 隙間におけるガスの通気方向に沿って伝熱プ レートを切断したときの伝熱プレートの断面 において、伝熱プレートにおいて全ての伝熱 管が一直線上で連結している場合はこの直線 を言い、全ての伝熱管の連結部が一直線上に ない場合は、全ての連結部を挟む二本の平行 線の間の中点を通る直線を言う。

 前記伝熱プレートの軸間の距離は、反応� ��伴う熱を有効に除去し、触媒層のホットス� ��ットによる(発熱反応の場合)触媒の劣化を� �ぎ、一方触媒層全層に亘る温度を最適な範� �に制御して、高い反応率と高い反応成績を� �る観点から、平均値で10~50mm(隣り合う伝熱プ レートにおける伝熱管の幅の半値の和の1.1~5� ��)であることが好ましく、10~40mmであること� �より好ましく、20~35mmであることがさらに好� ��しい。

 前記伝熱プレートの軸間の距離は、触媒� ��直径(通常、好ましくは工業触媒では、1~10mm )や触媒の反応活性、更には触媒の耐高温性� �にも影響される。反応熱の除熱に対しては� �伝熱プレートの軸間距離が小さいほど反応� �制御は容易であるが、触媒の直径の5~10倍以� ��の伝熱プレートの軸間距離でないと、触媒� ��填時にブリッジングを起こし、充填密度が� ��下することがある。

 前記伝熱プレートは、前記反応容器内に� ��いて、伝熱プレートの表面の凸縁が互いに� ��向するように並べられてもよいし、一方の� ��熱プレートの表面の凸縁が他方の伝熱プレ� ��トの表面の凹縁に対向するように並べられ� ��もよい。

 前記伝熱管は、前記伝熱プレートが反応� ��器内に収容されたときに、伝熱管の軸が反� ��容器内の通気方向に対して横断する方向に� ��般に配置される。このとき、伝熱管の軸と� ��応容器内の通気方向との角度は、反応容器� ��において伝熱管の軸がガスの通気方向に対� ��て横断していれば特に限定されない。伝熱� ��は、反応容器内の通気方向に対して伝熱管� ��軸が直交すること、すなわち伝熱管を流れ� ��熱媒の流れ方向が反応容器内の通気方向に� ��して直交すること、が、伝熱管内の熱媒の� ��度の調整によって原料の反応を制御する観� ��からより好ましい。

 前記伝熱管は、伝熱管内の熱媒と伝熱管� ��外接する触媒層との間で熱が交換される伝� ��性を有する材料で形成される。このような� ��料としては、例えばステンレス及びカーボ� ��スチール、ハステロイ、チタン、アルミニ� ��ム、エンジニアリングプラスチック及び銅� ��挙げられる。好ましくはステンレスが用い� ��れる。ステンレスでは、304、304L、316、及び 316Lが好ましい。伝熱管の断面形状は、円形� �もよいし、楕円形やラグビーボール型等の� �円形でもよいし、円弧を対称に接続してな� �葉形でもよいし、矩形等の多角形でもよい� �、これらの複数を組み合わせた形状であっ� �もよい。伝熱管の断面形状における周縁と� �、円形における周縁を意味し、伝熱管の断� �形状における端縁とは、略円形における長� �端の縁や、多角形における一角の縁を意味� �る。

 各伝熱プレートにおいて、伝熱プレート� ��軸方向における前記伝熱管の直径は、(1)伝� ��プレートの軸及び伝熱管の軸の両方と直交� ��る方向の曲げ(撓み)剛性、(2)伝熱管の形状� �成形性と成形精度、(3)反応熱の除去に必要� �伝熱面積、を十分に確保する観点から、ま� �(4)適度な反応ガスの流れ分布と触媒層の伝� �係数、(5)伝熱管内の適度な熱媒の流速と伝� �係数、を得る観点から、10~100mmであることが 好ましく、15~70mmであることがより好ましく� �20~50mmであることがさらに好ましい。

 また各伝熱プレートにおいて、伝熱プレ� ��トの軸に直交する方向における前記伝熱管� ��半径は、気相接触反応において反応温度を� ��分に制御する観点から、1.5 ~25mmである。前 記伝熱管の半径は、(1)隣り合う伝熱プレート 間の距離を、この伝熱プレート間で発生する 反応熱に対応して制御し、触媒層温度を調整 する観点、(2)反応熱の除熱に必要な伝熱面積 、及び(3)伝熱管の形状の成形性と成形精度、 を十分に確保する観点、適度な(4)反応ガスの 流速分布の乱れと触媒層の伝熱係数、(5)反応 ガスの圧力損失、及び(6)伝熱管内の熱媒の流 速と伝熱係数、を得る観点から、1.5~25mmであ� ��ことが好ましく、3~20mmであることがより好� ��しく、5~15mmであることがさらに好ましい。

 プレート式反応器においては、伝熱プレ� ��ト間の距離は、通常、触媒層の温度を制御� ��ることを目的として調整される。前述した� ��熱プレートの軸方向、及び軸に直交する方� ��における伝熱管のそれぞれの半径は、伝熱� ��レート間の距離及び触媒の粒径とも関連し� ��前述の記載の範囲内で上記の目的を達成す� ��ことが可能である。

 なお、一枚の伝熱プレート中の複数の伝� ��管のそれぞれにおける断面の形状及び大き� ��は、一定であってもよいし異なっていても� ��い。

 また伝熱管の軸方向における長さは、特� ��制限されないが、一般に0.5~20mである。伝熱 管の軸方向における長さは、反応生成物の大 量生産の観点から、3~15mであることが好まし� ��、6~10mであることがより好ましい。

 伝熱プレートの軸方向(即ち、伝熱管の軸 と直交する伝熱管の断面における伝熱管の連 結方向)における長さは、反応容器内に収容� �た伝熱プレートの撓み等の変形を防止する� �点から、5m以下であることが好ましく、0.5~2m であることがより好ましく、0.5~1.5mであるこ� ��がさらに好ましい。

 伝熱プレートを製作する際に用いる鋼板� ��板幅規格及び入手し易さも、実用的な、か� ��安価な伝熱プレートの製作には重要であり� ��通常、入手可能な鋼板の大きさは、国際的� ��も1.5~2mかそれ以下である。従って、上記実� ��サイズの板幅を超える場合は、2枚以上の鋼 板を接合して用いることも可能であるが、鋼 板の接合部での成形性については、成形精度 が低下する場合がある。

 伝熱プレートの表面間の距離の設計値の� ��現では、鋼板の成形時に起因する誤差が重� ��である。鋼板の成形時に起因する誤差には� ��伝熱管の軸方向の誤差と伝熱管の連結方向� ��誤差とがあり、どちらも重要である。特に� ��応ガスの流れ方向(通常は伝熱管の連結方向 )に伝熱プレート間の表面間の距離を変更す� �ときは、反応ガスの流れ方向における伝熱� �の形状の成形精度が特に重要になる。これ� �の誤差を所望の値以下に抑える観点から、� �熱プレートの軸方向の長さは、2m以下が好ま しい。

 対向する前記伝熱プレートの表面間の距� ��の設計値は5~50mmである。ここで伝熱プレー� ��の表面間の距離とは、対向する伝熱プレー� ��間の隙間において、前記伝熱プレートの軸� ��らなる面から等距離にある面に直交する方� ��における伝熱プレートの表面間の距離を言� ��。又は、伝熱プレートの表面間の距離とは� ��前記隙間から前記伝熱プレートを見たとき� ��、前記隙間におけるガスの通気方向に沿っ� ��伝熱プレートを切断したときの伝熱プレー� ��の断面において、前記伝熱プレートの軸か� ��等距離にある線に直交する方向における伝� ��プレートの表面間の距離を言う。伝熱管と� ��媒供給装置とが接続されるにあたり、反応� ��器内への熱媒の漏出、及び反応容器から伝� ��管や熱媒供給装置へのガスの漏出を防止す� ��ために、伝熱管は一般に溶接によって熱媒� ��給装置に接合される。したがって、一般に� ��反応容器内において、伝熱プレートは不可� ��的に固定される。このため、反応容器内の� ��熱プレートの配置は、一般に、所望の反応� ��績に応じた設計値で予め決められている。

 前記設計値は、反応の制御と反応成績と� ��条件に基づいて決めることができる。反応� ��制御の条件は、例えば、反応時における触� ��層のピーク温度の絶対値の上限値によって� ��めることができる。反応成績は、例えば、� ��料の転化率及び生成物の選択率を考慮して� ��主に生成物の収量によって決めることがで� ��る。前記設計値は、触媒の種類、原料ガス� ��組成及び流量、及び熱媒の温度等のさらな� ��因子を考慮して、反応の制御の条件を満た� ��、かつ反応成績の条件を満たすときの触媒� ��の厚さ、すなわち伝熱プレートの表面間の� ��離、として求められる。なお、触媒層のピ� ��ク温度は、発熱反応では触媒層の最高温度� ��吸熱反応では触媒層の最低温度である。

 前記設計値は、コンピュータシミュレー� ��ョンによる計算、伝熱プレートを一対のみ� ��する等の簡素な構成を有するプレート式反� ��器及び触媒の総収容量が3L程度の小型のプ� �ート式反応器等の試験機による実験、又は� �触媒が充填される一本の反応管と反応管の� �囲に熱媒を循環させるジャケットとを有す� �管式の反応試験機による実験から求めるこ� �ができる。コンピュータシミュレーション� �、例えばアンシス株式会社のCFX、CD adapco社� ��STAR-CD、PSE社のgPROMS等のソフトを用いて行う ことができる。

 前記設計値は、反応の精密な制御及び反� ��成績(反応収率或いは選択率)、触媒量当た� �の反応生成物の生産性(空時収率)の観点から 5~50mmであることが好ましく、7~30mmであること がより好ましく、10~25mmであることがさらに� �ましい。触媒の高い生産性を達成するため� �は、伝熱プレートの表面間の距離は狭い方� �温度制御が容易で、反応の精密な制御が可� �であるが、伝熱プレートの表面間の距離は� �入する触媒の粒径でも制約される。工業触� �では、触媒の粒径は1~10mmが多く採用され、� �記設計値はこれらの条件の観点からも上記� �範囲内において好ましくは決めることがで� �る。

 対向する前記伝熱プレートの表面間の距� ��の設計値に対する実測値の差(設計値-実測� �)は-0.6~+2.0mmである。ここで「-」は、前記実� ��値が前記設計値に対して小さいことを表し� ��「+」は、前記実測値が前記設計値に対して 大きいことを表す。

 前記伝熱プレートの表面間の距離は、5~50 mmの範囲内であれば、対向する伝熱プレート� ��表面の如何なる位置の間の距離であっても� ��い。例えば、伝熱プレートの表面間の距離� ��、伝熱プレートに含まれる伝熱管のうち、� ��応容器における原料ガスの通気方向におい� ��最も上流側に位置する伝熱管を伝熱管Aとし たときに、対向する一対の伝熱プレートにお ける伝熱管Aによる凸縁間の距離であっても� �いし、対向する一対の伝熱プレートにおけ� �伝熱管Aとその下流側に隣接する伝熱管との� ��続部による凹縁間の距離であってもよいし� ��対向する一対の伝熱プレートにおける一方� ��は他方の伝熱プレートにおける伝熱管Aとそ の下流側に隣接する伝熱管との接続部による 凹縁と他方又は一方の伝熱プレートにおける 伝熱管Aによる凸縁と間の距離であってもよ� �。

 前記伝熱プレートの表面間の距離は、例� ��ば、この表面間の距離の設計値と同じ太さ� ��有する棒を挿入することによって測定する� ��とができる。また前記伝熱プレートの表面� ��の距離は、例えば、前記隙間に挿入される� ��入棒部材と、挿入棒部材の先端に、挿入棒� ��材の軸に直交して配置される前記設計値の� ��さを有する測定棒部材とを有する測定部材� ��前記隙間に挿入し、測定棒部材の端部と前� ��隙間における伝熱プレートの表面とが接触� ��たときの挿入棒部材の軸の角度や回転角度� ��測定することによって、この角度から測定� ��部材に接触した部分の伝熱プレートの表面� ��の距離を求めることができる。

 前記設計値に対する前記実測値の差が+2.0 mmより大きいと、反応の十分な制御、暴走反� ��の抑止、触媒の劣化の防止、及び反応の収� ��の低下の防止を行うことができないことが� ��る。また、前記設計値に対する前記実測値� ��差が-0.6mm未満であると、伝熱プレート間の� ��間への触媒のフィードに支障を来たすこと� ��あり、又は触媒のフィードが支障なく行わ� ��たとしても、形成された触媒層の充填密度� ��低下し触媒量が足らずに所期の反応率が達� ��されないことがある。前記設計値に対する� ��記実測値の差は、より精密な反応の制御の� ��点から、-0.5~+1.5mmであることが好ましく、-0 .5~+1.0mmであることがより好ましく、-0.3~+1.0mm� ��あることがさらに好ましい。

 なお、前記設計値に対する前記実測値の� ��は、プレート式反応器全体において-0.6~+2.0m mの範囲内にあることが最も望ましいが、反� �の暴走の防止と高い生産性の維持とを両立� �る観点から、全ての実測値のうちの50%以上� �前記設計値に対する差が-0.6~+2.0mmに含まれて いることが好ましく、全ての実測値のうちの 70%以上の前記設計値に対する差が-0.6~+2.0mmに� ��まれていることがより好ましく、80%以上の� ��記設計値に対する差が-0.6~+2.0mmに含まれて� �ることがさらに好ましく、90%以上の前記設� �値に対する差が-0.6~+2.0mmに含まれていること がより一層好ましい。

 前記実測値の測定点は、伝熱プレートの� ��方向において2~30であることが好ましく、5~2 5であることがより好ましく、10~20であること がさらに好ましい。また、前記実測値の測定 点は、伝熱プレートにおける伝熱管の軸方向 において2~50であることが好ましく、5~30であ� ��ことがより好ましく、10~20であることがさ� �に好ましい。

 後述するように、隣り合う伝熱プレート� ��間隔を制御するため、伝熱プレート間にス� ��ーサ(仕切り)を挿入することがあるが、そ� �場合にはスペーサが伝熱プレートの間隔を� �整する効果を有するので、この場合では、� �記実測値は、スペーサ間の中央の位置から2� ��所を測定すればよい。スペーサを複数枚設� ��するときの設置間隔は、通常、50cm~1mである が、剛性の高い伝熱プレートを使用し、伝熱 プレート同士を接合する側板及び溶接を工夫 することで、伝熱プレート間の距離を制御で きれば、スペーサ間の距離を1m以上とする事� ��可能である。

 前記設計値に対する前記実測値の差は、� ��えば、伝熱プレートを二枚の成形された鋼� ��の接合によって形成する場合に、鋼板の成� ��の設計値に対する誤差が十分に小さな(例え ば誤差が±0.5mm以下である)、精度の高い成形� ��板を選んで用いる方法、及び、精度が十分� ��ない成形鋼板を選別し、修正して精度を高� ��て用いる方法、を行うことによって-0.6~+2.0m mにすることができる。鋼板の成形の設計値� �対する誤差については、例えばレーザー式� �位計を成形鋼板の両面に設置し、変位計又� �鋼板を移動させることによって、成形鋼板� �両面の変位を測定し、成形鋼板の形状、そ� �成形精度、及び前記設計値に対する誤差を� �めることができる。

 さらに、前記伝熱管に、伝熱管の軸方向� ��おける長さが10m以下である伝熱管を用いる� ��とは、伝熱管や伝熱プレートの撓みを防止� ��る観点から有効であり、前記設計値に対す� ��前記実測値の差を-0.6~+2.0mmにする観点から� �ましい。

 前記設計値に対する前記実測値の差は、� ��一の値であってもよいが、気相接触反応に� ��いたときの予想される反応率に応じて、伝� ��プレートの軸方向において異なる複数の値� ��あってもよい。例えば、気相接触反応にお� ��て、特に反応の激しい、原料の反応率が小� ��い反応が行われる伝熱プレート間の隙間に� ��ける原料ガスの入口部で、前記設計値に対� ��る前記実測値の差を原料ガスの出口部のそ� ��と比べてより小さくすること、すなわち前� ��設計値に対する前記実測値の差が、伝熱プ� ��ート間の隙間における通気方向において上� ��側でより小さいこと、が、反応の暴走を抑� ��する観点から好ましい。

 このような観点から、原料の反応率が70%� ��下となる位置における前記設計値に対する� ��記実測値の差をより小さくすることが好ま� ��く、原料の反応率が60%以下となる位置にお� ��る前記設計値に対する前記実測値の差をよ� ��小さくすることがより好ましく、原料の反� ��率が50%以下となる位置における前記設計値� ��対する前記実測値の差をより小さくするこ� ��がさらに好ましい。また、前述の観点から� ��前記の位置における前記設計値に対する前� ��実測値の差は、他の位置における前記設計� ��に対する前記実測値の差に比べて、絶対値� ��0.2mm以上小さいことが好ましく、絶対値で0. 5mm以上小さいことがより好ましい。

 前記伝熱プレート間の隙間における、前� ��伝熱プレートの軸方向において原料の反応� ��が所定の値となる位置は、伝熱管の断面形� ��及びその大きさ、伝熱管を流れる熱媒の温� ��及びその流量、伝熱プレートの表面間の距� ��、触媒の種類、及び原料ガスの組成とその� ��量等の、反応の進行と伝熱に係る諸条件に� ��って決められ、例えば前述した試験機によ� ��実験や前述したコンピュータシミュレーシ� ��ンによる計算から決めることができる。

 前記熱媒供給装置は、前記伝熱プレート� ��おける前記伝熱管の両端において伝熱管と� ��合し、所望の温度の熱媒を伝熱管に供給す� ��ための装置である。前記熱媒供給装置には� ��プレート式反応器において、前記伝熱管に� ��媒を供給するための通常の装置を利用する� ��とができる。熱媒供給装置は、複数の伝熱� ��の全てに一方向に熱媒を供給する装置であ� ��てもよいし、複数の伝熱管の一部に一方向� ��熱媒を供給し、複数の伝熱管の他の一部に� ��逆方向に熱媒を供給する装置であってもよ� ��。

 また熱媒供給装置は、伝熱プレートの軸� ��向を横断する方向に区切られてなる複数の� ��媒循環室を有することが、伝熱プレートの� ��方向に沿って触媒層に複数の反応帯域を形� ��する観点から好ましい。また熱媒供給装置� ��、前記伝熱管を介して反応容器の内外で熱� ��を循環させる装置であることが好ましい。

 さらに熱媒供給装置は、伝熱管に供給す� ��熱媒の温度を調整する装置を有する。この� ��うな装置としては、例えば、熱媒の循環流� ��中に設けられる熱交換器、及び熱媒供給装� ��における前記室の熱媒に、異なる温度の熱� ��を混合するための熱媒混合装置、熱媒の温� ��測定装置、熱媒の流量を調節する為の装置� ��挙げられる。前記熱媒混合装置には、例え� ��熱媒供給装置内に突出し、熱媒供給装置内� ��熱媒を分散して供給することができる分配� ��、熱媒供給装置内に設けられる通液板、及� ��通称スタティックミキサーと呼ばれる静止� ��混合器を用いることができる。

 前記分配管としては、例えば分配管の長� ��方向に沿って管壁にスリットや孔のような� ��数の通液口を有する分配管、及び通液口を� ��する枝管をさらに有する分配管が挙げられ� ��。前記分配管は、熱媒供給装置内における� ��媒の流れ方向に対して直交する方向に延出� ��て設けられることが好ましく、枝管を有す� ��分配管は、主管と枝管とを有し、これらが� ��に熱媒供給装置内における熱媒の流れ方向� ��対して直交する方向に延出して設けられ、� ��つ主管と枝管の延出方向が互いに直交する� ��うに設けられることが、異なる温度の熱媒� ��分散における効率の向上及び圧力損失の抑� ��の観点から好ましい。

 第一のプレート式反応器は、前述した以� ��の他の構成要素をさらに有していてもよい� ��このような他の構成要素としては、例えば� ��スペーサ、通気栓、温度測定装置、及びプ� ��ート挟持部が挙げられる。

 前記スペーサ(仕切り)は、前記伝熱プレ� �トの間に所定の間隔を形成するための部材� �ある。前記スペーサは、伝熱プレートの表� �に当接し、伝熱プレートの間隔を保つのに� �分な剛性を有することが好ましい。また前� �スペーサは、伝熱プレートの軸方向におい� �伝熱プレートの表面に断続的に当接する部� �であることが、スペーサを鋼材で形成する� �合に、プレート式反応器に要する鋼材の量� �削減する観点から好ましい。また前記スペ� �サは、伝熱プレートの軸方向において伝熱� �レートの表面に連続して当接する部材であ� �ことが、反応容器内における伝熱プレート� �撓み等の変形を防止する観点から好ましい� �さらに前記スペーサは、伝熱管の軸方向に� �ける触媒の通過を許容しない部材であるこ� �が、触媒の充填の観点から、前記伝熱プレ� �ト間の隙間を所定の容量の区画に仕切るこ� �ができ、伝熱プレート間の隙間に触媒を容� �かつ正確に充填する観点から好ましい。ス� �ーサは、伝熱管の軸方向において、10箇所以 上配置されることが、又は100~1,000mmの間隔で� ��置されることが、反応容器内における伝熱� ��レートの変形を防止する観点から好ましい� ��前記スペーサとしては、例えば、棒、板、� ��ロック等の種々の形態の部材、及び後述す� ��第二のプレート式反応器における仕切りが� ��げられる。

 前記通気栓は、通気性を有し、伝熱プレ� ��トの隙間、又はスペーサをさらに有する場� ��では前記区画の、伝熱プレートの軸方向に� ��ける端部を、触媒の通過を許容しないよう� ��着脱自在に塞ぐための部材である。このよ� ��な通気栓としては、例えば、伝熱プレート� ��軸方向における伝熱プレート間の隙間又は� ��記区画の端部を塞ぐ通気板と、この通気板� ��設けられ、前記伝熱プレート又は前記スペ� ��サと着脱自在に係止する係止部材とを有す� ��部材が挙げられる。前記通気栓は、前記区� ��の端部に着脱自在に配置される部材である� ��とが、伝熱プレート間の隙間に触媒を容易� ��つ正確に充填する観点から好ましい。前記� ��気栓には、後述する第二のプレート式反応� ��における通気栓を用いることができる。

 前記温度測定装置は、前記伝熱プレート� ��の隙間に形成された触媒層の温度を測定す� ��装置である。このような温度測定装置とし� ��は、可撓性を有する支持体とこの支持体に� ��持される温度測定部とを有する装置が挙げ� ��れる。前記支持体としては、可撓性を有す� ��紐、帯、鎖、管を用いることができる。ま� ��前記温度測定部としては、例えば、白金測� ��抵抗体、サーミスタ、熱電対、及び光ファ� ��バ型温度測定器が挙げられる。

 一反応容器当たりの前記温度測定装置の� ��置数は、触媒層の温度を把握する観点から� ��2~20であることが好ましい。また支持体の太 さ(幅)は0.5~5mmであることが好ましい。さらに 温度測定部は、触媒層の温度の測定を反応の 制御に反映させる観点から、一本の支持体に 1~30設けられることが好ましく、触媒層に複� �の反応帯域が形成される場合では、一反応� �域に対して1~10設けられることが好ましい。� ��記温度測定装置は、前記伝熱プレート間の� ��間において、隣り合う伝熱プレートから等� ��離の位置に直線状に前記支持体を張り、前� ��支持体が張られている状態で前記隙間に触� ��を充填することによって、前記隙間に適切� ��配置することができる。伝熱プレートの変� ��、伝熱菅の形状誤差による部分的な反応異� ��や触媒層の温度分布異常への影響をチェッ� ��する目的では、温度測定位置は、一触媒層� ��おいて2箇所以上であることが必要である。 反応制御の容易さの観点では、温度測定位置 は多い方が好ましい。

 前記プレート挟持部は、前記伝熱プレー� ��が並ぶ方向における両端の伝熱プレートに� ��少なくとも伝熱管の軸方向に沿って原料ガ� ��の通気を遮断するように当接して、前記複� ��の伝熱プレートを伝熱プレートが並ぶ方向� ��挟持する部材である。プレート挟持部は、� ��応容器内に設けられていてもよいし、反応� ��器の対向する一対の壁を構成してもよい。� ��レート挟持部は、反応容器の壁におけるガ� ��の滞留部の形成を防止する観点から好まし� ��。このようなプレート挟持部としては、前� ��複数の伝熱プレートが並ぶ方向における両� ��の伝熱プレートの少なくとも一本の伝熱管� ��、伝熱管の延出方向において伝熱管全体に� ��接する一対の挟持板と、これらの挟持板を� ��通して保持する保持棒とが挙げられる。

 さらに保持棒が、例えば少なくとも先端� ��にナットが螺着可能なネジを有する棒のよ� ��な、所定の間隔で挟持板を対向方向に連結� ��ることができる部材であることが、挟持す� ��伝熱プレートとの間隔を微調整する観点、� ��媒の充填やプレート式反応器内部の点検時� ��おける足場を容易に設置する観点、及び他� ��条件のプレート式反応器への転用が可能で� ��る観点からより好ましい。

 第一のプレート式反応器では、このプレ� ��ト式反応器を気相接触反応に用いる場合に� ��前記伝熱プレート間の隙間に触媒が充填さ� ��る。前記触媒は、気相接触反応の原料及び� ��応生成物に応じて選ばれる。前記触媒には� ��気相接触反応で管又は伝熱プレート間の隙� ��に充填される通常の粒状の触媒を用いるこ� ��ができる。触媒は一種でも二種以上でもよ� ��。このような触媒としては、例えば粒径(最 長径)が1~20mmである触媒が挙げられる。用い� �れる触媒の粒径は1~10mmであることがより好� �しい。また触媒の形状としては、公知のも� �が使用でき、例えば球状、円柱状、ラシヒ� �ング状、サドル状が挙げられる。

<反応生成物の第一の製造方法>
 第一のプレート式反応器は、熱交換能を有� ��ており、原料ガスと固体の触媒とが用いら� ��る気相接触反応のうち、反応器に熱交換機� ��を必要とする発熱反応又は吸熱反応に用い� ��ことができる。すなわち第一プレート式反� ��器は、前記反応容器にガス状の原料を供給� ��て前記触媒層に通す工程と、前記伝熱プレ� ��トを構成する複数の伝熱管に所定の温度の� ��媒を供給する工程とを含む、前記触媒の存� ��下で原料ガスを反応させてガス状の反応生� ��物を生成する反応生成物の第一の製造方法� ��用いることができる。このような製造方法� ��、公知のプレート式反応器を用いる気相接� ��反応と同様に行うことができ、又は公知の� ��管式反応器を用いる気相接触反応と同様の� ��件で行うことができる。

 前記発熱反応を伴う気相接触反応として� ��、例えば:プロパン、プロピレンと酸素から 又はアクロレイン及びアクリル酸の一方又は 両方を生成する反応;イソブチレンと酸素か� �メタクロレイン及びメタクリル酸の一方又� �両方を生成する反応;エチレンと酸素から酸� ��エチレンを生成する反応;炭素数3の炭化水� �と酸素から、炭素数3の不飽和脂肪族アルデ� ��ド及び不飽和脂肪酸の一方又は両方を生成� ��る反応;炭素数4の炭化水素及びターシャー� �タノールの一方又は両方と酸素から、炭素� �4の不飽和脂肪族アルデヒド及び不飽和脂肪� ��の一方又は両方を生成する反応;炭素数3又� �4の不飽和脂肪族アルデヒドと酸素から炭素� ��3又は4の不飽和脂肪酸を生成する反応;n-ブ� �ンやベンゼン等の炭素数4以上の炭化水素と� ��素からマレイン酸を生成する反応;キシレン 及び/又はナフタレンと酸素からフタル酸を� �成する反応;ブテンの酸化脱水素によりブタ� ��エンを生成する反応;が挙げられる。

 前記吸熱反応を伴う気相接触反応として� ��、例えば、エチルベンゼンの脱水素により� ��チレンを生成する反応が挙げられる。

 反応生成物の第一の製造方法は、メタア� ��ロレイン及びメタアクリル酸の一方又は両� ��、アクロレイン及びアクリル酸の一方又は� ��方、マレイン酸、フタル酸、酸化エチレン� ��又はブタジエンの製造に好適に用いること� ��できる。

 例えば、(メタ)アクロレイン(アクロレイ� ��又はメタクロレイン)及び(メタ)アクリル酸� ��一方又は両方を製造する反応生成物の第一� ��製造方法は、反応器として第一のプレート� ��反応器を用いる以外は、日本国特開2003-25280 7号公報に記載されているような、プロパン� �プロピレン又はイソブチレンを触媒の存在� �で分子状酸素又はそれを含有するガスを用� �て酸化する公知の方法によって行うことが� �きる。また前記触媒には、同公報に記載さ� �ているような、Mo-V-Te系複合酸化物触媒、Mo-V -Sb系複合酸化物触媒、Mo-Bi系複合酸化物触媒� ��及びMo-V系複合酸化物触媒等の、(メタ)アク� ��ル酸を生成する気相接触酸化反応での使用� ��おいて公知の触媒を公知の用法で用いるこ� ��ができる。

 また反応生成物の第一の製造方法は、触� ��の存在下における原料ガス中の原料の反応� ��しての発熱反応を伴う気相接触反応におい� ��、好適に用いることができる。

 反応生成物の第一の製造方法では、反応� ��における触媒層の伝熱プレート軸方向の温� ��分布中のピーク温度を、第一のプレート式� ��応器の設計時に設定された触媒層のピーク� ��度の設定値にする温度の熱媒を、熱媒供給� ��置から伝熱管に供給する。このような熱媒� ��温度の制御は、例えば前記設計値に基づく� ��ィードバック制御等の公知の制御方法を利� ��して行うことができる。反応時における熱� ��の温度の制御は、触媒層のピーク温度が前� ��設計値に対して±20℃となるように行われる ことが好ましく、触媒層のピーク温度が前記 設計値に対して±10℃となるように行われる� �とがより好ましく、触媒層のピーク温度が� �記設計値に対して±5℃となるように行われ� �ことがさらに好ましい。前記設定値は、プ� �ート式反応器の前記設計値を決める際の実� �から求められ、又は前記のコンピュータシ� �ュレーションによる計算において決められ� �。また熱媒の温度の制御は、前記熱媒供給� �置を利用して行うことができる。

<第一のプレート式反応器の製作方法>
 第一のプレート式反応器は、対向する前記� ��熱プレートの表面間の距離が前記設計値と� ��る間隔で前記伝熱プレートを配置して前記� ��熱管と前記熱媒供給装置とを溶接等により� ��合することによって得られる。前記伝熱プ� ��ートは、例えば前記設計値に等しい太さを� ��する棒部材を介して伝熱プレートを並べる� ��とによって、前記設計値となる間隔で配置� ��ることができる。前記棒部材は、伝熱管と� ��媒供給装置との接合の後に伝熱プレート間� ��隙間から抜き出される。

 又は、前記伝熱プレートは、プレート式� ��応器が前記スペーサを有する場合は、接合� ��の伝熱プレートとスペーサとを交互に密に� ��置することによって、前記設計値となる間� ��で配置することができる。

 以下、本発明の実施形態を、図面を用い� ��より具体的に説明する。

<第一の実施の形態>
 第一のプレート式反応器は、例えば図1~4に� ��されるように、伝熱管1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 2と、伝熱プレート2が並ぶ方向における両端� ��伝熱プレート2に、少なくとも伝熱管1の軸� �沿って当接して、複数の伝熱プレート2を伝� ��プレート2が並ぶ方向に挟持する一対の挟持 板3と、これらの挟持板3を連結する複数の保� ��棒4と、伝熱プレート2における伝熱管1の両� ��に当接して伝熱管1に熱媒を供給する熱媒供 給装置5と、伝熱管1の軸を横断する方向にお� ��て、複数の伝熱プレート2における両端を覆 い、隣り合う伝熱プレート2間の隙間にガス� �流通させるガス分配部6と、隣り合う伝熱プ� ��ート2間の隙間を、ガスの通気方向に沿って 、充填された触媒を収容する複数の区画に仕 切る仕切り7と、各区画の下端を塞ぐ通気栓8� ��、所定の区画の中央部に、伝熱管1の軸を横 断する方向へ張設されている温度測定装置9� �、複数の伝熱プレート2の上方を覆うように� ��けられる穴あき板10とを有する。

 伝熱管1は、例えば伝熱プレート2の軸方� �における直径(長径、L)が30~50mmであり、伝熱� ��レート2の軸方向に直交する方向における直 径(短径、H)が10~20mmである、断面形状が円弧� �楕円弧、矩形及び多角形の一部を主構成要� �とする形状である管である。伝熱管1の長さ� ��通常0.1~20mであり、例えば10mである。図5に� �、円弧を断面形状の構成要素とする、断面� �状が葉形の伝熱管を示している。図5中、伝� ��管の長径をL、短径をHで表す。

 伝熱プレート2は、複数の伝熱管1が断面� �状の端縁で連結した形状を有している。伝� �プレート2は、楕円弧が連続して形成するよ� ��に成形された二枚の鋼板を、両鋼板におけ� ��弧の端に形成される凸縁で溶接により互い� ��接合することによって形成されている。前� ��鋼板には、厚さ2mm以下、好適には1mm以下の� ��板が用いられる。成形された前記鋼板の形� ��は精密に検査され、例えば、成形の設計値� ��対する誤差が±1%以内である成形された鋼板 はそのまま用いられ、成形の設計値に対する 誤差が±5%を超える成形された鋼板は、成形� �設計値に対する誤差が±2%以内になるように� ��正された後に用いられている。

 なお、隣り合う伝熱プレート2は、表面の 凸縁同士が対向するように並列していてもよ いが、図1のプレート式反応器では、一方の� �熱プレート2の表面の凸縁と、他方の伝熱プ� ��ート2の表面の凹縁とが対向するように並列 している。

 伝熱プレート2は、全て同じ伝熱管1で構� �してもよいし、断面の大きさが異なる伝熱� �1によって構成してもよい。例えば伝熱プレ� ��ト2は、断面の大きさが異なる三種の伝熱管 のそれぞれによって、伝熱プレート2の上部� �中部、及び下部が構成されていてもよい。� �り具体的には、伝熱プレート2は、図7に示す ように、三種の伝熱管のそれぞれの長軸が一 直線上に配置されるように形成され、例えば 、伝熱プレート2の上部は、伝熱プレート2の� ��さの20%分が最も断面の大きさが大きい伝熱� ��aで構成され、伝熱プレート2の中部は、伝� �プレート2の高さの30%分が二番目に断面の大� ��さが大きい伝熱管bで構成され、伝熱プレー ト2の下部は、伝熱プレート2の高さの40%分が� ��も断面の大きさの小さい伝熱管cで構成され 、伝熱プレート2の高さの10%分は、伝熱プレ� �ト2の上端部及び下端部の接合板部で形成さ� ��ていてもよい。伝熱管aの断面形状は、例え ば長径(L)が50mmであり、短径(H)が20mmの葉形で� ��り、伝熱管bの断面形状は、例えば長径(L)が 40mmであり、短径(H)が16mmの葉形であり、伝熱� ��cの断面形状は、例えば長径(L)が30mmであり� �短径(H)が10mmの葉形である。

 伝熱プレート2は、伝熱プレート2の軸方� �における長さは通常0.5~10mであり、好ましく� ��2m以下である。伝熱プレート2の軸方向にお� ��る長さが2m以上の場合は、2枚の伝熱プレー� ��2を接合するか、組み合わせて用いることも できる。

 挟持板3は、図2及び図3に示すように、一� ��の板であり、例えばステンレス製の一対の� ��である。挟持板3は、縁部で保持棒4によっ� �結合することができるように、伝熱プレー� �2よりも大きく形成されている。

 保持棒4は、図3に示すように、一対の挟� �板3を貫通して連結する複数の棒であり、例� ��ば両端部にネジを有するステンレス製の棒� ��ある。挟持板3は、図2~図4に示すように、保 持棒4の両端部において、伝熱プレート2の上� ��の伝熱管1(前記伝熱管a)の外周に接する位置 に、ナットによって固定される。挟持板3は� �保持棒4のネジの設置長さの範囲で、伝熱プ� ��ート2を挟持する方向において位置を変えて 固定することができる。また保持棒4は、上� �方向において、伝熱プレート2間の隙間に配� ��される仕切り7と重なる位置に配置されてい る。一対の挟持板3及び保持棒4は前記プレー� ��挟持部を構成している。

 熱媒供給装置5は、図1及び図2に示すよう� ��、伝熱プレート2の伝熱管1の両端に接する� �対の容器であり、例えば接する伝熱管1に対� ��する開口部を有するステンレス製の一対の� ��ャケット11、12と、ジャケットに設けられ、 熱媒の供給と排出に用いられるノズル13と、� ��ャケット11から排出された熱媒の温度を調� �するための熱交換器14と、ジャケット11と熱� ��換器14との間で熱媒を循環させるためのポ� �プ15とを有する。熱媒供給装置5は、ネジ及� �ナット等の通常の固定部材と、ガスケット� �のシールとを用いて、挟持板3の側縁部にお� ��て、挟持板3と互いに気密に接合している。

 ジャケット11、12の内部は、所定の本数の 伝熱管1ごとにおいて熱媒が一方向又は逆方� �に流れて熱媒がジャケット11、12間を往復す� ��ように、伝熱プレート2の軸を横断する方向 に沿って、連通又は遮断するように適宜に区 切られていてもよい。

 なお、熱媒供給装置5は、例えば図2中の� �印Yで示されるように、一方のジャケット11� �ら他方のジャケット12へ熱媒を全ての伝熱管 1において一方向に流す装置であってもよい� �

 さらに熱媒供給装置5は、例えばジャケッ ト11、12に、又はジャケット11、12における、� ��熱プレート2の軸方向に対して遮断されてな る複数の室のうちの任意の室に、熱媒混合装 置を有している。熱媒混合装置は、図6に示� �ように、ジャケット内外を連通するノズル16 と、ジャケット内部においてノズル16に連結� ��、ジャケット内の熱媒の流れ方向に対して� ��交する方向に延出する分配管17とを有して� �る。分配管17は、例えば先端が塞がれており 、分配管の長手方向の全体にわたって複数の 孔が設けられている管である。

 ガス分配部6は、例えば、前記複数の伝熱 プレートの端部に離間する覆いを形成し、前 記熱媒供給装置及びプレート挟持部が形成す る反応容器の側壁の両端を密閉する反応容器 カバーと、原料ガスが供給され、又は反応生 成ガスが排出されるガスの通気口(ノズル18)� �から構成することができる。前記反応容器� �バーには、ドーム形状、円錐形状、四角垂� �状、三角柱形状、筐体等の種々の形状のカ� �ーを用いることができる。また前記通気口� �は、例えば反応容器カバーに開口するノズ� �とその端部に形成されるフランジとを有す� �通常の通気口を用いることができる。前記� �応容器カバーは、前記反応容器の側壁に対� �て通常は一対が設けられ、これらは同一で� �ってもよいし異なっていてもよい。また前� �通気口は、反応容器カバーに通常は一つ設� �られるが、複数設けられていてもよい。さ� �に前記通気口は、プレート式反応器におい� �通常は一対設けられるが、これらは同一で� �ってもよいし異なっていてもよい。

 より具体的には、ガス分配部6は、図1及� �図3に示すように、挟持板3の上端縁とジャケ ット11、12の上端縁、及び挟持板3の下端縁と� ��ャケット11、12の下端縁、のそれぞれに、例 えば前記固定部材とシールとを用いて気密に 接合して複数の伝熱プレート2の両端を覆う� �対の部材である。ガス分配部6は、例えば、� ��まぼこ型のステンレス製の蓋である。ガス� ��配部6は、それぞれ、ノズル18とマンホール1 9とを有する。一方のガス分配部6のノズル18� �介して、ガスが伝熱プレート2間の隙間に向� ��て供給され、また前記隙間から他方の蓋の� ��ズル18を介してガスが排出される。前記プ� �ート式反応器では、挟持板3、熱媒供給装置5 、及びガス分配部6が気密に接合することに� �って反応容器が形成されている。

 マンホール19は、ガス分配部6が設置され� ��状態でガス分配部6に対して作業員が出入り するための開閉扉である。ノズル18及びマン� ��ール19の配置は特に限定されないが、ガス� �配部6がかまぼこ型の蓋である場合では、例� ��ば図1に示すように、ノズル18は蓋の一端部� ��設けられ、マンホール19は蓋の他端部に設� �られる。さらにガス分配部6には、圧力の異� ��な急上昇時や異常反応時の安全対策として� ��安全弁や破裂板等の不図示の安全装置が、� ��口部及び/或いは出口部のガス分配部6の本� �やノズル18に設置される。また、反応器出口 側のガス分配部6及びマンホール19については 、反応生成物を含有するガスが滞留すること によって発生する目的物の分解や副生成物の 蓄積が発生する場合には、滞留部を少なくす る為の構造や付加物を設置することが望まし い。

 仕切り7は、隣り合う伝熱プレート2の間� �、伝熱管1の軸を横断する方向、すなわちプ� ��ート式反応器におけるガスの通気方向、に� ��って設けられている。仕切り7は、図7に示� �ように、例えば伝熱管1の表面に当接する、� ��分な剛性を有する板状の部材であり、下部� ��矩形の貫通孔である窓20を有している。仕� �り7は、伝熱プレート2の間隔を所定の間隔に 維持するスペーサとなっている。仕切り7は� �プレート式反応器全体において同じ間隔で� �けられていてもよいし、異なる間隔で設け� �れていてもよい。仕切り7は、例えば400mmの� �じ間隔で並列して設けられ、伝熱プレート2� ��の隙間に12Lの容積の複数の区画を形成して� ��る。

 通気栓8は、図8に示すように、各区画の� �面形状と同じ矩形の通気板21と、通気板21の� ��辺から下方に垂設される第一のスカート部2 2と、通気板21の長辺から下方に垂設される第 二のスカート部23とを有している。第一のス� ��ート部22には、矩形の係止窓24と、その隣に 併設される係止爪25とが形成されている。

 通気板21は例えば2mmの円形の孔が開口率30 %で形成された板である。係止窓24は、係止爪 25を収容する幅と高さを有する大きさで形成� ��れている。また係止爪25は、第一のスカー� �部22の下端縁からの平行な二本の切り込みを 外側に凸に折り曲げて形成されている。対向 する一対の第一のスカート部22において、一� ��の係止窓24と他方の係止爪25とが対向し、一 方の係止爪25と他方の係止窓24とが対向して� �る。仕切り7の窓20は、係止窓24と係止爪25と� ��同時に含まれる幅及び高さを有する大きさ� ��形成されている。

 通気栓8は、各区画の下端から通気板21を� ��に各区画に挿入される。このとき係止爪25� �、外側への付勢に抗して仕切り7に押さえら� ��るが、窓20に到達したときに、図9に示すよ� ��に、仕切り7の押さえつけから開放されて窓 20に向けて進出し、窓20に係止する。

 温度測定装置9は、例えば図2に示すよう� �、伝熱プレート2が形成する複数の隙間のう� ��、最も外側の隙間と、それより内側の任意� ��隙間とに設けられる。また温度測定装置9は 、伝熱プレート2間の一つの隙間において、� �熱管1の軸方向、すなわち熱媒の流れ方向、� ��沿って、熱媒の入口近傍と出口近傍とを含� ��複数箇所に設けられる。温度測定装置9の設 置位置は、伝熱プレート2の一本の伝熱管1に� ��ける上流側の熱媒と下流側の熱媒との温度� ��に応じて決めることができる。例えば熱媒� ��温度を0.5℃単位で制御する場合では、温度� ��定装置9は、伝熱プレート2の一本の伝熱管1� ��おける上流側の熱媒と下流側の熱媒との温� ��差が2℃以上になる位置に設けられる。

 温度測定装置9は、図10に示すように、可� ��性を有する支持体26と、支持体26に支持され ている複数の温度測定部27と、支持体26から� �平方向に延出し、伝熱プレート2の表面に接� ��る複数のスペーサロッド28と、支持体26の基 端に設けられるフランジ29と、フランジ29に� �続されるコネクタ30と、コネクタ30に接続さ� ��るケーブル31と、支持体26の先端に設けられ る固定用フランジ32とを有している。

 支持体26は管壁の平均厚さが0.2mmであるス テンレス製の管である。支持体26内には、温� ��測定部27である11本の熱電対が挿入されてい る。各温度測定部27は、各触媒層における温� ��変化に応じて配置される。例えば温度測定� ��27は、触媒層における反応ガスの入口近傍� �、出口近傍と、各触媒層の各反応帯域にお� �てそれぞれ最大温度になると予測される三� �所とに設けられる。より具体的には温度測� �部27は、図10に示すように、各隙間の通気方� ��において、各隙間の上端部に一つ、伝熱管a 群によって形成される第一の反応帯域の中央 部に三つ、伝熱管b群によって形成される第� �の反応帯域の中央部に三つ、伝熱管cによっ� ��形成される第三の反応帯域の上部に三つ、� ��隙間の下端部に一つが、それぞれ設けられ� ��。

 なお、各伝熱管1において熱媒の温度差が 2℃以上になる位置や、各触媒層の各反応帯� �において最大温度になると予測される位置� �、この反応器の試験機を用いた実験結果に� �づいて、又はアンシス株式会社のCFX、CD adap co社のSTAR-CD、PSE社のgPROMS等のソフトを用いる コンピュータシミュレーションの結果に基づ いて決めることができる。

 スペーサロッド28は、支持体26に基端が固 定され水平方向に延出するステンレス製の棒 材である。スペーサロッド28は、支持体26に� �ける位置に応じた長さを有しており、支持� �26が各隙間の中心面に支持されたときに伝熱 プレート2の表面にスペーサロッド28の先端が 接触する長さを有している。スペーサロッド 28は、支持体26の中央部から基端部にかけて� �本設けられており、対向する伝熱プレート2� ��それぞれに交互に接触するように設けられ� ��いる。

 フランジ29は、反応容器の上部に支持体26 を固定するために、例えばフランジ29を反応� ��器内の所定の高さに支持するフランジ支持� ��材に載せられている。フランジ支持部材は� ��例えば上側のガス分配部6から垂設するボル トが挿通され、ナットによって所定の高さに 保たれる部材であり、例えば支持体26を挟む� ��本の鋼線と、ボルト用の孔を有し二本の鋼� ��を支持する鋼線支持部材と、ボルト用の孔� ��前記ボルトが挿入された鋼線支持部材を下� ��ら締め上げるナットとによって構成される� ��固定用フランジ32は、通気栓8の通気板21に� �ける孔の直径よりも大きな直径を有する円� �又は輪であり、例えば支持体26の先端を通気 板21の前記孔に通した後に支持体の先端に固� ��される。

 図10の温度測定装置9は、垂直方向におい� ��、前記隙間の下端部では、各伝熱プレート2 から等距離の位置で、支持体26の先端が固定� ��フランジ32によって通気栓8に固定されてお� ��、前記隙間の上端部では、各伝熱プレート2 から等距離の位置で、支持体26の基端が前記� ��ランジ支持部材によって固定されている。� ��ランジ支持部材のナットを締め付けること� ��より、ナットが上方に移動し、支持体26は� �ランジ支持部材によって上方に張られ、そ� �ぞれのスペーサロッド28が伝熱プレート2の� �面に接触した状態で直線状になる。

 前記プレート式反応器では、前述した構� ��によって、伝熱プレート2は、例えば、伝熱 管aの外壁間の最短距離が14mm(各伝熱プレート 2の軸間の距離が30mm)の等間隔で並列している 。

 伝熱プレート2は、伝熱プレート2とスペ� �サ7とを交互に配置することによって所望の� ��置に配置され、この位置で伝熱管1の両端が ジャケット10、11と溶接されて接合している� �ここで伝熱プレート2の表面間の距離は、伝� ��プレート2間の隙間から伝熱プレート2を見� �とき(図1)に、前記隙間におけるガスの通気� �向(図1中のB-B’線)に沿って伝熱プレート2を� ��断したときの伝熱プレート2の断面(図3及び� ��5)において、伝熱プレート2の軸から等距離� ��ある線に直交する方向における伝熱プレー� ��2の表面間の距離である。伝熱プレート2は� �伝熱プレート2の軸が鉛直方向に沿うように� ��また伝熱管1の軸が水平方向に沿うように配 置されていることから、例えば、伝熱プレー ト2の表面間の距離の設計値は、軸が鉛直方� �となるように配置されている伝熱プレート2� ��おいて、水平方向における伝熱プレート2の 表面間の距離のうち、一方の伝熱プレートの 凸縁と他方の伝熱プレートの凹縁間の距離で 20mmであり、前記距離の実測値は19.5~21mmであ� �とき、このときの伝熱プレート2の表面間の� ��離の設計値に対する差は-0.5~1.0mmとなる。

 隣り合う伝熱プレート2間の隙間の各区画 には触媒が充填される。触媒には、例えば、 最大平均粒径が5mmであり、形状がリングであ るモリブデン(Mo)-ビスマス(Bi)系触媒が用いら れる。伝熱プレート2と仕切り7とによって形� ��される区画に、この区画の容積に応じた所� ��の容積の触媒が充填される。

 伝熱プレート2間の隙間に触媒が充填され た状態を図11に示す。図11に示すように、伝� �プレート2は、2枚の薄板が円弧や楕円弧、矩 形或いは多角形の一部に成型され、互いに向 き合って接合され、断面積の異なる三種の熱 媒の流路33、34、35を形成している。流路33の� ��はもっとも大きく、従って触媒層36の幅は� �路33の間でもっとも狭くなっている。流路34� ��35は、流路33に比べて流路の幅は順次小さく なっており、従って触媒層36の幅は、順次広� ��なっている。

 触媒層36は、流路33、34、35に応じて三つ� �反応帯域37、38、39を形成している。触媒層36 の厚さを、伝熱プレート2の軸に直角な方向� �伝熱プレート2間の距離の平均値とすると、� ��応帯域37における触媒層36の厚さは例えば8~1 5mmであり、反応帯域37に続く反応帯域38にお� �る触媒層36の厚さは例えば10~20mmであり、反� �帯域38に続く反応帯域39における触媒層36の� �さは例えば15~30mmである。

 前記プレート式反応器を用いて気相接触� ��応を行う場合、反応温度は伝熱管1を流れる 熱媒の温度によって制御される。熱媒の温度 は、原料、生成物、触媒の種類によって異な るが、一般に200~600℃であることが好ましい� �熱媒の温度の一例としては、反応原料ガス� �C3~C4不飽和炭化水素のとき、300~400℃である� �各反応帯域に供給される熱媒の温度は、そ� �ぞれ独立に決定され、制御される。反応原� �ガスが(メタ)アクロレインのときは、250~320� �の範囲で熱媒の温度が選択される。

 特に反応原料ガスの反応転化率が重要で� ��り、所望の転化率を得るために熱媒の温度� ��制御される。プレート式反応器の運転時に� ��媒層の温度を許容温度以上にすると、触媒� ��活性の低下、選択率の低下、活性や選択率� ��低下速度の増大等の問題を生じることがあ� ��。ここで「転化率」とは、触媒層に供給さ� ��た原料ガス(例えばプロピレン)の供給量に� �する、反応によって生成物へ転化された原� �ガスの量の比率を言い、「選択率」とは、� �応によって転化した原料ガスの量に対する� �目的とする生成物に変換された原料ガスの� �の比率を言う。

 所定の転化率を得るために、熱媒の温度� ��制御するが、触媒の性能を長期間にわたり� ��く保つ為には、触媒層の最大温度が使用す� ��触媒の最大許容温度以下であることが重要� ��あり、より好ましくは、所望の反応成績を� ��られる範囲で可能な限り触媒層の最大温度� ��低く保つ事が重要である。

 熱媒は、2~5の反応帯域にそれぞれ、触媒� ��のピーク温度を前記設定値±10℃以内とする 温度で供給され、反応ガスの流れ方法と直角 な方向(十字流方向)に流れる。一本の伝熱管1 における入口と出口とにおける熱媒の温度差 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。図11に示す形態におい� ��、所定の温度に制御された熱媒は、例えば� ��路33~35における伝熱管1のそれぞれ一本毎に� ��される場合があり、また同じ反応帯域の伝� ��管1の全てに同時に流す場合もある。また、 ある反応帯域の伝熱管1に供給され排出され� �熱媒を同じあるいは別の反応帯域の伝熱管1� ��供給することも可能である。

 反応成績に関連する可能性が高く、プレ� ��ト式反応器の注目すべき製作の精度として� ��、触媒層36の厚み(伝熱プレート2の表面間の 距離)を決定する伝熱管a~cの厚み及び1対の伝� ��プレート2の軸間の距離である。伝熱プレー ト2の軸間の距離が一定で伝熱管1の厚みが設� ��よりも薄すぎる場合、あるいは伝熱プレー� ��2の軸間の距離が設定よりも大きすぎると、 触媒層36の厚み(伝熱プレート2の表面間の距� �)が大きくなり、熱の授受が効率的に行われ� ��、触媒層36や反応原料の温度を正しく維持� �きなくなることがある。

 伝熱プレート2の軸間の距離が一定で熱媒 流路の厚みが設定よりも大きすぎる場合、あ るいは伝熱プレート2の軸間の距離が設定よ� �も小さすぎると、触媒層36の厚み(伝熱プレ� �トの表面間の距離)が小さくなり、熱の授受� ��効率的になるが、設定した触媒が正しく充� ��できず、気相接触反応を正しく維持できな� ��なることがある。

 前記プレート式反応器において、熱媒に� ��例えば345℃の熱媒を伝熱管1に流し、原料ガ スとしてプロピレン、分子状酸素、水蒸気及 び不活性ガスを含むガスを上側のガス分配部 6から流すことによって、アクロレインとア� �リル酸とを含む反応ガスが得られる。前記� �計値から決められる所望の収量の反応生成� �を得るための原料ガスの供給量で原料ガス� �供給され、前記設計値から決められる熱媒� �温度及び供給量で熱媒が伝熱管1に供給され� ��触媒層36の最大温度(ピーク温度)Aが温度測� �装置9によって測定される。

 ピーク温度Aが前記設定値±10℃以内であ� �場合には、熱媒は熱媒の設定された温度及� �供給量で伝熱管1に供給される。ピーク温度A が前記設定値+10℃より高い場合には、熱媒は 熱媒の設定された温度より低い温度及び熱媒 の設定された供給量で伝熱管1に供給される� �ピーク温度Aが前記設定値-10℃より低い場合� ��は、熱媒は熱媒の設定された温度より高い� ��度及び熱媒の設定された供給量で伝熱管1に 供給される。このように触媒層36のピーク温� ��に応じて熱媒の温度を制御することによっ� ��、原料ガスの供給量を変えることなく、ま� ��反応の収量を下げることなく反応生成物を� ��造し続けることができる。

 前記プレート式反応器は、設計値に対す� ��誤差が±1%以内に成形された鋼板を接合して 形成された伝熱プレート2を用いることから� �触媒層のピーク温度の実測値が該ピーク温� �の設定値となるように熱媒の温度を制御す� �ことによって、生産性の高い条件での反応� �成物の製造を維持することができる。

 また前記プレート式反応器は、仕切り7を 有することから、伝熱プレート2を、伝熱プ� �ート2の表面間の距離の設計値の通りに配置� ��る観点から効果的である。さらに前記プレ� ��ト式反応器は、仕切り7を有することから、 伝熱プレート2間の隙間に複数の区画が形成� �れ、区画ごとに触媒が充填されることから� �前記隙間に均一に触媒を充填する観点から� �果的である。

 また前記プレート式反応器は、温度測定� ��置9を有することから、触媒層36の温度を測� ��することができ、触媒層36のピーク温度に� �じた熱媒の温度の制御による高い効率での� �成物の製造を行う観点から効果的である。

 また前記プレート式反応器は、熱媒混合� ��置を有することから、熱媒供給装置5におけ る熱媒の温度を迅速かつ精密に制御する観点 から効果的である。

 また前記プレート式反応器は、通気栓8を 有することから、任意の区画の触媒のみを抜 出すことが可能であり、触媒層36の均一化及� ��保守点検作業の高効率化の観点から効果的� ��ある。

 また前記プレート式反応器は、ガス分配� ��6及びマンホール19を有し、さらに保持棒4が 仕切り7と重なる位置に配置されていること� �ら、触媒の充填作業や保守点検作業におけ� �足場又はその支持部材として保持棒4を利用� ��ることができ、プレート式反応器内部で効� ��よく作業する観点から効果的である。

 なお、第一のプレート式反応器には、特� ��文献2に開示されているような、原料ガスの 流れ方向に沿って形成される三つの反応帯域 40、41、42毎に触媒層43の幅が拡大する、図12� �示す形態も含まれる。

 プレート式反応器は 一般に精度良く製� �することが難しく、例えば同様の構成を有� �るプレート式熱交換器は、一般に、伝熱プ� �ートの表面間の距離は設計値に対して3~5mm以 上の誤差を有する。第一のプレート式反応器 では、熱媒の温度の制御によって反応を制御 できる誤差範囲内に伝熱プレートが配置され たプレート反応器を提供することができ、プ レート式反応器の工業的な利用の可能性を大 幅に拡大することができる。

 第一のプレート式反応器は、固相の触媒� ��存在下で気相の原料を反応させる反応に用� ��ることができ、特に、使用時の反応器内の� ��度と準備や点検のための作業が行われる常� ��との差が大きい条件での使用や、原料ガス� ��生成ガスが使用時の条件に長期に晒される� ��とによるこれらのガスの変質が反応器の損� ��を生じ得る条件で用いる場合、原料ガス成� ��の反応に伴う反応熱が著しく大きくて熱に� ��って触媒の劣化が起こりやすく、触媒層の� ��度管理が重要な場合に、より顕著に効果を� ��する。

<第二のプレート式反応器>
 第二のプレート式反応器は、反応原料を反� ��させるための反応容器と、伝熱管を有し、� ��記反応容器内に並んで設けられる複数の伝� ��プレートと、前記伝熱管に熱媒体を供給す� ��熱媒体供給装置と、隣り合う伝熱プレート� ��の隙間を、反応容器内の通気方向に沿って� ��充填された触媒を収容する複数の区画に仕� ��る仕切りとを有する。

 前記反応容器には、反応容器における通� ��方向に並列する複数の伝熱プレートと、隣� ��合う伝熱プレート間の隙間に触媒が充填さ� ��てなる、反応容器における通気方向に並列� ��る複数の触媒層とが形成される。反応容器� ��は、例えば、通気方向に対する横断面の形� ��が矩形であるケーシングや、前記横断面の� ��状が円形であるシェルが用いられる。

 前記反応容器は、供給された反応原料が� ��り合う伝熱プレート間の隙間を通って排出� ��れる容器であり、通常、一対の通気口を有� ��る。前記一対の通気口は、一方が反応容器� ��供給される反応原料の供給口となり、他方� ��反応容器で生成した反応生成物の排出口と� ��る。通気口の形態は、反応容器への反応原� ��の供給と反応容器からの反応生成物の排出� ��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� ��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� ��れる一対の通気口や、シェルの中心軸を含� ��中心部とシェルの内周部とにそれぞれ円筒� ��に形成され、シェルの横断面において放射� ��に反応流体を通気させる一対の通気口が挙� ��られる。

 前記伝熱プレートは、断面形状における� ��縁又は端縁で一方向に連結している複数の� ��熱管を含む板状に形成される。

 このような伝熱プレートは、特許文献1に 開示されているように、円弧、楕円弧、矩形 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。

 伝熱プレートの形状は、反応容器の形状� ��大きさに応じて決められるが、一般に矩形� ��ある。また伝熱プレートの大きさは、反応� ��器の形状や大きさに応じて決められるが、� ��えば矩形の伝熱プレートである場合には、� ��(すなわち伝熱管の連結高さ)が0.5~5m、より� �ましくは1~3mであり、横(すなわち伝熱管の長 さ)が0.05~10m、より好ましくは1~10mであるが、� ��常の場合、横方向の制限はない。

 反応容器において隣り合う伝熱プレート� ��、伝熱プレートの表面の凸縁が互いに対向� ��るように並べられてもよいし、一方の伝熱� ��レートの表面の凸縁が他方の伝熱プレート� ��表面の凹縁に対向するように並べられても� ��い。隣り合う伝熱プレート間の距離は、伝� ��管の横断方向において伝熱プレート間に3~40 mm、より好ましくは3~15mmの幅の隙間が形成さ� ��るように、各伝熱プレートにおける伝熱管� ��長軸間の距離の平均値で15~50mm、より好まし くは23~50mm(隣り合う伝熱プレートにおける伝� ��管の幅の半値の和の1.1~5倍、より好ましく� �1.1~2倍)の範囲で設定することができる。伝� �プレート間の距離は、高い反応率と高い反� �成績を得る観点から、伝熱管の長軸管の距� �の平均値で10~50mmであることが好ましく、10~4 0mmであることがより好ましく、20~35mmである� �とがさらに好ましい。

 伝熱プレートにおける伝熱管は、反応容� ��内の通気方向に対して平行な方向に延出す� ��ように形成されていないことが、伝熱管中� ��熱媒体の温度の調整によって原料の反応を� ��御する観点から好ましく、反応容器内の通� ��方向に対して直交する方向に延出するよう� ��形成されていること、すなわち伝熱管を流� ��る熱媒体の方向が反応容器内の通気方向に� ��して直交する方向であること、が、伝熱管� ��の熱媒体の温度の調整によって原料の反応� ��制御する観点からより好ましい。

 前記伝熱管は、伝熱管内の熱媒体と伝熱� ��に外接する触媒層との間で熱が交換される� ��熱性を有する材料で形成される。このよう� ��材料としては、例えばステンレス及びカー� ��ンスチールが挙げられる。伝熱管の断面形� ��は、円形でもよいし、楕円形やラグビーボ� ��ル型等の略円形でもよいし、矩形でもよい� ��伝熱管の断面形状における周縁とは、円形� ��おける周縁を意味し、伝熱管の断面形状に� ��ける端縁とは、略円形における長軸端の縁� ��、矩形における一角の縁を意味する。

 一枚の伝熱プレート中の複数の伝熱管の� ��れぞれにおける断面の形状及び大きさは、� ��定であってもよいし異なっていてもよい。� ��熱管の断面形状の大きさは、例えば伝熱管� ��幅が3~50mm、より好ましくは3~20mm又は5~50mmで� ��り、伝熱管の高さが10~100mm、より好ましく� �10~50mm又は20~100mmである。

 伝熱管の幅は、伝熱プレートで授受する� ��位時間当たり又は単位面積当たりの熱量が� ��さい場合は、触媒層の厚みを厚くし触媒層� ��厚みを大きく取って触媒を増やし、反応速� ��を高くする観点から、3~20mmであることがよ� ��好ましく、伝熱プレートで授受する単位時� ��当たり又は単位面積当たりの熱量が大きい� ��合は、触媒層の厚みを薄くし伝熱を良くし� ��触媒量を減らして反応速度を低減する観点� ��ら、5~50mmであることがより好ましい。また� ��熱管の高さは、伝熱プレートで授受する単� ��時間当たり又は単位面積当たりの熱量が小� ��い場合は、触媒層の厚みを厚くし触媒層の� ��みを大きく取って触媒を増やし反応速度を� ��くする観点から、10~50mmであることがより好 ましく、伝熱プレートで授受する単位時間当 たり又は単位面積当たりの熱量が大きい場合 は、触媒層の厚みを薄くし伝熱を良くし、触 媒量を減らして反応速度を低減する観点から 20~100mmであることがより好ましい。

 前記熱媒体供給装置は、前記伝熱管に熱� ��体を供給する装置であればよい。このよう� ��熱媒体供給装置としては、例えば、複数の� ��熱管の全てに一方向に熱媒体を供給する装� ��や、複数の伝熱管の一部に一方向に熱媒体� ��供給し、複数の伝熱管の他の一部には逆方� ��に熱媒体を供給する装置が挙げられる。熱� ��体供給装置は、前記伝熱管を介して反応管� ��外で熱媒体を循環させる装置であることが� ��ましい。前記熱媒体供給装置は、熱媒体の� ��度を調整する装置を有することが、反応容� ��における反応を制御する観点から好ましい� ��

 前記仕切りは、隣り合う伝熱プレート間� ��隙間に、反応容器内の通気方向に沿って設� ��られ、前記隙間に複数の区画を形成する。� ��記仕切りは、各区画に触媒が充填されたと� ��に、各区画に触媒を保持することができる� ��材であればよい。前記仕切りは、伝熱プレ� ��トと同じ材料で形成されることが好ましく� ��伝熱性を有することが好ましく、反応容器� ��おける反応に対する反応性を有さないこと� ��好ましく、反応容器における反応が発熱反� ��である場合には耐熱性を有することが好ま� ��い。また前記仕切りは、各区画内に充填さ� ��た触媒を保持する観点から、剛性を有する� ��とが好ましい。このような仕切りとしては� ��例えば、ステンレス製の板、角棒、丸棒、� ��、グラスウール、及びセラミック板が挙げ� ��れる。

 前記仕切りの形状は、各仕切りによって� ��成される区画に触媒が保持される形状であ� ��ばよく、伝熱管と接する形状であってもよ� ��し、密着する形状であってもよい。さらに� ��記仕切りは、それぞれの伝熱管の外壁の表� ��に接する形状であることが、各区画内に充� ��された触媒を保持する観点から好ましく、� ��熱管の外壁の表面に密着する形状であるこ� ��がより好ましい。また前記仕切りは、正面� ��が隣り合う伝熱プレート間の最短距離の幅� ��有する四角形となる形状であることが、仕� ��りを容易に設置する観点から好ましい。

 前記仕切りは、仕切りによって形成され� ��区画の容積が、一区画への触媒の充填を正� ��かつ容易に行うことができる観点から、1~10 0Lとなる間隔で設けられることが好ましい。� ��切りによって形成される区画のそれぞれの� ��積は、同一であってもよいし異なっていて� ��よいが、全区画への触媒の正確かつ容易な� ��填の観点から同一であることが好ましい。� ��記一区画の容積は、1.5~30Lであることがより 好ましく、2~15Lであることがさらに好ましく� ��3~15Lであることがより一層好ましく、5~10Lで あることがさらに一層好ましい。また、仕切 り間の距離(仕切りの間隔)は、同様の観点か� ��0.1~1mであることが好ましい。なお仕切りの� ��隔は、前記伝熱管の軸方向における前記区� ��の長さであり、前記区画を形成している隣� ��合う仕切り間の距離、又は前記区画を形成� ��ている、伝熱管が接続している反応容器の� ��壁面と仕切りとの距離である。

 前記仕切りは、仕切りの性状に応じて適� ��に伝熱プレート間の隙間に設けることがで� ��る。例えば可撓性を有する仕切りや、伝熱� ��レート間の最短距離の幅を有する形状の仕� ��りは、予め反応容器に設置されている複数� ��伝熱プレートにおける隣り合う伝熱プレー� ��間の隙間に挿入することによって伝熱プレ� ��ト間の隙間に設けることができる。また、� ��熱プレートの表面に密着する形状の仕切り� ��、反応容器に伝熱プレートを設置する際に� ��伝熱プレートと仕切りとを交互に設置する� ��とによって伝熱プレート間の隙間に設ける� ��とができる。

 前記区画へ充填される触媒には、気相反� ��で管又は伝熱プレート間の隙間に充填され� ��通常の粒状の触媒を用いることができる。� ��媒は一種でも二種以上でもよい。このよう� ��触媒としては、例えば粒径(最長径)が1~20mm� �ある触媒、及び粒径(最長径)が3~20mmであり、 比重が0.7~1.5である触媒が挙げられる。また� �媒の形状としては、公知のものが使用でき� �例えば球状、円柱状、ラシヒリング状、サ� �ル状が挙げられる。触媒の形状は、前記仕� �りが伝熱プレートの表面に密着しない形状� �形成されている場合では、伝熱プレートと� �切りとの隙間よりも触媒の最短径が大きい� �状であることが、前記区画からの触媒の漏� �を防止する観点から好ましく、前記仕切り� �伝熱プレートの表面に密着しない形状に形� �されている場合では、仕切りと伝熱プレー� �との隙間の最大値の1.2~2倍の最小径を有する 形状であることがより好ましい。

 隣り合う伝熱プレート間の隙間への触媒� ��充填は、各区画への触媒の充填によって行� ��れる。各区画には、一区画の容量と同量の� ��媒を一区画に連続して又は断続的に充填す� ��ことによって、触媒を充填することができ� ��。触媒の適切な充填状態は、例えば区画間� ��おける充填された触媒(触媒層)の天面の位� �の対比や、各区画における前記天面の実測� �と各区画の前記天面の計算値との比較によ� �て判断することができる。

 第二のプレート式反応器は、前述した構� ��要素以外の他の構成要素をさらに有してい� ��もよい。このような他の構成要素としては� ��例えば、通気性を有し、前記反応容器内の� ��気方向における下流側の伝熱プレートの端� ��に設けられ、充填された触媒の反応容器か� ��の漏洩を防止するための漏洩防止部材(例え ば通気栓)、及び、前記仕切りの一端部に設� �られ、前記漏洩防止部材又は伝熱プレート� �掛け止めるための係止部材(前記仕切りを固� ��するための仕切り用係止部)が挙げられる。

 前記通気栓は、各区画の通気性と触媒の� ��持とを両立する部材であって、各区画の通� ��方向における端部に着脱自在に固定される� ��材である。通気栓は、各区画からの触媒の� ��れを防止することが可能であれば、各区画� ��おける通気方向の上流側の端部に設けても� ��いし、下流側の端部に設けてもよいし、両� ��部に設けてもよい。また通気栓は、全体が� ��気性を有していてもよいし、各区画の通気� ��向に対してのみ通気性を有していてもよい� ��なお、通気とは、一般に、反応原料や反応� ��成物の状態の一つである気体が通ることを� ��味するが、本明細書においては、反応原料� ��反応生成物の状態が気体以外の流体(例えば 液体)である場合では、この流体が通ること� �も意味する。

 前記通気栓は、各区画における通気性を� ��保する観点から、各区画の通気方向に対す� ��開口率が10%以上であることが好ましい。前� ��開口率は、さらに、通気栓を区画の端部に� ��定したときの圧力損失の発生を防止する観� ��から、20%以上であることがより好ましく、3 0%以上であることがさらに好ましい。

 また前記通気栓は、各区画に触媒を保持� ��る観点から、各区画の通気方向に対する孔� ��が5mm以下であることが好ましく、3mm以下で� ��ることがより好ましく、1mm以下であること� ��さらに好ましい。

 前記通気栓は、通気性を有する一以上の� ��材によって構成することができる。前記通� ��栓としては、例えば、板状の網や多孔板等� ��通気板;この通気板を筒状に成形した形状の 通気筒;前記通気板と、その周縁の一部又は� �部に通気板に対して垂直に設けられるスカ� �ト部とを有する部材;及び、断面形状が円形� ��は矩形の第一の通気筒と、第一の通気筒の� ��側に収容され、かつ摺動自在な第二の通気� ��とを有する通気性二重管;が挙げられる。前 記通気筒、スカート部を有する部材、及び通 気性二重管は、触媒を保持するための十分な 強度を得る観点から好ましい。前記スカート 部を有する部材は、各区画の端部における着 脱を容易に行う観点からさらに好ましい。

 前記スカート部を有する部材において、� ��記通気板は、各区画からの触媒の漏れを防� ��する観点から、各区画の断面形状と同じ形� ��であることが好ましい。前記スカート部は� ��通気板の周縁の一部に、例えば各区画にお� ��て対向する仕切り又は伝熱プレートに接す� ��一対のスカート部として設けられることが� ��通気栓の着脱自在な固定を容易に行う観点� ��ら好ましく、通気板の周縁の全部に設けら� ��ることが、通気栓の強度を高める観点から� ��ましい。また、スカート部は、通気板の両� ��側に突出するように設けられてもよいし、� ��気板の片面側のみに突出するように設けら� ��てもよい。

 前記通気栓は、各区画の端部において着� ��自在に固定される。着脱自在に固定するた� ��の構成は、通気栓の固定及び取り外しを容� ��に行う観点、及び触媒を保持するのに十分� ��強度で通気栓を固定する観点から、区画側� ��すなわち伝熱プレート及び仕切りの一方又� ��両方に設けられる第一の係止部と、この第� ��の係止部と着脱自在に係止する、通気栓に� ��けられる第二の係止部とであることが好ま� ��い。第一及び第二の係止部としては、例え� ��孔とこの孔に進出する方向に付勢されてい� ��爪、及び、孔とボルト及びナット、等が挙� ��られる。第一及び第二の係止部は、反応容� ��の温度が比較的高い場合での焼き付きを防� ��する観点から、前記の孔と爪のような簡易� ��構成であることが好ましい。

 前記通気栓は、触媒の保持に十分な剛性� ��有する材料で形成される。このような材料� ��しては、例えばステンレス等の金属及びセ� ��ミックが挙げられる。通気栓は、耐熱性や� ��反応性の観点から、伝熱プレートと同じ材� ��で形成されることが好ましい。

 また各区画に充填された触媒は、通気栓を� ��り外して区画の端部から触媒を取り出すこ� ��によって、区画単位で抜き出すことができ� ��。
 以下、本発明のプレート式反応器を、図面� ��用いてより具体的に説明する。

<第二の実施の形態>
 第二のプレート式反応器は、例えば図13~15� �示すように、矩形のケーシング44と、伝熱管 1を有し、ケーシング44内に対向して並んで設 けられる複数の伝熱プレート2と、伝熱管1に� ��給される熱媒体を収容する熱媒体収容部45� �、隣り合う伝熱プレート2間の隙間をケーシ� ��グ44内の通気方向に沿って、触媒が充填さ� �保持される複数の区画に仕切る複数の仕切� �7と、伝熱プレート2の上部及び下部に設けら れる穴あき板10、46と、熱媒体収容部45の熱媒 体を循環させるためのポンプ15と、循環する� ��媒体の温度を調整するための温度調整装置4 7とを有する。

 ケーシング44は、断面形状が矩形の通気� �を形成しており、前記反応容器に相当する� �ケーシング44は、ケーシング44の上端及び下� ��に、対向する一対の通気口48、48’を有して いる。伝熱管1は、例えば長径が30~50mmであり� ��径が10~20mmの断面形状が楕円形の管である。

 伝熱プレート2は、複数の伝熱管1が断面� �状の端縁で連結した形状を有している。伝� �プレート2は、楕円弧が連続して形成された� ��枚の波板を両波板の弧の端に形成される凸� ��で互いに接合することによって形成されて� ��る。隣り合う伝熱プレート2は、表面の凸縁 同士が対向するように並列していてもよいが 、図13のプレート式反応器では、一方の伝熱� ��レート2の表面の凸縁と、他方の伝熱プレー ト2の表面の凹縁とが対向するように並列し� �いる。

 伝熱プレート2は、例えば図16に示すよう� ��、断面の大きさが異なる三種の伝熱管a~cを� ��部、中部、及び下部のそれぞれにおいて含� ��でいる。伝熱プレート2は、伝熱管a~cの長軸 が一直線上に配置されるように形成されてい る。また例えば、伝熱管aは、伝熱プレート2� ��高さの20%分の伝熱プレート2を形成し、伝熱 管bは伝熱プレート2の高さの30%分の伝熱プレ� ��ト2を形成し、伝熱管cは伝熱プレート2の高� ��の40%分の伝熱プレート2を形成している。伝 熱プレート2の高さの10%分は、伝熱プレート2� ��上端部及び下端部の接合板部で形成されて� ��る。

 伝熱プレート2の上部に形成されている伝 熱管aの断面形状は、長径が50mmであり、短径� ��20mmの楕円形であり、伝熱プレート2の中部� �形成されている伝熱管bの断面形状は、長径� ��40mmであり、短径が16mmの楕円形であり、伝� �プレート2の下部に形成されている伝熱管cの 断面形状は、長径が30mmであり、短径が10mmの� ��円形である。

 なお、伝熱プレート2は、反応容器全体に おいて異なる間隔で並列していてもよいが、 図13のプレート式反応器では、同じ間隔(例え ば伝熱管aの外壁間の最短距離が14mm(各伝熱プ レート2の伝熱管の長軸間の距離が30mm))で並� �している。

 熱媒体収容部45は、ケーシング44の対向す る一対の壁に設けられる容器であり、各伝熱 管1に熱媒体を供給するための供給口が前記� �に形成されており、例えば反応容器全体に� �いて、熱媒体が伝熱管1を介して熱媒体収容� ��45間を蛇行するように、所定の高さにおい� �複数に区切られている。

 仕切り7は、隣り合う伝熱プレート2の間� �、ケーシング44内の通気方向に沿って設けら れている。仕切り7は、反応容器全体におい� �異なる間隔で設けられていてもよいが、図13 のプレート式反応器では、同じ間隔(例えば1, 000mm)で並列し、23Lの容積の区画を形成してい る。仕切り7の設置間隔は5cm~2mであることが� �ましく、10cm~1mであることがより好ましい。� ��熱プレートと仕切り間の区画の容積は、隙� ��への充填物の充填を区画単位で行い、触媒� ��正確かつ容易な充填を行う観点から、1~100L� ��好ましく、1.5~30Lであることがより好ましい 。

 仕切り7には、各区画に触媒が充填された ときに、充填された触媒を各区画に保持する ことができる部材が用いられる。仕切り7に� �、例えば図17~19に示すように、伝熱プレート 2の表面の凹凸に密着する側縁を有する形状� �板や網を用いることができる。

 また仕切り7には、各区画に充填された触 媒が仕切り7との間の隙間から隣り合う区画� �漏れなければ、隣り合う伝熱プレート2の伝� ��管aに接し、伝熱プレート2における他の伝� �管b及びcの凸縁及び凹縁には当接しない部材 を用いることができ、例えば図20及び21に示� �ように、隣り合う伝熱プレート2間の最短距� ��の直径又は幅を有する丸棒や角棒を用いる� ��とができる。

 さらに仕切り7は、図18に示すように、充� ��される触媒の粒の大きさよりも小さな目を� ��する網であってもよいし、各区画に充填さ� ��た触媒が隣り合う区画に漏れなければ、図1 9に示すように、触媒の粒より大きな目(例え� ��触媒の最短径の0.8倍以下)を有する網であっ てもよい。

 隣り合う二枚の伝熱プレート2が、一方の 伝熱プレート2の凸縁に他方の伝熱プレート2� ��凹縁が対向するように並列する場合では、� ��切り7には、図22に示すように、仕切り7の側 縁が、伝熱プレート2の凹縁に向けて突出し� �伝熱プレート2の凸縁から離間するジグザグ� ��の板や網を用いることができる。このよう� ��仕切り7は、一方の凸縁に他方の凹縁が対向 するように並列する二枚の伝熱プレート2の� �離(各伝熱プレート2における伝熱管1の長軸� �の距離の平均値)が、各伝熱プレート2におけ る伝熱管の最大の短径の半値の和の0.9~1.5倍� �あるときに、好適に用いることができる。

 図17~19及び22に示すような、伝熱プレート 2の表面の凹凸に接する側縁を有する形状の� �切り7は、伝熱プレート2をケーシング44に設� ��する際に、伝熱プレート2とそれに当接する 仕切り7とを交互に設置することによって二� �の伝熱プレート2間に設けられる。図20及び21 に示すような、隣り合う伝熱プレート2間の� �短距離の直径又は幅を有する仕切り7は、伝� ��プレート2とそれに当接する仕切り7とを交� �に設置することによって二枚の伝熱プレー� �2間に設けてもよいし、既に併設されている� ��熱プレート2の隣り合う伝熱プレート2の間� �挿入することによって設けてもよい。網又� �薄い鋼板のように可撓性を有する仕切り7は� ��既に併設されている伝熱プレート2の隣り合 う伝熱プレート2の間に挿入することによっ� �設けることも可能である。

 穴あき板10、46は、それぞれ、充填される 触媒の最長径に対して0.20~0.99倍の径を有する 孔が20~99%の開口率で設けられている板である 。図13のプレート式反応器では、穴あき板10� �46は、最も外側に配置される伝熱プレート2� �ケーシング44の壁との間の隙間への通気を防 止するために、図15に示すように、最も外側� ��配置されている伝熱プレート2の端縁からケ ーシング44の壁までの隙間を塞ぐように形成� ��れている。

 ポンプ15には、所望の温度の熱媒体を移� �することができる装置が用いられる。また� �温度調整装置47には、熱媒体の温度を所望の 温度に制御することができる熱交換器等の装 置が用いられる。熱媒体収容部45、ポンプ15� �及び温度調整装置47は熱媒体供給装置を構成 している。

 伝熱プレート2間への触媒の充填は、各区 画へ触媒の充填することによって行われる。 伝熱プレート2と仕切り7とによって形成され� ��いる区画は全て同じ容積を有していること� ��ら、一区画の容量と同等の容量(例えば一区 画の容量に対して95~100%の体積)の触媒が各区� ��に充填される。

 触媒の良好な充填状態は、所定量の触媒� ��充填した時の高さの理論値と実測値との比� ��(例えば理論値に対する実測値の誤差が10%以 内)や、各区画間での触媒の充填高さの比較(� ��えば各区画間の充填高さの差が充填高さの2 %以内)によって判断することができる。

 なお、仕切り7は、穴あき板46の孔又は伝� ��プレート2の端部に設けられた孔や輪のよう な係合部に掛かるフックを有し、このフック を係合部に係止することによって仕切り7を� �設することによって、隣り合う伝熱プレー� �2間の隙間に設けることも可能である。この� ��うな構成によれば、グラスウール等の保形� ��を有さない材料を仕切り7に用いることが可 能となる。

 前記プレート式反応器は、仕切り7を有す ることから、区画単位で触媒を一定の状態で 充填することによって、触媒を反応器全体で 均一に充填することができる。したがって、 このような区画が形成されない伝熱プレート 2間への触媒の充填に比べて、触媒の量を設� �値に対して正確に、各区画間の充填状態(例� ��ば、充填密度、空隙率)を均質にできる充填 をより容易に行うことができる。

 また前記プレート式反応器は、伝熱プレ� ��ト2と仕切り7とによって形成される全区画� �同じ容量を有することから、一回の触媒の� �填作業に用いられる触媒が一定である。し� �がって、このような区画が形成されない伝� �プレート2間への触媒の充填に比べて、触媒� ��充填作業をより迅速に行うことができる。

 さらに前記プレート式反応器は、仕切り7 を有することから、触媒の充填状態を区画単 位で判断することができる。したがって、触 媒の充填状態が不良である場合には、不良と 判断された区画の触媒のみを充填し直すこと によって、触媒の充填状態を修正することが できる。したがって、このような区画が形成 されない伝熱プレート2間への触媒の充填に� �べて、触媒の充填作業の調整をより容易に� �うことができる。

<第三の実施の形態>
 第二のプレート式反応器は、例えば図23~25� �示すように、穴あき板46に代えて、通気性を 有し各区画の下端部を塞ぐ複数の通気栓8を� �する以外は、前記第二の形態のプレート式� �応器と同様の構成を有する。

 本実施形態において、ケーシング44は、� �面形状が矩形の通気路を形成しており、前� �反応容器に相当する。ケーシング44は、ケー シング44の上端及び下端に、対向する一対の� ��気口48、48’を有しており、通気口48を含む� ��ーシング端部49と、通気口48’を含むケーシ ング端部49’と、伝熱プレート2が収容される ケーシング本体とから構成されている。ケー シング端部49、49’は、ケーシング本体に対� �て着脱自在にそれぞれ接続されている。伝� �管1は、例えば長径が20~100mmであり短径が5~50m mの断面形状が楕円形の管である。

 伝熱プレート2は、複数の伝熱管1が断面� �状の端縁で連結した形状を有している。伝� �プレート2は、楕円弧が連続して形成された� ��枚の波板を両波板の弧の端に形成される凸� ��で互いに接合することによって形成されて� ��る。隣り合う伝熱プレート2は、表面の凸縁 同士が対向するように並列していてもよいが 、図23のプレート式反応器では、一方の伝熱� ��レート2の表面の凸縁と、他方の伝熱プレー ト2の表面の凹縁とが対向するように並列し� �いる。

 伝熱プレート2は、例えば図16に示すよう� ��、断面の大きさが異なる三種の伝熱管a~cを� ��部、中部、及び下部のそれぞれにおいて含� ��でいる。伝熱プレート2は、伝熱管a~cの長軸 が一直線上に配置されるように形成されてい る。また本実施形態において、例えば、伝熱 管aは、伝熱プレート2の高さの30%分の伝熱プ� ��ート2を形成し、伝熱管bは伝熱プレート2の� ��さの25%分の伝熱プレート2を形成し、伝熱管 cは伝熱プレート2の高さの45%分の伝熱プレー� ��2を形成している。

 伝熱プレート2の上部に形成されている伝 熱管aの断面形状は、長径が50mmであり、短径� ��20mmの楕円形であり、伝熱プレート2の中部� �形成されている伝熱管bの断面形状は、長径� ��40mmであり、短径が16mmの楕円形であり、伝� �プレート2の下部に形成されている伝熱管cの 断面形状は、長径が30mmであり、短径が10mmの� ��円形である。

 なお、伝熱プレート2は、本実施形態にお いて、反応容器全体において異なる間隔で並 列していてもよいが、図23のプレート式反応� ��では、同じ間隔(例えば伝熱管aの外壁間の� �短距離が5mm(各伝熱プレート2の伝熱管の長軸 間の距離が25mm))で並列している。

 熱媒体収容部45は、前記第二の形態にお� �る熱媒体収容部45と同じである。

 仕切り7は、隣り合う伝熱プレート2の間� �、ケーシング44内の通気方向に沿って設けら れている。仕切り7は、反応容器全体におい� �異なる間隔で設けられていてもよいが、図23 のプレート式反応器では、同じ間隔(例えば50 0mm)で並列し、25Lの容積の区画を形成してい� �。本実施形態において、例えば仕切り7は、� ��26に示すような、伝熱プレート2の表面の凹� ��に密着する側縁を有する形状のステンレス� ��の板であり、下端部に窓20を有している。

 通気栓8は、図27に示すように、各区画の� ��端部に設けられる。通気栓8は、例えば図28� ��示すように、各区画の断面形状の同じ矩形� ��通気板21と、通気板21の短辺から下方に垂設 される第一のスカート部22と、通気板21の長� �から下方に垂設される第二のスカート部23と を有している。第一のスカート部22には、図2 8に示すように、矩形の係止窓24と、その隣に 併設される係止爪50とが形成されている。

 通気栓8は、図29に示すように、通気板21� �各スカート部22及び23とを展開した形状であ� ��て、スカート部22には係止窓24と係止爪50と� ��る切り込みとが形成されているステンレス� ��の板を、通気板21と各スカート部22、23との� ��界で折り曲げ、各スカート部の縁を溶接す� ��ことによって形成されている。通気板21は� �えば2mmの円形の孔が開口率30%で形成された� �である。

 第一のスカート部22において、係止爪50は 、第一のスカート部22の下端縁からの平行な� ��本の切り込みを外側に凸に折り曲げて形成� ��れている。それぞれの第一のスカート部22� �おいて、係止窓24及び係止爪50は、通気板21� �対する位置関係がそれぞれにおいて同じに� �けられている。したがって、対向する一対� �第一のスカート部22において、一方の係止窓 24と他方の係止爪50とが対向し、一方の係止� �50と他方の係止窓24とが対向している。なお� ��係止窓24は、係止爪50を収容する幅と高さを 有する大きさで形成されており、仕切り7の� �20は、係止窓24と係止爪50とが同時に含まれ� �幅及び高さを有する大きさで形成されてい� �。

 通気栓8は、各区画の下端から通気板21を� ��に各区画に挿入される。このとき係止爪50� �、外側への付勢に抗して仕切り7に押さえら� ��るが、窓20に到達したときに、図30に示すよ うに、仕切り7の押さえつけから開放されて� �20に向けて進出し、窓20に係止する。窓20は� �一係止部に相当し、係止爪50は第二の係止部 に相当している。

 穴あき板10は、本実施形態では、充填さ� �る触媒の最長径に対して0.3~0.8倍の径を有す� ��孔が20~40%の開口率で設けられている板であ� ��。図23のプレート式反応器では、穴あき板10 は、最も外側に配置される伝熱プレート2と� �ーシング44の壁との間の隙間への通気を防止 するために、図25に示すように、最も外側に� ��置されている伝熱プレート2の端縁からケー シング44の壁までの隙間を塞ぐように形成さ� ��ている。

 ポンプ15及び温度調整装置47は、前記第一 の形態におけるポンプ15及び温度調整装置47� �同じである。熱媒体収容部45、ポンプ15、及� ��温度調整装置47は熱媒体供給装置を構成し� �いる。

 伝熱プレート2間への触媒の充填は、各区 画へ触媒の充填することによって行われる。 伝熱プレート2と仕切り7とによって形成され� ��いる区画は全て同じ容積を有していること� ��ら、本実施形態では、例えば、一区画の容� ��と同等の容量(例えば一区画の容量に対して 97~103%の体積)の触媒が各区画に充填される。

 触媒の良好な充填状態は、本実施形態で� ��、触媒の充填高さの理論値と実測値との比� ��(例えば理論値に対する実測値の誤差が3%以� ��)や、各区画間での触媒の充填高さの比較(� �えば各区画間の充填高さの差が充填高さの5% 以内)によって判断することができる。

 一区画における触媒の充填状態が不良で� ��った場合には、その区画の通気栓8が外され 、その区画の下端からその区画に充填された 触媒のみが抜き出される。仕切り7の窓20は、 通気栓8が固定されるときに係止窓24と係止爪 50とを含む大きさに形成されていることから� ��窓20は、仕切り7を介して隣り合う二つの通� ��栓8の係止窓24及び係止爪50に対して開口し� �いる。さらに、係止窓24は係止爪50を含む大� ��さに形成されていることから、仕切り7を介 して隣り合う二つの通気栓8における一方の� �止窓24は他方の係止爪50に対して開口し、他� ��の係止窓24は一方の係止爪50に対して開口し ている。このように、係止している係止爪50� ��、通気板21の下側の空間に対して、隣の通� �栓8によって遮られないことから、通気板21� �下側の空間において、係止爪50を直接押すこ とができる。したがって通気栓8は、例えば� �31に示すような、係止窓24に挿入可能な鉤を� ��端に有する工具を用い、仕切り7を介して隣 り合う通気栓8の係止窓24及び仕切り7の窓20を 通して、前記の鉤で係止爪50を押し、係止爪5 0と窓20との係止を解除することによって外す ことができる。

 触媒を抜き出したら再び通気栓8をその区 画の下端から挿入して固定し、その区画に触 媒を充填することにより、各区画における触 媒の充填をやり直すことができる。

 前記プレート式反応器は、仕切り7を有す ることから、区画単位で触媒を一定の状態で 充填することによって、触媒を反応器全体で 均一に充填することができる。したがって、 このような区画が形成されない伝熱プレート 2間への触媒の充填に比べて、触媒の正確な� �填をより容易に行うことができる。

 また前記プレート式反応器は、伝熱プレ� ��ト2と仕切り7とによって形成される全区画� �同じ容量を有することから、一回の触媒の� �填作業に用いられる触媒が一定である。し� �がって、このような区画が形成されない伝� �プレート2間への触媒の充填に比べて、触媒� ��充填作業をより迅速に行うことができる。

 さらに前記プレート式反応器は、仕切り7 を有することから、触媒の充填状態を区画単 位で判断することができる。したがって、触 媒の充填状態が不良である場合には、不良と 判断された区画の触媒のみを充填し直すこと によって、触媒の充填状態を修正することが できる。したがって、このような区画が形成 されない伝熱プレート2間への触媒の充填に� �べて、触媒の充填作業の調整をより容易に� �うことができる。

 また前記プレート式反応器は、通気栓8を 有することから、区画単位で触媒を容易に抜 き出すことができる。したがって、触媒の充 填状態が不良である場合には、不良と判断さ れた区画の通気栓を取り外して触媒を区画か ら抜き出し、その区画へ触媒を充填し直すこ とによって、特定の区画の触媒の充填状態を 容易に修正することができる。したがって、 このような区画が形成されない伝熱プレート 2間への触媒の充填に比べて、触媒の充填作� �の調整をより一層容易に行うことができる� �

 また通気栓8は、矩形の通気板21と第一及� ��第二のスカート部22、23とを有することから 、各区画の触媒層を支える十分な強度を得る 観点で優れている。また、通気栓8は、鋼板� �打ち抜き、折り曲げ、及び溶接によって得� �れることから、このような優れた通気栓8を� ��易に得ることができる。

 また通気栓8は、対向する一対の第一のス カート部22のそれぞれに係止窓24と係止爪50と を有し、対向する一対の第一のスカート部22� ��おいて、一方の係止窓24と他方の係止爪50と が対向し、一方の係止爪50と他方の係止窓24� �が対向することから、仕切り7を介して隣り� ��う通気栓8において、それぞれの通気栓8か� �突出する係止爪50が重なり又は当接すること がなく、通気栓8を十分な強度で固定し、ま� �通気栓8の取り外しを容易に行う観点におい� ��優れている。

 さらに仕切り7の窓20が、通気栓8が固定さ れるときに係止窓24と係止爪50とを含む大き� �に形成されていることから、仕切り7に接す� ��二つの通気栓8のいずれの係止爪50とも着脱� ��在に係止する。このように前記プレート式� ��応器は、単一の規格の窓20を有する仕切り7� ��設けられることから、通気栓8の着脱自在な 構成を安価に構成する観点において優れてい る。

 また前記プレート式反応器は、通気板21� �下方で係止爪50と窓20との係止という接触面� ��の小さな接触によって通気栓8が固定される ことから、酸化反応のような比較的高温の条 件の反応に用いられたときの係止爪50と窓20� �の焼き付きを防止する観点から優れている� �

 なお、前記プレート式反応器では、第二� ��係止部としての窓20を仕切り7に設けている� ��、このような第二の係止部を伝熱プレート5 の下端部に設けても、図23のプレート式反応� ��と同様に通気栓8を設けることができる。こ のように、通気栓は、仕切りがなくとも伝熱 プレート5の下端部を利用して着脱自在に固� �することによっても係止させることができ� �。さらには第二の係止部を仕切り7の下端部� ��伝熱プレート5の下端部の両方に設けてもよ く、この場合では通気栓の固定強度を高める 観点から効果的である。

 また仕切りには、例えば、第二の係止部� ��種類や設置場所、仕切りと伝熱プレートと� ��間に生じる隙間の大きさ、伝熱プレート間� ��距離に応じて種々の仕切りを用いることが� ��きる。このような仕切りとしては、例えば� ��18及び19に示すように、伝熱プレート2の表� �の凹凸に密着する側縁を有する形状の網、� �り合う伝熱プレート2間の最短距離の直径又� ��幅を有する板や図20及び21に示すような丸棒 や角棒、図22に示すように、仕切り7の側縁が 、伝熱プレート2の凹縁に向けて突出し、伝� �プレート2の凸縁から離間するジグザグ型の� ��や網、及び、グラスウール等の保形性を有� ��ない材料による部材が挙げられる。

 図18及び19に示すような仕切りは、本実施 形態では、例えば、この仕切りに用いられて いる網が、触媒が漏れ出ない程度の大きさの 目(例えば触媒の最長径の0.5倍以下)を有する� ��合に好適に用いることができる。仕切りに� ��いる網の目の大きさは、触媒の最小径の0.8� ��以下の目開きであることが好ましい。

 また、図20及び21に示すような仕切りは、 本実施形態では、伝熱プレートと仕切りとの 間に、触媒が漏れ出るほどの幅の隙間が形成 されない場合に、好適に用いることができる 。また、図22に示すような仕切りは、本実施� ��態では、一方の凸縁に他方の凹縁が対向す� ��ように並列する二枚の伝熱プレート2の距離 (各伝熱プレート2における伝熱管1の長軸間の 距離の平均値)が、各伝熱プレート2における� ��熱管の最大の短径の半値の和の0.9~1.5倍であ るときに、好適に用いることができる。

 仕切りには、例えば第二の係止部を仕切� ��に設けない場合では、前述のいずれの仕切� ��をも用いることができる。また例えば第二� ��係止部が窓である場合には、通気栓を支え� ��ことが可能な窓を設けることができる板状� ��部材を用いることができる。また例えば第� ��の係止部が窓である場合には、仕切りには� ��前記窓として用いられる十分な大きさの目� ��有する網状の部材を用いることができる。

 図26、18、19、及び22に示すような、伝熱� �レートの表面の凹凸に接する側縁を有する� �状の仕切りは、伝熱プレートをケーシング� �設置する際に、伝熱プレートとそれに当接� �る仕切りとを交互に設置することによって� �枚の伝熱プレート間に設けられる。図20及び 21に示すような、隣り合う伝熱プレート間の� ��短距離の直径又は幅を有する仕切りは、伝� ��プレートとそれに当接する仕切りとを交互� ��設置することによって二枚の伝熱プレート� ��に設けてもよいし、既に併設されている伝� ��プレートの隣り合う伝熱プレートの間に挿� ��することによって設けてもよい。網や布、� ��は薄い鋼板のように可撓性を有する仕切り� ��、既に併設されている伝熱プレートの隣り� ��う伝熱プレートの間に挿入することによっ� ��設けることも可能である。

 なお、仕切りは、通気栓8の孔又は伝熱プ レート2の端部に設けられた孔や輪のような� �らなる係止部に掛かるフックを有し、この� �ックを係止部に係止することによって仕切� �を張設することによって、隣り合う伝熱プ� �ート2間の隙間に設けることも可能である。� ��のような構成は、グラスウール等の保形性� ��有さない材料を仕切りに用いる観点から好� ��しい。

 また、前記プレート式反応器における通� ��栓8には、図32に示すように、係止爪50に代� �て、先端が窓20の下端面に接する係止爪51を� ��する通気栓を用いることもできる。このよ� ��な通気栓は、通気栓を各区画に強く固定す� ��観点においてより一層優れている。また係� ��爪51を有する通気栓は、プレート式反応器� �長期の使用の際にも通気栓が落下して触媒� �伝熱プレート間の隙間から脱落するのを防� �観点からも有効である。

 また通気栓には、窓20と係止爪50のような 適切な着脱自在構造を有すれば、様々な形態 の通気栓を用いることができる。このような 通気栓としては、例えば図33に示すような網� ��は通気板で形成される円筒、図34に示すよ� �な通気孔を有する板、図35及び36に示すよう� ��通気板又は網を一対のスカート部で支持す� ��形状の部材、図37及び38に示すような表面が 網で構成される箱状の部材が挙げられる。

 さらにこのような形態に基づく他の形態� ��通気栓には、図39に示すような、各区画の� �気方向に対して通気性を有する第一の通気� �52と、各区画の通気方向に対して通気性を有 し、第一の通気管52の内部を摺動自在な第二� ��通気管53とを有する二重管構造の通気栓が� �げられる。このような通気栓を用いる場合� �は、例えば仕切り7には、仕切り7の下端部の 表面から突出するフランジ部54を設け、両端� ��仕切り7に接するまで通気栓を伸ばしてフラ ンジ部54に載せ、通気栓の摺動方向への伸縮� ��固定ピン55によって固定することによって� �前記通気栓が各区画の下部に設置される。

 固定ピン55は、例えば、固定軸と、その� �端に設けられる輪と、その他端に、固定軸� �延出方向に対して直交する方向に設けられ� �可撓性を有する金属薄板とから構成される� �固定ピン55を通気栓の下面の通気孔から挿入 すると、通気孔の通過時には金属薄板が撓み 、通気孔を通過した後には金属薄板の撓みが 解除されて、固定ピン55が通気栓から吊り下� ��っている状態が形成される。また、固定ピ� ��55の輪を引くことにより、金属薄板が撓み� �がら通気孔を通過することで固定ピン55が引 き抜かれ、さらに第二の通気管53を摺動させ� ��ことによって、伝熱プレートの下方から前� ��通気栓を取り外すことができる。

 又は、前記他の形態の通気栓には、図40� �示すような、第一の通気管52、第二の通気管 53、及び第二の通気管53を第一の通気管52から 突出する方向に付勢するコイルばねのような 付勢部材56とを有する通気栓が挙げられる。� ��の通気栓も、フランジ部54を有する仕切り7� ��よって各区画の下部に設置される。この通� ��栓は、付勢部材56の付勢に抗して通気栓を� �めてフランジ部54の上に載せることによって 、各区画の下部に設置される。また、付勢部 材56の付勢に抗して通気栓を縮めることによ� ��て、伝熱プレートの下方から前記通気栓を� ��り外すことができる。固定ピン55及び第二� �通気管53の摺動は、固定ピン55の輪又は第二� ��通気管53の下部の通気孔に、図31に示す工具 の鉤を掛けて行うことができる。

<反応生成物の第二の製造方法>
 本発明における反応生成物の第二の製造方� ��は、前述した第二のプレート式反応器を用� ��て反応生成物を製造する方法であって、前� ��伝熱管に所望の温度の熱媒体を供給する工� ��と、触媒が充填された隣り合う伝熱プレー� ��間の隙間に反応原料を供給して前記隙間か� ��排出される反応生成物を得る工程と、を含� ��。第一の方法において、前記反応原料は、� ��チレン;炭素数3及び4の炭化水素、並びにタ� ��シャリーブタノールからなる群から選ばれ� ��少なくとも1種、又は炭素数3及び4の不飽和� ��肪族アルデヒドからなる群から選ばれる少� ��くとも1種;炭素数4以上の炭化水素;キシレン 及び/又はナフタレン;オレフィン;カルボニル 化合物;クメンハイドロパーオキサイド;ブテ� ��;又はエチルベンゼン;であり、前記反応生� �物は、酸化エチレン;炭素数3及び4の不飽和� �肪族アルデヒド及び炭素数3及び4の不飽和脂 肪酸の少なくとも一方;マレイン酸;フタル酸; パラフィン;アルコール;アセトン及びフェノ� ��ル;ブタジエン;又はスチレン;である。

 第二のプレート式反応器は、固定床接触� ��応の工程に適用され、このような反応工程� ��中でも特に、高い反応熱のために触媒が劣� ��したり、反応成績が低下することがある反� ��工程に適用される。特に第二のプレート式� ��応器は、ガスや液等の、触媒が充填されて� ��る触媒層を流通可能な流体の反応原料に適� ��可能であるが、液状態ある場合に比べて除� ��のしにくいガスである場合に好適に用いる� ��とができる。

 例えば、第二のプレート式反応器が有効� ��適用される反応は、前記原料が、エチレン; 炭素数3及び4の炭化水素、並びにターシャリ� ��ブタノールからなる群から選ばれる少なく� ��も1種、又は炭素数3及び4の不飽和脂肪族ア� ��デヒドからなる群から選ばれる少なくとも1 種;n-ブタンやベンゼン等の炭素数4以上の炭� �水素;キシレン及び/又はナフタレン;オレフ� �ン;カルボニル化合物;クメンハイドロパーオ キサイド;ブテン;又はエチルベンゼン;であり 、得られる前記反応生成物が、酸化エチレン ;炭素数3及び4の不飽和脂肪族アルデヒド及び 炭素数3及び4の不飽和脂肪酸の少なくとも一� ��;マレイン酸;フタル酸;パラフィン;アルコー ル;アセトン及びフェノール;ブタジエン;又は スチレン;である反応である。

 特に好ましくは、第二のプレート式反応� ��は、ホットスポットが発生しやすいことが� ��られている、気相接触酸化反応に適用され� ��。反応原料が、炭素数3及び4の炭化水素、� �びにターシャリーブタノールからなる群か� �選ばれる反応原料の少なくとも1種、又は、� ��素数3及び4の不飽和脂肪族アルデヒドから� �る群から選ばれる反応原料の少なくとも1種� ��ある反応が挙げられる。

 具体的には、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� �ン、ブテン類、ブタン類が挙げられる。ま� �、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、炭素数3及び4の不飽和脂肪酸と� ��ては、アクリル酸、メタクリル酸が挙げら� ��る。

 反応生成物の第二の製造方法において、� ��媒には、前記の反応原料を用いる従来の接� ��反応、例えば多管式反応器を用いる前記反� ��原料の接触反応、で用いられる公知の触媒� ��利用することができる。触媒には、前記接� ��反応において反応性を有さない、ムライト� ��ール等の不活性粒子を混合してもよい。ま� ��、反応生成物の第二の製造方法において、� ��熱管に供給される熱媒体の温度は、例えば� ��来の接触反応、例えば多管式反応器を用い� ��前記反応原料の接触反応、における反応条� ��を基準として、第二のプレート式反応器を� ��いる反応における反応条件の最適化から求� ��ることができる。さらに反応生成物の第二� ��製造方法におけるその他の反応条件は、例� ��ば前述の熱媒体の温度と同様に、公知技術� ��利用した最適化によって求めることができ� ��。又は反応生成物の第二の製造方法におけ� ��反応条件には、前述した反応生成物の第一� ��製造方法や、後述する反応生成物の第三の� ��造方法の反応条件を適用することができる� ��

<反応生成物の第三の製造方法>
 反応生成物の第三の製造方法は、(A)伝熱プ� ��ートの間に形成された触媒層を備えたプレ� ��ト式反応器に、炭素数3及び4の炭化水素、� �びにターシャリーブタノールからなる群か� �選ばれる反応原料の少なくとも1種、並びに� ��分子状酸素を含む反応原料混合物を供給し� ��前記反応原料を接触気相酸化し、不飽和炭� ��水素、並びに、炭素数3及び4の不飽和脂肪� �アルデヒドからなる群から選ばれる少なく� �も一種の反応生成物を製造する、又は、(B)� �熱プレートの間に形成された触媒層を備え� �プレート式反応器に、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 応原料の少なくとも1種、並びに、分子状酸� �を含む反応原料混合物を供給し、前記反応� �料を接触気相酸化し、炭素数3及び4の不飽和 脂肪酸からなる群から選ばれる少なくとも一 種の反応生成物を製造する方法である。

 さらに反応生成物の第三の製造方法では� ��前記プレート式反応器は、触媒層の平均層� ��さが異なる複数の反応帯域に分割されてお� ��、前記複数の反応帯域には、独立して温度� ��整された熱媒体が供給され、前記酸化によ� ��生じる熱を、前記伝熱プレートを隔てて除� ��し、前記触媒層内の温度が独立して制御さ� ��る。

 さらに反応生成物の第三の製造方法では� ��前記反応原料混合物の入口に最も近接する� ��応帯域S1に供給される前記熱媒体の温度T(S1) は、前記反応帯域S1に隣接し、反応原料混合� ��の流れの下流に位置する反応帯域S2に供給� �れる前記熱媒体の温度T(S2)より高い。

 さらに反応生成物の第三の製造方法では� ��前記炭素数3及び4の炭化水素、並びにター� �ャリーブタノールからなる群から選ばれる� �応原料の少なくとも1種を酸化するときの、� ��記反応原料の負荷量が、触媒1リットル当た り150リットル毎時[標準状態(温度0℃、101.325kP a)換算]以上であり、前記炭素数3及び4の不飽� ��脂肪族アルデヒドからなる群から選ばれる� ��応原料の少なくとも1種を酸化するときの、 前記反応原料の負荷量が、触媒1リットル当� �り160リットル毎時[標準状態(温度0℃、101.325k Pa)換算]以上である。

 反応生成物の第三の製造方法に用いられ� ��反応原料は、炭素数3及び4の炭化水素、並� �にターシャリーブタノールからなる群から� �ばれる反応原料の少なくとも1種、又は、炭� ��数3及び4の不飽和脂肪族アルデヒドからな� �群から選ばれる反応原料の少なくとも1種で� ��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、n-ブテ ン、イソブテン、n-ブタン、イソブタンが挙� ��られる。上記炭素数3及び4の不飽和脂肪族� �ルデヒドとしては、アクロレイン、メタク� �レインが挙げられる。

 これら反応原料の状態は、前記触媒層を� ��通する流動性を有していれば特に限定され� ��いが、ガス(反応原料ガス)の状態であるこ� �が好適に例示できる。

 また、上記反応生成物である不飽和炭化� ��素、炭素数3及び4の不飽和脂肪族アルデヒ� �、並びに炭素数3及び4の不飽和脂肪酸におけ る、不飽和炭化水素としては、ブタジエンが 挙げられ、炭素数3及び4の不飽和脂肪族アル� ��ヒドとしては、アクロレイン、メタクロレ� ��ンが挙げられ、炭素数3及び4の不飽和脂肪� �としては、アクリル酸、メタクリル酸、マ� �イン酸、無水マレイン酸が挙げられる。

 ここで、反応生成物の第三の製造方法が� ��上記反応生成物すべてにおいて適用が可能� ��あると考える理由は以下の通りである。

 上記の理由としては、例えば、炭素数3の プロピレンからアクロレイン、炭素数4のイ� �ブチレンからメタクロレイン、及びノルマ� �ブテンからブタジエンの製造に用いられる� �媒の基本組成(例えばモリブデン(Mo)-ビスマ� �(Bi)系)、製法、及び形状は、基本的に同じで あること、また、当該反応生成物の製造にお ける反応形式、プロセスが工業的に同一であ ることが挙げられる。更には、不飽和脂肪族 アルデヒドであるアクロレインからアクリル 酸、メタクロレインからメタクリル酸、及び ブテン類から無水マレイン酸においても、同 様の基本組成(例えばモリブデン(Mo)-バナジュ ウム(V)系)、形状の触媒を用い、同じ反応形� �、プロセスによって工業的に反応製造され� �ことが挙げられる。これらの反応はいずれ� �分子状酸素による接触気相酸化であり、大� �な発熱を伴う反応で、本発明者らの知見で� �同様な反応特性を有しており、反応生成物� �第三の製造方法を効果的に適用できると考� �ている。

 上記プレート式反応器に供給される上記� ��応原料混合物は、反応原料、分子状酸素、� ��び必要に応じて窒素や水蒸気等の反応に不� ��性なガスを含む。上記反応原料は、1種のみ の構成としてもよく、また2種以上を混合し� �混合物(例えば、混合ガス)としてもよい。上 記反応原料混合物(例えば、反応混合ガス)の� ��成は、目的に応じて適宜選択される。

 上記反応原料の、上記反応原料混合物に� ��する含有量は、特に限定されないが、反応� ��料の総量として、5~13モル%であることが好� �しい。また、上記分子状酸素の、上記反応� �料混合物に対する含有量は、反応原料の総� �の1~3倍量であることが好ましい。

 上記不活性なガスの、上記反応原料混合� ��に対する含有量は、上記反応原料混合物全� ��から反応原料の総量と分子状酸素量を除い� ��値となる。なお、上記不活性なガスは、反� ��系から排出される排気ガスを再循環した不� ��性ガスを用いてもよい。

 反応生成物の第三の製造方法には、目的� ��応じて、公知の触媒を用いることが可能で� ��る。触媒の組成としては、モリブデン、タ� ��グステン、ビスマス等を含む金属酸化物、� ��は、バナジウム等を含む金属酸化物が挙げ� ��れる。該組成の金属酸化物粉末を、球状、� ��レット状、又はリング状に成型し、高温で� ��成して触媒として用いる。また、触媒の形� ��は、公知の形状が採用でき、直径が1~15mm(ミ リメートル)の球状、又は楕円形以外の形状� �1~15mmの相当直径を有するペレット状、ある� �は円柱の円柱中心に穴の開いたリング状の� �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� ��媒がより好ましい。

 反応原料がプロピレンの場合、上記金属酸� ��物として、下記一般式(1)で表される化合物� ��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� �ナトリウム、カリウム、ルビジュウム、セ� �ウム及びタリウムからなる群から選ばれる� �なくとも一種の元素、Yはほう素、りん、砒� ��及びタングステンからなる群から選ばれる� ��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� �す。

 また上記式(1)中、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� �元素の酸化状態によって決まる値である。

 一方、反応原料がアクロレインの場合、上� ��金属酸化物として、下記一般式(2)で表され� ��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及びZnからなる群から選ばれる少な� ��とも一種の元素を示す。ZはFe、Co、Ni、Bi、A lからなる群から選ばれる少なくとも一種の� �素を示す。但し、Mo、V、Nb、Cu、W、Sb、Mg、Ca 、Sr、Ba、Zn、Fe、Co、Ni、Bi、Al、Si、C及びOは� ��素記号である。

 また上記式(2)中、a、b、c、d、e、f、g、h� �びiは各元素の原子比を表し、モリブデン原� ��(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� �各成分の酸化度によって決まる値である。

 実用的な反応器に於いては、単位触媒当� ��りの反応原料の処理負荷量を高めて、目的� ��応生成物の生産性を増加させることが要求� ��れる。しかしながら、単位触媒当たりの反� ��原料の処理負荷量を高めた場合、反応によ� ��て生じる熱を適切に制御しホットスポット� ��防ぎ、触媒の損傷を防止し、かつ、反応原� ��の転化率及び目的反応生成物の収率を向上� ��せるための方策が必要となる。

 これに対応するために、反応生成物の第三� ��製造方法に用いられるプレート式反応器は� ��その形状等は特に限定されないが、下記(1)� ��び(2)を特徴とする。
(1)伝熱プレートの間に形成された触媒層の平 均層厚さが異なる複数の反応帯域に分割され ていること。
(2)複数の反応帯域には、温度調整された熱媒 体が供給され、必要に応じ、複数の独立して 温度調整された熱媒体が供給され、接触気相 酸化反応により生じる熱を、伝熱プレートを 隔てて除熱し、触媒層内の温度が独立して制 御できること。

 このようなプレート式反応器として、前� ��した本発明のプレート式反応器を利用する� ��とができる。本発明のプレート式反応器を� ��二の方法において用いることは、反応生成� ��の第三の製造方法において、本発明のプレ� ��ト式反応器の効果と反応生成物の第三の製� ��方法の効果との両方の効果を得られる観点� ��ら好ましい。

 以下、反応生成物の第三の製造方法に用� ��られる上記プレート式反応器の実施態様に� ��いて記載する。なお、以下の記載では、便� ��上、反応原料、反応原料混合物、及び反応� ��よって生じる反応生成物の混合物等の総称� ��ある反応流体の一態様である「反応ガス」� ��用いて説明する場合がある。

 プレート式反応器の第1の態様としては、 一対の伝熱プレートに挟まれた空間内に触媒 を充填して反応帯域が形成され、伝熱プレー トの外側に熱媒体が供給される熱媒体流路を 有するプレート式反応器が挙げられる。

 上記プレート式反応器の反応帯域は複数� ��領域に分割することが可能であり、一対の� ��熱プレートの間隔を調整することで各反応� ��域に充填された触媒層厚さを変化させるこ� ��が可能である。特に、供給される反応原料� ��合物の入口から出口に向かって、反応帯域� ��各領域の触媒層厚さが増大する構造である� ��とが好ましい。また、伝熱プレート対の外� ��が複数の熱媒体流路に分割され、各々異な� ��た温度を有する熱媒体を該流路に供給する� ��とが可能である。

 上記プレート式反応器に供給される反応� ��スの方向は伝熱プレートに沿って流れ、熱� ��体は一対の伝熱プレートの外側に供給され� ��。当該熱媒体の流れ方向は、特に制限は無� ��が、工業的規模での反応装置には通常、多� ��の触媒を収容する必要があり、多数の伝熱� ��レート対が設置されるので、反応ガスの流� ��と直角方向が都合よい。

 通常の反応に於ける反応量は、反応ガス� ��入口部分が最も大きく、反応に伴う反応熱� ��発生は最大で、反応ガスの出口方向に減少� ��る。伝熱プレートの間隔を調整して触媒層� ��平均層厚さを変えることによって反応及び� ��応によって生じる熱をより精密に制御でき� ��触媒層温度の上昇に伴う、ホットスポット� ��防ぎ、触媒の損傷を防止することができる� ��

 また、上記プレート式反応器を用いるこ� ��で、多管式反応器にみられた、反応ガスの� ��位触媒当たりの処理負荷量が高い条件下に� ��ける、反応ガスの圧力損失の増大、及びこ� ��に伴う目的反応生成物の収率が低下を解消� ��ることが可能である。更には、反応器内圧� ��上昇に伴う、反応ガス等の供給用圧縮機の� ��ネルギーコストが削減可能である。

 図41に上記プレート式反応器の第1の具体例� ��示す。
 熱媒体流路(60-1、60-2、及び60-3)と触媒層(43)� ��を隔離する薄板の伝熱プレート(57)は反応ガ ス入口(58)から出口(59)への流れに沿って、触� ��層(43)の厚さを変えるために変形している。 ここで、触媒層の平均層厚さは反応ガスの流 れ方向と直角方向に測ったプレート間の距離 のことである。

 一対の伝熱プレート(57)の間に形成された 触媒層(43)の厚さは、各熱媒体流路(60-1、60-2� �及び60-3)に対応し、其々反応帯域(S1、S2、及� ��S3)を形成する。(61)は熱媒体供給口である。 なお、上記において、反応帯域を3つとして� �るが、これは例示であり、反応帯域の数は� �定されない。

 また、伝熱プレート(57)には、平板、凹凸を 有するようにエンボス加工されたもの、又は 反応ガスの流れと直角方向に成形された波板 の使用が可能である。反応ガスと熱媒体との 伝熱効率を考慮すれば、凹凸板又は波板形状 が好適に用いられる。ここで、第1の具体例� �おいて、伝熱プレート(57)にエンボス加工、� ��は波板が使用された場合の触媒層の平均層� ��さは以下に示す式で規定した。
(式)[触媒層の平均層厚さ]=[触媒層の体積]í[� �熱プレートの長さ(幅)(図41における紙面に垂 直方向の長さ)]í[伝熱プレートの反応ガスの� ��れ方向の長さ]

 ここで、[触媒層の体積]は、触媒層が形� �される一対の伝熱プレートを地面に対し垂� �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 空間内に水等の液体又は直径1mm以下のガラス ビーズを注ぎ入れたときに、該空間を満たす のに必要な水等の液体又は直径1mm以下のガラ スビーズの体積とする。

 前記プレート式反応器の第二の態様とし� ��は、円弧、楕円弧、矩形或いは多角形の一� ��を主構成要素とした連続したパターンに賦� ��された波板の2枚を対面させ、当該両波板の 凸面部を互いに接合して複数の熱媒体流路を 形成した伝熱プレートを、複数配列してなり かつ隣り合った伝熱プレートの波板凸面部と 凹面部とが対面して所定間隔の触媒層を形成 したプレート式反応器が挙げられる。ここで 、上記「円弧、楕円弧、矩形或いは多角形の 一部を主構成要素とした連続したパターンに 賦形された波板」とは、波板の波の形状が円 弧、楕円弧、矩形或いは多角形の一部を主構 成要素とした連続したパターン(形状)である� ��とを意味する。

 上記プレート式反応器において、波板に� ��形された円弧、楕円弧、矩形或いは多角形� ��一部の形状を変えることにより、触媒層に� ��給される反応ガスの入口から出口に向かっ� ��触媒層の厚さを変化させることが可能であ� ��。また、上記プレート式反応器は、反応帯� ��を複数の領域に分割することが可能であり� ��複数の領域に分割された反応帯域を上記触� ��層の厚さの変化に対応させることが可能で� ��る。さらに、分割された複数の反応帯域に� ��、独立して温度調整された熱媒体が供給さ� ��、接触気相酸化反応により生じる熱を、伝� ��プレートを隔てて除熱し、触媒層内の温度� ��独立して制御することが可能である。

 上記プレート式反応器に供給される反応� ��スの方向は伝熱プレートの外側に沿って流� ��、熱媒体は一対の伝熱プレートの内側に供� ��される。当該熱媒体の流れ方向は、反応ガ� ��の流れに対して直角方向、即ち十字流の方� ��に流れる。

 通常の反応に於ける反応量は、反応ガス� ��入口部分が最も大きく、反応に伴う反応熱� ��発生は最大で、反応ガスの出口方向に減少� ��る。この反応熱の除熱を効率よくするため� ��、一の伝熱プレートと隣り合う伝熱プレー� ��とに使用される波板の凹凸形状を変え、両� ��熱プレートの間隙を調整して触媒層の平均� ��厚さを変化させることが好ましい。触媒層� ��平均層厚さを変化させることにより、反応� ��より精密に制御することができ、触媒層温� ��の上昇に伴う、ホットスポットを防ぎ、触� ��の損傷を防止することができる。

 図42に上記プレート式反応器の第2の具体例� ��示す。
 図42に示されたように、伝熱プレート(57)は� ��2枚の薄板が円形、楕円形、矩形或いは多角 形の一部を主構成要素とした連続したパター ンに変形され、互いに反対方向に向き合って (鏡像関係に)接合され、熱媒体流路(60-1、60-2� ��60-3)を形成する。また、一対の伝熱プレー� �(57)が互いに熱媒体流路の半分に相当する距� ��だけずれて向かい合い間隙を形成し、形成� ��れた間隙に触媒が充填され、触媒層(43)が形 成される。さらに、一対の伝熱プレート(57)� �、触媒層(43)へ反応混合ガスを導入する反応� ��ス入口(58)と反応ガスを導出する反応ガス出 口(59)を具備する。

 上記熱媒体流路はそれぞれ流路の断面形� ��(断面積)が異なり、熱媒体流路(60-1)の幅は� �っとも大きくなる。熱媒体流路(60-1)の幅が� �っとも大きい場合、隣り合った上記伝熱プ� �ート(57)の間隔は一定なので、隣り合った伝� ��プレートの波板凸面部と凹面部とが対面し� ��形成される間隔(A)(すなわち、触媒層(43)の� �厚)はもっとも狭くなる。熱媒体流路(60-2)か� ��(60-3)へと熱媒体流路の幅が、順次小さくな� ��、この熱媒体流路に対応する触媒層(43)の厚 さは増大する。従って、熱媒体流路(60-1、60-2 、及び60-3)に対応する触媒層(43)は、それぞれ 触媒層の平均層厚さが異なり、触媒層の平均 層厚さが異なる複数の反応帯域(S1、S2、及びS 3)を形成することができる。

 ここで、触媒層の平均層厚さとは、各反応� ��域(S1、S2、及びS3)の各触媒層において、反� �ガスの流れ方向と直角方向に測定された上� �間隔(A)の平均値を意味する。第2の具体例に� ��いては、以下に示す計算式を用いて規定し� ��。
(式)[触媒層の平均層厚さ]=[触媒層の体積]í[� �熱プレートの長さ(幅)(図42における紙面に垂 直方向の長さ)]í[伝熱プレートの反応ガスの� ��れ方向の長さ]

 ここで、[触媒層の体積]は、触媒層が形� �される一対の伝熱プレートを地面に対し垂� �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 空間内に水等の液体又は直径1mm以下のガラス ビーズを注ぎ入れたときに、該空間を満たす のに必要な水等の液体又は直径1mm以下のガラ スビーズの体積とする。

 なお、上記において、反応帯域を3つとし ているが、これは例示であり、反応生成物の 第三の製造方法において反応帯域の数は限定 されない。

 図43によって上記プレート式反応器の第2� ��具体例で用いられる伝熱プレート(57)の構成 を更に詳しく説明する。図43は、円弧、楕円� ��、矩形又は多角形の一部を主構成要素とし� ��連続したパターンに変形された波板の2枚を 対面させ、該両波板の凸部を互いに接合して 、複数の熱媒体流路が形成された伝熱プレー トを示す。

 熱媒体流路の大きさ、及び触媒層の平均� ��厚さは、波板の波の周期にあたる(L)と、波� ��高さ(H)で規定される。このとき、波の周期( L)は10~100mmであることが好ましく、20~50mmであ� ��ことがより好ましい。一方、高さ(H)は、5~50 mmであることが好ましく、10~30mmであることが より好ましい。

 該伝熱プレートが一対で平行、かつ互い� ��熱媒体流路の半分に相当する距離(L/2)だけ� �れて向かい合い間隙を形成し、その間隙に� �媒が充填され、触媒層が形成される。

 この平行な一対の伝熱プレートの間隔(P)� ��熱媒体流路の周期(L)及び高さ(H)を変えるこ� ��により、触媒層の厚さが調節される。一対� ��伝熱プレートの間隔Pは通常、10~50mmであり� �20~50mmであることがより好ましい。

 図43では、伝熱プレートの形状が円弧の� �部で描かれているが、形状は楕円弧、矩形� �三角形又は多角形の一部を主構成要素とす� �連続したパターンであってもよい。上記周� �(L)と高さ(H)を変えることで触媒層厚さを精� �良く制御できる。なお、触媒層厚さは、伝� �プレートの長さ(幅)方向(紙面に垂直な方向)� ��おいて均一であることが好ましい。

 また、上記触媒層の平均層厚さは、図43� �示す間隔(x)と相関し、当該間隔(x)は上記式� �規定した触媒層の平均層厚さの通常0.7~0.9倍� ��ある。

 各反応器の伝熱プレート(57)の薄板の板厚 は2mm以下、好適には1mm以下の鋼板が用いられ る。

 伝熱プレート(57)の反応ガス流れ方向の長 さは0.5~10m(メートル)であり好ましくは0.5~5m、 さらに好ましくは0.5~3mである。通常入手でき る薄板鋼板のサイズから、1.5m以上の時は2枚� ��プレートを接合するか、組み合わせて用い� ��こともできる。

 反応ガスの流れ方向と直角の方向(図41及� ��42では紙面に垂直方向の奥行き)の長さは特� ��制限はなく、通常0.1~20mが用いられ、好まし くは3~15mが用いられる。より好ましくは6~10m� �ある。伝熱プレート(57)は図43に示した配置� �同様に積層され、積層される枚数には制限� �無い。実際的には、反応に必要な触媒量か� �決定されるが、数十枚から数百枚である。

 上記各反応帯域の触媒層の平均層厚さは� ��特に限定されないが、4~50mmであることが好� ��しい。また、上記各反応帯域の触媒層の平� ��層厚さは、反応原料の負荷量及び触媒の形� ��(粒径等)によっても異なるが、図41に示すプ レート式反応器においては、反応帯域(S1)の� �媒層の平均層厚さは4~18mm(より好ましくは5~13 mm)であり、該反応帯域(S1)に続く反応帯域(S2)� ��触媒層の平均層厚さは5~23mm(より好ましくは 7~17mm)であり、該反応帯域(S2)に続く反応帯域( S3)の触媒層の平均層厚さは8~27mm(より好まし� �は10~22mm)であることが好ましく例示できる。

 一方、図42に示すプレート式反応器にお� �ては、反応帯域(S1)の触媒層の平均層厚さは5 ~20mm(より好ましくは7~15mm)であり、該反応帯� �(S1)に続く反応帯域(S2)の触媒層の平均層厚さ は7~25mm(より好ましくは10~20mm)であり、該反応 帯域(S2)に続く反応帯域(S3)の触媒層の平均層� ��さは12~30mm(より好ましくは15~25mm)であること が好ましく例示できる。

 なお、該複数の反応帯域の触媒層の平均� ��厚さは、反応ガスの入口から出口の方向に� ��置するに従って、順次増加することが好ま� ��い。

 特に、炭素数3及び4の炭化水素、並びに� �ーシャリーブタノールからなる群から選ば� �る反応原料の少なくとも1種を酸化するとき� ��、反応原料の負荷量が、触媒1リットル当た り150リットル毎時[標準状態(温度0℃、101.325kP a)換算]以上である場合、及び/又は、炭素数3� ��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の少なくとも1種を酸化� �るときの、反応原料の負荷量が、触媒1リッ� ��ル当たり160リットル毎時[標準状態(温度0℃� ��101.325kPa)換算]以上である場合は、上記触媒� ��(43)へ反応混合ガスを導入する反応ガス入口 (58)に連結される反応帯域(S1)の触媒層の平均� ��厚さは5~15mm(特に好ましくは7~12mm)であり、� �反応帯域(S1)に続く反応帯域(S2)の触媒層の平 均層厚さは7~17mm(特に好ましくは10~15mm)であり 、該反応帯域(S2)に続く反応帯域(S3)の触媒層� ��平均層厚さは12~27mm(特に好ましくは15~20mm)で あることがより好ましい。

 上記触媒層の平均層厚さが上記範囲より� ��さい場合、上記反応帯域S1へ触媒を充填す� �ときに、触媒粒子が触媒層内でブリッジを� �こし、充填時間が長くなる等の困難が伴う� �とがある。当然ながら触媒層の最小の層厚� �は、触媒粒子の粒径より大きくなければな� �ない。通常、触媒層の最小厚さは触媒粒径� �1.5倍以上が好ましい。従って、上記例示で� �触媒層の平均層厚さは触媒粒子の粒径が、3~ 5mmの時に好適である。

 一方、触媒層の平均層厚さが上記範囲よ� ��大きい場合、ホットスポット発生の原因と� ��り易い。特に反応ガスの出口付近の反応帯� ��、例えば、反応帯域(S3)の触媒層内の温度が 上昇し、ホットスポット現象が生じる状況、 又は反応原料の転化率が最適値より高くなり すぎるようなホットスポットに近い状況にな れば、反応成績が低下し、目的反応生成物の 収率が低下する場合がある。上記状況が悪化 し、ホットスポットが発生した場合には、触 媒が損傷することもある。この際には、熱媒 体の温度を下げて反応量を制限し、反応熱の 除去を促進したり、反応混合ガスの供給量を 下げ、反応原料の負荷量を低下させたりする 必要がある。

 上記触媒層の平均層厚さの詳細は、反応� ��の変化によって異なるが、触媒層(43)の入口 から出口まで連続的に変化させても良いし、 段階的に変化させても良い。寧ろ、触媒を製 造する際の反応活性の不揃いを考慮すれば、 段階的に上記触媒層の平均層厚さを変化させ た方が自由度を確保できて良い。

 また、上記反応帯域の分割数は2~5が好ま� ��く、反応ガスの入口から出口に向かって、� ��反応帯域の触媒層の平均層厚さが増大する� ��とが好ましい。

 さらに、各反応帯域における触媒層の反� ��ガスの流れ方向の長さは、反応原料の転化� ��等を考慮して決定されるが、例えば、上記� ��応帯域が3つに分割された場合では、全触媒 層長さに対して、反応帯域(S1)部分が10%~55%、� ��応帯域(S2)部分が20%~65%、反応帯域(S3)部分が2 5%~70%の触媒層長さを適用することが好ましい 。また、反応帯域(S3)部分の触媒層長さは反� �原料の転化率の達成度によって変化させる� �とが好ましい。

 上述のように、実用的な反応器に於いて� ��、単位触媒当たりの反応原料の処理負荷量� ��高めた場合でも、反応によって生じる熱を� ��切に制御しホットスポットを防ぎ、触媒の� ��傷を防止し、かつ、反応原料の転化率及び� ��的反応生成物の収率を向上させることが必� ��となる。

 反応生成物の第三の製造方法においては� ��炭素数3及び4の炭化水素、並びにターシャ� �ーブタノールからなる群から選ばれる反応� �料の少なくとも1種を酸化するときの、反応� ��料の負荷量が、触媒1リットル当たり150リッ トル毎時[標準状態(温度0℃、101.325kPa)換算]以 上である。上記炭素数3及び4の炭化水素、並� ��にターシャリーブタノールからなる群から� ��ばれる反応原料の少なくとも1種を酸化する ときの、反応原料の負荷量は、触媒1リット� �当たり170~290リットル毎時[標準状態(温度0℃� ��101.325kPa)換算]であることが好ましく、触媒1 リットル当たり200~250リットル毎時[標準状態( 温度0℃、101.325kPa)換算]であることが特に好� �しい。上記反応原料の負荷量が、触媒1リッ� ��ル当たり150リットル毎時[標準状態(温度0℃� ��101.325kPa)換算]以上とは、上記単位触媒当た� ��の反応原料の処理負荷量を高めた状態を意� ��する。

 また、炭素数3及び4の不飽和脂肪族アル� �ヒドからなる群から選ばれる反応原料の少� �くとも1種を酸化するときの、反応原料の負� ��量が、触媒1リットル当たり160リットル毎時 [標準状態(温度0℃、101.325kPa)換算]以上である 。上記炭素数3及び4の不飽和脂肪族アルデヒ� ��からなる群から選ばれる反応原料の少なく� ��も1種を酸化するときの、反応原料の負荷量 が、触媒1リットル当たり180~300リットル毎時[ 標準状態(温度0℃、101.325kPa)換算]であること� ��好ましく、触媒1リットル当たり200~250リッ� �ル毎時[標準状態(温度0℃、101.325kPa)換算]で� �ることが特に好ましい。上記反応原料の負� �量が、触媒1リットル当たり160リットル毎時[ 標準状態(温度0℃、101.325kPa)換算]以上とは、� ��記単位触媒当たりの反応原料の処理負荷量� ��高めた状態を意味する。

 反応生成物の第三の製造方法においては� ��反応原料の転化率及び目的反応生成物の収� ��を向上させるために、複数の反応帯域に供� ��される熱媒体温度を独立して制御する。な� ��、反応生成物の第三の製造方法において温� ��の単位はセルシウス度[℃]である。

 反応生成物の第三の製造方法において、� ��応原料混合物の入口に最も近接する反応帯� ��S1に供給される熱媒体の温度T(S1)は、反応帯 域S1に隣接し、反応原料混合物の流れの下流� ��位置する反応帯域S2に供給される熱媒体の� �度T(S2)より高いことが、反応原料の転化率及 び目的反応生成物の収率を向上させるために 重要である。

 また、「T(S1)-T(S2)」は5℃以上であること� ��より好ましく、10℃以上であることがさら� �好ましく、15℃以上であることが特に好まし い。なお、「T(S1)-T(S2)」は40℃以下であるこ� �が好ましい。

 なお、上記反応帯域S2の、反応原料混合� �の流れの下流に位置する反応帯域に供給さ� �る熱媒体の温度は、任意であり、温度T(S2)と 同じであっても、異なっていてもよい。しか し、特に反応原料の転化率が90%以上の領域を 含む反応帯域では温度T(S2)より、低い温度が� ��ましい。

 上記図41及び42に記載されたプレート式反 応器の例では、反応帯域(S1)に供給される熱� �体の温度T(S1)は、反応帯域(S2)に供給される� �媒体の温度T(S2)より高い場合に、反応原料の 転化率及び目的反応生成物の収率を向上させ ることが可能となる。

 また、反応原料混合物の出口に最も近接� ��る反応帯域に供給される熱媒体の温度は、� ��反応帯域に隣接し、反応原料混合物の流れ� ��上流に位置する反応帯域に供給される熱媒� ��の温度より低いことが、目的反応生成物の� ��率をより向上させるために、好ましい。ま� ��、該温度差の絶対値は5℃以上であることが より好ましく、10℃以上であることが特に好� ��しい。なお、該温度差の絶対値は30℃以下� �あることが好ましい。

 反応生成物の第三の製造方法において、� ��定されない任意の反応帯域S(j)に供給される 熱媒体の温度をT(Sj)とし、反応帯域S(j)に隣接 し、反応原料混合物の流れの下流に位置する 反応帯域S(j+1)に供給される熱媒体の温度をT(S j+1)としたときに、前記T(Sj)と前記T(Sj+1)が、T( Sj)>T(Sj+1)、の関係を満たすことがより好ま� ��い。

 上記図41及び42に記載されたプレート式反 応器の例では、反応帯域(S1)に供給される熱� �体の温度をT(S1)、反応帯域(S2)に供給される� �媒体の温度をT(S2)、反応帯域(S3)に供給され� �熱媒体の温度をT(S3)としたときに、T(S1)>T(S 2)>T(S3)、の関係を満たすことが好ましいこ� ��となる。

 反応生成物の第三の製造方法において、� ��定されない任意の反応帯域S(j)に供給される 熱媒体の温度をT(Sj)とし、前記反応帯域S(j)に 隣接し、反応原料混合物の流れの下流に位置 する反応帯域S(j+1)に供給される前記熱媒体の 温度をT(Sj+1)としたときに、前記T(Sj)と前記T(S j+1)が、T(Sj)-T(Sj+1)≧5、の関係を満たすことが 、目的反応生成物の収率をより向上させるた めに、より好ましい。また、T(Sj)-T(Sj+1)≧10で あることがさらに好ましく、T(Sj)-T(Sj+1)≧15で あることが特に好ましい。なお、T(Sj)-T(Sj+1)� �値は、30以下であることが好ましい。

 上述のように反応原料の転化率を最適に� ��つために、熱媒体の温度が調節される。反� ��生成物の第三の製造方法においては、反応� ��進行を促進して反応原料の転化率の向上を� ��りたいときには、反応原料混合物の流れ方� ��の上流に位置する反応帯域へ供給される熱� ��体の温度を上げて反応を調節する。逆に、� ��過ぎた転化率を下げたいときには、先ず第1 に、反応原料混合物の流れ方向の下流に位置 する反応帯域に供給される熱媒体の温度を下 げて反応転化率を調節する。

 反応生成物の第三の製造方法において、� ��レート式反応器の反応生成物出口での反応� ��料の転化率は、90%以上であることが好まし� ��、より好ましくは95%以上であり、特に好ま� ��くは97%以上である。

 熱媒体は、複数の反応帯域にそれぞれ最� ��な温度で供給される。このとき、熱媒体を� ��す方向は、反応ガスの流れ方向と直交させ� ��ことが好ましい。

 また、熱媒体の入口温度と出口温度の温� ��差は0.5~10℃であることが好ましく、2~5℃で� ��ることがより好ましい。

 図42に示すプレート式反応器の場合は、� �媒体流路(60-1、60-2、60-3)のそれぞれにおいて 、1~複数の流路毎に、熱媒体の流量、温度、� ��び流す方向を変えることも可能である。ま� ��、一つの反応帯域においても、1~複数の流� �毎に、独立して同温の熱媒体を同じ方向に� �す場合も、逆の方向に流す場合もある。ま� �、ある反応帯域の熱媒体流路に供給され排� �された熱媒体を同じあるいは別の反応帯域� �熱媒体流路に供給することも可能である。

 反応によって生じる熱を、前記伝熱プレ� ��トを隔てて除熱し、反応帯域内の触媒層内� ��温度を、より確実に独立して制御するため� ��反応帯域に供給される熱媒体の温度を安定� ��に制御することが肝要であり、熱媒体の温� ��はそれぞれ独立した温度制御手段を有する� ��とが好ましい。例えば、反応帯域S(j+1)から� ��た熱媒体を上流の反応帯域S(j)に還流すると きも、温度制御手段で熱媒体温度T(Sj)を調整� ��たあと、反応帯域S(j)に供給することが好ま しい。また、他の反応帯域からの熱媒体や異 なる温度の熱媒体と合流し、或いは分岐した あとで温度調整をし、反応帯域S(j)へ供給す� �ことも可能である。

 熱媒体流路に供給される熱媒体の温度は� ��200~600℃で供給されることが好ましい。反応 原料が、炭素数3及び4の炭化水素、並びにタ� ��シャリーブタノールからなる群から選ばれ� ��反応原料の少なくとも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� ��が、プロピレンの場合は、複数の反応帯域� ��供給される熱媒体の温度が250~400℃であるこ とが好ましく、320~400℃であることがより好� �しい。

 一方、反応原料が、炭素数3及び4の不飽� �脂肪族アルデヒドからなる群から選ばれる� �応原料の少なくとも1種のときは、200~350℃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、250~330℃である。該反応原料� �アクロレインの場合は、複数の反応帯域に� �給される熱媒体の温度が250~320℃であること� ��好ましい。

 同じ反応帯域では、熱媒体の温度は基本� ��に同じであることが好ましいが、ホットス� ��ット現象が発生しない範囲で変化させるこ� ��は可能である。

 熱媒体流路に供給される熱媒体の流量は� ��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� ��応ガスの気体側が大きいので問題になるこ� ��は少ないが、熱媒体流路内の液線速度は好� ��には0.3m/s以上が採用される。反応ガス側伝� ��抵抗に比較し、熱媒体側の抵抗が小さく問� ��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 。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る。

 反応生成物の第三の製造方法において、� ��応圧力は、通常、常圧~3,000kPa(キロパスカル )、好ましくは常圧~1,000kPa(キロパスカル)、よ り好ましくは常圧~300kPaである。