反应生成气体的制造方法和流化床气相反应装置与流程

本发明涉及反应生成气体的制造方法和流化床气相反应装置。

背景技术：

流化床技术自19世纪后半叶被开发以来已应用于各种制造技术。作为流化床的主要工业应用，可列举出煤炭气化炉、fcc装置、利用丙烯的氨氧化反应的丙烯腈制造装置、聚乙烯气相聚合装置、马来酸酐制造装置等。由于流化床反应器的反应热的除去或施加很容易，因此作为特征，可列举出能够将床内部维持在均一温度从而能够避免反应不均、能够处理爆炸范围的高浓度气体、生产率高等，今后还预期有各方面的应用、改良。

图1表示以往技术的流化床气相反应装置。进行气相反应的流化床反应器1在其内部具有供给含氧气体a的分散板3、供给空气等原料气体b的分散管5。还具有冷却盘管6，通过使水、蒸气在冷却盘管6中流通来去除反应热，以控制反应温度。反应中的流化床反应器1的内部空间具有位于下部的催化剂的空间密度较高的浓厚层9a和位于上部的催化剂的空间密度较低的稀薄层9b。反应主要在浓厚层9a中进行。稀薄层9b中的反应气体中的流化床催化剂通过旋风分离器7而自反应气体分离出来，并返回反应器下部的浓厚层9a。

一种以上的单独或混合原料气体b的流量利用流量传感器进行测量，并利用流量指示计fi1来显示流量。同样地，根据需要而导入的含氧气体a的流量利用流量传感器进行测量，并利用流量指示计fi2来显示流量。为了测量反应器内的温度，在浓厚层9a设置有温度计ti1，在稀薄层9b设置有ti2。反应压力利用设置于稀薄层9b、例如设置于反应器上部的压力计pi1进行测量。

作为与流化床气相反应装置的反应的稳定性有关的发明，例如，在专利文献1中，公开了在温度不稳定系统的流化床反应器中实现精密的温度控制的设计方法和流化床反应器。

在专利文献2中，公开一种非常规反应器的关机法。该关机法通过安全地操作化学反应工艺来实现，该关机法包括：对有可能影响工艺的、不期望的状态进行检测的工序、将反应物质的反应抑制为最小限度的工序、以及以将反应混合物自反应区域移出的方式维持经过工艺的反应区域的物质流的工序。

在专利文献3中，公开了一种为了省略运转中的无谓的紧急停止且仅可靠地进行需要的紧急停止的、基于不饱和烃的含分子氧的气体进行的气相局部氧化反应装置的紧急停止方法。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2015－174063号公报

专利文献2：日本特开2006－143730号公报

专利文献3：日本特开2004－277339号公报

技术实现要素：

发明要解决的问题

从将目标生成物的收率维持在高水平的观点和安全运转的观点出发，流化床气相反应装置的稳定化是必需的事项，并做出了很多的发明。然而，对于用于防止流化床气相反应装置中的工艺值因某些影响发生紊乱而导致事故的流化床气相反应装置的运转方法的发明还不充分，现存在改善的余地。

专利文献2是涉及一种监视局部氧化反应工艺并在需要的情况下使反应工艺安全地停止的方法的发明。为了实施所述发明的方法，制作需要反应器装置的关机的、不期望的反应工艺条件的列表，确定对列表化的不期望的条件进行分别表示的临界工艺测量值。所使用的临界工艺测量值的种类能够包含从列表中选择的1种以上，该列表包含温度、压力、流动、供给比、可燃性计算值、流动组成(例如由在线分析仪决定)、反应器装置内的支援装置的操作状态(例如反应器冷却循环泵、反应物质进料气化装置)、分离装置和其关联装置、以及废弃物减少装置和其关联装置中的下游装置的操作状态。然而，所述临界工艺测量值的种类很多且并未具体化，可以认为采用全部种类会显得过多，此外，紧急停止系统变得复杂，因此，认为存在以下这样的担忧：产生因多个测量器中的哪个测量器发生故障而导致误检测的发生率上升这样的工作上的问题。并且，经济上也较困难。在为了避免这种情况而选择性地采用有效的测量值的情况下，也未记载选择方法，是根据实施者的衡量进行的选择的，担心遗漏掉原本应当选择的有效的测量值等、无法达到安全地关机的目的。

本发明的目的在于，提供在使用流化床气相反应装置的气相反应中防止未检测出异常(也就是将异常检测为正常)和误检测出异常(也就是将正常检测为异常)并能够准确地检测出异常而使运转停止的、确保充分的工艺安全性的反应生成气体的制造方法和实现该方法的流化床气相反应装置。

用于解决问题的方案

本发明人等对在使用流化床气相反应装置的气相反应中可靠地检测异常反应并事先防止灾害的方法进行了潜心研究，其结果，发现了，通过将特定部位的工艺值和气体分析值与预先确定的基准值进行比对监测，能够解决该课题，从而完成了本发明。

即，本发明如下。

(1)一种反应生成气体的制造方法，其使用流化床气相反应装置自原料气体制造反应生成气体，其中，所述流化床气相反应装置具有以催化剂能够流动的方式收纳有催化剂的反应器、用于向所述反应器供给所述原料气体的第一供给管、用于自所述反应器排出所述反应生成气体的流出管、设于所述反应器的冗余的多个温度计ti、处于所述反应器的稀薄层部的冗余的多个压力计pi、以及处于所述流出管的下游的冗余的多个反应生成气体分析器di，在所述反应器内，在存在所述催化剂的情况下供给所述原料气体以进行气相反应的反应工序中包含进行停止工序的步骤，在该步骤中，监视与下述第一基准值～第六基准值分别相对的实测值，在产生了下述状态(a1)～状态(c3)这6个状态中的至少1个状态的情况下，至少通过阻断所述第一供给管的供给来使所述流化床气相反应装置的运转紧急停止，

状态(a1)：将反应器的设计温度和从保护催化剂的观点出发设定的最高温度中的任一较低的温度的90％～100％的值设为第一基准值，示出比第一基准值大的实测值的所述温度计ti的数量超过温度计ti的总数的一半，

状态(a2)：将使催化剂的活性降低、未反应增加且在反应器中制作爆炸混合气的温度和下游设备中产生异常燃烧的温度中的任一较高的温度的100％～120％的值设为第二基准值，示出比第二基准值小的实测值的所述温度计ti的数量超过温度计ti的总数的一半，

状态(b)：将反应器的设计压力的70％～85％的值设为第三基准值，示出比第三基准值大的实测值的所述压力计pi的数量超过压力计pi的总数的一半，

状态(c1)：将爆炸极限氧浓度的40％～100％的值设为第四基准值，示出比第四基准值大的实测值的所述反应生成气体分析器di的数量超过反应生成气体分析器di的总数的一半，

状态(c2)：将导致产生催化剂的还原劣化的氧浓度的100％～120％的值设为第五基准值，示出比第五基准值小的实测值的所述反应生成气体分析器di的数量超过反应生成气体分析器di的总数的一半，

状态(c3)：将原料气体浓度的设计值的150％～300％的值设为第六基准值，示出比第六基准值大的实测值的所述反应生成气体分析器di的数量超过反应生成气体分析器di的总数的一半。

(2)根据(1)所述的制造方法，其中，所述流化床气相反应装置还具有设于所述第一供给管的冗余的多个原料气体流量计fi，在所述反应器内，在存在所述催化剂的情况下供给所述原料气体以进行气相反应的反应工序中包含进行停止工序的步骤，在该步骤中，监视与下述第七基准值和第八基准值分别相对的实测值，在产生了下述状态(d1)和状态(d2)这两个状态中的至少1个状态的情况下，至少通过阻断所述第一供给管的供给来使所述流化床气相反应装置的运转紧急停止，

状态(d1)：将导致成为使催化剂失活的氧浓度的设想原料气体流量值、导致成为反应器的设计温度的设想原料气体流量值、以及导致成为使催化剂劣化的温度的设想原料气体流量值中的最低的流量值的85％～100％的值设为第七基准值，示出比第七基准值大的实测值的所述原料气体流量计fi的数量超过原料气体流量计fi的总数的一半，

状态(d2)：将使流出管中的氧浓度成为极限氧浓度的设想原料气体流量值的100％～120％的值设为第八基准值，示出比第八基准值小的实测值的所述原料气体流量计fi的数量超过原料气体流量计fi的总数的一半。

(3)根据(1)或(2)所述的制造方法，其中，所述流化床气相反应装置还具有用于向所述反应器供给含氧气体的第二供给管和设于所述第二供给管的冗余的多个含氧气体流量计fi，在所述反应器内，在存在所述催化剂的情况下供给所述原料气体以进行气相反应的反应工序中包含进行停止工序的步骤，在该步骤中，监视与下述第九基准值和第十基准值分别相对的实测值，在产生了下述状态(e1)和状态(e2)这两个状态中的至少1个状态的情况下，至少通过阻断所述第一供给管的供给、或者阻断所述第一供给管和所述第二供给管的供给，来使所述流化床气相反应装置的运转紧急停止，

状态(e1)：将使流出管中的氧浓度成为极限氧浓度的设想含氧气体流量值的85％～100％的值设为第九基准值，示出比第九基准值大的实测值的所述含氧气体流量计fi的数量超过含氧气体流量计fi2的总数的一半，

状态(e2)：将导致成为使催化剂失活的氧浓度的设想含氧气体流量的100％～120％的值设为第十基准值，示出比第十基准值小的实测值的所述含氧气体流量计fi的数量超过含氧气体流量计fi2的总数的一半。

(4)根据(1)～(3)中任一项所述的制造方法，其中，所述原料气体包含烷烃和/或烯烃。

(5)根据(4)所述的制造方法，其中，所述烷烃是丙烷和/或异丁烷。

(6)根据(4)所述的制造方法，其中，所述烯烃是丙烯和/或异丁烯。

(7)根据(1)～(6)中任一项所述的制造方法，其中，所述气相反应是氨氧化反应。

(8)一种流化床气相反应装置，其中，该流化床气相反应装置具有以催化剂能够流动的方式收纳有催化剂的反应器、用于向所述反应器供给原料气体的第一供给管、用于自所述反应器排出反应生成气体的流出管、设于所述反应器的冗余的多个温度计ti、处于所述反应器的稀薄层部的冗余的多个压力计pi、处于所述流出管的下游的冗余的多个反应生成气体分析器di、以及紧急反应停止控制部，监视与下述第一基准值～第六基准值分别相对的实测值，在产生下述状态(a1)～状态(c3)这6个状态中的至少1个状态的情况下，所述紧急反应停止控制部至少通过阻断所述第一供给管的供给来使所述流化床气相反应装置的运转紧急停止，

状态(a1)：将反应器的设计温度和从保护催化剂的观点出发设定的最高温度中的任一较低的温度的90％～100％的值设为第一基准值，示出比第一基准值大的实测值的所述温度计ti的数量超过温度计ti的总数的一半，

状态(a2)：将使催化剂的活性降低、未反应增加且在反应器中制作爆炸混合气的温度和下游设备中产生异常燃烧的温度中的任一较高的温度的100％～120％的值设为第二基准值，示出比第二基准值小的实测值的所述温度计ti的数量超过温度计ti的总数的一半，

状态(b)：将反应器的设计压力的70％～85％的值设为第三基准值，示出比第三基准值大的实测值的所述压力计pi的数量超过压力计pi的总数的一半，

状态(c1)：将爆炸极限氧浓度的40％～100％的值设为第四基准值，示出比第四基准值大的实测值的所述反应生成气体分析器di的数量超过反应生成气体分析器di的总数的一半，

状态(c2)：将导致产生催化剂的还原劣化的氧浓度的100％～120％的值设为第五基准值，示出比第五基准值小的实测值的所述反应生成气体分析器di的数量超过反应生成气体分析器di的总数的一半，

状态(c3)：将原料气体浓度的设计值的150％～300％的值设为第六基准值，示出比第六基准值大的实测值的所述反应生成气体分析器di的数量超过反应生成气体分析器di的总数的一半。

(9)根据(8)所述的流化床气相反应装置，其中，所述流化床气相反应装置还具有设于所述第一供给管的冗余的多个原料气体流量计fi，监视与下述第七基准值和第八基准值分别相对的实测值，在产生了下述状态(d1)和状态(d2)这两个状态中的至少1个状态的情况下，所述紧急反应停止控制部至少通过阻断所述第一供给管的供给来使所述流化床气相反应装置的运转紧急停止，

状态(d1)：将导致成为使催化剂失活的氧浓度的设想原料气体流量值、导致成为反应器的设计温度的设想原料气体流量值、以及导致成为使催化剂劣化的温度的设想原料气体流量值中的最低的流量值的85％～100％的值设为第七基准值，示出比第七基准值大的实测值的所述原料气体流量计fi的数量超过原料气体流量计fi的总数的一半，

状态(d2)：将使流出管中的氧浓度成为极限氧浓度的设想原料气体流量值的100％～120％的值设为第八基准值，示出比第八基准值小的实测值的所述原料气体流量计fi的数量超过原料气体流量计fi的总数的一半。

(10)根据(8)或(9)所述的流化床气相反应装置，其中，所述流化床气相反应装置还具有用于向所述反应器供给含氧气体的第二供给管和设于所述第二供给管的冗余的多个含氧气体流量计fi，监视与下述第九基准值和第十基准值分别相对的实测值，在产生了下述状态(e1)和状态(e2)这两个状态中的至少1个状态的情况下，所述紧急反应停止控制部至少通过阻断所述第一供给管的供给、或者阻断所述第一供给管和所述第二供给管的供给，来使所述流化床气相反应装置的运转紧急停止，

状态(e1)：将使流出管中的氧浓度成为极限氧浓度的设想含氧气体流量值的85％～100％的值设为第九基准值，示出比第九基准值大的实测值的所述含氧气体流量计fi的数量超过含氧气体流量计fi2的总数的一半，

状态(e2)：将导致成为使催化剂失活的氧浓度的设想含氧气体流量的100％～120％的值设为第十基准值，示出比第十基准值小的实测值的所述含氧气体流量计fi的数量超过含氧气体流量计fi2的总数的一半。

发明的效果

采用本发明，能够提供在使用流化床气相反应装置的气相反应中能够准确地检测出异常并使运转停止的、确保充分的工艺安全性的反应生成气体的制造方法和实现该方法的流化床气相反应装置。

附图说明

图1是表示以往技术的流化床气相反应装置的概略图。

图2是表示本实施方式的流化床气相反应装置的一个例子的概略图。

图3是表示本实施方式的流化床气相反应装置的另一个例子的概略图。

图4是表示本实施方式的流化床气相反应装置的又一个例子的概略图。

图5是表示本实施方式的另一小型流化床气相反应装置的一个例子的概略图。

图6是表示达到灾害现象的现象和异常检测的一个例子的示意图。

图7是表示本实施方式的流化床气相反应装置的比流出管8靠下游的部位的示意图。

图8是条件(a1)和条件(a2)下的紧急停止流程图。

图9是条件(b)下的紧急停止流程图。

图10是在条件(c)下对氧浓度进行监测时的紧急停止流程图。

图11是条件(d1)～条件(e2)下的紧急停止流程图。

图12是表示实施例1的模拟结果的图表。

图13是表示实施例2的模拟结果的图表。

图14是表示实施例3的模拟结果的图表。

图15是表示实施例4的模拟结果的图表。

具体实施方式

以下，根据需要，参照附图来详细说明本发明的实施方式(以下，称作“本实施方式”。)，但本发明并不限定于此，能够在不脱离其主旨的范围内进行各种变形。此外，在附图中对同一要素标注同一附图标记，并省略重复说明。另外，对于上下左右等位置关系，只要未特别讲明，就基于附图所示的位置关系。并且，装置、构件的尺寸比率并不限于图示的比率。

此外，在本说明书中，有时，将正常运转与人应当应对的异常运转之间的边界称作“阈值1”，将人应当应对的异常运转与应当自动地进行紧急停止的异常运转之间的边界称作“阈值2”。另外，有时将利用压力、氧浓度等使阈值2更具体地数值化后表现出的值称作“基准值”。

(具有紧急反应停止控制部的流化床气相反应装置和使用该装置的反应生成气体的制造方法)

本实施方式的流化床气相反应装置具有以催化剂能够流动的方式收纳有催化剂的反应器、用于向反应器供给原料气体的第一供给管、用于自反应器排出反应生成气体的流出管、设于反应器的冗余的多个温度计ti、处于反应器的稀薄层部的冗余的多个压力计pi、处于流出管的下游的冗余的多个反应生成气体分析器di、以及紧急反应停止控制部。

首先，在异常状态下工作的紧急反应停止控制部在概念上与以正常状态进行反应控制的系统(例如分散控制系统(dcs))不同。反应控制以与运转的状态相配合的方式进行。对于在此所说的运转的状态，可列举出监测对象的测量值(实测值)处于正常运转的范围(简称作“蓝色区域”)、危险运转的范围(简称作“红色区域”)、在正常运转的范围外且还在危险运转的范围外的、具有冗余性的范围(简称作“黄色区域”)。以下，将成为蓝色区域与黄色区域之间的边界的监测对象的测量值也称作阈值1，将成为黄色区域与红色区域之间的边界的监测对象的测量值也称作阈值2。

当作为监测对象以温度为例时，分散控制系统如下那样进行控制：对预定部位的温度是否处在蓝色区域内进行监视，在发现温度欲偏离蓝色区域的倾向时，利用反馈控制和/或前馈控制对使温度上升或下降的因素进行控制，以使温度不偏离蓝色区域。另外，在温度自蓝色区域起超过阈值1而进入黄色区域时，分散控制系统还施加控制，以使温度再次返回蓝色区域。另外，还存在以下情况：在温度进入黄色区域时，反应装置的监视者人为地进行反应控制来施加控制，以使温度再次返回蓝色区域。

另一方面，在异常状态下工作的紧急反应停止控制部对温度是否自黄色区域超过阈值2而进入红色区域进行监视，在温度超过黄色区域而进入了红色区域时，强制性地使反应装置紧急停止。

以上以温度为例，但紧急反应停止控制部是以事先防止流化床气相反应装置的事故为目的而构成的，因此，需要应对涉及流化床气相反应装置的所有的事故。当从这样的观点出发进行研究时，可知，流化床气相反应装置的事故能够大致分为火灾、爆炸以及损坏。首先，根据潜在危险和在风险分析中使用的方法、例如fta(faulttreeanalysis：故障树分析)、hazop(hazardandoperability：危险与可操作性分析)等来挑选用于异常检测的仪器等。其结果，可知，反应器温度、反应器压力、原料气体流量、含氧气体流量、气体流量/含氧气体流量、反应生成气体组成、冷却盘管制冷剂流量、流化床催化剂量、反应生成气体配管的阀、原料气体蒸发器的运转条件、空气压缩机的运转条件是使流化床气相反应装置发生异常的仪器或运转条件。

如此，紧急反应停止控制部所检测的对象除了温度以外，还存在压力、各种气体流量、气体组成等，另外，检测的场所存在反应器、用于向反应器供给原料的各种供给管、流出管等。在对流化床气相反应装置的运转中的异常进行检测之际，一个理想形态的是，从设置于这样的流化床气相反应装置的全部仪器和与流化床气相反应装置相连接的全部设备中检测出1个以上的异常。然而，在高温高压下运行的流化床气相反应装置中，无法排除产生仪器的故障和误动作·不动作的可能性，若在未确保该点的前提下始终对设置于流化床气相反应装置的全部仪器和与流化床气相反应装置相连接的全部设备进行监视并在1个测量值进入红色区域的时刻就欲紧急停止，则在现实中很可能误使正常地运转的仪器和设备紧急停止。另外，从流化床气相反应装置的费用方面考虑，将所有的仪器设置于流化床气相反应装置的各处也缺乏现实性。另外，也并不容易进行假想实验以对设置于流化床气相反应装置的各处的仪器分别单独地设定自蓝色区域起到红色区域为止的范围内的预定值。

因而，从使紧急反应停止控制部正常地运行的观点出发，需要适量地选择所需的检测手段。另外，从排出产生仪器的故障和误动作·不动作的可能性的观点出发，需要使用于异常检测的仪器构成为能够确保相应的可靠性。根据这样的前提，本发明人等对仪器的可靠性的确保和所需的检测手段的选择进行了研究，直至做成具有紧急反应停止控制部的流化床气相反应装置。以下，首先说明仪器的可靠性的确保，之后说明检测手段的选择。

本实施方式的流化床气相反应装置具有冗余的多个温度计ti、冗余的多个压力计pi、以及冗余的多个反应生成气体分析器di作为异常检测用的仪器，该冗余的多个温度计ti设置于反应器，该冗余的多个压力计pi处于反应器的稀薄层部，该冗余的多个反应生成气体分析器di处于流出管的下游，在各场所中示出异常值(红色区域的范围)的仪器超过所设置的仪器总数的一半的情况下，信赖该仪器的值，使流化床气相反应装置紧急停止。这是为了防止在如图1那样各场所的仪器数量为1个时因该唯一的仪器发生故障和误动作·不动作而导致发生以下情况：误使现实中正常地运转的流化床气相反应装置紧急停止的情况、将在现实中异常运转的流化床气相反应装置误认为正常运转而使其继续运行的情况。在此，“冗余的多个”意味着，用多个测量器来测量同一对象。在该意思的范围中，除了将相同种类的测量器设置在同一位置并进行测量之外，既可以使用测量方式不同的多种测量器来测量同一对象(例如温度)，也可以将多个测量器设置在即使测量位置不完全相同但所测量的值在计算上被视为相同的位置范围中，还可以使它们相组合。例如，在图5中，使用ti1、ti2、ti3这3个温度计来测量浓厚层9a的温度，但是，若它们温度在被视为相同的范围内，则可属于“冗余的多个”。另外，对于对稀薄层9b的温度进行测量的温度计ti4、ti5、对稀薄层9b的压力进行测量的压力计pi1、pi2，也是同样的。

紧急反应停止控制部分别自流化床气相反应装置的温度计、压力计、以及反应生成气体分析器接收测量值，在这些测量值通过多数决定方式被判断为异常的情况下，至少通过阻断第一供给管的供给来使流化床气相反应装置的运转紧急停止。

从使用三选二的多数决定方式的观点出发，异常检测用的仪器数量优选为3个。三重化配置仪器，即使在3个输出之中哪一个输出了错误的信号，在余下的两个信号相同的情况下，也能采用该两个信号，因此能够提升可靠性。

此外，对于流量异常，能够通过反应器温度和反应生成气体分析来代替性地检测异常，但为了判断紧急停止，也可以进行流量计的监测。通过直接监测流量，能够更早地发现异常，因此优选进行流量计的监测。由于大多难以在技术上或经济上将许多流量计独立设置，因此，也可以是双重化配置的流量计。在双重化配置仪器的情况下，从防止误动作的观点出发，优选采用二选二的多数决定方式。

图2和图3示出温度计、压力计以及流量计双重化配置后的形态，图4示出流量计被双重化配置且温度计和压力计被三重化配置的形态。此外，在图中，ti表示温度计，pi表示压力计，fi表示流量计。温度计ti分别设置于反应器1的存在有高浓度的催化剂的浓厚层9a和存在相对低浓度的催化剂的稀薄层9b。另外，从监测反应温度的观点出发，温度计必须设置于浓厚层9a，也可以进一步设置于稀薄层9b。另外，压力计pi设置于比旋风分离器的入口靠上的反应器上部。并且，流量计fi分别设置于用于供给原料的供给管，在具有两根以上的供给管在进入反应器之前在中途汇合的构造的情况下，流量计fi设置于各个供给管。

这些温度计和压力计以与多个反应生成气体分析器相组合的方式使用。图7示出反应生成气体分析器双重化配置在比流化床气相反应装置的流出管靠下游的不同部位处的形态。此外，在图中，di表示反应生成气体分析器。

接下来，在说明使用于异常检测的仪器等之前，说明本实施方式的流化床气相反应装置的整体的结构形态。

图2示出表示本实施方式的流化床气相反应装置的第1形态的示意图。在反应器1中，以催化剂能够流动的方式收纳有催化剂，除了具有用于自反应生成气体分离并回收催化剂的旋风分离器7之外，根据需要具有用于主要去除反应器1的浓厚层9a的反应热而控制反应温度的冷却盘管6。

另外，在反应器1连接有用于供给原料气体b的第一供给管4。原料气体b自与反应器1的下部相连接的第一供给管4经由分散管5被供给到反应器1内。第一供给管4的上游也可以具有另外的原料气体d等每种气体的供给管汇合的构造，在该情况下，优选在每种气体的供给管均设置有冗余的多个流量计。

催化剂在催化剂本身的自重和体积、以及原料气体b和后述的含氧气体a的供给量等达到平衡的状态下在反应器1内流动。催化剂的每单位空间的存在量(分布)在比分散管5靠上方的空间中随着自反应器1的下方朝向上方去而逐渐减少。

设置于反应器1的冷却盘管6以控制反应器1的反应热的方式发挥作用，因此主要设置于反应器1的催化剂浓度较高的浓厚层9a。在气相反应中产生的热由在作为除热管的冷却盘管6内流通的制冷剂进行除热，以控制反应温度。

反应器1具有用于在反应器1内自反应生成气体c分离并回收催化剂的旋风分离器7和用于将自旋风分离器7分离出的反应生成气体c自反应器1排出的流出管8。伴随有催化剂的反应生成气体c自旋风分离器7的入口进入旋风分离器7。进入旋风分离器7后的催化剂在旋风分离器7的圆锥部分以描绘出螺旋的方式向下方落下，反应生成气体c被自旋风分离器7的上部向上方延伸的管导向流出管8。在旋风分离器7的圆锥部分的下方，进一步朝向反应器3的下方延伸有管，催化剂在该管中通过并被导向反应器1的下方。另一方面，被导入至在反应器1的下游设置的流出管8的反应生成气体c自流出管8被送向下游工序。

根据需要，自流出管8流出的反应生成气体c在处于下游的反应器出口换热器(未图示)中被空气和/或锅炉水冷却。之后，在急冷塔(参照图7)中，用硫酸来中和反应生成气体中的氨气，去除高沸点物质等和催化剂，进一步进行冷却。自急冷塔流出的反应生成气体被供给至吸收塔(参照图7)。在吸收塔中，使水等溶剂吸收生成物，并送向回收工序。含有自吸收塔顶流出的未反应气体、未回收有机物等的未冷凝气体在废气焚毁设备(参照图7)中进行焚毁处理。

图3示出表示本实施方式的流化床气相反应装置的第2形态的示意图。第2形态的流化床气相反应装置除了在反应器1上连接有用于供给含有氧的含氧气体a的第二供给管2以外，与第1形态同样地构成。含氧气体a自与反应器1的下部相连接的第二供给管2经由分散板3被供给至反应器1内。自多个供给口4供给的原料气体b和通过分散板5分散地供给的含氧气体a以彼此相对的方式供给，交织并混合。

图4示出表示本实施方式的流化床气相反应装置的第3形态的示意图。第3形态的流化床气相反应装置除了温度计和压力计各自三重化配置以外，与第2形态同样地构成。在第3形态中能够使用三选二的多数决定方式。

图5示出表示本实施方式的流化床气相反应装置的第4形态的示意图。第4形态的流化床气相反应装置除了浓厚层的温度计被三重化配置以外，与第2形态同样地构成。在第4形态中能够使用三选二的多数决定方式。在第4形态中，在改变水平方向和高度方向上的位置且温度被视为相同的范围内，利用ti1、ti2、ti3这3个温度计来测量浓厚层9a的温度，在改变水平方向和高度方向上的位置且温度被视为相同的范围内，利用ti4、ti5这两个温度计来测量稀薄层9b的温度，在改变水平方向上的位置且压力被视为相同的范围内，利用pi1、pi2这两个压力计来测量稀薄层9b的压力。如此，通过在测量值实质上被视为相同的范围内设置冗余的多个测量器，能够监视被测量器包围的一定的空间范围内的流化床气相反应装置的运转状态。另外，也可以设为温度计ti1等分别冗余化的结构，对此，在图5中未图示。

(用于异常检测的仪器等)

接下来，从降低误动作和不动作的风险水平的观点出发，说明用于上述异常检测的仪器、运转条件等的分级。如以下的记载和图6所示那样，能够使与火灾、爆炸、损坏或对设备造成致命性的损害(例如催化剂的失活等)的事故有直接联系的异常现象的检测仪器和从运转管理的观点来看重要的仪器全部为异常检测用的仪器。

反应器内的温度计：

当反应器内的温度超过反应器的设计温度并继续上升时，会招致反应器的熔损(损坏)事故。另一方面，在反应器内的温度降低的情况下，在被供给至反应器1的原料气体、含氧气体之中，未反应物增加，存在自排出口流出的反应生成气体c、反应器1内部的气体容易制作爆炸混合气的倾向。由于爆炸混合气存在导致爆炸事故的风险，因此，反应器内的温度是重要的运转管理值。另外，还存在如下情况：对因温度高低而使流化床催化剂发生过氧化或过还原等对催化剂造成不良影响的温度进行规定。因而，作为用于判断紧急停止的值，选择并设定反应器内的温度的预定的上限值和下限值。在图6中，用粗线表示。

反应器内的温度计设置于浓厚层9a或设置于浓厚层9a和稀薄层9b这两层。具体而言，能够设置于比冷却盘管6的上端低的位置和/或比冷却盘管6的上端高的位置。温度计是测量反应器1内部的温度的仪器，优选是具有信号传送功能的温度计。作为温度计的种类，并没有特别限制，只要是在石油化学装置中能够测量温度的温度计即可，优选为热电偶、电阻温度计。

流化床反应的温度比较均匀是其特征，但有可能因有无催化剂存在、反应率、冷却盘管的使用等而产生温度分布。因此，优选的是，利用处于比冷却盘管的上端低的位置的冗余的多个温度计ti来主要监视气相反应活跃的催化剂浓度较高的反应器1的下部(浓厚层9a)的温度，利用处于比冷却盘管的上端高的位置的冗余的多个温度计ti来监视反应器1的上部(稀薄层9b)的温度。在图2和图3的例子中，利用两个温度计ti3和ti4来测量浓厚层9a内的一处，且利用两个温度计ti1和ti2来测量稀薄层9b的一处。在图4的例子中，利用3个温度计ti4、ti5以及ti6来测量浓厚层9a内的一处，且利用3个温度计ti1、ti2以及ti3来测量稀薄层9b的一处。设想因温度计的断线、接线不良等而产生故障的情况，优选进行设计而使其成为失灵保护侧的故障。即，分别设置用于检测高温度和低温度的温度计。通过如此设置，在高温度检测用的温度计发生故障的情况下，指示温度高，在低温度检测用的温度计发生故障的情况下，指示温度低。例如，在图2的ti3和ti4为用于检测高温度的温度计的情况下，优选用于检测低温度的另外的温度计ti3’和ti4’设置在浓厚层9a内的一处。

反应器内的压力计：

当反应器内的压力超过反应器的设计压力并继续上升时，会招致反应器的损坏。另一方面，反应器内的压力的降低有可能会对反应造成某些影响，但很少会直接地与事故相联系。因而，作为用于判断紧急停止的值，选择并设定反应器内的压力的预定的上限值。

反应器内的压力计能够设置于反应器1的稀薄层9b、尤其能够设置于塔顶部。压力计是测量反应器1内部的压力的仪器，优选是显示表压力并具有信号传送功能的压力计。作为压力计的种类，并没有特别限制，只要是能够使用于石油化学装置的压力计即可，优选为布尔登管、波纹式、隔膜式等。压力计只要设置在能够测量反应器的内部压力的位置即可，并不受限定，但由于流化床催化剂内的压力受到催化剂量、催化剂流动的影响，因此，压力计优选设置于稀薄层9b。

另外，由于喷嘴闭塞等喷嘴的不良会对多个压力计造成影响，因此从仪器可靠性的观点出发，与自1个取出喷嘴(日文：取り出しノズル)分支并连接于两个以上的压力计的形态相比，优选的是，压力计和反应器1经由喷嘴以1对1的方式相连接。

原料气体流量计：

原料气体流量计能够设置于第1供给管。当原料气体流量增加时，会使后述的原料气体流量/含氧气体流量也产生变化。当原料气体流量增加时，反应量会变多，因此反应发热增加，反应器温度上升。若能够利用冷却装置来应对，则能够控制反应器温度，但在因原料气体流量急剧的增加等而导致应对不充分的情况下，反应器温度会继续上升而招致反应器的熔损(损坏)事故。作为因原料气体流量的增加而使未反应原料气体异常增加的情况，能够想到例如因原料气体的急剧的增加、原料的失衡而使反应对象不存在的情况、流化床催化剂相对于增加气体量而言不足的情况、因气体的偏流等而使未反应原料气体增加的情况等。在所述情况下，会在反应器下游设备、尤其是废气焚毁设备中产生异常燃烧、爆炸的危险性。另外，未反应原料气体的变化还能够通过后述的反应生成气体组成分析来检测。

另一方面，当原料气体流量减少时，反应热减少，反应器温度降低。当反应器温度降低时，原料气体、含氧气体的未反应物增加，会制作爆炸混合气而招致爆炸。在原料气体流量减少的情况下，也会使原料气体流量/含氧气体流量、以及反应生成气体组成分析值产生变化。

由此，原料气体流量的增减按照时间序列的话是经过原料气体流量/含氧气体流量的增减、反应器温度的增减以及反应生成气体组成分析值的变化而与事故相联系。在此，对于原料气体流量，要考虑以下因素：原料气体流量是流化床气相反应装置的重要的运转条件之一，进行频繁的运转操作，原料气体流量变化是引起异常现象的源头，流量计的测量值的可靠性比较高。因而，虽然存在不会直接地与事故相联系的可能性，但作为用于判断紧急停止的值，也可以选择并设定原料气体流量的预定的上限值和下限值。

此外，流量计是用于对向反应器1供给的气体的流量进行测量的仪器，优选是按照流体的种类相应地进行设置并具有信号传送功能的流量计。流量计的种类只要为能够测量石油化学装置中的气体流体的流量计即可，并不受特别限制，优选为压差式流量计、面积式流量计、涡式流量计、涡轮式流量计、容积式流量计、科里奥利式流量计、超声波流量计。以下，在为含氧气体流量计的情况下也是同样的。

含氧气体流量计：

当含氧气体流量增加时，由作为可燃性气体的原料气体和生成气体以及氧气形成爆炸混合气，并招致爆炸。另一方面，当含氧气体流量减少时，原料气体无法充分地反应，未反应的原料气体增加。担心上述现象在废气焚毁装置等的反应器下游设备中招致异常燃烧、爆炸。含氧气体流量的变化还对原料气体流量/含氧气体流量和反应生成气体组成分析值带来变化。虽然含氧气体流量的异常并不直接与事故相联系，但与原料气体的情况同样地，稳妥的做法是，作为有被选择的必要的测量值来进行处理。因而，作为用于判断紧急停止的值，也可以选择并设定含氧气体流量的预定的上限值和下限值。

含氧气体流量/原料气体流量计：

也可以进一步对含氧气体流量/原料气体进行监测，但这能够用含氧气体流量和原料气体流量来代替。由于含氧气体流量/原料气体是来自两个仪器的运算值，因此，在不使用分散控制系统(dcs)的情况下，需要额外进行运算的系统、例如安全仪表等。在图6中，用细线来表示。

反应生成气体分析器：

反应生成气体包括生成气体、未反应原料气体，若为氧化反应，则还有氧气、根据情况还有氮气等。在通常运转中，从爆炸防止的观点出发，反应生成气体中的氧浓度被管理为小于极限氧浓度。并且，在催化剂在还原气氛下会发生劣化那样的情况下，将反应生成气体中的氧浓度管理在催化剂不发生还原劣化的氧浓度以上。然而，在反应场产生了某些异常的情况下，反应生成气体组成会发生变化。对于这样的情况，即使反应场中的异常的详情不明，若能够监视反应生成气体的组成是否产生了异常，则能够获知产生异常。例如，若气层接触反应为氧化反应，则使反应生成气体所含有的氧浓度为必须测量对象。使氧浓度为必须测量对象的原因在于，即使存在可燃物，若没有氧气，也不会产生爆炸，从防止爆炸的观点出发，测量氧浓度很重要。另外，若气层接触反应为氧化反应以外的反应，则对原料气体浓度和/或生成气体浓度进行测量。因而，作为用于判断紧急停止的值，选择并设定反应生成气体分析的预定的上限值。

反应生成气体分析器di对反应生成气体的分析能够通过连续采样自反应器1流出的反应生成气体来进行。反应生成气体的采样部位(反应生成气体分析器的设置部位)优选如图7所示那样为反应器(出口换热器)与急冷塔之间或急冷塔与吸收塔之间。作为进行氧分析时的分析器，并没有特别限制，例如，可列举出氧化锆式分析器、磁式分析器、激光光谱式分析器、电极式分析器。另外，反应生成物和/或反应未反应物的分析优选使用气相色谱法。由于能够使分析器的污垢较少，因此，更优选在急冷塔与吸收塔之间进行反应生成气体的分析。

冷却盘管制冷剂流量计：

从提升准确性的观点出发，也可以进一步对冷却盘管的制冷剂流量进行监测。当冷却盘管制冷剂流量发生变动时，会对反应温度造成影响。作为在冷却盘管中流通的制冷剂，大多使用饱和温度的水和/或蒸气。在冷却盘管中流通的饱和温度的水吸收在反应中产生的热而使水的一部分(蒸发率5％～30％)蒸发。即使在饱和温度的水的流量增加的情况下，该类型的冷却盘管的除热量也基本上没有变化。在制冷剂为蒸气的情况下，当蒸气流量增加时，除热量倾向于增加，但由于能够使用的蒸气流量的上限存在限制和/或使用蒸气的冷却盘管数量比较少，因此对反应温度带来的影响较少。另一方面，在制冷剂流量减少的情况下，无法再去除反应热，反应温度会上升。即，考虑到冷却盘管制冷剂流量的减少的结果会带来反应器温度升高、冷却盘管流量通常不改变。因而，作为用于判断紧急停止的值，也可以选择并设定冷却盘管制冷剂流量的预定的上限值和下限值。

流化床催化剂量的测量：

也可以进一步对流化床催化剂量进行监测。未设想到在正常运转中流化床催化剂增加。然而，在由于某些原因、例如旋风分离器的不正常而无法捕捉到流化床催化剂从而使流化床催化剂量减少的情况下，存在反应未进行而使未反应物增加的可能性。在这样的情况下，反应生成气体中的原料气体浓度会上升，或者在为氧化反应时氧浓度会上升。因此，在催化剂量减少的情况下，能够通过上述反应生成气体组成的分析来代替性地进行检测。另外，催化剂量的减少还能够通过反应器内的温度的降低来代替性地进行检测。并且，流化床催化剂量还能够利用多个压力计等仪器间接地计算出来。如此，对于流化床催化剂量，能够通过已提到的其他仪器来进行代替性的检测。因而，从费用方面、实现性、或者预先防止错误的紧急停止的观点出发，也可以不作为用于判断紧急停止的值而如上述那样选择并设定，若能够确保所述几点，则作为用于判断紧急停止的值，也可以选择并设定流化床催化剂量。

反应生成气体配管的阀：

也可以进一步观测反应生成气体配管的阀关闭。在安装在用于移送自反应器流出的反应生成气体的配管上的阀因某些原因而向关闭方向做动作的情况下，反应器的压力会上升，存在招致反应器的损坏的可能性。因此，由于阀的关闭会使反应器压力变高等，因此，阀的关闭能够通过压力计来代替性地进行检测。如此，对于反应生成气体配管的阀关闭，能够通过已提到的其他仪器来进行代替性的检测。因而，从费用方面、实现性、或者预先防止错误的紧急停止的观点出发，也可以不作为用于判断紧急停止的值而如上述那样选择并设定，若能够确保所述几点，则作为用于判断紧急停止的值，也可以选择并设定反应生成气体配管的阀。

原料气体蒸发器的运转条件·状态：

也可以进一步观测原料气体蒸发器的运转异常。原料气体蒸发器的运转受到载热体的流量和温度、原料气体蒸发器内的原料液位、原料气体蒸发器内的压力等的影响，并会对原料气体流量带来影响。因此，原料气体蒸发器的运转异常能够通过原料气体流量来代替性地进行检测。另外，对原料气体蒸发器的运转带来影响的各条件存在难以对反应器运转直接带来影响的倾向。如此，与原料气体蒸发器的运转条件·状态有关的异常检测能够通过已提到的其他仪器来进行代替性的检测。因而，从费用方面、实现性、或者预先防止错误的紧急停止的观点出发，也可以不作为用于判断紧急停止的值而如上述那样选择并设定，若能够确保所述几点，则作为用于判断紧急停止的值，也可以选择并设定原料气体蒸发器的运转条件·状态。

空气压缩机的运转条件·状态：

也可以进一步观测空气压缩机的运转异常。空气压缩机的运转受到作为压缩机的驱动源的蒸气或电的供给状况、作为空气供给目的地的反应器的压力的影响，并会对含氧气体流量带来影响。因此，空气压缩机的运转异常能够通过含氧气体流量来代替性地进行检测。如此，与空气压缩机的运转条件·状态有关的异常检测能够通过已提到的其他仪器来进行代替性的检测。因而，从费用方面、实现性、或者预先防止错误的紧急停止的观点出发，也可以不作为用于判断紧急停止的值而如上述那样选择并设定，若能够确保所述几点，则作为用于判断紧急停止的值，也可以选择并设定空气压缩机的运转条件·状态。

(阈值)

在本实施方式中，关于多个温度计ti、压力计pi、以及反应生成气体分析器di，在应用多数决定方式得到的值超过预定的阈值的情况下，紧急反应停止控制部至少通过阻断第一供给管的供给来使流化床气相反应装置的运转紧急停止。具体而言，在存在催化剂的情况下供给原料气体以进行气相反应的反应工序中，监视与下述第一基准值～第六基准值分别相对的实测值，在产生了下述状态(a1)～状态(c3)这6个状态中的至少1个状态的情况下使流化床气相反应装置的运转紧急停止。

状态(a1)：将反应器的设计温度和从保护催化剂的观点出发设定的最高温度中的任一较低的温度的90％～100％的值设为第一基准值，示出比第一基准值大的实测值的温度计ti的数量超过温度计ti的总数的一半

状态(a2)：将使催化剂的活性降低、未反应增加且在反应器中制作爆炸混合气的温度和下游设备中产生异常燃烧的温度中的任一较高的温度的100％～120％的值设为第二基准值，示出比第二基准值小的实测值的温度计ti的数量超过温度计ti的总数的一半

状态(b)：将反应器的设计压力的70％～85％的值设为第三基准值，示出比第三基准值大的实测值的压力计pi的数量超过压力计pi的总数的一半

状态(c1)：将爆炸极限氧浓度的40％～100％的值设为第四基准值，示出比第四基准值大的实测值的反应生成气体分析器di的数量超过反应生成气体分析器di的总数的一半

状态(c2)：将导致产生催化剂的还原劣化的氧浓度的100％～120％的值设为第五基准值，示出比第五基准值小的实测值的反应生成气体分析器di的数量超过反应生成气体分析器di的总数的一半

状态(c3)：将原料气体浓度的设计值的150％～300％的值设为第六基准值，示出比第六基准值大的实测值的反应生成气体分析器di的数量超过反应生成气体分析器di的总数的一半

另外，本实施方式的流化床气相反应装置还具有设于第一供给管的冗余的多个原料气体流量计fi，监视与下述第七基准值和第八基准值分别相对的实测值，在产生了下述状态(d1)和状态(d2)这两个状态中的至少1个状态的情况下，紧急反应停止控制部能够至少通过阻断第一供给管的供给来使流化床气相反应装置的运转紧急停止。

状态(d1)：将导致成为使催化剂失活的氧浓度的设想原料气体流量值、导致成为反应器的设计温度的设想原料气体流量值、以及导致成为使催化剂劣化的温度的设想原料气体流量值中的最低的流量值的85％～100％的值设为第七基准值，示出比第七基准值大的实测值的原料气体流量计fi的数量超过原料气体流量计fi的总数的一半

状态(d2)：将使流出管中的氧浓度成为极限氧浓度的设想原料气体流量值的100％～120％的值设为第八基准值，示出比第八基准值小的实测值的原料气体流量计fi的数量超过原料气体流量计fi的总数的一半

并且，流化床气相反应装置还具有用于向反应器供给含氧气体的第二供给管和设于第二供给管的冗余的多个含氧气体流量计fi，监视与下述第九基准值和第十基准值分别相对的实测值，在产生了下述状态(e1)和状态(e2)这两个状态中的至少1个状态的情况下，紧急反应停止控制部能够至少通过阻断第一供给管的供给来使流化床气相反应装置的运转紧急停止。

状态(e1)：将使流出管中的氧浓度成为极限氧浓度的设想含氧气体流量值的85％～100％的值设为第九基准值，示出比第九基准值大的实测值的含氧气体流量计fi的数量超过含氧气体流量计fi2的总数的一半

状态(e2)：将导致成为使催化剂失活的氧浓度的设想含氧气体流量的100％～120％的值设为第十基准值，示出比第十基准值小的实测值的含氧气体流量计fi的数量超过含氧气体流量计fi2的总数的一半

反应器温度的上限和下限的阈值：

状态(a1)是用于对反应器温度的上限的阈值进行设定的条件，将反应器的设计温度和从保护催化剂的观点出发设定的最高温度中的任一较低的温度的90％～100％的值设为第一基准值。另外，状态(a2)是用于对反应器温度的下限的阈值进行设定的条件，将因反应温度降低使催化剂的活性降低、未反应增加且在反应器中制作爆炸混合气的温度和下游设备中产生异常燃烧的温度中的任一较高的温度的100％～120％的值设为第二基准值。

关于状态(a1)，本发明人等通过模拟研究了反应温度的动态特性。根据研究结果可知，反应温度自稳定值起达到上限的阈值的时间是几分钟～几十分钟，是比较缓慢的速度。并且，从实机装置的运转的实际状况等来看，还发现了，在气相反应中，当通过紧急停止使反应停止时，反应温度即刻降低。根据这些见解，第一基准值的上限能够为最高使用温度(反应器的设计温度和从保护催化剂的观点出发设定的最高温度中的任一较低的温度)的100％。另外，从能早期检测出来的观点出发，第一基准值的下限优选较低，但考虑到条件变动时等的温度变动所导致的误动作，第一基准值的下限采用最高使用温度的90％。

对于状态(a2)，与状态(a1)同样地进行模拟，研究了反应温度的动态特性。根据研究结果发现，反应温度自稳定值起达到下限的阈值的时间是几分钟～几十分钟，是比较缓慢的速度。并且，从实机装置的运转的实际状况等来看，还发现了，在气相反应中，当通过紧急停止使反应停止时，能够立即解除爆炸混合气的形成。根据这些见解，第二基准值的下限能够为最低使用温度(在反应器中制作爆炸混合气的温度和下游设备中产生异常燃烧的温度中的任一较高的温度)的100％。另外，从能早期检测出来的观点出发，第二基准值的上限优选较高，但考虑到条件变动时等的温度变动所导致的误动作，第二基准值的上限采用最低使用温度的120％。

图8示出状态(a1)和状态(a2)中的紧急停止流程图。如图8所示，冗余的多个温度计ti持续监测设置场所的温度直到反应结束为止。在图8中，判断通过多数决定方式被认为具有可靠性的温度是否超过温度的上限阈值1而进入黄色区域，在进入黄色区域的情况下，朝向使温度降低的方向施加反馈控制和/或前馈控制。在尽管施加该控制但温度继续上升、且通过多数决定方式被认为具有可靠性的温度超过温度的上限阈值2而进入了红色区域的情况下，启动本实施方式的紧急停止。此外，在此，上限阈值2是在状态(a1)中作为第一基准值设定的值。

另一方面，对于冗余的多个温度计ti，还对其通过多数决定方式被认为具有可靠性的温度是否超过温度的下限阈值1而进入黄色区域进行判断，在进入黄色区域的情况下，朝向使温度上升的方向施加反馈控制和/或前馈控制。在尽管施加该控制但温度继续下降、且通过多数决定方式被认为具有可靠性的温度超过温度的下限阈值2而进入了红色区域的情况下，启动本实施方式的紧急停止。在此，下限阈值2是在状态(a2)中作为第二基准值设定的值。在图8中，成为在对重要性比较高的状态(a1)进行判断之后对状态(a2)进行判断的流程，但并不特别受此限制。

反应器压力的上限的阈值：

状态(b)是用于对反应器压力的上限的阈值进行设定的条件，将反应器的设计压力的70％～85％的值设为第三基准值。另外，如上所述，反应器压力的下限的阈值并不受特别限制。

关于状态(b)，本发明人等通过模拟研究了反应器压力的动态特性。根据研究结果可知，反应器压力自稳定值起达到上限的阈值的时间是数十秒的级别，比较快。从实机装置的运转的实际状况等来看，发现了，在气相反应中，当通过紧急停止使气体供给停止时，反应器压力即刻降低。考虑到比较快地产生压力上升这样的模拟结果，使第三基准值的上限为设计压力的85％，相对于启动紧急停止后的动作、例如控制阀的关闭动作的时间等具有富余。另外，从能早期检测出来的观点出发，第三基准值的下限优选较低，但考虑到条件调整时的压力升高所导致的误动作，第三基准值的下限采用设计压力的70％。

图9示出状态(b)中的紧急停止流程图。如图9所示，冗余的多个压力计pi持续监测设置场所的温度直到反应结束为止。在图9中，判断通过多数决定方式被认为具有可靠性的压力是否超过压力的上限阈值1而进入黄色区域，在进入黄色区域的情况下，朝向使压力降低的方向施加反馈控制和/或前馈控制。在尽管施加该控制但压力继续上升、且通过多数决定方式被认为具有可靠性的压力超过压力的上限阈值2而进入了红色区域的情况下，启动本实施方式的紧急停止。此外，在此上限阈值2是在状态(b)中作为第三基准值设定的值。

反应生成气体组成的上限的阈值：

状态(c1)是用于从防止爆炸的观点出发对反应生成气体的氧浓度的上限的阈值进行设定的条件，将爆炸极限氧浓度的40％～100％的值设为第四基准值。另外，状态(c2)是用于从防止催化剂劣化的观点出发对反应生成气体的氧浓度的下限的阈值进行设定的条件，将导致产生催化剂的还原劣化的氧浓度的100％～120％的值设为第五基准值。并且，状态(c3)是用于从废气焚毁装置中的处理能力的观点出发对反应生成气体中的原料气体浓度的上限的阈值进行设定的条件，将原料气体浓度的设计值的150％～300％的值设为第六基准值。此外，在此，“原料气体浓度的设计值”指的是供给到反应器的原料气体的0.5％～10％的值。通常，在反应器中，原料气体的转化率并不是100％，相当于上述原料气体浓度的设计值的原料气体以未反应的状态残留下来。在反应器中，在因某些原因而使原料气体的转化率降低的情况下，成为向用于对原料气体进行焚毁处理的废气焚毁装置供给过量的原料气体的状况。这样一来，原料气体处理变得过多，存在废气焚毁装置失控的风险。

关于状态(c1)，本发明人等通过模拟研究了反应生成气体的氧浓度的动态特性。根据研究结果可知，氧浓度自稳定值起达到上限的阈值的时间是几分钟～几十分钟，是比较缓慢的速度。并且，从实机装置的运转的实际状况等来看，还发现了，在气相反应中，当通过紧急停止使反应停止时，氧浓度会即刻降低。根据这些见解，第四基准值的上限能够为爆炸极限氧浓度的100％。另外，从能早期检测出来的观点出发，第四基准值的下限优选较低，但考虑到条件变动时的误动作，采用爆炸极限氧浓度的40％。

关于状态(c2)，与状态(c1)同样地进行模拟，研究了反应生成气体的氧浓度的动态特性。根据研究结果可知，可知，氧浓度自稳定值起达到下限的阈值的时间是几分钟～几十分钟，是比较缓慢的速度。并且，从实机装置的运转的实际状况等来看，还发现了，在气相反应中，当通过紧急停止使反应停止时，由于温度下降，因此催化剂的劣化立即被抑制。根据这些见解，第五基准值的下限能够为最低使用氧浓度的100％。另外，从能早期检测出来的观点出发，第五基准值的上限优选较高，但考虑到条件变动时的误动作，采用最低使用氧浓度的120％。

关于状态(c3)，与状态(c1)同样地进行了模拟，研究了反应生成气体的原料气体浓度的动态特性。根据研究结果可知，反应生成气体中的原料气体浓度自稳定值起达到上限的阈值的时间是几分钟～几十分钟，是比较缓慢的速度。并且，从实机装置的运转的实际状况等来看，还发现了，在气相反应中，当通过紧急停止使反应停止时，反应生成气体中的原料气体流量即刻降低。根据这些见解，从防止误动作和能早期检测出来的观点出发，能够将第六基准值的下限设定为原料气体浓度的设计值的150％。另外，第六基准值的上限取决于废气焚毁装置的设备能力，采用原料气体浓度的设计值的300％。

在图10中示出状态(c1)～状态(c3)中监测氧浓度和原料气体浓度的情况下的紧急停止流程图。如图10所示，冗余的多个反应生成气体分析器di对设置场所中的反应生成气体组成进行持续监测直到反应结束为止。在图10中，判断通过多数决定方式被认为具有可靠性的反应生成气体组成(氧浓度、原料气体浓度、或其他可燃性气体浓度)是否超过反应生成气体组成的上限阈值1而进入黄色区域，在进入黄色区域的情况下，朝向使反应生成气体组成正常化的方向施加反馈控制和/或前馈控制。在尽管施加该控制但反应生成气体组成继续变化、且通过多数决定方式被认为具有可靠性的反应生成气体组成超过反应生成气体组成的上限阈值2而进入了红色区域的情况下，启动本实施方式的紧急停止。此外，在此，上限阈值2是用于从防止爆炸的观点出发对反应生成气体的氧浓度的上限的阈值进行设定的条件，是在状态(c1)中作为第四基准值设定的值，或者是用于从废气焚毁装置中的处理能力的观点出发对反应生成气体中的原料气体浓度的上限的阈值进行设定的条件，是在状态(c3)中作为第六基准值设定的值。

另一方面，冗余的多个反应生成气体分析器di对通过多数决定方式被认为具有可靠性的反应生成气体组成(氧浓度、原料气体浓度、或其他可燃性气体浓度)是否超过反应生成气体组成的下限阈值1而进入黄色区域进行判断，在进入黄色区域的情况下，朝向使反应生成气体组成正常化的方向施加反馈控制和/或前馈控制。在尽管施加该控制但反应生成气体组成继续变化、且通过多数决定方式被认为具有可靠性的反应生成气体组成超过反应生成气体组成的下限阈值2而进入了红色区域的情况下，启动本实施方式的紧急停止。此外，在此，下限阈值2是用于从防止催化剂劣化的观点出发对反应生成气体的氧浓度的下限的阈值进行设定的条件，是在状态(c2)中作为第五基准值设定的值。

原料气体流量的上限和下限的阈值：

状态(d1)是用于对原料气体流量的上限的阈值进行设定的条件，是从对原料气体供给系统的异常所导致的流量增加进行检测的观点以及对导致异常现象的流量增加进行检测的观点出发来决定的。然而，定量地推断原料气体流量的变化对温度、压力、气体组成造成的影响需要诸多前提条件，实质上难以确定流量值的情况很多。因此，通过计算来求出仅原料气体流量单纯增加的情况下的影响，并决定流量值。具体而言，(1)当原料气体流量增加时，反应器温度上升且氧气消耗量增加，氧浓度降低。若将低氧气氛下的催化剂的还原所导致的失活设想为异常现象，则能够计算出导致成为使催化剂失活的氧浓度的设想原料气体流量值。(2)当原料气体流量增加时，反应器温度上升。若将反应器的熔损设想为异常现象，则能够计算出导致成为反应器的设计温度的设想原料气体流量值。(3)当原料气体流量增加时，反应器温度上升。若将高反应温度气氛下的催化剂的劣化设想为异常现象，则能够计算出导致成为使催化剂劣化的温度的设想原料气体流量值。采用利用以上(1)～(3)求出的设想原料气体流量值中的最小值，在状态(d1)中，将该最小值的85％～100％设为第七基准值。

关于状态(d1)，本发明人等通过模拟研究了原料气体流量对温度、压力、气体组成造成的影响的动态特性。根据研究结果可知，原料气体流量自稳定值起达到上限的阈值的时间是几分钟～几十分钟，是比较缓慢的速度。并且，从实机装置的运转的实际状况等来看，能够通过紧急停止使原料气体立即停止供给。根据这些见解，第七基准值的上限能够为设想原料气体流量值的100％。另外，从能早期检测出来的观点出发，第七基准值的下限优选较低，但考虑到条件变动时的误动作，采用设想原料气体流量值的85％。

另外，作为抑制在反应器下游产生的另外的异常现象的观点，能够想到原料气体流量的增加部分未在反应器内发生反应、而在后续工序的废气焚毁装置中被焚毁的情况。从废气焚毁装置的焚毁能力和燃烧生成气体的处理的观点出发，能够燃烧的可燃性气体量受到限定，因此，还能够将能够燃烧的可燃性气体量的85％～100％作为基准一同使用。

另外，状态(d2)是用于对原料气体流量的下限的阈值进行设定的条件，是从对原料气体供给系统的异常所导致的流量减少进行检测的观点以及对导致异常现象的流量减少进行检测的观点出发来决定的。然而，定量地推断原料气体流量的变化对温度、压力、气体组成造成的影响需要诸多前提条件，实质上难以确定流量值的情况很多。因此，通过计算来求出仅原料气体流量单纯减少的情况下的影响，并决定流量值。具体而言，当原料气体流量减少时，氧气消耗量减少，氧浓度上升。若将爆炸混合气形成设想为异常现象，能够计算出使流出管中的氧浓度成为极限氧浓度的设想原料气体流量值。在状态(d2)中，将使流出管中的氧浓度成为极限氧浓度的设想原料气体流量值的100％～120％的值设为第八基准值。

关于状态(d2)，本发明人等通过模拟研究了原料气体流量对温度、压力、气体组成造成的影响的动态特性。根据研究结果可知，原料气体流量自稳定值起达到下限的阈值的时间是几分钟～几十分钟，是比较缓慢的速度。并且，从实机装置的运转的实际状况等来看，还发现了，在气相反应中，当通过紧急停止使反应停止时，爆炸混合气的形成立即消失。根据这些见解，第八基准值的下限能够为设想最低流量的100％。另外，从能早期检测出来的观点出发，第八基准值的上限优选较高，但考虑到条件变动时的误动作，采用设想最低流量的120％。

含氧气体流量的上限和下限的阈值：

状态(e1)是用于对含氧气体流量的上限进行设定的条件，是从对含氧气体供给系统的异常所导致的流量增加进行检测的观点以及对导致异常现象的流量增加进行检测的观点出发来决定的。然而，定量地推断含氧气体流量的变化对温度、压力、气体组成造成的影响需要诸多前提条件，实质上难以确定流量值的情况很多。因此，通过计算来求出仅含氧气体流量单纯增加的情况下的影响，并决定流量值。具体而言，当含氧气体流量增加时，氧浓度上升，形成爆炸混合气，会招致爆炸。若将爆炸混合气形成设想为异常现象，能够计算出使流出管中的氧浓度成为极限氧浓度的设想含氧气体流量值。在状态(e1)中，将使流出管中的氧浓度成为极限氧浓度的设想含氧气体流量值的85％～100％的值设为第九基准值。

关于状态(e1)，本发明人等通过模拟研究了含氧气体流量对温度、压力、气体组成造成的影响的动态特性。根据研究结果可知，含氧气体流量自稳定值起达到上限的阈值的时间是几分钟～几十分钟，是比较缓慢的速度。并且，从实机装置的运转的实际状况等来看，能够通过紧急停止使含氧气体立即停止供给。根据这些见解，第九基准值的上限能够为所述设想含氧气体流量值的100％。另外，从能早期检测出来的观点出发，第九基准值的下限优选较低，但考虑到条件变动时的误动作，采用所述设想含氧气体流量值的85％。

状态(e2)是用于对含氧气体流量的下限进行设定的条件，是从对含氧气体供给系统的异常所导致的流量减少进行检测的观点以及对导致异常现象的流量减少进行检测的观点出发来决定的。然而，定量地推断含氧气体流量的变化对温度、压力、气体组成造成的影响需要诸多前提条件，实质上难以确定流量值的情况很多。因此，通过计算来求出仅含氧气体流量单纯减少的情况下的影响，并决定流量值。具体而言，当含氧气体流量减少时，氧浓度降低。若将低氧气氛下的催化剂的还原所导致的失活设想为异常现象，则能够计算出导致成为使催化剂失活的氧浓度的设想原料气体流量值。在状态(e2)中，将导致成为使催化剂失活的氧浓度的设想含氧气体流量的100％～120％的值设为第十基准值。

另外，作为抑制在反应器下游产生的另外的异常现象的观点，当含氧气体流量减少时，能够想到原料气体的一部分在反应器内未与氧气发生反应而成为未反应气体并在后续工序的废气焚毁装置中被焚毁的情况。从废气焚毁装置的焚毁能力和燃烧生成气体的处理的观点出发，能够燃烧的可燃性气体量受到限定，因此，还能够将能够燃烧的可燃性气体量的100％～120％作为基准一同使用。

关于状态(e2)，本发明人等通过模拟研究了含氧气体流量对温度、压力、气体组成造成的影响的动态特性。根据研究结果可知，含氧气体流量自稳定值起达到下限的阈值的时间是几分钟～几十分钟，是比较缓慢的速度。并且，从实机装置的运转的实际状况等来看，还发现了，在气相反应中，当通过紧急停止使反应停止时，由于温度下降，因此催化剂的劣化立即被抑制且可燃性气体的生成立即消失。根据这些见解，第十基准值的下限能够为设想最低流量的100％。另外，从能早期检测出来的观点出发，第十基准值的上限优选较高，但考虑到条件变动时的误动作，采用设想最低流量的120％。

在图11中示出状态(d1)～状态(e2)中的紧急停止流程图。如图11所示，冗余的多个原料气体流量计fi和含氧气体流量计fi(以下，还统称为“流量计fi”)对设置场所中的流量进行持续监测直到反应结束为止。在图11中，判断通过多数决定方式被认为具有可靠性的流量是否超过流量的上限阈值1而进入黄色区域，在进入黄色区域的情况下，朝向使流量降低的方向施加反馈控制和/或前馈控制。在尽管施加该控制但流量继续上升、且通过多数决定方式被认为具有可靠性的流量超过流量的上限阈值2而进入了红色区域的情况下，启动本实施方式的紧急停止。此外，在此，上限阈值2是在状态(d1)和(e1)中作为第七基准值和第九基准值设定的值。

另一方面，冗余的多个流量计fi还对通过多数决定方式被认为具有可靠性的流量是否超过流量的下限阈值1而进入黄色区域进行判断，在进入黄色区域的情况下，朝向使流量上升的方向施加反馈控制和/或前馈控制。在尽管施加该控制但流量继续下降、且通过多数决定方式被认为具有可靠性的流量超过流量的下限阈值2而进入了红色区域的情况下，启动本实施方式的紧急停止。在此，下限阈值2是在状态(d2)和(e2)中作为第八基准值和第十基准值设定的值。在图11中，成为在对重要性比较高的状态(d1)和状态(e1)进行判断之后对状态(d2)和状态(e2)进行判断的流程，但并不特别受此限制。

(检测出异常的情况下的动作)

在对异常进行检测的仪器中的哪个仪器检测出异常的情况下，朝向停止方向对反应器进行操作。从使反应停止的观点出发，将向反应器供给的气体全部阻断。即，停止向反应器供给原料气体和含氧气体。对于气体的阻断，优选的是，不仅使用于控制流量的控制阀(cv)关闭，而且还设置阻断阀并使阻断阀关闭。其原因在于，设想到自cv产生的泄漏，从防止泄漏的观点出发，设置阻断阀并进行双重化配置。确保从反应器流出的气体的去处，防止反应器发生加压、损坏。通常，自反应器流出的气体按照反应器→急冷塔→吸收塔→废气焚毁设施→大气的顺序流动，但在紧急停止时，使阻断阀自动地工作，成为反应器→急冷塔→废气焚毁设备→大气的顺序。未与吸收塔相关联的原因在于，在具有多台反应器且共用吸收塔的情况下，不使非稳定状态的气体进入通有正常的反应生成气体的吸收塔。利用非活性气体对反应器内的气体进行的吹扫并不是必须的，但从防止流化床催化剂在高温且存在反应生成气体气氛下发生性能劣化的观点出发，也可以利用非活性气体将反应生成气体赶出去。在未利用非活性气体来吹扫反应器内的气体的情况下，在反应停止后，反应器温度会降低，因此，作为反应器的负压对策，较佳的是，为了不成为负压而使适量的非活性气体流动。作为非活性气体，优选使用氮气。

由于供给到停止后的反应器中的空气是不需要的，因此，优选使空气压缩机停止。向冷却盘管供给的制冷剂也可以维持其本来的状态。

(反应)

作为使用本实施方式的流化床气相反应装置进行的流化床气相反应，并没有特别限定，例如，可列举出氧化反应、氨氧化反应、烷基化反应。另外，气相反应既可以是放热反应，也可以是吸热反应，但从本实施方式的紧急停止的必要性的观点出发，优选为放热反应。

作为反应原料，只要成为气相反应的原料即可，并未特别限定，可列举出例如烷烃、烯烃、醇、芳香族烃。具体而言，在为上述氨氧化反应的情况下，能够将烃等有机化合物、氧气、空气等氧化剂、以及氨气用作反应原料。作为成为氨氧化反应的原料之一的烃的例子，可列举出烷烃和/或烯烃。有机化合物和氧化剂分别单独使用1种或两种以上组合使用。

作为烷烃，并没有特别限制，例如，可列举出甲烷、乙烷、丙烷、n－丁烷、异丁烷。另外，作为烯烃，并没有特别限制，例如，可列举出乙烯、丙烯、n－丁烯、异丁烯、t－丁烯。其中，从作为生成的腈化合物的化学品中间原料的价值的观点出发，作为烷烃，优选为丙烷和/或异丁烷，作为烯烃，优选为丙烯和/或异丁烯。

另外，作为向反应器内填充的气相反应的催化剂，其只要为通常使用于该反应的固体催化剂即可，并没有特别限定，例如，可列举出担载在二氧化硅等上的金属氧化物催化剂。

实施例

以下，为了更具体地说明本发明，说明将丙烯、氨气以及空气供给至立式圆筒型的流化床反应器且实施了丙烯的氨氧化反应的情况下的模拟的结果。但是，本发明不受以下的实施例任何限定。

首先，将实施的模拟条件表示在表1中。此外，作为流化床气相反应装置，设想了具有图3的结构的流化床气相反应装置。此外，作为气相反应，使原料气体为丙烯，使其他的原料气体为氨气，使含氧气体为空气，设想了氨氧化反应。

(表1)

(实施例1)

在上述表1所述的条件下，在保持原料气体流量和空气流量的状态下，进行设想到冷却盘管的制冷剂丧失时的反应温度的模拟。将冷却盘管的制冷剂丧失时刻设为0min，将自冷却盘管的制冷剂丧失起的反应器内的温度变化(实线)表示在图12中。当利用冗余的多个温度计ti测得的反应器内的温度成为500℃(表1的反应温度的高基准值(第一基准值))且达到状态(a1)时，进行紧急停止而阻断了原料气体和空气向反应器的供给。其结果，反应温度如虚线那样降温。

(实施例2)

在上述表1所述的条件下，进行了设想到丙烯的供给减少时的模拟。将丙烯流量的开始减少时刻设为0min，将丙烯流量每分钟减少1％的情形(实线)和丙烯流量每分钟减少5％的情形(虚线)的反应温度的变化表示在图13中。当通过冗余的多个温度计ti测得的反应器内的温度成为410℃(表1的反应温度的低基准值(第二基准值))且达到状态(a2)时，进行紧急停止而阻断了原料气体和空气向反应器的供给。其结果，确认到消除了爆炸混合气的形成。

(实施例3)

在上述表1所述的条件下，进行了设想到急冷塔出口的阀关闭而反应生成气体未自反应器排出时的模拟。将急冷塔出口的阀的关闭时刻设为0sec，将自急冷塔出口的阀的关闭起的反应器内的压力变化(实线)表示在图14中。当通过冗余的多个压力计pi测得的反应器内的压力成为1.5kg/cm²g(表1的反应器压力的高基准值(第三基准值))且达到状态(b)时，进行紧急停止而阻断了原料气体和空气向反应器的供给，打开了放泄阀。其结果，反应器压力如虚线那样下降。

(实施例4)

在上述表1所述的条件下，进行了设想到空气供给的增加时的模拟。将原料空气流量的增加开始时刻设为0min，将空气流量每分钟增加5％的情形(实线)和空气流量每分钟增加10％的情形(虚线)的氧浓度的变化表示在图15中。当通过冗余的多个反应生成气体分析器di测得的氧浓度成为7％(表1的氧浓度的高基准值(第四基准值))且达到状态(c1)时，进行紧急停止而阻断了原料气体和空气向反应器的供给。其结果，氧浓度如单点划线那样下降。

(比较例1－1)

除了将反应温度的高基准值设为445℃(阈值的89％)以外，进行了与实施例1相同的模拟。其结果，虽然在正常运转的范围内，但有时反应工序中的反应温度因上下移动(波动)而达到445℃，因此，反应器错误地进行紧急停止。

(比较例1－2)

除了将反应温度的高基准值设为510℃(阈值的102％)以外，进行了与实施例1相同的模拟。其结果，担心在反应器进行紧急停止之前对反应器的材质带来不良影响。

(比较例2－1)

除了将反应温度的低基准值设为350℃(阈值的97％)以外，进行了与实施例2相同的模拟。其结果，反应气体形成爆炸混合气，担心产生反应器下游设备的火灾、爆炸现象。

(比较例2－2)

除了将反应温度的低基准值设为435℃(阈值的121％)以外，进行了与实施例2相同的模拟。其结果，虽然在正常运转的范围内，但有时反应工序中的反应温度因上下移动(波动)而达到435℃，因此，反应器错误地进行紧急停止。

(比较例3－1)

除了将反应器压力的高基准值设为1.3kg/cm²g(阈值的65％)以外，进行了与实施例3相同的模拟。其结果，虽然在正常运转的范围内，但实机运转的启动和/或关机操作时反应器压力有时接近1.3kg/cm²g，因此，反应器错误地进行紧急停止。

(比较例3－2)

除了将反应器压力的高基准值设为1.8kg/cm²g(阈值的90％)以外，进行了与实施例3相同的模拟。其结果可知，当紧急停止引起降压延迟时，反应器压力有可能接近2.0kg/cm²g(反应器的设计压力)。

(比较例4－1)

除了将氧浓度的高基准值设为4％(阈值的33％)以外，进行了与实施例4相同的模拟。其结果，虽然在正常运转的范围内，但在实机运转的启动和/或关机操作时，氧浓度有时接近4％，反应器错误地进行紧急停止。

(比较例4－2)

除了将氧浓度的高基准值设为13％(阈值的108％)以外，进行了与实施例4相同的模拟。其结果可知，在进行紧急停止之前，氧浓度超过了极限氧浓度，是火灾、爆炸的可能性较高的状态。

产业上的可利用性

本发明的方法能够有效地用作使用流化床气相反应装置由原料气体来制造反应生成气体的方法。尤其是，从流化床气相反应装置的安全运转这样的观点出发，作为流化床气相反应装置的紧急停止方法是有用的。

附图标记说明

1、反应器；2、含氧气体导入管；3、含氧气体分散板；4、原料气体导入管；5、原料气体分散管；6、冷却盘管；7、旋风分离器；8、流出管；9a、浓厚层；9b、稀薄层；a、含氧气体；b、原料气体；c、反应生成气体；d、另一原料气体；pi、压力指示计；ti、温度指示计；fi、流量指示计；di、反应生成气体分析器。