CN112351835A - 催化剂反应器 - Google Patents

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CN112351835A CN201980041408.4A CN201980041408A CN112351835A CN 112351835 A CN112351835 A CN 112351835A CN 201980041408 A CN201980041408 A CN 201980041408A CN 112351835 A CN112351835 A CN 112351835A
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吉田香织
菅利喜雄
松本直也
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Mitsubishi Heavy Industries Ltd
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Abstract

一实施方式所涉及的催化剂反应器具备：催化剂单元，其包括至少一个催化剂，所述催化剂具有形成有多个沿轴向延伸的流路的结构即蜂窝结构；反应器壳体，其收纳所述催化剂单元；以及密封板，其将所述催化剂单元的外周与所述反应器壳体的内周之间封堵，所述密封板在所述催化剂单元中的流动于所述反应器壳体内的流体的流动的上游侧的端部，将所述催化剂单元的外周与所述反应器壳体的内周之间封堵。

Description

催化剂反应器
技术领域
本发明涉及催化剂反应器。
背景技术
例如，在设置于火力发电设备等的脱硝装置中，在脱硝装置的反应器内收纳有催化剂(参照专利文献1)。
另外，例如，在对通过煤、重质油等的气化而得到的生成气体进行精制的设备中，在用于将生成气体所包含的硫化物中的COS(硫化羰)变换为H2S(硫化氢)的反应器内收纳有催化剂(参照专利文献2)。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特许第4436005号公报
专利文献2：日本特许第3764568号公报
发明内容
发明要解决的课题
作为在上述的专利文献1、2所记载的反应器收纳的催化剂，例如能够使用具有形成有多个沿轴向延伸的流路的结构即蜂窝结构的催化剂。具有这种蜂窝结构的催化剂可以通过挤出成形而形成为圆柱形状、四棱柱形状，但径向的尺寸取决于挤出成形所使用的模具的大小。
因此，如上述的专利文献1、2所记载的反应器那样，在用于设备的反应器中，相对于反应器的径向的尺寸、即与在反应器内流动的气体的流动方向正交的方向的尺寸，具有蜂窝结构的催化剂的尺寸较小。因此，如上述的专利文献1、2所记载的反应器那样，在用于设备的反应器中，沿反应器的径向配置多个具有蜂窝结构的催化剂。
在像这样沿反应器的径向配置多个具有蜂窝结构的催化剂的情况下，例如，当在催化剂与反应器的内周面之间存在间隙时，气体会从该间隙绕过催化剂而流动，不能使气体与催化剂高效地接触。因此，考虑对在该间隙流动的气体进行抑制，但在上述的专利文献1、2中，没有公开用于对在该间隙流动的气体进行抑制的具体对策。
鉴于上述的情况，本发明的至少一实施方式的目的在于，使在催化剂反应器内流动的流体与具有蜂窝结构的催化剂高效地接触。
用于解决课题的方案
(1)本发明的至少一实施方式所涉及的催化剂反应器具备：
催化剂单元，其包括至少一个催化剂，所述催化剂具有形成有多个沿轴向延伸的流路的结构即蜂窝结构；
反应器壳体，其收纳所述催化剂单元；以及
密封板，其将所述催化剂单元的外周与所述反应器壳体的内周之间封堵，
所述密封板在所述催化剂单元中的流动于所述反应器壳体内的流体的流动的上游侧的端部，将所述催化剂单元的外周与所述反应器壳体的内周之间封堵。
根据上述(1)的结构，密封板对要绕过催化剂单元的外周与反应器壳体的内周之间的流体的流动进行抑制，因此能够使流体高效地接触催化剂。
(2)在几个实施方式中，在上述(1)的结构的基础上，
所述催化剂单元具有沿所述轴向延伸的四棱柱形状，
所述反应器壳体具有圆筒形状。
根据上述(2)的结构，虽然在催化剂单元的四棱柱形状的侧面与圆筒形状的反应器壳体的内周面之间产生间隙，但能够利用密封板将该间隙封堵，因此能够使流体高效地接触催化剂。
(3)在几个实施方式中，在上述(2)的结构的基础上，所述催化剂单元沿与所述轴向正交的方向排列多个地配置在所述反应器壳体内。
根据上述(3)的结构，虽然在四棱柱形状的催化剂单元沿与轴向正交的方向排列多个时，在排列的催化剂单元的外周与圆筒形状的反应器壳体的内周面之间产生间隙，但能够利用密封板将该间隙封堵，因此能够使流体高效地接触催化剂。
(4)在几个实施方式中，在上述(3)的结构的基础上，所述催化剂单元沿与所述轴向正交的方向呈格子状排列多个地配置在所述反应器壳体内。
根据上述(4)的结构，虽然在呈格子状排列有多个的催化剂单元的外周与圆筒形状的反应器壳体的内周面之间产生间隙，但能够利用密封板将该间隙封堵，因此能够使流体高效地接触催化剂。
(5)在几个实施方式中，在上述(2)至(4)的结构的基础上，所述催化剂单元包括外壳，所述外壳将所述催化剂保持为一体。
根据上述(5)的结构，外壳对催化剂进行保持，因此催化剂单元相对于反应器壳体的装卸变得容易。
(6)在几个实施方式中，在上述(3)或者(4)的结构的基础上，
所述催化剂单元包括外壳，所述外壳将所述催化剂保持为一体，
所述密封板固定于排列有多个的所述催化剂单元中的最外周位置的所述催化剂单元的所述外壳和所述反应器壳体。
根据上述(6)的结构，通过将密封板固定于排列有多个的催化剂单元中的最外周位置的催化剂单元的外壳和反应器壳体，能够提高由密封板进行的流体的密封效果。
(7)在几个实施方式中，在上述(5)或者(6)的结构的基础上，
沿上下方向配置的至少两个所述外壳连结而形成所述催化剂单元的连结体，
所述连结体的上方的端部经由所述密封板而固定于所述反应器壳体，所述连结体的下方的端部被在所述反应器壳体固定的支承构件从下方支承。
根据上述(7)的结构，与未形成连结体，而沿上下方向配置的多个催化剂单元分别经由密封板固定于反应器壳体并由支承构件从下方支承的情况相比，能够减少催化剂单元的在上方的固定部位以及从下方支承的支承部位。
(8)在几个实施方式中，在上述(7)的结构的基础上，
多个所述连结体沿所述上下方向分开配置，
多个所述连结体各自的所述上方的端部经由所述密封板而固定于所述反应器壳体，多个所述连结体各自的所述下方的端部被在所述反应器壳体固定的支承构件从下方支承。
根据上述(8)的结构，沿上下方向分开配置的每个连结体的上方的端部固定于反应器壳体，因此能够使连结体的姿态稳定化。另外，对于沿上下方向分开配置的每个连结体，由支承构件从下方支承，因此，与沿上下方向进一步连结多个连结体，并由支承构件对最下方的连结体进行支承的情况相比，能够减少作用于各连结体的载荷的负担，并且能够将作用于反应器壳体的来自连结体的载荷分散。
(9)在几个实施方式中，在上述(5)至(8)的结构的基础上，
所述催化剂在相邻的所述催化剂彼此使所述四棱柱形状中的侧面彼此对置的状态下排列多个而配置，
所述外壳形成为将排列多个而配置的多个所述催化剂的外周包围。
根据上述(9)的结构，能够利用外壳来将多个催化剂保持为一体，因此，例如能够通过一个催化剂单元相对于反应器壳体的装卸来一次使多个催化剂相对于反应器壳体装卸，因此能够提升催化剂的更换作业等的效率。
(10)在几个实施方式中，在上述(9)的结构的基础上，所述催化剂呈格子状排列多个而配置。
根据上述(10)的结构，能够利用外壳来将呈格子状排列多个而配置的多个催化剂保持为一体，因此，例如能够通过一个催化剂单元相对于反应器壳体的装卸来一次使多个催化剂相对于反应器壳体装卸，因此能够提升催化剂的更换作业等的效率。
(11)在几个实施方式中，在上述(9)或者(10)的结构的基础上，
所述催化剂反应器还具备密封构件，所述密封构件配置在相邻配置的所述催化剂彼此之间以及所述催化剂与所述外壳之间。
根据上述(11)的结构，密封构件对在催化剂单元的内部要绕过催化剂的流体的流动进行抑制，因此能够使流体高效地接触催化剂。
(12)在几个实施方式中，在上述(9)至(11)的结构的基础上，
所述外壳具有将多个所述催化剂的外周包围的四个侧壁，且具有：第一构件，其构成所述四个侧壁中的第一侧壁以及与所述第一侧壁相连的第二侧壁；以及第二构件，其构成所述四个侧壁中的第三侧壁以及与所述第三侧壁相连的第四侧壁，通过将所述第一构件与所述第二构件结合从而将多个所述催化剂的外周包围。
根据上述(12)的结构，能够利用具有简单结构的第一构件以及第二构件来将多个催化剂保持为一体。
(13)在几个实施方式中，在上述(9)至(11)的结构的基础上，
所述外壳具有将多个所述催化剂的外周包围的四个侧壁，且具有：第一板构件，其构成所述四个侧壁中的第一侧壁；第二板构件，其构成所述四个侧壁中的第二侧壁；第三板构件，其构成所述四个侧壁中的第三侧壁；以及第四板构件，其构成所述四个侧壁中的第四侧壁，通过将所述第一板构件与所述第二板构件结合，将所述第二板构件与所述第三板构件结合，将所述第三板构件与所述第四板构件结合，并将所述第四板构件与所述第一板构件结合，从而将多个所述催化剂的外周包围。
根据上述(13)的结构，能够利用具有简单结构的第一板构件～第四板构件来将多个催化剂保持为一体。
(14)在几个实施方式中，在上述(13)的结构的基础上，所述第一板构件、所述第二板构件、所述第三板构件以及所述第四板构件是结构以及大小相同的板构件。
根据上述(14)的结构，由于板构件的种类为一种，即第一板构件～第四板构件不存在结构以及大小的差异，因此在将四个板构件组合而组装外壳时，能够不区别四个板构件而进行组装，从而组装变得容易。另外，能够抑制板构件的成本。
(15)在几个实施方式中，在上述(14)的结构的基础上，
所述第一板构件具有与所述第二板构件结合的一端部以及与所述第四板构件结合的另一端部，
所述第二板构件具有与所述第三板构件结合的一端部以及与所述第一板构件结合的另一端部，
所述第三板构件具有与所述第四板构件结合的一端部以及与所述第二板构件结合的另一端部，
所述第四板构件具有与所述第一板构件结合的一端部以及与所述第三板构件结合的另一端部，
所述外壳通过将所述第一板构件的所述一端部与所述第二板构件的所述另一端部结合，将所述第二板构件的所述一端部与所述第三板构件的所述另一端部结合，将所述第三板构件的所述一端部与所述第四板构件的所述另一端部结合，并将所述第四板构件的所述一端部与所述第一板构件的所述另一端部结合，从而将多个所述催化剂的外周包围。
根据上述(15)的结构，由于具有上述(14)的结构，因此在将四个板构件组合而组装外壳时，在不区别四个板构件的情况下，仅通过反复将一个板构件的一端部与另一个板构件的另一端部结合，就能够组装外壳，从而组装变得容易。
发明效果
根据本发明的至少一实施方式，能够使在催化剂反应器内流动的流体与具有蜂窝结构的催化剂高效地接触。
附图说明
图1是示出作为使用了几个实施方式所涉及的催化剂反应器的设备的一例的气体精制设备的一部分即预处理部的结构的图。
图2是示出几个实施方式所涉及的催化剂反应器的示意性的结构的图。
图3是一实施方式所涉及的催化剂单元的示意性的立体图。
图4是另一实施方式所涉及的催化剂单元的示意性的立体图。
图5是将一实施方式所涉及的催化剂单元连结而成的连结体的示意性的立体图。
图6是将连结体配置成格子状而成的变换部的立体图。
图7是图2的B-B向视剖视图。
图8是图2的A-A向视剖视图。
具体实施方式
以下，参照附图对本发明的几个实施方式进行说明。其中，作为实施方式而记载或者附图所示的构成部件的尺寸、材质、形状、其相对的配置等并不意在将本发明的范围限定于此，而只不过是单纯的说明例。
例如，“在某个方向上”、“沿某个方向”、“平行”、“正交”、“中心”、“同心”或者“同轴”等表示相对或绝对的配置的表达不仅表示严格上那样的配置，还表示具有公差或者能够得到相同功能的程度的角度、距离而相对位移了的状态。
例如，“相同”、“等同”以及“均质”等表示事物是等同状态的表达不仅表示严格上等同的状态，还表示存在公差或者能够得到相同功能的程度的差的状态。
例如，表示四边形状、圆筒形状等形状的表达不仅表示在几何学上严格意义下的四边形状、圆筒形状等形状，还表示在能够得到相同效果的范围内包括凹凸部、倒角部等的形状。
另一方面，“具备”、“配备”、“含有”、“包括”或者“具有”一个构成要素这样的表达并不是将其他构成要素的存在排除在外的排他性表达。
图1是示出作为使用了几个实施方式所涉及的催化剂反应器的设备的一例的气体精制设备的一部分即预处理部的结构的图。
图1所涉及的气体精制设备是对以煤为原料进行气化而得到的生成气体进行精制的设备。
在省略了图示的气化炉中，例如以空气或者氧为气化剂对煤进行气化，而产生以一氧化碳以及氢为主成分的生成气体A。
在像这样以煤为原料且以空气、氧为气化剂而生成的生成气体A中，通常含有1000～1500ppm程度的H2S(硫化物)100～1000ppm程度的COS(硫化物)。
如图1所示，该生成气体A成为首先向旋风分离器1和多孔过滤器2依次导入而将较大直径的粉尘与细微的粉尘分别分离除去的结构。
在多孔过滤器2的下游设置有热交换器3(再加热用热交换器)，该热交换器3成为利用从多孔过滤器2导出的气体A1的热来对净化后的气体A4进行加热并作为气体A5排出的结构。需要说明的是，气体A1成为反过来被该热交换器3夺取热量而被冷却的结构。
在热交换器3的下游设置有装填了将COS变换为H2S的催化剂的几个实施方式所涉及的催化剂反应器10，由热交换器3冷却后的生成气体A2中的绝大部分COS由催化剂反应器10变换为H2S，并作为几乎不包含COS的气体A3排出。
在催化剂反应器10的下游设置有热交换器11(预加热用热交换器)，该热交换器11成为还利用从催化剂反应器10导出的气体A3的热量来对净化后的气体A4进行加热的结构。需要说明的是，气体A3反过来被该热交换器11夺取热量而被冷却。
在热交换器11的下游设置有冷却塔12，该冷却塔12使气体A3在导入后述的未图示的脱硫部之前与冷却液B1进行气液接触。
冷却塔12在该情况下是所谓的填充式的气液接触塔，且成为下述结构：在塔底部贮存的以水为主成分的冷却液B1被循环泵13汲取，从塔上部的喷雾管14喷射出，与气体A3进行气液接触并且经由填充材料15流下并再次返回塔底部而进行循环。
在该循环泵13的循环线路设置有冷却器16，该冷却器16将工业用水等作为冷却介质来对冷却液B1进行冷却，在此，气体A3的热量被间接地回收。另外，在该冷却塔12中，气体A3利用与冷却液B的接触来进行冷却。
另外，在图1所示的本例的预处理部，作为本发明的预加热机构，在前述的热交换器11的基础上还设置有加热器17。该加热器17配置在精制处理后的气体A4的排出线路中的热交换器11的下游侧，并利用从图1所示的装置结构的系统外供给的高温蒸气等热能来进一步对气体A4进行加热。
在未图示的脱硫部中，通过使由冷却塔12冷却了的气体A3与吸收液进行气液接触，从而将H2S从气体A3中除去。除去了H2S之后的气体A4被前述的热交换器11、加热器17以及热交换器3加热而成为处理后的气体A5。处理后的气体A5被向例如复合发电系统的燃气轮机供给。
图2是示出几个实施方式所涉及的催化剂反应器10的示意性的结构的图。图3是一实施方式所涉及的催化剂单元104的示意性的立体图。图4是另一实施方式所涉及的催化剂单元104的示意性的立体图。图5是将一实施方式所涉及的催化剂单元104连结而成的连结体105的示意性的立体图。图6是将连结体105配置成格子状而成的变换部106的立体图。
几个实施方式所涉及的催化剂反应器10具备：反应器壳体101，其呈沿铅垂方向延伸的圆筒形状；催化剂单元104，其包括催化剂102，该催化剂102具有形成有多个沿轴向延伸的流路的结构即蜂窝结构(参照图3、4)。
在此，轴向是指具有蜂窝结构的催化剂102中的流路(网眼)102a(参照图3、4)的延伸方向。在几个实施方式中，如后述那样，催化剂102以使流路102a的延伸方向与反应器壳体101内的气体的主要的流动方向一致的方式配置在反应器壳体101内。因此，在几个实施方式中，催化剂102在配置于催化剂反应器10时，轴向成为呈圆筒形状的反应器壳体101的延伸方向、即与铅垂方向相同的方向。另外，为了方便说明，如各图那样对上下方向进行规定。当各图所示的催化剂反应器10的构成构件配置于催化剂反应器10时，各图中的上下方向成为与铅垂方向相同的方向。
几个实施方式所涉及的催化剂单元104具有沿轴向延伸的四棱柱形状。几个实施方式所涉及的催化剂单元104包括至少一个催化剂102。在图3、4所示的例子中，催化剂102具有沿轴向、即沿与催化剂102的流路102a的延伸方向相同的方向延伸的四棱柱形状。在图3、4所示的例子中，催化剂102具有两端面是正方形的正四棱柱形状，但无需一定是正四棱柱形状。
在图3、4所示的例子中，催化剂单元104例如具备九根催化剂102。几个实施方式所涉及的催化剂单元104具有将九根催化剂102保持为一体的外壳107。即，在图3、4所示的几个实施方式所涉及的催化剂单元104中，外壳107具有四方筒形状，且构成为能够将多个催化剂102收纳于四方筒的内周部分。在图3、4所示的几个实施方式所涉及的催化剂单元104中，催化剂102以使该催化剂102的轴线方向与外壳107的四方筒的延伸方向(上下方向)一致的方式收纳于催化剂单元104。
这样，在几个实施方式所涉及的催化剂单元104中，外壳107对催化剂102进行保持，因此催化剂单元104相对于反应器壳体101的装卸变得容易。对催化剂单元104的结构的详细情况在后进行说明。
如图5所示，在几个实施方式所涉及的催化剂反应器10中，形成有沿上下方向连结多个催化剂单元104而成的连结体105。并且，如图6所示，在几个实施方式所涉及的催化剂反应器10中，将图5所示的连结体105沿与上下方向(轴向)正交的方向呈格子状地排列多个而形成变换部106。如图2所示，在几个实施方式所涉及的催化剂反应器10中，变换部106以使连结体105的上下方向与铅垂方向一致的方式配置在反应器壳体101内。在几个实施方式所涉及的催化剂反应器10中，在反应器壳体101内，多个变换部106在铅垂方向上分开配置。
在几个实施方式中，在变换部106中，催化剂单元104呈格子状地配置在五行五列的配置中的除了四角以外即除了第一行第一列、第一行第五列目、第五行第一列以及第五行第五列以外的二十一处。然而，图6所示的变换部106的催化剂单元104的配置数量是一例，本发明并不限定于此。
如上所述，催化剂102以使该催化剂102的轴线方向与催化剂单元104的上下方向一致的方式收纳在催化剂单元104。并且，以使沿上下方向连结多个催化剂单元104而成的连结体105的上下方向与铅垂方向一致的方式将变换部106配置于反应器壳体101内。因此，催化剂单元104以使催化剂102的流路102a的延伸方向即轴向与铅垂方向对齐的方式收容于反应器壳体101。
如图2所示，在几个实施方式所涉及的催化剂反应器10中，在反应器壳体101的顶部的气体的流通口(入口开口)151连接有生成气体A2的导入管191。包含COS的生成气体A2(参照图1)被从入口开口151导入反应器壳体101内。
需要说明的是，在导入管191的下游侧的前端部连接有整流器152，该整流器152用于对生成气体A2的流动在不均衡的状态下流入变换部106的情况进行抑制。整流器152例如具有有底圆筒形状，并在圆筒部形成有多个用于将供给到内周的生成气体A2吹出的开口。
经由整流器152而导入反应器壳体101内的生成气体A2从上方朝向下方通过在多段的范围内配置的变换部106，由此利用催化剂102将生成气体A2所包含的COS变换为H2S。
在几个实施方式所涉及的催化剂反应器10中，在反应器壳体101的底部的气体的流通口(出口开口)153连接有生成气体A2的排出管192。
包含由变换部106从COS变换来的H2S在内的气体A3被从出口开口153向排出管192排出。
在像这样构成的几个实施方式所涉及的催化剂反应器10中，例如当在催化剂单元104的外周与反应器壳体101的内周(内周面101a)之间存在间隙时，生成气体A2会从该间隙绕过催化剂102而流动，不能使生成气体A2与催化剂102高效地接触。
于是，在几个实施方式所涉及的催化剂反应器10中，具备将催化剂单元104的外周与反应器壳体101的内周之间封堵的密封板130。在几个实施方式所涉及的催化剂反应器10中，密封板130在催化剂单元104中的流动于反应器壳体101内的流体(生成气体A2)的流动的上游侧的端部将催化剂单元104的外周与反应器壳体101的内周之间封堵。
需要说明的是，对密封板130的详细情况在后进行详述。
由此，密封板130对要绕过催化剂单元104的外周与反应器壳体101的内周之间的生成气体A2的流动进行抑制，因此能够使流体高效地接触催化剂102。
在几个实施方式所涉及的催化剂反应器10中，催化剂单元104具有沿轴向延伸的四棱柱形状，反应器壳体101具有圆筒形状，因此在催化剂单元104的四棱柱形状的侧面与反应器壳体101的内周面101a之间产生间隙108(参照后述的图7)。然而，在几个实施方式所涉及的催化剂反应器10中，能够利用密封板130将该间隙108封堵，因此能够使流体高效地接触催化剂102。
在几个实施方式所涉及的催化剂反应器10中，如图6所示，催化剂单元104沿与轴向正交的方向呈格子状排列多个地配置在反应器壳体101内。因此，如图7所示，在呈格子状地排列有多个的催化剂单元104的外周与反应器壳体101的内周面101a之间产生间隙108。需要说明的是，图7是图2的B-B向视剖视图。然而，在几个实施方式所涉及的催化剂反应器10中，如图8所示，能够利用密封板130将该间隙108封堵，因此能够使流体高效地接触催化剂102。需要说明的是，图8是图2的A-A向视剖视图。
(关于催化剂单元104)
在图3、4所示的几个实施方式所涉及的催化剂单元104中，催化剂102在相邻的催化剂102彼此使四棱柱形状中的侧面彼此对置的状态下呈格子状地排列多个而配置。在如图3、4所示的几个实施方式所涉及的催化剂单元104中，外壳107形成为将排列多个而配置的多个催化剂102的外周包围。
由此，能够利用外壳107来将多个催化剂102保持为一体，因此，例如能够通过一个催化剂单元104相对于反应器壳体101的装卸来一次使多个催化剂102相对于反应器壳体101装卸，因此能够提升催化剂102的更换作业等的效率。
另外，通过将具有四棱柱形状的催化剂102配置成格子状，能够将多个催化剂102高效地收纳于呈四棱柱形状的催化剂单元104。
需要说明的是，图3、4所示的几个实施方式所涉及的催化剂单元104具有对催化剂102相对于外壳107向下方的移动进行限制的未图示的格栅(Grating)。格栅安装于外壳107。
以下，对图3所示的一实施方式所涉及的催化剂单元104的外壳107的结构进行说明。
图3所示的一实施方式所涉及的催化剂单元104的外壳107具有将多个催化剂102的外周包围的四个侧壁。图3所示的一实施方式所涉及的催化剂单元104的外壳107具有：第一板构件111，其构成四个侧壁中的第一侧壁107a；第二板构件112，其构成四个侧壁中的第二侧壁107b；第三板构件113，其构成四个侧壁中的第三侧壁107c；以及第四板构件114，其构成四个侧壁中的第四侧壁107d。
在图3所示的一实施方式所涉及的催化剂单元104的外壳107中，第一板构件111、第二板构件112、第三板构件113以及第四板构件114是结构以及大小相同的板构件110。
因此，在图3所示的一实施方式所涉及的催化剂单元104的外壳107中，由于板构件110的种类为一种、即第一板构件111～第四板构件114不存在结构以及大小的差异，因此在如后述那样将四个板构件110组合而组装外壳107时，能够不区别四个板构件110而进行组装，从而组装变得容易。另外，能够抑制板构件110的成本。
图3所示的一实施方式的板构件110具有相当于外壳107的侧壁的侧壁面如下部分：矩形板状的侧面部115；上侧凸缘部116，其沿着侧面部115的上侧的边形成；下侧凸缘部117，其沿着侧面部115的下侧的边形成；第一侧方凸缘部118，其沿着侧面部115的一侧方的边形成；以及第二侧方凸缘部119，其形成于侧面部115的另一侧方。
在图3所示的一实施方式的板构件110中，上侧凸缘部116、下侧凸缘部117以及第一侧方凸缘部118以相对于侧面部115立起的状态设置。在图3所示的一实施方式的板构件110中，第二侧方凸缘部119设置成沿与侧面部115的面延伸的方向相同的方向延伸。
在图3所示的一实施方式的板构件110中，在上侧凸缘部116以及下侧凸缘部117，各分别形成有例如两处沿板厚方向贯通的贯通孔121。在图3所示的一实施方式的板构件110中，在第一侧方凸缘部118以及第二侧方凸缘部119，各分别形成有例如四处沿板厚方向贯通的未图示的贯通孔。
在图3所示的一实施方式的板构件110中，在上侧凸缘部116的下表面，在与贯通孔121相同的位置例如通过焊接而固定有未图示的螺母。在图3所示的一实施方式的板构件110中，在第一侧方凸缘部118中的第二侧方凸缘部119侧的面，在与未图示的贯通孔相同的位置例如通过焊接而固定有螺母182。
例如，如图3中的第一板构件111以及第二板构件112那样，在使一个板构件110的第一侧方凸缘部118与另一板构件110的第二侧方凸缘部119对置的状态下，使插入一个板构件110的第一侧方凸缘部118的未图示的贯通孔和另一板构件110的第二侧方凸缘部119的未图示的贯通孔的螺栓181与第一侧方凸缘部118的螺母182结合，由此能够将一个板构件110与另一板构件110结合。通过反复进行四次该结合作业，能够如图3所示那样，将四个板构件110一体地结合。
即，在图3所示的一实施方式所涉及的催化剂单元104的外壳107中，第一板构件111具有与第二板构件112结合的一端部即第一侧方凸缘部118以及与第四板构件114结合的另一端部即第二侧方凸缘部119。同样，第二板构件112具有与第三板构件113结合的一端部即第一侧方凸缘部118以及与第一板构件111结合的另一端部即第二侧方凸缘部119。第三板构件113具有与第四板构件114结合的一端部即第一侧方凸缘部118以及与第二板构件112结合的另一端部即第二侧方凸缘部119。第四板构件114具有与第一板构件111结合的一端部即第一侧方凸缘部118以及与第三板构件113结合的另一端部即第二侧方凸缘部119。
在图3所示的一实施方式所涉及的催化剂单元104的外壳107中，通过将第一板构件111的第一侧方凸缘部118与第二板构件112的第二侧方凸缘部119结合，将第二板构件112的第一侧方凸缘部118与第三板构件113的第二侧方凸缘部119结合，将第三板构件113的第一侧方凸缘部118(在图3中未图示)与第四板构件114的第二侧方凸缘部119(在图3中未图示)结合，并将第四板构件114的第一侧方凸缘部118(在图3中未图示)与第一板构件111的第二侧方凸缘部119结合，能够将多个催化剂102的外周包围。
在图3所示的一实施方式所涉及的催化剂单元104的外壳107中，如上所述，第一板构件111～第四板构件114不存在结构以及大小的差异，因此在将四个板构件110组合而组装外壳107时，在不区别四个板构件110的情况下，仅通过反复将一个板构件110的第一侧方凸缘部118与另一个板构件110的第二侧方凸缘部119结合，就能够组装外壳107，从而组装变得容易。
如上所述，在图3所示的一实施方式所涉及的催化剂单元104的外壳107中，通过将第一板构件111与第二板构件112结合，将第二板构件112与第三板构件113结合，将第三板构件113与第四板构件114结合，并将第四板构件114与第一板构件111结合，能够将多个催化剂102的外周包围。
由此，能够利用具有简单结构的第一板构件111～第四板构件114来将多个催化剂102保持为一体。
对图3所示的一实施方式所涉及的催化剂单元104的组装方法进行说明。如上所述，在图3所示的一实施方式所涉及的催化剂单元104的外壳107中，第一板构件111～第四板构件114不存在结构以及大小的差异，但为了方便说明，对第一板构件111～第四板构件114进行区别，来对以下说明的催化剂单元104的组装方法进行说明。
首先，将第一板构件111与第二板构件112通过螺栓181(参照图3)结合而成为L状的构件。将由第一板构件111和第二板构件112构成的L状的构件以使第二板构件112中的与外壳107的外周面相当的面向下的方式载置于作业平台。在该状态下，第一板构件111以第一板构件111的第一侧方凸缘部118为下、且第一板构件111的第二侧方凸缘部119为上的状态立起。在该状态下，将未图示的格栅临时固定于第一板构件111以及第二板构件112。
在该状态下，将多个催化剂102载置于第二板构件112的侧面部115。
需要说明的是，在相邻配置的催化剂102彼此之间以及催化剂102与外壳107(侧面部115)之间，配置未图示的密封构件。在几个实施方式中，该密封构件例如是将陶瓷纤维等层状地层叠而形成为毡状的构件。
通过像这样将密封构件配置在催化剂102彼此之间以及催化剂102与外壳107之间，从而密封构件对在催化剂单元104的内部要绕过催化剂102的生成气体A2的流动进行抑制，因此能够使生成气体A2高效地接触催化剂102。
接下来，只要安装第三板构件113以及第四板构件114，就完成催化剂单元104的组装。
需要说明的是，图4所示的另一实施方式所涉及的催化剂单元104的外壳107与图3所示的一实施方式所涉及的催化剂单元104的外壳107同样地具有将多个催化剂102的外周包围的四个侧壁。图4所示的另一实施方式所涉及的催化剂单元104的外壳107具有：第一构件141，其构成四个侧壁中的第一侧壁107a以及与第一侧壁107a相连的第二侧壁107b；以及第二构件142，其构成四个侧壁中的第三侧壁107c以及与第三侧壁107c相连的第四侧壁107d。
在图4所示的另一实施方式所涉及的催化剂单元104的外壳107中，第一构件141以及第二构件142是结构以及大小相同的L状构件140。
因此，在图4所示的另一实施方式所涉及的催化剂单元104的外壳107中，由于L状构件140的种类为一种、即第一构件141以及第二构件142没有结构以及大小的差异，因此，在将两个L状构件140组合而组装外壳107时，能够不区别两个L状构件140而进行组装，从而组装变得容易。另外，能够抑制L状构件140的成本。
在图4所示的另一实施方式所涉及的催化剂单元104的外壳107中，L状构件140具有与图3所示的一实施方式所涉及的催化剂单元104的外壳107中的使两个板构件110结合而成的L状的构件相同的结构。因此，通过将第一构件141与第二构件142结合，能够将多个催化剂102的外周包围。
由此，能够利用具有简单结构的第一构件141以及第二构件142来将多个催化剂102保持为一体。
(关于密封板130)
以下，对密封板130进行说明。
在几个实施方式中，如图8所示，密封板130固定于排列有多个的催化剂单元104中的最外周位置的催化剂单元104的外壳107和反应器壳体101。
具体而言，例如在反应器壳体101的内周面101a，安装有用于固定密封板130的支承环161(参照图2)。支承环161是具有圆环形状的板状构件，且在下表面例如通过焊接而固定有未图示的螺母。
密封板130配置于支承环161的上表面以及催化剂单元104的外壳107的上侧凸缘部116的上表面。密封板130例如通过使未图示的螺栓与支承环161的下表面的未图示的螺母结合，从而利用该螺栓固定于支承环161的上表面。另外，密封板130例如通过使螺栓与在催化剂单元104的外壳107的上侧凸缘部116的下表面固定的未图示的螺母结合，从而利用该螺栓固定于上侧凸缘部116的上表面。
需要说明的是，也可以在变换部106的上表面与密封板130之间、即变换部106中的在最上侧配置的催化剂单元104的外壳107的上侧凸缘部116的上表面与密封板130之间配置未图示的网，且利用未图示的螺栓将密封板130与该网紧固在一起。该网起到防止与生成气体A2一起流入反应器壳体101内的异物接触催化剂102的作用。另外，该网在催化剂单元104相对于反应器壳体101的装卸作业时，起到防止作业员直接踩踏催化剂102的作用。
在几个实施方式中，密封板130被分割为多个。例如，密封板130包括具有大致弓型形状的第一密封板131、具有三边中的一边呈圆弧形状的大致三角形状的第二密封板132、矩形的第三密封板133以及第四密封板134。
例如，第一密封板131构成为：在例如五行五列的配置中的除了四角的各部位以外的二十一处呈格子状地配置的催化剂单元104中，将在最外周位置呈直线状地配置的三个催化剂单元104与反应器壳体101之间的间隙108密封。
第二密封板132构成为：在例如上述的五行五列的配置中的相当于四角的位置，将催化剂单元104与反应器壳体101之间的间隙108密封。
例如，第三密封板133以及第四密封板134构成为：将相邻的两个催化剂单元104之间的间隙密封。例如，第三密封板133构成为：利用一个第三密封板133，将呈直线配置的三个催化剂单元104与相邻于这三个催化剂单元104呈直线配置的三个催化剂单元104之间的间隙密封。例如，第四密封板134构成为：在第一密封板131～第三密封板133所密封的区域以外，将相邻的两个催化剂单元104之间的间隙密封。需要说明的是，第三密封板133以及第四密封板134还起到将相邻的催化剂单元104(连结体105)彼此在上端连结的作用。对于相邻的各个催化剂单元104，第三密封板133以及第四密封板134通过未图示的螺栓而固定在外壳107的上侧凸缘部116的上表面。
通过像这样，在几个实施方式中，将密封板130固定于排列有多个的催化剂单元104中的最外周位置的催化剂单元104的外壳107和反应器壳体101，能够提高由密封板130进行的生成气体A2的密封效果。
在几个实施方式中，如上所述，将沿上下方向配置的至少两个外壳107连结，而形成催化剂单元104的连结体105。在几个实施方式中，对于连结体105，连结体105的上方的端部、即在连结体105中配置于最上侧的催化剂单元104中的外壳107的上侧凸缘部116的上表面经由密封板130(第一密封板131以及第二密封板132)而固定于反应器壳体101。
另外，如图2所示，在几个实施方式中，连结体105(变换部106)的下方的端部由在反应器壳体101固定的支承构件171从下方支承。
由此，例如与未形成连结体105，而沿上下方向配置的多个催化剂单元104分别经由密封板130固定于反应器壳体101并由支承构件171从下方支承的情况相比，能够减少催化剂单元104的在上方的固定部位以及从下方支承的支承部位。
在几个实施方式中，如图2所示，多个连结体105沿上下方向分开配置。并且，多个连结体105各自的上方的端部经由密封板130而固定于反应器壳体101，且各自的下方的端部由在反应器壳体101固定的支承构件171从下方支承。
由此，沿上下方向分开配置的每个连结体105的上方的端部固定于反应器壳体101，因此能够使连结体105的姿态稳定化。另外，对于沿上下方向分开配置的每个连结体105，由支承构件171从下方支承，因此，与沿上下方向进一步连结多个连结体105并由支承构件171对最下方的连结体105进行支承的情况相比，能够减少作用于各连结体105的载荷的负担，并且能够将作用于反应器壳体101的来自连结体105的载荷分散。
在几个实施方式中，通过将密封板130固定于连结体105的上部，从而经由密封板130来限制连结体105的水平方向的移动。另外，在几个实施方式中，通过由支承构件171对连结体105的下端进行支承，从而由支承构件171来负担连结体105的载荷、在设备运行时连结体105从生成气体A2受到的朝向下方的力。这样，在几个实施方式中，使密封板130具有连结体105的水平方向的移动的限制功能、间隙108的密封功能，使支承构件171具有作用于连结体105的载荷等的负担功能。即，通过使支承构件171负担作用于连结体105的向铅垂方向的力，能够使密封板130的结构简化。
需要说明的是，支承构件171是梁状的构件，并以能够装卸的方式固定于例如在反应器壳体101的内周面101a固定的支承突耳176。各连结体105即变换部106载置于支承构件171的上表面，且其下端由支承构件171支承。
(关于连结体105中的催化剂单元104的连结数量)
如图2所示，在几个实施方式所涉及的催化剂反应器10中，除了最上段的变换部106以外，连结体105将三个催化剂单元104沿上下方向连结。然而，连结体105中的催化剂单元104的连结数量并不限于三个，也可以是两个，还可以是四个以上。以下，也将连结体105中的催化剂单元104的连结数量简称为连结数量。
在几个实施方式所涉及的催化剂反应器10中，在最上段的变换部106中，连结体105将两个催化剂单元104沿上下方向连结。然而，在最上段的变换部106中，连结数量并不限于两个，也可以是一个，即，也可以不沿上下方向连结催化剂单元104。另外，在最上段的变换部106中，连结数量也可以与最上段以外的变换部106中的连结数量一致。例如，也可以如图2中双点划线所示，将最上段的变换部106中的连结数量设为三，而与最上段以外的变换部106中的连结数量一致。
这样，通过构成为能够变更最上段的变换部106中的催化剂单元104的连结数量，从而能够变更催化剂反应器10的COS向H2S的变换能力。
需要说明的是，也可以在高度方向的多个位置分别设置支承环161，以使得即使变更最上段的变换部106中的催化剂单元104的连结数量，也能够将密封板130固定于支承环161(参照图2)。
(关于最上段的变换部106的上表面与反应器壳体101的筒部的上端之间的位置关系)
对最上段的变换部106的上表面与反应器壳体101的筒部的上端之间的位置关系进行说明。在将几个实施方式所涉及的催化剂反应器10用于图1所示的气体精制设备的情况下，导入催化剂反应器10的生成气体A2的压力例如按照表压为2～4MPa程度。因此，几个实施方式所涉及的催化剂反应器10具有作为压力容器的结构。因此，期望开口部的开口面积尽可能得小，另外，期望开口部的设置数量也少。于是，在几个实施方式所涉及的催化剂反应器10中，在设置催化剂反应器10时、更换催化剂102时，使催化剂单元104经由反应器壳体101的顶部的入口开口151而出入反应器壳体101。
在几个实施方式中，关于呈四棱柱形状的催化剂单元104，四棱柱形状的与延伸方向正交的截面中的对角方向的尺寸比入口开口151的内径小。因此，在几个实施方式中，能够使催化剂单元104经由入口开口151而出入反应器壳体101。
需要说明的是，在使催化剂单元104出入反应器壳体101的情况下，导入管191以及整流器152被从反应器壳体101的顶部拆下。
例如，在使催化剂单元104出入反应器壳体101时，从作业效率的观点出发，期望使催化剂单元104能够以连结体105的状态出入反应器壳体101。为此，在最上段的变换部106的上方需要用于在该变换部106的连结体105的设置位置与反应器壳体101的顶部的入口开口151之间移动连结体105的空间。特别地，在连结体105不设置于入口开口151的正下方，而设置于比入口开口151靠反应器壳体101的径向外侧的位置的情况下，需要在该变换部106的上方使连结体105沿该径向移动。
于是，在几个实施方式中，如图2所示，通过使从最上段的变换部106的上表面至反应器壳体101的筒部的上端的高度H1为作为在最上段的变换部106设置的连结体105的连结数量最多的情况下的连结体105的高度H2以上，即，使H2≤H1，从而即使是在比入口开口151靠反应器壳体101的径向外侧的位置设置的连结体105，也能够容易地出入反应器壳体101。
本发明并不限定于上述的实施方式，还包括对上述的实施方式施加变形而得到的方式、将这些方式适当组合而得到的方式。
例如，在上述的几个实施方式中，连结体105呈格子状地排列多个而形成变换部106。然而，变换部106的连结体105也可以不呈格子状而呈直线状，即沿与轴向正交的方向排列有多个。
另外，例如，催化剂102在催化剂单元104中也可以不呈格子状而呈直线状地配置，即在相邻的催化剂102彼此使四棱柱形状中的侧面彼此对置的状态下呈直线状地排列多个而配置。
在上述的几个实施方式中，催化剂102具有两端面是矩形的四棱柱形状。然而，催化剂102的截面形状也可以是矩形以外的多边形。即，催化剂102也可以具有多棱柱形状。例如，催化剂102也可以具有三棱柱形状，还可以具有六棱柱形状。另外，催化剂102的截面形状也可以是圆形、椭圆形。即，催化剂102也可以具有圆柱形状、椭圆柱形状。
在上述的几个实施方式中，从上下方向观察催化剂单元104时的形状是矩形。然而，从上下方向观察催化剂单元104时的形状也可以是矩形以外的多边形。即，催化剂单元104也可以具有四棱柱以外的多棱柱形状。例如，催化剂单元104也可以具有三棱柱形状，还可以具有六棱柱形状。另外，从上下方向观察催化剂单元104时的形状也可以是圆形、椭圆形。即，催化剂单元104也可以具有圆柱形状、椭圆柱形状。
在上述的几个实施方式中，在变换部106中包括多个连结体105，但一个变换部106所包括的连结体105的数量是至少一个即可。
在上述的几个实施方式中，反应器壳体101具有圆筒形状，但反应器壳体101也可以不具有圆筒形状，也可以具有方筒形状。
虽然在上述的几个实施方式中没有特别提及，但在板构件110，也可以为了矩形板状的侧面部115的强度提升、各凸缘部的强度提升而适当设置加强构件。
附图标记说明
10 催化剂反应器
101 反应器壳体
102 催化剂
104 催化剂单元
105 连结体
106 变换部
107 外壳
108 间隙
110 板构件
111 第一板构件
112 第二板构件
113 第三板构件
114 第四板构件
130 密封板
140 L状构件
141 第一构件
142 第二构件
151 流通口(入口开口)
152 整流器
153 流通口(出口开口)
171 支承构件。

Claims (15)

1.一种催化剂反应器，其中，
所述催化剂反应器具备：
催化剂单元，其包括至少一个催化剂，所述催化剂具有形成有多个沿轴向延伸的流路的结构即蜂窝结构；
反应器壳体，其收纳所述催化剂单元；以及
密封板，其将所述催化剂单元的外周与所述反应器壳体的内周之间封堵，
所述密封板在所述催化剂单元中的流动于所述反应器壳体内的流体的流动的上游侧的端部，将所述催化剂单元的外周与所述反应器壳体的内周之间封堵。
2.根据权利要求1所述的催化剂反应器，其中，
所述催化剂单元具有沿所述轴向延伸的四棱柱形状，
所述反应器壳体具有圆筒形状。
3.根据权利要求2所述的催化剂反应器，其中，
所述催化剂单元沿与所述轴向正交的方向排列多个地配置在所述反应器壳体内。
4.根据权利要求3所述的催化剂反应器，其中，
所述催化剂单元沿与所述轴向正交的方向呈格子状排列多个地配置在所述反应器壳体内。
5.根据权利要求2至4中任一项所述的催化剂反应器，其中，
所述催化剂单元包括外壳，所述外壳将所述催化剂保持为一体。
6.根据权利要求3或4所述的催化剂反应器，其中，
所述催化剂单元包括外壳，所述外壳将所述催化剂保持为一体，
所述密封板固定于排列有多个的所述催化剂单元中的最外周位置的所述催化剂单元的所述外壳和所述反应器壳体。
7.根据权利要求5或6所述的催化剂反应器，其中，
沿上下方向配置的至少两个所述外壳连结而形成所述催化剂单元的连结体，
所述连结体的上方的端部经由所述密封板而固定于所述反应器壳体，所述连结体的下方的端部被在所述反应器壳体固定的支承构件从下方支承。
8.根据权利要求7所述的催化剂反应器，其中，
多个所述连结体沿所述上下方向分开配置，
多个所述连结体各自的所述上方的端部经由所述密封板而固定于所述反应器壳体，多个所述连结体各自的所述下方的端部被在所述反应器壳体固定的支承构件从下方支承。
9.根据权利要求5至8中任一项所述的催化剂反应器，其中，
所述催化剂在相邻的所述催化剂彼此使所述四棱柱形状中的侧面彼此对置的状态下排列多个而配置，
所述外壳形成为将排列多个而配置的多个所述催化剂的外周包围。
10.根据权利要求9所述的催化剂反应器，其中，
所述催化剂呈格子状排列多个而配置。
11.根据权利要求9或10所述的催化剂反应器，其中，
所述催化剂反应器还具备密封构件，所述密封构件配置在相邻配置的所述催化剂彼此之间以及所述催化剂与所述外壳之间。
12.根据权利要求9至11中任一项所述的催化剂反应器，其中，
所述外壳具有将多个所述催化剂的外周包围的四个侧壁，且具有：第一构件，其构成所述四个侧壁中的第一侧壁以及与所述第一侧壁相连的第二侧壁；以及第二构件，其构成所述四个侧壁中的第三侧壁以及与所述第三侧壁相连的第四侧壁，通过将所述第一构件与所述第二构件结合从而将多个所述催化剂的外周包围。
13.根据权利要求9至11中任一项所述的催化剂反应器，其中，
所述外壳具有将多个所述催化剂的外周包围的四个侧壁，且具有：第一板构件，其构成所述四个侧壁中的第一侧壁；第二板构件，其构成所述四个侧壁中的第二侧壁；第三板构件，其构成所述四个侧壁中的第三侧壁；以及第四板构件，其构成所述四个侧壁中的第四侧壁，通过将所述第一板构件与所述第二板构件结合，将所述第二板构件与所述第三板构件结合，将所述第三板构件与所述第四板构件结合，并将所述第四板构件与所述第一板构件结合，从而将多个所述催化剂的外周包围。
14.根据权利要求13所述的催化剂反应器，其中，
所述第一板构件、所述第二板构件、所述第三板构件以及所述第四板构件是结构以及大小相同的板构件。
15.根据权利要求14所述的催化剂反应器，其中，
所述第一板构件具有与所述第二板构件结合的一端部以及与所述第四板构件结合的另一端部，
所述第二板构件具有与所述第三板构件结合的一端部以及与所述第一板构件结合的另一端部，
所述第三板构件具有与所述第四板构件结合的一端部以及与所述第二板构件结合的另一端部，
所述第四板构件具有与所述第一板构件结合的一端部以及与所述第三板构件结合的另一端部，
所述外壳通过将所述第一板构件的所述一端部与所述第二板构件的所述另一端部结合，将所述第二板构件的所述一端部与所述第三板构件的所述另一端部结合，将所述第三板构件的所述一端部与所述第四板构件的所述另一端部结合，并将所述第四板构件的所述一端部与所述第一板构件的所述另一端部结合，从而将多个所述催化剂的外周包围。
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