JP2001342155A - スラリー床反応器 - Google Patents

スラリー床反応器

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JP2001342155A
JP2001342155A JP2000164246A JP2000164246A JP2001342155A JP 2001342155 A JP2001342155 A JP 2001342155A JP 2000164246 A JP2000164246 A JP 2000164246A JP 2000164246 A JP2000164246 A JP 2000164246A JP 2001342155 A JP2001342155 A JP 2001342155A
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JP
Japan
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catalyst
reactor
adsorbent
slurry
chamber
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Pending
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JP2000164246A
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English (en)
Inventor
Takashi Ogawa
高志 小川
Masami Ono
正巳 小野
Keiichi Okuyama
契一 奥山
Seiji Aoki
誠治 青木
Keiji Tomura
啓二 戸村
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
TAIHEIYO TANKO KK
JFE Engineering Corp
Nippon Steel Corp
Taiheiyo Coal Mining Co Ltd
Original Assignee
TAIHEIYO TANKO KK
Sumitomo Metal Industries Ltd
Taiheiyo Coal Mining Co Ltd
NKK Corp
Nippon Kokan Ltd
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Publication date
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  • Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)
  • Low-Molecular Organic Synthesis Reactions Using Catalysts (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 送液ポンプなどの要らない簡単な構造で
ありながら、媒体油を効率よく吸着材に接触させて触媒
不活性化物質を吸着除去しうる装置を提供する。 【解決手段】 上記課題は、反応器がスクリーンで仕切
られて、該仕切られた一方の室内に触媒不活性化物質を
吸着する吸着材が収容され、仕切られた他方の室内には
触媒粉末が媒体油中に懸濁している触媒スラリーが収容
され、該触媒スラリーは両方の室を循環しうるようにさ
れているスラリー床反応器によって解決される。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、合成ガスからジメ
チルエーテル(DME)を合成する反応器などに使用さ
れるスラリー床反応器に関するものである。
【0002】
【従来の技術】合成ガスからジメチルエーテルを合成す
る方法は、既に開発されており、そのスラリー床反応器
もいくつか知られている(特開平2−9833号公報、
特開平3−52835号公報、特開平3−181453
号公報、特開平4−264046号公報、特表平5−8
10069号公報など)。
【0003】また、その触媒の失活が硫黄化合物や金属
カルボニルによって行われること、これらの触媒不活性
化物質はガンマ−アルミナ、活性炭、ゼオライト等の吸
着材で吸着除去しうることも知られている(特開平9−
286754号公報、特開平11−130714号公
報)。その方法は、図3に示すように、反応器1から蒸
発あるいは流出する媒体油を気液分離器11で分離し、
これを吸着材が充填されている吸着塔12に送って触媒
不活性化物質を吸着除去後ポンプ13で反応器1に返送
するものである。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】上記の従来法では、反
応器から流出する媒体油を吸着槽に送液し吸着材処理し
て再度反応器に戻しているために、反応器以外に高圧容
器である吸着分離槽と再度反応器に媒体油を戻す高圧の
送液ポンプが必要である。設備が過剰となるとともに、
抜き出された媒体油のみを処理するため反応器内部の媒
体油全体を処理するための効率が悪く、また媒体油中に
混入した触媒微粉末のために高圧の送液ポンプが作動不
良となるなどの問題点があった。
【0005】本発明の目的は、送液ポンプなどの要らな
い簡単な構造でありながら、媒体油を効率よく吸着材に
接触させて触媒不活性化物質を吸着除去しうる装置を提
供することにある。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、上記課題
を解決するべく鋭意検討の結果、触媒スラリーが反応器
内で激しく攪拌、循環している現象に着目し、これを利
用して触媒不活性化物質を吸着除去することを考え、そ
のために、反応器内を仕切ってそこに吸着材を充填する
装置を案出した。
【0007】本発明はかかる創意工夫によってなされた
ものであり、反応器がスクリーンで仕切られて、該仕切
られた一方の室内に触媒不活性化物質を吸着する吸着材
が収容され、仕切られた他方の室内には触媒粉末が媒体
油中に懸濁している触媒スラリーが収容され、該触媒ス
ラリーは両方の室を循環しうるようにされているスラリ
ー床反応器に関するものである。
【0008】反応器運転中は、反応器下部から吹き込ま
れる原料ガスによって媒体油は反応器の上下方向全体に
わたって攪拌されている。そのため、金属メッシュ等の
スクリーンによって粉末吸着材は反応器全体で吸着材と
接触することはできないが、媒体油は全体として、吸着
層に流入・流出し、効率よく吸着材による吸着処理を受
ける。
【0009】
【発明の実施の形態】反応器の全体形状は円筒形である
が、必要により角筒形、箱形等にすることもできる。反
応器の容積は50〜1000m程度、特に100〜5
00m程度のものが好ましい。
【0010】この反応器内をスクリーンで仕切って吸着
材収容室を形成する。スクリーンはメッシュ、パンチン
グプレート、多孔板等で形成され、触媒は通過させるが
吸着材は通過させずに保持する孔径のものを用いる。具
体的には孔径200μm〜3mm、好ましくは300μ
m〜2mm、特に好ましくは0.5〜1mmのものが適
当である。
【0011】吸着材室と反応室の容積比は20:80〜
80:20程度、通常40:60〜60:40程度が適
当である。
【0012】吸着材にはガンマ−アルミナ、活性炭、ゼ
オライト等を用いて行なうのがよいが、活性炭およびゼ
オライトが吸着能力が大きくて好ましく、特にその使用
量を1〜50媒体油L/吸着材kg/hrとするのがよ
い。50L/kg/hrを越えると一酸化炭素の転化率
が急速に低下してしまう。活性炭とゼオライトはその一
方を使用すればよいが、両者を併用することもできる。
使用量(両者を使用する場合はその和)は好ましくは10
〜50L/kg/hrである。吸着材を充填する吸着槽
は再生中も他の槽で吸着除去を続けられるよう複数設け
るのがよい。
【0013】吸着材の粒径は1〜20mm程度、好まし
くは2〜15mm程度、特に好ましくは3〜10mm程
度のものが好ましい。
【0014】本発明のスラリー床反応器は、10kg/
cm以上の高圧反応、例えばジメチルエーテル合成、
メタノール合成、FT(フィッシャー・トロプシュ)合
成などに使用されるものである。
【0015】ジメチルエーテル合成触媒には、メタノー
ル合成触媒とメタノール脱水触媒が混合されて用いら
れ、場合により水性ガスシフト触媒がさらに加えられ
る。これらは混合状態で使用されるほか、水性ガスシフ
ト触媒を切り放して二段反応とすることもできる。
【0016】メタノール合成触媒としては、通常工業的
にメタノール合成に用いられる酸化銅−酸化亜鉛、酸化
亜鉛−酸化クロム、酸化銅−酸化亜鉛/酸化クロム、酸
化銅−酸化亜鉛/アルミナ等がある。メタノール脱水触
媒としては酸塩基触媒であるγ−アルミナ、シリカ、シ
リカ・アルミナ、ゼオライトなどがある。ゼオライトの
金属酸化物成分としてはナトリウム、カリウム等のアル
カリ金属の酸化物、カルシウム、マグネシウム等のアル
カリ土族の酸化物等である。水性ガスシフト触媒として
は酸化銅−酸化亜鉛、酸化銅−酸化クロム−酸化亜鉛、
酸化鉄−酸化クロムなどがある。メタノール合成触媒は
強いシフト触媒活性を有するので水性ガスシフト触媒を
兼ねることができる。メタノール脱水触媒及び水性ガス
シフト触媒を兼ねるものとしてアルミナ担持酸化銅触媒
を用いることができる。
【0017】前述のメタノール合成触媒、メタノール脱
水触媒および水性ガスシフト触媒の混合割合は、特に限
定されることなく各成分の種類あるいは反応条件等に応
じて適宜選定すればよいが、通常は重量比でメタノール
合成触媒1に対してメタノール脱水触媒は0.1〜5程
度、好ましくは0.2〜2程度、そして、水性ガスシフ
ト触媒は、0.2〜5程度、好ましくは0.5〜3程度
の範囲が適当であることが多い。メタノール合成触媒に
水性ガスシフト触媒を兼ねさせた場合には、上記の水性
ガスシフト触媒の量はメタノール合成触媒の量に合算さ
れる。
【0018】上記の触媒は粉末状態で使用され、平均粒
径が300μm以下、好ましくは1〜200μm程度、
特に好ましくは10〜150μm程度が適当である。そ
のために必要によりさらに粉砕することができる。
【0019】媒体油は反応条件下において反応系に対し
て反応性を有せず、液体状態を呈するものであればその
いずれもが使用可能である。例えば脂肪族、芳香族およ
び脂環族の炭化水素、アルコール、エーテル、エステ
ル、ケトンおよびハロゲン化物、これらの化合物の混合
物等を使用できる。また、硫黄分を除去した軽油、減圧
軽油、水素化処理したコールタールの高沸点留分、フィ
ッシャートロプシュ合成油、高沸点食用油等も使用でき
る。溶媒中に存在させる触媒量は溶媒の種類、反応条件
などによって適宜決定されるが、通常は溶媒に対して1
〜50重量%であり、2〜30重量%程度が好ましい。
【0020】スラリー反応における反応条件としては、
反応温度は150〜400℃が好ましく、特に250〜
350℃の範囲が好ましい。反応温度が150℃より低
くても、また400℃より高くても一酸化炭素の転化率
が低くなる。反応圧力は10〜300kg/cm、よ
り好ましくは15〜150kg/cm、特に好ましく
は20〜70kg/cmが適当である。反応圧力が1
0kg/cmより低いと一酸化炭素の転化率が低く、
また300kg/cmより高いと反応器が特殊なもの
となり、また昇圧のために多大なエネルギーが必要であ
って経済的でない。空間速度(触媒1kgあたりの標準
状態における混合ガスの供給速度)は、100〜500
00L/kg・hが好ましく、特に500〜30000
L/kg・hである。空間速度が50000L/kg・
hより大きいと一酸化炭素の転化率が低くなり、また1
00L/kg・hより小さいと反応器が極端に大きくな
って経済的でない。
【0021】本発明の反応器では、原料ガスは反応器の
下部からスパージャーを使って吹き込まれ、生成ガスは
上部から排出される。反応器内ではこのガス流によって
触媒スラリーの上昇流を生じ、その結果下降流も生じ
る。この流れによって吸着室内の媒体油に流れを生じさ
せて吸着室内の媒体油を入れ替え、触媒不活性化物質を
次々と吸着除去していく。
【0022】また反応器の吸着材室には、粉末吸着材と
媒体油のスラリーを抜き出しあるいは充填できるような
抜出弁あるいはスラリーポンプを装着することで、反応
器運転中でも吸着性能が劣化した吸着材の交換が可能で
ある。その際、吸着材に比較して合成触媒の比重は2倍
以上大きいため、触媒のほとんどは反応器下層の反応室
中にとどまっているが、反応器運転中に吸着材スラリー
の抜き出しを行うと、触媒の一部は同時に反応器外部に
抜き出される。この触媒は吸着材と分離した後、新しい
吸着材スラリーをスラリーポンプで反応器に送入すると
きに、これに混入して一緒に反応器に送入すればよい。
【0023】
【実施例】実施例1 本発明の一実施例であるスラリー床反応器の縦断面図を
図1に示す。
【0024】この反応器本体1は縦長円筒形(内容積:
300m)をしており、内部は孔径700μmの金属
メッシュ製のスクリーン2で下の反応室3と上の吸着室
4に50:50の容積比に仕切られている。反応器内に
はジメチルエーテル合成触媒として、水性ガスシフト触
媒を兼ねた平均粒径20μmのメタノール合成触媒と平
均粒径20μmのメタノール脱水触媒が媒体油に分散し
ている触媒スラリー5が反応室3を満たし、さらに吸着
室4内の吸着材を浸して収容されている。吸着材6には
平均粒径5mmの活性炭が用いられている。反応器の底
部には原料供給管7が接続されているスパージャー8が
設置されており、頂部には生成ガス排出管9が接続され
ている。吸着室4には吸着材を出し入れする配管が接続
されている。
【0025】実施例2 本発明の別の実施例であるスラリー床反応器を図2
(イ)に示す。
【0026】この反応器は反応室3の下部から吸着室4
の中央部に至るドラフトチューブ10を設けたほかは実
施例1と同じである。スパージャー8から吹き込まれた
原料ガスはこのドラフトチューブ10内を上昇し、それ
に伴って上昇した触媒スラリーはドラフトチューブ10
の外側を下降して循環流を形成する。
【0027】実施例3 本発明のさらに別の実施例であるスラリー床反応器を図
2(ロ)に示す。
【0028】この反応器は実施例2の反応器においてド
ラフトチューブ10の外側の上縁近傍と中央やや下にス
クリーン2を設けてその間に吸着材6を収容して吸着室
4としたほかは実施例2と同様である。
【0029】
【発明の効果】本発明により、触媒不活性化物質を反応
器内で効率よく除去し、装置の全体構造を簡単化でき
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の一実施例であるスラリー床反応器の
縦断面図である。
【図2】 本発明の別の実施例であるスラリー床反応器
の縦断面図である。
【図3】 従来のスラリー床反応器の一例の構成を示す
図である。
【符号の説明】
1…反応器本体 2…スクリーン 3…反応室 4…吸着室 5…触媒スラリー 6…吸着材 7…原料供給管 8…スパージャー 9…生成ガス排出管 10…ドラフトチューブ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 小川 高志 東京都千代田区丸の内一丁目1番2号 日 本鋼管株式会社内 (72)発明者 小野 正巳 東京都千代田区丸の内一丁目1番2号 日 本鋼管株式会社内 (72)発明者 奥山 契一 東京都千代田区丸の内一丁目1番2号 日 本鋼管株式会社内 (72)発明者 青木 誠治 東京都千代田区丸の内一丁目1番2号 日 本鋼管株式会社内 (72)発明者 戸村 啓二 東京都千代田区丸の内一丁目1番2号 日 本鋼管株式会社内 Fターム(参考) 4H006 AA04 AC43 BA05 BA07 BA09 BA14 BA19 BA30 BA33 BA71 BA82 BD81 BE20 BE40 GN05 GN24 GP01 GP30 4H039 CA61 CD10 CD30 CL35

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 反応器がスクリーンで仕切られて、該仕
    切られた一方の室内に触媒不活性化物質を吸着する吸着
    材が収容され、仕切られた他方の室内には触媒粉末が媒
    体油中に懸濁している触媒スラリーが収容され、該触媒
    スラリーは両方の室を循環しうるようにされているスラ
    リー床反応器
  2. 【請求項2】 触媒粉末がメタノール合成触媒とメタノ
    ール脱水触媒よりなり、ジメチルエーテル合成に使用さ
    れる請求項1記載のスラリー床反応器
JP2000164246A 2000-06-01 2000-06-01 スラリー床反応器 Pending JP2001342155A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112004594A (zh) * 2018-04-20 2020-11-27 西门子股份公司 用于实施减少平衡的反应的反应器

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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