JP2003126679A - 触媒充填方法と装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 高い触媒密度を生じ、それによって触媒微
粒子の空隙とブリッジ形成を最小限に抑える、管状流れ
改質装置のような反応管に微粒子触媒材料を充填するた
めの方法を提供する。 【解決手段】 本発明は、微粒子触媒材料を反応管に
充填するための方法とこの方法で使用するための充填装
置に関する。方法は緩衝された動きで触媒微粒子が通過
する充填管を備えている。緩衝手段は各々の管区間の内
壁にらせん体を取付けることによって提供される。らせ
ん体は棒によって形成され、この棒は任意の横断面を有
し、かつ横断面のあらゆる方向において管区間の直径の
１／２５〜１／２の最大直径を有する。らせん体は各々
の区間で、管区間の直径の２〜８倍のピッチを有する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、反応器に微粒子材
料を充填するための方法と装置に関する。更に詳しく
は、本発明は、アンモニアプラント、水素プラントおよ
びメタノールプラントで使用される管状流れ改質装置の
ような反応管への微粒子触媒材料の充填に関する。

【０００２】

【従来の技術】管状反応器への微粒子触媒材料の充填は
一般的に、ソックス法を用いて行われる。この方法によ
って、可撓性のプラスチック材料で作られた細長いソッ
クス状部材が触媒微粒子で満たされ、ソックスを取付け
た管路によって反応管内に下降させられる。反応管の底
に達すると、管路が急激に動かされ、ソックスが開放さ
れ、微粒子を反応装置内に解放する。

【０００３】この方法を使用すると、反応管のむらのあ
る不均一な充填が早期ソックス開放による微粒子破壊に
よって空隙を生じるかまたは微粒子によってブリッジを
形成することになる。空隙形成は不所望である。という
のは、反応管内のむらのある温度分布と圧力降下の変動
を生じるからである。空隙は反応管の側部を叩くかある
いはハンマーで打ち、反応管の壁を振動させることによ
って部分的に除去可能である。

【０００４】参照によってここに編入される米国特許第
５，２４７，９７９号明細書には、微粒子材料を垂直管
内に充填するための方法が記載されている。この方法は
管路を使用し、この管路はそれを横切るように配置され
た一連の可撓性ダンパーブラシの形をしたダンパーを備
えている。ダンパーブラシを備えた管路は最初に垂直管
内に降下させられ、そして粒子が管内に注がれる。管路
を充填操作の間少しだけ急に動かし、同時に管充填時に
徐々に持ち上げることにより、迅速で一様で再現可能な
充填が得られる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかし、この方法は幾
つかの欠点がある。ブラシから管の底への粒子の落下距
離を制御することができず、微粒子がブラシと管の壁の
間にくさび状に押し込まれ、管内で装置を動かなくす
る。 管路から管の壁までのブラシの半径方向距離は、
管直径に対応しなければならない。これは各々の特別な
管がブラシを備えたその固有の管路を必要とすることを
意味する。

【０００６】上記の欠点およびいろいろな方法に関連す
る他の欠点は、次の説明から明らかなように、本発明に
よる方法と装置によって解決される。

【０００７】本発明の目的は、高い触媒密度を生じ、そ
れによって触媒微粒子の空隙とブリッジ形成を最小限に
抑える、管状流れ改質装置のような反応管に微粒子触媒
材料を充填するための方法を装置を提供することであ
る。

【０００８】本発明の他の目的は、小さな管直径でも大
きな管直径でも最適な充填密度を生じる、一般的な種類
および大きさの触媒に適用可能な充填装置を提供するこ
とである。

【０００９】他の目的は、高度に自動化され、それによ
って人の誤操作の可能性と反応管の再充填の危険を低減
することである。

【００１０】本発明の他の目的は、例えば改質装置の反
応管の横断面にわたって均一な圧力低下と均一な流れが
得られ、ホットスポット形成の傾向を低減し、管の長い
寿命を生じる装置を提供することである。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記の目的は、微粒子触
媒材料を反応管に充填するための方法を提供する本発明
によって達成される。この方法では、反応管の内径より
も小さな外径を有する幾つかの管区間を連結して、反応
管の長さに一致する最終管長さにすることによって充填
管を用意し、反応管内に充填すべき或る量の触媒微粒子
を充填管の上部から供給し、充填管内に緩衝手段を設け
ることによって触媒微粒子を緩衝して、充填管を通過さ
せ、 反応管に充填された触媒微粒子の充填高さに対応
する長さに充填管を反応管から連続的に引抜き、緩衝手
段が各々の管区間の内壁にらせん体を取付けることによ
って形成され、らせん体が棒によって形成され、この棒
が任意の横断面を有し、かつ横断面のあらゆる方向にお
いて最大直径が管区間の直径の１／２５〜１／２であ
り、らせん体が各々の区間において、管区間の直径の２
〜８倍のピッチを有する。

【００１２】本発明は更に、上記の充填方法で有効であ
る充填装置を提供する。

【００１３】本発明による充填装置では、充填管が反応
管に嵌まる管直径を有し、充填管の上側部分が漏斗ユニ
ットに連結され、充填管の底部分が反応管から充填管を
引き抜くための持上げ手段を備え、充填管が別個の管区
間からなり、この管区間がそれぞれ連結手段を備え、こ
の連結手段により、管区間が互いに連結されるときに充
填管に組立てられ、少なくとも１個の管区間が充填管を
通過する触媒粒子の速度を減速するための緩衝手段を備
え、緩衝手段が各壁区間の内壁にらせん体を取付けるこ
とによって形成され、らせん体が任意の横断面形状を有
する棒によって形成され、この棒が横断面のあらゆる方
向において管区間の直径の１／２５〜１／２の最大寸法
を有し、らせん体が各々の管区間において、管区間の直
径の２〜８倍のピッチを有する。

【００１４】上記のように、充填装置は幾つかの管区間
からなっている。この管区間は長い１本の充填管を形成
するために組立てられて管状改質装置のような反応管に
挿入可能である。本発明の特別な実施形では、各々の区
間が管区間の内壁に固定されたらせん体の形をしたダン
パーを備えている。

【００１５】別個の管区間を最終の充填管に組み立てる
ために使用される連結手段は好ましくは、管区間の一端
の外壁に配置されたスライド部材の形をしている。代表
的な管区間の端部は、かみ合いによって互いに嵌まり合
うノッチを備えている。

【００１６】触媒粒子が充填管を経て充填される場合、
触媒がらせん体上をらせん運動して下降するときに、触
媒粒子の速度が低下る。らせん運動は粒子をらせんに沿
って強制的に案内し、粒子は一つずつ到達し、塊になら
ない。充填管の底で、触媒粒子は同じ速度を有し、予め
定めた短い距離を落下する。その結果、均一な密度の充
填となり、ブリッジ、空隙または破壊された触媒微粒子
を生じない。

【００１７】

【発明の実施の形態】本発明の装置は、内壁に固定され
たらせん体を備えた同じ大きさの多数の管区間からなっ
ている。この管区間は、図を参照した次の記載から明ら
かなように、長い充填管を形成するために連結可能であ
り、かつ改質装置管に挿入可能である。

【００１８】充填管内に入る触媒の量を制御するため
に、漏斗装置２（図１）が取付けられている。この漏斗
装置２は振動装置によって電気的に振動させられる。漏
斗装置２に充填された触媒粒子は漏斗出口６とそれに取
付けられたスライド管８を経て上側管１２に連続的に投
入される。漏斗装置２は充填の準備ができているときに
は、漏斗装置をスライド棒１０上でスライドさせること
によって案内管８が上側管１２に装着されるように、管
１２の上部に配置されている。

【００１９】漏斗装置は充填中、いつでも同じ充填速度
を保証する。

【００２０】本発明による充填管は幾つかの管区間２４
（図２）によって組立てられている。各々の区間は、本
発明の特別な実施の形態において、管区間２４の内壁に
配置されたダンパーとしてのらせん状に形成された物体
（以下、らせん体と言う）２６を備えている。

【００２１】管区間２４は幾つかの区間を、要求される
管の最小長さに連結することによって組立てられる。管
区間２４の端部はジグソーパズルの要素のように次の管
区間に嵌まるように成形され、かみ合いノッチ２８
（ａ），２８（ｂ）を形成している。このようにして連
結されると、管区間は軸方向と回転方向に互いにロック
される。

【００２２】かみ合いノッチ２８は図３に例示するよう
に、いろいろな形に形成することができる。

【００２３】管軸線を一致させるために、管区間の外径
よりも少しだけ大きな内径を有する外側包囲スライド部
材３０が、連結領域に配置されている。このスライド部
材３０は薄壁の管として形成可能であり、管区間２４の
外側に最小のスペースを占有し、管区間の内側にはスペ
ースを占有しない。従って、この連結手段はきわめてコ
ンパクトである。

【００２４】充填管内の緩衝手段はらせん体２６を各々
の管区間２４の内壁に取付けることによって得られる。
らせん体２６は任意の横断面形状の棒として形成されて
いる。この棒は各々の管区間２４の内面に接触し、らせ
ん体として形成され、そして管区間直径の２〜８倍に等
しい管長さにわたって１回転している。従って、ピッチ
は２〜８である。

【００２５】棒の最大寸法はその横断面のあらゆる方向
において管区間の直径の１／２５〜１／２である。

【００２６】棒は例えば金属でもよいし、プラスチック
でもよい。しかしながら、らせん体として形成可能な他
の材料を使用することができる。

【００２７】充填管を経て触媒を充填する場合、触媒が
充填管を通ってらせん体上を下降するときに、触媒粒子
の速度が低下する。更に、励振される漏斗、漏斗におけ
る流れの絞りおよびらせん体自体により、粒子は反応器
の底に１つずつ達し、塊を形成しないことが保証され
る。

【００２８】粒子は水平速度成分で充填管に入る。これ
は充填管内への粒子の自由落下を防止する。粒子が偶然
に塊になると、最初にらせん体に落下しない粒子は管区
間の側部に接触し、最後にはらせん体に落下し、らせん
運動を続ける。従って、本発明の充填管は、粒子に対し
て一定の非破壊的な制動作用を生じる。

【００２９】それによって、充填管の底において、触媒
粒子はすべて同じ速度を有し、一つずつ予め定めた短い
区間を落下する。その結果、均一な充填が生じ、かつ触
媒粒子が破壊されない。

【００３０】充填すべき微粒子材料の測定量は、充填管
の高さを掛けた例えば管状改質装置の断面積に比例する
単位容積に一致する。計算は充填プロセスの付加的な制
御を可能にする。

【図面の簡単な説明】

【図１】微粒子の触媒材料を反応装置管に充填するため
の準備が出来た、本発明の特別な実施の形態による装置
を示す図である。

【図２】管の内面に取付けられたらせん体を備えた本発
明の実施の形態を示す図である。

【図３】かみ合いノッチの形状の例を示す図である。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ニールス・エリクストルプ デンマーク国、フレデリクスベルク、ヴイ ルケンスヴエイ 16デー、４．テーファウ Ｆターム(参考） 4G070 AA01 AB05 BB02 CA07 CB17 CB18 DA15 DA17

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 微粒子触媒材料を反応管に充填するため
   の方法であって、 反応管の内径よりも小さな外径を有する幾つかの管区間
   を連結して、反応管の長さに一致する最終管長さにする
   ことによって充填管を用意し、 反応管内に充填すべき或る量の触媒微粒子を充填管の上
   部から供給し、充填管内に緩衝手段を設けることによっ
   て触媒微粒子を緩衝して、充填管を通過させ、 反応管に充填された触媒微粒子の充填高さに対応する長
   さに充填管を反応管から連続的に引抜き、 緩衝手段が各々の管区間の内壁にらせん体を取付けるこ
   とによって形成され、らせん体が棒によって形成され、
   この棒が任意の横断面を有し、かつ横断面のあらゆる方
   向において最大直径が管区間の直径の１／２５〜１／２
   であり、 らせん体が各々の区間において、管区間の直径の２〜８
   のピッチを有することを特徴とする方法。
2. 【請求項２】 請求項１記載の充填方法で使用するため
   の充填装置において、 充填管が反応管に嵌まる管直径を有し、 充填管の上側部分が漏斗ユニットに連結され、充填管の
   底部分が反応管から充填管を引き抜くための持上げ手段
   を備え、 充填管が別個の管区間からなり、この管区間がそれぞれ
   連結手段を備え、この連結手段により、管区間が互いに
   連結されるときに充填管に組立てられ、 少なくとも１個の管区間が充填管を通過する触媒粒子の
   速度を減速するための緩衝手段を備え、 緩衝手段が各壁区間の内壁にらせん体を取付けることに
   よって形成され、らせん体が任意の横断面形状を有する
   棒によって形成され、この棒が横断面のあらゆる方向に
   おいて管区間の直径の１／２５〜１／２の最大寸法を有
   し、 らせん体が各々の管区間において、管区間の直径の２〜
   ８倍のピッチを有することを特徴とする充填装置。
3. 【請求項３】 管区間を連結するための手段が、外側ス
   ライド部材によって取り囲まれた管区間の端部に、かみ
   合いノッチを備えていることを特徴とする請求項２記載
   の充填装置。
4. 【請求項４】 らせん体の横断面領域が長方形、円形ま
   たは正方形であることを特徴とする請求項２または３記
   載の充填装置。
5. 【請求項５】 漏斗ユニットが振動装置によって機械化
   されていることを特徴とする請求項２〜４のいずれか一
   つに記載の充填装置。