JP2009523688A - 炭化水素及び酸素含有ガスを反応器内で触媒床と接触させる方法 - Google Patents
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Abstract
炭化水素及び酸素含有ガスを反応器中で触媒床と接触させる方法
本発明は、反応器中で炭化水素及び酸素含有ガスを触媒床と少なくとも１０,０００h-１の空間速度で接触させる方法に関し、上記方法は、
a)少なくとも触媒床が保持されているセクションにおいて反応器が多角形の断面を有し、
b)触媒床が多角形のタイルの形態の、２以上の触媒層で構成され、前記タイルが少なくとも４辺を有し、
c)各触媒層が、少なくとも４個のタイルを含み、前記タイルが互いに平面充填して当該層を形成し、
d)２個のタイルが１つの層の中で接する端が、２個のタイルが隣接している層の中で接する端と並ばない、
ことを特徴とする。
本発明は、反応器中で炭化水素及び酸素含有ガスを触媒床と少なくとも１０,０００h-１の空間速度で接触させる方法に関し、上記方法は、
a)少なくとも触媒床が保持されているセクションにおいて反応器が多角形の断面を有し、
b)触媒床が多角形のタイルの形態の、２以上の触媒層で構成され、前記タイルが少なくとも４辺を有し、
c)各触媒層が、少なくとも４個のタイルを含み、前記タイルが互いに平面充填して当該層を形成し、
d)２個のタイルが１つの層の中で接する端が、２個のタイルが隣接している層の中で接する端と並ばない、
ことを特徴とする。
Description
本発明は炭化水素及び酸素含有ガスを触媒床と反応器内で接触させる方法、特に高い空間速度で炭化水素及び酸素含有ガスを反応器中で触媒床と接触させる方法に関する。
触媒上で炭化水素が酸素と反応する多くの工程が知られている。そのような工程の１つに水素と一酸化炭素を生成するメタンの触媒部分酸化がある。典型的な触媒部分酸化工程は例えばWO ０１/４６０６８、WO ０１/４６０６９及びWO ０２/８８０２１に記載されている。
さらなる例には炭化水素の自己熱分解があり、例えばエタンはオレフィン類を生成する。自己熱分解はオレフィン類への経路であり、炭化水素供給物を酸素と混合し、自己熱分解触媒の上を通す。
自己熱分解触媒は燃料富燃焼限界を超えた燃焼を維持することができる。燃焼は触媒の表面で開始し、反応体をプロセス温度にまで上げ、吸熱分解プロセスを行うのに必要である熱はその部位で発生する。パラフィン系炭化水素の自己熱分解は例えばEP-０３３２２８９B、EP-０５２９７９３B、EP-０７０９４４６A及びWO ００/１４０３５に記載されている。
反応のための触媒は微粒子材料の床として供給されても良いが、好ましい材料は発泡体状かモノリス（monoliths）の形態である。セラミック支持体が好ましいが、工業規模では反応器の触媒ゾーンの断面の大きさの単一構造を形成することは難しく、亀裂や断裂の傾向にある。したがって、反応器の断面を互いに平面充填して触媒材料の層を形成する触媒のタイルを使用することが好ましい。
このような触媒床に伴う１つの問題点は、しかしながら、反応体がタイルが互いに接触する間隙及びタイルが反応器壁に接触する反応器の側面を通過することより触媒を迂回することができるという点にある。触媒の反応体迂回を最小化する工業規模に適した方法を提供することが望ましい。少なくとも２層で提供される多角形のタイルを多角形の断面の反応器内で使用することにより、反応体の迂回の可能性を減少させることができる。
従って、第１の態様において、本発明は炭化水素および酸素含有ガスを反応器内で触媒床と少なくとも１０,０００h-1の空間速度で接触させる方法を提供し、前記方法は、
a)少なくとも触媒床が保持されている部分において反応器が多角形の断面を有し、
b)触媒床が多角形のタイルの形態の２以上の触媒層で構成され、前記タイルが少なくとも４辺を有し、
c)各触媒層が、少なくとも４個のタイルを含み、前記タイルが互いに平面充填して当該層を形成し、
d)２個のタイルが１つの層の中で接する端が、２個のタイルが隣接している層の中で接する端と一直線に並ばない、
ことに特徴がある。
a)少なくとも触媒床が保持されている部分において反応器が多角形の断面を有し、
b)触媒床が多角形のタイルの形態の２以上の触媒層で構成され、前記タイルが少なくとも４辺を有し、
c)各触媒層が、少なくとも４個のタイルを含み、前記タイルが互いに平面充填して当該層を形成し、
d)２個のタイルが１つの層の中で接する端が、２個のタイルが隣接している層の中で接する端と一直線に並ばない、
ことに特徴がある。
各触媒層が、少なくとも４個のタイルを含み、前記タイルが互いに平面充填して当該層を形成
本明細書で使用する「平面充填する」という語は、多角形の断面を有する形の完全な層を形成するように互いに組み合わせることを意味する。層は「完全な」と記載されているが、タイルの間にそれらの形の不完全さによる間隙が存在しても良いことに留意されたい。
本明細書で使用する「平面充填する」という語は、多角形の断面を有する形の完全な層を形成するように互いに組み合わせることを意味する。層は「完全な」と記載されているが、タイルの間にそれらの形の不完全さによる間隙が存在しても良いことに留意されたい。
「多角形のタイル」という語は１つの寸法（深さ）が他の２つの寸法より有意に短い、典型的には一番短い寸法が他の２つの寸法の５０％未満である構造を意味する。２つの大きい方の寸法はタイルの表面を形成し、タイルの多角形の形を示すのはこの表面である（そして、平面充填された場合、特定の層のタイルの表面はタイルの層の表面を形成する。）。
層は、炭化水素及び酸素含有ガスが第２の層及び任意のさらなる層より前に第１の層に接触するように、炭化水素及び酸素含有ガスの流れの方向に対して定義される。
本発明の方法の多角形のタイルは少なくとも４つの辺を有し、これは平均的な内角が少なくとも９０°であることを意味する。タイルは少なくとも４つの辺を有する任意の適切な多角形であってよい。適切な形には、正方形、長方形、ひし形、二等辺台形、六角形が挙げられる。
好ましくはそれぞれの角が６０°未満である。相対的に大きな内角を有するタイルの使用はタイル上の、より破損しやすい傾向にある相対的な鋭角の数を減少させる。従って、タイルはより頑強となる。ガスが迂回しうるタイルの角の間隙の可能性を減少させるので、このことは有利である。
対照的に、例えば、三角形のタイルは６０°の平均内角を有し少なくとも１つの角は通常６０°未満となる（すなわち三角形が正三角形でない場合）。従って、三角形のタイルが通常広い面積を平面充填するのに有用であっても、これらは本発明の方法で使用する４以上の辺を有するタイルと比較してより角において破損しやすい。
多角形の反応器で多角形の形を使用することによって１層あたりのタイルの数が増加するのに従い、タイルを平面充填することがより容易に達成されるので、本発明の方法で使用する多角形の内断面（触媒床が保持されたセクションにおいて）を備えた反応器及び多角形のタイルは円形（又は他の曲形）の断面を備えた反応器及び曲形のタイルの使用と比較して有利である。
タイルの破損の可能性を減少させるため、各タイルは大きすぎてはいけない。
従って、反応器(触媒床)の断面が増加(反応器のスケールの増加)するのに従い、より多くのタイルを利用する必要がある。好ましくは、少なくとも１層当たり８個のタイル、例えば１２個以上のタイルが提供される。
従って、反応器(触媒床)の断面が増加(反応器のスケールの増加)するのに従い、より多くのタイルを利用する必要がある。好ましくは、少なくとも１層当たり８個のタイル、例えば１２個以上のタイルが提供される。
１層に存在するタイルの最大数は特に重要ではないが、反応器（触媒床）全体の断面積及びタイルの（平均）サイズにより決定される。１層あたりのタイルの最大数は通常４００未満であり、より特には１００未満及び好ましくは４０未満である。
典型的には各タイルは３００mmの最大辺長を有する。各タイルは通常２０mmの最小辺長、例えば少なくとも５０mmを有する。好ましくは全ての各タイルの辺は５０mm〜３００mmの範囲である。
好ましくは、各タイルは０.０５m2未満、より好ましくは０.０２m2の表面積を有する。各タイルの最小表面積は少なくとも０.０００６m2、例えば少なくとも０.０００６m2である。好ましくは、各タイルは０.００２〜０.０１m2の範囲の表面積を有する。より薄いタイルが使用されるが、典型的には各タイルは少なくとも１０mm、好ましくは１５mmの厚さを有する。各タイルは通常４０mmまでの、好ましくは３０mmまでの及び最も好ましくは２０mmまでの厚さを有する。
好ましくは、各タイルは０.０５m2未満、より好ましくは０.０２m2の表面積を有する。各タイルの最小表面積は少なくとも０.０００６m2、例えば少なくとも０.０００６m2である。好ましくは、各タイルは０.００２〜０.０１m2の範囲の表面積を有する。より薄いタイルが使用されるが、典型的には各タイルは少なくとも１０mm、好ましくは１５mmの厚さを有する。各タイルは通常４０mmまでの、好ましくは３０mmまでの及び最も好ましくは２０mmまでの厚さを有する。
典型的には、２〜６層のタイルが使用される。触媒床の全体の深さは典型的には２０〜１００mm、特に２０〜６０mmである。触媒床/反応器の全断面積は一般的には少なくとも０.０５m2、より一般的には少なくとも０.１m2である。
タイルは、多孔質材で形成され、好ましくは、セラミック泡状体上に支持された触媒材料の形態である。セラミック泡状体の構成は任意の酸化物又は高温、典型的には６００℃〜１２００℃に適した酸化物の組み合わせであってよい。タイルは好ましくは低い熱膨張係数を有し、及び高温での層分離に抵抗性である。
適切なセラミック材料としては、コージエライト、リチウムアルミノケイ酸塩(LAS)、アルミナ(例えばα-Al2O3)、安定化ジルコニア、ムライト、及びアルミナチタネートが挙げられる。セラミック泡状体は例えばα-Al2O3で洗浄-コートされても良い。
典型的にはタイルは平方インチあたり１０〜６５の、好ましくは平方インチあたり２０〜５０の、最も好ましくは平方インチあたり３０〜４５の細孔を有する(平方cmあたり約１〜１１、好ましくは平方cmあたり３〜８、最も好ましくは平方cmあたり５〜７の細孔）。適切には少なくとも７０%、好ましくは少なくとも８０%、有利には少なくとも９０%の細孔が５.０mm未満の例えば通常０.１〜３.０mmの、好ましくは０.２〜２.０mm及び最も好ましくは０.５〜１.５mmの細孔長を有する。
タイルの多孔性材料の平均慣性抵抗係数(すなわち前方向の平均)は適切には５００〜２００００/メートル(/m)、好ましくは２０００〜４０００/m及び有利には２５００〜３５００/m、例えば３２５０/mである。
本発明の方法における反応器からのガスの迂回は少なくとも、１つの層において２個のタイルが接する端が隣接する層における２個のタイルが接する端と一直線に並ばないタイルの第２層の存在によっても最小化される。
好ましくは、触媒床は適切な触媒支持体内に保持される(その場合、触媒床が保持されており、多角形の内部の断面図を有する反応器のセクションは触媒支持体の内部の断面であり、触媒支持体の内部壁は反応器壁であるとみなされてもよい。)。適切な触媒支持体は例えばPCT/GB ２００６/００４６４２に記載されている。
タイルが反応器の壁に接する反応器の側面で反応体が触媒床を迂回するさらなる可能性を減少させるために、触媒床の外側の端がバインダーレスセラミック紙（binderless ceramic paper）のような適切なシーリング材料で包まれていてもよい。
特定の層におけるタイルは、それらの近隣のタイルと接触して（触媒床が保持されているセクションにおける反応器の内部の断面図の形によってもたらされた全領域における一般的な制限を除いて）それらを保持する特定の手段なしで層をなしてもよい。
代わりに、またはさらに、特定の層内のタイルは近隣のタイルとすぐ隣に又は接した状態で、相対的な動きによるタイル間の間隙を減少させるために物理的に保持される。このことは、タイルの端の連結、タイ（ties）又はセラミック糊の使用のような任意の適切な方法により達成される。
更なる実施態様において、各タイル（またはタイルの群）は、層の中でタイルが他のタイルと接する場所からの反応体の迂回を最小化するバインダーレスセラミック紙のような適切な材料で包まれてもよい。必要な反応器の断面の形の層を形成するために平面充填するために必要であるので、多数の異なる形のタイルが１つの層の中に存在してもよい。好ましくは、１層あたり１又は２種のみの異なった形のタイルが存在する。
好ましくは同じ形のタイルが各層に存在し、隣接する層は、１つの層の中で２個のタイルが接する端が隣接する層の中で２個のタイルが接する端が一直線に並ばないように回転性の位置関係を有する。
反応器は、触媒床が保持されるセクションにおいて、任意の適切な多角形の内部断面を有する。適切な断面は少なくとも４つの辺を有する多角形である。好ましくは、断面は正多角形(すべての辺長及び角が等しい)である。多角形の断面のセクションは、構造的強度を反応器に付与する外殻内に触媒床が保持されている反応器のセクションに設置することにより形成する。
反応器の他の部分に接続するフランジの為の要件というような機械的な制約の為に、この殻は典型的には円柱状である。反応器断面の多角形の辺の数が大きくなるにつれて、反応器は触媒床が保持されるセクションにおいてより大きな強度を有する（同じ面積の多角形にとって円筒状の殻との接点が多くなるほど、それぞれの辺はより短くなる）。好ましくは、従って多角形は少なくとも５つの辺を有する。典型的には、しかしながら、より大きい数の辺を有する多角形は製造すること及び平面充填することで網羅するのも難しくなり始める。好ましくは、従って断面は８辺を越えない多角形である。最も好ましくは、断面は六角形である。
さらに好ましい態様において、１つの層の中で３個以上のタイルが接する角が近接する層における角と重ならないようにタイルを平面充填する。
炭化水素及び分子酸素含有ガスは好ましくは触媒と接触する前に混合し、触媒床と接触する前に炭化水素及び酸を混合の前又は混合後のいずれかに加熱すること又は両方の組み合わせにより余熱する。任意の適切な混合及び余熱手段を使用しても良い。混合し、余熱された反応体流は可燃性で、それ故好ましくは形成後可能な限り速やかに触媒床に接触させる。適切な混合系の一例はWO ０１/１８４５１に記載されており、そこには混合装置を用いた触媒による部分酸化の為のプロセスに付随的な燃料及びガス状酸化剤を含む気流の混合の為の混合装置が記載されている。最も好ましくは、WO ２００４/０７４２２２に記載されているように、混合及び余熱セクションは、それぞれ複数のアウトレットを有する反応体の第１及び第２供給手段を利用する。混合装置の複数のアウトレットは好ましくはWO ２００４/０７４２２２に記載されるように規則正しいパターンで提供される。
混合反応体流の十分な供給を達成する為の好ましい配置は六角形である(１つのアウトレットが規則正しい六角形の構成をした６つの等しい距離の最も近い隣接するアウトレットを有する)。好ましくは、触媒床が保持されるセクションの反応器の六角形の断面は混合セクションのアウトレットの配置と一致する。例えば、混合セクションが六角形の配置でアウトレットを含む場合、触媒床が保持されるセクションにおける反応器も六角形の断面を有することが好ましい。このことにより、最も効果的な混合反応体流の触媒床への運搬が導かれ、最小化された反応体の残留と反応器内において反応体の触媒床への均一な導入が提供される。非常に有効な混合反応体の供給が混合セクションにおける六角形の配置により達成されるので、このことは最も好ましい断面として、触媒床が保持される反応器のセクションにおける六角形の断面の使用の他の利点を提供する。
好ましくは、混合セクションのアウトレットも反応器内部断面と同様の全体の寸法（面積）であり、混合セクションからのアウトレットの面積と反応器内部断面積の比は２:１〜１:２、好ましくは基本的に１:１(それらの間の違いが１０％未満であること、すなわち１.１:１ 〜１:１.１の比)であることを意味する。このことはまた結果として最も効果的な反応器内における混合反応体流の触媒床への輸送をもたらす。
さらに好ましい実施態様において、WO ２００４/０７４２２２に記載されているように抵抗ゾーンは混合セクションの下流に位置し、触媒床の上流かつその前面に接して位置する。抵抗ゾーンは多孔性であり、反応体は抵抗ゾーンの断面積に実質的に均一に分散し、従って下流の触媒ゾーンの断面積に実質的に均一に分散するように、当該ゾーンを通り抜ける際に反応体の分散を確実なものにする。
抵抗ゾーンは多孔性の金属構造で形成されてもよいが、好ましくは、前記多孔性材料は非金属、例えばセラミック材料である。適切なセラミック材料にはリチウムアルミノケイ酸塩(LAS)、アルミナ(Al2O3)、安定化ジルコニア、アルミナチタネート、ナイアスコン（niascon）、コージエライト、ムライト、シリカ及びリン酸ジルコニウムカルシウム（calcium zirconyl phosphate）が挙げられる。好ましい多孔性材料はアルファアルミナ又はコージエライトである。多孔性材料は球形又は他の顆粒状の形態であっても良い。代わりに、多孔性材料は発泡体状の形態であっても良い。抵抗ゾーンは従ってまた多孔性材料のタイル、好ましくは触媒床のタイルについて記載した形のタイルで平面充填された形態（１以上の層）であっても良い。
反応後、反応の生成物は生成物分離セクションに進む。生成物分離セクションでは行われた反応に依存して多様な生成物処理が必要であり、前記処理は一般的に前記工程の分野の当業者に公知である。
例えば、オレフィン類を生成する炭化水素の自己熱分解において、生成物流は典型的には８００℃を超える温度の、例えば９００℃を超える温度のガス状生成物流として反応ゾーンを出る。特に圧力がかかる場合は、生成物流は急冷される必要がある。このことは生成物冷却ステップがガス状生成流の反応速度を減速し、更なる反応が起こるのを防ぐため、高いオレフィン収量を確かなものにする。
好ましくは、生成物流の温度は８００℃以下まで、例えば６００℃以下まで、反応ゾーンを出てから４０ms以内、有利には２０ms以内で下げられる。
有利には、急冷はガス状生成流へ濃縮物（冷却剤）の注入、好ましくは濃縮物の蒸発が生成物流を冷却するように複数の場所における注入により達成される。
濃縮物は気体又は液体であってもよい。濃縮物が気体である場合、好ましくは不活性ガスである。好ましくは、濃縮物は液体、例えば水である。濃縮物は濃縮物の大部分が反応器の圧力で即時に蒸発し、それ故ガス状生成流の急速な温度低下を提供することを確実にするために、通常反応器の圧力より高い圧力及び高温で注入される。濃縮物は、通常、濃縮物の大部分が即座に反応器で蒸発し、それにより、ガス状生成物流に非常に急速な温度低下を供給することを確実にするため、反応器より高い圧力で、及び高温で注入する。したがって、水のような濃縮物は、通常、１００bargのようなガス状生成流の圧力より有意に高い圧力で注入し、通常１００〜４００℃の温度で、好ましくは２００〜３５０℃例えば３００℃で注入される。
酸素含有ガスは、分子酸素そのもの又は空気のような任意の適切な分子酸素含有ガスとして提供されても良い。炭化水素は行われるプロセスに依存した任意の適切な炭化水素である。
１つの実施態様において、方法は触媒による炭化水素、好ましくはメタンの部分酸化による合成ガスの製造方法である。触媒部分酸化に適切な触媒は技術分野で公知であり、例えば補助された第VIII族金属を含む。
第２の実施態様において、方法は炭化水素の自己熱分解によるオレフィン類の製造方法である。
本発明の方法は特に工業的規模における方法に有用である。「工業的規模」は方法自体に依存し、反応体/触媒床は典型的には少なくとも５０ktpa（１以上の反応器が存在する場合は反応器あたり）の炭化水素、好ましくは少なくとも１００ktpaの炭化水素（反応器あたり）を処理する大きさで作られる。
本発明の方法は特に工業的規模における方法に有用である。「工業的規模」は方法自体に依存し、反応体/触媒床は典型的には少なくとも５０ktpa（１以上の反応器が存在する場合は反応器あたり）の炭化水素、好ましくは少なくとも１００ktpaの炭化水素（反応器あたり）を処理する大きさで作られる。
例えば、合成ガスの製造の為には、工業的規模は典型的には、少なくとも３０ktpa（反応器あたり）の合成ガス、好ましくは少なくとも１００ktpaの合成ガス（反応器あたり）を製造する大きさで作られる。
自己熱分解法におけるオレフィン類の製造のさらなる実施例として、工業的規模は典型的には、少なくとも２５ktpa（反応器あたり）のオレフィン類、好ましくは少なくとも７５ktpaのオレフィン類（反応器あたり）を製造する大きさで作られる。
ここでは自己熱分解(ATC)法をより詳細に記載する。
自己熱分解に好ましい炭化水素は少なくとも２個の炭素原子を含むパラフィン系炭化水素である。例えば、炭化水素はエタン、プロパン又はブタンのようなガス状の炭化水素またはナフタまたはFT液のような液状炭化水素である。
自己熱分解に好ましい炭化水素は少なくとも２個の炭素原子を含むパラフィン系炭化水素である。例えば、炭化水素はエタン、プロパン又はブタンのようなガス状の炭化水素またはナフタまたはFT液のような液状炭化水素である。
好ましくは水素が同時供給される。水素の同時供給は、触媒の存在下、水素が炭化水素に優先して燃焼し、そのことによりプロセス全体のオレフィン選択性が増加するので有利である。燃焼した水素の量は熱の産生量及びクラッキングの程度を調整するために使用されても良い。従って、水素の酸素に対するモル比はオレフィン類を含むATC生成物流を生成するように任意に操作可能な範囲で変化させることができる。適切には、水素の酸素に対するモル比は０.２〜４の範囲、好ましくは０.２〜３である。
炭化水素及び酸素含有ガスは、オレフィン類を含むATC生成物流を生成するような任意の適切なモル比で触媒床と接触する。好ましい化学量比は５〜１６であり、炭化水素を完全に二酸化炭素及び水に完全燃焼するために必要な酸素に対する炭化水素の化学量比の好ましくは５〜３.５倍、好ましくは６〜１０倍である。
典型的には、反応体は触媒を、１０,０００h-1barg-1より速い、好ましくは２０,０００h-1barg-1より速い、最も好ましくは１００,０００h-1barg-1より速いガスの１時間あたりの空間速度に依存する圧力で通過させる。例えば、２０bargの圧力では、ガスの時間当たりの空間速度は最も好ましくは２,０００,０００h-1である。しかしながら、最適なガスの時間当たりの空間速度は供給する組成物の性質に依存することを理解すべきである。
自己熱分解ステップは６００℃〜１２００℃の範囲の触媒出口温度で適切に行われる。適切には、触媒出口温度は少なくとも７５０℃のように少なくとも７２０℃である。好ましくは自己熱分解ステップは８５０℃〜１０５０℃の範囲の触媒出口温度で行われ、最も好ましくは８５０℃〜１０００℃の範囲で行われる。
自己熱分解ステップは通常０.５bargより高い圧力で、好ましくは少なくとも１０bargの圧力で、より好ましくは１５bargの圧力で行われる。圧力は好ましくは５０barg未満であり、より好ましくは３５barg未満であり、例えば２０〜３０bargの範囲である。
自己熱分解のための触媒は、燃焼性の燃焼富限界を超えた燃焼を継続することができる。触媒は通常第VIII族金属を触媒成分として含む。適切な第VIII族金属にはプラチナ、パラジウム、ルテニウム、ロジウム、オスミニウム及びイリジウムが挙げられる。ロジウム及びより特にはプラチナ及びパラジウムが好ましい。典型的な第VIII族金属の添加量の範囲は、触媒の乾燥全量に対し０.０１〜１００wt％、好ましくは０.０１〜２０wt％、より好ましくは０.０１〜１０wt％である。
第VIII族触媒を使用する場合、触媒促進剤と組み合わせて使用することが好ましい。促進剤は第IIIA、IVA及び/又はVA金属であっても良い。代わりに、促進剤は遷移金属；遷移金属促進剤は第VIII族遷移金属触媒成分として使用される金属と異なる金属であっても良い。好ましい促進剤はGa、In、Sn、Ge、Ag、Au又はCuからなる群から選択される。第VIII族金属の触媒促進剤に対する原子比は１:０.１〜５０.０、好ましくは１:０.１〜１２.０である。
促進剤を含む触媒の好ましい実施例にはPt/Ga、Pt/In、Pt/Sn、Pt/Ge、Pt/Cu、Pd/Sn、Pd/Ge、Pd/Cu、Rh/Sn、Pt/Pd/Cu及びPt/Pd/Sn触媒が挙げられる。
念のために述べると、触媒中の第VIII群金属及び促進剤は任意の形態、例えば、金属又は酸化物のような金属化合物として存在しても良い。
念のために述べると、触媒中の第VIII群金属及び促進剤は任意の形態、例えば、金属又は酸化物のような金属化合物として存在しても良い。
触媒は技術分野において公知の任意の方法で調製されて良い。例えば、ゲル法および湿式含浸法を使用する。典型的には、支持体は金属を含む１以上の溶液を含浸させ、乾燥し、その後空気中でか焼する。支持体は１以上のステップで含浸しても良い。好ましくは、複数の含浸ステップを使用する。支持体は好ましくは各含浸の間に乾燥及びか焼し、その後最終的に好ましくは空気中でか焼する。か焼した支持体は、例えば水素雰囲気下で加熱処理をすることにより還元する。
上記の触媒は、単一の触媒として記載してきたが、触媒は変わりに例えばWO ０２/０４３８９に記載されるように連続的触媒床として存在しても良い。
例えば１以上の触媒床の層は連続する層と異なる触媒金属を含んでも良い。
例えば１以上の触媒床の層は連続する層と異なる触媒金属を含んでも良い。
本発明は図１〜６によって図示される。
図１は六角形の断面を有する反応器のための層を平面充填して形成するタイルの第１層の模式図を示している。
図２は六角形の断面を有する反応器のための層を平面充填して形成するタイルの第２及び第３層の模式図を示し、前記層は第１層を１２０°回転させたものと等しい。
図３及び図４は六角形の反応器のための代わりのタイル配列を示す。
図５及び６は四角形の反応器のための可能なタイル配列を示す。
図１は六角形の断面を有する反応器のための層を平面充填して形成するタイルの第１層の模式図を示している。
図２は六角形の断面を有する反応器のための層を平面充填して形成するタイルの第２及び第３層の模式図を示し、前記層は第１層を１２０°回転させたものと等しい。
図３及び図４は六角形の反応器のための代わりのタイル配列を示す。
図５及び６は四角形の反応器のための可能なタイル配列を示す。
タイルは、反応器の断面にあう為に必要な形の層を形成する為にさまざまな方法で平面充填することに留意すべきである。適切に平面充填することは計算可能であり、例えば、数学的平面充填ソフトウェアの使用である。
図中、図１は４つの台形タイルで作られた層を示し、六角形の断面を有する反応器のための層を形成する為に平面充填する。
図中、図１は４つの台形タイルで作られた層を示し、六角形の断面を有する反応器のための層を形成する為に平面充填する。
図２はそれぞれ断続線、点線で表される第２及び第３層を示し、これらは同じ構成であるが、それぞれ第１層に対し１２０°回転させたものである。隣接している層におけるいずれの端も一直線に並んでいないことがわかる。
図１及び図２は本発明の原則を示す為に比較的単純な平面充填を示す。実際には図３及び図４に示されるように、より小さいタイルが使用されても良い。
図３は台形タイル（１）及び長方形タイル（２）の両方が使用される構成を示すこの場合、反応器の断面の中央には角又は端が存在しない。
図４は台形タイル（１）及び長方形タイル（２）の両方が使用されるさらなる構成を示し、適切に、例えば、より小さいタイル及を使用し及び/又はより大きい反応器断面の層を形成する場合は、タイルの数が増加してもタイルを平面充填することが比較的容易であることを示す（ただ二つのタイルの形を使用する場合であっても）。
図５は四角形の反応器断面を有する反応器のための層を平面充填して形成する、２個の異なる長方形タイル（３及び４）からなる層を示す。
図６は断続線で表された第２の層を示し、同じ構成を有するが第１の層から９０°回転されている。隣接している層におけるいずれの端も一直線に並んでいないことがわかる。
図１及び図２においても述べたように、図５及び図６は本発明の原則を示す為に比較的単純な平面充填を示す。実際には図３及び図４に示されるように、より小さいタイルが使用されても良い。
Claims (9)
- 炭化水素及び酸素含有ガスを触媒床と少なくとも１０,０００h-1の空間速度で反応器中において接触させる方法であって、
a)少なくとも触媒床が保持されているセクションにおいて反応器が多角形の断面を有し、
b)触媒床が多角形のタイルの形態の、２以上の触媒層で構成され、前記タイルが少なくとも４辺を有し、
c)各触媒層が、少なくとも４個のタイルを含み、前記タイルが互いに平面充填して当該層を形成し
d)１つの層の中で２個のタイルが接する端が、隣接している層の中で２個のタイルが接する端と一直線上に並ばない、
ことを特徴とする、上記方法。 - タイルがセラミック泡状体の上に支持された触媒材料の形態である請求項１記載の方法。
- タイルが反応器壁に触れる反応器の側面において、触媒床の外側の端がバインダーレスセラミック紙のようなシーリング材で覆われる、請求項１又は請求項２記載の方法。
- 層あたり１又は２種類のみの異なるタイルの形が存在する、請求項１〜３いずれか１項の方法。
- 反応器の断面が六角形である、請求項１〜４いずれか１項記載の方法。
- メタンの触媒部分的酸化による合成ガスの製造方法である、請求項１〜５いずれか１項記載の方法。
- 炭化水素の自己熱分解によるオレフィン類の製造方法である、請求項１〜５いずれか１項記載の方法。
- 水素が同時供給される請求項７記載の方法。
- 触媒が第VIII族金属をその触媒成分として含む請求項７又は請求項８記載の方法。
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