JP2014171942A - 粒状体処理装置および処理方法 - Google Patents
粒状体処理装置および処理方法 Download PDFInfo
- Publication number
- JP2014171942A JP2014171942A JP2013045472A JP2013045472A JP2014171942A JP 2014171942 A JP2014171942 A JP 2014171942A JP 2013045472 A JP2013045472 A JP 2013045472A JP 2013045472 A JP2013045472 A JP 2013045472A JP 2014171942 A JP2014171942 A JP 2014171942A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- catalyst
- granular material
- catalyst layer
- cage
- cleaner
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 239000008187 granular material Substances 0.000 title claims abstract description 76
- 238000012545 processing Methods 0.000 title claims abstract description 24
- 238000003672 processing method Methods 0.000 title abstract description 3
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 claims abstract description 377
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 claims abstract description 49
- 239000012530 fluid Substances 0.000 claims abstract description 26
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 claims abstract description 15
- 238000009423 ventilation Methods 0.000 claims abstract description 14
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims description 119
- 239000007787 solid Substances 0.000 claims description 66
- 238000006555 catalytic reaction Methods 0.000 claims description 48
- 230000003197 catalytic effect Effects 0.000 claims description 26
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 19
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 16
- 229930195733 hydrocarbon Natural products 0.000 claims description 15
- 150000002430 hydrocarbons Chemical class 0.000 claims description 15
- 238000005096 rolling process Methods 0.000 claims description 9
- 239000002131 composite material Substances 0.000 claims description 8
- 229910052684 Cerium Inorganic materials 0.000 claims description 7
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N aluminium oxide Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 7
- 239000013078 crystal Substances 0.000 claims description 7
- 239000011777 magnesium Substances 0.000 claims description 7
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 claims description 7
- FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N Magnesium Chemical compound [Mg] FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 claims description 6
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 229910052749 magnesium Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 229910020068 MgAl Inorganic materials 0.000 claims description 4
- GWXLDORMOJMVQZ-UHFFFAOYSA-N cerium Chemical compound [Ce] GWXLDORMOJMVQZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 1
- 239000011538 cleaning material Substances 0.000 claims 1
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 86
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 84
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 72
- 230000033001 locomotion Effects 0.000 description 25
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 15
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 15
- 239000000463 material Substances 0.000 description 12
- 238000002407 reforming Methods 0.000 description 12
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 10
- 238000000151 deposition Methods 0.000 description 9
- 238000012856 packing Methods 0.000 description 9
- 239000004215 Carbon black (E152) Substances 0.000 description 8
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- 230000008859 change Effects 0.000 description 7
- 239000003245 coal Substances 0.000 description 7
- 230000008021 deposition Effects 0.000 description 7
- 239000000428 dust Substances 0.000 description 7
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 7
- 230000002829 reductive effect Effects 0.000 description 7
- 239000012265 solid product Substances 0.000 description 7
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Chemical compound O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- ZMIGMASIKSOYAM-UHFFFAOYSA-N cerium Chemical compound [Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce] ZMIGMASIKSOYAM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 238000004939 coking Methods 0.000 description 6
- 238000000197 pyrolysis Methods 0.000 description 6
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 6
- 238000011144 upstream manufacturing Methods 0.000 description 6
- 238000011001 backwashing Methods 0.000 description 5
- 230000003028 elevating effect Effects 0.000 description 5
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 5
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 5
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 5
- 230000035699 permeability Effects 0.000 description 5
- 230000008569 process Effects 0.000 description 5
- 239000000047 product Substances 0.000 description 5
- 229910001220 stainless steel Inorganic materials 0.000 description 5
- 239000010935 stainless steel Substances 0.000 description 5
- 238000003756 stirring Methods 0.000 description 5
- CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N Carbon dioxide Chemical compound O=C=O CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 238000005273 aeration Methods 0.000 description 4
- 230000001174 ascending effect Effects 0.000 description 4
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 4
- 238000006057 reforming reaction Methods 0.000 description 4
- 230000000630 rising effect Effects 0.000 description 4
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000006227 byproduct Substances 0.000 description 3
- 239000000571 coke Substances 0.000 description 3
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 description 3
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 description 3
- 238000004132 cross linking Methods 0.000 description 3
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 3
- 239000000446 fuel Substances 0.000 description 3
- 150000002431 hydrogen Chemical class 0.000 description 3
- 238000011835 investigation Methods 0.000 description 3
- 239000007769 metal material Substances 0.000 description 3
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 3
- 239000002244 precipitate Substances 0.000 description 3
- 238000004080 punching Methods 0.000 description 3
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 3
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 3
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910000990 Ni alloy Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910001069 Ti alloy Inorganic materials 0.000 description 2
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 description 2
- 238000007664 blowing Methods 0.000 description 2
- 229910002092 carbon dioxide Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000001569 carbon dioxide Substances 0.000 description 2
- HSJPMRKMPBAUAU-UHFFFAOYSA-N cerium(3+);trinitrate Chemical compound [Ce+3].[O-][N+]([O-])=O.[O-][N+]([O-])=O.[O-][N+]([O-])=O HSJPMRKMPBAUAU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 2
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 2
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 description 2
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 2
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 2
- 229910000856 hastalloy Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 2
- YIXJRHPUWRPCBB-UHFFFAOYSA-N magnesium nitrate Chemical compound [Mg+2].[O-][N+]([O-])=O.[O-][N+]([O-])=O YIXJRHPUWRPCBB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 description 2
- BWHMMNNQKKPAPP-UHFFFAOYSA-L potassium carbonate Chemical compound [K+].[K+].[O-]C([O-])=O BWHMMNNQKKPAPP-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 2
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 2
- 239000003507 refrigerant Substances 0.000 description 2
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010936 titanium Substances 0.000 description 2
- 229910000838 Al alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N Carbon monoxide Chemical compound [O+]#[C-] UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910000975 Carbon steel Inorganic materials 0.000 description 1
- OKTJSMMVPCPJKN-NJFSPNSNSA-N Carbon-14 Chemical compound [14C] OKTJSMMVPCPJKN-NJFSPNSNSA-N 0.000 description 1
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910000881 Cu alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- RWSOTUBLDIXVET-UHFFFAOYSA-N Dihydrogen sulfide Chemical compound S RWSOTUBLDIXVET-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052581 Si3N4 Inorganic materials 0.000 description 1
- CDBYLPFSWZWCQE-UHFFFAOYSA-L Sodium Carbonate Chemical compound [Na+].[Na+].[O-]C([O-])=O CDBYLPFSWZWCQE-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N Sulfur Chemical compound [S] NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000002441 X-ray diffraction Methods 0.000 description 1
- QCWXUUIWCKQGHC-UHFFFAOYSA-N Zirconium Chemical compound [Zr] QCWXUUIWCKQGHC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000009471 action Effects 0.000 description 1
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 1
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 1
- 238000013459 approach Methods 0.000 description 1
- 230000002238 attenuated effect Effects 0.000 description 1
- 230000004323 axial length Effects 0.000 description 1
- 238000010009 beating Methods 0.000 description 1
- 239000011449 brick Substances 0.000 description 1
- VNWKTOKETHGBQD-AKLPVKDBSA-N carbane Chemical compound [15CH4] VNWKTOKETHGBQD-AKLPVKDBSA-N 0.000 description 1
- 229910002091 carbon monoxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010962 carbon steel Substances 0.000 description 1
- 238000003763 carbonization Methods 0.000 description 1
- 239000003518 caustics Substances 0.000 description 1
- 229910010293 ceramic material Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000007795 chemical reaction product Substances 0.000 description 1
- 230000009194 climbing Effects 0.000 description 1
- 238000000748 compression moulding Methods 0.000 description 1
- 239000012141 concentrate Substances 0.000 description 1
- 239000000470 constituent Substances 0.000 description 1
- 238000011109 contamination Methods 0.000 description 1
- 238000007796 conventional method Methods 0.000 description 1
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- 229910001873 dinitrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000005485 electric heating Methods 0.000 description 1
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 description 1
- 239000010419 fine particle Substances 0.000 description 1
- 239000005350 fused silica glass Substances 0.000 description 1
- 229910000037 hydrogen sulfide Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000004679 hydroxides Chemical class 0.000 description 1
- 229910001026 inconel Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000001678 irradiating effect Effects 0.000 description 1
- 230000000670 limiting effect Effects 0.000 description 1
- 239000003915 liquefied petroleum gas Substances 0.000 description 1
- 230000007257 malfunction Effects 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 229910044991 metal oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000004706 metal oxides Chemical class 0.000 description 1
- 238000000465 moulding Methods 0.000 description 1
- 239000003345 natural gas Substances 0.000 description 1
- KBJMLQFLOWQJNF-UHFFFAOYSA-N nickel(ii) nitrate Chemical compound [Ni+2].[O-][N+]([O-])=O.[O-][N+]([O-])=O KBJMLQFLOWQJNF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000007800 oxidant agent Substances 0.000 description 1
- 230000001590 oxidative effect Effects 0.000 description 1
- 230000036961 partial effect Effects 0.000 description 1
- 238000005504 petroleum refining Methods 0.000 description 1
- 230000000704 physical effect Effects 0.000 description 1
- 229910000027 potassium carbonate Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000003825 pressing Methods 0.000 description 1
- 230000009257 reactivity Effects 0.000 description 1
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 1
- 230000008929 regeneration Effects 0.000 description 1
- 238000011069 regeneration method Methods 0.000 description 1
- 238000011160 research Methods 0.000 description 1
- 230000000717 retained effect Effects 0.000 description 1
- HBMJWWWQQXIZIP-UHFFFAOYSA-N silicon carbide Chemical compound [Si+]#[C-] HBMJWWWQQXIZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910010271 silicon carbide Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 description 1
- HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N silicon nitride Chemical compound N12[Si]34N5[Si]62N3[Si]51N64 HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 1
- 238000000629 steam reforming Methods 0.000 description 1
- 238000000967 suction filtration Methods 0.000 description 1
- 229910052717 sulfur Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011593 sulfur Substances 0.000 description 1
- 230000001502 supplementing effect Effects 0.000 description 1
- 238000005979 thermal decomposition reaction Methods 0.000 description 1
- 238000005406 washing Methods 0.000 description 1
- 230000004580 weight loss Effects 0.000 description 1
- 238000003466 welding Methods 0.000 description 1
- 229910052726 zirconium Inorganic materials 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P20/00—Technologies relating to chemical industry
- Y02P20/50—Improvements relating to the production of bulk chemicals
- Y02P20/584—Recycling of catalysts
Landscapes
- Devices And Processes Conducted In The Presence Of Fluids And Solid Particles (AREA)
- Catalysts (AREA)
- Industrial Gases (AREA)
Abstract
【解決手段】粒状体容器内壁に接して粒状体層を収容する粒状体容器と、流体の通過を可能にする通気路を有するとともに粒状体に接触して粒状体を保持する保持器と、前記粒状体保持器を昇降させることにより粒状体層を昇降させるための駆動機構と、前記粒状体保持器上に積載され、前記粒状体保持器との接触部で転動可能な清掃器であって、前記清掃器が前記粒状体保持器の昇降時に転動して、前記粒状体保持器の通気流路内に延在する清掃体を動かす清掃器とを具備する、粒状体処理装置。
【選択図】なし
Description
流体の通過を可能にする通気路を有するとともに粒状体に接触して粒状体を保持する保持器と、
前記粒状体保持器を昇降させることにより粒状体層を昇降させるための駆動機構と、
前記粒状体保持器上に積載され、前記粒状体保持器との接触部で転動可能な清掃器であって、前記粒状体保持器の昇降時に転動して、前記粒状体保持器の通気流路内に延在する清掃体を動かす清掃器と、
を具備することを特徴とする、粒状体処理装置。
すなわち、一般に、閉塞を生じた触媒層においては、
[個々の堆積カーボンの大きさ]>[当該触媒間空間の隙間]
の状態となっており、
[個々の堆積カーボンの大きさ]<[当該触媒間空間の隙間]
としない限り、触媒層からカーボンを大量に除去することはできず、触媒層外部からのブローによる触媒層の逆洗はこれに有効ではない。
[個々の堆積カーボンの大きさ]<[当該触媒間空間の隙間]
の関係が実現されて触媒層中を落下し、遂には触媒層から除去された。
すなわち、1回限りの閉塞解消効果では、多くの場合、触媒反応容器における所要処理継続時間を満足できないので、反応容器外面の槌打は堆積カーボンの継続的な除去のためには不十分である。触媒層から堆積カーボンを継続的に除去するためには、
[個々の堆積カーボンの大きさ]<[当該触媒間空間の隙間]
とした後に、触媒層の最密充填状態を解消する手段が必要である。
触媒層をその保持器とともに、反応容器に対して相対移動させる具体的な方式には、例えば、図2に示すように、触媒反応器11内下部に昇降装置21を設けてこれを保持器12に連結して、保持器12ごと触媒層13を昇降することができる。しかし、図2のように単純に触媒層13を昇降させただけでは、以下の様な作業上の不具合の生じることを本発明者らは見出した。
本発明者が触媒間に堆積した固体カーボンを触媒ごと回収して物理的性状を調査した結果、本発明での触媒材質の場合、触媒表面への付着性が比較的低いことがわかった。また、これらの触媒を用いたタール改質反応においては本来、コーキング発生量が他の反応に比べて多いので、触媒間に堆積する固体カーボンを除去するニーズがより高い。
(全体構造)
図6に、本発明の第1の実施形態の連続式固定床触媒反応装置10を示す。この図の(a)は平面図、(b)は正面図、(c)は側面図である。本発明の触媒反応装置10は、反応容器11を含み、その内部には、下部を保持器12によって支持された触媒層13が収容され、触媒層13中の触媒のうち反応容器11内壁に隣接する触媒(図示せず)は反応容器内壁に接触している。本発明では、触媒を反応容器11内壁に接触させて触媒層13を昇降させるので、昇降作業時の触媒の移動の妨げとならないように、反応容器11の内面は平滑であることが好ましい。保持器12の下には、保持器12を昇降させることにより触媒層13を上下に移動させるための駆動機構20が位置し、この駆動機構20は昇降装置21と、昇降装置21を保持器12につなぐ伝導軸22で構成されている。触媒保持器12上には清掃器15が積載されている。
反応容器11は、両端に開口を有し、これらの開口間に触媒を収納できるものであればどのような形状でもよい。下方開口は、触媒反応用流体(原料ガス)18の流入路を構成する供給管16に通じており、触媒反応用の原料ガスの反応容器11への流入口に当たるものである。上方開口は、反応容器11の改質ガス19の流出路を構成する排出管17に通じており、改質ガスの反応容器11からの流出口に当たるものである。反応容器11は、例えば、円筒状、角型ダクト状などの形状であることができる。以下では、角型ダクト状の反応容器を例に説明する。
反応容器11の材質は、触媒を保持する強度、触媒反応に関与する流体への耐熱・耐食性、反応生成物への耐汚染性を有する材料であれば、どのようなものでも使用できる。例えば、炭素鋼、ステンレス鋼、ニッケル合金、銅、銅合金、アルミニウム、アルミニウム合金、チタン、チタン合金等の金属材料、シリカ、アルミナ、窒化ケイ素、炭化ケイ素等のセラミックス材料(煉瓦に加工されたものを含む)、ソーダガラス、溶融石英等のガラス材料を使用することができる。
反応容器11の厚みは、下限が塊状触媒の代表寸法(例:直径)以上でなければならない(例えば、10mm)。一般に触媒反応では発熱または吸熱があり、かつ、反応容器の表面を通じてこれらの熱を外部と授受するため、触媒反応容器内部まで伝熱を確保するために、厚みには上限が存在する。上限の値は、反応熱・流量・伝熱特性等によってエンジニアリング的に定めればよい(例えば、200mm)。
触媒層13を支持する保持器12には、網、パンチングメタル、複数の棒を用いて棒の間に空間を生じるように水平方向に各棒を互いに平行に並べて棒の両端を固定したもの等を用いることができる。
清掃器には図7の形状のものを用いることができる。触媒保持器より上方の清掃器の部位15eは下向きに凸となる半円を底面とし、水平方向に軸を有する柱状体である。この凸面は、例えば、図6に示す様な水平方向に平行に配置された丸棒で構成される触媒保持器12の上に接触し、清掃器15は、触媒保持器12上の鉛直面内で転動可能である。この凸面から、複数の丸棒である清掃体15fが下向きに突出している。清掃器15の上面は一様な平面である。
本発明では、保持器12を昇降させることによってその上の触媒層13を反応容器11内で昇降させる。そのために、本発明の反応容器11には触媒保持器12を昇降させる駆動機構20が装備される。駆動機構20には、エアシリンダ、ラックピニオン等の歯車を利用した昇降装置21などの、一般的な駆動機構を用いることができる。保持器12は、伝導軸22を用いて昇降装置21に結合される。昇降装置21を作動させると、保持器12の全体が反応容器11の軸線に沿って移動して、触媒層13の全体をやはり反応容器11の軸線に沿って上下に移動させる。
触媒間の相対運動を十分行うためには、保持器12の昇降ストロークは大きいことが好ましい。例えば、触媒外面の代表寸法(例:直径)の0.1倍程度の昇降ストロークであっても加振の効果は存在するので、触媒表面の固体カーボンなどの堆積物の除去効果は一定程度は得られる。とは言え、十分な堆積物除去効果を挙げるためには、保持器12の昇降ストロークは触媒外面代表寸法の0.5倍以上であることが好ましく、1倍以上であることがより好ましい。
保持器12とともに触媒層13を上昇させるのに要する所要上昇力は、上昇速度が小さいほど小さい。本発明者らの調査の結果、10mm/sで保持器12とともに触媒層13を上昇させるときの所要上昇力は、1mm/sで上昇させる場合の2倍が必要であることがわかった。また、大きな上昇速度では、触媒が破壊しやすくなる。従って、上昇速度は小さいことが好ましい。但し、1mm/sで上昇させる場合と0.5mm/sで上昇させる場合の所要上昇力の差は小さいので、1mm/sよりも遅くする必要は必ずしもない。また、10mm/sの上昇速度であっても、触媒が破壊しないのであれば、適用してよい。
一般に触媒作用を有する物質を多孔質の単体に担持して構成される触媒13aは、保持器12の上に位置する触媒層13にとどまる必要がある。そのため、触媒13aは、保持器12の開口を通過しない大きさである必要がある。
前述のように、特定の保持器12で触媒13aを保持する際、同一触媒外面の代表寸法のうち最小のものに下限値が存在する。触媒層13の容積が一定の場合、一般に触媒の数が多いほど、触媒の総表面積は増大し、反応容器11の反応速度を向上できる。従って、球や球に近い形状の触媒は、一定の体積の中で触媒の数を増やしやすいので好ましい。触媒の外周で囲まれる体積が同一でも、表面積のより大きい形状、例えば、円筒やリング状の形状も好ましい。一方、棒状あるいは円盤状の形状は、保持しにくいので、好ましくない。
反応容器11内において保持器12とともに上昇させた触媒13aは、反応容器11内で棚吊り(触媒層13を保持器12で上昇させた後、保持器12を下降させても触媒13a同士のセルフロックを生じて触媒13aが下降しない現象)を起こすことがある。反応容器11内での触媒13aの棚吊り防止の観点から、触媒層13における粒体群としての触媒13aの流動性は、低いことが好ましく、安息角が50°未満であることが好ましい。
本発明の触媒反応装置10を適用できる触媒の材質や触媒作用は、流体、特にガスを原料とする触媒反応に用いられる触媒であれば、特に制限はない。流体がガスであり、触媒反応による生成物がガスと固体または液体とである触媒反応、中でも、触媒反応用流体が炭化水素を含有するガスであり、触媒反応による生成物がガスおよび固体または液体である触媒反応、特に、触媒反応用流体がタールを含有するガスであり、触媒反応による生成物が固体の炭化水素または固体のカーボンを含む触媒反応に用いられる触媒に好適に使用できる。
本発明は、上記に例示した触媒反応装置及び触媒のほか、コーキング等を生じる、下記の触媒反応装置にも好適に使用できる。
3)その他、LPG等の各種石油精製ガスや天然ガスの改質のための触媒反応装置、水素を含有するガスと酸化剤ガスを作用させて発電し、水を副生する、燃料電池用の触媒反応装置(例:特開2009−48797号公報)等に適用できる。
製鐵用のコークス炉から石炭乾留ガスを抽気して本発明の連続式固定床触媒反応装置を通気して改質ガスを製造する試験を行った。
触媒反応装置、スクラバ、吸引用のブロワが上流化からこの順に並び、互いに通気管によって接続される。ここを石炭乾留ガス及び改質ガスが通気する。ブロワの排気は、コークス炉に付帯するドライメーンに放出される。コークス炉〜触媒反応装置間の通気管は、電気ヒータによって加熱されて内部の石炭乾留ガス温度を維持する。
図6の触媒反応装置で試験した。反応容器11は、ステンレス鋼製であり、寸法が150mm厚×1200mm幅×2100mm高さで、上下に開口を持つダクト形状であった。反応容器のダクトの上端と下端にそれぞれ流入管16と流出管17を接続して通気するようにした。触媒反応装置の外面を電気ヒータによって加熱して所要の反応温度を維持した。
図7の形状の耐熱ステンレス鋼製の清掃器15を用いた。
清掃器の軸方向長さ:100mm
清掃器の幅:20mm
清掃体寸法:直径5mm長さ25mmの丸棒
保持器当たり、4個配置
複数の直径15mmの耐熱ステンレスロッドを反応容器厚方向に目開き13mmとなるような間隔で平行に固定したものを使用した。
駆動装置昇降ストローク: 20mm
昇降速度: 5mm/s
作業条件は、次のとおりであった。
・石炭乾留ガス流入温度: 800℃
・電気加熱炉温度: 800℃
・石炭乾留ガス流量: 平均30Nm3/h
・石炭乾留ガス通気時間: 12時間
・触媒層高さ: 計500mm
触媒としては、Ni0.1Ce0.1Mg0.8Oなる成分系のものを使用した。
硝酸ニッケル、硝酸セリウム、硝酸マグネシウムを各金属元素のモル比が1:1:8になるように精秤して、60℃の加温で混合水溶液を調製したものに、60℃に加温した炭酸カリウム水溶液を加えて、ニッケル、マグネシウム、及びセリウムを水酸化物として共沈させ、スターラーで十分に攪拌した。その後、60℃に保持したまま一定時間攪拌を続けて熟成を行った後、吸引ろ過を行い、80℃の純水で十分に洗浄を行った。洗浄後に得られた沈殿物を120℃で乾燥し粗粉砕した後、空気中600℃で焼成(か焼)したものを解砕した後にビーカーに入れ、アルミナゾルを加えて攪拌羽根を取り付けた混合器で十分混合したものをなすフラスコに移してロータリーエバポレーターに取り付け、攪拌しながら吸引することで、水分を蒸発させた。なすフラスコ壁面に付着したニッケルとマグネシウムとセリウムとアルミナの化合物を蒸発皿に移して120℃で乾燥、600℃でか焼後、粉末を圧縮成形器を用いてプレス成型し、外径15mm、内径5mm、高さ15mmの円筒状成型体を得た。
石炭乾留ガスの通気中には副生固体カーボンが触媒層中に堆積し続け、その結果、触媒反応器での通気圧力誌損失は、徐々に増大した。しかし、定期的に駆動装置を動作させて触媒層を昇降して固体カーボンの落下除去処置を行い、この処置の都度、圧力損失を低下でき、全通気時間を通じて圧力損失を操業許容値以内に維持することができた。触媒層の昇降回数は、計30往復であった。これらの昇降動作では動作不良は一切、発生しなかった。
実施例1に用いた触媒反応器の流入管と流出管を取り外して触媒反応容器の上下端を開放し、実施例1と同様に昇降装置、保持器、清掃器、触媒を配置して、冷間での保持器昇降を行った。この際、通気は行わず、反応容器下端の開放部から工業用内視鏡を挿入して保持器の下側からから昇降中の清掃体の運動を観察した。
保持器の昇降中に、清掃体下端は、保持器に対して平均で2mmの相対移動を生じることが観察された。この結果から、実施例1での通気中の保持器昇降時に、この清掃体の移動が生じて、架橋しかかった固体カーボンを有効に破壊し、周辺部の固体カーボンごと落下除去したものと考えられる。
清掃器を用いないことを除き、これ以外を実施例1と同様にして通気試験を行った。
試験終了後に、反応容器を解体して触媒層の上から順に触媒を回収した結果、保持器内で広範囲に固体カーボンの架橋がみられ、ここが大きな通気抵抗要素となっていることがわかった。
12 触媒保持器
12a 目開き
12b ロッド
13 触媒層
14 カーボン
15 清掃器
15a 清掃体
15b 保持器との接触点
15c 保持器から受ける力
15d 保持する触媒から受ける力
15e、15h、15j 清掃器本体
15f、15i、15m 清掃体
15g 上面突起
16 流入路
17 流出路
18 原料ガス
19 改質ガス
Claims (10)
- 粒状体容器内壁に接して粒状体層を収容する粒状体容器と、
流体の通過を可能にする通気路を有するとともに粒状体に接触して粒状体を保持する保持器と、
前記粒状体保持器を昇降させることにより粒状体層を昇降させるための駆動機構と、
前記粒状体保持器上に積載され、前記粒状体保持器との接触部で転動可能な清掃器であって、前記粒状体保持器の昇降時に転動して、前記粒状体保持器の通気流路内に延在する清掃体を動かす清掃器と、
を具備することを特徴とする、粒状体処理装置。 - 前記清掃器が、前記粒状体保持器との接触部に凸面を有するとともに、前記凸面から下方に前記通気流路内に突出する清掃体部位を有することを特徴とする請求項1に記載の粒状体処理装置。
- 前記清掃器の上面から粒状体層内に突出する部位を有することを特徴とする請求項2に記載の粒状体処理装置。
- 前記清掃器の上面が略平面であることを特徴とする請求項1から3のいずれか1項に記載の粒状体処理装置。
- ガスの流入路及びガスの流出路が前記粒状体容器に接続されることを特徴とする請求項1から4のいずれか1項に記載の粒状体処理装置。
- 前記粒状体が塊状の触媒であることを特徴とする、請求項1から5のいずれか1項に記載の連続式固定床触媒反応装置。
- 前記触媒反応用流体が炭化水素を含有するガスであり、触媒反応による生成物がガスと固体の炭化水素または固体のカーボンとであることを特徴とする、請求項1から6のいずれか1項に記載の連続式固定床触媒反応装置。
- 前記触媒反応用流体がタールを含有するガスであることを特徴とする、請求項7に記載の連続式固定床触媒反応装置。
- 前記触媒が、ニッケル、マグネシウム、セリウム、アルミニウムを含む複合酸化物であって、アルミナを含まない複合酸化物からなる触媒であり、前記複合酸化物が、NiMgO、MgAl2O4、CeO2の結晶相からなることを特徴とする、請求項8に記載の連続式固定床触媒反応装置。
- 請求項1から9のいずれか1項に記載の連続式固定床触媒反応装置を用いて、触媒反応を行うことを特徴とする、連続式固定床触媒反応方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2013045472A JP6066782B2 (ja) | 2013-03-07 | 2013-03-07 | 粒状体処理装置、連続式固定床触媒反応装置、および連続式固定床触媒反応方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2013045472A JP6066782B2 (ja) | 2013-03-07 | 2013-03-07 | 粒状体処理装置、連続式固定床触媒反応装置、および連続式固定床触媒反応方法 |
Publications (3)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2014171942A true JP2014171942A (ja) | 2014-09-22 |
JP2014171942A5 JP2014171942A5 (ja) | 2016-03-10 |
JP6066782B2 JP6066782B2 (ja) | 2017-01-25 |
Family
ID=51693793
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2013045472A Active JP6066782B2 (ja) | 2013-03-07 | 2013-03-07 | 粒状体処理装置、連続式固定床触媒反応装置、および連続式固定床触媒反応方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP6066782B2 (ja) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2017042757A (ja) * | 2015-08-28 | 2017-03-02 | 新日鐵住金株式会社 | 触媒反応装置及び触媒反応方法 |
JP2017056375A (ja) * | 2015-09-14 | 2017-03-23 | 新日鐵住金株式会社 | 触媒反応装置及び触媒反応方法 |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS4911143B1 (ja) * | 1970-06-17 | 1974-03-15 | ||
JP2001193910A (ja) * | 2000-01-04 | 2001-07-17 | Mitsui Miike Mach Co Ltd | ガス化及び燃焼装置 |
JP2005516765A (ja) * | 2002-02-14 | 2005-06-09 | ヴォエスト・アルピーネ・インデュストリーアンラーゲンバウ・ゲーエムベーハー・ウント・コ | 微細固体粒子が装填された気体を分配する分配器基部 |
WO2010134326A1 (ja) * | 2009-05-19 | 2010-11-25 | 新日本製鐵株式会社 | タール含有ガス改質用触媒、タール含有ガス改質用触媒の製造方法、タール含有ガス改質用触媒を用いたタール含有ガス改質方法、及びタール含有ガス改質用触媒の再生方法 |
JP2011212574A (ja) * | 2010-03-31 | 2011-10-27 | Nippon Steel Corp | タール含有ガスの改質用触媒及びその製造方法、並びにタール含有ガスの改質方法 |
-
2013
- 2013-03-07 JP JP2013045472A patent/JP6066782B2/ja active Active
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS4911143B1 (ja) * | 1970-06-17 | 1974-03-15 | ||
JP2001193910A (ja) * | 2000-01-04 | 2001-07-17 | Mitsui Miike Mach Co Ltd | ガス化及び燃焼装置 |
JP2005516765A (ja) * | 2002-02-14 | 2005-06-09 | ヴォエスト・アルピーネ・インデュストリーアンラーゲンバウ・ゲーエムベーハー・ウント・コ | 微細固体粒子が装填された気体を分配する分配器基部 |
WO2010134326A1 (ja) * | 2009-05-19 | 2010-11-25 | 新日本製鐵株式会社 | タール含有ガス改質用触媒、タール含有ガス改質用触媒の製造方法、タール含有ガス改質用触媒を用いたタール含有ガス改質方法、及びタール含有ガス改質用触媒の再生方法 |
JP2011212574A (ja) * | 2010-03-31 | 2011-10-27 | Nippon Steel Corp | タール含有ガスの改質用触媒及びその製造方法、並びにタール含有ガスの改質方法 |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2017042757A (ja) * | 2015-08-28 | 2017-03-02 | 新日鐵住金株式会社 | 触媒反応装置及び触媒反応方法 |
JP2017056375A (ja) * | 2015-09-14 | 2017-03-23 | 新日鐵住金株式会社 | 触媒反応装置及び触媒反応方法 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP6066782B2 (ja) | 2017-01-25 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
KR101566650B1 (ko) | 연속식 고정상 촉매 반응 장치 및 이것을 사용한 촉매 반응 방법 | |
JP5933284B2 (ja) | 連続式固定床触媒反応器 | |
JP4897112B2 (ja) | タール含有ガス改質用触媒、タール含有ガス改質用触媒の製造方法、タール含有ガス改質用触媒を用いたタール含有ガス改質方法、及びタール含有ガス改質用触媒の再生方法 | |
JP4215253B2 (ja) | フィルター要素とフィルターグリッドを備えたフィルターアセンブリ | |
US9937484B2 (en) | Reactor, CO2 sorbent system, and process of making H2 with simultaneous CO2 sorption | |
JP5202728B2 (ja) | 触媒または吸着剤の固体粒子を硫化または予備硫化する方法 | |
JP5924969B2 (ja) | 粒状体処理装置 | |
JP5826051B2 (ja) | 連続式固定床触媒反応装置及びこれを用いた触媒反応方法 | |
JP5904814B2 (ja) | 粒状体処理装置及びこれを用いた粒状体処理方法 | |
JP4334340B2 (ja) | 触媒または収着剤の床 | |
JP6066782B2 (ja) | 粒状体処理装置、連続式固定床触媒反応装置、および連続式固定床触媒反応方法 | |
JP6066781B2 (ja) | 連続式固定床触媒反応装置、および連続式固定床触媒反応方法 | |
JP5840020B2 (ja) | 粒状体処理装置及びこれを用いた粒状体処理方法 | |
JP6045404B2 (ja) | 連続式固定床触媒反応装置及びこれを用いた触媒反応方法 | |
JP6132598B2 (ja) | 連続式固定床触媒反応装置及びこれを用いた触媒反応方法 | |
JP2016187786A (ja) | タール含有ガス改質用触媒の再生方法 | |
JP5783919B2 (ja) | 連続式固定床触媒反応装置及びこれを用いた触媒反応方法 | |
JP6789462B2 (ja) | 触媒反応装置及び触媒反応方法 | |
JP2013146704A (ja) | 連続式固定床触媒反応装置及びこれを用いた触媒反応方法 | |
JP6327888B2 (ja) | 石炭乾留ガスからの水素ガス製造装置および水素ガス製造方法 | |
US20190262792A1 (en) | Apparatus and System for Forming Solid Carbon Products | |
Hawkins | The impact on catalyst performance due to poisoning and fouling mechanisms | |
US3252271A (en) | Particle filter | |
NO841308L (no) | Fremgangsmaate ved rensing av gasstroemmer. |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20160125 |
|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20160125 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20160825 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20160830 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20161017 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20161122 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20161220 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 6066782 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
S533 | Written request for registration of change of name |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313533 |
|
R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
S111 | Request for change of ownership or part of ownership |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313115 |
|
R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |