JP2020006335A

JP2020006335A - 反応装置

Info

Publication number: JP2020006335A
Application number: JP2018130619A
Authority: JP
Inventors: 佑介武内; Yusuke Takeuchi; 明久矢野; Akihisa Yano; 俊二宮嶋; Shunji Miyajima; 茂樹坂倉; Shigeki Sakakura; 大雅山本; Taiga Yamamoto; 拓哉吉野谷; Takuya Yoshinoya; 鎌田　博之; Hiroyuki Kamata; 博之鎌田; 角田　大輔; Daisuke Kakuda; 大輔角田; 信之本間; Nobuyuki Honma
Original assignee: IHI Corp
Current assignee: IHI Corp
Priority date: 2018-07-10
Filing date: 2018-07-10
Publication date: 2020-01-16
Anticipated expiration: 2038-07-10
Also published as: JP7070176B2

Abstract

【課題】反応装置の流路に設置される触媒体等の充填部材の挿入や抜去を容易にする治具を提供する。【解決手段】一方向に延伸する反応装置１の流路（第１流路１１、第２流路２１）に充填部材（触媒体５０、伝熱促進体５５）を挿入する或いは流路から充填部材を抜去するための治具６０であって、流路よりも長い長さを有し、互いに平行に延伸する一対の帯部６１、６１と、一対の帯部６１、６１がその間に充填部材を挟持する長さを有し、一対の帯部６１、６１の延伸方向に配列すると共に一対の帯部６１、６１を連結する複数の連結部６２とを備える。【選択図】図５

Description

本開示は、反応装置の流路に設置される触媒体等の充填部材の挿入や抜去を行うための治具に関する。

熱交換型の反応装置は、熱媒体によって反応原料を含んだ反応流体を加熱又は冷却することで、反応流体の反応を進行（促進）させている。このような反応装置は、例えば、反応流体を流通させる反応流路と、熱媒体を流通させる熱媒流路とを有する熱交換部を備えている。反応流路内には、反応を促進させるべく触媒体を設けることがある。触媒体を設ける方法として、粉体、ペレットの充填、壁面担持など反応流路内に直接設ける方法や、触媒を担持させた構造体を反応流路内に挿入させる方法がある。

反応場の体積を一定に保った上で反応流路の断面積（流路断面）を小さくすると、単位体積当たりの反応流体と触媒の接触面積（比表面積）が向上する。そのため、伝熱効率を高め、反応速度や収率を向上させることができる。特許文献１は、流路断面を小さくさせつつも、流路内の触媒体の交換作業を簡略化することを企図した反応装置が開示されている。

特開２００７−２３７０４４号公報

反応流路に触媒体が設置される反応装置では、長時間の稼働によって触媒体が反応流路の内面に固着しやすくなる。特に触媒反応が高温で進行する場合や発熱を伴う場合は、反応流路の材質や触媒の相互拡散により、触媒体の固着が促進されてしまう。触媒体が反応流路に固着すると、触媒体の抜去が困難になる。特に、コンパクトリアクタやマイクロリアクタと呼ばれる反応装置では、反応流路の断面積が数〜数十ｍｍ^２程度であるため、触媒体の寸法に対する反応流路の内面の接触面積が比較的大きい。従って、このような反応装置では固着した触媒体の抜去が一層困難になる。また、このような装置では反応流路の数が数百から数千に達するため、反応流路への触媒体の挿入も円滑に行う必要もある。

そこで本開示は、反応装置の流路に設置される触媒体等の充填部材の挿入や抜去を容易する治具の提供を目的とする。

本開示の一態様は、一方向に延伸する反応装置の流路に充填部材を挿入する、或いは前記流路から前記充填部材を抜去するための治具である。一態様に係る治具は、前記流路よりも長い長さを有し、互いに平行に延伸する一対の帯部と、前記一対の帯部がその間に前記充填部材を挟持する長さを有し、前記一対の帯部の延伸方向に配列されると共に前記一対の帯部を連結する複数の連結部とを備えることを要旨とする。

各前記帯部は、前記延伸方向における一端として設けられる先端部と、前記延伸方向における他端として設けられる基端部とを含んでもよい。前記先端部は相手の帯部に近づくように傾斜してもよい。前記複数の連結部は、前記先端部側に位置し、前記一対の帯部の前記延伸方向において前記充填部材よりも長い間隔を置いて設けられる複数の第１連結部と、前記複数の第１連結部よりも前記基端部側に位置する少なくとも１つの第２連結部とを含んでもよい。各前記第１連結部は、各帯部の幅方向における中央に接続してもよい。各前記第２連結部は、各帯部の幅方向において中央からずれた位置に接続してもよい。前記少なくとも１つの第２連結部のうちの少なくとも１つは、前記一対の帯部において前記流路から露出する部分に位置してもよい。前記一対の帯部と前記複数の第１連結部は、前記一対の帯部が延伸する平面と直交する方向に開口する枠を形成してもよい。前記枠の開口面積は、前記枠に面する前記充填部材の断面積よりも大きくてもよい。前記流路は反応流体を流通させる反応流路であってもよく、前記充填部材は触媒体でもよい。

本開示によれば、反応装置の流路に設置される触媒体等の充填部材の挿入や抜去を容易する治具を提供することができる。

本実施形態に係る反応装置を示す側面図である。図１におけるＡ−Ａ線断面図である。図１におけるＢ−Ｂ線断面図である。本実施形態に係る熱交換部の一部を示す立体断面図である。本実施形態に係る触媒体の一例を示す斜視図である。本実施形態に係る伝熱促進体の一例を示す斜視図である。本実施形態に係る治具を説明するための図であり、（ａ）は治具の平面図、（ｂ）は治具の側面図である。図８は、流路への治具の挿入及びその後の状態を示す図である。図９は、本実施形態に係る連結部の例を複数示す図である。

以下、本開示の実施形態について図面を参照して説明する。なお、各図において共通する部分には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。

図１は、本実施形態に係る反応装置（触媒反応器）１を示す側面図である。図２は、図１におけるＡ−Ａ線断面図である。図３は、図１におけるＢ−Ｂ線断面図である。図４は、本実施形態に係る熱交換部２の一部を示す立体断面図である。

反応装置１は、反応原料を含む反応流体と熱媒体の間の熱交換により反応流体を加熱又は冷却することで、反応流体の反応を進行（促進）させるものである。反応装置１は熱交換部２を備える。熱交換部２は、第１熱伝導体１０と、第２熱伝導体２０と、蓋板３０とを備える。第１熱伝導体１０、第２熱伝導体２０及び蓋板３０は、耐熱性を有する熱伝導性素材で形成された平板状部材であり、反応流体Ｒの流通時に発生する高い内圧に耐えられる十分な厚みを有する。

第１熱伝導体１０は、反応流体を流通させる流路（以下、第１流路と称する）１１を有する。一方、第２熱伝導体２０は、熱媒体を流通させる流路（以下、第２流路と称する）２１を有する。第１熱伝導体１０と第２熱伝導体２０は交互に積層され、その最上部に蓋板３０が設置される。

上述の積層により、第１流路１１と第２流路２１は、第１隔壁１３又は第２隔壁２３を介して互いに隣り合う（図４参照）。換言すれば、第１流路１１と第２流路２１は、第１熱伝導体１０と第２熱伝導体２０の積層方向に非接触な状態で隣り合う。

熱交換部２は、反応流体と熱媒体が互いに反対方向に流れる対向流型の構造を有する。第１流路１１には、充填部材としての触媒体５０（図５参照）が着脱可能に設置される。同様に、第２流路２１には、充填部材としての伝熱促進体５５（図６参照）が着脱可能に設置される。また、これらの設置及び取外しには治具６０が用いられる。なお、伝熱促進体５５は反応装置１の仕様に応じて設置しなくてもよい。

熱交換部２は、第１熱伝導体１０と第２熱伝導体２０の少なくとも一組で構成される。また、熱交換の性能を向上させるために、各熱伝導体の数を増やしてもよい。各熱伝導体に形成される流路の数は、熱交換部２の設計条件や伝熱効率などを考慮して設定される。さらに、熱交換部２からの放熱による熱損失を抑えるため、ハウジング又は断熱材が熱交換部２の周囲を覆ってもよい。

積層体である熱交換部２の両端は、固定部材３２、３３によって保持される。固定部材３２には、反応流体導入部３４が取り付けられている。反応流体導入部３４は、凹状に湾曲した蓋体であり、熱交換部２との間に空間Ｓ１を形成する。空間Ｓ１には、複数の第１流路１１の第１導入口１２が開口している（図２参照）。換言すれば、第１導入口１２は、反応流体導入部３４に面した熱交換部２の側面（端面）２ａに開口している。反応流体導入部３４は、反応流体Ｒを導入するための第１導入管３６を有する。反応流体Ｒは、第１導入管３６を介して各第１流路１１に流入する。

反応流体導入部３４は、固定部材３２に着脱可能又は開閉可能に設置される。この着脱等により、例えば、作業者が第１流路１１に対する触媒体５０の挿入や抜き出しを行うことができる。

生成物排出部４１は、１つの開放面を有する箱状部材である。生成物排出部４１は、当該開放面が第１熱伝導体１０の第１排出口１８に合うように、熱交換部２に設置される。また、生成物排出部４１は第１排出管４２を有する。第１排出管４２は、反応流体Ｒ由来の生成物を含む反応ガスＰを排出する。

固定部材３３には、熱媒体導入部３５が取り付けられている。熱媒体導入部３５は、反応流体導入部３４と同様に、凹状に湾曲した蓋体であり、熱交換部２との間に空間Ｓ２を形成する。空間Ｓ２には複数の第２流路２１の第２導入口２２が開口している。換言すれば、第２導入口２２は、熱媒体導入部３５に面した熱交換部２の側面（端面）２ｂに開口している。熱媒体導入部３５は、熱媒体Ｍを導入する第２導入管３７を有する。熱媒体Ｍは、第２導入管３７を介して各第２流路２１に流入する。

熱媒体導入部３５は、固定部材３３に着脱可能又は開閉可能に設置される。この着脱等により、例えば、作業者が第２流路２１に対する伝熱促進体５５の挿入や抜き出しを行うことができる。

熱媒体排出部４３は、生成物排出部４１と同様に、１つの開放面を有する箱状部材である。熱媒体排出部４３は、当該開放面が第２熱伝導体２０の第２排出口２８に合うように、熱交換部２に設置される。また、熱媒体排出部４３は第２排出管４４を有する。第２排出管４４は、熱交換部２を流通した熱媒体Ｍを排出する。

図２に示すように、第１熱伝導体１０は、反応領域を含む複数の第１流路１１を有する。第１流路１１は、その中間部分を主な反応領域とする。第１流路１１は、後述の第２熱伝導体２０内の第２流路２１を流通する熱媒体の熱を受容して反応流体Ｒを反応させ、反応流体Ｒ由来の生成物を含む反応ガスＰを生成する。

第１流路１１は、第１熱伝導体１０の一方の面（本実施形態では上面）に形成された溝である。この溝は、幅ｗ１及び高さｈ１の矩形の断面（図４参照）を有し、長さｄ１の長さ（図２参照）で一方向に延伸する。第１流路１１は、固定部材３２側に位置する第１導入口１２から、固定部材３３に向けて直線状に延伸している。図２に示すように、複数の第１流路１１は並列に配列する。

第１熱伝導体１０は、第１隔壁１３と、２つの第１側壁１４と、複数の第１中間壁１５と、第１端壁１６とを含む。第１側壁１４、第１中間壁１５および第１端壁１６は、第１隔壁１３の一方の面に設けられる。第１隔壁１３は矩形の壁部であり、第１熱伝導体１０の全体的な形状を規定する。第１側壁１４は、第１流路１１の延伸方向の両側に設けられる壁部である。複数の第１中間壁１５は、２つの第１側壁１４の間に位置し、各第１側壁１４と並列に設けられる壁部である。

第１端壁１６は、第１流路１１を挟んで第１導入口１２と反対側に設けられ、第１流路１１の配列方向に延伸する壁部である。第１端壁１６は、空間Ｓ２への反応ガスＰの流入を阻止する。

第１熱伝導体１０は、第１端壁１６に沿って延伸する第１連絡流路１７を有する。第１連絡流路１７は、全ての第１流路１１に連通するとともに、第１排出口１８に連通する。第１流路１１と同じく、第１連絡流路１７も反応流体Ｒや反応ガスＰを流通させる流路であり、両者に実質的な差異は無い。

図３に示すように、第２熱伝導体２０は、複数の第２流路２１を有する。第２流路２１は、熱媒体Ｍの熱を第１熱伝導体１０に供給する。

第２流路２１は、第２熱伝導体２０の一方の面（本実施形態では上面）に形成された溝である。この溝は、幅ｗ１及び高さｈ１の矩形の断面（図４参照）を有し、長さｄ１の長さ（図３参照）で一方向に延伸する。第２流路２１は、固定部材３３側に位置する第２導入口２２から、固定部材３２に向けて直線状に延伸している。図３に示すように、複数の第２流路２１は並列に配列する。なお、第１流路１１及び第２流路２１の幅、高さ及び長さは異なっていてもよい。

第２熱伝導体２０は、第２隔壁２３と、２つの第２側壁２４と、複数の第２中間壁２５と、第２端壁２６とを含む。第２側壁２４、複数の第２中間壁２５および第２端壁２６は、第２隔壁２３の一方の面に設けられる。即ち、これらは、第１隔壁１３に対して第１側壁１４等が設けられる面と同様の面に設けられる。第２隔壁２３は、矩形の壁部であり、第２熱伝導体２０の全体的な形状を規定する。第２側壁２４は、第２流路２１の延伸方向の両側に設けられる壁部である。複数の第２中間壁２５は、２つの第２側壁２４の間に位置し、各第２側壁２４と並列に設けられる壁部である。

第２端壁２６は、第２流路２１を挟んで第２導入口２２と反対側に設けられ、第２流路２１の配列方向に延伸する壁部である。第２端壁２６は、空間Ｓ１への熱媒体Ｍの流入を阻止する。

第２熱伝導体２０は、第２端壁２６に沿って延伸する第２連絡流路２７を有する。第２連絡流路２７は、全ての第２流路２１に連通するとともに、第２排出口２８に連通する。

熱交換部２は、液−液型熱交換器、気−気型熱交換器及び気−液型熱交換器のいずれとしても使用可能である。反応流体及び熱媒体は、気体及び液体のいずれであってもよい。また、本実施形態の反応装置１は、吸熱反応や発熱反応など様々な熱的反応による化学合成を可能とする。そのような熱的反応による合成として、例えば、式（１）で示すメタンの水蒸気改質反応、式（２）で示すメタンのドライリフォーミング反応のような吸熱反応、式（３）で示すシフト反応、式（４）で示すメタネーション反応、式（５）で示すフィッシャー−トロプシュ（Fischer tropsch）合成反応等の発熱反応による合成がある。なお、これらの反応における反応流体は気体である。

ＣＨ_４＋Ｈ_２Ｏ → ３Ｈ_２＋ＣＯ・・・（１）
ＣＨ_４＋ＣＯ_２ → ２Ｈ_２＋２ＣＯ・・・（２）
ＣＯ＋Ｈ_２Ｏ → ＣＯ_２＋Ｈ_２・・・（３）
ＣＯ＋３Ｈ_２ → ＣＨ_４＋Ｈ_２Ｏ・・・（４）
（２ｎ＋１）Ｈ_２＋ｎＣＯ → Ｃ_ｎＨ_２ｎ＋２＋ｎＨ_２Ｏ・・・（５）

熱媒体は、反応装置１の構成素材を腐食させない物質が望ましい。熱媒体として加熱ガスを用いる場合は、燃焼ガス、加熱空気等の気体状物質が使用できる。熱媒体は、例えば、水、油等の液状物質でもよい。

図５は、本実施形態に係る触媒体５０の一例を示す斜視図である。触媒体５０は第１流路１１に設置され、反応流体における反応を促進させる。図５に示すように、触媒体５０は、全体形状を規定する基材５１と、基材５１の表面に形成された（担持された）触媒層５２とを有する。基材５１は、第１流路１１に納まるように、高さｈ２、幅ｗ２及び奥行きｄ２の箱体状の外形を有する。また、基材５１は、反応流体との大きな接触面積を確保した形状を有する。従って基材５１は、例えば図５に示すように、箱体状の外形を形成する波板によって構成される。なお、基材５１は波板に限られず、反応流路に沿って形成された多数の貫通路をもつ多孔質体などの構造体でもよい。

触媒層５２は、化学反応の進行促進に有効な活性金属を主成分として含む。活性金属としては、例えば、Ｎｉ（ニッケル）、Ｃｏ（コバルト）、Ｆｅ（鉄）、Ｐｔ（白金）、Ｒｕ（ルテニウム）、Ｒｈ（ロジウム）、Ｐｄ（パラジウム）等が挙げられ、１種、又は、反応促進に有効である限り、複数種を組み合わせて使用してもよい。

基材５１は、耐熱性を有し、触媒の担持が可能な材料によって形成される。このような材料としては、Ｆｅ（鉄）、Ｃｒ（クロム）、Ａｌ（アルミニウム）、Ｙ（イットリウム）、Ｃｏ（コバルト）、Ｎｉ（ニッケル）、Ｍｇ（マグネシウム）、Ｔｉ（チタン）、Ｍｏ（モリブデン）、Ｗ（タングステン）、Ｎｂ（ニオブ）、Ｔａ（タンタル）等の金属の１種又は複数種を主成分とする耐熱合金がある。例えば、Ｆｅｃｒａｌｌｏｙ（登録商標）等の耐熱合金製の薄板状構造材を成形加工して触媒体５０を構成してもよい。

図６は、本実施形態に係る伝熱促進体５５の一例を示す斜視図である。伝熱促進体５５は、第２流路２１に設置され、熱媒体と第２熱伝導体２０との間の伝熱を促進させる。図６に示すように、伝熱促進体５５は、第２流路２１に納まるように、触媒体５０と同一の寸法の外形を有する。即ち、伝熱促進体５５は、高さｈ２、幅ｗ２及び奥行きｄ２の箱体状の外形を有する。また、伝熱促進体５５は、熱媒体と第２熱伝導体２０との間の接触面積を増加させる形状を有する。従って伝熱促進体５５は、例えば図６に示すように、箱体状の外形を形成する波板によって構成される。なお、触媒体５０の基材５１と同様に、伝熱促進体５５は波板に限られず、熱媒流路に沿って形成された多数の貫通路をもつ多孔質体などの構造体でもよい。伝熱促進体５５は、アルミニウム、銅、ステンレス鋼、鉄系メッキ鋼等の熱伝導性素材によって形成される。

続いて治具６０について説明する。
図７は本実施形態に係る治具６０を説明するための図であり、（ａ）は治具６０の平面図、（ｂ）は治具６０の側面図である。図８は、流路への治具６０の挿入及びその後の状態を示す図である。治具６０は反応装置１の流路に充填部材を挿入する、或いは当該流路から当該充填部材を抜去するための道具である。流路とは上述の第１流路１１又は第２流路２１を指す。また、充填部材とは上述の触媒体５０又は伝熱促進体５５を指す。

以下、治具６０が触媒体５０の挿入、抜去向けに設計される例を挙げて説明する。つまり、この例の治具６０は、複数の触媒体５０を挟持（保持）する（図８参照）。ただし、挟持される充填部材が伝熱促進体５５である場合は、以下の説明において、触媒体５０に関するものを伝熱促進体５５に関するものに読み替えればよい。例えば、触媒体５０を伝熱促進体５５に読み替え、第１流路１１を第２流路２１に読み替えればよい。

図７に示すように、治具６０は、互いに平行に延伸する一対の帯部６１、６１と、一対の帯部６１、６１の延伸方向に配列されると共に一対の帯部６１、６１を連結する複数の連結部６２とを備える。帯部６１、６１は、長尺で、幅が狭く、且つ、厚みの薄い平板状部材である。帯部６１、６１は、靱性、耐熱性及び耐腐食性に優れた材料によって形成されている。このような材料は、例えば、ニッケル基合金などの超合金である。

図２及び図４に示すように、第１流路１１は、長さｄ１、幅ｗ１、高さｈ１の細長い角柱状空間である。図８に示すように、治具６０は複数の触媒体５０と共に、この第１流路１１内に設置される。従って、治具６０は、幅ｗ１よりも小さい外幅ｗ３と、高さｈ１よりも低い高さｈ３を有する。ただし、治具６０は、長さｄ１よりも長い長さＬを有する。長さＬは例えば１ｍに設定される。長さｄ１に対する長さＬの余剰長は任意である。例えば、挿入時及び抜去時の作業性を考慮して、数ｍｍから数十ｍｍの範囲内に設定される。

帯部６１、６１は一方向に延伸する。この方向は第１流路１１の延伸方向に相当する。帯部６１、６１は、第１流路１１（長さｄ１）よりも長い長さを有する（図８参照）。帯部６１、６１は、治具６０の高さｈ３を規定する幅を有する。即ち、帯部６１、６１の幅は、治具６０の高さｈ３に等しい。また、帯部６１、６１は、第１流路１１の幅ｗ１と触媒体５０の幅ｗ２の差の半分未満に設定された厚さを有する。

連結部６２は、一対の帯部６１、６１の延伸方向に対して交差する方向に延伸する棒状部材である。連結部６２は、反応流体の流れとの干渉を抑制するため、治具６０の断面の寸法は、高さｈ３よりも十分に小さな値に設定されている。また、連結部６２は、一対の帯部６１、６１がその間に触媒体５０を挟持する長さを有する。この長さは、治具６０の内幅ｗ４（即ち、一対の帯部６１、６１の互いの対向面間の距離）に等しい。各連結部６２が同一の長さをもつので、治具６０は、梯子のような外観をもつ。なお、連結部６２は、帯部６１、６１と同一の材料で形成されている。

一対の帯部６１、６１はその間に触媒体５０を挟持する。各連結部６２は治具６０の延伸方向に点在し、治具６０の内幅ｗ４を、許容される帯部６１、６１の撓みの範囲内で維持する。従って、図８に示すように、治具６０は、延伸方向に並ぶ複数の触媒体５０を一括して挟持（保持）できる。

複数の触媒体５０を一括に挟持した状態で、治具６０は、第１流路１１内の所望の位置まで挿入される。換言すれば、第１流路１１に複数の触媒体５０を挿入することが容易になる。また、この挿入により、治具６０の一部が第１流路１１内に位置すると共に、複数の触媒体５０が第１流路内の適切な位置に配列する。つまり、１つの第１流路１１に対して、複数の触媒体５０を一括して適切な位置に設置することができる。また、治具６０を第１流路１１から引き出すだけで、複数の触媒体５０を第１流路１１から一括に抜去することもできる。

図７（ａ）に示すように、各帯部６１は、延伸方向における一端として設けられる先端部６１ａと、延伸方向における他端として設けられる基端部６１ｂとを含む。先端部６１ａは相手の帯部６１、６１に近づくように傾斜していてもよい。即ち、治具６０の先端は、先端部６１ａの傾斜によるテーパ形状を有していてもよい。図８に示すように、治具６０は、先端部６１ａを第１流路１１の第１導入口１２に向けた状態で、第１流路１１に挿入される。先端部６１ａの傾斜は、治具６０と第１流路１１の過度な摩擦や不要な衝突（当接）を抑制し、治具６０の挿入を補助する。

図７（ａ）に示すように、複数の連結部６２は、複数の第１連結部６３と、少なくとも１つの第２連結部６４とを含む。第１連結部６３は、帯部６１、６１の先端部６１ａ側（治具６０の先端側）に位置する。第２連結部６４は、第１連結部６３よりも帯部６１、６１の基端部６１ｂ側（治具６０の基端側）に位置する。

第１連結部６３は、一対の帯部６１、６１の延伸方向において間隔ｄ３を置いて設けられてもよい。間隔ｄ３は、触媒体５０の奥行きｄ２よりも若干長い。この場合、一対の帯部６１、６１と複数の第１連結部６３は、一対の帯部６１、６１が延伸する平面と直交する方向に開口する枠６５を形成する。即ち、第１流路１１（第２流路２１）の配列方向をＸ方向、第１流路１１（第２流路２１）の延伸方向（長手方向）をＹ方向、第１熱伝導体１０と第２熱伝導体２０の積層方向をＺ方向とすると（図４及び図７参照）、枠６５はＸＹ平面に位置し、且つ、Ｚ方向に開口する。

枠６５の開口面積は、枠６５に面する触媒体５０の断面積よりも大きい。つまり、触媒体５０はこの枠６５内に納まると共に、一対の帯部６１、６１によって挟持される。従って、触媒体５０の挿入時において、触媒体５０は第１連結部６３に押されつつ第１流路１１内を移動する。一方、触媒体５０は枠６５からＸ方向及びＹ方向に向けて逸脱することができない。従って、容易且つ正確な複数の触媒体５０の位置決めを一括して実行することができる。また、触媒体５０の抜去時において、触媒体５０は第１連結部６３に当接する。従って、全ての触媒体５０を確実に一括して抜去できる。

上述の通り、枠６５の開口面積は、枠６５に面する触媒体５０の断面積よりも大きい。つまり、本実施形態に係る治具６０は、第２隔壁２３（図３参照）と触媒体５０との間に、熱媒体と触媒体５０との間の熱の流れと干渉する構造をもたない。従って、触媒体５０を保持する構造による熱媒体と触媒体５０との間の熱抵抗の増大を抑制することができる。

第１連結部６３は、各帯部６１、６１の幅方向における中央に接続していてもよい。これにより、第１連結部６３は触媒体５０に確実に当接する。従って、反応流体による位置ずれを枠６５内に留め、第１流路１１から逸脱することを防止できる。また、挿入及び抜去時には、触媒体５０を確実に移動させることができる。

第２連結部６４は、各帯部６１、６１の幅方向において中央からずれた位置に接続してもよい。例えば図７（ｂ）に示すように、第２連結部６４は、各帯部６１、６１の幅方向における端部（縁部）に接続してもよい。これにより、一対の帯部６１、６１の形状を維持すると共に、第２連結部６４による熱媒体の流れの干渉を低減できる。

第２連結部６４の少なくとも１つは、一対の帯部６１、６１において第１流路１１から露出する部分に位置してもよい。即ち、図８に示すように、治具６０を触媒体５０と共に第１流路１１内の所望の位置まで挿入した状態で、第２連結部６４の少なくとも１つは、第１流路１１（熱交換部２）から外部に露出していてもよい。外部に露出した第２連結部６４は、一対の帯部６１、６１と共に、工具（図示せず）等によって把持されるハンドル部、或いは引っ掛けられるフック部を形成する。この部分を工具等で把持或いは引っ掛けて治具６０を第１流路１１から引き出すことで、効率良く触媒体５０を抜去することができる。特に、第１流路１１の数が増えると、この効果が顕著となる。

図９は、連結部６２（第１連結部６３、第２連結部６４）の例を複数示す図である。図９（ａ）に示すように、連結部６２は、２つの帯状（棒状）部材６６、６６から構成されてもよい。この場合、各帯状部材６６は、一対の帯部６１、６１の間を延伸する本体部６６ａと、本体部６６ａの両端に設けられ、本体部６６ａと直角に且つ一方向に延伸する基部６６ｂとを有する。

一方の帯状部材６６は、基部６６ｂ、６６ｂの先端を第１流路１１の延伸方向の一方側に向けた状態で配置され、他方の帯状部材６６は、基部６６ｂ、６６ｂの先端を第１流路１１の延伸方向の他方側に向けた状態で配置される。また、本体部６６ａ、６６ａは互いに密着する。各帯状部材６６の基部６６ｂは、対応する帯部６１、６１に溶接等で固定される。なお、図９（ｂ）に示すように、基部６６ｂを第１流路１１の延伸方向と直交するに配置した状態で、帯状部材６６、６６を固定してもよい。

図９（ｃ）に示すように、連結部６２は丸棒等の棒状部材から構成されてもよい。この場合、棒状部材の各端部は、各帯部６１、６１に形成された溝部６１ｃに圧入等で嵌合する。なお、図９（ｄ）に示すように、棒状部材の各端部は、溶接によって、各帯部６１、６１に固定されてもよい。

図９（ｄ）に示すように、連結部６２は一対の帯部６１、６１からそれぞれ分岐した２つの枝部６１ｄ、６１ｄによって構成されてもよい。この場合、２つの枝部６１ｄ、６１ｄは互いに重ね合った状態で溶接され、一体化する。なお、図９（ｆ）に示すように、枝部６１ｄは、一対の帯部６１、６１の一方のみに設けられてもよい。この場合、一方の帯部から分岐した枝部６１ｄの先端は、枝部６１ｄを持たない他方の帯部に溶接等で固定される。

なお、本開示は上述の実施形態に限定されず、特許請求の範囲の記載によって示され、さらに特許請求の範囲の記載と均等の意味および範囲内でのすべての変更を含む。

１…反応装置（触媒反応器）、２…熱交換部、２ａ、２ｂ…側面（端面）、１０…第１熱伝導体、１１…流路（第１流路）、１２…第１導入口、１３…第１隔壁、１４…第１側壁、１５…第１中間壁、１６…第１端壁、１７…第１連絡流路、１８…第１排出口、２０…第２熱伝導体、２１…第２流路、２１…流路（第２流路）、２２…第２導入口、２３…第２隔壁、２４…第２側壁、２５…第２中間壁、２６…第２端壁、２７…第２連絡流路、２８…第２排出口、３０…蓋板、３２、３３…固定部材、３４…反応流体導入部、３５…熱媒体導入部、３６…第１導入管、３７…第２導入管、４１…生成物排出部、４２…第１排出管、４３…熱媒体排出部、４４…第２排出管、５０…触媒体、５１…基材、５２…触媒層、５５…伝熱促進体、６０…治具、６１…帯部、６１ａ…先端部、６１ｂ…基端部、６１ｃ…溝部、６１ｄ…枝部、６２…連結部、６３…第１連結部、６４…第２連結部、６５…枠、６６…帯状部材、６６ａ…本体部、６６ｂ…基部、Ｍ…熱媒体、Ｐ…反応ガス、Ｒ…反応流体、Ｓ１、Ｓ２…空間

Claims

一方向に延伸する反応装置の流路に充填部材を挿入する、或いは前記流路から前記充填部材を抜去するための治具であって、
前記流路よりも長い長さを有し、互いに平行に延伸する一対の帯部と、
前記一対の帯部がその間に前記充填部材を挟持する長さを有し、前記一対の帯部の延伸方向に配列されると共に前記一対の帯部を連結する複数の連結部と
を備える治具。
各前記帯部は、
前記延伸方向における一端として設けられる先端部と、
前記延伸方向における他端として設けられる基端部と
を含み、
前記先端部は相手の帯部に近づくように傾斜している、
請求項１に記載の治具。
前記複数の連結部は、
前記先端部側に位置し、前記一対の帯部の前記延伸方向において前記充填部材よりも長い間隔を置いて設けられる複数の第１連結部と、
前記複数の第１連結部よりも前記基端部側に位置する少なくとも１つの第２連結部と
を含む、
請求項１又は２に記載の治具。
各前記第１連結部は、各帯部の幅方向における中央に接続している、
請求項３に記載の治具。
各前記第２連結部は、各帯部の幅方向において中央からずれた位置に接続している、
請求項３に記載の治具。
前記少なくとも１つの第２連結部のうちの少なくとも１つは、前記一対の帯部において前記流路から露出する部分に位置する、
請求項３〜５のうちの何れか一項に記載の治具。
前記流路は反応流体を流通させる反応流路であり、前記充填部材は触媒体である、
請求項１〜６のうちの何れか一項に記載の治具。