JP2547278B2 - 反応器 - Google Patents
反応器Info
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- JP2547278B2 JP2547278B2 JP2311065A JP31106590A JP2547278B2 JP 2547278 B2 JP2547278 B2 JP 2547278B2 JP 2311065 A JP2311065 A JP 2311065A JP 31106590 A JP31106590 A JP 31106590A JP 2547278 B2 JP2547278 B2 JP 2547278B2
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- upright
- reactor
- space
- tube
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Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J8/00—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes
- B01J8/008—Details of the reactor or of the particulate material; Processes to increase or to retard the rate of reaction
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Devices And Processes Conducted In The Presence Of Fluids And Solid Particles (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明はメタノール、アンモニア等の発熱反応用反応
器に関する。
器に関する。
従来より発熱反応用反応器としては種々の形式のもの
が知られており、例えば特許1239405号（特開昭55−149
640号公報）では反応器内に配置されている冷却管群へ
の分流・集合部構造を多岐管構造体で構成されたものが
提案されている。斯かる反応器では、発生蒸気の分離は
別置きのスチームドラムで行ない、又、触媒の充填、払
い出しは触媒層の上下空間を利用して行っている。また
抜き出しのためのノズルを別途設置している。
が知られており、例えば特許1239405号（特開昭55−149
640号公報）では反応器内に配置されている冷却管群へ
の分流・集合部構造を多岐管構造体で構成されたものが
提案されている。斯かる反応器では、発生蒸気の分離は
別置きのスチームドラムで行ない、又、触媒の充填、払
い出しは触媒層の上下空間を利用して行っている。また
抜き出しのためのノズルを別途設置している。
又、特開昭58−112044号公報にはスチームドラムを上
に一体化したものが開示されているが、純水・スチーム
の分集合については上記特許1239405号同様に多岐管構
造物を採用している。斯かる反応器では、触媒の充填・
払い出しについては触媒層の上下空間を利用し、また払
い出し用のノズルを設けている。
に一体化したものが開示されているが、純水・スチーム
の分集合については上記特許1239405号同様に多岐管構
造物を採用している。斯かる反応器では、触媒の充填・
払い出しについては触媒層の上下空間を利用し、また払
い出し用のノズルを設けている。
分流・集合部の多岐管構造物の製作には多数の溶接接
合が必要であり、溶接欠陥、溶接部の経年変化等により
リークの問題を起こす可能性がある。
合が必要であり、溶接欠陥、溶接部の経年変化等により
リークの問題を起こす可能性がある。
しかしながら、これら構造では触媒充填状態ではリー
クの点検、場所の所定が困難である。点検のために高価
な触媒を無駄にする必要がある。もし漏洩箇所が発見さ
れたとしても、多岐管の構造が複雑なためその特定箇所
の補修は大規模な工事となる。更に、多岐配置されてい
る冷却管の特定の一本にだけ漏洩等の問題があった時に
その管だけを他の砕から独立させて使用せずに放置する
等の措置がとれない。
クの点検、場所の所定が困難である。点検のために高価
な触媒を無駄にする必要がある。もし漏洩箇所が発見さ
れたとしても、多岐管の構造が複雑なためその特定箇所
の補修は大規模な工事となる。更に、多岐配置されてい
る冷却管の特定の一本にだけ漏洩等の問題があった時に
その管だけを他の砕から独立させて使用せずに放置する
等の措置がとれない。
本発明者らは上記の問題点を解決すべく鋭意研究した
結果、本発明を完成するに至った。
結果、本発明を完成するに至った。
即ち本発明は、 原料供給用の開口部を有する直立円筒と、 当該直立円筒の上部を閉じて外に凸の曲面をなし開閉
可能な開口部を有する上部管板と、 前記直立円筒の下部を閉じる外に凸の曲面をなす下部
管板と、 直立円筒の上下端で結合し直立円筒の大部分の内周に
面して設けられた第１の通気性円筒と、 通気性内壁の内部空間に設けられ前記第１の通気性円
筒に略対応する範囲が通気性とされその上端が閉じられ
た第２の通気性円筒と、 上端は上部管板を貫いて上部管板外に開口し、下端は
下部管板を貫いて下部管板外に開口している複数の冷却
管と、 上下両管板の各冷却管の開口の全てをおおって前記直
立筒に結合され各両管板との間に各々上下ヘッダ空間を
区画する上下ヘッダカバーとを有し、上ヘッダーカバー
は開口部を有し、上ヘッダーカバーあるいは下ヘッダー
カバーには熱媒体供給口を有し、 前記第２の通気性円筒は途中前記下部管板を貫通しそ
の下端は下ヘッダーカバーを貫通して開口し、触媒が少
なくとも第１の通気性円筒と第２の通気性円筒で囲まれ
た空間でそれぞれの通気性部位に対応して充填されるシ
ェルアンドチューブ式反応器であって、 上下ヘッダカバーを連通するための連通配管を有し、 上記冷却管は少なくとも充填された触媒を貫く部位で
は直立した直立部となり、直立部の下方では少なくとも
１回湾曲させられてから下部管板に結合され、直立部の
上方では少なくとも１回湾曲させられてから上部管板に
結合され、かつ冷却管を円周方向に複数の配管群に分割
し前記冷却管の湾曲方向を各管群毎に略平行に揃えたこ
とを特徴とする反応器を提供するものである。
可能な開口部を有する上部管板と、 前記直立円筒の下部を閉じる外に凸の曲面をなす下部
管板と、 直立円筒の上下端で結合し直立円筒の大部分の内周に
面して設けられた第１の通気性円筒と、 通気性内壁の内部空間に設けられ前記第１の通気性円
筒に略対応する範囲が通気性とされその上端が閉じられ
た第２の通気性円筒と、 上端は上部管板を貫いて上部管板外に開口し、下端は
下部管板を貫いて下部管板外に開口している複数の冷却
管と、 上下両管板の各冷却管の開口の全てをおおって前記直
立筒に結合され各両管板との間に各々上下ヘッダ空間を
区画する上下ヘッダカバーとを有し、上ヘッダーカバー
は開口部を有し、上ヘッダーカバーあるいは下ヘッダー
カバーには熱媒体供給口を有し、 前記第２の通気性円筒は途中前記下部管板を貫通しそ
の下端は下ヘッダーカバーを貫通して開口し、触媒が少
なくとも第１の通気性円筒と第２の通気性円筒で囲まれ
た空間でそれぞれの通気性部位に対応して充填されるシ
ェルアンドチューブ式反応器であって、 上下ヘッダカバーを連通するための連通配管を有し、 上記冷却管は少なくとも充填された触媒を貫く部位で
は直立した直立部となり、直立部の下方では少なくとも
１回湾曲させられてから下部管板に結合され、直立部の
上方では少なくとも１回湾曲させられてから上部管板に
結合され、かつ冷却管を円周方向に複数の配管群に分割
し前記冷却管の湾曲方向を各管群毎に略平行に揃えたこ
とを特徴とする反応器を提供するものである。
本発明の反応器に於いては、反応原料は、直立円筒に
設けた供給口から供給され第１の通気性円筒から第２の
通気性円筒の間に充填された触媒層を反応器の水平断面
の半径方向に流通させられ、反応し反応生成物となり第
２の通気性円筒下部から排出され、熱媒体は上ヘッダカ
バーあるいは下ヘッダカバーに設けられた供給口から供
給され、下部ヘッダ空間、冷却管、上部ヘッダ空間を経
由し連通配管を経由して下部ヘッダ空間の間を循環し、
上部ヘッダ空間で熱媒体の蒸気は上部ヘッダカバーに設
けた開口部から排出され、上記循環過程の間に反応原料
との間の熱交換が行なわれる。
設けた供給口から供給され第１の通気性円筒から第２の
通気性円筒の間に充填された触媒層を反応器の水平断面
の半径方向に流通させられ、反応し反応生成物となり第
２の通気性円筒下部から排出され、熱媒体は上ヘッダカ
バーあるいは下ヘッダカバーに設けられた供給口から供
給され、下部ヘッダ空間、冷却管、上部ヘッダ空間を経
由し連通配管を経由して下部ヘッダ空間の間を循環し、
上部ヘッダ空間で熱媒体の蒸気は上部ヘッダカバーに設
けた開口部から排出され、上記循環過程の間に反応原料
との間の熱交換が行なわれる。
本発明では冷却管群は全数反応器の鏡板、即ち管板を
貫通、溶接されており、前述した従来製品の如き多数管
構造体を持たず、リーク等の生じやすい冷却管群の溶接
部分は反応器鏡板との溶接部分のみであり、万一リーク
等があっても触媒を抜き出すことなく上下ヘッダ空間側
から点検、保守ができる。
貫通、溶接されており、前述した従来製品の如き多数管
構造体を持たず、リーク等の生じやすい冷却管群の溶接
部分は反応器鏡板との溶接部分のみであり、万一リーク
等があっても触媒を抜き出すことなく上下ヘッダ空間側
から点検、保守ができる。
詳しく説明すると本発明の構造では冷却管に係わる溶
接部分は基本的に管と反応器鏡板との取付け溶接部位の
みとなる。
接部分は基本的に管と反応器鏡板との取付け溶接部位の
みとなる。
勿論、反応器の長さが一般的な管の製造長さを越えた
場合は管と管を突き合わせ溶接することも考えられる
が、その場合にも反応器の外部で単体で溶接、検査する
ことができ、品質管理の確実性は多岐管の場合に比して
格段に高い。管と反応器鏡板との溶接は通常の多管式熱
交換器に多用されている確実性の高い構造が採用でき
る。
場合は管と管を突き合わせ溶接することも考えられる
が、その場合にも反応器の外部で単体で溶接、検査する
ことができ、品質管理の確実性は多岐管の場合に比して
格段に高い。管と反応器鏡板との溶接は通常の多管式熱
交換器に多用されている確実性の高い構造が採用でき
る。
本発明の反応器鏡板に取り突けられた冷却管への熱媒
体の分流及び冷却管からの熱媒体の集合、分離を目的に
反応器鏡板を覆う形で上下部にヘッダカバーを一体化す
るが、本発明の反応器をボイラーとして用いる場合、ヘ
ッダカバーはスチームドラムとなる。
体の分流及び冷却管からの熱媒体の集合、分離を目的に
反応器鏡板を覆う形で上下部にヘッダカバーを一体化す
るが、本発明の反応器をボイラーとして用いる場合、ヘ
ッダカバーはスチームドラムとなる。
本発明では冷却管は主要部で直立して配置されるが、
その一部を湾曲することで冷却管と胴体の熱応力を低減
させる。
その一部を湾曲することで冷却管と胴体の熱応力を低減
させる。
冷却管の湾曲部を適切に設計することで管群と反応器
胴体との伸び差による熱応力を低下させる。
胴体との伸び差による熱応力を低下させる。
また、湾曲部の方向を適切に設計することで反応器中
心部分からの管群の内部、外部への触媒を充填する空間
を確保する。
心部分からの管群の内部、外部への触媒を充填する空間
を確保する。
上記湾曲の方向をグループ化することで鏡板への取付
けを複雑にしないで管列の一部に開口部を設ける。
けを複雑にしないで管列の一部に開口部を設ける。
冷却管は反応器水平断面上の同心円上に各円周ごとに
等間隔で配置され、反応ガスが流れる部分は直立し、か
つ反応物の流れと直交して配置されているが、ガス流れ
がなく、即ち直接反応と関与しない部分で管の部分を曲
げて管と胴との伸び差による熱応力を低下せしめると共
に曲面管板に所望の角度で結合する。
等間隔で配置され、反応ガスが流れる部分は直立し、か
つ反応物の流れと直交して配置されているが、ガス流れ
がなく、即ち直接反応と関与しない部分で管の部分を曲
げて管と胴との伸び差による熱応力を低下せしめると共
に曲面管板に所望の角度で結合する。
上記に述べた管の曲げ加工を円周方向の位置に応じて
ブロック化することでブロックとブロックの間に本来の
隣接管間隔より大幅に広い空間を設けることができる
（第３図）。
ブロック化することでブロックとブロックの間に本来の
隣接管間隔より大幅に広い空間を設けることができる
（第３図）。
例えば全冷却管を６つのブロック（区分）に分けて曲
げ部分を各ブロックでは夫々上から見て０゜,60゜,120
゜,180゜,240゜,300゜の方向に向け平行に揃えてしまえ
ば各々のブロックの間、即ち30゜,90゜,150゜,210゜,27
0゜,330゜の６方向に空間ができる。この場合でも曲げ
加工部分は管の流さ方向の一部分に限定されているた
め、管と鏡板との取付け部は同心円上に配置されたまま
とすることができる。
げ部分を各ブロックでは夫々上から見て０゜,60゜,120
゜,180゜,240゜,300゜の方向に向け平行に揃えてしまえ
ば各々のブロックの間、即ち30゜,90゜,150゜,210゜,27
0゜,330゜の６方向に空間ができる。この場合でも曲げ
加工部分は管の流さ方向の一部分に限定されているた
め、管と鏡板との取付け部は同心円上に配置されたまま
とすることができる。
また、本発明では反応ガスの流路であるセンターパイ
プ下部に反応器下外部から開閉可能な開口を設け、触媒
の払い出しを行なうことができる。
プ下部に反応器下外部から開閉可能な開口を設け、触媒
の払い出しを行なうことができる。
反応器の下部管板、即ち鏡板そのものが下に凸の形状
をしているため上記の触媒払い出し開口が１カ所である
にもかかわらず効率よく払い出すことができる（残留触
媒量が少ない）。
をしているため上記の触媒払い出し開口が１カ所である
にもかかわらず効率よく払い出すことができる（残留触
媒量が少ない）。
センターパイプ下部の触媒抜き出し用開口は触媒を充
填したまま開閉できる構造とすることができる。具体的
にはセンターパイプ最下部は二重構造となっており、外
筒には抜き出し用の開口を設けてある。内筒はその開口
を閉じる形で内接しており、通常は触媒を保持している
が内筒を下に引き抜くことでこの開口部が開けられセン
ターパイプ外側に充填されている触媒が落下する。
填したまま開閉できる構造とすることができる。具体的
にはセンターパイプ最下部は二重構造となっており、外
筒には抜き出し用の開口を設けてある。内筒はその開口
を閉じる形で内接しており、通常は触媒を保持している
が内筒を下に引き抜くことでこの開口部が開けられセン
ターパイプ外側に充填されている触媒が落下する。
本発明の反応器の縦断面模式図である第１図につき説
明する。特記なければ各図間で同符号は同じものを示
す。
明する。特記なければ各図間で同符号は同じものを示
す。
反応器10において原料ガス（feed）はガス入口12から
入り、通気性内壁（第１の通気性円筒）13経由触媒層14
を反応を起こしつつ半径方向に通り抜け、通気性センタ
ーパイプ（第２の通気性円筒）16に集まった後、反応ガ
ス出口18から流出する。ガスの流れる方向は場合によっ
ては内側から外側に流れるようにすることも可能であ
る。
入り、通気性内壁（第１の通気性円筒）13経由触媒層14
を反応を起こしつつ半径方向に通り抜け、通気性センタ
ーパイプ（第２の通気性円筒）16に集まった後、反応ガ
ス出口18から流出する。ガスの流れる方向は場合によっ
ては内側から外側に流れるようにすることも可能であ
る。
この例における熱媒体であるボイラー水（BFW）は給
水ノズル20から供給され上部スチームドラムである上部
ヘッダカバー22内の空間である上部ヘッダ空間24、ダウ
ンカマー入口26、ダウンカマー28、ダウンカマー出口30
経由、下部スチームドラムである下部ヘッダカバー32内
の空間34から反応器下部鏡板36に接続された多数の冷却
管38内を上昇しつつ反応熱を吸収することで一部が蒸発
し、反応器上部鏡板40より蒸気及び水の混相状態で噴出
し、水蒸気は開口23から取出される。液の部分は上下ヘ
ッダカバー22、32を連通するための連通配管であるダウ
ンカマー28を介して自動的に下部ヘッダ空間24へ移送さ
れる。このボイラー水、蒸気の分配、集合及び水蒸気の
水からの分離を目的として反応器上下に前記上部スチー
ムドラム22、下部スチームドラム32が直接反応器の殻に
結合されている。冷却管38は半径方向に流れる反応流体
からの必要な除熱量を考慮して触媒層内に自由に配置す
ることができるが、平面図上殻と中心が同じ同心円上に
配置するのが除熱設計及び反応器製作上好ましい。各円
周上の冷却管は等間隔で配置される。
水ノズル20から供給され上部スチームドラムである上部
ヘッダカバー22内の空間である上部ヘッダ空間24、ダウ
ンカマー入口26、ダウンカマー28、ダウンカマー出口30
経由、下部スチームドラムである下部ヘッダカバー32内
の空間34から反応器下部鏡板36に接続された多数の冷却
管38内を上昇しつつ反応熱を吸収することで一部が蒸発
し、反応器上部鏡板40より蒸気及び水の混相状態で噴出
し、水蒸気は開口23から取出される。液の部分は上下ヘ
ッダカバー22、32を連通するための連通配管であるダウ
ンカマー28を介して自動的に下部ヘッダ空間24へ移送さ
れる。このボイラー水、蒸気の分配、集合及び水蒸気の
水からの分離を目的として反応器上下に前記上部スチー
ムドラム22、下部スチームドラム32が直接反応器の殻に
結合されている。冷却管38は半径方向に流れる反応流体
からの必要な除熱量を考慮して触媒層内に自由に配置す
ることができるが、平面図上殻と中心が同じ同心円上に
配置するのが除熱設計及び反応器製作上好ましい。各円
周上の冷却管は等間隔で配置される。
冷却管は上下端ともに反応器鏡板に取り付けられてい
るため、冷却管と反応器胴との温度差により冷却管に過
大な熱応力が作用し得る。これを避けるために冷却管の
一部分を曲げて熱応力を減少せしめている。第１図ａは
冷却管38が上下両端部で上下両管板に直交して取り付け
られるよう、好ましくは球面である管板の法線方向に冷
却管の軸が一致するよう、各１回湾曲させられている。
第１図ｂは上端側の湾曲を多くして熱応力の回避をより
確実にしたものである。
るため、冷却管と反応器胴との温度差により冷却管に過
大な熱応力が作用し得る。これを避けるために冷却管の
一部分を曲げて熱応力を減少せしめている。第１図ａは
冷却管38が上下両端部で上下両管板に直交して取り付け
られるよう、好ましくは球面である管板の法線方向に冷
却管の軸が一致するよう、各１回湾曲させられている。
第１図ｂは上端側の湾曲を多くして熱応力の回避をより
確実にしたものである。
第２図に基づいてその曲げ加工部分の好ましい構造を
説明する。
説明する。
冷却管38は反応器鏡板36,40との取付部分では全て鏡
板曲面（製作上、耐圧上、半球面が最も好ましい）に対
して法線方向を向いて接合されている。冷却管の取付方
向は任意でよいが、作業効率、取付部分の信頼性向上の
点から法線方向とすることが好ましい。
板曲面（製作上、耐圧上、半球面が最も好ましい）に対
して法線方向を向いて接合されている。冷却管の取付方
向は任意でよいが、作業効率、取付部分の信頼性向上の
点から法線方向とすることが好ましい。
冷却管は基本的に触媒層内では上下垂直に配置されて
いて上下鏡板への取付部を鏡板法線方向とするためその
鏡板への取付部付近で湾曲した形状（C1）となるが、前
述の熱応力低減のため好ましくは更に冷却管の一部分を
更に曲げている（C2）。この曲げ部分は第３図に示す如
く、その方向は全てを半径方向にはせずに、幾つかの区
分で同一方向を向けてある。例えば６つの区分で上から
見た時に区分内では０゜,60゜,120゜,180゜,240゜,300
゜方向に平行に揃えて向けられて但し鏡板との接合角度
は所定（好ましくは90゜）とされる。このためかかる湾
曲部に対応する各区分の境界部分では冷却管の間隔が他
の部分に比べて拡げられることになる。複数の同心円上
の冷却管配列で上記区分の方向を一致させると反応器の
中心部分、即ち冷却管最内列の内側部分から冷却管群の
間、及び最外列の外側の空間まで貫通した空隙が生成さ
れ、触媒充填時或いは保守、点検時に有効に活用され
る。
いて上下鏡板への取付部を鏡板法線方向とするためその
鏡板への取付部付近で湾曲した形状（C1）となるが、前
述の熱応力低減のため好ましくは更に冷却管の一部分を
更に曲げている（C2）。この曲げ部分は第３図に示す如
く、その方向は全てを半径方向にはせずに、幾つかの区
分で同一方向を向けてある。例えば６つの区分で上から
見た時に区分内では０゜,60゜,120゜,180゜,240゜,300
゜方向に平行に揃えて向けられて但し鏡板との接合角度
は所定（好ましくは90゜）とされる。このためかかる湾
曲部に対応する各区分の境界部分では冷却管の間隔が他
の部分に比べて拡げられることになる。複数の同心円上
の冷却管配列で上記区分の方向を一致させると反応器の
中心部分、即ち冷却管最内列の内側部分から冷却管群の
間、及び最外列の外側の空間まで貫通した空隙が生成さ
れ、触媒充填時或いは保守、点検時に有効に活用され
る。
第３図ａ、ｂは、ある同心円CL10上に並ぶ直立部V0の
上端部位のCL10と合同の円CL100の部位から、上方から
見て60゜ずつ６つに区分された群ごとに平行に、上外方
に曲げられ外行脚部P1をなし、CL100より半径大の同心
円CL11上で上向き鉛直方向に曲げられ、鉛直脚部V1をな
し、CL11の上方のCL11と合同の円CL110上で群ごとに平
行に上内方に曲げられ内行脚部P2をなし、CL110よりも
小さな、CL10、CL100と合同であってもよい図外の同心
円CL12上で上向き鉛直方向に曲げられ、鉛直脚部V2をな
し、CL12の上方のCL12と合同の円CL120上で、上外向き
に、今度は外に凸の曲面である管板（鏡板）の法線を冷
却管の軸がなすよう湾曲させられ法線脚部Ｎをなし、Ｎ
の上端が、通常は溶接の便のため上部管板外に若干突出
させられ（第２図）、管板に接合される。V0−P1、P1−
V1、V1−P2、P2−V2、V2−Ｎ間は斜視概念図である第３
図ａでは簡単の為、折れ線で湾曲部を記しているが、実
際には勿論曲線状に曲げられる。
上端部位のCL10と合同の円CL100の部位から、上方から
見て60゜ずつ６つに区分された群ごとに平行に、上外方
に曲げられ外行脚部P1をなし、CL100より半径大の同心
円CL11上で上向き鉛直方向に曲げられ、鉛直脚部V1をな
し、CL11の上方のCL11と合同の円CL110上で群ごとに平
行に上内方に曲げられ内行脚部P2をなし、CL110よりも
小さな、CL10、CL100と合同であってもよい図外の同心
円CL12上で上向き鉛直方向に曲げられ、鉛直脚部V2をな
し、CL12の上方のCL12と合同の円CL120上で、上外向き
に、今度は外に凸の曲面である管板（鏡板）の法線を冷
却管の軸がなすよう湾曲させられ法線脚部Ｎをなし、Ｎ
の上端が、通常は溶接の便のため上部管板外に若干突出
させられ（第２図）、管板に接合される。V0−P1、P1−
V1、V1−P2、P2−V2、V2−Ｎ間は斜視概念図である第３
図ａでは簡単の為、折れ線で湾曲部を記しているが、実
際には勿論曲線状に曲げられる。
尚、個々の冷却管のV0、P1、V1部の軸は同じ鉛直平面
上にあるが、P2部、V2部の軸もそうであるのが一般的
で、製作にも便であるが、管板上の接合部の配置を均一
にしたい等の都合によってはとくにP2部の向きを変え、
又はV2部を鉛直としない等のこともできる。
上にあるが、P2部、V2部の軸もそうであるのが一般的
で、製作にも便であるが、管板上の接合部の配置を均一
にしたい等の都合によってはとくにP2部の向きを変え、
又はV2部を鉛直としない等のこともできる。
第３図ａでは視認の便の為、同心円CL12の表記を略
し、且つ円CL10上の２つの管群（０゜、300゜ブロッ
ク）の冷却管本数を４本として表した。
し、且つ円CL10上の２つの管群（０゜、300゜ブロッ
ク）の冷却管本数を４本として表した。
第３図ｂは第３図ａのV1部から上を取り除いて上方か
ら見た略図であるが、０゜,60゜,120゜,180゜,240゜,30
0゜ブロック方向の各管群は12本からなる（120゜,180
゜,240゜は図外）。60゜,300゜群の管38のP1部は０゜群
に最も近い１本のみ記した。
ら見た略図であるが、０゜,60゜,120゜,180゜,240゜,30
0゜ブロック方向の各管群は12本からなる（120゜,180
゜,240゜は図外）。60゜,300゜群の管38のP1部は０゜群
に最も近い１本のみ記した。
第３図ａ、ｂにＺで示したのが、ａ図上では０゜,300
゜ブロックの間、管群間のｂ図上では30゜及び330゜方
向（０゜ブロックと60゜、300゜ブロックの間）にでき
ている三角柱様の隙間空間であり、内外間で層をなす大
小の同心円上の冷却管について管群の方向を合わせてお
けば、各層の三角柱様空間が水平断面上半径方向に並ん
で設けられるので、仕込口25（第１図、第４図）からの
触媒の仕込みに大変好都合である。
゜ブロックの間、管群間のｂ図上では30゜及び330゜方
向（０゜ブロックと60゜、300゜ブロックの間）にでき
ている三角柱様の隙間空間であり、内外間で層をなす大
小の同心円上の冷却管について管群の方向を合わせてお
けば、各層の三角柱様空間が水平断面上半径方向に並ん
で設けられるので、仕込口25（第１図、第４図）からの
触媒の仕込みに大変好都合である。
本発明の好ましい態様である触媒の抜き出し構造を第
４図にて説明する。
４図にて説明する。
センターパイプ16の最下部には触媒を抜き出すに十分
な開口160が設けられている。この開口は運転中センタ
ーパイプの内筒162によって閉じられているが、触媒抜
き出し時にはこの内筒を下方にずらすことでセンターパ
イプの開口160を開けることができ、重力と下部管板36
の曲面を利用して触媒抜き出しを可能ならしめる。な
お、この図では冷却管及び触媒を省略した。
な開口160が設けられている。この開口は運転中センタ
ーパイプの内筒162によって閉じられているが、触媒抜
き出し時にはこの内筒を下方にずらすことでセンターパ
イプの開口160を開けることができ、重力と下部管板36
の曲面を利用して触媒抜き出しを可能ならしめる。な
お、この図では冷却管及び触媒を省略した。
なお、下部管板底から内壁下端までの間には触媒作用
のない不活性粒子を充填しておいてもよい。第１図では
この部位の充填粒子を大きく描いて非触媒粒子でもよい
ことを示したが、反応させる流体がこの部分をバイパス
して通過しないように配慮すべきである。
のない不活性粒子を充填しておいてもよい。第１図では
この部位の充填粒子を大きく描いて非触媒粒子でもよい
ことを示したが、反応させる流体がこの部分をバイパス
して通過しないように配慮すべきである。
各冷却管と両管板との接合部では望ましくは冷却管の
端を管板外に貫通、突出させ、管と管板との接合を殻外
側からの溶接で行なうとよい。加工がたやすいと共に前
述の保守、点検、修理上の利点がある。
端を管板外に貫通、突出させ、管と管板との接合を殻外
側からの溶接で行なうとよい。加工がたやすいと共に前
述の保守、点検、修理上の利点がある。
１） 一般に管式反応器に於ける運転開始後の漏洩等の
トラブルは殆どが溶接部に起きている。しかし、本発明
では多岐管構造体を採用するケースに比べてその該当個
所を大幅に減少できる。
トラブルは殆どが溶接部に起きている。しかし、本発明
では多岐管構造体を採用するケースに比べてその該当個
所を大幅に減少できる。
２） また、溶接方法も通常の多管式熱交換器で使用さ
れている管端溶接が採用されているため、自動溶接器の
採用が可能となり、多岐管構造体に比して製作及び品質
維持が容易である。
れている管端溶接が採用されているため、自動溶接器の
採用が可能となり、多岐管構造体に比して製作及び品質
維持が容易である。
３） また、管と鏡板との溶接部は全てヘッダカバー内
部空間、即ちヘッダ空間にあるため気密テストや浸透探
傷テスト等、溶接部の点検は触媒を抜くことなく行なう
ことができる。
部空間、即ちヘッダ空間にあるため気密テストや浸透探
傷テスト等、溶接部の点検は触媒を抜くことなく行なう
ことができる。
例えばメタノール合成の場合は触媒の再生ができない
ため一度触媒を抜くとその経済的損失は膨大なものとな
る。
ため一度触媒を抜くとその経済的損失は膨大なものとな
る。
加えて多岐管による分流、集合構造と異なり、冷却管
が独立しているため特定の一本だけ盲打ち等の手法で使
用に供しないことが可能であり、管端の溶接部の補修も
可能である。
が独立しているため特定の一本だけ盲打ち等の手法で使
用に供しないことが可能であり、管端の溶接部の補修も
可能である。
４） 反応器をボイラーとして使用する場合、スチーム
ドラムを上下に一体化したことで別置きのスチームドラ
ム用架台等付帯設備が不要となった。また、ドラムを上
下に持っているため各冷却管へのボイラー水の分散が均
一となり反応上好ましくない偏流を防ぐことができる。
ドラムを上下に一体化したことで別置きのスチームドラ
ム用架台等付帯設備が不要となった。また、ドラムを上
下に持っているため各冷却管へのボイラー水の分散が均
一となり反応上好ましくない偏流を防ぐことができる。
５） 冷却管の一部分を曲げて管列の一部分に空間を設
けることで管列の最内層内側空間から管列内、管列の外
側へ触媒を分散、充填することが可能となり、反応上重
要な均一な触媒の充填を可能ならしめる。
けることで管列の最内層内側空間から管列内、管列の外
側へ触媒を分散、充填することが可能となり、反応上重
要な均一な触媒の充填を可能ならしめる。
６） センターパイプ最下部から触媒を抜ける構造とし
たため他に触媒抜き出し用ノズルを設置する必要もな
く、また中央部分最下部から抜くため残留触媒量も少な
くてすむ。
たため他に触媒抜き出し用ノズルを設置する必要もな
く、また中央部分最下部から抜くため残留触媒量も少な
くてすむ。
以上から本発明の効果は以下に要約される。
管側溶接部分の信頼性が向上する トラブルの生じやすい管の溶接部に関し管群の点
検、検査を触媒充填状態で行なうことができ、万一漏洩
部分があっても触媒を抜き出すことなく補修が可能 反応上必要な冷却媒体の均一な分流が行いやすい 湾曲部のブロック化を行なえば同心円上に冷却管が
配置されているにもかかわらず最内列内側から外側まで
充分均一な触媒充填が可能 センターパイプを触媒抜き出し用ノズルと兼用する
構造をとれば専用のノズルを設置する必要もなくまた、
残留触媒量も少ない
検、検査を触媒充填状態で行なうことができ、万一漏洩
部分があっても触媒を抜き出すことなく補修が可能 反応上必要な冷却媒体の均一な分流が行いやすい 湾曲部のブロック化を行なえば同心円上に冷却管が
配置されているにもかかわらず最内列内側から外側まで
充分均一な触媒充填が可能 センターパイプを触媒抜き出し用ノズルと兼用する
構造をとれば専用のノズルを設置する必要もなくまた、
残留触媒量も少ない
第１図は本発明の反応器の縦断面模式図であり、第１図
ａは基本的実施例、第１図ｂはより代表的な別の実施例
を示す。 第２図は本発明の反応器の曲げ加工部分の縦断面模式図
である。 第３図は本発明の反応器の曲げ加工部分をより模式的に
示した図であり、第３図ａは略示斜視図、第３図ｂは略
示平面図である。 第４図は本発明の反応器における触媒の抜き出し構造を
示す図である。 10……反応器 12……ガス入口 13……通気性内壁 14……触媒層 16……通気性センターパイプ 18……反応ガス出口 20……給水ノズル 22……上部ヘッダカバー 23……スチーム出口 24……上部ヘッダ空間 25……触媒仕込口 26……ダウンカマー入口 28……ダウンカマー 30……ダウンカマー出口 32……下部ヘッダカバー 34……下部ヘッダ空間 36……下部鏡板 38……冷却管 40……上部鏡板
ａは基本的実施例、第１図ｂはより代表的な別の実施例
を示す。 第２図は本発明の反応器の曲げ加工部分の縦断面模式図
である。 第３図は本発明の反応器の曲げ加工部分をより模式的に
示した図であり、第３図ａは略示斜視図、第３図ｂは略
示平面図である。 第４図は本発明の反応器における触媒の抜き出し構造を
示す図である。 10……反応器 12……ガス入口 13……通気性内壁 14……触媒層 16……通気性センターパイプ 18……反応ガス出口 20……給水ノズル 22……上部ヘッダカバー 23……スチーム出口 24……上部ヘッダ空間 25……触媒仕込口 26……ダウンカマー入口 28……ダウンカマー 30……ダウンカマー出口 32……下部ヘッダカバー 34……下部ヘッダ空間 36……下部鏡板 38……冷却管 40……上部鏡板
Claims (2)
- 【請求項１】原料供給用の開口部を有する直立円筒と、 当該直立円筒の上部を閉じて外に凸の曲面をなし開閉可
能な開口部を有する上部管板と、 前記直立円筒の下部を閉じる外に凸の曲面をなす下部管
板と、 直立円筒の上下端で結合し直立円筒の大部分の内周に面
して設けられた第１の通気性円筒と、 通気性内壁の内部空間に設けられ前記第１の通気性円筒
に略対応する範囲が通気性とされその上端が閉じられた
第２の通気性円筒と、 上端は上部管板を貫いて上部管板外に開口し、下端は下
部管板を貫いて下部管板外に開口している複数の冷却管
と、 上下両管板の各冷却管の開口の全てをおおって前記直立
筒に結合され各両管板との間に各々上下ヘッダ空間を区
画する上下ヘッダカバーとを有し、上ヘッダーカバーは
開口部を有し、上ヘッダーカバーあるいは下ヘッダーカ
バーには熱媒体供給口を有し、 前記第２の通気性円筒は途中前記下部管板を貫通しその
下端は下ヘッダーカバーを貫通して開口し、触媒が少な
くとも第１の通気性円筒と第２の通気性円筒で囲まれた
空間でそれぞれの通気性部位に対応して充填されるシェ
ルアンドチューブ式反応器であって、 上下ヘッダカバーを連通するための連通配管を有し、 上記冷却管は少なくとも充填された触媒を貫く部位では
直立した直立部となり、直立部の下方では少なくとも１
回湾曲させられてから下部管板に結合され、直立部の上
方では少なくとも１回湾曲させられてから上部管板に結
合され、かつ冷却管を円周方向に複数の配管群に分割し
前記冷却管の湾曲方向を各管群毎に略平行に揃えたこと
を特徴とする反応器。 - 【請求項２】反応原料は、直立円筒に設けた供給口から
供給され第１の通気性円筒から第２の通気性円筒の間に
充填された触媒層を反応器の水平断面の半径方向に流通
させられ、反応し反応生成物となり第２の通気性円筒下
部から排出され、熱媒体は上ヘッダカバーあるいは下ヘ
ッダカバーに設けられた供給口から供給され、下部ヘッ
ダ空間、冷却管、上部ヘッダ空間を経由し連通配管を経
由して下部ヘッダ空間の間を循環し、上部ヘッダ空間で
熱媒体の蒸気は上部ヘッダカバーに設けた開口部から排
出され、上記循環過程の間に反応原料との間の熱交換を
行うことを特徴とする請求項１記載の反応器の使用方
法。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2311065A JP2547278B2 (ja) | 1990-11-16 | 1990-11-16 | 反応器 |
| MX9102070A MX9102070A (es) | 1990-11-16 | 1991-11-14 | Reactor |
| CN 91111517 CN1061846A (zh) | 1990-11-16 | 1991-11-16 | 反应器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2311065A JP2547278B2 (ja) | 1990-11-16 | 1990-11-16 | 反応器 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04180827A JPH04180827A (ja) | 1992-06-29 |
| JP2547278B2 true JP2547278B2 (ja) | 1996-10-23 |
Family
ID=18012698
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2311065A Expired - Fee Related JP2547278B2 (ja) | 1990-11-16 | 1990-11-16 | 反応器 |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2547278B2 (ja) |
| CN (1) | CN1061846A (ja) |
| MX (1) | MX9102070A (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102836676B (zh) * | 2012-09-28 | 2014-12-17 | 神华集团有限责任公司 | 气固相催化反应器 |
| DE102017203058A1 (de) * | 2017-02-24 | 2018-08-30 | Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. | Wärmeübertrager und Reaktor |
| JP2023022850A (ja) | 2021-08-04 | 2023-02-16 | 東洋エンジニアリング株式会社 | 反応器及びそれを用いたアンモニア分解混合物の製造方法 |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5839572B2 (ja) * | 1979-04-03 | 1983-08-31 | 東洋エンジニアリング株式会社 | 反応器およびその使用法 |
| DE3024606A1 (de) * | 1980-06-28 | 1982-01-28 | Robert Bosch Gmbh, 7000 Stuttgart | Regeleinrichtung fuer die zusammensetzung des in einer brennkraftmaschine zur verbrennung kommenden betriebsgemisches |
-
1990
- 1990-11-16 JP JP2311065A patent/JP2547278B2/ja not_active Expired - Fee Related
-
1991
- 1991-11-14 MX MX9102070A patent/MX9102070A/es not_active IP Right Cessation
- 1991-11-16 CN CN 91111517 patent/CN1061846A/zh active Pending
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH04180827A (ja) | 1992-06-29 |
| CN1061846A (zh) | 1992-06-10 |
| MX9102070A (es) | 1992-07-08 |
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Legal Events
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