JP2635283B2 - 触媒反応器床 - Google Patents
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- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
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- C01—INORGANIC CHEMISTRY
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- C01C1/00—Ammonia; Compounds thereof
- C01C1/02—Preparation, purification or separation of ammonia
- C01C1/04—Preparation of ammonia by synthesis in the gas phase
- C01C1/0405—Preparation of ammonia by synthesis in the gas phase from N2 and H2 in presence of a catalyst
- C01C1/0417—Preparation of ammonia by synthesis in the gas phase from N2 and H2 in presence of a catalyst characterised by the synthesis reactor, e.g. arrangement of catalyst beds and heat exchangers in the reactor
- C01C1/0429—Fluidized or moving bed reactors
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、不均一系触媒作用（ｈ
ｅｔｅｒｏｇｅｎｅｏｕｓ ｃａｔａｌｙｓｉｓ，不均
質触媒作用）のための反応器床に関する。詳しくは、本
発明は、下方半径方向流（ｒａｄｉａｌ ｆｌｏｗ）領
域と直列になった上方「フリーボード（ｆｒｅｅｂｏａ
ｒｄ）」半径方向流領域及び前記フリーボード領域を通
るガス流を調節するためのセグメント型（ｓｅｇｍｅｎ
ｔａｌ，区分からなる）排出分配器を有する反応器中の
触媒床に関する。
ｅｔｅｒｏｇｅｎｅｏｕｓ ｃａｔａｌｙｓｉｓ，不均
質触媒作用）のための反応器床に関する。詳しくは、本
発明は、下方半径方向流（ｒａｄｉａｌ ｆｌｏｗ）領
域と直列になった上方「フリーボード（ｆｒｅｅｂｏａ
ｒｄ）」半径方向流領域及び前記フリーボード領域を通
るガス流を調節するためのセグメント型（ｓｅｇｍｅｎ
ｔａｌ，区分からなる）排出分配器を有する反応器中の
触媒床に関する。
【０００２】
【従来の技術】アンモニアは、多かれ少なかれ単一の処
理装置により今日合成されており、研究の多くは触媒性
能及び反応器の設計を改良することに向けられている。
最近、軸流の触媒床が、圧力低下を減少させるため実質
的に半径流又は軸流と半径流とを併用した触媒床により
置き換えられてきており、それによって圧搾エネルギー
を節約し、小型化した一層大きな活性度の触媒を用いる
ことができるようにしている。更に、半径流型反応器
は、床の頂部密封領域（一般にフリーボード領域と呼ば
れている）に伴われる幾つかの欠点を有する。それらの
欠点には、触媒効率の低下及び局部的「ホットスポッ
ト」を起こす結果になる低流動領域が含まれ、更に触媒
床が沈降するに従って、触媒密封高さの低下により起こ
されるフリーボード領域の流動化の可能性があることが
含まれている。半径方向及び軸方向／半径方向の設計
は、両方共触媒床が沈降した後、過度のバイパス通過を
起こさないようにするため付加的な触媒密封領域を必要
としている。
理装置により今日合成されており、研究の多くは触媒性
能及び反応器の設計を改良することに向けられている。
最近、軸流の触媒床が、圧力低下を減少させるため実質
的に半径流又は軸流と半径流とを併用した触媒床により
置き換えられてきており、それによって圧搾エネルギー
を節約し、小型化した一層大きな活性度の触媒を用いる
ことができるようにしている。更に、半径流型反応器
は、床の頂部密封領域（一般にフリーボード領域と呼ば
れている）に伴われる幾つかの欠点を有する。それらの
欠点には、触媒効率の低下及び局部的「ホットスポッ
ト」を起こす結果になる低流動領域が含まれ、更に触媒
床が沈降するに従って、触媒密封高さの低下により起こ
されるフリーボード領域の流動化の可能性があることが
含まれている。半径方向及び軸方向／半径方向の設計
は、両方共触媒床が沈降した後、過度のバイパス通過を
起こさないようにするため付加的な触媒密封領域を必要
としている。
【０００３】最近の反応器の開発は、ザルジ（Ｚａｒｄ
ｉ）その他による一連の米国特許に記載されており、そ
れらには第４，３７２，９２０号；第４，４０５，５６
２号；第４，７５５，３６２号；第４，７６９，２２０
号；第４，９０４，４５３号；第４，９５２，３７５
号；及び第４，９６３，３３８号が含まれる。ザルジの
第４，３７２，９２０号明細書には、カートリッジ・モ
ジュール中に囲まれた一種類以上の触媒の入ったバスケ
ットが、床を通って軸流と半径流の両方を可能にすると
言われている孔のあいた壁と孔の無い壁との組合せを有
する。
ｉ）その他による一連の米国特許に記載されており、そ
れらには第４，３７２，９２０号；第４，４０５，５６
２号；第４，７５５，３６２号；第４，７６９，２２０
号；第４，９０４，４５３号；第４，９５２，３７５
号；及び第４，９６３，３３８号が含まれる。ザルジの
第４，３７２，９２０号明細書には、カートリッジ・モ
ジュール中に囲まれた一種類以上の触媒の入ったバスケ
ットが、床を通って軸流と半径流の両方を可能にすると
言われている孔のあいた壁と孔の無い壁との組合せを有
する。
【０００４】ザルジその他による米国特許第４，４０
５，５６２号明細書には、上記カートリッジ中の中心及
び軸方向に配列した熱交換器を用いて、導入ガスを流出
ガスとの熱交換により予熱している。更に、その予熱さ
れた導入ガスを、温度調節のため新しいガスと混合して
いる。
５，５６２号明細書には、上記カートリッジ中の中心及
び軸方向に配列した熱交換器を用いて、導入ガスを流出
ガスとの熱交換により予熱している。更に、その予熱さ
れた導入ガスを、温度調節のため新しいガスと混合して
いる。
【０００５】ザルジによる米国特許第４，７５５，３６
２号、第４，９０４，４５３号及び第４，９５２，３７
５号明細書には、上記特許に記載した設計に基づき、軸
流／半径流反応器に軸流アンモニア反応器を固定する、
以前に戻った方法が記載されている。
２号、第４，９０４，４５３号及び第４，９５２，３７
５号明細書には、上記特許に記載した設計に基づき、軸
流／半径流反応器に軸流アンモニア反応器を固定する、
以前に戻った方法が記載されている。
【０００６】ザルジによる米国特許第４，７６９，２２
０号明細書には、新しいガスを導入することができる幾
つかの点を有するザルジその他による米国特許第４，４
０５，５６２号のものと同様に設計された種々の数の内
部カートリッジを有する不均質合成転化器が記載されて
いる。
０号明細書には、新しいガスを導入することができる幾
つかの点を有するザルジその他による米国特許第４，４
０５，５６２号のものと同様に設計された種々の数の内
部カートリッジを有する不均質合成転化器が記載されて
いる。
【０００７】ザルジによる米国特許第４，９６３，３３
８号明細書には、不均質合成の改良法であると言われて
いる方法で、合成触媒が軸・径方向の併用又は径方向の
みの３種類の触媒床に分配され、温度制御が新しい急冷
ガス及び中心軸方向に取付けられた熱交換器で間接的に
冷却することにより行われる方法が記載されている。
８号明細書には、不均質合成の改良法であると言われて
いる方法で、合成触媒が軸・径方向の併用又は径方向の
みの３種類の触媒床に分配され、温度制御が新しい急冷
ガス及び中心軸方向に取付けられた熱交換器で間接的に
冷却することにより行われる方法が記載されている。
【０００８】イーグル（Ｅａｇｌｅ）その他による米国
特許第４，２３０，６６９号及び第４，３４６，０６０
号明細書には、第一及び第二熱交換器、及び第一、第
二、及び第三触媒床を有する径方向アンモニウムコンバ
ーター装置が記載されている。
特許第４，２３０，６６９号及び第４，３４６，０６０
号明細書には、第一及び第二熱交換器、及び第一、第
二、及び第三触媒床を有する径方向アンモニウムコンバ
ーター装置が記載されている。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】半径方向構造での流動
化、及び半径方向及び軸方向／半径方向併用構造でのホ
ットスポットを含めた触媒効率低下により従来技術で起
きている問題が、本発明により、下方第一領域と直列に
なった上方フリーボード領域、及び触媒沈降時の床のフ
リーボード領域を通るガス流を調節するためのセグメン
ト型（区分からなる）排出分配器を有する２領域半径方
向流触媒床を用いて解決される。
化、及び半径方向及び軸方向／半径方向併用構造でのホ
ットスポットを含めた触媒効率低下により従来技術で起
きている問題が、本発明により、下方第一領域と直列に
なった上方フリーボード領域、及び触媒沈降時の床のフ
リーボード領域を通るガス流を調節するためのセグメン
ト型（区分からなる）排出分配器を有する２領域半径方
向流触媒床を用いて解決される。
【００１０】
【課題を解決するための手段】一つの態様として、本発
明は、容器中に同心状に取付けるのに適合した触媒反応
器床を与える。環状触媒床及び中心熱交換器を有する一
つ以上の円筒状バスケットは、反応物及び流出ガスと流
体流通状態になっている。床は、触媒シュートにより相
互連絡（相互結合）された第一半径方向流フリーボード
領域及び第二半径方向流領域を有する。ガス分配器は、
フリーボード領域をバイパスセグメント（バイパス区
分）と複数の触媒セグメント（触媒区分）とに分け、バ
イパスセグメント及び触媒セグメントを通る反応物ガス
流を調節する。第一及び第二領域はガス透過性であり、
触媒シュートは実質的にガス不透過性である。バイパス
セグメントには反応物ガスの約５０〜約７５％が入り、
触媒セグメントには反応物ガスの約２５〜約５０％が入
っていくのが好ましい、触媒セグメントの各々を流通す
るガスの割合は実質的に等しい。バスケットの少なくと
も一番上の所にある熱交換器は、容器の下端から導入さ
れた冷たい反応物ガスを入れるのに用いられる内部管束
を有し、そのガスはそこを通って上方へ流れ、円筒状殻
を通って流れる熱い床流出ガスによって加熱される。
明は、容器中に同心状に取付けるのに適合した触媒反応
器床を与える。環状触媒床及び中心熱交換器を有する一
つ以上の円筒状バスケットは、反応物及び流出ガスと流
体流通状態になっている。床は、触媒シュートにより相
互連絡（相互結合）された第一半径方向流フリーボード
領域及び第二半径方向流領域を有する。ガス分配器は、
フリーボード領域をバイパスセグメント（バイパス区
分）と複数の触媒セグメント（触媒区分）とに分け、バ
イパスセグメント及び触媒セグメントを通る反応物ガス
流を調節する。第一及び第二領域はガス透過性であり、
触媒シュートは実質的にガス不透過性である。バイパス
セグメントには反応物ガスの約５０〜約７５％が入り、
触媒セグメントには反応物ガスの約２５〜約５０％が入
っていくのが好ましい、触媒セグメントの各々を流通す
るガスの割合は実質的に等しい。バスケットの少なくと
も一番上の所にある熱交換器は、容器の下端から導入さ
れた冷たい反応物ガスを入れるのに用いられる内部管束
を有し、そのガスはそこを通って上方へ流れ、円筒状殻
を通って流れる熱い床流出ガスによって加熱される。
【００１１】別の態様として、本発明は、セグメント型
（区分からなる）半径方向ガス分配装置を与える。その
装置は、上端及び下端、及び内側及び外側表面を有する
第一ガス透過性円筒状壁、及び第一壁の周りに同心状に
配置された第二ガス透過性円筒状壁を有する。頂部及び
底部ガス不透過性環状リングが、上端及び下端に隣接し
て固定されている。軸方向に間隔をあけて配置された複
数のガス不透過性環状リングが、頂部リングと底部リン
グとの間の外側表面上に固定され、第一壁を複数の半径
方向透過性セグメント（区分）に軸方向に分割してい
る。複数の孔が第二壁に形成されており、各透過性区分
の半径方向のガス透過率を選択的に調節している。ガス
透過性粒状材料が、第一ガス透過性円筒状壁の内側表面
の少なくとも主要部分に隣接して実質的に均一に分布さ
れている。この装置は、透過性区分を実質的に半径方向
に通過するガス流を分配するのに用いられる。
（区分からなる）半径方向ガス分配装置を与える。その
装置は、上端及び下端、及び内側及び外側表面を有する
第一ガス透過性円筒状壁、及び第一壁の周りに同心状に
配置された第二ガス透過性円筒状壁を有する。頂部及び
底部ガス不透過性環状リングが、上端及び下端に隣接し
て固定されている。軸方向に間隔をあけて配置された複
数のガス不透過性環状リングが、頂部リングと底部リン
グとの間の外側表面上に固定され、第一壁を複数の半径
方向透過性セグメント（区分）に軸方向に分割してい
る。複数の孔が第二壁に形成されており、各透過性区分
の半径方向のガス透過率を選択的に調節している。ガス
透過性粒状材料が、第一ガス透過性円筒状壁の内側表面
の少なくとも主要部分に隣接して実質的に均一に分布さ
れている。この装置は、透過性区分を実質的に半径方向
に通過するガス流を分配するのに用いられる。
【００１２】本発明は、上述の問題を効果的に取り扱う
触媒床フリーボード領域中の半径方向に流動する固定床
不均一系触媒作用の反応器のための設計に一部基づいて
いる。
触媒床フリーボード領域中の半径方向に流動する固定床
不均一系触媒作用の反応器のための設計に一部基づいて
いる。
【００１３】第１図に関し、触媒反応器１０は、自動的
に内部に入る触媒を支持する一対の円筒状バスケット１
００、２００が中に取付けられた円筒状圧力容器１１を
有する。容器１１には、例えばアンモニア合成ガスの如
きガス状反応混合物を導入するための第一導入管１２、
及び例えばアンモニア含有生成物の如き流出ガスを取り
出すための排出管１４を有する。導入管は、偏向能力及
び熱移動を制限するための熱遮蔽（図示されていない）
を増大するため蛇腹型伸縮性接合部１６を有するのが好
ましい。冷却用ガスは、複数の孔２０が出口端２２にあ
けられた第二導入管１８を通って上方バスケット１００
中に導入することができる。
に内部に入る触媒を支持する一対の円筒状バスケット１
００、２００が中に取付けられた円筒状圧力容器１１を
有する。容器１１には、例えばアンモニア合成ガスの如
きガス状反応混合物を導入するための第一導入管１２、
及び例えばアンモニア含有生成物の如き流出ガスを取り
出すための排出管１４を有する。導入管は、偏向能力及
び熱移動を制限するための熱遮蔽（図示されていない）
を増大するため蛇腹型伸縮性接合部１６を有するのが好
ましい。冷却用ガスは、複数の孔２０が出口端２２にあ
けられた第二導入管１８を通って上方バスケット１００
中に導入することができる。
【００１４】二つのバスケットが例示されているが、使
用者の希望に従って、その使用数を変えることができ
る。典型的には、反応器１０はバスケット構造体によっ
て夫々支持された二つ以上の一連の触媒床を有する。本
発明では、それらの触媒床を通る流動方式は、実質的に
二重の半径流方式であることを特徴とする。
用者の希望に従って、その使用数を変えることができ
る。典型的には、反応器１０はバスケット構造体によっ
て夫々支持された二つ以上の一連の触媒床を有する。本
発明では、それらの触媒床を通る流動方式は、実質的に
二重の半径流方式であることを特徴とする。
【００１５】第２図に最もよく示されているように、バ
スケット１００は環状触媒床１０１を有し、その中に
は、実質的にガス不透過性の触媒シュート１０６によっ
て相互に結合された第一フリーボード半径流触媒領域１
０２及び第二主要半径流触媒領域１０４が入っている。
ガスは第一領域１０２から、バスケット１００と容器１
１の壁との間に形成された環状溝３０を通って第二領域
１０４へ行く。溝３０はシール板３２によって頂部が閉
ざされ、円錐台状床支持リング３４（図１参照）により
底部が閉ざされいる。
スケット１００は環状触媒床１０１を有し、その中に
は、実質的にガス不透過性の触媒シュート１０６によっ
て相互に結合された第一フリーボード半径流触媒領域１
０２及び第二主要半径流触媒領域１０４が入っている。
ガスは第一領域１０２から、バスケット１００と容器１
１の壁との間に形成された環状溝３０を通って第二領域
１０４へ行く。溝３０はシール板３２によって頂部が閉
ざされ、円錐台状床支持リング３４（図１参照）により
底部が閉ざされいる。
【００１６】第一領域１０２は、ガス透過性外側円筒状
壁１０８、ガス透過性内部円筒状壁１１０、ガス不透過
性下方リング１１１、及び取り外し可能なガス不透過性
頂部リング１１３によって囲まれている。外側壁１０８
及び内側壁１１０は、触媒粒子を支持するのに適した網
目を持ち、実質的に触媒粒子よりもガス流に対して低い
抵抗を与える網材料から作られている。壁１０８の一部
分はセグメント型排出分配器１１８の区割りをするのに
必要なガス不透過性材料から作られた非網状区域を持つ
ことができる。
壁１０８、ガス透過性内部円筒状壁１１０、ガス不透過
性下方リング１１１、及び取り外し可能なガス不透過性
頂部リング１１３によって囲まれている。外側壁１０８
及び内側壁１１０は、触媒粒子を支持するのに適した網
目を持ち、実質的に触媒粒子よりもガス流に対して低い
抵抗を与える網材料から作られている。壁１０８の一部
分はセグメント型排出分配器１１８の区割りをするのに
必要なガス不透過性材料から作られた非網状区域を持つ
ことができる。
【００１７】第一領域１０２の外側壁１０８に取付けら
れたセグメント型排出分配器１１８は、選択的ガス透過
率を有する円筒状壁１１９及び複数のガス不透過性内部
横断分割リング１３０を有する。セグメント型排出分配
器１１８は、第一領域１０２を、触媒が入っていないバ
イパスセグメント１１６及び好ましくは三つの連続的
な、触媒の入ったセグメント１２４、１２６、１２８に
分割する。二つ以上の触媒セグメントを実際的設計条件
により用いることができるが、三つの触媒セグメントが
好ましく、単に例示の目的で示されている。
れたセグメント型排出分配器１１８は、選択的ガス透過
率を有する円筒状壁１１９及び複数のガス不透過性内部
横断分割リング１３０を有する。セグメント型排出分配
器１１８は、第一領域１０２を、触媒が入っていないバ
イパスセグメント１１６及び好ましくは三つの連続的
な、触媒の入ったセグメント１２４、１２６、１２８に
分割する。二つ以上の触媒セグメントを実際的設計条件
により用いることができるが、三つの触媒セグメントが
好ましく、単に例示の目的で示されている。
【００１８】セグメント型排出分配器１１８は、第一領
域セグメントを通る反応物ガス流を制御する。第３図か
ら最もよく分かるように、各セグメントの希望のガス透
過率を定め、そのセグメント中の半径流抵抗を確定する
ため、分配器円筒状壁１１９中には、適当な数及び大き
さの穴又は孔がドリルであけられているか、又は他の仕
方で形成されている。排出分配器１１８では、均一な孔
１３２ａ、１３２ｂ、１３２ｃ、及び１３２ｄが、夫々
セグメント１１６、１２４、１２６、及び１２８を通過
する導入ガスの割合を制御する。
域セグメントを通る反応物ガス流を制御する。第３図か
ら最もよく分かるように、各セグメントの希望のガス透
過率を定め、そのセグメント中の半径流抵抗を確定する
ため、分配器円筒状壁１１９中には、適当な数及び大き
さの穴又は孔がドリルであけられているか、又は他の仕
方で形成されている。排出分配器１１８では、均一な孔
１３２ａ、１３２ｂ、１３２ｃ、及び１３２ｄが、夫々
セグメント１１６、１２４、１２６、及び１２８を通過
する導入ガスの割合を制御する。
【００１９】第一領域１０２の一番上のセグメントはバ
イパスセグメント１１６であり、それはガス分配器壁１
１９、ガス不透過性頂部リング１１３、及び取り外し可
能なガス透過性下方リング１３６を有する。本質的に触
媒が入っていないバイパスセグメント１１６は、第一領
域１０２の触媒が入っているセグメントを通る導入ガス
の空間速度を限定する。バイパスセグメント１１６は導
入側が開いており、下方リング１３６は網状材料から作
られている。下方リング１３６は、例えば、ボルト１４
２により、固定され、触媒の装填及び除去のための出し
入れ口を与える。好ましくは本質的に全て触媒の沈降が
行われるフリーボードセグメント１２４が、バイパスセ
グメント１１６に隣接している。真ん中及び下のセグメ
ント１２６、１２８はフリーボードセグメント１２４に
隣接し、連続している。
イパスセグメント１１６であり、それはガス分配器壁１
１９、ガス不透過性頂部リング１１３、及び取り外し可
能なガス透過性下方リング１３６を有する。本質的に触
媒が入っていないバイパスセグメント１１６は、第一領
域１０２の触媒が入っているセグメントを通る導入ガス
の空間速度を限定する。バイパスセグメント１１６は導
入側が開いており、下方リング１３６は網状材料から作
られている。下方リング１３６は、例えば、ボルト１４
２により、固定され、触媒の装填及び除去のための出し
入れ口を与える。好ましくは本質的に全て触媒の沈降が
行われるフリーボードセグメント１２４が、バイパスセ
グメント１１６に隣接している。真ん中及び下のセグメ
ント１２６、１２８はフリーボードセグメント１２４に
隣接し、連続している。
【００２０】第一領域１０２の触媒の入ったセグメント
１２４、１２６、１２８は、触媒沈降のための設計パラ
メーターを例えば全体で約５％の程度であるとして、触
媒シュート１０６を実質的に密封し、その中へのガスの
素通りを防止するように設計されている。フリーボード
セグメント１２４中の半径方向の圧力低下は殆ど全てガ
ス分配器１１８（触媒よりもむしろ）の抵抗によるの
で、フリーボードセグメント１２４中の触媒空隙領域１
４４（沈降による）は、セグメント１１６、１２６又は
１２８を通るガス流を大して減少することはない。
１２４、１２６、１２８は、触媒沈降のための設計パラ
メーターを例えば全体で約５％の程度であるとして、触
媒シュート１０６を実質的に密封し、その中へのガスの
素通りを防止するように設計されている。フリーボード
セグメント１２４中の半径方向の圧力低下は殆ど全てガ
ス分配器１１８（触媒よりもむしろ）の抵抗によるの
で、フリーボードセグメント１２４中の触媒空隙領域１
４４（沈降による）は、セグメント１１６、１２６又は
１２８を通るガス流を大して減少することはない。
【００２１】バイパスセグメント１１６を通って導入さ
れる導入ガスの割合は、第一領域１０２中の触媒の割
合、及び領域１０２中のバイパスセグメント１１６及び
他のセグメントの壁１１９中の孔の面積比に依存するで
あろう。しかし、充分な量のガスが触媒セグメントを通
過して、第一領域１０２の中で温度が過度に上昇しない
ようにすべきである。バイパスセグメント１１６には導
入ガスの約５〜約９５％が入るようにすることができる
が、バイパスセグメントには導入ガスの約５０〜約７５
％が入っていくのが好ましい。触媒の入ったセグメント
１２４、１２６、１２８には、導入ガスの約５〜約９５
％が入るようにすることができるが、それら触媒の入っ
たセグメントには、導入ガスの約２５〜約５０％が入っ
ていくのが好ましい。
れる導入ガスの割合は、第一領域１０２中の触媒の割
合、及び領域１０２中のバイパスセグメント１１６及び
他のセグメントの壁１１９中の孔の面積比に依存するで
あろう。しかし、充分な量のガスが触媒セグメントを通
過して、第一領域１０２の中で温度が過度に上昇しない
ようにすべきである。バイパスセグメント１１６には導
入ガスの約５〜約９５％が入るようにすることができる
が、バイパスセグメントには導入ガスの約５０〜約７５
％が入っていくのが好ましい。触媒の入ったセグメント
１２４、１２６、１２８には、導入ガスの約５〜約９５
％が入るようにすることができるが、それら触媒の入っ
たセグメントには、導入ガスの約２５〜約５０％が入っ
ていくのが好ましい。
【００２２】第一領域１０２のバイパス区分１１６と触
媒区分１２４、１２６、１２８との間のガス分布は、問
題の領域を通る流体抵抗の関数である。好ましい態様と
して、バイパス区分１１６中の孔の面積対隣接セグメン
ト区分１２４の孔の面積の比は、約５〜約１０対１であ
る。
媒区分１２４、１２６、１２８との間のガス分布は、問
題の領域を通る流体抵抗の関数である。好ましい態様と
して、バイパス区分１１６中の孔の面積対隣接セグメン
ト区分１２４の孔の面積の比は、約５〜約１０対１であ
る。
【００２３】第二領域１０４は、ガス透過性外側円筒状
壁１１２、ガス透過性内側円筒状壁１１４、ガス不透過
性上方リング１１５、及び、バスケット１００の底にあ
るガス不透過性底部支持リング１１７によって囲まれて
いる（図１参照）。第二領域の壁１１２、１１４は、材
料及び構造の点で第一領域壁１０８、１１０と同様であ
る。第二領域１０４の外側壁１１２に取付けられた分配
器１２０は、選択的ガス透過率及びガス不透過性横断支
持リング１３１を有する円筒状壁１２２を有する。円筒
状壁１２２中の孔１３２ｅ（図３参照）は、第二領域１
０４に入るガスを均一に分布する。
壁１１２、ガス透過性内側円筒状壁１１４、ガス不透過
性上方リング１１５、及び、バスケット１００の底にあ
るガス不透過性底部支持リング１１７によって囲まれて
いる（図１参照）。第二領域の壁１１２、１１４は、材
料及び構造の点で第一領域壁１０８、１１０と同様であ
る。第二領域１０４の外側壁１１２に取付けられた分配
器１２０は、選択的ガス透過率及びガス不透過性横断支
持リング１３１を有する円筒状壁１２２を有する。円筒
状壁１２２中の孔１３２ｅ（図３参照）は、第二領域１
０４に入るガスを均一に分布する。
【００２４】第一領域１０２は、一つのバスケット当た
り全触媒体積の約４．９〜約５５％を保持し、第二領域
１０４は、バスケット一つ当たり、全触媒体積の約４０
〜約９５％を保持し、触媒シュート１０６は触媒体積の
０．１〜約５％を保持することができる。好ましくは、
第一領域１０２は、バスケット一つ当たり触媒体積の約
７．５〜約１５％、第二領域１０４は約８３〜約９２
％、触媒シュート１０６は約０．５〜約２％保持する。
り全触媒体積の約４．９〜約５５％を保持し、第二領域
１０４は、バスケット一つ当たり、全触媒体積の約４０
〜約９５％を保持し、触媒シュート１０６は触媒体積の
０．１〜約５％を保持することができる。好ましくは、
第一領域１０２は、バスケット一つ当たり触媒体積の約
７．５〜約１５％、第二領域１０４は約８３〜約９２
％、触媒シュート１０６は約０．５〜約２％保持する。
【００２５】第一触媒領域１０２を通るガスの分布は比
較的均一であるのが好ましいので、各触媒セグメント中
で確立される半径流抵抗（即ち、分配器１１８と触媒抵
抗との合計）は大略同じであるのがよい。中間セグメン
ト１２６対一番上の触媒セグメント１２４の穴又は孔の
面積比（単位長さ当たり）は、典型的には約１．７５〜
約２．２５対１であり、セグメント１２８対セグメント
１２４の単位長さ当たりの孔面積の比は、典型的には約
２．５〜約３．５対１である。
較的均一であるのが好ましいので、各触媒セグメント中
で確立される半径流抵抗（即ち、分配器１１８と触媒抵
抗との合計）は大略同じであるのがよい。中間セグメン
ト１２６対一番上の触媒セグメント１２４の穴又は孔の
面積比（単位長さ当たり）は、典型的には約１．７５〜
約２．２５対１であり、セグメント１２８対セグメント
１２４の単位長さ当たりの孔面積の比は、典型的には約
２．５〜約３．５対１である。
【００２６】触媒シュート１０６は、第一領域１０２と
第二領域１０４の間の触媒の入った首状部分からなり、
外側円筒状壁１４６及び内側円筒状壁１４８を有し、両
方共ガス不透過性である。触媒シュート１０６は第一及
び第二領域１０２、１０４と連続しているので、シュー
ト１０６を通るガスの素通りは、適当な軸流抵抗を確立
することにより実質的に防止することができる。シュー
ト１０６は、約７５〜約１５０ｍｍの長さを持つのが好
ましい。素通りを防止するために一層長いシュートが望
ましい点は、（１）反応中の触媒関与性の低下；（２）
シュートを通る素通りを起こすガス中にホットスポット
を発生する可能性；及び（３）床高さの増大；と釣合い
をもたせなければならないことは分かるであろう。シュ
ート１０６の幅は、主に触媒床の連続性条件及びガス素
通り抑制に対する要求に依存する。
第二領域１０４の間の触媒の入った首状部分からなり、
外側円筒状壁１４６及び内側円筒状壁１４８を有し、両
方共ガス不透過性である。触媒シュート１０６は第一及
び第二領域１０２、１０４と連続しているので、シュー
ト１０６を通るガスの素通りは、適当な軸流抵抗を確立
することにより実質的に防止することができる。シュー
ト１０６は、約７５〜約１５０ｍｍの長さを持つのが好
ましい。素通りを防止するために一層長いシュートが望
ましい点は、（１）反応中の触媒関与性の低下；（２）
シュートを通る素通りを起こすガス中にホットスポット
を発生する可能性；及び（３）床高さの増大；と釣合い
をもたせなければならないことは分かるであろう。シュ
ート１０６の幅は、主に触媒床の連続性条件及びガス素
通り抑制に対する要求に依存する。
【００２７】触媒床１０１を出る熱い流出ガスと入って
くる合成ガスとの間の熱交換は、中心に取付けた熱交換
器１５２で行うのが便利である。図２、４及び６に関
し、熱交換器１５２は、導入管１８４及び管束１５８を
有する下方ドーム型頭部１６５を有する殻からなる。冷
たい導入ガスを下方頭部１６５中に収集し、管束１５８
中の管１８６中に分布させる。
くる合成ガスとの間の熱交換は、中心に取付けた熱交換
器１５２で行うのが便利である。図２、４及び６に関
し、熱交換器１５２は、導入管１８４及び管束１５８を
有する下方ドーム型頭部１６５を有する殻からなる。冷
たい導入ガスを下方頭部１６５中に収集し、管束１５８
中の管１８６中に分布させる。
【００２８】殻には、排出管１８０及び触媒シュート１
０６に隣接するまで伸びているガス不透過性円筒状裾１
６２を有する上方ドーム型頭部１６０も含まれている。
壁１１０及び裾１６２は、第一領域１０２への環状ガス
導入溝１６６を定める。上方頭部１６０中に収集された
導入ガスは排出管１８０を通って導入溝１６６中へ流れ
る。環状導入溝１６６は、裾１６２に固定された障壁リ
ング１７２により下端が閉ざされている。導入溝１６６
は複数の放射状に間隔をあけた支持棒１６８を有し、そ
れら支持棒は、例えばブランケット１６９ａによりバイ
パスセグメント頂部リング１１３に取付けられ、ブラン
ケット１６９ｂによりバイパスセグメント下方リング１
３６に取付けられている。
０６に隣接するまで伸びているガス不透過性円筒状裾１
６２を有する上方ドーム型頭部１６０も含まれている。
壁１１０及び裾１６２は、第一領域１０２への環状ガス
導入溝１６６を定める。上方頭部１６０中に収集された
導入ガスは排出管１８０を通って導入溝１６６中へ流れ
る。環状導入溝１６６は、裾１６２に固定された障壁リ
ング１７２により下端が閉ざされている。導入溝１６６
は複数の放射状に間隔をあけた支持棒１６８を有し、そ
れら支持棒は、例えばブランケット１６９ａによりバイ
パスセグメント頂部リング１１３に取付けられ、ブラン
ケット１６９ｂによりバイパスセグメント下方リング１
３６に取付けられている。
【００２９】殻は、更に実質的に管束１５８の長さに亙
って伸びているガス不透過性円筒状壁１６４を有し、流
出ガスをその殻を通って向流方向に集めて流すための環
状ガス排出溝１９４を定める。
って伸びているガス不透過性円筒状壁１６４を有し、流
出ガスをその殻を通って向流方向に集めて流すための環
状ガス排出溝１９４を定める。
【００３０】管束１５８は、第一及び第二管シート１９
０、１９２中に取付けられた管１８６及び水平に配置さ
れたバッフル１８８を有する。管束１５８は上方殻頭部
１６０及び殻壁１６４中に入っており、排出溝１９４か
らの流出ガスを受けるための殻・側壁通路１９８を定め
る。水平バッフル１８８は、慣用的に通路１９８中の殻
・側壁ガス流を管１８６の外側表面に沿って流す。
０、１９２中に取付けられた管１８６及び水平に配置さ
れたバッフル１８８を有する。管束１５８は上方殻頭部
１６０及び殻壁１６４中に入っており、排出溝１９４か
らの流出ガスを受けるための殻・側壁通路１９８を定め
る。水平バッフル１８８は、慣用的に通路１９８中の殻
・側壁ガス流を管１８６の外側表面に沿って流す。
【００３１】図５及び６から最もよく分かるように、バ
スケット１００は、内側シュート壁１４８と殻裾１６２
によって囲まれた触媒シュート１０６に隣接する環状空
隙領域１７３を有する。空隙領域１７３は、複数の放射
状に間隔をあけた触媒装填及び取り出しダクト１７４を
有し、それらダクトは内側シュート壁１４８及び円筒状
壁１７５を有する。ダクト１７４は触媒装填ソックス及
び（又は）適当な大きさの真空ホースを第二領域１０４
に到達させるのに充分な大きさを持つのが好ましい。使
用していない時、ダクト１７４にはプラグ１７６が入っ
ており、フランジ１７７によって閉ざされており、その
フランジは例えばボルト１７８によって下方リング１１
１及び溝障壁リング１７２に固定されている。環状空隙
領域１７３は支柱１９６ａ、１９６ｂによって強化され
ているのが好ましい。更に、障壁リング１７２中の複数
の放射状に間隔をあけた通気孔１９９は、環状空隙領域
１７３と導入溝１６６との間の圧力を等しくしている。
スケット１００は、内側シュート壁１４８と殻裾１６２
によって囲まれた触媒シュート１０６に隣接する環状空
隙領域１７３を有する。空隙領域１７３は、複数の放射
状に間隔をあけた触媒装填及び取り出しダクト１７４を
有し、それらダクトは内側シュート壁１４８及び円筒状
壁１７５を有する。ダクト１７４は触媒装填ソックス及
び（又は）適当な大きさの真空ホースを第二領域１０４
に到達させるのに充分な大きさを持つのが好ましい。使
用していない時、ダクト１７４にはプラグ１７６が入っ
ており、フランジ１７７によって閉ざされており、その
フランジは例えばボルト１７８によって下方リング１１
１及び溝障壁リング１７２に固定されている。環状空隙
領域１７３は支柱１９６ａ、１９６ｂによって強化され
ているのが好ましい。更に、障壁リング１７２中の複数
の放射状に間隔をあけた通気孔１９９は、環状空隙領域
１７３と導入溝１６６との間の圧力を等しくしている。
【００３２】第二バスケット２００（図１参照）は、全
体的に第一バスケット１００と同様であるが、主な相違
点はそれが内部熱交換器を持たないことである。第二バ
スケット２００は、相互結合触媒シュート２０６によっ
て分離された第一及び第二環状半径流触媒領域２０２、
２０４を有する。ガスは、第一領域２０２から、バスケ
ット２００と容器の壁１１との間に形成された環状溝４
０を通って第二領域２０４へ行く。溝４０はシール板４
２により頂部が閉ざされ、円錐台状床支持リング４４に
より底部が閉ざされている。第一領域２０２は、ガス透
過性外側壁２１０上のガス分配器２０８により、バイパ
スセグメント２１２、フリーボードセグメント２１４、
及び触媒の入った付加的シールセグメント２１６（実質
的に触媒シュート２０６を密封する）に分割されてい
る。第二領域導入流は、ガス透過性外側壁２２０に固定
されたガス分配器２１８によって分配される。第二領域
は支持リング２２２により底が密封されている。
体的に第一バスケット１００と同様であるが、主な相違
点はそれが内部熱交換器を持たないことである。第二バ
スケット２００は、相互結合触媒シュート２０６によっ
て分離された第一及び第二環状半径流触媒領域２０２、
２０４を有する。ガスは、第一領域２０２から、バスケ
ット２００と容器の壁１１との間に形成された環状溝４
０を通って第二領域２０４へ行く。溝４０はシール板４
２により頂部が閉ざされ、円錐台状床支持リング４４に
より底部が閉ざされている。第一領域２０２は、ガス透
過性外側壁２１０上のガス分配器２０８により、バイパ
スセグメント２１２、フリーボードセグメント２１４、
及び触媒の入った付加的シールセグメント２１６（実質
的に触媒シュート２０６を密封する）に分割されてい
る。第二領域導入流は、ガス透過性外側壁２２０に固定
されたガス分配器２１８によって分配される。第二領域
は支持リング２２２により底が密封されている。
【００３３】バスケット２００は、ガス導入室２２４及
びガス排出室２２６を定める内部領域を有する。導入室
及び排出室２２４、２２６は、複数の放射状に間隔をあ
けた補強板２３０により支持されたガス不透過性板２２
８により分離されている。板２２８は排出室２２６への
入口を与える通路２３２を有する。流出ガスは排出室２
２６から底支持リング２２２中の孔２３４を通って流れ
る。
びガス排出室２２６を定める内部領域を有する。導入室
及び排出室２２４、２２６は、複数の放射状に間隔をあ
けた補強板２３０により支持されたガス不透過性板２２
８により分離されている。板２２８は排出室２２６への
入口を与える通路２３２を有する。流出ガスは排出室２
２６から底支持リング２２２中の孔２３４を通って流れ
る。
【００３４】バスケット１００及び２００は、両方共、
二重の半径流触媒領域としてそれらを使用する場合には
同様に構成される。それら領域、セグメント及びシュー
トの大きさ；一つの領域当たりの触媒の割合；一つのセ
グメント当たりの径方向の圧力低下；等を含めた固有の
相互関係はバスケット毎に変えることができる。
二重の半径流触媒領域としてそれらを使用する場合には
同様に構成される。それら領域、セグメント及びシュー
トの大きさ；一つの領域当たりの触媒の割合；一つのセ
グメント当たりの径方向の圧力低下；等を含めた固有の
相互関係はバスケット毎に変えることができる。
【００３５】本発明の反応器は、例えば反応物の化学量
論的組合せを含む合成ガスからアンモニア及びメタノー
ルを製造するような発熱不均質触媒反応器で用いること
ができる。
論的組合せを含む合成ガスからアンモニア及びメタノー
ルを製造するような発熱不均質触媒反応器で用いること
ができる。
【００３６】例えば、３：１の化学量論的比率の水素対
窒素を含む合成ガスを、適当な圧力で反応器１０の導入
管１２へ供給する。反応器は、典型的には約２．５ＭＰ
ａ（２５気圧）〜約１０ＭＰａ（１００気圧）の比較的
低い圧力で操作する。導入管１２の合成ガスは、反応熱
の一部分が熱交換器１５２で回収できるように、流出ガ
スよりも低い温度を有するのが典型的である。管１２中
の導入ガスは、熱交換器１５２中の管１８６を上方へ流
れ、頭部１６０中の排出管１８０を通って容器１１の頂
部へ流れる。排出管１８０中で、導入ガスは、導入管１
８を通って供給された冷却ガスと混合される。このよう
にして導入ガスは約３１５℃〜約４１５℃の典型的な反
応温度へ加熱される。
窒素を含む合成ガスを、適当な圧力で反応器１０の導入
管１２へ供給する。反応器は、典型的には約２．５ＭＰ
ａ（２５気圧）〜約１０ＭＰａ（１００気圧）の比較的
低い圧力で操作する。導入管１２の合成ガスは、反応熱
の一部分が熱交換器１５２で回収できるように、流出ガ
スよりも低い温度を有するのが典型的である。管１２中
の導入ガスは、熱交換器１５２中の管１８６を上方へ流
れ、頭部１６０中の排出管１８０を通って容器１１の頂
部へ流れる。排出管１８０中で、導入ガスは、導入管１
８を通って供給された冷却ガスと混合される。このよう
にして導入ガスは約３１５℃〜約４１５℃の典型的な反
応温度へ加熱される。
【００３７】加熱導入ガスは、環状導入溝１６６を通っ
て流れ、バスケット１００の第一半径流領域１０２へ入
る。導入ガスの一部分は、第一領域のバイパスセグメン
ト１１６を通って入ることにより最初は触媒との接触を
避ける。ガスの残りは触媒の入ったセグメント１２４、
１２６、１２８を大略同じ割合で通過し、そこでアンモ
ニア形成反応が行われる。未転化のバイパスガス及び残
りの部分的に転化した第一領域ガスの実質的に全てが環
状溝３０を通過して触媒床の第二領域１０４へ行く。
て流れ、バスケット１００の第一半径流領域１０２へ入
る。導入ガスの一部分は、第一領域のバイパスセグメン
ト１１６を通って入ることにより最初は触媒との接触を
避ける。ガスの残りは触媒の入ったセグメント１２４、
１２６、１２８を大略同じ割合で通過し、そこでアンモ
ニア形成反応が行われる。未転化のバイパスガス及び残
りの部分的に転化した第一領域ガスの実質的に全てが環
状溝３０を通過して触媒床の第二領域１０４へ行く。
【００３８】再び一緒になったガスは、実質的に均一な
分配状態で第二領域１０４中の触媒を通過し、そこでア
ンモニアへの更に部分的転化が行われる。流出ガスは約
３５０℃〜約４５０℃の温度を有する。流出ガスは第二
領域から排出溝１９４へ行く。排出溝１９４中では、流
出ガスは殻・側壁通路１９８へ行き、管束１５８上を向
流方向に流れる。流出ガスの反応熱の一部分は、管１８
６を通過する導入ガスと熱交換し、冷たい方の流出ガス
は交換器１５２から容器１１の内部へ流れる。
分配状態で第二領域１０４中の触媒を通過し、そこでア
ンモニアへの更に部分的転化が行われる。流出ガスは約
３５０℃〜約４５０℃の温度を有する。流出ガスは第二
領域から排出溝１９４へ行く。排出溝１９４中では、流
出ガスは殻・側壁通路１９８へ行き、管束１５８上を向
流方向に流れる。流出ガスの反応熱の一部分は、管１８
６を通過する導入ガスと熱交換し、冷たい方の流出ガス
は交換器１５２から容器１１の内部へ流れる。
【００３９】バスケット１００からの冷却された流出ガ
スは、一般に容器１１を下方へ流れ、第二バスケット２
００の導入室２２４へ入る。第二バスケット導入ガスの
一部分は、第一領域２０２のバイパスセグメント２１２
を通過し、残りのガスは実質的に均一に分配されて第一
領域２０２の触媒セグメントを通過し、そこで更に一部
分がアンモニアへ部分的に転化される。バイパス及び触
媒セグメントの流れは、第一領域から流れ出、第一領域
と第二領域とを相互に結合する溝４０の中で実質的に再
び一緒にされる。
スは、一般に容器１１を下方へ流れ、第二バスケット２
００の導入室２２４へ入る。第二バスケット導入ガスの
一部分は、第一領域２０２のバイパスセグメント２１２
を通過し、残りのガスは実質的に均一に分配されて第一
領域２０２の触媒セグメントを通過し、そこで更に一部
分がアンモニアへ部分的に転化される。バイパス及び触
媒セグメントの流れは、第一領域から流れ出、第一領域
と第二領域とを相互に結合する溝４０の中で実質的に再
び一緒にされる。
【００４０】一緒にされたガスは実質的に均等な分配状
態で第二領域２０４中の触媒を通過し、そこでアンモニ
アへの更に部分的転化が行われる。約３５０℃〜約４５
０℃の温度を有する流出物は、第二領域から排出室２２
６へ流れ、反応器１０から排出管１４を通って出る。ア
ンモニアは典型的には凝縮によって回収され残りの未転
化合成ガスは慣用的やり方で反応器１０を通って再循環
される。
態で第二領域２０４中の触媒を通過し、そこでアンモニ
アへの更に部分的転化が行われる。約３５０℃〜約４５
０℃の温度を有する流出物は、第二領域から排出室２２
６へ流れ、反応器１０から排出管１４を通って出る。ア
ンモニアは典型的には凝縮によって回収され残りの未転
化合成ガスは慣用的やり方で反応器１０を通って再循環
される。
【００４１】触媒反応器についての上の記述は例示及び
説明のためのものである。用いられる材料、装置、及び
特定の部品には種々の変更が当業者に思いつくであろ
う。特許請求の範囲に記載の範囲及び本質内に入るその
ような変更は、全て本発明に入るものである。
説明のためのものである。用いられる材料、装置、及び
特定の部品には種々の変更が当業者に思いつくであろ
う。特許請求の範囲に記載の範囲及び本質内に入るその
ような変更は、全て本発明に入るものである。
【図１】内部熱交換器を有する上方触媒バスケット及び
熱交換器のない下方触媒バスケットの一部分を示す、本
発明の触媒反応器の一態様の部分的断面図である。
熱交換器のない下方触媒バスケットの一部分を示す、本
発明の触媒反応器の一態様の部分的断面図である。
【図２】第一半径流領域、触媒シュート、及び第二半径
流領域の一部分を示す、図１の触媒反応器の上方バスケ
ットの詳細な断面図である。
流領域の一部分を示す、図１の触媒反応器の上方バスケ
ットの詳細な断面図である。
【図３】ガス分配器の孔配列状態を例示する、図２の線
３−３に沿って取った図２の上方バスケットの詳細な断
面図である。
３−３に沿って取った図２の上方バスケットの詳細な断
面図である。
【図４】第一半径流領域への導入溝中の支持棒を例示す
る、線４−４に沿って取った図２の上方バスケットの詳
細な頂部断面図である。
る、線４−４に沿って取った図２の上方バスケットの詳
細な頂部断面図である。
【図５】半円形の触媒装填及び取り出しダクト及びプラ
グを例示す、線５−５に沿って取った図２の上方バスケ
ットの詳細な断面図である。
グを例示す、線５−５に沿って取った図２の上方バスケ
ットの詳細な断面図である。
【図６】触媒装填及び取り出しダクトの上の半円形フラ
ンジ状カバー及び第二半径流領域からの排出溝中の支持
棒の配置状態を例示する、線６−６に沿って取った図２
の上方バスケットの詳細な断面図である。
ンジ状カバー及び第二半径流領域からの排出溝中の支持
棒の配置状態を例示する、線６−６に沿って取った図２
の上方バスケットの詳細な断面図である。
１０ 触媒反応器 １１ 圧力容器 １２ 第一導入管 １４ 排出管 １６ 蛇腹型伸縮性接合部 １８ 第二導入管 ２０ 孔 ２２ 出口端 ３０ 環状溝 ３２ シール板 ４０ 環状溝 ４２ シール板 ４４ 円錐台状床支持リング １００ 上方バスケット １０１ 環状触媒床 １０２ 第一フリーボード半径方向流触媒領域（第一半
径流領域） １０４ 第二主要半径方向流触媒領域 １０６ 触媒シュート １０８ ガス不透過性円筒状壁（外側壁） １１０ ガス透過性円筒状壁（内側壁） １１１ 下方リング １１２ ガス透過性外側円筒状壁 １１３ ガス不透過性頂部リング １１４ ガス透過性内側円筒状壁 １１５ ガス不透過性上方リング １１６ バイパスセグメント １１７ ガス不透過性底部支持リング １１８ セグメント型排出分配器（ガス分配器） １１９ 円筒状壁 １２０ 分配器 １２２ 円筒状壁 １２４ 触媒セグメント（フリーボードセグメント） １２６ 触媒セグメント １２８ 触媒セグメント １３０ ガス不透過性環状分割リング １３１ ガス不透過性横断支持リング １３２ａ 孔 １３２ｂ 孔 １３２ｃ 孔 １３２ｄ 孔 １３２ｅ 孔 １３６ ガス透過性下方リング １４２ ボルト １４４ 触媒空隙領域 １４８ 内側シュート壁 １５２ 熱交換器 １５８ 管束 １６０ 上方ドーム型頭部 １６２ ガス不透過性円筒状裾（殻裾） １６４ ガス不透過性円筒状壁 １６５ 下方ドーム型頭部 １６６ 環状ガス導入溝 １６８ 支持棒 １６９ａ ブランケット １６９ｂ ブランケット １７２ 障壁リング（溝障壁リング） １７３ 環状空隙領域 １７４ 取出しダクト １７５ 円筒状壁 １７６ プラグ １７７ フランジ １７８ ボルト １８０ 排出管 １８４ 導入管 １８６ 管 １８８ 水平バッフル １９０ 第一シート １９２ 第二シート １９４ 環状ガス排水溝 １９６ａ 支柱 １９６ｂ 支柱 １９８ 殻・側壁通路 １９９ 通気孔 ２００ 第二バスケット ２０２ 第一環状半径方向流触媒領域（第一領域） ２０４ 第二環状半径方向流触媒領域（第二領域） ２０６ 触媒シュート（相互結合触媒シュート） ２０８ ガス分配器 ２１０ ガス透過性外側壁 ２１２ バイパスセグメント ２１４ フリーボードセグメント ２１６ 付加的シールセグメント ２１８ ガス分配器 ２２０ ガス透過性外側壁 ２２２ 支持リング ２２４ ガス導入室 ２２６ ガス排出室 ２２８ ガス不透過性板 ２３０ 補強板 ２３２ 通路 ２３４ 孔
径流領域） １０４ 第二主要半径方向流触媒領域 １０６ 触媒シュート １０８ ガス不透過性円筒状壁（外側壁） １１０ ガス透過性円筒状壁（内側壁） １１１ 下方リング １１２ ガス透過性外側円筒状壁 １１３ ガス不透過性頂部リング １１４ ガス透過性内側円筒状壁 １１５ ガス不透過性上方リング １１６ バイパスセグメント １１７ ガス不透過性底部支持リング １１８ セグメント型排出分配器（ガス分配器） １１９ 円筒状壁 １２０ 分配器 １２２ 円筒状壁 １２４ 触媒セグメント（フリーボードセグメント） １２６ 触媒セグメント １２８ 触媒セグメント １３０ ガス不透過性環状分割リング １３１ ガス不透過性横断支持リング １３２ａ 孔 １３２ｂ 孔 １３２ｃ 孔 １３２ｄ 孔 １３２ｅ 孔 １３６ ガス透過性下方リング １４２ ボルト １４４ 触媒空隙領域 １４８ 内側シュート壁 １５２ 熱交換器 １５８ 管束 １６０ 上方ドーム型頭部 １６２ ガス不透過性円筒状裾（殻裾） １６４ ガス不透過性円筒状壁 １６５ 下方ドーム型頭部 １６６ 環状ガス導入溝 １６８ 支持棒 １６９ａ ブランケット １６９ｂ ブランケット １７２ 障壁リング（溝障壁リング） １７３ 環状空隙領域 １７４ 取出しダクト １７５ 円筒状壁 １７６ プラグ １７７ フランジ １７８ ボルト １８０ 排出管 １８４ 導入管 １８６ 管 １８８ 水平バッフル １９０ 第一シート １９２ 第二シート １９４ 環状ガス排水溝 １９６ａ 支柱 １９６ｂ 支柱 １９８ 殻・側壁通路 １９９ 通気孔 ２００ 第二バスケット ２０２ 第一環状半径方向流触媒領域（第一領域） ２０４ 第二環状半径方向流触媒領域（第二領域） ２０６ 触媒シュート（相互結合触媒シュート） ２０８ ガス分配器 ２１０ ガス透過性外側壁 ２１２ バイパスセグメント ２１４ フリーボードセグメント ２１６ 付加的シールセグメント ２１８ ガス分配器 ２２０ ガス透過性外側壁 ２２２ 支持リング ２２４ ガス導入室 ２２６ ガス排出室 ２２８ ガス不透過性板 ２３０ 補強板 ２３２ 通路 ２３４ 孔
Claims (8)
- 【請求項１】 触媒反応器床において、 （ａ）円筒状圧力容器の内部に、前記圧力容器の円筒状
壁部分から一定間隔をおいて離なされて同心状に取り付
けられ、前記圧力容器のバスケットと壁部分との間に環
状溝を形成するための、１以上の円筒状の触媒保持用バ
スケットであって、前記バスケットの各々が、 一定間隔をおいた外側及び内側のガス透過性円筒状壁に
よって境界が限定される第一フリーボート半径方向ガス
流円筒状触媒領域と、 一定間隔をおいた外側及び内側のガス透過性円筒状壁に
よって境界が限定される第二主要半径方向ガス流円筒状
触媒領域と、 一定間隔をおいた外側及び内側のガス透過性円筒状壁に
よって境界が限定される円筒状触媒シュートと から成
り、しかも、前記触媒シュートは前記の第一及び第二の
半径方向ガス流領域と接触して相互連絡しているバスケ
ット、 （ｂ）前記第一半径方向ガス流領域、前記第二半径方向
ガス流領域及び前記バスケットの各々の相互連絡触媒シ
ュートの内部に保持された、不均一系触媒環状床、 （ｃ）触媒を全く含まないバイパス区分と複数の触媒含
有区分とに前記第一半径方向ガス流領域を分割するため
の、前記バスケットの各々の前記第一半径方向ガス流領
域の中に配置された、区分からなるガス分配器手段であ
って、前記バイパス区分と前記触媒区分を通る反応物ガ
スの流れを調節するためのガス分配器手段から成る、上
記触媒反応器床。 - 【請求項２】 ガス不透過性円筒状壁を有するシェル
と、上方ドーム型頭部及び下方ドーム型頭部と、前記下
方ドーム型頭部の中に導入される冷反応物ガスを受け取
るための中心管束とからなり、しかも、前記管束を上向
きに通過し前記シェルを通って流れる熱流出ガスによっ
て加熱される熱交換器を、バスケットの一つの内部領域
の中に更に備えた、請求項１に記載の触媒反応器床。 - 【請求項３】 第二半径方向ガス流領域の外側ガス透過
性円筒状壁に配置された第二ガス分配器手段を更に備え
た、請求項１に記載の触媒反応器床。 - 【請求項４】 第一半径方向ガス流触媒領域はバスケッ
ト中の触媒の７．５〜１５％を含み、第二半径方向ガス
流触媒領域はバスケット中の触媒の８３〜９２％を含
み、しかもシュートが前記バスケット中の触媒の０．
５〜２％を含む、請求項１に記載の触媒反応器床。 - 【請求項５】 バイパス区分及び触媒区分の各々の中の
流体抵抗を調節するための、第一半径方向ガス流領域の
中に配置された、区分からなるガス分配器手段の円筒状
壁の中に複数の孔を有する、請求項１に記載の触媒反応
器床。 - 【請求項６】 バイパス区分中の孔の面積対一番上の触
媒区分の孔の面積の比が５〜１０対１である、請求項５
に記載の触媒反応器床。 - 【請求項７】 区分からなるガス分配器手段が、 （ａ）上端、下端、内側表面及び外側表面を有する第一
ガス透過性円筒状壁と、 （ｂ）前記第一ガス透過性円筒状壁の周りに同心状に配
置された第二ガス透過性円筒状壁と、 （ｃ）前記第一ガス透過性円筒状壁の上端及び下端に隣
接して取り付けられた、頂部環状ガス不透過性リング及
び底部環状ガス不透過性リングと、 （ｄ）前記第一ガス透過性円筒状壁を、半径方向に透過
性の複数区分に軸方向に分割するための、前記頂部環状
ガス不透過性リングと底部環状ガス不透過性リングとの
間の前記外側表面上に取り付けられ軸方向に一定間隔を
おいて取り付けられた環状リングと、 （ｅ）前記透過性区分の半径方向ガス透過率を選択的に
調節するための、前記第二壁の中の複数の孔と、 （ｆ）前記第一ガス透過性円筒状壁の前記内側表面の少
なくとも大部分に隣接して実質的に均等に分配されたガ
ス透過性粒状物質とから成る、請求項１に記載の触媒反
応器床。 - 【請求項８】 第一ガス透過性円筒状壁の上端に、内側
表面に隣接するガス透過性粒状物質が本質的に存在しな
い、請求項７に記載の触媒反応器床。
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