JP3065587B2 - 三相系における化学反応用反応器 - Google Patents

三相系における化学反応用反応器

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JP3065587B2 JP10292546A JP29254698A JP3065587B2 JP 3065587 B2 JP3065587 B2 JP 3065587B2 JP 10292546 A JP10292546 A JP 10292546A JP 29254698 A JP29254698 A JP 29254698A JP 3065587 B2 JP3065587 B2 JP 3065587B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は三相系（液相、気
相、固相）で行わせる化学反応用反応器に係り、より詳
しくは、液体中に固体を伴う懸濁液の状態にて気相が蒸
発に至る三相系で行わせる化学反応用反応器に関する。
より詳しくは、本発明は１５０ないし３８０°Ｃの温度
範囲で、かつ５ないし５０バールの圧力で行わせるフィ
ッシャー・トロプシュ合成用反応器に関する。
【０００２】
【従来の技術および発明が解決しようとする課題】フィ
ッシャー・トロプシュ反応では知られるように気体は水
素と一酸化炭素との混合気体であり、Ｈ2 ／ＣＯのモル
比が１から３まで変わり、分散している液相は反応生成
物、すなわち高い数の炭素原子を持つ線状炭化水素を意
味し、固相は触媒を意味している。
【０００３】フィッシャー・トロプシュ反応における発
熱（３５〜４０Ｋcal ／mol ）のためにこのプロセスは
合成反応器と共に、操作限界内で温度を調節し、触媒の
劣化および生成物の品質の低下の原因となる局部的な
“ホットスポット”を防ぐ熱交換装置が不可欠である。
【０００４】本発明の目的は各段の合成部に潜入させた
熱交換部を有する化学反応用反応器を提供することにあ
る。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明は三相系（液相、
気相、固相）で行わせる化学反応用反応器に係るもの
で、入口ノズルを通して反応剤気体が供給される底部ヘ
ッドと、フランジ結合を用いて底部ヘッドに連結され、
それの孔に反応剤気体を分配器に導く管が装着される多
孔板、フランジ結合を用いて多孔板に固定され、管束の
管内に冷却媒体を供給する、１個ないしそれ以上の入口
ノズルを有する円筒状のケーシング、フランジ結合を用
いてケーシングに連結され、それの孔に下方に向けて反
応剤を気体を分配器に導く管が固定され、上方に向けて
管束の管および分配器が固定される多孔板、フランジ結
合を用いて多孔板に連結され、管束の高さに基本的に等
しい高さを有し、下側部分に対称に配置される再循環す
る懸濁液（生成した液体および触媒）を供給する、１個
ないしそれ以上の入口ノズルを有する円筒状のケーシン
グ、フランジ結合を用いてケーシングに連結され、それ
の孔に向けて管束の管が固定され、上方に向けて未反応
気体および懸濁液を導くダクトが固定され、懸濁液およ
び未反応気体が通り抜ける対称に配置される外周部のス
ロットの一群を有する多孔板、フランジ結合を用いて多
孔板に固定され、その内壁に冷却媒体を放出する、１個
ないしそれ以上の出口ノズル、多孔板にある外周部のス
ロットの一群と同じ位置に配置される２重壁の間の環状
のチャンバを有する２重壁からなる円筒状のケーシン
グ、フランジ結合を用いて２重壁からなるケーシングに
連結され、それの孔にダクトが固定され、環状のチャン
バと対称に配置され、かつ同じ位置にある、懸濁液およ
び未反応気体が通り抜ける、外周部のスロットの一群を
有する多孔板を備える部分と、フランジ結合を用いて多
孔板に固定され、生成した液体を放出する出口ノズルお
よび未反応気体を放出する出口ノズル、抽出された液体
および／または固体の液滴ないし微粒子を分離する、傾
斜させた横方向のダイアフラムの一群を有するヘッドと
を備えるものである。
【０００６】また、本発明の２段の熱交換部を有する化
学反応用反応器は底部ヘッド、多孔板、円筒状のケーシ
ング、多孔板、円筒状のケーシング、多孔板からなる部
分に加えて、フランジ結合を用いて多孔板に固定され、
それの高さとほぼ等しい長さを有し、未反応気体および
懸濁液を環状のチャンバに導くダクトを通す孔が穿たれ
たダイアフラムによって内部をほぼ等しい容積の２つの
部分に分割された２重壁からなる円筒状のケーシング、
フランジ結合を用いて２重壁からなる円筒状のケーシン
グに連結され、それの孔に上方に向けて管束の管および
分配器が固定され、環状のチャンバと対称に配置され、
かつ同じ位置にある外周部のスロットを有する多孔板、
管束の高さと等しい高さを有する円筒状のケーシング、
フランジ結合を用いてケーシングに固定され、それの孔
に下方に向けて管束の管が固定され、上方に向けて未反
応気体および懸濁液が通り抜けるダクトが固定され、対
称配置である外周部のスロットを有する多孔板、フラン
ジ結合を用いて多孔板に固定され、多孔板の外周部のス
ロットと同じ位置にある環状の空間を備え、その内壁に
冷却媒体が放出される、１個ないしそれ以上の出口ノズ
ルを有する２重壁からなる円筒状のケーシング、フラン
ジ結合を用いて２重壁からなるケーシングに連結され、
それの孔にダクトが固定され、環状のチャンバと対称配
置であって、かつ同じ位置にある外周部のスロットを有
する多孔板、フランジ結合を用いて多孔板に固定され、
懸濁液を放出する出口ノズルおよび未反応気体を放出す
る出口ノズルならびに抽出された液体および／または固
体の液滴ないし微粒子を分離する、傾斜させた横方向の
ダイアフラムの一群を有するヘッドを備え、ダイアフラ
ムの下側のケーシングの容積部分は反応ゾーン／熱交換
部の冷却媒体が放出される、１個ないしそれ以上の出口
ノズルによって反応器の外に接続されており、ダイアフ
ラムの上側のケーシングの容積部分はケーシング上部の
反応ゾーン／熱交換部の冷却媒体が供給される、１個な
いしそれ以上の入口ノズルによって反応器の外に接続さ
れるものである。
【０００７】このような反応器によれば、合成の各段に
おいて局所的なホットスポットを防ぐ温度調節を効果的
に果たすことができる。
【０００８】
【発明の実施の形態】図１および図２を参照すると、こ
の化学反応用反応器は入口ノズルａを通して反応剤気体
Ａ１が供給される底部ヘッド１と、フランジ結合を用い
て底部ヘッド１に連結され、それの孔に反応剤気体を分
配器７に導く管３が装着される多孔板２、フランジ結合
を用いて多孔板２に固定され、管束６の管内に冷却媒体
Ｂ１を供給する、１個ないしそれ以上の入口ノズルｂを
有する円筒状のケーシング４、フランジ結合を用いてケ
ーシング４に連結され、それの孔に下方に向けて反応剤
気体を分配器に導く管３が固定され、上方に向けて管束
６の管および分配器７が固定される多孔板５、フランジ
結合を用いて多孔板５に連結され、管束６の高さに基本
的に等しい高さを有し、下側部分に対称に配置される再
循環する懸濁液Ｇ１（生成した液体および触媒）を供給
する、１個ないしそれ以上の入口ノズルｃを有する円筒
状のケーシング８、フランジ結合を用いてケーシング８
に連結され、それの孔に下方に向けて管束６の管が固定
され、上方に向けて未反応気体および懸濁液を導くダク
ト１０が固定され、懸濁液および未反応気体が通り抜け
る、対称に配置される外周部のスロット１１の一群を有
する多孔板９、フランジ結合を用いて多孔板９に固定さ
れ、その内壁に冷却媒体Ｂ２を放出する、１個ないしそ
れ以上の出口ノズルｄ、多孔板９にある外周部のスロッ
ト１１の一群と同じ位置に配置される２重壁の間の環状
のチャンバ１３を有する２重壁からなる円筒状のケーシ
ング１２、フランジ結合を用いて２重壁からなるケーシ
ング１２に連結され、それの孔にダクト１０が固定さ
れ、環状のチャンバ１３と対称に配置され、かつ同じ位
置にある懸濁液および未反応気体が通り抜ける、外周部
のスロット１５の一群を有する多孔板１４を備える部分
と、フランジ結合を用いて多孔板１４に固定され、生成
した液体Ｇ２を放出する出口ノズルｅおよび未反応気体
Ａ２を放出する出口ノズルｆ、抽出された液体および／
または固体の液滴ないし微粒子を分離する、傾斜させた
横方向のダイアフラム１７の一群を有するヘッド１６と
を備えている。
【０００９】本発明によれば、化学反応用反応器は図１
および図２に示されるように、多孔板５、円筒状のケー
シング８および多孔板９からなる、少なくとも１段の熱
交換部を備えている。しかしながら、お互いの上面に縦
に配置される、２ないし６段の範囲の熱交換部を用いて
操作することが可能である。図３および図４はお互いの
上面に縦に配置される２段の熱交換部を備える反応器と
関係する要素の詳細を示している。
【００１０】したがって、図１、図２、図３および図４
を参照して本発明の化学反応用反応器は入口ノズルａを
通して反応剤気体が供給される底部ヘッド１、多孔板
２、反応剤気体を分配器に導く管３、円筒状のケーシン
グ４、多孔板５、管束６の管、円筒状のケーシング８な
らびにそれの孔に管束６の管および未反応気体および懸
濁液が通り抜けるダクト１０が固定され、外周部のスロ
ット１１を有する多孔板９を備えている。
【００１１】反応器が２段の熱交換部を有する本発明の
他の実施の形態によれば（図３および図４参照）、２重
壁からなる円筒状のケーシング１２´はフランジ結合を
用いて多孔板９に固定され、ダクト１０を通す孔が穿た
れたダイアフラム１３´によって内部がほぼ等しい容積
の２つの部分に分割されている。このダクトは円筒状の
ケーシング１２´の高さにほぼ等しい長さを有し、未反
応気体および懸濁液を環状のチャンバ１５´に導く。
【００１２】ダイアフラム１３´の下側のケーシング１
２´の容積部分は反応ゾーン／熱交換部の冷却媒体Ｂ２
が放出される、１個ないしそれ以上の出口ノズルｄ´に
よって反応器の外に接続されている。ダイアフラム１８
´の上側のケーシング１２´の容積部分はケーシング１
２´上部の反応ゾーン／熱交換部の冷却媒体Ｂ１´が供
給される、１個ないしそれ以上の入口ノズルｅ´によっ
て反応器の外に接続されている。
【００１３】環状のチャンバ１５´と対称配置であっ
て、かつ同じ位置にある、外周部のスロット１８を備え
る多孔板１６´はフランジ結合を用いて２重壁からなる
ケーシング１２´に連結され、それの孔には上方に向け
て管束１７´の管および分配器７´が固定されている。
【００１４】したがって、本発明の２箇所の熱交換部を
備えた反応器は管束１７´の高さと等しい高さを有する
円筒状のケーシング１９および以下のエンドユニットを
備える。すなわち、−フランジ結合を用いてケーシング
１９に固定され、それの孔に下方に向けて管束１７´の
管が固定され、上方に向けて未反応気体および懸濁液が
通り抜けるダクト２２が固定され、対称配置である外周
部のスロット２１を有する多孔板２０、−フランジ結合
を用いて多孔板２０に固定され、多孔板２０の外周部の
スロット２１と同じ位置にある環状の空間２４を備え、
その内壁に冷却媒体Ｂ２´が放出される、１個ないしそ
れ以上の出口ノズルｆ´を有する２重壁からなる円筒状
のケーシング２３、−フランジ結合を用いて２重壁から
なるケーシング２３に連結され、それの孔にダクト２２
が固定され、環状のチャンバ２４と対称配置であって、
かつ同じ位置にある外周部のスロット２６を有する多孔
板２５である。
【００１５】本発明の２段の熱交換部を備えた反応器は
フランジ結合を用いて多孔板２５に固定され、懸濁液Ｇ
２を放出する出口ノズルｅおよび未反応気体Ａ２を放出
する出口ノズルｆならびに抽出された液体および／また
は固体の液滴ないし微粒子を分離する、傾斜させたダイ
アフラム１７の一群を有するヘッド１６で終わる。
【００１６】
【発明の効果】本発明によれば、合成の各段において局
部的にホットスポットを防ぐ温度調節を効果的に果たす
ことができる。また、独立した熱交換装置が不要になる
ので、スペースを節約することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による化学反応用反応器の下部を示す分
解図。
【図２】本発明による化学反応用反応器の上部を示す分
解図。
【図３】本発明による縦方向に配置される２段の熱交換
部を有する反応器の詳細を示す分解図。
【図４】本発明による縦方向に配置される２段の熱交換
部を有する反応器の詳細を示す分解図。
【符号の説明】
１ 底部ヘッド ２、５、９、１４、１６´、２０、２５ 多孔板 ３ 管 ４、８、１２、１２´、１９、２３ ケーシング ６、１７´ 管束 ７、７´ 分配器 １０、２２ ダクト １３´、１７ ダイアフラム １６ ヘッド
フロントページの続き (72)発明者 ジュゼッペ、ベルモンテ イタリー国ミラノ、サン、ジュリアー ノ、ミラネーゼ、ビア、マルコーニ、15 (72)発明者 ビンチェンツォ、ピッコロ イタリー国ミラノ、パウロ、ビア、マス ケルパ、９ (56)参考文献 特開 平１−111436（ＪＰ，Ａ) 特開 昭49−30269（ＪＰ，Ａ) 特公 昭30−9075（ＪＰ，Ｂ１) 特公 昭28−6018（ＪＰ，Ｂ１) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) B01J 19/24 B01J 8/20 C07C 1/04 C10G 2/00

Claims (4)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】三相系（液相、気相、固相）で行わせる化
    学反応用反応器であって、 （Ａ） 入口ノズル（ａ）を通して反応剤気体（Ａ１）
    が供給される底部ヘッド（１）： （Ｂ） 所定部分であって、 フランジ結合を用いて前記底部ヘッド（１）に連結さ
    れ、それの孔に反応剤気体を分配器（７）に導く管
    （３）が装着される多孔板（２）と、 フランジ結合を用いて前記多孔板（２）に固定され、管
    束（６）の管内に冷却媒体を供給する、１個ないしそれ
    以上の入口ノズル（ｂ）を有する円筒状のケーシング
    （４）と、 フランジ結合を用いて前記ケーシング（４）に連結さ
    れ、そのフランジの孔に下方に向けて反応剤気体を前記
    分配器に導く管（３）が固定され、上方に向けて前記管
    束（６）の管および前記分配器（７）が固定される多孔
    板（５）と、 フランジ結合を用いて前記多孔板（５）に連結され、前
    記管束（６）の高さに基本的に等しい高さを有し、下側
    部分に対称に配置される再循環する懸濁液（生成した液
    体および触媒）を供給する、１個ないしそれ以上の入口
    ノズル（ｃ）を有する円筒状のケーシング（８）と、 フランジ結合を用いて前記ケーシング（８）に連結さ
    れ、それの孔に下方に向けて前記管束（６）の管が固定
    され、上方に向けて未反応気体および懸濁液を導くダク
    ト（１０）が固定され、懸濁液および未反応気体が通り
    抜ける対称に配置される外周部のスロット（１１）の一
    群を有する多孔板（９）と、 フランジ結合を用いて前記多孔板（９）に固定され、そ
    の内壁に冷却媒体（Ｂ２）を放出する、１個ないしそれ
    以上の出口ノズル（ｄ）、前記多孔板（９）にある外周
    部の前記スロット（１１）の一群と同じ位置に配置され
    る２重壁の間の環状のチャンバ（１３）を有する２重壁
    からなる円筒状のケーシング（１２）と、 フランジ結合を用いて２重壁からなる前記ケーシング
    （１２）に連結され、それの孔に前記ダクト（１０）が
    固定され、前記環状のチャンバ（１３）と対称に配置さ
    れ、かつ同じ位置にある、懸濁液および未反応気体が通
    り抜ける、外周部のスロット（１５）の一群を有する多
    孔板（１４）と、 を有する所定部分： （Ｃ） フランジ結合を用いて前記多孔板（１４）に固
    定され、生成した液体（Ｇ２）を放出する出口ノズル
    （ｅ）および未反応気体（Ａ２）を放出する出口ノズル
    （ｆ）、抽出された液体および／または固体の液滴ない
    し微粒子を分離する、傾斜させた横方向のダイアフラム
    （１７）の一群を有するヘッド（１６）： を備えてなる化学反応用反応器。
  2. 【請求項２】前記多孔板（５）、円筒状の前記ケーシン
    グ（８）および前記多孔板（９）からなる１段ないしそ
    れ以上の熱交換部を備えてなる請求項１に従属する化学
    反応用反応器。
  3. 【請求項３】２段の熱交換部を備えてなる請求項１また
    は２に従属する化学反応用反応器。
  4. 【請求項４】前記底部ヘッド（１）と、前記多孔板
    （２）、円筒状の前記ケーシング（４）、前記多孔板
    （５）、円筒状の前記ケーシング（８）及び前記多孔板
    （９）からなる該所定部分とに加えて、 フランジ結合を用いて前記多孔板（９）に固定され、そ
    れの高さとほぼ等しい長さを有し、未反応気体および懸
    濁液を環状のチャンバ（１５´）に導くダクト（１０）
    を通す孔が穿たれたダイアフラム（１３´）によって内
    部をほぼ等しい容積の２つの部分に分割された２重壁か
    らなる円筒状のケーシング（１２´）： フランジ結合を用いて２重壁からなる円筒状の前記ケー
    シング（１２´）に連結され、それの孔に上方に向けて
    管束（１７´）の管および分配器（７´）が固定され、
    環状の前記チャンバ（１５´）と対称に配置され、かつ
    同じ位置にある外周部のスロット（１８）を有する多孔
    板（１６´）： 前記管束（１７´）の高さと等しい高さを有する円筒状
    のケーシング（１９）： フランジ結合を用いて前記ケーシング（１９）に固定さ
    れ、それの孔に下方に向けて前記管束（１７´）の管が
    固定され、上方に向けて未反応気体および懸濁液が通り
    抜けるダクト（２２）が固定され、対称配置である外周
    部のスロット（２１）を有する多孔板（２０）： フランジ結合を用いて前記多孔板（２０）に固定され、
    該多孔板（２０）の外周部の前記スロット（２１）と同
    じ位置にある環状の空間（２４）を備え、その内壁に冷
    却媒体（Ｂ２´）が放出される、１個ないしそれ以上の
    出口ノズル（ｆ´）を有する２重壁からなる円筒状のケ
    ーシング（２３）： フランジ結合を用いて２重壁からなる前記ケーシング
    （２３）に連結され、それの孔に前記ダクト（２２）が
    固定され、環状のチャンバ（２４）と対称配置であっ
    て、かつ同じ位置にある外周部のスロット（２６）を有
    する多孔板（２５）： フランジ結合を用いて前記多孔板（２５）に固定され、
    懸濁液（Ｇ２）を放出する出口ノズル（ｅ）および未反
    応気体（Ａ２）を放出する出口ノズル（ｆ）ならびに抽
    出された液体および／または固体の液滴ないし微粒子を
    分離する、傾斜させた横方向のダイアフラム（１７）の
    一群を有するヘッド（１６）： を備え、 前記ダイアフラム（１３´）の下側の該ケーシング（１
    ２´）の容積部分は反応ゾーン／熱交換部の冷却媒体
    （Ｂ２）が放出される、１個ないしそれ以上の出口ノズ
    ル（ｄ´）によって前記反応器の外に接続されており、
    前記ダイアフラム（１３´）の上側の該ケーシング（１
    ２´）の容積部分は前記ケーシング（１２´）上部の反
    応ゾーン／熱交換部の冷却媒体（Ｂ１´）が供給され
    る、１個ないしそれ以上の入口ノズル（ｅ´）によって
    前記反応器の外に接続される請求項３に従属する化学反
    応用反応器。
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