JP4671455B2 - 水平型アンモニア・コンバーター - Google Patents
水平型アンモニア・コンバーター Download PDFInfo
- Publication number
- JP4671455B2 JP4671455B2 JP14167599A JP14167599A JP4671455B2 JP 4671455 B2 JP4671455 B2 JP 4671455B2 JP 14167599 A JP14167599 A JP 14167599A JP 14167599 A JP14167599 A JP 14167599A JP 4671455 B2 JP4671455 B2 JP 4671455B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- partition
- catalyst bed
- passage
- gas
- plenum
- 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.)
- Expired - Lifetime
Links
Images
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
- B01J8/02—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes with stationary particles, e.g. in fixed beds
- B01J8/04—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes with stationary particles, e.g. in fixed beds the fluid passing successively through two or more beds
- B01J8/0496—Heating or cooling the reactor
-
- 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
- B01J8/02—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes with stationary particles, e.g. in fixed beds
- B01J8/04—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes with stationary particles, e.g. in fixed beds the fluid passing successively through two or more beds
- B01J8/0446—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes with stationary particles, e.g. in fixed beds the fluid passing successively through two or more beds the flow within the beds being predominantly vertical
- B01J8/0476—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes with stationary particles, e.g. in fixed beds the fluid passing successively through two or more beds the flow within the beds being predominantly vertical in two or more otherwise shaped beds
- B01J8/0484—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes with stationary particles, e.g. in fixed beds the fluid passing successively through two or more beds the flow within the beds being predominantly vertical in two or more otherwise shaped beds the beds being placed next to each other
-
- 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
- B01J2208/00—Processes carried out in the presence of solid particles; Reactors therefor
- B01J2208/00008—Controlling the process
- B01J2208/00017—Controlling the temperature
- B01J2208/00106—Controlling the temperature by indirect heat exchange
- B01J2208/00168—Controlling the temperature by indirect heat exchange with heat exchange elements outside the bed of solid particles
- B01J2208/00203—Coils
-
- 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
- B01J2208/00—Processes carried out in the presence of solid particles; Reactors therefor
- B01J2208/00008—Controlling the process
- B01J2208/00017—Controlling the temperature
- B01J2208/00106—Controlling the temperature by indirect heat exchange
- B01J2208/00168—Controlling the temperature by indirect heat exchange with heat exchange elements outside the bed of solid particles
- B01J2208/00212—Plates; Jackets; Cylinders
-
- 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
- B01J2219/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
- B01J2219/18—Details relating to the spatial orientation of the reactor
- B01J2219/182—Details relating to the spatial orientation of the reactor horizontal
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)
- Investigating Or Analyzing Non-Biological Materials By The Use Of Chemical Means (AREA)
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、水平型アンモニア・コンバーター、特に、高活性触媒を用いるために適合した水平型アンモニア・コンバーターに関する。
【０００２】
本発明は、例えばＰｅｔｅｒｓｏｎ等への米国特許第４，４５２，７６０号（本明細書に援用される）に述べられているコンバーターのような、多重床水平型アンモニア・コンバーターに関する。これらの反応器の多くは使用時に磁鉄鉱触媒で作動する。Ｐｅｔｅｒｓｏｎ等の反応器をアンモニア転化率を高めるために改良することがしばしば望ましい。
【０００３】
【従来の技術】
図１と図１Ａに示すＰｅｔｅｒｓｏｎ等のアンモニア・コンバーターを参照すると、外部シェルＳは１端部に入口１２と出口１４とを有する主要体１０を包含する円筒形圧力容器である。ヘッド１６は主要体１０に取り外し可能に取り付けられ、交換器バイパス１８を有する。内部シェル又はバスケットＢは外部シェルＳ内に取り外し可能に配置される。内部シェルＢは区分に分割される円筒形容器である。端部壁２０と第１壁２２とはシェルＢの熱交換区分２５を画定する。第２壁２４と第３壁２６とは第１触媒区分２８を画定する。第２触媒床区分は第３壁２６と、シェルＢの外部端部壁３０との間に画定される。ガス移送区分３４は第１壁２２と第２壁２４との間に配置される。
【０００４】
合成ガスは入口１２からＰｅｔｅｒｓｏｎ等の反応器の外部シェルＳに入る。このガスは所望の反応温度未満の温度であるが、それが外部シェルＳと内部シェルＢとの間の環状空間３６（図１Ａに拡大して示す）を通過するときに、外部シェルＳを低温に維持する。好ましくは、このガスは１端部の入口１２から導入され、他方の端部に流れ、そこで端部壁２０中の開口４０を通過する。開口４０は、ガスが内部シェルＢの熱交換区分２５に入る端部壁２０の頂部に存在する。ガスは複数個の管４２上を下方に通過し、これらの管４２はガスを反応温度に加熱する。図１Ａに最もよく見られるように、ガスはガス移送区分３４の底部に入り、頂部に達して、そこでガスは水平触媒床の上方の第１触媒床区分２８に入る。ガスが触媒を通って通過するときに、水素と窒素とは反応して、アンモニアを形成し、発熱反応のために、生成物ガスは供給ガス（ｅｎｔｅｒｉｎｇ ｇａｓ）よりも高温である。生成物ガスはアンモニアと未反応水素及び未反応窒素との混合物を含有する。生成物ガスはガス移送区分３４を通過し、ガス移送区分３４においてガスは管４２の内部に入る。生成物ガスは管４２を通過するときに、熱交換区分２５において冷却される。冷却された生成物ガスは次にガス移送区分３４に再び入り、そこで生成物ガスは、ガス移送区分３４から第１触媒床区分２８を通って伸びるパイプ４４に入り、水平触媒床上のパイプ４４の開口４６を通過して第２触媒床区分３２中に入る。Ｐｅｔｅｒｓｏｎ等の反応器では、第２触媒床３２が２つの水平触媒床を含み、第１触媒床からの生成物ガスがこれらの水平触媒床を通過することが好ましい。好ましくは、第２触媒床区分３２は触媒床１２２の上方に伸びる部分壁１２４と、隣接触媒床１２８の下方に伸びる部分壁１２６とによって形成される２区分として存在することが好ましい。さらなるアンモニアが触媒床１２２と１２８において製造され、生成物ガスは加熱される。高温反応生成物ガスは次に端部壁３０から出口パイプ４８を通過して、出口パイプ４８において高温反応生成物ガスは出口１４を通過する。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、新たな製造又はＰｅｔｅｒｓｏｎ等の反応器の改良によって製造されうる水平型アンモニア転化反応器である。この発明の水平型アンモニア転化反応器は磁鉄鉱と高活性触媒との組合せを用いて、磁鉄鉱に基づくＰｅｔｅｒｓｏｎ等の反応器よりも高い転化率を有する。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
１態様において、本発明は水平型多重床アンモニア・コンバーターを提供する。このコンバーターはその１端部において取り外し可能なヘッドを有する水平円筒形外部シェルを有する。水平型バスケットは前後の端部壁を有する水平円筒形内部シェルを有し、内部シェルと外部シェルとの間の環状通路を画定する。外部シェルを通るガス入口は環状通路と流体連通する。第１横仕切りは前壁から長軸方向に間隔を置いて配置されて、それらの間に熱交換区分を画定する。熱交換区分はそれらを通る複数個の管と、第１横仕切りに隣接する多孔板（ｔｕｂｅ ｓｈｅｅｔ）とを有する。前記熱交換区分は、管を横切ってガスを導くためのシェル側入口と出口を有する。シェル側入口は環状通路と流体連通する。第２横仕切りは、第１横仕切りから長軸方向に間隔を置いて配置されて、それらの間に、それを通るガスの下方流動に適合した第１一次触媒床（ｆｉｒｓｔ ｐｒｉｍａｒｙ ｃａｔａｌｙｓｔ ｂｅｄ）を画定する。第３横仕切りは、第２横仕切りと後壁との間に長軸方向に間隔を置いて配置され、第２横仕切りと第３横仕切りとの間の第２一次触媒床及び第３横仕切りと前記後壁との間の第２触媒床とを画定する。第２一次触媒床と第２触媒床とは、それらを通るガスの下方流動に適合している。第１上部及び下部プレナムは、一次触媒床の上方及び下方に形成され、内部シェルと、一次触媒床の各頂部及び底部とによって画定される。第２上部及び下部プレナムは二次触媒床の上方及び下方に形成され、内部シェルと、二次触媒床の各頂部及び底部とによって画定される。第１通路はシェル側出口から第１横仕切りを通って第１上部プレナムまでに形成される。第２通路は第１下部プレナムから第１仕切りを通って、前記熱交換区分の管側入口までに形成される。第３通路は熱交換区分の管側出口から第１、第２、第３仕切りを通って第２上部プレナムまでに形成される。第２下部プレナムと流体連通するガス出口が備えられる。
【０００７】
【発明の実施の形態】
アンモニア・コンバーターは、第１及び第２上部プレナムからそれぞれ一次触媒床及び二次触媒床中にガスを導入するためのディストリビューターを包含することができる。アンモニア・コンバーターは、シェル側出口に隣接する熱交換区分中に直接ガスを導入するためのバイパスラインを包含することができる。二次触媒床は好ましくは高活性触媒を含む。
【０００８】
第３通路は第１上部プレナム中に配置され、第２及び第３仕切りを通って第２上部プレナム中に達する。第１上部及び下部プレナムは第２仕切りを通る開口を包含することができる。第１仕切りは水平及び垂直十字形壁と、シェル側出口から十字形壁の周囲を通って第１上部プレナムまでの外部流路と、第１下部プレナムから管側入口までの、十字形壁の内側下部流路と、管側出口から導管までの十字形壁内側の上部流路とを包含することができる。
【０００９】
他の態様では、本発明はＰｅｔｅｒｓｏｎ等に開示された水平型多重床アンモニア・コンバーターを改良する方法を提供する。改良の前に、アンモニア・コンバーターは、（１）その１端部に取り外し可能なヘッドを有する水平円筒形外部シェルと；（２）前後端部壁を有する水平円筒形内部シェルを含み、内部シェルと外部シェルとの間の環状通路を画定する水平バスケットと；（３）環状通路と流体連通する、外部シェルを通るガス入口と；（４）前壁から長軸方向に間隔を置いて配置された第１横仕切りであって、それらの間に、それを通る複数個の管と、第１横仕切りに隣接した多孔板とを有する熱交換区分を画定し、前記熱交換区分が、管を横切ってガスを導くためのシェル側入口と出口を有し、シェル側入口は環状通路と流体連通する上記第１横仕切りと；（５）第１横仕切りから長軸方向に間隔を置いて配置された第２横仕切りであって、それらの間に、それを通るガスの下方流動に適合した第１触媒床を画定する上記第２横仕切りと；（６）第２横仕切りと後壁との間に長軸方向に間隔を置いて配置された第３横仕切りであって、第２横仕切りと第３横仕切りとの間の第２触媒床と、第３横仕切りと後壁との間の第３触媒床とを画定し、第２触媒床と第３触媒床とがそれらを通るガスの下方流動に適合している上記第３横仕切りと；（７）内部シェルと触媒床の各頂部及び底部とによって画定された各触媒床の上方及び下方の第１、第２及び第３上部及び下部プレナムと；（８）シェル側出口から第１横仕切りを通って第１上部プレナムまでの第１通路と；（９）第１下部プレナムから第１仕切りを通って、熱交換区分の管側入口までの第２通路と；（１０）熱交換区分の管側出口から第１及び第２横仕切りを通って第２上部プレナムまでの第３通路と；（１１）第２下部プレナムから第３横仕切りを通って第３上部プレナムまでの第４通路と；（１２）第３下部プレナムと流体連通するガス出口とを含む。改良する方法は、下記工程：
（ａ）第１上部プレナムと第２上部プレナムとの間及び第１下部プレナムと第２下部プレナムとの間の流体連通を確立するために第２仕切りを通るフローウインドーを切削する工程と；（ｂ）第４通路を密封する工程と；（ｃ）第３通路を第３横仕切りを通して延長させて、第３上部プレナムと流体連通させるが、第３通路を第２上部プレナムに関しては密封する工程と；（ｄ）第３触媒床に高活性触媒を充填する工程とを含む。
【００１０】
この方法は、（ｅ）第１触媒床の頂部におけるディストリビューター中の幾つかの孔を密封して、前記第１触媒床の長さの直線１フィート当たりのディストリビューター中の孔面積が、第２触媒床の長さの直線１フィート当たりの第２触媒床の頂部におけるディストリビューター中の孔面積と実質的に同じであるようにする工程をさらに包含する。この方法は好ましくは、第１触媒床と第２触媒床とに１．５〜３ｍｍの磁鉄鉱（ｍａｇｎｅｔｉｔｅ）触媒を充填する。第１、第２及び／又は第３触媒床の底部における床サポートは必要に応じてより小さいスクリーンによって覆うことができる。
【００１１】
工程（ｃ）は好ましくは、第３通路に短いパイプ延長部を加え、第３横仕切りに短いパイプ延長部を受容するための孔を切削し、第３横仕切りに短いパイプ延長部をシール溶接することを包含する。
【００１２】
例証のために、本明細書では本発明のコンバーターを窒素と水素とからのアンモニアの触媒合成におけるその使用に関して説明する。アンモニアへの本発明のコンバーターの使用はアンモニアの合成に必ずしも限定されないことが理解されよう。アンモニアの合成では、通常は３：１のモル比率での主として水素と窒素である合成ガスを５０〜４００ａｔｍの範囲である圧力においてアンモニア合成触媒の上に通す。現在用いられる、商業的なアンモニア合成触媒は、２５０℃〜５４０℃の温度において作用する鉄又は修飾鉄（変性鉄）から製造される、いわゆる“磁鉄鉱触媒”、又は例えば米国特許第４，０５５，６２８号、第４，１２２，１４０号及び第４，１６３，７７５号（これらの全ては本明細書に援用される）に開示されている黒鉛含有炭素サポート上のルテニウムのような、白金族金属を含むいわゆる“高活性触媒”のいずれかである。アンモニア反応は発熱性であるので、本発明のコンバーターは反応中に発生する発熱を中間冷却器（ｉｎｔｅｒｓｔａｇｅ ｃｏｏｌｅｒ）によって除去又は取り扱うように設計される。
【００１３】
本発明の反応器は新しい構成によって製造することができるが、より好ましくは、Ｐｅｔｅｒｓｏｎ等のデバイスを改良することによって製造される。Ｐｅｔｅｒｓｏｎ等の反応器を改良して、本発明による反応器２００（図２参照）を製造するためには、フローウインドー（ｆｌｏｗ ｗｉｎｄｏｗ）２０２と２０４（図２Ｂ参照）を第３壁２６に切削して、各第１触媒床１１４と第２触媒床１２２の上方のプレナム２０６、２０８を結合させ、各第１触媒床１１４と第２触媒床１２２の下方のプレナム２１０、２１２を結合させる。パイプ４４に他の伸縮継手２１４を加える必要性を回避するために、フローウインドー２０２がパイプ４４を取り囲むことが好ましい。Ｐｅｔｅｒｓｏｎ等の反応器の部分壁１２４が本発明の反応器２００における第３横仕切りに相当する完全な壁になるように、Ｐｅｔｅｒｓｏｎ等の反応器のフローウインドー２１６は密封される。したがって、ガスは第１及び第２触媒床１１４、１２２の上方の各結合プレナム２０６、２０８から入り、それらを通って、各触媒床１１４、１２２の下方の結合プレナム２１０、２１２に平行して下方に流れる。必要に応じて、プレナム２０６と第１触媒床１１４との間のディストリビューター・プレート１３４中の孔１３６（図６参照）を例えばブランキング・ストリップ（ｂｌａｎｋｉｎｇ ｓｔｒｉｐ）２１５によって密封して、床長さ当たりの孔面積が第１触媒床と第２触媒床１１４、１２２の両方で同じであり、それらへの供給ガスの均一な分配が得られるようにすることができる。
【００１４】
Ｐｅｔｅｒｓｏｎ等の反応器の他の改良は、壁１２４を通るパイプ４４の孔４６と延長部２１８（図２参照）との密封である。パイプ延長部２１８は壁１２４を通して切削された円形孔の円周に沿ってシール溶接することができる。これはパイプ４４からのガスを第３触媒床１２８上方のプレナム２２０中に供給する。
【００１５】
最後に、第１及び第２触媒床１１４、１２２に慣用的な磁鉄鉱触媒、好ましくは１．５〜３ｍｍを充填する。第３触媒床には好ましくは高活性触媒を充填する。必要な場合には、触媒床１１４、１２２、１２８のサポート上により小さいスクリーンを置くことができる。
【００１６】
Ｐｅｔｅｒｓｏｎ等の反応器の第１壁２２、第２壁２４及びガス移送区分３４は集合的に、本発明のための第１横仕切りを形成する。Ｐｅｔｅｒｓｏｎ等の第３壁２６（フローウインドー２０２、２０４を含むように適当に改良）は第２横仕切りと見なされ、部分壁１２４（適当に密封）及び／又は部分壁１２６は第３横仕切りを形成する。Ｐｅｔｅｒｓｏｎ等の反応器の一次触媒床１１４と、第１二次床１２２とは、本発明における第１及び第２一次触媒床になり、ガスはそれらから中間冷却なしに平行に流動する。Ｐｅｔｅｒｓｏｎ等の第２二次触媒床１２８は本発明の唯一の二次床になり、高活性触媒を含有し、管４２内での中間冷却後の一次磁鉄鉱触媒床１１４、１２２からのプロセスガスを受容する。
【００１７】
本発明の反応器２００では、外部シェルＳは取り外し可能なヘッド１６を有するので、内部シェル又はバスケットＢは触媒の装填と触媒の交換とのために取り出すことができる。シェルＢの端部に取り付けたホイール５０と５２（図３参照）によって、外部シェルＳ中にシェルＢを転がし入れることができる。ストップ５４と５６とが、シェルＢが外部シェルＳの主要体１０に入る距離を正確に位置決めする。シェルＢがストップ５４と５６に接すると、ジャック（ｊａｃｋ）がジャック・サポート５８と６０上に配置されて、ホイール５０と５２を取り外す。シェル又はバスケットＢの外表面上のローラー（図示せず）は、バスケットＢが加熱時に膨張するときにさえも中心に配置されたバスケットＢを維持することを容易にする。ホイールは主要体１０の端部のマンホール６２から取り出される。次に、シェルＢはシェルＳ中の中心に置かれ、ロック６４と６６によって適所に固定される。出口パイプ４８は幾つかの区分を含む。区分６８は各端部にそれぞれフランジ７０と７２を有し、これらは主要体１０内で作業する人によって結合される。シェルＢをシェルＳ内で固定した後に、取り外し可能なヘッド１６を固定する。人はマンホール７４を通ってヘッド１６に入り、クエンチガスパイプ７８のセクション７６を接続する。クエンチガスパイプ７８は１端部において熱交換区分２５の底部中に達し、複数個の開口８０を有する。シェルＢとＳとの間の環状空間を過ぎて及び熱移送管４０を過ぎて導入ガス（ｉｎｌｅｔ ｇａｓ）の一部をそらすことによって、クエンチガスパイプ７８を反応器２００の温度制御手段として用いることができる。クエンチガスパイプ７８の外端部には、入口１８を通る通路前のヘッド１６内側に膨張継手８２が存在する。
【００１８】
熱交換区分２５とガス移送区分３４との細部を示す図４では、入口１２を通して導入された新鮮な合成ガスは内部シェルＢの外表面上を通り、端部壁２０の頂部の開口４０を通過する。ガスは熱交換区分２５に入る。複数個の管４２は下部入口多孔板８４から伸びて、上部出口多孔板８６に戻る。両方の多孔板８４と８６は壁２２の一部である。壁２２と壁２４とはガス移送区分３４と共に集合的に、熱交換区分２５と第１触媒床１１４との間の第１横仕切りを構成する。管４２を囲んで、保持壁８８と９０が存在する。端部壁２０から複数個のバッフル９２が伸長する（図２参照）。したがって、熱交換区分２５に入るガスは保持壁８８と９０及びバッフル９２のために管４２上を流れて、区分２５の底部に達する。保持壁８８と９０内の壁２２の底部には、２つの開口９４と９６が存在し、そこからガスは移送区分３４に入る。
【００１９】
ガス移送区分３４は縮小した内部横断面９８を有する。横断面９８は十字形、即ちクロス形状であることが好ましい。内部横断面９８は水平仕切り１００によって下部１０２と上部１０４とに分割される。下部１０２と上部１０４との形状は、好ましくは長方形である多孔板８４と８６の形状に順応する。下部１０２から部分１０６が伸びて、バスケットＢの内壁に達する。同様に、上方部分１０８は上部１０４から伸びて、バスケットＢの内壁に達する。それ故、開口９４と９６を通過するガスは縮小した内部横断面９８の外側を通ってガス移送区分３４の底部から上部に達し、そこで壁２４の開口１１０と１１２を通過する。開口１１０と１１２は触媒床１１４上方のプレナム２０６中に開く。次に、ガスはフローウインドー２０２を通ってプレナム２０８に入り、第１及び第２触媒床１１４、１２２を平行に通過する。第１及び第２触媒床１１４、１２２からの生成物ガスは、フローウインドー２０４によって連結したプレナム２１０、２１２から、壁２４の開口１１８を通って、次に入口多孔板８４を通って管４２に入る。管４２中のガスは熱交換区分２５において新鮮なガスとの熱交換によって冷却される。冷却されたガスは出口多孔板８６から管４２を出て、上部１０４に入る。ガスは次に部分１０８に入り、壁２４の開口１２０を通って管４４に入る。冷却されたガスは壁２６と１２４を通って第３触媒床１２８上方のプレナム２２０中に入る。
【００２０】
ガスは触媒床１１４、１２２及び１２８を通過する前に、上部プレート１３４におけるよりも多くのより大きい開口１３２を有する下部プレート１３０（図６参照）によって分配されることができる。上部プレートは、下部プレート１３０における開口１３２といずれも整列しないように配置された、より少数のより小さい開口１３６を有する。図６に示すような、幾つかのマンホール１３８が触媒床へのアクセスを可能にする。同様に、バスケットＢ中の幾つかのマンホール１４０（図２参照）が第１触媒床区分２８及び第２触媒床区分３２へのアクセスを可能にする。シェルＢをシェルＳから取り出すと、触媒の装填又は取り出しのために触媒床へ容易にアクセスすることができる。
【００２１】
このように、反応器２００はＰｅｔｅｒｓｏｎ等の反応器を改良することによって容易に製造することができる。改良された反応器は二次触媒床に高活性触媒を用いることができ、大きいアンモニア転化容量を有する。触媒床１１４、１２２は１つの床として並行操作され、ガスを二次床に通す前に熱交換区分２５内で中間冷却する。床１１４と並行に床１２２を置くことによる一次床触媒量の増加と、二次床において高活性触媒を用いることによる同等の磁鉄鉱触媒量の増加とは、改良された反応器２００が高いアンモニア転化％／パスを得ること及び／又はより高い速度で供給ガスを処理して、アンモニア生産能力を高めることを可能にする。
【００２２】
本発明の上記説明は単なる例証であり、特定の実施態様の例示に過ぎない。種々な改変が当業者に明らかになると思われる。特許請求の範囲又は要旨内のこのような改変の全ては本発明によって包含されるように意図される。
【図面の簡単な説明】
【図１】Ｐｅｔｅｒｓｏｎ等の水平型コンバーターの断面図である（先行技術）。
【図１Ａ】Ｐｅｔｅｒｓｏｎ等のコンバーターを通るガス流動を示す断面概略図である（先行技術）。
【図１Ｂ】図１のライン１Ｂ−１Ｂに沿って切断した断面図である（先行技術）。
【図２】本発明の水平型コンバーターの断面図である。
【図２Ａ】本発明のコンバーターを通るガス流動を示す断面概略図である。
【図２Ｂ】図２のライン２Ｂ−２Ｂに沿って切断した断面図である。
【図３】図１と２のライン３−３に沿って切断した断面図であり、内部円筒形シェルの１端部を示す。
【図４】内部円筒形シェル内のガス移送区分の詳細を示すために分離した、ガス移送区分の拡大投影図を示す。
【図５】図１と２のライン５−５に沿って切断した断面図である。
【図６】図１と２の区分５に示した触媒床のディストリビューター・プレートの一部の断面図である。
【符号の説明】
１０ 主要体
１６ 取り外し可能なヘッド
２２ 第１壁
２４ 第２壁
２６ 第３壁
４２ 管
４４ パイプ
４６ 孔
５０ ホイール
５２ ホイール
５４ ストップ
５６ ストップ
６２ マンホール
１１４ 第１触媒床
１２２ 第２触媒床
１２８ 第３触媒床
１３４ ディストリビューター・プレート
２００ 反応器
２０２ フローウインドー
２０４ フローウインドー
２０６ プレナム
２０８ プレナム
２１０ プレナム
２１２ プレナム
２１４ 伸縮継手
２１６ フローウインドー
２１５ ブランキング・ストリップ
２１８ 延長部
２２０ プレナム
Ｂ 内部シェル又はバスケット
Ｓ 外部シェル
【発明の属する技術分野】
本発明は、水平型アンモニア・コンバーター、特に、高活性触媒を用いるために適合した水平型アンモニア・コンバーターに関する。
【０００２】
本発明は、例えばＰｅｔｅｒｓｏｎ等への米国特許第４，４５２，７６０号（本明細書に援用される）に述べられているコンバーターのような、多重床水平型アンモニア・コンバーターに関する。これらの反応器の多くは使用時に磁鉄鉱触媒で作動する。Ｐｅｔｅｒｓｏｎ等の反応器をアンモニア転化率を高めるために改良することがしばしば望ましい。
【０００３】
【従来の技術】
図１と図１Ａに示すＰｅｔｅｒｓｏｎ等のアンモニア・コンバーターを参照すると、外部シェルＳは１端部に入口１２と出口１４とを有する主要体１０を包含する円筒形圧力容器である。ヘッド１６は主要体１０に取り外し可能に取り付けられ、交換器バイパス１８を有する。内部シェル又はバスケットＢは外部シェルＳ内に取り外し可能に配置される。内部シェルＢは区分に分割される円筒形容器である。端部壁２０と第１壁２２とはシェルＢの熱交換区分２５を画定する。第２壁２４と第３壁２６とは第１触媒区分２８を画定する。第２触媒床区分は第３壁２６と、シェルＢの外部端部壁３０との間に画定される。ガス移送区分３４は第１壁２２と第２壁２４との間に配置される。
【０００４】
合成ガスは入口１２からＰｅｔｅｒｓｏｎ等の反応器の外部シェルＳに入る。このガスは所望の反応温度未満の温度であるが、それが外部シェルＳと内部シェルＢとの間の環状空間３６（図１Ａに拡大して示す）を通過するときに、外部シェルＳを低温に維持する。好ましくは、このガスは１端部の入口１２から導入され、他方の端部に流れ、そこで端部壁２０中の開口４０を通過する。開口４０は、ガスが内部シェルＢの熱交換区分２５に入る端部壁２０の頂部に存在する。ガスは複数個の管４２上を下方に通過し、これらの管４２はガスを反応温度に加熱する。図１Ａに最もよく見られるように、ガスはガス移送区分３４の底部に入り、頂部に達して、そこでガスは水平触媒床の上方の第１触媒床区分２８に入る。ガスが触媒を通って通過するときに、水素と窒素とは反応して、アンモニアを形成し、発熱反応のために、生成物ガスは供給ガス（ｅｎｔｅｒｉｎｇ ｇａｓ）よりも高温である。生成物ガスはアンモニアと未反応水素及び未反応窒素との混合物を含有する。生成物ガスはガス移送区分３４を通過し、ガス移送区分３４においてガスは管４２の内部に入る。生成物ガスは管４２を通過するときに、熱交換区分２５において冷却される。冷却された生成物ガスは次にガス移送区分３４に再び入り、そこで生成物ガスは、ガス移送区分３４から第１触媒床区分２８を通って伸びるパイプ４４に入り、水平触媒床上のパイプ４４の開口４６を通過して第２触媒床区分３２中に入る。Ｐｅｔｅｒｓｏｎ等の反応器では、第２触媒床３２が２つの水平触媒床を含み、第１触媒床からの生成物ガスがこれらの水平触媒床を通過することが好ましい。好ましくは、第２触媒床区分３２は触媒床１２２の上方に伸びる部分壁１２４と、隣接触媒床１２８の下方に伸びる部分壁１２６とによって形成される２区分として存在することが好ましい。さらなるアンモニアが触媒床１２２と１２８において製造され、生成物ガスは加熱される。高温反応生成物ガスは次に端部壁３０から出口パイプ４８を通過して、出口パイプ４８において高温反応生成物ガスは出口１４を通過する。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、新たな製造又はＰｅｔｅｒｓｏｎ等の反応器の改良によって製造されうる水平型アンモニア転化反応器である。この発明の水平型アンモニア転化反応器は磁鉄鉱と高活性触媒との組合せを用いて、磁鉄鉱に基づくＰｅｔｅｒｓｏｎ等の反応器よりも高い転化率を有する。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
１態様において、本発明は水平型多重床アンモニア・コンバーターを提供する。このコンバーターはその１端部において取り外し可能なヘッドを有する水平円筒形外部シェルを有する。水平型バスケットは前後の端部壁を有する水平円筒形内部シェルを有し、内部シェルと外部シェルとの間の環状通路を画定する。外部シェルを通るガス入口は環状通路と流体連通する。第１横仕切りは前壁から長軸方向に間隔を置いて配置されて、それらの間に熱交換区分を画定する。熱交換区分はそれらを通る複数個の管と、第１横仕切りに隣接する多孔板（ｔｕｂｅ ｓｈｅｅｔ）とを有する。前記熱交換区分は、管を横切ってガスを導くためのシェル側入口と出口を有する。シェル側入口は環状通路と流体連通する。第２横仕切りは、第１横仕切りから長軸方向に間隔を置いて配置されて、それらの間に、それを通るガスの下方流動に適合した第１一次触媒床（ｆｉｒｓｔ ｐｒｉｍａｒｙ ｃａｔａｌｙｓｔ ｂｅｄ）を画定する。第３横仕切りは、第２横仕切りと後壁との間に長軸方向に間隔を置いて配置され、第２横仕切りと第３横仕切りとの間の第２一次触媒床及び第３横仕切りと前記後壁との間の第２触媒床とを画定する。第２一次触媒床と第２触媒床とは、それらを通るガスの下方流動に適合している。第１上部及び下部プレナムは、一次触媒床の上方及び下方に形成され、内部シェルと、一次触媒床の各頂部及び底部とによって画定される。第２上部及び下部プレナムは二次触媒床の上方及び下方に形成され、内部シェルと、二次触媒床の各頂部及び底部とによって画定される。第１通路はシェル側出口から第１横仕切りを通って第１上部プレナムまでに形成される。第２通路は第１下部プレナムから第１仕切りを通って、前記熱交換区分の管側入口までに形成される。第３通路は熱交換区分の管側出口から第１、第２、第３仕切りを通って第２上部プレナムまでに形成される。第２下部プレナムと流体連通するガス出口が備えられる。
【０００７】
【発明の実施の形態】
アンモニア・コンバーターは、第１及び第２上部プレナムからそれぞれ一次触媒床及び二次触媒床中にガスを導入するためのディストリビューターを包含することができる。アンモニア・コンバーターは、シェル側出口に隣接する熱交換区分中に直接ガスを導入するためのバイパスラインを包含することができる。二次触媒床は好ましくは高活性触媒を含む。
【０００８】
第３通路は第１上部プレナム中に配置され、第２及び第３仕切りを通って第２上部プレナム中に達する。第１上部及び下部プレナムは第２仕切りを通る開口を包含することができる。第１仕切りは水平及び垂直十字形壁と、シェル側出口から十字形壁の周囲を通って第１上部プレナムまでの外部流路と、第１下部プレナムから管側入口までの、十字形壁の内側下部流路と、管側出口から導管までの十字形壁内側の上部流路とを包含することができる。
【０００９】
他の態様では、本発明はＰｅｔｅｒｓｏｎ等に開示された水平型多重床アンモニア・コンバーターを改良する方法を提供する。改良の前に、アンモニア・コンバーターは、（１）その１端部に取り外し可能なヘッドを有する水平円筒形外部シェルと；（２）前後端部壁を有する水平円筒形内部シェルを含み、内部シェルと外部シェルとの間の環状通路を画定する水平バスケットと；（３）環状通路と流体連通する、外部シェルを通るガス入口と；（４）前壁から長軸方向に間隔を置いて配置された第１横仕切りであって、それらの間に、それを通る複数個の管と、第１横仕切りに隣接した多孔板とを有する熱交換区分を画定し、前記熱交換区分が、管を横切ってガスを導くためのシェル側入口と出口を有し、シェル側入口は環状通路と流体連通する上記第１横仕切りと；（５）第１横仕切りから長軸方向に間隔を置いて配置された第２横仕切りであって、それらの間に、それを通るガスの下方流動に適合した第１触媒床を画定する上記第２横仕切りと；（６）第２横仕切りと後壁との間に長軸方向に間隔を置いて配置された第３横仕切りであって、第２横仕切りと第３横仕切りとの間の第２触媒床と、第３横仕切りと後壁との間の第３触媒床とを画定し、第２触媒床と第３触媒床とがそれらを通るガスの下方流動に適合している上記第３横仕切りと；（７）内部シェルと触媒床の各頂部及び底部とによって画定された各触媒床の上方及び下方の第１、第２及び第３上部及び下部プレナムと；（８）シェル側出口から第１横仕切りを通って第１上部プレナムまでの第１通路と；（９）第１下部プレナムから第１仕切りを通って、熱交換区分の管側入口までの第２通路と；（１０）熱交換区分の管側出口から第１及び第２横仕切りを通って第２上部プレナムまでの第３通路と；（１１）第２下部プレナムから第３横仕切りを通って第３上部プレナムまでの第４通路と；（１２）第３下部プレナムと流体連通するガス出口とを含む。改良する方法は、下記工程：
（ａ）第１上部プレナムと第２上部プレナムとの間及び第１下部プレナムと第２下部プレナムとの間の流体連通を確立するために第２仕切りを通るフローウインドーを切削する工程と；（ｂ）第４通路を密封する工程と；（ｃ）第３通路を第３横仕切りを通して延長させて、第３上部プレナムと流体連通させるが、第３通路を第２上部プレナムに関しては密封する工程と；（ｄ）第３触媒床に高活性触媒を充填する工程とを含む。
【００１０】
この方法は、（ｅ）第１触媒床の頂部におけるディストリビューター中の幾つかの孔を密封して、前記第１触媒床の長さの直線１フィート当たりのディストリビューター中の孔面積が、第２触媒床の長さの直線１フィート当たりの第２触媒床の頂部におけるディストリビューター中の孔面積と実質的に同じであるようにする工程をさらに包含する。この方法は好ましくは、第１触媒床と第２触媒床とに１．５〜３ｍｍの磁鉄鉱（ｍａｇｎｅｔｉｔｅ）触媒を充填する。第１、第２及び／又は第３触媒床の底部における床サポートは必要に応じてより小さいスクリーンによって覆うことができる。
【００１１】
工程（ｃ）は好ましくは、第３通路に短いパイプ延長部を加え、第３横仕切りに短いパイプ延長部を受容するための孔を切削し、第３横仕切りに短いパイプ延長部をシール溶接することを包含する。
【００１２】
例証のために、本明細書では本発明のコンバーターを窒素と水素とからのアンモニアの触媒合成におけるその使用に関して説明する。アンモニアへの本発明のコンバーターの使用はアンモニアの合成に必ずしも限定されないことが理解されよう。アンモニアの合成では、通常は３：１のモル比率での主として水素と窒素である合成ガスを５０〜４００ａｔｍの範囲である圧力においてアンモニア合成触媒の上に通す。現在用いられる、商業的なアンモニア合成触媒は、２５０℃〜５４０℃の温度において作用する鉄又は修飾鉄（変性鉄）から製造される、いわゆる“磁鉄鉱触媒”、又は例えば米国特許第４，０５５，６２８号、第４，１２２，１４０号及び第４，１６３，７７５号（これらの全ては本明細書に援用される）に開示されている黒鉛含有炭素サポート上のルテニウムのような、白金族金属を含むいわゆる“高活性触媒”のいずれかである。アンモニア反応は発熱性であるので、本発明のコンバーターは反応中に発生する発熱を中間冷却器（ｉｎｔｅｒｓｔａｇｅ ｃｏｏｌｅｒ）によって除去又は取り扱うように設計される。
【００１３】
本発明の反応器は新しい構成によって製造することができるが、より好ましくは、Ｐｅｔｅｒｓｏｎ等のデバイスを改良することによって製造される。Ｐｅｔｅｒｓｏｎ等の反応器を改良して、本発明による反応器２００（図２参照）を製造するためには、フローウインドー（ｆｌｏｗ ｗｉｎｄｏｗ）２０２と２０４（図２Ｂ参照）を第３壁２６に切削して、各第１触媒床１１４と第２触媒床１２２の上方のプレナム２０６、２０８を結合させ、各第１触媒床１１４と第２触媒床１２２の下方のプレナム２１０、２１２を結合させる。パイプ４４に他の伸縮継手２１４を加える必要性を回避するために、フローウインドー２０２がパイプ４４を取り囲むことが好ましい。Ｐｅｔｅｒｓｏｎ等の反応器の部分壁１２４が本発明の反応器２００における第３横仕切りに相当する完全な壁になるように、Ｐｅｔｅｒｓｏｎ等の反応器のフローウインドー２１６は密封される。したがって、ガスは第１及び第２触媒床１１４、１２２の上方の各結合プレナム２０６、２０８から入り、それらを通って、各触媒床１１４、１２２の下方の結合プレナム２１０、２１２に平行して下方に流れる。必要に応じて、プレナム２０６と第１触媒床１１４との間のディストリビューター・プレート１３４中の孔１３６（図６参照）を例えばブランキング・ストリップ（ｂｌａｎｋｉｎｇ ｓｔｒｉｐ）２１５によって密封して、床長さ当たりの孔面積が第１触媒床と第２触媒床１１４、１２２の両方で同じであり、それらへの供給ガスの均一な分配が得られるようにすることができる。
【００１４】
Ｐｅｔｅｒｓｏｎ等の反応器の他の改良は、壁１２４を通るパイプ４４の孔４６と延長部２１８（図２参照）との密封である。パイプ延長部２１８は壁１２４を通して切削された円形孔の円周に沿ってシール溶接することができる。これはパイプ４４からのガスを第３触媒床１２８上方のプレナム２２０中に供給する。
【００１５】
最後に、第１及び第２触媒床１１４、１２２に慣用的な磁鉄鉱触媒、好ましくは１．５〜３ｍｍを充填する。第３触媒床には好ましくは高活性触媒を充填する。必要な場合には、触媒床１１４、１２２、１２８のサポート上により小さいスクリーンを置くことができる。
【００１６】
Ｐｅｔｅｒｓｏｎ等の反応器の第１壁２２、第２壁２４及びガス移送区分３４は集合的に、本発明のための第１横仕切りを形成する。Ｐｅｔｅｒｓｏｎ等の第３壁２６（フローウインドー２０２、２０４を含むように適当に改良）は第２横仕切りと見なされ、部分壁１２４（適当に密封）及び／又は部分壁１２６は第３横仕切りを形成する。Ｐｅｔｅｒｓｏｎ等の反応器の一次触媒床１１４と、第１二次床１２２とは、本発明における第１及び第２一次触媒床になり、ガスはそれらから中間冷却なしに平行に流動する。Ｐｅｔｅｒｓｏｎ等の第２二次触媒床１２８は本発明の唯一の二次床になり、高活性触媒を含有し、管４２内での中間冷却後の一次磁鉄鉱触媒床１１４、１２２からのプロセスガスを受容する。
【００１７】
本発明の反応器２００では、外部シェルＳは取り外し可能なヘッド１６を有するので、内部シェル又はバスケットＢは触媒の装填と触媒の交換とのために取り出すことができる。シェルＢの端部に取り付けたホイール５０と５２（図３参照）によって、外部シェルＳ中にシェルＢを転がし入れることができる。ストップ５４と５６とが、シェルＢが外部シェルＳの主要体１０に入る距離を正確に位置決めする。シェルＢがストップ５４と５６に接すると、ジャック（ｊａｃｋ）がジャック・サポート５８と６０上に配置されて、ホイール５０と５２を取り外す。シェル又はバスケットＢの外表面上のローラー（図示せず）は、バスケットＢが加熱時に膨張するときにさえも中心に配置されたバスケットＢを維持することを容易にする。ホイールは主要体１０の端部のマンホール６２から取り出される。次に、シェルＢはシェルＳ中の中心に置かれ、ロック６４と６６によって適所に固定される。出口パイプ４８は幾つかの区分を含む。区分６８は各端部にそれぞれフランジ７０と７２を有し、これらは主要体１０内で作業する人によって結合される。シェルＢをシェルＳ内で固定した後に、取り外し可能なヘッド１６を固定する。人はマンホール７４を通ってヘッド１６に入り、クエンチガスパイプ７８のセクション７６を接続する。クエンチガスパイプ７８は１端部において熱交換区分２５の底部中に達し、複数個の開口８０を有する。シェルＢとＳとの間の環状空間を過ぎて及び熱移送管４０を過ぎて導入ガス（ｉｎｌｅｔ ｇａｓ）の一部をそらすことによって、クエンチガスパイプ７８を反応器２００の温度制御手段として用いることができる。クエンチガスパイプ７８の外端部には、入口１８を通る通路前のヘッド１６内側に膨張継手８２が存在する。
【００１８】
熱交換区分２５とガス移送区分３４との細部を示す図４では、入口１２を通して導入された新鮮な合成ガスは内部シェルＢの外表面上を通り、端部壁２０の頂部の開口４０を通過する。ガスは熱交換区分２５に入る。複数個の管４２は下部入口多孔板８４から伸びて、上部出口多孔板８６に戻る。両方の多孔板８４と８６は壁２２の一部である。壁２２と壁２４とはガス移送区分３４と共に集合的に、熱交換区分２５と第１触媒床１１４との間の第１横仕切りを構成する。管４２を囲んで、保持壁８８と９０が存在する。端部壁２０から複数個のバッフル９２が伸長する（図２参照）。したがって、熱交換区分２５に入るガスは保持壁８８と９０及びバッフル９２のために管４２上を流れて、区分２５の底部に達する。保持壁８８と９０内の壁２２の底部には、２つの開口９４と９６が存在し、そこからガスは移送区分３４に入る。
【００１９】
ガス移送区分３４は縮小した内部横断面９８を有する。横断面９８は十字形、即ちクロス形状であることが好ましい。内部横断面９８は水平仕切り１００によって下部１０２と上部１０４とに分割される。下部１０２と上部１０４との形状は、好ましくは長方形である多孔板８４と８６の形状に順応する。下部１０２から部分１０６が伸びて、バスケットＢの内壁に達する。同様に、上方部分１０８は上部１０４から伸びて、バスケットＢの内壁に達する。それ故、開口９４と９６を通過するガスは縮小した内部横断面９８の外側を通ってガス移送区分３４の底部から上部に達し、そこで壁２４の開口１１０と１１２を通過する。開口１１０と１１２は触媒床１１４上方のプレナム２０６中に開く。次に、ガスはフローウインドー２０２を通ってプレナム２０８に入り、第１及び第２触媒床１１４、１２２を平行に通過する。第１及び第２触媒床１１４、１２２からの生成物ガスは、フローウインドー２０４によって連結したプレナム２１０、２１２から、壁２４の開口１１８を通って、次に入口多孔板８４を通って管４２に入る。管４２中のガスは熱交換区分２５において新鮮なガスとの熱交換によって冷却される。冷却されたガスは出口多孔板８６から管４２を出て、上部１０４に入る。ガスは次に部分１０８に入り、壁２４の開口１２０を通って管４４に入る。冷却されたガスは壁２６と１２４を通って第３触媒床１２８上方のプレナム２２０中に入る。
【００２０】
ガスは触媒床１１４、１２２及び１２８を通過する前に、上部プレート１３４におけるよりも多くのより大きい開口１３２を有する下部プレート１３０（図６参照）によって分配されることができる。上部プレートは、下部プレート１３０における開口１３２といずれも整列しないように配置された、より少数のより小さい開口１３６を有する。図６に示すような、幾つかのマンホール１３８が触媒床へのアクセスを可能にする。同様に、バスケットＢ中の幾つかのマンホール１４０（図２参照）が第１触媒床区分２８及び第２触媒床区分３２へのアクセスを可能にする。シェルＢをシェルＳから取り出すと、触媒の装填又は取り出しのために触媒床へ容易にアクセスすることができる。
【００２１】
このように、反応器２００はＰｅｔｅｒｓｏｎ等の反応器を改良することによって容易に製造することができる。改良された反応器は二次触媒床に高活性触媒を用いることができ、大きいアンモニア転化容量を有する。触媒床１１４、１２２は１つの床として並行操作され、ガスを二次床に通す前に熱交換区分２５内で中間冷却する。床１１４と並行に床１２２を置くことによる一次床触媒量の増加と、二次床において高活性触媒を用いることによる同等の磁鉄鉱触媒量の増加とは、改良された反応器２００が高いアンモニア転化％／パスを得ること及び／又はより高い速度で供給ガスを処理して、アンモニア生産能力を高めることを可能にする。
【００２２】
本発明の上記説明は単なる例証であり、特定の実施態様の例示に過ぎない。種々な改変が当業者に明らかになると思われる。特許請求の範囲又は要旨内のこのような改変の全ては本発明によって包含されるように意図される。
【図面の簡単な説明】
【図１】Ｐｅｔｅｒｓｏｎ等の水平型コンバーターの断面図である（先行技術）。
【図１Ａ】Ｐｅｔｅｒｓｏｎ等のコンバーターを通るガス流動を示す断面概略図である（先行技術）。
【図１Ｂ】図１のライン１Ｂ−１Ｂに沿って切断した断面図である（先行技術）。
【図２】本発明の水平型コンバーターの断面図である。
【図２Ａ】本発明のコンバーターを通るガス流動を示す断面概略図である。
【図２Ｂ】図２のライン２Ｂ−２Ｂに沿って切断した断面図である。
【図３】図１と２のライン３−３に沿って切断した断面図であり、内部円筒形シェルの１端部を示す。
【図４】内部円筒形シェル内のガス移送区分の詳細を示すために分離した、ガス移送区分の拡大投影図を示す。
【図５】図１と２のライン５−５に沿って切断した断面図である。
【図６】図１と２の区分５に示した触媒床のディストリビューター・プレートの一部の断面図である。
【符号の説明】
１０ 主要体
１６ 取り外し可能なヘッド
２２ 第１壁
２４ 第２壁
２６ 第３壁
４２ 管
４４ パイプ
４６ 孔
５０ ホイール
５２ ホイール
５４ ストップ
５６ ストップ
６２ マンホール
１１４ 第１触媒床
１２２ 第２触媒床
１２８ 第３触媒床
１３４ ディストリビューター・プレート
２００ 反応器
２０２ フローウインドー
２０４ フローウインドー
２０６ プレナム
２０８ プレナム
２１０ プレナム
２１２ プレナム
２１４ 伸縮継手
２１６ フローウインドー
２１５ ブランキング・ストリップ
２１８ 延長部
２２０ プレナム
Ｂ 内部シェル又はバスケット
Ｓ 外部シェル
Claims (11)
- １端部に取り外し可能なヘッドを有する水平円筒形外部シェルと；
前後端部壁を有する水平円筒形内部シェルを含み、内部シェルと外部シェルとの間の環状通路を画定する水平バスケットと；
前記環状通路と流体連通する、前記外部シェルを通るガス入口と；
前記前壁から長軸方向に間隔を置いて配置された第１横仕切りであって、それらの間に、それを通る複数個の管と、第１横仕切りに隣接した多孔板とを有する熱交換区分を画定し、前記熱交換区分が、前記環状通路と流体連通するシェル側入口と、前記管を横切ってガスを導くための出口とを有する上記第１横仕切りと；
前記第１横仕切りから長軸方向に間隔を置いて配置された第２横仕切りであって、それらの間に、それを通るガスが下方に流動するよう適合した第１一次触媒床を画定する上記第２横仕切りと；
第２横仕切りと後壁との間に長軸方向に間隔を置いて配置された第３横仕切りであって、前記第２横仕切りと第３横仕切りとの間の第２一次触媒床及び前記第３横仕切りと前記後壁との間の二次触媒床を画定し、前記第２一次触媒床と前記二次触媒床とがそれらを通るガスが下方に流動するよう適合しており、前記二次触媒床が高活性触媒を含む上記第３横仕切りと；
前記内部シェルと前記一次触媒床の各頂部及び底部とによって画定された前記一次触媒床の上方及び下方の第１上部及び下部プレナムと；
前記内部シェルと前記二次触媒床の各頂部及び底部とによって画定された前記二次触媒床の上方及び下方の第２上部及び下部プレナムと；
前記シェル側出口から前記第１横仕切りを通って前記第１上部プレナムまでの第１通路と；
前記第１下部プレナムから前記第１仕切りを通って、前記熱交換区分の管側入口までの第２通路と；
前記熱交換区分の管側出口から前記第１、第２、第３仕切りを通って前記第２上部プレナムまでの第３通路と；
第２下部プレナムと流体連通する、前記外部シェルを通るガス出口と
を含む水平型多重床アンモニア・コンバーター。 - 前記第１及び第２上部プレナムから、それぞれ、前記一次及び二次触媒床中へガスを導入するためのディストリビューターをさらに含む、請求項１記載のアンモニア・コンバーター。
- 前記シェル側出口に隣接した前記熱交換区分中に直接ガスを導入するためのバイパスラインをさらに含む、請求項１記載のアンモニア・コンバーター。
- 前記第１上部プレナム中に配置され、前記第２及び第３仕切りを貫通して、前記第２上部プレナム中に達する導管を、前記第３通路が包含する、請求項１記載のアンモニア・コンバーター。
- 前記第１上部及び下部プレナムが前記第２仕切りを通る開口部を有する、請求項４記載のアンモニア・コンバーター。
- 前記第１仕切りが、水平及び垂直の十字形壁と、前記シェル側出口から十字形壁の周囲を通って前記第１上部プレナムまでの外部流路と、第１下部プレナムから管側入口までの十字形壁内側の下部流路と、管側出口から導管までの十字形壁内側の上部流路とを包含する、請求項５記載のアンモニア・コンバーター。
- （１）その１端部に取り外し可能なヘッドを有する水平円筒形外部シェルと；（２）前後端部壁を有する水平円筒形内部シェルを含み、内部シェルと外部シェルとの間の環状通路を画定する水平バスケットと；（３）前記環状通路と流体連通する、前記外部シェルを通るガス入口と；（４）前記前壁から長軸方向に間隔を置いて配置された第１横仕切りであって、それらの間に、それを通る複数個の管と、第１横仕切りに隣接した多孔板とを有する熱交換区分を画定し、前記熱交換区分が、前記環状通路と流体連通するシェル側入口と、前記管を横切ってガスを導くための出口とを有する上記第１横仕切りと；（５）前記第１横仕切りから長軸方向に間隔を置いて配置された第２横仕切りであって、それらの間に、それを通るガスが下方に流動するよう適合した第１触媒床を画定する上記第２横仕切りと；（６）第２横仕切りと後壁との間に長軸方向に間隔を置いて配置された第３横仕切りであって、前記第２横仕切りと第３横仕切りとの間の第２触媒床及び前記第３横仕切りと前記後壁との間の第３触媒床とを画定し、前記第２触媒床と前記第３触媒床とがそれらを通るガスが下方に流動するよう適合している上記第３横仕切りと；（７）前記内部シェルと前記触媒床の各頂部及び底部とによって画定された前記各触媒床の上方及び下方の第１、第２及び第３上部及び下部プレナムと；（８）前記シェル側出口から前記第１横仕切りを通って前記第１上部プレナムまでの第１通路と；（９）前記第１下部プレナムから前記第１仕切りを通って、前記熱交換区分の管側入口までの第２通路と；（１０）前記熱交換区分の管側出口から前記第１及び第２横仕切りを通って前記第２上部プレナムまでの第３通路と；（１１）前記第２下部プレナムから前記第３横仕切りを通って前記第３上部プレナムまでの第４通路と；（１２）第３下部プレナムと流体連通するガス出口とを含む水平型多重床アンモニア・コンバーターを改良する方法であって、下記工程：
（ａ）第１上部プレナムと第２上部プレナムとの間及び第１下部プレナムと第２下部プレナムとの間の流体連通を確立するために第２仕切りを通るフローウインドーを形成する工程と；
（ｂ）第４通路を密封する工程と；
（ｃ）第３通路を第３横仕切りを通して延長させて、第３上部プレナムと流体連通させるが、第３通路を第２上部プレナムに関しては密封する工程と；
（ｄ）第３触媒床に高活性触媒を充填する工程と
を含む上記方法。 - （ｅ）前記第１触媒床の頂部におけるディストリビューター中の幾つかの孔を密封して、前記第１触媒床の長さの直線１フィート当たりの前記ディストリビューター中の孔面積が、前記第２触媒床の長さの直線１フィート当たりの前記第２触媒床の頂部におけるディストリビューター中の孔面積と実質的に同じであるようにする工程をさらに含む、請求項７記載の方法。
- 第１触媒床と第２触媒床とに１．５〜３ｍｍの磁鉄鉱触媒を充填する、請求項７記載の方法。
- 前記第１、第２又は第３触媒床の底部における床サポートを、より小さいスクリーンで覆うことをさらに含む、請求項９記載の方法。
- 前記工程（ｃ）が、前記第３通路に短いパイプ延長部を加えることと、前記短いパイプ延長部を受容するために前記第３横仕切りを通る孔を形成することと、前記短いパイプ延長部を第３横仕切りにシール溶接することを包含する、請求項７記載の方法。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US082890 | 1998-05-21 | ||
| US09/082,890 US6132687A (en) | 1998-05-21 | 1998-05-21 | Horizontal ammonia converter adapted for high activity catalyst |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11343116A JPH11343116A (ja) | 1999-12-14 |
| JP4671455B2 true JP4671455B2 (ja) | 2011-04-20 |
Family
ID=22174099
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP14167599A Expired - Lifetime JP4671455B2 (ja) | 1998-05-21 | 1999-05-21 | 水平型アンモニア・コンバーター |
Country Status (7)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6132687A (ja) |
| EP (1) | EP0958858A3 (ja) |
| JP (1) | JP4671455B2 (ja) |
| CN (1) | CN1236733A (ja) |
| CA (1) | CA2271367C (ja) |
| ID (1) | ID23602A (ja) |
| SA (1) | SA99200123B1 (ja) |
Families Citing this family (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6350614B1 (en) * | 2000-02-07 | 2002-02-26 | Concept Sciences, Inc | System for the ion exchange purification of hydroxylamine |
| US7081230B2 (en) * | 2002-11-15 | 2006-07-25 | Kellogg Brown & Root Llc | Split-flow, vertical ammonia converter |
| DK1464384T3 (da) * | 2003-03-20 | 2005-12-27 | Methanol Casale Sa | Horisontal kemisk reaktor især for methanolsyntese |
| CN1308064C (zh) * | 2003-03-20 | 2007-04-04 | 卡萨尔甲醇公司 | 特别适用于甲醇合成的卧式化学反应器 |
| US20040219088A1 (en) * | 2003-04-29 | 2004-11-04 | Harvey Wen | Mini ammonia plant |
| WO2009055815A1 (en) * | 2007-10-26 | 2009-04-30 | The Bergquist-Torrington Company | Device and method for mounting electric motor stators |
| TW200936245A (en) * | 2007-10-30 | 2009-09-01 | Basf Se | Horizontal reactor for reacting a fluid feed stream with a fluid oxidant stream in the presence of a solid catalyst |
| US7867465B2 (en) * | 2008-05-29 | 2011-01-11 | Kellogg Brown & Root Llc | Cold wall horizontal ammonia converter |
| US8617270B2 (en) | 2008-12-03 | 2013-12-31 | Kellogg Brown & Root Llc | Systems and methods for improving ammonia synthesis efficiency |
| WO2012084609A1 (de) * | 2010-12-21 | 2012-06-28 | Basf Se | Reaktor zur durchführung einer autothermen gasphasendehydrierung |
| EP2965807A1 (en) * | 2014-07-10 | 2016-01-13 | Casale SA | Horizontal catalytic reactor |
| CN116041577A (zh) | 2021-10-28 | 2023-05-02 | 中国石油化工股份有限公司 | 烯烃聚合催化剂组分、催化剂体系及应用和烯烃聚合方法 |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4755362A (en) * | 1985-05-15 | 1988-07-05 | Ammonia Casale S.A. | System for reducing energy consumption improving reactors for heterogeneous catalytic synthesis and relative reactors |
| JPH0449147A (ja) * | 1990-06-19 | 1992-02-18 | Brother Ind Ltd | ジャム検知装置 |
| JPH0417087B2 (ja) * | 1983-08-11 | 1992-03-25 | Kellogg M W Co | |
| JPH0672014B2 (ja) * | 1987-03-26 | 1994-09-14 | ウーデ・ゲゼルシヤフト・ミト・ベシユレンクテル・ハフツング | 触媒を用いて窒素と酸素を処理する装置 |
| EP0650760A1 (en) * | 1993-10-29 | 1995-05-03 | Ammonia Casale S.A. | Method of retrofitting a heterogeneous exothermic synthesis reactor |
Family Cites Families (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| NL161682C (nl) * | 1967-08-18 | Pullman Inc | Inrichting voor het uitvoeren van exotherme, katalytische reacties in de gasfase onder hoge druk en bij hoge temperatuur. | |
| GB1565074A (en) * | 1976-11-03 | 1980-04-16 | British Petroleum Co | Process for the production of ammonia |
| US4452760A (en) * | 1982-01-18 | 1984-06-05 | The M. W. Kellogg Company | Horizontal ammonia converter |
| GB8307612D0 (en) * | 1983-03-18 | 1983-04-27 | British Petroleum Co Plc | Ammonia production and catalysts |
| IN165276B (ja) * | 1984-10-16 | 1989-09-09 | Kellogg M W Co | |
| US4696799A (en) * | 1986-07-15 | 1987-09-29 | The M. W. Kellogg Company | Ammonia synthesis converter |
| EP0386692A3 (en) * | 1989-03-09 | 1991-01-09 | Ammonia Casale S.A. | System for modifying in situ reactors for the synthesis of ammonia |
| US5846507A (en) * | 1994-05-26 | 1998-12-08 | Zhejiang University Of Technology | Fe1-x O-based catalyst for ammonia synthesis |
| JP4017087B2 (ja) * | 1997-06-20 | 2007-12-05 | 独立行政法人理化学研究所 | Ｄｎａクローニングに用いられる宿主及びクローニング方法 |
-
1998
- 1998-05-21 US US09/082,890 patent/US6132687A/en not_active Expired - Lifetime
-
1999
- 1999-05-10 CA CA002271367A patent/CA2271367C/en not_active Expired - Lifetime
- 1999-05-14 EP EP99109624A patent/EP0958858A3/en not_active Withdrawn
- 1999-05-16 SA SA99200123A patent/SA99200123B1/ar unknown
- 1999-05-20 ID IDP990471D patent/ID23602A/id unknown
- 1999-05-21 JP JP14167599A patent/JP4671455B2/ja not_active Expired - Lifetime
- 1999-05-21 CN CN99107004A patent/CN1236733A/zh active Pending
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0417087B2 (ja) * | 1983-08-11 | 1992-03-25 | Kellogg M W Co | |
| US4755362A (en) * | 1985-05-15 | 1988-07-05 | Ammonia Casale S.A. | System for reducing energy consumption improving reactors for heterogeneous catalytic synthesis and relative reactors |
| JPH0672014B2 (ja) * | 1987-03-26 | 1994-09-14 | ウーデ・ゲゼルシヤフト・ミト・ベシユレンクテル・ハフツング | 触媒を用いて窒素と酸素を処理する装置 |
| JPH0449147A (ja) * | 1990-06-19 | 1992-02-18 | Brother Ind Ltd | ジャム検知装置 |
| EP0650760A1 (en) * | 1993-10-29 | 1995-05-03 | Ammonia Casale S.A. | Method of retrofitting a heterogeneous exothermic synthesis reactor |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| SA99200123B1 (ar) | 2006-08-14 |
| EP0958858A2 (en) | 1999-11-24 |
| CA2271367C (en) | 2009-03-17 |
| CA2271367A1 (en) | 1999-11-21 |
| ID23602A (id) | 2000-05-04 |
| EP0958858A3 (en) | 2000-09-27 |
| JPH11343116A (ja) | 1999-12-14 |
| US6132687A (en) | 2000-10-17 |
| CN1236733A (zh) | 1999-12-01 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP4671455B2 (ja) | 水平型アンモニア・コンバーター | |
| KR100277047B1 (ko) | 촉매 베드 반응기 | |
| US4714592A (en) | Radial flow catalytic reactor including heat exchange apparatus within the bed | |
| EP0026057B1 (en) | Synthesis reactor and processes | |
| US3796547A (en) | Heat exchange apparatus for catalytic system | |
| US8007734B2 (en) | Isothermal reactor | |
| US7803331B2 (en) | Isothermal chemical reactor | |
| UA77022C2 (en) | Heat exchange unit for isothermal chemical reactors and isothermal chemical reactor | |
| JP4572068B2 (ja) | 分流垂直型アンモニア変換器 | |
| JPS6023854B2 (ja) | 熱交換反応器 | |
| US7268254B2 (en) | Preparation of (meth)acrolein and/or (meth)acrylic acid by heterogeneously catalyzed partial oxidation of C3 and/or C4 precursor compounds in a reactor having thermoplate modules | |
| JPH0432693B2 (ja) | ||
| JPH0376976B2 (ja) | ||
| JP2004525891A (ja) | 発熱反応システム | |
| JPH0449147Y2 (ja) | ||
| EP1464384A1 (en) | Horizontal chemical reactor, in particular for methanol synthesis | |
| US4452760A (en) | Horizontal ammonia converter | |
| CA1209789A (en) | Ammonia synthesis converter | |
| AU2002363759B2 (en) | Process and plant for the heterogeneous synthesis of chemical compounds | |
| IL28758A (en) | Reactor for the continuous performance of exothermic catalyzed reactions in the gas phase under high pressure | |
| WO2003031050A1 (en) | Heat exchange reactor | |
| US7410622B2 (en) | Reactor for partial oxidations having thermoplate modules | |
| AU2003231323A1 (en) | Method for carrying out chemical reactions in pseudo-isothermal conditions | |
| EP0253350A2 (en) | Ammonia synthesis converter | |
| EP0372453B1 (en) | Method for retrofitting in situ an axial flow carbon monoxide conversion reactor. |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20051205 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20090602 |
|
| A601 | Written request for extension of time |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A601 Effective date: 20090902 |
|
| A602 | Written permission of extension of time |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A602 Effective date: 20090907 |
|
| A601 | Written request for extension of time |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A601 Effective date: 20091001 |
|
| A602 | Written permission of extension of time |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A602 Effective date: 20091006 |
|
| A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20091028 |
|
| 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: 20110107 |
|
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20110118 |
|
| R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20140128 Year of fee payment: 3 |
|
| 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 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| EXPY | Cancellation because of completion of term |