JP5000065B2 - 高温での気体媒質中の反応を実行するための触媒装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
本発明は、例えばアンモニア酸化およびHCN合成のような、高温での気体媒質中の触媒反応に関する。本発明の特定の主題は、この種の反応において使用することができる改善された触媒装置、およびそれを含む反応器である。
【０００２】
アンモニア酸化は、硝酸の生成において広く使用されている。オストワルト法として公知であるこの方法は、典型的には5容量％〜15容量％、特に10容量％〜12容量％の空気を含有する予め加熱したアンモニア/空気混合物を、（常温常圧条件下で測定された）高い線速度で、反応器の断面にわたる触媒装置を通過させる段階を含む。
【０００３】
発熱反応に必要な熱が、酸素または、例えば空気などの酸素含有気体との、触媒存在下での同時燃焼反応により提供される、アンモニアおよび気体炭化水素からのシアン化水素（HCN）の単一操作における合成は、非常に長年公知の操作である（米国特許第1,934,838号）。これはアンドルソフ（Andrussow）法としても公知である。
【０００４】
これら2種類の反応は、白金族由来の、一般には織られた（woven）平坦な細目金網の形状の触媒を使用する。これらの触媒の見かけの作業断面は、反応器の大きさにより制限される。
【０００５】
これらの反応器の生産性を増大させるために、触媒細目金網の数を増加させることができる。しかし一定の厚さを超えると、その結果生じた圧力低下が、反応器の流れの増大を妨害し、かつより良い転換収率の効果を無効にする。加えて、厚さの増加は、副反応を促進し得る。従って、当技術分野の現状における生産の増加の難点とは、以下に帰する：
-圧力低下；
-触媒の活性部位の数（接触表面積）；および
-触媒と反応器との接触時間。
【０００６】
触媒の有効表面積を増大させる目的で、米国特許第5,160,722号および米国特許第5,356,603号により、横断波形を有する触媒細目金網の使用が提供されている。こうしてこの表面積は増大されるが、これらの波形は振幅（amplitude）が小さい。更にこの集合体の保形性は、800℃未満の温度についてのみ真に可能である。これを超えると、金属の力学的特性が不十分になり、圧力低下の増大から、折り目または波形がたわみを生じる傾向がある。従って、このような装置の寿命は非常に短く、そのため工業的操作には不適である。
【０００７】
欧州特許出願第931,585号は、その部分に関し、回転バーナーが軸の周りを回転しながら波形を辿るように、放射線状に波形となった円盤または円錐の形状の、触媒細目金網の使用を開示している。しかし、前述の問題点は依然解決されていない。
【０００８】
従って、本発明の目的は、より大きい幾何学的表面積を有しかつ圧力低下または副反応を実質的に増大することなく反応条件に耐える触媒を備える、触媒装置を提供することである。
【０００９】
本発明は、例えばHCN合成またはアンモニア酸化のような、高温での気体媒質中の反応を実行するための触媒装置であり、以下を含む触媒装置に関する：
組織状材料（1）が、支持体（2）の部分（3）の波形面（6）に対して保持されかつその形状に沿うように配置されている、
・反応の触媒として有効である、少なくとも1個の組織状材料；ならびに
・その構造が気体の通過を可能にしている、少なくとも1個のセラミック部分を含む支持体であり、波形により作成された、平坦表面に対する表面積の増加（β）が、鋸歯波形について算出された表面積の増加（α）と少なくとも等しく、かつ約1.1〜約3の間であるように、支持体の部分が波形面を有する支持体。
【００１０】
組織状材料を支持体の部分の波形面に対して保持することを可能にする手段は、有利なことに、その構造が気体の通過を可能にするセラミック支持体の第二の部分で構成されており、
第二の部分が、支持体の第一の部分の波形面と実質的に相同的かつ相補的である波形面を有し、かつ
第一の部分および第二の部分の波形面が対面して組織状材料が該波形面の間に挿入されそれらの形状に沿うように、第二の部分が配置されている。したがって、有利なことに、このように形成された触媒装置の全体にわたり圧力低下は実質的に均一である。
【００１１】
当業者に公知である従来のその他の手段を用いて、組織状材料を、支持体の第一の部分の波形面に対して保持することができる。
【００１２】
「組織状材料」という用語は、本発明の意味においては、気体の通過を可能にする、線状および/または螺旋状の構成部分である、細片または針金の任意の集合体（assemblage）を意味すると理解される。この集合体は、例えば、細目金網、織布、編布、またはフェルト型であり、かつ製織、編組、縫製、刺繍などの様々な技術により得ることができる。細目金網が有利である。
【００１３】
「実質的に相同的かつ相補的な形状である2つの波形面」という用語は、本発明の意味においては、これらの2つの面が対面した場合に波形が相補的であるように構成された、類似した大きさおよび形状の波形、すなわち実質的に同一の表面積の増加βを有する波形を示している2つの面の任意の組合せを意味すると理解される。
【００１４】
本発明のその他の主題および利点は、以下の詳細な説明から、および添付の例示的図面を参照することにより、当業者に明らかになると考えられる。
【００１５】
本発明の支持体（2）はセラミックから製造され、その構造は、気体の通過を可能にする。これらのセラミックの例は、セラミック気泡またはセラミック複合体であるが、これらに限定されるわけではない。支持体（2）はハニカム構造を有することができる。「セラミック」という用語は、本発明の意味においては、有利なことに、特に蒸気を含む反応媒体中で生じる温度に、触媒白金細目金網が耐えることが可能である、任意の耐熱性材料を意味すると理解される。アンドルソフ法によるHCN合成における適用の場合、この温度は1200℃に達し得る。従って適切な材料は、アルミナを主成分とし、かつシリカ（10質量％〜60質量％）並びにマグネシウム、ジルコニウム、チタンおよびセリウムの酸化物（これらの構成成分それぞれについて1質量％〜20質量％）を可変的な割合で含むことができる。これらの材料は、1種または複数の下記の化合物を含むことができるが、これらに限定されるわけではない：二酸化ケイ素（シリカ、SiO2）、炭化ケイ素SiC、窒化ケイ素Si3N4、ホウ化ケイ素、ホウ窒化ケイ素、酸化アルミニウム（アルミナ, Al2O3）、アルミノケイ酸塩（3Al2O3-2SiO2）、アルミノボロシリケート、炭素繊維、酸化ジルコニウム（ZrO2）、酸化イットリウム（Y2O3）、酸化カルシウム（CaO）、酸化マグネシウム（MgO）およびコーディエライト（MgO-Al2O3-SiO2）。
【００１６】
以下のような特徴を有する、ステットナー（Stettner）社のセラミックであるStetta（登録商標）G29が有利に使用されると考えられる。
【００１７】
支持体（2）の形成のために使用されるこれらの材料は一般に、使用前に、成形、押出、凝集などの公知の技術に従い形成される。その後の操作条件に適合した力学特性を獲得するように、これらは引き続き高温（>1300℃）で焼成される。これらの操作の組み合わせは、それらに、例えば三方向に連絡したセル（気泡）の形状または円形もしくは多角形（正方形、長方形、六角形など）の断面を有するハニカムの形状で存在することができる、気体の通過を可能にする構造を与えるものでなければならない。
【００１８】
触媒として有効である組織状材料（1）は特に、白金族の触媒金属であり、白金、ロジウム、イリジウム、パラジウム、オスミウム、ルテニウムまたはこれらの金属の2種以上の混合物もしくは合金から調製されうる。白金または白金/ロジウム合金が有利である。あるいは、この触媒は、本明細書で前述したような白金族由来の触媒並びに、セリウム、コバルト、マンガン、マグネシウムおよびセラミックを含むがこれらに限定されるわけではない、少なくとも1つのどの他の材料で構成された混合物である。
【００１９】
支持体の面（6）および（7）の波形は、任意の形状、特に鋸歯波形であることができる。
【００２０】
鋸歯波形は、各波（corrugation）の高さ「h」およびふたつの波の間の距離「d」によって定義されると考えられる。従ってこの種類の波形により形成された表面積の増加αを、これらの2種のパラメータから、下記式により算出することができる（図2）。
【数１】
【００２１】
本発明における任意の種類の波形により作成された表面積の増加（β）は、少なくとも（α）と等しいと考えられ、約1.1〜約3の範囲内で選択されると考えられる。これは、α＝1.1が、表面積の10％の増加に相当するからである。この値以下では、この波形の利点ががあまり明らかでない。β＝3を上回ると、このような装置の使用は困難になる。本発明による鋸歯波形は、有利なことに、d=2hである二等辺三角形のプロフィールを有し、これにより約1.40のα比がもたらされ、従って約40％の表面積の増加がもたらされる。
【００２２】
本発明はまた、その断面にわたる、本発明による触媒装置を備えることを特徴とする、ほぼ円形の断面を有する気体媒質中の高温での発熱反応のための反応器にも関する。
【００２３】
また、本発明の触媒装置または反応器を使用することを特徴とする、アンモニア酸化またはHCN合成のような、高温での気体媒質中の反応法にも関する。
【００２４】
本発明の特定の態様において、本発明による方法はHCN合成であり、これは、反応後に少なくとも5容量％のHCNを含有する気体流れを得るために、炭化水素、有利なことにメタン、アンモニアおよび酸素を含有する気体混合物を、800℃〜1400℃の高温で、本発明による触媒装置を通過させる段階を含む。
【００２５】
本発明によるHCN合成法において使用される炭化水素は、置換もしくは未置換の、かつ脂肪族、環状もしくは芳香族の炭化水素、またはそれらの混合物であることができる。これらの炭化水素の例は、メタン、エチレン、エタン、プロピレン、プロパン、ブタン、メタノールおよびトルエンを含むが、これらに限定されるわけではない。有利な炭化水素はメタンである。
【００２６】
本発明はまた、組織状材料（1）が、支持体（2）の部分（3）の波形面（6）に対して、それらの形状に沿うために圧延され、およびそれが固定手段の助けを借りてその場に保持されることを特徴とする、本発明による触媒装置を製造するための方法に関する。
【００２７】
この固定手段は有利なことに機械的であって、支持体（2）の第二の部分（4）から構成されており、その波形面（7）は、支持体（2）の部分（3）の波形面（6）に対して配置された材料（1）の反対側の面を覆っている。
【００２８】
更により有利なことに、このようにして形成された組合せは、反応器の断面において実質的に均一である、わずかな圧力低下を生じる。
【００２９】
本発明による装置の具体的な概略例（図1）は、以下から構成される：
-波形細目金網（1）の組合せ；ならびに
-各々が波形面（6）および（7）を有する2つの部分（3）および（4）における波形セラミック支持体（2）。
【００３０】
細目金網（1）は、支持体（2）の部分（3）および（4）の2つの面（6）および（7）の間に配置されている。
【００３１】
支持体（2）の部分（3）および（4）は、円形または多角形（正方形、長方形、六角形など）の断面をもつハニカム構造を有するセラミックから製造されている。
【００３２】
本発明による触媒装置調製の実施例
本発明による支持体（2）は、焼成前（成形段階中）または焼成後のいずれかにおいて、三角形断面を有する角柱（prism）と共に集合して密着することにより、波形の形状となることができる。
【００３３】
触媒装填材料（charge）を構成する白金細目金網（1）の組合せが、引き続き波形支持体（2）の2つの層（3）および（4）の間に挿入される。この位置決め操作は、支持体の部分（3）の波形に適用される楕円形の細目金網（1）の組合せを、支持体（2）の波形部分（3）へ圧延することにより実行され、支持体は、円形の断面を持つ反応器の基部を構成する中空の煉瓦（11）上に予め配置されている。楕円形細目金網の幅は、反応器の内径に相当している。長さは、予め定められた係数βを掛けた幅値と等しい。波形材料の上層（4）は、細目金網（1）の機械的固定を可能にする一方で、露出された表面全体の組合せに均一な圧力低下を与える。遮熱材（heat shield）（10）が、このようにして形成された触媒装置上にその後付着される。これは、反応および全ての活性化エネルギーを細目金網（1）表面に最も近い地点に制限することを可能にする。中空の煉瓦（11）は、それら自身が、耐火セメント（13）で構成されている反応器のボイラー管（12）上に配置されている。
【００３４】
性能
本発明による触媒装置の使用は、同一の反応器に関して、触媒と反応器の間の接触用の表面積を増大することを可能にする。これは、反応器の同一の全処理量に関して、生産性の改善および最小かつ実質的に一定の圧力低下をもたらす。このような装置は反応条件に耐え、特に機械的変形を受けないので、それにより、より長期にわたる生産行動（production campaign）がますます可能になる。
【００３５】
以下の表により、本発明による触媒装置と、先行技術の代表的システムとの性能の比較が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の触媒装置の具体的概略例を表す。
【図２】 鋸歯波形により作成された表面積の増加（α）の計算を可能にするパラメータを表す。
本発明は、例えばアンモニア酸化およびHCN合成のような、高温での気体媒質中の触媒反応に関する。本発明の特定の主題は、この種の反応において使用することができる改善された触媒装置、およびそれを含む反応器である。
【０００２】
アンモニア酸化は、硝酸の生成において広く使用されている。オストワルト法として公知であるこの方法は、典型的には5容量％〜15容量％、特に10容量％〜12容量％の空気を含有する予め加熱したアンモニア/空気混合物を、（常温常圧条件下で測定された）高い線速度で、反応器の断面にわたる触媒装置を通過させる段階を含む。
【０００３】
発熱反応に必要な熱が、酸素または、例えば空気などの酸素含有気体との、触媒存在下での同時燃焼反応により提供される、アンモニアおよび気体炭化水素からのシアン化水素（HCN）の単一操作における合成は、非常に長年公知の操作である（米国特許第1,934,838号）。これはアンドルソフ（Andrussow）法としても公知である。
【０００４】
これら2種類の反応は、白金族由来の、一般には織られた（woven）平坦な細目金網の形状の触媒を使用する。これらの触媒の見かけの作業断面は、反応器の大きさにより制限される。
【０００５】
これらの反応器の生産性を増大させるために、触媒細目金網の数を増加させることができる。しかし一定の厚さを超えると、その結果生じた圧力低下が、反応器の流れの増大を妨害し、かつより良い転換収率の効果を無効にする。加えて、厚さの増加は、副反応を促進し得る。従って、当技術分野の現状における生産の増加の難点とは、以下に帰する：
-圧力低下；
-触媒の活性部位の数（接触表面積）；および
-触媒と反応器との接触時間。
【０００６】
触媒の有効表面積を増大させる目的で、米国特許第5,160,722号および米国特許第5,356,603号により、横断波形を有する触媒細目金網の使用が提供されている。こうしてこの表面積は増大されるが、これらの波形は振幅（amplitude）が小さい。更にこの集合体の保形性は、800℃未満の温度についてのみ真に可能である。これを超えると、金属の力学的特性が不十分になり、圧力低下の増大から、折り目または波形がたわみを生じる傾向がある。従って、このような装置の寿命は非常に短く、そのため工業的操作には不適である。
【０００７】
欧州特許出願第931,585号は、その部分に関し、回転バーナーが軸の周りを回転しながら波形を辿るように、放射線状に波形となった円盤または円錐の形状の、触媒細目金網の使用を開示している。しかし、前述の問題点は依然解決されていない。
【０００８】
従って、本発明の目的は、より大きい幾何学的表面積を有しかつ圧力低下または副反応を実質的に増大することなく反応条件に耐える触媒を備える、触媒装置を提供することである。
【０００９】
本発明は、例えばHCN合成またはアンモニア酸化のような、高温での気体媒質中の反応を実行するための触媒装置であり、以下を含む触媒装置に関する：
組織状材料（1）が、支持体（2）の部分（3）の波形面（6）に対して保持されかつその形状に沿うように配置されている、
・反応の触媒として有効である、少なくとも1個の組織状材料；ならびに
・その構造が気体の通過を可能にしている、少なくとも1個のセラミック部分を含む支持体であり、波形により作成された、平坦表面に対する表面積の増加（β）が、鋸歯波形について算出された表面積の増加（α）と少なくとも等しく、かつ約1.1〜約3の間であるように、支持体の部分が波形面を有する支持体。
【００１０】
組織状材料を支持体の部分の波形面に対して保持することを可能にする手段は、有利なことに、その構造が気体の通過を可能にするセラミック支持体の第二の部分で構成されており、
第二の部分が、支持体の第一の部分の波形面と実質的に相同的かつ相補的である波形面を有し、かつ
第一の部分および第二の部分の波形面が対面して組織状材料が該波形面の間に挿入されそれらの形状に沿うように、第二の部分が配置されている。したがって、有利なことに、このように形成された触媒装置の全体にわたり圧力低下は実質的に均一である。
【００１１】
当業者に公知である従来のその他の手段を用いて、組織状材料を、支持体の第一の部分の波形面に対して保持することができる。
【００１２】
「組織状材料」という用語は、本発明の意味においては、気体の通過を可能にする、線状および/または螺旋状の構成部分である、細片または針金の任意の集合体（assemblage）を意味すると理解される。この集合体は、例えば、細目金網、織布、編布、またはフェルト型であり、かつ製織、編組、縫製、刺繍などの様々な技術により得ることができる。細目金網が有利である。
【００１３】
「実質的に相同的かつ相補的な形状である2つの波形面」という用語は、本発明の意味においては、これらの2つの面が対面した場合に波形が相補的であるように構成された、類似した大きさおよび形状の波形、すなわち実質的に同一の表面積の増加βを有する波形を示している2つの面の任意の組合せを意味すると理解される。
【００１４】
本発明のその他の主題および利点は、以下の詳細な説明から、および添付の例示的図面を参照することにより、当業者に明らかになると考えられる。
【００１５】
本発明の支持体（2）はセラミックから製造され、その構造は、気体の通過を可能にする。これらのセラミックの例は、セラミック気泡またはセラミック複合体であるが、これらに限定されるわけではない。支持体（2）はハニカム構造を有することができる。「セラミック」という用語は、本発明の意味においては、有利なことに、特に蒸気を含む反応媒体中で生じる温度に、触媒白金細目金網が耐えることが可能である、任意の耐熱性材料を意味すると理解される。アンドルソフ法によるHCN合成における適用の場合、この温度は1200℃に達し得る。従って適切な材料は、アルミナを主成分とし、かつシリカ（10質量％〜60質量％）並びにマグネシウム、ジルコニウム、チタンおよびセリウムの酸化物（これらの構成成分それぞれについて1質量％〜20質量％）を可変的な割合で含むことができる。これらの材料は、1種または複数の下記の化合物を含むことができるが、これらに限定されるわけではない：二酸化ケイ素（シリカ、SiO2）、炭化ケイ素SiC、窒化ケイ素Si3N4、ホウ化ケイ素、ホウ窒化ケイ素、酸化アルミニウム（アルミナ, Al2O3）、アルミノケイ酸塩（3Al2O3-2SiO2）、アルミノボロシリケート、炭素繊維、酸化ジルコニウム（ZrO2）、酸化イットリウム（Y2O3）、酸化カルシウム（CaO）、酸化マグネシウム（MgO）およびコーディエライト（MgO-Al2O3-SiO2）。
【００１６】
以下のような特徴を有する、ステットナー（Stettner）社のセラミックであるStetta（登録商標）G29が有利に使用されると考えられる。
支持体（2）の形成のために使用されるこれらの材料は一般に、使用前に、成形、押出、凝集などの公知の技術に従い形成される。その後の操作条件に適合した力学特性を獲得するように、これらは引き続き高温（>1300℃）で焼成される。これらの操作の組み合わせは、それらに、例えば三方向に連絡したセル（気泡）の形状または円形もしくは多角形（正方形、長方形、六角形など）の断面を有するハニカムの形状で存在することができる、気体の通過を可能にする構造を与えるものでなければならない。
【００１８】
触媒として有効である組織状材料（1）は特に、白金族の触媒金属であり、白金、ロジウム、イリジウム、パラジウム、オスミウム、ルテニウムまたはこれらの金属の2種以上の混合物もしくは合金から調製されうる。白金または白金/ロジウム合金が有利である。あるいは、この触媒は、本明細書で前述したような白金族由来の触媒並びに、セリウム、コバルト、マンガン、マグネシウムおよびセラミックを含むがこれらに限定されるわけではない、少なくとも1つのどの他の材料で構成された混合物である。
【００１９】
支持体の面（6）および（7）の波形は、任意の形状、特に鋸歯波形であることができる。
【００２０】
鋸歯波形は、各波（corrugation）の高さ「h」およびふたつの波の間の距離「d」によって定義されると考えられる。従ってこの種類の波形により形成された表面積の増加αを、これらの2種のパラメータから、下記式により算出することができる（図2）。
【数１】
本発明における任意の種類の波形により作成された表面積の増加（β）は、少なくとも（α）と等しいと考えられ、約1.1〜約3の範囲内で選択されると考えられる。これは、α＝1.1が、表面積の10％の増加に相当するからである。この値以下では、この波形の利点ががあまり明らかでない。β＝3を上回ると、このような装置の使用は困難になる。本発明による鋸歯波形は、有利なことに、d=2hである二等辺三角形のプロフィールを有し、これにより約1.40のα比がもたらされ、従って約40％の表面積の増加がもたらされる。
【００２２】
本発明はまた、その断面にわたる、本発明による触媒装置を備えることを特徴とする、ほぼ円形の断面を有する気体媒質中の高温での発熱反応のための反応器にも関する。
【００２３】
また、本発明の触媒装置または反応器を使用することを特徴とする、アンモニア酸化またはHCN合成のような、高温での気体媒質中の反応法にも関する。
【００２４】
本発明の特定の態様において、本発明による方法はHCN合成であり、これは、反応後に少なくとも5容量％のHCNを含有する気体流れを得るために、炭化水素、有利なことにメタン、アンモニアおよび酸素を含有する気体混合物を、800℃〜1400℃の高温で、本発明による触媒装置を通過させる段階を含む。
【００２５】
本発明によるHCN合成法において使用される炭化水素は、置換もしくは未置換の、かつ脂肪族、環状もしくは芳香族の炭化水素、またはそれらの混合物であることができる。これらの炭化水素の例は、メタン、エチレン、エタン、プロピレン、プロパン、ブタン、メタノールおよびトルエンを含むが、これらに限定されるわけではない。有利な炭化水素はメタンである。
【００２６】
本発明はまた、組織状材料（1）が、支持体（2）の部分（3）の波形面（6）に対して、それらの形状に沿うために圧延され、およびそれが固定手段の助けを借りてその場に保持されることを特徴とする、本発明による触媒装置を製造するための方法に関する。
【００２７】
この固定手段は有利なことに機械的であって、支持体（2）の第二の部分（4）から構成されており、その波形面（7）は、支持体（2）の部分（3）の波形面（6）に対して配置された材料（1）の反対側の面を覆っている。
【００２８】
更により有利なことに、このようにして形成された組合せは、反応器の断面において実質的に均一である、わずかな圧力低下を生じる。
【００２９】
本発明による装置の具体的な概略例（図1）は、以下から構成される：
-波形細目金網（1）の組合せ；ならびに
-各々が波形面（6）および（7）を有する2つの部分（3）および（4）における波形セラミック支持体（2）。
【００３０】
細目金網（1）は、支持体（2）の部分（3）および（4）の2つの面（6）および（7）の間に配置されている。
【００３１】
支持体（2）の部分（3）および（4）は、円形または多角形（正方形、長方形、六角形など）の断面をもつハニカム構造を有するセラミックから製造されている。
【００３２】
本発明による触媒装置調製の実施例
本発明による支持体（2）は、焼成前（成形段階中）または焼成後のいずれかにおいて、三角形断面を有する角柱（prism）と共に集合して密着することにより、波形の形状となることができる。
【００３３】
触媒装填材料（charge）を構成する白金細目金網（1）の組合せが、引き続き波形支持体（2）の2つの層（3）および（4）の間に挿入される。この位置決め操作は、支持体の部分（3）の波形に適用される楕円形の細目金網（1）の組合せを、支持体（2）の波形部分（3）へ圧延することにより実行され、支持体は、円形の断面を持つ反応器の基部を構成する中空の煉瓦（11）上に予め配置されている。楕円形細目金網の幅は、反応器の内径に相当している。長さは、予め定められた係数βを掛けた幅値と等しい。波形材料の上層（4）は、細目金網（1）の機械的固定を可能にする一方で、露出された表面全体の組合せに均一な圧力低下を与える。遮熱材（heat shield）（10）が、このようにして形成された触媒装置上にその後付着される。これは、反応および全ての活性化エネルギーを細目金網（1）表面に最も近い地点に制限することを可能にする。中空の煉瓦（11）は、それら自身が、耐火セメント（13）で構成されている反応器のボイラー管（12）上に配置されている。
【００３４】
性能
本発明による触媒装置の使用は、同一の反応器に関して、触媒と反応器の間の接触用の表面積を増大することを可能にする。これは、反応器の同一の全処理量に関して、生産性の改善および最小かつ実質的に一定の圧力低下をもたらす。このような装置は反応条件に耐え、特に機械的変形を受けないので、それにより、より長期にわたる生産行動（production campaign）がますます可能になる。
【００３５】
以下の表により、本発明による触媒装置と、先行技術の代表的システムとの性能の比較が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の触媒装置の具体的概略例を表す。
【図２】 鋸歯波形により作成された表面積の増加（α）の計算を可能にするパラメータを表す。
Claims (16)
- 以下の（イ）及び（ロ）を含み、かつ、組織状材料（1）が、支持体（2）の第一部分（3）の波形面（6）に対して保持されかつその形状に沿うように配置されており、かつ更に前記波形が、鋸歯波形である、高温での気体媒質中の反応を実行するための触媒装置：
（イ）反応の触媒として有効である、少なくとも1個の組織状材料（1）； および
（ロ）その構造が気体の通過を可能にしている、少なくとも1個のセラミック部分（3）を含む支持体（2）であって、前記気体が、該支持体の断面方向に通過し、前記鋸歯波形により作成された、平坦表面に対する表面積の増加（β）が、鋸歯波形について下記式：
（上記式中、ｈは、各波（corrugation）の高さを意味し、ｄは、ふたつの波の間の距離を意味する。）
により算出された表面積の増加（α）と等しい定義を有し、かつ1.1〜3の間であるように、支持体（2）の第一部分（3）が波形面（6）を有する支持体（2）。 - 高温での気体媒質中の反応が、HCN合成またはアンモニア酸化である、請求項1記載の触媒装置。
- 前記組織状材料（1）を支持体（2）の第一部分（3）の波形面（6）に対して保持することを可能にする手段が、その構造が気体の通過を可能にするセラミック支持体（2）の第二部分（4）で構成され、前記第二部分（4）が、前記第一部分（3）の波形面（6）と実質的に相同的かつ相補的である波形面（7）を有し、かつ波形面（6）および波形面（7）が対面して前記組織状材料（1）が該波形面（6）および波形面（7）の間に挿入されそれらの形状に沿うように、前記第二部分（4）が配置されることを特徴とする、請求項1または2記載の触媒装置。
- 全体にわたり圧力低下が均一であることを特徴とする、請求項3記載の触媒装置。
- 支持体（2）がハニカム構造を有することを特徴とする、請求項1から4のいずれか一項記載の触媒装置。
- 表面積の増加βが1.4であることを特徴とする、請求項1から5のいずれか一項記載の触媒装置。
- 材料（1）が細目金網であることを特徴とする、請求項1から6のいずれか一項記載の触媒装置。
- 触媒装置の断面にわたる請求項1から7のいずれか一項記載の触媒装置を含むことを特徴とする、ほぼ円形の断面を有する気体媒質中の高温での発熱反応のための反応器。
- 発熱反応がHCN合成であることを特徴とする、請求項8記載の反応器。
- 装置が、反応器の基部を構成している中空の煉瓦（11）上に配置され、かつ遮熱材により被覆されていることを特徴とする、請求項9記載の反応器。
- 請求項1から7のいずれか一項記載の触媒装置に気体混合物を通過させることを特徴とする、HCN合成のための高温での気体媒質中の反応法。
- 請求項8から10のいずれか一項記載の反応器に気体混合物を通過させることを特徴とする、HCN合成のための高温での気体媒質中の反応法。
- HCNの合成に使用するための、高温での気体媒質中の反応法であって、該反応法による反応後に少なくとも5容量％のHCNを含有する気体流が得られるように、炭化水素を含有する気体混合物を、800℃から1400℃の間の温度で、請求項1から7のいずれか一項記載の触媒装置を通過させる段階を含むことを特徴とする、方法。
- 気体混合物が、メタン、アンモニアおよび酸素を含有する、請求項13記載の方法。
- 波形支持体（2）の第一部分（3）の波形面（6）の形状に沿っており、かつ固定手段の助けを借りてその場に保持されるように、組織状材料（1）が、それらに対して圧延されることを特徴とする、請求項1から7のいずれか一項記載の触媒装置の製造法。
- 固定手段が、機械的であり、かつ支持体（2）の第二部分（4）で構成され、該第二部分（4）の波形面（7）は、支持体（2）の第一部分（3）の波形面（6）に対して配置された材料（1）の反対表面を覆っている、請求項15記載の方法。
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