JP5531070B2 - 触媒取り出し用ガス噴射装置及び触媒取り出し方法 - Google Patents

Description

本発明は、触媒が充填されているリアクター内から、触媒を外部へ取り出すための触媒取り出し方法及び該触媒取り出し方法を実施するために用いられる触媒取り出し用ガス噴射装置に関する。

従来、石油を精製する製油所等のリアクターでは、リアクター内に充填されている固体触媒の交換においては、リアクターの上部を開放した後、人が、リアクターの上部よりリアクター内に入り込み、内部の触媒層を細かく崩してから、崩れた触媒を、リアクターの底部近傍に付設されているドレン管から、外部へ排出することによって、触媒の取り出しが行われていた。

しかし、このような触媒の取り出し方法では、人がリアクター内に入り込んで作業をするため、非常に作業時間が長くなるという問題、また、不活性ガスの雰囲気で作業するため、危険な作業であるという問題があった。

従って、本発明の課題は、触媒が充填されているリアクターから、簡便に触媒を取り出す方法を提供することにある。

上記従来技術における課題は、以下に示す本発明により解決される。
すなわち、本発明（１）は、下側にガスを噴射するための噴射口を有し、上下方向に移動可能且つ回転筒部の中心軸周り方向に回転可能に固定部に取り付けられている回転筒部と、該回転筒部をリアクターの上部に固定するための固定部と、該回転筒部の上側に取り付けられている不活性ガスの供給手段と、からなる触媒取り出し用ガス噴射装置を提供するものである。

また、本発明（２）は、前記回転筒部の下側に、前記噴射口を有する噴射部が取り付けられており、該噴射部は、前記回転筒部の中心軸に対して傾いている回転軸を中心に回転可能に、前記回転筒部に取り付けられていることを特徴とする（１）の触媒取り出し用ガス噴射装置を提供するものである。

また、本発明（３）は、前記噴射部は、ガス加圧による回転操作又は操作ロッドによる回転操作が可能であり、該回転操作を行うための操作部が、前記固定部より上に設けられていることを特徴とする（１）又は（２）いずれかの触媒取り出し用ガス噴射装置を提供するものである。

また、本発明（４）は、触媒が充填されているリアクターの上部を開放し、触媒層の上部から下部まで中心部の触媒を取り出し、触媒取り出し用ガス噴射装置の回転筒部の挿入空間を作り、次いで、該触媒取り出し用ガス噴射装置の回転筒部の挿入空間に、（１）〜（３）いずれかの触媒取り出し用ガス噴射装置の回転筒部を挿入し、該リアクターの上部に、該触媒取り出し用ガス噴射装置を固定し、次いで、不活性ガス供給手段より不活性ガスを供給することにより、該触媒に該不活性ガスを噴射して該触媒層を崩すと共に、崩れた触媒を、該リアクターのドレン管から排出して、該リアクター内の該触媒を外部へ取り出すことを特徴とする触媒取り出し方法を提供するものである。

本発明によれば、触媒が充填されているリアクターから、簡便に触媒を取り出す方法を提供することができる。

本発明の触媒取り出し方法の形態例が実施されるリアクターを示す模式図である。 図１のリアクターの端面図である。 本発明の触媒取り出し方法の形態例を説明するための模式図である。 本発明の触媒取り出し方法の形態例を説明するための模式図である。 本発明の触媒取り出し方法の形態例を説明するための模式図である。 図５に示す触媒取り出し用ガス噴射装置の噴射部の拡大図である。 本発明の触媒取り出し方法の形態例を説明するための模式図である。 本発明の触媒取り出し方法の形態例を説明するための模式図である。 本発明の触媒取り出し方法の形態例を説明するための模式図である。 本発明の触媒取り出し方法の形態例を説明するための模式図である。 触媒取り出し用ガス噴射装置の噴射口の形態例の模式図である。

本発明の触媒取り出し方法及び本発明の触媒取り出し用ガス噴射装置について、図１〜図１０を参照して説明する。図１〜図５及び図７〜図１０は、本発明の触媒取り出し方法の形態例を説明するための模式図である。また、図６は、図５に示す触媒取り出し用ガス噴射装置の噴射部の拡大図である。図１は、リアクターを外側から見た図であり、図２〜図５及び図７〜図１０は、リアクターを垂直方向に切ったときの端面を示す図である。図５及び図７〜図１０では、触媒取り出し用ガス噴射装置を側面図で示している。

図１に示すリアクター１は、原料供給管３よりリアクター内に反応原料を供給して、リアクターの内部に充填されている固体触媒に反応原料を接触させて、反応原料の反応を行い、反応後の生成物を生成物排出管５から排出するための反応装置である。リアクター１では、リアクター１のリアクター上部フランジ２と、原料供給管側フランジ４とが、締め付けられることにより、リアクター１に原料供給管３が取り付けられており、リアクター１の下側には、生成物排出管５が取り付けられている。また、リアクター１の下部には、固体触媒を取り出すためのドレン管６が取り付けられている。なお、リアクター１で反応が行われている間は、ドレン管６は閉じられている。

図２に示すように、リアクター１の内部には、触媒１１が充填されており、触媒層１２が形成されている。この触媒層１２の下側は、リアクター１の内部下側に設置されている下側触媒層仕切り部１３により仕切られており、また、触媒層１２の上側は、リアクター１の内部上側に設置されている上側触媒層仕切り部１４により仕切られている。上側触媒層仕切り部１４には、仕切り部中心蓋１５が取り付けられている。なお、図２に示すリアクター１では、触媒層１２を形成する触媒は全て、触媒層１２の左上に示す触媒１１ように、球状、粒状、紛体状、不定形等の触媒であるが、説明及び作図の都合上、一部のみ触媒１１を記載し、それ以外の触媒１１が存在している部分を、斜線で示した。

リアクター１からの触媒１１の取り出しは、例えば、以下のようにして行われる。先ず、リアクター１への反応原料の供給を止め、内部を窒素ガスで充満させて、リアクター１を放冷して、触媒取り出しの準備を行う。

次いで、図３に示すように、原料供給管３を取り外して、リアクター１の上部を開放し、更に、仕切り部中心蓋１５を取り外して、触媒層１２の上側の少なくとも中心部の触媒が開放され、中心部の触媒の取り出しが可能な状態にする。なお、触媒層の上側の中心部とは、触媒層を上側から見たときの中心及びその近傍のことである。

次いで、図４に示すように、触媒層１２の上部から下部までの中心部の触媒を取り出して、触媒層１２の中心部の上部から下部に亘って、触媒取り出し用ガス噴射装置の回転筒部の挿入空間１６を形成させる。

次いで、図５に示すように、触媒取り出し用ガス噴射装置の回転筒部の挿入空間１６に、触媒取り出し用ガス噴射装置１０の回転筒部２１を挿入し、リアクター１のリアクター上部フランジ２に、触媒取り出し用ガス噴射装置１０の固定部２３を固定することにより、触媒取り出し用ガス噴射装置１０をリアクター１に固定する。

この触媒取り出し用ガス噴射装置１０は、回転筒部２１と、噴射部２２と、固定部２３と、不活性ガス供給管２４と、からなる。回転筒部２１は、上下方向に移動可能且つ回転筒部の中心軸２６周り方向に回転可能に固定部２３に取り付けられている。回転筒部２１の下側には、ガスを噴射するための噴射口２５を有する噴射部２２が取り付けられており、また、回転筒部２１の上側には、回転筒部２１内に不活性ガスを供給するための不活性ガス供給管２４が取り付けられている。なお、回転筒部の中心軸とは、回転筒部を上から見たときの中心が、上下方向（筒部の伸長方向）に伸長した軸のことであり、また、回転筒部の中心軸周り方向とは、回転筒部の中心軸を中心とする円周の方向ということを指す。

回転筒部２１が、回転筒部の中心軸２６周り方向に回転することにより、噴射口２５の位置が、回転筒部の中心軸２６と垂直且つ回転筒部の中心軸２６を中心とする円の円周方向に移動するので、噴射口２５を、リアクター１の内側に対して、周方向に全周に亘って移動させながら向けることができる。

図６に示すように、噴射部２２は、回転筒部２１の中心軸２６に対して傾いている回転軸２７を中心に、回転可能なように、回転筒部２１の下側に取り付けられている。このことにより、噴射口２５から噴射される不活性ガス２８の水平方向に対する噴射角が変更可能となる。例えば、図６に示す形態例では、噴射部２２が、実線で示す位置にあるときは、噴射口２５は水平方向より下に向くので、不活性ガス２８は、水平方向より下向きの噴射角で噴射され、また、噴射部２２が、点線で示す位置にあるときは、噴射口２５は水平方向より上に向くので、不活性ガス２８は、水平方向より上向きの噴射角で噴射される。更に、回転位置を適宜選択することにより、噴射角を調節することができる。

回転筒部２１の内部構造は、回転筒部２１の上側から供給された不活性ガスを噴射口２５まで導くことが可能な構造である。例えば、回転筒部２１そのものが不活性ガス２８の供給管となる構造であってもよいし、あるいは、回転筒部２１の内側に不活性ガスの誘導管が設けられている二重管構造であってもよい。

噴射部２２は、例えば、ガス加圧による回転操作により回転可能となっていてもよいし、操作ロッドによる回転操作により回転可能となっていてもよい。ガス加圧による回転操作としては、例えば、ガスの圧力で噴射部２２に付設されているタービン部を動かすことにより、噴射部２２を回転させる操作が挙げられる。また、操作ロッドによる回転操作としては、例えば、回転筒部の内側に設置される操作ロッドの上下移動で、噴射部２２に付設されている回転ギアを回転させることにより、噴射部２２を回転させる操作が挙げられる。

噴射部２２が、ガス加圧による回転操作又は操作ロッドによる回転操作により回転可能となっている場合、その回転操作を行うための操作部は、固定部２３より上側に設けられている。

回転筒部２１の内部には、回転筒部２１の下側に取り付けられている噴射部２２を、ガスの圧力で回転軸２７周り方向に回転させるためのガスの供給管が設けられていてもよいし、上下移動により回転軸２７周り方向に回転させるための操作ロッドが設けられていてもよい。

次いで、図７及び図８に示すように、噴射部２２の位置がリアクター１内の下の方にある状態で、回転筒部２１を回転筒部の中心軸２６周り方向に回転させながら、不活性ガス供給管２４より不活性ガス２８を回転筒部２１内に供給することにより、回転筒部２１を通して噴射口から、触媒に向かって不活性ガス２８を噴射して、回転筒部の中心軸２６周り方向に全周に亘って、触媒層１２の下側を崩していく。このことにより、図８に示すように、触媒１１が、リアクター１の底部に崩れ落ちる。

触媒取り出し用噴射装置１０を通って、リアクター１内に供給された不活性ガス２８は、ドレン管６より、リアクター１外へと排出される。このとき、不活性ガス２８に伴われて、リアクター１の底部に崩れ落ちた触媒１１が、ドレン管６を通って、リアクター１外へと排出される。このことにより、触媒１１が、リアクター１外へと取り出される。

そして、図９及び図１０に示すように、噴射口から不活性ガス２８を噴射させながら、回転筒部２１を回転筒部の中心軸周り方向に回転させて、噴射部２２を回転筒部の中心軸周り方向に回転させ、且つ、回転筒部２１を上へさせることにより、噴射口２５の向きを回転筒部の中心軸周り方向に変化させつつ、噴射口２５の上下方向の位置を下から上へと変化させて、触媒層１２を下側から上に向かって順に崩していく。このとき、図１０に示すように、触媒層１２の上側を崩すために、噴射部２２を回転させて、噴射口を水平方向より上に向け、不活性ガス２８を水平方向より上に向けて噴射する。不活性ガス２８の触媒層１２への噴射と同時に、リアクター１内に供給した不活性ガス２８をドレン管６から排出することにより、不活性ガス２８に伴わせて、触媒１１をドレン管６から取り出す。

このようにして、触媒層１２の全てを崩し、崩れ落ちた触媒１１をリアクター１外へと取り出す。

本発明の触媒取り出し用ガス噴射装置は、下側にガスを噴射するための噴射口を有し、上下方向に移動可能且つ回転筒部の中心軸周り方向に回転可能に固定部に取り付けられている回転筒部と、該回転筒部をリアクターの上部に固定するための固定部と、該回転筒部の上側に取り付けられている不活性ガスの供給手段と、からなる触媒取り出し用ガス噴射装置である。

本発明の触媒取り出し用ガス噴射装置では、回転筒部を、回転筒部の中心軸周り方向に回転させることにより、その下側に設けられている噴射口を、回転筒部の中心軸に垂直な円の周方向に回転させることができる。また、回転筒部を、上下方向に移動させることにより、噴射口を上下方向に移動させることができる。そのため、回転筒部は、固定部に、上下方向に移動可能且つ回転筒部の中心軸周り方向に回転可能に取り付けられている。

回転筒部は、回転筒部の上側から供給された不活性ガスを、噴射口まで導くための管であるので、不活性ガスを噴射口まで誘導可能な構造であれば、特に制限されない。

噴射口は、回転筒部の下側に形成される。図５に示す形態例では、回転筒部の下側に噴射部が取り付けられ、その噴射部に噴射口が設けられることにより、回転筒部の下側に噴射口が形成されているが、これに制限されるものではない。例えば、図１１に示すように、回転筒部３１の下側の側面に、水平方向に筒状の噴射部３３が取り付けられることにより、噴射口３２が、回転筒部３１の下側に形成されている形態例が挙げられる。

噴射口の形成位置は、特に制限されない。また、図５に示す形態例のように、噴射口から噴射される不活性ガスの水平方向に対する噴射角が変更可能なような形態であっても、図１１に示す形態例のように、噴射口から噴射される不活性ガスの水平方向に対する噴射角が一定な形態であってもよい。また、噴射口から噴射される不活性ガスの水平方向に対する噴射角は、適宜選択される。

本発明の触媒取り出し方法は、触媒が充填されているリアクターの上部を開放し、触媒層の上部から下部まで中心部の触媒を取り出し、触媒取り出し用ガス噴射装置の回転筒部の挿入空間を作り、次いで、該触媒取り出し用ガス噴射装置の回転筒部の挿入空間に、本発明の触媒取り出し用ガス噴射装置の回転筒部を挿入し、該リアクターの上部に、該触媒取り出し用ガス噴射装置を固定し、次いで、不活性ガス供給手段より不活性ガスを供給することにより、該触媒に該不活性ガスを噴射して該触媒層を崩すと共に、崩れた触媒を、該リアクターのドレン管から排出して、該リアクター内の該触媒を外部へ取り出すことを特徴とする触媒取り出し方法である。

本発明の触媒取り出し方法が実施されるリアクターは、リアクター内に反応原料を供給し、リアクターの内部に充填されている固体触媒に反応原料を接触させることより、反応原料の反応を行い、反応後の生成物をリアクター内から排出するための反応装置である。

リアクターで行われる反応としては、特に制限されず、リアクターとしては、ナフサ水素化精製用リアクター、灯軽油水素化脱硫用リアクター、減圧軽油水素化脱硫用リアクター、重油水素化脱硫用リアクター等が挙げられる。

リアクターに充填されている触媒は、固体触媒であり、その形状は、特に制限されず、例えば、球状、粒状、紛体状、不定形等が挙げられる。触媒の大きさは、特に制限されず、通常、１〜３ｍｍである。そして、リアクターには、固体触媒が充填されて、触媒層が形成されている。

不活性ガスとしては、例えば、窒素ガスが挙げられる。不活性ガスの供給量は、適宜選択される。

触媒取り出し用ガス噴射装置の回転筒部の挿入空間の形成方法は、特に制限されず、例えば、ドリル等で穿孔して触媒層の上部から徐々に崩し、触媒層の下部まで、孔を貫通させることにより行われる。この貫通作業では、孔の開放口径は約２００ｍｍ程度とされる。

リアクターにおいて、ドレン管は、触媒層を形成している固体触媒を崩した後に、崩れた固体触媒を外部へ取り出すための管であるが、本発明の触媒取り出し方法では、不活性ガスを用いて、ドレン管から崩れた触媒を取り出す。

１ リアクター
２ リアクター上部フランジ
３ 原料供給管
４ 原料供給管側フランジ
５ 生成物排出管
６ ドレン管
１０ 触媒取り出し用ガス噴射装置
１１ 触媒
１２ 触媒層
１３ 下側触媒層仕切り部
１４ 上側触媒層仕切り部
１５ 仕切り部中心蓋
１６ 触媒取り出し用ガス噴射装置の回転筒部の挿入空間
２１、３１ 回転筒部
２２、３３ 噴射部
２３ 固定部
２４ 不活性ガス供給管
２５、３２ 噴射口
２６ 回転筒部の中心軸
２７ 回転軸
２８ 不活性ガス

Claims (4)

1. 下側にガスを噴射するための噴射口を有し、上下方向に移動可能且つ回転筒部の中心軸周り方向に回転可能に固定部に取り付けられている回転筒部と、該回転筒部をリアクターの上部に固定するための固定部と、該回転筒部の上側に取り付けられている不活性ガスの供給手段と、からなる触媒取り出し用ガス噴射装置。
2. 前記回転筒部の下側に、前記噴射口を有する噴射部が取り付けられており、該噴射部は、前記筒部の中心軸に対して傾いている回転軸を中心に回転可能に、前記回転筒部に取り付けられていることを特徴とする請求項１記載の触媒取り出し用ガス噴射装置。
3. 前記噴射部は、ガス加圧による回転操作又は操作ロッドによる回転操作が可能な構造を有し、該回転操作を行うための操作部が、前記固定部より上に設けられていることを特徴とする請求項１又は２いずれか１項記載の触媒取り出し用ガス噴射装置。
4. 触媒が充填されているリアクターの上部を開放し、触媒層の上部から下部まで中心部の触媒を取り出し、触媒取り出し用ガス噴射装置の回転筒部の挿入空間を作り、次いで、該触媒取り出し用ガス噴射装置の回転筒部の挿入空間に、請求項１〜３いずれか１項記載の触媒取り出し用ガス噴射装置の回転筒部を挿入し、該リアクターの上部に、該触媒取り出し用ガス噴射装置を固定し、次いで、不活性ガス供給手段より不活性ガスを供給することにより、該触媒に該不活性ガスを噴射して該触媒層を崩すと共に、崩れた触媒を、該リアクターのドレン管から排出して、該リアクター内の該触媒を外部へ取り出すことを特徴とする触媒取り出し方法。