JP7438189B2 - 所定の圧力を担う装置ジャケット部と内部に配置された骨組体系物から構成される装置 - Google Patents
所定の圧力を担う装置ジャケット部と内部に配置された骨組体系物から構成される装置 Download PDFInfo
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Description
ライニングの電気的絶縁性が十分に確保されていない。
好ましくは、横向きブリッジは、底面が多角形である正多角柱、又は底面が円である均質な円柱を形成する。
・炭化水素を水蒸気及び/又は二酸化炭素で改質する合成ガスの調製、炭化水素の熱分解による水素と熱分解炭素の同時生成。好適な担体材料は、特に炭素質顆粒、炭化ケイ素含有顆粒、ニッケル含有金属顆粒である。
・メタン及びアンモニアから、又はプロパン及びアンモニアからのシアン化水素の調製。好適な担体材料は、特に炭素質顆粒である。
・炭化水素の蒸気分解によるオレフィンの調製。好適な担体材料は、特に炭素質顆粒、炭化ケイ素含有顆粒である。
・メタンのカップリングによるエチレン、アセチレン、ベンゼンの調製。
・アルカンの触媒脱水素によるオレフィンの調製、例えばプロパンからのプロピレン又はブタンからのブテンの調製。好適な担体材料は、特に、脱水素触媒で被覆された炭化ケイ素含有顆粒、又は鉄含有成形体である。
・エチルベンゼンの触媒脱水素によるスチレンの調製。好適な担体材料は、特に脱水素触媒で被覆された炭化ケイ素含有顆粒、又は鉄含有成形体である。
・アルカン又はオレフィンの触媒脱水素によるジオレフィンの調製、例えばブテンから又はブタンからのブタジエンの調製。好適な担体材料は、特に、脱水素化触媒で被覆された炭化ケイ素含有顆粒、又は鉄含有成形体である。
・アルコールの触媒脱水素によるアルデヒドの調製、例えばメタノールからの無水ホルムアルデヒドの調製。好適な担体材料は、特に、脱水素触媒で被覆された銀含有顆粒又は炭化ケイ素含有顆粒、又は鉄含有成形体である。
・CO2と炭素からBoudouard反応によるCOの調製。適当な担体材料は、特に炭素質顆粒である。
・触媒上での触媒水熱分解による水素及び酸素の調製。好適な担体材料は、特に、開裂触媒、例えばフェライトで被覆された炭化ケイ素含有顆粒又は鉄含有顆粒である。
先行技術:
工業用反応器に耐火コンクリートの多層ライニングを施した。反応ゾーンの直径は3000mmであった。ベッドに電気を供給するための電極は、3000mm間隔で離れて垂直に配置されていた。ライニングは以下の層で構成されていた:
本実施例は、本発明の解決策の最も簡単な構成を示すものである。抵抗加熱床を有する移動床反応器は、例えば炭化水素の熱分解に使用される。反応ゾーンの直径は3000mmである。床に電力を供給するための電極は、互いに3000mmの間隔をおいて垂直に配置されている。所定の圧力を担う反応器ジャケット部は、内径3100mmを有する。反応器シェルの外側には冷却コイルが設置されており、ジャケット部温度は最高50°Cに制御されるように冷却コイルには水が流される。反応ゾーンはモジュール式骨組で囲まれている。骨組のブリッジは、OCMCで作られている。骨組は、横向きブリッジの列で構成されており、それぞれが側方ブリッジによって支持されている。すべてのブリッジの厚さは3mmである。骨組は、6つのセグメントと互いに重なった5つの層を有している。隣接するセグメントの横向きブリッジは、円周方向に互いに重なり合っている。重ね継手は、熱安定性の高いセメントで充填され、リベットで接続されている。その結果、骨組は、骨組と所定の圧力を担う反応器ジャケット部の間の環状空間から反応ゾーンの防塵閉鎖を形成する。CO2 が、骨組と所定の圧力を担う反応器ジャケット部との間の環状空間内に、パージガスとして流れる。反応ゾーンの中心部の温度は1400℃である。骨組の温度は425℃である。この解決策は、コンパクトで軽量な設計が注目に値する。反応ゾーンは、所定の圧力を担うジャケット部で囲まれた断面積の93.5%を占めている。OCMCブリッジで構成される骨組の質量は250kgである。さらに、骨組は、所定の圧力を担う反応器の壁に対する反応ゾーンの電気絶縁としての機能を果たす。同時に、骨組は、わずかな断熱効果を有している。その結果、骨組の内部では十分な低温が確立され、炭素質堆積物に対して骨組が清潔に保たれる。これにより、プロセスの信頼性の高い定常運転モードが可能となる。
本実施例は、OCMCブリッジからなる骨組を想定した本発明の解決策の構成を示している。抵抗加熱床を有する移動床反応器は、例えば炭化水素の熱分解に使用される。反応ゾーンの直径は3000mmである。床に電力を供給するための電極は、互いに3000mmの間隔をおいて垂直に配置されている。所定の圧力を担う反応器ジャケット部は、内径3700mmを有する。反応器ジャケット部は、外側が絶縁されていない。反応ゾーンは、OCMCブリッジの骨組で囲まれている。骨組は、円周方向に12個のセグメントと、重ねて配置された10個の層を含んでいる。各セグメント内の各層は、側方ブリッジによってそれぞれ支持された60列の横向きブリッジを含んでいる。反応ゾーンと直接接触する内側の列の横向きブリッジの厚さは3mmである。これらの横向きブリッジの内側は、プラズマ溶射された保護層でコーティングされている。内側の列の隣接するセグメントの横向きブリッジは、円周方向に互いに重なり合っている。重ね継手は、熱安定性の高いセメントで充填され、リベットで接続されている。他の列では、横向きブリッジの厚さはそれぞれ1mmであり、半径方向に互いに2mmの距離にある。これらの横向きブリッジの端部は固定されていない。側方ブリッジの厚さは3mmである。CO2は、骨組と所定の圧力を担う反応器ジャケット部の間の環状空間内にパージガスとして流れる。この解決策は、比較的軽量で機械的堅牢性に優れた設計が注目に値する。骨組全体は、延性があり熱衝撃に耐性のあるOCMCで構成されている。互いに挿入されたブリッジは、熱応力から生じる変形を同時に補償できる機械的に安定な骨組を形成する。骨組の質量は、反応器長さで約1.6tn/mである。さらに、骨組は、所定の圧力を担う反応器の壁に対する反応ゾーンの電気絶縁としての機能を果たす。さらに、骨組は、内側から外側に向かって一列に配置され放射線遮蔽として機能する横向きブリッジによって、断熱材料としても有効である。横向きブリッジ間の距離が狭いため、ガス層が滞留し、断熱作用が助長されている。反応ゾーンの中心温度は1350℃である。骨組の内側の温度は1200℃である。断熱による熱損失は、反応器長さで45kW/mである。所定の圧力を担う反応器ジャケット部の温度は85℃である。
本実施例は、基本構成と直接比較できる本発明の解決策を示したものである。これは、半径方向に3層からなる厚さ320mmのライニングである。内層は、製造元Morgan Advanced Materials Haldenwanger GmbHからのHALFOAMで構成されている。2層目は、製造元Etex Building Performances GmbHからのPROMATON 28タイプの成形レンガで構成されている。3層目は、同じ製造者からのPROMATON 26タイプの成形レンガで構成されている。レンガはストレッチャーボンドとして敷設されている。OCMC骨組は、円形断面を有する18個のセグメントで構成されている。1個のセグメントは、1つの側方ブリッジと2つの横向きブリッジから構成されている。内側横向きブリッジは3.63mの直径を有し、ライニングの内層を取り囲んでいる。外側横向きブリッジは4.09mの直径を有し、ライニングの2つの外層を取り囲んでいる。ライニングの質量は約3.35tn/mである。外側横向きブリッジと反応器壁の間には、幅20mmの隙間が形成されている。移動床の中心温度は約1500℃である。表は、ライニングの半径方向の温度進行を示している。
1.移動床断面にわたる温度場は、軸と壁の温度差ΔT=73Kより均質である。
2.第1ライニング層の外側の温度は、OCMC材料で作られた支持骨組が定常的にその有利な機械的特性を保持するように、1200℃を十分下回る温度にまで低下する。さらなる利点は、反応器壁の温度が低いことである。これらの利点は、K99アルミナ製の耐火レンガと比較して、HALFOAMの優れた断熱特性に帰趨させることができる。
本実施例は、断熱効果及び質量に関して本発明の解決策の最適化されたバージョンを示している。これは、半径方向に4層からなる厚さ320mmのライニングである。2つの内層は、製造元Morgan Advanced Materials Haldenwanger GmbHからのHALFOAMで構成されている。3層目は、製造元Etex Building Performances GmbHからのPROMATON 28タイプの成形レンガで構成されている。第4の層は製造元Etex Building Performances GmbHからのMICORTHERM PANELで構成され、これらは外側の横向きブリッジの外側に接合されている。レンガはストレッチャーボンドとして敷設されている。OCMCフレームワークは、円形の断面を有する18個のセグメントで構成されている。1個のセグメントは、1つの側方ブリッジと2つの横向きブリッジから構成されている。内側の横向きブリッジは3.63mの直径を有し、ライニングの2つの内層を取り囲んでいる。外側の横向きブリッジは4.03mの直径を有し、ライニングの第3層を取り囲んでいる。ライニングの質量は約3.2tn/mである。外側の横向きブリッジと反応器壁の間には、幅20mmの隙間が形成されている。移動床の中心温度は約1500℃である。表は、ライニングの半径方向の温度進行を示している。
Claims (16)
- 少なくとも1つの所定の圧力を担う装置ジャケット部と、該装置ジャケット部の内部に配置された少なくとも1つのモジュール式骨組体系物から構成され、該モジュール式骨組体系物は、2つの異なるブリッジ種類から構成されている装置であって、
複数の横向きブリッジが少なくとも1つの角柱又は円柱を形成し、及び複数の側方ブリッジが、前記角柱又は前記円柱の内部に突出し、前記横向きブリッジ及び前記側方ブリッジが、相互に入り込んだ状態に差込可能であり、及び/又は1つ以上の接続要素の助けを借りて接続可能であり、前記ブリッジの材料はセラミック繊維複合材料を含むことを特徴とする装置。 - 前記モジュール式骨組体系物は自立型であることを特徴とする請求項1に記載の装置。
- 前記ブリッジの材料は、繊維複合酸化材料を含むことを特徴とする請求項1又は2に記載の装置。
- 前記横向きブリッジが、波形、角度付き若しくは平面状のシートの形態、又は円柱のシェルの形態をとり、及び前記側方ブリッジが、波形又は平面状のシートの形態をとることを特徴とする請求項1~3のいずれか1項に記載の装置。
- 前記装置は、前記横向きブリッジから形成され、相互に重ねて配置されている複数の層を有することを特徴とする請求項1~4のいずれか1項に記載の装置。
- 放射方向に見て、複数の平行な、又は中心を同じくする楕円円弧状の横向きブリッジが使用され、該横向きブリッジが上面視において、相互に内側に配置された多角形又は相互に内側に配置された楕円形として配置されていることを特徴とする請求項1~5のいずれか1項に記載の装置。
- 円周方向に隣接する前記横向きブリッジの間の隙間に、分離ブリッジが差込み可能であることを特徴とする請求項1~6のいずれか1項に記載の装置。
- 前記横向きブリッジの相互に重なって配置された2つの層の間に、平面ブリッジが挿入可能であることを特徴とする請求項1~7のいずれか1項に記載の装置。
- 前記装置が、基礎部によって支持されており、及び解除可能な接続手段によって前記基礎部に接続されていることを特徴とする請求項1~8のいずれか1項に記載の装置。
- 前記装置は、前記モジュール式骨組体系物内に配置された耐火レンガのライニングを有することを特徴とする請求項1~9のいずれか1項に記載の装置。
- 前記骨組体系物は複数のボックスに分割されることができ、1つの前記ボックスは、放射方向に見て、2つの隣接して平行な、又は中心を同じくする楕円円弧状の横向きブリッジ、及び対応する側方ブリッジ、及び周囲方向に隣接する前記横向きブリッジの間の間隙部、ないしは有利なことには、この間隙部に差し込まれた前記分離ブリッジによって囲まれており、及び
前記ボックスはそれぞれ1~2000個の耐火レンガ又は触媒で充填され、及び前記レンガは垂直及び水平方向に層状に配置され、及び
前記レンガと前記ボックスの間の境界を付けるブリッジが、間隙であることを特徴とする請求項10に記載の装置。 - 前記耐火レンガの前記ライニングは、放射方向に連続して配置され、
(i)発泡セラミック、
(ii)焼結鋳造又は押出セラミック、又は、
(i)発泡セラミック、(ii)焼結鋳造又は押出セラミック及び(iii)圧縮セラミック繊維、又は、
(i)発泡セラミック、(ii)焼結鋳造又は押出セラミック、(iii)圧縮セラミック繊維及び(iv)真空成形された繊維板又は微孔質ヒュームドシリカ
を含む板から構成された複数のレンガパッキングを含むレンガアセンブリを含むことを特徴とする請求項10又は11に記載の装置。 - 前記レンガと前記隣接するブリッジとの間の隙間、及び/又は周囲方向に隣接する前記レンガパッキングの間の隙間は、断熱マットで少なくとも部分的に充填されていることを特徴とする請求項10~12のいずれか1項に記載の装置。
- 前記モジュール式骨組体系物と前記所定の圧力を担う装置ジャケット部との間には、連続的な隙間が存在することを特徴とする請求項1~13のいずれか1項に記載の装置。
- 前記隙間は、有向ガス流によってパージされることを特徴とする請求項14に記載の装置。
- 請求項1~15のいずれか1項に記載の装置の使用であって、
- 炭化水素を水蒸気及び/又は二酸化炭素で改質することによる合成ガスの調製
- 炭化水素の熱分解による副産物としての水素と炭素の調製
- メタン及びアンモニアから、又はプロパン及びアンモニアからのシアン化水素の調製
- 炭化水素の蒸気分解によるオレフィンの調製
- メタンのカップリングによるエチレン、アセチレン、及び/又はベンゼンの調製
- アルカンの脱水素によるオレフィンの調製
- エチルベンゼンの脱水素によるスチレンの調製
- アルカン又はオレフィンの脱水素によるジオレフィンの調製
- アルコールの脱水素によるアルデヒドの調製
- 二酸化炭素と炭素からのBoudouard反応による一酸化炭素の調製
- 触媒上の水熱分解による水素及び酸素の調製
のための使用。
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