JPH02277540A - 不均一系における発熱性接触合成反応器 - Google Patents
不均一系における発熱性接触合成反応器Info
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- JPH02277540A JPH02277540A JP1317904A JP31790489A JPH02277540A JP H02277540 A JPH02277540 A JP H02277540A JP 1317904 A JP1317904 A JP 1317904A JP 31790489 A JP31790489 A JP 31790489A JP H02277540 A JPH02277540 A JP H02277540A
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- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01C—AMMONIA; CYANOGEN; COMPOUNDS THEREOF
- C01C1/00—Ammonia; Compounds thereof
- C01C1/02—Preparation, purification or separation of ammonia
- C01C1/04—Preparation of ammonia by synthesis in the gas phase
- C01C1/0405—Preparation of ammonia by synthesis in the gas phase from N2 and H2 in presence of a catalyst
- C01C1/0417—Preparation of ammonia by synthesis in the gas phase from N2 and H2 in presence of a catalyst characterised by the synthesis reactor, e.g. arrangement of catalyst beds and heat exchangers in the reactor
- C01C1/0423—Cold wall reactors
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- C07C29/151—Preparation of compounds having hydroxy or O-metal groups bound to a carbon atom not belonging to a six-membered aromatic ring by reduction of oxides of carbon exclusively with hydrogen or hydrogen-containing gases
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
［産業上の利用分野］
本発明は不均一系において発熱性の接触合成反応を加圧
下に行ない、特にアンモニア又はメタノールを製造する
為の反応器に関する。
下に行ない、特にアンモニア又はメタノールを製造する
為の反応器に関する。
〔従来の技術］
上記の型の反応器は多数の特許に本出願人によって記載
されている。詳しくは、基本特許であるＵ、 Ｓ、 Ｐ
、 ４．３７２，９２０明細書には今日広く知られてお
り、゛アクシャルーラシアル（ａｘｉａｌ−ｒａｄｉａ
ｌ） ”という名で呼ばれる反応器が初めて記載された
。
されている。詳しくは、基本特許であるＵ、 Ｓ、 Ｐ
、 ４．３７２，９２０明細書には今日広く知られてお
り、゛アクシャルーラシアル（ａｘｉａｌ−ｒａｄｉａ
ｌ） ”という名で呼ばれる反応器が初めて記載された
。
出願人はＵ、 Ｓ、、Ｐ、 ４．４０５．５６２にアク
シャルーラシアル（ａｘｉａｌ−ｒａｄｉａｌ）触媒床
用の特定型式の熱交換器を記載した。
シャルーラシアル（ａｘｉａｌ−ｒａｄｉａｌ）触媒床
用の特定型式の熱交換器を記載した。
一方、最新のＵ、 Ｓ、 Ｐ、 ４．７５５．３６２の
主題は古典的アクシアル型式の反応器のエネルギー消費
を低減させるシステムであって、該反応器をアクシャル
ーラシアル型へ転換する目的で改良することからなる。
主題は古典的アクシアル型式の反応器のエネルギー消費
を低減させるシステムであって、該反応器をアクシャル
ーラシアル型へ転換する目的で改良することからなる。
最近の特許出願において、本出願人は反応器であって、
クエンチガス、すなわちカートリッジ酸からは独立の触
媒篭（ｂａｓｋｅｔ）を収容した触媒床（ｂｅｄ）中に
、ガスをアクシャルーラシアル型に流す反応器を記載し
た。この型の反応器の好適構成は３個の断熱的触媒床、
２個の中間クエンチ及び底部のガス／ガス交換器からな
り、第一の２個の触媒床中をガスが遠心的に流通するに
対して、第三の触媒床中ば求心的に流通する。
クエンチガス、すなわちカートリッジ酸からは独立の触
媒篭（ｂａｓｋｅｔ）を収容した触媒床（ｂｅｄ）中に
、ガスをアクシャルーラシアル型に流す反応器を記載し
た。この型の反応器の好適構成は３個の断熱的触媒床、
２個の中間クエンチ及び底部のガス／ガス交換器からな
り、第一の２個の触媒床中をガスが遠心的に流通するに
対して、第三の触媒床中ば求心的に流通する。
この好適態様によれば、各種の触媒床の間をフランジで
連結することは現在必須であるが、それを不要にするこ
とができる。尤も、各触媒篭がカートリッジ酸と一体化
されることが前提である。
連結することは現在必須であるが、それを不要にするこ
とができる。尤も、各触媒篭がカートリッジ酸と一体化
されることが前提である。
［発明が解決すべき課題］
それ以後の特許出願には、ある種の解決策が記載されて
いる。それによれば、触媒篭の底部を逆反りにする。こ
れは有効容積を一層良く活用できる様にする為である。
いる。それによれば、触媒篭の底部を逆反りにする。こ
れは有効容積を一層良く活用できる様にする為である。
しかも、この解決策においては、第一の触媒篭の中では
ガスが外向きに流れ、他の２個の触媒篭の中では内向き
に流れる。
ガスが外向きに流れ、他の２個の触媒篭の中では内向き
に流れる。
これら３個の触媒篭の役割はそれぞれ、クエンチ（ｑｕ
ｅｎｃｈ）、接触器（ｉｎｔｅｒｃｈａｎｇｅｒ）及び
恐らく基本交換器（ｂａｓｅ ｅｘｃｈａｎｇｅｒ）で
ある。
ｅｎｃｈ）、接触器（ｉｎｔｅｒｃｈａｎｇｅｒ）及び
恐らく基本交換器（ｂａｓｅ ｅｘｃｈａｎｇｅｒ）で
ある。
［課題を解決する為の手段］
それらの研究を続けた結果、本出願人等は今や次のこと
を見出した。即ち、この解決策に特異的な特性をクエン
チ型反応器（接触器無し）へ転用することができ、それ
は建設においても、運転においても、相当な利益を伴う
。この転用によれば、構造の大幅簡素化、運転の容易化
及び費用の低下を達成することができた。
を見出した。即ち、この解決策に特異的な特性をクエン
チ型反応器（接触器無し）へ転用することができ、それ
は建設においても、運転においても、相当な利益を伴う
。この転用によれば、構造の大幅簡素化、運転の容易化
及び費用の低下を達成することができた。
請求項１及び本文への導入部に記載された反応器を用い
ることによって、これらの及び他の利益が得られる。そ
れは以下に列挙の事柄から特徴付けられろ； ・カートリッジ（反応器内筒）を形成する殻は実質的に
触媒篭から独立であり： ・少なくとも最初の末端触媒篭は中間触媒篭に接する位
置を占め、該中間篭は該カートリッジ酸と一体の充填環
状体に接する位置にあり、該２個の対になった触媒篭の
底部ＦＲＩ及びＦＲ２は反応器底Ｆ３の曲面とは逆に反
っており；・該最初の末端触媒篭には、コレクター（ｃ
ｏｌｌ、ｅｃ−ｔａｒ）が設けられており、その位置は
触媒篭の外壁とカートリッジ殻の内壁面との間にあり；
・該中間触媒床には、クエンチコレクターが設けられて
おり、その位置は触媒篭を形成する内筒の内側であり； ・反応後の熱ガスの反応器出口に最も近い触媒篭の筒状
壁の内側でその中心位置に、ガス／ガス間の熱交換器が
設けられている。
ることによって、これらの及び他の利益が得られる。そ
れは以下に列挙の事柄から特徴付けられろ； ・カートリッジ（反応器内筒）を形成する殻は実質的に
触媒篭から独立であり： ・少なくとも最初の末端触媒篭は中間触媒篭に接する位
置を占め、該中間篭は該カートリッジ酸と一体の充填環
状体に接する位置にあり、該２個の対になった触媒篭の
底部ＦＲＩ及びＦＲ２は反応器底Ｆ３の曲面とは逆に反
っており；・該最初の末端触媒篭には、コレクター（ｃ
ｏｌｌ、ｅｃ−ｔａｒ）が設けられており、その位置は
触媒篭の外壁とカートリッジ殻の内壁面との間にあり；
・該中間触媒床には、クエンチコレクターが設けられて
おり、その位置は触媒篭を形成する内筒の内側であり； ・反応後の熱ガスの反応器出口に最も近い触媒篭の筒状
壁の内側でその中心位置に、ガス／ガス間の熱交換器が
設けられている。
（ｉ）本発明の第一の態様では、反応器が３個の触媒床
からなり、各床は次の特色を備えている二＊その上部床
はクエンチガスを求心的に流すクエンチコレクターをそ
の外周縁に備え；＊中間触媒床は充填環状体に接して位
置し、該第一の上部触媒篭の支持体として働き、その内
筒壁の内側にクエンチコレクターを備えていると共にク
エンチガスを遠心的に流し； ＊第三の触媒床はその中心を貫いてガス／ガス交換器が
通り、合成用ガス及びクエンチガスを反応器頂部から装
入する一方で、反応済ガスを反応器底部から排出する。
からなり、各床は次の特色を備えている二＊その上部床
はクエンチガスを求心的に流すクエンチコレクターをそ
の外周縁に備え；＊中間触媒床は充填環状体に接して位
置し、該第一の上部触媒篭の支持体として働き、その内
筒壁の内側にクエンチコレクターを備えていると共にク
エンチガスを遠心的に流し； ＊第三の触媒床はその中心を貫いてガス／ガス交換器が
通り、合成用ガス及びクエンチガスを反応器頂部から装
入する一方で、反応済ガスを反応器底部から排出する。
（ｉｉ）本発明の第二の態様では、
水上部触媒床はその外周縁にクエンチコレクターを備え
、同様に； ＊中間触媒篭もクエンチコレクターをその内筒壁内側に
備え； 本土部触媒床及び中間触媒篭の中心をガス／ガス交換器
が貫き： ＊合成用ガスを反応器底部から装入し；＊クエンチガス
を反応器頂部から装入し；＊反応器ガス排出口が反応器
頂部に備えられている。
、同様に； ＊中間触媒篭もクエンチコレクターをその内筒壁内側に
備え； 本土部触媒床及び中間触媒篭の中心をガス／ガス交換器
が貫き： ＊合成用ガスを反応器底部から装入し；＊クエンチガス
を反応器頂部から装入し；＊反応器ガス排出口が反応器
頂部に備えられている。
本発明の種々の特色及び長所は下記の好適態様ではある
が非限定的態様の記載−一添付の２図面及び部分断面図
に示されているｍ−によって一層良（例示されるであろ
う。
が非限定的態様の記載−一添付の２図面及び部分断面図
に示されているｍ−によって一層良（例示されるであろ
う。
第１図及び第２図において、ＣＦは反応器外殻を、ＣＵ
はカートリッジ（反応器内筒）を、Ｌｌ、Ｌ２及びＬ３
は３個の触媒床を示し、各々は実質的に多孔の外壁Ｐｉ
ｅ、 Ｐ２ｅ及びＰ３ｅ並びに実質的に多孔の内壁Ｐｌ
ｉ、 Ｐ２ｉ及びＰ３ｉによって区画されている。
はカートリッジ（反応器内筒）を、Ｌｌ、Ｌ２及びＬ３
は３個の触媒床を示し、各々は実質的に多孔の外壁Ｐｉ
ｅ、 Ｐ２ｅ及びＰ３ｅ並びに実質的に多孔の内壁Ｐｌ
ｉ、 Ｐ２ｉ及びＰ３ｉによって区画されている。
また、同図において、ＣＱＩ及びＣＯ２はクエンチガス
Ｑ１及びＱ２をコレクター（別称コレクター・デイスト
リビューター） Ｃｏｔ及びＣＯ２へ装入する導管を示
す。
Ｑ１及びＱ２をコレクター（別称コレクター・デイスト
リビューター） Ｃｏｔ及びＣＯ２へ装入する導管を示
す。
次に、同図においてＥＸはガス／ガス熱交換器であり、
ＱＩｌ、 Ｑ２Ｉ及びＧＩはそれぞれクエンチガスの導
入口及び導入合成ガス、ＣＱＩ及びＣＯ２はクエンチガ
スのコレクター・デイストリビューターＳ１２は第二触
媒床Ｌｌの頂部に位置する第一触媒床Ｌｌの支持体であ
り、５２ＣＵはカートリッジＣＵの環に接した１、２の
支持体である。
ＱＩｌ、 Ｑ２Ｉ及びＧＩはそれぞれクエンチガスの導
入口及び導入合成ガス、ＣＱＩ及びＣＯ２はクエンチガ
スのコレクター・デイストリビューターＳ１２は第二触
媒床Ｌｌの頂部に位置する第一触媒床Ｌｌの支持体であ
り、５２ＣＵはカートリッジＣＵの環に接した１、２の
支持体である。
第１図において、クエンチガスＱ１及びＱ２は頂部（導
入口Ｑｌｌ、他方Ｑ２ＩはＱＩＩに隠れている）から導
管ＣＱＩ及びＣＯ２を経由してそれぞれコレクターＣ０
１及びＣＯ２に達する。ＣＯＩは触媒床Ｌ１の外周縁（
Ｐｉｅに対応）に位置し、ＣＯ２は触媒床Ｌ２の内部（
Ｐ２ｉの頂部）に位置する。クエンチガスｑ１は従って
、外向きに流れ、他方第二のクエンチガスＱ２は内向き
に流れる。
入口Ｑｌｌ、他方Ｑ２ＩはＱＩＩに隠れている）から導
管ＣＱＩ及びＣＯ２を経由してそれぞれコレクターＣ０
１及びＣＯ２に達する。ＣＯＩは触媒床Ｌ１の外周縁（
Ｐｉｅに対応）に位置し、ＣＯ２は触媒床Ｌ２の内部（
Ｐ２ｉの頂部）に位置する。クエンチガスｑ１は従って
、外向きに流れ、他方第二のクエンチガスＱ２は内向き
に流れる。
触媒床Ｌ１の篭（多孔外壁）は触媒床Ｌ２の頂部にある
支持体Ｓ１２に支えられていることから、カートリッジ
ＣＵからは独立である。他方、該第二の触媒床Ｌ２は充
填用環状体５２ＣＵに支えられており、５２ＣＵは反応
器外殻ＣＵと一体になっている。この方式により、第二
触媒床と第三触媒床との間のシールを容易に達成できる
。第１図においては、第三触媒床Ｌ３の中心を交換器Ｅ
Ｘが貫通し、従って反応済ガスＧＯは反応器底部Ｆ３の
中央から系外へ出る。
支持体Ｓ１２に支えられていることから、カートリッジ
ＣＵからは独立である。他方、該第二の触媒床Ｌ２は充
填用環状体５２ＣＵに支えられており、５２ＣＵは反応
器外殻ＣＵと一体になっている。この方式により、第二
触媒床と第三触媒床との間のシールを容易に達成できる
。第１図においては、第三触媒床Ｌ３の中心を交換器Ｅ
Ｘが貫通し、従って反応済ガスＧＯは反応器底部Ｆ３の
中央から系外へ出る。
ＥＨは電気加熱器、ＢＰＧＩは反応器へ入るガスのバイ
パスである。
パスである。
第２図において、クエンチガスＱｌ及びＱ２並びに第一
触媒床及び第二触媒床に対する支持体は第１図における
ものと依然として同一であるが、合成ガスＧＩは反応器
底部Ｆ３から入り、反応済ガスＧＯは反応器頂部から系
外に出る。第三のクエンチＣＱＯは第一触媒床Ｌｌ上の
環状空間中に冷ガスを噴射し、交換器ＥＸが２個の触媒
床Ｌ２及びＬｌを貫通する。
触媒床及び第二触媒床に対する支持体は第１図における
ものと依然として同一であるが、合成ガスＧＩは反応器
底部Ｆ３から入り、反応済ガスＧＯは反応器頂部から系
外に出る。第三のクエンチＣＱＯは第一触媒床Ｌｌ上の
環状空間中に冷ガスを噴射し、交換器ＥＸが２個の触媒
床Ｌ２及びＬｌを貫通する。
図示の実施態様に関する多様化及び改良も本発明の目的
及び趣旨の何れにも影響しない限り差し支えない。
及び趣旨の何れにも影響しない限り差し支えない。
［発明の効果］
本発明によれば、建設においても、運転においても、構
造の大幅簡素化、運転の容易化及び費用の低下を達成す
ることができた。
造の大幅簡素化、運転の容易化及び費用の低下を達成す
ることができた。
［図面の種別］
第１図及び第２図は本発明の反応装置の模式的断面図で
ある。 ［図中の主な符号］ ＣＦ ・・・・反応器外殻 ＣＵ ・・・・カートリッジ（反応器内筒）Ｌｌ、Ｌ２
、Ｌ３・・・・触媒床 Ｐ ｌｅ、Ｐ ２ｅ、 Ｐ ３ｅ・・・触媒篭の多孔外
壁Ｐ ｌｉ、 Ｐ ２ｉ、 Ｐ ３ｉ・・・触媒篭の多
孔内壁ＦＲＩ、ＦＲ２、Ｆ３・・・反応器底部ＣＱＩ、
ＣＯ２・・・・クエンチガスの導管Ｑ１．Ｑ２ ・・・
・クエンチガス ＣＯ１，ＣＯ２・・・コレクター ＥＸ ・ ＱＩＩ、 ＧＩ ・ Ｓ１２・ ２ＣＵ ＧＯ・ ＥＨ・ ＰＧＩ ガス／ガス熱交換器 ・・クエンチガスの導入口 導入合成ガス 支持体 ・充填用環状体 反応器排出ガス 電気加熱器 バイパス
ある。 ［図中の主な符号］ ＣＦ ・・・・反応器外殻 ＣＵ ・・・・カートリッジ（反応器内筒）Ｌｌ、Ｌ２
、Ｌ３・・・・触媒床 Ｐ ｌｅ、Ｐ ２ｅ、 Ｐ ３ｅ・・・触媒篭の多孔外
壁Ｐ ｌｉ、 Ｐ ２ｉ、 Ｐ ３ｉ・・・触媒篭の多
孔内壁ＦＲＩ、ＦＲ２、Ｆ３・・・反応器底部ＣＱＩ、
ＣＯ２・・・・クエンチガスの導管Ｑ１．Ｑ２ ・・・
・クエンチガス ＣＯ１，ＣＯ２・・・コレクター ＥＸ ・ ＱＩＩ、 ＧＩ ・ Ｓ１２・ ２ＣＵ ＧＯ・ ＥＨ・ ＰＧＩ ガス／ガス熱交換器 ・・クエンチガスの導入口 導入合成ガス 支持体 ・充填用環状体 反応器排出ガス 電気加熱器 バイパス
Claims (3)
- （１）不均一系において発熱性の接触合成反応を加圧下
に行なう為の反応器において、外殻、内筒カートリッジ
及び数本の同軸筒状壁からなる触媒篭で形成され、顆粒
状触媒を取り囲む複数個の触媒床が上端及び下端を占め
る各１個の触媒篭及び１個以上の中間触媒篭並びに反応
熱を調節すると共に移動させる手段からなる反応器であ
って、次記の各要件を充足するもの： ・該カートリッジ形成殻は実質的に触媒篭からは独立で
あって； ・少なくとも初端触媒篭は中間触媒篭に接した位置にあ
り、その代わりに該中間篭は充填環状体に接して該内筒
カートリッジと一体で、該２個の触媒篭の底部は反応器
底の曲面とは逆に反った状態で対になっており； ・該初端触媒床には、触媒篭の外壁と内筒カートリッジ
の内面との間にコレクターが設けられており； ・該中間触媒篭には、該篭を形成する内筒壁内側にクエ
ンチコレクターが設けられ； ・反応後の熱ガスの反応器出口に最も近い触媒篭の筒状
壁の内側で中心位置に、ガス／ガス間の熱交換器が設け
られている。 - （２）該反応器が次記の３床を備えていることを特徴と
する請求項１に記載の反応器； ・上部触媒床はその外周縁にクエンチコレクターを備え
ていると共に、クエンチガスを求心的に流し； ・中間触媒床は充填環状体に接して位置し、該第一の上
部触媒篭の支持体として働き、その内筒壁の内側にクェ
ンチコレクターを備えていると共にクエンチガスを遠心
的に流し； ・第三の触媒床はその中心をガス／ガス交換器が貫き； ・合成用ガス及びクエンチガスを反応器頂部から装入す
る一方で、反応済ガスを底部から排出する手段を備えて
いる。 - （３）該反応器が次記の各要件を備えていることを特徴
とする請求項１に記載の反応器： ・上部触媒床はその外周縁にクエンチコレクターを備え
、同様に； ・中間触媒篭はクエンチコレクターをその内筒壁内側に
備え； ・上部触媒床及び中間触媒篭の中心をガス／ガス交換器
が貫き； ・合成用ガスを反応器底部から装入する手段；・クエン
チガスを反応器頂部から装入する手段； ・反応済ガス排出口を頂部に備えている。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CH04551/88-8 | 1988-12-09 | ||
| CH455188 | 1988-12-09 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02277540A true JPH02277540A (ja) | 1990-11-14 |
Family
ID=4278187
Family Applications (1)
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