JPH0299134A - メタノールの合成用反応器の改良系及びそれから得られる反応器 - Google Patents
メタノールの合成用反応器の改良系及びそれから得られる反応器Info
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- JPH0299134A JPH0299134A JP1199512A JP19951289A JPH0299134A JP H0299134 A JPH0299134 A JP H0299134A JP 1199512 A JP1199512 A JP 1199512A JP 19951289 A JP19951289 A JP 19951289A JP H0299134 A JPH0299134 A JP H0299134A
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Classifications
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- 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
- B01J8/0449—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 cylindrical beds
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-
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- B01J8/0257—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 flow within the bed being predominantly vertical in a cylindrical annular shaped bed
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C07—ORGANIC CHEMISTRY
- C07C—ACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
- C07C29/00—Preparation of compounds having hydroxy or O-metal groups bound to a carbon atom not belonging to a six-membered aromatic ring
- C07C29/15—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
- 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
- C07C29/152—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 characterised by the reactor used
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- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P20/00—Technologies relating to chemical industry
- Y02P20/50—Improvements relating to the production of bulk chemicals
- Y02P20/52—Improvements relating to the production of bulk chemicals using catalysts, e.g. selective catalysts
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- Devices And Processes Conducted In The Presence Of Fluids And Solid Particles (AREA)
- Low-Molecular Organic Synthesis Reactions Using Catalysts (AREA)
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】
（発明の産業上の利用分野）
本発明は耐圧円筒形本体中に含まれる粒状触媒の存在下
で熱反応ガスが新しい急冷ガスと混合される、（ガス状
の一酸化炭素及び水素からの）メタノールの不均一合成
用反応器の改良系に関する。
で熱反応ガスが新しい急冷ガスと混合される、（ガス状
の一酸化炭素及び水素からの）メタノールの不均一合成
用反応器の改良系に関する。
（従来の技術とその課題）
メタノールの合成のための種々の方法及び反応器は公知
である。最良の確立された方法の一つは、ＩＣＩ法であ
シ、その基本的な特徴は低い合成圧力（例えば４０〜５
０パール）及び銅系触媒の使用である。
である。最良の確立された方法の一つは、ＩＣＩ法であ
シ、その基本的な特徴は低い合成圧力（例えば４０〜５
０パール）及び銅系触媒の使用である。
考慮中のその方法を運転する反応器は幾つかの段階にあ
り、最後の段階に先行する段階から来る反応ガスの温度
はそれを急冷ガスと混合することにより調節される。
り、最後の段階に先行する段階から来る反応ガスの温度
はそれを急冷ガスと混合することにより調節される。
概念全適切かつ直接に固定するために、第１図は、幾つ
かの層、例えば４個の層または床ＬＬ。
かの層、例えば４個の層または床ＬＬ。
Ｌ２．Ｌ３及びＬ４中に触媒ＣＴ−ｉ含み実質的に床Ｌ
ｌ、Ｌ２．Ｌ３の底部の上に急冷ガスＱｌ。
ｌ、Ｌ２．Ｌ３の底部の上に急冷ガスＱｌ。
Ｑ２．Ｑ３の三つの供給材料を含み、内表面ＣＡを有す
る耐圧外殻Ｍからなる通常のメタノール用反応器の長さ
方向の断面を示す。
る耐圧外殻Ｍからなる通常のメタノール用反応器の長さ
方向の断面を示す。
ＧＩから入って来て床、例えばＬｌで部分反応させられ
た反応ガスと夫々の急冷ガスＱ１との混合（そしてＬ２
からのガスについてはＱ２との混合、等々）は、実際に
は触媒物質の内側に形成された特別のダイヤモンド形室
ＣＡＬ １ 、 ＣＡＬ２ 。
た反応ガスと夫々の急冷ガスＱ１との混合（そしてＬ２
からのガスについてはＱ２との混合、等々）は、実際に
は触媒物質の内側に形成された特別のダイヤモンド形室
ＣＡＬ １ 、 ＣＡＬ２ 。
ＣＡＬ ３中で起こる。
これらの室は触媒により占められた隣接する帯域に較べ
てガスの通過に対して最小の抵抗性である配管に相当す
ることから、従ってガスはそれが急冷ガスにより容易に
混合、冷却し得る上記の室ＣＡＬＬ 、 ＣＡＬ２ 、
ＣＡＬ３中を好んで流れる。
てガスの通過に対して最小の抵抗性である配管に相当す
ることから、従ってガスはそれが急冷ガスにより容易に
混合、冷却し得る上記の室ＣＡＬＬ 、 ＣＡＬ２ 、
ＣＡＬ３中を好んで流れる。
それ故、第１図に示された型の良く確立された通常の反
応器の構造は著しく簡単であシ（例えばそれは中間の底
部を必要としない）しかも高度の充填を有する。
応器の構造は著しく簡単であシ（例えばそれは中間の底
部を必要としない）しかも高度の充填を有する。
それにもかかわらず、このような構造は以下に記載され
る幾つかの欠点を問題とする。
る幾つかの欠点を問題とする。
−均等な急冷温度を得ることの難しさ、何となればロゼ
フジ形室中へのガスの流れはグリッドと直・ちに接触す
る触媒の状態により影響されることがあり、それ故意に
よって変化し得るからである。
フジ形室中へのガスの流れはグリッドと直・ちに接触す
る触媒の状態により影響されることがあり、それ故意に
よって変化し得るからである。
−触媒の全重量が負荷されない下方層中に含まれる触媒
にかかる著しい程度の機械的応力−ガスの専ら軸方向の
流れによる大きい圧力低下（課題を解決するための手段
） 本発明の目的は上記の欠点をもたないメタノール用反応
器を提供することであ）、これは通常の反応器に幾つか
の重要であるが簡単な変更を現場で行なうことにより達
成される。実際に、同じ外殻を保ちながら、例えば以下
のように操作して収率を実質的に改良し、且つエネルギ
ー消費を減少することが可能であることが驚くことにわ
かった。
にかかる著しい程度の機械的応力−ガスの専ら軸方向の
流れによる大きい圧力低下（課題を解決するための手段
） 本発明の目的は上記の欠点をもたないメタノール用反応
器を提供することであ）、これは通常の反応器に幾つか
の重要であるが簡単な変更を現場で行なうことにより達
成される。実際に、同じ外殻を保ちながら、例えば以下
のように操作して収率を実質的に改良し、且つエネルギ
ー消費を減少することが可能であることが驚くことにわ
かった。
触媒物質が直列の数個の床に分けられ、各床は空間を得
るように次の床の自由表面から隔置された円錐形ダイヤ
フラムと底部とを有し、空間の外部周辺に急冷ガスが上
方触媒床中を軸方向に流れた部分反応ガスとの最適混合
を上記の空間中に得るように供給され、管が上方触媒床
の下で且つ中央に導入されて上方床の下の床の触媒物質
を内部で境界を定め、最大の圧力低下のある１個以上の
床が実質的に多孔の上記の管と共軸の二つの円筒形壁部
を導入し且つ外殻内壁及びそれに応じて管外壁とエアス
ペースを形成することにより実質的に半径方向の流れを
もつ１個以上の床に変形される。
るように次の床の自由表面から隔置された円錐形ダイヤ
フラムと底部とを有し、空間の外部周辺に急冷ガスが上
方触媒床中を軸方向に流れた部分反応ガスとの最適混合
を上記の空間中に得るように供給され、管が上方触媒床
の下で且つ中央に導入されて上方床の下の床の触媒物質
を内部で境界を定め、最大の圧力低下のある１個以上の
床が実質的に多孔の上記の管と共軸の二つの円筒形壁部
を導入し且つ外殻内壁及びそれに応じて管外壁とエアス
ペースを形成することにより実質的に半径方向の流れを
もつ１個以上の床に変形される。
かくして請求項５に記載されたような構造をもつ反応器
が得られる。
が得られる。
本発明の種々の面及び利点が以下の好ましいが限定的で
はない態様の説明により良く示される。
はない態様の説明により良く示される。
第２図は本発明に従って現場の改良系により得られた反
応器を示す。見られるように、系は以外の手段からなる
。
応器を示す。見られるように、系は以外の手段からなる
。
１）触媒層は床の底面で好ましくは円錐形の底部Ｆ’０
１ 、 Ｆ’０２． ＦＯ３・・・Ｆ’Ｏ１・・・ＦＯ
ｎ−１ヲ挿入することにより分けられる。重要なことに
、床Ｃ１・・・ＣＩから軸方向に流れる部分反応ガスＧ
ＲＡ １・・・ＧＲＡｌと改良すべき反応器中の入口Ｉ
Ｎ！・・・ＩＮｌから実質的に導入される急冷ガスＱ１
・・・Ｑｌ・・・Ｑｎ−１との最適混合を可能にするよ
うに円筒の内外面の空間ＳＰＩ 、ＳＦ３・・・ＳＰｉ
を形成するために、各底部は自由表面８８２，８８３，
８８４・・・８８１ から隔置される。
１ 、 Ｆ’０２． ＦＯ３・・・Ｆ’Ｏ１・・・ＦＯ
ｎ−１ヲ挿入することにより分けられる。重要なことに
、床Ｃ１・・・ＣＩから軸方向に流れる部分反応ガスＧ
ＲＡ １・・・ＧＲＡｌと改良すべき反応器中の入口Ｉ
Ｎ！・・・ＩＮｌから実質的に導入される急冷ガスＱ１
・・・Ｑｌ・・・Ｑｎ−１との最適混合を可能にするよ
うに円筒の内外面の空間ＳＰＩ 、ＳＦ３・・・ＳＰｉ
を形成するために、各底部は自由表面８８２，８８３，
８８４・・・８８１ から隔置される。
２）Ｉ：Ｉゼンジ形急冷室ＣＡＬ １ 、 ＣＡＬ ２
・・・ＣＡＬ ｉが上方床の多孔円錐形底部ＦＯｉと下
方床の自由表面ＳＳｉとの間で上記の空間ＳＰＩ・・・
ＳＰｌにより置換されるが、急冷ガスは外殻ＭＯ内壁Ｃ
Ａの近くに出て来るように導入される。換言すれば、急
冷ガスＱ１〜Ｑ３を供給するダクト１，２．３等は、例
えば本件出願人による先の特許出願に記載されているよ
うに反応器の中実軸から最も離れ九端部でそれらの出口
を有している。
・・・ＣＡＬ ｉが上方床の多孔円錐形底部ＦＯｉと下
方床の自由表面ＳＳｉとの間で上記の空間ＳＰＩ・・・
ＳＰｌにより置換されるが、急冷ガスは外殻ＭＯ内壁Ｃ
Ａの近くに出て来るように導入される。換言すれば、急
冷ガスＱ１〜Ｑ３を供給するダクト１，２．３等は、例
えば本件出願人による先の特許出願に記載されているよ
うに反応器の中実軸から最も離れ九端部でそれらの出口
を有している。
３）触媒パスケラ）Ｃ２〜ｃｎ（即ち頂部バスケットＣ
１ｔ−除いた全部）ｔ−全て通過する管ＴＵは、上方床
の底部ＦＯＩの下で且つ中央に置かれる。
１ｔ−除いた全部）ｔ−全て通過する管ＴＵは、上方床
の底部ＦＯＩの下で且つ中央に置かれる。
上記の管ＴＵはパスケラ）Ｃ２〜Ｃｎ−１中の触媒及び
Ｃｎ（Ｃ４）中のＨからＡの触媒をそれらの全長に沿り
て内部で境界を定める。
Ｃｎ（Ｃ４）中のＨからＡの触媒をそれらの全長に沿り
て内部で境界を定める。
４）少なくとも最後の床、即ち最大圧力低下が見られる
下方の１個以上の床は、完全に軸方向の流れをもつ床か
ら実質的に半径方向の流れ、更に特別には軸−半径方向
の流れをもつ床に変換される。その目的のために、内壁
ＣＡとエアスペース１、ｔ−形成する直径り、ｔ−もつ
実質的に多孔の外部円筒形壁部Ｐ０、管ＴＵの外壁とエ
アスペースを形成する高さＩｓ （＜Ｈ＠ ） 、直径
Ｄｌｔ−もつ内部円筒形壁部Ｐｉ１カートリッジＣＡと
エアスペースＩｌの内（１０との間を延びる円錐形底部
Ｆ’０４が床Ｃ４（即ち、−船釣にはｃｎ）中に導入さ
れる。
下方の１個以上の床は、完全に軸方向の流れをもつ床か
ら実質的に半径方向の流れ、更に特別には軸−半径方向
の流れをもつ床に変換される。その目的のために、内壁
ＣＡとエアスペース１、ｔ−形成する直径り、ｔ−もつ
実質的に多孔の外部円筒形壁部Ｐ０、管ＴＵの外壁とエ
アスペースを形成する高さＩｓ （＜Ｈ＠ ） 、直径
Ｄｌｔ−もつ内部円筒形壁部Ｐｉ１カートリッジＣＡと
エアスペースＩｌの内（１０との間を延びる円錐形底部
Ｆ’０４が床Ｃ４（即ち、−船釣にはｃｎ）中に導入さ
れる。
本件出願人による先の特許（例えば米国特許第４．３７
２．９２０号及び同第４，７５５，３６２号）の場合の
ように、高さの差Ｈ，Ａ＝Ｈ，−Ｈ１により流れは軸方
向であり、高さＨＲに沿って流れは半径方向である。
２．９２０号及び同第４，７５５，３６２号）の場合の
ように、高さの差Ｈ，Ａ＝Ｈ，−Ｈ１により流れは軸方
向であり、高さＨＲに沿って流れは半径方向である。
完全に反応したガスは出口Ｇｏから出て行く。
有利な態様に於いて、円錐形底部ＦＯ１は反応器マンホ
ール中に入る数個の要素からなり、これらの要素は一端
で中央管ＴＵに載っており他端で反応器外殻中に最初か
ら設けられたリングＲＩＩに載っている梁により支持さ
れた、触媒と接触する溶接ネッ１１備えた多孔板のセグ
メントである。
ール中に入る数個の要素からなり、これらの要素は一端
で中央管ＴＵに載っており他端で反応器外殻中に最初か
ら設けられたリングＲＩＩに載っている梁により支持さ
れた、触媒と接触する溶接ネッ１１備えた多孔板のセグ
メントである。
第２図に於いて、最初の三つの床は軸方向のままであり
、一方最後の床は軸半径方向の床に変えられる。
、一方最後の床は軸半径方向の床に変えられる。
最初の三つの床中を軸方向に流れるガスはダイヤフラム
ＢＡＦにより床の内側から外側に向って送られ、急冷は
急冷リングＲ１により外殻内壁ＣＡの近くで行なわれる
。二つのガス流の充分な混合は内側に向って流れる急冷
ガスと触媒床から外向きの流れで入ってくる部分反応ガ
スとの間の衝突により有利にされる。
ＢＡＦにより床の内側から外側に向って送られ、急冷は
急冷リングＲ１により外殻内壁ＣＡの近くで行なわれる
。二つのガス流の充分な混合は内側に向って流れる急冷
ガスと触媒床から外向きの流れで入ってくる部分反応ガ
スとの間の衝突により有利にされる。
本発明の注目すべき面に従って、ダイヤフラム上に置か
れ半径から４５°に回転され且つ上記のコンベヤダイヤ
７−ｙムに溶接された成敗のフィンの存在は、二つのガ
ス成分の完全な混合及び次の床に入るガスの−様な導度
の獲得を容易にする回転運動を部分反応ガスに付与する
。
れ半径から４５°に回転され且つ上記のコンベヤダイヤ
７−ｙムに溶接された成敗のフィンの存在は、二つのガ
ス成分の完全な混合及び次の床に入るガスの−様な導度
の獲得を容易にする回転運動を部分反応ガスに付与する
。
最後の床に於いてのみ、流れは実質的に半径方向であシ
、更に特別には一つは床の外側にあるコレクター（入口
コレクター）、他方は内側にあるコレクターでありて、
エアスペースを形成する二つのコレクターにより軸半径
方向である。
、更に特別には一つは床の外側にあるコレクター（入口
コレクター）、他方は内側にあるコレクターでありて、
エアスペースを形成する二つのコレクターにより軸半径
方向である。
これらの反応器中の最大の圧力低下は４番目の床中で起
こることが留意されるべきである。何となればその床は
最大の流れを受けるからであシ、また触媒の高さが一膚
高いからである。それ故、この４番目の床を半径方向に
することにより、反応器の典型的な簡素性を保ちつつ軸
方向の流れに較べて圧力低下の著しい減少を得ることが
可能である。
こることが留意されるべきである。何となればその床は
最大の流れを受けるからであシ、また触媒の高さが一膚
高いからである。それ故、この４番目の床を半径方向に
することにより、反応器の典型的な簡素性を保ちつつ軸
方向の流れに較べて圧力低下の著しい減少を得ることが
可能である。
しかしながら、またその他の床を軸方向から軸半径方向
にかえることにより、例えこれが反応器の簡素性に影響
し投資額を増加するとしても、反応器の性能を更に増大
することが可能である。
にかえることにより、例えこれが反応器の簡素性に影響
し投資額を増加するとしても、反応器の性能を更に増大
することが可能である。
本発明に従って反応器を現場で改良することにより、以
下の利点を得ることができる。
下の利点を得ることができる。
−温度の容易な調節により極めて有効な急冷−触媒の中
に含まれる特別な圧力による独立の触媒床 一減少された圧力低下 本発明が、４個の触媒床、即ち軸方向の流れをもつ最初
の三つの触媒床、実質的に軸方向の流れに変換された４
番目の触媒床及び三つの急冷ガス供給装置を備えた図面
に示された好ましい態様に関して説明された。明らかに
、本発明による現場の改良が、４個以外の幾つかの床、
少なくとも一つの半径方向または軸半径方向の床及び３
個より大きいか、または少ない数の急冷ガス供給装置で
もって通常の軸方向の反応器に適用し得る。
に含まれる特別な圧力による独立の触媒床 一減少された圧力低下 本発明が、４個の触媒床、即ち軸方向の流れをもつ最初
の三つの触媒床、実質的に軸方向の流れに変換された４
番目の触媒床及び三つの急冷ガス供給装置を備えた図面
に示された好ましい態様に関して説明された。明らかに
、本発明による現場の改良が、４個以外の幾つかの床、
少なくとも一つの半径方向または軸半径方向の床及び３
個より大きいか、または少ない数の急冷ガス供給装置で
もって通常の軸方向の反応器に適用し得る。
【図面の簡単な説明】
第１図は、通常のメタノール用反応器の長さ方向の断面
を示す。 第２図は、本発明の現場の改良系により得られた反応器
を示す。
を示す。 第２図は、本発明の現場の改良系により得られた反応器
を示す。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 （１）外殻及び層にされた粒状触媒並びに触媒層の内側
に急冷ガスを供給する装置からなるメタノールの不均一
合成用反応器の改良系であって、触媒物質が直列の数個
の床中に分けられ各床が空間を形成するように次の触媒
床の自由表面から隔置された円錐形ダイヤフラムと底部
とを有し、その空間の外部周辺に急冷ガスが上方触媒床
中を軸方向に流れた部分反応ガスとの最適混合を上記の
空間中に得るように供給され、管が上方触媒床の下に且
つ中央に導入されて上方床から下方床の触媒物質を内部
で境界を定め、最大の圧力低下のある１個以上の下方床
が実質的に多孔の上記の管と共軸の二つの円筒形壁部を
導入し且つ外殻内壁及び管外壁と夫々エアスペースを形
成することにより実質的に半径方向の流れをもつ１個以
上の床に変形されることを特徴とする、上記の改良系（
２）混合空間の外部周辺に供給された急冷ガスが求心方
向に流れ、ついで例えば底部の下に位置されたダイヤフ
ラムから遠心方向に向けられる各触媒床の底部から軸方
向に流れる部分反応ガスと混合されることを特徴とする
請求項１記載の系。 （３）上記の部分反応ガスが、例えばダイヤフラムの上
に位置され且つその半径から４５°で回転されるフィン
により回転運動を与えられることを特徴とする請求項２
記載の系。（４）明細書の記載及び代表例に実質的に記
載された系。 （５）請求項１〜４記載の現場の改良系により得られる
メタノール合成用反応器であつて、 外端部に急冷ガスが供給される混合空間により互いに分
離された軸方向の流れをもつ複数の床、半径方向または
軸半径方向の流れをもつ少なくとも一つの下方床、上方
床の下の軸方向の流れの床及び実質的に半径方向の流れ
をもつ床の中を通る中央管、各軸方向の流れの床の下の
円錐形多孔底部と各多孔底部の下の回転フィンを備えた
ダイヤフラム、外殻内壁及び上記の管の外壁と夫々エア
スペースを形成する実質的に多孔の円筒形壁部、及び最
後の実質的に軸方向の床の下の円錐形底部を特徴とする
、上記のメタノール合成用反応器。 （６）明細書及び上記の請求項に実質的に記載された反
応器。
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