JPH041658B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 発明の背景 この発明は、液相沸騰床接触反応装置内で均一
な上昇流分布を与えるのに用いる改良された格子
板組立体に関し、とくに、好ましくはテーパ付き
側壁を有するキヤツプにより上端部をおおつた多
数の立ち管を利用する前記格子板組立体に関す
る。

高温高圧条件下で運転する沸騰床接触反応装置
において、接触床での流れ分布不良が時時起こる
ことが知られている。このような流れ分布不良
は、通常、格子板開口のコークスにより閉塞のよ
うな異常運転状態、または触媒床中の触媒粒子上
でのコークスの過剰析出により起こる。格子板開
口のこのような閉塞が起こる場合、不均一な流れ
分布および床の沸騰が起こり、きわめて望ましく
ない。また、沸騰触媒床の沈下が、再循環ポンプ
からの上昇液体流の何らかの遮断とか、他の烈し
い運転混乱状態とかによりいつたん起こつた場
合、そのため時には全触媒床の完全な再沸騰を強
いられるという困難な問題に至ることがある。

円筒形状のバブルキヤツプでおおつた従来の円
筒状立ち管をこのような沸騰床接触反応装置で用
いることは、フアーカス（Farkas）らの米国特
許第8197286号：ヨハンソン（Johanson）の米国
特許第8197288号；およびウエーバー（Weber）
らの米国特許第8475134号の各明細書に開示され
ている。しかし、高温条件下で、微細な触媒粒子
と重質炭化水素留分とを併用する場合、これらが
一部コークス化され、従来の立ち管導管の閉塞に
いたり得ることが判明した。また、前記コークス
析出触媒粒子は、平行な側面を有する従来の円筒
形状キヤツプ間の空間に充てんされるようにな
り、沈下した触媒床の均一な再沸騰達成をなお一
層困難にする。従つて、沸騰床反応装置の流れ分
布の改良が求められた。改良された格子板構造が
開発されたが、これは、流れ分布不良の問題が格
子下に存在する場合でも、常に格子上のガスおよ
び液体流を有効に再分布させ、沈下した触媒床の
再沸騰を容易にし、また触媒床の均一な沸騰の達
成を測るための格子上の床の温度の監視に備え
る。

発明の要約 この発明は、ガス、液体および粒子状触媒固体
物質間の反応、とくに炭化水素供給原料の高温高
圧状態での接触的水素化を行なう触媒床に、格子
板を経て上方に均一な流体流れを供給する液相沸
騰床接触反応装置で用いる改良された格子板組立
体を提供する。格子板組立体は、反応装置下端部
近くの反応装置容器の内壁で支持し、これに密閉
可能に取付けた格子板；ほとんど垂直に前記格子
板を貫通させ、おのおのを円筒形状と尾した多数
の整流板管；および少なくとも２本の前記管の上
端部をおおい、該上端部に固着し、これから外方
へおよび格子板から上方へ間隔を保たせるキヤツ
プであつて、これにより管を経て上方へ、ついで
キヤツプの下縁部の下から外方へ沸騰床に流れる
液体およびガスの流れを可能にするキヤツプを具
える。キヤツプの水平断面形状は円形、多角形、
方形または三角形の形状にすることができる。

キヤツプの下縁部は複数の切欠きを有し泡形成
を促進することが好ましい。単一のキヤツプは、
少なくとも２本の垂直立ち管をおおうことがで
き、さらにキヤツプを水平方向に延ばして環形状
にしたり、格子板上１個またはそれより多い同心
円に配設することができる。また、所要に応じ
て、選択したキヤツプを経てキヤツプ上方の点ま
で上方に突設した熱電対を設け、反応装置触媒床
の温度をキヤツプ上、床の各部で監視して、床の
均一な沸騰が行なわれているか調べるようにする
ことができる。

さらに、キヤツプ形状の改善として、整流板キ
ヤツプの外表面は、キヤツプ上の頂点の方にその
垂直軸に対し約５〜45°の角度でテーパをつけ、
且つ１本またはそれより多い立ち管をおおうこと
ができるのが好ましい。また、所要に応じて、キ
ヤツプのスカート部は波状（wavy or
undulated）形状を有することができる。

発明の説明 液体、ガスおよび粒子状固体を接触させる液相
反応装置において、完全かつ有効な反応を達成す
るために重要なことは、上方に流れる液体とガス
を反応帯域の水平断面について均一に分布させ、
粒子状固体の床を粒子をランダム運動させながら
均一膨脹状態に維持するようにすることである。
重質油もしくは石炭−油スラリーの接触水素化、
または重質炭化水素供給流の水素化分解のよう
な、260〜538℃（500〜1000〓）の温度および35
〜352Kg／cm²ゲーシ圧（500〜5000psig）の圧力と
いう高温高圧状態下低沸点液体留分を製造する若
干の反応に対して、反応装置整流板すなわち格子
板組立体通過後の流れ分布不良は、床中に触媒が
均一ランダム運動にない比較的不活性な帯域を招
来させ得る。そのため、熱油のコークス化による
触媒粒子の凝集塊の望ましくない生成が起こる。

格子板を経る沸騰触媒床への望ましい上方への
均一な流れ分布は、コークス化により立ち管中に
起こる制限によるか、隣接バブルキヤツプ間のコ
ークス化触媒粒子の形成によるか、または両条件
によるかのいずれかによりそこなわれ得る。この
発明は、触媒床におけるこれらの流れ分布不良の
問題に対して有効な解決を提供する。

整流板すなわち格子板組立体はまた、反応装置
の運転停止時常に触媒床内の大部分の液体を床の
下へ排出させるとともに、触媒粒子の整流板を経
る下方への逆排出を防止するのに働らかねばなら
ない。触媒が格子整流板を経て逆排出され得る場
合、触媒はその中の流路を閉塞し妨げ、流路を少
なくとも部分的に制限するので、触媒床の再沸騰
はきわめて困難になる。さらに、この種の制限は
触媒床における流れ分布不良をひき起こすことが
できる。このような触媒の逆流防止のため、通常
ボール逆止弁を立ち管に設ける。

各立ち管を従来の単一キヤツプでおおう場合、
格子板の特定区域における１本またはそれより多
い管の閉塞により、対応するバブルキヤツプの不
活性化が起こる。しかし、この発明においては、
少なくとも２本の立ち管を単一のキヤツプでおお
うので、いくらかの立ち管の閉塞があつた場合で
も、格子板上の沸騰床への比較的均一な流れ分布
を達成することができる。従つて、キヤツプが好
ましくは少なくとも２本の立ち管、通常３〜100
本の立ち管をおおうことは、この発明の基本的な
特徴である。

第１図と第２図に一般に示すように、反応装置
１０に格子板１２を設け、例えばその外縁部を例
えばはり１１により支持固定し、反応装置下部の
側壁１４に封着し、格子下に充気室１３を設ける
ようにする。格子板１２は触媒床１５を支持する
のに役立ち、多数の立ち管１６を備える。各立ち
管１６は、その上端部に少なくとも一つの開口ま
たはみぞ穴１７を有し、管１６の上端部にナツト
１９のような締付け手段により固着するキヤツプ
１８によりおおわれる。キヤツプは管１６から外
方へ間隔をとり、格子板を経て触媒粒子の床への
上方に流れる流体の均一な流れに備える。

キヤツプ１８の下縁部に切欠き１８ａを設け
て、ガスの局部的流出流に備え、小泡の生成を促
進することが好ましい。キヤツプの底部のまわり
の切欠きを任意の形状の個個のキヤツプに用い、
または２本またはそれより多い立ち管をおおう延
ばしたキヤツプに用いることができる。切欠きの
目的はガスをキヤツプの下から大きなガス球とし
てでなく小さな分離した泡として出させることで
あり、切欠きの幅は通常触媒の有効粒子径の５〜
10倍とすべきである。

また、反応装置運転停止時、格子板下の充気室
１３へ触媒が逆流することのないよに、通常ボー
ル逆止弁２０を、好ましくは、第２図に示すよう
に各立ち管の上端部に設ける。ボール逆止弁２０
は、立ち管１６の上端部内に設けた弁座２２と対
になり触媒の床１５から整流板１２下の充気室１
３への逆流を防止する。水素のようなガスの立ち
管１６の下端部への進入を容易にするため、穴２
３またはみぞ穴２４のような開口を格子板の下の
管に設ける。

この発明の重要な一つの特徴は、各立ち管キヤ
ツプ１８を水平に延ばし、少なくとも２本または
それより多い立ち管をおおわせることができるだ
けでなく、第３図に示すように曲げたり、環形状
にしたり、格子板上にほぼ同心円をなして設けた
りすることもできることである。従つて、この発
明の利点は、第３図に示す環形状キヤツプによつ
てキヤツプ内の流体流れの横方向再分布に備え、
そのさい環状キヤツプ内の横方向流体流れの余地
を残していずれの局部的阻害の除去にも役立つこ
とにより、格子下側での流れ分布不良の問題によ
り惹起され得る格子板上のいかなる流れ分布不良
をも補正しようとすることである。環状キヤツプ
内でいかなる閉塞の問題が起こつても多かれ少な
かれ環状であるべきであり、これにより触媒床の
良好な沸騰の維持に役立つ。若干の立ち管が閉塞
された場合でさえ、床の沸騰は多かれ少なかれ対
称的である。また、現在用いられる、格子板中で
立ち管とキヤツプを配置する三角形パターンは、
反応装置壁での均一流れ分布の役に立たないの
で、環状キヤツプの一般的環形状は反応装置内壁
付近の一層均一な流れ分布を可能にする。また、
第３図に示す環状キヤツプは必ずしも完全な円を
形成する必要はなく、その理由は、多数の立ち管
をおおう、環状キヤツプのセグメントも有利に利
用し得るからである。

この発明の他の重要な特徴は、一つまたはそれ
より多い立ち管をおおうキヤツプにそれぞれテー
パをつけ、触媒粒子による隣接キヤツプ間の閉塞
を避け、触媒床のいかなる沈下があろうとも床の
再沸騰を容易にするようにすることが好ましいと
いうことである。第４図に示すように、キヤツプ
は、好ましくは、その垂直軸または中心線に対し
少なくとも約5°、大きくて45°までの角度αのテ
ーパのついた側壁２６を有し、隣接キヤツプ間に
10〜90°の夾角βを与え、これによりそれらの上
端部でそれらの下端部より隣接キヤツプ間に大き
い間隔を与えるようにする。第４図に代表的に示
すテーパ付きキヤツプの断面形状は円形、多角
形、方形または三角形とすることができる。隣接
管間の間隔は、管内径の少なくとも約２倍とすべ
きで、通常管径の約10倍を越えないようにすべき
である。また、ボール逆止弁２７と弁座２８を各
立ち管１６内に設けて、触媒粒子の逆流を防止す
ることができる。

第４図および第６図に示すテーパ付キヤツプ
は、平行側面のキヤツプより密集した触媒粒子に
よる隣接キヤツプ間の帯域の閉塞傾向が少ないの
で、それにより沈下した触媒床の再沸騰を容易に
する。また、沈下した触媒床の後で行なう反応装
置の運転再開時閉塞を除くのに役立つテーパ付キ
ヤツプは、触媒床の沈下の場合、触媒の「丸太詰
め」効果（log jamming effect）を得るのにも
役立ち、従つて触媒の格子板管を経る望ましくな
いいかなる逆流の停止にも役立つ。第２図のよう
な少なくとも２本の立ち管導管をおおう水平方向
に延びたキヤツプも、第４図に示すと同様にテー
パ付側壁を備えうることは明らかである。

第４図に示すテーパ付きキヤツプは、円または
環形状のキヤツプをなすように形成した下縁部を
有するが、このキヤツプ下縁部は、また、環キヤ
ツプ側壁２６の一般テーパを依然として保持しな
がら、一層長い縁部を達成するように、すなわ
ち、扇状切欠きをつけるか波状形状の表面を与え
ることにより、多くの形状の任意のものに形成す
ることができる。

さらにこの発明の特徴は、熱電対集成体を、第
５図に示すように、反応装置内の選択したキヤツ
プ組立体に取りつけ、沸騰床温度を種種の位置で
監視するようにできることである。この熱電対集
成体は、従来の個別型キヤツプ、水平方向に延ば
したキヤツプか、個別型テーパ付キヤツプのいず
れかに使用しうる。熱電対管３０はキヤツプ１８
の上表面上方に突設し、キヤツプおよび支柱３１
にねじ込みスリーブ３２および圧縮取付けナツト
３４により取付ける。熱電対集成体は、反応装置
床沸騰の監視に用い、また、格子板上の触媒床の
全断面にわたり活性の有無、すなわち、均一な床
温度を発生する、立ち管およびキヤツプを経るガ
スと液体の上昇流の有無を確かめるのに用いる。
床沸騰監視システムは通常格子板面積約0.19〜
0.37m²（２〜4ft²）毎に１個の熱電対集成体から
なり、すなわち、３ｍ（10ft）の内径を有する反
応装置には、20〜40個の熱電対を使用する。代表
的な反応装置においては、各約10個の熱電対から
の熱電対線３３を通常便利のため合わせて束ね、
第６図に示すような反応装置の各四分円に設け
た、圧縮機形接台具のような、適当な高圧接続３
６により反応装置壁を経て導くことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、この発明の平行側面キヤツプでおお
つた多数の立ち管を備える格子板組立体を示す反
応装置容器の下部の部分垂直断面図、第２図は単
一の延ばしたキヤツプでおおつた多数の立ち管を
備える格子板組立体の部分断面図、第３図は各キ
ヤツプが多数の立ち管をおおい環状または同心円
形状を有する延びたキヤツプを示す部分斜視図、
第４図は単一の立ち管をおのおの被い種々の形状
を有するテーパ付きキヤツプおよび管の組立体を
示す要部断面図、第５図はキヤツプ上に熱電対を
突設したキヤツプ組立体を示す要部断面図、第６
図はキヤツプ上に間隔をおいて突設した多数の熱
電対を有する同心円形状のテーパ付きキヤツプを
示す要部断面図である。 １０……反応装置、１１……はり、１２……格
子板、１３……充気室、１４……側壁、１５……
触媒床、１６……立ち管、１７……開口またはみ
ぞ穴、１８……キヤツプ、１８ａ……切欠き、１
９……ナツト、２０……ボール逆止弁、２２……
弁座、２３……穴、２４……みぞ穴、２６……テ
ーパ付き側壁、２７……ボール逆止弁、２８……
弁座、３０……熱電対管、３１……支柱、３２…
…ねじ込みスリーブ、３３……熱電対線、３４…
…圧縮取付けナツト、３６……高圧接続。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ ガス、液体および粒子状固体物質間の反応を
   行なう沸騰床に上方への均一流体流れを供給する
   沸騰床反応装置の改良された格子板組立体におい
   て、 (a) 反応装置下端部近くの反応装置容器の内壁で
   支持しこれに密閉可能に取付けた格子板； (b) ほとんど垂直に前記格子板を貫通させ、おの
   おのを一般に円筒形状とした多数の整流板管；
   および (c) 少なくとも２本の前記管の上端部をおおい、
   該上端部に固着し、これから外方へおよび格子
   板から上方へ間隔を保たせるキヤツプであつ
   て、これにより前記管を経て上方へ、ついでキ
   ヤツプの下縁部の下から外方へ沸騰床に流れる
   流体の流れを可能にするキヤツプ。 を具えることを特徴とする沸騰床反応装置の格子
   板組立体。 ２ 前記キヤツプが下端部のまわりに設けた複数
   の切欠きを有する特許請求の範囲第１項記載の格
   子板組立体。 ３ 各立ち管がその上部に設けたボール逆止弁を
   備えて触媒の格子下への逆流を防止する特許請求
   の範囲第１項記載の格子板組立体。 ４ 前記キヤツプを環状形状とし、かつ格子板上
   の反応装置壁と同心の少なくとも一つの円に配列
   する特許請求の範囲第１項記載の格子板組立体。 ５ 各キヤツプがテーパ付き側壁を有する特許請
   求の範囲第１項記載の格子板組立体。 ６ 前記キヤツプがその上に点まで上方に突設し
   た熱電対を有し反応装置沸騰床の温度を監視する
   特許請求の範囲第１項記載の格子板組立体。 ７ 前記各キヤツプが下縁部のまわりに複数の切
   欠きを有し立ち管の上部に設けたボール逆止弁を
   備える特許請求の範囲第１項記載の格子板組立
   体。 ８ 各キヤツプにテーパ付き側壁を設け、ボール
   逆止弁を立ち管に設けて触媒の格子板下への逆流
   を防止し、かつ各キヤツプの下縁部のまわりに複
   数の切欠きを設ける特許請求の範囲第１項記載の
   格子板組立体。 ９ 前記キヤツプの下縁部のまわりに複数の切欠
   きを設け、キヤツプを環状形状とし格子板上に多
   数の同心円に配列する特許請求の範囲第１項記載
   の格子板組立体。 １０ 前記キヤツプの下縁部のまわりに複数の切
   欠きを設け、かつ前記キヤツプを経て突設しキヤ
   ツプの上方で終る熱電対を設けてキヤツプ上の反
   応装置沸騰床の温度を監視し得べくする特許請求
   の範囲第１項記載の格子板組立体。 １１ 充気室からガス、液体および粒子状固体触
   媒物質間の反応を行なう触媒床に上方への均一な
   流れを供給する沸騰床接触反応装置の改良された
   格子板組立体において、前記組立体が、 (a) 反応装置容器下端部近くの反応装置容器の内
   壁で支持しこれに外縁部を密閉可能に取付けた
   格子板； (b) ほとんど垂直に前記格子板を貫通させ、おの
   おのをほとんど円筒形状とし、かつ管の上部に
   ボール逆止弁を設けた多数の整流板管：および (c) 少なくとも２本の前記管の上端部をおおい、
   該上端部に固着し、これから外方へおよび格子
   板から上方へ間隔を保たせ、キヤツプ下縁部の
   まわりに複数の切欠きを備えたキヤツプであつ
   て、これにより充気室から立ち管を経れ上方
   へ、ついでキヤツプの下縁部の下から外方へ流
   れるガスおよび液体の流れを可能にするキヤツ
   プ を具えることを特徴とする沸騰床接触反応装置の
   格子板組立体 １２ ガス、液体および粒子状固体物質間の反応
   を行なう沸騰床に上方への均一流体流れを供給す
   る沸騰床反応装置の改良された格子板組立体にお
   いて、 (a) 反応装置容器下端部近くの反応装置容器の内
   壁で支持しこれに密閉可能に取付けた格子板； (b) ほとんど垂直に前記格子板を貫通させ、おの
   おのを一般に円筒形状とした多数の整流板管；
   および (c) 前記各管の上端部をおおい、該上端部に固着
   し、これから外方へ間隔を保たさせるキヤツプ
   であつて、これにより前記管を経て上方へ、つ
   いでキヤツプの下縁部の下から外方へ沸騰床に
   流れる流体の流れを可能にするテーパ付きキヤ
   ツプ を具えることを特徴とする沸騰床反応装置の格子
   板組立体。 １３ テーパ付きキヤツプの外面がその垂直軸に
   対し約５〜45°の角度を有する特許請求の範囲第
   １２項記載の格子板組立体。 １４ 前記各キヤツプがその下縁部に複数の切欠
   きを有する特許請求の範囲第１２項記載の格子板
   組立体。 １５ 前記キヤツプが円形、多角形、方形または
   三角形の断面形状を有する特許請求の範囲第１２
   項記載の格子板組立体。 １６ 各立ち管にボール逆止弁を設ける特許請求
   の範囲第１２項記載の格子板組立体。 １７ 単一の水平方向に延びたキヤツプが少なく
   とも２本の重直立ち管をおおう特許請求の範囲第
   １２項記載の格子板組立体。 １８ 前記キヤツプを環状形状とし、かつ格子板
   上同心円に配列する特許請求の範囲第１２項記載
   の格子板組立体。 １９ 前記キヤツプが波状形状を有するスカート
   部を有する特許請求の範囲第１２項記載の格子板
   組立体。 ２０ 前記キヤツプを経て突設しキヤツプの上方
   で終る熱電対を設けて反応装置沸騰床の温度を監
   視し得べくする特許請求の範囲第１２項記載の格
   子板組立体。 ２１ ガス、液体および粒子状固体触媒物質間の
   反応を行なう触媒床に上方への均一流れを供給す
   る沸騰床接触反応装置の改良された格子板組立体
   において、前記組立体が、 (a) 反応装置容器下端部近くの反応装置容器の内
   壁で支持しこれに外縁部を密閉可能に取付けた
   格子板； (b) ほとんど垂直に前記格子板を貫通させ、おの
   おのを一般に円筒形状とし内部にボール逆止弁
   を設けた多数の整流板管；および (c) 前記各管の上端部をおおい、該上端部に固着
   し、これから外方へおよび格子板から上方へ間
   隔を保たせるキヤツプであり、該キヤツプの側
   壁にその垂直軸と５〜45°の角度をなすテーパ
   をつけ、かつその下縁部のまわりに複数の切欠
   きを設け、これにより立ち管を経て上方へ、つ
   いでキヤツプの下縁部の下から外方へ流れるガ
   スおよび液体の流れを可能にするテーパ付きキ
   ヤツプを具えることを特徴とする沸騰床反応装
   置の格子板組立体。 ２２ ガス、液体および粒子状固体触媒物質間の
   反応を行なう触媒床に上方への均一流れを供給す
   る沸騰床接触反応装置の改良された格子板組立体
   において、 (a) 反応装置容器下端部近くの反応装置容器の内
   壁で支持しこれに外縁部を密閉可能に取付けた
   格子板； (b) ほとんど垂直に前記格子板を貫通させ、おの
   おのを円筒形状とした多数の整流板管；および (c) 前記各管の上端部をおおい、該上端部に固着
   し、これから外方へ間隔を保たせるキヤツプで
   あり、該キヤツプの側壁にその垂直軸と５〜
   45°の角度をなすテーパをつけ、これにより立
   ち管を経て上方へ、ついでキヤツプの下縁部の
   下から外方へ流れるガスおよび液体の流れを可
   能にするテーパ付きキヤツプ； (d) 前記キヤツプを経て突設しキヤツプの上方で
   終る熱電対により、キヤツプ上の反応装置沸騰
   床の温度を監視し得べくする熱電対 を具えることを特徴とする沸騰床反応装置の格子
   板組立体。