JPH0521023B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、ガス透過性で円筒状の壁とガス気密
性の底部とガス気密性のカバーを有する触媒層を
設けた触媒バスケツトから成り、その際、ガス気
密性の底部と外壁と比較的短い内壁を有する環状
容器中に、外側に流入する未使用ガス用の環状空
間と内側に比較的短い内壁を伝わつて流出する反
応ガス用の環状空間を形成するよう、触媒バスケ
ツトが設けられている、触媒反応用反応器内で触
媒層を半径方向に貫流する一様なガス分布を得る
ための装置に関する。

〔従来の技術〕

半径方向に貫流される触媒層は特に、例えばア
ンモニア合成用のごとく大型装置向きの反応器に
組み込まれる。何故ならそうすることによつて流
れ圧損失がわずかですみ、プロセスガス用の循環
案内について消費される必要エネルギーに有利な
結果となるからである。

このように貫流される触媒層の場合は、触媒層
の全高にわたつて均等なガス貫流を行なうことが
必要である。何故ならそうでなければ触媒層の中
で種々の空〓速度が発生し、それに従い反応が
種々の結果となるからである。

多数のさまざまな孔を有する２枚の平行な平板
によつて圧降下が起り、しかもこの圧降下は触媒
層を通つて起る圧降下（ドイツ連邦共和国特許第
1542499号公報参照）よりかなり甚しくなるよう
に、触媒層のためのガス進入壁を形成することが
提案された。この際、衝立として作用する多数の
孔は、ガス分布装置として利用される。

更に、触媒層の高さにわたつて均等なガス分布
をするため半径方向内側から外側へ貫流される触
媒層の場合、内側のガス分布管においてガス通路
の横断面を段階的に触媒層面の関数となるよう設
けることが提案された。外側の同心の環状薄板の
孔はその全面上に拡がつて均一に分布し、ドイツ
連邦共和国特許第2019706号公報に記載されてい
るように、全面は少くとも内側の環状薄板の最初
の４分の１における単位表面積当りの孔の面と同
じ大きさである。この場合は層の高さにわたる均
等なガス分布は、衝立で増大した圧損失によつて
ではなく、特別の方法で内側のガス分布管に設け
られた孔の横断面によつて得られることになる。
その場合、触媒層の大きさを考慮しなければなら
ない。

〔発明が解決しようとする課題〕

本発明は、半径方向に触媒層を貫流する従来知
られている装置の欠点を取り除くことを基本目的
とする。

〔課題を解決するための手段〕

上記の課題は、本発明により、軸方向に環状空
間から流出する反応ガス用の環状空間の横断面を
軸方向に環状空間へ流入する未使用ガス用の環状
空間の横断面と等しくするか大きくすることで達
成されることが判つた。

望ましい実施の態様によれば、双方の環状空間
の横断面の比率は、1.0から1.2までになる。

〔実施例〕

２つの実施例を図に示し説明する。

中央にガス導管２を備えた第１図の触媒反応器
１の一部分内に、ガス気密構造の外壁４、外壁４
より若干短い気密構造の内壁５及びガス気密構造
の底部６を有する環状容器３を設けてある。この
環状容器３内に、ガス透過性の壁８，９と内部で
中央のガス導管２まで及んでいるガス気密構造の
カバー１０とを有する触媒バスケツト７がある。
この触媒バスケツト７は、環状容器３内に、流出
する反応ガス用の自由環状空間１１が内側に残る
よう据えられる。環状空間１１の横断面積は、外
側にある流入する未使用ガス用の自由環状空間１
２の横断面と少くとも同様な大きさであるが、し
かし幾分大きい方が好ましい。この構成によつ
て、触媒バスケツト７中にその全高に及んでガス
が一様に流れることが確実になり、その結果必然
的に均等な触媒反応と所望の変化が生じる。

構成的理由から、触媒バスケツト７を収容する
ための環状容器３を、第２図のように、上下転倒
して反応器１内に設ける必要がある場合には、環
状空間１１と１２の双方の横断面を互いに発明に
従つた比率にするよう注意することも必要とな
る。何故ならそうでなければ充填触媒上に未使用
ガスを均等に分布することが実現できないからで
ある。

本発明による装置はアンモニア合成のための触
媒反応に限定されず、単一の或いは多量の触媒層
を備えた反応器において半径方向に貫流すること
ができるあらゆる触媒充填物にも適していて有利
である。

例 １ １日当り1000トンNH₃の生産量を有する、106
バールの運転圧である低圧アンモニア合成反応器
は、最初の触媒層内に、この層内の中央に設けら
れた熱交換器とともに、ガス透過性で円筒状の外
側及び内側壁を有しており、これら両壁の間には
触媒が設けられているとともに両壁は下記の寸法
である。

外側のガス透過性の壁の外径 3350mm 内側のガス透過性の壁の内径 2000mm 外側のガス透過性の壁の外径とこれを取り囲む
外側のガス透過性でない壁の内径と間の間隔は、
60mmである。そして、外から内へ触媒を通過する
半径方向のガス流用に合成ガスを軸方向上方向か
ら供給することとなる、この外側の環状空間の横
断面は、F₁＝0.643m²であり、この合成ガスの軸
方向の速さは、外側の環状空間に通じる入口で
4.83ｍ／ｓである。

本発明により、軸方向上方へ流出するガス用の
内側環状空間の横断面積は、軸方向に流入するガ
ス用の対応している環状横断面積と少くとも等し
いか或は大きく、特に1.0から1.2倍まででなけれ
ばならない。そして、内側のガス透過性の壁の内
径と内側のガス透過性でない壁の外径との間の間
隔は、108と120mmの間、例えば113mmとされる。

例 ２ 例１と同一の反応器の最後の触媒層は、中央に
設けられた熱交換器を一つも有していない。この
場合、双方のガス透過性の円筒状の壁の適応寸法
は、 外側のガス透過性の壁の外径 3350mm 内側のガス透過性の壁の内径 1200mm 軸方向に流れ込むガス用の外側の環状横断面積
は、外側のガス透過性でない壁とガス透過性の壁
との間を60mmの間隔に形成した最初の触媒層の環
状横断面積に等しい。

そうなると第３番目の層用の、内側のガス透過
性の壁の内径と内側のガス透過性出ない壁の外径
との間の間隔は、発明に従い、206と233mmの間、
例えば211mmとされる。

〔発明の効果〕

本発明による利点は、流入及び流出管路の本発
明による構成によつて、特別の構成的手段を割愛
することができる点にある。触媒層の高さ全体に
均一な半径方向のガス流入と従つてまた均一な半
径方向のガス流出が実現され、触媒層の内部でガ
ス分布は均一になり、これは触媒について均一な
空間速度を意味し、触媒の均一な反応が可能とな
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は触媒バスケツトを備えた装置とＵ字形
のガス導管、第２図は触媒バスケツト備えた装置
と逆向きＵ字形のガス導管を示す図である。 符号の説明、６……ガス気密性の底部、７……
触媒バスケツト、８，９……ガス透過性の壁、１
０……ガス気密性のカバー、１１，１２……環状
空間。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ ガス透過性で円筒状の壁８，９とガス気密性
   の底部６とガス気密性のカバー１０を有する触媒
   層を設けた環状の触媒バスケツト７から成り、こ
   の触媒バスケツトはガス気密性の底部６と外壁４
   と比較的短い内壁５を有する環状容器中に設けら
   れていて、外側に流入する未使用ガス用の環状空
   間１２と内側に比較的短い内壁５を伝わつて流出
   する反応ガス用の環状空間１１を形成している、
   触媒反応用反応器内で触媒層を半径方向に貫流す
   る一様なガス分布を得るための装置において、軸
   方向に環状空間から流出する反応ガスのための環
   状空間１１の横断面を、軸方向に環状空間へ流入
   する未使用ガスのための環状空間１２の横断面と
   等しくするか或いはそれより大きくしたことを特
   徴とする、触媒層を半径方向に貫流する一様なガ
   ス分布を得るための装置。 ２ 二つの環状空間の横断面積比率を1.0から1.2
   までにした、特許請求の範囲第１項記載の触媒層
   を半径方向に貫流する一様なガス分布を得るため
   の装置。 ３ ガス透過性で円筒状の壁８，９と、ガス気密
   性の底部６とガス気密性のカバー１０を有する触
   媒層を設けた環状の触媒バスケツト７から成り、
   触媒バスケツト７はガス気密性の底部６と外壁４
   と比較的短い内壁５を有する環状容器中に設けら
   れていて、内側に比較的短い内壁を伝わつて流入
   する未使用ガス用の環状空間１１と外側に流出す
   る反応ガス用の環状空間１２を形成している、触
   媒反応用反応器内で触媒層を半径方向に貫流する
   一様なガス分布を得るための装置において、軸方
   向に環状空間から流出する反応ガスのための環状
   空間１２の横断面を、軸方向に空間へ流入する未
   使用ガスのための環状空間１１の横断面と等しく
   するか或いはそれより大きくすることを特徴とす
   る、触媒層を半径方向に貫流する一様なガス分布
   を得るための装置。 ４ 二つの環状空〓の横断面積比率を1.0から1.2
   までにした特許請求の範囲第３項の触媒層を半径
   方向に貫流する一様なガス分布を得るための装
   置。