JPH059077Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 《産業上の利用分野》 本考案は触媒反応器に関する。更に詳しくは、
本考案は反応熱を特に有効に利用することのでき
る触媒発熱反応器に関する。

《従来の技術》 従来、固体触媒の多くは粒状で使用されるため
に、触媒反応器としては触媒を充填する反応器が
主流である。又、近年熱伝導型触媒が提案された
のに伴い（特開昭47−33785号）、反応器の器壁を
触媒表面とする提案もなされ（例えば実願昭59−
170459号）（特開昭61−086439号公報参照）反応
熱を有効に取り出す試みがなされている。しかし
ながら、前記充填型反応器の場合はもとより、上
記の器壁触媒型の反応器の場合でも、反応生成物
が持ち去る熱エネルギーを最小にせんとする発想
は見られない。

《考案が解決しようとする問題点》 本考案者等は、触媒を用いた発熱反応生成物が
有する熱エネルギーを有効に活用すべく鋭意検討
した結果、反応器の中を、反応ガスを加熱するた
めの予熱室と、発熱反応のための反応室に分離
し、予熱室と反応室に同一の熱伝導性金属板を共
有せしめることにより、生成ガスが有する熱エネ
ルギーを極めて有効に利用することができること
を見い出し本考案に到達した。

従つて本考案の第１の目的は、生成ガスが有す
る熱エネルギーを有効に回収するに適した、触媒
発熱反応器を提供することにある。

本考案の第２の目的は、生成ガスを取り出すに
際し、それを冷却することのみを目的とする装置
を必要としない触媒発熱反応器を提供することに
ある。

本考案の第３の目的は、反応開始後における反
応ガスの予熱を不要とする触媒発熱反応器を提供
することにある。

本考案の第４の目的は、反応ガスの予熱装置及
び生成ガスの冷却装置を最小限として、触媒反応
装置全体を小型にするに適した触媒発熱反応器を
提供することにある。

《問題を解決するための手段》 本考案の上記の諸目的は、少なくとも一方の面
に触媒を担持した帯状熱伝導性基材を折り畳み、
その前後に、左右に間隔を設けた少なくとも２枚
の板を夫々融着せしめて該間隔を入口及び出口と
して有する壁とすると共に、上下及び左右にも壁
を設けて前記入口及び出口を有する反応器とな
し、該反応器の内部が入口側の複数の予熱室と、
熱伝導性基材の、触媒を担持した面を反応壁とし
て有する出口側の複数の反応室とに分離されてお
り、入口から導入された反応ガスが、前記予熱室
の一つを経て、該予熱室の壁を形成している前記
熱伝導性基材の反対側の面が形成する少なくとも
一つの前記反応室の側面へ流入する如くなし、該
反応室で発生した反応熱を前記熱伝導性基材を通
して予熱室側へ伝達するとによつて反応ガスを予
熱する如くなした事を特徴とする、自己熱交換型
触媒発熱反応器によつて達成された。

本考案で使用する熱伝導性基材としては、単一
の金属板、２種以上の金属板を重ね合わせた金属
合板、海綿状金属の板及び金属板と海綿状金属を
重ね合わせた基材等を使用することができる。

以下、本考案を実施例に従つて詳述する。

第１図は、本考案の反応器の例を示す斜視図で
あり、第２図はその平面図である。図において符
号１は、少なくとも出口側の面３に触媒を担持し
た熱伝導性基材であり、帯状のものが折り畳まれ
ている。熱伝導性基材の表面は細かな凹凸を有し
ていても良く、又、波形を形成していても良い。
帯状熱伝導性基材の折り返し部の形状は任意であ
り、断面形状でいえば、本例では鋭角をなす如く
なつているが、曲線状であつても良く、第３図の
如く２段階に折り返されていても良い。

７は前面に複数の入口９と背面に複数の出口１
１を有する触媒反応器であつて、本例の場合に
は、左側面が熱伝導性基材１と融着されており、
右側壁に沿って気体が流れる空間を有している。

《作用》 本考案の反応器によつて触媒発熱反応を行わせ
る場合には、反応開始時には入口９から適度に予
熱された反応ガスを適当な圧力及び流速で導入す
る。導入されたガスは予熱室を経て、予熱室と反
応室の間の空間に出た該反応室に入り触媒発熱反
応を開始する。反応により発生した熱は熱伝導性
基材を通つて、予熱室側に伝わり導入された反応
ガスを加熱する。従つて、反応開始後は導入する
ガスを特別に予熱しなくても予熱室で加熱される
ので反応はスムースに進み、又、生成ガスの熱は
熱伝導性基材に伝達されるので生成ガスは冷却さ
れる。反応開始前のガスの予熱は、熱伝導性基材
に適度の電流を流すことにより行うこともでき
る。

予熱室の形状、反応室の形状、入口の大きさや
位置、出口の大きさや位置及び予熱室から反応室
へガスが移動するための空間の大きさや形状は、
ガスが各室の隅々にまで入り、熱交換が効率良く
行われるように種々の組み合わせを設計すること
ができる。例えば、予熱室から反応室へ反応ガス
が移動するための空間は、当然の事ながら反応器
内部の左側に有つても、左右両側に有つても良
く、その形状は任意であり、例えば中央部の空間
を広くするために第４図の平面図の如く、その断
面が円弧状であつても、第５図の如く山形状であ
つても良い。

従つて、中央部の空間を広く取ることは、特に
本例の如く予熱室の入口から奥に向かうに従い上
下の壁の間隔が狭くなり、逆に反応室では、奥か
ら出口に向かうに従い上下の壁の間隔が広くなる
場合には、気体と熱伝導性基材との接触時間を長
くし、熱交換の効率を良くするために好ましい。
しかしながら、一般には、予熱室から反応室へ移
動するための空間を、気体の流量に比して十分小
さくすることにより、ガスの予熱室での滞留時間
を長くし、熱交換の効率を十分大きくすることが
できる。

又、熱伝導性基材の折り畳み方を調整して予熱
室の容積と反応室の容積を異なつた大きさとする
こともできる。特に、予熱室側の熱伝導性基材に
も触媒を担持せしめた場合には、予熱室内の反応
によつて発生した反応熱は未反応ガスを予熱する
ために消費されることが好ましく、反応熱を熱伝
導性基材に与える必要はないので、予熱室側の容
積を大きくするとができる。従つて、本考案の予
熱室の概念には、予熱を目的とする反応を起こす
場合も含まれる。一方反応室で発生した熱は、で
きるだけ熱伝導性基材に伝達して、反応生成物は
熱エネルギーを持たないことが好ましいから、反
応室の容積は小さ目にしてエネルギー密度を大き
くすることが好ましい。この場合には反応ガスの
予熱室から反応室への流れを助けるために、反応
器の出口に直結した低圧且つ大容量の緩衝室を設
けたり、ガスを吸引することが好ましい。予熱室
側に触媒がなく反応が起こらない場合には、予熱
室側から反応ガスを圧送すれば良いので、この場
合には反応器の運転は容易であり本考案の好まし
い実施態様である。このように、反応ガスの流量
と流速を適宜制御したり、触媒活性を調節し及
び／又は、予熱室と反応室の容積比を反応の種類
や反応条件に応じて適宜設計することにより、予
熱室の吸収熱量と反応室の発熱熱量をバランスさ
せて、熱の収支を理想的なものとすることができ
る。

《考案の効果》 本考案の反応器を使用して触媒発熱反応を行つ
た場合には、反応開始時にのみ予熱をすれば、反
応熱が予熱のために回収されるので、反応開始後
の予熱は全く不要となる。しかも、反応室には予
熱されたガスが流入するので、反応室の触媒が無
駄なく活用され、且つ生成物が保有する熱量を極
めて小さくすることができるので、反応系全体と
して系外から供給する熱量を最小にすると共に、
系外に排出する熱量も最小にすることができ、反
応システム全体をコンパクトなものとすることが
できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の触媒反応器の一例を示す斜視
図である。図中符号１は熱伝導性基材、３は熱伝
導性基材の出口側の面、５は熱伝導性基材の入口
側の面、７は触媒反応器、９は反応ガスの入口、
１１は生成ガスの出口である。第２図は第１図に
対応する触媒反応器の平面図である。第３図は帯
状熱伝導性基材の折り返し部の他の例である。第
４図及び第５図は触媒反応器の平面図の他の例で
ある。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 少なくとも一方の面に触媒を担持した帯状熱伝
   導性基材を折り畳み、その前後に、左右に間隔を
   設けた少なくとも２枚の板を夫々融着せしめて該
   間隔を入口及び出口として有する壁とすると共
   に、上下及び左右にも壁を設けて前記入口及び出
   口を有する反応器となし、該反応器の内部が入口
   側の複数の予熱室と、熱伝導性基材の、触媒を担
   持した面を反応壁として有する出口側の複数の反
   応室とに分離されており、入口から導入された反
   応ガスが、前記予熱室の一つを経て、該予熱室の
   壁を形成している前記熱伝導性基材の反対側の面
   が形成する少なくとも一つの前記反応室の側面へ
   流入する如くなし、該反応室で発生した反応熱を
   前記熱伝導性基材を通して予熱室側へ伝達するこ
   とによつて反応ガスを予熱する如くなした事を特
   徴とする、自己熱交換型触媒発熱反応器。