JPH09141083A - 固定床反応器 - Google Patents

固定床反応器

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JPH09141083A
JPH09141083A JP30784595A JP30784595A JPH09141083A JP H09141083 A JPH09141083 A JP H09141083A JP 30784595 A JP30784595 A JP 30784595A JP 30784595 A JP30784595 A JP 30784595A JP H09141083 A JPH09141083 A JP H09141083A
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Seigo Watanabe
聖午 渡辺
Hitoshi Yoshioka
仁 吉岡
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 固体触媒を充填し、反応原料物質を流通させ
反応に供する新規な固定床反応器を提供すること。 【解決手段】 反応管が鉛直方向に対して3〜30°の
傾きを有するようにした固定床反応器。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、固定床反応器に関
する。
【0002】
【従来の技術】一般に、固体触媒を固定床反応器内に設
置された反応管内に上部より落下充填する場合、落下時
の物理的衝撃により、程度の多少こそあれ触媒が粉化・
崩壊する場合がある。触媒の粉化・崩壊が著しい割合で
起きた場合、実質的な触媒充填量の減少及び/又は圧力
損失の増大により予定した運転条件で反応が実施できな
いことがある。一般に固体触媒を反応器内の反応管内に
充填する際にはこのような固体触媒の粉化・崩壊を抑制
するために、触媒自体にある程度以上の機械的強度を持
たせるか、又は充填の手法に何らかの工夫を施している
場合が多い。
【0003】触媒の機械的強度は、触媒を成形する際の
成形圧力の調節や成形の操作の工夫によりある程度は改
善される。しかしこのような手法で機械的強度を高くし
た場合、触媒が有する比表面積及び細孔分布の制御が困
難となり、目的生成物収率が大幅に低下するなど種々の
犠牲を余儀なくされる。
【0004】特開平5−31351号公報には、固体触
媒を固定床反応器内の反応管内に充填するに際し、ひも
状物質を介在させた条件で落下させることで物理的衝撃
を緩和し、触媒が粉化・崩壊することを抑制する手法が
開示されている。しかしながら、工業的に用いられる多
管式反応器では場合によっては反応管が数千本以上ある
こともあり、その各々に対してこのような作業を実施す
ることは非常に煩雑であり、現実的な手法とは言い難
い。
【0005】このため工業的見地から、固体触媒の落下
充填に際し、触媒が粉化・崩壊することが抑制されるよ
うな固定床反応器が望まれている。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、固体触媒を
充填し、反応原料物質を流通させ反応に供する新規な固
定床反応器を提供することを目的としている。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明は、反応管が鉛直
方向に対して3〜30°の傾きを有することを特徴とす
る固定床反応器を要旨とするものである。
【0008】本発明の固定床反応器内の反応管に上述し
た如き鉛直方向に対して所定の傾きを持たせることによ
り、触媒が落下充填される際に受ける物理的衝撃を緩和
し、触媒が粉化・崩壊することを大幅に抑制する効果が
得られる。従って、本発明においては、反応器内の反応
管は常時所定の傾きを持つ構造を有していても良く、ま
た、触媒を充填する際に反応管を鉛直方向に3°以上の
傾きに適宜調節できるような装置を有していても良い。
【0009】本発明において、固定床反応器とは一般に
工業的に用いられているもの全てを指すが、前述したよ
うに、反応管内に触媒を落下充填する際に触媒が受ける
物理的衝撃を緩和し、触媒が粉化・崩壊することを大幅
に抑制する効果という観点で考えると、比較的小さい管
径、具体的には直径20〜50mm程度の管径を有する
反応管を多数並列に配置した多管式固定床反応器が好ま
しく用いられより効果的である。また、反応管の長さに
ついては特に制限はないが、ある程度長い場合の方がよ
り効果的である。
【0010】本発明の固定床反応器に充填される固体触
媒の形状、大きさ等については特に制限はなく、球状、
円柱状、リング状、星形状等、通常の打錠成形機、押出
成形機、造粒機等で成形されるものが用いられる。ま
た、上記のような形状を有する担体に触媒活性物質を担
持した担持触媒を用いてもよい。
【0011】本発明において、反応管の傾きは鉛直方向
に対して3〜30°の範囲内であり、3°未満の傾きの
場合、触媒が落下充填される際に受ける物理的衝撃が緩
和される効果が小さく、また、30°を超える傾きの場
合、触媒を落下により、管底までむらなく充填すること
が困難になり、いずれの場合も好ましくない。
【0012】
【実施例】以下本発明を実施例により説明する。
【0013】なお、イソブチレンの反応率、生成される
メタクロレイン及びメタクリル酸の選択率は以下のよう
に定義される。
【0014】 イソブチレンの反応率(%)=(反応したイソブチレン
のモル数/供給したイソブチレンのモル数)×100 メタクロレインの選択率(%)=(生成したメタクロレ
インのモル数/反応したイソブチレンのモル数)×10
0 メタクリル酸の選択率(%)=(生成したメタクリル酸
のモル数/反応したイソブチレンのモル数)×100 また、触媒の充填粉化率は以下のように定義される。す
なわち、触媒Xgを反応器上部より落下充填し、充填
後、反応器底部より回収された触媒のうち、呼び寸法1
mmのふるいを通過しないものがYgであったとする。
【0015】 充填粉化率(%)={(X−Y)/X}×100 実施例1 イソブチレンの酸化によるメタクロレイン及びメタクリ
ル酸合成用触媒である下記の組成の触媒粉末を調製し
た。
【0016】Mo12Bi1Fe1.5Co8Zn0.2Cs0.4
Sb0.8x (式中、Mo、Bi、Fe、Co、Zn、Cs、Sb及
びOはそれぞれモリブデン、ビスマス、鉄、コバルト、
亜鉛、セシウム、アンチモン及び酸素を表す。また、元
素記号右下併記の数字は各元素の原子比であり、xは前
記各成分の原子価を満足するのに必要な酸素原子数であ
る。) 得られた触媒粉末4900gをグラファイト粉末100
gとよく混合した後、外径4mm、高さ4mmの円柱形
に打錠成形した。
【0017】得られた成形触媒2000gを、鉛直方向
に対して10°の傾きを有する内径27.5mm、長さ
4mのステンレス製反応管を有する固定床反応器内の該
反応管の上部より落下充填した。
【0018】続いて、反応管外部に設けられた熱媒浴の
温度を330℃に設定し、イソブチレン5%、酸素12
%、水蒸気10%及び窒素73%の原料混合ガスを接触
時間4.5秒で上記反応管に充填された触媒層を通過さ
せた。その結果、イソブチレンの反応率97.0%、メ
タクロレインの選択率87.6%、メタクリル酸の選択
率5.3%であった。また、充填粉化率を測定したとこ
ろ0.3%であった。
【0019】比較例1 実施例1において、反応管の傾きを鉛直方向に対して0
°とした以外は実施例1と同様にして触媒を充填し、反
応を行った。
【0020】その結果、イソブチレンの反応率96.1
%、メタクロレインの選択率87.0%、メタクリル酸
の選択率5.2%であり、メタクロレイン及びメタクリ
ル酸の収率がやや低下した。また、充填粉化率を測定し
たところ2.5%であった。
【0021】実施例2 n−ブテンの酸化による無水マレイン酸合成用触媒であ
る下記の組成の触媒粉末を調製した。
【0022】V11.5Li0.5x (式中、V、P、,Li及びOはそれぞれバナジウム,
リン,リチウム及び酸素を表す。また、元素記号右下併
記の数字は各元素の原子比であり、xは前記各成分の原
子価を満足するのに必要な酸素原子数である。) 得られた触媒粉末4900gをグラファイト粉末100
gとよく混合した後、外径5mm、高さ4mmの円柱形
に打錠成形した。
【0023】得られた成形触媒2000gを、鉛直方向
に対して5°の傾きを有する内径27.5mm、長さ4
mのステンレス製反応管を有する固定床内の該反応管の
上部より落下充填した。
【0024】このときの充填粉化率を測定したところ
0.4%であった。
【0025】比較例2 実施例2において、反応管の傾きを鉛直方向に対して0
°とした以外は実施例2と同様にして触媒を充填した。
【0026】このときの充填粉化率は2.0%であっ
た。
【0027】実施例3 ベンゾチオフェンの水酸化脱硫触媒である下記の組成の
触媒粉末を調製した。
【0028】Co1Mo2x (式中、Co、Mo及びOはそれぞれコバルト、モリブ
デン及び酸素を表す。また、元素記号右下併記の数字は
各元素の原子比であり、xは前記各成分の原子価を満足
するのに必要な酸素原子数である。) 得られた触媒粉末1000gを直径4mmの球状アルミ
ナ担体4000gに担持した。
【0029】得られた担持触媒2000gを鉛直方向に
対して25°の傾きを有する内径27.5mm、長さ4
mのステンレス製反応管を有する固定床反応器内の該反
応管の上部より落下充填した。
【0030】このときの充填粉化率を測定したところ
0.1%であった。
【0031】比較例3 実施例3において、反応管の傾きを鉛直方向に対して0
°とした以外は実施例3と同様にして触媒を充填した。
【0032】このときの充填粉化率は1.8%であっ
た。
【0033】実施例4 イソ酪酸の脱水素によるメタクリル酸合成用触媒である
下記の組成の触媒粉末を調製した。
【0034】V10.5Mo5Pb0.25x (式中、V、P、Mo、Pb及びOはそれぞれバナジウ
ム、リン、モリブデン、鉛及び酸素を表す。また、元素
記号右下併記の数字は各元素の原子比であり、xは前記
各成分の原子価を満足するのに必要な酸素原子数であ
る。) 得られた触媒粉末5000gに少量の水を加えよく混合
した後、押出成形機により、外径6mm、内径2mm、
高さ6mmのリング状に成形した。
【0035】得られた成形触媒2000gを、鉛直方向
に対して15°の傾きを有する内径27.5mm、長さ
4mのステンレス製反応管を有する固定床反応器内の該
反応管の上部より落下充填した。
【0036】このときの充填粉化率を測定したところ
0.8%であった。
【0037】比較例4 実施例4において、反応管の傾きを鉛直方向に対して0
°とした以外は実施例4と同様にして触媒を充填した。
【0038】このときの充填粉化率は2.8%であっ
た。
【0039】
【発明の効果】本発明による固定床反応器では、固体触
媒が落下充填される際に受ける物理的衝撃が緩和される
ため、触媒の粉化・崩壊大幅に抑制されるという効果が
得られる。このため、充填時における粉化等を懸念して
触媒の機械的強度を過剰に高くする必要がなくなり、触
媒設計上の制約が少なくなることにより、幅広い条件で
の触媒調製が可能となる。また、触媒の充填操作も、粉
化等を懸念して煩雑な方法で実施する必要がなくなり、
より簡便な方法で実施できるという効果も得られる。

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 反応管が鉛直方向に対して3〜30°の
    傾きを有することを特徴とする固定床反応器。
  2. 【請求項2】 反応管の傾きを鉛直方向に対して3°以
    上に調節することができる装置を有することを特徴とす
    る請求項1の固定床反応器。
  3. 【請求項3】 固定床反応器がその内部に直径20〜5
    0mmの管径を有する反応管を多数並列に配置した多管
    式固定床反応器であることを特徴とする請求項1又は2
    記載の固定床反応器。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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US6723171B2 (en) 2001-01-25 2004-04-20 Nippon Shokubai Co., Ltd. Process for extracting solid material from shell-and-tube reactor

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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US6723171B2 (en) 2001-01-25 2004-04-20 Nippon Shokubai Co., Ltd. Process for extracting solid material from shell-and-tube reactor

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