JPS584564B2 - 多段交換反応塔 - Google Patents
多段交換反応塔Info
- Publication number
- JPS584564B2 JPS584564B2 JP51134954A JP13495476A JPS584564B2 JP S584564 B2 JPS584564 B2 JP S584564B2 JP 51134954 A JP51134954 A JP 51134954A JP 13495476 A JP13495476 A JP 13495476A JP S584564 B2 JPS584564 B2 JP S584564B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- gas
- exchange reaction
- hydrogen
- water
- catalyst
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired
Links
Landscapes
- Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)
- Physical Or Chemical Processes And Apparatus (AREA)
- Devices And Processes Conducted In The Presence Of Fluids And Solid Particles (AREA)
- Catalysts (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
この発明は、疎水性触媒を用いて水と水素とめ間で水素
同位体の交換反応を行わせる装置に関するものであって
、特に重水製造用として好適な多段交換反応塔に関する
ものである。
同位体の交換反応を行わせる装置に関するものであって
、特に重水製造用として好適な多段交換反応塔に関する
ものである。
重水を製造する際の主な交換反応には次のようなものが
ある。
ある。
Ｈ２ Ｓ （ｇ）＋ ＨＤＯ（１）＊ＨＤＳ （ｇ）＋
Ｈ２ ０（１） （１）ＨＤ（ｇ）＋ ＮＨ３（１
）Ｈ２（ｇ）＋ ＮＤＨ２（１） （２）Ｈ２（
ｇ）＋ ＨＤＯ（１）ＨＤ（ｇ）＋ Ｈ２０（１）
（３）（１）の交換反応を利用する方法は、触媒が
不要なため、現在大規模プラントに応用されているが硫
化氷素という有毒にじて腐食性のガスを使用する欠点が
あり、（２）の文一反応を利用する方法は、触媒として
ＫＮＨ２を用い、アンモニア工場の水素を原料として重
水を製造しており、アンモニア工場に寄生せねばならな
いためプラント規模に制限を受ける欠点がある。
Ｈ２ ０（１） （１）ＨＤ（ｇ）＋ ＮＨ３（１
）Ｈ２（ｇ）＋ ＮＤＨ２（１） （２）Ｈ２（
ｇ）＋ ＨＤＯ（１）ＨＤ（ｇ）＋ Ｈ２０（１）
（３）（１）の交換反応を利用する方法は、触媒が
不要なため、現在大規模プラントに応用されているが硫
化氷素という有毒にじて腐食性のガスを使用する欠点が
あり、（２）の文一反応を利用する方法は、触媒として
ＫＮＨ２を用い、アンモニア工場の水素を原料として重
水を製造しており、アンモニア工場に寄生せねばならな
いためプラント規模に制限を受ける欠点がある。
（３）の交換反応を利用する方法は未だ工業化されてい
ないが、触媒を用い、触媒表面においては、 Ｈ２（ｇ）＋ ＨＤＯ（ｇ）ＨＤ（ｇ）＋Ｈ２０（ｇ）
（４）なる気相反応が行われ、この反応は温度
を下げた場谷、元向きに進み、水素中の重水素が水蒸気
中正移動し、次いで ＨＤＯ（ｇ）＋Ｈ２０（１）■Ｈ２０（ｇ）＋ ＨＤＯ
（１） （５）なる気液間の水素同位体交換反応が行
われ、液体の水へ重水素を移動させるものである。
ないが、触媒を用い、触媒表面においては、 Ｈ２（ｇ）＋ ＨＤＯ（ｇ）ＨＤ（ｇ）＋Ｈ２０（ｇ）
（４）なる気相反応が行われ、この反応は温度
を下げた場谷、元向きに進み、水素中の重水素が水蒸気
中正移動し、次いで ＨＤＯ（ｇ）＋Ｈ２０（１）■Ｈ２０（ｇ）＋ ＨＤＯ
（１） （５）なる気液間の水素同位体交換反応が行
われ、液体の水へ重水素を移動させるものである。
このような（３）の交換反応を利用したものとしては、
例えば第１図に示されているような、米国マンハッタン
計画にて用いられたものがある。
例えば第１図に示されているような、米国マンハッタン
計画にて用いられたものがある。
これは、塔１１内に泡鐘プレート１２を有する気液接触
部１３と、例えば活性炭に白金を符着した触媒や酸化ク
ロムにニッケルを付着した触媒等の親水性触媒充填部１
４と、過熱器１５とが順次多段に設けられ、上下の気液
接触部１３間は溢流管１６で連結されている構造である
。
部１３と、例えば活性炭に白金を符着した触媒や酸化ク
ロムにニッケルを付着した触媒等の親水性触媒充填部１
４と、過熱器１５とが順次多段に設けられ、上下の気液
接触部１３間は溢流管１６で連結されている構造である
。
液体の水は段上を水素や水蒸気の流れに直角に流れて溢
流管１６から下の段へと流れ落ちる。
流管１６から下の段へと流れ落ちる。
飽和水蒸気圧下又は湿つた状態では親水性触媒の活性が
低下するので、水素に水蒸気が飽和した混合気体を過熱
器１５で過熱して乾燥状態にして触媒部１４を通過させ
て水素と水蒸気との間の水素同位体交換反応（４）を完
全に行わせ、重水素の移動した水蒸気は水素と共に気液
接触部１３を通過し、このとき気液間で水素同位体交換
反応（５）が行われて、水蒸気中の重水素が液体の水へ
と移動し、塔頂より流下する水は塔底に行くにつれて重
水素が濃縮される。
低下するので、水素に水蒸気が飽和した混合気体を過熱
器１５で過熱して乾燥状態にして触媒部１４を通過させ
て水素と水蒸気との間の水素同位体交換反応（４）を完
全に行わせ、重水素の移動した水蒸気は水素と共に気液
接触部１３を通過し、このとき気液間で水素同位体交換
反応（５）が行われて、水蒸気中の重水素が液体の水へ
と移動し、塔頂より流下する水は塔底に行くにつれて重
水素が濃縮される。
このように、親水性触媒を用いると混合ガス過熱器１５
が必要であり、又、気液接触部１３もプレートから下方
に水が漏れないような抱鐘プレート１３が要求される等
交換反応塔内部が複雑となる欠点があった。
が必要であり、又、気液接触部１３もプレートから下方
に水が漏れないような抱鐘プレート１３が要求される等
交換反応塔内部が複雑となる欠点があった。
ところが、最近例えばポリ４弗化エチレンなどの疎水性
担体に白金を付着させた触媒を用いて（３）の交換反応
の反応速度を速める方法が発明され（特開昭４８−２２
８９８号公報参照）、今後有望な方法と考えられている
。
担体に白金を付着させた触媒を用いて（３）の交換反応
の反応速度を速める方法が発明され（特開昭４８−２２
８９８号公報参照）、今後有望な方法と考えられている
。
かかる疎水性触媒を用いて（３）の交換反応を実現させ
るため、工業的に最も一般的な気液接触法、即ち疎水性
触媒を充填固定床とし水を上方より下方へ、水素を下方
より上方へ流して気液向流接触させると、触媒担体が疎
水性のため上方より下方へ流れる水が親水性部分、例え
ば充填固定床塔の鉄製の塔壁等に集まる所謂チャンネリ
ングをおこして気液接触が不完全となり、総括的にみた
水と水素との間の交換反応の成績が悪くなる欠点がある
。
るため、工業的に最も一般的な気液接触法、即ち疎水性
触媒を充填固定床とし水を上方より下方へ、水素を下方
より上方へ流して気液向流接触させると、触媒担体が疎
水性のため上方より下方へ流れる水が親水性部分、例え
ば充填固定床塔の鉄製の塔壁等に集まる所謂チャンネリ
ングをおこして気液接触が不完全となり、総括的にみた
水と水素との間の交換反応の成績が悪くなる欠点がある
。
この発明は、上記の如き従来技術の実情に鑑みなされた
ものであって、その目．的とするところは疎水性触媒に
よる交換反応機工に適した反応塔を．提供することにあ
る。
ものであって、その目．的とするところは疎水性触媒に
よる交換反応機工に適した反応塔を．提供することにあ
る。
即ちこの発明は、疎水性触媒による交換反応機構を巧み
に利用したものであつて、水素と水蒸気との間の水素同
位体交換反応を行わせる疎水性触媒部と、水蒸気と液体
の水との間の水素同位体交換反応を行わせる気液接触部
とを交互に間隔をおいて多段に積み重ね、かつ上下関係
にある気液接触部が上方の気液接触部に滞留している水
を下方に順次流下させる溢流管によつて連結されている
多段交換反応塔である。
に利用したものであつて、水素と水蒸気との間の水素同
位体交換反応を行わせる疎水性触媒部と、水蒸気と液体
の水との間の水素同位体交換反応を行わせる気液接触部
とを交互に間隔をおいて多段に積み重ね、かつ上下関係
にある気液接触部が上方の気液接触部に滞留している水
を下方に順次流下させる溢流管によつて連結されている
多段交換反応塔である。
以下図面に基づきこの発明について詳述する。
第２図はこの発明に係る多段交換反応塔の一実施例の説
明図である。
明図である。
塔２１内には、多孔板２２上を液体の水が流れるように
した気液接触部２３と、疎水性担体に白金を付着させた
触媒粒を有する疎水性触媒部２４とが間隔をおいて設け
られて一つの段をなし、かかる段が多数積み重ねられて
、上下に位置する気液接触部相互は溢流管２６により連
結されて交換反応塔が構成される。
した気液接触部２３と、疎水性担体に白金を付着させた
触媒粒を有する疎水性触媒部２４とが間隔をおいて設け
られて一つの段をなし、かかる段が多数積み重ねられて
、上下に位置する気液接触部相互は溢流管２６により連
結されて交換反応塔が構成される。
重水素を含んだ水素ガスは交換反応塔の下方から上方に
向って流れ、液体の水は溢流管２６を流下し、多孔板２
２上を水素の流れ方向と直角の方向に流れて一段下の溢
流管２６から更に下の多孔板へと流れ落ちるように運転
する。
向って流れ、液体の水は溢流管２６を流下し、多孔板２
２上を水素の流れ方向と直角の方向に流れて一段下の溢
流管２６から更に下の多孔板へと流れ落ちるように運転
する。
まず、重水素を含んだ水素ガスは気液接触部２３を通過
するとき水蒸気で飽和され、水素と水蒸気との混合物と
なって疎水性触媒部２４を通過し、このとき水素と水蒸
気との間で前記（４）の水素同位体交換反応が行われる
。
するとき水蒸気で飽和され、水素と水蒸気との混合物と
なって疎水性触媒部２４を通過し、このとき水素と水蒸
気との間で前記（４）の水素同位体交換反応が行われる
。
この発明で用いられる触媒は疎水性のものであって、親
水性触媒と異なって、水蒸気飽和圧下又は少し湿った状
態でも何ら触媒の活性が低下することなく、十分に交換
反応は進行する。
水性触媒と異なって、水蒸気飽和圧下又は少し湿った状
態でも何ら触媒の活性が低下することなく、十分に交換
反応は進行する。
次に、水素ガスから重水素を受けた水蒸気は水素と共に
気液接触部２３を通過し、このとき水蒸気と水との間で
前記（５）の水素同位体交換反応が行われ、水蒸気中の
重水素は水に移動する。
気液接触部２３を通過し、このとき水蒸気と水との間で
前記（５）の水素同位体交換反応が行われ、水蒸気中の
重水素は水に移動する。
気液接触部２３は、そのプレートから下方へ水が多少漏
出しても、疎水性触媒の特性上何ら触媒活性の低下は起
らないので、気液接触部２３のプレートは工作の簡単な
多孔で十分である。
出しても、疎水性触媒の特性上何ら触媒活性の低下は起
らないので、気液接触部２３のプレートは工作の簡単な
多孔で十分である。
以下重水製造の場合を例にとって説明したが、この発明
に係る多段交換反応塔は重水製造のみならず重水中のト
リウム除去或は軽水中のトリチウム除去等にも使用でき
ること無論である。
に係る多段交換反応塔は重水製造のみならず重水中のト
リウム除去或は軽水中のトリチウム除去等にも使用でき
ること無論である。
この発明は上記のように、疎水性触媒を用い、中間媒体
に水蒸気を介入させ水素−水蒸気間水素同位体交換反応
をする疎水性触媒部と水蒸気−水間水素同位体交換反応
をする気液接触部とを分離した多段交換反応塔なので、
従来の疎水性触媒充填型式の塔による気液接触の不完全
さを避けることができ、従来の親水性触媒使用の反応塔
で反応気体を乾燥させるために必要不可欠であった気体
過熱器が不要となり、更には疎水性触媒部の上方に位置
する気液接触部のプレートは多少の水漏れがあってもか
まわないので多孔板のような工作の簡単なもので十分で
ある等、反応効率が高く、塔構造が簡単化するといった
効果を有するものである。
に水蒸気を介入させ水素−水蒸気間水素同位体交換反応
をする疎水性触媒部と水蒸気−水間水素同位体交換反応
をする気液接触部とを分離した多段交換反応塔なので、
従来の疎水性触媒充填型式の塔による気液接触の不完全
さを避けることができ、従来の親水性触媒使用の反応塔
で反応気体を乾燥させるために必要不可欠であった気体
過熱器が不要となり、更には疎水性触媒部の上方に位置
する気液接触部のプレートは多少の水漏れがあってもか
まわないので多孔板のような工作の簡単なもので十分で
ある等、反応効率が高く、塔構造が簡単化するといった
効果を有するものである。
第１図は従来の反応塔の説明図、第２図はこの発明に係
る多段交換反応塔の一実施例の説明図である。 ２１・・・・・・反応塔、２２・・・・・・多孔板、２
３・・・・・・気液接触部、２４・・・・・・疎水性触
媒部、２６・・・・・・溢流管。
る多段交換反応塔の一実施例の説明図である。 ２１・・・・・・反応塔、２２・・・・・・多孔板、２
３・・・・・・気液接触部、２４・・・・・・疎水性触
媒部、２６・・・・・・溢流管。
Claims (1)
- １ 塔上部より導入した水と塔下部より導火した水素と
の間で水素同位体交換反応を行なわせる反応塔において
、該反応塔の内部に、触媒の落下は阻止するが気休の通
過は自由に許す多孔板上に形成され水素−水蒸気間の気
相交換反応が行なわれる疎水性触媒膚からなる触礫部と
、水の落下は制限するが気体の通過は自由に許す多孔板
上に形成され水蒸気−水の気液間の交換反応が行なわれ
る水層からなる気液接触部とが、交互に間隔をおいて多
段に積み重ねられて設けられており、かつ上下関係にあ
る気液接触部が、上方の気液接触部に滞留している水を
下方に順次流下させる溢流管によって連結されていると
とを特徴とする多段交換反応塔。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP51134954A JPS584564B2 (ja) | 1976-11-10 | 1976-11-10 | 多段交換反応塔 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP51134954A JPS584564B2 (ja) | 1976-11-10 | 1976-11-10 | 多段交換反応塔 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5360494A JPS5360494A (en) | 1978-05-31 |
| JPS584564B2 true JPS584564B2 (ja) | 1983-01-27 |
Family
ID=15140443
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP51134954A Expired JPS584564B2 (ja) | 1976-11-10 | 1976-11-10 | 多段交換反応塔 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS584564B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS585691B2 (ja) * | 1978-09-27 | 1983-02-01 | 理化学研究所 | 多段交換反応塔 |
-
1976
- 1976-11-10 JP JP51134954A patent/JPS584564B2/ja not_active Expired
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5360494A (en) | 1978-05-31 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US3088919A (en) | Treatment of gases | |
| US4378336A (en) | Monolith reactor | |
| US4363787A (en) | Monolith heat exchange reactor | |
| EP1355850B1 (en) | Heavy water production process and apparatus | |
| JPS5544377A (en) | Multistage exchange reaction column | |
| JPS584564B2 (ja) | 多段交換反応塔 | |
| US2198795A (en) | Tray type sulphuric acid converter | |
| RU2262380C2 (ru) | Каталитический реактор для экзотермических процессов, протекающих в газ-твердой фазе с невысокой разностью температур | |
| Isomura et al. | Deuterium separation by hydrogen-water exchange in multistage exchange column | |
| JPH06219704A (ja) | 改質装置 | |
| SU1736335A3 (ru) | Способ концентрировани раствора мочевины и устройство дл его осуществлени | |
| US3443910A (en) | Apparatus for exothermic catalytic reactions | |
| JPH09165202A (ja) | 水蒸気改質器 | |
| CA2005079C (en) | System for increasing co conversion in pre-existing reactors, and reactors obtained accordingly | |
| KR100811665B1 (ko) | 액상 물질과 기상 물질 사이의 동위원소 교환을 행하기위한 컬럼 | |
| JPS5844012B2 (ja) | 同位体交換反応装置 | |
| KR19990080570A (ko) | 수소와 물 사이의 수소동위원소 교환반응용다중관형 촉매탑 | |
| JPS6246484B2 (ja) | ||
| JPS6031824A (ja) | 触媒反応塔 | |
| JP3006894B2 (ja) | 気液反応器 | |
| JPS6344433Y2 (ja) | ||
| JPH08150314A (ja) | 気液接触装置 | |
| JPS61122236A (ja) | メタノールの製造用直立反応器 | |
| FR2405745A1 (fr) | Reacteur a lits fluidises | |
| SU980741A1 (ru) | Аппарат дл проведени тепломассооменных процессов |