JPS60153936A - ヒ−トパイプ付反応器 - Google Patents

ヒ−トパイプ付反応器

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JPS60153936A
JPS60153936A JP1143784A JP1143784A JPS60153936A JP S60153936 A JPS60153936 A JP S60153936A JP 1143784 A JP1143784 A JP 1143784A JP 1143784 A JP1143784 A JP 1143784A JP S60153936 A JPS60153936 A JP S60153936A
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JP
Japan
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reaction
heat
reactor
gas
reaction vessel
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JP1143784A
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Inventor
Kenji Arisaki
有崎 虔治
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Mitsubishi Power Ltd
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Babcock Hitachi KK
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Publication date
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    • F28DHEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
    • F28D15/00Heat-exchange apparatus with the intermediate heat-transfer medium in closed tubes passing into or through the conduit walls ; Heat-exchange apparatus employing intermediate heat-transfer medium or bodies
    • F28D15/02Heat-exchange apparatus with the intermediate heat-transfer medium in closed tubes passing into or through the conduit walls ; Heat-exchange apparatus employing intermediate heat-transfer medium or bodies in which the medium condenses and evaporates, e.g. heat pipes
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    • B01J2208/00Processes carried out in the presence of solid particles; Reactors therefor
    • B01J2208/00008Controlling the process
    • B01J2208/00017Controlling the temperature
    • B01J2208/00106Controlling the temperature by indirect heat exchange
    • B01J2208/00115Controlling the temperature by indirect heat exchange with heat exchange elements inside the bed of solid particles
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    • B01J2208/00168Controlling the temperature by indirect heat exchange with heat exchange elements outside the bed of solid particles
    • B01J2208/00185Fingers

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 (発明の利用分野) 本発明はヒートパイプ付反応器に関し、さらに詳しくは
反応熱を連続的に取り出す必要のある発f;ハ反応に好
適に用いられる反応器に関するものである。
(発明の背景) 本発明は、典型的にはGO+H2O−’CC2+)12
の反応にかかるシフトコンバーター、およびCO+3H
2→CH4+H20の反応にかかるメタネーターを想定
したものであるが、従来のこの種の反応に用いられる反
応器の概要を第1図ないし第4図に示す。
第1図は、アンモニア合成プロセスに用いられるシフト
コンバーターの概略フローを示したものである。図にお
いて2次改質炉1を出た反応ガスはクーラー2で温度調
節された後、高温シフトコンバーター3に導入され、こ
こで」二記反応式に示した発熱反応を起こし、二酸化炭
素と水素が生成される。この高温反応ガスはさらにクー
ラー4で冷却された後、低温シフトコンバーター5に入
り、さらに反応が行われる。また第2図は、高濃度CO
ガスのメタネーションの概略フローを示したものである
が、上記反応式に示したメタネーション反応は高度の発
熱反応であるため、−挙に一酸化炭素(CO)からメタ
ン(CH4)にすることば反応器の過熱破損につながり
好ましくない。そこで第2図においては、反応器6とク
ーラー7、反応器8とクーラー9、反応器10とクーラ
ー11などのように、反応器とクーラーを組み合わせて
反応温度の保持と反応器の安全を計っている。
次に第3図は、第2図に示した反応器とクーラーの組合
せを一つの反応器内に収納した反応装置を示すもので、
反応器12の内部には、反応層13−1〜13−4とク
ーラー(冷却コイル)14−1〜14−4が交互に複数
段重ね合ね−U”ζ収納されている。さらに第4図は、
反応器15内に、反応層16−1〜16−3を順次設け
、各反応層に直接冷却コイル17−1〜17−3を挿入
したものである。
しかしながら上述のような反応器においては、反応層と
冷却コイルの配置および組合せが複雑であり、設備コス
トが高くつくという欠点がある。
(発明の目的) 本発明の目的は、前記従来技術の欠点をなくし、発熱反
応の際の反応熱の除去に適した、構造の簡単な反応器を
提供することにある。
(発明の概要) 本発明は、仕切板により仕切られた同心円筒状の反応容
器と、該反応容器内の外側環状部に充填された触媒体と
、該触媒体に原料ガスを通過させる手段と、前記外側環
状部の内側に設けられた熱交換媒体が流通ずる内側筒状
部と、該外側環状部と前記内側筒状部の間の仕切板を貫
通して設けられた、前記外側環状部の触媒体で発生した
反応熱を前記筒状部内の熱交換媒体に不可逆的に伝達す
るヒートパイプを備えたことを特徴とするものである。
一般にヒートパイプは、密閉した管内に蒸発、凝縮を繰
返す作動流体を封入したもので、一端の蒸発部から他端
の凝縮部へ熱を不可逆的に伝達するものである。本発明
に用いるヒートパイプは、公知のあらゆるタイプのもの
が使用可能である。
(発明の実施例) 以下、本発明を図面に示す実施例によりさらに詳細に説
明する。
第5図は、本発明の典型的な一実施態様を示す反応器の
断面図、第6図は、第5図におけるヒートパイプの配置
状態を示す反応器の平面断面図、第7図は、第5図にお
けるヒートパイプの内胴への取イ1状態を示す図である
。第5図に示す装置は、仕切板(内胴)21により外側
環状部30と内側筒状部38に仕切られた同心円筒から
なる反応容器本体20と、前記外側環状部30内に充填
された触媒体(触媒層)22と、前記内側筒状部38内
に挿入された降水管24および該降水管24を通し゛ζ
ζ前筒状部38充満される熱交換媒体(水)と、]11
1記仕切板(内胴)21を貫通し、下方に傾斜さ−U゛
て設けられた多数のヒートパイプ34とから主として構
成される。内胴21の下部は下蓋33を構成し、その周
囲にはガス流通可能な多孔体からなる触媒支持板35が
設けられ、その上に触媒層22か支持されている。また
内胴21の上部ば仕切板23により反応容器本体20の
上部鏡板部に連結されζいる。内側筒状部38の上部は
反応容器本体20のに1部鏡板部に囲まれた水室を形成
し、また反応容器本体20の下部は、触媒支持板35、
内胴21の下M33および反応容器本体20の下部鏡板
部28とに囲まれたガス室29を形成している。
このような構成において、反応ガス27は、入口ノズル
26から反応容器本体20内の外側環状部30に導入さ
れ、触媒Jaf22の上面に均一に分配され、触媒層2
2を下方に流下する過程で発熱反応を起こし、その反応
熱は逐次ヒーI・パイプ34に吸収され、その反応熱は
不可逆的に内側筒状部38内の熱交換媒体(水)に伝達
される。反応を終了したガスは触媒層下部の触媒支持板
35を通過してガス室29に排出され、ここから出口ノ
ズル31を経て、反応ガス32として外部に取り出され
る。−力、内側筒状部21内には降水管ノズル25から
降水管25を介して水が供給され、この水は該筒状部2
1を上昇する間にヒートパイプ34により逐次加熱され
、上昇して該内側筒状部の上部の上昇管ノズル27から
別に設けられたボイラシステムに供給される。なお、第
8図は、このようなボイラシステムの概念図を示すもの
であるが、この場合はスチームドラム42、上昇管41
、降水管40、給水管43、およびスチーム排出管44
からボイラシステムが構成されている。
このようなボイラシステムでは、第5図のヒートパイプ
34により内胴21内のボイラ水に反応熱が伝達されて
スチームを発生し、上昇管ノズル37を出たスチームを
伴った気水混合体は、第8図に示す上昇上41を通って
ボイラドラム42に導入され、ここでスチームと分離さ
れた後、水は降水管40を通っ°ζ第5図の内部降水管
24に戻され、最下端でUターンして、ヒートパイプ3
4と逐次接触しながら上昇することになる。
上記実施例によれば、内胴21にヒートパイプを上下多
段に均一配置したことにより、反応層22における反応
熱が均一に吸収、回収され、反応Itj22の人1コか
ら出1コに到るまで全く均一な温度で均一な反応が可能
となり、また反応層部にピー1−パイプが内蔵されてい
るので、従来の熱交換パイプのようにパイプが外部に導
出されることがなく、このため配管が簡略化され、また
熱効率も極めて優れたものになる。
上記実施例の装置はシフトコンバーターのみならず、高
濃度COの反応装置、例えばメタネーターなどの発熱反
応を行なう装置に有効に用いられる。また反応系は均一
系のみならず、不均一系の反応装置にも適用することが
できる。
第9図は、ヒートパイプを反応層に挿入せず、反応層と
セラミ7クボールの充填層を交互に形成し、該セラミッ
クボールの充填層にピー1−パイプを挿入した実施例を
示すものである。すなわち、外側環状部30の上下方向
に、反応Ji22a、セラミックボールの充填J550
a、同様にし、て反応層22b、22Cおよびセラミッ
クボールの充填1i50b、50cが交互に形成されて
いる。
」−記構成によれば、ヒートパイプ34をセラミック充
填層508〜50Cにそれぞれ配置したので、反応M 
22 a〜22Cの反応がヒートパイプに影響されずに
より均一に行われ、一方、ヒートパイプ34も反応層の
影響を受けないので、材質等を有利に設計することがで
きる。
次に第1O図は、反応熱の発生状況に応じてヒートパイ
プを配置した実施例を示すものである。
ずなわら、例えばシフト反応の場合には、発熱反応とい
っても反応の初期には一定の温度レベルが必要であり、
密に配置したヒートパイプで冷却する必要がない場合が
ある。このため第10図の装置では、反応層22aの下
段に、ヒートパイプを34を疎に配置した反応層22d
を2段設け、さらにその下段にヒートパイプ34を密に
配置したセラミックボールの充填層50と、ヒートパイ
プ34を疎に配置した反応Jjtf 22 eを設けて
いる。
上記実施例によれば、反応の初期において反応熱の発生
が少ない場合においても、これに対応して除熱量を少な
くし、必要な反応温度を維掲し、その後反応層22eで
緩慢な熱回収を行い、反応段階の発熱量に適応した熱回
収を行なうことができる。このように本発明においては
、発熱反応の性質によりヒートパイプの密度を変えて種
々の形態の熱回収装置とすることも可能である。
(発明の効果) 本発明によれば、熱回収系にヒートパイプを利用したこ
とにより、発熱反応系のニーズに応じて発熱量を吸収す
ることができ、また熱交換パイプを用いないので反応器
が簡略化され、経済的でかつ熱効率の優れた装置とする
ことができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は、従来のアンモニア合成プロセスに用いるシフ
1−コンバーターのフローを示す図、第2図は、従来の
高濃度COメタネーションの基本的なフローを示す図、
第3図および第4図は、従来の反応器の構造例を示す図
、第5図は、本発明のヒートパイプ付反応器の典型的な
実施例を示す断面図、第6図は、ヒートパイプの配置状
態を示す水平断面図、第7図は、第5図の装置における
内胴へのヒートパイプ取り付は状態を示す説明図、第8
図は、本発明の反応器をボイラシステムと組合せた状態
を示す説明図、第9図および第1θ図は、それぞれ本発
明の他の実施例を示す反応器の該略断面図である。 20・・・反応容器本体、21・・・仕切板(内胴)、
22・・・触媒体(反応層)、23・・・仕切板上部、
24・・・降水管、26・・・ガス入口ノズル、27・
・・原料プロセスガス、29・・・ガス室、30・・・
外側環状部、31・・・ガス出口ノズル、32・・・反
応ガス、34・・・ヒートパイプ、35・・・触媒支持
板、36・・・マンホール、37・・・上昇管ノズル、
38・・・内側筒状部(氷室)。 代理人 弁理士 川 北 武 長 第1面 第2図 第5図 し?く 臣 し巨 メ 胃 〜第6図 2(J 第7図 第9図 第10図

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)仕切板により仕切られた同心円筒状の反応容器と
    、該反応容器内の外側環状部に充填された触媒体と、該
    触媒体に原料ガスを通過させる手段と、前記外側環状部
    の内側に設けられた熱交換媒体が流通する内側筒状部と
    、該外側環状部と前記内側筒状部の間の仕切板を貫通し
    て設けられた、前記外側環状部の触媒体で発生した反応
    熱を前記筒状部内の熱交換媒体に不可逆的に伝達するし
    −トパイプを備えたことを特徴とするピー1−パイブイ
    ・j反応器。
JP1143784A 1984-01-25 1984-01-25 ヒ−トパイプ付反応器 Pending JPS60153936A (ja)

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Cited By (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS63151350A (ja) * 1986-11-21 1988-06-23 シエル・インターナシヨナル・リサーチ・マートスハツペイ・ベー・ヴエー 発熱性および吸熱性触媒反応のための反応器
JPH0615730U (ja) * 1991-06-17 1994-03-01 昇 阪野 ダブルラインミキサー
FR2703141A1 (fr) * 1993-03-25 1994-09-30 Inst Francais Du Petrole Dispositif pour la réalisation de réactions endothermiques et ses applications.
EP0715886A1 (de) * 1994-12-08 1996-06-12 Basf Aktiengesellschaft Vorrichtung und Verfahren zur Durchführung exothermer Reaktionen
WO2003057358A1 (en) * 2002-01-12 2003-07-17 Saudi Basic Industries Corporation Heat exchange tubular reactor with a heat pipe
WO2003057361A1 (en) * 2002-01-12 2003-07-17 Saudi Basic Industries Corporation Chemical reactor with heat pipe cooling
WO2005097310A1 (en) * 2004-04-05 2005-10-20 Modine Manufacturing Company Actively cooled reactor for exothermic reaktions
US7666237B2 (en) 2003-02-28 2010-02-23 Modine Manufacturing Company Reformate cooling system and method for use in a fuel processing subsystem
GB2471771A (en) * 2009-07-07 2011-01-12 Dumitru Fetcu Heat recovery steam generator with heat pipes and distributed water inlet
CN104587802A (zh) * 2015-01-08 2015-05-06 青岛科技大学 垂直套管结构及采用该垂直套管结构的吸收塔

Cited By (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS63151350A (ja) * 1986-11-21 1988-06-23 シエル・インターナシヨナル・リサーチ・マートスハツペイ・ベー・ヴエー 発熱性および吸熱性触媒反応のための反応器
JPH0615730U (ja) * 1991-06-17 1994-03-01 昇 阪野 ダブルラインミキサー
FR2703141A1 (fr) * 1993-03-25 1994-09-30 Inst Francais Du Petrole Dispositif pour la réalisation de réactions endothermiques et ses applications.
EP0715886A1 (de) * 1994-12-08 1996-06-12 Basf Aktiengesellschaft Vorrichtung und Verfahren zur Durchführung exothermer Reaktionen
WO2003057358A1 (en) * 2002-01-12 2003-07-17 Saudi Basic Industries Corporation Heat exchange tubular reactor with a heat pipe
WO2003057361A1 (en) * 2002-01-12 2003-07-17 Saudi Basic Industries Corporation Chemical reactor with heat pipe cooling
US7067088B2 (en) 2002-01-12 2006-06-27 Saudi Basic Industries Corporation Stratified flow chemical reactor
US7666237B2 (en) 2003-02-28 2010-02-23 Modine Manufacturing Company Reformate cooling system and method for use in a fuel processing subsystem
GB2427836A (en) * 2004-04-05 2007-01-10 Modine Mfg Co Actively cooled reactor for exothermic reaktions
GB2427836B (en) * 2004-04-05 2008-07-23 Modine Mfg Co Actively cooled exothermic reactor
US7648686B2 (en) 2004-04-05 2010-01-19 Modine Manufacturing Company Actively cooled exothermic reactor
WO2005097310A1 (en) * 2004-04-05 2005-10-20 Modine Manufacturing Company Actively cooled reactor for exothermic reaktions
GB2471771A (en) * 2009-07-07 2011-01-12 Dumitru Fetcu Heat recovery steam generator with heat pipes and distributed water inlet
GB2471771B (en) * 2009-07-07 2013-12-11 ECONOTHERM UK Ltd Heat exchanger
CN104587802A (zh) * 2015-01-08 2015-05-06 青岛科技大学 垂直套管结构及采用该垂直套管结构的吸收塔
CN104587802B (zh) * 2015-01-08 2016-12-07 青岛科技大学 垂直套管结构及采用该垂直套管结构的吸收塔

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