JPS60222141A - 発熱接触反応装置 - Google Patents

発熱接触反応装置

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JPS60222141A
JPS60222141A JP7955784A JP7955784A JPS60222141A JP S60222141 A JPS60222141 A JP S60222141A JP 7955784 A JP7955784 A JP 7955784A JP 7955784 A JP7955784 A JP 7955784A JP S60222141 A JPS60222141 A JP S60222141A
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JP
Japan
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water
gas
catalyst
heat
catalytic reaction
Prior art date
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Pending
Application number
JP7955784A
Other languages
English (en)
Inventor
Katsutoshi Murayama
村山 勝利
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mitsubishi Gas Chemical Co Inc
Original Assignee
Mitsubishi Gas Chemical Co Inc
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Publication date
Application filed by Mitsubishi Gas Chemical Co Inc filed Critical Mitsubishi Gas Chemical Co Inc
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Publication of JPS60222141A publication Critical patent/JPS60222141A/ja
Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J8/00Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes
    • B01J8/02Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes with stationary particles, e.g. in fixed beds
    • B01J8/06Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes with stationary particles, e.g. in fixed beds in tube reactors; the solid particles being arranged in tubes
    • B01J8/067Heating or cooling the reactor

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Devices And Processes Conducted In The Presence Of Fluids And Solid Particles (AREA)

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】 本発明はメタノール合成、フィッシャードロップシュ合
成等、水素、酸化炭素を含有する合成ガスから発熱接触
反応によりメタノール、炭化水素等を合成する反応に適
する発熱接触反応装置に関する。
従来これらの発熱接触反応における発生熱を除去し、プ
ロセスに有効な熱回収を行なう方法として、反応ガスを
間接的jこ水と接触させ水蒸気を発生させる方法、高圧
ボイラー供給用水を予熱する方法、合成原料ガスき熱交
換する方法等が知られている。しかし水と熱交換させる
方法Iこおいては′合成反応において使用する触媒の活
性変化により水の加熱温度、発生水蒸気圧等を変化させ
る必要があり、又合成原料ガスとの熱交換法においては
熱の回収率は高くなく、触媒層゛の温度調節も充分には
行ない難い。本発明は以上の如き欠点を解消し、触媒活
性の変化にも容易に対応可能で熱回収率の高い発熱接触
反応装置を提供するもので、 旬複数の伝熱管を有する竪型の套管式反応器の管内に触
媒を充填し、こ\に合成ガスを流通せしめ発熱接触反応
を行なわせ、裏側に合成ガス製造用原料炭化水素ガスと
水を含有する混合物を導入し、伝熱管中で発生する熱を
除去するようにしてなる発熱接触反応装置及び 2)複数の伝熱管を有する竪型の套管式反応器の管内及
び管板上部に触媒を充填し、こ\に合成ガスを流通せし
めることにより管板上部では断熱型発熱接触反応を、伝
熱管内では伝熱型発熱接触反応を行なわせ、裏側に合成
ガス製造用原料炭化水素ガスと水を含有する混合物を導
入し、伝熱管中で発生する熱を除去するようにしてなる
発熱接触反応装置 である。
本発明における合成ガスは通常行なわれている炭化水素
の水蒸気改質、部分酸化法あるいはこれらの組合せによ
り供給することが出来るが、この際一般に炭化水素の2
.5〜3.5倍の水蒸気を混合する必要がある。しかる
に近年炭化水素の改質反応は一層高圧、高温化しており
、か\る目的に必要な高圧水蒸気を発生する為の熱エネ
ルギーは極力節約する必要がある。従って本発明におい
ては炭化水素と水の混合物を反応器の裏側に導き熱交換
することにより、炭化水素中に高圧の水蒸気を含ませ、
これを炭化水素の改質反応の原料に利用するのである。
本発明を図面により更に説明する。第1図において1は
本発明発熱接触反応装置であり、2は伝熱管である。伝
熱管内部には触媒が充填され伝熱触媒層3を形成し、又
必要に応じ更に管板4の上部に触媒を充填し断熱触媒層
5を形成する。合成原料ガスは6より導かれ、反応器出
口ガスと熱交換器7で熱交換されて加熱された後8を経
て反応装置に入る。合成原料ガスは伝熱触媒層又は断熱
触媒層と伝熱触媒層を通過して発熱して反応し、反応生
成ガスは9を経て入口ガスと熱交換の後、10より排出
され以後の工程に移行する。一方11より炭化水素が導
かれ12からの水と混合されて13を経て反応装置の真
個下部に入る。こ\で伝熱管を介して発熱反応により発
生した熱を吸収し、水の一部は水蒸気となって14より
抜き出され、気液分離器15で気液分離を行ない余剰水
は16を経て触媒層の温度勾配を調節する為にも重要で
あり、常に安定した触媒温度を維持する為流量が制御さ
れる。気液分離器で未凝縮の炭化水素及び水蒸気は18
より抜き出され、必要ζこ応じ更に水蒸気を添加したの
ち(図示せず)改質装置へ導かれる。又触媒活性の劣化
に伴なって触媒層操作温度を上昇させる際は、反応装置
真個へ入る原料炭化水素の一部を19を経てバイパス弁
20を開とし直接改質・装置へ導き、反応装置への供給
量を減らし炭化水素分寓を減らすことにより改質装置真
個の温度を上昇させることが出来る。更にこの原料炭化
水素には必要に応、じ反応プロセス内において発生する
パージガスを混入することにより混合ガス中の水蒸気分
率を下げ、熱回収を容易にすることも出来る。
第2図は原料炭化水素と水の混合物を、反応装置真個の
上部に導入し、伝熱触媒層中膜も大きな発熱を示す入口
部分の熱の吸収を容易にするようにしたもので、その他
の点については第1図とはり同様である。上部への導入
により触媒層の温度分布を平均化、し、触媒寿命を延ば
すのに有効である。即ち原料炭化水素は11より導かれ
、16からの循環水及び12から導かれ、熱交換器21
で加熱された水と混合されたのち13を経て反応装置1
の音信上部へ入る。
炭化水素と水の混合物は伝熱管2を介して発熱反応によ
り発生した熱を吸収し、水の一部は水蒸気となって14
より抜き出され、気液分離器15で気液分離を行ない余
剰水は16を経て再循環され、一部は17より排出され
る。気液分離器で未凝縮の炭化水素及び水蒸気は18よ
り抜き出され、必要に応じ更に水蒸気を添加したのち改
質装置へ導かれる。触媒層操作温度の調節の為原料炭化
水素は19より弁20を介して直接改質装置へ導くこと
により反応装置の温度を上昇させることが出来る。
本発明に゛おいて触媒は伝熱管内にのみ充填しても良い
が、更に伝熱管上端を固定している管板の上部に断熱触
媒層を設けることはより好ましいことである。伝熱触媒
層と断熱触媒層の量的割合は対象となる反応の種類にも
よるが、伝熱触媒層1容量部に対し断熱触媒層0.05
〜0.35容量部、好ましくは0.1〜0゜25容麓部
である。か\る断熱触媒層部を設けることによりたとえ
反応装置に導入される合成原料ガスの温度が低くても断
熱触媒層で断熱反応を行なうことにより合成ガスの温度
を高めることが出来る。
本発明反応装置を用いて発熱接触反応を行なう場合の反
応条件はメタノール合成反応においては反応温度200
〜300℃、好ましくは240−270℃、反応圧力4
0〜150気圧、好ましくは60〜100気圧であり、
触媒としては銅、亜鉛及び第三成分としてクロム、アル
ミニウム、リン酸塩、珪酸塩、等を添加した触媒が広く
使用出来る。
又、フィッシャードロップシュ合成反応においては反応
温度170〜450℃、好ましくは200−30’O℃
、反応圧力、常圧−150気圧であり、触媒としてはコ
バルト、ニッケル、鉄等を主触媒とし、これにThO2
°、MgO,に20等を加えたものが使用される。
本発明における真個の温度は伝熱触媒層の温度より5〜
25°C低い温度に維持するのが好ましく、圧力は管側
の圧力を考慮して常圧〜100気圧の間で任意に選択す
る事が出来る。
又、炭化水素と水の混合割合はモル比で2〜30、好ま
しくは5−15である。更にこれにパージガスを混ぜる
場合の混合割合は炭化水素1容量部に対しパージガス0
.1〜0.6である。
炭化水素のバイパス弁によるバイパス量は全体の0〜9
0%とすることにより触媒層の温度調節を行なうことが
出来る。
本発明によれば触媒層の温度調節が容易であり、熱回収
率も高いばかりでなく、従来の水蒸気としての熱回収法
に比し1.25〜1.7倍の圧力を有する水蒸気を原料
炭化水素中に含ませることが出来るので極めて有利であ
る。
実施例 1 第1図に於て、脱硫を終えた原料天然ガス(温度:68
0℃、圧力ニ55気圧、組成:CH497,62、C2
H60、70、CO21,12、N2D、56モル96
 ) 3 、 110 kg−wo−6,/Hrを12
からの温度216℃のボイラ供給水136T/Hr及び
16からの温度246℃の循環水464T/Hr と混
合し、13を経て反応装置真価の下部へ供給した。この
経路内で一部の水が天然ガス中に蒸発した。
真個に供給されて、天然カス−水、混合物は伝熱触媒管
2から熱を受け、昇温と水の蒸発を行い、混合物は真個
上部から抜出された。その時の反応器入口、出口ガスの
操作諸元は次の通りである。
入口ガス 圧力ニ84YdG 温度:225℃ 〒へ 流量: 52 、087 kg−vqo13/Hr組成
: 川口ガス 圧力ニ77.8’15G 温度:240℃ 流門: 46 、864 kg−wall/Hr組成: この時の断熱触媒層出口の温度は254〜258℃であ
った。又、50%内径の伝熱触媒層中の触媒最高温度は
265〜270℃となり、出口に於ては240℃であっ
た。
この実施例でのメタノール生産量は2.599 kg 
、 wo−g/Hrで、反応装置裏側を出た天然ガス−
水蒸気−水の混合物ははゾ246℃で14を通って、分
離器15に導入され、ガス−水が分離され、分離水の内
、12T/Hが17より糸外へ抜出された。残る大部分
の水は循環水として16を経て再循環された。
一方、分離器15で分離された水蒸気124T/Hと天
然ガスの混合気体は、更に水蒸気19.7T/Hが添加
され水蒸気改質工程へ送られた。
実施例 2 第2図に於て、脱硫を終えた原料天然ガス(温度:38
0℃、圧力ニ55気圧、組成: CH497,61、C
2H60,70、CO21,11、N2 0.58モル
%) 5 、 107 kg、vyoi/Hrを、ボイ
ラー水124.8T/Hを熱交換器21によって予熱し
、228℃とした水及び244℃の循環水475.2T
/#と混合し、13を経て反応装置裏側の上部に供給し
た。この経套側に供給された天然ガス−水混合物は伝熱
触媒管2から熱を受け、昇温と水の蒸発を行い混合物は
真個下部から14を経て抜出された。
この時の反応器、入口ガス、出口ガスの操作諸元は次の
通りである。
入口ガス 圧力ニ841G 温度=225℃ 鴛 流i : 52 、086 kg、yo13/Hr組成
: 出口ガス 圧力ニ77.5’fiG 温度=255℃ 流量: 46.731 k&0woJ3/Hr組成: この時の断熱触媒層出口の温度は255〜256℃であ
った。又、50mm内径の伝熱触媒層中の触媒最高温度
は255〜258℃となり、出口に於ては255℃であ
った。
この実施例でのメタノール生産量は2.660 kg−
wo 1 / Hr で、反応装置裏側を出た天然ガス
−水蒸気−水の混合物ははV244.5℃で21を経て
分離器15に導入され、ガス−水が分離された。分離水
の内10T/Hが17より糸外へ抜出され、残る大部分
の水は16を経て再循環された。
一方分離器15で分離した水蒸気114.BT/Hと天
然ガスの混合気体は、更に水蒸気2B、9T/Hが添加
され水蒸気改質工程へ送られた。
実施例 3 実施例2の反応器に於て、伝熱管板上部に断熱触媒層を
設けないで運転操作を行った。
脱硫を終えた原料天然ガス(温度=380℃、水96.
5T/Hを熱交換器21によって217°に予熱した水
及び239℃の循環水503゜5T/Hと混合し、13
を経て反応装置真個上部へ供給した。この経路内で水の
一部は蒸発し、はゾ平衡な温度218℃となった。
真個に供給された天然ガス−水混合物は伝熱触媒管2か
ら熱を受け、昇温と水の蒸発を行い、混合物は真個下部
から14を経て抜出された。
この時の反応器入口、出口ガスの操作諸元は次の通りで
ある。
入口ガス 圧力=84〜G 温度:225℃ 流量: 52 、087 kP1wo#/Hr組成: 出口ガス 圧力ニ7B、9υG 温度=255℃ 組成: この時の501111内径伝熱触媒層中の触媒最高温度
は254〜257℃であり、出口に於ても255℃であ
った。
この実施例でのメタノール生産量は、2.165 kj
l、qtoA/Hrで、反応装置真個を出た天然ガス−
水蒸気−水の混合物は、は望239℃で14を経て分離
器15に導入され、ガス−水が分離された。分離水の内
8 T / Hr が17を経て系外へ抜出された。残
る大部分の水は再循環され、分離器15で分離した水蒸
気8B、5T/Hと天然ガスの混合気体は更に水蒸気5
5.2T/Hが添加され、改質工程へ送られた。
このように管板上に断熱触媒1Δを設けない場合は実施
例2に比しメタノール生産量が81゜4%に低下した。
【図面の簡単な説明】
第1図、第2図は本発明工程図である。 特許出願人 三菱瓦斯化学株式会社 代表者 長野和書 本1図 幕2閉 手続補正書 昭和59年 5月1g日 特許庁長官 殿 昭和59年特許願第079557号 2、発明の名称 発熱接触反応装置 3、補正をする者 事件との関係 特許出願人 住所(〒100)東京都千代田区丸の内二丁目5番2号
図面 5、補正の内容 葬、!ワ

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1)複数の伝熱管を有する竪型の套管式反応器の管内に
    触媒を充填し、こ\Iこ合成ガスを流通せしめ発熱接触
    反応を行なわせ、真個に合成ガス製造用原料炭化水素ガ
    スと水を含有する混合物を導入し、伝熱管中で発生する
    熱を除去するようにしてなる発熱接触反応装置 2)複数の伝熱管を有する竪型の套管式反応器の管内及
    び管板上部に触媒を充填し、こ\に合成ガスを流通せし
    めることにより管板上部では断熱型発熱接触反応を、伝
    熱管内では伝熱型発熱接触反応を行なわせ、真個に合成
    ガス製造用原料炭化水素ガスと水を含有する混合物を導
    入し、伝熱管中で発生する熱を除去するようにしてなる
    発熱接触反応装置
JP7955784A 1984-04-20 1984-04-20 発熱接触反応装置 Pending JPS60222141A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2000051962A1 (en) * 1999-03-04 2000-09-08 Celanese International Corporation Production of vinyl acetate in a catalytic reactor equipped with filter and distribution bed

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2000051962A1 (en) * 1999-03-04 2000-09-08 Celanese International Corporation Production of vinyl acetate in a catalytic reactor equipped with filter and distribution bed
JP2002543042A (ja) * 1999-03-04 2002-12-17 セラニーズ・インターナショナル・コーポレーション フィルター及び分配ベッドを備えた接触反応器における酢酸ビニルの製造
CZ299683B6 (cs) * 1999-03-04 2008-10-22 Celanese International Corporation Zpusob výroby vinylacetátu

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