JPS61291044A - ハネカム状成形体を使用した触媒固定床構造 - Google Patents

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】 産業上の利用分野 本発明は、ハネカム状成形体を使用した触媒固定床構造
に関する。

従来の技術 ハネカム状固体の用途は、従来増々拡大されて来た。こ
れらはフィルタ、洗浄塔又は蒸留塔の充填材料、熱遮蔽
体等として使用される。また不均一系触媒作用において
、例えば燃焼廃ガヌの解毒及び接触的後燃焼のために既
に有効に使用された。

それに対して、この種のハネカム状固体の使用は、接触
反応において狭い限界が設定される。内部通路を成形体
の縦軸線に対して平行に案内することにより、物質交換
並びに熱交換は十分に妨害される。従って、ハネカム状
触媒の従来の用途は、大きな熱量変化を伴わないか又は
反応成分の極めて高い希釈において進行し、しかもハネ
カム体固定床内に流入する前に反応媒体の均一な混合が
前提条件とされろ反応器に制限される。

また、高い発熱又は吸熱的熱量変化を伴う多数の触媒反
応のためにも、動力学的、機械的又は構造上の見地にお
いてハネカム体を使用することが有利であると見なされ
る。しかしながら、物質交換及び特に熱交換の問題点が
、従来当業者をハネカム状固体を使用することから遠ざ
けて来た。

発明の構成 本発明の対象は、高い熱量変化を伴う発熱又は吸熱化学
反応用のハネカム状成形体を使用した触媒固定床構造で
あり、該触媒固定床構造は触媒固定床内での液相並びに
気ＩＨにおける必要な熱交換を個々のハネカム体素子間
の静的混合素子によって強制させろことを特徴とする。

セラミック及び／又は金属製不活性材料から成る混合素
子を使用することができる。完全触媒材料から成るハネ
カム体或はまた活性成分を含浸させたハネカム体担体を
使用することができる。

ハネカム体と静的混合素子の本発明による選択的配置は
、激しい発熱的又は吸熱的有機反応において特に適当で
ある。ハネカム体と静的混合素子の選択的配置は、脱ヒ
ドロシアン化、脱水素化、脱水化、水素添加、アルコー
ル分離及びホルムアミド分離を実施する際に有利に使用
される。

驚異的にも、物質交換及び熱交換の前記問題点は、激し
い熱量変化を伴う発熱又は吸熱反応の際に触媒固定床構
造において、常法で完全触媒４４料又は不活性材料から
押出成形又はタブレット化によって製造される個々のハ
ネカム体素子の間に、セラミック及び／又は金属製不活
性材料から成る静的混合素子を嵌合することにより解決
される。

本発明による構造は、必要な物質交換及び熱交換を生成
物流に対して垂直方向で惹起する。

本発明による配置形式では最適な長さ寸法を調節するこ
とによりハネカム体に対してその都度の必要な反応に特
有な熱伝達を考慮する、すなわち反応の熱量変化が増大
するに伴い短いハネカム体及び／又は多数の静的混合素
子を組込むのが有利である。適正な割合は経験的に簡１
１１に決定される。

ハネカム体を製造する際には、例えば活性触媒成分並び
に場合によりその他の添加物の混合物から出発する。こ
の混合物を例えば水で、場合により押出助剤例えばで゛
ん粉、メチルセルロース、黒鉛、ポリエチレングリコー
ル、ポリビニルアルコール、ポリビニルピロリドン、ポ
リアクリルエステル、ステアリン酸もしくはその金属塩
、ナフタリン、アンモニア、蟻酸、シュウ酸又は硝酸（
これらは多孔性改良剤、滑剤又はコロイド化剤として作
用する）の存在下に、成形するか、又はまず捏和しかつ
引続き成形する。この場合には、捏和し、引続き成形す
る、特に押出成形するのが有利である。押出成形で得ら
れた成形体は、まず室温〜１６０°Ｃの範囲内の温度で
乾燥しかつ次いで３００〜１０００℃の範囲内の温度で
焼成する、この際には場合により段階的に前焼成するの
が有利なこともある。

ハネカム体は種々の形で製造しかつ組込むことができる
。該横断面は円形、だ円形又は多角形であってよい。長
さは横断面の数倍であってもよい。

成形体には多数の平行に延びる通路が貫通しており、該
通路の底面は同様に円形、だ円形、弓形又は多角形であ
ってよい。低い圧力損失のために決定的なことは、流動
面の自由横断面が４０％を越えるべきことである。該自
由横断面は、ハネカム体の強度によって制限されろ。

ハネカム状成形体の外寸は、一般に直方体の場合には底
面の一辺の長さが１５０朋以下でありかつ円筒体の場合
には底面の直径が約１５０ｍｍである。

ハネカム状成形体の底面」二の長さは１０００ｍｍ以上
であってよい。それから所望のセグメント長さに切断す
ることができろ。内側通路の内のり幅は０．５〜２０ｔ
ｎｆｎの間で変動する。内部壁の厚さは一般に０．１〜
５　ｍｍである。

静的混合素子としては、一般に蒸留塔のために使用され
るよっな組込体を使用することができる。

これらの混合素子はセラミック及び／又は金属製材料か
ら成る。

特別の１実施態様は、混合帯域自体、すなわちその中心
軸線に対して斜めに延びる通路を有する静的混合素子の
長さを、完全な物質交換、ひいては熱交換が反応器横断
面全体に亘って行われるよう選択することより成る。そ
れにより混合帯域の前方で反応器壁に接触して流動する
ガスは正確に後続のハネカム体の内部に転向されかつ反
応器軸線に沿って流動するガスは外部に向かって反応器
壁に沿って導びかれる。この種の静的混合素子と■ しては、例えばケラバク（Ｋｅｒａｐａｋ　　）成形体
を使用することができろ。

以下の実施例は、ホルミルアラニンニトリルの接触的脱
ヒドロシアン化によりビニルホルムアミドを製造する際
の本発明による方法を説明する。

実施例 ハネカム体の製造 α−ＦｅＯＯＨ（鉄イエロー）　３０００　ｆ　、ｖ２
ｏ、　２７．６２、Ｃ！ｒ０３７８　ｆ、ＷＯ３８１グ
、Ｉｄ４００３３４．５　ｆを相互に十分に混合１〜だ
。次いで、この混合物をＨ２Ｏ１１中に溶かしたＫＯＨ
３２９ｆ　、ジャガイモでん粉１６８ｆ及ヒメチルセル
ロース２８７とかキマセカツ捏和機内で１時間捏和した
。該塑性材料を７・ネカム体に押出成形した。得られた
直方体の成形体の方形の底面は５　Ｃｍの一辺の長さを
有していた。直方体自体の長さは１２　ｃｍであった。

３６個の内部通路は５　ｍｍの内のりの一辺の長さを有
する方形端面な有していた。内部隔離の厚さは１．５ｍ
ｍを有していた。このハネカム体を室温で３日間乾燥し
かつ２時間に亘る１５０″Ｃまでの」−昇温度で４時間
乾燥した。引続き、該成形体を５００”Ｃで１時間かつ
８０５°Ｃまでの上昇湿度で１時間焼成した。

こうして得られた触媒は、Ｆθ２０３８５．４７重量％
、Ｖ、、０１５０．８８重量％、０ｒ２０３１−８８重
量％、ＷＯ３２，５７重量％、Ｌｉ２Ｏ０，４４重量％
及びに２０８．７６重量％から成っていた。

脱ヒドロシアン化を、形状が成形体に適合したステンレ
ススチールから成る電気加熱式管型反応器内で実施した
。該反応器に１０　Ｘ　１２　Ｃｍの長さのハネカム体
を充填した。各ハネカム体は夫々５　ｃｍの長さの静的
混合素子（Ｋｅｒａｐａｋ”　）によって次のハネカム
体から分離されていた。該熱分解管の前方に薄層蒸発器
が接続されていた。反応中に、４６０°Ｃの反応温度及
び３０バールの圧力を保った。処理量はポルミルアラニ
ンニトリル０．８に９／触媒］　ｋｇ・ｈであった。同
時に、空気３０１　／　ｈを導入した。

この場合、９７％の反応率及び９３％の選択率が達成さ
れた。

比較のために、形状が成形体に適合したステンレススチ
ールから成る電気加熱式管型反応器内で、１０　Ｘ　１
２　ｃｍの長さの直接的に積重ねたハネカム体に接触さ
せて熱分解を実施した。但し、前記とは異なり、ハネカ
ム状成形体の間に静的混合素子は組込まなかった。該熱
分解管の前方に薄層蒸発器を接続した。反応中に、４６
０　”Ｃの反応温度及び３０ミ＋）　／（−ルの圧力を
保った。処理量はホルミルアラニンニ）　ＩＪル０．８
に９／触媒１ｋｇ・ｈであった。同時に、空気３０　ｔ
　／　ｈを導入した。この場合には、９０％の反応率及
び８７％の選択率が達成された。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）高い熱量変化を伴う発熱又は吸熱化学反応用のハ
   ネカム状成形体を使用した触媒固定床構造において、触
   媒固定床内での液相並びに気相における必要な熱交換を
   個々のハネカム体素子間の静的混合素子によつて強制さ
   せることを特徴とするハネカム状成形体を使用した触媒
   固定床構造。
2. （２）セラミック及び／又は金属製不活性材料から成る
   混合素子を使用することを特徴とする特許請求の範囲第
   １項記載の触媒固定床構造。
3. （３）完全触媒材料から成るハネカム体、又は活性成分
   を含浸させたハネカム体を使用する特許請求の範囲第１
   項記載の触媒固定床構造。