JPS63116733A - 反応器 - 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〕 本発明はメタノール合成用多管式反応器に関する。

〔従来の技術〕

複数個の反応管を垂直方向に位置させ、該反応管を上下
の管板で固定して管内にガス、管外に水が流動し得るよ
うにし、該反応管内に粒状固形触媒を充填し、反応させ
ようとするガスを反応管内を上から下へ流動させると共
に、反応（発熱反応）によるガス温度の上昇を管内反応
温度よりも低い飽和温度の加圧水を反応管外表面に接触
させて反応熱を管壁を介した熱移動によシ水側へ移行さ
せ、反応熱を水の蒸発潜熱に転換させて副生水蒸気を得
る反応器は公知技術として知られている。

また、反応管内に銅系の粒状固形触媒を充填しこれに水
素、一酸化炭素、二酸化炭素を有意物質とする加圧混合
ガスを接触させて反応生成物としてメタノ−μを得ると
共に副生水蒸気を得ること、かつこの水蒸気を蒸気ター
ビンに導入して動力を発生させることも公知の技術であ
る。（特公昭５７−３８５６８号） この公知の反応器を第６図に示す。

〔発明が解決しようとする問題点〕

第６図に示す従来公知の反応器においては、上部腕２′
と上部管板４′、下部鏡３′と下部管板５′は水素、一
酸化炭素、二酸化炭素を有意物質とした加圧ガスに対し
充分な強度を有する如く形状、厚さ、鋼種が選定される
。当然ながら水素侵食の如き材料損傷を防止することも
配慮される。

メタノール合成において銅系触媒を用いた場合の加圧ガ
スの圧力は５０〜１８０　ａｔｍが経済的な条件であり
、鏡、管板の耐圧強度の点からの厚さ、即ち反応器重量
がプラントの大容量化を制限する要因の一つとされてい
る。

また、反応管６と胴１の温度差により発生する熱応力は
定常運転状態では小さいが、異常運転状部では問題にな
るという見解がある。

（Ｈｙｄｒｏｃａｒｂｏｎ　Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ誌９
６頁　Ｍａｙ　。

１９８４　Ｒ，Ｅ、Ｓｍ１ｔｈ　他著　”　Ｏｐｔｉｍ
ｉｇｅ　ＬａｒｇｅＭｅｔｈａｎｏｌ　Ｐｌａｎｔｓ　
’　）　　これは個人的見解も含まれているが、異常運
転を行うこと自体に問題がある。

しかし、この熱応力を小となし、かつ重量の小さい反応
器が好ましいことは工業的に当然な要求である。

なお、第６図において７は触媒、８は水、９は水の導へ
口、１０は水蒸気又は水蒸気と水の混合物の排出口、１
１は未反応ガス導入口、１２は反応終了ガス排出口であ
る。

〔発明の目的〕

本発明は上記従来の反応器における不具合が解消し得る
反応器を提供しようとするものである。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明は飽和加圧水を収容した容器内に、水素、一酸化
炭素、二酸化炭素を有意物質とする加圧混合ガスが供給
される粒状触媒を充填した複数個の反応管を、垂直方向
に配置したメタノール合成反応器において、 ■　前記容器の上方空間に該加圧混合ガスヘッダーを、
下部空間に反応終了ガスヘッダーを配置し、 ■　多数の水蒸気、水移動孔を有し、かつ前記多数の反
応管を貫挿、保持する支持板を前記容器上方に接合配置
するとともに、該反応管の下端を貫挿する孔及び多数の
水蒸気、水移動孔を有するバッフμ板を該容器下方に接
合配置し、 ■前記支持板、バラツル板によって固定・支持された多
数の反応管の上端及び下端を、夫々前記加圧混合ガスヘ
ッダー及び反応終了ガスヘッダーとピッグティルを介し
て連結させてなることを特徴とするメタノ−μ合成反応
器である。

゛以下、本発明反応器の態様を、第１図、第２図及び第
３図によって説明する。第１図、第２図及び第３図は本
発明反応器の異なる態様を示すものである。

第１図、・、第２図及び第３図において、第６図と同一
符号は第６図に関して説明したのと同じものを示す。２
はカバー、４は支持板、５はバラツル板、１３はスタン
ドパイプ又は連結管（第１図ではスタンドパイプ、第２
図では連、結管、第５図ではなし）、１４は上部ヘッダ
、１５は下部ヘッダ、１６は上部ピッグティル、１７は
下部ピッグティ〃、１８は上部キャップ、１９は下部キ
ャップである。

これら反応器においては、未反応ガスは未反応ガス導入
口１１よりスタンドパイプ又は連結管１３を通って上部
ヘッダ１４に至り（第５図で直接上部ヘッダ１４に至る
）、ここから上部ピッグティ／Ｌ’１６を介して連結さ
れている各反応管６（図では複雑化を避けるため１個の
反応管のみを示す）に導かれ、反応管６内の触媒７と接
触して反応を起こし、下部ビッグティ゛ル１７を介して
連結される下部ヘッダ１５を経て反応終了ガスとカリ反
応終了ガス排出口１２よシ系外に取り出される。

一方、反応器内には水の導入口９よシ給水され、反応器
内を満たし、該水は前記反応の発熱によって加熱され、
水蒸気または水蒸気＋水となって同排出口１０よυ系外
に取出される。

上記反応器において、反応管６は垂直方向に配設するが
、自重によって下方に落下するのを防止するため、また
振子状に径方向に変位しないように適切な手段を講する
必要がある。第１図、第２図の反応器では、この反応管
６を上記目的を達成するために上部の支持板４と下部の
バラツル板５とによって反応管６を支持している。この
態様の詳細を第４図によって説明する。

第４図はその１例を示すもので、複数個の反応管６には
適宜位置にストッパーリング２０を溶接などの手段で取
付けられており、反応管６の重量を支持する支持板４に
は反応管６外径よシ大でストッパーリング２０よシ小の
孔２１が設けられている。反応管６はこの支持板４の上
方に吊り上げた後、該反応管６の下端を支持板４の反応
管用孔２１に挿入し、徐々に下方へ降下させ、ストッパ
ーリング２０の位置に達した時に下方への降下を停止さ
せる。

この支持板４は胴１に固定されたサポート２２を介して
ボルト・ナツト２３により反応器の胴１に取付けられる
。

また、この支持板４より下方の位置には反応管６外径よ
りも大きい反応管挿入孔２４を有するバッフル板５を設
ける。このパック〃板５は反応管６の横方向への変位を
拘束するものであって、反応管６０重量を支持させるも
のではないので、第６図の下部管板５′はどの強さを要
求されかい。このバッフル板５も胴１に固定されたサポ
ート２２を介してボルト・ナツト２３によって反応器胴
１に取付けられる。

ズ応管６外表面では水蒸気泡が発生するが、この水蒸気
泡は支持板４とバッフμ板５に水蒸気、水移動孔２５を
設け、水蒸気泡の上昇を容易にするようにしである。

反応器上部のカバー２はフランジ接手構造として、反応
器の胴１と接合させるようにし、予め触媒７を充填した
複数個の反応管６を取付ける時、および長期間運転によ
り触媒活性が低下した複数個の反応管６を取外す時には
、クレーンでカバー２を吊上げて移動し得るようにする
のが好ましい。

反応管６内に反応させようとする加圧ガス（未反応ガス
）が未反応ガス導入口１１よシ送入され、反応終了ガス
は、反応終了ガス排出口１２から系外に取り出されるこ
とは前述した通りであるが、反応器内の上方には未反応
ガス用上部ヘッダー１４を設け、このヘッダーから複数
個の反応管６上部に上部ビグティ／Ｉ’１６を介して未
反応ガスを分散供給させる。反応器内の下方には反応終
了ガス用下部ヘッダー１５を設け、各反応管６下部に達
した反応終了ガスは下部ビグティＡ／１７を介して該ヘ
ッダー１５内へ流入し、反応器外へ取り出されるように
なっている。

ここでいうビグテイルとは小径の彎曲管を意味する。か
かる形状の管は耐圧強度は充分大きくかつ反応管の熱膨
張に対しその可撓性大（曲げ剛性小）という特性を有す
る。

反応管６の構造例を第５図によって説明する。

反応管６下端のキャップ１９外径ｄは反応管６外径りと
同一かもしくはこれよりも若干小にする。キャップ１９
は反応管６下端にネジ２６．２７により取付けられる。

このネジ接手で力学上は充分であるが、ガス漏洩防止の
ためネジ２６．２７にシール剤を塗布して締め込むこと
もできる。また、ネジ込みの後、シール溶接、Ｖ−／ｌ
／ｌ／ロー性うこともできる。

反応管６上端のキャップ１８は径の制約はないが、上述
と同一の構造を採用してもよい。

ビグティ／ｌ／１６．１７は両端にフフンジをもたせ、
一端は反応管６のキャップ１８．１９に、他端はヘッダ
ー１４．１５にポμトで締付ける。

当然ながら、ガスケットを介して締付けることも可能で
ある。

以上説明したように、従来の反応器においては、上下の
鏡と上下の管板で仕切られた空間には５０〜１８０　ａ
ｔｍのガス圧力が作用し、鏡と管板は構造力学上の点で
厚さが大となる。

一方、銅系触媒を用いてメタノール合成反応を行なわせ
る場合の接触反応温度は２８０’Ｃ位が上限であって、
各反応管外表面に接する飽和。

温度の加圧水の圧力は４０　ａｔｎｏ程度になると考え
ると、本発明反応器では胴、下部源、上部カバーは構造
力学の点で厚さが大巾に小となる。

かつ特に管板を有しないため、管板材料の重量が節減し
得ると共に管と胴の温度差に伴なう熱応力の問題も全く
存在しない。このように、本発明は反応器の重量コスト
低減に極めて有効である。

なお、本発明反応器を運転開始の場合は、（１）バッフ
ル板５と支持板４を容器の胴１に取付ける。

（２）複数個の反応管６を支持板４の上方から下の方向
へ移動し、ストッパーリング２０と支持板４が接するま
で下降させる。

（３）上下のヘッダー１４．１５と各反応管乙の上下端
をビグティ〃１６．１７によ多連結する。（フフンジ接
手で結合させる） （４）　　カバー２を取付ける。（フフンジ接手テ結合
） （５）容器内に規定水位まで水を充填する。

（６）水素、一酸化炭素、二酸化炭素を有意物質とした
加圧ガスを反応管内に送入させる。

という手順による。

触媒活性が低下した時、反応管６は移動させることなく
、第１図〜第３図の反応器内で旧触媒を反応管６下端か
ら抜き出し、その後に新触媒を反応管６上端から充填す
るようにしてもよく、また、当然ながら反応管６（旧触
媒充填のまま）を吊上げて取外し、新触媒充填反応管と
交換することも妨げない。

〔発明の効果〕

本発明においては反応器の重量の大幅な重量軽減が可能
となる。

【図面の簡単な説明】

第１図〜第３図は本発明反応器の別々な態様例を示す概
略図、第４図は本発明反応器の反応管の取付は構造の１
例を示す図、第５図は同反応器の下端構造の１例を説明
するための図であシ、第６図は従来の反応器の態様の概
略図である。 復代理人　　内　１）　　明 復代理人　　萩　原　亮　− 復代理人　　安　西　篤　夫 第２図 第４図 第５図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 飽和加圧水を収容した容器内に、水素、一酸化炭素、二
   酸化炭素を有意物質とする加圧混合ガスが供給される粒
   状触媒を充填した複数個の反応管を垂直方向に配置した
   メタノール合成反応器において、 （１）前記容器の上方空間に該加圧混合ガスヘッダーを
   、下部空間に反応終了ガスヘッダーを配置し、 （２）多数の水蒸気、水移動孔を有し、かつ前記多数の
   反応管を貫挿、保持する支持板を前記容器上方に接合配
   置するとともに、該反応管の下端を貫挿する孔及び多数
   の水蒸気、水移動孔を有するバッフル板を該容器下方に
   接合配置し、 （３）前記支持板、バッフル板によつて固定・支持され
   た多数の反応管の上端及び下端を夫々前記加圧混合ガス
   ヘッダー及び反応終了ガスヘッダーとピッグテールを介
   して連結させ てなることを特徴とするメタノール合成反応器。