JPS63501407A - 移動層反応器 - Google Patents

移動層反応器

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JPS63501407A JP61504047A JP50404786A JPS63501407A JP S63501407 A JPS63501407 A JP S63501407A JP 61504047 A JP61504047 A JP 61504047A JP 50404786 A JP50404786 A JP 50404786A JP S63501407 A JPS63501407 A JP S63501407A
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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】
移動層反応器 本発明は、 a)丸く例えば円形又は角形例えば長方形断面と、閉鎖可能な少なくとも1つの 天井側ばら積み材料導入用入口と、閉鎖可能な少なくとも1つの天使ばら積み材 料導出用80と、流体導入管と、流体導出管とを持ち、ばら積み材εを満たされ るほぼ直線状のなるべく筒状のm器、b)容器断面にわたって網目跋に分布しか つ流体を通す開口を待つM接待によろい戸駄M根を形成してばら積み材料の取出 し月床伸開口を持つホッパ又は溝を有して流体導入管より上にある流入床、及び C)容H′断面にわたってト目試に分布するばら積み材@11量用關口(1!を 量開口)を持ちかつ流体導出管のすぐ上にあるばら積み肪料分′f5床 かう取り、例えば活性炭、炭素分子ふるい又は触媒のようなばら積み材料により 、例えば塵埃のような固体粒子で汚れかつ/又は腐食作用する流体を向流法で処 理し、しかもばら積み材料を上から下へ移動させ、流体を連続的に下から上へ流 す、移動層反応器に関する。 このような移動層反応器は、9々の化学技術過程、例えば発lit所へ廃ガスの ようなガスを活性炭又は炭素分子ふるいのような炭素含有吸着剤に吸着させて浄 化する際に使用される。別の使用範囲は、例えば発を所、仮焼設備等において失 し電気フィルタによっては分離不可能又は因Hな微細塵埃や、ぬれ難いため湿式 分離器又は湿式洗浄器ではよく分離できない粒子を、ばら積み材料へ付着させる ことにより、分離器Hな塵埃を濾過することである。更に別の使用範囲は、移動 層反応器を通って不連続に移動することができるばら積み可能な蜂1こよる触媒 処理である。更に別の使用範囲として、特にハロゲンを含む腐食性m体の処理が 問題となる。しかし移′wJ層反応器(ネ、特(こ高し〜有害物質濃度が生じか つ加熱せねばなうなし)流体力3循環されるlざら積み材料再生過程において、 例えば熱交換器としても使用することができる。このような過程のためGこ例え cマレ1わゆるノでプル加熱器が使用され、伝熱媒体としてWt4こA7203 力)ら成る例えばセラミック球が、高い温度でかつ/又(は腐食性雰囲気中を連 続的にm環せしめられる。この列挙るJ完全なものでなく例としてのみ解すべき である。 最初にあげた種類の移動層反応器Cよトイ゛ソ連邦共和国特許第3228984 号明細書から公知であり、ガス及び/2又Cよ蒸気状媒質の浄化のために、特に ばら積み材料のなるべく連続的な流れを持つ吸着濾過器として発電所廃ガスの濾 過のために用し)られる。 この公知の移動層反応器では、容器の上部範囲もこ平行(こ延びて開口を持つ管 を経て流体が導出され、これらの管もよ、周りを移動するばら積み材料にできる だけ少なし1流れ抵扼力5与えらね、るようにする対称な流れ案内体の構成部分 である。この流れ案内体の下部尖端は、流入床を持つ屋根の尖端又もよ棟のちょ うど上方にある。こうして流体を通されるtざら積み材料層厚Cよ移動層反応器 の断面にわたって均一な高さと(はならなし)。更に少数のよろい戸状スリット への流入床のガス分iG、を限定されてしするので、ばら積み材料層における流 体流の均一イしCよ徐々(このみ行なわれる。いずれも有効な流体処理及びIt ら積み材料の能力利用の効率にとって不利である。従って再現可能な処理結果を 得るのは困難で、ばら積み材料層の高さくこある安全装置を使用せねばならない 。しかし高いばら積み材料層は流れ低損を高め、それにより方法を高価にする。 別の欠点はこの公知の移動層反応器のガス導出装置である。即ちこのために投置 つ平行な管の寸法は、流れ案内体に対する流れの要求によって精確に規定されて いるからである。これらの管内には必然的に圧力勾配が生じて、ばら積み材料層 の上面において処理すべき流体に対する異なる高さの背圧として作用する。従っ てばら積み材料層には容器断面にわたって均一には流体が通らず、従って処理結 果の調節は全く不可能である。最後にばら積み材料の取出しのため流入床にある 天側開口のすぐ下に、ばら積み材料の不連続取出し用遮断機構が設けられている 。従ってこの遮断機構の可動部分は、処理すべき流体の腐食及び/又は固体りこ よる汚れしこより、特に高い温度で極めて急速に消耗するので、この遮断機構を 操作するために、流体流を中断せねばならない。更に連続する流体流の場合遮断 機構を開くと、この過程におし1て番まら積み材料粒子から離れる固体粒子が上 方へ流れる流体もこより連行され、移動層へ再び入れられることになる。これC t移動層を次第るこつまらせる。 米国特許第2445092号明細管から、最初にあレブたのと同じような容器内 で粒子状固体材料もこ流体を通すことができる熱伝達方法が公知である。しかし 最初にあレブた容器と興なり、平らな床に対して直角に延びて横穴を持ち上る二 蓋を備えた流体導入管を持つ床が、流入床として使用される。1つの管に複数の 大力1上下に設けられているので、粒子層を通る流体流通路が異なる長さになる 。この公知の装置では、ばら積み材料分布床及び流入床にばら積み材料計量管又 はばら積み材料導出管力S垂直G二上下に設けられている。この公知の装置は、 大体においてドイツ連邦洪和国特許第3228984号明細晋に関して述べたの と同じ欠点を持っている。米1特許第2445092号明細書で番ハ、ドイツ連 邦共和国特許第2328984号明細蕾に比較してガス導出lさ改善されるが、 この利点は著しく不利に形成される流入床により相殺される。この流入床では、 ばら積み材料導出管の周りGこI必然的に移動しないばら積み材料円錐が形成さ れるので、流体分布が不利なだVうでt工く、固体の取出しも不利し;なる。即 ちこれ[こより、ばら積み材料導出管より下に形成される+1ら積み材料円錐に よっても、流体に対して規定されない流れ低損が生ずる。更に流体によるすべて のばら積み材料粒子の同じ長さの処理(よ、反応器内におけるばら積み材料粒子 の異なる滞在時間のため保証されない。 これから出発して本発明の基礎になってし)る課題Gよ、最初
【こあげた種類の 移動層反応器において、容器の全断面にわたって流体が移動層をできるだけ均一 に通るのを保証し、従ってできるだけ大きい容器断面にもかかわらず、移動層内 のすべての流体部分流の滞在時間が、かさい流体速度でもできるだtプ同じ長さ であり、移動層からのばら積み材料粒子の取出し力5流体流の中断なしに問題な く可能であり、特(こtこ1ご1つの移動層反応器へ単位時間当り多量のガスを 通すtこもか力)わらず、移am自体における小さいガス流速を実現することで ある。fJ#Lこ流入せしめられる移動層反応器においてのみ可能であるように 、盲動容器断面と有効移wJH高さとのできるだけ大きし)比力へなるべく可能 であるようにする。更にばら積み材料粒子の固体流力5できるだけ連続的であり 、即ち移1lI1層内における個々の固体粒子の滞在時間ができるだけ同じ大き さであるようにする1こめ、連続的な固体取出しが実現されるようにする。移動 層反応l!1!1.を特(こ艮埃で汚れたガスに対してもできるだけ小さい有効 移m層高さで使用可能であるようにする。ばら積み材料粒子は移動層反応器内に おいてできるだけ傷つかないように処理され、特に完全な流体処理が望まれる時 にも、ばら積み材料粒子の処理能力が最大に利用可能であるようにする。最後に 移m層内の流体の圧力損失ができるだけ少なく、流体分布の均一性ができるだけ 高く、特に流入床を通る流体の自由通過面積ができるだけ大きいようにする。 この課題を解決するため、次のような請求の範囲第1項の特徴を持つ怨初にあげ た種類の移動層反応器が提案される。即ち計量開口(29)にばら積み材料計量 管又は筒(30)が取付けられて、流入床(16)の上方に等しい距離の所で終 り、その下にある出口開口が移動層(34)のばら積み材料円錐の尖端又は棟( 32)を区画し、ばら積み材料分布床(28)の下面がばら積み材attt管又 は筒(30)と共に流出空間(33)を区画し、ばら積み材Bit量管又は筒( 30)が、ばら積み材料(10)の移動方向に、流入床(16)の屋根の尖端又 は棟(22)より上で終っている。 本発明により、とりわけ次の利点が得られる。 (特@、d1こより)計量開口に取付けられる管又は筒によって、実際上任意の 大きさの容積を持つ流出空間を形成することができるので、流体取出し部が片側 に設けられても、移動層より上に@器断面にわたって興なる高さの流体圧力を生 ずることができ、これが移wJNを通る流体流の均一化に寄与する。この均一化 は、容器の全断面にわたって圧力差が同じ大きさであるため、特に請求のiI! i囲第2項第2項、流入床より下にある流入箱により助長される。なぜならば、 そこにあるばら積み材料導出管又は筒も実際上任意の長さとし、それに応じて流 入箱も実際上任意の大きさの容積にすることができるからである。従って流入箱 及び流出空間において、容器断面が特に大きく、ばら積み材I[iを通る流体の 流速ができるだけ大きく選ばれている時にも、流体の流速を非常に小さくするこ とができる。 (特徴eにより)ばら積み材料計量管又は筒を流入床の屋根の尖端又は棟より上 に設けることにより、容器の全断面にわたってほぼ潟−な有効移動層高さが可能 になる。ばら積み材料取出し開口により流入床に生ずる移動層上面の自然凹所は 、従ってM識的に維持され、移動層上面に形成されるばら積み材料円錐尖端はば ら積み材料its管又は筒の閉鎖部として役立つので、司a部分なしに重力のみ によって、使用ずみばら積み材料が流入床から取出される範囲でばら積み材料の 計量が自動的に行なわれる。即ち任意の密度で移動層反応器内に分布して設ける −ことができる(請求の範囲第2項による)ばら積み材料導出管又は筒と(特徴 dによる)ばら積み材att量管又は筒とに関連して、移動層の上面及び下面に おける起伏は、層高さに比較して非常に/J%さくされ、これが流体流の均一化 に寄与する。これは、特に塵埃で汚れたガスの処理の際、個々のばら積み材料粒 子の均一な負荷のため特に有利である。 請求の範囲第2項による流体漏れのない容器(中間)床によって、ばら積み材料 粒子の導出に必要なすべての可動部分がまだ未処理の流体から遠ざけられるので 、これらの部分は流体により連行されろ固体又は腐食性媒質によっても高い温崖 によっても作用されず、流体処理にとって重要な移動層反応器の部分は、簡単で 抵流力のある部分特にセラミック部分から形成することができる。更に流入床に 伍する流体圧力は、容器の(中間)床により特によ<V?Sa能である。 流入床における特に少ない圧力過失は、請求の範囲N3項によれば)、ばら積み 材も導出管又は筒がほぼ垂直に重なって流体流入開口の間に残る2つの部分範囲 を持ち、これらのうち下の部分範囲が上方へホッパ状に広がり、これにより、最 初にあげた種類の流入床における最大30ないし35%に対して容器断面積に関 して50%以上の流入床を通る自由ガス通過面積を得ることができる。これによ りばら積み材料導出管又は簡の上の部分範囲における流体向流がばら積み材B層 をある程度はぐす。流体流入開口が流入箱の範囲にあることはいうまでもない。 (請求の範囲第4項により)ばら積み材料分布床より上及び/又は(請求の範囲 第5項により)流入箱の床より下に設けられるばら積み材料通通至は、流体流を 停止する必要なしに、ばら積み材料の連続的又は慮連続的なits及び導出を可 能にする。 ばら積み材料導出管又は筒は、設けようとする場合(請求の範囲第6頌により) 下のばら橿み材料通過至内に設けられている水平コンベヤのすぐ上に通じている と、ばら積み材料のvIIN5可能な連続的取出しを行なうことができる。なぜ ならば、水平コンベヤ例えばベルトコンベヤ上には、ばら積み材料導出管又は筒 の閉鎖部を形成する移動層上面におけると同じように小さいばら積み材料円錐が 形成されるからである。コンベヤの水平運動の際このばら積み材料円錐が搬出さ れ、ばら積み材料を搬送速度に応じて補充することができる。水平コンベヤが複 数のばら積み材料導出管又は筒に付にしている場合、搬送方向と前後に設けられ ているばら積み材料導出管又は簡の方向とが互いに小さな角度をなすように配置 するのがよく、各ばら積み材料導出管又は筒には、そうしないと覆われない水平 コンベヤの範囲が付属することになる。断面が正方形ヌは円形の移121層反応 器では、水平に設けられて付属のばら積みU科かき取り片を待つ回転円板も使用 することができる。 移動層反応器内に流体流を維持する流体ポンプが(請求の範囲第7項により)流 体導圧管に設けられていると、この流体ポンプは既に処理された流体のみを供給 され、aましくない固体粒子又は腐食性媒質から遠ざけられる。例えば送a8! のような流体ポンプは、啓’tlJMの圧力損失を相殺するために、一般に必要 である。 本発明により使用すべき前記の構a部分は、その大きさ、形状、町料選択及び技 術的IIII想に特別な例外条件を受けないので、それぞれの使用分野で既知の 選択基壇を焦制限に使用することができる。 本発明の対象のそれ以上の詳紀、利点及び特徴は、2つの好ましい移動層反応器 が示されている添付図面の簡単な説明から明らかになる。 第1図は移動層反応器を垂直断面で丞し、第2図は同じ移動層ヌ応器において第 1図の下即ち矢印Aの方向に見た流入箱をボし、 第3図はN2図と同様に下から見た丸い移動層反応器の流入箱を示している。 例えば活性炭で発電所廃ガスを浄化する移動層反応器は、ばら積みR1)10( 活性炭)を満たされるほぼ直線筒状(ここでは長方形断面)でばら積み材料10 を導入する少なくとも3つの閉鎖可能な天井側入口12とばら積み材S】0を導 出する少なくとも1つの閉鎖可能な天側8口13とを持つ容器11と、容器の下 に設けられる少なくとも1つの流体導入管14と、容器の上に設けられる少なく とも1つの流体導出管15とから成る。 流体導入管14より上には、流入fE+6が容器に組込まれて、その全断面を覆 っている。流入床16は、容器断面にわたって網目状に均一に分布してばら積み 材料の取8し川床側開口18を持つホッパ又は(第1図のような)溝17から成 る。ホッパ又は溝17は互いに平行に容器の全長にわたって延び、両側によろい 戸状に形成されたホッパ壁19を持つか、容器側壁のすぐ下にある場合このよう なよろい戸状ホッパ壁と容器側壁とにより形成されろう通常のように、よろい戸 状形成のためホッパ壁は、ホッパ壁に沿って延びる金属又はセラミック材料製平 棒から形成することができる。その縦縁は、流体入口スリット21を残して側方 に間隔をとり、上から見てなるべく少し重なって設けられて、ばら積み材料粒子 が流体入口スリットへ入るのを確実に叱正している。ホッパ壁19に隣接するホ ッパ又は溝17は互いにそれぞれ小さい屋根を形成し、この屋根の尖端又は棟2 2は2つの隣接する平棒により形成することができる。なおホッパはよろい戸状 とは異なるようにも形成されて、異なるように形成されて流体を通す開口を持つ ことができる。その傾斜は使用されるばら積み材料のいわゆるlIf擦角を考慮 するのがよい。流体を通す開口特に流体入口スリットの数及び間隔は、ホッパ9 19が充分安定であり、他方容器断面にわたってできるだけすぐれた流体分布が 行なわれるように、選ばれる。 ばら積み材料粒子のできるだけ良好な保護は、図面には示してないが、ばら積み 材料に面する平棒の稜を面取りすることにより行なわれ、それにより形成される ホッパ壁のすべての平棒の面取り面は、ホッパ又は溝17にあるばら積み材料の 円錐とほぼ一致する共通な面内にあるようにする。この面に対し、個々の平′H 20は例えば15°の角だけゆるく傾斜して、流体入口スリットを残して平棒の 重なりを可能にする。 ホッパ又は溝17にはばら積み材料導出管又は筒23が取付けられ、流体導入管 】4より下で第1図に鎖線で示すように容器11内に設けられる天断面に流体漏 れのないように通されて、ホッパ又は溝17及び容器1】の隣接する側壁範囲と 共に、容器の全断面にわたって延びる流入箱25を区画している。この流入箱に おいて流体が流体導入管14を経て導入され、流体入口スリットの一部に流れ矢 Sで示すように、流体入口スリットを経て再び流入箱から已る。しかし見易くす るため、各流体入口スリットには流れ矢印を記入してない。本発明の一般的な冥 護態様によれば、床24は省略することができるので、流入箱はそれに応じて大 きくなる。 ばら積み材料導出筒23の垂[1Iliさは自由に選ぶことができるので、流入 M25の高さは自由に選択可能である。この選択は、容器]lの断面の大きさ、 流入箱25における流体導入管の数及び分布や断面当りの最大流体流量を考慮し て、流入箱25内に認められるほどの圧力勾配が生じず、少なくともすべての流 体入口スリットの範囲における流体圧力が大体において同じ大きさであるように 、行なわれる。 ばら積み材料取出し開口18の流体流通は、ばら積み材料導出筒23をほぼ垂直 に重ねて設けられる2つの部分範囲23′及び23′に区分することによって行 なわれ、これらの部分範囲は流体入口スリット2】に相当する流体流入開口26 の間に残される。ばら積み財し導出筒23の下の部分範囲23′は、例えばホッ パ壁19の平s20に相当する斜めの平棒20′によって、その上の口範囲でホ ッパ状に広がっている。これらの平@20′に対して、流体流入開口26の範囲 に形成されるばら積み材料円錐が支えられる。 流体導出管15のすぐ上にばら積み材料分布床28が設けられて、容器の全断面 にわたって網目状に分布したばら積み材料用計量開口29を持っている。ばら積 み材料分布床28は、実線で示すように平らであってもよいが、鎖線で示すよう にホッパ又は溝状に形成することができるので、ばら積み材′Bloは計量開口 へ適切に導入される。しかし一般に全く平らなばら積み材料分布床28で充分で ある。なぜならば、平らな面上に静止するばら積み材料円錐はひとりでに形成さ れ、その円錐に沿ってばら積み材料粒子が下方へ計量開口29へ自動的に流入さ れるからである。このばら積み材料円錐は図面の鎖線に相当する。 しかし見易くするため、ばら積み材料粒子はこの円錐内に記入してない。同様に 容器l】の他の部分範囲にも、見易くするため、ばら積み材料粒子は当然そこに 存在しても記入してない。 第1図では、計量開口29は容器に沿って延びる平行なスリットであり、第2図 に鎖線で示されている。これらの計量x口29の縁には下方へ向くばら積み材料 計量管又は筒30が続いて、すべて流入床16から上方に同じ距離の所で終って いる。ばら積み材料計量管又は筒30を通して落下するばら積み材料粒子はばら 積み材料円錐を形成し、これらの円錐の尖端又は棟32は移動層反応器の運転中 ばら積み材′Bit量管又は筒30の下の口により形成される。従ってばら積み 材料分布床28と容器11の対応する側壁とばら積み材料円錐31の自由面は単 一の流出空間33を区画し、この流出空間の高さはばら積み材料計量管又は筒3 0の長さにより、流入箱25の高さとほぼ同じ基準に従って定められる。 第2図に関連して第1図かられかるように、ばら積み材料計量管又は筒3oは、 垂直下方へ向くばら積み材料1oの移動方向において、流入床16の屋根棟22 のちょうど上方で終っている。 屋根棟22の真上にばら積み材料円錐の尖端又は棟22があり、取出し開口18 の真上にばら積みu′B凹所35があるので、有効移wJ層34の層高さaは容 器の全断面にわたってほぼ同じ高さである。 ばら積み材料分布床28より上で移動層反応器に設けられるばら積み材料通過至 36は、前に羽根車ゲートを設けられる入口12を持つばら積み材料供給部とし て役立つ。 ばら積み材料処理筒23′は、流入箱25の床24より下に設けられるばら積み 材料通過呈38に、ばら積み材料通過至38内に完全に収容されている均於似送 速度の水平コンベヤ39特にベルトコンベヤのすぐ上で終っており、このベルト コンベヤが搬出されるばら積み材料を出口13より上のホッパ4oへ放出し、こ の出口に下方へ羽根車ゲー1−41が続いている。 流体導出管15の後に設けられ・て移動層中に流体の流れを維持する公知の流体 ポンプ42は、第1図に破線で示されている。 流体がガスである場合には、流入!25を風箱とみなし、流出空間33をガス集 合空間とみなすことができる。 第3図には丸い移tl]層反応器の床24′が示され、その取出し開口18’は 破線で示す計量開口29′に対し互い違いに設けられている。 本発明による移動層反応器は、非常にかさい流体速度でも(流動点の僅か下まで の)比較的高い流体速度でも効果的に使用することができる。これはとりわけ大 きい負荷変動を持つ発S所において重要である。 国際調査報告 MT/fltlF1g/nf’ljl(ANIf’X To 工  INTERNATIONAL SEJ、RC)! 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Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 a)閉鎖可能な少なくとも1つの天井側ばら積み材料(10)導入用入口( 12)と、閉鎖可能な少なくとも1つの床側はら積み材料(10)導出用出口( 13)と、流に導入管(14)と、流体導出管(15)とを持ち、ばら積み材料 を満たされるほぼ直線状の容器(11)、b)容器断面にわたつて網目状に分布 しかつ流体を通す開口を持つ屋根を形成してばら積み材料(10)の取出し用床 側開口(取出し開口)(18)を持つホツパ又は溝(17)を有して流体導入管 (14)より上にある流入床(16)、及び c)容器断面にわたつて網目状に分布するばら積み材料(10)計量用開口(計 量開口)(29)を持ちかつ流体導出管(15)のすぐ上にあるばら積み材料分 布床(28)から成り、ばら積み材料を上から下へ移動させ、流体を連続的に下 から上へ流す向流法で、ばら積み材料により流体を処理するものにおいて、 d)計量開口(29)にばら積み材料計量管又は筒(30)が取付けられて、流 入床(16)の上方に等しい距離の所で終り、その下にある出口開口が移動層( 34)のばら積み材料円錐の尖端又は棟(32)を区画し、ばら積み材料分布床 (28)の下面がばら積み材料計量管又は筒(30)と共に流出空間(33)を 区画し、 e)ばら積み材料計量管又は筒(30)が、ばら積み材料(10)の移動方向に 、流入床(16)の屋根の尖端又は棟(22)より上で終つている ことを特徴とする移動層反応器。 2 流入床(16)のホッパ又は溝(17)にばら積み材料導出管又は筒(23 又は23′,23′′)が取付けられ、流体導入管(14)より下で容器(11 )内に流体漏れのないように設けられる床(24)に通され、流入床(16)の 下面が床(24)及び隣接する側壁範囲と共に流入箱(25)を区画しているこ とを特徴とする請求の範囲第1項に記載の移動層反応器。 3 ばら積み材料導出管又は筒(23)が、ほぼ垂直に重ねて設けられて間に流 体流入開口(26)を残す2つの部分範囲(23′及び23′′)を持ち、その うち下の部分範囲(23′′)が上方へホツパ状に広がつていることを特徴とす る請求の範囲第1項又は第2項に記載の移動層反応器。 4 ばら積み材料分布床(28)より上にばら積み材料通過室(36)が設けら れていることを特徴とする請求の範囲第1項ないし第3項の1つに記載の移動層 反応器。 5 ばら積み材料導出管又は筒(23;23′,23′′)が、流入箱(25) の床(24)より下に設けられるばら積み材料通過室(38)に通じていること を特徴とする請求の範囲第1項ないし第4項の1つに記載の移動層反応器。 6 ばら積み材料導出管又は筒(23;23′,23′′)が水平コンベヤ(3 9)のすぐ上に終つていることを特徴とする請求の範囲第1項ないし第5項の1 つに記載の移動層反応器。 7 移動層反応器内に流体の流れを維持する流体ポンプ(42)が流体導出管( 15)に設けられていることを特徴とする請求の範囲第1項ないし第6項の1つ に記載の移動層反応器。
JP61504047A 1985-08-06 1986-07-23 移動層反応器 Granted JPS63501407A (ja)

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