JPH0127772B2 - - Google Patents
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- Publication number
- JPH0127772B2 JPH0127772B2 JP56094538A JP9453881A JPH0127772B2 JP H0127772 B2 JPH0127772 B2 JP H0127772B2 JP 56094538 A JP56094538 A JP 56094538A JP 9453881 A JP9453881 A JP 9453881A JP H0127772 B2 JPH0127772 B2 JP H0127772B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- gas
- distributor
- liquid
- tube
- plate
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired
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- Physical Or Chemical Processes And Apparatus (AREA)
- Production Of Liquid Hydrocarbon Mixture For Refining Petroleum (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は混合相供給物流のための上昇流反応器
において有用である反応器供給物分配器に関す
る。この分配器は、ガス、液体および固体からな
る供給物を受入れることができねばならない接触
石炭液化反応器において特に有用である。
において有用である反応器供給物分配器に関す
る。この分配器は、ガス、液体および固体からな
る供給物を受入れることができねばならない接触
石炭液化反応器において特に有用である。
多くのプロセスについて、上昇流反応器は一層
普通の下降流反応器より優れている。このこと
は、液状供給物が固体をも含む場合に特にいえ
る。なぜならば、固体は集塊化する傾向にあり、
下降流方式においては障害物となる。この問題
は、供給物流がガスとともに固体および液体から
なるならばさらに顕著になる。
普通の下降流反応器より優れている。このこと
は、液状供給物が固体をも含む場合に特にいえ
る。なぜならば、固体は集塊化する傾向にあり、
下降流方式においては障害物となる。この問題
は、供給物流がガスとともに固体および液体から
なるならばさらに顕著になる。
上昇流反応器は、昭和53年４月８日付でヒルデ
ブランド（Hildebrand）およびその他に与えら
れた米国特許第4083769号中に開示されている液
化方法のような石炭液化装置内に広く用いられ
る。文献の教えるごとく、水素、粉末石炭および
溶媒が予熱されかつ分解器に送入され、そこで石
炭が750ないし900〓（379ないし482℃）の範囲の
温度および3100ないし5000psi（217いし350Kg／
cm2）の範囲の圧力でほとんど分解される。この分
解器は、粉末石炭の粒子の溶解が起るのに十分な
滞留時間を与える空の上昇流反応槽である。溶
媒、分解した石炭、石炭残渣物および水素が分解
器から、それより25゜ないし150〓（13.9ないし
83.3℃）低い温度で操作される上昇流接触水素化
反応器に送入される。
ブランド（Hildebrand）およびその他に与えら
れた米国特許第4083769号中に開示されている液
化方法のような石炭液化装置内に広く用いられ
る。文献の教えるごとく、水素、粉末石炭および
溶媒が予熱されかつ分解器に送入され、そこで石
炭が750ないし900〓（379ないし482℃）の範囲の
温度および3100ないし5000psi（217いし350Kg／
cm2）の範囲の圧力でほとんど分解される。この分
解器は、粉末石炭の粒子の溶解が起るのに十分な
滞留時間を与える空の上昇流反応槽である。溶
媒、分解した石炭、石炭残渣物および水素が分解
器から、それより25゜ないし150〓（13.9ないし
83.3℃）低い温度で操作される上昇流接触水素化
反応器に送入される。
加熱器内でのコーキングを避けるために、予熱
工程に先立つて石炭スラリーに水素を混合するの
で、分解器もしくは接触反応器内で起る液体とガ
スとの混合の度合に対してほとんどもしくは全く
制御が行なわれない。多相流の場合、これらの装
置内でガスのチヤンネリングおよび（または）ス
ラツギングが起りうる。これらはともに反応体の
不十分な接触をもたらしまたスラツギングはまた
装置に損傷を与える振動を発生しもするので、こ
れらのいづれの状況が存在するのも好ましくな
い。さらにまた水素の不十分な混合は、上記のプ
ロセス条件下で、反応体のコーキングおよび装置
の汚染を惹起しうる。
工程に先立つて石炭スラリーに水素を混合するの
で、分解器もしくは接触反応器内で起る液体とガ
スとの混合の度合に対してほとんどもしくは全く
制御が行なわれない。多相流の場合、これらの装
置内でガスのチヤンネリングおよび（または）ス
ラツギングが起りうる。これらはともに反応体の
不十分な接触をもたらしまたスラツギングはまた
装置に損傷を与える振動を発生しもするので、こ
れらのいづれの状況が存在するのも好ましくな
い。さらにまた水素の不十分な混合は、上記のプ
ロセス条件下で、反応体のコーキングおよび装置
の汚染を惹起しうる。
従つて、液体、ガスおよび固体からなる供給物
流を受入れかつ閉塞なしにもしくは不当な摩蝕の
害をうけることなく各相を均一に分配する分配器
に対する需要のあることは明らかである。
流を受入れかつ閉塞なしにもしくは不当な摩蝕の
害をうけることなく各相を均一に分配する分配器
に対する需要のあることは明らかである。
米国特許第3524731；4111663；3146189；
3195987および4187169号中に記載されていものの
ごとく、多数の混合相分配器が技術上知られてい
るが、この問題を効果的かつ経済的に解決する必
要が依然としてある。
3195987および4187169号中に記載されていものの
ごとく、多数の混合相分配器が技術上知られてい
るが、この問題を効果的かつ経済的に解決する必
要が依然としてある。
本発明によれば下方部分に流入口がありまた上
方部分に流出口のあるガス−液もしくはガス−液
−固体供給物の上昇する反応槽のための分配器が
提供される。この分配器は流入口と流出口との間
にあつて槽内に実質的に水平に配置された板から
なる。板はこれを貫通する複数の孔と下方に延び
る少くとも一本の管とを有し、この管は上記の板
の下方の反応槽空間および板の上方の反応槽空間
と開放的に連通している。板のさん孔の全体の断
面積および管の断面積と長さは、供給物が平衡し
ているという条件の下で、管の長さより短いもし
くはそれに実質的に等しい高さのガスポケツトが
板の下方に発生するように設計される。実質的に
すべての、つまり少くとも75％、望ましくは95％
より多い供給物のガスが板の複数の孔を通過し、
また実質的にすべての、つまり少くとも75％、望
ましくは95％より多い供給物の液体もしくは供給
物の液体および固体が管を通過するであろう。
方部分に流出口のあるガス−液もしくはガス−液
−固体供給物の上昇する反応槽のための分配器が
提供される。この分配器は流入口と流出口との間
にあつて槽内に実質的に水平に配置された板から
なる。板はこれを貫通する複数の孔と下方に延び
る少くとも一本の管とを有し、この管は上記の板
の下方の反応槽空間および板の上方の反応槽空間
と開放的に連通している。板のさん孔の全体の断
面積および管の断面積と長さは、供給物が平衡し
ているという条件の下で、管の長さより短いもし
くはそれに実質的に等しい高さのガスポケツトが
板の下方に発生するように設計される。実質的に
すべての、つまり少くとも75％、望ましくは95％
より多い供給物のガスが板の複数の孔を通過し、
また実質的にすべての、つまり少くとも75％、望
ましくは95％より多い供給物の液体もしくは供給
物の液体および固体が管を通過するであろう。
本発明の分配器は、ガスおよび液体もしくはガ
ス、液体および固体を触媒床全体にわたつて均一
に分配するために、粒状触媒の固定床もしくは移
動床を有する反応器内で用いるのが望ましい。し
かし、槽内でのコーキングを防止するために水素
ガスを液体および固体と良好に接触させるため
に、分解器のような非接触的な槽内で分配器を有
利に用いることができる。
ス、液体および固体を触媒床全体にわたつて均一
に分配するために、粒状触媒の固定床もしくは移
動床を有する反応器内で用いるのが望ましい。し
かし、槽内でのコーキングを防止するために水素
ガスを液体および固体と良好に接触させるため
に、分解器のような非接触的な槽内で分配器を有
利に用いることができる。
供給物ガスの泡沫が管の下方端内に直接入るの
を防止するための手段もまた設けるのが望まし
い。分配器を接触反応槽内で用いる場合、発生す
るフインガーリング（fingering）が触媒の直下
にある液体の空間内に完全におさまつているよう
に、分配器は触媒の最下端から十分下方に位置さ
れるべきである。ある種の反応器においては一つ
の分配器で十分であり得るが、商業的な実施にお
いては一般に、多数の分配器が反応器内に垂直に
間をおいて配置されるであろう。
を防止するための手段もまた設けるのが望まし
い。分配器を接触反応槽内で用いる場合、発生す
るフインガーリング（fingering）が触媒の直下
にある液体の空間内に完全におさまつているよう
に、分配器は触媒の最下端から十分下方に位置さ
れるべきである。ある種の反応器においては一つ
の分配器で十分であり得るが、商業的な実施にお
いては一般に、多数の分配器が反応器内に垂直に
間をおいて配置されるであろう。
さらにまた、本発明の分配器はガスの急冷また
はガスの抜出しに適用するのに特に好適である。
はガスの抜出しに適用するのに特に好適である。
第１図は一つの分配器を有する上昇流固定床接
触反応器を示す。
触反応器を示す。
第２図は多数の分配器を有し、分配器の間にガ
スを噴入するのに適した上昇流固定床接触反応器
を示す。
スを噴入するのに適した上昇流固定床接触反応器
を示す。
望ましい態様の詳細な説明
第１図を参照するに、下部にある供給物流入口
２０と流出物出口３０とを有する垂直に向いた反
応槽１０を略解的に示す。多孔性の粒状触媒４０
は、槽１０の内壁に取付けられた下部支持格子５
０と、所望ならば設けられる。やはり槽の内壁に
固定された触媒保持網６０との間に収納される。
２０と流出物出口３０とを有する垂直に向いた反
応槽１０を略解的に示す。多孔性の粒状触媒４０
は、槽１０の内壁に取付けられた下部支持格子５
０と、所望ならば設けられる。やはり槽の内壁に
固定された触媒保持網６０との間に収納される。
参照数字７０により一般的特徴を示す本発明の
分配器は流入口２０と触媒支持格子５０との間に
あつて槽１０の内壁に固定されている。分配器は
熔接もしくはボルト止めなどの何らかの便利なも
しくは従来的な方法にて槽の内壁に固着されてよ
い。
分配器は流入口２０と触媒支持格子５０との間に
あつて槽１０の内壁に固定されている。分配器は
熔接もしくはボルト止めなどの何らかの便利なも
しくは従来的な方法にて槽の内壁に固着されてよ
い。
分配器７０は、槽１０の全断面積にわたつて拡
がる板８０からなる。この板はこれを貫通する複
数のさん孔ないしは孔９０を有する。さん孔は１
平方メートルあたり約20ないし250個またはより
望ましくは約40ないし250個の割合で、板の全断
面積にわたつて均一に分布しているのが望まし
い。端が開放した管１００は板８０に通常の仕方
で固定されており、かつこの板の中央開口部から
下方に延びている。図面にはただ一つの管しか示
されていないが、もし供給物の条件もしくは反応
器の寸法によつて必要であるならば、一つより多
い管を用意することは本発明の範囲に入る。板の
表面積１平方メートルあたり大体10本もしくは20
本の管が用いられるであろう。
がる板８０からなる。この板はこれを貫通する複
数のさん孔ないしは孔９０を有する。さん孔は１
平方メートルあたり約20ないし250個またはより
望ましくは約40ないし250個の割合で、板の全断
面積にわたつて均一に分布しているのが望まし
い。端が開放した管１００は板８０に通常の仕方
で固定されており、かつこの板の中央開口部から
下方に延びている。図面にはただ一つの管しか示
されていないが、もし供給物の条件もしくは反応
器の寸法によつて必要であるならば、一つより多
い管を用意することは本発明の範囲に入る。板の
表面積１平方メートルあたり大体10本もしくは20
本の管が用いられるであろう。
管１００の下方端には、供給物中のガスが管を
通つて直接上昇するのを防止するために、キヤツ
プ１１０が設けられている。キヤツプ１１０は延
長部１２０により管１００の端に通常の仕方で固
定されているのが示されているが、槽の壁に固定
された同等な邪魔板でおきかえられてよい。この
問題を解決するような仕方で、流入口を管１００
の端から引離すこともまた可能である。図に示す
ようにキヤツプを用いる場合、それが管の直径よ
り約20％大きいのが望ましい。槽内に複数の分配
器を用いる場合、上方の分配器は、かなりのガス
が管内に流入するのを防止するためのキヤツプを
必要としないであろう。
通つて直接上昇するのを防止するために、キヤツ
プ１１０が設けられている。キヤツプ１１０は延
長部１２０により管１００の端に通常の仕方で固
定されているのが示されているが、槽の壁に固定
された同等な邪魔板でおきかえられてよい。この
問題を解決するような仕方で、流入口を管１００
の端から引離すこともまた可能である。図に示す
ようにキヤツプを用いる場合、それが管の直径よ
り約20％大きいのが望ましい。槽内に複数の分配
器を用いる場合、上方の分配器は、かなりのガス
が管内に流入するのを防止するためのキヤツプを
必要としないであろう。
操作に際して、石炭液化装置の分解器もしくは
接触反応器に導入されるであろう、望ましくは
液、ガスおよび固体からなる混合相供給流は流入
口２０を経て槽１０の底部にポンプによりもしく
は他の方法で導入される。
接触反応器に導入されるであろう、望ましくは
液、ガスおよび固体からなる混合相供給流は流入
口２０を経て槽１０の底部にポンプによりもしく
は他の方法で導入される。
本発明に従うに、板の下方に延びる管１００の
長さに実質的に等しいもしくはそれより短い高さ
ｈを有するガスポケツトないしは蒸気空間１３０
が定常状態において発生し、また供給物のガスお
よび蒸気成分のほとんどすべて、つまり少くとも
75％が孔９０を通過しかつ供給物の液体および固
体のほとんどすべて、つまり少くとも75％が管１
００を通るように、供給物の状態に対応して分配
器が設計される。
長さに実質的に等しいもしくはそれより短い高さ
ｈを有するガスポケツトないしは蒸気空間１３０
が定常状態において発生し、また供給物のガスお
よび蒸気成分のほとんどすべて、つまり少くとも
75％が孔９０を通過しかつ供給物の液体および固
体のほとんどすべて、つまり少くとも75％が管１
００を通るように、供給物の状態に対応して分配
器が設計される。
複数の孔９０を通過する蒸気流の圧力降下が、
管１００を通過する液体と固体の圧力降下に、高
さｈの液体および固体とガスポケツトとの間の静
差圧つまり管を通つての液体および固体の静圧頭
を加えたものとバランスするならば、ガスと液体
とに必要な流路が確保されるということが確認さ
れている。
管１００を通過する液体と固体の圧力降下に、高
さｈの液体および固体とガスポケツトとの間の静
差圧つまり管を通つての液体および固体の静圧頭
を加えたものとバランスするならば、ガスと液体
とに必要な流路が確保されるということが確認さ
れている。
さん孔板を通過するガス流による圧力降下はオ
リフイスの式により推定することができる。管内
の液体および固体の圧力降下が無視できるなら
ば、ガスの圧力降下は（ρ1−ρg）ｈ（ただしρ1は
管内の液体および固体の流れの密度でありまた
ρgはガスの密度である）に等しい静差圧と単純
にバランスされてよい。
リフイスの式により推定することができる。管内
の液体および固体の圧力降下が無視できるなら
ば、ガスの圧力降下は（ρ1−ρg）ｈ（ただしρ1は
管内の液体および固体の流れの密度でありまた
ρgはガスの密度である）に等しい静差圧と単純
にバランスされてよい。
したがつて、本発明においては、管の断面積に
対する多数の穴の全断面積が、高さｈで前記穴と
前記管を通過する前記ガスと前記液体に対する圧
力降下が（ρ1−ρg）ｈに等しくなるように設定さ
れている。
対する多数の穴の全断面積が、高さｈで前記穴と
前記管を通過する前記ガスと前記液体に対する圧
力降下が（ρ1−ρg）ｈに等しくなるように設定さ
れている。
分配器はｈに関する最小値を約５ないし10セン
チメートルとして設計されるのが望ましい。より
望ましくは、ｈを約10ないし20センチメートルに
設定し、管の設計長さは約20センチに選定すべき
である。これらの値は蒸気流量のかなりの変化従
つてガスポケツトの高さの変化を許容するであろ
う。設計流量においてこれらの値はまた、管の下
端が液面と実質的に同水準でありもしくはそれ以
下にあるので液表面の撹乱に際してガスが管から
顕著に流入することが防止されるということを確
かなものとする。
チメートルとして設計されるのが望ましい。より
望ましくは、ｈを約10ないし20センチメートルに
設定し、管の設計長さは約20センチに選定すべき
である。これらの値は蒸気流量のかなりの変化従
つてガスポケツトの高さの変化を許容するであろ
う。設計流量においてこれらの値はまた、管の下
端が液面と実質的に同水準でありもしくはそれ以
下にあるので液表面の撹乱に際してガスが管から
顕著に流入することが防止されるということを確
かなものとする。
水平のさん孔された板の上面は、ガスの泡沫の
生長に依り決まるが、下方の格子５０より約３な
いし10センチ下方に配置されるのが望ましい。
生長に依り決まるが、下方の格子５０より約３な
いし10センチ下方に配置されるのが望ましい。
石炭液化装置への供給物に関連して望ましい態
様を特に説明してきたが、本発明の分配器はガス
−液体もしくはガス−固体−液体供給物を有する
何れの装置にも用いることができる。さらにま
た、装置がガスの急冷装置として用いられる場
合、均一で完全な分配のためには、ガスを板８０
の下方に噴入するだけでよい。
様を特に説明してきたが、本発明の分配器はガス
−液体もしくはガス−固体−液体供給物を有する
何れの装置にも用いることができる。さらにま
た、装置がガスの急冷装置として用いられる場
合、均一で完全な分配のためには、ガスを板８０
の下方に噴入するだけでよい。
第２図は、複数の分配器７０と複数の触媒床４
０とを有する本発明の装置を示す。触媒床４０は
分配器の詳細を示すために縮少して描いてある。
接触石炭液化方法のための水素を含有する循環ガ
スのような急冷ガスを入口１５０を通じて蒸気空
間１３０内に装入する。入口１５０はまた蒸気空
間１３０からガスを抜出すためにも用いることが
できる。所望ならば、管１００は触媒床４０の上
方部分内まで延びていてよく、管内の触媒が触媒
床の他の部分と実質的に同じ高さとなつているの
が望ましい。また所望ならばガスポケツトが触媒
の一部分を含むことができる。
０とを有する本発明の装置を示す。触媒床４０は
分配器の詳細を示すために縮少して描いてある。
接触石炭液化方法のための水素を含有する循環ガ
スのような急冷ガスを入口１５０を通じて蒸気空
間１３０内に装入する。入口１５０はまた蒸気空
間１３０からガスを抜出すためにも用いることが
できる。所望ならば、管１００は触媒床４０の上
方部分内まで延びていてよく、管内の触媒が触媒
床の他の部分と実質的に同じ高さとなつているの
が望ましい。また所望ならばガスポケツトが触媒
の一部分を含むことができる。
第１図は一つの分配器を有する上昇流固定床接
触反応器を示す。第２図は多数の分配器を有する
上昇流固定接触反応器を示す。
触反応器を示す。第２図は多数の分配器を有する
上昇流固定接触反応器を示す。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 槽の下方部分に供給混合物入口手段があり、
また槽の上方部分に流出混合物出口手段がある、
供給物が上昇するガス−液体混合物又はガス−液
体−固体混合物反応槽と組み合わされた、 前記入口手段と前記出口手段の間で、前記槽内
にはめ込まれた実質的に水平に配置された供給物
分配器からなる分配器であつて、前記板が、前記
板を貫通する開口から下方に延びる少なくとも１
本の管から規則的に離れて位置しており、前記板
の下の反応槽空間と開放的に連通する、貫通して
伸びる多数のまつすぐな穴を有し、前記板の上部
表面が前記分配板上の反応槽空間と開放して連通
しており、かつ前記管の断面積に対する前記多数
の穴の全断面積が、高さｈで前記穴と前記管を通
過する前記ガスと前記液体に対する圧力降下が
（ρ1−ρg）ｈ（ρ1＝前記液体又は前記液体と固体の
密度、ρg＝前記ガスの密度）に等しくなるよう
に設定され、前記管の長さより実質的に短い前記
板の下で、ガス−液体又ガス−液体−固体の混合
物の平衡供給条件下でガスポケツトが生ずるよう
なものであり、それによつて、前記分配器に供給
された前記混合物中のガスの実質的に全てが前記
多数の穴を通過し、前記分配器に供給された前記
混合物中の液体の実質的に全てが前記管を通過す
る前記分配器。 ２ 反応槽が、流出物出口手段の下方かつ分配器
の上方に配置された固体粒子の床をさらに包含す
る、前記第１項記載の分配器。 ３ ガスの泡沫が、前記供給混合物入口手段から
前記管内へと直接垂直に通過することを防止する
ための手段をさらに包含する、前記第１項記載の
分配器。 ４ 反応槽内に垂直に隔てられた複数の分配器を
包含する、前記第１項記載の分配器。 ５ 反応槽が、流出物出口手段の下方かつ分配器
の上方に配置された固体粒子の少なくとも１個の
床をさらに包含する、前記第４項記載の分配器。 ６ ガスの泡沫が、前記液体供給混合物入口手段
から前記管内へと直接垂直に通過することを防止
するための手段をさらに包含する、前記第４項記
載の分配器。 ７ 前記供給混合物のガスを独立にガスポケツト
の一つもしくはそれより多くに導入する手段をさ
らに包含する、前記第１、２、３、４、５又は６
項記載の分配器。 ８ ガスをガスポケツトの一つもしくはそれより
多くから抜出す手段をさらに包含する、前記第
１、２、３、４、５、６、又は７項記載の分配
器。 ９ 前記の水平に配置された板が前記反応器中に
固定設置されている前記第１、２、３、４、５、
６、７又は８項記載の分配器。
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US16079380A | 1980-06-19 | 1980-06-19 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5763131A JPS5763131A (en) | 1982-04-16 |
| JPH0127772B2 true JPH0127772B2 (ja) | 1989-05-30 |
Family
ID=22578479
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9453881A Granted JPS5763131A (en) | 1980-06-19 | 1981-06-18 | Distributor |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5763131A (ja) |
| ZA (1) | ZA813627B (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN105413593A (zh) * | 2015-12-24 | 2016-03-23 | 李劲 | 管道式气固相反应器 |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6554994B1 (en) * | 1999-04-13 | 2003-04-29 | Chevron U.S.A. Inc. | Upflow reactor system with layered catalyst bed for hydrotreating heavy feedstocks |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5148459B2 (ja) * | 1973-04-19 | 1976-12-21 |
-
1981
- 1981-05-29 ZA ZA00813627A patent/ZA813627B/xx unknown
- 1981-06-18 JP JP9453881A patent/JPS5763131A/ja active Granted
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN105413593A (zh) * | 2015-12-24 | 2016-03-23 | 李劲 | 管道式气固相反应器 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| ZA813627B (en) | 1982-07-28 |
| JPS5763131A (en) | 1982-04-16 |
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