JPH03181338A - 触媒エレメントおよび触媒反応用反応器 - Google Patents

触媒エレメントおよび触媒反応用反応器

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JPH03181338A
JPH03181338A JP2311246A JP31124690A JPH03181338A JP H03181338 A JPH03181338 A JP H03181338A JP 2311246 A JP2311246 A JP 2311246A JP 31124690 A JP31124690 A JP 31124690A JP H03181338 A JPH03181338 A JP H03181338A
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catalyst
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ジャン―ポール ストリンガロ
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Sulzer AG
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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】 [産業上の利用分野] 本発明は触媒エレメントおよび不均質触媒反応用の反応
器に関する。
[従来の技術/発明が解決しようとする課題]この種類
の種々の反応器または触媒エレメントが通常平行なダク
トまたは圧延された波形構造を有する押出し成形された
構造体からなる層(bedsLモノリスの型式で知られ
ている。しかしながら、これらの既知の触媒エレメント
および反応器には、かなりの不利点がある。例えば、(
層の場合には)高い圧力降下、半径方向における混合の
不良、不均質な濃度プロフィルが発生し、また、しばし
ば、(モノリス・の場合には〉極めて望ましくないスリ
ップ(slip)が発生する。そのうえ、良好な触媒エ
レメントは、しばしば、極めて複雑でありかつ製造コス
トが高い。
[課題を解決するための手段] 本発明の目的はこれらの不利点を十分に解消しかつ特に
比較的にO(い温度(heat tone)で触媒反応
を行うために好適な触媒エレメントおよび反応器を提供
することにある。また、本発明は同時にE[力効果の減
少、非常に良好な半径方向の混合および均質な′tj4
度プロフィルを得ると共にいかなるスリップも完全に阻
止しかつこの効果を容易にかつ安価で得ることを目的と
づるものである。
この問題は、本発明によれば、請求項1記載の特徴を右
する触媒エレメントおよび請求項11記載の反応器によ
り解決される。大きい表面積を右する担体構造の静的な
混合状態発生エレメントの形態により、触媒反応の効果
的なかつ最適の混合および均¥9化が得られ、かつこの
#4構造と薄い被覆(washcoat)との組合Uに
より、反応領域をかなり増大することができ、したがっ
て、安価でしかも効果的な触媒作用が簡単に得られる。
従属請求項は本発明の特に有利な実施例および本発明に
よりさらに開発された事項に関するものである。担体構
造の好適な形態は少なくとも10°に等しい主な流れの
方向(Z)に対する静的な混合状態発生エレメントの傾
斜(W>を有することかでき、またはキャリヤ構造は波
形の層からなり、さらに特定的には、平行な層をなして
配回されたズルザーSMVミキサの形態からなることが
できる。一体の部材からなる担体構造とづることにより
、駒込を極めて簡素化することができる。
簡単な担体構造は用途により金属製の骨格部材、例えば
、ステンレススチールシートまたは固体のセラミック材
料から構成することができる。薄い被覆はアルカリ土類
および/または遷移金属の酸化物、特に酸化アルミニウ
ムからなることができる。薄い被覆による良好な反応特
性は比表面積を20−200m2/gとしかつ幾何学的
な面積に対する表面積の拡大を100−100000m
2/m2とすることにより得られる。また、本発明によ
る触媒エレメントを有する反応器において、触媒エレメ
ントは複数個の部分と、これらの部分の間に配置された
少なくとも1個の熱交換器とを備えることができる。供
給温度が高い場合ででらち、反応系全体をこの方法でυ
1′6Aすることができる。
[実施例1 本発明の実施例を添付図について以下に詳細に説明する
第1図に示した液体または気体状媒質用の本発明による
反応器1は反応器壁体2、入口3、出口4、送出装置(
図示せず)および長さ(L)を有する充填物の形態の触
媒エレメント7を備えている。この場合の触媒エレメン
トは各々が平行に層をなして配置された静的な混合状態
発生Iレメント16からなる三段11.12.13から
なっている。静的なミキサ要116は、それ自体知られ
ているように、主な流れの方向(Z)に対して傾斜角(
W)、この場合には、少なくとも10°を有している。
段11および13の層は空間平面(X、Z)に平行であ
り、かつ段12の層は空間平面(Z、Y)に平行である
。これらの層11゜12.13↓よ交差した副流が発生
するように(十W)および〈−W〉の方向に交ηに整列
せしめられている。したがって、これらのiii、i2
゜13の間に最小の圧力降下で最大の混合作用が得られ
る。これは、静的なミキ→J[1i16が波形の層の形
態に構成されかつ層31.32をなして配置されている
状態を示す第3図から明らかであろう。これらのi31
.32は一方を他方の上に栢み重ねることができ、また
は静的な混合状態発生エレメント16の担体構造もまた
一体の構造からなりまた番よ、一体構造を構成するため
に接続されかつ薄い被覆20(第2図)を備えることが
できる。それ自体が既知でありかつ大きい表面を有する
I′4なる静的な混合状態発生エレメントを原則として
使用することができる。また、この担体構造は混合作用
を促進しかつ圧力降下を減少させることができる句加的
な通路開口部23を備えることができ、または表面積を
増大するために、例えば、みぞを備えるように構成する
こともできる。
第2図は金m製の骨組部材18、例えば、ステンレスス
チールシートから形成されるがまたはセラミック被覆1
9からなることができる静的な混合状態発生エレメント
16の形態の担体構造を有する触媒エレメント用の本発
明による構造を示す。
担体構造16には、薄い被覆20が通用される。
触媒21は、少なくとも、薄い被覆2oの表面に配置さ
れている。この薄い被覆により、例えば、2020−2
O0/gの大きくかつ調節可能な比i 1fii M 
、t3 ヨU 例、t ハ、100−100000m2
/TrL2の表面積の拡大が非常に容易にかつ安価で得
られる。したがって、この担体構造の大きい混合作用と
共に、最適の反応を高い効率で得ることができる。
第4図は主な流れの方向(Z)の反応器の長さ(L)に
対する触媒の作用により減少するm度(C)を曲線で図
解的に示した図である。従来技術の反応器について、8
a度曲線は(C1〉で示してあり、反応器の端部(L)
のおいて、スリップ〈C3〉の形態の有害な残留値を示
している。他方、本発明による反応器の濃度(C2)は
反応器の端部においてなんらスリップを生ずることなく
ゼロ値まで急激にかつ連続して減少する。本発明による
触媒エレメントまたは触媒反応用反応器は通常、比較的
に低い温度で使用される。反応系を若干高い温度で制御
にりるために、触媒エレメント7を第5図に示すように
複数個の別個の部分11.12.13に分割しかつ各々
の後続の部分に熱を供給しかつ熱を排出するために部分
11,12.13の間に熱交換器15を組み込むことが
できる。
【図面の簡単な説明】
第1図↓よ触媒エレメントを備えた本発明による反応器
を示した図、 第2図は薄い被覆および触媒を備えた静的な混合状態発
生エレメントの構造を示した図、第3図(よ平行な層を
なして配列された波形層の担体構造を示した図、 第4図は従来技術の反応器による濃度曲線と比較した本
発明の反応器による濃度曲線を示した図、第5図は複数
個の分割された部分および熱交換器を備えた触111エ
レメントを示した図である。 1・・・反応器、2・・・反応器壁体、7・・・触媒エ
レメント、11.12.13・・・段、15・・・熱交
換器、16・・・混合状態発生エレメント、17・・・
波形の層、18・・・金属製の骨格部材、19・・・セ
ラミック被覆、20・・・薄い被覆、21・・・触媒、
23・・・開口部、31.32・・・層。

Claims (13)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)薄い被覆(20)を備えた静的な混合状態発生エ
    レメント(16)の形態の担体構造からなりかつ少なく
    とも表面に触媒(21)を含む触媒エレメント。
  2. (2)主な流れの方向(Z)に対する静的な混合状態発
    生エレメント(16)の傾斜角(W)が少なくとも10
    °であることを特徴とする請求項1記載の触媒エレメン
    ト。
  3. (3)担体構造が平行な層(31)、(32)をなして
    形成された波形の層からなることを特徴とする請求項1
    記載の触媒エレメント。
  4. (4)担体構造がズルザーSMV混合エレメントの形状
    からなることを特徴とする請求項1記載の触媒エレメン
    ト。
  5. (5)担体構造が一体に構成されたことを特徴とする請
    求項1記載の触媒エレメント。
  6. (6)担体構造が金属製の骨格部材(18)、例えば、
    ステンレススチールシートからなることを特徴とする請
    求項1記載の触媒エレメント。
  7. (7)担体構造がアルカリ土類および/または遷移金属
    の酸化物からなる薄い被覆(20)を有することを特徴
    とする請求項1記載の触媒エレメント。
  8. (8)担体構造が酸化アルミニウム(Al_2O_3)
    からなる被覆を有することを特徴とする請求項1記載の
    触媒エレメント。
  9. (9)担体構造が固体セラミック材料(19)、例えば
    、菫青石、ムライト、ステアタイト、酸化アルミニウム
    、珪素酸化物から形成されたことを特徴とする請求項1
    記載の触媒エレメント。
  10. (10)薄い被覆(20)が20−200m^2/gの
    比表面積を有することを特徴とする請求項1記載の触媒
    エレメント。
  11. (11)薄い被覆(20)が幾何学的な面積に対して1
    00−100000m^2/m^2の拡大係数を有する
    ことを特徴とする請求項1記載の触媒エレメント。
  12. (12)請求項1から10までのいずれか一項に記載の
    触媒エレメント(7)を使用した触媒反応用反応器。
  13. (13)触媒エレメントが複数個の部分(11、12、
    13)を有しかつ少なくとも1個の内部熱交換器(15
    )が部分(11、12、13)の間に配置されたことを
    特徴とする請求項12記載の反応器。
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