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Info
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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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
、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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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)
- (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)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)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)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)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)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)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)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)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)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)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)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)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。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CH04447/89-9 | 1989-12-11 | ||
| CH444789 | 1989-12-11 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03181338A true JPH03181338A (ja) | 1991-08-07 |
Family
ID=4276294
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2311246A Pending JPH03181338A (ja) | 1989-12-11 | 1990-11-16 | 触媒エレメントおよび触媒反応用反応器 |
Country Status (4)
| Country | Link |
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