JPH04110032A - 冷却組立体 - 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、流体の温度や組成の精密な制御が望まれる分
離された一連の触媒床において流体を処理するのに特に
適した冷却組立体に関する。

［従来技術］ 多くの触媒工程が分離された一連の触媒床を含む反応炉
において実施されてきた。かかる工程では、冷却ボック
スのような混合手段がしばしば触媒床の間に配置される
。冷却ボックスの目的は、流体の流れが、ある触媒床か
ら次ぎの触媒床に進むときに、反応炉で処理される流体
の流れを迅速かつ効率的に混合することにある。容易に
認識されるように、良く混合すればするほど、温度と反
応はより良く制御され、それゆえ、反応炉全体の性能が
良くなる。

かかる冷却ボックスの例は、米国特許系３．４８０゜４
０７号、第３．７２３．０７２号、第３．８８０．９６
１号、及び第３．８９５．９１９号に見出される。

［発明が解決しようとする課題］ これら先行技術の冷却ボックスは他のそのとき知られて
いた冷却ボックスよりも優れた特有の利点を備えていた
か、冷却流体を導入した後の触媒床への流体の温度と流
れの均一性は、所望の程度までは達成されていないこと
が経験から示された。

その結果、冷却流体を導入した後の触媒床への流体流れ
の温度均一性を改善する改良した冷却組立体の必要性が
残されていた。

［課題を解決するための手段］ この発明によれば、改良した混合効率を有する冷却組立
体か、一連の混合帯域、すなわち冷却流体入口帯域と、
冷却混合帯域と、ジェット撹拌混合帯域と、分散帯域と
からなる。冷却流体入口帯域では、上の触媒床からの反
応物質の流体に冷却流体が導入される。冷却流体は冷却
管の孔を通して導入され、冷却流体のジェットを作り、
上の床からの典型的には部分的に反応した反応物質の流
体に冷却流体は流入し混合する。この混合帯域は、中央
開口部を有する水平に配置された板で冷却混合帯域から
隔てられる。反応流体と冷却流体は、２つの帯域を隔て
た板の中央開口部を通って冷却混合帯域に入り、冷却混
合帯域の底板に衝突し、ここでガスは半径方向外方に向
きを変えられて一連のバッフルのまわりを通る。冷却ガ
ス及びプロセス流体をジェット撹拌混合帯域に導入する
ために、複数の管か冷却混合帯域の底板の周囲近くに環
状リングに配置される。かくして、冷却混合帯域を出る
流体の流れは、環状のジェット撹拌混合帯域に渦巻き方
向に導入され、ここで流体は相互同伴によって更に混合
される。次いで、流体は、ジェット撹拌帯域を分散帯域
から隔てた板の中央開口部を通って下方に向きを変える
。分散帯域には、流体を下の触媒床に分散させるための
分散トレイが設けられる。

本発明のこの特徴及びその他の特徴は、添付図面と一緒
に詳細な説明を読むことによって一層良く理解されよう
。

［実施例］ 第１図をまず参照すると、多床触媒反応炉を全体的に参
照番号１０て示し、この反応炉は複数の触媒床を囲むほ
ぼ円筒形の側壁１）を有する。触媒床１２．１３を第１
図に示す。触媒床は、孔開き板、網でカバーされた格子
、等のような、流体か床の底を出ることができる触媒床
支持体１４によって支持される。当業界で知られるよう
に、ガスか床に入るときガスの分散を助長するために、
そして又容器に触媒を詰めたとき触媒を置いた位置から
触媒粒子を散乱させないために、複数のセラミックボー
ル、ラッシヒリング等を、触媒床の頂部に配置する。第
１図の実施例では、セラミックボール１５を触媒床１３
の頂部に示す。

かくして、反応炉内の多床触媒床の各々は、触媒粒子、
下部支持床及び被覆床からなる。

冷却組立体が次々の触媒床の間に介在され、この冷却組
立体は冷却流体を冷却組立体の上の触媒床から出る若干
反応した流体に導入するためのものである。プロセス流
体が次の触媒床に入るとき、すなわちプロセス流体が反
応炉の中を下方に流れるとき、プロセス流体の温度と組
成を調整するために冷却流体か導入される。

既に示したように、本発明の冷却組立体は、４つの帯域
、すなわち冷却流体入口帯域と、冷却混合帯域と、ジェ
ット混合帯域と、流体分散帯域とからなる。冷却流体人
口帯域は、触媒床支持体１４の下の領域と、冷却ボック
スの水平配置の頂部板１６とを備える。管すなわち導管
１７が、冷却流体入口帯域の反応炉１０の直径に亘って
延び、かつ複数の外方に向いた孔１８を有し、冷却流体
のシェツトをこの孔から冷却流体入口帯域の中へ上の触
媒床１２から出る流体の下向きの流れにほぼ垂直に噴出
される。かくして、冷却入口管１７の孔１８から出た冷
却流体によって形成されたジェットは、上の触媒床から
流れる流体に同伴し、これと混合する。

図示のように、水平配置の板１６は、冷却流体入口帯域
を冷却混合帯域から分離する。図かられかるように、板
１６は中央開口部を有し、冷却入口帯域からの流体が冷
却組立体の中を進むときこの流体はこの中央開口部を通
過する。容易に認識されるように、板１６の中央開口部
の寸法は、板の前後の許容圧力降下の関数である。

約３５０ｍｍＡｑ　　（０，５ｐｓｉ　）から３５００
ｍｍ、Ａｑ　（５ｐｓｉ）の範囲の圧力降下についての
一般的ガイドとして、開口面積は反応炉の横断面積の約
１％から約４％の範囲である。冷却混合帯域は又、容器
１０に水平配置の下部板２９を備える。板２９は、板２
９の周囲の環状リングに配置された複数の開口部２Ｉを
存する。これらの開口部２１は、第２図及び第３図で最
もよくわかる。かくして、板１６の中央開口部の中を冷
却混合帯域に入った流体は、板２０の中実の中央帯域に
衝突し、ここで流体は向きを変えて板２９の開口部２１
に向かって半径方向外方に流れる。

複数の混合バッフル２４が、板２９の冷却混合帯域に位
置決めされる。この混合バッフルは板２９の中心と板２
９の外周の開口部２１との間に実質的に同心リングに配
置される。これらのバッフル２４は、板２９と板１６の
間の距離より短い距離、垂直方向上方に延びる。例えば
、バッフルは冷却混合帯域の高さの１／３から２／３延
びるのかよく、冷却混合帯域の高さの約半分延ひるのが
好ましい。第３図に示すように、最も内側のリングのバ
ッフルは、各々の内側バッフルの中心か位置する円の接
線に関して所定の角度に配置される。基本的には、バッ
フルに衝突した流体の流れから生じた流れの渦か、次き
の環状リングのバッフルに衝突するように差し向けられ
る。実際上、外周に向かって半径方向外方に流れる流体
の少なくとも一部がバッフルに衝突する。

第１図に戻り、かつ第２図も参照すると、ジェット撹拌
混合帯域は冷却混合帯域の下に位置決めされる。このジ
ェット撹拌混合帯域は基本的には板２９と板２６とによ
って構成される。第１図でわかるように、板２６は、板
２６の本体を板２９から隔てる垂直に延びた環状リング
すなわちアーム部分４０を有する。又、板２６は大きい
中央開口部を有する。この開口部は全体的に、反応炉の
全横断面積の約２５％から約７５％の範囲であり、約５
０％が好ましい。管２２が、板２６の周囲に配置され、
開口部２Ｉと連通し、かつ板２９から下方に延びる。管
２２は、流体の流れる開口部すなわち溝孔２３を有する
。これらの溝孔２３は、流体をジェット混合帯域に半径
方向に差し向けるように内方に開口している。しかし、
本発明の実施において、管２２から出る流体を渦巻き方
向に、例えば反時計回りに噴出するように溝孔２３を半
径方向の線に関してある角度に向け、これにより、相互
同伴によって混合を更に促進するのが特に好ましい。か
くして、溝孔２３を半径方向線に対して０°から９０°
の角度に向けるのか良く、約１５°から約７５°が好ま
しく、４５°の向きが最も好ましい。

流体は、ジェット撹拌混合帯域で混合され回転された後
、板２６の中央開口部から出て、流体分散帯域に入る。

流体分散帯域は上のジェット撹拌混合帯域の板２６と反
応炉に亘って水平に延びかつ複数の開口部３０を含む板
２８とによって構成され、この開口部３０から上方に延
びた導管３１には分散帯域を通る流体の流れを制御する
ための一般的なバブルキャップ３２が設けられている。

本発明の別の実施例では、冷却入口管１７は、もちろん
、第４図のリング４７のような環状散布器リング装置で
あってもよい。

なお第５図に示す本発明の別の実施例では、冷却入口管
は、中央マニホールド５７から延びた複数の横方向アー
ム５８からなる。破線と矢印で示すように、冷却管の開
口部は冷却流体を触媒床を出る流体流れにほぼ垂直に噴
出するように配置されるのが好ましい。

又、冷却組立体は、当業界で知られた従来技術によって
反応炉内に支持される。かくして、第１図に示すように
、板２８は環状棚３４によって支持され、一方、板１６
．２９は、それぞれ棚３６．３８によって支持され、棚
３６．３８の各々はその棚から支持される板まで立ち上
がった一般的な支持体３７．３９を有する。

明らかに、本発明の冷却組立体の種々の帯域、開口部、
導管等の正確な寸法は、許容圧力降下、冷却ボックスに
利用できる反応床の間の空間、等のような種々の要因に
依存する。

容易に認識されるように、本発明はもちろん、材料の温
度プロフィール又はその組成、或いはその両方を制御す
るように、反応物質、すなわち若干反応した反応物質と
冷却流体を均一に混合する種々の触媒工程において使用
するのに適している。

流体は、反応炉内で行なわれる工程の性質に応じて、す
へてガスでも、ガスと液体でもよい。従って、本発明に
よる冷却ボックスの構成において多くの変形かあり、か
つ本発明は多くの触媒工程において広い応用性があるこ
とが容易に認識されよう。従って、本発明は、もっばら
特許請求の範囲によって限定されるべきものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明による冷却ボックスを有する多床触媒
反応炉の垂直断面図であり、 第２図は、本発明による冷却ボックス出口管の詳細図で
あり、 第３図は、本発明の冷却混合帯域の周囲の孔とバッフル
レイアウトの配置とを示す冷却混合帯域の底板の平面図
であり、 第４図は、この発明の冷却ボックスに冷却流体を導入す
るためのリング散布器の略図であり、第５図は、この発
明の冷却ボックスに冷却流体を導入するための別の散布
器の略図である。 １０・・・反応炉、 １）・・・側壁、 １２．１３・・・触媒床、 １４・・・触媒床支持体、 １５・・・セラミックボール、 １６・・・頂部板、 １７・・・冷却入口管、 ２１・・・開口部、 ２３・・・溝孔、 ２４・・・バッフル、 ２９・・・下部板、 ３１・・・導管、 ３２・・・バブルキャップ。 ど ＦＩＧ、３

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. （１）冷却流体を導入する手段を含み触媒床からの流体
   の流れを受入れるようになっている冷却流体入口帯域と
   、 中央開口部によって前記冷却流体入口帯域と連通した冷
   却混合帯域とを備え、前記冷却混合帯域は、周囲の環状
   リングに複数の開口部をもった底板を有し、前記冷却混
   合帯域に入る流体は、前記複数の開口部を経て出る前に
   前記底板によってそらされ、外方かつ半径方向に移動さ
   れ、 更に、前記底板の中心と周囲の開口部の環状リングとの
   間の前記底板に環状リングに位置決めされたバッフルと
   、 ジェット撹拌混合帯域と、 周囲の開口部と連通した前記冷却混合帯域の前記底板か
   ら下方に延び、前記冷却混合帯域から出る流体を前記ジ
   ェット撹拌混合帯域に導入するために冷却ボックスの半
   径に関して所定の角度に向けられた溝孔を有する複数の
   管と、前記ジェット撹拌混合帯域の中央開口部と、前記
   ジェット撹拌混合帯域の前記中央開口部と連通した分散
   帯域とを備えた、改良した混合効率を有する冷却組立体
   。
2. （２）前記バッフルは、バッフルの中心が位置する円の
   接線に関して所定の角度に配列される、請求項第（１）
   項に記載の冷却組立体。
3. （３）バッフルに衝突した流体の流れから生じた流れの
   渦が次ぎの環状リングのバッフルに衝突するように差し
   向けるために、前記バッフルは、前記底板に複数の環状
   リングに配置される、請求項第（１）項に記載の冷却組
   立体。
4. （４）前記冷却混合帯域は開口部を有する水平板によっ
   て前記冷却流体入口帯域から隔てられ、前記バッフルは
   前記底板から冷却流体入口帯域と冷却混合帯域を隔てる
   前記水平板までの距離の約１／３から３／４までの距離
   、垂直方向上方に延びる、請求項第（３）項に記載の冷
   却組立体。
5. （５）冷却流体を冷却流体入口帯域に導入する手段は、
   流体インゼクタである、請求項第（１）項に記載の冷却
   組立体。
6. （６）前記流体インゼクタは、冷却流体を前記冷却流体
   入口帯域に前記触媒床からの流体の流れにほぼ垂直に噴
   出させるように配置された開口部を有する、請求項第（
   ５）項に記載の冷却組立体。
7. （７）前記ジェット撹拌混合帯域に導入された流体を渦
   巻き方向に導入するように、前記管の開口部は、前記冷
   却ボックスの半径に関してある角度に向けられる、請求
   項第（１）項に記載の冷却組立体。
8. （８）前記管の開口部は、前記冷却ボックスの半径に関
   して約１５゜から約７５゜の角度に向けられる、請求項
   第（７）項に記載の冷却組立体。
9. （９）前記ジェット撹拌混合帯域は、前記冷却混合帯域
   の底板と、中央開口部及び上方に延びた環状リングの側
   壁を有する水平に配置された板とによって定められ、前
   記水平に配置された板は前記底板の下に配置されている
   、請求項第（１）項に記載の冷却組立体。
10. （１０）２つの触媒床の間に挟まれた少なくとも１つの
    冷却ボックスを有する形式の触媒反応炉において、前記
    冷却ボックスが一連の混合帯域からなり、前記混合帯域
    は、本質的に、 冷却流体入口帯域と、 冷却混合帯域と、 ジェット撹拌混合帯域と分散帯域とを備え、前記冷却流
    体入口帯域は触媒床からの流体の流れを受け入れるよう
    になっており、かつ冷却流体のジェットを前記触媒床か
    らの流体の前記流れにほぼ垂直に導入する手段を含み、 前記冷却混合帯域は、前記冷却流体入口帯域の下に配置
    され、かつ中央開口部を有する水平に配置された板によ
    って隔てられ、 前記冷却混合帯域は、周囲の環状リングに複数の開口部
    をもった底板を有し、前記冷却混合帯域に入る流体は前
    記複数の開口部を経て出る前に前記底板によってそらさ
    れ、外方かつ半径方向に移動され、 更に、前記底板の中心と周囲の開口部の環状リングとの
    間の前記底板の環状リングに位置決めされたバッフルを
    備え、 前記ジェット撹拌混合帯域は前記冷却混合帯域の下に配
    置され、かつ中央開口部を有する底板を含み、 更に、周囲開口部と連通した前記冷却混合帯域の前記底
    板から下方に延びた複数の管を備え、前記管は、前記冷
    却混合帯域から出る流体を前記ジェット撹拌混合帯域に
    導入するために、冷却ボックスの半径に関して所定の角
    度に向けられた溝孔を有し、 前記分散帯域は、流体が分散帯域を通って触媒床の下に
    流れるように、前記ジェット撹拌混合帯域の下に配置さ
    れ、かつ複数の開口部を有する水平に配置された板を含
    む、 ことからなる触媒反応炉。