JPH06296854A - 反応器およびその製造方法 - Google Patents
反応器およびその製造方法Info
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- JPH06296854A JPH06296854A JP8597993A JP8597993A JPH06296854A JP H06296854 A JPH06296854 A JP H06296854A JP 8597993 A JP8597993 A JP 8597993A JP 8597993 A JP8597993 A JP 8597993A JP H06296854 A JPH06296854 A JP H06296854A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 触媒反応管内を流通するガスのその中心側と
その周囲に温度差が生じてもその温度変化に充分に対応
でき、高効率の反応が可能なこの種反応器を提供する。 【構成】 触媒反応管内に充填形成されている触媒層間
の境界面形状を、触媒反応管内における反応ガスの等し
い温度面形状とほぼ合致するように形成した。
その周囲に温度差が生じてもその温度変化に充分に対応
でき、高効率の反応が可能なこの種反応器を提供する。 【構成】 触媒反応管内に充填形成されている触媒層間
の境界面形状を、触媒反応管内における反応ガスの等し
い温度面形状とほぼ合致するように形成した。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は反応器およびその製造方
法の改良に係り、特に反応ガス（プロセスガス）の温度
変化に応じた複数種の触媒層を有する反応器およびその
製造方法の改良に関するものである。
法の改良に係り、特に反応ガス（プロセスガス）の温度
変化に応じた複数種の触媒層を有する反応器およびその
製造方法の改良に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来一般に採用されているこの種反応器
は、反応容器と、この反応容器内に設けられた触媒反応
管と、この触媒反応管に充填形成された触媒層とを備
え、そしてこの触媒層中にプロセスガスを流通させ、ガ
スを反応させるようにしている。
は、反応容器と、この反応容器内に設けられた触媒反応
管と、この触媒反応管に充填形成された触媒層とを備
え、そしてこの触媒層中にプロセスガスを流通させ、ガ
スを反応させるようにしている。
【０００３】この触媒反応管内に充填される触媒は、こ
の触媒部分を流通するガスの温度に応じ効率良く反応す
る種類の触媒が選定される。この場合触媒層中を流通し
ているガスの温度が常に一定であれば、その反応は効率
良く行われ特に問題になることはないのであるが、極一
般にはこの反応ガスの温度が触媒層中を流通している間
に低下してしまい、触媒層のガス流通方向下流側となる
部分では反応が充分行われない場合が生じる。
の触媒部分を流通するガスの温度に応じ効率良く反応す
る種類の触媒が選定される。この場合触媒層中を流通し
ているガスの温度が常に一定であれば、その反応は効率
良く行われ特に問題になることはないのであるが、極一
般にはこの反応ガスの温度が触媒層中を流通している間
に低下してしまい、触媒層のガス流通方向下流側となる
部分では反応が充分行われない場合が生じる。
【０００４】最近この対策として、例えば特開昭６０−
２００８０１号公報にも開示されているように、触媒層
の反応ガス流通方向下流側に位置する部分に、反応温度
の低い触媒を配置し、効率良く反応させるようにしてい
る。
２００８０１号公報にも開示されているように、触媒層
の反応ガス流通方向下流側に位置する部分に、反応温度
の低い触媒を配置し、効率良く反応させるようにしてい
る。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】このように構成された
反応器であると、触媒層に流入した直後の高温のガスは
高温にて反応する触媒により充分反応し、また反応ガス
の流出側近傍の触媒層の部分ではガスの温度は低下する
が、この部分には低温にて反応する触媒層が配置されて
いることから、この部分でも充分な反応が行われ、全体
的にプロセスガスは充分反応するように思われる。
反応器であると、触媒層に流入した直後の高温のガスは
高温にて反応する触媒により充分反応し、また反応ガス
の流出側近傍の触媒層の部分ではガスの温度は低下する
が、この部分には低温にて反応する触媒層が配置されて
いることから、この部分でも充分な反応が行われ、全体
的にプロセスガスは充分反応するように思われる。
【０００６】しかしこの度の綿密な実験の結果、このも
のでも反応効率が然程向上していないことが判明したの
である。すなわち触媒反応管の外周表面に近い部分を流
通するプロセスガスは前述したように触媒反応管全体で
充分反応し、理想の反応形態となるが、触媒反応管の中
央部を流通するガスは思った程温度低下しておらず低温
で反応する触媒層中を高温のガスが流通することにな
り、すなわち触媒の最適温度範囲を逸脱しまい、反応効
率は大きく低下し、またプロセスガスの温度に適合しな
い場合があり、触媒の活性が悪く触媒の作用による反応
の効率が悪いという嫌いがあった。
のでも反応効率が然程向上していないことが判明したの
である。すなわち触媒反応管の外周表面に近い部分を流
通するプロセスガスは前述したように触媒反応管全体で
充分反応し、理想の反応形態となるが、触媒反応管の中
央部を流通するガスは思った程温度低下しておらず低温
で反応する触媒層中を高温のガスが流通することにな
り、すなわち触媒の最適温度範囲を逸脱しまい、反応効
率は大きく低下し、またプロセスガスの温度に適合しな
い場合があり、触媒の活性が悪く触媒の作用による反応
の効率が悪いという嫌いがあった。
【０００７】本発明はこれに鑑みなされたものでその目
的とするところは、たとえ触媒反応管内を流通するガス
のその中心側とその周囲に温度差が生じてもその温度変
化に充分に対応でき、高効率の反応が可能なこの種反応
器を提供するにある。
的とするところは、たとえ触媒反応管内を流通するガス
のその中心側とその周囲に温度差が生じてもその温度変
化に充分に対応でき、高効率の反応が可能なこの種反応
器を提供するにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】すなわち本発明は、触媒
反応管内に充填形成されている触媒層間の境界面形状
を、触媒反応管内における反応ガスの等しい温度面形状
とほぼ合致するように形成し所期の目的を達成するよう
にしたものである。
反応管内に充填形成されている触媒層間の境界面形状
を、触媒反応管内における反応ガスの等しい温度面形状
とほぼ合致するように形成し所期の目的を達成するよう
にしたものである。
【０００９】
【作用】すなわちこのように形成された反応器である
と、複数の触媒層はその作動温度範囲が触媒反応管の中
心側およびその周囲とも夫々反応ガスの温度と合致する
ようになり、反応ガスと各触媒層とは最適な温度で反応
する状態となり、したがって触媒反応管内の反応ガスの
内外周の温度に変化が生じていても充分に対応でき、高
効率の反応が行われる。
と、複数の触媒層はその作動温度範囲が触媒反応管の中
心側およびその周囲とも夫々反応ガスの温度と合致する
ようになり、反応ガスと各触媒層とは最適な温度で反応
する状態となり、したがって触媒反応管内の反応ガスの
内外周の温度に変化が生じていても充分に対応でき、高
効率の反応が行われる。
【００１０】
【実施例】以下図示した実施例に基づいて本発明を詳細
に説明する。図１には反応器の一つである一酸化炭素変
成器の例が示されている。
に説明する。図１には反応器の一つである一酸化炭素変
成器の例が示されている。
【００１１】一酸化炭素変成器は主として本体容器１
と、この本体容器内に配置されている触媒反応管２と、
この触媒反応管の両端に設けられ、反応ガス出入り口と
なる入口ガスヘッダー４、出口ガスヘッダー３と、それ
に冷却媒体の給排口である冷却媒体供給口１０、冷却媒
体排出口１１とを備え形成されている。
と、この本体容器内に配置されている触媒反応管２と、
この触媒反応管の両端に設けられ、反応ガス出入り口と
なる入口ガスヘッダー４、出口ガスヘッダー３と、それ
に冷却媒体の給排口である冷却媒体供給口１０、冷却媒
体排出口１１とを備え形成されている。
【００１２】冷却媒体は、冷却媒体供給口１０より酸化
炭素変成器の本体容器１内に流入し、触媒反応管２の周
囲を流動し、反応管表面にて熱変換して冷却媒体排出口
１１より本体容器１外へ排出される。
炭素変成器の本体容器１内に流入し、触媒反応管２の周
囲を流動し、反応管表面にて熱変換して冷却媒体排出口
１１より本体容器１外へ排出される。
【００１３】前記触媒反応管２の中には、反応ガスの流
通は可能であるが触媒は通過できない触媒受け５が設け
られ、そしてこの触媒受け５の上には高温で反応する高
温一酸化炭素変成触媒８ａが充填され、更にその上に低
温で反応する低温一酸化炭素変成触媒８ｂが充填されて
いる。すなわち反応温度の異なる二つの触媒層が形成さ
れている。
通は可能であるが触媒は通過できない触媒受け５が設け
られ、そしてこの触媒受け５の上には高温で反応する高
温一酸化炭素変成触媒８ａが充填され、更にその上に低
温で反応する低温一酸化炭素変成触媒８ｂが充填されて
いる。すなわち反応温度の異なる二つの触媒層が形成さ
れている。
【００１４】この場合この高温一酸化炭素変成触媒８ａ
の層と低温一酸化炭素変成触媒８ｂの層の境界面形状が
大切で、この形状は次のように形成される。
の層と低温一酸化炭素変成触媒８ｂの層の境界面形状が
大切で、この形状は次のように形成される。
【００１５】すなわち概略的に述べると高温一酸化炭素
変成触媒８ａの層は図２に示すように頭部Ｈ、すなわち
反応ガスの流通方向下流側が球面に形成された円錐状の
層となるように充填され、低温一酸化炭素変成触媒８ｂ
の層はこの上に充填されるのである。
変成触媒８ａの層は図２に示すように頭部Ｈ、すなわち
反応ガスの流通方向下流側が球面に形成された円錐状の
層となるように充填され、低温一酸化炭素変成触媒８ｂ
の層はこの上に充填されるのである。
【００１６】尚この円錐の高さｈはこの部分を流通する
ガスの温度変化により決定されるものであり、この値は
一酸化炭素変成触媒の反応による反応熱と冷却装置の冷
却効果の影響による反応ガスの温度変化を多次元触媒反
応計算、又は実験による温度測定により定めることがで
きる。
ガスの温度変化により決定されるものであり、この値は
一酸化炭素変成触媒の反応による反応熱と冷却装置の冷
却効果の影響による反応ガスの温度変化を多次元触媒反
応計算、又は実験による温度測定により定めることがで
きる。
【００１７】図１に戻りこの構成において、反応ガスは
ガス入口ガスヘッダー４に導入され、触媒反応管２内の
一酸化炭素変成触媒８ａ、８ｂの作用により反応を行な
ってガス出口ガスヘッダー３を通じて一酸化炭素変成器
から排出される。この場合触媒層内での反応ガスの温度
と反応関係は次のようになる。
ガス入口ガスヘッダー４に導入され、触媒反応管２内の
一酸化炭素変成触媒８ａ、８ｂの作用により反応を行な
ってガス出口ガスヘッダー３を通じて一酸化炭素変成器
から排出される。この場合触媒層内での反応ガスの温度
と反応関係は次のようになる。
【００１８】すなわち図３に示されているように触媒反
応管２の内壁面に近い側を流通するガスの温度は、曲線
Ａで示すように高温一酸化炭素変成触媒８ａの層への流
入時は高い温度であるが、次第に低下し、ある低下した
時点から低温一酸化炭素変成触媒８ｂの層に流入し低温
反応する。
応管２の内壁面に近い側を流通するガスの温度は、曲線
Ａで示すように高温一酸化炭素変成触媒８ａの層への流
入時は高い温度であるが、次第に低下し、ある低下した
時点から低温一酸化炭素変成触媒８ｂの層に流入し低温
反応する。
【００１９】これに対して触媒反応管２の中央部側を流
通するガスの温度は、曲線Ｂのように流入時は前記反応
ガス同様に高い温度であり次第に低下するが、冷却媒体
との熱変換率は低いので、その低下率は小さく図中ｃ点
まで延び、ここより低温一酸化炭素変成触媒８ｂの層に
突入する。すなわち温度が高い内は高温の触媒層で反応
しているということである。すなわち効率の良い反応が
行われると云うことである。
通するガスの温度は、曲線Ｂのように流入時は前記反応
ガス同様に高い温度であり次第に低下するが、冷却媒体
との熱変換率は低いので、その低下率は小さく図中ｃ点
まで延び、ここより低温一酸化炭素変成触媒８ｂの層に
突入する。すなわち温度が高い内は高温の触媒層で反応
しているということである。すなわち効率の良い反応が
行われると云うことである。
【００２０】以上の説明からも分かるように円錐状の形
とは触媒反応管内における反応ガスの等しい温度面形状
に合致していると云うことである。
とは触媒反応管内における反応ガスの等しい温度面形状
に合致していると云うことである。
【００２１】尚以上の説明では触媒層を形成するにあた
り、２層の場合について説明してきたが、常に２層でな
ければならないわけではなく、例えば３層あるいはそれ
以上の多数層に形成してもよいであろう。
り、２層の場合について説明してきたが、常に２層でな
ければならないわけではなく、例えば３層あるいはそれ
以上の多数層に形成してもよいであろう。
【００２２】図４には作動温度の異なる三種類の発熱反
応触媒を使用する一酸化炭素反応器の例が示されてい
る。前述実施例と同一部品には同一符号を附したのでそ
の説明は省略するが、相違する点は触媒反応管２の中に
は、触媒受け５があり、その上に高温一酸化炭素変成触
媒８ａが充填され、更にその上に中温一酸化炭素変成触
媒８ｃが充填され、更にまたその上に低温一酸化炭素変
成触媒８ｂが充填されている点である。
応触媒を使用する一酸化炭素反応器の例が示されてい
る。前述実施例と同一部品には同一符号を附したのでそ
の説明は省略するが、相違する点は触媒反応管２の中に
は、触媒受け５があり、その上に高温一酸化炭素変成触
媒８ａが充填され、更にその上に中温一酸化炭素変成触
媒８ｃが充填され、更にまたその上に低温一酸化炭素変
成触媒８ｂが充填されている点である。
【００２３】この構成でも前述のものと同様の効果を達
成することは勿論のこと、さらに反応器の反応管長さが
長い場合などには有効であり、また反応効率をさらに向
上させることが可能である。
成することは勿論のこと、さらに反応器の反応管長さが
長い場合などには有効であり、また反応効率をさらに向
上させることが可能である。
【００２４】尚触媒を円錐状に充填するに際しては、次
のようにすると簡単に所定の形状に充填可能であろう。
図５にはその一つの例が示されている。
のようにすると簡単に所定の形状に充填可能であろう。
図５にはその一つの例が示されている。
【００２５】すなわち予め定められた形状に例えば網等
で成形した網状成形体７を形成しておき、この成形体を
触媒反応管２の内へ配置し、そして図中下側から高温で
反応する触媒８ａ入れ、その後加振などにより境界面を
形成する。境界面成形後この網状成形体を取り去っても
よいし、あるいは取り付けたままで、低温で反応する触
媒８ｂを図中上側より入れるのである。
で成形した網状成形体７を形成しておき、この成形体を
触媒反応管２の内へ配置し、そして図中下側から高温で
反応する触媒８ａ入れ、その後加振などにより境界面を
形成する。境界面成形後この網状成形体を取り去っても
よいし、あるいは取り付けたままで、低温で反応する触
媒８ｂを図中上側より入れるのである。
【００２６】また反応触媒間の境界面の形状成形につい
ては次のようにしても良いであろう。すなわち触媒受け
る成形体を袋状に作り、そしてその中に一酸化炭素変成
触媒を充填しカートリッジ式とするのである。このよう
にすると触媒充填の作業性を向上させることができ、ま
た保守点検が容易となるであろう。
ては次のようにしても良いであろう。すなわち触媒受け
る成形体を袋状に作り、そしてその中に一酸化炭素変成
触媒を充填しカートリッジ式とするのである。このよう
にすると触媒充填の作業性を向上させることができ、ま
た保守点検が容易となるであろう。
【００２７】なおこの境界面を形成するにあたり、勿論
この境界面の形状は円錐状に形成するのが最も理想の形
であるが、例えば図６、あるいは図８のように境界面の
形状を一部直線などで近似させる、すなわち階段状Ｄに
形成したり、完全な円錐形にすることも可能であろう。
なお階段状に形成する場合には図７に示してあるように
多重の同芯円筒１２ａから１２ｄを配置し、その中に触
媒を充填するようにすると安価に、かつ簡単に所定の触
媒層を形成することが可能であろう。
この境界面の形状は円錐状に形成するのが最も理想の形
であるが、例えば図６、あるいは図８のように境界面の
形状を一部直線などで近似させる、すなわち階段状Ｄに
形成したり、完全な円錐形にすることも可能であろう。
なお階段状に形成する場合には図７に示してあるように
多重の同芯円筒１２ａから１２ｄを配置し、その中に触
媒を充填するようにすると安価に、かつ簡単に所定の触
媒層を形成することが可能であろう。
【００２８】
【発明の効果】以上説明してきたように本発明のように
形成された反応器であると、複数の触媒層はその作動温
度範囲が触媒反応管の中心側およびその周囲とも夫々反
応ガスの温度と合致するようになり、反応ガスと各触媒
層とは最適な温度で反応する状態となり、したがってた
とえ触媒反応管内を流通するガスのその中心側とその周
囲に温度差が生じてもその温度変化に充分に対応でき、
高効率の反応が可能なこの種反応器を得ることができ
る。
形成された反応器であると、複数の触媒層はその作動温
度範囲が触媒反応管の中心側およびその周囲とも夫々反
応ガスの温度と合致するようになり、反応ガスと各触媒
層とは最適な温度で反応する状態となり、したがってた
とえ触媒反応管内を流通するガスのその中心側とその周
囲に温度差が生じてもその温度変化に充分に対応でき、
高効率の反応が可能なこの種反応器を得ることができ
る。
【図１】本発明の反応器の一実施例を示す縦断側面図で
ある。
ある。
【図２】本発明の反応器の反応触媒の成形形状を示す斜
視図である。
視図である。
【図３】反応ガスの温度変化と触媒層との関係を示す線
図である。
図である。
【図４】本発明の反応器の他の実施例を示す縦断側面図
である。
である。
【図５】本発明の反応器の触媒反応管の概略分解斜視図
である。
である。
【図６】本発明の触媒層の成形形状を示す線図である。
【図７】本発明の反応器の反応触媒の成形状態を示す斜
視図である。
視図である。
【図８】本発明の触媒層の成形形状を示す線図である。
１…本体容器、２…触媒反応管、７…網状成形体、８ａ
…高温一酸化炭素変成触媒、８ｂ…低温一酸化炭素変成
触媒、
…高温一酸化炭素変成触媒、８ｂ…低温一酸化炭素変成
触媒、
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 小山 一仁 茨城県土浦市神立町502番地 株式会社日 立製作所機械研究所内 (72)発明者 川越 博 茨城県日立市大みか町七丁目１番１号 株 式会社日立製作所日立研究所内
Claims (8)
- 【請求項１】触媒反応管の内部に、作動温度範囲の異な
る触媒層を反応ガスの流通方向に複数層有している反応
器において、 前記触媒層間の境界面形状を、触媒反応管内における反
応ガスの等しい温度面形状とほぼ合致するように形成し
たことを特徴とする反応器。 - 【請求項２】触媒反応管の内部に、作動温度範囲の異な
る触媒層を反応ガスの流通方向に複数層有している反応
器において、 前記触媒層間の境界面形状を、触媒反応管の中央部側程
反応ガスの流通方向下流側へ突出するように形成したこ
とを特徴とする反応器。 - 【請求項３】前記境界面の突出形状を、階段的に形成し
てなる請求項２記載の反応器。 - 【請求項４】前記の突出形状の境界面に網状成形体を介
在させてなる請求項２記載の反応器。 - 【請求項５】前記触媒層を、前記境界面形状を有する網
体で包み、カートリッジ式とした請求項２記載の反応
器。 - 【請求項６】触媒反応管の内部に、作動温度範囲の異な
る触媒層を反応ガスの流通方向に複数層有している反応
器において、 前記夫々の触媒層の形状を、夫々の触媒層の作動温度範
囲が触媒反応管内の反応ガスの温度を含むように形成し
たことを特徴とする反応器。 - 【請求項７】触媒反応管の内部に、作動温度範囲の異な
る触媒層を反応ガスの流通方向に複数層有している反応
器において、 前記触媒反応管の内部に、該触媒反応管と同芯円状に形
成された複数の円筒を配置し、かつ該夫々の円筒内に夫
々触媒層を複数層形成するとともに、複数層に形成され
た触媒層間の境界面は、触媒反応管の中央部側に配置さ
れている円筒程反応ガスの流通方向下流側に位置するよ
うに形成したことを特徴とする反応器。 - 【請求項８】触媒反応管の内部に、作動温度範囲の異な
る触媒層を反応ガスの流通方向に複数層有している反応
器において、 前記触媒層間の境界面形状を、触媒反応管の中央部側程
反応ガスの流通方向下流側へ突出するように形成すると
ともに、この突出境界面を形成するにあたり、予め突出
形状に成形した網状体を触媒反応管内に配置し、作動温
度範囲の異なる触媒を触媒反応管の両側より充填するよ
うにしたことを特徴とする反応器の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP08597993A JP3283958B2 (ja) | 1993-04-13 | 1993-04-13 | 反応器およびその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP08597993A JP3283958B2 (ja) | 1993-04-13 | 1993-04-13 | 反応器およびその製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06296854A true JPH06296854A (ja) | 1994-10-25 |
| JP3283958B2 JP3283958B2 (ja) | 2002-05-20 |
Family
ID=13873833
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP08597993A Expired - Fee Related JP3283958B2 (ja) | 1993-04-13 | 1993-04-13 | 反応器およびその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3283958B2 (ja) |
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-
1993
- 1993-04-13 JP JP08597993A patent/JP3283958B2/ja not_active Expired - Fee Related
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