JPS60106527A - 二重管式発熱反応器 - Google Patents
二重管式発熱反応器Info
- Publication number
- JPS60106527A JPS60106527A JP58213724A JP21372483A JPS60106527A JP S60106527 A JPS60106527 A JP S60106527A JP 58213724 A JP58213724 A JP 58213724A JP 21372483 A JP21372483 A JP 21372483A JP S60106527 A JPS60106527 A JP S60106527A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- catalyst layer
- reaction
- gas
- reactor
- cooling liquid
- 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.)
- Granted
Links
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 title abstract description 40
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 claims abstract description 71
- 239000000110 cooling liquid Substances 0.000 claims abstract description 20
- 239000012530 fluid Substances 0.000 claims abstract description 14
- 239000002994 raw material Substances 0.000 claims abstract description 5
- 239000002826 coolant Substances 0.000 claims description 16
- 238000001816 cooling Methods 0.000 abstract description 18
- 239000007788 liquid Substances 0.000 abstract description 16
- 238000009834 vaporization Methods 0.000 abstract description 3
- 230000008016 vaporization Effects 0.000 abstract description 3
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 52
- OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N Methanol Chemical compound OC OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 21
- 238000009835 boiling Methods 0.000 description 20
- 239000007795 chemical reaction product Substances 0.000 description 12
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 10
- 239000012495 reaction gas Substances 0.000 description 9
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 9
- 238000000034 method Methods 0.000 description 7
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 6
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 description 6
- 239000000047 product Substances 0.000 description 5
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 3
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 3
- 239000000463 material Substances 0.000 description 3
- 238000011084 recovery Methods 0.000 description 3
- QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N Ammonia Chemical compound N QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 239000012071 phase Substances 0.000 description 2
- 229910021529 ammonia Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000013459 approach Methods 0.000 description 1
- 239000000498 cooling water Substances 0.000 description 1
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 1
- 238000013461 design Methods 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 239000007791 liquid phase Substances 0.000 description 1
- 230000001737 promoting effect Effects 0.000 description 1
- 239000000376 reactant Substances 0.000 description 1
- 239000011949 solid catalyst Substances 0.000 description 1
- 238000011144 upstream manufacturing Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J8/00—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes
- B01J8/02—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes with stationary particles, e.g. in fixed beds
- B01J8/06—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes with stationary particles, e.g. in fixed beds in tube reactors; the solid particles being arranged in tubes
- B01J8/067—Heating or cooling the reactor
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C07—ORGANIC CHEMISTRY
- C07C—ACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
- C07C29/00—Preparation of compounds having hydroxy or O-metal groups bound to a carbon atom not belonging to a six-membered aromatic ring
- C07C29/15—Preparation of compounds having hydroxy or O-metal groups bound to a carbon atom not belonging to a six-membered aromatic ring by reduction of oxides of carbon exclusively
- C07C29/151—Preparation of compounds having hydroxy or O-metal groups bound to a carbon atom not belonging to a six-membered aromatic ring by reduction of oxides of carbon exclusively with hydrogen or hydrogen-containing gases
- C07C29/152—Preparation of compounds having hydroxy or O-metal groups bound to a carbon atom not belonging to a six-membered aromatic ring by reduction of oxides of carbon exclusively with hydrogen or hydrogen-containing gases characterised by the reactor used
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J2208/00—Processes carried out in the presence of solid particles; Reactors therefor
- B01J2208/00008—Controlling the process
- B01J2208/00017—Controlling the temperature
- B01J2208/00106—Controlling the temperature by indirect heat exchange
- B01J2208/00168—Controlling the temperature by indirect heat exchange with heat exchange elements outside the bed of solid particles
- B01J2208/00212—Plates; Jackets; Cylinders
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J2208/00—Processes carried out in the presence of solid particles; Reactors therefor
- B01J2208/00008—Controlling the process
- B01J2208/00017—Controlling the temperature
- B01J2208/00106—Controlling the temperature by indirect heat exchange
- B01J2208/00265—Part of all of the reactants being heated or cooled outside the reactor while recycling
- B01J2208/00274—Part of all of the reactants being heated or cooled outside the reactor while recycling involving reactant vapours
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Devices And Processes Conducted In The Presence Of Fluids And Solid Particles (AREA)
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】
本発明は、固体触媒上で発熱反応を行わせる二重管式発
熱反応器に関するものである、従来１例えば固体触媒上
で気相発熱反応を行わしめる。アンモニア合成、メタノ
ール合成などの反応においては、触媒層を冷却し、触媒
層内の温度分布を制御するために様々な反応器が考えら
れ、実施されて来た。又、触媒層を単に冷却するだけで
なく１反応熱を冷却媒体に移し、。
熱反応器に関するものである、従来１例えば固体触媒上
で気相発熱反応を行わしめる。アンモニア合成、メタノ
ール合成などの反応においては、触媒層を冷却し、触媒
層内の温度分布を制御するために様々な反応器が考えら
れ、実施されて来た。又、触媒層を単に冷却するだけで
なく１反応熱を冷却媒体に移し、。
この熱を有効に利用する方法も２種々考えられて来た。
一般に発熱反応を行わしめる流通型反応器において１反
応が進んだ触媒層出口付近では反応生成物の濃度が高く
なり、入口付近に比べて反応平衡に接近し反応速度が低
下する為に、触媒層出口付近では反応温度を下げて１反
応平衡状態から遠くして１反応速度の低下を防ぐ事が好
ましく、又反応生成物の濃度が十分に低い触媒層入口付
近では反応平衡状態から、十分に離れている為に、より
高い温度が好ましい事が知られている。
応が進んだ触媒層出口付近では反応生成物の濃度が高く
なり、入口付近に比べて反応平衡に接近し反応速度が低
下する為に、触媒層出口付近では反応温度を下げて１反
応平衡状態から遠くして１反応速度の低下を防ぐ事が好
ましく、又反応生成物の濃度が十分に低い触媒層入口付
近では反応平衡状態から、十分に離れている為に、より
高い温度が好ましい事が知られている。
このことより１反応の進行に応じて触媒層の温度を降下
せしめる事が発熱反応を実施する場合最も好ましいとい
える。
せしめる事が発熱反応を実施する場合最も好ましいとい
える。
第１図に於いて、縦軸は反応生成物濃度（ｍｏ１％上横
軸は反応ガス温度１曲線Ｎは反応平衡線であって、−こ
の曲線の右上側の領域は、熱力学的に存在し得ない領域
を示す。曲線Ｍは反応速度最大線であって９反応速度が
最大になる過程を示す。反応速度最大線Ｍは一般に反応
平衡線Ｎに略平行に存在し、理想的には触媒層内温度分
布或いは反応過程温度分布が、この曲線Ｍ上を辿る場合
が、所定の反応生成物を得る為に必要な触媒量が最小と
なる。
軸は反応ガス温度１曲線Ｎは反応平衡線であって、−こ
の曲線の右上側の領域は、熱力学的に存在し得ない領域
を示す。曲線Ｍは反応速度最大線であって９反応速度が
最大になる過程を示す。反応速度最大線Ｍは一般に反応
平衡線Ｎに略平行に存在し、理想的には触媒層内温度分
布或いは反応過程温度分布が、この曲線Ｍ上を辿る場合
が、所定の反応生成物を得る為に必要な触媒量が最小と
なる。
しかし従来装置２例えば、特公昭５７−３８５６８に記
載されている如き沸騰水でのみ冷却される管型反応器に
於いては、冷却媒体である沸騰水の温度が至る処略一様
である為に触媒層の温度分布も、略一様な温度分布とな
るという問題が又１反応平衡の条件を改善する為に、特
開昭５７〜５３４２０に記載される反応器では、ｍ煤層
出口付近の温度を下げる為、出口付近へ過冷却水が供給
されている。この場合過冷却水を供給する事で確かに触
媒層出口Ｕ近の温度を下げる事ができるが、過冷却水の
伝熱は、対流伝熱だけに依るものであって、沸騰水の沸
騰に依る伝熱式比べて遥かに冷却効果が落るものである
。このため工業的には所要冷却面積の増大に繋る事とな
り、また冷却効果の減少を抑制する為に冷却水の流速を
上げると、必然的に流体の圧力損失が増加し、ポンプの
所費動カの増大に繋るという問題があった。
載されている如き沸騰水でのみ冷却される管型反応器に
於いては、冷却媒体である沸騰水の温度が至る処略一様
である為に触媒層の温度分布も、略一様な温度分布とな
るという問題が又１反応平衡の条件を改善する為に、特
開昭５７〜５３４２０に記載される反応器では、ｍ煤層
出口付近の温度を下げる為、出口付近へ過冷却水が供給
されている。この場合過冷却水を供給する事で確かに触
媒層出口Ｕ近の温度を下げる事ができるが、過冷却水の
伝熱は、対流伝熱だけに依るものであって、沸騰水の沸
騰に依る伝熱式比べて遥かに冷却効果が落るものである
。このため工業的には所要冷却面積の増大に繋る事とな
り、また冷却効果の減少を抑制する為に冷却水の流速を
上げると、必然的に流体の圧力損失が増加し、ポンプの
所費動カの増大に繋るという問題があった。
さらに、メタノール合成反応では近年銅系の触媒が開発
されてから低温に於いても、非常に高活性な触媒が工業
化されて来たが、高活性な触媒である事は、単位触媒量
当りの発熱量も大きく、より多くの冷却面積と効果的な
冷却方法を必要としていた。特にメタノール合成反応に
使用される銅系の触媒は、一般に３００℃以上で長期に
使用されると、活性の劣化を起す為に。
されてから低温に於いても、非常に高活性な触媒が工業
化されて来たが、高活性な触媒である事は、単位触媒量
当りの発熱量も大きく、より多くの冷却面積と効果的な
冷却方法を必要としていた。特にメタノール合成反応に
使用される銅系の触媒は、一般に３００℃以上で長期に
使用されると、活性の劣化を起す為に。
触媒層内に於ける高いピーク状の＠度上昇は。
管材質上の難点だけでなく、触媒に対しても好ましくな
い。しかし従来の沸騰液にて冷却する管型反応器に於い
ては、特公昭５７−３８５６８に記載の反応器の如く、
触媒層を流れる反応ガスと同流的に沸騰液を流すと、最
も高い冷却効果を必要とする触媒層の入口付近が沸騰液
中の気相の容積が占める割合いが最も高く伝熱の効率が
最も悪く、触媒層入口付近で非常に高いピークの温度上
昇が発生という問題があった。
い。しかし従来の沸騰液にて冷却する管型反応器に於い
ては、特公昭５７−３８５６８に記載の反応器の如く、
触媒層を流れる反応ガスと同流的に沸騰液を流すと、最
も高い冷却効果を必要とする触媒層の入口付近が沸騰液
中の気相の容積が占める割合いが最も高く伝熱の効率が
最も悪く、触媒層入口付近で非常に高いピークの温度上
昇が発生という問題があった。
また触媒層へ供給される原料ガスは、触媒層にて反応が
十分に行われる温度のレベル迄に予熱されている必要が
あり２例えば、メタノール合成反応用の銅系触媒では、
ｉｓｏ℃以上に予熱されている必要がある。一般にはこ
の予熱には、触媒層の出口からの高温ガスの顕熱が用い
られ２反応器の下流に別に設置される熱交換器にて、供
給原料ガスが予熱される。反応器の出口のガス、即ち触
媒層出口のガス温度は１例えばメタノール合成反応器に
於いては、一般に２００℃以上である。この高い温度レ
ベルの反応器出口ガスの持っている顕熱は、供給原料ガ
スの予熱に使用される他、特開昭５７−８３６４２に記
載されている如く、ボイラ給水の予熱など他にも熱回収
方法が考えられているが、−特開昭５７−８３６４２に
記載の方法では、高い温度レベルでの熱回収を実施する
為には、供給原料ガスの予熱器と並列に設置せざるを得
なく、又それぞれの熱回収量も限られた範囲となってい
た。
十分に行われる温度のレベル迄に予熱されている必要が
あり２例えば、メタノール合成反応用の銅系触媒では、
ｉｓｏ℃以上に予熱されている必要がある。一般にはこ
の予熱には、触媒層の出口からの高温ガスの顕熱が用い
られ２反応器の下流に別に設置される熱交換器にて、供
給原料ガスが予熱される。反応器の出口のガス、即ち触
媒層出口のガス温度は１例えばメタノール合成反応器に
於いては、一般に２００℃以上である。この高い温度レ
ベルの反応器出口ガスの持っている顕熱は、供給原料ガ
スの予熱に使用される他、特開昭５７−８３６４２に記
載されている如く、ボイラ給水の予熱など他にも熱回収
方法が考えられているが、−特開昭５７−８３６４２に
記載の方法では、高い温度レベルでの熱回収を実施する
為には、供給原料ガスの予熱器と並列に設置せざるを得
なく、又それぞれの熱回収量も限られた範囲となってい
た。
本発明は上記のごとき、従来装置の問題を解消する二重
管式発熱反応器を供するためになされたものであり２反
応器の冷却液シェル内に配設された二重管を有し、該二
重管の内管と外管との間は触媒層とすべく形成され、該
内管は原料流体が導入されるべく外部と連通し、該触媒
層は上記内管内を通過した流体を上記内管自流れ方向と
逆の方向に通過せしめるべく内管と連通してあり、上記
冷却液シェルは冷却液流れが上記触媒層内流体流れと併
流となる側に冷却液入口及び冷却液出口を配設してなる
ことを特徴とするものである。
管式発熱反応器を供するためになされたものであり２反
応器の冷却液シェル内に配設された二重管を有し、該二
重管の内管と外管との間は触媒層とすべく形成され、該
内管は原料流体が導入されるべく外部と連通し、該触媒
層は上記内管内を通過した流体を上記内管自流れ方向と
逆の方向に通過せしめるべく内管と連通してあり、上記
冷却液シェルは冷却液流れが上記触媒層内流体流れと併
流となる側に冷却液入口及び冷却液出口を配設してなる
ことを特徴とするものである。
以上の構成により本発明装置は、触媒層が。
内管の内側から冷却されると同時に外管の外側からも冷
却され、触媒層の入口付近の温度よりも、同出口付近の
温度の方が低い温度分布となることを可能ならしめるも
のであり、触媒層の入口温度より低い温度で内管内へ導
入される原料流体１例えば供給原料ガスが、該触媒層に
於ける反応熱の一部分に依って、該触媒層の入口温度に
迄予熱することができ、該二重管の外管外に流れる冷却
液を、該触媒層を流れる反応ガスと並流的に流すことに
より２反応温度の最も高くなる該触媒層入口近傍を効果
的に冷却し得。
却され、触媒層の入口付近の温度よりも、同出口付近の
温度の方が低い温度分布となることを可能ならしめるも
のであり、触媒層の入口温度より低い温度で内管内へ導
入される原料流体１例えば供給原料ガスが、該触媒層に
於ける反応熱の一部分に依って、該触媒層の入口温度に
迄予熱することができ、該二重管の外管外に流れる冷却
液を、該触媒層を流れる反応ガスと並流的に流すことに
より２反応温度の最も高くなる該触媒層入口近傍を効果
的に冷却し得。
反応熱の大部分を冷却液の蒸発潜熱に回収する事を可能
とするものである。
とするものである。
以下２本発明の実施例を示し、さらに詳しく説明する。
第２図は９本発明による二重管式発熱反応器の基本的な
構成を示す１実施例である。二重管式発熱反応器ｌは内
管２と外管３とからなる二重管４を内蔵し、内管２と外
管３との間に形成される環状部５には触媒を充填した触
媒層６′ｆｔ形成してありこの二重管４はその外管３を
管板７に固定され、冷却液シェル８内に配設されている
。上記内管２の一端は本反応器ｌ外部に開口する内管入
口９と連通し、内管２の他端は。
構成を示す１実施例である。二重管式発熱反応器ｌは内
管２と外管３とからなる二重管４を内蔵し、内管２と外
管３との間に形成される環状部５には触媒を充填した触
媒層６′ｆｔ形成してありこの二重管４はその外管３を
管板７に固定され、冷却液シェル８内に配設されている
。上記内管２の一端は本反応器ｌ外部に開口する内管入
口９と連通し、内管２の他端は。
二重管４端部において上記環状部５の一端、すなわち触
媒層入口１０連通し、同環状部５の他端、すなわち触媒
層出口１１は本反応器ｌの外部に開口する反応ガス出口
１２と連通している。
媒層入口１０連通し、同環状部５の他端、すなわち触媒
層出口１１は本反応器ｌの外部に開口する反応ガス出口
１２と連通している。
上記冷却液７エル８は、上記触媒層人口ｌＯに近い側に
冷却液人口１３．上記触媒層出口１１に近い側に冷却液
出口１２を有する。供給原料ガス１５は、二重管４の内
管入口９（第１図中のＡ点に相当）から導かれて、二重
管４下端。
冷却液人口１３．上記触媒層出口１１に近い側に冷却液
出口１２を有する。供給原料ガス１５は、二重管４の内
管入口９（第１図中のＡ点に相当）から導かれて、二重
管４下端。
すなわち触媒層入口１０１１１図中のＢ点に相当）に達
する間に環状触媒層６に於ける反応熱にて第１図中のＢ
点に迄、予熱された入ロガスｉ６ｄ、環状触媒層 ６へ
供給される。入口ガス１６は環状触媒層６を流過しなが
ら（第１図中の曲線Ｂ−Ｂ’−Ｃを辿って、）反応力（
進行し１反応生成ガスの出口ガス１７となって出ていく
。触媒層入口ｌＯ付近では、一般に単位触媒量当りの反
応熱”の量が大きく、触媒層入口１０Ｂ点の温度より高
い温度の点（第１図中のＢ′点）が触媒層入口ｌＯの近
くに存在するが。
する間に環状触媒層６に於ける反応熱にて第１図中のＢ
点に迄、予熱された入ロガスｉ６ｄ、環状触媒層 ６へ
供給される。入口ガス１６は環状触媒層６を流過しなが
ら（第１図中の曲線Ｂ−Ｂ’−Ｃを辿って、）反応力（
進行し１反応生成ガスの出口ガス１７となって出ていく
。触媒層入口ｌＯ付近では、一般に単位触媒量当りの反
応熱”の量が大きく、触媒層入口１０Ｂ点の温度より高
い温度の点（第１図中のＢ′点）が触媒層入口ｌＯの近
くに存在するが。
本発明の反応器１では冷却媒体の一つである内管２を流
れる供給原料ガス１５の温度が、内管を隔てて接する触
媒層６の入口ｉｏ側より出口側１１の方が低いので上記
原料ガス１５に冷却され触媒層６の温度分布は第１図に
示す曲線Ｂ−Ｂ’−Ｃの如く、出口付近の方が入口付近
の温度より低い分布とする事ができる。すなわち。
れる供給原料ガス１５の温度が、内管を隔てて接する触
媒層６の入口ｉｏ側より出口側１１の方が低いので上記
原料ガス１５に冷却され触媒層６の温度分布は第１図に
示す曲線Ｂ−Ｂ’−Ｃの如く、出口付近の方が入口付近
の温度より低い分布とする事ができる。すなわち。
上記の本反応器ｌにおいては二重管４の外管３の外側か
らは冷却ｉｔｓにて沸騰液の状態で冷却しており、沸騰
の伝熱を主体としているため。
らは冷却ｉｔｓにて沸騰液の状態で冷却しており、沸騰
の伝熱を主体としているため。
触媒層６の出口１１付近の温［を下げる効果は。
二重管４の内管２の内側を触媒層６内のガス流れと向流
的に流れている冷却媒体である供給原料ガス１５に依る
冷却にて実現されている。つまり本反応器ｌでは、冷却
媒体が冷却液だけではなく、更にもう一つの冷却媒体で
ある供給原料ガス１５が存在する為に触媒層６内の温度
分布が、第１図中のＢ−Ｃ線に示す温度分布とすること
を可能ならしめ２反応速度最大線Ｍに沿った反応過程を
実現する事ができるものである。
的に流れている冷却媒体である供給原料ガス１５に依る
冷却にて実現されている。つまり本反応器ｌでは、冷却
媒体が冷却液だけではなく、更にもう一つの冷却媒体で
ある供給原料ガス１５が存在する為に触媒層６内の温度
分布が、第１図中のＢ−Ｃ線に示す温度分布とすること
を可能ならしめ２反応速度最大線Ｍに沿った反応過程を
実現する事ができるものである。
以上の効果は内管２の内側に特に伝熱促進の為のフィン
或いは溝を、一部或いは全体に設ける事により低いコス
トでより高めることができる。
或いは溝を、一部或いは全体に設ける事により低いコス
トでより高めることができる。
また１本反応器ｌ外部却面積の増大を、二重管４を採用
する事で実現し得たもので、かつ一方の冷却面である内
管２の管壁の内側と外側の圧力差は、高々環状触媒層６
に於ける反応ガスの圧力損失に略等しく、耐圧設計を必
賛としない事を特徴としている。
する事で実現し得たもので、かつ一方の冷却面である内
管２の管壁の内側と外側の圧力差は、高々環状触媒層６
に於ける反応ガスの圧力損失に略等しく、耐圧設計を必
賛としない事を特徴としている。
さらに１本反応器ｌにおいては、冷却液１８の流れが、
触媒層を流れる反応ガスの流れ方向と並流的である。触
媒層入口ＩＯ付近に於いては、単位触媒量当りの発熱量
が出口１１付近より大きく１本反応器ｌのごとき管型反
応器に於いては単位冷却面積当りの発熱量が大きい結果
となり、第１図に示すように、温度の高い点Ｂ′が、入
口ｌＯ付近に存在する。冷却液１８として沸騰液にて冷
却する場合、伝熱により沸騰液が蒸発して、気液混相流
となるが、液相の容積に対する気相の容積の割合が増加
し、この割合が増加して来ると伝熱の効率（伝熱係数）
が減少して来る。本反応器１に於いては、触媒層入口ｌ
Ｏが、冷却液１８としての沸騰液の上流側に対応し最も
伝熱の効率が高く、第１図に示す触媒層入口ｌｏ付近の
温度上昇の点Ｂ′の温度を低く抑える事が可能となる。
触媒層を流れる反応ガスの流れ方向と並流的である。触
媒層入口ＩＯ付近に於いては、単位触媒量当りの発熱量
が出口１１付近より大きく１本反応器ｌのごとき管型反
応器に於いては単位冷却面積当りの発熱量が大きい結果
となり、第１図に示すように、温度の高い点Ｂ′が、入
口ｌＯ付近に存在する。冷却液１８として沸騰液にて冷
却する場合、伝熱により沸騰液が蒸発して、気液混相流
となるが、液相の容積に対する気相の容積の割合が増加
し、この割合が増加して来ると伝熱の効率（伝熱係数）
が減少して来る。本反応器１に於いては、触媒層入口ｌ
Ｏが、冷却液１８としての沸騰液の上流側に対応し最も
伝熱の効率が高く、第１図に示す触媒層入口ｌｏ付近の
温度上昇の点Ｂ′の温度を低く抑える事が可能となる。
またさらに本反応器１に於いては、供給原料ガスの予熱
が１反応器内の二重管にて行われる為に、高い温度レベ
ルの反応器出口ガスの持つ顕熱を、特開昭５７−８３６
４２に記載の如く分割する必要もなく。
が１反応器内の二重管にて行われる為に、高い温度レベ
ルの反応器出口ガスの持つ顕熱を、特開昭５７−８３６
４２に記載の如く分割する必要もなく。
全ての熱を他の有効な熱回収に適用する事ができるもの
である。
である。
第３図は本発明装置の具体的な他の実施例を示すもので
ある。ｌないし１８は第２図と実質的に同じ愼能を有す
るものを表わす。第３図において、１９はフレキシブル
チューブ、２０は供給原料ガス入口ヘッダー、２１は反
応ガス１７が集合され流れるチャンネル部、２２は反応
ガスのチャンネル２１側の鏡、２３は冷却液である沸騰
ｇｉｇの流れるシェル部、２４は沸騰液側の鏡である。
ある。ｌないし１８は第２図と実質的に同じ愼能を有す
るものを表わす。第３図において、１９はフレキシブル
チューブ、２０は供給原料ガス入口ヘッダー、２１は反
応ガス１７が集合され流れるチャンネル部、２２は反応
ガスのチャンネル２１側の鏡、２３は冷却液である沸騰
ｇｉｇの流れるシェル部、２４は沸騰液側の鏡である。
供給原料ガス１５は、入口ヘッダ−２０に導かれて後、
各フレキシブルチューブ１９にて分散されて、各二重管
４の内管２へ分配流され、内管２を経たガスは、二重管
下端部１０に至る間に、所定温度迄に予熱され。
各フレキシブルチューブ１９にて分散されて、各二重管
４の内管２へ分配流され、内管２を経たガスは、二重管
下端部１０に至る間に、所定温度迄に予熱され。
外管３と内管２に囲まれた環状触媒層６に流入し２反応
が開始され１反応が終了したガスは。
が開始され１反応が終了したガスは。
チャンネル２１に集合されて１反応生成ガス１７として
１反応器ｌ外へ送出される。一方。
１反応器ｌ外へ送出される。一方。
冷却液である沸騰ｇｉｓは、入口１８より、流入し、／
エル８に囲まれた空間２３に導かれて。
エル８に囲まれた空間２３に導かれて。
外１１ｊｉ： ３を冷却しつつ、自らは一部蒸発されて
。
。
気液混相流となり、出口１４を経て、外部へ流出される
。構造的には、ガス側には圧力容器として、チャンネル
部の境２２と、管板７及び非圧力容器として、入口ヘッ
ダ−２０とフレキシブルチューブ１９にて、構成され、
沸騰液側は。
。構造的には、ガス側には圧力容器として、チャンネル
部の境２２と、管板７及び非圧力容器として、入口ヘッ
ダ−２０とフレキシブルチューブ１９にて、構成され、
沸騰液側は。
圧力容器として／エル８と、鋭２４から構成されている
。
。
第４図は本発明装置の他の実施例を示すものである。ｌ
ないし２３は第３図と実質的に同じ機能を有するものを
表わし、２５は供給原料ガス１５が集合され流れるチャ
ンネル部であり。
ないし２３は第３図と実質的に同じ機能を有するものを
表わし、２５は供給原料ガス１５が集合され流れるチャ
ンネル部であり。
２６は供給原料ガス１５のチャンネル側２５の鏡である
。各流体の流れる経路は第３図と同じであるが１本図の
反応器ｌは管板７が上、下の二枚で構成されており、内
管２を経て予熱された供給原料ガス１５は、二重管下端
部１０で。
。各流体の流れる経路は第３図と同じであるが１本図の
反応器ｌは管板７が上、下の二枚で構成されており、内
管２を経て予熱された供給原料ガス１５は、二重管下端
部１０で。
チャンネル２５に集合されて、環状触媒層６へ導かれる
ものである。
ものである。
第５図は本発明装置の他の実施例を示す。ｌないし２４
は第３図と実質的に同じ愼能を有するものを表わし、２
７は管板サポートであり。
は第３図と実質的に同じ愼能を有するものを表わし、２
７は管板サポートであり。
平行板、又は格子板状の支持ばりを構成している。２８
はサポートリングであり、シェル８内周に取り付き、管
板サポート２７を支える。各流体の流れる経路は７１ｆ
Ｊ３図と同じであるが２本図の反応器ｌは、管板７を反
応器の軸方向より支えて、管板７に掛かる応力を緩和せ
しめる役割りを果す管板サポート２７を有し、そのサポ
ート２７を更にシェル８に固定されたサポートリング２
８にて、支持する構造を持つものであり、特に大形の本
反応器ｌにおいて構造上の利点を有する。
はサポートリングであり、シェル８内周に取り付き、管
板サポート２７を支える。各流体の流れる経路は７１ｆ
Ｊ３図と同じであるが２本図の反応器ｌは、管板７を反
応器の軸方向より支えて、管板７に掛かる応力を緩和せ
しめる役割りを果す管板サポート２７を有し、そのサポ
ート２７を更にシェル８に固定されたサポートリング２
８にて、支持する構造を持つものであり、特に大形の本
反応器ｌにおいて構造上の利点を有する。
第６図は本発明装置を用いたプロセスの１実施例を示す
ものである。
ものである。
１は本発明による二重管式発熱反応器であり。
１０．１は供給原料ガス、１０２は部分的に予熱された
供給原料ガス、１０３は反応生成ガス。
供給原料ガス、１０３は反応生成ガス。
１０４は部分的に冷却された反応生成ガス。
１０５は部分的に冷却され、一部凝縮した反応生成ガス
、１０６は凝縮した製品を分離したリサイクルガス、１
０７は凝縮した製品、１０８は反応器へ供給される冷却
液としての沸騰液。
、１０６は凝縮した製品を分離したリサイクルガス、１
０７は凝縮した製品、１０８は反応器へ供給される冷却
液としての沸騰液。
１０９は反応器にて１発生した蒸気、１１０は沸騰水の
気液分離器、ｉｔｉは熱回収用熱交換器、１１２は供給
原料ガスの予熱４．ｔｔａは反応生成ガスを凝縮せしめ
る冷却ｄ、ｌ１４は凝縮した製品を分離する分離器であ
る。供給原料ガス１０１は９部分的に予熱器１１２にて
。
気液分離器、ｉｔｉは熱回収用熱交換器、１１２は供給
原料ガスの予熱４．ｔｔａは反応生成ガスを凝縮せしめ
る冷却ｄ、ｌ１４は凝縮した製品を分離する分離器であ
る。供給原料ガス１０１は９部分的に予熱器１１２にて
。
予熱されて１反応器ｌに導かれ２反応生成ガス１０３と
して、取出され、更に、熱交換器１１１で、熱回収され
てから、再び予熱ａｔｉｚへ導かられて冷却されるが、
更に冷却器１１３にて製品が部分的に凝縮されて２分離
器１１４にて。
して、取出され、更に、熱交換器１１１で、熱回収され
てから、再び予熱ａｔｉｚへ導かられて冷却されるが、
更に冷却器１１３にて製品が部分的に凝縮されて２分離
器１１４にて。
リサイクルガス１０６と製品１１０とに分離される。一
方、冷却液である沸騰液ｉｏａは反応器ｌへ供給されて
一部蒸気となって、気液分Ｎｉｆｆ器１１０へ戻って、
その蒸気１０９と分離される。
方、冷却液である沸騰液ｉｏａは反応器ｌへ供給されて
一部蒸気となって、気液分Ｎｉｆｆ器１１０へ戻って、
その蒸気１０９と分離される。
以下に本発明装置の１実施例による実験結果を例示する
。
。
・供給原料ガス組成（ｍ０１％）
ＣＯ７・５
ＣＯ□ ７．３
Ｎ２６２．６
ＣＨ４１６，７
Ｎ２５．６
Ｎ２０ ０．０
メタノール ０．３
・反応器出口ガス組成（ｍｏ１％）
ＣＯ２，８
ＣＯ□ ６．７
１（２５７，２
ＣＨ４１６，９
Ｎ２６．５
）ｉ２０ １．９
メタノール ８．０
・供給原料ガス空間速度： １２０００ １／ｈ・冷却
用沸騰水温度＝２５０℃ ・反応圧力ニ１００匂／ｃａ Ａｂｓ
用沸騰水温度＝２５０℃ ・反応圧力ニ１００匂／ｃａ Ａｂｓ
第１図は発熱反応における反応ガス温度と反応生成物と
の関係を表わすグラフ、第２図は本発明装置の基本的な
実施例の説明図、第３図ないし第５図はそれぞれ本発明
装置の他の実施例の説明図、第６図は本発明装置を用い
たプラントの１実施例の説明図である。 ｌ：二重管式発熱反応器、２：内管、３：外管、６：触
媒層、８：冷却液／エル、１５：供給原料ガス、１７：
反応ガス、１８：冷却液。 謔３目 璃５閃
の関係を表わすグラフ、第２図は本発明装置の基本的な
実施例の説明図、第３図ないし第５図はそれぞれ本発明
装置の他の実施例の説明図、第６図は本発明装置を用い
たプラントの１実施例の説明図である。 ｌ：二重管式発熱反応器、２：内管、３：外管、６：触
媒層、８：冷却液／エル、１５：供給原料ガス、１７：
反応ガス、１８：冷却液。 謔３目 璃５閃
Claims (1)
- 反応器の冷却液シェル内に配設された二重管を有し、該
二重管の内管と外管との間は触媒層とずべく形成され、
該内管は原料流体が導入されるべく外部と連通し、該触
媒層は上記内管内を通過した流体を上記内管向流れ方向
と逆の方向に通過せしめるべく内管と連通してあり、上
記冷却液シェルは冷却液流れが上記触媒層内流体流れと
併流となる側に冷却液入口及び冷却液出口を配設してな
ることを特徴とする二重管式％式％
Priority Applications (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58213724A JPS60106527A (ja) | 1983-11-14 | 1983-11-14 | 二重管式発熱反応器 |
| CA000467240A CA1236685A (en) | 1983-11-14 | 1984-11-07 | Double pipe exothermic reactor |
| DE19843442053 DE3442053A1 (de) | 1983-11-14 | 1984-11-14 | Waermeabgebender doppelrohr-reaktor |
| GB08428706A GB2150041B (en) | 1983-11-14 | 1984-11-14 | Double pipe exothermic reactor |
| US06/928,665 US4767791A (en) | 1983-11-14 | 1986-11-06 | Process for synthesizing methanol with an optimal temperature profile using a concentric pipe reactor |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58213724A JPS60106527A (ja) | 1983-11-14 | 1983-11-14 | 二重管式発熱反応器 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60106527A true JPS60106527A (ja) | 1985-06-12 |
| JPH0363425B2 JPH0363425B2 (ja) | 1991-10-01 |
Family
ID=16643940
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP58213724A Granted JPS60106527A (ja) | 1983-11-14 | 1983-11-14 | 二重管式発熱反応器 |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4767791A (ja) |
| JP (1) | JPS60106527A (ja) |
| CA (1) | CA1236685A (ja) |
| DE (1) | DE3442053A1 (ja) |
| GB (1) | GB2150041B (ja) |
Families Citing this family (16)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS60225632A (ja) * | 1984-04-23 | 1985-11-09 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | 反応器 |
| US4861348A (en) * | 1986-10-08 | 1989-08-29 | Hitachi, Ltd. | Fuel reforming apparatus |
| DE3735599A1 (de) * | 1987-10-21 | 1989-05-11 | Messer Griesheim Gmbh | Vorrichtung und verfahren zur gesamtschwefelbestimmung |
| DE3804390A1 (de) * | 1988-02-12 | 1989-08-17 | Uhde Gmbh | Vorrichtung insbesondere zur methanolsynthese |
| DK162891A (da) * | 1991-09-23 | 1993-03-24 | Haldor Topsoe As | Fremgangsmaade og reaktor til gennemfoerelse af ikke-adiabatiske reaktioner. |
| DE4142402A1 (de) * | 1991-12-20 | 1993-06-24 | Linde Ag | Verfahren und reaktor zur durchfuehrung einer heterogenen katalytischen reaktion |
| CA2292178C (en) † | 1998-12-07 | 2003-07-15 | Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. | Method of manufacturing methanol |
| RU2005102710A (ru) * | 2002-07-04 | 2006-01-20 | Шелл Интернэшнл Рисерч Маатсхаппий Б.В. (NL) | Система реакторов с несколькими параллельными реакторными блоками |
| CN101243027B (zh) * | 2005-08-18 | 2012-02-08 | 埃克森美孚化学专利公司 | 甲醇合成和反应系统 |
| US20090318572A1 (en) * | 2006-12-05 | 2009-12-24 | Masayasu Sakai | Apparatus and process for production of liquid fuel from biomass |
| FR2936724B1 (fr) * | 2008-10-07 | 2011-09-16 | Inst Francais Du Petrole | Enceinte reactionnelle favorisant l'echange de chaleur entre les reactifs et les gaz produits |
| AU2010362120A1 (en) * | 2010-10-06 | 2013-04-18 | Silicon Fire Ag | Method and installation for synthesising hydrocarbon |
| KR101898736B1 (ko) * | 2012-12-26 | 2018-09-13 | 재단법인 포항산업과학연구원 | 메탄 합성을 위한 반응기 |
| US10751683B2 (en) | 2014-11-24 | 2020-08-25 | Unisa | Fixed bed reactor |
| WO2016083989A1 (en) * | 2014-11-24 | 2016-06-02 | Unisa | A fixed bed reactor |
| CN111609736A (zh) * | 2019-02-26 | 2020-09-01 | 中石化广州工程有限公司 | 一种再生器内置式取热器 |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS4885485A (ja) * | 1972-02-18 | 1973-11-13 | ||
| JPS57156128U (ja) * | 1981-03-26 | 1982-10-01 | ||
| JPS58151445U (ja) * | 1982-03-30 | 1983-10-11 | 三菱電機株式会社 | 反応管 |
Family Cites Families (16)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US688020A (en) * | 1898-07-14 | 1901-12-03 | Basf Ag | Apparatus for the manufacture of sulfuric anhydrid. |
| BE336495A (ja) * | 1925-10-02 | 1900-01-01 | ||
| FR35077E (ja) * | 1926-03-31 | 1929-12-10 | ||
| US1826548A (en) * | 1926-07-24 | 1931-10-06 | Selden Co | Catalytic apparatus |
| GB279819A (en) * | 1926-10-27 | 1929-02-11 | Selden Co | Catalytic apparatus |
| NL26866C (ja) * | 1928-03-02 | 1931-12-15 | ||
| US1900715A (en) * | 1928-05-04 | 1933-03-07 | Selden Res & Engineering Corp | Method of carrying out exothermic catalytic vapor phase reactions |
| US1812341A (en) * | 1930-02-04 | 1931-06-30 | Selden Res & Engineering Corp | Catalytic apparatus |
| US2925319A (en) * | 1953-01-21 | 1960-02-16 | Herbert P A Groll | Process and apparatus for cooling exothermic reactions |
| DE1150362B (de) * | 1955-11-18 | 1963-06-20 | Imp Exp Chemischer Anlagen | Kontaktofen |
| US3050377A (en) * | 1958-07-21 | 1962-08-21 | Chemical Construction Corp | Converter |
| GB1484366A (en) * | 1974-07-02 | 1977-09-01 | Ici Ltd | Methanol |
| JPS5839572B2 (ja) * | 1979-04-03 | 1983-08-31 | 東洋エンジニアリング株式会社 | 反応器およびその使用法 |
| DE3028646A1 (de) * | 1980-07-29 | 1982-03-04 | Metallgesellschaft Ag, 6000 Frankfurt | Verfahren zur verbesserung der gleichgewichtseinstellung und gleichzeitigen erzeugung von wasserdampf mit hohem druck bei der herstellung von methanol |
| JPS5738568A (en) * | 1980-08-20 | 1982-03-03 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Air-tight alkali storage battery |
| US4430304A (en) * | 1981-11-13 | 1984-02-07 | The United States Of America As Represented By The United States Department Of Energy | Slab reformer |
-
1983
- 1983-11-14 JP JP58213724A patent/JPS60106527A/ja active Granted
-
1984
- 1984-11-07 CA CA000467240A patent/CA1236685A/en not_active Expired
- 1984-11-14 GB GB08428706A patent/GB2150041B/en not_active Expired
- 1984-11-14 DE DE19843442053 patent/DE3442053A1/de active Granted
-
1986
- 1986-11-06 US US06/928,665 patent/US4767791A/en not_active Expired - Lifetime
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS4885485A (ja) * | 1972-02-18 | 1973-11-13 | ||
| JPS57156128U (ja) * | 1981-03-26 | 1982-10-01 | ||
| JPS58151445U (ja) * | 1982-03-30 | 1983-10-11 | 三菱電機株式会社 | 反応管 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| GB8428706D0 (en) | 1984-12-27 |
| CA1236685A (en) | 1988-05-17 |
| DE3442053C2 (ja) | 1989-10-26 |
| US4767791A (en) | 1988-08-30 |
| DE3442053A1 (de) | 1985-08-01 |
| JPH0363425B2 (ja) | 1991-10-01 |
| GB2150041A (en) | 1985-06-26 |
| GB2150041B (en) | 1988-05-05 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| RU2126799C1 (ru) | Непрерывный способ проведения экзотермической реакции и каталитический конвертер | |
| US8557192B2 (en) | Method and reactor for the preparation of methanol | |
| EP1839735B1 (en) | A transverse tubular heat exchange reactor and a process for catalytic synthesis therein | |
| CA2428761C (en) | Carbon monoxide conversion process and reactor | |
| CN107774201B (zh) | 一种优化温度的反应器及其反应工艺和应用 | |
| EA038258B1 (ru) | Окислительное дегидрирование (одг) этана | |
| IE44718B1 (en) | Apparatus for the synthesis of ammonia | |
| JP2002126498A (ja) | 強熱変動性触媒反応用反応器 | |
| JPH0363425B2 (ja) | ||
| JPS5892456A (ja) | 反応器 | |
| EA038070B1 (ru) | Окислительное дегидрирование (одг) этана | |
| CN206435170U (zh) | 一种用于强放热反应的固定床反应器 | |
| JPS6124372B2 (ja) | ||
| EP0130807B1 (en) | Process for production of ethylene oxide and reactor suitable therefor | |
| CN112110788A (zh) | 一种乙炔法氯乙烯合成反应工艺 | |
| RU2205794C2 (ru) | Способ и конвертор для получения аммиака | |
| JPH045487B2 (ja) | ||
| US3307921A (en) | Apparatus for controlling chemical reactor temperatures by means of superheated steam | |
| JPH0424090B2 (ja) | ||
| CA3181316A1 (en) | Multi-bed catalytic reactor | |
| KR20220007440A (ko) | 합성 가스로부터 메탄올 제조를 위한 다층 튜브형 반응기 | |
| AU2019320977B2 (en) | A method for producing methanol in a reactor with bypass | |
| JP2011521876A (ja) | 冷壁水平アンモニアコンバーター | |
| US3510523A (en) | Exothermic catalytic reactions with thermosyphon flow | |
| JPH10277382A (ja) | 反応器 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |