JPS6265735A - 反応器 - 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） 本発明は例えば水素化脱硫反応、＠値化反応のように、
多段固定触媒床に液体とガスを流動させて発熱反応を行
なわせる反応器に関するものである。

（従来の技術） 従来の石油の水素化分解反応器を第６図に示す。この反
応器は触媒床を５段に分離した例であり、触媒床１はグ
レーティング１ｏにより支持されている。石油及び水素
ガスは上端の入口１１よジ導入され、入口直下の衝突板
式液分散器１２及びトレイ式液分散器６により前記液体
を分散流下させて１段目の触媒床１に至る。この水素化
分解反応は発熱反応のために、触媒床１を流下した流体
にクエ、ンチガス８を送入して＠変調節をした後再度ト
レイ式液分散器６により液体を径方向に分散させて２段
目の触媒床７に導入する。同様の接触反応を繰返した後
に、最終段の触媒床から流下した反応生成物は反応器底
部のセラミックボール層１５ｔ−経て出口１４より回収
される。

各段の触媒床１の上方に設けるトレイ式液分散器６につ
いて第７図（ａ）〜（θンにより説明する。

第７図（ａ）は仕切板上に流下ノズルを突設したもので
、液体は流下ノズルをオーバーフローして流下するとと
もにノズル中央音ガスが流下する。

この液分散器においては流下ノズルの高さより若干高い
［６を保持し、各流下ノズルから均一に数体を分散流下
させることができる。しかし、仕切板上に保持された液
体の混合機能を格別有していないので、液温及び液組成
全均一にすることはで＠ない。第７図（ｂ）〜（ｅ）は
第７図（ａ）の変形であり、液体が仕切板上に一担保持
されずに直接流下ノズルに入ることを防ぐために流下ノ
ズルにカバーを設けた例が（ｂ）　（Ｃ）　（ｄ）であ
り、液の流下専用の孔を設けた例は（ｂ）　（ａＪ−ｃ
ある。これらの例においても液混合機能を有しない点で
は第７図＜ａ）と同じでるる。

このような発熱反応を伴なう反応器においては、特に触
媒床に均一に触媒全充填することが重要になるが、現実
には触媒床の径方向、高さ方向に触媒充填密度の偏ジが
生ずることは避けられない。この充填密度の偏りは触媒
床全流下するか１体の空間速度の不均一化を招来する。

なお、現実の装置においては他の原因例えば液分散器の
機能が不充分であることなどによっても流体の空間速度
が不均一になることがある。この空間速度の不均一の桿
度が犬きくなると、反応流体と触媒との接触時間に大き
な差が生じ、特に、空間速度の小さい領域では接触時間
が犬となジ、反応熱が蓄積して温度が上昇するとともに
反応速度も加速されてこの領域の温度は急激に上昇する
。でた、石油の分解軽質化反応においては、このような
温度上昇にともなって反応が加速され、メタンが発生し
、その結果、水素分圧が低下するたりに、触媒粒子間に
炭素が析出する、いわゆるニーキングを生ずる。炭素の
析出は、通過抵抗を増大し、空間速度を更に小さくして
温度上昇を加速する。そして、暴走反応に至る。

この間の状況を第８図にみると、１段目の触媒床に対し
て液分散話力・らの液体は均一に分散して液量、液温共
均−な状態で流下するが、触媒床中に触媒充填密度が太
きいなどの原因で空間速度が小さい領域（右側」の黒い
部分）が生ずると、該触媒床から流下する液体は該領域
の下方において液量が減少し液温が上昇する。クエンチ
ガスは触媒床間Ｖこ均一に分散注入され一定の冷却効果
全奏するが、液温を積極的に均一ンこする効果はない。

そして、クエンチガスにより冷却された液体は再ひ液分
散器で分散されて次段の触媒床に流入されるが、この液
分散器にニジ液量は触媒床に均一に分散されるが、液温
は充分に均−Ｖこすることができず、触媒床の中に液温
高領域を形式する。そしてこの領域における反応器１変
を加速して温度を上昇させる。その間に触媒粒子間にコ
ーキングを生ずることもあり、順次暴走反応に至ること
になる。このような温度異常上昇、即ち暴走反応は１段
目の触媒床に生ずることは少なく、２〜４段目に生ずる
ことが多い。

（発明が解決し、ようとする問題点ン 本発明は複数段の粒状（５）形触媒床上で発熱反応をさ
せる反ＩＳ器において、上記のような暴走反応全防止す
るために、触媒床を流下する液体の温度及び液組成を均
一にする手段を触媒床と触媒床との間に設けた反応器を
提供しようとするものである。

（問題点全解決するための手段ン 本発明は粒状固形触媒を複数段の触媒床に分離して配置
し、液体及び気体の原料を触媒床に流して発熱反応を生
じさせる反応器において、触媒床と触媒床との間に液混
合器及び液分散器を設けることにより前段触媒床を通過
した液を混合して液体の温度と組成を均一にした後、次
段触媒床に該液体をガスとともに均一分散流入させるこ
とを特徴とする反応器である。

触媒床間に配置する液混合器は触媒床全光下した液体を
混合して液温及びｇ組成を均一にすることのできるもの
であればよいが、好ましい例をあげれば、第１図〜第３
図のような触媒床流下ｙｔ−担集めた後に再分配する形
式のものがよい。

なお、本発明に係る反応器は石油等の水素化分解反応に
用いることができるが、そのときの液体原料は反１６器
の触媒床を通過する際に液状を呈する炭化水素を意味し
、工業的には灯油、４！１：油、重油と称されるｖＩＪ
賀、あるいはこれと同等の物質を意味する。また、ガス
とは水素を主成分とし、その他にメタン、エタンなどの
軽質炭化水素ガス、硫化水床、アンモニア、水、塩化水
素などの不可辻的な共存物を含み、反応器の触媒床を通
過する際に気体状を呈するものを意味する、 触媒は球状もしくは短円柱状のシリカ・アルミナ担体の
表面にニッケル、コバルト、モリブデン、タングステン
を担持させたものが広く用いられているが必ずしもこれ
に拘束されない。

（実施例］ 第１図は本発明の１実施例である反応器の断面図を示し
たものであって、グレーティング１０Ｖこ支持された触
媒床１の下面から流出した液は円錐形の液混合器２の上
面に流下する。この液混合器２全面に達した液は円錐の
傾斜面を下方へ流下し中央の液流下口３より下方へ流下
するが、この液流下孔３を液が通過する際に触媒床１を
通過したフーベての液が攪拌混合され、これに上り液温
と液組成が均一化される。また、触媒床１下面から流出
したガスは円錐形液混合器２の傾斜面に設けた複数個の
ガス流下ノズル５より流下するが、その一部は円錐形液
混合器２の中央の液流下口３より液とと％に流下する。

このように温度、組成を均一化させられたａは多孔板液
分散器４及びトレイ式液分散器６により径方向、周方向
に均一分散されて次段の触媒床７に注入させられる。ト
レイ式液分散器６へ流下する液量の径方向の分布をほぼ
均一にするために、会費に応じて多孔板の孔径を径方向
に変化させることもできる。一方、ガスも液分散器のガ
ス流下ノズルを介して流下するが、２つの液分散器の間
に設けたクエンチガス分散器８よりクエンチガスを加え
ることもできる。

このようにして反応流体の温度及びｍ成を均一化するこ
とにより、異常反応を回避することができた。

第２図は第１図の反応器の変形であって、円錐形液混合
器２の中央液流下口３に気液共存化で流れに旋回流を付
与するミキサー９を設けたものである。このミキサー９
から流下した液とガスは直下の多孔板液分散器４に衝突
し流下エネルギーの方向金径、周方向に変換し、該液分
散器４の開口から流下して、さらにトレイ式分散器６を
経て次段の触媒床７に均一に流下される。

第３図は第２図の変形であり、クエンチガス分散器８を
円錐形液混合器２の上方に設けて、該液混合器２のミキ
サ−９全通過する際にクエンチガスを加えた状態で気液
混合が促進され、液の冷却降温効果が促進される。

なお、第１図〜第５図に示した液混合器は円錐形を例と
して示したが、これに限定されるものでになく、半球形
、角錐形でも同様な効果が得られる。

第４図は液混合器の拡大図である。液流下ノズルは円錐
中央に設け、上方触媒床から流下する液体を全て集めて
１つの流下ノズルを通過する間及び該ノズル下方の多孔
板に衝突して液体の均一混合がなされる。ガスは前記円
錐面に詭けた複数個のガス流下ノズルから流下する。

第５図は液混合器の下方Ｖこ設ける多孔板液分散器の拡
大図である。

円錐混合器の中央から流下する液は多孔板上面で凸形の
液面を構成する。一方、この多孔板から下方のトレイ式
液分散器へ流下する液量分布（径方向の）ははソ均一で
あることが好ましいので多孔板の孔径は径方向に変化さ
せることも有効である。多孔板液分散器の下方に位置す
るトレイ式の液分散器で光分に液体の分散が行なわれる
ときには、前記孔径の変化を必要としないことは自然の
ことである。また、多孔板上には、液体が保持されると
ころから、ガス流下用のノズルを別個に複数設ける必要
がある。また、該混合器中央の流下孔の形状、構造は前
述のものに拘束されず、前段触媒床から流出するｇを混
合して液温及び液組成全均一にするものであればよい。

このように本発明は液状炭化水素を多段固定触媒床で水
素化分解反応（発熱反応）を行なうのに適したものであ
って、暴走反応による運転停止と触媒損傷を回避すると
共に過剰反応による収率低下全防止した反応器であって
、Ｍ何泊の水素化分解装置に適用して大きい効果が得ら
れるものである。

なお、本発明は石油類の水素化分解反応以外の用途ＶＣ
適用することも可能であって、多段固定触媒床に液とガ
ス全流動せしめて発熱反応を生ぜしめる反応器であれば
、前に述べたと同様な効果がめる。

【図面の簡単な説明】

第１図へ第３図は、本発明の実施例である反応器の断面
図、第４図は反応器の一部を成す混合器の拡大図、第５
図は同じく多孔板分散器の拡大図である。第６図は従来
の反応器の断面図、第７図（ａ）〜（句はトレイ式液分
散器の各種トレイの拡大図、第８図μ従来の反応器で暴
走反応か生ずる過８を説明するための図である。 第１図 第４図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 粒状固形触媒を複数段の触媒床に分離して配置し、液体
   及び気体の原料を触媒床に流して発熱反応を生じさせる
   反応器において、触媒床と触媒床との間に液混合器及び
   液分散器を設けることにより前段触媒床を通過した液を
   混合して液体の温度と組成を均一にした後、次段触媒床
   に該液体をガスとともに均一分散流入させることを特徴
   とする反応器。