WO2024257435A1 - 反応器 - Google Patents

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Honda Motor Co Ltd
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    • 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
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C07—ORGANIC CHEMISTRY
    • C07B—GENERAL METHODS OF ORGANIC CHEMISTRY; APPARATUS THEREFOR
    • C07B61/00—Other general methods
    • 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
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C07—ORGANIC CHEMISTRY
    • C07C—ACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
    • C07C31/00—Saturated compounds having hydroxy or O-metal groups bound to acyclic carbon atoms
    • C07C31/02—Monohydroxylic acyclic alcohols
    • C07C31/04—Methanol

Definitions

  • the present invention relates to a reactor into which a specified raw material gas is introduced and into which a specified product is produced while causing an exothermic reaction through the catalytic action of a specified catalyst.
  • Patent Document 1 describes a reaction device in which a feed gas containing hydrogen and carbon dioxide is introduced into a reactor filled with a specific catalyst, and hydrocarbons are produced in the reactor.
  • a first catalyst section that produces carbon monoxide from the above-mentioned raw material gas is disposed upstream of the reactor, and a second catalyst section that produces hydrocarbons using the produced carbon monoxide and hydrogen is disposed downstream of the reactor.
  • a reverse shift reaction occurs in the first catalyst section on the upstream side
  • an FT (Fischer-Tropsch) reaction occurs in the second catalyst section on the downstream side.
  • This FT reaction is an exothermic reaction, and in particular, heat generated is concentrated in the upstream portion of the second catalyst section, resulting in a large temperature bias in the second catalyst section.
  • an inert catalyst is mixed in the upstream portion of the second catalyst section, and as a result, in the above reactor, the temperature difference in the entire second catalyst section is suppressed, thereby stabilizing the reaction in the second catalyst section.
  • the present invention was made to solve the above problems, and aims to provide a reactor that can efficiently recover products and improve the reaction rate.
  • the invention according to claim 1 is a reactor 1 for generating a predetermined product while causing an exothermic reaction by catalytic action of a predetermined catalyst 5 when a predetermined raw material gas is introduced, and the reactor 1 is characterized in that it has a raw material gas inlet 12a through which the raw material gas is introduced and a product discharge outlet 13b for discharging the generated product, a casing 2 filled with a catalyst, a first refrigerant flow path (control refrigerant tube 3) arranged so that a predetermined first refrigerant (control refrigerant in this embodiment (hereinafter the same in this paragraph)) flows within the casing and controls the reaction temperature within the casing, a second refrigerant flow path (condensation refrigerant tube 4) arranged so that a predetermined second refrigerant (condensation refrigerant) flows within the casing and condenses the product on the outer peripheral surface, and a product guide path 13c provided within the casing for
  • the reactor casing is filled with a predetermined catalyst, and the casing is provided with a first refrigerant flow path for controlling the reaction temperature, a second refrigerant flow path for condensing the product on the outer peripheral surface, and a product guide path for guiding the condensed product to the product discharge port.
  • a predetermined raw material gas is introduced into the casing through the raw material gas inlet, an exothermic reaction occurs due to the catalytic action of the catalyst, and the first refrigerant flows through the first refrigerant flow path to generate a predetermined product while controlling the reaction temperature.
  • the second refrigerant flows through the second refrigerant flow path, and the product condenses on the outer peripheral surface of the second refrigerant flow path. That is, the generated gaseous product condenses, and the liquid product adheres to the outer peripheral surface of the second refrigerant flow path.
  • the condensed product is then guided to the product discharge port of the casing through the product guide path and discharged to the outside.
  • the gaseous products generated by the reaction inside the reactor casing can be condensed on the outer circumferential surface of the second refrigerant flow path, changing the state to a liquid state, and the products can be efficiently recovered.
  • the concentration of the gaseous products inside the casing by reducing the concentration of the gaseous products inside the casing, the progress of the reaction taking place inside the casing can be maintained at a high level, thereby improving the reaction rate compared to conventional reactors.
  • the invention according to claim 2 is characterized in that in the reactor described in claim 1, the second refrigerant is set to a lower temperature than the first refrigerant.
  • the first refrigerant promotes the reaction while controlling the reaction temperature inside the casing
  • the second refrigerant which has a lower temperature than the first refrigerant, condenses the gaseous product and causes it to condense on the outer circumferential surface of the second refrigerant flow path.
  • the invention according to claim 3 is characterized in that, in the reactor according to claim 1, the casing has a main body 11 formed in a cylindrical shape extending in the vertical direction, an upper wall 12 closing the upper end of the main body and having a raw material gas inlet, and a lower wall 13 closing the lower end of the main body and having a product discharge outlet, the second refrigerant flow path extends in the vertical direction within the main body and has a plurality of vertical flow path sections (vertical pipe sections 4a) through which the second refrigerant flows, the first refrigerant flow path has a plurality of catalyst holding sections 3c configured to surround each vertical flow path section with a predetermined interval between each of the outer circumferential surfaces of the plurality of vertical flow path sections, the first refrigerant flows around the outer circumferential section of each catalyst holding section, and a catalyst is filled between each vertical flow path section and each catalyst holding section.
  • the casing has a main body 11 formed in a cylindrical shape extending in the vertical direction, an upper wall 12 closing the upper end
  • the casing has a main body portion formed in a cylindrical shape extending in the vertical direction, and the upper end and lower end of the main body portion are blocked by the upper wall portion and the lower wall portion, respectively.
  • the second refrigerant flow path has a plurality of vertical flow path portions extending in the vertical direction in the main body portion of the casing, through which the second refrigerant flows.
  • the first refrigerant flow path has a plurality of catalyst holding portions configured to surround the plurality of vertical flow path portions of the second refrigerant flow path, respectively, and is configured so that the first refrigerant flows on the outer periphery of each catalyst holding portion. Then, a catalyst is filled between each vertical flow path portion and each catalyst holding portion.
  • the reaction temperature of the raw material gas passing through the catalyst filled between the vertical flow path portion and the catalyst holding portion can be appropriately controlled.
  • the second refrigerant flowing in each vertical flow path portion of the second refrigerant flow path the gaseous product generated in the catalyst holding portion can be easily condensed on the outer periphery of each vertical flow path portion.
  • each catalyst holding section is provided with a vertical flow section cover (vertical pipe section cover 6) that is formed in a cylindrical shape that extends along the vertical flow section and leaves a predetermined gap between itself and the outer peripheral surface of the vertical flow section, separating the catalyst in the catalyst holding section and the vertical flow section, allowing gas to pass through and preventing the catalyst from coming into contact with the vertical flow section.
  • a vertical flow section cover vertical pipe section cover 6
  • each catalyst holding section is provided with a cylindrical vertical flow section cover that extends along the vertical flow section and separates the catalyst from the vertical flow section with a specified gap between the vertical flow section and its outer peripheral surface.
  • This vertical flow section cover is configured to allow gas to pass through while preventing the catalyst in the catalyst holding section from coming into contact with the vertical flow section. This allows liquid products that condense on the outer peripheral surface of the vertical flow section to fall along the outer peripheral surface of the vertical flow section without leaking to the catalyst side, allowing them to be efficiently collected.
  • the invention according to claim 5 is characterized in that in the reactor described in claim 4, the vertical flow passage cover is composed of a punched plate in which a large number of through holes having a predetermined diameter are formed.
  • each through hole in the punching plate is formed to have a diameter that the catalyst cannot pass through, it is possible to easily obtain a vertical flow path cover that allows gaseous products generated in the catalyst holding section to move from the catalyst side to the vertical flow path side.
  • the invention according to claim 6 is characterized in that in the reactor according to any one of claims 3 to 5, the casing further has a post-reaction gas exhaust port 13a in the lower wall portion for discharging the gas after the reaction, and the product discharge port is radially shifted in the lower wall portion of the casing and provided at a predetermined position different from the post-reaction gas exhaust port.
  • a post-reaction gas exhaust port is provided in the lower wall of the casing, so that the post-reaction gas remaining in the casing is smoothly discharged to the outside through the post-reaction gas exhaust port.
  • a product discharge port is provided in the lower wall of the casing at a predetermined position that is radially shifted and different from the post-reaction gas exhaust port, so that the liquid product is smoothly discharged to the outside through the product discharge port without being mixed with the post-reaction gas.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view showing a reactor according to one embodiment of the present invention, in which (a) is a longitudinal cross-sectional view of the reactor, and (b), (c), (d) and (e) are transverse cross-sectional views of the reactor shown in (a) taken along the lines bb, cc, dd and ee, respectively.
  • FIG. 1 is a diagram for explaining the reaction operation in a reactor, in which (a) is a longitudinal sectional view of the reactor, and (b) and (c) are transverse sectional views of the reactor shown in (a) taken along lines bb and cc, respectively.
  • FIG. 1 is a diagram for explaining the reaction operation in a reactor, in which (a) is a longitudinal sectional view of the reactor, and (b) and (c) are transverse sectional views of the reactor shown in (a) taken along lines bb and cc, respectively.
  • FIG. 1 is a diagram for explaining the gas flow and condensation of products in a catalyst holding section in a reactor, in which (a) is a vertical cross-sectional view of the reactor, (b) is an enlarged view of the vertical tube section surrounded by a dashed dotted line in (a) and its surroundings, and (c), (d), and (e) are cross-sectional views of the enlarged view shown in (b) taken along lines c-c, d-d, and ee, respectively.
  • Figure 1(a) is a vertical cross-sectional view of a reactor according to one embodiment of the present invention
  • Figures 1(b), (c), (d) and (e) are cross-sectional views of the reactor shown in (a) taken along lines b-b, c-c, d-d and ee, respectively.
  • This reactor 1 is configured to, for example, introduce a predetermined raw material gas (e.g., a mixed gas of H2 (hydrogen) and CO (carbon monoxide) or CO2 (carbon dioxide)) and generate a predetermined product (e.g., useful compounds such as hydrocarbons and alcohols) while causing an exothermic reaction inside.
  • a predetermined raw material gas e.g., a mixed gas of H2 (hydrogen) and CO (carbon monoxide) or CO2 (carbon dioxide)
  • a predetermined product e.g., useful compounds such as hydrocarbons and alcohols
  • the reactor 1 is equipped with a casing 2 extending in the vertical direction, a control refrigerant pipe 3 (first refrigerant flow path) through which a refrigerant (first refrigerant) for controlling the reaction temperature inside the casing 2 (hereinafter referred to as the “control refrigerant”) flows, a condensation refrigerant pipe 4 (second refrigerant flow path) through which a refrigerant (second refrigerant) for condensing the product produced by the reaction (hereinafter referred to as the "condensation refrigerant”) flows, and a pellet-shaped catalyst 5 filled inside the casing 2.
  • the casing 2 has a main body 11 formed in a tubular shape (cylindrical in this embodiment) that extends a predetermined length in the vertical direction, an upper wall 12 that closes the upper end of the main body 11 and is provided with a raw material gas inlet 12a, and a lower wall 13 that closes the lower end of the main body 11 and is provided with a post-reaction gas outlet 13a and a product discharge outlet 13b.
  • the raw gas inlet 12a and the post-reaction gas outlet 13a are provided in the center of the upper wall 12 and the lower wall 13, respectively.
  • the product discharge port 13b is radially shifted from the center of the lower wall 13 and is provided at a predetermined position different from the post-reaction gas outlet 13a.
  • the post-reaction gas outlet 13a is configured so that its upper end protrudes to a position higher than the lower horizontal pipe section 4b of the condensation refrigerant pipe 4 (described later) and opens upward in order to prevent the condensed liquid product from being discharged.
  • the control refrigerant pipe 3 is assembled inside the casing 2, with the inlet 3a for the control refrigerant provided at the bottom of the casing 2 and the outlet 3b provided at the top of the casing 2.
  • the inlet 3a and outlet 3b can be switched in their vertical positions depending on the method and conditions of use of the reactor 1, the reaction conditions, etc.
  • the control refrigerant pipe 3 is also configured to surround multiple catalyst holders 3c (10 in this embodiment), each of which extends a predetermined length in the vertical direction and is made up of a through hole with a predetermined diameter.
  • the condensation refrigerant pipe 4 has a plurality of (ten in this embodiment) vertical pipe sections 4a (vertical flow passage sections) that penetrate the above-mentioned catalyst holding section 3c of the control refrigerant pipe 3 and are arranged to extend in the vertical direction, a lower horizontal pipe section 4b that connects the lower ends of each vertical pipe section 4a and extends horizontally, and an upper horizontal pipe section 4c that connects the upper ends of each vertical pipe section 4a and extends horizontally.
  • the lower horizontal pipe section 4b is provided with an inlet 4d for the condensation refrigerant, while the upper horizontal pipe section 4c is provided with an outlet 4e for the condensation refrigerant.
  • the inlet 4d and outlet 4e can be swapped in their vertical positions depending on the method and conditions of use of the reactor 1, the reaction conditions, etc.
  • each vertical pipe section 4a of the condensation refrigerant pipe 4 is provided with a vertical pipe section cover 6 extending in the vertical direction so as to cover its outer periphery.
  • This vertical pipe section cover 6 is made of a punching plate with a large number of through holes of a predetermined diameter formed therein, and is formed in a cylindrical shape with an inner diameter slightly larger than the outer diameter of the vertical pipe section 4a and an outer diameter smaller than the diameter of the catalyst holding section 3c of the control refrigerant pipe 3.
  • Each through hole of the vertical pipe section cover 6 is configured in a size that allows gas to pass through but does not allow catalyst 5 pellets to pass through.
  • the catalyst 5 is made of a material (e.g., Fe (iron), Zr (zirconium), Ga (gallium) and/or Na (sodium)) that promotes the reaction when generating the product depending on the raw material gas and the product. As described above, the catalyst 5 is formed into pellets of a predetermined size.
  • the catalyst 5 is filled in each catalyst holding portion 3c of the control refrigerant tube 3 in the casing 2 of the reactor 1. Specifically, in each catalyst holding portion 3c, the catalyst 5 is filled between the inner circumferential surface and the vertical tube cover 6 that surrounds the vertical tube portion 4a of the condensation refrigerant tube 4. As shown in FIG.
  • the upper and lower sides of the control refrigerant tube 3 in the casing 2 are hollow spaces that are not filled with the catalyst 5. This allows the control refrigerant flowing through the control refrigerant tube 3 to effectively control the reaction temperature in each catalyst holding portion 3c, and allows the raw material gas introduced from the raw material gas inlet 12a to flow smoothly through each catalyst holding portion 3c.
  • a raw material gas which is a mixed gas of H2 and CO2 is introduced into the reactor 1, and an exothermic direct FT reaction is caused to occur, thereby producing hydrocarbons.
  • the raw gas is introduced into the reactor 1 through the raw gas inlet 12a at the top.
  • the inside of the reactor 1 is pressurized, and the control refrigerant at a predetermined temperature (e.g., 200 to 300°C) is flowed through the control refrigerant tube 3 from the inlet 3a at the bottom to the outlet 3b at the top, that is, from the bottom to the top of the reactor 1.
  • a predetermined temperature e.g. 200 to 300°C
  • a direct FT reaction occurs in the reactor 1 at a predetermined pressure (e.g., 3 MPa) and a predetermined temperature (e.g., 380°C), and a predetermined hydrocarbon (e.g., octane) and water are produced in a gaseous state.
  • the control refrigerant flowing through the control refrigerant tube 3 flows out from the outlet 3b to the outside, is cooled by a cooling device (not shown), and circulates so as to flow back into the inlet 3a.
  • the condensation refrigerant at a predetermined temperature (200°C or less) lower than the control refrigerant flows through the condensation refrigerant tube 4 from the lower inlet 4d to the upper outlet 4e.
  • the condensation refrigerant that flows into the inlet 4d passes through the lower horizontal tube section 4b, the ten vertical tube sections 4a, and the upper horizontal tube section 4c of the condensation refrigerant tube 4 in that order, before flowing out from the outlet 4e.
  • the condensation refrigerant flowing through the condensation refrigerant tube 4 is cooled by a cooling device (not shown) after flowing out to the outside from the outlet 4e, and circulates to flow back into the inlet 4d.
  • the vertical pipe section cover 6 which is provided to cover the outer periphery of each vertical pipe section 4a, has a structure in which no through holes are formed by a punching plate at its upper end 6a. That is, the upper end 6a of the vertical pipe section cover 6 has a top plate section 6b through which the corresponding vertical pipe section 4a penetrates, and an upper end cylindrical section 6c that is connected to the peripheral section of the top plate section 6b and extends downward for a certain length.
  • the vertical pipe section cover 6 has a cylindrical cover main body section 6d that is connected to the lower end peripheral section of the upper end cylindrical section 6c and extends relatively long to the vicinity of the lower end of the control refrigerant pipe 3, and a large number of through holes are formed in this cover main body section 6d by a punching plate.
  • a condensation space 7 with a circular cross section is defined between the upper end cylindrical portion 6c and the cover body portion 6d of the vertical pipe cover 6 and the vertical pipe portion 4a located inside them.
  • the raw material gas flows downward while contacting the catalyst 5 packed in the catalyst holding section 3c, as shown by the downward arrow in FIG. 3(b).
  • the gaseous hydrocarbons and water generated in the catalyst holding section 3c pass through the numerous through holes in the cover body section 6d of the vertical tube section cover 6, as shown by the inclined arrows pointing toward the vertical tube section 4a in FIG. 3(b), and move to the vertical tube section 4a side through the condensation space 7.
  • the upper end 6a of the vertical tube cover 6 does not have a through hole formed by a punching plate, it is possible to prevent the raw material gas flowing into the catalyst holding section 3c from above from flowing directly into the condensation space 7 or flowing into the condensation space 7 with almost no contact with the catalyst 5.
  • condensation refrigerant flows through the condensation refrigerant tube 4, the gaseous hydrocarbons and water that have moved to the vertical tube section 4a condense and condense on the outer circumferential surface of the vertical tube section 4a.
  • condensation refrigerant tube 4 the gaseous hydrocarbons and water that have moved to the vertical tube section 4a condense and condense on the outer circumferential surface of the vertical tube section 4a.
  • each vertical tube section 4a falls down the outer peripheral surface of the vertical tube section 4a under its own weight. Then, as shown by the arrow of the product guide path 13c on the lower wall section 13 in Figure 2 (c), the liquid product is guided to the product discharge outlet 13b and discharged to the outside.
  • the above product guide path 13c is not tubular, but is formed so that the upper surface of the lower wall section 13 is inclined downward toward the front toward the product discharge outlet 13b. Therefore, the liquid product that falls on the upper surface of the lower wall section 13 automatically flows toward the product discharge outlet 13b and is discharged through the product discharge outlet 13b.
  • the post-reaction gas remaining in the casing 2 is discharged to the outside through the post-reaction gas exhaust port 13a provided in the lower wall portion 13 of the casing 2.
  • the reactor 1 of this embodiment when the raw material gas is introduced into the casing 2 through the raw material gas inlet 12a, an exothermic reaction occurs by a direct FT reaction due to the catalytic action of the catalyst 5 and the reaction temperature control by the control refrigerant, and gaseous products (hydrocarbons and water) are generated.
  • the condensation refrigerant flows through the condensation refrigerant tube 4, causing the generated gaseous products to condense, and the liquid products condense on the outer peripheral surface of the vertical tube section 4a of the condensation refrigerant tube 4.
  • the condensed products are then guided to the product discharge outlet 13b via the product guide path 13c and discharged to the outside.
  • the gaseous products generated by the direct FT reaction in the casing 2 of the reactor 1 are condensed on the outer peripheral surface of the vertical tube section 4a of the condensation refrigerant tube 4, changing the state to a liquid state, and the products can be efficiently recovered.
  • the concentration of the gaseous products in the casing 2 the progress of the direct FT reaction taking place in the casing 2 can be maintained at a high level, thereby improving the reaction rate compared to conventional reactors.
  • control refrigerant promotes the direct FT reaction while controlling the reaction temperature inside the casing 2, while the condensation refrigerant, which has a lower temperature than the control refrigerant, condenses the gaseous product and causes it to condense on the outer circumferential surface of the vertical tube section 4a of the condensation refrigerant tube 4.
  • the vertical tube section 4a through which each catalyst holding section 3c is inserted is provided with a vertical tube section cover 6 made of a punching plate so as to cover the outer circumferential surface of the vertical tube section 4a, so that the liquid product that condenses on the outer circumferential surface of the vertical tube section 4a falls along the outer circumferential surface of the vertical tube section 4a without leaking to the catalyst 5 side, and can be efficiently collected.
  • the lower wall 13 of the casing 2 is provided with a post-reaction gas exhaust port 13a in its center, and a product discharge port 13b is provided radially offset from the center at a predetermined position different from the post-reaction gas exhaust port 13a. This allows the post-reaction gas remaining in the casing 2 to be smoothly discharged to the outside via the post-reaction gas exhaust port 13a, and allows the liquid product to be smoothly discharged to the outside via the product discharge port 13b without being mixed with the post-reaction gas.
  • the reactor 1 is used to perform a direct FT reaction to generate hydrocarbons from a raw material gas containing H 2 and CO 2 , but the reactor of the present invention is not limited to this, and can be applied to a reaction in which an exothermic reaction occurs in the casing 2 of the reactor 1, the raw material gas does not contain liquid components at room temperature and reaction pressure, and the product contains a large amount of liquid components at room temperature and reaction pressure.
  • the reactor 1 can be applied to a methanol synthesis reaction to generate CH 3 OH (methanol) from a raw material gas containing H 2 and CO 2 .
  • the reactor 1 has 10 catalyst holding sections 3c of the control refrigerant tube 3 and 10 vertical tube sections 4a of the condensation refrigerant tube 4, but the number is not particularly limited, and it is possible to have a number other than 1 or 10 depending on the size and shape of the reactor.
  • Reactor 2 Casing 3 Control refrigerant pipe (first refrigerant flow path) 3a Inlet 3b Outlet 3c Catalyst holding part 4 Refrigerant pipe for dew condensation (second refrigerant flow path) 4a Vertical pipe section (vertical channel section) 4b Lower horizontal pipe part 4c Upper horizontal pipe part 4d Inlet 4e Outlet 5 Catalyst 6 Vertical pipe part cover (vertical channel part cover) 6a Upper end of vertical tube cover 6b Top plate 6c Upper cylindrical portion 6d Cover main body 7 Condensation space 11 Casing main body 12 Casing upper wall 12a Raw material gas inlet 13 Casing lower wall 13a Post-reaction gas outlet 13b Product discharge outlet 13c Product guide path

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Abstract

生成物を効率良く回収できるとともに、反応率を向上させることができる反応器を提供する。 所定の原料ガスが導入され、所定の触媒５による触媒作用によって発熱反応を生じさせながら、所定の生成物を生成するための反応器１であって、原料ガスが導入される原料ガス導入口１２ａ、及び生成された生成物を搬出するための生成物搬出口１３ｂを有し、内部に触媒５が充填されたケーシング２と、ケーシング２内において制御用冷媒が流れるように配置され、ケーシング２内の反応温度を制御するための制御用冷媒管３と、ケーシング２内において結露用冷媒が流れるように配置され、生成物を縦管部４ａの外周面に結露させるための結露用冷媒管４と、ケーシング２内に設けられ、縦管部４ａの外周面に結露した生成物を、生成物搬出口１３ｂに案内する生成物案内経路１３ｃと、を備えている。

Description

反応器
　本発明は、所定の原料ガスが導入され、所定の触媒による触媒作用によって発熱反応を生じさせながら、所定の生成物を生成するための反応器に関する。
　近年、地球環境上の悪影響を軽減するために、自動車の排ガス規制が一段と進んでいる。とりわけ、内燃機関の排ガスに含まれる二酸化炭素は地球温暖化の一因であると言われており、二酸化炭素排出量の削減が求められている。
　上記のような二酸化炭素を有効活用するために、所定の触媒が充填された反応器に、水素及び二酸化炭素を含む原料ガスを導入し、反応器内で炭化水素を生成する反応装置が、特許文献１に記載されている。
　この反応装置では、反応器の上流側に、上記の原料ガスから一酸化炭素を生成する第１触媒部が配置され、反応器の下流側に、生成された一酸化炭素と水素を用いて炭化水素を生成する第２触媒部が配置されている。上記の反応器において、上流側の第１触媒部では逆シフト反応が生じる一方、下流側の第２触媒部ではＦＴ（フィッシャー・トロプシュ：Ｆｉｓｃｈｅｒ－Ｔｒｏｐｓｃｈ）反応が生じる。このＦＴ反応は、発熱反応であり、特に、第２触媒部の上流部分に発熱が集中することで、第２触媒部における温度の偏りが大きくなってしまう。そのような温度の偏りを低減するために、第２触媒部の上流部分に不活性触媒が混合されており、それにより、上記の反応装置では、第２触媒部全体における温度差を抑制することで、第２触媒部における反応の安定化を図っている。
特開２０２２－１０２７０４号公報
　上記の反応器内では、反応が進み、生成物の濃度が高くなると、反応の進み度合が低下してしまう。特に、反応が平衡状態になると、その反応自体が進まなくなる。その結果、上記の反応器では、生成物の回収効率や反応率が低下するおそれがある。
　本発明は、以上のような課題を解決するためになされたものであり、生成物を効率良く回収できるとともに、反応率を向上させることができる反応器を提供することを目的とする。
　上記の目的を達成するために、請求項１に係る発明は、所定の原料ガスが導入され、所定の触媒５による触媒作用によって発熱反応を生じさせながら、所定の生成物を生成するための反応器１であって、原料ガスが導入される原料ガス導入口１２ａ、及び生成された生成物を搬出するための生成物搬出口１３ｂを有し、内部に触媒が充填されたケーシング２と、ケーシング内において所定の第１冷媒（本実施形態における（以下、本項において同じ）制御用冷媒）が流れるように配置され、ケーシング内の反応温度を制御するための第１冷媒流路（制御用冷媒管３）と、ケーシング内において所定の第２冷媒（結露用冷媒）が流れるように配置され、生成物を外周面に結露させるための第２冷媒流路（結露用冷媒管４）と、ケーシング内に設けられ、第２冷媒流路の外周面に結露した生成物を、生成物搬出口に案内する生成物案内経路１３ｃと、を備えていることを特徴とする。
　この構成によれば、反応器のケーシングに所定の触媒が充填されるとともに、そのケーシング内には、反応温度を制御するための第１冷媒流路、生成物を外周面に結露させるための第２冷媒流路、及び結露した生成物を生成物搬出口に案内する生成物案内経路が設けられている。所定の原料ガスが原料ガス導入口を介してケーシング内に導入されると、触媒による触媒作用によって発熱反応が生じるとともに、第１冷媒流路に第１冷媒が流れることで反応温度が制御されながら、所定の生成物が生成される。またこの場合、第２冷媒流路に第２冷媒が流れることで、第２冷媒流路の外周面に、生成物が結露する。すなわち、生成された気体状の生成物が凝縮し、その液体状の生成物が第２冷媒流路の外周面に付着した状態となる。そして、結露した生成物は、生成物案内経路を介して、ケーシングの生成物搬出口に案内され、外部に搬出される。
　上記のように、反応器のケーシング内における反応によって生成される気体状の生成物を、第２冷媒流路の外周面に結露させることで、液体状に状態変化させることにより、生成物を効率良く回収することができる。加えて、ケーシング内における気体状の生成物の濃度を低下させることができることで、ケーシング内で行われる反応の進行度合を高い状態に維持することができ、それにより、従来の反応器に比べて、反応率を向上させることができる。
　請求項２に係る発明は、請求項１に記載の反応器において、第２冷媒は、第１冷媒よりも温度が低く設定されていることを特徴とする。
　この構成によれば、第１冷媒によって、ケーシング内の反応温度を制御しながら反応を促進する一方、第１冷媒よりも温度が低い第２冷媒によって、気体状の生成物を凝縮させ、第２冷媒流路の外周面に結露させる。このように、上記構成によれば、ケーシング内における反応の促進及び生成物の結露の両立を図ることができる。
　請求項３に係る発明は、請求項１に記載の反応器において、ケーシングは、上下方向に延びる筒状に形成された本体部１１と、この本体部の上端部を閉塞しかつ原料ガス導入口が設けられた上壁部１２と、本体部の下端部を閉塞しかつ生成物搬出口が設けられた下壁部１３と、を有し、第２冷媒流路は、本体部内において上下方向に延び、第２冷媒が流れる複数の縦流路部（縦管部４ａ）を有し、第１冷媒流路は、複数の縦流路部の各々の外周面との間に所定間隔を隔てた状態で、各縦流路部を囲うように構成された複数の触媒保持部３ｃを有し、各触媒保持部の外周部に第１冷媒が流れるように構成されており、触媒は、各縦流路部と各触媒保持部との間に充填されていることを特徴とする。
　この構成によれば、ケーシングが上下方向に延びる筒状に形成された本体部を有しており、その本体部の上端部及び下端部が、上壁部及び下壁部によってそれぞれ閉塞されている。また、第２冷媒流路は、ケーシングの本体部において上下方向に延び、第２冷媒が流れる複数の縦流路部を有している。さらに、第１冷媒流路は、第２冷媒流路の複数の縦流路部をそれぞれ囲うように構成された複数の触媒保持部を有しており、各触媒保持部の外周部に第１冷媒が流れるように構成されている。そして、触媒が、各縦流路部と各触媒保持部との間に充填されている。第１冷媒流路の各触媒保持部の外周部に第１冷媒が流れることにより、縦流路部と触媒保持部と間に充填された触媒を通る原料ガスの反応温度を、適切に制御することができる。加えて、第２冷媒流路の各縦流路部に第２冷媒が流れることにより、触媒保持部内で生成された気体状の生成物を、各縦流路部の外周面に容易に結露させることができる。
　請求項４に係る発明は、請求項３に記載の反応器において、各触媒保持部には、縦流路部に沿って延びかつ縦流路部の外周面との間に所定の隙間を存した状態で、触媒保持部内の触媒と縦流路部との間を仕切る筒状に形成され、気体の通過を許容するとともに触媒が縦流路部に接するのを防止するための縦流路部カバー（縦管部カバー６）が設けられていることを特徴とする。
　この構成によれば、各触媒保持部には、縦流路部に沿って延びかつその外周面との間に所定の隙間を存した状態で、触媒と縦流路部との間を仕切る筒状の縦流路部カバーが設けられている。この縦流路部カバーは、気体の通過を許容するとともに、触媒保持部内の触媒が縦流路部に接するのを防止するように構成されている。これにより、縦流路部の外周面に結露した液体状の生成物を、触媒側に漏出させることなく、縦流路部の外周面に沿って落下させ、効率良く回収することができる。
　請求項５に係る発明は、請求項４に記載の反応器において、縦流路部カバーは、所定の径を有する多数の貫通孔が形成されたパンチングプレートで構成されていることを特徴とする。
　この構成によれば、パンチングプレートの各貫通孔を、触媒が通過不能な径を有するように形成することにより、触媒保持部において生成された気体状の生成物が、触媒側から縦流路部側に移動可能な縦流路部カバーを、容易に得ることができる。
　請求項６に係る発明は、請求項３から５のいずれかに記載の反応器において、ケーシングは、下壁部に、反応後のガスを排出するための反応後ガス排出口１３ａをさらに有しており、生成物搬出口は、ケーシングの下壁部において径方向にずれ、反応後ガス排出口と異なる所定位置に設けられていることを特徴とする。
　この構成によれば、ケーシングの下壁部に、反応後ガス排出口が設けられているので、ケーシング内に残存する反応後ガスは、反応後ガス排出口を介して外部に円滑に排出される。また、ケーシングの下壁部には、径方向にずれ、反応後ガス排出口と異なる所定位置に、生成物搬出口が設けられているので、液体状の生成物は、反応後ガスと混ざることなく、生成物搬出口を介して外部に円滑に搬出される。
本発明の一実施形態による反応器を示す断面図であり、（ａ）は反応器の縦断面図、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）及び（ｅ）はそれぞれ、（ａ）に示す反応器を、ｂ－ｂ線、ｃ－ｃ線、ｄ－ｄ線及びｅ－ｅ線に沿って切断したときの横断面図である。 反応器における反応動作を説明するための図であり、（ａ）は反応器の縦断面図、（ｂ）及び（ｃ）はそれぞれ、（ａ）に示す反応器を、ｂ－ｂ線及びｃ－ｃ線に沿って切断したときの横断面図である。 反応器内の触媒保持部におけるガスの流れ及び生成物の結露を説明するための図であり、（ａ）は反応器の縦断面図、（ｂ）は（ａ）の一点鎖線で囲んだ縦管部及びその周囲の拡大図、（ｃ）、（ｄ）及び（ｅ）はそれぞれ、（ｂ）に示す拡大図を、ｃ－ｃ線、ｄ－ｄ線及びｅ－ｅ線に沿って切断したときの横断面図である。
　以下、図面を参照しながら、本発明の好ましい実施形態を詳細に説明する。図１（ａ）は、本発明の一実施形態による反応器の縦断面図であり、図１（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）及び（ｅ）はそれぞれ、（ａ）に示す反応器を、ｂ－ｂ線、ｃ－ｃ線、ｄ－ｄ線、及びｅ－ｅ線に沿って切断したときの横断面図である。
　この反応器１は、例えば、所定の原料ガス（例えばＨ２（水素）とＣＯ（一酸化炭素）又はＣＯ２（二酸化炭素）の混合ガス）が導入され、内部で発熱反応を生じさせながら、所定の生成物（例えば炭化水素やアルコール等の有用化合物）を生成するためのものである。
　図１に示すように、反応器１は、上下方向に延びるケーシング２と、このケーシング２内の反応温度を制御するための冷媒（第１冷媒）（以下、「制御用冷媒」という）が流れる制御用冷媒管３（第１冷媒流路）と、反応によって生成された生成物を結露させるための冷媒（第２冷媒）（以下、「結露用冷媒」という）が流れる結露用冷媒管４（第２冷媒流路）と、ケーシング２内に充填されたペレット状の触媒５とを備えている。
　ケーシング２は、上下方向に所定長さ延びる筒状（本実施形態では円筒状）に形成された本体部１１と、この本体部１１の上端部を閉塞しかつ原料ガス導入口１２ａが設けられた上壁部１２と、本体部１１の下端部を閉塞しかつ反応後ガス排出口１３ａ及び生成物搬出口１３ｂが設けられた下壁部１３とを有している。
　上記の原料ガス導入口１２ａ及び反応後ガス排出口１３ａはそれぞれ、上壁部１２及び下壁部１３の中心部に設けられている。また、生成物搬出口１３ｂは、下壁部１３の中心から径方向にずれ、反応後ガス排出口１３ａと異なる所定位置に設けられている。なお、反応後ガス排出口１３ａは、結露した液体の生成物が排出されるのを防止するために、上端部が結露用冷媒管４の後述する下横管部４ｂよりも高い位置まで突出し、上方に開放するように構成されている。
　制御用冷媒管３は、ケーシング２内に組み付けられ、制御用冷媒の流入口３ａがケーシング２の下部に設けられる一方、流出口３ｂがケーシング２の上部に設けられている。なお、これらの流入口３ａ及び流出口３ｂについては、反応器１の使用方法や条件、反応条件などによって、上下の位置関係を入れ替えることも可能である。また、制御用冷媒管３は、各々が上下方向に所定長さ延びかつ定の径を有する貫通孔から成る複数（本実施形態では１０個）の触媒保持部３ｃを囲うように構成されている。
　結露用冷媒管４は、制御用冷媒管３の上述した触媒保持部３ｃ内を貫通し、上下方向に延びるように配置された複数（本実施形態では１０本）の縦管部４ａ（縦流路部）と、各縦管部４ａの下端部同士を連通し、水平に延びる下横管部４ｂと、各縦管部４ａの上端部同士を連通し、水平に延びる上横管部４ｃとを有している。下横管部４ｂには、結露用冷媒の流入口４ｄが設けられる一方、上横管部４ｃには、結露用冷媒の流出口４ｅが設けられている。なお、これらの流入口４ｄ及び流出口４ｅについては、反応器１の使用方法や条件、反応条件などによって、上下の位置関係を入れ替えることも可能である。
　また、上記結露用冷媒管４の各縦管部４ａにはいずれも、その外周を覆うように、上下方向に延びる縦管部カバー６が設けられている。この縦管部カバー６は、所定の径を有する多数の貫通孔が形成されたパンチングプレートから成り、縦管部４ａの外径よりも若干大きな内径、及び制御用冷媒管３の触媒保持部３ｃの径よりも小さな外径を有する円筒状に形成されている。縦管部カバー６の各貫通孔は、気体の通過を許容するとともに、触媒５のペレットが通過不能なサイズで構成されている。
　触媒５は、原料ガス及び生成物に応じ、その生成物を生成する際の反応を促進する材料（例えばＦｅ（鉄）、Ｚｒ（ジルコニウム）、Ｇａ（ガリウム）及び／又はＮａ（ナトリウム）など）が採用されている。また、前述したように、触媒５は、各々が所定サイズを有するペレット状に成形されている。そして、この触媒５は、反応器１のケーシング２内において、制御用冷媒管３の各触媒保持部３ｃに充填されている。具体的には、各触媒保持部３ｃにおいて、その内周面と、結露用冷媒管４の縦管部４ａを囲う縦管部カバー６との間に充填されている。なお、図１（ａ）に示すように、ケーシング２内の制御用冷媒管３の上側及び下側は、触媒５が充填されない中空状のスペースになっている。これにより、制御用冷媒管３内を流れる制御用冷媒によって、各触媒保持部３ｃ内の反応温度を良好に制御できるとともに、原料ガス導入口１２ａから導入された原料ガスを各触媒保持部３ｃに良好に流すことができる。
　次に、図２を参照しながら、上記のように構成された反応器１における一反応例について説明する。本反応例では、Ｈ２とＣＯ２の混合ガスである原料ガスを、反応器１内に導入し、発熱反応であるダイレクトＦＴ反応を生じさせることにより、炭化水素を生成するものである。
　図２（ａ）に示すように、原料ガスを、上部の原料ガス導入口１２ａを介して、反応器１に導入する。この場合、反応器１内を加圧するとともに、制御用冷媒管３には、所定温度（例えば２００～３００℃）の制御用冷媒を、下部の流入口３ａから上部の流出口３ｂに向かって、すなわち反応器１の下から上に向かって流す。これにより、反応器１内では、所定圧（例えば３ＭＰａ）及び所定温度（例えば３８０℃）で、ダイレクトＦＴ反応が生じ、所定の炭化水素（例えばオクタン）及び水が気体の状態で生成される。なお、制御用冷媒管３内を流れる制御用冷媒は、流出口３ｂから外部に流出した後、図示しない冷却装置によって冷却され、流入口３ａに再度、流入するように循環する。
　またこの場合、結露用冷媒管４には、制御用冷媒よりも温度が低い所定温度（２００℃以下）の結露用冷媒を、下部の流入口４ｄから上部の流出口４ｅに向かって流す。具体的には、流入口４ｄに流入した結露用冷媒は、結露用冷媒管４の下横管部４ｂ、１０本の縦管部４ａ、及び上横管部４ｃを順に通って、流出口４ｅから流出する。なお、結露用冷媒管４内を流れる結露用冷媒は、流出口４ｅから外部に流出した後、図示しない冷却装置によって冷却され、流入口４ｄに再度、流入するように循環する。
　図３（ａ）及び（ｂ）は、反応器１内の触媒保持部３ｃにおいてダイレクトＦＴ反応が生じている際のガス及び生成物の流れ、並びに生成物の結露の状態を示している。同図（ｂ）に示すように、各縦管部４ａの外周を覆うように設けられた縦管部カバー６では、その上端部６ａは、パンチングプレートによる貫通孔が形成されない構造になっている。すなわち、縦管部カバー６の上端部６ａは、対応する縦管部４ａが貫通した天板部６ｂと、この天板部６ｂの周縁部から連なり、下方に所定長さ延びる上端円筒部６ｃとを有している。また、縦管部カバー６は、上記の上端円筒部６ｃの下端周縁部に連なり、制御用冷媒管３の下端付近まで比較的長く延びる円筒状のカバー本体部６ｄを有しており、このカバー本体部６ｄに、パンチングプレートによる多数の貫通孔が形成されている。そして、縦管部カバー６の上述した上端円筒部６ｃ及びカバー本体部６ｄと、それらの内方に位置する縦管部４ａとの間には、横断面が円環状の結露スペース７が画成されている。
　前述したように、原料ガスが反応器１内に導入されると、その原料ガスは、図３（ｂ）において下向き矢印で示すように、触媒保持部３ｃ内に充填された触媒５に接触しながら下方に流れる。この場合、触媒保持部３ｃ内において生成された気体状の炭化水素及び水は、図３（ｂ）において縦管部４ａに向かう傾斜矢印で示すように、縦管部カバー６のカバー本体部６ｄにおける多数の貫通孔を通過し、結露スペース７を通って、縦管部４ａ側に移動する。
　なお、縦管部カバー６の上端部６ａには、パンチングプレートによる貫通孔が設けられていないため、触媒保持部３ｃに上方から流入する原料ガスが、結露スペース７に直接流入したり、触媒５にほとんど接することなく結露スペース７に流入したりするのを防止することができる。
　そして、結露用冷媒管４に結露用冷媒が流れることにより、縦管部４ａ側に移動した気体状の炭化水素及び水は、凝縮し、縦管部４ａの外周面に結露する。なお、以下の説明では、上記の結露した炭化水素及び水を特に区別しない場合は、両者を併せて、生成物というものとする。
　各縦管部４ａの外周面に結露した液体状の生成物は、自重によって、縦管部４ａの外周面を伝って落下する。そして、図２（ｃ）において、下壁部１３上の生成物案内経路１３ｃの矢印で示すように、液体状の生成物が生成物搬出口１３ｂに案内され、外部に搬出される。なお、上記の生成物案内経路１３ｃは、管状のものではなく、下壁部１３の上面が、生成物搬出口１３ｂに向かって前下がりに傾斜するように形成されたものである。したがって、下壁部１３の上面に落下した液体状の生成物は、生成物搬出口１３ｂに向かって自動的に流れ、その生成物搬出口１３ｂを介して搬出される。
　なお、ケーシング２内に残存する反応後ガスは、ケーシング２の下壁部１３に設けられた反応後ガス排出口１３ａを介して、外部に排出される。
　以上詳述したように、本実施形態の反応器１によれば、原料ガスが原料ガス導入口１２ａを介してケーシング２内に導入されると、触媒５による触媒作用及び制御用冷媒による反応温度制御によって、ダイレクトＦＴ反応による発熱反応が生じ、気体状の生成物（炭化水素及び水）が生成される。またこの場合、結露用冷媒管４に結露用冷媒が流れることで、生成された気体状の生成物が凝縮し、その液体状の生成物が、結露用冷媒管４の縦管部４ａの外周面に結露する。そして、結露した生成物は、生成物案内経路１３ｃを介して、生成物搬出口１３ｂに案内され、外部に搬出される。
　上記のように、反応器１のケーシング２内におけるダイレクトＦＴ反応によって生成された気体状の生成物を、結露用冷媒管４の縦管部４ａの外周面に結露させることで、液体状に状態変化させることにより、生成物を効率良く回収することができる。加えて、ケーシング２内における気体状の生成物の濃度を低下させることができることで、ケーシング２内で行われるダイレクトＦＴ反応の進行度合を高い状態に維持することができ、それにより、従来の反応器に比べて、反応率を向上させることができる。
　また、反応器１では、制御用冷媒によって、ケーシング２内の反応温度を制御しながらダイレクトＦＴ反応を促進する一方、制御用冷媒よりも温度が低い結露用冷媒によって、気体状の生成物を凝縮させ、結露用冷媒管４の縦管部４ａの外周面に結露させる。このように、上記構成によれば、ケーシング２内におけるダイレクトＦＴ反応の促進及び生成物の結露の両立を図ることができる。
　さらに、反応器１では、各触媒保持部３ｃを挿通する縦管部４ａに、パンチングプレートから成る縦管部カバー６が縦管部４ａの外周面を覆うように設けられているので、縦管部４ａの外周面に結露した液体状の生成物を、触媒５側に漏出させることなく、縦管部４ａの外周面に沿って落下させ、効率良く回収することができる。
　また、ケーシング２の下壁部１３には、その中心部に、反応後ガス排出口１３ａが設けられるとともに、中心部から径方向にずれ、反応後ガス排出口１３ａと異なる所定位置に生成物搬出口１３ｂが設けられている。これにより、ケーシング２内に残存する反応後ガスを、反応後ガス排出口１３ａを介して、外部に円滑に排出できるとともに、液体状の生成物を、反応後ガスと混ざることなく、生成物搬出口１３ｂを介して、外部に円滑に搬出することができる。
　なお、本発明は、説明した上記実施形態に限定されることなく、種々の態様で実施することができる。例えば、実施形態では、反応器１によって、Ｈ２及びＣＯ２を含む原料ガスから炭化水素を生成するダイレクトＦＴ反応を実行した場合について説明したが、本発明の反応器はこれに限定されるものではなく、反応器１のケーシング２内で発熱反応を生じるとともに、原料ガスが常温の反応圧で液体成分を含まず、かつ生成物が常温の反応圧で液体成分を多く含む反応において適用することが可能である。例えば、Ｈ２及びＣＯ２を含む原料ガスからＣＨ３ＯＨ（メタノール）を生成するメタノール合成反応にも、反応器１を適用することが可能である。
　また、実施形態では、反応器１において、制御用冷媒管３の触媒保持部３ｃ、及び結露用冷媒管４の縦管部４ａを、それぞれ１０個設けたが、これらの数は特に限定されるものではなく、反応器のサイズや形状などに応じて、１個あるいは１０個以外の複数個にすることも可能である。
　さらに、実施形態で示した反応器１のケーシング２、制御用冷媒管３、結露用冷媒管４、触媒５及び縦管部カバー６の細部の構成などは、あくまで例示であり、本発明の趣旨の範囲内で適宜、変更することができる。
　１　　反応器
　２　　ケーシング
　３　　制御用冷媒管（第１冷媒流路）
　３ａ　流入口
　３ｂ　流出口
　３ｃ　触媒保持部
　４　　結露用冷媒管（第２冷媒流路）
　４ａ　縦管部（縦流路部）
　４ｂ　下横管部
　４ｃ　上横管部
　４ｄ　流入口
　４ｅ　流出口
　５　　触媒
　６　　縦管部カバー（縦流路部カバー）
　６ａ　縦管部カバーの上端部
　６ｂ　天板部
　６ｃ　上端円筒部
　６ｄ　カバー本体部
　７　　結露スペース
１１　　ケーシングの本体部
１２　　ケーシングの上壁部
１２ａ　原料ガス導入口
１３　　ケーシングの下壁部
１３ａ　反応後ガス排出口
１３ｂ　生成物搬出口
１３ｃ　生成物案内経路

Claims (6)

  1. 　所定の原料ガスが導入され、所定の触媒による触媒作用によって発熱反応を生じさせながら、所定の生成物を生成するための反応器であって、
    　前記原料ガスが導入される原料ガス導入口、及び生成された前記生成物を搬出するための生成物搬出口を有し、内部に前記触媒が充填されたケーシングと、
    　前記ケーシング内において所定の第１冷媒が流れるように配置され、前記ケーシング内の反応温度を制御するための第１冷媒流路と、
    　前記ケーシング内において所定の第２冷媒が流れるように配置され、前記生成物を外周面に結露させるための第２冷媒流路と、
    　前記ケーシング内に設けられ、前記第２冷媒流路の外周面に結露した生成物を、前記生成物搬出口に案内する生成物案内経路と、
    　を備えていることを特徴とする反応器。
  2. 　前記第２冷媒は、前記第１冷媒よりも温度が低く設定されていることを特徴とする請求項１に記載の反応器。
  3. 　前記ケーシングは、上下方向に延びる筒状に形成された本体部と、この本体部の上端部を閉塞しかつ前記原料ガス導入口が設けられた上壁部と、前記本体部の下端部を閉塞しかつ前記生成物搬出口が設けられた下壁部と、を有し、
    　前記第２冷媒流路は、前記本体部内において上下方向に延び、前記第２冷媒が流れる複数の縦流路部を有し、
    　前記第１冷媒流路は、前記複数の縦流路部の各々の外周面との間に所定間隔を隔てた状態で、当該各縦流路部を囲うように構成された複数の触媒保持部を有し、当該各触媒保持部の外周部に前記第１冷媒が流れるように構成されており、
    　前記触媒は、前記各縦流路部と前記各触媒保持部との間に充填されていることを特徴とする請求項１に記載の反応器。
  4. 　前記各触媒保持部には、前記縦流路部に沿って延びかつ当該縦流路部の外周面との間に所定の隙間を存した状態で、前記触媒保持部内の前記触媒と前記縦流路部との間を仕切る筒状に形成され、気体の通過を許容するとともに前記触媒が前記縦流路部に接するのを防止するための縦流路部カバーが設けられていることを特徴とする請求項３に記載の反応器。
  5. 　前記縦流路部カバーは、所定の径を有する多数の貫通孔が形成されたパンチングプレートで構成されていることを特徴とする請求項４に記載の反応器。
  6. 　前記ケーシングは、前記下壁部に、反応後のガスを排出するための反応後ガス排出口をさらに有しており、
    　前記生成物搬出口は、前記ケーシングの前記下壁部において径方向にずれ、前記反応後ガス排出口と異なる所定位置に設けられていることを特徴とする請求項３から５のいずれかに記載の反応器。
     
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