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公開番号2024177002
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-12-19
出願番号2023126690
出願日2023-08-03
発明の名称多重管式反応容器
出願人JFEエンジニアリング株式会社
代理人個人
主分類B01J 8/06 20060101AFI20241212BHJP(物理的または化学的方法または装置一般)
要約【課題】冷却効率が優れた多重管式反応容器を得ること、充填される触媒の交換が容易な多重管式反応容器を得ることを目的としている。
【解決手段】本発明に係る多重管式反応容器1は、反応ガスが通流すると共に触媒が充填される触媒充填容器3と、触媒充填容器3内に充填方向に沿って配設されて内部に冷却流体が通流して触媒充填容器3内の触媒を冷却する内側冷却管5と、触媒充填容器3の外周に設けられて内部に冷却流体が通流して触媒充填容器3を外側から冷却する外殻容器7と、を備えたことを特徴とするものである。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
反応ガスが通流すると共に触媒が充填される触媒充填容器と、該触媒充填容器内に充填方向に沿って配設されて内部に冷却流体が通流して前記触媒充填容器内の触媒を冷却する内側冷却管と、前記触媒充填容器の外周に設けられて内部に冷却流体が通流して前記触媒充填容器を外側から冷却する外殻容器と、を備えたことを特徴とする多重管式反応容器。
続きを表示（約 1,400 文字）【請求項２】
前記触媒充填容器が円筒体からなり前記内側冷却管が前記触媒充填容器の中央に配置されていることを特徴とする請求項１に記載の多重管式反応容器。
【請求項３】
前記触媒充填容器は、上端部に触媒を充填する充填口を有し、下端部に触媒を排出する排出口を有し、該排出口から前記触媒を重力によって排出することが可能になっていることを特徴とする請求項１又は２に記載の多重管式反応容器。
【請求項４】
前記触媒充填容器と前記内側冷却管の組を複数組有し、該複数組が一つの外殻容器に設けられていることを特徴とする請求項１又は２に記載の多重管式反応容器。
【請求項５】
前記触媒充填容器と前記内側冷却管の組を複数組有し、該複数組が一つの外殻容器に設けられていることを特徴とする請求項３に記載の多重管式反応容器。
【請求項６】
前記触媒充填容器内に充填された触媒層内部の温度を検知する触媒層温度検知部と、該触媒層温度検知部で検知された検知情報を入力して、検知情報に基づく現在の触媒温度と触媒が劣化していないときの触媒無劣化時温度とを比較する触媒温度比較部と、該触媒温度比較部の比較結果に基づいて触媒交換の要否を判断する触媒交換判断部と、該触媒交換判断部によって要交換と判断されたときにその旨を報知する報知部と、を備えたことを特徴とする請求項３に記載の多重管式反応容器。
【請求項７】
前記触媒層温度検知部は触媒層の上流側から下流側に複数箇所に設けられていることを特徴とする請求項６に記載の多重管式反応容器。
【請求項８】
前記充填口を開閉する充填口開閉部材と、前記排出口を開閉する排出口開閉部材と、前記充填口開閉部材及び前記排出口開閉部材の開閉操作を行うアクチュエータと、を備え、
前記触媒交換判断部は前記触媒の交換が必要と判断したときに前記アクチュエータを作動させる機能を有することを特徴とする請求項６に記載の多重管式反応容器。
【請求項９】
前記触媒層温度検知部は触媒層の上流側から下流側にかけて複数箇所に設けられており、複数の前記触媒層温度検知部の入力に基づいて前記触媒層の温度変動が触媒劣化に起因するのか反応ガス変動に起因するのかを判断する温度変動原因判断部をさらに備え、
前記触媒交換判断部は、温度変動原因判断部によって温度変動が触媒劣化に起因すると判断されたときに交換判断を行うことを特徴とする請求項６に記載の多重管式反応容器。
【請求項１０】
前記触媒充填容器に供給される反応ガスの温度、圧力、流量、濃度を検知する供給反応ガス性状検知部と、想定される前記反応ガスの性状ごとに劣化していない触媒が呈する温度を記憶した無劣化触媒温度データベースと、該無劣化触媒温度データベースと前記供給反応ガス性状検知部からのデータに基づいて現状の反応ガス性状における無劣化触媒温度を推定する無劣化触媒温度推定部と、をさらに備え、
前記触媒温度比較部は、前記無劣化触媒温度推定部によって推定された無劣化触媒温度と前記触媒層温度検知部で検知された触媒温度とを比較することを特徴とする請求項６に記載の多重管式反応容器。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
反応ガスが通流すると共に触媒が充填される触媒充填容器を備えた反応容器に関し、特に反応容器が多重管になっている多重管式反応容器に関する。
続きを表示（約 1,300 文字）【背景技術】
【０００２】
触媒反応は多くの場合発熱反応であり、反応器スケールが大きくなると触媒充填層内の異常発熱による反応の暴走や触媒・設備の損傷が懸念されるため、冷却機構が重要である。
例えば、特許文献１では、触媒充填層内に冷媒が流れる伝熱管を設置して充填層から冷却する、という手法が開示されている。
【０００３】
また、触媒反応は、原料に含まれる不純物による被毒や生成物の触媒表面への付着などにより徐々に触媒の活性が低下してくる。このため、反応器に充填した触媒は定期的に交換されるのが一般的である。
【０００４】
触媒の交換方法として、例えば特許文献２では、二重管先端部を切断開口して真空ポンプホースを入れて充填材を吸い出し、再充填後溶接して閉じる、という手法が開示されている。
また、特許文献３では、触媒が充填された管に流体を送って充填物を押し流す、という手法が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
特開２００３－２２９１４７号公報
特開平１０－３２８５５５号公報
特開昭６０－７１０３６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
冷却機構に関し、特許文献１の方法では、充填層内の伝熱管に近い領域の冷却効率は良いが、充填容器壁面近傍など伝熱管から離れた領域は冷却効率が悪いという問題がある。
【０００７】
また、触媒の交換に関し、特許文献２の方法では、触媒を吸い出す真空ポンプ動力がかかる。また、触媒を吸い上げているため、重力の影響で触媒が落下することもあり、全てを回収するのは難しいという問題がある。
また、特許文献２では、触媒の回収に先立って容器を切断して開放し、充填後には切断部分を溶接して閉じるという作業が必要であり、労力やコストがかかるという問題もある。
【０００８】
また、特許文献３の方法では、流体を送るための動力がかかるという問題がある。また、充填物を押し流す場合、容器形状によっては充填材が構造的にトラップされ、全量を回収できないという問題もある。
【０００９】
本発明はかかる課題を解決するためになされたものであり、第一に冷却効率が優れた多重管式反応容器を得ることを目的としている。
第二に、充填される触媒の交換が容易な多重管式反応容器を得ることを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
（１）本発明に係る多重管式反応容器は、反応ガスが通流すると共に触媒が充填される触媒充填容器と、該触媒充填容器内に充填方向に沿って配設されて内部に冷却流体が通流して前記触媒充填容器内の触媒を冷却する内側冷却管と、前記触媒充填容器の外周に設けられて内部に冷却流体が通流して前記触媒充填容器を外側から冷却する外殻容器と、を備えたことを特徴とするものである。
（【００１１】以降は省略されています）

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