JPH01242137A - 反応装置 - Google Patents
反応装置Info
- Publication number
- JPH01242137A JPH01242137A JP7145488A JP7145488A JPH01242137A JP H01242137 A JPH01242137 A JP H01242137A JP 7145488 A JP7145488 A JP 7145488A JP 7145488 A JP7145488 A JP 7145488A JP H01242137 A JPH01242137 A JP H01242137A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- end cap
- heat transfer
- gas
- pipe
- tube
- 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.)
- Pending
Links
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
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】
〔産業上の利用分野〕
この発明は外管と内管とから成る二重管構造を有し、上
記外管と内管との間に形成される環状空間部に触媒が充
填された触媒層を有し、上記外管のガス流と内管のガス
流とは一方の端部で連通している反応管を備えた反応装
置に関するものである。
記外管と内管との間に形成される環状空間部に触媒が充
填された触媒層を有し、上記外管のガス流と内管のガス
流とは一方の端部で連通している反応管を備えた反応装
置に関するものである。
従来装置としては例えは特開昭６２−２７０３４号公報
に示されたものがあり、その概要を第２図に示す。図に
おいて、（１）は反応管、（２）は外管であり、一端側
にエンドキャップ（４）が接続されている＠（５）は原
料ガスを外管（２）内に導入する導入管、（６）は外管
（２）内に外管（２）と同志円状に配置された内管であ
り、内管（６）のガス流と外管（２）のガス流とは一方
の端部で連通している０即ちエンドキャップ（４）部で
連通している。（７）は外管（２）と内管（６）との間
に形成される環状空間部に触媒（３）が充填されて形成
された触媒層、（８）は触媒（３）を支持する受け皿、
（９）は内管（６）の他方の端部に接続され、内管（６
）内を流れる反応ガスを反応！ （１）外に導出する導
出管である。
に示されたものがあり、その概要を第２図に示す。図に
おいて、（１）は反応管、（２）は外管であり、一端側
にエンドキャップ（４）が接続されている＠（５）は原
料ガスを外管（２）内に導入する導入管、（６）は外管
（２）内に外管（２）と同志円状に配置された内管であ
り、内管（６）のガス流と外管（２）のガス流とは一方
の端部で連通している０即ちエンドキャップ（４）部で
連通している。（７）は外管（２）と内管（６）との間
に形成される環状空間部に触媒（３）が充填されて形成
された触媒層、（８）は触媒（３）を支持する受け皿、
（９）は内管（６）の他方の端部に接続され、内管（６
）内を流れる反応ガスを反応！ （１）外に導出する導
出管である。
αＧはエンドキャップ（４）内に充填された例えばボー
ル状のセラミックス材からなる伝熱促進粒子であり、エ
ンドキャップ（４）内のガス伝達率の向上を計るもので
ある。これら（２）〜ＱＯによシニ重管構造の反応管（
１）が構成されている。（１１１はエンドキャップ（４
）の外周面に取付けられた断熱材である。
ル状のセラミックス材からなる伝熱促進粒子であり、エ
ンドキャップ（４）内のガス伝達率の向上を計るもので
ある。これら（２）〜ＱＯによシニ重管構造の反応管（
１）が構成されている。（１１１はエンドキャップ（４
）の外周面に取付けられた断熱材である。
又、第３図は反応管（１）が加熱炉内に組込まれた状態
を示し、図において、（２）は加熱炉、α３はバーナ、
（１４）は燃焼ガス排出管である。
を示し、図において、（２）は加熱炉、α３はバーナ、
（１４）は燃焼ガス排出管である。
次に動作について説明する。説明の便宜上、例えば水蒸
気改質反応装置を例に説明する。原料ガスである炭化水
素とスチームは、例えば４５０°Ｃ程度に予熱された後
、導入管（５）より外管（２）内に導入され、外管（２
）と内管（６）との間に形成された触媒層（７）内の触
媒（３）と接触する。ここで、原料ガスは水蒸気改質反
応を生じ、Ｈ，００，００、等の混合ガス（改質ガス）
となる。水蒸気改質反応は吸熱反応であり、この熱量を
補償するため、燃焼ガスによって外管（２）の外部を加
熱する。又、水蒸気改質反応は高温程水素ガス成分が多
くなるため、通常の水素製造プラントでは、触媒＃（７
）出口の改質ガス温度（反応温度）として、例えは８０
０°Ｃ程度が採用されている。燃焼ガスの加熱は、この
改質ガス温度の上昇にも使用されている。反応の終了し
た高温の改質ガスは、受け皿（８）の複数個の小孔（図
示せず）を通過し、エンドキャップ（４）にて流れを反
転し、内管（６）を通って導出管（９）から反応管（１
）の外に、即ち、系外に導出される。又、吸熱反応を補
償する加熱は、燃料をバーナ０で燃焼させ、燃焼ガスを
加熱炉（２）内に充満させて行われる。既述したように
加熱は反応温度の達成にも利用されるため、原料ガスと
燃焼ガスは対向流形式が採用される。この時、バーナＧ
３より生成された高温火災がエンドキャップ（４）を過
熱するため、エンドキャップ（４）の外周面に断熱材α
Ｄを取付けている。
気改質反応装置を例に説明する。原料ガスである炭化水
素とスチームは、例えば４５０°Ｃ程度に予熱された後
、導入管（５）より外管（２）内に導入され、外管（２
）と内管（６）との間に形成された触媒層（７）内の触
媒（３）と接触する。ここで、原料ガスは水蒸気改質反
応を生じ、Ｈ，００，００、等の混合ガス（改質ガス）
となる。水蒸気改質反応は吸熱反応であり、この熱量を
補償するため、燃焼ガスによって外管（２）の外部を加
熱する。又、水蒸気改質反応は高温程水素ガス成分が多
くなるため、通常の水素製造プラントでは、触媒＃（７
）出口の改質ガス温度（反応温度）として、例えは８０
０°Ｃ程度が採用されている。燃焼ガスの加熱は、この
改質ガス温度の上昇にも使用されている。反応の終了し
た高温の改質ガスは、受け皿（８）の複数個の小孔（図
示せず）を通過し、エンドキャップ（４）にて流れを反
転し、内管（６）を通って導出管（９）から反応管（１
）の外に、即ち、系外に導出される。又、吸熱反応を補
償する加熱は、燃料をバーナ０で燃焼させ、燃焼ガスを
加熱炉（２）内に充満させて行われる。既述したように
加熱は反応温度の達成にも利用されるため、原料ガスと
燃焼ガスは対向流形式が採用される。この時、バーナＧ
３より生成された高温火災がエンドキャップ（４）を過
熱するため、エンドキャップ（４）の外周面に断熱材α
Ｄを取付けている。
更ニここで、エンドキャップ（４）内には伝熱促進粒子
ａＯが充填されており、改質ガスの流速が増加すること
により改質ガスとエンドキャップ（４）との熱伝達率、
即ち、ガス側熱伝達率が増加する。これにより、バーナ
ａ３によシ発生した火炎からの輻射伝熱は有効にエンド
キャップ（４）内の改質ガスに吸収され、この改質ガス
に吸収された熱量に対応してエンドキャップ（４）部の
温度が低下する。水蒸気改質反応のように高温反応の場
合、外管（２）と同様にエンドキャップ（４）も耐熱鋼
を使用する必要があるが、温度の低下に伴う材料のクリ
ープ寿命の延びは著しいものがある〇 〔発明が解決しようとする課題〕 従来の反応装置は以上のように構成されており、伝熱促
進粒子００によるエンドキャップ（４）の温度低下効果
は著しいものがある。しかし、伝熱促進粒子（１０は初
期充填時はエンドキャップ（４）内Ｋｍ密に充てんされ
ているが、装置の起動・停止（加熱・冷却）によるエン
ドキャップ（４）の熱膨張、収縮による熱応力を受けて
崩壊する。即ち、エンドキャップ（４）内に伝熱促進粒
子ＧＯの存在しない層が存在し、その結果、改質ガス全
てが伝熱促進粒子ａＧを通過せずに内管（６）へ流れる
ため、エンドキャップ（４）内のガス熱伝達率が低減し
、改質ガスがエンドキャップ（４）部の温度を低下させ
ないという欠点があった。
ａＯが充填されており、改質ガスの流速が増加すること
により改質ガスとエンドキャップ（４）との熱伝達率、
即ち、ガス側熱伝達率が増加する。これにより、バーナ
ａ３によシ発生した火炎からの輻射伝熱は有効にエンド
キャップ（４）内の改質ガスに吸収され、この改質ガス
に吸収された熱量に対応してエンドキャップ（４）部の
温度が低下する。水蒸気改質反応のように高温反応の場
合、外管（２）と同様にエンドキャップ（４）も耐熱鋼
を使用する必要があるが、温度の低下に伴う材料のクリ
ープ寿命の延びは著しいものがある〇 〔発明が解決しようとする課題〕 従来の反応装置は以上のように構成されており、伝熱促
進粒子００によるエンドキャップ（４）の温度低下効果
は著しいものがある。しかし、伝熱促進粒子（１０は初
期充填時はエンドキャップ（４）内Ｋｍ密に充てんされ
ているが、装置の起動・停止（加熱・冷却）によるエン
ドキャップ（４）の熱膨張、収縮による熱応力を受けて
崩壊する。即ち、エンドキャップ（４）内に伝熱促進粒
子ＧＯの存在しない層が存在し、その結果、改質ガス全
てが伝熱促進粒子ａＧを通過せずに内管（６）へ流れる
ため、エンドキャップ（４）内のガス熱伝達率が低減し
、改質ガスがエンドキャップ（４）部の温度を低下させ
ないという欠点があった。
この発明は上記のような課題に鑑みてなされたものであ
り、エンドキャップ内のガス熱伝達率を向上することが
できる反応装置を提供するものである。
り、エンドキャップ内のガス熱伝達率を向上することが
できる反応装置を提供するものである。
この発明に係る装置は、エンドキャップ内の伝熱促進粒
子層の充分内部まで内管を挿入したものである。
子層の充分内部まで内管を挿入したものである。
この発明に係る装置は、熱応力等によりエンドキャップ
内の伝熱促進粒子が目減りし、エンドキャップ内に伝熱
促進粒子が充てんされていない空隙部が出来ても改質ガ
スが伝熱促進粒子層を通る。
内の伝熱促進粒子が目減りし、エンドキャップ内に伝熱
促進粒子が充てんされていない空隙部が出来ても改質ガ
スが伝熱促進粒子層を通る。
以下、この発明の一実施例を図について説明する。第１
図において、（１）〜（５） 、 （７１〜αＯは上述
した従来装置の構成と同様である。（６０）は受皿（８
）を貫通しポール状のセラミック材から成る伝熱促進粒
子００層の充分内部まで、即ち、奥深くまで挿入された
内管である。
図において、（１）〜（５） 、 （７１〜αＯは上述
した従来装置の構成と同様である。（６０）は受皿（８
）を貫通しポール状のセラミック材から成る伝熱促進粒
子００層の充分内部まで、即ち、奥深くまで挿入された
内管である。
次に動作について説明する。原料ガスである炭化水素と
スチームは、例えば４５０°Ｃ程度に予熱された後、従
来と同様に導入管（５）より外管（２）内に導入され、
触媒Ｎ（７）内で触媒（３）と接触し、水蒸気改質反応
を生じる。反応の終了した高温の改質ガスは、受け皿（
８）の複数個の小孔（図示せず）を通過し、エンドキャ
ップ（４）にて流れを反転し、内管（６０）を通って導
出管（９）から系外に排出される。こ−で、エンドキャ
ップ（４）内には伝熱促進粒子（ＩＱが充てんされてお
り、改質ガスの流速が増加することＫより改質ガスとエ
ンドキャップ（４）との熱伝達率、即ち、ガス側熱伝達
率が増加する０これにより１バーナ（至）により発生し
た火炎からの輻射伝熱は有効にエンドキャップ（４）内
の改質ガスに吸収され、この改質ガスに吸収された熱量
に対応してエンドキャップ（４）部の温度が低下する。
スチームは、例えば４５０°Ｃ程度に予熱された後、従
来と同様に導入管（５）より外管（２）内に導入され、
触媒Ｎ（７）内で触媒（３）と接触し、水蒸気改質反応
を生じる。反応の終了した高温の改質ガスは、受け皿（
８）の複数個の小孔（図示せず）を通過し、エンドキャ
ップ（４）にて流れを反転し、内管（６０）を通って導
出管（９）から系外に排出される。こ−で、エンドキャ
ップ（４）内には伝熱促進粒子（ＩＱが充てんされてお
り、改質ガスの流速が増加することＫより改質ガスとエ
ンドキャップ（４）との熱伝達率、即ち、ガス側熱伝達
率が増加する０これにより１バーナ（至）により発生し
た火炎からの輻射伝熱は有効にエンドキャップ（４）内
の改質ガスに吸収され、この改質ガスに吸収された熱量
に対応してエンドキャップ（４）部の温度が低下する。
更に、内管（６０）は、エンドキャップ（４）内の伝熱
促進粒子αＧ内の充分奥深くまで挿入されているので、
エンドキャップ（４）の熱応力等により′伝熱促進粒子
αＯが破壊されて目減りして、エンドキャップ（４）内
に空隙部が出来ても、改質ガスは空隙を通ることなく、
伝熱促進粒子ａａ〜を通った後、内管（６０）に導かれ
る。
促進粒子αＧ内の充分奥深くまで挿入されているので、
エンドキャップ（４）の熱応力等により′伝熱促進粒子
αＯが破壊されて目減りして、エンドキャップ（４）内
に空隙部が出来ても、改質ガスは空隙を通ることなく、
伝熱促進粒子ａａ〜を通った後、内管（６０）に導かれ
る。
ところで、上記説明では水蒸気改質反応装置の場合につ
いて述べたが、これに限らず他の反応装置にも適用し得
ることができ、上記実施例と同様の効果を奏する。
いて述べたが、これに限らず他の反応装置にも適用し得
ることができ、上記実施例と同様の効果を奏する。
尚、上記実施例では伝熱促進粒子がセラミック材から成
る場合について述べたが、その他の材質から成る伝熱促
進粒子としてもよく、上記実施例と同様の効果を奏する
。
る場合について述べたが、その他の材質から成る伝熱促
進粒子としてもよく、上記実施例と同様の効果を奏する
。
この発明は以上説明した通り、エンドキャップ内に伝熱
促進粒子を充填し、内管がエンドキャップ内の伝熱促進
粒子の充分内部まで挿入されているので、伝熱促進粒子
が目減シしても、改質ガスが必ず伝熱促進粒子層を経由
し、エンドキャップ内のガス熱伝達率を向上させること
ができ、エンドキャップ部の温度を低下させることがで
き、寿命の長い反応装置を得ることができる。
促進粒子を充填し、内管がエンドキャップ内の伝熱促進
粒子の充分内部まで挿入されているので、伝熱促進粒子
が目減シしても、改質ガスが必ず伝熱促進粒子層を経由
し、エンドキャップ内のガス熱伝達率を向上させること
ができ、エンドキャップ部の温度を低下させることがで
き、寿命の長い反応装置を得ることができる。
第１図はこの発明の一実施例による反応装置を示す縦断
面図、第２図は従来の反応装置を示す縦断面図、第３図
は従来の反応装置の加熱炉への組込み状態を示す縦断面
図である。 図において、（２）は外管、Ｃ３）は触媒、（４）はエ
ンドキャップ、（６０）は内管、（７）は触媒層、（８
）は受皿、αＧは伝熱促進粒子である。 尚、図中同一符号は同−又は相当部分を示す。
面図、第２図は従来の反応装置を示す縦断面図、第３図
は従来の反応装置の加熱炉への組込み状態を示す縦断面
図である。 図において、（２）は外管、Ｃ３）は触媒、（４）はエ
ンドキャップ、（６０）は内管、（７）は触媒層、（８
）は受皿、αＧは伝熱促進粒子である。 尚、図中同一符号は同−又は相当部分を示す。
Claims (1)
- （１）外管と内管とから成る二重管構造を有し、上記外
管と内管との間に形成される環状空間部に受け皿によつ
て触媒が充填された触媒層を有し、上記外管のガス流と
内管のガス流とは上記外管の一方の端部に固定されたエ
ンドキャップによつて連通し、上記エンドキャップ内に
伝熱促進粒子が充てんされた反応装置において、上記内
管が上記受け皿を貫通し、上記伝熱促進粒子層の充分内
部まで挿入されていることを特徴とする反応装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7145488A JPH01242137A (ja) | 1988-03-23 | 1988-03-23 | 反応装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7145488A JPH01242137A (ja) | 1988-03-23 | 1988-03-23 | 反応装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01242137A true JPH01242137A (ja) | 1989-09-27 |
Family
ID=13461032
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7145488A Pending JPH01242137A (ja) | 1988-03-23 | 1988-03-23 | 反応装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH01242137A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2001224953A (ja) * | 1999-12-15 | 2001-08-21 | Uop Llc | コンビナトリアル触媒反応器 |
-
1988
- 1988-03-23 JP JP7145488A patent/JPH01242137A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2001224953A (ja) * | 1999-12-15 | 2001-08-21 | Uop Llc | コンビナトリアル触媒反応器 |
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