JP7102429B2 - 混合デバイスを備えるマルチベッド触媒反応器 - Google Patents
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Description
本発明の特徴
上流の触媒ベッドから流体を収集するための収集セクション内に配置される収集手段と、
収集した流体を混合するための、床、天井、ならびに内壁および外壁を備える混合セクション内に配置される混合手段と、
混合した流体を下流の触媒ベッドまで排出するための排出セクション内に配置される排出手段と、
を備え、
混合デバイスがドーナツ形状を有し、収集セクション、混合セクション、および排出セクションが、反応器の円形断面の中心部の外側に配置され、上記混合手段が、第1の端部および第2の端部を有する案内羽根、または第1の端部および第2の端部を有する案内傾斜面を備えるか、あるいは上記案内羽根および上記案内傾斜面を備える。
・流体を収集するために、上側の触媒ベッドからの流体の流れの断面領域を、反応器の断面領域内において、反応器の概略円形断面領域の120°~360°の扇形の径方向において外側の3分の1の中に配置される収集セクションへと絞るステップと、
・収集した流体を少なくとも1つの接線方向に流すステップと、
・反応器の円形断面の中心部の外側に配置される混合セクション内で流体が少なくとも1つの接線方向に流れる間において混合手段により流体を混合するステップであって、混合手段が、案内羽根または案内傾斜面を備えるか、あるいは案内羽根および案内傾斜面を備える、ステップと、
・反応器の円形断面の中心部の外側に配置される排出セクション内で流体が少なくとも1つの接線方向に流れる間において流体を下側の触媒ベッドへと排出するステップと
を含む。
02 円形外側リム
03 混合セクション
04 排出セクション
05 反応器の円形断面の中心部
06 チャンネル
07 円弧分割壁
08 スピリング・ブリム
09 案内羽根
10 案内傾斜面
マルチベッド触媒反応器のための混合デバイス内で、螺旋構造(案内羽根および案内傾斜面)が混合デバイスの混合セクションの外壁および床の内側に沿うように配置される。すべて25mmの高さの、外壁に沿う24個の案内傾斜面および床に沿う12個の案内羽根が、混合デバイス内に配置される。
・「乱雑な」入口流れを理由として、混合セクション・チャンネルに入るところで、流体の液相の排出が観測される。
・さらに、すぐに、混合セクション内で、液体が混合セクションの天井および床の両方に近くに分配され始める。
・さらに、混合セクションの円に沿って約220°にわたって、混合セクションの端部に向かって、液相の良好な部分(good fraction)が混合セクションの断面領域全体へと分配され、これが良好な分散を示している。
・結果:90~100%の濃度で捕捉された液体フラクションが、案内羽根および案内傾斜面を有さない混合器の35.8%から、本事例での24個の案内傾斜面および12個の案内羽根を用いる場合の6.8%まで低減される。
Claims (26)
- 円筒形状を有するマルチベッド触媒反応器であって、前記反応器内の2つの触媒ベッドの間に設置される混合デバイスを備え、前記混合デバイスが、前記反応器の内壁の中に嵌合されるように適合される円形外側リムを有し、前記混合デバイスが、
上流の触媒ベッドから流体を収集するための収集セクション内に配置される収集手段と、
収集した流体を混合するための、床、天井、ならびに内壁および外壁を備える混合セクション内に配置される混合手段と、
混合した流体を下流の触媒ベッドまで排出するための排出セクション内に配置される排出手段と、
を備え、
前記混合デバイスがドーナツ形状を有し、円弧分割壁によって分割され、円弧分割壁が、混合器を、接続される3つのセクション:収集セクション、混合セクション、および排出セクション、へと分割する螺旋構造を実質的に形成し(内側に向かって螺旋状になっている)、
収集セクションが混合セクションを基準として反応器の概略円形断面領域のうちのより外側に配置され、
前記収集セクション、前記混合セクション、および前記排出セクションが、前記反応器の円形断面の中心部の外側に配置され、
マルチベッド触媒反応器内の混合デバイス以外の断面領域の残り部分が中央プレートによって閉鎖され、
前記混合手段が、第1の端部および第2の端部を有する案内羽根、または第1の端部および第2の端部を有する案内傾斜面を備えるか、あるいは前記案内羽根および前記案内傾斜面を備え、
前記案内羽根および案内傾斜面がプレート形状であり、
前記案内羽根が、流れ方向で見て、前記収集セクションから前記排出セクションまでの内向きの進行経路を有し、
案内羽根の第1の端部が混合セクションの外壁に隣接するように配置され、案内羽根の第2の端部がさらに内側に位置することにより、案内羽根が内向きの進行経路を有し、
前記案内傾斜面が、流れ方向で見て、前記収集セクションから前記排出セクションまでの上向きの進行経路を有し、
案内傾斜面の第1の端部が混合デバイスの床に隣接するように配置されて対して案内傾斜面の第2の端部が混合デバイスの天井の方へとさらに上方に配置されることにより、案内傾斜面が上向きの進行経路を有する、
マルチベッド触媒反応器。 - 前記混合セクションの前記床が前記案内羽根を備える、請求項1に記載の、混合デバイスを備える、円筒形状を有するマルチベッド触媒反応器。
- 前記混合セクションの前記外壁が案内傾斜面を備える、請求項1または2に記載の、混合デバイスを備える、円筒形状を有するマルチベッド触媒反応器。
- 前記混合セクションの前記天井が案内羽根を備える、請求項1~3のいずれか一つに記載の、混合デバイスを備える、円筒形状を有するマルチベッド触媒反応器。
- 前記内向きの進行経路が前記案内羽根の長さに対して1:2未満である、請求項1~4のいずれか一つに記載の、混合デバイスを備える、円筒形状を有するマルチベッド触媒反応器。
- 前記上向きの進行経路が前記案内羽根の長さに対して1:2未満である、請求項1~5のいずれか一つに記載の、混合デバイスを備える、円筒形状を有するマルチベッド触媒反応器。
- 前記案内羽根が、前記混合セクションの断面幅の3分の1未満の高さを有する、請求項1~6のいずれか一つに記載の、混合デバイスを備える、円筒形状を有するマルチベッド触媒反応器。
- 前記案内傾斜面が、前記混合セクションの断面高さの3分の1未満の高さを有する、請求項1~7のいずれか一つに記載の、混合デバイスを備える、円筒形状を有するマルチベッド触媒反応器。
- 前記案内羽根および前記案内傾斜面が0.25mmから4mmの間の厚さを有するプレートから作られる、請求項1~8のいずれか一つに記載の、混合デバイスを備える、円筒形状を有するマルチベッド触媒反応器。
- 各案内羽根の前記第1の端部が前記混合セクションの前記外壁に隣接するように配置され、各案内羽根の前記第2の端部が前記混合セクションの前記内壁に隣接するように配置される、請求項1~9のいずれか一つに記載の、混合デバイスを備える、円筒形状を有するマルチベッド触媒反応器。
- 各案内傾斜面の前記第1の端部が前記混合セクションの前記床に隣接するように配置され、各案内傾斜面の前記第2の端部が前記混合セクションの前記天井に隣接するように配置される、請求項1~10のいずれか一つに記載の、混合デバイスを備える、円筒形状を有するマルチベッド触媒反応器。
- 前記案内羽根の数が2~200である、請求項1~11のいずれか一つに記載の、混合デバイスを備える、円筒形状を有するマルチベッド触媒反応器。
- 前記案内傾斜面の数が2~200である、請求項1~12のいずれか一つに記載の、混合デバイスを備える、円筒形状を有するマルチベッド触媒反応器。
- 前記混合デバイスの前記外側リムが反応器壁の一体化される部分である、請求項1~13のいずれか一つに記載の、混合デバイスを備える、円筒形状を有するマルチベッド触媒反応器。
- 前記収集セクション、前記混合セクション、および前記排出セクションが、前記反応器の前記円形断面領域の3分の1で前記中心部の外側に配置され、前記反応器の前記円形断面領域の半分で前記中心部の外側に配置される、請求項1に記載の、混合デバイスを備える、円筒形状を有するマルチベッド触媒反応器。
- 前記収集手段、前記混合手段、および前記排出手段が、水平方向において、1つのセクションを別のセクションから分割するかまたは1つのセクションを前記反応器の前記円形断面の前記中心部から分割する円弧分割壁を備えるチャンネルを備える、請求項1~15のいずれか一つに記載の、混合デバイスを備える、円筒形状を有するマルチベッド触媒反応器。
- 前記混合デバイスが、収集した流体に急冷流体を加えるための急冷入口をさらに備え、前記急冷入口が前記収集セクション内に配置される、請求項1~16のいずれか一つに記載の、混合デバイスを備える、円筒形状を有するマルチベッド触媒反応器。
- 前記収集セクションが、前記排出セクションを基準として前記反応器の上流側の一定の軸方向高さに配置される、請求項1~17のいずれか一つに記載の、混合デバイスを備える、円筒形状を有するマルチベッド触媒反応器。
- 前記収集セクションが前記混合セクションを基準として前記反応器の概略円形断面領域のうちのより外側に配置され、前記混合セクションが前記排出セクションを基準として前記反応器の概略円形断面領域のうちのより外側に配置される、請求項1~17のいずれか一つに記載の、混合デバイスを備える、円筒形状を有するマルチベッド触媒反応器。
- 前記収集セクション、前記混合セクション、および前記排出セクションの各々が、前記反応器の前記概略円形断面領域のうちの少なくとも120°の扇形の中に配置される、請求項19に記載の、混合デバイスを備える、円筒形状を有するマルチベッド触媒反応器。
- 前記排出手段が、前記流体の液相のための流出縁部を提供する内側円弧分割壁を備える、請求項1~20のいずれか一つに記載の、混合デバイスを備える、円筒形状を有するマルチベッド触媒反応器。
- 前記混合デバイスが、前記反応器の触媒ベッド支持体の一体化される部分を形成する、請求項1~21のいずれか一つに記載の、混合デバイスを備える、円筒形状を有するマルチベッド触媒反応器。
- 前記混合デバイスが、前記反応器の軸方向を基準として、1m未満の高さを有する、請求項1~22のいずれか一つに記載の、混合デバイスを備える、円筒形状を有するマルチベッド触媒反応器。
- 触媒反応器の上側の触媒ベッドと下側の触媒ベッドとの間で円筒形状を有するマルチベッド触媒反応器の内側を流れる、気相および液相を含む流体を混合する方法であって、前記方法が、前記反応器内にあるドーナツ形状の混合デバイス内で実施され、前記ドーナツ形状の混合デバイスが前記反応器の内壁の中に嵌合されるように適合される円形外側リムを有し、
前記混合デバイスが円弧分割壁によって分割され、円弧分割壁が、混合器を、接続される3つのセクション:収集セクション、混合セクション、および排出セクション、へと分割する螺旋構造を実質的に形成し(内側に向かって螺旋状になっている)、
収集セクションが混合セクションを基準として反応器の概略円形断面領域のうちのより外側に配置され、
マルチベッド触媒反応器内の混合デバイス以外の断面領域の残り部分が中央プレートによって閉鎖され、
前記方法が、
前記流体を収集するために、上側の触媒ベッドからの流体の流れの断面領域を、前記反応器の断面領域内において、前記反応器の概略円形断面領域の120°~360°の扇形の径方向において外側の3分の1の中に配置される収集セクションへと絞るステップと、
収集した流体を少なくとも1つの接線方向に流すステップと、
前記反応器の円形断面の中心部の外側に配置される混合セクション内で流体が少なくとも1つの接線方向に流れる間において混合手段により流体を混合するステップであって、前記混合手段が、案内羽根または案内傾斜面を備えるか、あるいは案内羽根および案内傾斜面を備える、ステップと、
前記反応器の円形断面の前記中心部の外側に配置される排出セクション内で流体が少なくとも1つの接線方向に流れる間において流体を前記下側の触媒ベッドへと排出するステップと
を含む、方法。 - 硫黄および窒素の変換(HDS/HDN);オレフィンの水素化および芳香族化合物の水素化、金属除去、酸素変換、ならびに水素化分解のための、請求項1~23のいずれか一つに記載の、混合デバイスを備える、円筒形状を有するマルチベッド触媒反応器の使用。
- 前記混合セクションが排出セクションを基準として反応器の概略円形断面領域のうちのより外側に配置される、請求項1~23のいずれか一つに記載の、混合デバイスを備える、円筒形状を有するマルチベッド触媒反応器。
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