JPH0214733A - 触媒充▲填▼方法 - Google Patents

触媒充▲填▼方法

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JPH0214733A
JPH0214733A JP16557888A JP16557888A JPH0214733A JP H0214733 A JPH0214733 A JP H0214733A JP 16557888 A JP16557888 A JP 16557888A JP 16557888 A JP16557888 A JP 16557888A JP H0214733 A JPH0214733 A JP H0214733A
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    • B01J8/00Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes
    • B01J8/0015Feeding of the particles in the reactor; Evacuation of the particles out of the reactor
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    • B01J8/0015Feeding of the particles in the reactor; Evacuation of the particles out of the reactor
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  • 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。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は触媒充填方法に係り、石油精製設備や化学工業
設備などの反応塔に触媒を充填する作業等に利用できる
〔従来、の技術〕
従来より、石油精製や化学工業等においては、各種反応
のために触媒が利用されており、その利用にあたっては
、例えば粒状に形成された触媒を円筒状等の反応塔に充
填しておき、この反応塔内に原料油、反応液、ガスある
いはこれらの昆合勿等を通過させて触媒表面に接触させ
ることが一般的である。
このような反応塔においては、内部に充填された触媒に
部分的な粗密があると、反応塔内に通される原料油等が
密度の粗い部分のみを通過するため、負荷の集中により
当該部分の触媒活性が急速に低下し、他の部分が正常で
あっても反応塔として充分な性能が得られなく入り、ま
た短期間で触媒の交換を行う必要が生じる。このため、
充填される触媒の密度をなるべく均一にすることが必要
である。
これらの触媒の充填にあたっては、作業員が反応塔内に
入り、可撓性パイプ等を用いて触媒を散布し、均一にな
らすことが一般的であった。しかし、このような方法で
は作業効率が低いうえ、閉鎖された反応塔内での作業で
あり、触媒の微細粉粒が多量に発生するなど、作業員の
安全性や衛生面に問題がある。このため、近年では、外
部からの操作により安全かつ能率よい触媒充填作業が行
えるように、反応塔内に吊下げ支持された回転円板に上
方から粒状触媒を供給し、遠心力により周囲に飛散させ
る形式の触媒充填装置が多数開発されている。
ところで、このような触媒充填装置においては、一般に
、円板から落下する触媒が環状の軌跡を描いて散布され
、当該部分の密度が他の部分より高くなる。このため、
−様な充填を行うためには触媒の落下軌跡の半径を定常
的に変化させる必要があり、例えば回転円板の高さや回
転数を定常的に変化させて触媒が描く環状の軌跡の径を
加減するといった煩雑な操作が行われている。
これに対し、円板に代えて長円形等の分配板を用い、そ
の表面を径方向に沿って複数の分配路を形成し、各分配
路の径寸法を互いに異なる寸法に形成した触媒充填装置
がある(特開昭61−141923号公報参照)、この
触媒充填装置においては、各分配路から散布される触媒
が多数の同心円状の軌跡を描くため、回転数を制御する
ことにより広範囲に−様な散布が可能であり、他の回転
円板式の触媒充填装置に比べて操作が簡単なうえ均一な
触媒充填を極めて効率よく行うことができる。
〔発明が解決しようとする課題〕
ところで、前述のような同心円状の触媒散布を行う触媒
充填装置においては、最外周の落下軌跡を適度に維持さ
れていれば良好な触媒充填が行える。しかし、落下軌跡
半径は分配板の回転数や触媒の落下高さ(反応塔の触媒
保持面またはその上に堆積した触媒の表面からの分配板
の高さ)に応じて変化するものであり、最外周の落下軌
跡半径が反応塔の内径を大きく越える場合には充填され
る触媒は内壁面に沿って密になり、逆に内径より小さい
場合には内壁面に沿った部分が粗になる。
このため、最適な充填状態を実現するにあたっては反応
塔の内径および落下高さに応じて分配板の回転数を制御
する必要がある。
ところが、落下軌跡半径は触媒の大きさ、形状、重さ等
に応じても変化するものであり、これらの多様な因子を
考慮したうえで最適回転数を決定することは容易ではな
い。また、触媒の落下高さは充填の進行に伴って変化す
るため、散布中にも作業経過に応して随時分配板の回転
数を変化させる必要がある。このため、設定にあたって
は熟練した技術者等が必要となるほか、変動因子が多数
あることから条件設定の再現性に難があり、同一条件で
の充填作業の繰返しを行う場合であっても再度煩雑な設
定を行う必要が生じることもあった。
しかも、最適な条件設定を決定する方法として未だ決定
的なものはなく、どのような状態値を判断材料にするか
についても不明な点が多く、確実かつ最適な触媒充填を
行える方法の開発が望まれていた。
本発明の目的は、触媒充填の作業を省力化でき、均一な
充填が得られるとともに、作業にあたっての設定が簡単
で再現性が高く、設定変更にも容易に対応することが可
能な触媒充填方法を提供することにある。
〔課題を解決するための手段) 本発明は、中央部に触媒落下部と径方向のリブで仕切ら
れた径方向の長さが異なる複数の触媒分配部とを有する
分配板を反応塔内で回転させ、この分配板の上方に配置
された触媒供給管から分配板に触媒を供給し、供給され
た触媒を前記触媒分配部により周囲に散布するとともに
前記触媒落下部により下方に落下させて反応塔内に触媒
を充填する方法として、前記触媒、分配板および反応塔
の条件を予め設定しておき、任意時点での触媒の落下高
さに応じて最適な触媒充填が得られる分配板の最適回転
数を演算し、算出された最適回転数に従って分配板の回
転数をtldJ御することにより触媒充填方法を構成し
たものである。
ここで、最適回転数の演算にあたっては、試行実験等に
基づいて前記触媒、分配板および反応塔の条件と触媒の
落下高さとを関数としてまとめておき、充填作業にあた
って設定される条件データおよび現時点での落下高さデ
ータに応じて最適回転数を逐次演算する方法が採用でき
る。
また、予め各条件毎に落下高さ一最適回転数の関数を演
算しておき、これらの関数の一つを設定される条件デー
タに基づいて選択し、落下高さデータに応じた最適回転
数を演算してもよい。
さらに、予め各条件および落下高さ毎に最適回転数を演
算してデータテーブルとしてまとめておき、その中から
設定される条件データおよび現時点での落下高さデータ
に合致するものを選択する方法も採用できる。
〔作用〕
このように構成された本発明においては、充填作業を行
うにあたって使用する触媒、分配板および反応塔の条件
を設定しておき、作業を開始するにあたり反応塔内の触
媒保持面からの分配板の高さを落下高さとして最適回転
数を算出し、この最適回転数で分配板を回転させて充填
作業を行う。
作業中は、触媒保持面の上に堆積した触媒の表面の高さ
を検出する等により現時点での落下高さを求めて最適回
転数を逐次調整し、この最適回転数に合わせて分配板の
回転数を制御することにより任意時点での最適な触媒の
充填状態を確保する。
従って、均一な充填が実現できるうえ、充填作業を自動
的に行うことができるため、人手による制mや監視を常
時行う必要をなくすとともに高い再現性を実現し、さら
に設定自体も各種データの人力により簡略化し、これら
により前記目的を達成する。
〔実施例〕
以下、本発明の一実施例を図面に基づいて説明する。
第1図には本発明の触媒充填方法に基づいて制御される
石油精製用の反応塔1が示されている。
この反応塔lは略円筒状の外殻を有し、内部には原料油
が通過可能な上部スクリーン2および下部スクリーン3
が設けられており、下部スクリーン3上には粒状の触媒
4が積載充填されている。この触媒4を充填するために
、反応塔1の上部開口部には触媒4を蓄えるホッパ5が
配置され、ホッパ5の下端には触媒4を移送する供給チ
ューブ6が連結され、供給チューブ6の下端は上部スク
リーン2の中央に支持された触媒充填装置1oに連結さ
れている。
この触媒充填装置1oは、上部スクリーン2の上面側に
配置されたモータ11により駆動される駆動軸12を備
え、駆動軸12の下端には2枚の分配板13゜14が設
けられている。これら分配板13.14の中央部の上方
には供給チエ−プロから連続する供給通路15が配置さ
れており、供給された触媒4を分配板13.14の回転
により周囲に飛散させ、下部スクリーン3上に散布して
反応塔1内への均一な充填を行うものである。
第2図に示すように、駆動軸12の下端には固定部材2
1がねし止めされ、この固定部材21の周囲には4本の
支持腕22を介して中心筒体23が支持されており、中
心筒体23の上端近傍の周面には分配板13の内周縁が
溶接固定されている。また、分配板14は中心筒体23
の周面に取付けられた4木のボルト25により吊下げら
れ、中心筒体23の下端から所定間隔をおいて分配板1
3と平行かつ同軸に支持されている。
また、中心筒体23の上端縁には下方に向かって拡開す
る円錐面24が設けられ、その下端は分配1反13の上
面に連結されており、供給通路15がらの触媒4を受け
て分配Fi13の上面に供給可能である。
また、中心筒体23内の空間により分配板13の触媒落
下部が構成され、供給通路15がらの触媒4を落下させ
て分配板14の上面にも供給可能である。
ここで、分配板13.14の上面には、それぞれ外周縁
から円錐面24の外周近傍にわたって複数のリブ31.
41が設けられており、各リプ31.41は径方向に沿
って互いに外向きに拡開するように配置され、分配板1
3.14の表面を仕切ることにより略凹形の触媒分配部
32.42が形成されている。
これらの分配板13.14は、各々駆動軸12の回転軸
線に対して点対称な略長円形に形成されており、各触媒
分配部32.42毎に径方向の長さが異なるように形成
されている。従って、分配板13.14に供給された触
媒4は、回転に伴う遠心力により各触媒分配部32.4
2の先端から周囲に飛散されるが、各触媒分配部32.
42はそれぞれ径方向の長さが異なるため、第1図に示
すように、分配板13からの触媒4Aは下部スクリーン
3の外周縁から所定幅の範囲に散布され、分配板14か
らの触媒4Bはその内側の範囲に散布される。なお、分
配板13.14は、分配板14の大径部44がそれぞれ
分配板13の小径部33に重なるように配置され、各々
から散布される触媒4A、 4Bの連続が円滑になされ
るように構成されている。
さらに、分配板14の中心部には触媒落下部としての長
孔45が設けられており、中心筒体23内から落下され
た触媒4の一部は長孔45から下方に落下するように構
成されている。従って、分配板14では散布しきれない
下部スクリーン3中心部分については長孔45からの触
媒4Cが散布され、これにより下部スクリーン3上には
触媒4が一様に散布され、反応塔1内には均一な触媒4
の充填が可能である。
第1図に戻って、反応塔1の内壁面には、下部スクリー
ン3上面から分配板14の高さにわたって高さ検出器6
1が設けられている。この高さ検出器61は圧電式ある
いは静電容量式の接触センサ等を用いて下部スクリーン
3上に堆積した触媒4の表面の高さを検知可能である。
この高さ検出器61は反応塔lの外部に設けられた制御
装置60に接続されている。この制御装置60は本発明
の触媒充填方法に基づいて触媒充填装置10の制御を行
うために第3図に示すような構成を備えている。
第3図において、制御装W60には高さ検出部62が設
けられ、この高さ検出部62は予め設定された下部スク
リーン3からの分配板14の高さHoから高さ検出器6
1で得られた表面高さHcを減算することにより触媒4
の落下高さHFを検出可能である。
この検出部62の出力は演算部63に接続されており、
演算部63には環境設定部64が接続されている。
環境設定部64は、充填作業にあたって各種環境条件の
変数を外部から設定可能であり、ここでは分配板+3.
14の形態や寸法によって定まる触媒充填値]テ10の
装置定数A、反応塔1の内径D、使用する触媒4の粒径
係数りおよび形状係数Pが設定可能である。
また、演算部63には演算式格納部65が接続されてお
り、この演算式格納部65には演算部63で用いられる
関数RIA= D+ N、P+。が記憶されている。こ
の間数RfA、。、 、1. P、 Il+  は、予
めシミュレーションあるいは実物を用いた実験データに
基づいて、前記変数A、 D、 M、 Pおよび落下高
さH4とをパラメータとして最適回転数R0を与えるよ
うに設定されたものである。
従って、演算部63は所定サイクル毎等に高さ検出部6
2からの落下高さl(yを受信するとともに、環境設定
部64から変数A、 D、 ?I、 Pを読み出し、演
算式格納部65からの関数R(A+ 9.N+ P+ 
Ml  に基づいて演算を行い、最適回転数R0を算出
可能である。
さらに、演算部63の出力は回転制御部66に接続され
、回転制御部66は触媒充填装置10のモータ11に接
続されており、このモータ11への出力Pを演算部63
から送られる最適回転数Roに応じて制御し、モータ1
1を最適回転数R0で回転させるように構成されている
このように構成された本実施例においては、次に示すよ
うな手順で充填作業を行う。
まず、制御装置60の環境設定部64において変数A、
 D、 L Pの設定を調整し、触媒充填装置10のモ
ータ11を動作させる。ここで、作業開始当初は触媒4
は充填されてないため、制御装置60は既定の分配板1
4の高さH8を落下高さH2として演算を行い、得られ
た最適回転数R0でモータ11を回転させ、モータ11
の回転により駆動軸12を介して分配板13.14が回
転される。
続いて、触媒充填装置10に供給チューブ6を通してホ
ッパ5から触媒4の供給を開始する。ここで、供給され
た触媒4は、供給通路15から分配板13、14上に送
られ、それぞれの回転に伴う遠心力により各触媒分配部
32.42の先端から略同心円状に散布されるとともに
、一部が長孔45を通して中心部分に散布され、下部ス
クリーン3上には触媒4が一様に散布される。
充填の進行に伴って表面高さH6が変化し、触、媒4の
散布も変化するが、この表面高さ■、は高さ検出器61
により随時検出されて制御装置60に送られる。制御装
置60は、高さ検出部62で表面高さ■。に応じた現時
点の落下高さHlを換算し、演算部63により、環境設
定部64からの変数A、 0. M。
Pおよび演算式格納部65からの関数R(A= Dr 
Ml P+ Mlに基づいて、新たな最適回転数R0を
演算するとともに、回転制御部66を介してモータ11
の回転を制御し、分配板13.14を最適回転数R8で
回転させて触媒4の散布状態を常時最適に維持する。
このような本実施例によれば、次に示すような効果があ
る。
すなわち、制御装置60によりモータ11および分配板
13.14の回転数を制御し、触媒4の散布状態を常に
最適に維持しておくことができるため、反応塔1内に充
填される触媒4を高さに拘らず極めて均一にすることが
できる。
また、制御l装置60による制御は、予めシミュレーシ
ヨンあるいは実物を用いた実験データに基づいて設定さ
れた関数RIA+ IllMr P−M)  に基づく
ものであり、各変数^、 D、 M、 Pおよび落下高
さH7に基づいてモータ11および分配板13.14を
常に適切な最適回転数R0で回転させることができる。
このため、同一条件での繰返し実行においても再現性が
優れており、常に最良の充填結果が確実に得られるとと
もに、従来のような熟練した技術者による調整等を省略
でき、作業を極めて簡単に行うことができる。
また、充填作業中の制御は制御装置60により全て自動
的に行わせることができるため、従来のように充填作業
中に監視や調整操作等を頻繁に行う必要がなく、著しい
省力化が可能である。
さらに、充填作業前の設定は、環境設定部64において
使用する触媒4や反応塔1、触媒充填装置10等の装置
条件に応じて変数A、 [1,L Pの設定だけでよく
、一般の作業員だけでも簡単に行うことができる。
また、異なる触媒4を用いる場合でも環境設定部64に
おいて粒径係数門および形状係数Pを変更するだけでよ
く、設定変更を掻めて迅速かつ簡単に行うことができ、
装置定数^の変更により分配板13.14の換装にも素
早く対応できるほか、内径りの変更により他の反応塔1
への適用も簡単に行うことができる。
なお、本発明は前記実施例に限定されるものではなく、
以下に示すような変形をも含むものである。
すなわち、制御装置60により行う具体的な制御手順は
関数R(Ik+ D−N、P+ Ml を用い、変数A
、 D、 M。
Pおよび落下高さH,を用いて逐次計算するものに限ら
ず、他の形式であってもよい。
例えば、第4図に示された制御装置60は、前記第3図
の制御装置60と略同様゛であるが、演算式格納部65
に代えて、演算部63には演算式選択部67が接続され
、環境設定部64はこの演算式選択部67に接続されて
いる。ここで、演算式選択部67には、予め適当な変数
^、 D、 M、 Pの組み合わせを想定し、これらを
関数R+A、D−11+ P−N)  に代入して得ら
れる関数R(Ml  が多数格納されており、環境設定
部64の設定に応じて実際の変数A、 D、 門、 P
に対応する関数R(Kl  を選択し、この関数R(M
l  および落下高さII、に基づいて演算部63で計
算を行うように構成されている。このような制御装置G
oによっても前記実施例と略同様な効果が得られるほか
、逐次全ての変数について演算する場合に比べて処理を
闇路にでき、速度も速くできる。
なお、第3図および第4図の制御装置60においては、
各々が用いる関数RIA+。+M−P、+11 および
関数RfH)  は、それぞれ任意のパラメータの範囲
毎に異−なる幾つかの関数式を連続させたものであって
もよく、実際の条件に対応してより精密な制御を行うこ
とができる。
一方、第5図に示された制御装置60も前記第3図の制
御装置60と略同様であるが、演算式格納部65に代え
て、容量の大きな記憶領域を設けてデータテーブル6日
を構成したものである。すなわち、このデータテーブル
68には、想定される変数A。
D、 M、 Pおよび落下高さIFの組み合わせ毎に、
これらの値を関数RIA+11−イー P+ Ill 
 に代入して得られる最適回転数Roが予め記憶されて
おり、演算部63は環境設定部64の設定に応じてデー
タテーブル68上の核力する最適回転数R0を読み出せ
るように構成されている。このような制御装置60によ
っても前記実施例と略同様な効果が得られるほか、制御
にあたっては数値演算を省略でき、処理をより簡略かつ
高速化できる。
なお、第5図の制御装置60においては、関数式を′利
用してデータテーブル68上の最適回転数R0を計算す
るのではなく、シミュレーションあるいは実物を用いた
実験を行って各設定毎にそれぞれ最適な回転数R6を決
定してもよく、データテーブル68の作成に手間がかか
るが、より微妙な設定をも行うことができる。
この他、前記実施例における反応塔1および触媒充填装
置10は他の形式、異なる形状、寸法等であってもよく
、反応塔1あるいは分配板13.14の数、寸法、形状
等を変更した場合には、変更点に合わせて環境設定部6
4の内径りおよび装置定数Aを変更すればよい。
なお、反応塔1のように化学反応を伴うもののみでなく
、吸着塔、吸収塔、抽出塔、洗浄塔など、粒状物の充填
される化学工業等で用いられる多くの塔頻に適用しても
よく、触媒に限らず、ダッシヒリングやゼオライト等の
固形充填物等の充填にも利用できる。
また、制御装置60が利用する高さ検出器61は、前記
実施例のような棒状のものに限らず、ポイント式のセン
サ等を反応塔1の内壁面の異なる高さ位置に多点配置し
てもよい、なお、センサの形式としては、接触式に限ら
ず、光学式や音響(超音波)式等を利用してもよく、要
するに下部スクリーン3上に堆積した触媒4の表面高さ
を検知可能であればよい。
さらに、モータ11の回転制御にあたっては、例えば3
〜lO分程度の所定間隔毎に回転方向を逆転させてもよ
い。ここで、分配板13.14は略長円形に形成され、
正逆何れの方向に回転させても同様な散布動作が行える
ものであり、散布される触媒4の堆積方向を交互にして
より均一な充填が行えるうえ、正逆を切換えることによ
り触媒分配部32゜42の一側に触媒4が付着するとい
った不都合を防止することも可能である。なお、モータ
11の回転の切換えは所定時間毎に行うのではなく、制
御装置60による回転数調整の際毎に行うとしてもよい
なお、前記実施例では、触媒表面高さの一点を検知して
分配板の回転数を制御したが、具体的な制御内容は前記
実施例に限るものではなく、制御対象としては前記実施
例と同様な分配板の回転数の制御に加え、触媒の供給量
(速度)を制御してもよい、また、触媒表面高さの検知
にあたっては、複数個所の高さの検知により触媒表面の
凹凸状態形状に対応して回転数、あるいは回転数と触媒
供給量とを制御してもよい0例えば、触媒の表面状態が
凹すなわち外周が***している場合、中心部ないし中間
部の凹状部分の径を基準として自動制御し、逆に表面が
凸の場合、外周部およびその近傍に選択的に分配できる
ように自動制御することにより、触媒表面のレヘルをよ
り均一にすることが望ましい。
〔発明の効果〕
以上に述べたように、本発明の触媒充填方法によれば、
触媒充填の作業を省力化でき、均一な充填が得られると
ともに、作業にあたっての設定が簡単で再現性が高く、
設定変更にも容易に対応することができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一実施例を示す構成図、第2図は前記
実施例で用いた分配板を示す上面図、第3図は前記実施
例で用いた制御装置を示すブロック図、第4図および第
5図はそれぞれ前記実施例に利用可能な制御装置を示す
ブロック図である。 l・・・反応塔、4・・・触媒、lO・・・触媒充填装
置、11・・・モータ、6.15・・・触媒供給管であ
る供給チューブおよび供給通路、13.14・・・分配
板、23.45・・・触媒落下部である中心筒体および
長孔、31.41・・・リブ、32.42・・・触媒分
配部、60・・・制御装置、61・・・高さ検出器、6
2・・・高さ検出部、63・・・演算部、64・・・環
境設定部、65・・・演算式格納部、66・・・回転制
御部、67・・・演算式選択部、68・・・データテー
ブル。 出願人 出光エンジニアリング株式会社代理人 弁理士
 木下 實三(ほか2名)61・・・・・・・属り咬±
8 第 図 23.45・・・触謀溶下郁1り中I上筒体あ・よL5
驚孔31.41・・・リプ 32.42・・・触嬉介配邪 第 図 6o・・・愉御特工 62・−lド椎出舒 63・・・濱11a Cし−・・・ 王′#撹1又′L!1l165・・・演
算■藉調部 66 ・ oastrtms

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)中央部に触媒落下部と径方向のリブで仕切られた
    径方向の長さが異なる複数の触媒分配部とを有する分配
    板を反応塔内で回転させ、この分配板の上方に配置され
    た触媒供給管から分配板に触媒を供給し、供給された触
    媒を前記触媒分配部により周囲に散布するとともに前記
    触媒落下部により下方に落下させて反応塔内に触媒を充
    填する方法において、前記触媒、分配板および反応塔の
    条件を予め設定しておき、任意時点での触媒の落下高さ
    に応じて最適な触媒充填が得られる分配板の最適回転数
    を演算し、算出された最適回転数に従って分配板の回転
    数を制御することを特徴とする触媒充填方法。
  2. (2)特許請求の範囲第1項において、前記分配板の回
    転方向を正逆切換えることを特徴とする触媒充填方法。
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