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JPH04141227A - ラジアルフロー式触媒充填塔における触媒保持方法および装置 - Google Patents

ラジアルフロー式触媒充填塔における触媒保持方法および装置

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Publication number
JPH04141227A
JPH04141227A JP2265987A JP26598790A JPH04141227A JP H04141227 A JPH04141227 A JP H04141227A JP 2265987 A JP2265987 A JP 2265987A JP 26598790 A JP26598790 A JP 26598790A JP H04141227 A JPH04141227 A JP H04141227A
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JP
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catalyst
screen
radial flow
tower
cylindrical
Prior art date
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Application number
JP2265987A
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Tadayoshi Nagaoka
忠義 永岡
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Original Assignee
NAGAOKA KINMO KK
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Publication date
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Priority to EP91308974A priority patent/EP0483975A1/en
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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、石油精製プラントにおける接触改質反応塔や
アンモニア製造プラントにおけるアンモニア合成塔等に
使用されるラジアルフロー式触媒充填塔における触媒保
持方法および装置に関する。
〔従来の技術〕
石油精製プラントにおける接触改質反応塔やアンモニア
製造プラントにおけるアンモニア合成塔において、流体
と粒状触媒との接触効率を上げるためにラジアルフロ一
方式が採用されている。この方式においては、竪円筒の
触媒層に半径方向に流体を流すものであるから、円筒状
触媒層の形成が必要である。塔内において円筒状触媒層
を形成するために従来は次の２つの方法が行われてきた
。
１つの方法は、第１０図に１例を示すようにセンターバ
イブスクリーンａとスキャラッブスクリーンｂを使用す
るものである。
スキャラッブスクリーンｂは、多数のスリットＣが必要
なのと形成加工の便利さのため、主に薄板の多孔板が用
いられ、ヘコミや座屈を防ぐためにスキャラップ型に成
形されるが、それ自体では触媒充填圧を保持できないの
で反応塔ｄの塔壁に沿って設置される。センターバイブ
スクリーンａは塔内で自立構造であり、大きな触媒充填
圧（外圧）を受けるため、金網や、多孔板などのスクリ
ーンのみでは強度が不足するのでその内側に厚肉の・穴
明バイブｅが用いられ、支持母材とされる。
これらスキャラップスクリーンｂとセンターバイブスク
リーンａは塔内で別々に据え付けられ、これらの間に塔
上部より触媒が充填されその結果、塔内に円筒状触媒層
が形成される。プロセス上−射的に流体は塔上部の入口
ｆより入り、スキャラッブスクリーンｂ側より円筒状触
媒層内に入り、この触媒層内で一定の触媒反応が行われ
た後流体はセンターパイプスクリーンａ内に集められ塔
外へ導かれる。
もう１つのラジアルフロー式触媒層の形成方法は第１１
図に示すように、内筒スクリーンｇと外筒スクリーンｈ
を用いる方法である。
内筒スクリーンｇは前述方法におけるセンターバイブス
クリーンａと構造、据え付は方法はほぼ同じである。
外筒スクリーンｈはスキャラップスクリーンｂと違って
、自立構造であり、その為に補強された円筒形となって
いる。内筒スクリーンｇと外筒スラリー２６間に触媒層
を充填することにより、円筒状触媒層が形成される。
〔発明が解決しようとする課題〕
ラジアルフロー式触媒充填塔において高性能の接触反応
を得るには、流体と触媒の接触反応時間、すなわち流体
の触媒層通過距離が均一でなければならないので触媒層
は均一な円筒形状を有することが要求される。
ところがセンターバイブスクリーンとスキャラッブスク
リーンを用いる方法においては、この種の触媒層はスキ
ャラップスクリーンｂの形状により外形は星形筒状にな
っており、均一な厚さの触媒層が提供できない。
反応塔は運転時は高温、高圧が一般的反応条件であるが
、スキャラッブスクリーンｂは反応塔内壁に沿って設置
されているので、運転時の塔の熱ぼう脹、停止時の収縮
により、各スキヤシツブスクリーン間に間隙が発生し、
このため触媒が容易にスキャラップスクリーンｂの裏側
の塔壁側に人り込み、触媒作用を有効に発揮できない。
またセンターバイブスクリーンａは塔底に固定されるが
、この時ごくわずかでも傾きがあると、塔上部に於いて
は塔本体と同心円を保てなくなり、円筒状触媒層の半径
方向の均一な厚みが保てなくなる。また板に傾きがない
ように塔底に固定したとしても、運転時の塔自体の熱膨
脹や収縮により傾きが発生してしまう。このように、セ
ンターバイブスクリーンとスキャラッブスクリーンを用
いる方法によっては半径方向に均一な厚みを有する円筒
状触媒層を形成することが困難である。
他の方法である内筒スクリーンｇと外筒スクリーンｈを
用いる方法はスキャラップスクリーンを用いないので、
上記スキャラップスクリーンを用いるために生じる触媒
層の厚みの当初からの不均一は生じないが、内筒、外筒
各スクリーンを別個に塔底部に設置するので、外筒の僅
かな傾きにより内筒スクリーンｇと外筒スクリーンｈと
の間の空間によって形成される円筒状触媒層の厚さを均
一とすることが不可能となること等は前述のセンターバ
イブスクリーンとスキャラッブスクリーンを用いる場合
と同様である。したがってこの方法によっても半径方向
に均一な厚みを有する円筒状触媒層を形成することが困
難である。
またラジアルフロー式触媒充填塔においては、一定期間
の操作後、スクリーン部分の点検、補修が必要となる。
そのためにセンターパイプスクリーンとスキャラッブス
クリーンによる構造の場合も、内筒スクリーンと外筒ス
クリーンによる構造の場合も単一層の触媒層である為に
触媒全体を塔外へ抜き出さねばならない。またスクリー
ン部分の点検、補修後再び抜き出した全触媒を再度充填
し直すことが必要となる。補修作業は原則には塔内で行
わねばならない不便さがある上に、プラントの場合、こ
のような定期点検は全プラントを同時にシャフトダウン
して行われるために再稼動までに短期間の工期しか許さ
れないから多くの人手を要する。
上記のように全触媒を抜き出した後、再充填するという
ことは期間、人手がほう大となり費用がかさむばかりて
なく、高価な触媒そのものを痛め、触媒の品質を劣化さ
せることになり、反応の性能に、悪影響を及はすという
根本的な欠点がある。
本発明は、上記従来のラジアルフロー式触媒充填塔にお
ける触媒保持方法の問題点にかんがみなされたものであ
って、半径方向に均一な厚みを有する円筒状触媒層を形
成しうるとともに、スクリーン部分の点検、補修を短期
間、低コストで行うことができ、触媒の劣化を生じるお
それがない充填方法を採るラジアルフロー式触媒充填塔
における触媒保持方法および装置を提供しようとするも
のである。
〔課題を解決する手段および作用〕
上記目的を達成する本発明のラジアルフロー式触媒充填
塔における触媒保持装置は、円筒をラジアルフロー式触
媒充填塔の上部または下部から搬入、搬出が可能な大き
さの横断面を有する複数のセグメント部分に該円筒の軸
方向面に沿って分割した形状を有し、流体入口側と流体
出口側にそれぞれスクリーンを設けた触媒容器に触媒を
充填し、該複数の該触媒容器を組立後の形状が全体とし
て円筒状になるようにラジアルフロー式触媒充填塔内に
組立てたことを特徴とするものである。
本発明の装置によれば、各触媒容器は流体入口側と流体
出口間の触媒層の厚みは所定の均一厚みを有し、各触媒
容器を設置する際に僅かな傾きが生じたとしてもこの均
一厚みは影響を受けない。
触媒充填塔の上部から注入された流体は各触媒容器の流
体人口側のスクリーンから触媒容器内に入り均一な厚み
の触媒層を通過して流体出口側のスクリーンから塔外へ
導かれる。
また上記目的を達成する本発明のラジアルフロー式触媒
充填塔における触媒保持方法は、円筒を、ラジアルフロ
ー式触媒充填塔の上部または下部から搬入、搬出が可能
な大きさの横断面を有する複数のセグメント部分に該円
筒の軸方向面に沿って分割した形状を有し、流体入口側
と流体出口側にそれぞれスクリーンを設けた触媒容器に
触媒を充填し、該複数の該触媒容器を該ラジアルフロー
式触媒充填塔の上部または下部から搬入して、組立後の
形状が全体として円筒状になるようにラジアルフロー式
触媒充填塔内に組立てることによって円筒状の触媒層を
形成し、スクリーンを点検または補修する際は、点検ま
たは補修が必要な触媒容器のみを該上部または下部から
搬出し、点検または補修することを特徴とするものであ
る。
本発明の方法によれば、予め触媒充填塔の外で触媒を充
填しておいた各触媒容器を触媒充填塔の上部または下部
から搬入して塔内で円筒状に組立てることにより、半径
方向に均一の厚みを有する円筒状の触媒層が形成される
。運転中触媒充填塔の上部から注入された流体は各触媒
容器の流体入口側のスクリーンから触媒容器内に入り均
一な厚みの触媒層を通過して流体出口側のスクリーンか
ら塔外へ導かれる。スクリーンを点検または補修する際
は、点検または補修が必要な触媒容器のみを塔外へ搬出
し点検、補修を行い、他の触媒容器は塔内に設置したま
ま残される。
〔実施例〕
以下添付図面を参照して本発明の実施例につぃて説明す
る。
第１図〜第４図は本発明にかかる触媒保持装置の１実施
例を示す。第１図はラジアルフロー式触媒充填塔内にお
いて触媒容器を円筒状に組立てた状態を模式的に示す斜
視図である。
ラジアルフロー式触媒充填塔１は上方に接触反応を行う
べき流体の入口２を、下方に接触反応を終了した流体の
出口３を備えている。
触媒容器４は、円筒を、触媒充填塔１の流体人口２から
搬入、搬出が可能な大きさの横断面を有する複数のセグ
メント部分に該円筒の軸方向面に沿って分割した形状を
有する筒状の容器で、第２図に示すように、流体入口側
の周面（外周面）には外側スクリーン５が、また流体出
口側の周面（内周面）には内側スクリーン６がそれぞれ
張られている。またスクリーン５，６を連結する両側部
には側板７，８か設けられている。触媒容器４の底部は
底板９て閉じられ、頂面は触媒充填後開閉可能な蓋板１
０で閉じられるようになっている。
各スクリーン５，６は第３図に示すように水平方向のサ
ポートロット１１に縦方向のウェッジワイヤ１２を溶接
してなるものである。
この触媒容器を使用して円筒状触媒層を形成するには、
まず、予め塔の外で各触媒容器４内に触媒を充填し、蓋
板１０を閉じた後、各触媒容器４を塔の流体人口２から
塔内にクレーンで吊下げる等の方法により搬入し、台座
１３上の所定の位置に外側スクリーン５が外側を、また
内側スクリーン６が内側を向くように載置する。台座１
３と触媒容器４の底板のいずれか一方に凸起を他方に四
部を設けておいて嵌合させるようにするとよい。
また隣接する各触媒容器４は側板７どうしが相接するよ
うに隙間なく配置する。このようにして組立後の形状が
全体として円筒状になるように複数の触媒容器を塔内で
組立てることによって円筒状の触媒層１４が形成される
。なお、３０は接触充填塔１の内壁と触媒容器４の外周
面との間に間隔を保つためのスペーサである。
運転中は、触媒充填塔１の流体人口２から注入された流
体は、第４図の平面図に示すように、円筒状に配置され
た各触媒容器４の流体人口側のスクリーン５から矢印の
方向に触媒容器４内に入り、均一な厚みに形成された円
筒状触媒層１４を通過して触媒との接触反応が行われた
後、流体出口側のスクリーン６を通って内側の円筒状に
形成された通路１５に入り塔の流体出口３から塔外へ導
かれる。
触媒容器４のスクリーン５．６を点検または補修する際
は、点検または補修が必要な１または複数の触媒容器４
のみをクレーン等により吊上げて塔外に搬出し、必要な
点検、補修を行った後塔内の元の位置に戻す。他の触媒
容器４は塔内に設置したまま残される。
〔変更例〕
上記実施例は、半径方向に一層の触媒容器４を円筒状に
配置して円筒状触媒層を形成するように構成されている
が、触媒容器４はこれに限らず、第５図に示すように中
間スクリーン５５を設けることによって触媒容器４を半
径方向に２層に配置するようにしても良く、さらに３層
以上の多層構造としてもよい。
またスクリーン５，６も第３図に示す構成に限らず、第
６図に示すように、縦方向の補強部材１６を適宜の箇所
に設けるようにしてもよい。またスクリーン５．６のワ
イヤ１２は図示のウェッジワイヤに限らず４角形、円形
等地の断面形状のものでもよい。またスクリーン５．６
としてはワイヤを用いるものに限らず、金網、多孔板等
地のタイプのスクリーンを用いてもよい。
上記実施例の触媒容器４は触媒固定床型のラジアルフロ
ー式触媒充填塔に使用されるものであるが、本発明は触
媒移動床型のラジアルフロー式触媒充填塔にも適用する
ことができる。触媒移動床型の場合は触媒は触媒の入口
から出口に向って常時移動するから、触媒容器はこのよ
うな触媒の移動が可能な構造を有することが必要である
。第７図は触媒移動床型の触媒容器２４の１例を示す。
触媒容器２４は第２図に示す触媒容器４と同様に外側ス
クリーン２５、内側スクリーン２６、側板２７．２７を
備えている。また底部にはジョーゴ型の触媒出口部２８
が形成されており、頂部にはノズル型の触媒入口部２９
が形成されている。複数の触媒容器２４を円筒状に組立
てて円筒状触媒層を形成することは固定触媒床型の実施
例と同様であるが、移動触媒床型の場合、運転中触媒は
触媒入口部２９に接続された管路を通って触媒入口部２
９から除々に触媒容器２４内に入り、触媒容器２４中を
下降して触媒出口部２８から容器外に抜取られる。
そして触媒入口部２９からは常に新しい触媒か容器内に
補充されるようになっている。
上記実施例においては、複数の同一横断面形状の触媒容
器４を円筒状に配置した例を示したが、これに限らず、
たとえば第８図に示すように、異る横断面形状の２Ｎ類
の触媒容器３４．３５を円筒状に組合せたものでもよい
。また上記実施例においては、各触媒容器は完全な放射
状の流体通路を形成するように構成されているが、これ
に限らず、斜め方向に放射状の流体通路が形成されるも
の等地の形状のものであっても、実質的に均一な厚みの
触媒層が形成されるものであればよい。
上記実施例においては、触媒容器４は長手方向に一本の
筒体からなるものであるが、これに限らず、他９図（ａ
）　、　（ｂ）に示すように、長手方向に複数部分に分
割したものでもよい。このようにすれば触媒容器の搬入
、搬出が容易となる。また上記実施例においては、触媒
容器を塔の上部から搬入、搬出するようにしているが、
塔の下部に設けたマンホールから搬入、搬出するように
してもよい。
上記実施例においては、触媒容器４は両側面に側板７，
７が設けられており、この構成は外側スクリーン５から
内側スクリーン６に向う流体の規則正しい流れを形成す
る上に有効であり好ましいが、これに限らず、必要に応
じ側板の一部または全部をスクリーン構造とすることも
できる。
また外周面、内周面の全面をスクリーンにするのではな
く一部にとどめ、流体の接触通過距離を長くすることも
できる。さらに、蓋板１０、底板９をスクリーンとし、
その他の部分を板とじて接触の距離を最大にすることも
できる。
〔発明の効果〕
以上から明らかなように、特許請求の範囲記載の触媒保
持装置の構成により次の効果が生じる。
（１）各触媒容器は流体入口側と流体出口側の触媒層の
厚みは所定の均一厚みを有し、各触媒容器を設置する際
に僅かに傾きが生じたとしてもこの均一厚みはなんら影
響を受けない。
（２）プラント操業中の運転、停止のくり返しによる熱
ぼう張、収縮の影響は触媒容器そのもので受けるので触
媒層厚みの均一性が阻害されることはない。かりに充填
筒の内側スクリーンと外側スクリーンの面積の違いによ
り熱膨脹の際に円筒状触媒層の厚みが運転初期と異った
としても、各触媒容器は同じ構造になっているのでその
異り方も均一となり、全体の円筒状触媒層の厚みはなお
均一性を維持することができる。また触媒充填塔と触媒
容器との熱膨脹、収縮が異ったとしても触媒層厚みは影
響を受けない。このようにして本発明によればいかなる
場合でも均一層厚の円筒状触媒層が形成される。
（３）各触媒容器は塔内で全体で円筒状触媒層を形成す
るように組立てられ一体化された構造となっており非常
に頑丈な塔内構造物を形成し、塔内の高温、高圧下の過
酷な運転条件にも耐える構造となっている。したがって
従来の内筒と外筒が別々に設置されている構造よりもは
るかに高い性能を発揮することができ、触媒保持装置の
寿命も長い。
（４）隣り合う触媒容器間は側板により完全にシールさ
れた構造をとるので、流体の偏流またはバイパスは生じ
ない。流体の流れは側板で規制された触媒容器内を規則
正しい流れと、なって流れ、均一な触媒層内で高性能な
接触反応を実現する。
従来の方法では流体の流れを規制するものがない為、偏
流や乱流を防止できず従って高性能な接触反応を期待す
ることができない。
また特許請求の範囲記載の触媒保持方法により次の効果
を生じる。
（１）定期点検時に於いては、スクリーン部分を点検す
るために全触媒を塔外へ抜き出す作業は全く必要とせず
、点検が必要と思われる個々の触媒容器のみを塔外に取
り出し、点検自体も従来とことなり、触媒容器から触媒
を抜出すことなく行うことができる。そして触媒容器の
スクリーン部分に補修が必要な時はその触媒容器のみ触
媒を抜き去り、補修を行い、再度触媒を再充填するとい
う簡単な作業と日数で行うことができる。
更に定期点検前にスペア−の触媒容器を用意しておき、
点検が必要な触媒容器と交換すれば、プラントの再操業
は極めて早く行うことができる。
（２）操業前の初期の触媒充填作業は、本発明の方法に
よる場合、触媒容器ごとの少量の触媒充填作業となり、
触媒を痛めず、しかもその充填密度の調整も容易に行え
る長所を有する。従来の方法では操業前の触媒充填時に
その作業が大がかりになるため一部の触媒はすでに痛め
られた状態で充填される。
定期点検時では前述の如〈従来の方法と本発明による方
法とでは触媒の取扱い方法に著るしい差があり、本発明
によれば点検時に触媒を痛めることは極めて少い。
従って、本発明による方法では従来法に比べて、均一な
円筒状触媒層を形成しうるだけでなく、触媒の品質の劣
化を防止し、触媒による接触反応の性能自体も大巾に改
善されるという画期的な効果をもたらす。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明の触媒保持装置の１実施例を模式的に示
す斜視図、第２図は触媒容器の１例を示す斜視図、第３
図は触媒容器のスクリーンを示す部分斜視図、第４図は
第１図の装置の横断面図、第５図は他の実施例の横断面
、第６図は触媒容器のスクリーンの他の例を示す部分斜
視図、第７図は触媒容器の他の例を示す斜視図、第８図
は触媒容器の配列の１変更例を示す図、第９図は触媒容
器の変更例を示す図、第１０図および第１１図は従来の
触媒保持装置の例を示す斜視図である。 ラジアルフロー式触媒充填塔、 ４・・・触媒層 器、 ５・・・流体人口側のスフ リーン、 ６・・・流体出口 側のスクリーン。

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. （１）円筒をラジアルフロー式触媒充填塔の上部または
    下部の入口から搬入、搬出が可能な大きさの横断面を有
    する複数のセグメント部分に該円筒の軸方向面に沿って
    分割した形状を有し、流体入口側と流体出口側にそれぞ
    れスクリーンを設けた触媒容器に触媒を充填し、該複数
    の該触媒容器を組立後の形状が全体として円筒状になる
    ようにラジアルフロー式触媒充填塔内に組立てたことを
    特徴とするラジアルフロー式触媒充填塔における触媒保
    持装置。
  2. （２）前記触媒容器は前記各スクリーンを連結する両側
    面にそれぞれ側板が設けられている請求項（１）記載の
    触媒保持装置。
  3. （３）円筒を、ラジアルフロー式触媒充填塔の上部また
    は下部から搬入、搬出が可能な大きさの横断面を有する
    複数のセグメント部分に該円筒の軸方向面に沿って分割
    した形状を有し、流体入口側と流体出口側にそれぞれス
    クリーンを設けた触媒容器に触媒を充填し、該複数の該
    触媒容器を該ラジアルフロー式触媒充填塔の上部または
    下部から搬入して、組立後の形状が全体として円筒状に
    なるようにラジアルフロー式触媒充填塔内に組立てるこ
    とによって円筒状の触媒層を形成し、スクリーンを点検
    または補修する際は、点検または補修が必要な触媒容器
    のみを該上部または下部から搬出し、点検または補修す
    ることを特徴とするラジアルフロー式触媒充填塔内にお
    ける触媒保持方法。
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