(57)【要約】【課題】触媒ペレットを反応器に所定の嵩密度で一様に充填できるように形状や寸法を定めて反応器での反応性の低下を抑え、一様に充填するための装置を不要にする。【解決手段】柱状の触媒ペレットの軸直角方向の断面形状を楕円形（長円形や卵形を含む広い意味での楕円形）にし、楕円の長径を２ａ、短径を２ｂとすると、長短軸比ａ／ｂを、１．０＜ａ／ｂ≦２．０に設定する。【選択図】図５
2019051509.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
柱状の触媒ペレットであって、
軸直角方向の断面形状が楕円形であることを特徴とする触媒ペレット。
【請求項２】
請求項１において、
上記楕円形の長径を２ａ、短径を２ｂとすると、
１．０＜ａ／ｂ≦２．０
であることを特徴とする触媒ペレット。
【請求項３】
請求項２において、
１．２≦ａ／ｂ≦１．８
であることを特徴とする触媒ペレット。
【請求項４】
請求項３において、
１．４≦ａ／ｂ≦１．６
であることを特徴とする触媒ペレット。
【請求項５】
請求項１から４の何れか１つにおいて、
上記楕円形の長径を２ａ、短径を２ｂ、柱の高さをｔとすると、
０．８≦（２×（ａ×ｂ）０．５）／ｔ≦２．０
であることを特徴とする触媒ペレット。
【請求項６】
請求項５において、
０．９≦（２×（ａ×ｂ）０．５）／ｔ≦１．６
であることを特徴とする触媒ペレット。
【請求項７】
請求項１から６の何れか１つにおいて、
結晶性物質により形成されていることを特徴とする触媒ペレット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、柱状の触媒ペレットに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、化学反応を気相で連続的におこなう気相流通反応設備、例えば冷媒製造設備の反応器に充填される触媒ペレットには、柱状の触媒ペレットが用いられることが多い。触媒ペレットの形状は、具体的には、円柱状、つまり断面が円形の柱状である（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
また、特許文献２には、反応器に触媒を充填する技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特表２０１３−５４５５９７号公報
【特許文献１】特表２０１５−５３０９１９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、触媒ペレットが反応器に一様に充填されていない場合、流通するガスの流れが触媒充填層の断面方向に偏ることにより、触媒ペレットの一部が反応に使われないことがある。また、反応器への触媒ペレットの充填が過密（嵩密度が大）である場合、反応ガスの流通性が低下したり、差圧が発生したりするなど、望まない現象が発生し、その反応器での原料転化率や目的物選択率が低下するなど、反応の効率が低下する。逆に、反応器への触媒ペレットの充填が過疎（嵩密度が小）である場合、反応ガスが触媒に効率よく接触しなくなる。つまり、いずれの場合も、触媒の反応性が低下する問題が生じてしまう。特許文献１の触媒ペレットは円柱状であるが、触媒ペレットの形状や寸法比率を特定することで触媒ペレットを反応器に所定の嵩密度で一様に充填できれば、上記の問題が生じるのを抑制できるため望ましい。
【０００６】
一方、特許文献２においては、反応器に触媒を充填するときに反応器に振動を与えるようにして充填を均一化するようにしている。しかしながら、この場合は反応器に振動を与える機構が必要になり、装置が複雑化してしまう。
【０００７】
なお、上記の問題は、冷媒製造装置の反応器に充填される触媒ペレットに限らず、他の用途の触媒ペレットでも、反応器に充填する場合には同様に生じ得る問題である。
【０００８】
本開示の目的は、触媒ペレットを反応器に所定の嵩密度で一様に充填できるように触媒ペレットの形状や寸法比率を定めることにより、反応器での反応効率の低下を抑え、装置の複雑化も防止することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本開示の第１の態様は、柱状の触媒ペレット（10）であって、軸直角方向の断面形状が楕円形であることを特徴とする。なお、本開示において、上記「楕円形」は、数学において定義されている厳密な意味での楕円形に限らず、長円形（例えば２つの半円部の間に対向する直線部がある形）、卵形、またはそれに近似する形状で長径と短径が異なる非円形を表す一般的な用語とする。
【００１０】
本開示の第２の態様は、第１の態様において、上記楕円形の長径を２ａ、短径を２ｂとすると、
１．０＜ａ／ｂ≦２．０であることを特徴とする。上式中の１．０＜ａ／ｂは長径と短径が異なる非円形を表しているので、例えば、１．０５≦ａ／ｂ≦２．０のような関係式でもほぼ同様の構成を表すことができる。
【００１１】
第３の態様は、第２の態様において、
１．２≦ａ／ｂ≦１．８
であることを特徴とする。
【００１２】
第４の態様は、第３の態様において、
１．４≦ａ／ｂ≦１．６
であることを特徴とする。
【００１３】
第５の態様は、第１から第４の態様の何れか１つにおいて、上記楕円形の長径を２ａ、短径を２ｂ、柱の高さをｔとすると、
０．８≦（２×（ａ×ｂ）０．５）／ｔ≦２．０
であることを特徴とする。
【００１４】
第６の態様は、第５の態様において、
０．９≦（２×（ａ×ｂ）０．５）／ｔ≦１．６
であることを特徴とする。
【００１５】
第７の態様は、第１から第６の態様の何れか１つにおいて、
結晶性物質により形成されていることを特徴とする。
【００１６】
上記第１〜第７の態様では、触媒ペレット（10）の断面形状を、本明細書で定義した楕円形にすることにより、図５の丸数字２〜８及び図８の丸数字２〜７（本開示の楕円断面の触媒ペレット（10））に示すように、丸数字１の円形断面の触媒ペレットよりも、反応器における嵩密度が大きくなる。また、第４の態様では、嵩密度比（円形断面のペレットの嵩密度に対する楕円形断面のペレットの嵩密度の比率）が特に大きくなる。さらに、第５，第６の態様では、図１０及び図１１に示すように、触媒ペレット（10）の長径２ａ，短径２ｂ及び高さｔに基づいて、嵩密度の高い範囲を定めることができる。
【発明の効果】
【００１７】
本開示によれば、触媒ペレット（10）の断面形状を上記定義の楕円形とし、さらに寸法比率を上記のように定めたことにより、触媒ペレット（10）を反応器（20）に所定の嵩密度で一様に充填することが可能になる。したがって、反応器（20）での反応効率の低下を抑えることができる。
【００１８】
また、反応器（20）に触媒ペレット（10）を充填するときに反応器に振動を与えることが不要になるので、装置の複雑化も抑制できる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】図１は、実施形態に係る触媒ペレットの平面図である。
【図２】図２は、図１の触媒ペレットの正面図である。
【図３】図３は、触媒ペレットが充填される反応器の正面図である。
【図４】図４は、実施例１と比較例１の触媒ペレットの平均応力を示すグラフである。
【図５】図５は、実施例１と比較例１の触媒ペレットの嵩密度を示すグラフである。
【図６】図６は、実施例１と比較例１の触媒ペレットの長径２ａ、短径２ｂ、及び長短軸比ａ／ｂを示す表である。
【図７】図７は、実施例２と比較例２の触媒ペレットの平均応力を示すグラフである。
【図８】図８は、実施例２と比較例２の触媒ペレットの嵩密度を示すグラフである。
【図９】図９は、実施例２と比較例２の触媒ペレットの長径２ａ、短径２ｂ、及び長短軸比ａ／ｂを示す表である。
【図１０】図１０は、等積ペレットの径と厚さの比を横軸にとり、反応器に充填した時の円形断面触媒ペレットに対する楕円形断面触媒ペレットの応力比を縦軸にとって示したグラフである。
【図１１】図１１は、等積ペレットの径と厚さの比を横軸にとり、反応器に充填した時の円形断面触媒ペレットに対する楕円形断面触媒ペレットの嵩密度比を縦軸にとって示したグラフである。
【図１２】図１２は、実施例と比較例の触媒ペレットを反応器に充填する時間を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。
【００２１】
本実施形態は、冷媒製造設備の反応器に充填される触媒ペレットに関するものである。図１及び図２に示すように、この触媒ペレット（10）は、軸直角断面が楕円形状の柱状のペレットである。なお、ここで言う「楕円形」は、数学で定義されている厳密な意味での楕円形のみでなく、長円形（対向する半円部の間に直線部を有する形）、卵形、またはそれに近似する形状で長径と短径が異なる非円形を表す一般的な用語とする。この触媒ペレット（10）は、酸化クロム（Ｃｒ２Ｏ３）や酸化亜鉛（ＺｎＯ）、酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）などの結晶性物質の粉末（触媒粒子）で形成されている。図１，図２では、触媒ペレット（10）の楕円（長円）の長径寸法を２ａ、短径寸法を２ｂ、柱の高さ寸法をｔで示している。
【００２２】
図３に示すように反応器（20）は円筒状の容器であり、例えば、ステンレス鋼（SUS304）で形成されている。触媒ペレット（10）は、反応器（20）に自由落下させることにより、反応器（20）の中にランダムな向きで充填される。
【００２３】
次に、触媒ペレット（10）の形状が円柱の比較例と、楕円柱で長径２ａと短径２ｂの比率（長短軸比）ａ／ｂを変化させた実施例について、触媒ペレット（10）の平均応力と嵩密度を求めた結果を図４〜図１１を用いて説明する。実施例の触媒ペレット（10）は、比較例の円柱状の触媒ペレットを基本形状とし、断面を円形から楕円形（長円形）にして同容積になるように楕円柱の断面の長径２ａと短径２ｂを設定したもの（以下、必要に応じて等積触媒ペレット（10）と称する）である。なお、平均応力は、反応容器内に充填した触媒ペレット（10）の自重により生じる各触媒ペレット（10）の応力の平均値であり、上部の触媒ペレット（10）に生じる相対的に小さな応力や、中間部の触媒ペレット（10）に生じる中間的な大きさの応力や、下部の触媒ペレット（10）に生じる相対的に大きな応力から求めた値である。
【００２４】
図４〜図６は、実施例１及び比較例１を示す。具体的には、円柱状の触媒ペレット（10）で直径２ｒ（約３．５ｍｍ）と高さｔとの比率２ｒ：ｔが、２ｒ：ｔ＝１：０．９５のものを比較例１とし、この比較例１をベース形状として厚さｔを変えずに断面形状を円から楕円（長円）に等積変化させて得られたものを実施例１（丸数字２〜８の触媒ペレット（10））として、反応器（20）に充填した各触媒ペレット（10）の平均応力を図４のグラフに、反応器（20）に充填した円形断面のペレットに対する等積触媒ペレットの嵩密度比を図５のグラフに示している。また、図４，図５に丸数字１〜９で示した触媒ペレット（10）の長径２ａと短径２ｂの比率（長短軸比ａ／ｂ）の具体的な数値を図６に示す。
【００２５】
図７〜図９は実施例２及び比較例２を示す。具体的には、円柱状の触媒ペレットで直径２ｒ（約３ｍｍ）と高さｔとの比率２ｒ：ｔが、２ｒ：ｔ＝１：１．５のものを比較例２とし、この比較例２をベース形状として厚さｔを変えずに断面形状を円から楕円（長円）に等積変化させて得られたものを実施例２（丸数字２〜７の触媒ペレット（10））として、反応器（20）に充填した各触媒ペレット（10）の平均応力を図７のグラフに、反応器（20）に充填した円形断面のペレットに対する等積触媒ペレット（10）の嵩密度比を図８のグラフに示している。また、図７，図８に丸数字１〜８で示した触媒ペレット（10）の長径２ａと短径２ｂの比率（長短軸比ａ／ｂ）の具体的な数値を図９に示す。
【００２６】
図５，図８から、丸数字１で表す比較例１，２の円柱状の触媒ペレット（長短軸比が１の触媒ペレット）に対して、図５で丸数字２〜８を、図８で丸数字２〜７を付した実施例１，２の楕円（長円）状断面の触媒ペレット（10）（長短軸比が１より大きい触媒ペレット（10））は、反応器（20）に充填したときの嵩密度が大きいことが分かる。この結果に基づいて、本実施形態では、触媒ペレット（10）の軸直角方向の断面形状を上記定義の楕円形としている。
【００２７】
また、実施例１，２とも、長短軸比ａ／ｂが、１．０＜ａ／ｂ≦２．０であると、円形断面の触媒ペレットよりも嵩密度がほぼ確実に大きくなり、特に、ａ／ｂ＝１．５である場合に嵩密度がほぼ最大の値になっている。したがって、この長短軸比（ａ／ｂ＝１．５）が楕円断面の触媒ペレット（10）の最適値である。実質的には、１．４≦ａ／ｂ≦１．６で嵩密度がほぼ最大になる。また、長短軸比ａ／ｂは、１．２≦ａ／ｂ≦１．８としても嵩密度の値が円形断面のペレットよりも大きく良好な値となる。
【００２８】
一方、図４，図７より、実施例１，２とも、１．０＜ａ／ｂ≦１．６であると、触媒ペレット（10）の平均応力が円形断面の触媒ペレットとほぼ同じ値か小さい値であり、ａ／ｂが１．６より大きくなると平均応力が円形断面の触媒ペレットより大きくなる。そのため、反応器（20）に充填したときの触媒ペレット（10）の平均応力も考慮すると、触媒ペレット（10）の長短軸比ａ／ｂは、１．０＜ａ／ｂ≦１．６にするのが好ましい。
【００２９】
また、図１０は、円形断面の触媒ペレット（及びそれとほぼ同じ傾向を示す等積触媒ペレット（10））の径と厚さの比を横軸にとり、反応器（20）に充填した時の円形断面触媒ペレットに対する等積触媒ペレット（10）の応力比を縦軸にとって示したグラフ、図１１は、等積ペレット（10）の径と厚さの比を横軸にとり、反応器（20）に充填した時の円形断面触媒ペレットに対する等積触媒ペレット（10）の嵩密度比を縦軸にとって示したグラフである。これらのグラフにより、触媒ペレット（10）の長径２ａ，短径２ｂ，及び高さｔの関係が、
０．８≦（２×（ａ×ｂ）０．５）／ｔ≦２．０
であると平均応力が低くて嵩密度が高くなる条件が満たされ、特に、
０．９≦（２×（ａ×ｂ）０．５）／ｔ≦１．６
であると、平均応力が低くて嵩密度が高くなる条件が効果的に満たされることが分かる。
【００３０】
平均応力が小さくできれば、強度の低い触媒ペレット（10）を、粉化を防ぎながら充填して反応に使用できるため、有用である。特に、比較的強度が弱い結晶性の粉末から作成した触媒ペレット（10）に適している。
【００３１】
なお、図１２は、触媒ペレット（10）を反応器（20）に充填する時間を、複数の長短軸比の触媒ペレット（10）について求めた値をグラフにしたものである。このグラフから、長短軸比ａ／ｂが、１．０５≦ａ／ｂ≦２．０であると充填時間が短くなることが分かる。つまり、本実施形態の楕円の触媒ペレット（10）を用いると、充填時における触媒ペレット（10）の流動性も向上する。
【００３２】
−実施形態の効果−
本実施形態によれば、触媒ペレット（10）の断面形状を上で定義した楕円形とし、さらに、長短軸比（ａ／ｂ）や、長径２ａ，短径２ｂ，及び高さｔの関係を上記のように定めたことにより、触媒ペレット（10）を反応器（20）に所定の嵩密度で一様に充填することが可能になる。したがって、本実施形態によれば、反応器（20）での反応効率の低下を抑えることができる。
【００３３】
また、本実施形態によれば、反応器（20）に触媒を充填するときに反応器（20）に振動を与えなくても嵩密度が大きくなり、反応器（20）に振動を与える機構が不要になるので、装置の複雑化も抑制できる。さらに、振動に起因して、後述するような触媒ペレット（10）の粉化が生じるのも抑制できる。
【００３４】
また、上記実施形態によれば、触媒ペレット（10）の断面形状を楕円形にし、嵩密度が大きくなるようにしているので、反応器（20）に充填された個々の触媒ペレット（10）に生じる応力が小さくなり、触媒ペレット（10）の強度不足が生じるのも抑制できる。
【００３５】
一方、従来の触媒ペレットには強度が低いものがあり、そのようなペレットを反応器（20）に充填すると、周囲にあるペレットから応力を受けて破壊され、粉化することがある。ペレットが粉化すると、反応ガスの流通性が低下し、場合によっては流通しなくなる（詰まりの発生）おそれもある。そのため、粉化するペレットが多いと、反応を止めて反応器（20）から粉化物を含む触媒ペレットを抜き出して、粉化物を除去し、再度触媒ペレットを充填するという手間を要する原因になる。
【００３６】
これに対して、上記実施形態によれば、触媒ペレット（10）の断面形状を楕円形にしたことで応力が小さくなり、粉化が生じにくくなるので、反応ガスの流通性が低下するのも抑制できる。特に、例えば、酸化クロム（Ｃｒ２Ｏ３）や酸化亜鉛（ＺｎＯ）、酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）などのような結晶性物質で形成された比較的強度の弱い触媒ペレット（10）において、強度不足を効果的に抑制できる。
【００３７】
また、粉化するペレットが多く、触媒ペレットを再充填する場合は、その再充填作業中に当該反応器（20）を用いて反応物を製造することができなくなり、生産性が低下してしまうが、上記実施形態によれば、再充填による生産性の低下も抑制できる。
【００３８】
《その他の実施形態》
上記実施形態については、以下のような構成としてもよい。
【００３９】
例えば、上記実施形態では、長径２ａ，短径２ｂ，及び高さｔを定めているが、本開示の触媒ペレット（10）は、長短軸比ａ／ｂのみが上記実施形態の範囲を満たすものであってもよい。また、触媒ペレット（10）は、上記の数値範囲に限らず、少なくとも軸直角の断面形状を上記定義の楕円形にしたものであればよい。その場合でも、円形断面の触媒ペレット（10）に比べて反応器（20）に充填するときの嵩密度を高められるので、円形の触媒ペレットと比べて反応性が低下するのを抑えられる。
【００４０】
また、本開示は、冷媒製造設備で用いられる触媒ペレット（10）に限らず、他の用途の触媒ペレットにも適用可能である。
【００４１】
上記実施形態では、酸化クロム（Ｃｒ２Ｏ３）や酸化亜鉛（ＺｎＯ）、酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）などの結晶性物質の粉末（触媒粒子）を含む触媒ペレットについて説明したが、本開示の態様は、触媒層（層状の触媒）を含む柱状の触媒ペレットなど、他の形態の触媒ペレットであっても適用可能である。
【００４２】
なお、以上の実施形態は、本質的に好ましい例示であって、本開示、その適用物、あるいはその用途の範囲を制限することを意図するものではない。
【産業上の利用可能性】
【００４３】
以上説明したように、本開示は、柱状の触媒ペレットについて有用である。
【符号の説明】
【００４４】
10    触媒ペレット
2a    長径
2b    短径
ｔ    高さ
【図１】
2019051509.tif 000003
【図２】
2019051509.tif 000004
【図３】
2019051509.tif 000005
【図４】
2019051509.tif 000006
【図５】
2019051509.tif 000007
【図６】
2019051509.tif 000008
【図７】
2019051509.tif 000009
【図８】
2019051509.tif 000010
【図９】
2019051509.tif 000011
【図１０】
2019051509.tif 000012
【図１１】
2019051509.tif 000013
【図１２】
2019051509.tif 000014
【手続補正書】
【提出日】平成30年12月28日(2018.12.28)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、柱状の触媒ペレットに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、化学反応を気相で連続的におこなう気相流通反応設備、例えば冷媒製造設備の反応器に充填される触媒ペレットには、柱状の触媒ペレットが用いられることが多い。触媒ペレットの形状は、具体的には、円柱状、つまり断面が円形の柱状である（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
また、特許文献２には、反応器に触媒を充填する技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特表２０１３−５４５５９７号公報
【特許文献１】特表２０１５−５３０９１９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、触媒ペレットが反応器に一様に充填されていない場合、流通するガスの流れが触媒充填層の断面方向に偏ることにより、触媒ペレットの一部が反応に使われないことがある。また、反応器への触媒ペレットの充填が過密（嵩密度が大）である場合、反応ガスの流通性が低下したり、差圧が発生したりするなど、望まない現象が発生し、その反応器での原料転化率や目的物選択率が低下するなど、反応の効率が低下する。逆に、反応器への触媒ペレットの充填が過疎（嵩密度が小）である場合、反応ガスが触媒に効率よく接触しなくなる。つまり、いずれの場合も、触媒の反応性が低下する問題が生じてしまう。特許文献１の触媒ペレットは円柱状であるが、触媒ペレットの形状や寸法比率を特定することで触媒ペレットを反応器に所定の嵩密度で一様に充填できれば、上記の問題が生じるのを抑制できるため望ましい。
【０００６】
一方、特許文献２においては、反応器に触媒を充填するときに反応器に振動を与えるようにして充填を均一化するようにしている。しかしながら、この場合は反応器に振動を与える機構が必要になり、装置が複雑化してしまう。
【０００７】
なお、上記の問題は、冷媒製造装置の反応器に充填される触媒ペレットに限らず、他の用途の触媒ペレットでも、反応器に充填する場合には同様に生じ得る問題である。
【０００８】
本開示の目的は、触媒ペレットを反応器に所定の嵩密度で一様に充填できるように触媒ペレットの形状や寸法比率を定めることにより、反応器での反応効率の低下を抑え、装置の複雑化も防止することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本開示の第１の態様は、柱状の触媒ペレット（10）であって、軸直角方向の断面形状が楕円形であることを特徴とする。なお、本開示において、上記「楕円形」は、数学において定義されている楕円形、またはそれに近似する形状を表す。
【００１０】
本開示の第２の態様は、第１の態様において、上記楕円形の長径を２ａ、短径を２ｂとすると、
１．０＜ａ／ｂ≦２．０であることを特徴とする。上式中の１．０＜ａ／ｂは長径と短径が異なる非円形を表しているので、例えば、１．０５≦ａ／ｂ≦２．０のような関係式でもほぼ同様の構成を表すことができる。
【００１１】
第３の態様は、第２の態様において、
１．２≦ａ／ｂ≦１．８
であることを特徴とする。
【００１２】
第４の態様は、第３の態様において、
１．４≦ａ／ｂ≦１．６
であることを特徴とする。
【００１３】
第５の態様は、第１から第４の態様の何れか１つにおいて、上記楕円形の長径を２ａ、短径を２ｂ、柱の高さをｔとすると、
０．８≦（２×（ａ×ｂ）０．５）／ｔ≦２．０
であることを特徴とする。
【００１４】
第６の態様は、第５の態様において、
０．９≦（２×（ａ×ｂ）０．５）／ｔ≦１．６
であることを特徴とする。
【００１５】
第７の態様は、第１から第６の態様の何れか１つにおいて、
結晶性物質により形成されていることを特徴とする。
【００１６】
上記第１〜第７の態様では、触媒ペレット（10）の断面形状を、本明細書で定義した楕円形にすることにより、図５の丸数字２〜８及び図８の丸数字２〜７（本開示の楕円断面の触媒ペレット（10））に示すように、丸数字１の円形断面の触媒ペレットよりも、反応器における嵩密度が大きくなる。また、第４の態様では、嵩密度比（円形断面のペレットの嵩密度に対する楕円形断面のペレットの嵩密度の比率）が特に大きくなる。さらに、第５，第６の態様では、図１０及び図１１に示すように、触媒ペレット（10）の長径２ａ，短径２ｂ及び高さｔに基づいて、嵩密度の高い範囲を定めることができる。
【発明の効果】
【００１７】
本開示によれば、触媒ペレット（10）の断面形状を上記定義の楕円形とし、さらに寸法比率を上記のように定めたことにより、触媒ペレット（10）を反応器（20）に所定の嵩密度で一様に充填することが可能になる。したがって、反応器（20）での反応効率の低下を抑えることができる。
【００１８】
また、反応器（20）に触媒ペレット（10）を充填するときに反応器に振動を与えることが不要になるので、装置の複雑化も抑制できる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】図１は、実施形態に係る触媒ペレットの平面図である。
【図２】図２は、図１の触媒ペレットの正面図である。
【図３】図３は、触媒ペレットが充填される反応器の正面図である。
【図４】図４は、実施例１と比較例１の触媒ペレットの平均応力を示すグラフである。
【図５】図５は、実施例１と比較例１の触媒ペレットの嵩密度を示すグラフである。
【図６】図６は、実施例１と比較例１の触媒ペレットの長径２ａ、短径２ｂ、及び長短軸比ａ／ｂを示す表である。
【図７】図７は、実施例２と比較例２の触媒ペレットの平均応力を示すグラフである。
【図８】図８は、実施例２と比較例２の触媒ペレットの嵩密度を示すグラフである。
【図９】図９は、実施例２と比較例２の触媒ペレットの長径２ａ、短径２ｂ、及び長短軸比ａ／ｂを示す表である。
【図１０】図１０は、等積ペレットの径と厚さの比を横軸にとり、反応器に充填した時の円形断面触媒ペレットに対する楕円形断面触媒ペレットの応力比を縦軸にとって示したグラフである。
【図１１】図１１は、等積ペレットの径と厚さの比を横軸にとり、反応器に充填した時の円形断面触媒ペレットに対する楕円形断面触媒ペレットの嵩密度比を縦軸にとって示したグラフである。
【図１２】図１２は、実施例と比較例の触媒ペレットを反応器に充填する時間を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。
【００２１】
本実施形態は、冷媒製造設備の反応器に充填される触媒ペレットに関するものである。図１及び図２に示すように、この触媒ペレット（10）は、軸直角断面が楕円形状の柱状のペレットである。なお、ここで言う「楕円形」は、数学で定義されている楕円形、またはそれに近似する形状を表す。この触媒ペレット（10）は、酸化クロム（Ｃｒ２Ｏ３）や酸化亜鉛（ＺｎＯ）、酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）などの結晶性物質の粉末（触媒粒子）で形成されている。図１，図２では、触媒ペレット（10）の楕円の長径寸法を２ａ、短径寸法を２ｂ、柱の高さ寸法をｔで示している。
【００２２】
図３に示すように反応器（20）は円筒状の容器であり、例えば、ステンレス鋼（SUS304）で形成されている。触媒ペレット（10）は、反応器（20）に自由落下させることにより、反応器（20）の中にランダムな向きで充填される。
【００２３】
次に、触媒ペレット（10）の形状が円柱の比較例と、楕円柱で長径２ａと短径２ｂの比率（長短軸比）ａ／ｂを変化させた実施例について、触媒ペレット（10）の平均応力と嵩密度を求めた結果を図４〜図１１を用いて説明する。実施例の触媒ペレット（10）は、比較例の円柱状の触媒ペレットを基本形状とし、断面を円形から楕円形にして同容積になるように楕円柱の断面の長径２ａと短径２ｂを設定したもの（以下、必要に応じて等積触媒ペレット（10）と称する）である。なお、平均応力は、反応容器内に充填した触媒ペレット（10）の自重により生じる各触媒ペレット（10）の応力の平均値であり、上部の触媒ペレット（10）に生じる相対的に小さな応力や、中間部の触媒ペレット（10）に生じる中間的な大きさの応力や、下部の触媒ペレット（10）に生じる相対的に大きな応力から求めた値である。
【００２４】
図４〜図６は、実施例１及び比較例１を示す。具体的には、円柱状の触媒ペレット（10）で直径２ｒ（約３．５ｍｍ）と高さｔとの比率２ｒ：ｔが、２ｒ：ｔ＝１：０．９５のものを比較例１とし、この比較例１をベース形状として厚さｔを変えずに断面形状を円から楕円に等積変化させて得られたものを実施例１（丸数字２〜８の触媒ペレット（10））として、反応器（20）に充填した各触媒ペレット（10）の平均応力を図４のグラフに、反応器（20）に充填した円形断面のペレットに対する等積触媒ペレットの嵩密度比を図５のグラフに示している。また、図４，図５に丸数字１〜９で示した触媒ペレット（10）の長径２ａと短径２ｂの比率（長短軸比ａ／ｂ）の具体的な数値を図６に示す。
【００２５】
図７〜図９は実施例２及び比較例２を示す。具体的には、円柱状の触媒ペレットで直径２ｒ（約３ｍｍ）と高さｔとの比率２ｒ：ｔが、２ｒ：ｔ＝１：１．５のものを比較例２とし、この比較例２をベース形状として厚さｔを変えずに断面形状を円から楕円に等積変化させて得られたものを実施例２（丸数字２〜７の触媒ペレット（10））として、反応器（20）に充填した各触媒ペレット（10）の平均応力を図７のグラフに、反応器（20）に充填した円形断面のペレットに対する等積触媒ペレット（10）の嵩密度比を図８のグラフに示している。また、図７，図８に丸数字１〜８で示した触媒ペレット（10）の長径２ａと短径２ｂの比率（長短軸比ａ／ｂ）の具体的な数値を図９に示す。
【００２６】
図５，図８から、丸数字１で表す比較例１，２の円柱状の触媒ペレット（長短軸比が１の触媒ペレット）に対して、図５で丸数字２〜８を、図８で丸数字２〜７を付した実施例１，２の楕円状断面の触媒ペレット（10）（長短軸比が１より大きい触媒ペレット（10））は、反応器（20）に充填したときの嵩密度が大きいことが分かる。この結果に基づいて、本実施形態では、触媒ペレット（10）の軸直角方向の断面形状を上記定義の楕円形としている。
【００２７】
また、実施例１，２とも、長短軸比ａ／ｂが、１．０＜ａ／ｂ≦２．０であると、円形断面の触媒ペレットよりも嵩密度がほぼ確実に大きくなり、特に、ａ／ｂ＝１．５である場合に嵩密度がほぼ最大の値になっている。したがって、この長短軸比（ａ／ｂ＝１．５）が楕円断面の触媒ペレット（10）の最適値である。実質的には、１．４≦ａ／ｂ≦１．６で嵩密度がほぼ最大になる。また、長短軸比ａ／ｂは、１．２≦ａ／ｂ≦１．８としても嵩密度の値が円形断面のペレットよりも大きく良好な値となる。
【００２８】
一方、図４，図７より、実施例１，２とも、１．０＜ａ／ｂ≦１．６であると、触媒ペレット（10）の平均応力が円形断面の触媒ペレットとほぼ同じ値か小さい値であり、ａ／ｂが１．６より大きくなると平均応力が円形断面の触媒ペレットより大きくなる。そのため、反応器（20）に充填したときの触媒ペレット（10）の平均応力も考慮すると、触媒ペレット（10）の長短軸比ａ／ｂは、１．０＜ａ／ｂ≦１．６にするのが好ましい。
【００２９】
また、図１０は、円形断面の触媒ペレット（及びそれとほぼ同じ傾向を示す等積触媒ペレット（10））の径と厚さの比を横軸にとり、反応器（20）に充填した時の円形断面触媒ペレットに対する等積触媒ペレット（10）の応力比を縦軸にとって示したグラフ、図１１は、等積ペレット（10）の径と厚さの比を横軸にとり、反応器（20）に充填した時の円形断面触媒ペレットに対する等積触媒ペレット（10）の嵩密度比を縦軸にとって示したグラフである。これらのグラフにより、触媒ペレット（10）の長径２ａ，短径２ｂ，及び高さｔの関係が、
０．８≦（２×（ａ×ｂ）０．５）／ｔ≦２．０
であると平均応力が低くて嵩密度が高くなる条件が満たされ、特に、
０．９≦（２×（ａ×ｂ）０．５）／ｔ≦１．６
であると、平均応力が低くて嵩密度が高くなる条件が効果的に満たされることが分かる。
【００３０】
平均応力が小さくできれば、強度の低い触媒ペレット（10）を、粉化を防ぎながら充填して反応に使用できるため、有用である。特に、比較的強度が弱い結晶性の粉末から作成した触媒ペレット（10）に適している。
【００３１】
なお、図１２は、触媒ペレット（10）を反応器（20）に充填する時間を、複数の長短軸比の触媒ペレット（10）について求めた値をグラフにしたものである。このグラフから、長短軸比ａ／ｂが、１．０５≦ａ／ｂ≦２．０であると充填時間が短くなることが分かる。つまり、本実施形態の楕円の触媒ペレット（10）を用いると、充填時における触媒ペレット（10）の流動性も向上する。
【００３２】
−実施形態の効果−
本実施形態によれば、触媒ペレット（10）の断面形状を上で定義した楕円形とし、さらに、長短軸比（ａ／ｂ）や、長径２ａ，短径２ｂ，及び高さｔの関係を上記のように定めたことにより、触媒ペレット（10）を反応器（20）に所定の嵩密度で一様に充填することが可能になる。したがって、本実施形態によれば、反応器（20）での反応効率の低下を抑えることができる。
【００３３】
また、本実施形態によれば、反応器（20）に触媒を充填するときに反応器（20）に振動を与えなくても嵩密度が大きくなり、反応器（20）に振動を与える機構が不要になるので、装置の複雑化も抑制できる。さらに、振動に起因して、後述するような触媒ペレット（10）の粉化が生じるのも抑制できる。
【００３４】
また、上記実施形態によれば、触媒ペレット（10）の断面形状を楕円形にし、嵩密度が大きくなるようにしているので、反応器（20）に充填された個々の触媒ペレット（10）に生じる応力が小さくなり、触媒ペレット（10）の強度不足が生じるのも抑制できる。
【００３５】
一方、従来の触媒ペレットには強度が低いものがあり、そのようなペレットを反応器（20）に充填すると、周囲にあるペレットから応力を受けて破壊され、粉化することがある。ペレットが粉化すると、反応ガスの流通性が低下し、場合によっては流通しなくなる（詰まりの発生）おそれもある。そのため、粉化するペレットが多いと、反応を止めて反応器（20）から粉化物を含む触媒ペレットを抜き出して、粉化物を除去し、再度触媒ペレットを充填するという手間を要する原因になる。
【００３６】
これに対して、上記実施形態によれば、触媒ペレット（10）の断面形状を楕円形にしたことで応力が小さくなり、粉化が生じにくくなるので、反応ガスの流通性が低下するのも抑制できる。特に、例えば、酸化クロム（Ｃｒ２Ｏ３）や酸化亜鉛（ＺｎＯ）、酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）などのような結晶性物質で形成された比較的強度の弱い触媒ペレット（10）において、強度不足を効果的に抑制できる。
【００３７】
また、粉化するペレットが多く、触媒ペレットを再充填する場合は、その再充填作業中に当該反応器（20）を用いて反応物を製造することができなくなり、生産性が低下してしまうが、上記実施形態によれば、再充填による生産性の低下も抑制できる。
【００３８】
《その他の実施形態》
上記実施形態については、以下のような構成としてもよい。
【００３９】
例えば、上記実施形態では、長径２ａ，短径２ｂ，及び高さｔを定めているが、本開示の触媒ペレット（10）は、長短軸比ａ／ｂのみが上記実施形態の範囲を満たすものであってもよい。また、触媒ペレット（10）は、上記の数値範囲に限らず、少なくとも軸直角の断面形状を上記定義の楕円形にしたものであればよい。その場合でも、円形断面の触媒ペレット（10）に比べて反応器（20）に充填するときの嵩密度を高められるので、円形の触媒ペレットと比べて反応性が低下するのを抑えられる。
【００４０】
また、本開示は、冷媒製造設備で用いられる触媒ペレット（10）に限らず、他の用途の触媒ペレットにも適用可能である。
【００４１】
上記実施形態では、酸化クロム（Ｃｒ２Ｏ３）や酸化亜鉛（ＺｎＯ）、酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）などの結晶性物質の粉末（触媒粒子）を含む触媒ペレットについて説明したが、本開示の態様は、触媒層（層状の触媒）を含む柱状の触媒ペレットなど、他の形態の触媒ペレットであっても適用可能である。
【００４２】
なお、以上の実施形態は、本質的に好ましい例示であって、本開示、その適用物、あるいはその用途の範囲を制限することを意図するものではない。
【産業上の利用可能性】
【００４３】
以上説明したように、本開示は、柱状の触媒ペレットについて有用である。
【符号の説明】
【００４４】
10    触媒ペレット
2a    長径
2b    短径
ｔ    高さ