(57)【要約】  気体及び液体反応器のための反応管装置、特にフィッシャー・トロプシュ法で用いるための反応管装置が開示される。この装置はガスキャップと共に使用する変形反応管を備える。反応管の好ましい態様ではスリット又は開口を有しており、液面が反応管の縁に到達する前に反応管に入る液体の量を制限できる。よってこの反応管により液体が穏やかに入るので、液体のサージが抑えられ、反応管内でより一定した熱放散が生じる。
2008522802.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
入口、出口及び前記入口から前記出口まで延びる通し穴を有する反応管アセンブリと；
前記反応管アセンブリの前記通し穴への流体通路が形成されるように前記反応管アセンブリの前記入口の上に配置されたキャップと；
を備え、前記反応管アセンブリの前記入口が、１より多くの垂直高さにて液体が前記入口を通って進入できるような形状を有することを特徴とする気体及び液体の反応器用の反応管装置。
【請求項２】
前記入口が前記反応管アセンブリの縁であり、１より多くの垂直高さにて液体が前記縁を通って進入できるように前記縁が前記反応管アセンブリの主軸に対して鋭角にて配置されることを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記入口が前記反応管アセンブリの縁であり、１より多くの垂直高さにて液体が前記縁を通って進入できるように前記縁が階段状であることを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項４】
階段状の前記縁が前記反応管アセンブリに少なくとも１個のスリットを有し、好ましくは前記スリットが長方形の形状を有し、さらに好ましくは前記スリットの幅が１〜２ｍｍであることを特徴とする請求項３に記載の装置。
【請求項５】
前記スリットの長さが２０ｍｍ〜３０ｍｍであることを特徴とする請求項４に記載の装置。
【請求項６】
前記反応管アセンブリが第１の入口と第２の入口とを有し、前記第２の入口が前記反応管アセンブリの側面に設けられた開口であり、好ましくは前記開口の直径が１〜２ｍｍであることを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項７】
前記反応管アセンブリが主反応管と延長管とを含み、前記延長管は１より多くの垂直高さにて液体が前記反応管アセンブリに進入できるような形状を有する前記アセンブリの一部であることを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項に記載の装置。
【請求項８】
フィッシャー・トロプシュ法での請求項１〜７のいずれか一項に記載の反応管装置の使用。
【請求項９】
請求項１〜７のいずれか一項に記載の反応管装置を１個以上有する容器を備えた、触媒法を実行するのに適した多管式反応器。
【請求項１０】
フィッシャー・トロプシュ法での請求項１３に記載の反応器容器の使用。
【請求項１１】
触媒法を実行するのに適した多管式反応器であって、常態にてほぼ垂直に延びた容器と、前記容器内にて前記容器の中心縦軸に平行に配置された複数の開放端式反応管であって、前記反応管の上端部が上部管板に固定されると共に前記上部管板より上方にて流体入口室に連通し、前記反応管の下端部が下部管板に固定されると共に前記下部管板より下方にて流出液収集室に連通した複数の開放端式反応管と、前記流体入口室に液体を供給するための液体供給手段と、前記流体入口室にガスを供給するためのガス供給手段と、前記流出液収集室に配置された流出液出口とを備え、各反応管の上端部に気体及び液体の供給装置が設けられ、前記供給装置がガス入口開口部、液体入口及び前記反応管の上端部に連通した出口を有する入口室と、通常運転中に流体入口室内に存在する液体層の液位と前記入口室の前記液体入口との間で延びている液体立上り管とを備え、前記反応器の上端部が、１より多い垂直高さにて液体が該上端部を通って進入できるような形状を有することを特徴とする触媒法を実行するのに適した多管式反応器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は触媒法を実行する際に用いられる反応管への液体の流入を制御する反応管装置に関するものであり、限定するものではないが特にフィッシャー・トロプシュ法で使用するための多管式反応器に関する。
【背景技術】
【０００２】
多管式反応器は容器と該容器中に配置された複数の開放端式反応管とを備える。これらの反応管は反応器の中心軸に平行に配置される。反応管の上端部は上部管板を通り且つ／又は上部管板より上に配置された水平トレーの底部を通って延びる。反応管の上端部は流体入口室に連通している。流体入口室は上部管板又はトレーの底部と容器のドームとの間に形成される。液体及び気体の供給手段が設けられて液体及び気体を流体入口室に供給する。
【０００３】
反応管の下端部は下部管板に固定され、下部管板より下の流出液収集室に連通している。流出液収集室は１個以上の流出液出口を備える。
【０００４】
通常運転中、反応管には触媒粒子を満たす。例えば合成ガスを炭化水素に転化するために、流体入口室を介して合成ガスを反応管の上端部に供給し、反応管を通過させる。反応管の下端部から出て行く流出液は流出液収集室に集め、流出液収集室から流出液出口を介して取り出す。通常運転中、反応管は垂直方向に配置され、２つの管板は水平方向に配置される。
【０００５】
触媒内での熱伝達を向上させると共に前記反応管の内部から反応管の内壁への熱伝達を向上させるため、伝熱液体を流体入口室に導入する。水平トレーの底部に集められた液体は反応管の上端部に流入する。反応管の下端部から出てくる液体は流出液収集室に集めて、流出液出口を介して流出液収集室から取り出す。伝熱液体はリサイクル生成物とし得る。
【０００６】
反応熱は、反応管の外面に沿って送られる沸騰水などの第２の熱伝達流体により取り除く。
【０００７】
このようなプロセスのための市販の多管式反応器は、好ましくは５〜９ｍの直径を有し、５，０００〜６０，０００個の反応管を有し、該管の直径は約２０ｍｍ〜約４５ｍｍとし得る。反応管の長さは約１０〜１５ｍである。
【０００８】
このような多管式反応器は、液体の存在下に反応器の状態に依存してガスから液体又は気体生成物に触媒転化するために使用できる。例えば、このような多管式反応器はフィッシャー・トロプシュ法において使用できる。
【０００９】
フィッシャー・トロプシュ法は、炭化水素質供給原料を液体及び／又は固体の炭化水素に転化するために使用できる。まず、供給原料（例えば天然ガス、随伴ガス及び／又は炭層メタン、残油留分、バイオマス及び石炭）を水素と一酸化炭素との混合物（この混合物はしばしば合成ガスと称される）に転化する。次に合成ガスを反応器に送り、該反応器において単一工程で高温高圧にて適当な触媒上で、最大２００個の炭素原子又は特定の状況下ではそれより多い炭素原子を含むメタンから高分子量モジュールまでの範囲のパラフィン系化合物に転化する。
【００１０】
フィッシャー・トロプシュ反応は強い発熱性を示すと共に温度に敏感であるから、最適な動作条件と所望の炭化水素生成物の選択性とを維持するために注意深い温度制御が必要とされる。実際、反応器の全体における精密な温度制御と運転が重要な目標である。
【００１１】
反応器の大きさ、特に反応管の数に依存して上部管板はしばしば正確には平坦ではない。したがって、水平面と反応管の上端部との距離が変化する。その結果、通常運転中に液体を受け入れない反応管が存在し得る。反応中にこれらの反応管中で生成した熱が適切に分配されないので、反応管内の触媒の局所的な過熱が生じる。
【００１２】
ＥＰ０３０８０３４にはこのような反応管のガスキャップが開示されており、図１に反応管２の上端部４上に配置されたものを示す。ガスキャップ２５はガス入口開口部２７と液体入口２８と出口３０とを有する入口室２６を備え、出口３０は反応管２の上端部４に連通している。反応管２の上端部４はガスキャップ２５の出口手段３０以外には連通手段を有していない。
【００１３】
気体及び液体の供給装置２５と反応管の上端部とが環状流体通路３３を形成し、この環状流体通路３３は入口室２６の液体入口２８にて通常運転中に管板５上に存在する液体層４０の液面から延びる。ガスキャップと反応管の上端部との重なりが上部管板と水平面との差を補うので、すべての管が上部管板の上面上の液体層から液体を吸い上げることができる状況が得られる。
【００１４】
これらのガスキャップ２５は様々な反応管への液体の量を制御し、それにより様々な管の間での温度分布が改善される。ガスキャップは特定の動作範囲を有し、管を取り囲んでいる液体は、液面が十分に高くない場合には管に入るのが阻止され、液面が十分に高い場合には実質的に反応管の全周上で管に入ってくる。
【００１５】
ＥＰ３０８０３４に記載のガスキャップでは多管式反応器のすべての管について気体及び液体の分配に優れているが、たまに多管式反応器における管で圧力変動が生じる。これらの圧力変動（管での増大した圧力低下）により、管での気体及び液体の分配が変動する。このような変動により反応管にホットスポットが生じ得るので、これらの圧力変動を防ぐために溶液床が見い出された。変更したガスキャップは反応管における圧力低下の安定化により優れているようではある。
【特許文献１】ＥＰ０３０８０３４
【発明の開示】
【課題を解決するための手段】
【００１６】
本発明は入口、出口及び前記入口から前記出口まで延びる通し穴を有する反応管アセンブリと；
前記反応管アセンブリの前記通し穴への流体通路が形成されるように前記反応管アセンブリの前記入口の上に配置されたキャップと；
を備え、前記反応管アセンブリの前記入口が、１より多くの垂直高さにて液体が前記入口を通って進入できるような形状を有することを特徴とする気体及び液体の反応器用の反応管装置を提供する。
【００１７】
キャップは上記説明と同様に形成される。キャップはガス入口開口部を備えた入口室を有する。キャップは液体入口とガス／液体の出口とを更に備える。ガス／液体出口は入口室と反応管の上端部とに連通している。反応管の上端部は、キャップを有するガス／液体出口手段以外に連通手段をもたない。よって、ガスキャップはガス入口と、分離した液体入口と、共用のガス／液体出口とを備える。使用中、液体がガス入口を介して入口室に入るのを防ぐために、ガス入口はガスキャップの下端部の液体入口より上にある。通常、その距離は１ｍ以下、適切には２ｃｍ〜５０ｃｍ、好ましくは５ｃｍ〜３０ｃｍである。一般に、キャップは細長い円筒であり、通常は円筒の大部分が反応管の上部を取り囲む。通常、管板及び／又はトレーの底部より上方の反応管の端部の長さは１ｍ以下、適切には２ｃｍ〜５０ｃｍ、好ましくは５ｃｍ〜３０ｃｍである。キャップの軸と反応器の端部とは適切には平行であり、通常は一致又は重なる。キャップの軸と反応管の端部とは適切には管板又はトレーの底部に対して垂直である。キャップと反応器端部との間の円筒開口部は、キャップの（下）端部から反応器端部の上部まで延びる環状流体通路を形成する。ガス入口は好ましくはキャップの上部にある。反応管の上端部は、２つの管板の間での反応管の直径と同じ直径を有してもよく、それより小さな又は大きな直径を有してもよい。後者の場合にはキャップは（管の上部端部が管の残りの部分の直径と同じ直径を有している場合よりも）小さな直径を有してもよく、そうでなければより大きな直径を有する。キャップの直径は、適切には２ｎｍ〜２ｃｍである管端部の直径より５ｃｍ大きくするのが適切である。主請求項に記載の気体及び液体反応器は本質的に多管式の三相トリクル流反応器である。ガスキャップの下端部と上部管板又はトレー底部との間の距離は、適切には１０ｃｍ以下、好ましくは１〜５ｃｍである。
【００１８】
一般に、使用中の反応管アセンブリは一般に反応器内でほぼ垂直に配置される。
入口は反応管アセンブリの主軸に対して９０°未満の角度にある反応管アセンブリの縁とし得る。よって、使用中、液体の液位が上がるにつれて、ますます多くの量の液体が反応管アセンブリに進入でき、したがって、１つより多くの垂直高さにて液体が入口に進入できる。
【００１９】
１つより多い垂直高さにて入口を通って液体を進入させるために、入口を階段状にしてもよい。
例えば１つのスリット又は１より多いスリットを管に設けることもできる。
スリットは例えば管に切り込んで作ってもよいし、管の端部に追加して形成してもよい。
スリットは長方形の形状、Ｖ字形状、Ｕ字形状、又は他の任意の形状とし得る。
【００２０】
反応管アセンブリは主反応管と延長管とを備えてもよく、この延長管は１つより多くの垂直高さにて液体が反応管アセンブリに進入できるような形状を有する。
【００２１】
よって延長管はスリットを備えてもよい。内径が９〜１０ｍｍの延長管の場合、スリットの幅は０．５ｍｍ〜５ｍｍ、好ましくは１〜２ｍｍとし得る。スリットの長さは５〜５０ｍｍ、好ましくは２０〜３０ｍｍとし得る。
【００２２】
別法として又は追加で、第１の入口と第２の入口とを設けてもよく、第２の入口は反応管アセンブリの側面における開口とし得る。
この開口の直径は１〜３ｍｍとし得る。
【００２３】
本発明はまた、上記説明した１以上の反応管装置を有する容器を備え、触媒法を実行するのに適した多管式反応器を提供する。
一般に反応器は上部管板を更に備え、上部管板は、使用中に上部管板上に液体を収集できるような形状を有する。
【００２４】
一般に反応管アセンブリの上端部は上部管板に固定され、上部管板より上方にて流体入口室に連通している。
【００２５】
一般に反応管アセンブリの下端部は下部管板に固定され、下部管板より下方にて流出液収集室に連通している。一般に流出液出口が流出液収集室に配置される。しばしば、少なくともガス出口と液体出口とが設けられる。
【００２６】
一般に反応器は液体を流体入口室に供給するための液体供給手段とガスを流体入口室に供給するためのガス供給手段とを備える。
【００２７】
多管式反応器は上部管板より上に配置された水平トレーを備えてもよく、反応管アセンブリが水平トレーの底部を貫通する。好ましくは延長管が水平トレーを通って延び、主反応管は水平トレーを貫通しない。
【００２８】
ガス入口開口部と入口室の出口との距離は、反応管の内径の０．１〜３倍の範囲にあり得る。
【００２９】
ガス入口開口部の直径は反応管の内径の１％〜３０％（例えば３〜７ｍｍ）の範囲にあり得る。反応管の内径は適切には１０〜３５ｍｍである。
【００３０】
本発明はまたフィッシャー・トロプシュ法での上述した反応管装置の使用法も提供する。
本発明はまたフィッシャー・トロプシュ法での上述した反応器容器の使用法も提供する。
【００３１】
フィッシャー・トロプシュ合成は当業者にはよく知られており、反応条件にて水素と一酸化炭素とのガス状混合物をフィッシャー・トロプシュ触媒と接触させることによって該混合物から炭化水素を合成することを含む。
【００３２】
フィッシャー・トロプシュ合成の生成物はメタンから重質パラフィン系蝋までの範囲とし得る。好ましくは、メタンの生成をできるだけ少なくし、生成される炭化水素のかなりの部分が炭素原子５個以上の炭素鎖長を有する。好ましくは、Ｃ５＋炭化水素の量は全生成物の６０重量％以上、より好ましくは７０重量％以上、いっそう好ましくは８０重量％以上、最も好ましくは８５重量％以上である。軽質炭化水素や水などの気相生成物は当業者には周知の適当な手段を用いて取り出すことができる。別法として下流ですべて一緒に取り出して分離してもよい。
【００３３】
フィッシャー・トロプシュ触媒は当該技術において公知であり、一般にＶＩＩＩ族金属成分、好ましくはコバルト、鉄及び／又はルテニウム、より好ましくはコバルトを含む。一般に触媒は触媒担体を含む。触媒担体は好ましくは多孔質無機耐火性酸化物などのように多孔質であり、より好ましくはアルミナ、シリカ、チタニア、ジルコニア又はそれらの混合物である。
【００３４】
担体上に存在する触媒活性金属の最適量は、特に特定の触媒活性金属に依存する。一般に、触媒中に存在するコバルトの量は、担体物質１００重量部当たり１〜１００重量部、好ましくは担体物質１００重量部当たり１０〜５０重量部の範囲とし得る。
【００３５】
触媒活性金属が１種以上の金属促進剤又は共触媒と共に触媒中に存在してもよい。促進剤は、特定の当該促進剤にもよるが、金属又は金属酸化物として存在してもよい。好ましい促進剤として、周期表のＩＩＡ、ＩＩＩＢ、ＩＶＢ、ＶＢ、ＶＩＢ及び／又はＶＩＩＢ族の金属の酸化物、ランタニド及び／又はアクチニドの酸化物が挙げられる。好ましくは、触媒は周期表ＩＶＢ、ＶＢ及び／又はＶＩＩＢ族元素の少なくとも１つ、特にチタン、ジルコニウム、マンガン及び／又はバナジウムを含む。金属酸化物促進剤の代わりに又はそれに加えて、触媒は周期表のＶＩＩＢ及び／又はＶＩＩＩ族から選ばれた金属促進剤を含むこともできる。好ましい金属促進剤としてはレニウム、白金及びパラジウムが挙げられる。
【００３６】
最適な触媒は触媒活性金属としてコバルトと、促進剤としてジルコニウムとを含む。別の最適な触媒は触媒活性金属としてコバルトと、促進剤としてマンガン及び／又はバナジウムとを含む。
【００３７】
促進剤は、触媒中に存在するならば、一般に担体物質１００重量部当たり０．１〜６０重量部存在する。しかし、促進剤の最適な量は促進剤として機能するそれぞれの元素について変わり得ることが分かるであろう。触媒が触媒活性金属としてコバルトと、促進剤としてマンガン及び／又はバナジウムとを含む場合には、コバルト：（マンガン＋バナジウム）の原子比率を少なくとも１２：１とするのが有利である。
【００３８】
フィッシャー・トロプシュ合成は好ましくは１２５〜３５０℃、より好ましくは１７５〜２７５℃、最も好ましくは２００〜２６０℃の範囲の温度にて実行する。圧力は好ましくは５〜１５０絶対バール、より好ましくは５〜８０絶対バールの範囲にある。
【００３９】
水素と一酸化炭素（合成ガス）は一般に０．４〜２．５の範囲のモル比にて反応器に供給する。好ましくは、一酸化炭素に対する水素のモル比は１．０〜２．５の範囲にある。
【００４０】
ガスの毎時空間速度は広範囲に変えることができ、一般に１５００〜１００００Ｎｌ／ｌ／ｈの範囲、好ましくは２５００〜７５００Ｎｌ／ｌ／ｈの範囲にある。
【００４１】
触媒転化プロセスでは特に７５重量％より多くのＣ５＋、好ましくは８５重量％より多くのＣ５＋炭化水素が形成される。
【００４２】
触媒及び転化条件に依存して、重質蝋（Ｃ２０＋）の量は、Ｃ５＋留分の６０重量％以下、時によると７０重量％以下、たまに８５重量％以下となり得る。圧力変動は主に重質蝋（Ｃ２０＋）の量がＣ５＋留分の４０重量％より多いときに発生する。圧力変動に起因して管を流れる合成ガス及び液体の量が変わることで、熱伝達量が変化するので温度差を生じることが分かっている。
【００４３】
好ましくはコバルト触媒が使用され、低いＨ２／ＣＯ比（特に１．７又はそれより小）が用いられ、低温（１９０〜２３０℃）が用いられる。
【００４４】
コークスの形成を防止するため、０．３以上のＨ２／ＣＯ比を用いるのが好ましい。得られる飽和線状Ｃ２０炭化水素留分と得られる飽和線状炭化水素Ｃ４０留分とに基づいたＳＦ-α値が０．９２５以上、好ましくは０．９３５以上、より好ましくは０．９４５以上、いっそう好ましくは０．９５５以上であるような条件下でフィッシャー・トロプシュ反応を実行するのが特に好ましい。好ましくはフィッシャー・トロプシュ炭化水素流は３５重量％以上のＣ３０＋、好ましくは４０重量％、より好ましくは５０重量％のＣ３０＋を含む。圧力変動は主にα値が０．９０より大きいときに発生する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４５】
当業者ならば反応器の特定の構成及び反応方式に最も適した条件を選択できるであろう。
以下、単に例として添付の図面に関して本発明を説明する。
【００４６】
図２を参照すると、本発明による多管式反応器が示され、容器１と複数の開放端式反応管１０２とを備え、反応管１０２は容器１内にその中心縦軸３に平行に配置されている。容器１はほぼ垂直に取り付けられる。
【００４７】
反応管１０２の上端部１０４は容器１の内壁に支持された上部管板１０５に固定される。上部管板１０５より上の容器１の上端部には、反応管の上端部１０４に連通した流体入口室８がある。反応管１０２の下端部９は容器１の内壁により支持された下部管板１０に固定される。下部管板１０より下の容器１の下端部には、反応管１０２の下端部９に連通した流出液収集室１１がある。
【００４８】
容器１は液体を流体入口室８に供給するための液体供給手段１３を備え、液体供給手段１３は容器１の壁を通って延びる主導管１４と、主導管１４に対して垂直に延びると共に主導管１４に連通した複数の副導管１５とを備える。主導管１４と副導管１５は出口開口部１６を備える。容器１はガスを流体入口室８に供給するためのガス供給手段１８をさらに備え、ガス供給手段１８は導管１９の形をして容器１の壁を通って延びると共にスロット２０を備える。別法として、他のガス供給手段を使用してもよく、様々な反応管に対して更に一様なガスの分配を行うために、例えば導管でガスを偏向板に送り、偏向板がそのガスを外方向に向けることもできる。
【００４９】
容器１の下部には流出液収集室１１と連通した流出液出口２０が配置される。
【００５０】
図３に詳細に示されているように、各反応管１０２の上端部１０４には、流体入口室８に配置された気体及び液体の供給装置又は「ガスキャップ」１２５が設けられる。ガスキャップ１２５は上部管板１０５から延びた反応管１０２の上端部１０４の上に設けられ、ガスキャップ１２５と反応管１０２の上端部１０４との間に環状空間１３３が設けられる。後に説明するように、ガスキャップ１２５と反応管１０２との間に与えられる環状空間１３３により、液体がガスキャップ１２５に入り、その後に反応管１０２に進入することができる。
【００５１】
ガスキャップ１２５は使用中にガスを受け入れる穴１２７を備える。穴１２７は図２に示されるようにガスキャップ１２５の頂部に設けてもよいし、別法としてガスキャップ１２５の側部に設けてもよい。出口１２８が反応管１０４の穴に連通している。よって、使用中に管板１０５上にたまった液体はガスキャップ１２５と反応管１０４との間で上方に流れ、ガスは穴１２７を介してガスキャップ１２５に流入できるので、気体及び液体の両方が反応管１０４に進入できる。
【００５２】
長方形の形状の堰又はスリット１８０が反応管１０２の上部に設けられる。よって、反応管１０２は階段状の入口を有するので、液体が２つの異なる垂直高さにて堰１８０又は主穴１８１を通って反応管に進入できる。これらは（反応管１０３の主縦軸により定められるように）垂直方向に互いに離れて配置され、使用中に管板１０５上に集まった液体がガスキャップ１２５と反応管１０４の上部との間の環状空間１３３中を上昇し、堰１８０又は主穴１８１を介して反応管１０４に入ることができる。
【００５３】
本発明の一態様での堰は幅が１ｍｍで、高さが２５ｍｍである。堰の底と管板の底との距離は約３５０ｍｍである。
【００５４】
通常運転中、反応管１０２は触媒粒子（図示せず）で満たされ、触媒粒子は、反応管１０２の下端部に配置された触媒支持手段（図示せず）により反応管１０２中に支持される。
【００５５】
液体の存在下でのガスの触媒転化、又はガスの存在下での液体の触媒転化のプロセスを実行するため、気体及び液体をそれぞれガス供給手段１８及び液体供給手段１４に供給する。液体は上部管板１０５上に集められ、液体層４０を形成する。ガスは入口室１２６のガス入口開口部１２７を通って流れるので、入口室１２６内の圧力は流体入口室８内の圧力よりも低い。その結果、液体は液体層１４０から引き上げられて環状空間１３３を通って堰１８１を通って触媒粒子の満たされた反応管１０２に入り、反応管１０２内で転化が行われる。液体が反応管に入るとき、圧力の上昇が生じ、それが十分な大きさであるならば、環状空間１３３内の液体の液位が堰１８１の高さより下に下がる。これにより、液体がさらに反応管に入るのが止められる。圧力上昇の大きさが液面を下げるのに十分でないならば、液体は環状空間１３３を上昇し続けて縁１３０を越えて反応管１０２に進入する。これは、対応する圧力上昇により液面の下降を生じるようになるまで継続する。反応管１０２、ガスキャップ１２５及び堰１５１の適当なサイズにより、反応管１０２に入るガスの量を概ね一定に維持できる。
【００５６】
堰１８１はまた、ガス流のサージ又はスパイクが生じた場合に反応管に突然に引き込まれる液体の量を抑えるよう機能する。
【００５７】
よって、互いに影響しあう反応管１０２がガス供給流量の変化に対する感度を抑えるので、堰はこれらの反応管１０２の効果を軽減する。
流出液は流出液収集室１１に集められ、流出液出口２０を介して取り出される。
【００５８】
転化が発熱反応ならば、入口５１を介して熱交換室に供給され出口５２から取り出される低温流体により反応熱を除去する。転化が吸熱反応ならば、入口５１を介して熱交換室に供給され出口５２から取り出される高温流体により追加の熱を供給する。加えて、熱交換室が通過する流体を案内するためにバッフル５３を備える。
【００５９】
図３は別の態様におけるガスキャップ２２５と２個の反応管アセンブリとを示す。各反応管アセンブリは主反応管２０２と延長管２６３とを備える。不透過性層２６１とベース板２６９とが管板２０５の上に設けられる。主反応管２０２は管板２０５中に延びるが、不透過性層２６１を通って延びていない。代わりに、各延長管２６３が不透過性層２６１を通って延び、主反応管２０２とガスキャップ２２７との間の連通を与える。
【００６０】
スリット又は堰２８０が各延長管２６３の側面にてその上端部に向かって設けられる。よって、各延長管２６３は２つの液体入口（すなわち、堰２８０と縁２８１）をその上端部に備える。液体入口は垂直方向に互いに間隔を置いて配置される。
【００６１】
この例では、延長管２６３の外径は１１ｍｍであり、内径は９ｍｍである。堰２８０は延長管の上部から下方に２５ｍｍほど延び、堰２８０の底と不透過性層２６１との間の距離は約３５０ｍｍである。延長管２６３とガスキャップ２２５との間の環状距離は５ｍｍであり、延長管２６３の上部と入口２２７との間の距離は６ｍｍである。入口２２７の直径は３．７ｍｍである。
【００６２】
使用中、液体が不透過性層２６１にたまり、上記態様について説明したのと同様にして反応管２０２に進入できる。すなわち、液体がガスキャップ２２７に引き入れられ、限定量が堰２８０を通って反応管２０２に進入でき、更なる液体は延長管２６３の縁２８１を越えて反応管２０２に進入できる。
【００６３】
説明のため、堰２８０を描くために延長管２６３の上部を遠近法で示す。
【００６４】
別の態様では、各反応管の縁が反応管の主軸に対して９０°未満の角度にある平面を形成するように、反応管又は延長管の上端部を鋭角に切断する。このようにして、液体が端部キャップと管との間の環状空間を上昇する際に、より多くの液体が反応管の入口に入る。
【００６５】
さらに別の態様では、堰１８０／２８０はＶ字形状、Ｕ字形状、又は他の任意の形状にし得る。更に液体入口を反応管１０２／２０２に設けるため、反応管１０４／２０２の上端部に開口を設けてもよい。堰１８０／２８０と同じ高さ又は違う高さに複数の堰を設けてもよい。液体が異なる垂直高さにて反応管１０２／２０２に入るように、反応管の入口１８１／２８１をテーパーにすることもできる。
【００６６】
ガスキャップと反応管とを有するが第１の入口から垂直方向に間隔を置いた第２の入口を備えない公知の反応管装置と、本発明によるガスキャップを有する反応管装置とを比較するために、実験を行った。
【００６７】
各反応管の上端部には、キャップの形状のガスキャップが設けられ、該キャップは、反応管の上端部近くで該反応管の上端部の周囲にてガス入口開口部を備えたプレートにより構成される。キャップと反応管の上端部との間の環状部の幅は５ｍｍであり、ガス入口開口部と反応管の上端部との距離は６ｍｍであり、入口開口部の直径は３．７ｍｍである。
【００６８】
反応管を通る気体及び液体の速度を独立に測定できるように、反応管の下端部は分離容器に通じている。
【００６９】
ガスをシミュレートするために窒素を使用し、液体をシミュレートするためにドデカン及びペンタデカンを使用した。代表的な反応器状態をシミュレートするためにこのシステムを加圧した。
【００７０】
図４は相対圧力低下について従来のシステムと本発明の一態様とを比較して示す（後者は太線）。本発明による態様の方がより速く圧力が安定化し、その後の圧力変動も公知の構成よりも小さいことが分かる。
本発明の範囲から逸脱することなく改良や変更を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００７１】
【図１】２つの公知のガスキャップ及び反応管を示す断面図である。
【図２】本発明の一態様による多管式反応器の縦断面図を示す。
【図３】本発明の別の態様による２つのガスキャップ及び反応管の断面図である。
【図４】本発明の一態様によるガスキャップ及び反応器の構成と比較した、図１の公知のガスキャップ及び反応器の構成の相対圧力低下を示すグラフである。
【符号の説明】
【００７２】
１    容器
８    流体入口室
１０  下部管板
１１  流出液収集室
１３  液体供給手段
１６  出口開口部
１８  ガス供給手段
２０  流出液出口
１０２  開放端式反応管
１０５  上部管板
【図１】
2008522802.tif 000003
【図２】
2008522802.tif 000004
【図３】
2008522802.tif 000005
【図４】
2008522802.tif 000006
【手続補正書】
【提出日】平成18年10月10日(2006.10.10)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】請求項１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【請求項１】
入口、出口及び前記入口から前記出口まで延びる通し穴を有する反応管アセンブリと；
前記反応管アセンブリの前記通し穴への流体通路が形成されるように前記反応管アセンブリの前記入口の上に配置されたキャップと；
を備え、前記キャップがガス入口開口部と、液体入口と、反応管の上端部に連通した出口手段とを備え、前記反応管の上端部には前記キャップの前記出口手段以外の連通手段がなく、
前記反応管アセンブリの前記入口が、１より多くの垂直高さにて液体が前記入口を通って進入できるような形状を有することを特徴とする気体及び液体の反応器用の反応管装置。
【国際調査報告】
2008522802.tif 000007
2008522802.tif 000008
2008522802.tif 000009