(57)【要約】  本発明は、少なくとも１つの圧力定格装置シェルと、セラミック繊維複合材料からなり、装置シェル内に配置された少なくとも１つのモジュールフレームワークシステムと、モジュールフレームワークシステムと同様に耐火レンガを含むモジュールライニング装置とから構成される装置、及び高温反応器、特に電気的に加熱された高温反応器のためのこの装置の使用に関する。
2021533977.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも１つの圧力定格装置シェルと、２つの異なるタイプのフレームワーク要素からなり、前記装置シェル内に配置された少なくとも１つのモジュールフレームワークシステムと、からなる装置であって、複数のトランスバース要素が、少なくとも１つの角柱又は１つの円柱を形成し、複数のラテラル要素が、前記角柱又は前記円柱の内部に突出し、前記トランスバース要素及び前記ラテラル要素は、互いに挿入可能であり、及び／又は１つ以上の接続要素の助けを借りて接続可能であり、フレームワーク要素の材料は、セラミック繊維複合材料を含む、装置。
【請求項２】
前記モジュールフレームワークシステムは自立型である、請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記フレームワーク要素の材料は、酸化繊維複合材料を含む、請求項１又は２に記載の装置。
【請求項４】
前記トランスバース要素は、波形、角度付き若しくは平面状のシートの形態、又は円柱のシェルの形態をとり、及び前記ラテラル要素は、波形又は平面状のシートの形態をとる、請求項１〜３のいずれか１項に記載の装置。
【請求項５】
前記装置は、前記トランスバース要素から形成され、１つの上に他を重ねて配置された複数の層を有する、請求項１〜４のいずれか１項に記載の装置。
【請求項６】
平行なトランスバース要素又は半径方向で同心の楕円弧状のトランスバース要素が使用され、上面視において、これらが同心多角形又は同心楕円形として配置されている、請求項１〜５のいずれか１項に記載の装置。
【請求項７】
分離要素が、円周方向に隣接する前記トランスバース要素の間の隙間に挿入可能である、請求項１〜６のいずれか１項に記載の装置。
【請求項８】
前記平面シートが、１つの上に他が重なって配置された前記トランスバース要素の２つの層の間に挟み込まれ得る、請求項１〜７のいずれか１項に記載の装置。
【請求項９】
前記装置が、基礎によって支持され、取り外し可能な接続によってそれに接続されている、請求項１〜８のいずれか１項に記載の装置。
【請求項１０】
前記装置は、前記モジュールフレームワークシステム内に配置された耐火レンガのライニングを有する、請求項１〜９のいずれか１項に記載の装置。
【請求項１１】
前記フレームワークシステムは複数のボックスに分割されることができ、１つの前記ボックスは、２つの平行なトランスバース要素又は半径方向に隣接する同心楕円弧の形態のトランスバース要素、及び対応するラテラル要素、及び円周方向で隣接する前記トランスバース要素の間の間隙又はこの間隙に有利に挿入される前記分離要素によって囲まれた領域を意味すると理解され；これらのボックスはそれぞれ１〜２０００個の耐火レンガ又は触媒で充填され、前記レンガは垂直及び水平方向に層状に配置され、前記レンガと前記ボックスを取り囲むフレームワーク要素の間に間隙が存在する、請求項１０に記載の装置。
【請求項１２】
前記耐火レンガの前記ライニングは、半径方向に連続して配置され、（ｉ）発泡セラミック、（ｉｉ）焼結鋳造又は押出セラミック、又は、（ｉ）発泡セラミック、（ｉｉ）焼結鋳造又は押出セラミック及び（ｉｉｉ）圧縮セラミック繊維、又は、（ｉ）発泡セラミック、（ｉｉ）焼結鋳造又は押出セラミック、（ｉｉｉ）圧縮セラミック繊維及び（ｉｖ）真空成形された繊維板又は微孔質ヒュームドシリカを含む板から構成された複数のレンガパッキングを含むレンガアセンブリを含む、請求項１０又は１１に記載の装置。
【請求項１３】
前記レンガと前記隣接するフレームワーク要素との間の隙間、及び／又は円周方向で隣接する前記レンガパッキングの間の隙間は、断熱マットで少なくとも部分的に充填されている、請求項１０〜１２のいずれか１項に記載の装置。
【請求項１４】
前記モジュールフレームワークシステムと前記圧力定格装置シェルとの間には、連続的な隙間が存在する、請求項１〜１３のいずれか１項に記載の装置。
【請求項１５】
前記隙間は、有向ガス流によってパージされる、請求項１４に記載の装置。
【請求項１６】
圧力定格装置シェルとセラミック繊維複合材料で構成された内部フレームワークシステムからなる請求項１〜１５のいずれか１項に記載の装置の使用であって、
−  炭化水素を水蒸気及び／又は二酸化炭素で改質することによる合成ガスの調製
−  炭化水素の熱分解による副産物としての水素と炭素の調製
−  メタン及びアンモニアから、又はプロパン及びアンモニアからのシアン化水素の調製
−  炭化水素の蒸気分解によるオレフィンの調製
−  メタンのカップリングによるエチレン、アセチレン、及び／又はベンゼンの調製
−  アルカンの脱水素によるオレフィンの調製
−  エチルベンゼンの脱水素によるスチレンの調製
−  アルカン又はオレフィンの脱水素によるジオレフィンの調製
−  アルコールの脱水素によるアルデヒドの調製
−  二酸化炭素と炭素からのＢｏｕｄｏｕａｒｄ反応による一酸化炭素の調製
−  触媒上の水熱分解による水素及び酸素の調製
のための使用。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、少なくとも１つの圧力定格装置シェルと、セラミック繊維複合材料からなり、装置シェル内に配置された少なくとも１つのモジュールフレームワークシステムと、モジュールフレームワークシステムと同様に耐火レンガを含むモジュールライニング装置とからなる装置、及び、この装置の高温反応器、特に電気加熱式高温反応器のための使用に関する。
【背景技術】
【０００２】
高吸熱反応は、例えば鉱物油留分の分解、天然ガス又はナフサの改質、プロパンの脱水素、ベンゼンへのメタンの脱水素芳香化、又は炭化水素の熱分解など、化学工業における価値創造チェーンの開始時に頻繁に発生する。工業的及び経済的利益を達成するためには、５００℃から１７００℃の温度が要求される。このことの主な理由は、平衡変換の熱力学的限界にある。
【０００３】
化学工業におけるコモディティ製品の調製のための吸熱反応は、高温のため、反応器を環境から効果的に断熱する必要がある。しかも、いくつかの反応では耐圧性の反応ゾーンが必要であり、したがって、反応チャンバは、所定の入口及び出口を除いて環境から密閉されなければならない。さらに、上述した吸熱反応のいくつかは、還元条件下で行われる。しかも、吸熱反応は、熱の供給のための効果的な概念を必要とする。直接電気加熱の場合、反応器内部、例えば床は、さらに、横方向の反応器シェルから電気的に絶縁されていなければならない。
【０００４】
ＤＥ８７１４１１３Ｕ１は、モジュール圧力容器を記載しており、その圧力定格シェルは、互いに重ね合わされた平坦な金属リングで構成されており、それらは垂直に配置された張力要素によって任意に一緒に保持される。容器ベース及び／又は蓋は、任意で、容器壁から軸に向かって星形に延びる近接した隣接の個別のリブ要素から形成され得た。内側の容器壁にセラミックの平坦な絶縁層があってもよく、さらに、この絶縁層は、「ベスト」と呼ばれる薄い金属層によって保護されてもよいことが記載されている。この先行技術の欠点は、セラミック絶縁層が圧力定格シェルに固定的に接着されていることである。さらに、セラミック層を反応ボリュームから分離する金属ベストは、導電性であり、セラミックライニングよりも熱安定性が低い。その結果、この解決策は、電気加熱可能なパッキングを有する反応器には適用できない。さらに、圧力定格シェル、セラミック絶縁層及び金属ベストからなるユニットがどのように熱膨張を補償するかについては開示されていない。
【０００５】
ＵＳ２，９８２，６２２は、吸熱反応の電気加熱に関する概念を開示している。これは、導電性粒子を流動床として反応チャンバに通すことを含む。
【０００６】
電極は粒子床に電流を誘導するのに使われ、該電極はこのようにして抵抗加熱器として機能し、反応チャンバに直接加熱をもたらす。ガス流及び粒子流の対向流は、高温領域が反応チャンバの中央部に位置し、一方反応器の上縁部と下縁部が冷たいままであるため、装置内で効率的な熱統合を実現する。この原理は、工業関連の多くの吸熱反応に適用できる。出願番号ＰＣＴ／ＥＰ２０１９／０５１４６６のＰＣＴ出願は、電気加熱の実行を具体化し、吸熱反応を実行するための加熱可能なパック型装置を開示し、そこでは垂直電極が導電性固体パッキング内に配置され、電極が反応器の上部ドーム又は下部ドームの全体を介して接続され、電流伝導性接続要素が電極との大きな接触面積を有する。
【０００７】
高温反応用の反応器では、反応器の圧力定格の金属シェルを高温の影響から保護し、熱損失を低減し、及び／又は金属シェルを電力から保護するためのライニングが典型的に使用される。これらのライニングは、場合によっては、非常に高い温度及び圧力、化学的な腐食攻撃、粒子による浸食、及び熱サイクル応力に耐えなければならない。熱サイクル応力は、例えば、バッチ式運転モードや低温プロセス材料の導入によって生じる可能性がある。
【０００８】
化学高温反応のための耐火ライニングに要求されるものは、したがって変化し、その中には相反するものもある。第一に高い断熱容量と低い見掛け密度／高い気孔率が要求され、第二に十分な機械的強度と同様に良好な加工性が要求される。また、様々な雰囲気下での高い熱安定性が要求される。
【０００９】
熱ライニングを必要としない反応器概念、例えばルージ圧力ガス化炉は、水による強制冷却を有する二重壁圧力シェルを有する。この概念の利点は、構築が簡易であり及び反応器の質量が軽く、反応器シェルへの熱応力が低いことである。しかし、この概念の欠点は、構造と制御技術が複雑であり、冷却システムのフェイルセーフ作動がないことである。さらに、この概念は、電流を床に通さなければならない直接電気加熱の反応器には適さない。この場合、床と圧力定格反応器シェルの間に短絡が発生する。
【００１０】
典型的には、耐火レンガがライニングに使用される。当然に、これらの焼成された耐火物は、例えば、体積比で１３％から２０％の範囲の開放気孔率を有する。スラグ、溶融物又はガスのようなプロセス物質は、これらの開いた気孔に侵入し、化学反応によってレンガを破壊し、及び／又は構造の熱力学的特性を完全に変化させる可能性がある。周期的な化学的攻撃や周期的な熱応力及び熱力学的応力は、摩耗の促進及び損傷、例えば数ミリの厚さを有する可能性のある大きな断片の剥離をもたらす。したがって、寿命は限られており、特定の摩耗度に達した場合には、それぞれのライニングを交換する必要があり、これには高い不便さとコストが伴う。
【００１１】
これらの多孔質材料のさらなる欠点は、約１０バール以上の比較的高い反応圧力でレンガ内に対流が存在し得ることであり、これは管壁への熱の伝達を高め、したがって断熱性能を低下させ得る。
【００１２】
先行技術で開示されている耐火レンガ材料としては、Ａｌ２Ｏ３（コランダム）、リン酸塩結合Ａｌ２Ｏ３、セメント結合Ａｌ２Ｏ３、クロムコランダムＡｌ２Ｏ３−Ｃｒ２Ｏ３（「オーレックス７５」及び「オーレックス９０」、レーデックス−ＢＣＦ）、ＭｇＯ−Ｃｒ２Ｏ３、Ｃｒ２Ｏ３、Ａｌ２Ｏ３−Ｃｒ２Ｏ３−ＺｒＯ２（「ジクロム６０」）、Ｃｒ２Ｏ３−ＺｒＯ２（「ジクロム９０」）、ＡｌＰＯ４、ＣｒＰＯ４（「オーレックス９５Ｐ」）［Ｇｅｈｒｅ，Ｐ．（２０１３）］が含まれる。Ｋｏｒｒｏｓｉｏｎｓ−ｕｎｄ  ｔｈｅｒｍｏｓｃｈｏｃｋｂｅｓｔａｅｎｄｉｇｅ  Ｆｅｕｅｒｆｅｓｔｍａｔｅｒｉａｌｉｅｎ  ｆｕｅｒ  Ｆｌｕｇｓｔｒｏｍｖｅｒｇａｓｕｎｇｓａｎｌａｇｅｎ  ａｕｆ  Ａｌ２Ｏ３−Ｂａｓｉｓ−Ｗｅｒｋｓｔｏｆｆｅｎｔｗｉｃｋｌｕｎｇ  ｕｎｄ  Ｋｏｒｒｏｓｉｏｎｓｕｎｔｅｒｓｕｃｈｕｎｇｅｎ［Ａｌ２Ｏ３に基づくエントレインドフローガス化プラントのための耐食性及び耐熱衝撃性の耐火材料−材料開発及び腐食研究］Ｔｈｅｓｉｓ，Ｔｅｃｈｎｉｓｃｈｅ  Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔａｅｔ  Ｂｅｒｇａｋａｄｅｍｉｅ  Ｆｒｅｉｂｅｒｇ，第２．３．１章］。耐火性材料として知られているのは、炭化ケイ素及び炭素、好ましくはグラファイトの形態のものである。特定の耐熱衝撃性を有するものとして開示されている耐火レンガ材料は、６質量％のＺｒＯ２−Ｃｒ２Ｏ３−Ａｌ２Ｏ３である。
【００１３】
また、ＤＥ１０２０１５２０２２７７及びＷＯ８９／５２８５に耐火レンガ材料として開示されているのは、発泡セラミックで構成されたレンガ材料である。耐火レンガのみからなるライニングの構造の欠点は、水平方向の力、例えば床の荷重を吸収するために支持しなければならないことである。さらに、耐火レンガのみからなるライニングは、構造物の熱膨張に起因する亀裂が生じやすい。支持がなければ、レンガはライニングから外れる可能性がある。その結果、ライニングは構造的に弱くなり、崩壊及び／又はその断熱作用を喪失して、装置のシェルに損傷を与える可能性がある。
【００１４】
熱的に安定した支持構造の探索は、部品の熱処理のためのプロセスの分野でも知られている。ＷＯ２０１１／１８５１６及びＷＯ２００４／１１５６２は、フレームワーク要素として繊維セラミック、例えば炭素繊維強化炭素複合材料からなる平面的なモジュール製品支持部材を開示している。これらの支持体の欠点は、それらが支持基材上に緩く支承されているだけだということである。しっかりした固定なしに、例えば床の荷重から生じるような水平方向の力を吸収することができない。さらに、製品支持部材は、熱的及び電気的に絶縁層としての機能を有していない。
【００１５】
ＵＳ８，２１１，５２４は、金属基板をセラミック絶縁層に接続するセラミック繊維複合材料からなるアンカー構造を開示している。セラミック繊維複合材料の構造体は、金属層とセラミック層に突出し、それらに形状嵌合的な方法で接合されている。このアンカー構造の欠点は、セラミック層と金属層の両方に強固に接合されていることである。この接続は、構造体を破壊せずには分離することができない。
【００１６】
ライニングは現在、例えば、高炉プロセス、合成ガスへの炭化水素の部分酸化、冶金（炭化物プロセス）などで商業的に使用されている。例えば、高炉はゾーンごとに適切な材料：（ｉ）３９〜４２質量％のＡｌ２Ｏ３（従来品）又はより新材料の超耐火レンガを含む耐火レンガを用いた、炉頂部、（ｉｉ）３９〜４２質量％のＡｌ２Ｏ３（従来品）又はより新材料のコランダム、ＳｉＣ−Ｓｉ３Ｎ４を含む耐火レンガを用いた、シャフト、（ｉｉｉ）６２質量％のＡｌ２Ｏ３、ムライト（従来品）又はより新材料のＳｉＳｉＣを含む耐火レンガを用いた、胴部、（ｉｖ）４２〜６２質量％のＡｌ２Ｏ３、ムライト、カーボン（従来）又はより新材料であるＳｉＣ、クロムコランダムを含む耐火レンガを用いた、ボッシュ、（ｖ）４２〜６２質量％のＡｌ２Ｏ３、ムライト、カーボン（従来）又は超微細孔を有するより新材料であるカーボン／グラファイトを含む炉床、でライニングされている。
【００１７】
先行技術は、ライニング用の取り付け具の様々な実施を開示している（Ｄｅｕｔｓｃｈｅ  Ｇｅｓｅｌｌｓｃｈａｆｔ  Ｆｅｕｅｒｆｅｓｔ−ｕｎｄ  Ｓｃｈｏｒｎｓｔｅｉｎｂａｕ  ｅ．Ｖ．［耐火物及び煙突建設ドイツ協会］からの「Ｆｅｕｅｒｆｅｓｔｂａｕ」［耐火物構造］）：工業用装置では、耐火材料は、典型的には、アンカーによって支持構造、例えば鋼構造物に接続されている。アンカーは、セラミック材料又は金属材料からなることができる。セラミック製アンカーは、常に金属製保持要素によって鋼構造物に接合される。保持（アンカー）レンガは、高温側（内側）の材料と同じ品質である必要がある。タイプ及び材料の選択は、構成要素の構造及び熱応力及び腐食応力から生じる要件に依存する。耐火レンガを用いて壁を構築し、特定の間隔で、特定の鋼製アンカーで金属製の壁に固定することも記載されている。レンガ構造を固定し、熱膨張を制御するために、特定の間隔でレンガを支持する耐熱鋼の金属製コンソールの配置が必要である。レンガは従来のレンガとほぼ同じ大きさであり、通例の方法でモルタルで結合されている。また、全てのレンガは、保護すべきパイプ壁にプレート状の取付具で固定されていることが記載されている。例えば、全てのプレートは、パイプ壁に溶接され壁方向に保持されたピンによって一端で支持され、次にＳｉＣモルタルによってパイプ壁に接合されている。あるいは、全てのプレートは、パイプ壁から斜め上方に突出するプレート固定ピンに懸架されている。また、耐火ブロックと鋼製アンカーを備えた工業用オーブンの断熱ライニングも開示されており、そこでは鋼製アンカーが点でブロックの溝に噛み合い、ブロックがセット耐火物組成物によって円周方向に形状嵌合的な方法で固定されるように、円周方向の溝が各レンガの狭い側面に形成されている。
【００１８】
先行技術に記載されている全てのライニングは、通常は金属製の壁である圧力定格反応器シェル上に支持されている。ライニングの支持体として圧力定格壁を使用する選択は、この建設ユニットの簡単な構造において利点を有する。
【００１９】
ライニングの弱点は、金属製アンカーとアンカーレンガの間の接続にある。材料の膨張係数が異なることと、温度差及び機械的応力の組み合わせの結果、これらの接続は分離してしまう可能性がある。その結果、ライニングは広い範囲で定着を失う可能性がある。そのため、ブロックがライニングから脱落することがある。結果として生じる隙間は、結果的に損傷につながる可能性がある。例えば、反応ゾーンと圧力定格反応器壁との間の断熱が弱くなり、したがって圧力定格反応器壁が過熱する。また、例えば、反応ゾーンの床からの粒子が隙間に入り込み、床と圧力定格反応器壁の間の電気的短絡を引き起こす可能性もある。
【００２０】
ライニングシステムで頻繁に発生する問題は、例えば、ライニングと圧力定格反応器壁は熱膨張係数が異なり、さらに異なる速度で加熱されるため、温度が過度に急激に変化した場合にライニングが損傷しやすいということである。個々のレンガの動きの自由度は固定具によって制限されているため、急激な温度変化があった場合には、レンガの応力のかからない変形又は動きが阻害され、固定具が破損又は損傷することがある。これは、例えば過ちの結果として、温度の急激な局所的変化のたった１つの事例の発生でも起こり得る。
【００２１】
熱膨張の差の補償は、先行技術では、ライニングのレンガ間の伸縮継手の使用によって達成される。これらの伸縮継手の弱点は、ライニングの構造に隙間が形成されることであり、その隙間へ粒子及びガスが反応ゾーンから侵入する可能性がある。これは、定められていない不要なバイパス流を発生させる可能性がある。起動時にこの問題を回避するためには、通常３Ｋ／分より低い非常に遅い加熱速度を選択する必要がある。結果として生じる長い起動時間は、高温反応器の有効キャパシティーを著しく損なう可能性がある。
【００２２】
圧力定格壁へのライニングの機械的接続は、装置の組み立て、アクセス性、及び修理の容易性を制限する。例えば、反応器ベースから反応器シェルを立ち上げることができない。さらに、破損した個々のレンガは、ライニングを完全に撤去ことによってのみ、修理又は交換することができる。
【００２３】
先行技術に開示されたライニングでは、要約すると、以下の要求が未解決のままである：
ライニングの電気的絶縁性が十分に確保されていない。
【００２４】
反応器シェルの能動的冷却は、安全性の観点から非常に危機的である（フェイルセーフ作動、反応器内容物の汚染、不要な副反応）。
【００２５】
温度及び/又は圧力の変動は、ライニングを破壊し、続く反応器構造の損傷を引き起こす可能性がある。
【００２６】
ライニングの質量が大きいため、反応器の取り扱いが困難である。
【００２７】
例えば故障後の組み立て及び分解が困難かつ複雑である。
【００２８】
起動及びシャットダウン特性、たとえば障害発生時の冷却などが、遅くて鈍い。
【００２９】
その結果、高温圧力反応に対しては、高温域でのライニングの良好な断熱性及び低いガス透過性、並びにライニングと圧力定格シェルとの間の機械的及び電気化学的分離のための解決策が不足している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００３０】
【特許文献１】ＤＥ８７１４１１３Ｕ１
【特許文献２】ＵＳ２，９８２，６２２
【特許文献３】ＰＣＴ／ＥＰ２０１９／０５１４６６
【特許文献４】ＤＥ１０２０１５２０２２７７
【特許文献５】ＷＯ８９／５２８５
【特許文献６】ＷＯ２０１１／１８５１６
【特許文献７】ＷＯ２００４／１１５６２
【特許文献８】ＵＳ８，２１１，５２４
【特許文献９】ＵＳ８，２１１，５２４
【非特許文献】
【００３１】
【非特許文献１】Ｋｏｒｒｏｓｉｏｎｓ−ｕｎｄ  ｔｈｅｒｍｏｓｃｈｏｃｋｂｅｓｔａｅｎｄｉｇｅ  Ｆｅｕｅｒｆｅｓｔｍａｔｅｒｉａｌｉｅｎ  ｆｕｅｒ  Ｆｌｕｇｓｔｒｏｍｖｅｒｇａｓｕｎｇｓａｎｌａｇｅｎ  ａｕｆ  Ａｌ２Ｏ３−Ｂａｓｉｓ−Ｗｅｒｋｓｔｏｆｆｅｎｔｗｉｃｋｌｕｎｇ  ｕｎｄ  Ｋｏｒｒｏｓｉｏｎｓｕｎｔｅｒｓｕｃｈｕｎｇｅｎ［Ａｌ２Ｏ３に基づくエントレインドフローガス化プラントのための耐食性及び耐熱衝撃性の耐火材料−材料開発及び腐食研究］Ｔｈｅｓｉｓ，Ｔｅｃｈｎｉｓｃｈｅ  Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔａｅｔ  Ｂｅｒｇａｋａｄｅｍｉｅ  Ｆｒｅｉｂｅｒｇ，第２．３．１章］
【非特許文献２】Ｄｅｕｔｓｃｈｅ  Ｇｅｓｅｌｌｓｃｈａｆｔ  Ｆｅｕｅｒｆｅｓｔ−ｕｎｄ  Ｓｃｈｏｒｎｓｔｅｉｎｂａｕ  ｅ．Ｖ．［耐火物及び煙突建設ドイツ協会］からの「Ｆｅｕｅｒｆｅｓｔｂａｕ」［耐火物構造］）」
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００３２】
したがって、基本的な目的は、電気的及び／又は熱的な絶縁材として機能し、かつ、圧力定格反応器シェルから機械的に分離されるモジュール式自立装置を開示することであった。さらなる目的は、反応器シェルからのライニングの機械的分離を達成するために、高温反応のライニングのためのモジュール式自立型フレームワークを開示することであった。さらなる目的は、反応器内の反応ゾーンと圧力定格反応器シェルとの間の装置に関して簡単な電気的絶縁を可能にするライニングを開示することであった。さらなる目的は、６０バールまでの反応圧力に耐え、同時にその断熱効果を確実に保持するライニングを開示することであった。さらなる目的は、高められた化学的耐食性、高められた熱サイクル安定性、及び材料の剥離に対する高められた抵抗性により、長寿命を示すライニングを開示することであった。
【課題を解決するための手段】
【００３３】
驚くべきことに、開示されているのは、少なくとも１つの圧力定格装置シェルと、少なくとも２つの異なるタイプのフレームワーク要素から構成され、装置シェル内に配置された少なくとも１つのモジュールフレームワークシステムから構成される装置システム、特に反応器であって、ここで複数のトランスバース要素が、少なくとも１つの角柱又は１つの円柱を形成し、複数のラテラル要素が、角柱又は円柱の内部に突出し、ここでトランスバース要素及びラテラル要素は、互いに挿入可能であり、及び／又は１つ以上の接続要素の助けを借りて接続可能であり、フレームワーク要素の材料は、セラミック繊維複合材料を含む、ことである。
【００３４】
さらに開示されているのは、発泡セラミック材料を含む耐火レンガを有する、セラミック繊維複合材料を含む自立型フレームワークシステムであり、ここでレンガは本発明のモジュールフレームワークシステムによって支持されている。
【００３５】
内部モジュールフレームワークシステムの説明は次のとおりである：
好ましくは、トランスバース要素は、多角形をベースとする正多角柱、又は円をベースとする均質な円柱を形成する。
【００３６】
好ましくは、切欠きは、スロット又は穴の形態をとり、有利には、ＤＩＮ２４０４１に記載されているような穴の形状、例えば、長孔、好ましくは角張った長孔、又は丸みを帯びたコーナーを有する長孔の形態をとる。
【００３７】
使用される接続要素は、有利には、トランスバース要素及びラテラル要素との間の形状嵌合接続及び／又は粘着接続であってよく、例えば、組合わせプラグ接続及び接着剤接合、好ましくは、ほぞ継ぎ、さねはぎ又はあり継ぎである。
【００３８】
本発明における「フレームワーク」は、好ましくは、互いに横方向に接続され、可能なライニングの側方力を２次元で吸収することができる垂直フレームワーク要素を意味すると理解される。フレームワークは、有利にはライニングを、半径方向及び円周方向に境界を定められるセグメントに分割することができる。
【００３９】
本発明における「自立型」は、６０ＭＰａまでの圧力であっても、いかなる支持体、特に壁によるいかなる側方向の支持体も必要としないフレームワークを意味するものと理解される。フレームワーク内では、流動損失及び可能な床のサイロ力と呼ばれるものは、約０．５ＭＰａの応力を生じさせることができる。
【００４０】
「圧力定格装置シェル又は圧力定格反応器シェル」とは、容器の内部と環境との間の圧力差に耐える容器の境界を意味するものと理解される。圧力定格反応器シェルは、本質的には３つの部分：容器の下端部、上端部及び側壁を備える。
【００４１】
「ライニング」とは、モルタル又はセメントにより接着されたシート、レンガ又はモールディングからなる防護を意味するものと理解され、シーリング又は中間層の断熱を含み、さらに、これは、すべての支持層及び機械的、熱的、及び化学的影響に大きく耐性があるセラミック内部を意味すると理解される（ＤＩＮ  ２８０６０及びＤＩＮ  ２８０７１）。１９８６年以降、ドイツ語のＡｕｓｍａｕｅｒｕｎｇ［レンガ−ライニング］はＡｕｓｋｌｅｉｄｕｎｇ［ライニング］に置き換えられている（ＤＩＮ  ２８０７１）。
【００４２】
「セグメント」は、円周方向のフレームワークのモジュールユニットを意味すると理解される。トランスバース要素は、半径方向におけるセグメントの区切りを定義する。ラテラル要素は、円周方向におけるセグメントの位置を定義し、円周方向の隣接するトランスバース要素間の隙間、又はこれらの隙間に挿入される分離要素が、セグメントを円周方向に結合させる（図２〜図４参照）。
【００４３】
「ボックス」とは、２つの平行なトランスバース要素又は同心楕円弧の形態のトランスバース要素、好ましくは平行なトランスバース要素、又は半径方向に隣接する同心円弧の形態のトランスバース要素、及び対応するラテラル要素と、円周方向に隣接するトランスバース要素の間の任意の間隙又は有利にこの隙間に挿入された分離要素とによって囲まれた領域を意味すると理解される（図２〜図４参照）。
【００４４】
「正面」又は「前側」という言葉は、反応器の内部に面する領域を意味するものと理解される。「後面」、「外側」又は「裏側」という言葉は、反応器の外円周に面する領域を意味するものと理解される。「頂部」、「底部」、及び「側面」という言葉は、直立した反応器に関するものであると理解される。「下」、「中央」、「上」という言葉は、測地学的な意味で使用される。
【００４５】
「セラミック繊維複合材料」は、繊維強化セラミック、特に酸化物セラミックを意味するものと理解され、例えば、Ｍ．Ｓｃｈｍｕｅｃｋｅｒ，「Ｆａｓｅｒｖｅｒｓｔａｅｒｋｔｅ  ｏｘｉｄｋｅｒａｍｉｓｃｈｅ  Ｗｅｒｋｓｔｏｆｆｅ」［繊維強化酸化物セラミック材料］，Ｍａｔｅｒｉａｌｗｉｓｓｅｎｓｃｈａｆｔｅｎ  ｕｎｄ  Ｗｅｒｋｓｔｏｆｆｔｅｃｈｎｉｋ，２００７年，３８，Ｎｏ．９，６９８〜７０４頁に記載されているような材料を意味する。セラミック繊維複合材料は、繊維フレームワーク、織物、不織布スクリム、セラミック繊維編物及び／又は組紐、並びに焼結セラミック粉末のフィラーマトリックスを含む。
【００４６】
したがって、繊維複合材料は、セラミック粒子のマトリックスであって、該セラミック粒子の間はセラミック繊維、特に５０ｍｍより長い繊維長を有する連続繊維が巻線形態又は織物として埋め込まれた、セラミック粒子のマトリックスによって特徴付けられる。これらは、繊維強化セラミック、複合セラミック、又は繊維セラミックと呼ばれている。マトリックス及び繊維は、原則として、公知の任意のセラミック材料から構成されていてもよく、カーボンもこれに関連してセラミック材料として扱われる。
【００４７】
「酸化繊維複合セラミック又は酸化繊維複合材料」は、セラミック、酸化繊維及び／又は非酸化繊維を含む酸化セラミック粒子のマトリックスを意味すると理解される。
【００４８】
繊維及び／又はマトリックスの好ましい酸化物は、Ｂｅ、Ｍｇ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａ、希土類、Ｔｈ、Ｕ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｖ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｗ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｚｎ、Ｂ、Ａｌ、Ｇａ、Ｓｉ、Ｇｅ、Ｓｎ、Ｌｉ、Ｎａ、Ｋ、Ｒｂ、Ｃｓ、Ｒｅ、Ｒｕ、Ｏｓ、ｌｒ、Ｐｔ、Ｒｈ、Ｐｄ、Ｃｕ、Ａｇ、Ａｕ、Ｃｄ、Ｉｎ、Ｔｌ、Ｐｂ、Ｐ、Ａｓ、Ｓｂ、Ｂｉ、Ｓ、Ｓｅ、Ｔｅ、の群からの元素の酸化物及びこれらの酸化物の混合物である。
【００４９】
混合物は、有利には、繊維及びマトリックスの双方の材料として適している。繊維とマトリックスは一般的に同じ材料で作られる必要はない。
【００５０】
原則として、二成分混合物だけでなく、三成分混合物及びそれ以上の混合物も適切であり、重要である。混合物において、個々の成分は等モル量で存在してもよいが、有利な混合物は、ドーピングを含む一成分が１％未満の濃度で存在する、混合物の個々の成分の濃度が著しく異なるものである。
【００５１】
特に有利な混合物は、酸化アルミニウム、酸化ジルコニウム及び酸化イットリウムの二元混合物及び三元混合物（例えば酸化ジルコニウム強化酸化アルミニウム）；炭化ケイ素と酸化アルミニウムの混合物；酸化アルミニウムと酸化マグネシウムの混合物（ＭｇＯスピネル）；酸化アルミニウムと酸化ケイ素の混合物（ムライト）；ケイ酸アルミニウムとケイ酸マグネシウムの混合物、酸化アルミニウム、酸化ケイ素及び酸化マグネシウムの三元混合物（コーディエライト）；ステアタイト（ケイ酸マグネシウム）；酸化ジルコニウム強化酸化アルミニウム；安定化酸化ジルコニウム（ＺｒＯ２）、酸化マグネシウム（ＭｇＯ）、酸化カルシウム（ＣａＯ）又は酸化イットリウム（Ｙ２Ｏ３）の形態の安定剤、使用される他の安定剤には、酸化セリウム（ＣｅＯ２）、酸化スカンジウム（ＳｃＯ３）又は酸化イッテルビウム（ＹｂＯ３）が含まれ；さらにチタン酸アルミニウム（酸化アルミニウム及び酸化チタンの化学量論的混合物）；窒化ケイ素及び酸化アルミニウム（シリコンアルミニウム酸窒化物（silicon aluminum oxynitride）ＳＩＡＬＯＮ）。
【００５２】
使用される酸化ジルコニウム強化酸化アルミニウムは、有利には１０〜２０ｍｏｌ％のＺｒＯ２を有するＡｌ２Ｏ３である。ＺｒＯ２は、有利には、１０〜２０ｍｏｌ％、好ましくは１６ｍｏｌ％のＣａＯ、１０〜２０ｍｏｌ％、好ましくは１６ｍｏｌ％のＭｇＯ、又は５〜１０ｍｏｌ％、好ましくは８ｍｏｌ％のＹ２Ｏ３（「完全に安定化された酸化ジルコニウム」）、又は１〜５ｍｏｌ％、好ましくは４ｍｏｌ％のＹ２Ｏ３（「部分的に安定化された酸化ジルコニウム」）を用いて安定化させることができる。有利な三元混合物は、例えば、８０％のＡｌ２Ｏ３、１８．４％のＺｒＯ２、及び１．６％のＹ２Ｏ３である。
【００５３】
前述の材料（混合物及び個々の成分）と同様に、酸化セラミックマトリックス中の玄武岩（basalt）、窒化ホウ素、炭化タングステン、窒化アルミニウム、二酸化チタン、チタン酸バリウム、チタン酸ジルコン酸鉛及び／又は炭化ホウ素の繊維も考えられる。
【００５４】
有用な繊維は、酸化繊維、炭化繊維、窒化繊維又はＣ繊維（C fiber）、及びＳｉＢＣＮ繊維のクラスで覆われた補強繊維を含む。より具体的には、セラミック複合材料の繊維は、酸化アルミニウム、ムライト、炭化ケイ素、酸化ジルコニウム及び／又は炭素繊維である。ムライトは、酸化アルミニウムと酸化ケイ素の固溶体からなる。酸化物セラミック（Ａｌ２Ｏ３、ＳｉＯ２、ムライト）又は非酸化物セラミック（Ｃ、ＳｉＣ）の繊維を使用が好ましい。
【００５５】
耐クリープ性繊維、すなわちクリープ範囲内（１４００℃以下の温度範囲内）で、経時的に持続する変形、すなわちクリープ傾向の増加があっても最小である繊維を使用することが有利に可能である。３Ｍ社は、ＮＥＸＴＥＬ繊維について、７０ＭＰａの引張荷応力で１０００時間後の１％の持続伸びについて、以下の限界温度：ＮＥＸＴＥＬ４４０：８７５℃、ＮＥＸＴＥＬ５５０及びＮＥＸＴＥＬ６１０：１０１０℃、ＮＥＸＴＥＬ７２０：１１２０℃（参照：Ｎｅｘｔｅｌ（商標）Ｃｅｒａｍｉｃ  Ｔｅｘｔｉｌｅｓ  Ｔｅｃｈｎｉｃａｌ  Ｎｏｔｅｂｏｏｋ、３Ｍ、２００４年）を報告している。
【００５６】
繊維は、有利には１〜５０μｍ、好ましくは５〜２０μｍ、より好ましくは８〜１５μｍの直径を有する。それらは、有利には、通常平織り又はサテン織りで織り込まれ、繊維シート（textile sheet）を得、ホースを形成するために編まれ、又は繊維束（fiber bundle）としてフォームの周りに巻き付けられる。セラミック複合システムの製造のために、繊維束又は織布は、例えば、後のセラミックマトリックスの成分、有利にはＡｌ２Ｏ３又はムライトを含むスリップ（slip）で含浸される（Ｓｃｈｍｕｅｃｋｅｒ，Ｍ．（２００７），Ｆａｓｅｒｖｅｒｓｔａｅｒｋｔｅ  ｏｘｉｄｋｅｒａｍｉｓｃｈｅ  Ｗｅｒｋｓｔｏｆｆｅ，Ｍａｔｅｒｉａｌｗｉｓｓｅｎｓｃｈａｆｔ  ｕｎｄ  Ｗｅｒｋｓｔｏｆｆｔｅｃｈｎｉｋ，３８（９），６９８〜７０４頁）。７００℃超で熱処理すると、有利には５０ＭＰａ超、好ましくは７０ＭＰａ超、さらに好ましくは１００ＭＰａ超、特に１２０ＭＰａ超の引張強度を有する、セラミック繊維及びセラミックマトリックスで構成される高強度の複合構造を最終的に得られる。
【００５７】
好ましくは、使用されるセラミック繊維複合材料は、ＳｉＣ／Ａｌ２Ｏ３、ＳｉＣ／ムライト、Ｃ／Ａｌ２Ｏ３、Ｃ／ムライト、Ａｌ２Ｏ３／Ａｌ２Ｏ３、Ａｌ２Ｏ３／ムライト、ムライト／Ａｌ２Ｏ３及び／又はムライト／ムライトである。ここで、スラッシュの前の材料は繊維の種類を示し、スラッシュの後の材料はマトリックスの種類を示す。セラミック繊維複合構造に使用されるマトリックス系はまた、シロキサン、Ｓｉ前駆体、及び例えば酸化ジルコニウムを含む多様な異なる酸化物であってもよい。好ましくは、セラミック繊維複合材料は少なくとも９９質量％のＡｌ２Ｏ３及び／又はムライトを含む。
【００５８】
本発明では、酸化物セラミック繊維に基づく繊維複合材料、例えば３Ｍ（商標）ＮＥＸＴＥＬ（商標）３１２、ＮＥＸＴＥＬ（商標）４４０、ＮＥＸＴＥＬ（商標）５５０、ＮＥＸＴＥＬ（商標）６１０、ＮＥＸＴＥＬ（商標）７２０、又はメーカーＷａｌｔｅｒ  Ｅ．Ｃ．Ｐｒｉｔｚｋｏｗ  ＳｐｅｚｉａｌｋｅｒａｍｉｋからのＭｖＭ  １４１５Ｎ、ＭｖＭ  １４１５Ｎ−２２２０、ＡｖＭ  １４１５Ｎ、ＡｖＭ  １４１５Ｎ−３０００、ＦＷ１２及び／又はＦＷ３０製品を使用することが好ましい。ＮＥＸＴＥＬ６１０、ＮＥＸＴＥＬ７２０、及びＡＶＭ１４１５Ｎ−３０００、及び／又はＦＷ１２及び／又はＦＷ３０の製品を使用すること特に好ましい。さらに、日本のＮｉｔｉｖｙからの繊維を使用することが有利に可能である。
【００５９】
マトリックスは、有利には、繊維の充填レベル（複合構造の繊維の体積による割合）を２０％〜４０％で有し；複合構造の全固形分は、有利には、５０％〜８０％である。酸化物セラミック繊維に基づく繊維複合セラミックは、酸化ガス雰囲気中及び還元ガス雰囲気中で化学的に安定であり（すなわち、１２００℃の空気中で１５時間以上保存しても質量変化がなく（参考：Ｎｅｘｔｅｌ（商標）Ｃｅｒａｍｉｃ  Ｔｅｘｔｉｌｅｓ  Ｔｅｃｈｎｉｃａｌ  Ｎｏｔｅｂｏｏｋ，３Ｍ，２００４年））、１３００℃を超える温度で熱的に安定である。繊維複合セラミックは、準延性変形特性を有する。そのため、熱サイクルに対して安定しており、準延性破壊特性を有する。したがって、破壊が起きる前に成分の不具合の前兆が示される。
【００６０】
繊維複合材料は、有利には２０％〜５０％の多孔度を有する；したがってそれはＤＩＮ  ６２３−２の定義による気密ではない。繊維複合材料は、有利には１５００℃まで、好ましくは１４００℃まで、より好ましくは１３００℃までの長期使用温度を有する。繊維複合材料は、有利には、５０ＭＰａ超、好ましくは７０ＭＰａ超、より好ましくは１００ＭＰａ超、特に１２０ＭＰａ超の強度を有する。繊維複合材料は、有利には、０．２％〜１％の弾性変形の降伏点を有する。繊維複合材料は、有利には、ＤＩＮ  ＥＮ  ９９３−１１に従った熱サイクル安定性を有する。繊維複合材料は、有利には、４〜８．５の熱膨張係数［ｐｐｍ／Ｋ］を有する。繊維複合材料は、有利には
【数１】
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の熱伝導率を有する。
【００６１】
セラミック繊維複合材料は、有利には、ＣＶＩ（化学蒸気浸透）法、熱分解、特にＬＰＩ（液体ポリマー浸透）法、又はＬＳＩ（液体シリコン浸透）法などの化学反応によって製造することができる。
【００６２】
フレームワークは、有利には、円周方向でモジュール構造である（図２〜図４参照）。フレームワークは、有利には、上向き方向でモジュール構造である（図５及び図６参照）。円周方向におけるモジュールユニットは、セグメントと呼ばれる。垂直方向におけるモジュールユニットは、層と呼ばれる。モジュールフレームワークは、少なくとも２つの異なるタイプのフレームワーク要素を有する。第１のタイプのフレームワーク要素は、半径方向におけるセグメント、好ましくはライニングセグメントの区切りを定義する。これらのフレームワーク要素は、トランスバース要素と呼ばれる。フレームワーク要素の第２のタイプは、円周方向におけるセグメント、好ましくはライニングセグメントの位置を定義する。これらのフレームワーク要素は、ラテラル要素と呼ばれる。
【００６３】
有利には、フレームワークは、さらなるフレームワーク要素を含んでいてもよい。このような要素は、有利には、円周方向に隣接する２つのトランスバース要素の間の隙間に挿入される（図５参照）。これらの要素は、分離要素とも呼ばれる。あるいは、セグメントの横方向の決定は、有利には、追加のラテラル要素によって達成され得る。
【００６４】
さらなる要素は、有利には、トランスバース要素の互いに重なり合う２つの層の間に水平に挟み込まれてよい（図７参照）。これらの要素は、平面要素と呼ばれる。平面要素は、有利には、可能なライニングの多孔質構造における大面積対流クラスターの形成に対する障壁を形成し得る。さらに、平面要素は、有利には、フレームワーク全体を分解することなく、ライニングの可能なレンガの局所的に限定された交換を可能にする。
【００６５】
トランスバース要素は、有利には、平面状若しくは角度付き長方形の板、又は円柱シェルの形態をとる（「円柱とは、閉じた母線を有する円柱面と２つの平行な平面によって拘束される図形、円柱の主表面である」、Ｂｒｏｎｓｔｅｉｎ、２５１頁、図２．４９）。
【００６６】
さらに、トランスバース要素は、波形シートの形態をとってもよい。波形は正弦波状又は三角形であってよい。振幅は、有利には、１ｍｍ〜１００ｍｍ、好ましくは２ｍｍ〜５０ｍｍ、特に３ｍｍ〜２０ｍｍである。波長は、有利には、２ｍｍ〜５００ｍｍ、好ましくは５ｍｍ〜２００ｍｍ、特に１０ｍｍ〜１００ｍｍである。
【００６７】
上面図では、トランスバース要素は、１つ以上の多角形、好ましくは正多角形、又は１つ以上の同心楕円形、好ましくは１つ以上の同心円を形成する。上面図における波形のトランスバース要素は、周期関数又はトロコイドの形状を有する。ラテラル要素は、有利には星形に配置されている（図２〜図５参照）。
【００６８】
多角形の基底面を有する角柱は、有利には、３〜６０個のトランスバース要素、好ましくは４〜４０個のトランスバース要素、特に６〜２４個のトランスバース要素を有する。楕円形、特に円形の基底面を有する円柱は、有利には、好ましくは円弧の形で、３〜６０個の楕円形のトランスバース要素、好ましくは４〜４０個のトランスバース要素、特に６〜２４個のトランスバース要素を有する。好ましくは楕円、特に円を基底面とする円柱の直径、又は多角形、好ましくは正多角形の対角線は、有利には、０．２ｍ〜２０ｍの間、好ましくは０．５ｍ〜１５ｍの間、特に１ｍ〜１０ｍの間である。
【００６９】
円周方向に隣接する２つのトランスバース要素間の隙間の大きさは、有利には、０〜２００ｍｍ、好ましくは１〜１００ｍｍ、さらに好ましくは２〜５０ｍｍ、特に３〜２０ｍｍである。
【００７０】
任意に、円周方向に隣接するトランスバース要素の端部は重なってもよい（図８参照）。重なりの大きさは、有利には２００〜２０ｍｍである。重ね継手は、有利には、熱安定性の高いセメントで充填され、及び／又は、有利にはセラミック繊維複合材料、例えばＯＣＭＣから製造されるリベットで接合される。
【００７１】
シート状又は円柱状のトランスバース要素は、有利には、１００ｍｍ〜５ｍ、好ましくは２００ｍｍ〜３ｍ、特に５００ｍｍ〜２ｍの高さ（要素高）を有する。トランスバース要素は、有利には、１００ｍｍ〜５ｍ、好ましくは２５０ｍｍ〜３ｍ、特に５００ｍｍ〜２ｍの長さを有する。トランスバース要素は、有利には、０．２ｍｍ〜２０ｍｍ、好ましくは０．５ｍｍ〜１０ｍｍ、特に１ｍｍ〜５ｍｍの厚さを有する。
【００７２】
有利には、上面視で多角形、好ましくは正多角形、又は楕円形、好ましくは円形を形成するトランスバース要素は、同じ高さ、幅、及び厚さを有する。有利には、モジュールフレームワークは、トランスバース要素から形成され、均一な角柱又は円柱の形で、互いに重ねて配置された複数の層を有し、有利には、１層から１００層、好ましくは２層から５０層、特に３層から３０層である（図４及び５を参照）。
【００７３】
重ね合わせた要素の全高は、有利には１００ｍｍ〜５０ｍ、好ましくは２００ｍｍ〜２０ｍ、特に５００ｍｍ〜１０ｍである。
【００７４】
モジュールフレームワークでは、すべての相互に重ね合わされる層のトランスバース要素の高さは、有利には同一である（要素高）。
【００７５】
有利には、上面視で、同心の多角形、好ましくは正多角形、又は同心の楕円形、好ましくは円として配置される、平行なトランスバース要素又は同心楕円弧状のトランスバース要素、好ましくは平行なトランスバース要素又は同心円弧状のトランスバース要素を使用することができる（図２〜５参照）。有利には、２〜２０個の平行なトランスバース要素又は同心楕円弧状のトランスバース要素、好ましくは、平行トランスバース要素又は同心円弧状のトランスバース要素が使用され、好ましくは２〜５個である。トランスバース要素で構成される、半径方向で隣接する多角形、好ましくは正多角形、又は隣接する楕円形、好ましくは円形の間の距離は、好ましくは１０ｍｍ〜１０００ｍｍ、好ましくは２０ｍｍ〜５００ｍｍ、より好ましくは４０ｍｍ〜２５０ｍｍである。有利には、この距離は、半径方向で隣接するすべてのトランスバース要素について同じである。
【００７６】
ラテラル要素は、有利には、平面状又は波状の長方形シートの形態をとる。
【００７７】
波形は正弦波又は三角形であってよい。振幅は、有利には、１ｍｍ〜１００ｍｍ、好ましくは２ｍｍ〜５０ｍｍ、特に３ｍｍ〜２０ｍｍである。波長は、有利には、２ｍｍ〜５００ｍｍ、好ましくは５ｍｍ〜２００ｍｍ、特に１０ｍｍ〜１００ｍｍである。
【００７８】
ラテラル要素は、有利にはトランスバース要素に直交して配置される。
【００７９】
ラテラル要素は、有利には、１００ｍｍ〜５ｍ、好ましくは２００ｍｍ〜３ｍ、特に５００ｍｍ〜２ｍの高さ（要素高）を有する。ラテラル要素は、有利には、５０ｍｍ〜２ｍ、好ましくは１００ｍｍ〜１ｍ、特に２００ｍｍ〜５００ｍｍの幅を有する。ラテラル要素は、有利には０．２ｍｍ〜２０ｍｍ、好ましくは０．５ｍｍ〜１０ｍｍ、特に１ｍｍ〜５ｍｍの厚さを有する。
【００８０】
１つの上に他を重ねる複数のラテラル要素の場合、中間ラテラル要素は、高さ、幅及び厚さが同じである（図６参照）。中間層のラテラル要素の高さは、有利には、トランスバース要素の要素高の９０％〜１１０％、好ましくはトランスバース要素の要素高の９５％〜１０５％、より好ましくはトランスバース要素の要素高の９８％〜１０２％に相当し、特にトランスバース要素の要素高と同一である。最下層と最上層の要素高は、中間層の要素高と異なっていてもよい。有利には、最下層の要素高は、中間要素の要素高よりも１０％〜９０％、好ましくは２０％〜７５％、より好ましくは３０％〜６０％、低いか高い。有利には、最上層の要素高は、中間要素の要素高よりも１０％〜９０％、好ましくは２０％〜７５％、より好ましくは３０％〜６０％、低いか高い。最下層のラテラル要素が中間ラテラル要素よりも低い場合、最上層の要素は、有利には、中間ラテラル要素よりも同じ比率だけ高い。最下層のラテラル要素が中間ラテラル要素よりも高い場合、最上層の要素は、有利には、中間ラテラル要素よりも同じ比率だけ低い。有利には、ラテラル要素の上縁は、最上層のトランスバース要素の上縁と面一で終わっており、これは、上向き又は下向き方向の垂直のオフセットが、有利には、要素高の５％未満、好ましくは２％未満であることを意味する。最下のラテラル要素と、最上のラテラル要素の幅及び厚さは、有利には、中間ラテラル要素と同一である。
【００８１】
代替的に、各層において、トランスバース要素及びラテラル要素の上縁は、有利には面一で終わっており、これは、上向き又は下向き方向の垂直のオフセットが、有利には、要素高の５％未満、好ましくは２％未満であることを意味する。各層において、トランスバース要素とラテラル要素の高さは有利には同一である。この構成は、平面要素の使用に特に適している。
【００８２】
有利には、モジュールフレームワークでは、１つの上に他を重ねるラテラル要素の数は、１つの上に他を重ねるトランスバース要素の数と２未満で異なり、その数は、好ましくは同一である。
【００８３】
任意の分離要素は、有利には、長方形のシートの形態をとる。
【００８４】
分離要素は、有利には、角柱、好ましくは正角柱において、円周方向で隣接するトランスバース要素の間、又は、円柱、好ましくは直円柱内に配置される（図４及び５参照）。有利には、分離要素は、角柱、好ましくは均一な角柱において、円周方向で隣接するトランスバース要素の間に形成された隙間、又は、円柱、好ましくは直円柱内に形成された隙間に挿入される。
【００８５】
分離要素は、有利には、１００ｍｍから５ｍ、好ましくは２００ｍｍから３ｍ、特に５００ｍｍから２ｍの高さを有する。分離要素は、有利には５０ｍｍから２ｍ、好ましくは１００ｍｍから１ｍ、特に２００ｍｍから５００ｍｍの長さを有する。分離要素は、有利には０．２ｍｍから２０ｍｍ、好ましくは０．５ｍｍから１０ｍｍ、特に１ｍｍから５ｍｍの厚さを有する。
【００８６】
分離要素とラテラル要素の長さの比は、有利には０．９〜１．２５である。分離要素とラテラル要素の高さの比は、有利には０．５〜５０、好ましくは０．７５〜１０、より好ましくは０．９〜５である。有利には、分離要素の上縁は、最上層のトランスバース要素の上縁と面一で終わっており、これは、上向き又は下向き方向の垂直のオフセットが、有利には、要素高の５％未満、好ましくは２％未満であることを意味している。有利には、分離要素の上縁は、最上層のラテラル要素の上縁と面一で終わっており、これは、上向き又は下向き方向の垂直のオフセットが、有利には要素高の５％未満、好ましくは２％未満であることを意味している。
【００８７】
任意の平面要素は、トランスバース要素の形状に依存し、有利には、台形シート（長方形のトランスバース要素の場合）又は環状セグメントの形のシート（円弧形状のトランスバース要素の場合）である。
【００８８】
平面要素は、有利には、１つの上に他を重ねたトランスバース要素の２つの層の間に水平に挿入される（図７参照）。平面要素は、有利には、これらがラテラル要素に挿入され得るように、切欠き、好ましくはスロット又は開口部、特にスロットを有する。有利には、平面要素は、トランスバース要素の上縁の上に横たわっている。
【００８９】
台形平面要素は、有利には、１００ｍｍ〜５ｍ、好ましくは２００ｍｍ〜３ｍ、特に５００ｍｍ〜２ｍの底辺の長さを有する。さらに、台形平面要素は、有利には、５０ｍｍ〜２ｍ、好ましくは１００ｍｍ〜１ｍ、特に２００ｍｍ〜５００ｍｍの高さを有する。台形角度、すなわち、正台形の底辺と等脚との間の鋭角な内角は、有利には３０°〜８８°、好ましくは４５°〜８６°、特に６０°〜８４°である。例として、６０セグメントに対して８７°が有利であり、４０セグメントに対して８５．５°が有利であり、２４セグメントに対して８２．５°が有利である。さらに、台形平面要素は、有利には０．２ｍｍ〜２０ｍｍ、好ましくは０．５ｍｍ〜１０ｍｍ、特に１ｍｍ〜５ｍｍの厚さを有する。
【００９０】
環状セグメントの形態の平面要素は、有利には、０．１ｍ〜１０ｍ、好ましくは０．２５ｍ〜７．５ｍ、特に０．５ｍ〜５ｍの外半径を有する。さらに、環状セグメントの形態の平面要素は、有利には、５０ｍｍ〜２ｍ、好ましくは１００ｍｍ〜１ｍ、特に２００ｍｍ〜５００ｍｍの幅を有する。さらに、環状セグメントの形態の平面要素は、６°〜１２０°、好ましくは９°〜９０°、より好ましくは１５°〜６０°の角度セクタを有する。さらに、台形の平面要素は、有利には、０．２ｍｍ〜２０ｍｍ、好ましくは０．５ｍｍ〜１０ｍｍ、特に１ｍｍ〜５ｍｍの厚さを有する。
【００９１】
平面要素と分離要素は、同様に、有利には、１つの要素に結合されていてもよい（図１１参照）。
【００９２】
フレームワークは、有利には、切欠き、好ましくはスロット又は開口部、特にスロットを介して互いに挿入することができるフレームワーク要素からなる。トランスバース要素及びラテラル要素は、有利には交差する方式で互いに挿入される（図４及び図５参照）。
【００９３】
モジュール構造のフレームワークは、有利には、セグメント及び層ごとに、半径方向に１〜２０個の隣接するトランスバース要素、好ましくは２〜１０個のトランスバース要素、より好ましくは２〜５個のトランスバース要素を含む。モジュール構造のフレームワークは、有利には、セグメント及び層ごとに、１〜１０個のラテラル要素、好ましくは１〜５個のラテラル要素、より好ましくは１〜３個のラテラル要素を含む（図２参照）。
【００９４】
最下層及び中間層のラテラル要素及びトランスバース要素は、有利には、高さに関して互いにオフセットされている。一層内のラテラル要素の上縁とトランスバース要素の上縁との間の垂直オフセットは、要素高の−９０％〜＋９０％、好ましくは要素高の−７５％〜７５％、より好ましくは要素高の−６０％〜＋６０％である。有利には、分離要素の上縁は、最上層のトランスバース要素の上縁と面一で終わっており、これは、上向き又は下向き方向の垂直オフセットが、有利には要素高の５％未満、好ましくは２％未満であることを意味する。その結果、それらは有利には互いに支持し、複数のセグメントからなる剛性のある自立形状を形成する。トランスバース要素は、半径方向のセグメントの区切りを定義し、ラテラル要素は、円周方向のセグメントの区切りを定義する。
【００９５】
有利には、層ごとに３〜６０個、好ましくは４〜４０個、より好ましくは６〜２４個の、同一のセグメントが形成される。セグメントは、有利には、全高にわたって分離要素によって互いに分離される（図５参照）。
【００９６】
トランスバース要素は、有利には、同一セグメントの同一層に配置された各ラテラル要素のための切欠き、好ましくはスロット又は開口部、特にスロットを有する。単一のラテラル要素の場合には、切欠き、好ましくはスロット又は開口部、特にスロットは、トランスバース要素の中央に配置される。複数のラテラル要素の場合、切欠き、好ましくはスロット又は開口部、特にスロットは、トランスバース要素の中央に対称に配置され、それらの間の距離は、有利には５ｍｍ〜２ｍ、好ましくは１０ｍｍ〜１ｍ、特に好ましくは２０ｍｍ〜５００ｍｍである。
【００９７】
中間層のラテラル要素は、有利には、同一セグメントの同一層に有利に配置された各トランスバース要素のための、切欠き、好ましくはスロット又は開口部、特にスロットを有する。単一のトランスバース要素の場合には、切欠き、好ましくはスロット又は開口部、特にスロットは、有利には、反応器シェルに面したラテラル要素の後縁から５ｍｍ〜２ｍ、好ましくは１０ｍｍ〜１ｍ、特に２０ｍｍ〜５００ｍｍに配置されている。複数のトランスバース要素の場合、隣接する２つの切欠き、好ましくはスロット又は開口部、特にスロットの間の距離は、有利には、１０ｍｍ〜２ｍ、好ましくは２０ｍｍ〜１ｍ、特に３０ｍｍ〜５００ｍｍである。
【００９８】
有利には、すべてのトランスバース要素の切欠き、好ましくはスロット又は開口部、特にスロットは、下方向に開口している。セグメントのすべてのトランスバース要素及びセグメントの中間層のラテラル要素の切欠き、好ましくはスロット又は開口部、特にスロットの長さは、有利には、要素高の１０％〜９０％、好ましくは要素高の２５％〜７５％、より好ましくは要素高の４０％〜６０％、特には要素高の半分に対応する。
【００９９】
有利には、中間層のラテラル要素の切欠き、好ましくはスロット又は開口部、特にスロットは、下方向に開口している。中間層のラテラル要素の切欠き、好ましくはスロット又は開口部、特にスロットの長さは、有利には、要素高とトランスバース要素の切欠き、好ましくはスロット又は開口部、特にスロットの長さの間の差の９０％〜１１０％、好ましくは要素高とトランスバース要素の切欠き、好ましくはスロット又は開口部、特にスロットの長さの間の差の９５％〜１０５％、より好ましくは要素高とトランスバース要素の切欠き、好ましくはスロット又は開口部、特にスロットの長さの間の差の９８％〜１０２％に対応し；特に、要素高とトランスバース要素の切欠き、好ましくはスロット又は開口部、特にスロットの長さの間の差と同一である。
【０１００】
有利には、ラテラル要素は、最下層に切欠きを有していない。その高さは、有利には、トランスバース要素の切欠きの高さの９０％〜１１０％、好ましくは、トランスバース要素の切欠きの高さの９５％〜１０５％、より好ましくは、トランスバース要素の切欠きの高さの９８％〜１０２％に対応し；特に、トランスバース要素の切欠きの高さと同一である。最上層のラテラル要素は、上縁及び下縁に、切欠き、好ましくはスロット又は開口部、特にスロットの対をなす配置を有する。切欠き、好ましくはスロット又は開口部、特にスロットの長さは、中間層のラテラル要素の切欠き、好ましくはスロット又は開口部、特にスロットの長さに対応している。
【０１０１】
ボックスは、２つの平行なトランスバース要素又は同心楕円弧の形態のトランスバース要素、好ましくは、平行なトランスバース要素又は半径方向に隣接する同心円弧の形態のトランスバース要素、及び対応するラテラル要素、及び円周方向に隣接するトランスバース要素間の間隙又は該隙間に有利に挿入された分離要素、によって囲まれた領域を意味すると理解される（図２のハッチングされた領域部分５ａ〜ｂ；図３のハッチングされた領域部分５ａ〜ｄ；図４及び図５のハッチングされた領域部分５ａ〜ｆ）。上面図では、ボックスは、有利には、長方形の断面を有するか、又は環状セグメントの形態の断面を有する（図２〜５参照）。各セグメントは、有利には１〜５０個のボックス、好ましくは２〜２５個のボックス、特に３〜１５個のボックスを有する。
【０１０２】
本発明のこのモジュールフレームワークシステムは、有利には、ライニング、特に１５０℃〜１９００℃、好ましくは４００℃〜１７００℃、特に６００℃〜１５００℃の温度範囲の高温プロセス用化学反応器のライニングのためのフレームワーク支持体として使用することができる。
【０１０３】
本発明のこのモジュールフレームワークシステムはまた、触媒、特にモノリス触媒（すなわち、軸流又は半径流を有する固定床反応器で使用される触媒バスケット）のための支持構造としても有利であり得る。
【０１０４】
さらに、本発明のモジュールフレームワークシステムは、電気絶縁、特に反応器内部の電気絶縁として使用することができる。
【０１０５】
さらに、本発明のモジュールフレームワークシステムは、放射線遮蔽として使用することができる。
【０１０６】
上面図では、本発明のモジュールフレームワークシステムは、ライニングによって占有される反応器の断面を、長方形、台形、又は環状セグメント形状のボックスプロファイルに分割する。ボックスは、有利には、耐火レンガ及び／又は触媒、特にモノリス触媒で充填される。あるいは、ボックスは充填されていないままである。
【０１０７】
ボックスの上面図における断面は、有利には、１〜２０００個のレンガ、好ましくは２〜５００個のレンガ、より好ましくは３〜２００個のレンガで充填されており、それらは互いに並んで及び／又は連続して配置されている。ボックス内のレンガの合計は、パッキングと呼ばれる。上面図におけるパッキングは、有利には、長方形、台形又は環状セグメント状の断面を有し、半径方向に向けられた側面は有利には互いに平行であり、底辺の狭い側面は有利には内側に向けられている。
【０１０８】
耐火レンガは、有利には六面体、好ましくは角柱状の形状を有する。有利には、上面と下面、及び前面と後面は、それぞれ互いに平行である。有利には、上面及び下面は、六面体の他の面に対して直角である。
【０１０９】
レンガは、有利には、半径方向に層状に配置される。半径方向において、パッキングは、有利には、１〜４０層、好ましくは１〜２０層、より好ましくは１〜１０層を含む。レンガは、有利には、垂直方向に層状に配置されている。高さに関して、パッキングは、１〜１０００層、好ましくは１〜５００層、より好ましくは２〜２００層、特に３〜１００層を含む。
【０１１０】
円周方向には、有利には、１〜２００個、好ましくは２〜１５０個、特に３〜１００個のレンガがボックスの中に並んで配置されている。
【０１１１】
有利には、パッキング内のレンガ間の結合は、モルタル又は接着剤で充填されるか、又は乾式結合として実行される。好ましくは、レンガ間の結合は乾式結合として実行され、これは、成形レンガの接合にモルタル又は接着剤を使用しないことを意味する。
【０１１２】
有利には、パッキングのレンガは、ヘッダーコースとして、ストレッチャーコースとして、ソルジャーコースとして、ローロックコースとして、フラットコースとして、ストレッチャーボンドとして、ヘッダーボンドとして、ブロックボンドとして、又はクロスボンドとして敷設される（Ｄｅｕｔｓｃｈｅ  Ｇｅｓｅｌｌｓｃｈａｆｔ  Ｆｅｕｅｒｆｅｓｔ−ｕｎｄ  Ｓｃｈｏｒｎｓｔｅｉｎｂａｕ  ｅ．Ｖ．からの「Ｆｅｕｅｒｆｅｓｔｂａｕ」、７６頁参照）。好ましくは、パッキングのレンガは、ストレッチャーボンド、ヘッダーボンド、ブロックボンド又はクロスボンドとして敷設される。より好ましくは、パッキングのレンガは、ブロックボンド又はクロスボンドとして敷設される。
【０１１３】
半径方向に層から層への敷設モードの組み合わせも可能である。例えば、半径方向に２つの層を有するパッキングの場合、内層はクロスボンド及び外層は有利にソルジャーコースを実行することが可能である。この組み合わせは、パッキングのレンガ間の結合のオフセットを達成する。このようにして、隣接するレンガ間に形成される可能性のある隙間が遮られる。このようにして、ライニングを通るガス状の反応媒体の不正な流れを効果的に減少させることができる。
【０１１４】
レンガとフレームワーク要素の間、又はモジュールフレームワークシステムの異なるパッキングのレンガ間に、有利に隙間が存在する。レンガと隣接するフレームワーク要素との間の間隙、又は隣接するパッキンの円周方向のレンガ間の間隙は、有利には１〜５０ｍｍ、好ましくは１〜２５ｍｍ、より好ましくは１〜１０ｍｍである。この隙間の効果は、個々のレンガが互いに移動できることである。この隙間はまた、ライニングの構築におけるレンガの挿入を容易にする。さらに、隙間は、パッキングが妨げられることなく、すなわち応力のない方法で熱膨張するために必要な空間を提供する。
【０１１５】
任意に、フレームワーク要素とパッキングとの間の隙間、又はパッキングの円周方向の隣接するレンガ間の隙間は、後述するように断熱マットによって埋めることができる。
【０１１６】
有利には、パッキングの上縁とフレームワークの上縁との間の垂直オフセットは、５０ｍｍ未満、好ましくは２０ｍｍ未満、より好ましくは１０ｍｍ未満であり；パッキングの上縁は、特にフレームワークの上縁と面一で終わって、すなわち、上向き又は下向きの方向の垂直オフセットは、有利には、トランスバース要素の高さの５％未満、好ましくは２％未満である。これは、例えば、パッキングの１層でレンガを適当な大きさに切断することによって達成することができる。
【０１１７】
一般に、パッキングの層結合部と、及び重ねて配置されたフレームワークの下層と中間層のトランスバース要素の間の結合部との間には、垂直オフセットが存在する。直接重ねて配置された２つのトランスバース要素とパッキングの次の層の結合部との間の垂直オフセットは、有利には、１つのレンガ高の０％〜５０％、好ましくは、１つのレンガ高の２０％〜５０％である。平面要素が使用される特定の場合には、重ねて配置された２つのトランスバース要素間の結合部は、重ねて配置されたレンガの２列間の層の結合部の高さにある。重ねて配置された２つのトランスバース要素間の結合部と、重ねて配置されたレンガの２列間の最も近い層の結合部との間の垂直方向のオフセットは、有利には１０ｍｍ以下、好ましくは５ｍｍ以下、より好ましくは３ｍｍ以下である。
【０１１８】
レンガの側面は、有利には平面であってよい。あるいは、側面は、適切な形状の付属物（舌）及び凹部（溝）を有していてもよく、したがって、舌と溝の接続（ＤＩＮ  １０５７を参照）によって形状嵌合的な方式で接合することができる。
【０１１９】
パッキングの内層は、有利には前側で反応ゾーンと接触しており、有利には本発明のフレームワークによって横方向及び裏側面で境界付けられている。
【０１２０】
本発明における「耐火レンガ」とは、セラミック製品及び６００℃以上の使用温度を有する材料を意味するものと理解される。定義（ＤＩＮ  ５１  ０６０）では、ＳＫ  １７（＝ＩＳＯ  １５０）よりも大きいコーンドロップポイント（約１５００℃に対応）を有する材料のみが、耐火物と呼ばれることができる。この限界温度は鉄の融点にほぼ対応しており、関税や鉱業法の目的で重要な意味がある。
【０１２１】
レンガライニングの内側のレンガは、有利には、以下の特性プロファイルを有する：（ｉ）１０００℃〜１７００℃の温度範囲で良好な断熱性、（ｉｉ）高強度、（ｉｉｉ）耐摩耗性、（ｉｖ）低開放気孔率、（ｖ）熱サイクル安定性、（ｖｉ）電気絶縁性。断熱性は、熱伝導率が２Ｗ／ｍ／Ｋ以下、好ましくは１Ｗ／ｍ／Ｋ以下で良好である。強度は、冷間圧縮強度が５ＭＰａ以上、好ましくは１０ＭＰａ以上で高い。耐摩耗性が高いことは、材料の硬度と相関がある。セラミック発泡体の開放気孔率は、閉気孔の割合が１％以上、好ましくは５％以上、より好ましくは１０％以上の場合、低い。材料がＤＩＮ  Ｖ  ＥＮＶ  ８２０−３に従ったテストに合格している場合、熱サイクルの安定性が高い。電気絶縁性は、比電気抵抗が１０９Ωｍ以上、好ましくは１０１１Ωｍ以上であれば良好である。
【０１２２】
レンガの特性、特に組成、強度、形状、及び寸法については、ＤＩＮ  １０５７（自立煙突用レンガ）、１０８１（耐火物製品：長方形耐火レンガ）、１０８２（耐火物製品：アーチレンガ）に規定されている。
【０１２３】
耐火レンガは、耐火材料から作られた有利な成形レンガである。耐火レンガの材料は、有利には、プロセス温度及びプロセス条件に応じて選択されるべきである。さらに、材料の選択は、有利には、ライニング内の半径方向の位置（層）に応じて選択されるべきである。
【０１２４】
好ましくは、媒体と接触する内層の材料は、ＤＩＮ  ＥＮ１２４７５分類に従ったセラミック発泡体又は耐火材料、特にアルミナ−シリカ製品、例えば耐火レンガ、コランダム、ムライト、コーディエライト、又は塩基性製品、例えばマグネシア、マグネシア−酸化クロム、マグネシアスピネル、マグネシア−ジルコン、又は炭素結合した塩基性レンガ、特にコランダム、ムライト、コーディエライトから作られる。セラミック発泡体は、例えば、ＤＥ１０２０１５２０２２７７及びＷＯ０７／２２７５０に記載されている。特に好適なのは、Ｈａｌｆｏａｍ  Ａｌｕｍｉｎａ（商標）の商品名が与えられている閉気孔発泡セラミック材料である。
【０１２５】
最も好ましくは、内層の成形レンガは、Ｈａｌｆｏａｍ  Ａｌｕｍｉｎａ（商標）の商品名を与えられた発泡セラミック材料からなる。
【０１２６】
本発明はさらに、セラミック発泡体、特に閉気孔発泡体を含む成形レンガに関する。有利には、本発明の成形レンガは、アルミナ−シリカ製品、例えば耐火レンガ、コランダム、ムライト、コーディエライト、又は塩基性製品、例えばマグネシア、マグネシア−酸化クロム、マグネシア−スピネル、マグネシア−ジルコン、又は炭素結合した塩基性レンガ、特にコランダム、ムライト、コーディエライトから作られるセラミック発泡体を含む。
【０１２７】
本発明は、さらに、半径方向に連続して配置された複数のレンガパッキングの層を含むレンガアセンブリに関する。
【０１２８】
内側からの第２の層の材料は、有利には、以下の特性プロファイルを有する：１５００℃以上の熱安定性、１Ｗ／ｍ／Ｋ以下、好ましくは０．５Ｗ／ｍ／Ｋ以下の熱伝導率、１ＭＰａ以上、好ましくは２ＭＰａ以上の冷間圧縮強度。この特性プロファイルは、発泡体及び鋳造又は押出成形された軽量耐火レンガが有するものである。例として、この層には、Ｈａｌｆｏａｍ、Ｃａｒａｔｈ  ＦＬ（登録商標）、ＰＲＯＭＡＴＯＮ（登録商標）などの市販品が使用される。
【０１２９】
内側からの第３の層の材料は、有利には、以下の特性のプロファイルを有する：１２００℃以上の熱安定性、０．５Ｗ／ｍ／Ｋ以下、好ましくは０．２Ｗ／ｍ／Ｋ以下の熱伝導率、０．５ＭＰａ以上、好ましくは１ＭＰａ以上の冷間圧縮強度。この特性のプロファイルは、有利には、真空成形された繊維板が有するものである。例として、この層には、ＰＲＯＭＡＴＯＮ（登録商標）又はＡＬＴＲＡ（登録商標）のような市販品が使用される。
【０１３０】
内側からの第４の層の材料は、有利には、以下の特性のプロファイルを有する：１０００℃以上の熱安定性、０．２Ｗ／ｍ／Ｋ以下、好ましくは０．０５Ｗ／ｍ／Ｋ以下の熱伝導率、０．１ＭＰａ以上、好ましくは０．２ＭＰａ以上の冷間圧縮強度。この特性のプロファイルは、有利には、真空成形された繊維板又は微孔質ヒュームドシリカの板が有するものである。この層には、例えば、ＡＬＴＲＡ（登録商標）又はＭＩＣＲＯＴＨＥＲＭ（登録商標）のような市販品が使用される。
【０１３１】
本発明はさらに、半径方向に連続して配置され、（ｉ）発泡セラミック、（ｉｉ）焼結鋳造又は押出セラミック、又は、（ｉ）発泡セラミック、（ｉｉ）焼結鋳造又は押出セラミック及び（ｉｉｉ）圧縮セラミック繊維、又は、（ｉ）発泡セラミック、（ｉｉ）焼結鋳造又は押出セラミック、（ｉｉｉ）圧縮セラミック繊維及び（ｉｖ）真空成形された繊維板又は微孔質ヒュームドシリカを含む板で構成される複数のレンガパッキングを含むレンガアセンブリに関する。
【０１３２】
成形レンガ、好ましくはセラミック発泡体からなるライニングの内層の表面は、未処理であってもよいし、コーティングされていてもよい。コーティングは、有利には、ライニングの表面を密封し、摩耗保護として機能する。コーティング、例えば保護層は、有利には、端面及び／又は裏面及び／又は上端面及び／又は下端面及び／又は左右の側面に塗布され、好ましくは、端面及び／又は裏面及び／又は上端面及び／又は下端面に塗布され、より好ましくは、端面及び／又は裏面に塗布され、特に、端面に塗布される。端面とは、反応器の内部に面する成形レンガの面を指す。保護層は、有利には耐火性セラミック、例えばＺｒＯ２、ＹＯ２、Ｓｉ３Ｎ４、Ａｌ２Ｏ３、好ましくはＡｌ２Ｏ３からなる。保護層の厚さは、有利には１００μｍ〜２ｍｍ、好ましくは２００μｍ〜１ｍｍである。コーティングの気孔率（空隙含有率）は、有利には５０％未満、好ましくは２５％未満、より好ましくは１０％未満、特に５％未満である。コーティングは、当業者に知られたコーティング方法、例えば、塗装法、ディップコーティング、フレーム溶射、プラズマ溶射によって、成形レンガに塗布することができる。
【０１３３】
有利には、コーティングは、多層構造、例えば、非多孔性セラミックの１つの薄層及び多孔性セラミックの１つ以上のより厚い層とからなる。
【０１３４】
好適なコーティング材料の例としては、Ａｒｅｍｃｏ  Ｃｏａｔｉｎｇｓ（コーティングスリップ）が挙げられる：ＰＰ−６３４−ＡＬ、６３４−ＳＩＣ、６３４−ＹＯ、６３４−ＺＯ、Ｏｅｒｌｉｋｏｎ  Ｍｅｔｃｏ（フレーム溶射及びプラズマ溶射）、ＬＷＫ  ＰｌａｓｍａＣｅｒａｍｉｃ（プラズマコーティング）、Ｐｏｌｙｔｅｃ  Ｃｏｔｒｏｎｉｃｓ（コーティングスリップ、キャスティングコンパウンド）などが挙げられる。
【０１３５】
成形レンガは、有利には、長方形のレンガについてはＤＩＮ  １０８１  （１９８８）に、アーチレンガ又はウェッジレンガについてはＤＩＮ  １０８２  （１９８８）に従って、当業者に周知の寸法を有している。任意に、レンガを個々の寸法に切断することが可能である。
【０１３６】
垂直方向において、耐火レンガは、１コースの異なる層で異なる高さを有していてもよい。これは、例えば、成形レンガをソルジャーコースとストレッチャーコースとして交互に敷設することで達成することができる。このようにして、（ｉ）軸方向温度勾配が低い領域での過剰な結合、又は（ｉｉ）軸方向温度勾配が高い領域での個々のレンガ内の高い機械的応力を回避することが可能となる。
【０１３７】
耐火レンガのパッキングの縁部は、有利には、隣接するフレームワーク要素又は隣接するフレームワーク要素間の隙間に平行である。レンガと隣接するフレームワーク要素との間の隙間、又は円周方向でレンガに隣接するパッキング間の隙間は、有利には１ｍｍ〜５０ｍｍ、好ましくは１ｍｍ〜２５ｍｍ、より好ましくは１ｍｍ〜１０ｍｍである。これらの隙間は、有利には、鉱物繊維からなる断熱マットで少なくとも部分的に充填される。
【０１３８】
断熱マットは、フレームワーク要素の平坦な側面に任意で固定される。設置の間、断熱マットは、有利には、フィルムに溶接され、真空気密に排気される。こうして調製されたマットは、有利には、トランスバース要素及び／又はラテラル要素及び／又は分離要素及び／又はトランスバース要素に、好ましくはトランスバース要素及び／又はラテラル要素に、より好ましくはトランスバース要素に接合される。設置後、フィルムは有利には穿孔される。その結果、マットは膨張し、レンガを支える。この手順は、例えばＷＯ２０１４／１２５０２４に記載されている。
【０１３９】
断熱マットには、以下に記載の商品名を有する材料が適している：ＡＬＳＩＦＬＥＸ−１６００、ＡＬＳＩＦＬＥＸ−１６００ペーパー、ＰＲＯＭＡＦＥＬＴ−１６００、ＳＩＬＣＡＦＥＬＴ−１６０、ＴＨＥＲＭＯＦＲＡＸブランケット（フレキシブルマット）、ＴＨＥＲＭＯＦＲＡＸボード（真空成形）又はＴＨＥＲＭＯＦＲＡＸフェルト／ペーパー（セラミックペーパー及びフェルト）。
【０１４０】
有利には、本発明のフレームワークは、基礎、例えば基礎プレートによって支持される。基礎プレートは、有利には、モジュールフレームワークを固定し、耐火物パッキングの質量を吸収するのに役立つ。基礎プレートは、代替的に、一パート又はセグメント化された形態であってもよい。基礎プレートは、好ましくはセグメント化されており、各要素は、有利には、本発明のフレームワークシステムのセグメントを支える。
【０１４１】
基礎の代わりに、本発明のフレームワークを屋根に固定してもよい。
【０１４２】
基礎プレートは、有利には、下部ドーム上に緩く又は固定された方式で支持されている。好ましくは、基礎プレートは、下部ドームのフランジに着脱可能に接続されている。より好ましくは、基礎プレートは下部ドームのフランジにねじ止めされている。
【０１４３】
有利には、基礎プレートは環状である。有利には、基礎プレートの頂面及び底面は平面であり、互いに平行である。基礎プレートの厚さは、１ｍｍ〜５００ｍｍ、好ましくは２ｍｍ〜３００ｍｍ、より好ましくは３ｍｍ〜２００ｍｍである。リングの幅は、５０ｍｍ〜２ｍ、好ましくは１００ｍｍ〜１ｍ、特に２００ｍｍ〜５００ｍｍである。
【０１４４】
上面視において、基礎プレートの外縁は、有利には、ＯＣＭＣフレームワークの外側トランスバース要素を越えて突出している。外側トランスバース要素に対する基礎プレートの外縁の超過分は、有利には０ｍｍ〜２００ｍｍ、好ましくは５ｍｍ〜１００ｍｍ、より好ましくは１０ｍｍ〜５０ｍｍである。上面視において、基礎プレートの内縁は、有利には、ライニングの内層によって覆われている。基礎プレートの内縁に対するライニングの内縁の超過分は、有利には０ｍｍ〜１００ｍｍ、好ましくは０ｍｍ〜５０ｍｍ、より好ましくは０ｍｍ〜２０ｍｍである。基礎プレートは、有利には頂面に溝を有する。溝は、有利には、フレームワークの最下層にあるトランスバース要素、ラテラル要素、及び任意の分離要素を支持し、案内するための台座として機能する。溝の配置は、有利には、フレームワークの上面視におけるフレームワーク要素のパターンに対応している。溝は、有利には１ｍｍ〜５００ｍｍ、好ましくは２ｍｍ〜３００ｍｍ、より好ましくは３ｍｍ〜２００ｍｍの深さを有する。溝は、有利には０．２ｍｍ〜２０ｍｍ、好ましくは０．５ｍｍ〜１０ｍｍ、特に１ｍｍ〜５ｍｍの幅を有する。溝は、使用されるフレームワーク要素の厚さよりも、有利には１％〜１００％、好ましくは２％〜５０％、より好ましくは５％〜２０％広い。有利には、フレームワークの最下層のラテラル要素及びトランスバース要素は、基礎プレートに固定的な方法で接合される。接合は、例えば、ねじ接続による圧入法で、ダボによる形状嵌合法で、又は接着剤による粘着接合法で確立することができる。有利には、基礎プレートは、金属、プラスチック及び／又はセラミック、好ましくは金属、より好ましくは鋼からなる。任意に、基礎プレートの表面は、電気的に導電性又は電気的に絶縁性である。金属製基礎プレートの場合、電気絶縁表面層は、有利には、エナメル、セラミック及び／又はプラスチックからなる。好ましくは、基礎プレートの表面は、領域的に電気的に絶縁性である。より好ましくは、基礎プレートの上面及び外周は電気的に絶縁されている。
【０１４５】
基礎プレートは、有利には、それによってライニング全体又はセグメントごとに反応器から持ち上げて組み立てることができるリフティング装置のための固定要素を有している。
【０１４６】
有利には、多機能基礎プレートと呼ばれるものを使用することが可能である。この基礎プレートは、任意に、以下の特徴のうちの１つ以上を有する。（ｉ）基礎プレートは、有利には、反応器の中央まで連続している。反応ゾーンの領域において、基礎プレートは、有利には、ガス及び固体の流れのための開口部を有する。（ｉｉ）基礎プレートは、有利には、下部ドームのフランジとして構成されている。（ｉｉｉ）基礎プレートは、有利には、電気加熱移動床反応器又は固定床反応器の下部電極を担持する。
【０１４７】
有利な組み合わせは、反応器シェルの内側に断熱材を有するものであり；例えば、金属シェル内に封入された断熱ボードを用いる。断熱ボードは、有利には、総気孔率が４５％以上９９％未満、好ましくは６０％以上９９％未満、より好ましくは７０％以上９９％未満の多孔質である。有利には、断熱ボードは、ケイ酸カルシウム、バーミキュライト、ロックウール、グラスウール又はヒュームドシリカを含む。有利には、断熱ボードは、閉鎖された金属シェルに収容されている。金属シェルは、有利には、折り目をつけたり、溶接したり、又は半田付けしたりすることによって閉鎖シェルとなったシートから構成される。シェルは、有利には、その裏面に固定要素、好ましくはフック及び／又はループを備えている。これらの固定要素によって、それらは、有利には、圧力定格反応器シェル上の対応する固定具に吊り下げられる。
【０１４８】
本発明はさらに、装置、好ましくは本発明のモジュールフレームワークシステム及び圧力定格反応器シェルを有する反応器、好ましくは本発明のモジュールフレームワークシステム、ライニング及び圧力定格反応器シェルに関する。
【０１４９】
反応器の断面積は、有利には０．００５ｍ２〜２００ｍ２、好ましくは０．０５ｍ２〜１００ｍ２、より好ましくは０．２ｍ２〜５０ｍ２、特に１ｍ２〜２０ｍ２である。反応器シェルの高さは、有利には０．１ｍ〜１００ｍの間、好ましくは０．２ｍ〜５０ｍの間、より好ましくは０．５ｍ〜２０ｍの間、特に１ｍ〜１０ｍの間である。反応器シェルの等価直径に対する高さの比は、有利には０．０１から１００、好ましくは０．０５から２０、より好ましくは０．１から１０、最も好ましくは０．２から５である。反応器シェルの壁厚は、有利には１ｍｍ〜３００ｍｍ、好ましくは５ｍｍ〜２００ｍｍ、より好ましくは１０ｍｍ〜１００ｍｍである。
【０１５０】
反応器シェルのための好ましい材料は、例えば材料番号１．４５４１、１．４５７１の鋼合金である。
【０１５１】
有利には、モジュールフレームワークシステムと圧力定格反応器シェルとの間には、連続的な隙間が存在する。隙間幅は、有利には０ｍｍ〜１００ｍｍ、好ましくは２ｍｍ〜５０ｍｍ、より好ましくは５ｍｍ〜５０ｍｍである。
【０１５２】
モジュールフレームワークシステムと圧力定格シェルとの間の隙間は、任意に、緩い粒子の床で満たされてもよい。粒子は、セラミック又は金属であってよい。粒子は、形状が規則的、例えば、球状、円柱状、角柱状であってもよく、又は不規則であってもよい。粒子は、中実、多孔質又は中空であってもよい。粒子は、同じサイズであっても異なったサイズであってもよい。床の粒子は、有利には０．０５ｍｍ〜１００ｍｍ、好ましくは０．１ｍｍ〜５０ｍｍ、より好ましくは０．５ｍｍ〜１０ｍｍの等価直径を有する。粒子の等価直径は、粒子と等しい体積の球の直径である。
【０１５３】
モジュールフレームワークシステムと圧力定格シェルとの間の隙間は、任意に、有向ガス流によってパージされてもよい。使用されるパージガスは、有利には、ＣＯ２、Ｈ２Ｏ、Ｎ２、Ｈ２、Ｎ２、希薄空気（Ｎ２で希釈された空気）及び／又はＡｒである。パージガス流は、有利には、上部ドームを介して環状に導入され、ライニングの基礎プレートを介して引き抜かれる。あるいは、パージガス流は、ライニングの基礎プレートを介して環状に導入され、ドームを介して引き抜かれる。パージガス流は、有利には、反応ゾーンを圧力定格反応器シェルから分離するガスカーテンを形成する。これにより、圧力定格反応器シェルの内部に堆積物が形成されるのを防止することができ；さらに、圧力定格反応器シェルを冷却することができる。
【０１５４】
任意に、モジュールフレームワークシステムは、圧力定格シェルの側壁に対して支持されていてもよい。支持体は、ＯＣＭＣ、モノリシックセラミック、セラミックファイバーからなる織物、金属、又はこれらの材料の組み合わせで構成されてよい。それらは、フレームワークと圧力定格シェルの側壁との間に緩く案内されてもよいし、ＯＣＭＣフレームワーク又は反応器壁の圧力定格シェルに固定的に接合されてもよい。接合は、粘着性又は形状嵌合であってよい。これらの要素は、好ましくは、モジュールフレームワークシステムと圧力定格シェルの間で緩く支持される。
【０１５５】
軸方向温度勾配が大きい反応器においては、専ら高い熱安定性を有し反応ボリュームの熱的及び電気的絶縁区切りとしての機能が要求される反応器の領域に、モジュールフレームワークシステムを配置することが有利であり得る。この場合、圧力定格シェルの縁部領域は、有利には絶縁されていないままにすることができる。
【０１５６】
有利には、反応器は電気的に加熱される（ＰＣＴ／ＥＰ２０１９／０５１４６６参照）。
【０１５７】
有利には、本発明の装置は、上部、中間及び下部装置部を有し、そこでは、垂直配置の少なくとも１つの電極対が中間部に設置／配置され、全ての電極が有利には導電性固体パッキング内に配置／埋め込まれている。有利には、上部装置部及び下部装置部は、ドームの形態であり、１０５Ｓ／ｍ〜１０８Ｓ／ｍの比導電率を有する。中間装置部は、有利には固体パッキングから電気的に絶縁されている。有利には、上部装置部及び下部装置部は、同様に、中間装置部から電気的に絶縁されている。有利には、上部電極は上部装置部を介して接続され、下部電極は下部装置部を介して接続され、又は電極はそれぞれこれらの部分と電気的に接触している１つ以上の接続要素を介して接続されている。有利には、対応する電流導通要素の断面積に対する上部電極及び／又は下部電極、好ましくは上部電極及び下部電極の断面積の比、又は接続要素を使用しない場合、対応する電流導通装置部に対する上部電極及び／又は下部電極、好ましくは上部電極及び下部電極の断面積の比は、０．１〜１０、好ましくは０．３〜３、特に０．５〜２である。
【０１５８】
本発明の装置、特に反応器において、以下の高温反応を行うことが好ましい：
・炭化水素を水蒸気及び／又は二酸化炭素で改質する合成ガスの調製、炭化水素の熱分解による水素と熱分解炭素の同時生成。好適な担体材料は、特に炭素質顆粒、炭化ケイ素含有顆粒、ニッケル含有金属顆粒である。
・メタン及びアンモニアから、又はプロパン及びアンモニアからのシアン化水素の調製。好適な担体材料は、特に炭素質顆粒である。
・炭化水素の蒸気分解によるオレフィンの調製。好適な担体材料は、特に炭素質顆粒、炭化ケイ素含有顆粒である。
・メタンのカップリングによるエチレン、アセチレン、ベンゼンの調製。
・アルカンの触媒脱水素によるオレフィンの調製、例えばプロパンからのプロピレン又はブタンからのブテンの調製。好適な担体材料は、特に、脱水素触媒で被覆された炭化ケイ素含有顆粒、又は鉄含有成形体である。
・エチルベンゼンの触媒脱水素によるスチレンの調製。好適な担体材料は、特に脱水素触媒で被覆された炭化ケイ素含有顆粒、又は鉄含有成形体である。
・アルカン又はオレフィンの触媒脱水素によるジオレフィンの調製、例えばブテンから又はブタンからのブタジエンの調製。好適な担体材料は、特に、脱水素化触媒で被覆された炭化ケイ素含有顆粒、又は鉄含有成形体である。
・アルコールの触媒脱水素によるアルデヒドの調製、例えばメタノールからの無水ホルムアルデヒドの調製。好適な担体材料は、特に、脱水素触媒で被覆された銀含有顆粒又は炭化ケイ素含有顆粒、又は鉄含有成形体である。
・ＣＯ２と炭素からＢｏｕｄｏｕａｒｄ反応によるＣＯの調製。適当な担体材料は、特に炭素質顆粒である。
・触媒上での触媒水熱分解による水素及び酸素の調製。好適な担体材料は、特に、開裂触媒、例えばフェライトで被覆された炭化ケイ素含有顆粒又は鉄含有顆粒である。
【図面の簡単な説明】
【０１５９】
【図１】耐火レンガを充填したＯＣＭＣフレームワークの周りの圧力定格反応器シェルで構成された反応器セグメントの図である。凡例：１＝３つのトランスバース要素で構成されるパッキング２ａ＝中間層のラテラル要素２ｂ＝最下層のラテラル要素２ｃ＝最上層のラテラル要素６＝ＯＣＭＣフレームワークのボックスに挿入された耐火レンガのパッキング８＝圧力定格反応器シェル
【図２】１層あたり４つのトランスバース要素と３つのラテラル要素とを有する、トランスバース要素（１）とラテラル要素（２）から形成されたセグメント化されたフレームワークのセグメントの上面図である。トランスバース要素は円柱シェルとして、ラテラル要素は平面シートとして実行されている。
【図３】１層あたり１つのトランスバース要素を有する、トランスバース要素とラテラル要素から形成されたセグメント化されたフレームワークの上面図である。左側：１２のセグメント、平面シートとして実行されたトランスバース要素、トランスバース要素ごとに１つのラテラル要素中央：１８のセグメント、円弧状として実行されるトランスバース要素、トランスバース要素ごとに１つのラテラル要素右側：１２のセグメント、角度付きシェルとして構築されるトランスバース要素、トランスバース要素ごとに２つのラテラル要素  それぞれの場合のハッチングされた領域は、セグメントの範囲を表す。５ａ，５ｂ，５ｃ．．．とラベル付けされた部分は、セグメント内のフレームワーク要素によって形成されるボックスである。
【図４】１層あたり２つのトランスバース要素を有する、トランスバース要素とラテラル要素から形成されたセグメント化されたフレームワークの上面図である。左側：１２のセグメント、平面シートとして実行されたトランスバース要素、トランスバース要素ごとに１つのラテラル要素中央：１８のセグメント、円弧状として実行されたトランスバース要素、トランスバース要素ごとに１つのラテラル要素右側：１２のセグメント、角度付きシェルとして構築されるトランスバース要素、トランスバース要素ごとに２つのラテラル要素  それぞれの場合のハッチングされた領域は、セグメントの範囲を表す。５ａ，５ｂ，５ｃ．．．とラベル付けされた部分は、セグメント内のフレームワーク要素によって形成されるボックスである。
【図５】１層あたり１つのトランスバース要素を有する、トランスバース要素、ラテラル要素及び分離要素から形成されたセグメント化されたフレームワークの上面図である。左側：１２のセグメント、平面シートとして実行されるトランスバース要素、トランスバース要素あたり１つのラテラル要素、セグメント間の各隙間に１つの緩い分離要素中央：１８のセグメント、円弧状として実行されるトランスバース要素、トランスバース要素ごとに１つのラテラル要素、セグメント間の各隙間に１つの緩い分離要素右側：１２のセグメント、角度付きシェルとして構築されるトランスバース要素、トランスバース要素ごとに２つのラテラル要素、セグメント間の各隙間に１つの緩い分離要素  それぞれの場合のハッチングされた領域は、セグメントの範囲を表す。５ａ，５ｂ，５ｃ．．．とラベル付けされた部分は、セグメント内のフレームワーク要素によって形成されるボックスである。
【図６】シート状のトランスバース要素とラテラル要素からなるフレームワーク内のセグメントの斜視図である。半径方向には、３つのトランスバース要素が連続して配置され、中央のラテラル要素によって接続されている。フレームワークは６つの層からなる。中央：フレームワーク要素、上側にスロットを有するトランスバース要素（１、高さｈ）、中間層のラテラル要素（２ａ、高さｈ）、下層のラテラル要素（２ｂ、高さ１．５ｈ）及び上層のラテラル要素（２ｃ，高さ０．５ｈ）。下部と上部のラテラル要素の異なる高さの結果として、異なる層のフレームワーク要素は相互にかみ合っている。右側：トランスバース要素、ラテラル要素、及び断熱マットに埋め込まれた耐火レンガのパッキングからなるセグメントの断面の斜視図である。凡例：１＝３つのトランスバース要素で構成されるパッキング２ａ＝中間層のラテラル要素２ｂ＝最下層のラテラル要素２ｃ＝最上層のラテラル要素６＝ＯＣＭＣフレームワークのボックスに挿入された耐火レンガのパッキング８＝ＯＣＭＣフレームワークの耐火レンガのパッケージを固定するための断熱マット
【図７】シート状のトランスバース要素、ラテラル要素及び平面要素からなるフレームワーク内のセグメントの斜視図である。半径方向には、３つのトランスバース要素が連続して配置され、中央のラテラル要素によって接続されている。フレームワークは４つの層からなる。トランスバース要素は層の間に挿入されている。右側：フレームワーク要素、下面にスロットを有するトランスバース要素（１、高さｈ）、頂部にスロットを有するラテラル要素（２、高さｈ）、内側にスロットを有する平面要素（３）。凡例：１＝３つのトランスバース要素で構成されるパッキング２＝ラテラル要素３＝平面要素
【図８】（実施例「一列のトランスバース要素を有するフレームワーク」に対応）：一列のトランスバース要素を有する例示的なフレームワークの上面図である。隣接するトランスバース要素間の重ね継手の詳細を示す拡大図である。凡例：９＝リベット１０＝結合セメント
【図９】（実施例「放射線遮蔽として多数のトランスバース要素を有するフレームワーク」に対応。）左側：半径方向に多数のトランスバース要素の列を有する例示的なフレームワークの上面図。右側：ラテラル要素（２）と、ラテラル要素に挿入されるトランスバース要素（１）の束の詳細側面図。
【図１０】（プロファイル化されたラテラル要素を有するフレームワーク）：左側：多数のプロファイル化されたラテラル要素及び分離要素を有する例示的なフレームワークのセグメントの上面図中央：重ねて配置された複数の層の正面図右側：重ねて配置された複数の層の側面図凡例：１＝トランスバース要素２＝プロファイルされたラテラル要素４＝分離要素
【図１１】：複雑なフレームワーク要素の形態の斜視図である。頂部：平面要素と分離要素の組み合わせ中央：平面要素、分離要素、及びトランスバース要素(外側)の組み合わせ。底部：平面要素、分離要素、及び２つのトランスバース要素(内側及び外側)の組み合わせ。
【図１２】：圧力定格シェルの長さに対して切頂したフレームワークシステムを有する反応器の図である。
【０１６０】
繊維強化酸化物セラミック、特にＯＣＭＣは、高い熱安定性と高い強度、延性及び熱衝撃安定性を兼ね備えている。材料は、１２００℃を超えるまでこれらの特性を定常的に保持する。より高い温度になると、材料は徐々に脆くなるが、形状を維持し、顕著な残留強度を維持する。また、これらの材料は、これらの材料を絶縁体として適格を与える低い熱伝導率と低い電気伝導率を特徴とする。ＯＣＭＣで作られたフレームワークは、反応器、高温固定床、又は流動床（移動床又は流動床）のパッキングを圧力定格反応器の壁から隔てるバリアを形成する。電流が反応器パッキングを通って導かれる場合、ＯＣＭＣフレームワークはまた、反応器パッキングと圧力定格シェルの間の効果的な電気絶縁を形成する。フレームワーク要素間の形状嵌合接合により、フレームワークの応力のない熱膨張が可能になる。このことは、高温及び場所及び時間に関する顕著な温度勾配によって特徴付けられる反応器内の運転条件を制御することが可能であることを意味する。
【０１６１】
発泡セラミック及び繊維強化酸化物セラミック、特にＨａｌｆｏａｍ及びＯＣＭＣの新規材料の特性は、以下の利点をもたらす:発泡セラミック、特にＨａｌｆｏａｍは、特に１０００°Ｃを超える高温で良好な断熱作用を伴う高強度と形状の真正性を兼ね備えている。１７００℃まで使用可能である。繊維強化酸化物セラミック、特にＯＣＭＣは、高い熱安定性と高強度及び延性を兼ね備えている。材料は、１２００℃を超えるところまでこれらの特性を定常的に保持する。より高い温度になると、材料は徐々に脆くなるが、形状を維持し、顕著な残留強度を維持する。
【０１６２】
２つの材料を組み合わせることにより、圧力反応器の自立型軽量ライニングを実現することができる。ライニングに作用する力は、ＯＣＭＣフレームワークによって吸収される。これにより、成形レンガを、熱膨張の際に互いに柔軟に動くことができるように緩く配置することができる。ＯＣＭＣフレームワークと耐火物パッキングの純粋な形状嵌合結合は、著しい温度変化（場所や時間に関して）の場合に、低い応力で変形することができる降伏構造を可能にする。
【０１６３】
Ｈａｌｆｏａｍレンガの断熱効果により、薄い層で１５００℃（反応ゾーン温度）から１２００℃未満への温度低下を可能にする。その結果、複数の利点がある：ライニングは、より薄くすることができ、先行技術と比較してはるかに軽量である。ＯＣＭＣ製の支持フレームワークのフレームワーク要素は、エイジングから効果的に保護される。ＯＣＭＣは熱伝導率が低いため、支持フレームワークのフィン作用により熱橋が解消される。
【０１６４】
発泡セラミックと繊維強化酸化物セラミック、特にＡｌＯｘをベースにしたＨａｌｆｏａｍとＯＣＭＣは、熱膨張係数が同一である。その結果、ライニングの隙間は、全温度範囲にわたって変化せず、ライニングを通る不定の漏れの流れを防ぐことができる。ＯＣＭＣフレームワークにおいて断熱マットを耐火物パッキングに埋め込むことで、継ぎ目がなく柔軟性があり、耐熱サイクルの接続が可能になる。
【０１６５】
達成された固有の安定性の結果として、ライニングは、圧力定格反応器シェルによる支持を必要としない。その結果、ライニングと反応器シェルとの間に連続した隙間を形成することが可能となる。ライニングは、反応器シェルとは別に組立及び分解が可能である。その結果、反応器の組み立てや摩耗しやすい要素の修理及び交換が簡単になる。より具体的には、ライニングは、反応器の外側に予め組み立てられ、反応器内に完全に吊り込まれる。その結果、ライニングの修理又は更新の際に、反応器の停止時間を最小限に抑えることができる。
【０１６６】
電気加熱反応器の場合、ライニングの材料は電気絶縁体であり、反応ゾーンの床と圧力定格反応器シェルとの間の効果的な絶縁層を構成する。ライニングと反応器シェルの間の隙間は、床と反応器シェルの間の追加の信頼性が高い、温度に依存しない電気絶縁を確実にする。
【０１６７】
非多孔質で滑らかな外層によるライニングの内側のコーティングは、プラスの付随効果がある:外層は、例えば移動床のような粒子による摩耗に対して効果的な摩耗保護を与える。外層の滑らかな表面は、壁の上に固体堆積物が形成されることを困難にする。堆積物は表面に緩く付着しているだけで、移動床の粒子の動きによって剥離され得る。反応ゾーンからのガスのバイパスの壁への透過性は低下する。非多孔質セラミックの薄層と、多孔質セラミックの１層以上の厚層とからなる多層構造は、熱衝撃の結果としての亀裂に耐性がある。
【０１６８】
ライニングのレイヤーバイレイヤー構造は、個々の層のそれぞれに、断熱効果と熱安定性に関する最適な特性をする断熱材料を使用することを可能にする。ＯＣＭＣフレームワークの平行又は同心のトランスバース要素によるライニングの半径方向の分割は、耐障害モードの運転を可能にする:耐火物パッキングの一部が破損しても、層は無傷のままであり、これらは、反応ゾーンから圧力定格反応器シェルまで温床の破過を防ぎ、したがって、破損した反応器の制御された停止を可能にする。
【０１６９】
特に反応器の場合に関連性がある:ＯＣＭＣシート及び／又は耐火レンガの表面の任意のシールは、ライニングの断熱効果を明確に低下させる大面積の対流サイクルの形成を抑制することができる。
【０１７０】
実施例：
先行技術：
工業用反応器に耐火コンクリートの多層ライニングを施した。反応ゾーンの直径は３０００ｍｍであった。ベッドに電気を供給するための電極は、３０００ｍｍ間隔で離れて垂直に配置されていた。ライニングは以下の層で構成されていた：
【表１】
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【０１７１】
ライニングは反応器シェルに固定されていた。圧力定格反応器シェルの内径は３６４０ｍｍであった。設計では、ライニングの熱伝達係数は２．１４Ｗ／（ｍ２Ｋ）であった。設計によると、反応器からの電力損失は、反応器長さで３２ｋＷ／ｍ、反応器外の温度７５℃であった。最高温度１４００℃，絶対圧力１．６ｂａｒでの反応器運転では、熱損失は８４ｋＷ／ｍまで上昇し、反応器外の温度は局所的に３００℃まで上昇した。反応器を開くと、ライニングに亀裂が見つかった。反応器壁の内側の目に見える亀裂は不規則に走っており、大きさや程度にばらつきがあった。測定された最も長い亀裂は１０００ｍｍ；測定された最も大きい亀裂幅は３ｍｍであった。ライニングは所々で破損していた。これにより、ライニングに面積５００ｃｍ２及び５ｃｍまでの深さを有する凹みが生じていた。この損傷は、ライニングの断熱効果の低下によって説明される。その結果、反応器の性能及びプロセスのエネルギー消費量が低下した。さらに、圧力定格反応器シェルは、過剰な温度上昇により弱体化した。これらの理由により、反応器の安全な運転を継続することができなかった。
【０１７２】
実施例１：反応器内部の電気絶縁体としての本発明のモジュールフレームワークの使用
本実施例は、本発明の解決策の最も簡単な構成を示すものである。抵抗加熱床を有する移動床反応器は、例えば炭化水素の熱分解に使用される。反応ゾーンの直径は３０００ｍｍである。床に電力を供給するための電極は、互いに３０００ｍｍの間隔をおいて垂直に配置されている。圧力定格の反応シェルは、内径３１００ｍｍを有する。反応器シェルの外側には冷却コイルが設置されており、シェル温度は最高５０°Ｃに制御されるように冷却コイルには水が流される。反応ゾーンはモジュールフレームワークで囲まれている。フレームワークのフレームワーク要素は、ＯＣＭＣで作られている。フレームワークは、トランスバース要素の列で構成されており、それぞれがラテラル要素によって支持されている。すべてのフレームワーク要素の厚さは３ｍｍである。フレームワークは、６つのセグメントと５つの層を有している。隣接するセグメントのトランスバース要素は、円周方向に互いに重なり合っている。重ね継手は、熱安定性の高いセメントで充填され、リベットで接続されている。その結果、フレームワークは、フレームワークと圧力定格反応器シェルの間の環状空間から反応ゾーンの防塵閉鎖を形成する。ＣＯ２は、フレームワークと圧力定格反応器シェルとの間の環状空間内に、パージガスとして流れる。反応ゾーンの中心部の温度は１４００℃である。フレームワークの温度は４２５℃である。この解決策は、コンパクトで軽量な設計が注目に値する。反応ゾーンは、圧力定格シェルで囲まれた断面積の９３．５％を占めている。ＯＣＭＣ要素で構成されるフレームワークの質量は２５０ｋｇである。さらに、フレームワークは、圧力定格反応器の壁に対する反応ゾーンの電気絶縁としての機能を果たす。同時に、フレームワークは、わずかな断熱効果を有している。その結果、フレームワークの内部では十分な低温が確立され、炭素質堆積物に対してフレームワークが清潔に保たれる。これにより、プロセスの信頼性の高い定常運転モードが可能となる。
【０１７３】
実施例２：放射線遮蔽としての本発明のモジュールフレームワークとしての使用
本実施例は、ＯＣＭＣ要素からなるフレームワークを想定した本発明の解決策の構成を示している。抵抗加熱床を有する移動床反応器は、例えば炭化水素の熱分解に使用される。反応ゾーンの直径は３０００ｍｍである。床に電力を供給するための電極は、互いに３０００ｍｍの間隔をおいて垂直に配置されている。圧力定格反応器シェルは、内径３７００ｍｍを有する。反応シェルは、外側が絶縁されていない。反応ゾーンは、ＯＣＭＣ要素のフレームワークで囲まれている。フレームワークは、円周方向に１２個のセグメントと、重ねて配置された１０個の層を含んでいる。各セグメント内の各層は、ラテラル要素によってそれぞれ支持された６０列のトランスバース要素を含んでいる。反応ゾーンと直接接触する内側の列のトランスバース要素の厚さは３ｍｍである。これらのトランスバース要素の内側は、プラズマ溶射された保護層でコーティングされている。内側の列の隣接するセグメントのトランスバース要素は、円周方向に互いに重なり合っている。重ね継手は、熱安定性の高いセメントで充填され、リベットで接続されている。他の列では、トランスバース要素の厚さはそれぞれ１ｍｍであり、半径方向に互いに２ｍｍの距離にある。これらのトランスバース要素の端部は固定されていない。ラテラル要素の厚さは３ｍｍである。ＣＯ２は、フレームワークと圧力定格反応器シェルの間の環状空間内にパージガスとして流れる。この解決策は、比較的軽量で機械的堅牢性に優れた設計が注目に値する。フレームワーク全体は、延性があり熱衝撃に耐性のあるＯＣＭＣで構成されている。互いに挿入されたフレームワーク要素は、熱応力から生じる変形を同時に補償できる機械的に安定なフレームワークを形成する。フレームワークの質量は、反応器長さで約１．６ｔｎ／ｍである。さらに、フレームワークは、圧力定格反応器の壁に対する反応ゾーンの電気絶縁としての機能を果たす。さらに、フレームワークは、内側から外側に向かって一列に配置され放射線遮蔽として機能するトランスバース要素によって、断熱材料としても有効である。トランスバース要素間の距離が狭いため、ガス層が滞留し、断熱作用が助長されている。反応ゾーンの中心温度は１３５０℃である。フレームワークの内側の温度は１２００℃である。断熱による熱損失は、反応器長さで４５ｋＷ／ｍである。圧力定格反応器シェルの温度は８５℃である。
【０１７４】
実施例３（Ｈａｌｆｏａｍと軽量耐火レンガ）
本実施例は、基本構成と直接比較できる本発明の解決策を示したものである。これは、半径方向に３層からなる厚さ３２０ｍｍのライニングである。内層は、製造元Ｍｏｒｇａｎ  Ａｄｖａｎｃｅｄ  Ｍａｔｅｒｉａｌｓ  Ｈａｌｄｅｎｗａｎｇｅｒ  ＧｍｂＨからのＨＡＬＦＯＡＭで構成されている。２層目は、製造元Ｅｔｅｘ  Ｂｕｉｌｄｉｎｇ  Ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｓ  ＧｍｂＨからのＰＲＯＭＡＴＯＮ  ２８タイプの成形レンガで構成されている。３層目は、同じ製造者からのＰＲＯＭＡＴＯＮ  ２６タイプの成形レンガで構成されている。レンガはストレッチャーボンドとして敷設されている。ＯＣＭＣフレームワークは、円形断面を有する１８個のセグメントで構成されている。１個のセグメントは、１つのラテラル要素と２つのトランスバース要素から構成されている。内側トランスバース要素は３．６３ｍの直径を有し、ライニングの内層を取り囲んでいる。外側トランスバース要素は４．０９ｍの直径を有し、ライニングの２つの外層を取り囲んでいる。ライニングの質量は約３．３５ｔｎ／ｍである。外側トランスバース要素と反応器壁の間には、幅２０ｍｍの隙間が形成されている。移動床の中心温度は約１５００℃である。表は、ライニングの半径方向の温度進行を示している。
【０１７５】
【表２】
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【０１７６】
反応器の中心温度１５００℃での長さに基づく熱損失は１５．２ｋＷ／ｍであった。
【０１７７】
この構成では、ライニングの内層が温度を大幅に低下させた：Ｔ＝２４４Ｋ。その結果、温度は内側トランスバース要素まで、ＯＣＭＣ材料が顕著なエイジングを受けない程度まで低下した。
【０１７８】
本発明のライニングは、実施例１の参考構成よりもかなり軽量である。参考構成に対する本発明の構成のさらなる利点は、第１ライニング層の熱絶縁効果から明らかである。
１．移動床断面にわたる温度場は、軸と壁の温度差ΔＴ＝７３Ｋより均質である。
２．第１ライニング層の外側の温度は、ＯＣＭＣ材料で作られた支持フレームワークが定常的にその有利な機械的特性を保持するように、１２００℃を十分下回る温度にまで低下する。さらなる利点は、反応器壁の温度が低いことである。これらの利点は、Ｋ９９アルミナ製の耐火レンガと比較して、ＨＡＬＦＯＡＭの優れた断熱特性に帰趨させることができる。
【０１７９】
実施例４（Ｈａｌｆｏａｍ、軽量耐火レンガ、超断熱材）
本実施例は、断熱効果及び質量に関して本発明の解決策の最適化されたバージョンを示している。これは、半径方向に４層からなる厚さ３２０ｍｍのライニングである。２つの内層は、製造元Ｍｏｒｇａｎ  Ａｄｖａｎｃｅｄ  Ｍａｔｅｒｉａｌｓ  Ｈａｌｄｅｎｗａｎｇｅｒ  ＧｍｂＨからのＨＡＬＦＯＡＭで構成されている。３層目は、製造元Ｅｔｅｘ  Ｂｕｉｌｄｉｎｇ  Ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｓ  ＧｍｂＨからのＰＲＯＭＡＴＯＮ  ２８タイプの成形レンガで構成されている。第４の層は製造元Ｅｔｅｘ  Ｂｕｉｌｄｉｎｇ  Ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｓ  ＧｍｂＨからのＭＩＣＯＲＴＨＥＲＭ  ＰＡＮＥＬで構成され、これらは外側トランスバース要素の外側に接合されている。レンガはストレッチャーボンドとして敷設されている。ＯＣＭＣフレームワークは、円形の断面を有する１８個のセグメントで構成されている。１個のセグメントは、１つのラテラル要素と２つのトランスバース要素から構成されている。内側トランスバース要素は３．６３ｍの直径を有し、ライニングの２つの内層を取り囲んでいる。外側トランスバース要素は４．０３ｍの直径を有し、ライニングの第３層を取り囲んでいる。ライニングの質量は約３．２ｔｎ／ｍである。外側トランスバース要素と反応器壁の間には、幅２０ｍｍの隙間が形成されている。移動床の中心温度は約１５００℃である。表は、ライニングの半径方向の温度進行を示している。
【０１８０】
超断熱材は反応器壁にカセットで固定された。
【０１８１】
【表３】
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【０１８２】
熱損失は９．１５ｋＷ／ｍであり、すなわち、実施例１及び２の構成よりも大幅に低い。この構成では、ライニングの２つの内層は、ＯＣＭＣ材料が顕著なエイジングを受けない程度にまで温度を低下させる。第３層は、非常に強い絶縁効果を有するが熱安定性が約１０００℃に制限されている超断熱材を使用することができる程度に温度を低下させる。
【０１８３】
本発明のライニングは、本発明の実施例２の構成よりも軽量である。実施例２の構成に対して本発明の構成のさらなる利点は、移動床の断面にわたるより均一な温度場（温度差：ΔＴ＝３６Ｋ）及び反応器壁におけるより低い温度（Ｔ＝５８℃）である。その結果、反応器の外側の接触保護を不要にすることができ、コスト削減と反応器へのアクセス性の向上を図ることができる。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【国際調査報告】
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