(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
底部に取り付けられた円柱形の壁を有し、かつ粒状触媒の床を支持するために、反応器の下部に横断状に固定状に設けられた流れ分配格子板を有する、加圧できる、垂直に向けられた反応器の集成装置であって、格子板が、上端でそれぞれキャップで覆われた複数の上昇管を含み、反応器がさらに：
下端で反応器の底部に気密に取り付けられ、かつ反応器の底部と格子板とを通って上方に伸びる、少なくとも１つの延長された導管；および
下端で格子板の上側に気密に取り付けられ、かつ上端で該延長された導管の外面に気密に取り付けられた同心のベローズ装置であって、それにより高温での反応器の操作の間、延長された導管が格子板に対して上方に伸びることができ、粒状触媒が、延長された導管を触媒床内に向かって通過でき、かつガスは導管の周囲を通過できず、格子板を上方に通過できない装置、
を含む反応器の集成装置。
【請求項２】
該ベローズ装置が、格子板に気密に取り付けられた下部スリーブ要素と、該導管に気密に取り付けられた上部ベローズ要素とを含む、請求項１記載の反応器の集成装置。
【請求項３】
該ベローズ装置が、導管の外径よりも十分に大きい内径を有して、０．３０〜０．７６ｃｍの半径方向の隙間を提供し、該ベローズ装置が、格子板の上側にボルト止めされたフランジにより、その下端で格子板に取り付けられている、請求項１記載の反応器の集成装置。
【請求項４】
ベローズ要素が、該格子板の複数の上昇管用のキャップの７．６２〜３０．４８ｃｍ上方に位置する、請求項１記載の反応器の集成装置。
【請求項５】
該延長された導管が、その下端で、反応器の底部の延長されたスリーブ部分に取り付けられている、請求項１記載の反応器の集成装置。
【請求項６】
該ベローズ装置が、６８．９５〜２７５．８ｋＰａの差圧を生じる、請求項１記載の反応器の集成装置。
【請求項７】
該ベローズ装置が、該導管が２．５４〜７．６２ｃｍ垂直移動することを可能にする、請求項１記載の反応器の集成装置。
【請求項８】
２つの別個の延長された導管が、それぞれ反応器の底部および格子板に気密に取り付けられ、第一の導管が、格子板の上方の空間内に触媒を添加するためのものであり、第二の導管が、格子板の上方の空間内から触媒を取り出すためのものである、請求項１記載の反応器の集成装置。
【請求項９】
触媒の添加用の第一の延長された導管が、触媒の取り出し用の第二の延長された導管の上端の上方のレベルで終わる上端を有する、請求項８記載の反応器の集成装置。
【請求項１０】
底部に取り付けられた円柱形の壁を有し、かつ粒状触媒の床を支持するために、反応器の下部に横断状に固定状に設けられた流れ分配格子板を有する、加圧できる、垂直に向けられた反応器の集成装置であって、格子板が、上端でそれぞれキャップで覆われた複数の上昇管を含み、反応器がさらに：
それぞれ下端で反応器の底部に気密に取り付けられ、かつ反応器の底部と格子板とを通って触媒床内に上方に伸びる、２つの延長された導管；および
ボルト止めされたフランジにより、下端で格子板の上側に気密に取り付けられた２つの同心のベローズ装置であって、各ベローズ装置が、ベローズ装置の上端で、各延長された導管の外面に気密に取り付けられ、それにより高温での反応器の操作の間、各延長された導管が格子板に対して上方に伸びることができ、粒状触媒物質が、１つの延長された導管を触媒床内に向かって通過でき、触媒が、他方の延長された導管を通って触媒床から取り出され、かつガスがいずれの導管の周囲も通過できず、格子板を通過できない装置、
を含む反応器の集成装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は流動床型触媒反応器に関する。本発明は特に、反応器の下部に位置する流れ分配格子板を通って伸びる、粒状触媒用の添加／取り出し導管を有するこのような反応器であって、導管がベローズ伸縮装置によって格子板に気密に取り付けられた反応器に関する。
【０００２】
【従来の技術】
高温および高圧条件での操作に適合し、かつ粒状触媒の床を支持するための下部の格子板を有する、既知の加圧できる沸騰床触媒反応器であって、格子板が、上昇流体流用のバブルキャップでそれぞれ覆われた複数の上昇管を含む反応器が、一般にWeberらの特許文献１により開示されている。粒状触媒は、反応器の底部を通り、かつ格子板を通って上方へ伸びる、延長された導管を通って反応器の沸騰床に周期的に添加され、かつ沸騰床から取り出される。過去の操作の経験から、このような導管は問題になってきた。なぜなら沸騰床内で不規則に動く触媒粒子による過酷な浸蝕によって、導管が格子板の近くで早く故障することがあるからである。触媒粒子によるこのような浸蝕は、スプリット・フランジ型シール内で生じることがある隙間を高速度で通過する水素ガスによって明らかに引き起こされ、このシールは、格子板に対して、必要な導管の垂直の熱膨張移動ができるようにするために格子板の上方の導管の周囲で通常使用される。
【０００３】
【特許文献１】
米国特許第３４７５１３４号。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
このような反応器内でのこれらの望ましくない浸蝕の問題のために、触媒添加／取り出し導管を反応器の格子板に気密に取り付けるための改善された配置が必要である。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明は、格子板を通って反応器の触媒床内に突き出る導管部分の外面に近接して位置する同心のベローズ伸縮装置を提供することにより、延長された触媒添加／取り出し導管を反応器の下部の流れ分配格子板に気密に取り付けるための斬新な構造を有する、加圧できる流動床触媒反応器を提供する。本発明は、粒状触媒の床を支持するために反応器の下部に横断状に固定的に設けられ、通過する上昇流体流の分配のために配された格子板を有する、加圧できる反応器を含む。反応器は、反応器の底部を通り、かつ格子板を通って上方へ、触媒床内に伸びる、延長された触媒添加／取り出し導管を有し、同心のベローズ装置は、その下端で格子板に気密に取り付けられ、ベローズ装置の上端で導管に気密に取り付けられている。反応器は、３１５．６〜４８２．２℃の高温および３４４７．５〜２０６８５ｋＰａ  ｇの高圧での連続操作に適合している。本発明のベローズ装置は、延長された導管の、格子板に対して放射状すなわち半径方向と垂直方向の両方の熱膨張を調節するのに適合している。
【０００６】
本発明のベローズ伸縮装置の配置は、有利には、格子板の上方に伸びる触媒添加／取り出し導管部分の周囲の柔軟かつ確かなシール手段を提供する。ベローズ装置の費用は、望ましくない浸蝕の問題を経験する原因となってきた、以前に使用されたスプリット・フランジ継手シールの配列の費用と相殺され得る。
【０００７】
本発明を、以下の図面を参照してさらに説明する：
図１は、本発明に従って、触媒添加／取り出しのために反応器の格子板を通って上方に伸びる延長された導管を有し、かつ格子板の上方に位置するベローズ装置を含む流動床触媒反応器の部分的横断面図を示し；
図２は、本発明に従って、格子板を通って上方に伸び、かつベローズ装置の配置により圧力シールされた導管を有する反応器の格子板の拡大横断面図を示す。
【０００８】
図１および２に示されるように、垂直に向けられた、加圧できる沸騰床型触媒反応器(10)は、円柱形の壁(11)と、この壁に気密に溶接された半球形の底部(11a)と、反応器支持スカート(11b)とを含む。反応器(10)は、円柱形の壁(11)および底部(11a)に接して設けられた内部断熱層(11c)を有してもよい。反応器は、触媒床(13)内への上昇流体流の分配のために、反応器の下部に横断状に固定状に設けられた格子板(12)を有する。格子板(12)は、円柱形の支持スカート環(14)および円周方向のボルト継手(15)により反応器の底部(11a)に気密に取り付けられており、格子板(12)の上方に位置する粒状触媒床(13)を支持する。複数の上昇管(16)が、気体および液体の均一な上昇流のために格子板(12)を通って垂直に伸びて設けられ、各管は、(17)に細長い溝をつけられたその下端と、バブルキャップ(18)で覆われたその上端部分とを有し、バブルキャップは(19)でボルトとナットにより管(16)に固く取り付けられている。
【０００９】
触媒床(13)への触媒添加／触媒床(13)からの触媒取り出しのための延長された導管(20)は、反応器(10)の外部から、支持スカート(11b)における開口部(11d)を通って伸び、(20a)において、延長されたスリーブ(11e)に気密に取り付けられており、スリーブはその上端で反応器の底部(11a)に気密に取り付けられている。導管(20)は、金属ケーシング(21a)により内張りされた充気空間(21)を通り、かつ格子板(12)を通って上方に伸びる。導管(20)は少なくとも１つのカップリング継手(20b)を含んでいてもよく、床からのあらゆる粒状触媒の取り出し操作の間を除いて、床(13)内の触媒粒子が実質的に該導管に入らないようにするために作られた上部返しベンド(20c)を有してもよい。
【００１０】
底部（１１ａ）を通って反応器（１０）に入る触媒添加／取り出し導管（２０）が反応器の中心に向かって延長され、反応器の頂部に向かって上昇するのは、反応器がその通常の高温の操作条件に到達するときである。格子板（１２）の下方の充気空間（２１）内の導管（２０）に伸縮曲管を設けるには通常不適当な空間があるので、このような配置では、導管（２０）が、格子板（１２）に対して垂直に移動できることが必要である。導管（２０）に気密に設けられたベローズ伸縮装置（２２）は、格子板（１２）を通る、および導管（２０）の周囲の、あらゆる起こりうるガスまたは触媒の漏れをシールするだけでなく、反応器の壁（１１）と底部（１１ａ）と格子板（１２）とに対する触媒添加／取り出し導管（２０）の熱膨張に備える。このような熱膨張は、反応器の始動操作の間に起こり、一方、反応器は、温度３１５．６〜４８２．２℃および圧力３４４７．５〜２０６８５ｋＰａ ｇのその通常の操作条件に達する。
【００１１】
図２に最もよく示されるように、同心のベローズ装置（２２）は、ベローズ要素（２４）に気密に取り付けられた、延長された外部スリーブ要素（２３）を含み、格子板（１２）のすぐ上方に位置する導管（２０）のその部分を囲む。ベローズ要素（２４）の下端は、少なくとも７．６２ｃｍの距離Ａだけバブルキャップ（１８）の上方に位置するべきであり、その距離は約１５．２４ｃｍを超える必要はない。本発明のベローズ装置（２２）の延長された外部スリーブ（２３）およびベローズ要素（２４）は、それぞれ、突き出ている導管（２０）の外径よりわずかに大きい内径を有し、それにより導管（２０）とスリーブ（２３）との間に環状の隙間（２５）を提供し格子板（１２）に対する導管（２０）の必要な軸方向移動ができるようにする。隙間（２５）は、半径方向の熱膨張を調節するために、少なくとも約０．３０ｃｍの半径方向の隙間を有するべきであり、半径方向の隙間は約０．７６２ｃｍを超える必要はない。外部スリーブ（２３）は、ボルト止めされたフランジ（２６）並びにスタッドボルトおよびナット（２６ａ）によって、その下端で反応器の格子板（１２）の上部表面に気密に取り付けられる。ベローズ要素（２４）は、シール溶接（２７）によって、その上端で導管（２０）の外面に気密に取り付けられる。あるいは所望ならば、ベローズ要素（２４）を（２７）において強化カラーリング（３０）にシール溶接し、カラーリングを（２９）において導管（２０）にシール溶接してもよい。また、下部の環状の隙間（３１）が、上部の隙間（２５）と同様に、格子板（１２）と導管（２０）との間に設けられる。
【００１２】
触媒反応器（１０）の操作の間、ベローズ伸縮装置（２２）は張力を加えられ、ベローズ要素（２４）の外部に床（１３）から触媒が蓄積するという問題を生じない。このような反応器の操作の間、格子板（１２）と導管（２０）の外面との間に提供される下部の環状空間（３１）、およびベローズ装置（２２）の内側と導管（２０）の外面との間に提供される環状空間（２５）は、格子板（１２）の下方、かつ上昇管ガス入口溝（１７）の上方に設けられたガス緩衝帯域（３２）からの水素ガスで満たされ、それによって反応器の長期間の操作の間、これらの環状空間内で、望ましくないコークスの生成はない。このような操作の間、環状空間（２５）内の圧力は、６８．９５ｋＰａ〜２７５．８  ｋＰａの差圧、好ましくは１０３．４３〜２０６．８５  ｋＰａの差圧で、沸騰床（１３）内の圧力を超える。ベローズ要素（２４）は、差圧を調和するのに適し、導管（２０）が格子板（１２）に対して２．５４〜７．６２ｃｍの垂直移動することも可能にする。
【００１３】
添加／取り出し導管(20)についてのこの反応器の設計の改良により、複数の上昇管(16)と、格子板(12)の上方に位置して取り付けられたバブルキャップ(18)とは、充気空間(21)から触媒床(13)内へ上方に、液体および蒸気のより良い流分布を生じ、以前に導管(20)の周囲で使用されたスプリット・フランジ型シールを通る水素ガスの通過のあらゆる望ましくない短絡による、触媒床内のコーキングの可能性が少なくなる。
【００１４】
所望ならば、反応器(10)は、格子板(12)を通って上方に伸びる２つの別個の触媒添加／取り出し導管を有してもよく、第一の導管(20)は、触媒添加のために流動床(13)内に上昇し、第二の導管(40)は、触媒の取り出しのために流動床(13)から下方に提供される。格子板(12)を通って伸びるそれぞれの別個の導管(20)(40)は、その下端で格子板(12)に気密に取り付けられており、かつその上端で上記と同様に各導管に気密に取り付けられているベローズ装置(22)を備えている。また、触媒添加導管(20)は、触媒取り出し導管(40)の上端の上方のレベルで終わるその上端を有する。
【００１５】
本発明は代表的な構成例によりさらに説明されるが、この例は、発明の範囲を限定すると解釈されるべきではない。
【００１６】
【発明の実施の形態】
反応器の下部に位置する流れ分配格子板の上方に支持された粒状触媒の床を有する、垂直に向けられた触媒反応器を提供する。触媒添加／取り出し用の延長された導管は、反応器の底部と格子板とを通って上方に伸び、ベローズ装置により格子板の上側に気密に取り付けられている。反応器およびベローズ装置についての重要な寸法および関係は下記の通りである：反応器の外径：４５７．２ｃｍ反応器の壁の厚さ：２０．３２ｃｍ反応器の操作温度：３７１．１〜４２６．７℃反応器の操作圧力：１３７９０ｋＰａｇ格子板の厚さ：３０．４８ｃｍ導管の外径：７．６２ｃｍベローズおよびスリーブの内径：８．８９ｃｍ導管とベローズとの間の半径方向の隙間：０．６３５ｃｍ格子板に対する導管の垂直移動：５．０８ｃｍバブルキャップとベローズとの間の垂直距離（Ａ）：１５．２４ｃｍ触媒の粒度：０．０７６２〜０．１５２４ｃｍ  ベローズ装置は、その下端で格子板に気密に取り付けられ、かつその上端で触媒添加／取り出し導管に気密に取り付けられているので、導管は格子板に対して適切な水平および垂直移動を有し、導管の周囲の格子板の下方からの水素ガスの漏れを防げる。
【００１７】
本発明を広く説明し、本発明はまた好ましい実施態様を含むが、特許請求の範囲で規定される発明の範囲内で改良および変更を行うことができることが理解されるであろう。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明による流動床触媒反応器の部分的横断面図である。
【図２】  本発明による反応器の格子板の拡大横断面図である。
【符号の説明】
(10)…沸騰床型触媒反応器
(11)…壁
(11a)…底部
(11b)…支持スカート
(11c)…内部断熱層
(11d)…開口部
(11e)…スリーブ
(12)…格子板
(13)…触媒床
(14)…支持スカート環
(15)…ボルト継手
(16)…複数の上昇管
(17)…上昇管ガス入口溝
(18)…バブルキャップ
(20)…触媒添加／取り出し導管
(20b)…カップリング継手
(20c)…返しベンド
(21)…充気空間
(21a)…金属ケーシング
(22)…ベローズ伸縮装置
(23)…外部スリーブ要素
(24)…ベローズ要素
(25)(31)…環状の隙間
(26)…フランジ
(26a)…スタッドボルトおよびナット
(27)…シール溶接
(30)…強化カラーリング
(32)…ガス緩衝帯域
【図１】
0004618400.tif 000002
【図２】
0004618400.tif 000003