(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の垂直管（２）を含み、これらの管がその上部においてプレート（３）の表面に突出し、前記プレート（３）がこれらの管を結合しまたこれらの管に対してほぼ垂直に配置されるように成された管状反応器の中に、前記プレートの外周部分により多くの粒子を雨下させる傾向を有した装入システムによって、固体触媒粒子（６）を垂直管内に均一に装入する方法において、
−前記プレート（３）の直径と実質的に等しい直径を有する第１円筒形側壁（１１）を前記プレート（３）の外周に垂直に配置し、前記管（４）の装入オリフィスの全部がこのようにして形成された前記筒形側壁の内部に配置されるように成す段階と、
−前記円筒形側壁の中に粒子を装入する段階と、
−前記プレート（３）の外周部分と前記円筒形側壁（１１）との近傍に配置された管が充填された時に前記装入を中断する段階と、
−前記第１側壁の直径より小さい直径を有する第２円筒形側壁（１１’）を前記プレート上に配置し、この第２側壁の直径は、すでに充填された管（２）がこの第２側壁の外側に配置され、完全に充填されていない管がこの第２側壁の内部に配置されるように選定される段階と、
−この第２側壁に近く配置された管（２）が充填されるまで粒子の分布を再開する段階と、
−毎回、使用ずみ円筒形側壁をこれより小直径の側壁と交換して、充填された管の充填オリフィス（４）を充填されていない管（４）のオリフィスから分離しながら充填サイクルを続ける段階とを含む事を特徴とする方法。
【請求項２】
円筒形側壁（１１）が、各充填段階後に縮小されるように調整自在の直径を有する事を特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項３】
触媒の排出流路が装入される管（４）の断面、１平方メートルあたり0.5 乃至４トン／時の範囲内にある事を特徴とする請求項１または２に記載の方法。
【請求項４】
触媒粒子の装入は雨下型である事を特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の方法。
【請求項５】
触媒粒子の分布手段（９）が駆動手段（７）によって垂直軸（１０）回りに回転駆動される可動部を含む事を特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の方法。
【請求項６】
管を連結する前記プレート（３）が粒子衝撃を減衰させるための材料で被覆されている事を特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の方法。
【請求項７】
複数の垂直管（２）を含み、これらの管がその上部においてプレート（３）の表面に突出し、前記プレート（３）がこれらの管を結合しまたこれらの管に対してほぼ垂直に配置されるように成され、前記プレート（３）の上方に触媒粒子を分布するシステムであって前記プレートの外周部分により多くの粒子を雨下させる傾向を有したシステムを含む型の管状反応器の垂直管内に固体触媒粒子（６）を均一に装入する装置において、前記装置は、
−前記プレート（３）の外周に垂直に載置される円筒形側壁（１１）と、
−前記プレート（３）上に逐次当接して、触媒を完全に充填された管（２）を完全に充填されていない管（２）から分離するように成された逐次小直径を有する複数の円筒形側壁（１１’）とを含む事を特徴とする装置。
【請求項８】
可変的調整自在の直径を有する円筒形側壁（１２）を含む事を特徴とする請求項７に記載の装置。
【請求項９】
調整自在直径を有する円筒形側壁は横方向に相互に重なり合う円筒形セクタ（１３）を含む事を特徴とする請求項７または８に記載の装置。
【請求項１０】
前記円筒形セクタ（１３）が外部から少なくとも１つの調整自在タガ（１４）によって保持される事を特徴とする請求項９に記載の装置。
【請求項１１】
装入スペースを縮小するために使用されるシステムは、反応器外部から反応器の中心にむかって軸にそって滑動する複数のカーテン、プレート上の位置を調整自在の複数パネル、少なくとも１つの調整自在直径を有する膨張性部品または円錐形カバーの型である事を特徴とする請求項７乃至１０のいずれかに記載の装置。
【請求項１２】
前記反応器のプレート（３）の外側面は触媒粒子の衝撃を減衰する材料の被覆を備え、この被覆の中に対応直径のオリフィスが反応器管の対応の末端オリフィス（４）に対向するように配置されている事を特徴とする請求項７乃至１１のいずれかに記載の装置。
【請求項１３】
１つまたは複数の円筒形側壁（１１、１１’）の底部が好ましくはその内側面において、触媒粒子の衝撃を減衰する材料によって被覆されている事を特徴とする請求項７乃至１２のいずれかに記載の装置。
【請求項１４】
プレート（３）および円筒形側壁の内側面を被覆する粒子衝撃減衰材料はティシュ、ボール紙、エラストマープレートまたはモケット型である事を特徴とする請求項１２または１３のいずれかに記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は管状反応器の中に固体触媒粒子を均一装入する方法に関するものである。また本発明はこの方法を実施する装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術と発明が解決しようとする課題】
周知のように、化学反応器は本質的に数百または数千の垂直に配置された管から成る。
【０００３】
これらの管の中への固体触媒粒子の装入はきわめて重要である。なぜかならば、触媒の存在においてこの反応器の中で実施される反応（例えば酸化エチレン、アニリンなどの製造）の条件と結果が各管の装入の均一性と一様性とに密接に依存するからである。
【０００４】
装入中に管内部の触媒粒子間に空隙が形成され、従って放熱反応の場合、これらの管の上に熱点を生じ、これは管の冶金組織にとって有害である。さらに、反応器の装入物が優先的に低充填度の管を通り、その結果、反応器の機能不全を生じ生産施設の効率を低下させる。
【０００５】
要約すれば、管の不良充填の結果として反応器の使用期間を短縮させ、保守介入の頻度を増大して製造サイクルの停止にいたると言える。
【０００６】
従って管の均一充填を成すため、場合によってはこれらの管中への粒子分布を容易にするために管の間に付属品を配置する事によって（例えばＥＰ−Ａ−５４８，９９９号およびＵＳ−Ａ−３，６０８，７５１号参照）管ごとの触媒装入を実施する方法が提案された（ＥＰ−Ａ−０４１，１４４を参照）。
【０００７】
またＵＳ−Ａ−３，９１３，８０６号またはＪＰ−Ａ−５９／１３９，９２３号公報に記載のように、管グループ（例えば１０乃至２０本の管のグループ）ごとに装入を実施する方法が提案された。
【０００８】
最後に触媒粒子の装入を促進するため、ＦＲ−Ａ−２，６９１，９５４またはＧＢ−Ａ−１，２６７，０８６に記載のように、材料供給ハウジングに振動作用を加える方法が提案された。
【０００９】
しかしこれらの方法は、きわめて長い装入時間を必要とし、複雑大型の充填装置を使用し、多数の操作員の存在を必要とし、またともかくも同一反応器中の管の間に装入密度の顕著な相違を生じる問題点がある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明は、触媒床式化学反応器の中にすでに使用されている公知の「緻密装入」と呼ばれる均一装入方法および装置を使用する事によって、これらの先行技術の問題点を解決しようとするものである。これらの技術は例えば下記の文献に記載されている：ＥＰ−Ａ−００７，８５４号、ＥＰ−Ａ−１１６，２４６号またはフランス特願第９５，１２３３４号。
【００１１】
周知のように、これらの緻密装入と呼ばれる技術は触媒粒子を雨下効果によって実質的に規則的に分布させ、これらの粒子が反応器の上部に、（例えば円形セクタまたは可撓性ストリップから成る）全体として回転駆動される可動装置に対して垂直に排出されて、反応器内部に実質的に均一な分布を生じるにある。
【００１２】
出願人はこれらの粒子状の固体の均一分布技術を管状反応器の装入に適用するための種々の研究に際して、管状プレートの最も外側に配置された管が反応器の中心部に配置された管よりも急速に充填される事を発見した（反応器の管状プレートとは、各管の上部を連結しこれらの管に対して実質的に垂直に配置された金属プレートを意味する）。従ってこのような装入を続ければ、管状プレートの外側に配置されてすでに充填された管の区域で粒子の堆積が顕著になり、このような粒子堆積があふれ出て、管状プレートの中心部に近い充填途中の管の非緻密装入を生じる。
【００１３】
さらに周知のように、触媒粒子が脆い場合、これらの粒子が反応器の管状プレート上に落下する際にその摩滅の危険がしばしば見られる。
【００１４】
従って本発明は先行技術の化学反応器の均一装入技術を管状反応器に適用して、前述のような問題点を避けようとするものである。
【００１５】
そのため本発明の目的は、複数の垂直管を含み、これらの管がその上部において管状プレートの表面に突出し、前記プレートがこれらの管を結合しまたこれらの管に対してほぼ垂直に配置されるように成された管状反応器の中に、前記プレートの全面に粒子を均一に雨下させる装入システムによって固体触媒粒子を均一に装入する方法において、
−前記プレートの直径と実質的に等しい直径を有する第１円筒形側壁を前記管状プレートの外周に垂直に配置し、前記管の装入オリフィスの全部がこのようにして形成された囲障の内部に配置されるように成す段階と、
−前記円筒形側壁の中に粒子を均一に装入する段階と、
−前記管状プレートの外周部分と前記円筒形側壁との近傍に配置された管が充填された時に前記均一装入を中断する段階と、
−前記第１側壁の直径より小さい直径を有する第２円筒形側壁を前記管状プレート上に配置し、この第２側壁の直径は、すでに充填された管がこの第２側壁の外側に配置され、完全に充填されていない管がこの第２側壁の内部に配置されるように選定される段階と、
−この第２側壁の近くに配置された管が充填されるまで粒子の均一分布を再開する段階と、
−毎回、使用ずみ円筒形側壁をこれより小直径の側壁と交換して、充填された管の充填オリフィスを充填されていない管のオリフィスから分離しながら充填サイクルを続ける段階とを含む事を特徴とする方法にある。
【００１６】
この方法を実施するため、段々に小さくなる直径を有する複数の円筒形側壁を順次使用し、または好ましくは各充填段階後に直径を縮小できるように調整自在の直径を有する同一の円筒形側壁を使用する事ができよう。
【００１７】
出願人はその研究中に、反応器中への触媒の排出量が比較的小さくなければならず、好ましくは供給される管断面の平方メートルあたり０．５ｔ／ｈ乃至４ｔ／ｈの範囲内にある事を発見した。
【００１８】
反応器の各管の中に触媒粒子を均一分布させるため、触媒は好ましくは、反応器の上部に配置され駆動手段によって垂直軸回りに回転駆動される可動装置を介して雨下作用で分布されるが、この方法および装置は商業的には「ＤＥＮＳＩＣＡＴ」と呼ばれ、出願人のフランス特願第９５−１２３３４号および欧州特願第ＥＰ−Ａ−００７，８５４号および第ＥＰ−Ａ−１１６，２４６号に記載されている。
【００１９】
また本発明の目的は、複数の垂直管を含み、これらの管がその上部において管状プレートの表面に突出し、前記プレートがこれらの管を結合しまたこれらの管に対してほぼ垂直に配置されるように成された型の管状反応器の中に固体触媒粒子を均一に装入する装置において、前記装置は前記管状プレートの上方に、触媒粒子を均一に分布するシステムを含み、さらに前記装置は、
−前記管状プレートの外周に垂直に載置される円筒形側壁と、
−前記管状プレート上に逐次当接して、触媒を完全に充填された管を完全に充填されていない管から分離するように成された逐次小直径を有する複数の円筒形側壁とを含む装置を提供するにある。
【００２０】
また本発明の目的は、逐次小直径の円筒形側壁の代わりに好ましくは調整自在の可変直径を有する単一の円筒形側壁を使用するように成されたこの種の装置の変形にある。
【００２１】
もちろん、これらの装置の１つまたは複数の円筒形側壁は、例えば２０乃至１５０センチメートル、好ましくは１５０センチメートル前後の所望の全長を有する事ができる。
【００２２】
また、好ましくは複数の円筒形セクタを含み、これらのセクタが横方向に相互に重なり合い、また少なくとも１つの調整自在の外部タガによって保持されるように成された調整自在直径の円筒形側壁を使用する事ができる。
【００２３】
また反応器外部から反応器の中心にむかって軸にそって滑動する複数のカーテン、管状プレート上の位置を調整自在の複数パネル、少なくとも１つの調整自在直径を有する膨張性部品または円錐形カバーなど、装入スペースを縮小させる他のシステムを使用する事ができる。
【００２４】
出願人によって実施されたテストは、本発明による装置が先行技術の装置と比較して大きな利点を有する事を示した。すなわち、
−  一方において、先行技術よりもはるかにすぐれた複数管の装入均一性が得られる。これは、管全体について測定された平均装入損失が最大２−３％にすぎないからである。
【００２５】
−  他方、装入時間が著しく短縮される。これは、直径１プース（２．５４ｃｍ）、長さ３メートルの11,000本以上の管を含む反応器に最大６ｍｍの粒径の粒子を装入するため、先行技術の方法によれば４０時間を要するのに対して、本発明の方法によれば２０時間以下にすぎないからである。
【００２６】
−  最後に、装入密度が先行技術と比較して著しく、約２乃至８％増大する。
本発明の他の利点は、他の管の装入中にすでに充填された管の装入損失を調査する時間の利得に関するものであって、これは反応器の、従ってプラントの休止時間の利得に対応する。
【００２７】
また本発明の方法および装置を使用すれば、保守介入回数が先行技術の技術（例えば、振動方式）を使用する装入と比較して約半分に低減される。
【００２８】
周知のように、触媒が脆い場合、本発明による方法と装置は反応器の管状プレートの上側面の中実部分に対する粒子の衝撃の結果、しばしば微粒子を形成する。しかし出願人は、衝撃を減衰させる材料から成る被覆、好ましくはティシュ型、ボール紙型、エラストマープレート型またはモケット型の被覆のライニングを管状プレートの外側面に備え、このライニングの中に管の対応末端に対向する同一直径のオリフィスを備える事によって、このような粒子の粉砕とその結果としての微粒子の形成を実質的に防止できる事を発見した。さらにモケット型の被覆は、触媒粒子の表面に実際上常に存在する粉塵のトラップとして作用する利点を示す。
【００２９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を図面に示す実施の形態について詳細に説明するが本発明はこれに限定されない。
【００３０】
本発明の管状反応器を示す図１乃至図３について述べれば、この反応器は複数の隣接垂直管２を含み、これらの管２はその上端において平坦プレート３から突出し（図３参照）、このプレート３は円筒形クラウンをなすように配置された複数オリフィス４を穿孔されている。
【００３１】
反応器１の垂直上方に雨下分布型充填装置が配置されている。この緻密装入装置は、好ましくは前述の出願人の出願した型のものとし、特に触媒６をタンク７の中に供給するためのホッパ５を含む。
【００３２】
タンク７の下方に、３段階に配置された可撓性ストリップ９から成る可動装置が配置されている。これらのストリップ９は軸１０を駆動するモータ８によって回転駆動され、この軸１０上に前記のストリップが遠心作用で持ち上げられるように枢着されている。前記の特許に記載のように、触媒粒子６がこれらのストリップ９上に落ちて方向を反らされ、プレート３の方に流出する。
【００３３】
さきに述べたように、側方に反らされた粒子６は反応器の外周にそって配置された管２をより急速に充填する傾向を示す。これらの管の中に緻密な均一な装入が得られるが、これらの管が一杯になった時、これらの管の頂上に堆積した粒子が側方に隣接管の中に流出し、これらの管の中において最初の緻密な装入に続いて通常の装入が生じる。その結果、各管について不均一な装入を生じ、これが本発明の解決しようとする深刻な問題点である。
【００３４】
そのため、図１に図示のように、充填前に反応器のプレート３の外周の上方に円筒形側壁１１を設置する。この側壁は、場合によってはその上部を反応器の上部の可動装置によって閉鎖する事ができる。
【００３５】
そこで第１装入段階を実施し、反応器の外周部分に配置された管２が充填された時にこの装入段階を中止する。この段階においては、外周部分のこれらの管が均一に緻密に装入され、同時に他の管は部分的にしか充填されていない。
【００３６】
そこで円筒形側壁１１を取り外し、その代わりに小直径の側壁１１’（図２）を配置する。この側壁１１’の底部はすでに充填された外周管を他の管から離間する。
【００３７】
そこで充填を再開して、側壁１１’の近くに配置された管２を充填し、これらの管が一杯になった時に充填を中止し、側壁１１’の代わりにさらに小直径の他の側壁を設置して、すべての管が充填されるのに必要な回数だけこの工程を繰り返す。
【００３８】
このようにして管全部について、先行技術のシステムで得られたよりも２乃至８％高密度の緻密装入が得られ、管は一本づつまたは管グループごとに充填される。また、すぐれた均一装入性が得られ、この場合、平均装入損失は管全部について計算して３％を超えない。
【００３９】
管状プレート３に衝突する触媒粒子の偶然の破砕を防止するため、望ましくはこの円筒形プレートの表面が粒子衝撃を減衰させる材料から成るライニングによって被覆され、このライニングの中に反応器管２のオリフィス４に対向するほぼ同一直径の開口を備える。望ましくはこれと同一材料の衝撃減衰材料をもって、円筒形側壁の少なくとも下部の内側面を被覆する事ができる。この材料は例えばティシュ型、ボール紙、エラストマープレートまたは好ましくはモケット型とし、このモケットは触媒粒子の表面にほとんど常に存在する粉塵を保持する利点を有する。
【００４０】
前述したように、別々の円筒形側壁１１、１１’などを使用する代わりに、それぞれの装入段階について調整自在の直径を有する単一の側壁を使用する事ができる。
【００４１】
一例としてこのような側壁１２を図４に図示する。この側壁１２は複数の同心円筒形セクタ１３から成り、これらのセクタがその縁において相互に調整自在に重なり、同様に調整自在の長さを有する固定システム１４によってその位置に保持されている。
【００４２】
従って本発明は管状反応器の各管を緻密に急速に均一に装入するために簡単で実施容易な手段を提供する。
【００４３】
下記の比較例は本発明の利点を示す。
【００４４】
【実施例】
ほぼ垂直な１１８５８本の管から成り、これらの管がそれぞれ２４．８ｍｍの直径と、２９００ｍｍの長さを有する同一化学反応器の中に、ビーズ状の３−６ｍｍの範囲内の粒径を有する触媒を２回連続充填する。
【００４５】
第１回充填は本発明の方法および装置を使用して実施され、この装置の可動部は、相異なる３水準に配置され１つの駆動手段によって駆動される複数の可撓性ストリップから成る。この可動部分は１９９５年１０月２０日のフランス特願第９５−１２３３４号に記載の装置に対応する。
【００４６】
第２回充填は先行技術により、すなわち振動式供給ホッパを使用して一連の管に装入するにある。
【００４７】
得られた結果を下表１に示す。
【００４８】
【表１】
0004094087.tif 000002
【００４９】
【発明の効果】
前記の表から明かなように、本発明の方法および装置による装入は先行技術の装入と比較してはるかに有利であり、装入時間を約７０％短縮しながら、約５％の反応器装入密度の利得が得られ、また新規装入を実施するためにいずれの管をも排出する必要がなかったのであるから、管装入の完全な均一性が得られる。さらに介入回数が約半減している。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による充填装置を備えた管状反応器の第１充填段階を示す垂直断面図。
【図２】本発明による充填装置を備えた管状反応器の第２充填段階を示す垂直断面図。
【図３】本発明による充填法の実施態様を示す一部破断された原理斜視図。
【図４】  本発明の主旨の範囲内において使用可能の調整自在直径型円筒形ケーシングの斜視図。
【符号の説明】
１  反応器
２  垂直管
３  管状プレート
４  オリフィス
５  ホッパ
６  触媒粒子
７  タンク
８  モータ
９  可撓性ストリップ
１０  駆動軸
１１、１１’  円筒形側壁
１２  調整自在直径を有する円筒形側壁
１３  セクタ
１４  タガ
【図１】
0004094087.tif 000003
【図２】
0004094087.tif 000004
【図３】
0004094087.tif 000005
【図４】
0004094087.tif 000006