(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
使用済みの触媒を反応塔内部から抜出す触媒の抜出し方法であって、
前記使用済みの触媒中に貫通穴をあけるための耐熱性の紐状部材を、前記反応塔内への触媒充填前に前記反応塔内の上下方向に連通させて設け、
前記紐状部材は、その途中を環状にして当該紐状部材の長さ方向に所定間隔で形成される拡張部が設けられ、前記拡張部の根元に所定の牽引力が加わったとき切断され前記紐状部材の環状を解除する結合部材で結合され、
前記使用済み触媒の抜出しに際して、前記反応塔に設けられた牽引手段により所定の牽引力で上下方向に牽引され、前記牽引手段に近い部位の前記拡張部から順にすべての拡張部における前記結合部材を切断して前記紐状部材を延ばし、この紐状部材を延ばすことにより前記触媒中に貫通穴を形成し、
その後、前記使用済み触媒を破砕するとともに前記貫通穴に投入して抜き出すことを特徴とする反応塔内使用済み触媒の抜出し方法。
【請求項２】
請求項１に記載の反応塔内使用済み触媒の抜出し方法において、
前記紐状部材は、多数の鎖環同士を連結したチェーンで形成され、
前記拡張部は、連続して繋がって列をなす前記鎖環のうち、少なくとも一つの前記鎖環を列から外れた位置にずらすとともに列から外れていない前記鎖環同士を前記結合部材で結合して形成されていることを特徴とする反応塔内使用済み触媒の抜出し方法。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の反応塔内使用済み触媒の抜出し方法において、
前記結合部材は、針金であることを特徴とする反応塔内使用済み触媒の抜出し方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、石油精製プラントや化学プラント等の反応塔内に融着固化した使用済みの触媒を抜出す反応塔内使用済み触媒の抜出し方法に関する。
【０００２】
【背景技術】
石油精製プラントや化学プラント等では、化学反応を促進させるために、各種の触媒が利用されている。この触媒は、原料流体を流通させる反応塔の内部に充填することにより使用される。
このような触媒は、炭化物、金属等の堆積に基づく被毒による活性の低下、機械的強度の低下による破砕、および機器の修繕あるいは検査等のため、反応塔から抜出す必要がある。この触媒の抜出し作業は、プラント稼働停止期間を最小に抑える必要から工期を短縮するように行われなければならない。
【０００３】
また、使用中の触媒は還元性雰囲気にあるものが多く、これを触媒交換のために大気に開放すると、触媒の使用中に付着した炭化物、硫黄等が触媒の酸化のため発熱する可能性があり、それに伴い発生する種々の悪条件の人体への影響、さらには、触媒の粉塵による人体への影響等を防止しながら適切な抜出し作業をしなければならない。
また、大型の反応塔においては、触媒の酸化による発火等を防止するために反応塔内に窒素ガスを供給し、窒素ガス雰囲気下で作業を行うこともある。
【０００４】
従来、反応塔内の使用済み触媒を抜出す形式として、まず、反応塔の触媒抜出し口を開放し、内部の触媒を抜出せるか否か検査し、反応塔の下部に設けられている触媒抜出し口から抜出せるときはそこから抜出すが、触媒が固結していて、触媒抜出し口から抜出せないような場合、紐状部材（チェーン）を用いて使用済み触媒中に貫通穴をあけ、その貫通穴から触媒を抜出す方法が知られている。
このチェーンを用いる方法では、予め反応塔内に、例えば反応塔上部のノズルから下部のノズルに垂らして、上下方向に連通するチェーンを設けておき、触媒を使用した後、その使用済み触媒を抜出す際に、チェーンの両端を例えばシリンダ等に連結させるとともに、シリンダを駆動させてチェーンを交互に一方方向に引っ張り、触媒中にチェーンによる貫通穴をあけた後、チェーンを取り除いて、使用済みの触媒を砕いたものを貫通穴に投入することにより、触媒の抜出しを行っている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、反応塔本体内の使用済みの触媒が固結した状態は、例えばコンクリートが固まった状態と同じような固さで、非常に固いものである。
チェーンは、反応塔本体内に最初は垂らされているが、原料流体および触媒が充填されると、それらの原料流体および触媒中に浸された状態となり、さらに、触媒が固結したときは触媒等の中に埋め込まれた状態となる。この状態で、チェーンを上下いずれかの方向に牽引すると、触媒等に埋め込まれていない部分に触媒部分の重量がかかるため、チェーンが切断し貫通穴をあけられないという問題が生じる。そこで、所定の力でチェーンを牽引してもチェーンが切断しないように、チェーンを大きなものにすると、チェーン自身の重量が重くなり、取り付けや取り外し等の取扱いが困難となり、また、牽引のための装置が大掛かりとなるという問題が生じる。
【０００６】
本発明の目的は、チェーン等の紐状部材を用いて使用済み触媒に貫通穴をあけその貫通穴から触媒を抜き出す方法において、紐状部材を切断させずに牽引することができて容易に触媒抜き出し用の貫通穴をあけることができ、触媒の抜き出し作業が容易となる反応塔内使用済み触媒の抜出し方法を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の発明は、使用済みの触媒を反応塔内部から抜出す触媒の抜出し方法であって、前記使用済みの触媒中に貫通穴をあけるための耐熱性の紐状部材を、前記反応塔内への触媒充填前に前記反応塔内の上下方向に連通させて設け、前記紐状部材は、その途中を環状にして当該紐状部材の長さ方向に所定間隔で形成される拡張部が設けられ、前記拡張部の根元に所定の牽引力が加わったとき切断され前記紐状部材の環状を解除する結合部材で結合され、前記使用済み触媒の抜出しに際して、前記反応塔に設けられた牽引手段により所定の牽引力で上下方向に牽引され、前記牽引手段に近い部位の前記拡張部から順にすべての拡張部における前記結合部材を切断して前記紐状部材を延ばし、この紐状部材を延ばすことにより前記触媒中に貫通穴を形成し、その後、前記使用済み触媒を破砕するとともに前記貫通穴に投入して抜き出すことを特徴とする反応塔内使用済み触媒の抜出し方法である。
【０００８】
このような本発明によれば、使用済み触媒を抜き出すに際して、まず、牽引手段により、拡張部の根元を結合する結合部材を切断させずに紐状部材を引っ張り、その後、紐状部材に所定の牽引力を加えて結合部材を切断させて紐状部材の環状を解除することで貫通穴をあける。所定間隔で形成された拡張部が順次引っ張られて延びる結果、触媒中に、紐状部材に沿った連続する貫通穴があけられ、その貫通穴に砕いた触媒を順次投入すれば、触媒が自然落下するので、触媒の抜き出し作業が容易となる。
【０００９】
以上の本発明において、耐熱性とは、触媒と反応塔内の原料流体とが反応する際に発生する熱に耐えることをいう。また、紐状部材は、耐熱性を有するものであれば、どのようなものを使用してもよく、例えば、チェーンやワイヤロープを使用することができる。さらに、拡張部は、紐状部材の列から外れて形成されていればよく、例えば、紐状部材の途中にループ部を設ける等して形成することができる。また、貫通穴の大きさは限定されないが、作業者が、固結した使用済みの触媒を破砕し、かつ、その破砕した触媒を、容易に投入し、落下させることができる程度の大きさ、例えば、φ１２０〜φ１３０程度の大きさにあけられていることが好ましい。
【００１０】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の反応塔内使用済み触媒の抜出し方法において、前記紐状部材は、多数の鎖環同士を連結したチェーンで形成され、前記拡張部は、連続して繋がって列をなす前記鎖環のうち、少なくとも一つの前記鎖環を列から外れた位置にずらすとともに列から外れていない前記鎖環同士を前記結合部材で結合して形成されていることを特徴とするものである。このような本発明によれば、繋がっている鎖環の少なくとも一つの鎖環を列から外れた位置にずらすだけで拡張部を形成することができるので、拡張部の形成が容易である。
【００１１】
請求項３に記載の発明は、請求項１または請求項２に記載の反応塔内使用済み触媒の抜出し方法において、前記結合部材は、針金であることを特徴とするものである。
このような本発明によれば、２つの鎖環を接触させておいて針金を巻き付けるだけで結合することができるので、拡張部を形成する際の結合作業が容易となる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。
図１に示すように、本実施形態の反応塔内使用済み触媒の抜出し方法は、触媒抜き出し装置２０を用いて反応塔本体２内の使用済み触媒１００に、所定径の貫通穴１００Ａ（図２，４参照）をあけ、その貫通穴１００Ａに砕いた触媒１００を投入して抜き出すものである。そして、触媒抜き出し装置２０は、紐状部材であるチェーン２５と、このチェーン２５を牽引して使用済み触媒１００に貫通穴１００Ａをあける牽引手段３５（図３参照）とを備えて構成されている。
【００１３】
反応塔１は、反応塔本体２内で２種以上の物質を定められた温度、圧力条件で反応させるものであり、ヘッド側に設けられる第１のトレー３、この第１のトレー３の下方に所定間隔をあけて設けられる第１の仕切板６、この第１の仕切板６の下方に所定間隔をあけて設けられる第２の仕切板７を備えている。また、第１の仕切板６および第２の仕切板７の直下には、それぞれ第２、第３のトレー４，５が設けられている。
【００１４】
このような第１のトレー３と第１の仕切板６との間が上段ベッド８とされ、第２のトレー４と第２の仕切板７との間が中間ベッド９とされ、第３のトレー５の下方が下段ベッド１０とされており、これにより、反応塔１は、三層構造となっている。
そして、上段ベッド８、中間ベッド９および下段ベッド１０には、それぞれ、所定の触媒１００が充填されている。また、上段ベッド８と中間ベッド９との間、および中間ベッド９と下段ベッド１０との間において、第１の仕切板６および第２の仕切板７には、トランスファパイプ１２，１３がそれぞれ設けられ、これらのトランスファパイプ１２，１３は、それぞれ、第２、第３のトレー４，５を越えて中間ベッド９側、下段ベッド１０側に延びている。なお、トランスファパイプ１２，１３のサイズは、内径が例えば３００ｍｍ程度となっている。
【００１５】
反応塔本体２の頂部にはマンホール１５が設けられ、その横には上部ノズル１６が設けられ、反応塔本体２の下部には触媒抜出しノズル１７が設けられている。また、反応塔本体２内の触媒抜出し作業において、内部の触媒１００が固結しているときは、その触媒１００に酸化防止の皮膜を形成するために、マンホール１５から油またはケミカルが注入され、その後、固結した触媒１００を破砕するために、例えばエアピック５０（図４参照）を使用する際は、マンホール１５から導圧ホース５０Ａが差し入れられるようになっている。
【００１６】
上部ノズル１６には、多数の鎖環２７からなる前記チェーン２５が、その一端は上部ノズル１６の蓋１６Ａの裏面にフック１８を介して吊され、他端側は上部ノズル１６から第１のトレー３、トランスファパイプ１２，１３内を挿通し、他端部は前記触媒抜き出しノズル１７内に収容されている。
チェーン２５は、反応させる前記物質および触媒１００を充填させる前に、反応塔本体２の内部に設けられるようになっている。
【００１７】
このようなチェーン２５は、多数の鎖環２７を連結して形成され、各鎖環２７は、例えばφ２２×８０Ｐサイズのものが用いられ、この鎖環２７の横幅は７５ｍｍとなっている。
また、チェーン２５の長手方向には、所定間隔で拡張部２６が形成され、この拡張部２６は、チェーン２５の第１のトレー３近傍から触媒抜き出しノズル１７の近傍までの間に所定間隔で設けられている。
【００１８】
図２に示すように、拡張部２６は、前記鎖環２７のうち、例えば３個の鎖環２７Ａ，２７Ｂ，２７Ｃを、連続する他の鎖環２７に対して列から外れた位置にずらすとともに、３個の鎖環２７Ａ，２７Ｂ，２７Ｃのうち、鎖環２７Ａ，２７Ｃと繋がっている鎖環２７Ｄ，２７Ｅ同士を近づけ、結合部材である針金３０で両者２７Ｄ，２７Ｅを結合して形成されている。
隣り合う拡張部２６間には、鎖環２７Ｄ，２７Ｅの間に、例えば３個の鎖環を配置するような間隔で設けられている。
【００１９】
針金３０は、チェーン２５を反応塔本体２内に吊したとき、そのチェーン２５の重みで、拡張部２６が伸びきらないような、言い換えれば、鎖環２７Ｄ，２７Ｅ同士の結合状態が解除されない、つまり、切断しないような番線のものが用いられているが、この針金３０の番線は、次に述べる牽引手段３５により所定の力で牽引したときは、切断するような大きさのものが使用されている。
なお、本実施形態ではφ４の番線の針金３０が使用され、二重捲きにされている。
【００２０】
ここで、図２に基づいて、拡張部２６における針金３０の切断時の状態を説明する。
チェーン２５に、矢印で示す方向に所定の牽引力が加えられたとき、隣り合う鎖環２７Ｄ，２７Ｅ同士を結合している針金３０が切断される。
チェーン２５が引き続き引っ張られることにより、拡張部２６を形成する鎖環２７Ａ，２７Ｂ，２７Ｃが徐々に伸ばされ、連続する他の鎖環２７から離れた位置にあった３個の鎖環２７Ａ，２７Ｂ，２７Ｃが完全に伸びきったとき、これらの鎖環２７Ａ，２７Ｂ，２７Ｃが移動した後に、貫通穴１００Ａの一部が形成されることになる。そして、多数の拡張部２６のすべてが伸ばされたとき、貫通穴１００Ａの全部があけられ、チェーン２５を上下方向に交互に引っ張ることにより、チェーン２５が移動して形成された貫通穴１００Ａの周囲が適宜削られ、所定径の完全な貫通穴１００Ａが形成される。
なお、チェーン２５の鎖環２７の幅寸法は、前述のように７５ｍｍとなっており、このような鎖環２７を上下方向に交互に引っ張ることにより、例えば１２５ｍｍ程度の貫通穴１００Ａを形成することが可能である。
【００２１】
前記牽引手段３５は、図３に示すように、前記上部ノズル１６に上方に突出して設けられた上部シリンダ装置３６と、前記触媒抜き出しノズル１７に下方に突出して設けられた下部シリンダ装置４６とで構成されている。
上部シリンダ装置３６は、上部ノズル１６のフランジに設けられるシリンダ支持台３７と、このシリンダ支持台３７に設けられるシリンダ取付台３８と、シリンダ取付台３８に設けられるシリンダ３９とを含み構成されている。
そして、シリンダ３９と前記チェーン２５の一端とは連結部材４０を介して連結されている。
【００２２】
また、下部シリンダ装置４６は、触媒抜き出しノズル１７のフランジに設けられるシリンダ支持台４７と、このシリンダ支持台４７に設けられるシリンダ取付台４８と、シリンダ取付台４８に設けられるシリンダ４９とを含み構成されている。そして、シリンダ４９と前記チェーン２５の他端とは連結部材５０を介して連結されている。
従って、上下のシリンダ３９，４９を連動させ、チェーン２５を上方向あるいは下方向に牽引することができるようになっている。
【００２３】
次に、本実施形態の作用を図４を参照して説明する。
まず、触媒抜出し作業に先だって、作業者は、反応塔１の運転停止後、完全に冷却した反応塔本体２から重油等の被反応原料を抜き取った後、トップのマンホール１５から油またはケミカル、あるいは油およびケミカルを注入し、反応塔本体２内の触媒１００に酸化防止の皮膜を形成する（不動態化処理）。あるいは、反応塔１の運転を停止する過程において不動態化処理を行っておく。その後、固結した触媒１００を破砕するために、例えばエアピック５０を使用する際は、マンホール１５から導圧ホース５０Ａを差し入れておく。
【００２４】
次いで、上部ノズル１６の蓋１６Ａを取り外すとともに、蓋１６Ａに取り付けられているチェーン２５を上部ノズル１６の外方に引き出しておき、そのチェーン２５の一端を上部シリンダ装置３６の連結部材４０に連結した状態で、上部シリンダ装置３６を上部ノズル１６のフランジに設置する。
上記と同様に、触媒抜き出しノズル１７の蓋１７Ａを取り外すとともに、ノズル１７内に収容されているチェーン２５の他端をノズル１７の外方に引き出しておき、そのチェーン２５の他端を下部シリンダ装置４６の連結部材５０に連結した状態で、下部シリンダ装置４６を触媒抜き出しノズル１７のフランジに設置する。
【００２５】
各シリンダ装置３６，４６を連動させ、チェーン２５を互いに反対方向に引っ張り、各拡張部２６の針金３０を切断させてチェーン２５を移動させる。すべての拡張部２６の針金３０が切断された時点で、チェーン２５を交互に上下方向に引っ張り合って、触媒１００中にチェーン２５の移動による所定径の貫通穴１００Ａを形成する。
【００２６】
チェーン２５の長さ方向に所定間隔で設けられたすべての拡張部２６が伸ばされ、触媒１００中に所定径の貫通穴１００Ａが形成されたら、牽引手段３５およびチェーン２５を反応塔本体２から取り外し、その後、図４に示すように、作業者は、第１のトレー３の中央部の一部を取り外し、上段ベッド８の触媒１００の上で、エアピック５０等を使用して、触媒１００を貫通穴１００Ａ内を落下できる大きさに破砕するとともに、破砕した触媒１００を順次貫通穴１００Ａ内に投入する。
【００２７】
上段ベッド８の触媒１００を全て破砕し、かつ、貫通穴１００Ａ内に投入して、触媒抜出しノズル１７から抜出したら、第１の仕切板６および第２のトレー４の中央部の一部を取り外し、次いで、前述と同じように、中段ベッド９の触媒１００を破砕し、破砕したその触媒１００を貫通穴１００Ａ内に投入して抜き出す。引き続き、下段ベッド１０の触媒１００を破砕して抜出し、反応塔１内の触媒抜出しをすべて終了する。
なお、抜き出しノズル１７の下方には、所定の触媒受け６０が設置され、この触媒受け６０から図示しない他の搬送装置に受け渡されるようになっている。
【００２８】
このような本実施形態によれば、次のような効果がある。
(1) 使用済み触媒１００を抜き出すに際して、まず、牽引手段３５により、拡張部２６の根元を結合する針金３０を切断させずに紐状部材を引っ張り、その後、チェーン２５に所定の牽引力を加えて針金３０を切断させてチェーン２５のループ部を解除することで貫通穴１００Ａをあける。所定間隔で形成された拡張部２６が順次引っ張られて延びる結果、触媒中１００に、チェーン２５に沿った連続する貫通穴１００Ａがあけられ、その貫通穴１００Ａに砕いた触媒１００を順次投入すれば、触媒が自然落下するので、触媒１００の抜き出し作業が容易となる。
【００２９】
(2) チェーン２５に設けられた拡張部２６は、互いに繋がっている鎖環２７同士のうち、鎖環２７Ａ，２７Ｂ，２７Ｃを、繋がった状態のまま、他の鎖環２７の列から外れた位置に配置させるとともに、鎖環２７Ａ，２７Ｃと他の鎖環２７Ｄ，２７Ｅ同士を針金３０で結合すれば形成することができるので、拡張部２６の形成が容易である。
【００３０】
(4) 拡張部２６を、１つの拡張部２６の鎖環２７Ｃと連結している鎖環２７Ｅと、隣り合う拡張部２６の鎖環２７Ａと連結している鎖環２７Ｄとの間に、３個の鎖環７を配列する間隔で設けており、シリンダ装置３６，４６によりチェーン２５を引っ張っても、拡張部２６とチェーン２５の拡張部２６でない部位との間が短いので、チェーン２５にかかる荷重が小さくなり、チェーン２５が切断するおそれは非常に少ない。そのため、チェーン２５により貫通穴１００Ａをあけることが容易となる。
【００３１】
なお、本発明は、前記実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できるものであれば、次に示すような実施形態でもよい。
例えば、前記実施形態では、拡張部２６を、１つの拡張部２６の鎖環２７Ｃと連結している鎖環２７Ｅと、隣り合う拡張部２６の鎖環２７Ａと連結している鎖環２７Ｄとの間に、３個の鎖環２７を配列する間隔で設けているが、これに限らず、反応塔１の大きさ、チェーン２５の大きさ等に対応して、間に例えば４個、あるいは５個おく等、任意である。ただし、拡張部２６間をあまり長くすると、その間のチェーン２５に引っ張ったときの力が大きく作用して切断することになるので、最大でも例えば５個おき毎に形成する位が好ましい。
【００３２】
また、前記実施形態では、紐状部材としてチェーン２５が使用され、拡張部２６として他の連続する鎖環２７の外側に３個の鎖環２７をはみ出させて設けたが、これに限らない。紐状部材として所定径のワイヤロープを用い、このワイヤロープの途中にワイヤロープの一部を環状に形成し、その部分の根本を、前記実施形態の針金で結んで拡張部を形成してもよい。
【００３３】
さらに、前記実施形態では、結合部材は針金３０で形成されているが、これに限らず、Ｃリング状の結合部材を用いてもよい。この場合、Ｃリング状の結合部材を隣り合う鎖環２７Ｄ，２７Ｅ同士間に引っ掛けるだけなので、作業が容易である。
また、結合部材としての針金３０に替えて、隣り合う鎖環２７Ｄ，２７Ｅ同士を、針金３０の切断力と同等の切断力を有するように溶接で結合してもよい。
【００３４】
また、前記実施形態では、反応塔１は、上段ベッド８、中段ベッド９および下段ベッド１０からなる三層構造となっているが、これに限らず、本発明は、単層構造およびすべての多層構造の反応塔に利用できるものである。
また、前記実施形態では、牽引手段３５として上下のシリンダ装置３６，４６を使用し、これらのシリンダ装置３６，４６の駆動により、チェーン２５を牽引して貫通穴をあけているが、これに限らず、例えば、反応塔１の外部に、チェーン２５のサイクル用の鎖車や、チェーン２５の駆動用の減速機等を設け、チェーン２５を貫通穴と反応塔１の外部との間でサイクル運動可能とし、これにより、チェーン２５を破砕した触媒を運ぶコンベアチェーン２５として使用するようにしてもよい。
【００３５】
さらに、牽引手段３５として、例えばクレーンを使用し、そのクレーンで直接チェーン２５を引っ張るようにしてもよい。
また、前記実施形態では、反応塔１の長さ方向に沿った中心から外れた位置に貫通穴１００Ａをあけ、その貫通穴１００Ａに触媒を投入して抜き出していたが、本発明は、反応塔１の長さ方向に沿った中心に貫通穴をあけ、そこから抜き出すもの等、貫通穴の場所を問わずに適用することができる。
【００３６】
【発明の効果】
以上に説明したように、本発明の反応塔内触媒の抜出し方法によれば、使用済み触媒を抜き出すに際して、まず、牽引手段により、拡張部の根元を結合する結合部材を切断させずに紐状部材を引っ張り、その後、紐状部材に所定の牽引力を加えて結合部材を切断させて紐状部材の環状を解除することで貫通穴をあける。所定間隔で形成された拡張部が順次引っ張られて延びる結果、触媒中に、紐状部材に沿った連続する貫通穴があけられ、その貫通穴に砕いた触媒を順次投入すれば、触媒が自然落下するので、触媒の抜き出し作業が容易となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る反応塔内触媒の抜出し方法が適用される反応塔を示す全体縦断面図である。
【図２】前記実施形態の要部のチェーンを示す図である。
【図３】前記実施形態のチェーンと牽引手段とを示す全体縦断面図である。
【図４】前記実施形態の触媒抜き出し作業を示す縦断面図である。
【符号の説明】
１    反応塔
２    反応塔本体
１６    上部ノズル
１７    触媒抜き出しノズル
２０    触媒抜き出し装置
２５    チェーン
２６    拡張部
２７    鎖環
２７Ａ，２７Ｂ，２７Ｃ  拡張部を形成する鎖環
２７Ｄ，２７Ｅ          針金で結合する鎖環
３０    結合部材である針金
３５    牽引手段
３６    上部シリンダ装置
４６    下部シリンダ装置
１００    触媒
１００Ａ  貫通穴
【図１】
0004152114.tif 000002
【図２】
0004152114.tif 000003
【図３】
0004152114.tif 000004
【図４】
0004152114.tif 000005