(57)【要約】  本発明は、複数の接触管（１）から成る管束を備えた反応器における接触管（１）に対して複数の作業工程により触媒交換を自動的に行うための装置に関し、接触管は、反応器の長手方向で上方の管支持基部（２）と下方の管支持基部との間に溶接結合され、若しくはローリング加工によりかしめ結合されて密に溶接されており、器具支持装置（３）を有し、器具支持装置は、上方の管支持基部（２）の上側を管支持基部に対して平行に延びている１つの平面内に運動可能に配置され、かつ各作業工程のための交換可能な器具（４）を装備可能であり、交換可能な器具（４）は、器具支持装置（３）と一緒に、上方の管支持基部（２）の上側を管支持基部に対して平行に延びている平面内を運動可能であり、かつ鉛直に反応器の縦軸線の方向に運動可能であり、各接触管（１）は、１つの制御ユニットを介して制御に基づき作業開始されるようになっており、各接触管（１）の縦軸線の位置は、測定され若しくは算出されて制御ユニットの位置データバンクに格納されている。
2012501841.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の接触管（１）から成る管束を備えた反応器における前記接触管（１）に対して複数の作業工程により触媒交換を自動的に行うための装置であって、前記接触管は、前記反応器の長手方向で上方の管支持基部（２）と下方の管支持基部との間に溶接結合されており、若しくはかしめ結合されて密に溶接されており、
器具支持装置（３）を有しており、該器具支持装置は、前記上方の管支持基部（２）の上側を該管支持基部に対して平行に延びている１つの平面内に運動可能に配置され、かつ前記各作業工程のための交換可能な器具（４）を装備するようになっており、前記交換可能な器具（４）は、前記器具支持装置（３）と一緒に、前記上方の管支持基部（２）の上側を該管支持基部に対して平行に延びている前記平面内を運動可能にされ、かつ鉛直に、前記反応器の縦軸線の方向に運動可能にされており、前記各接触管（１）は、１つの制御ユニットを介して制御に基づき作業開始されるようになっており、該各接触管（１）の縦軸線の位置は、測定され若しくは算出されて、制御ユニットの位置データバンクに格納されていることを特徴とする、複数の接触管から成る管束を備えた反応器における複数の作業工程による自動的な触媒交換のための装置。
【請求項２】
器具支持装置（３）は器具支持アームを含んでいる請求項１に記載の装置。
【請求項３】
器具支持装置は、器具（４）を装備する１つ若しくは別の複数、有利には別の１つの器具支持アームを含んでおり、前記器具（４）は、同一の作業工程若しくは互いに異なる種々の作業工程のための各器具支持アームに設けられている請求項２に記載の装置。
【請求項４】
接触管（１）の上方の端部のための閉鎖栓を設けてあり、該閉鎖栓は、互いに色分けされており、所定の作業工程がまだ実施されていない接触管（１）のための閉鎖栓は、第１のカラーを有しており、前記所定の作業工程が既に実施された接触管（１）のための閉鎖栓は、第２のカラーを有しており、前記所定の作業工程の実施のための器具（４）によって作業開始されている接触管（１）を除いて、常に全ての接触管（１）が閉鎖されている請求項１から３のいずれか１項に記載の装置。
【請求項５】
上方の管支持基部（２）の領域で接触管（１）の上方の開口部の上側に、汚れの吸い出しのための装置が設けられている請求項１から４のいずれか１項に記載の装置。
【請求項６】
反応器は、１００〜４００００本の接触管（１）を含み、有利には１５００〜４００００本の接触管（１）を含み、更に有利には２５００〜４００００本の接触管（１）を含んでいる請求項１又は２に記載の装置。
【請求項７】
複数の接触管（１）から成る管束を備えた反応器における前記接触管（１）に対して複数の作業工程により触媒交換を自動的に行うための方法であって、前記接触管は、前記反応器の長手方向で上方の管支持基部（２）と下方の管支持基部との間に溶接結合されており、若しくはかしめ結合されて密に溶接されており、
−  まず、前記個々の各接触管（１）の縦軸線の位置を、三次元式レーザースキャナーにより検出し若しくは算出し、かつ制御ユニットの位置データバンクに格納し、
−  次いで、前記制御ユニットを介して、前記複数の接触管（１）から成る前記管束の前記各接触管（１）を、前記自動的な触媒交換の際の各作業工程の実施のための各器具（４）によって作業開始し、前記器具（４）は、器具支持装置（３）に交換可能に配置されており、該器具支持装置は、前記上方の管支持基部（２）の上側を該管支持基部に対して平行に延びている１つの平面内に運動可能に配置されており、前記器具（４）を、前記器具支持装置（３）と一緒に、前記上方の管支持基部（２）の上側を該管支持基部に対して平行に延びている前記平面に沿って、並びに鉛直に、前記反応器の縦軸線の方向に運動させて、前記自動的な触媒交換のための前記各作業工程を実施することを特徴とする、自動的な触媒交換のための方法。
【請求項８】
自動的な触媒交換のための作業工程は、未使用の接触管（１）の初回清掃の工程、特に高圧式清掃の工程、有利には水流を用いた高圧洗浄の工程、若しくは機械的な清掃の工程、有利にはブラシを用いた機械的な清掃の工程である請求項７に記載の方法。
【請求項９】
作業工程は、接触管（１）の材料損傷を調べ、かつ損傷のある前記接触管（１）を必要に応じて交換するために行われる材料検査の工程であり、特に渦電流を用いた材料検査の工程である請求項７に記載の方法。
【請求項１０】
作業工程は、接触管（１）の下方の端部における触媒保持装置の有無を調べるために行われる検査の工程、特に光学式の検査の工程である請求項７に記載の方法。
【請求項１１】
作業工程は、接触管（１）内に、触媒粒子を１つの層状若しくは複数の層状に装填する工程及び／又は不活性物質を１つの層状若しくは複数の層状に装填する工程であり、装填は、重量計測に基づき、有利にはひずみゲージを備えるロードセルを用いて重量計測に基づき行われ、或いは容量計測に基づき行われる請求項７に記載の方法。
【請求項１２】
作業工程は、触媒粒子を１つの層状若しくは複数の層状に装填する工程及び／又は不活性物質を１つの層状若しくは複数の層状に装填する工程の後に、装填高さ及び／又は圧力損失を測定する工程であり、前記装填高さは有利には光学式に、若しくは超音波により測定される請求項７に記載の方法。
【請求項１３】
１つの層状若しくは複数の層状の触媒粒子及び／又は１つの層状若しくは複数の層状の不活性物質は、各接触管（１）内に装填され、次いで圧力損失を全ての接触管（１）にわたって測定して、圧力損失の平均値を求め、かつ予め規定された許容の限界値を超える差異のある場合には、該差異を有する接触管（１）はマークされ、かつ部分的若しくは完全に空にされて、次いで新たに装填される請求項７に記載の方法。
【請求項１４】
作業工程は、使用済みの触媒粒子がまだ流動性を有している場合には、接触管（１）から前記使用済みの触媒粒子を排出する工程、特に吸引により排出する工程、有利には吸引式輸送装置により特に直接に排出容器内へ排出する工程であり、若しくは、使用済みの触媒粒子がもはや流動性を有していない場合には、接触管（１）から前記使用済みの触媒粒子をドリルヘッド若しくはフライスヘッドによりくり出す工程である請求項７に記載の方法。
【請求項１５】
作業工程は、接触管から触媒粒子を排出して、有利には約３〜５ｃｍの残留装填高さまで排出して、次いで前記各接触管から触媒保持装置を適切な器具により押し出す工程である請求項７に記載の方法。
【請求項１６】
作業工程は、使用済みの触媒粒子の排出の後に接触管（１）の内壁を清掃する工程、特に高圧洗浄機により若しくは、機械式の清掃装置、有利にはブラシにより清掃する工程である請求項７に記載の方法。
【請求項１７】
作業工程は、触媒粒子が排出されかつ清掃された後の接触管（１）の材料損傷を調べ、かつ損傷のある前記接触管（１）を必要に応じて交換するために行われる材料検査の工程であり、特に渦電流を用いた材料検査の工程である請求項７に記載の方法。
【請求項１８】
請求項１から６のいずれか１項に記載の装置若しくは請求項７から１７のいずれか１項に記載の方法の使用法であって、該装置若しくは該方法を、アクロレイン又はメタクロレイン、アクリル酸又はメタクリル酸、無水フタル酸、無水マレイン酸、グリオキサール、エチレンオキシド若しくはホスゲンの製造のための反応器の接触管（１）における自動的な触媒交換のために用いることを特徴とする、装置若しくは方法の使用法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数の接触管から成る管束を備えた反応器における接触管に対して複数の作業工程により触媒交換を自動的に行うための装置及び方法、並びにその使用法に関する。
【０００２】
化学的な方法において、反応は今日しばしば、異質の触媒を用いて行われており、触媒は、触媒成形体、つまりペレットや顆粒若しくは粒子として形成されて接触管内に流し込みにより装填されている。反応器内には、複数の接触管、しばしば３００００本、或いは４００００本に及ぶ接触管が、互いに平行にかつ反応器長手方向（反応器縦軸線の方向）に配置されている。
【０００３】
触媒交換に係わる作業工程、つまり、初めて装填される未使用のペレット状若しくは粒子状の触媒（以下、触媒粒子と称する）の受容、つまり新たな触媒粒子の受容のための接触管の準備、接触管内への触媒粒子及び必要に応じて不活性物質の装填、各接触管内の装填高さ及び圧力損失の検査若しくは検出、接触管からの使用済みの触媒粒子の排出、及び再装填の前における接触管の改めて行われる検査は、これまで手作業で行われ、相応に時間を必要としかつ支障を来している。
【０００４】
上記作業工程に際しては、作業員が更に有害物質にさらされ、つまり暴露されることになり、反応器休止時間は一般的に長く、反応器の稼働率は相応に減少している。管の手作業による装填は、欠陥発生の原因になり、特に管の装填の不均一性を発生させてしまい、また幾つかの管の装填忘れのおそれもある。極めて厳密な検査にもかかわらず、大きな数の接触管を有する反応器においては、設定通り若しくは仕様書通りに装填されていない幾つかの接触管が常に発生している。
【０００５】
従って本発明の課題は、管束式反応器の接触管の触媒交換のための前記欠点を有さない改良された方法を提供することである。特に、多数の接触管、しばしば３００００本、或いは４００００本に及ぶ接触管を有する大型の反応器においても、全ての管を、触媒粒子の受容のための所定の条件に基づき検査して、均一に装填することができ、かつ触媒物質の消費の後に空にして、改めて清掃（クリーニング）しかつ装填できるようにすることである。更に、反応器休止時間が短く、ひいては反応器の稼働率が相応に増大するような迅速な触媒交換が可能であるようにし、作業コスト及び作業員に対する有害物質暴露を低減し、かつ作業過程の１００％の制御を保証することである。
【０００６】
前記課題を解決するために、本発明に基づく構成によれば、複数の接触管から成る管束を備えた反応器における接触管に対して複数の作業工程により触媒交換を自動的に行うための装置において、接触管は、反応器の長手方向（縦軸線の方向）で上方の管支持基部と下方の管支持基部との間に溶接結合されており、若しくは例えば塑性変形加工により、有利にはロールを用いて行われるローリング加工によりかしめ結合されて密に溶接されており、器具支持装置を有しており、該器具支持装置は、上方の管支持基部の上側を該管支持基部に対して平行に延びている１つの平面内に運動可能に配置され、かつ各作業工程のための交換可能な各１つの器具を装備するようになっており、交換可能な器具は、器具支持装置と一緒に、上方の管支持基部の上側を該管支持基部に対して平行に延びている平面内を運動させられ、かつ鉛直（垂直）に、反応器の縦軸線の方向に運動させられるようになっており、各接触管は、１つの制御ユニットを介して制御に基づき作業開始されるようになっており、各接触管の縦軸線の位置は、測定され、若しくは算出されて、制御ユニットの位置データバンクに格納されている。
【０００７】
本発明において、接触管の、反応器横断面における配置は任意に行われるものである。接触管は、反応器横断面にわたって一様に、特に三角形パターンで、或いは別の形のパターンで行われてよいものである。反応器の内室の中央部分を空けて、並びに必要に応じて反応器の内壁に沿った内室部分を空けて、若しくは反応器の直径方向で相対して位置していて反応器の内壁に隣接する２つの内室部分を空けて接触管を配置することも可能である。
【０００８】
接触管は、従来通りに、反応器の長手方向で上方の管支持基部（管支持ベース又は管支持プレート）と下方の管支持基部（管支持ベース又は管支持プレート）との間に溶接結合され、若しくは例えば塑性変形加工により、有利にはロールを用いて行われるローリング加工によりかしめ結合されて密に溶接されている。
【０００９】
本発明に基づく装置は、１００〜４００００本の接触管を有する反応器、有利には１５００〜４００００本の接触管を有する反応器に適し、或いは２５００〜４００００本の接触管を有する反応器にも適するものである。
【００１０】
前記課題を解決するために、本発明に基づく方法によれば、複数の接触管から成る管束を備えた反応器における接触管に対して複数の作業工程により触媒交換を自動的に行うための方法であって、接触管は、反応器の長手方向（縦軸線方向）で上方の管支持基部と下方の管支持基部との間に溶接結合されており、若しくは例えば塑性変形加工により、有利にはロールを用いて行われるローリング加工によりかしめ結合されて密に溶接されている形式のものにおいて、
−まず、個々の各接触管の縦軸線の位置を、三次元レーザースキャナー（３Ｄ・レーザースキャナー）により検出し若しくは算出して、制御ユニットの位置データバンクに格納し、
−次いで、制御ユニットを介して、複数の接触管から成る管束の各接触管を、自動的な触媒交換の際の各作業工程の実施のための器具によって作業開始し、この場合に、器具は、器具支持装置に交換可能に配置されており、器具支持装置は、上方の管支持基部の上側を該管支持基部に対して平行に延びている１つの平面内に運動可能に配置されており、器具を、器具支持装置と一緒に、上方の管支持基部の上側を該管支持基部に対して平行に延びている平面に沿って、並びに鉛直（垂直）に、反応器の縦軸線の方向に運動させて、自動的な触媒交換のための各作業工程を実施するようになっている。
【００１１】
本発明によれば、まず、全ての接触管の正確な位置、それも接触管の縦軸線の位置が、つまり言い換えれば、接触管の、反応器の縦軸線に対して垂直な横断面の管中心点の位置が算出されて、若しくは測定されて、位置データバンクに格納される。
【００１２】
算出による位置検出は、反応器が完全に均一に位置決めされた接触管を有している場合に可能であり、特にまだ運転されたことのない反応器において可能である。
【００１３】
反応器は、例えば１つの接触管束を備えていて反応器の中央の領域並びに反応器内壁の近傍に接触管のない空間を有しており、４つの重要な寸法を必要とするものであり、つまり、重要な寸法は、接触管束の内径及び外径、穴間隔、つまり、隣接する２つの接触管の中心点間間隔、並びに隣接する３つの接触管の中心点を結ぶ各線間の角度である。
【００１４】
反応器の前記重要な寸法に基づき、演算プログラムを介して接触管の数量及び正確な位置が算出される。
【００１５】
本発明の形態によれば、既に運転されたことのある反応器においては、各接触管の位置は測定によって検出される。このために、有利には三次元レーザー測定システムが用いられ、例えばSick AG社のレーザースキャナーTyp 400(R)（Laserscanner Typ 400(R) der Firma Sick AG ）が用いられる。三次元レーザー測定システムは、種々の放射角において（目としての検出部は投射された１つのビームを検出する）、レーザービーム長さを測定するようになっている（距離及び角度、つまり２つの次元）。第３の次元は、スキャナーの運動のために用いられる軸の回転発信器により検出されるものであり、回転発信器のパルスは、スキャナーにより処理若しくは増強されて、角度及び距離に関連して、データパケットとしてコンピュータに送られる。このようなデータにより、個々の接触管の位置が画像処理装置を介して求められて、次いで位置データバンクに蓄えられる。位置データバンクから、器具支持装置の制御装置が位置座標値を取り出して、各作業工程で用いるようになっている。
【００１６】
別の形態によれば、二次元カメラシステム若しくは三次元カメラシステムも用いられる。二次元カメラシステム若しくは二次元受信機の場合に、接触管位置は画像処理装置を介して求められ、かつ第３の次元、つまり反応器底部の位置は、距離測定装置、測定触針若しくは測定センサー或いはレーザー測定システムを用いて３つの測定点により求められる。このようなデータから、接触管の三次元座標が形成されて、位置データバンクに格納される。
【００１７】
例えば光切断法に基づき作動する三次元カメラシステムにおいては、接触管位置は同様に画像処理装置を介して求められ、かつ位置データバンクに格納される。
【００１８】
本発明に基づく装置は、器具支持装置を有しており、器具支持装置は、反応器の内部で上方の管支持基部の上側を該管支持基部に対して平行に延びている１つの平面内に運動可能に配置されている。器具支持装置は、該器具支持装置が全横断面にわたって移動でき、ひいては個々の各接触管を作業開始できるように、構成されている。
【００１９】
本発明の形態によれば、器具支持装置は、運動に関する全部で６つの自由度を有している。
【００２０】
有利な形態によれば、器具支持装置は、器具支持アームを有している。特に有利には、器具支持アームは反応器中心点に支承されていて、サーボモータによって、反応器横断面全体にわたって回転運動されるようになっており、サーボモータは、器具支持アームの相対する端部に配置され若しくは位置決めされている。
【００２１】
別の形態によれば、器具支持アームはスライダーを有している。
【００２２】
別の形態によれば、器具支持アームは門型クレーンを有している。
【００２３】
本発明の有利な形態によれば、器具支持装置は、自足式及び自走式のロボットによって形成されており、ロボットは、完全なナビゲーションシステム若しくは局所的なナビゲーションシステムによって制御されるようになっている。
【００２４】
別の形態によれば、複数若しくは２つの器具支持アームを設けてあり、該器具支持アームは、例えば時計の時針と秒針のように運動させられてよいものである。器具支持アームは、反応器の天井に吊り下げるように支持（支承）され、或いは底部に支持（支承）されている。
【００２５】
器具支持装置には、自動的な触媒交換の種々の作業工程の実施のための互いに異なる種々の器具が、交換可能に取り付けられていて、有利にはサーボモータを用いて器具支持アームの方向並びに反応器の縦軸線の方向に移動させられるようになっている。
【００２６】
１つの形態によれば、種々の各作業工程にとって、それぞれ唯一の器具が器具支持装置に交換可能に取り付けられるようになっており、別の形態によれば、各作業工程にとって、同一種類の複数の作業若しくは互いに異なる種類の複数の作業の実施のための複数若しくは２つの器具が、器具支持装置に交換可能に取り付けられるようになっている。
【００２７】
器具の運動は、制御ユニットを介して制御に基づき行われるようになっており、制御ユニットは、位置データバンクから各接触管の位置に関するデータを受け取るようになっている。有利な形態によれば、全ての作業工程は記録されており、器具は、全ての作業工程を所定の精度で行った場合に、反応器から離される。
【００２８】
自動的な触媒交換のための作業工程は次に述べる通りである：
まず、新しい接触管を最初に使用する場合には、接触管に腐食が発生しているので、接触管の初回清掃が行われる。初回清掃は、有利には高圧洗浄装置を用いて、特に高圧水流若しくは圧縮空気によって、或いは機械的にブラシを用いて行われてよいものである。このために、適切な器具、例えば高圧洗浄機若しくはブラシが器具支持体若しくは器具支持アームに可動に配置されている。
【００２９】
別の作業工程では、接触管の材料損傷に関する材料検査が行われ、特に、接触管の損傷若しくはシュリンクホール(shrink hole)の有無が検査され、或いは接触管は一様な壁厚さを有しているか否かが検査される。材料検査は、有利には渦電流式検出装置を用いて渦電流分析に基づき行われ、このために用いられる器具は、器具支持アームに可動に配置された渦電流センサーによって形成されている。材料検査は超音波によっても可能である。材料検査のための器具の位置に基づき、損傷部位の位置が正確に規定されてよいものである。材料検査のための器具は、カメラであってもよく、つまり材料検査は、内部光学式検査、特に撮像検査である。
【００３０】
別の作業工程では、接触管の下方の端部における触媒保持装置、つまり触媒サポーターを各接触管に取り付けてあるか否かが検査される。該検査は、金属物のための検出器を用いて、例えば光学式、誘導式、又は容量式に行われ、或いは超音波センサーを用いて行われる。
【００３１】
有利な形態によれば、触媒保持装置を取り付けた後に、全ての接触管は、器具によってちょうど作業開始されている接触管を除いて、所定の作業工程により閉鎖され、有利には各１つの栓によって閉鎖される。
【００３２】
次の作業工程において、触媒保持装置を備えた接触管には、触媒粒子が１つの層を成して、若しくは複数の層を成して装填され、必要に応じて不活性物質が１つの層を成して、若しくは複数の層を成して装填される。
【００３３】
有利な形態によれば、まず第１の層の不活性物質が、貯蔵容器から規定された量で装填される。貯蔵容器から送り出される量、つまり装填される量は、重量により規定され、有利にはひずみゲージを備えるロードセルを用いて規定される。目標重量は、ソフトウエアーを介して任意に設定されてよいものである。
【００３４】
別の形態によれば、送り出される、つまり装填すべき物質量は、規定された容積を有する貯蔵管を介して容量式に規定される。この場合に、送り出し量（装填量）の調節は、貯蔵管の交換によって簡単に行われる。
【００３５】
触媒物質及び／又は不活性物質は、有利には吸引式輸送機構（吸引式輸送装置）若しくはバキューム輸送システムを介して自動的に、ジャストインタイム(just in time)方式で外部の貯蔵容器（ストック容器）から、器具支持アームに設けられた連行式の貯蔵容器に搬送されるようになっており、これにより装填工程が材料補充のために中断されることはなくなっている。
【００３６】
第１の層を有利には不活性物質で装填（充填）した後に、装填高さは有利にはレーザーを用いて検査される。
【００３７】
次いで同様に、１つの層の触媒粒子若しくは各層の触媒粒子が重量測定若しくは容積測定に基づき調量されて装填され、各層の装填の後に、各層の装填高さが検査され、かつ必要に応じて接触管内を流れる場合の圧力損失が検出される。有利な形態では、最上層として別の１つの不活性物質層が、同様に不活性物質の装填により形成され、次いで該装填の装填高さが検査され、かつ必要に応じて圧力損失が検出される。
【００３８】
次の作業工程では、圧力損失が全ての管にわたって測定され、圧力損失の平均値と平均値からの偏差が決定され、所定の目標値からずれた偏差を有する接触管は、部分的に若しくは完全に空にされて、新たに装填されることになる。
【００３９】
装填の品質の検出は、有利には圧力損失測定によって行われる。全ての測定は、データバンクに格納され、反応器状態は１００％記録されるようになっている。
【００４０】
触媒が消費されると、つまり活性物質が不活性化すると、触媒は接触管内から除去（排出）されねばならない。触媒粒子がまだ流動性を有している、つまり凝集していない場合には、触媒粒子は、器具として器具支持アームに可動に配置された吸引式輸送機構若しくはバキューム輸送システムを介して、直接に廃物容器内に排出されるようになっている。吸引式輸送機構若しくはバキューム輸送システムは、吸引管を備えており、吸引管が有利には力制御に基づき各接触管の下方の端部まで挿入されるようになっている。
【００４１】
接触管内で凝集した触媒粒子、若しくは焼き付いた触媒粒子、或いは圧縮された触媒粒子は掘り崩され若しくはくり出され、或いは掻き崩されねばならず、崩された粒子は上方へ吸い出されることになる。このために、器具として器具支持アームには、ドリルヘッド若しくはフライスヘッドが可動に配置されていて、力制御に基づき各接触管の下方の端部まで挿入される。
【００４２】
有利な形態では、ドリルビット若しくは刃具の外径と接触管の内壁との間の間隔は、十分に大きく寸法規定され、しかしながら触媒粒子の平均の粒子直径の半分を下回らないようになっており、これにより粒子の締め付けが避けられ、ひいては接触管の内壁の損傷が避けられるようになっている。
【００４３】
ドリルヘッドは、有利には硬質合金から成る中空のドリルビット若しくは刃具を有しており、ドリルビット若しくは刃具は、吸引式輸送機構若しくはバキューム輸送システムに接続されるようになっている。ドリルビット若しくは刃具は、管の横断面の中心線を中心として例えば１８０°にわたって振動運動させられ、有利には管損傷を避けるために、トルクを制限した状態で振動運動させられ、更に有利には制御される所定の力で推進運動も行われるようになっている。
【００４４】
接触管の下方の端部から約３〜５ｃｍまでの高さ（残留装填高さ）を除いて、つまり約３〜５ｃｍまでの高さを残して接触管を空にした後に、別の作業工程において、触媒保持装置が各接触管から所定の器具により機械的に押し出される。
【００４５】
別の作業工程においては、接触管の内壁が、初回清掃の工程と同様に、つまり、高圧によって、例えば高圧水流若しくは圧縮空気によって、或いは機械的にブラシを用いて清掃される。
【００４６】
次の作業工程は、触媒粒子の除去された接触管の材料損傷を調べ、かつ損傷のある接触管を必要に応じて交換するために行われる材料検査の工程、特に渦電流を用いた材料検査の工程である。各接触管の現在の状態の検査値は、使用前の各接触管の状態の検査された値と比較される。
【００４７】
作業工程経過のチェック若しくは管理のために、有利には、接触管の上方の端部の閉鎖用の閉鎖栓は、互いに色分けされており、所定の作業工程がまだ実施されていない接触管のための閉鎖栓は、第１のカラーを有しており、所定の作業工程が既に実施された接触管のための閉鎖栓は、第２のカラーを有しており、所定の作業工程の実施のための器具によってちょうど作業開始されている接触管を除いて、常に全ての接触管が閉鎖栓によって閉鎖されている。
【００４８】
別の有利な形態によれば、上方の管支持基部の領域で接触管の上方の開口部の上側に、汚れの吸い出しのための装置が設けられている。
【００４９】
本発明は、前記装置若しくは前記方法を用いる使用法にも関し、該装置若しくは該方法は、反応器において、アクロレイン又はメタクロレイン、アクリル酸又はメタクリル酸、無水フタル酸、無水マレイン酸、グリオキサール、エチレンオキシド若しくはホスゲンの製造のための自動的な触媒交換に用いられる。
【００５０】
次に、本発明を図示の実施形態に基づき詳細に説明する。
【図面の簡単な説明】
【００５１】
【図１】使用済みの触媒物質を吸引により排出する作業工程の実施のための本発明に基づく装置の概略図である。
【図２】使用済みの触媒物質を排出する作業工程の実施のための本発明に基づく装置の概略図である。
【図３】空けられた接触管を清掃する作業工程の実施のための本発明に基づく装置の概略図である。
【図４】接触管内に、触媒粒子を装填する作業工程の実施のための本発明に基づく装置の概略図である。
【００５２】
図１に概略的に示してある複数の接触管１は、互いに平行に、しかも反応器（図示省略）の長手方向（縦軸線方向）に配置されていて、上方の管支持基部２に溶接結合されている。
【００５３】
上方の管支持基部２の上側の平面内に、それも該平面に対して平行に、器具支持アーム３が可動に配置されていて、器具４を装備している。
【００５４】
器具支持アーム３は、図面に例として示してあるように、２つのサーボモータＭを用いて、上方の管支持基部２に対して平行な１つの平面に沿って移動させられるようになっている。
【００５５】
器具支持アーム３に器具４を交換可能に配置してあり、該器具は、１つのサーボモータＭによって、鉛直に、つまり反応器の縦軸線方向に、それも器具支持アーム３に沿って移動させられるようになっている。
【００５６】
図１〜図４においては、器具４のみが異なっており、該器具は各作業工程のために適切に選ばれるものである。図１においては、使用済みの触媒粒子の吸い出しのために、器具４として吸引式輸送機構が設けられている。
【００５７】
図２においては、凝集した触媒粒子の押し出しのために、コアドリルを装備したドリルヘッドが設けられている。
【００５８】
図３においては、空けられた接触管１の清掃若しくは洗浄のための高圧洗浄機が例として設けられている。
【００５９】
図４においては、触媒粒子を接触管１に装填する作業工程のための器具４として、規定された容積を有する容量式計量分配のための貯蔵管が設けられている。
【符号の説明】
【００６０】
１  接触管、  ２  管支持基部、  ３  器具支持アーム、  ４  器具、  Ｍ  サーボモータ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【手続補正書】
【提出日】平成22年6月28日(2010.6.28)
【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】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の接触管（１）から成る管束を備えた反応器における前記接触管（１）に対して複数の作業工程により触媒交換を自動的に行うための方法であって、前記接触管は、前記反応器の長手方向で上方の管支持基部（２）と下方の管支持基部との間に溶接結合されており、若しくはかしめ結合されて密に溶接されており、
−  まず、前記個々の各接触管（１）の縦軸線の位置を、三次元式レーザースキャナーにより検出し若しくは算出し、かつ制御ユニットの位置データバンクに格納し、
−  次いで、前記制御ユニットを介して、前記複数の接触管（１）から成る前記管束の前記各接触管（１）を、前記自動的な触媒交換の際の各作業工程の実施のための各器具（４）によって作業開始し、前記器具（４）は、器具支持装置（３）に交換可能に配置されており、該器具支持装置は、前記上方の管支持基部（２）の上側を該管支持基部に対して平行に延びている１つの平面内に運動可能に配置されており、前記器具（４）を、前記器具支持装置（３）と一緒に、前記上方の管支持基部（２）の上側を該管支持基部に対して平行に延びている前記平面に沿って、並びに鉛直に、前記反応器の縦軸線の方向に運動させて、前記自動的な触媒交換のための前記各作業工程を実施することを特徴とする、自動的な触媒交換のための方法。
【請求項２】
器具支持装置（３）は器具支持アームを含んでいる請求項１に記載の方法。
【請求項３】
器具支持装置は、器具（４）を装備する１つ若しくは別の複数、有利には別の１つの器具支持アームを含んでおり、前記器具（４）は、同一の作業工程若しくは互いに異なる種々の作業工程のための各器具支持アームに設けられている請求項２に記載の方法。
【請求項４】
接触管（１）の上方の端部のための閉鎖栓を設けてあり、該閉鎖栓は、互いに色分けされており、所定の作業工程がまだ実施されていない接触管（１）のための閉鎖栓は、第１のカラーを有しており、前記所定の作業工程が既に実施された接触管（１）のための閉鎖栓は、第２のカラーを有しており、前記所定の作業工程の実施のための器具（４）によって作業開始されている接触管（１）を除いて、常に全ての接触管（１）が閉鎖されている請求項１から３のいずれか１項に記載の方法。
【請求項５】
上方の管支持基部（２）の領域で接触管（１）の上方の開口部の上側に、汚れの吸い出しのための装置が設けられている請求項１から４のいずれか１項に記載の方法。
【請求項６】
自動的な触媒交換のための作業工程は、未使用の接触管（１）の初回清掃の工程、特に高圧式清掃の工程、有利には水流を用いた高圧洗浄の工程、若しくは機械的な清掃の工程、有利にはブラシを用いた機械的な清掃の工程である請求項１に記載の方法。
【請求項７】
作業工程は、接触管（１）の材料損傷を調べ、かつ損傷のある前記接触管（１）を必要に応じて交換するために行われる材料検査の工程であり、特に渦電流を用いた材料検査の工程である請求項１に記載の方法。
【請求項８】
作業工程は、接触管（１）の下方の端部における触媒保持装置の有無を調べるために行われる検査の工程、特に光学式の検査の工程である請求項１に記載の方法。
【請求項９】
作業工程は、接触管（１）内に、触媒粒子を１つの層状若しくは複数の層状に装填する工程及び／又は不活性物質を１つの層状若しくは複数の層状に装填する工程であり、装填は、重量計測に基づき、有利にはひずみゲージを備えるロードセルを用いて重量計測に基づき行われ、或いは容量計測に基づき行われる請求項１に記載の方法。
【請求項１０】
作業工程は、触媒粒子を１つの層状若しくは複数の層状に装填する工程及び／又は不活性材料を１つの層状若しくは複数の層状に装填する工程の後に、装填高さ及び／又は圧力損失を測定する工程であり、前記装填高さは有利には光学式に、若しくは超音波により測定される請求項１に記載の方法。
【請求項１１】
１つの層状若しくは複数の層状の触媒粒子及び／又は１つの層状若しくは複数の層状の不活性物質は、各接触管（１）内に装填され、次いで圧力損失を全ての接触管（１）にわたって測定して、圧力損失の平均値を求め、かつ予め規定された許容の限界値を超える差異のある場合には、該差異を有する接触管（１）はマークされ、かつ部分的若しくは完全に空にされて、次いで新たに装填される請求項１に記載の方法。
【請求項１２】
作業工程は、使用済みの触媒粒子がまだ流動性を有している場合には、接触管（１）から前記使用済みの触媒粒子を排出する工程、特に吸引により排出する工程、有利にはバキューム輸送システムにより特に直接に排出容器内へ排出する工程であり、若しくは、使用済みの触媒粒子がもはや流動性を有していない場合には、接触管（１）から前記使用済みの触媒粒子をドリルヘッド若しくはフライスヘッドによりくり出す工程である請求項１に記載の方法。
【請求項１３】
作業工程は、接触管から触媒粒子を排出して、有利には約３〜５ｃｍの範囲の残留装填高さまで排出して、次いで前記各接触管から触媒保持装置を適切な器具により押し出す工程である請求項１に記載の方法。
【請求項１４】
作業工程は、使用済みの触媒粒子の排出の後に接触管（１）の内壁を清掃する工程、特に高圧洗浄機により若しくは、機械式の清掃装置、有利にはブラシにより清掃する工程である請求項１に記載の方法。
【請求項１５】
作業工程は、触媒粒子が排出されかつ清掃された後の接触管（１）の材料損傷を調べ、かつ損傷のある前記接触管（１）を必要に応じて交換するために行われる材料検査の工程であり、特に渦電流を用いた材料検査の工程である請求項１に記載の方法。
【請求項１６】
請求項１から１５のいずれか１項に記載の方法を用いる使用法であって、該装置若しくは該方法を、アクロレイン又はメタクロレイン、アクリル酸又はメタクリル酸、無水フタル酸、無水マレイン酸、グリオキサール、エチレンオキシド若しくはホスゲンの製造のための反応器の接触管（１）における自動的な触媒交換のために用いることを特徴とする、方法を用いる使用法。
【国際調査報告】
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