(57)【要約】【課題】少なくとも一つの触媒挿入体を多数の反応器チャンネルの各々に挿入するための挿入装置を提供する。更に、触媒挿入体を反応器チャンネルに挿入するための自動挿入方法を提供する。【解決手段】本装置は、多数の触媒挿入体（２０ａ）を配置するように形成されたマガジン（６４）と、触媒挿入体を反応チャンネル（１７）に挿入する際に触媒挿入体の移動を案内するためのガイドエレメント（４６）と、触媒挿入体をマガジンからガイドエレメントを通して反応器チャンネル内に押し出すための押し部材（４８）とを含む。本発明の方法は、挿入体を反応チャンネルと整合する工程と、挿入体をガイドエレメントを通してチャンネルに押し込む工程とを含む。【選択図】図３
2012506310.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも一つの触媒挿入体を多数の反応器チャンネルの各々に挿入するための挿入装置において、
多数の触媒挿入体を配置するように形成されたマガジンと、
前記触媒挿入体を前記反応チャンネルに挿入する際に前記触媒挿入体の移動を案内するためのガイドエレメントと、
前記触媒挿入体を前記マガジンから前記ガイドエレメントを通して前記反応器チャンネル内に押し出すための押し部材とを含む、挿入装置。
【請求項２】
請求項１に記載の挿入装置において、更に、
前記ガイドエレメントを前記反応器チャンネルと整合するための手段を含む、挿入装置。
【請求項３】
請求項２に記載の挿入装置において、更に、
前記ガイドエレメントと前記反応器チャンネルとの整合を監視するための手段を含む、挿入装置。
【請求項４】
請求項１、２、又は３に記載の挿入装置において、
前記ガイドエレメントは、使用時に前記触媒挿入体を通すように形成された穴を提供する、挿入装置。
【請求項５】
請求項４に記載の挿入装置において、
前記穴は、その長さに沿ってテーパしており、及び／又はローラーを備えている、挿入装置。
【請求項６】
請求項１乃至５のうちのいずれか一項に記載の挿入装置において、
前記マガジンには多数の溝が形成されており、各溝は、前記触媒挿入体を配置するように大きさ及び形態が定められている、挿入装置。
【請求項７】
請求項１乃至６のうちのいずれか一項に記載の挿入装置において、更に、
前記触媒挿入体を前記マガジンから押し出すとき、前記触媒挿入体の少なくとも一つの面に当接するように形成された少なくとも一つのローラーを含む、挿入装置。
【請求項８】
請求項１乃至７のうちのいずれか一項に記載の挿入装置において、
前記押し部材は、端面を持つ押しロッドを含む、挿入装置。
【請求項９】
請求項１乃至８のうちのいずれか一項に記載の挿入装置を制御するための制御システムにおいて、
一つ又はそれ以上のセンサからデータを受け取るように形成された制御装置と、
前記押し部材を制御するように形成されたアクチュエータと、
前記装置の少なくとも部分を移動し、前記ガイドエレメントと前記反応器チャンネルとを整合するアクチュエータとを含む、制御システム。
【請求項１０】
請求項９に記載の制御システムにおいて、
前記センサの一つは、前記押し部材に配置された圧力センサである、制御システム。
【請求項１１】
請求項９又は１０に記載の制御システムにおいて、
前記センサの一つは、前記挿入体と前記チャンネルとの整合を確認するように形成された光センサである、制御システム。
【請求項１２】
請求項９、１０、又は１１に記載の制御システムにおいて、
前記センサの一つは、チャンネルが正しい大きさであり、塞がれていないことを確認するように形成されている、制御システム。
【請求項１３】
請求項１２に記載の制御システムにおいて、更に、
反応器レイアウト情報を記憶するための手段を含み、この手段は、前記センサからのデータを記憶し、塞がったチャンネルを確認する、制御システム。
【請求項１４】
触媒挿入体を反応器チャンネルに挿入するための自動挿入方法において、
前記挿入体を反応チャンネルと整合する工程と、
前記挿入体をガイドエレメントを通して前記チャンネルに押し込む工程とを含む、挿入方法。
【請求項１５】
請求項１４に記載の挿入方法において、
前記整合手段に対してフィードバックを提供するカメラを使用して整合状態を監視する、挿入方法。
【請求項１６】
請求項１４又は１５に記載の挿入方法において、
前記触媒挿入体は、互いに積み重ねた複数の挿入体エレメントを含む、挿入方法。
【請求項１７】
請求項１２に記載の挿入方法において、更に、
前記挿入体を前記ガイドエレメントを通して前記チャンネルに押し込む工程の前に、反応チャンネルの大きさが正しく、塞がっていないことをチェックする工程を含む、挿入方法。
【請求項１８】
請求項１２に記載の挿入方法において、更に、
前記挿入体を反応チャンネルと整合する工程の前に、前記挿入体エレメントを互いに結合する工程を含む、挿入方法。
【請求項１９】
請求項１８に記載の挿入方法において、
前記挿入体エレメントは、シュリンク包装シートを使用して互いに結合されている、挿入方法。
【請求項２０】
請求項１９に記載の挿入方法において、
前記挿入体を前記チャンネルに押し込む際に前記シュリンク包装シートを切断し引き剥がす工程を含む、挿入方法。
【請求項２１】
請求項１４乃至２０のうちのいずれか一項に記載の挿入方法において、更に、
第２挿入体を前記ガイドエレメントを通して同じチャンネルに押し込む工程を含む、挿入方法。
【請求項２２】
請求項１乃至８のうちのいずれか一項に記載の装置を使用する、請求項１４乃至２１のうちのいずれか一項に記載の挿入方法において、更に、
前記ガイドエレメント及び前記押しロッドを移動し、第２反応器チャンネルと整合する工程、及び請求項１４乃至２１のうちのいずれか一項に記載の方法を繰り返す工程を含む、挿入方法。
【請求項２３】
請求項２２に記載の挿入方法において、更に、
前記マガジンを移動し、前記第２反応器と整合する工程を含む、挿入方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、改良触媒ホイル形態及び触媒ホイルを触媒反応器に挿入するための手順、装置、及び方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
触媒反応器は、触媒を使用して化学反応の速度及び効率を改善できる環境を提供する。例えば燃焼、水蒸気メタン改質、及びフィッシャー−トロプシュ合成等の多くの様々な種類の反応を触媒作用により大きく変化できる。これらの反応は、全て、気体を液体に変換するプロセス（ＧＴＬ変換プロセス）で使用できる。ＧＴＬ変換プロセスで、懸濁床反応器、固定層反応器、及びコンパクト反応器等の様々な種類の触媒反応器が周知である。コンパクト反応器は、反応器ブロックを貫通した多数のチャンネルを含む。コンパクト反応器では、触媒が表面上に設けられており、試薬を表面と接触させる。チャンネルの壁を触媒でコーティングすることが提案されてきた。しかしながら、触媒を接触させる試薬の容積を最大にするため、チャンネルを非常に小さくしなければならなかった。従って、触媒を一つ又はそれ以上のホイルに取り付け、これらのホイルを反応器チャンネルの各々に導入することが提案されてきた。
【０００３】
触媒をホイルに設けることには、小さな容積内での触媒についての表面積が大幅に増大することを含む多くの利点がある。ホイルは、チャンネルを通る反応体の流れを不当に妨げないのに十分に高い多孔度を備えている。更に、反応器の寿命は、全体として、触媒の寿命によって制限されるけれども、触媒がホイルに設けられる場合には、これらのホイルを交換でき、これによって反応器の全体としての寿命を延ばすことができる。
【０００４】
大型の反応器には数千の反応器チャンネルが形成されており、そのため、触媒挿入体の挿入には非常に時間がかかる。挿入は、挿入体が損傷しないように、及び流れチャンネルを妨げる危険がないように注意深く行われなければならない。これは、チャンネルに挿入されるべき一つ又はそれ以上のホイルの断面積が、代表的には、チャンネルそれ自体の断面積よりも小さく、及び従って、挿入プロセスを正確に行わなければならないため、非常に問題である。更に、セラミックでコーティングしたホイルは研磨性が高く、取り扱いが困難である。更に、ホイルの積み重ね即ちホイルスタックを形成する多数の別々のホイルをチャンネルに設ける場合には、別の問題が生じる。
【０００５】
本発明は、触媒挿入体が挿入されるべき多数の反応チャンネルが設けられた任意の反応器ブロックに適用できる。反応器ブロック自体は、プレートの積み重ねで形成されている。例えば、第１及び第２の流れチャンネルは、夫々のプレートの溝によって形成されていてもよく、これらのプレートは、積み重ねられた後、即ちスタックにされた後、互いに結合される。別の態様では、矩形波状の断面形状を持つ薄い金属シートを平らなシートと交互に重ねることによって流れチャンネルを形成してもよい。流れチャンネルの縁部は、シーリングストリップによって形成される。第１及び第２の流れチャンネルの性質は、反応器ブロックで生じる一つ又はそれ以上の反応で決まる。例えば、発熱反応用のチャンネルを、スタックで、吸熱反応用のチャンネルと交互に配置してもよい。この場合、各チャンネルに適切な触媒を挿入しなければならない。例えば、発熱反応は燃焼反応であってもよく、吸熱反応は水蒸気メタン改質反応であってもよい。他の場合では、化学反応用のチャンネル（第１チャンネル）を、スタックで、クーラント等の熱媒用のチャンネルと交互に配置してもよい。この場合、触媒挿入体は第１チャンネルでしか必要とされない。例えば、第１チャンネルはフィッシャー−トロプシュ反応を行うためのチャンネルであってもよく、この場合、熱媒はクーラントである。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、上述の問題点の幾つか又は全てに対処し、軽減するために案出されたものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明によれば、少なくとも一つの触媒挿入体を多数の反応器チャンネルの各々に挿入するための挿入装置において、少なくとも一つの触媒挿入体を保持するように形成されたマガジンと、触媒挿入体を反応チャンネルに挿入する際に触媒挿入体の移動を案内するためのガイドエレメントと、触媒挿入体をマガジンからガイドエレメントを通して反応器チャンネル内に押し出すための押し部材とを含む、挿入装置が提供される。
【０００８】
本装置は、更に、ガイドエレメントを反応器チャンネルと整合するための手段を含んでいてもよい。更に、装置は、ガイドエレメントと反応器チャンネルとの整合を監視するための手段を、更に含備えていてもよい。監視するための手段は、カメラやビデオカメラであってもよい。監視手段は、ガイドエレメントの整合を監視するため、レーザー又は超音波技術を使用してもよい。
【０００９】
ガイドエレメントは、使用時に触媒挿入体を通すように形成された穴を提供してもよい。穴は、触媒挿入体がガイドエレメントを通過する際に僅かに圧縮されるように、その長さに沿ってテーパしていてもよく、及び／又はローラーを備えていてもよい。
【００１０】
マガジンには多数の溝が形成されていてもよく、各溝は、触媒挿入体を配置するように大きさ及び形態が定められている。別の態様では、マガジンは、複数の挿入体を端部と端部とを向き合わせて配置できる一つの細長い溝を形成してもよい。複数の溝を持ち、これらの溝の各々の大きさが単一の挿入体用に定められたマガジンが好ましい。これは、これにより、反応器に挿入するために各挿入体を押さなければならない距離が小さくなるためである。挿入体が高度に研磨性であるため、触媒が挿入体と一体に形成されていること、並びにマガジンについて、各挿入体を押さなければならない距離を最小にすることの両方が好ましい。
【００１１】
更に別の態様では、触媒挿入体が、挿入前に単一の物品の形態である場合には、マガジンは、互いに重ねた触媒挿入体のスタックを収容してもよく、挿入装置の作動毎に触媒挿入体の一つをマガジンから押し出す。
【００１２】
装置は、更に、触媒挿入体をマガジンから押し出すとき、触媒挿入体の少なくとも一方の面に創設するように形成された少なくとも一つのローラーを含む。一つのローラー又は複数のローラーは、挿入体をマガジンから押し出すときに挿入体の上面に沿って転動するように、マガジンの上方に配置されていてもよい。これらの一つ又はそれ以上のローラーによって加えられる下向きの力により、幾つかの場合では、触媒挿入体が挿入プロセス中に座屈しないようにするのを補助する。
【００１３】
押し部材は、端面を持つ押しロッドを含んでいてもよい。端面は、使用時に触媒挿入体に当接するように形成されていてもよい。端面は、弾性プラスチックで形成されていてもよい。
【００１４】
更に、本発明によれば、上文中に説明した挿入装置を制御するための制御システムにおいて、一つ又はそれ以上のセンサからデータを受け取るように形成されたマイクロプロセッサと、押し部材を制御するように形成されたアクチュエータと、装置の少なくとも部分を移動し、ガイドエレメントと反応器チャンネルとを整合するアクチュエータとを含む、制御システムが提供される。
【００１５】
センサの一つは、押し部材に配置された圧力センサであってもよい。センサの一つは、挿入体とチャンネルとの整合を確認するように形成された光センサであってもよい。アクチュエータは、更に、装置の少なくとも部分を移動し、触媒挿入体とガイドエレメントとを整合するように形成されていてもよい。センサの一つは、チャンネルが正しい大きさであり、塞がれていないことを確認するように形成されていてもよい。チャンネルが塞がっていることが確認された場合には、制御システムは挿入体をこのようなチャンネルに挿入しようとしない。これにより、塞がっていたり大きさが誤っているチャンネルに挿入体を部分的に挿入することによって装置が損傷してしまうことを少なくする。更に、制御システムは、反応器レイアウト情報を記憶するための手段を含んでいてもよく、この手段は、センサからのデータを記憶し、塞がったチャンネルを確認する。反応器レイアウト情報を記憶するための手段は、反応器内のチャンネルの状態についての別の関連したデータによって更新できるメモリーであってもよい。
【００１６】
更に、本発明によれば、触媒挿入体を反応器チャンネルに挿入するための自動挿入方法において、挿入体を反応チャンネルと整合する工程と、挿入体をガイドエレメントを通してチャンネルに押し込む工程とを含む、挿入方法が提供される。整合手段に対してフィードバックを提供するカメラを使用して整合状態を監視してもよい。
【００１７】
触媒挿入体は、互いに積み重ねた複数の挿入体エレメントを含んでいてもよい。方法は、挿入体を反応チャンネルと整合する工程の前に、挿入体エレメントを互いに結合する工程を更に含んでいてもよい。挿入体は、シュリンク包装シートを使用して互いに結合されていてもよい。方法は、更に、挿入体をチャンネルに押し込む際にシュリンク包装シートを切断し引き剥がす工程を含んでいてもよい。
【００１８】
方法は、挿入体をガイドエレメントを通してチャンネルに押し込む工程の前に、反応チャンネルの大きさが正しく、塞がっていないことをチェックする工程を更に含んでいてもよい。挿入体をガイドエレメントを通してチャンネルに押し込む工程の前にこの工程を直接行ってもよい。別の態様では、挿入体を反応チャンネルと整合する工程の前に、この工程を行ってもよい。特に重要なことは、挿入体を入らない大きさのチャンネルに挿入しようとして閉塞を生じ、挿入装置を停止することがないように、挿入を行う上でチャンネルが小さ過ぎないことをチェックすることである。
【００１９】
方法は、更に、第２挿入体をガイドエレメントを通して同じチャンネルに押し込む工程を含んでいてもよい。
【００２０】
方法は、更に、ガイドエレメント及び押しロッドを移動し、第２反応器チャンネルと整合する工程、及び上文中に説明した工程を繰り返す工程を含んでいてもよい。方法は、更に、マガジンを移動し、第２反応器と整合する工程を含んでいてもよい。
【００２１】
挿入装置は、複数の触媒挿入体をマガジンから同時に挿入できるように、複数の押し部材及び複数のガイドエレメントを含んでいてもよい。これは、反応器チャンネルが良好に離間されている場合にのみ可能である。一般的には、触媒挿入体を一度に一つずつ挿入するのが好ましい。これは、挿入体をチャンネルと整合する工程が簡単になるためである。
【００２２】
触媒挿入体が、互いに重ねた複数の挿入体エレメント、例えば波形ホイル及び平らなホイルの積み重ね即ちスタックで形成されている場合には、挿入前にこれらを互いに結合してもよい。例えば、これらを互いにスポット溶接してもよい。別の態様では、これらを互いに一時的に結合してもよい。例えば、シュリンク包装シート等の包装ストリップによって互いに固定してもよく、又はプラスチッククリップ又は端キャップによって互いに固定してもよく、又はワックス等の低融点材料に埋設することによって互いに固定してもよい。通常は、挿入体をチャンネルに挿入する際に包装ストリップ又はクリップを外すのが望ましい。これは、包装ストリップを引き剥がし、又はクリップを切断する、ガイドエレメントと関連したカッターを使用して行ってもよい。従って、方法は、更に、挿入体をチャンネルに押し込むときに包装ストリップ又はクリップを切断し引き剥がす工程を含んでいてもよい。他方、チャンネルに沿った触媒挿入体の通路の潤滑を補助する利点があるワックスに挿入体エレメントを埋設した場合には、反応器ブロックを加熱し、ワックスを溶融することによってワックスを除去してもよい。
【００２３】
変形例では、触媒挿入体を形成する挿入体エレメントは、互いに結合されることなく、マガジン内の溝又はチャンネルに配置されてもよい。触媒挿入体は、溝に配置されている場合には、反応器チャンネルに押し込まれるとき、溝と隣接したローラーを使用して、弓なりにならないように保持される。
【００２４】
触媒挿入体と当接する押し部材の端面は、挿入体の端部が損傷しないように、好ましくは、硬質の金属製でなく、弾性プラスチックで形成されている。例えば、ポリプロピレン製の端面が設けられている。好ましくは、押し部材は、力センサを備えており、計測された力が閾値を越えた場合、押し部材の作動が停止する。
【００２５】
次に、本発明を、単なる例として、添付図面を参照して更に詳細に説明する。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】図１は、反応器ブロックの部分の断面図であり、図１ａ及び図１ｂは変形例の反応チャンネル構成を示す図である。
【図２】図２は、ホイルのスタックを形成するための装置の側面図である。
【図３】図３は、ホイルのスタックを挿入するための装置の断面図である。
【図４】図４は、ホイルのスタックを挿入するための変形例の装置の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
図１を参照すると、この図には、フィッシャー−トロプシュ合成を行うのに適した反応器ブロック１０が示してある。この反応器ブロックは、一部だけが断面で示してある。反応器ブロック１０は、クーラント流体用のチャンネル１５及びフィッシャー−トロプシュ合成用のチャンネルを交互に形成するように間隔が隔てられた１ｍｍ厚の平らなプレート１２の積み重ねでできている。クーラントチャンネル１５は、更に、頂部が平らな鋸歯状波形に賦形された、固体縁部ストリップ１６を備えた０．７５ｍｍ厚のシート１４によって形成されている。フィッシャー−トロプシュ合成用チャンネル１７は、固体縁部バー１８によってシールされており、更に、高さが４ｍｍ乃至１２ｍｍ、例えば５ｍｍの矩形波形状に形成された１．０ｍｍ厚のシート１９によって形成されている。一例では、結果的に得られたチャンネル１７は、幅が１０ｍｍであり且つ高さが５ｍｍであり、積み重ねを通って真っ直ぐに、一方の面から反対側の面まで延びている。フィッシャー−トロプシュ合成用チャンネル１７の各々に触媒挿入体２０が設けられる。例として、この挿入体２０は、平らなホイル２１及び波形ホイル２２の積み重ねでできていてもよい。これらのホイルの各々の厚さは、代表的には、２０μｍ乃至１５０μｍであり、例えば５０μｍである。触媒材料用の支持体として作用するセラミックコーティングが施してある（このような挿入体２０のうちの三つしか図示してない）。図では、各挿入体２０は、二枚の全体に平らなホイル２１（これらのホイルは、実際には、剛性を向上するため、約０．１ｍｍの振幅で波形をなしている）を含み、これらのホイル２１が、長さ方向に延びる三つの波形ホイル２２を分離している。挿入体２０の変形例は、実質的にチャンネル１７の高さを持つ単一の波形ホイルを含んでいてもよく、又は平らなホイルによって分離された二つの波形ホイルを含んでいてもよい。
【００２８】
ホイルは、加熱されたときにアルミニウム酸化物の付着性表面コーティングを形成する鋼合金、例えば、クロムを１５％、アルミニウムを４％、及びイットリウムを０．３％含有するアルミニウム含有フェライト鋼（例えばフェクラロイ（フェクラロイ（Ｆｅｃｒａｌｌｏｙ）は登録商標である））から形成されていてもよい。この合金を空気中で加熱すると、アルミナの付着性酸化物コーティングが形成される。これは、合金をこれ以上の酸化及び腐蝕から保護する。セラミックコーティングがアルミナである場合には、表面上に酸化物コーティングが結合しているように見える。
【００２９】
ここに示してない変形例において、触媒用の基体を提供するホイルの代わりに金網やフェルトシートを使用してもよい。金網やフェルトシートは、波形にされてもよく、ディンプルを付けてあってもよく、又はプリーツを付けてあってもよい。反応チャンネル１７の長さに亘り、触媒反応が発生する一つ又はそれ以上の触媒挿入体２０が設けられているということは理解されよう。反応器チャンネル１７の長さは、例えば、１５０ｍｍ又はそれ以上であってもよく、例えば最大１ｍ、例えば６００ｍｍであってもよい。従って、挿入体２０はこれと適合する長さを備えており、例えば各々の長さが３００ｍｍの二つの挿入体２０を長さ６００ｍｍのチャンネル内に端部と端部とを向き合わせて挿入してもよい。
図１では、反応チャンネル１７は、幅（平らなプレート１２と平行な方向の寸法）が高さよりも広いが、反応チャンネル１７は、正方形断面であってもよく、又は幅よりも高さが大きくてもよい。上文中に説明した触媒挿入体２０は、中央平面が平らなプレート１２と平行な一つ又はそれ以上の波形ホイルを含むが、一つ又はそれ以上の波形ホイルを、その中央平面が平らなプレート１２と直交するように配置してもよい。反応チャンネル１７の幅（平らなプレート１２と平行な方向の寸法）がその高さよりも狭い場合には、図１ａ及び図１ｂに示すように、一つ又はそれ以上の波形ホイルを、その中央平面が平らなプレート１２と直交するように配置してもよい。従って、触媒挿入体２０は、いずれにせよ、図１ａに示すように、波形が実質的にチャンネルの幅を形成する単一の波形ホイルであってもよく、又は別の態様では、図１ｂに示すように、ホイルのスタックであってもよい。
図１は反応器ブロック１０の一部に過ぎないということを強調しておかなければならない。挿入体２０が挿入されるチャンネル１７の数は反応器ブロック１０の大きさで決まるが、平らな反応器ブロック１０の端面が０．３６ｍ×０．３６ｍである場合には、このようなチャンネル１７が１００個以上形成される。上文中に説明した構造では、各ホイル２１及び２２の幅は５ｍｍに僅かに届かず、ホイル厚が５０μｍであり、長さは、代表的には、チャンネルの長さであるか或いはチャンネルの長さの半分であり、例えば３００ｍｍであり、従って、剛性の物体ではない。剛性でないホイル２１及び２２で形成されたこのような多数の触媒挿入体２０を挿入するのは簡単ではない。
【００３０】
この例では、波形ホイル２２がトレイ又はラック３０で供給され、平らなホイル２１がトレイ又はラック３１で供給されるものと仮定する。これらのトレイ又はラックには、例えば、一つのホイル２１又は２２と対応する溝が各々に設けられている。各チャンネル１７には、一つ以上のホイルを入れるようになっているため、挿入プロセスの第１段階は、挿入体２０として使用するためのホイルスタックを製造することである。これは、適当なホイル２１又は２２を連続的につまみ上げ、これらをホイルスタックとして配置するように構成されたロボットアームを使用して行ってもよい。
【００３１】
別の態様では、次に図２を参照すると、トレイ３０、３１は、互い違いに重ねて傾けて配置されている。最も下側のトレイ３０は波形ホイル２２を収容しており、その他のトレイは、交互に平らなホイル２１及び波形ホイル２２を交互に収容している。これらのトレイは、スタック形成ブロック３２と隣接している。スタック形成ブロック３２は、その底部に向かってテーパした、ホイル２１又は２２の幅よりも僅かに大きい所定の幅の多数の深溝を形成する。これらの深溝は、全てのトレイ３０及び３１の溝と整合している。最も下のトレイ３０から全てのホイル２２をブロック３２の対応する溝内に押し出し、次いで、次のトレイ３１からホイル２１を押し出し、深溝の底部にある波形ホイル２２の上に重ね、次いで波形ホイル２２を次のトレイ３０から押し出し、同様の作動を全ての５個のトレイ３０及び３１について連続的に行い、ブロック３２の全ての深溝の底部にホイルスタックを形成する。トレイ３０及び３１は、各ホイル２１及び２２が押し出されるとき、その前端が一瞬深溝の底部に載り、これと同時に他端がトレイ内に残っているように傾斜している。これにより、ホイルが深溝内に平らに置かれないという危険を低減する。
【００３２】
スタック形成ブロック３２内にスタックを形成するため、ホイルをトレイ３０、３１から迅速に連続的に押し出してもよいし、ほぼ同時に押し出してもよい。別の態様では、これは、単一のスタックを形成するように、各トレイ３０、３１から一つのホイルだけについて行われてもよい。
【００３３】
一つの選択肢として、ホイルスタックを、次いで、スタック形成ブロック３２内の深溝から、これらの深溝と整合したマガジンプレート４０（図３参照）の浅溝に押し出す。各マガジンプレート４０には多数の平行な浅溝４２が形成されており、これらの浅溝の各々にホイルスタック２０ａが導入される。次いで、このようなマガジンプレート４０を、例えば緩い力で押し上げるベースを持つ箱内で互いに積み重ねる。これは、この後に使用するためである。別の態様では、ホイルスタック２０ａが落下しないように各マガジンプレート４０をクリップ止めカバーで覆ってもよい。このようなクリップ止めカバーは、溝４２の端部分内に延びる突出部を備えていてもよい。確かに、連続したマガジンプレート４０を互いにクリップ止めし、下側のマガジンプレート４０内のホイルスタック２０ａを固定してもよい。この場合も、マガジンプレート４０の下側には、溝４２の端部分内に延びる歯等の突出部が設けられていてもよい。更に別の態様では、ホイルスタック２０ａの落下の危険を全くなくすため、各マガジンプレート４０自体がシュリンク包装フィルムで包まれていてもよい。
【００３４】
別の態様では、次いで、各ホイルスタックをスタック形成ブロック３２から、夫々のシュリンク包装チューブ３４内に押し出し、これらのチューブ３４を加熱し、各スタックのホイル２１及び２２を互いに保持する。シュリンク包装チューブ３４は、ホイル２１及び２２を互いにしっかりと保持するのに十分な厚さの材料で形成されている。この材料は、更に、その後、裂けることなく引き剥がすことができる。シュリンク包装チューブ３４は、更に、スタックを垂直方向で圧縮するような形態を備えている。しかしながら、チューブ３４がスタックに過度の圧力を加えないということが重要である。これは、過度の圧力が加わるとスタックが変形してしまうためである。次いで、これに続いて挿入（以下に説明する）を行うため、結果的に得られたシュリンク包装済みスタックをばね負荷されたマガジン６４（図４参照）に互いに重ねて装填できる。
【００３５】
触媒挿入体をマガジン又はマガジンプレートに装填した後、又はシュリンク包装した後、これらの挿入体を保護し、例えば反応器製造者に送り、ここで挿入体を新たな反応器に入れるか或いは、反応器再生工場に送り、触媒が損耗した挿入体を交換する。マガジン、マガジンプレート、又はシュリンク包装チューブは、挿入体用の移行パッケージを効果的に形成する。このパッケージは、使い捨てであってもよいし再使用可能であってもよい。挿入体は、反応器製造者又は再生工場に到着すると、図３又は図４に示す装置を使用して挿入される。別の態様では、ホイルスタックの製造を、これらのホイルスタックの挿入が行われるのと同じ工場で行ってもよい。
【００３６】
次に図３を参照すると、ロボット装置であってもよい挿入装置４５は、マガジンプレート４０、マガジンプレート４０の一方の側部に設けられた挿入ガイド４６、及び挿入ガイド４６と整合しているが、マガジンプレート４０の反対側の側部に設けられた押し部材即ち挿入プランジャー４８を支持するための支持構造４４（概略に示す）を含む。挿入プランジャー４８は、ポリプロピレン製の端面５０を有する。この端面５０の後側に圧力センサ５１が設けられている。挿入プランジャー４８の面５０は、スタックの全てのホイルと常に接触するのに十分な垂直方向寸法を備えていなければならない。しかしながら、特に長さ３００ｍｍの二本のスタックを長さ６００ｍｍの一つのチャンネルに挿入する場合、チャンネルに嵌入しなければならない。この場合、プランジャー４８は、面５０がチャンネル内を３００ｍｍに亘って移動できるのに十分な長さを備えていなければならない。
【００３７】
弾性的に取り付けられた三つのローラー５２が、挿入ガイド４６と整合した溝４２内のホイルスタック２０ａに載っている。三つのローラー５２が示してあるけれども、設けられるローラーの数は触媒自体の長さで決まり、挿入体が比較的長い場合には、使用されるローラーの数も多くなる。更に、設けられるローラーの数は、部分的には、ローラーと触媒挿入体との間の接触の程度とローラーの半径との間の妥協である。触媒ホイルをコーティングするセラミックが非常に研磨性であるため、微細な研磨ダストが挿入体の直ぐ近くに存在し、及び従って、多数の小径のローラーを使用した場合、ダストによりローラーのベアリングが損傷し、ローラーの有用寿命が短くなってしまう。逆に、一つの大径のローラーを使用した場合、ローラーと触媒挿入体との間の接触の程度が制限される。長さが３００ｍｍの触媒挿入体については、２個乃至５個のローラーを使用してもよい。
【００３８】
支持構造４４は２度の自由度を有し、上下に移動でき、図３の紙面の内外に移動できる。作動時に装置４５を反応器ブロック１０と隣接して設置する。好ましくは、反応器ブロック１０は、チャンネル１７が水平であるように配置される。支持構造４４の移動を制御装置（図示せず）によって制御し、挿入ガイド４６を反応チャンネル１７と整合する。製造許容差により生じる各反応チャンネル１７の正確な位置の不確実性を許容するため、少なくとも反応チャンネル１７の端部の位置をビデオカメラ５５でチェックし、信号を制御装置に提供する。更に、ビデオカメラ５５を使用し、チャンネル１７が塞がれておらず、ホイルスタック２０ａを受け入れるのに十分な大きさであることを確認する。挿入ガイド４６が、閉塞のない適当な大きさの反応チャンネル１７と整合したとき、挿入プランジャー４８を作動し、挿入ガイド４６を通してホイルスタック２０ａを反応チャンネル１７に沿って押す。ローラー５２は、ホイルが反応チャンネル１７に沿って押されるときにホイルが曲がらないようにする。挿入ガイド４６は、この例では、矩形断面のテーパ穴を形成する。このテーパ穴の最も狭幅の端部は、反応チャンネル１７の寸法よりも僅かに小さい。この例では、挿入ガイド４６は、ポリテトラフルオロエチレン等の低摩擦プラスチック材料で形成されている。変形例では、挿入ガイド４６はステンレス鋼等の硬質材料で形成されていてもよい。
【００３９】
この挿入の完了後直ちに挿入プランジャー４８を引き出す。ローラー５２を僅かに持ち上げ、マガジンプレート４０をこれに沿って移動し、次の溝４２が挿入ガイド４６と整合し、ローラー５２を下げて図示の位置に戻す。次いで、支持構造４４を移動し、別のチャンネル１７と整合する。マガジンプレート４０の全てのホイルスタック２０ａがこのように挿入されたとき、マガジンプレート４０を新たなマガジンプレート４０と交換する。
添付図面に示していない変形例では、挿入ガイドは、一つ又はそれ以上の対をなした向き合ったローラーで形成されていてもよい。これらのローラー対間にホイルスタック２０ａが押し込まれる。これらのローラーは、受動的ローラーであってもよいし、被駆動ローラーであってもよい。ホイルスタックは弾性材料製であり、全ての場合において、挿入ガイド４６の効果は、ホイルスタックがその挿入時にチャンネル１７の縁部につかまらないようにするのに十分にホイルスタック２０ａに押圧力を加えることである。圧力センサ５１は、作動が満足に行われていることを更に確実にする。これは、チャンネル１７の閉塞が生じた場合、コンピュータ制御装置により挿入を停止できるためである。
【００４０】
次に図４を参照すると、この図には、図３の挿入装置４５と共通の幾つかの特徴を持つ変形例の挿入装置６０が示してある。これらの同様の特徴には同じ参照番号が付してある。挿入装置６０は、マガジン６４を支持するための支持構造６２（概略に示す）と、マガジン６４の一方の側部に設けられた挿入ガイド４６と、マガジン６４の他方の側部に設けられた挿入ガイド４６と整合した挿入プランジャー４８とを含む。この例では、マガジン６４は、図２に関して上文中に説明したようにシュリンク包装済みチューブ３４によって互いに保持されたホイルスタック２０ａを使用する。ばね６６で支持されたベースプレート６５に載ったマガジン６４内にこれらのホイルスタック２０ａを互いに重ねる（添付図面には６個のホイルスタックしか示してない）。マガジン６４は、最も上側のホイルスタック２０ａがマガジン６４の上方にあり、三つのローラー５２と当接するように支持されている。挿入ガイド４６のマガジン６４に最も近い面から切断ブレード６８が突出している。切断ブレード６８は、シュリンク包装チューブ３４を切断するように構成されており、ブレード６８のチップがホイルスタック２０ａの最も上の波形ホイル２２の波形の間に入り、ブレードはチューブ３４の材料を引き剥がすような形状をしている。これにより、チューブ３４の材料が反応チャンネル１７に入り込む危険を回避する。
【００４１】
挿入装置６０の使用は、部分的には、挿入装置４５の使用と類似している。即ち、支持構造６２を移動して挿入ガイド４６を反応チャンネル１７と整合し、この整合の精度及びチャンネル１７がホイルスタック２０ａの挿入を受け入れる上での適切性をビデオカメラ５５でチェックする。挿入ガイド４６が整合したとき、挿入プランジャー４８を作動し、ホイルスタック２０ａを挿入ガイド４６を通して反応チャンネル１７に沿って押す。ホイルスタック２０ａが挿入ガイド４６を通過するとき、ブレード６８によりシュリンク包装チューブ３４を引き剥がす。挿入プランジャー４８を引っ込めると、ばね６６の作用により次のホイルスタック２０ａが持ち上げられ、ローラー５２と当接し、その結果、挿入装置６０は次の挿入の準備ができる。
【００４２】
ビデオカメラ５５及び挿入プランジャー４８に設けられたセンサ５１が制御装置にデータを提供する。制御装置は、ビデオカメラ５５及びセンサ５１からデータを受け取り、マガジン６４又はマガジンプレート４０、及び／又は支持構造４４、６２を反応器ブロック１０に対して移動するように形成された一つ又はそれ以上のアクチュエータ（図示せず）にコマンドを送出するように形成されている。挿入ガイド４６がチャンネル１７と整合したとき、ビデオカメラ５５からのデータを確認し、チャンネルが正しい大きさであり且つ塞がれていないことを確認する。ビデオカメラ５５からのデータは、更に、マガジン又はマガジンプレート内の触媒挿入体が挿入ガイド４６と整合していることをチェックするのに使用される。
【００４３】
図４に示す挿入装置６０を使用する場合、マガジン６４を移動して各チャンネル１７にアドレスしなければならない。これは、一つのホイル又はホイルスタック２０ａだけを各チャンネルに挿入しようとする場合、各挿入について行われる移動と対応する。しかしながら、図３に示す挿入装置４５を使用する場合には、マガジンプレート４０の溝４２が、反応器ブロック１０のチャンネル１７と同様に離間されるように形成されている場合には、挿入ガイド４６及び挿入ロッド４８が、その代わりに、マガジンプレート４０及び支持構造４４に対して移動してもよい。
【００４４】
制御装置は、更に、挿入プランジャー４８の移動を制御する。挿入プランジャー４８は、単一のホイル又はホイルスタックをチャンネル１７に押し込むように作動される。例えばチャンネル１７が塞がれているためにホイルに不当な抵抗が加わった場合には、センサ５１がデータを制御システムにフィードバックし、制御システムは挿入プランジャー４８について使用される力を変化する。挿入プランジャー４８が使用する力が過剰である場合には、ホイルが例えば座屈によって損傷してしまう場合がある。制御装置は、力、及び従ってホイル又はホイルスタックをチャンネルに押し込む速度を変えるように形成されていてもよい。例えば、制御装置は、挿入プランジャー４８の移動を小さな力で開始してもよく、その結果、ホイル又はホイルスタックの移動は、最初、比較的低速になる。ホイル又はホイルスタックの少なくとも一部がチャンネル内に入ると、チャンネルは、ホイルに対する支持を効果的に提供し、挿入プランジャー４８に作用する力を増大でき、及び従って、挿入速度を上昇できる。
【００４５】
制御装置には、更に、一つ又はそれ以上のホイルを挿入する必要があるチャンネルの数を含む、反応器のレイアウトに関する情報が提供される。この反応器レイアウト情報は、メモリー又は他の適当な記憶手段に記憶されてもよい。反応器内の装填済みチャンネルに関する情報を制御装置に伝えるように形成された位置センサが設けられていてもよい。制御装置は、このデータを使用し、どのチャンネルの装填を行わなければならないのかを確認する。制御装置は、アクチュエータにコマンドを送出し、挿入ガイド４６及び挿入ロッド４８を、一つ又はそれ以上の触媒ホイルを充填する必要があるチャンネルと整合する。更に、制御装置は、チャンネルが正しい大きさでない、又は塞がれていることを示すデータをビデオカメラ５５から受け取ってこれを記憶する。このデータを反応器のレイアウトに関する情報と組み合わせることにより、制御装置は、塞がれた又は大きさが誤ったチャンネルに関する情報を照合できる。反応器の残りのチャンネルの充填が自動的に行われた場合、手作業で注意を払う必要がある。この情報は、問題のあるチャンネルの同定を補助するため、熟練したオペレータに提供できる。
【００４６】
挿入装置４５及び６０、及び上文中に説明したプロセスは単なる例であって、本発明の範疇で様々な方法で変更してもよいということは理解されよう。例えば、装置６０では、ローラー５２を省略してもよく、最も上のホイルスタック２０ａが当たる上プレートをマガジン６４に設けてもよい。この場合、マガジン６４の頂部の両側にホイルスタック２０ａ及びプランジャー４８を通すウィンドウが設けられる。各場合において、ホイルスタック２０ａをプランジャー４８によって押すと説明したが、変形例の構成では、ホイルスタック２０ａを挿入するための駆動力の少なくとも一部を、積極的に駆動されるローラーやホイルスタックの両側に設けられた連続したベルトによって提供してもよい。
【００４７】
更に、図３及び図４を参照して説明した例は、少なくとも挿入ガイド４６とチャンネル１７との整合状態を監視するため、及びチャンネルが塞がれていること及び／又はチャンネルの大きさが誤っているチャンネルを確認するため、及びマガジン６４又はマガジンプレート４０及び挿入ロッド４８と挿入ガイド４６との整合を確認するため、随意であるが、ビデオカメラを使用してもよいが、整合を確認するためにスチルカメラや光センサ等の任意の適当な光学式感知手段を使用してもよい。詳細には、整合を確認するため、及び／又はチャンネルが塞がれていること及び／又はチャンネルの大きさが誤っていることを確認するため、レーザーや超音波技術を使用する感知手段を使用してもよい。以上は、全て、単一のビデオカメラ５５、多数の別々のビデオカメラ５５、又は上文中に説明した他の適当な手段によって実施してもよい。別の態様では、様々な種類の様々なセンサを設けてもよい。
【００４８】
装置は、触媒挿入体を新たな反応器に導入するため、又は反応器の再生中に触媒挿入体を交換するために使用できる。反応器の寿命は１０年程度であるのに対し、触媒の寿命は３年程度に過ぎない。従って、反応器の寿命中に触媒挿入体２０の新たな組を３回乃至４回提供することによって、反応器を再生する必要がある。
【００４９】
支持構造及びマガジン又はマガジンプレートの大きさは、装置を配備しようとする情況に従って変化する。例えば、反応器の製造場所に装置を配備しようとする場合には、支持装置は大型であってもよく、多数の触媒挿入体を同じ反応器の異なる反応器チャンネルに同時に挿入できる複数の挿入ロッド及び挿入ガイドを含んでいてもよい。逆に、装置を反応器再生の部分として配備しようとする場合には、これは、装置が少なくとも部分的に可搬式であることを必要とし、従って、支持構造が比較的小さく、これと対応して挿入ロッド及び挿入ガイドの数が少ない。
【００５０】
反応器が水蒸気メタン改質反応器である場合には、燃焼を行うための反応器チャンネル及び水蒸気メタン改質用の反応器チャンネルに反応器の両側からアクセスできる。従って、上文中に説明した二組の装置を、反応器の各側で一つずつ一緒に使用する。これらの装置のうちの一方の装置は、燃焼触媒挿入体を燃焼チャンネルに挿入し、他方の装置は、水蒸気メタン改質触媒挿入体を水蒸気メタン改質チャンネルに挿入する。
逆に、反応器がフィッシャー−トロプシュ反応器である場合には、反応チャンネル１７の両端にアクセスする。この場合、触媒挿入体を反応器ブロックのいずれの側から挿入してもよい。この場合、二組の装置を同時に使用し、触媒挿入体を同じ反応器チャンネルに挿入する。これは、反応器チャンネルの長さが触媒挿入体の長さの二倍である場合に特に有利である。この場合、各装置は、一つの触媒挿入体を各チャンネルに挿入できる。
【符号の説明】
【００５１】
１０  反応器ブロック
１２  平らなプレート
１４  シート
１５  クーラント流体用チャンネル
１６  固体縁部ストリップ
１７  反応チャンネル
１８  固体縁部バー
１９  シート
２０  触媒挿入体
２０ａ  ホイルスタック
２１  平らなホイル
２２  波形ホイル
３０、３１  トレイ
３２  スタック形成ブロック
３４  シュリンク包装チューブ
４０  マガジンプレート
４２  浅溝
【図１】
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【図１ａ】
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【図１ｂ】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【国際調査報告】
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2012506310.tif 000010
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