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JP7467192B2 - Apparatus for obtaining a gaseous product and method for obtaining a gaseous product - Google Patents
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Apparatus for obtaining a gaseous product and method for obtaining a gaseous product Download PDF

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JP7467192B2 JP2020055079A JP2020055079A JP7467192B2 JP 7467192 B2 JP7467192 B2 JP 7467192B2 JP 2020055079 A JP2020055079 A JP 2020055079A JP 2020055079 A JP2020055079 A JP 2020055079A JP 7467192 B2 JP7467192 B2 JP 7467192B2
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Description

本発明は、ガス状生成物を得るための装置およびガス状生成物を得るための方法に関する。より詳細に、本発明は、ガス状原料を触媒の存在下で化学反応させてガス状生成物を得るための装置および方法に関する。 The present invention relates to an apparatus for obtaining a gaseous product and a method for obtaining a gaseous product. More specifically, the present invention relates to an apparatus and a method for obtaining a gaseous product by chemically reacting a gaseous raw material in the presence of a catalyst.

ガス状生成物を得るための装置および方法として種々の提案がなされている。
例えば、特許文献1は、気体状態の反応物の発熱反応によって、製品ガスと、前記製品ガスが溶存する生成水とを生成させる反応部と、前記発熱反応によって発生する熱を除去する冷却水を冷却する冷却塔と、前記反応部と前記冷却塔との間で冷却水を循環させる冷却水循環系統と、前記反応部において生成された生成水を、前記冷却水循環系統内へ混合させる混合手段とを備え、反応部は、発熱反応が行われる反応塔と、前記反応塔において熱交換を行う熱媒体を循環させる熱媒体循環系統と、前記熱媒体循環系統の熱媒体と前記冷却水循環系統の冷却水とを熱交換させる熱交換器とを有する、生成装置を開示している。
Various proposals have been made for devices and methods for obtaining gaseous products.
For example, Patent Document 1 discloses a generation device comprising a reaction section which generates a product gas and product water in which the product gas is dissolved by an exothermic reaction of gaseous reactants, a cooling tower which cools cooling water which removes heat generated by the exothermic reaction, a cooling water circulation system which circulates the cooling water between the reaction section and the cooling tower, and a mixing means which mixes the product water generated in the reaction section into the cooling water circulation system, wherein the reaction section has a reaction tower in which an exothermic reaction takes place, a heat medium circulation system which circulates a heat medium which performs heat exchange in the reaction tower, and a heat exchanger which exchanges heat between the heat medium of the heat medium circulation system and the cooling water of the cooling water circulation system.

特許文献2は、プロセスフロー順に、a)複数の反応チューブを含む第1シェルアンドチューブ反応段であって、前記第1反応段の反応チューブは、プロピレンを酸化してアクロレインを生成するための第1触媒を含む、第1シェルアンドチューブ反応段と、b)段間熱交換器と、c)オープン段間領域と、d)複数の反応チューブを含む第2シェルアンドチューブ反応段であって、前記第2反応段の反応チューブは、アクロレインを酸化してアクリル酸を生成するための第2触媒を含む、第2シェルアンドチューブ反応段とを含み、前記第2反応段の反応チューブが22.3mm超の直径を有する、プロピレンからアクリル酸を製造するための単一シェルオープン段間反応器を開示している。 Patent document 2 discloses a single-shell open interstage reactor for producing acrylic acid from propylene, comprising, in order of process flow, a) a first shell-and-tube reaction stage including a plurality of reaction tubes, the reaction tubes of the first reaction stage including a first catalyst for oxidizing propylene to produce acrolein, b) an interstage heat exchanger, c) an open interstage region, and d) a second shell-and-tube reaction stage including a plurality of reaction tubes, the reaction tubes of the second reaction stage including a second catalyst for oxidizing acrolein to produce acrylic acid, the reaction tubes of the second reaction stage having a diameter of more than 22.3 mm.

特許文献3は、第一流体が通過する内管(伝熱管)群と、第二流体が通過する外管(胴体)とを備え、複数本の伝熱管群が、それらの両端を第一流体導入側及び第一流体排出側にそれぞれ位置する導入側・排出側保持板に保持させて配設されてなる多管式熱交換器において、前記各伝熱管の流路の壁面に、長手方向の所定間隔(所定ピッチ)で板状又は瘤状の突起部が形成されていることを特徴とする多管式熱交換器を開示している。 Patent Document 3 discloses a multi-tube heat exchanger that includes a group of inner tubes (heat transfer tubes) through which a first fluid passes and an outer tube (body) through which a second fluid passes, and in which a plurality of heat transfer tubes are arranged with their ends held by inlet-side and outlet-side holding plates located on the first fluid inlet side and first fluid outlet side, respectively, and is characterized in that plate-shaped or knob-shaped protrusions are formed at predetermined intervals (predetermined pitch) in the longitudinal direction on the wall surface of the flow path of each of the heat transfer tubes.

WO2019/082538A1WO2019/082538A1 特開2018-111696号公報JP 2018-111696 A 特開2002-181468号公報JP 2002-181468 A

本発明の課題は、ガス状原料を触媒の存在下で化学反応させてガス状生成物を得るための新たな装置および方法を提供することである。 The object of the present invention is to provide a new apparatus and method for chemically reacting a gaseous raw material in the presence of a catalyst to obtain a gaseous product.

上記課題を解決するために以下の形態を包含する本発明を完成するに至った。 In order to solve the above problems, the present invention has been completed, which includes the following aspects:

〔1〕 ガス流入口とガス流出口とを両端に有し且つガス流入口からガス流出口までを連通する反応管内腔を有する反応管と、
伝熱媒体流入口と伝熱媒体流出口とを有し且つ伝熱媒体流入口から伝熱媒体流出口までを連通する伝熱媒体管内腔を有する伝熱媒体管と
を具備する反応器を含み、
反応管は、
径方向断面が扁平形状であり、
反応管内腔に触媒が置かれており、且つ
ガス流入口にてガス状原料が反応管内腔に流入し、反応管内腔にてガス状原料を触媒と接触させて化学反応させ、ガス流出口にて反応管内腔から前記化学反応で得られるガス状生成物を含むガスが流出する、機構を有し、
伝熱媒体管は、
伝熱媒体流入口にて伝熱媒体が伝熱媒体管内腔に流入し、伝熱媒体流出口にて伝熱媒体管内腔から伝熱媒体が流出する、機構を有し、且つ
反応管が伝熱媒体管内腔に挿通されていて、伝熱媒体管内腔内の伝熱媒体が反応管壁を介して反応管内腔内のものとの間で熱交換する、機構を有する、
ガス状生成物を得るための装置。
[1] A reaction tube having a gas inlet and a gas outlet at both ends and a reaction tube bore communicating from the gas inlet to the gas outlet;
a heat transfer medium tube having a heat transfer medium inlet and a heat transfer medium outlet, the heat transfer medium tube having a heat transfer medium tube lumen communicating from the heat transfer medium inlet to the heat transfer medium outlet,
The reaction tube is
The radial cross section is flat,
A catalyst is placed in the reaction tube inner cavity, and a mechanism is provided in which a gaseous raw material flows into the reaction tube inner cavity at a gas inlet, the gaseous raw material is brought into contact with the catalyst in the reaction tube inner cavity to cause a chemical reaction, and a gas containing a gaseous product obtained by the chemical reaction flows out from the reaction tube inner cavity at a gas outlet,
The heat transfer medium tube is
The heat transfer medium flows into the heat transfer medium tube lumen at a heat transfer medium inlet and flows out of the heat transfer medium tube lumen at a heat transfer medium outlet, and the reaction tube is inserted into the heat transfer medium tube lumen, and the heat transfer medium in the heat transfer medium tube lumen exchanges heat with the heat transfer medium in the reaction tube lumen via the reaction tube wall.
Apparatus for obtaining gaseous products.

〔2〕 反応管の径方向断面の扁平形状が、レクタングルまたはオーバルである、〔1〕に記載のガス状生成物を得るための装置。 [2] An apparatus for obtaining a gaseous product according to [1], in which the flat shape of the radial cross section of the reaction tube is rectangular or oval.

〔3〕 反応管は、反応管壁の内側面から内に向かって突き出した伝熱フィンを有する、〔1〕または〔2〕に記載のガス状生成物を得るための装置。 [3] An apparatus for obtaining a gaseous product according to [1] or [2], in which the reaction tube has heat transfer fins protruding inward from the inner surface of the reaction tube wall.

〔4〕 伝熱フィンは、ガス流入口に近い側の部分にガス流出口に近い側の部分よりも多めに設けられている、〔3〕に記載のガス状生成物を得るための装置。 [4] An apparatus for obtaining a gaseous product as described in [3], in which the heat transfer fins are provided in greater numbers on the side closer to the gas inlet than on the side closer to the gas outlet.

〔5〕 反応管が複数あり、各反応管はそれらの径方向断面の扁平形状における長手方向が相互に平行になるように配置されている、〔1〕~〔4〕のいずれかひとつに記載のガス状生成物を得るための装置。 [5] An apparatus for obtaining a gaseous product according to any one of [1] to [4], comprising a plurality of reaction tubes, each of which is arranged so that the longitudinal directions of the flattened radial cross sections of the reaction tubes are parallel to each other.

〔6〕 〔1〕~〔5〕のいずれかひとつに記載のガス状生成物を得るための装置において、
ガス状原料をガス流入口にて反応管内腔に供給すること、
伝熱媒体を伝熱媒体流入口にて伝熱媒体管内腔に供給し、伝熱媒体管内腔に流し且つ伝熱媒体流出口にて伝熱媒体管内腔から排出することによって、反応管内腔内のものの温度を制御しながらガス状原料の化学反応を行うこと、および
前記化学反応で得られるガス状生成物を含むガスをガス流出口にて反応管内腔から排出することを含む、
ガス状生成物を得るための方法。
[6] An apparatus for obtaining a gaseous product according to any one of [1] to [5],
Supplying a gaseous source material into a reaction tube lumen at a gas inlet;
The method includes: supplying a heat transfer medium to a heat transfer medium tube lumen at a heat transfer medium inlet, causing the heat transfer medium to flow through the heat transfer medium tube lumen, and discharging the heat transfer medium tube lumen at a heat transfer medium outlet, thereby performing a chemical reaction of the gaseous raw materials while controlling the temperature of the contents in the reaction tube lumen; and discharging a gas containing a gaseous product obtained by the chemical reaction from the reaction tube lumen at a gas outlet.
A method for obtaining a gaseous product.

〔7〕 ガス状原料が水素ガスおよび二酸化炭素ガスを含むものであり、ガス状生成物が一酸化炭素、メタノールまたはメタンを含むものである、〔6〕に記載の方法。 [7] The method according to [6], wherein the gaseous raw material contains hydrogen gas and carbon dioxide gas, and the gaseous product contains carbon monoxide, methanol, or methane.

本発明のガス状生成物を得るための装置および方法は、反応管内の温度分布を所定範囲内に均一に制御でき、ホットスポットに係る不具合を防ぐことができる。本発明のガス状生成物を得るための装置および方法は、COを利用してメタンガスおよび水を生成する化学反応などにおいて好ましく用いられる。 The apparatus and method for obtaining a gaseous product of the present invention can uniformly control the temperature distribution in the reaction tube within a predetermined range, and can prevent problems related to hot spots. The apparatus and method for obtaining a gaseous product of the present invention are preferably used in chemical reactions that use CO2 to produce methane gas and water.

本発明のガス状生成物を得るための装置の一例を示す図である。FIG. 1 is a diagram showing an example of an apparatus for obtaining a gaseous product of the present invention. 反応器の一例を示す図である。FIG. 1 is a diagram showing an example of a reactor. 図2に示した反応器のガス流入口側から見たときの図である。FIG. 3 is a view of the reactor shown in FIG. 2 as seen from the gas inlet side. 図3に示した反応器のA-A断面を示す図である。FIG. 4 is a cross-sectional view of the reactor shown in FIG. 3 along line AA. 図3に示した反応器のB-B断面を示す図である。FIG. 4 is a diagram showing a cross section of the reactor shown in FIG. 3 along the line B-B. 反応器の別の一例におけるガス流入口側から見たときの図である。FIG. 2 is a view of another example of a reactor as viewed from the gas inlet side. 反応器の別の一例におけるガス流入口側から見たときの図である。FIG. 2 is a view of another example of a reactor as viewed from the gas inlet side. 反応器の別の一例におけるガス流入口側から見たときの図である。FIG. 2 is a view of another example of a reactor as viewed from the gas inlet side. 反応管の一例を示す図である。FIG. 2 is a diagram showing an example of a reaction tube. 図9に示した反応管のC-C断面を示す図である。FIG. 10 is a view showing a CC cross section of the reaction tube shown in FIG. 図9に示した反応管のD-D断面を示す図である。FIG. 10 is a view showing a cross section of the reaction tube shown in FIG. 9 along the line DD. 反応管の別の一例におけるC-C断面を示す図である。FIG. 13 is a view showing a CC cross section of another example of the reaction tube. 反応管の別の一例におけるC-C断面を示す図である。FIG. 13 is a view showing a CC cross section of another example of the reaction tube. 反応管の別の一例におけるC-C断面を示す図である。FIG. 13 is a view showing a CC cross section of another example of the reaction tube. 反応管の別の一例におけるC-C断面を示す図である。FIG. 13 is a view showing a CC cross section of another example of the reaction tube. 反応管の別の一例におけるC-C断面を示す図である。FIG. 13 is a view showing a CC cross section of another example of the reaction tube. 反応管の別の一例におけるC-C断面を示す図である。FIG. 13 is a view showing a CC cross section of another example of the reaction tube. 反応器の別の一例における断面を示す図である。FIG. 2 is a cross-sectional view of another example of a reactor. 反応器の別の一例を示す図である。FIG. 2 is a diagram showing another example of a reactor. 反応器の別の一例における断面を示す図である。FIG. 2 is a cross-sectional view of another example of a reactor.

図面を参照しながら本発明を説明する。ただし、本発明は図面に示した態様のものに限定されない。 The present invention will be described with reference to the drawings. However, the present invention is not limited to the embodiments shown in the drawings.

本発明のガス状生成物を得るための装置1は、反応器10を有する。反応器10は、反応管12と伝熱媒体管13とを有する。 The apparatus 1 for obtaining a gaseous product of the present invention has a reactor 10. The reactor 10 has a reaction tube 12 and a heat transfer medium tube 13.

伝熱媒体管13は、伝熱媒体流入口16と伝熱媒体流出口17とを有し且つ伝熱媒体流入口16から伝熱媒体流出口17までを連通する伝熱媒体管内腔24を有する。伝熱媒体管の径方向断面は、例えば、円形、卵形、楕円形、長円形、角丸四角形、四角形などであることができる。 The heat transfer medium tube 13 has a heat transfer medium inlet 16 and a heat transfer medium outlet 17, and has a heat transfer medium tube lumen 24 that connects the heat transfer medium inlet 16 to the heat transfer medium outlet 17. The radial cross section of the heat transfer medium tube can be, for example, a circle, an oval, an ellipse, an oval, a rounded rectangle, a rectangle, etc.

反応管12は、ガス流入口4とガス流出口5とを両端に有し且つガス流入口4からガス流出口5までを連通する反応管内腔23を有する。反応管の径方向断面は、扁平形状である。該扁平形状は、レクタングル(長方形、角丸長方形)またはオーバル(卵形、長円形、楕円形)であることが好ましい。扁平形状のアスペクト比(長手方向の長さ/短手方向の長さ)は、下限が、好ましくは1.1、より好ましくは1.5、さらに好ましくは2であり、上限が、好ましくは20、より好ましくは10、さらに好ましくは4である。本発明の装置においては、反応管12が複数あることが好ましく、各反応管はそれらの径方向断面の扁平形状における長手方向が相互に平行になるように配置されていることが好ましい。反応管の太さは、同一であってもよいし、異なってもよい。反応管の配置の例としては、図3のごとく径方向断面が角丸四角形である伝熱媒体管内腔24に反応管を縦および横に複数列並べる態様、図6のごとく径方向断面が角丸四角形である伝熱媒体管内腔24に反応管を縦に一列並べる態様、図7のごとく径方向断面が円形である伝熱媒体管内腔24に反応管を均等に並べる態様、図8のごとく径方向断面が円形である伝熱媒体管内腔24に反応管を縦に一列並べる態様、などを挙げることができる。 The reaction tube 12 has a gas inlet 4 and a gas outlet 5 at both ends, and a reaction tube lumen 23 that communicates from the gas inlet 4 to the gas outlet 5. The reaction tube has a flat radial cross section. The flat shape is preferably a rectangle (rectangle, rounded rectangle) or an oval (egg, oval, ellipse). The aspect ratio of the flat shape (longitudinal length/shortitudinal length) is preferably 1.1 at the lower limit, more preferably 1.5, and even more preferably 2 at the upper limit, and preferably 20, more preferably 10, and even more preferably 4 at the upper limit. In the apparatus of the present invention, it is preferable that there are a plurality of reaction tubes 12, and each reaction tube is preferably arranged so that the longitudinal directions of the flat shapes of their radial cross sections are parallel to each other. The thicknesses of the reaction tubes may be the same or different. Examples of the arrangement of the reaction tubes include a mode in which the reaction tubes are arranged vertically and horizontally in multiple rows in the heat transfer medium tube lumen 24 whose radial cross section is a rounded rectangle as shown in FIG. 3, a mode in which the reaction tubes are arranged vertically in a single row in the heat transfer medium tube lumen 24 whose radial cross section is a rounded rectangle as shown in FIG. 6, a mode in which the reaction tubes are evenly arranged in the heat transfer medium tube lumen 24 whose radial cross section is a circle as shown in FIG. 7, and a mode in which the reaction tubes are arranged vertically in a single row in the heat transfer medium tube lumen 24 whose radial cross section is a circle as shown in FIG. 8.

ガス流入口4は、伝熱媒体流入口16または伝熱媒体流出口17と区別されており、ガス流入口4にてガス状原料8が反応管内腔23に流入する。ガス流入口4と伝熱媒体流入口16または伝熱媒体流出口17との区別は、例えば、反応管のガス流入口側の端部を保持する板25によって行うことができる。 The gas inlet 4 is distinguished from the heat transfer medium inlet 16 or the heat transfer medium outlet 17, and the gaseous raw material 8 flows into the reaction tube bore 23 at the gas inlet 4. The gas inlet 4 can be distinguished from the heat transfer medium inlet 16 or the heat transfer medium outlet 17 by, for example, a plate 25 that holds the end of the reaction tube on the gas inlet side.

反応器10の上流には、ガス状原料を調製するための装置、例えば、ガス状原料を構成する各成分を所定の割合で混ぜ合わせるための混合機構や、ガス状原料を構成する各成分を貯蔵するためのタンクや、コンプレッサ11、熱交換器22などを設置することができる。原料が、液化二酸化炭素のように液体である場合には、安全に気化させるなどのために、蒸発器14などを設けることができる。ガス状原料を構成する成分は反応器で行う化学反応に応じて適宜選択でき、例えば、二酸化炭素のメタン化反応に用いられるガス状原料は、水素ガスと二酸化炭素ガスとを少なくとも含むものである。反応管内腔23へのガス状原料8の流入量は、反応器10で行う化学反応に応じて適宜設定できる。 Upstream of the reactor 10, devices for preparing the gaseous raw material, such as a mixing mechanism for mixing the components constituting the gaseous raw material in a predetermined ratio, tanks for storing the components constituting the gaseous raw material, a compressor 11, a heat exchanger 22, etc., can be installed. If the raw material is liquid, such as liquefied carbon dioxide, an evaporator 14 or the like can be provided to safely vaporize it. The components constituting the gaseous raw material can be appropriately selected depending on the chemical reaction to be performed in the reactor. For example, the gaseous raw material used in the methanation reaction of carbon dioxide contains at least hydrogen gas and carbon dioxide gas. The amount of gaseous raw material 8 flowing into the reaction tube lumen 23 can be appropriately set depending on the chemical reaction to be performed in the reactor 10.

伝熱媒体流入口16にて伝熱媒体19が伝熱媒体管内腔24に流入する。伝熱媒体19は、所望の化学反応を行うための温度範囲において変質せず、流動性を維持できるものであれば、特に限定されない。伝熱媒体の具体例としては、グリセリン、ポリグリコールなどの多価アルコール類; アニソール、ジフェニルエーテル、フェノールなどのフェノ-ル類およびフェノール性エーテル; ターフェニルなどのポリフェニル類、o-ジクロルベンゼン、ポリクロルポリフェニルなどの塩素化ベンゼンおよび塩素化ポリフェニル; テトラアリルケイ酸塩などのケイ酸エステル類; ナフタレン誘導体、鉱油などの分留タールおよび石油類; 硝酸ナトリウム、亜硝酸ナトリウム、硝酸カリウムなどの硝酸塩および亜硝酸塩(Heat Transfer Salt); シリコーン類; フッ素化合物; グリコール類; Na金属、K金属、Pb金属、Pb-Bi共融混合物、Na-K合金などの融解金属および合金; などを挙げることができる。 The heat transfer medium 19 flows into the heat transfer medium tube lumen 24 at the heat transfer medium inlet 16. The heat transfer medium 19 is not particularly limited as long as it does not change in quality and maintains its fluidity in the temperature range for the desired chemical reaction. Specific examples of heat transfer media include polyhydric alcohols such as glycerin and polyglycol; phenols and phenolic ethers such as anisole, diphenyl ether, and phenol; polyphenyls such as terphenyl, chlorinated benzenes and chlorinated polyphenyls such as o-dichlorobenzene and polychloropolyphenyl; silicate esters such as tetraallyl silicate; fractionated tar and petroleum such as naphthalene derivatives and mineral oil; nitrates and nitrites (heat transfer salts) such as sodium nitrate, sodium nitrite, and potassium nitrate; silicones; fluorine compounds; glycols; molten metals and alloys such as Na metal, K metal, Pb metal, Pb-Bi eutectic mixture, and Na-K alloy; and the like.

伝熱媒体流入口16と伝熱媒体流出口17とは、その配置において、特に制限されないが、伝熱媒体が反応管の径方向断面の扁平形状における長手方向の面(図4に示すような反応管の広い方の投影面)に対して平行な方向で流れやすくするように、図3または図6~8のごとく、配置することが好ましい。また、伝熱媒体が反応管の径方向断面の扁平形状における短手方向の面(図5に示すような反応管の狭い方の投影面)に対して直交する方向で流れやすくするように、図20に示すような仕切板27を設けて、流路を蛇行させることができる。また、伝熱媒体管壁の内側面に沿って、らせん状に伝熱媒体が流れるように誘導するために、らせん状の仕切板を設けてもよい。なお、仕切板は、反応管の中間部を保持するように反応管が貫通可能な孔を有することができる。 The heat transfer medium inlet 16 and the heat transfer medium outlet 17 are not particularly limited in their arrangement, but are preferably arranged as shown in FIG. 3 or 6 to 8 so that the heat transfer medium can easily flow in a direction parallel to the longitudinal plane (the wider projection plane of the reaction tube as shown in FIG. 4) of the flat shape of the radial cross section of the reaction tube. Also, a partition plate 27 as shown in FIG. 20 can be provided to make the flow path meander so that the heat transfer medium can easily flow in a direction perpendicular to the shorter side plane (the narrower projection plane of the reaction tube as shown in FIG. 5) of the flat shape of the radial cross section of the reaction tube. Also, a spiral partition plate may be provided to guide the heat transfer medium to flow in a spiral shape along the inner surface of the heat transfer medium tube wall. The partition plate can have a hole through which the reaction tube can pass so as to hold the middle part of the reaction tube.

反応管内腔23に触媒が置かれており、反応管内腔においてガス状原料を触媒と接触させて化学反応させる。
触媒として、粉末、顆粒、ペレット、平板、波板、コルゲート、ハニカムなどの形状のものを適宜用いることができる。触媒は、反応管内腔23に装填もしくは充填してもよいし、反応管壁の内側面に付着させてもよい。
A catalyst is placed in the reaction tube bore 23, and the gaseous raw material is brought into contact with the catalyst in the reaction tube bore to cause a chemical reaction.
The catalyst may be in any shape, such as powder, granules, pellets, flat plate, corrugated plate, corrugated, honeycomb, etc. The catalyst may be loaded or filled into the reaction tube inner cavity 23, or may be attached to the inner surface of the reaction tube wall.

反応管は、板状触媒を装填したときに、板状触媒の位置を安定させるために、反応管壁の内側面から内に向かって突き出した挟持部を有してもよい。挟持部は、その形状や数は特に限定されず、例えば、図12,13に示すように突起が互い違いに向き合うようにしたもの、図14,15に示すように突起が相互に向かい合うようにしたもの、図16,17に示すようなT字状の突起が互い違いに向き合うようにしたものなどを挙げることができる。挟持部を熱伝導性の高い材料で構成し、板状触媒に接触するように設置することによって後述する伝熱フィン2としての役割を担わせることもできる。 The reaction tube may have a clamping portion protruding inward from the inner surface of the reaction tube wall in order to stabilize the position of the plate-shaped catalyst when it is loaded. The shape and number of the clamping portion are not particularly limited, and examples include a clamping portion having protrusions facing each other in a staggered manner as shown in Figures 12 and 13, a clamping portion having protrusions facing each other as shown in Figures 14 and 15, and a clamping portion having T-shaped protrusions facing each other in a staggered manner as shown in Figures 16 and 17. The clamping portion can be made of a material with high thermal conductivity and placed in contact with the plate-shaped catalyst to serve as a heat transfer fin 2, which will be described later.

触媒は、反応器で行う化学反応に応じて、適宜、選択することができる。例えば、二酸化炭素のメタン化反応においては、Ni系触媒、白金族金属系触媒、その他の貴金属系触媒等などを用いることができる。メタネーション触媒の具体例としては、ニッケルアルミネート(NiAl)、Ru/NiAl、Ru/Al、Ru/TiO、Ni/TiO、Ru-Ni/TiOなどを挙げることができる。 The catalyst can be appropriately selected depending on the chemical reaction to be carried out in the reactor. For example, in the methanation reaction of carbon dioxide, Ni-based catalysts, platinum group metal-based catalysts, other precious metal-based catalysts, etc. can be used. Specific examples of methanation catalysts include nickel aluminate (NiAl x O y ), Ru/NiAl x O y , Ru/Al 2 O 3 , Ru/TiO 2 , Ni/TiO 2 , Ru-Ni/TiO 2 , etc.

ガス流出口5は伝熱媒体流入口16または伝熱媒体流出口17と区別されており、ガス流出口5にてガス状生成物を含むガス9が反応管内腔23から流出する。ガス流出口5と伝熱媒体流入口16または伝熱媒体流出口17との区別は、例えば、反応管のガス流出口側の端部を保持する板26によって行うことができる。伝熱媒体流出口17にて伝熱媒体20が伝熱媒体管内腔24から流出する。流出した伝熱媒体20はリサイクルすることができる。 The gas outlet 5 is distinguished from the heat transfer medium inlet 16 or the heat transfer medium outlet 17, and the gas 9 containing the gaseous product flows out from the reaction tube lumen 23 at the gas outlet 5. The gas outlet 5 and the heat transfer medium inlet 16 or the heat transfer medium outlet 17 can be distinguished, for example, by a plate 26 that holds the end of the reaction tube on the gas outlet side. The heat transfer medium 20 flows out from the heat transfer medium tube lumen 24 at the heat transfer medium outlet 17. The flowed out heat transfer medium 20 can be recycled.

ガス流出口5にて流出するガス状生成物を含むガス9は、ガス状生成物以外に、未反応のガス状原料、ガス状副生物などを含むことがある。二酸化炭素のメタン化反応で得られる、ガス状生成物はメタンおよび水蒸気である。反応器10の下流には、ガス9から有用なガス状生成物(メタン化反応においてはメタン)を分離精製する装置、例えば、冷却器、凝縮器、気液セパレータ、膜分離装置、吸着分離装置、吸収分離装置、蒸留分離装置、深冷分離装置などを設置してもよい。分離精製において得られる未反応のガス状原料は、リサイクルすることができる。水蒸気は冷却水などとしてリサイクルすることができる。 The gas 9 containing the gaseous products flowing out from the gas outlet 5 may contain unreacted gaseous raw materials, gaseous by-products, etc. in addition to the gaseous products. The gaseous products obtained in the methanation reaction of carbon dioxide are methane and water vapor. Downstream of the reactor 10, a device for separating and purifying useful gaseous products (methane in the methanation reaction) from the gas 9, such as a cooler, a condenser, a gas-liquid separator, a membrane separation device, an adsorption separation device, an absorption separation device, a distillation separation device, a cryogenic separation device, etc., may be installed. The unreacted gaseous raw materials obtained in the separation and purification can be recycled. Water vapor can be recycled as cooling water, etc.

反応管12は伝熱媒体管内腔24に挿通されていて、伝熱媒体管内腔24内の伝熱媒体19が反応管壁を介して反応管内腔23内のものとの間で熱交換する機構を有する。反応管12は、反応管壁の内側面から内に向かって突き出した伝熱フィン2を有することが好ましい。また、反応管は、反応管壁の外側面から外に向かって突き出した伝熱フィンをさらに有することができる。 The reaction tube 12 is inserted into the heat transfer medium tube lumen 24, and has a mechanism for heat exchange between the heat transfer medium 19 in the heat transfer medium tube lumen 24 and the inside of the reaction tube lumen 23 via the reaction tube wall. The reaction tube 12 preferably has heat transfer fins 2 protruding inward from the inner surface of the reaction tube wall. The reaction tube may further have heat transfer fins protruding outward from the outer surface of the reaction tube wall.

一般に、管型反応器においては、反応管の流れ方向の温度分布が不均一になりやい。発熱量の多い化学反応においてはホットスポットが発生することもある。ホットスポットの発生を抑制し、反応管の流れ方向の温度分布を均一化することが好ましい。
図2や図19のように、伝熱媒体流入口16をホットスポットが発生するおそれのある部分に近い側に設置することができる。図18のように仕切板27によって伝熱媒体管内腔を分割し、分割されたそれぞれに伝熱媒体流入口および伝熱媒体流出口を設けることができる。分割された伝熱媒体管内腔に流す伝熱媒体は、ホットスポットが発生するおそれのある部分に近い側において、温度を他の部分よりも相対的に低くしたり、流量を他の部分よりも相対的に多くしたりすることができる。また、伝熱フィンをホットスポットが発生するおそれのある部分の近辺に多めに設け、その部分における熱移動量を増やすことによって、反応管の流れ方向の温度分布を均一化することができる。例えば、伝熱フィンは、ガス流入口4に近い側の部分にガス流出口5に近い側の部分よりも多めに設けてもよい。
Generally, in a tubular reactor, the temperature distribution in the flow direction of the reaction tube is easily non-uniform. In a chemical reaction that generates a large amount of heat, hot spots may occur. It is preferable to suppress the occurrence of hot spots and to make the temperature distribution in the flow direction of the reaction tube uniform.
As shown in FIG. 2 and FIG. 19, the heat transfer medium inlet 16 can be installed near the part where hot spots may occur. As shown in FIG. 18, the heat transfer medium tube lumen can be divided by a partition plate 27, and a heat transfer medium inlet and a heat transfer medium outlet can be provided for each divided part. The heat transfer medium flowing through the divided heat transfer medium tube lumen can be made relatively lower in temperature or relatively higher in flow rate on the side near the part where hot spots may occur than in other parts. In addition, by providing more heat transfer fins near the part where hot spots may occur and increasing the amount of heat transfer in that part, the temperature distribution in the flow direction of the reaction tube can be made uniform. For example, more heat transfer fins may be provided on the part near the gas inlet 4 than on the part near the gas outlet 5.

伝熱フィンは、触媒の置かれた範囲のうちガス流入口4に近い側の部分だけに設けられていてもよいし、触媒の置かれた範囲のうちガス流出口5に近い側の部分だけに設けられていてもよいし、触媒の置かれた範囲の全部に設けられていてもよい。例えば、触媒の置かれた範囲のうちガス流入口4に近い側の部分だけに伝熱フィンを設けた反応管において、図10は粒状触媒を充填した反応管12のガス流入口4に近い側の断面(C-C断面)を示す図であり、図11は粒状触媒を充填した反応管12のガス流出口5に近い側の断面(D-D断面)を示す図である。 The heat transfer fins may be provided only on the part of the catalyst that is closer to the gas inlet 4, or only on the part of the catalyst that is closer to the gas outlet 5, or may be provided over the entire catalyst area. For example, in a reaction tube in which heat transfer fins are provided only on the part of the catalyst that is closer to the gas inlet 4, FIG. 10 shows a cross section (C-C cross section) of the reaction tube 12 filled with granular catalyst on the side closer to the gas inlet 4, and FIG. 11 shows a cross section (D-D cross section) of the reaction tube 12 filled with granular catalyst on the side closer to the gas outlet 5.

本発明のガス状生成物を得るための装置は、それの製造方法によって特に限定されない。たとえば、反応管および伝熱媒体管ならびに付属物をそれぞれ用意し、それらを溶接、螺合などによって組み立てることで、製造することができる。 The apparatus for obtaining the gaseous product of the present invention is not particularly limited by its manufacturing method. For example, it can be manufactured by preparing a reaction tube, a heat transfer medium tube, and accessories, and assembling them by welding, screwing, etc.

複雑な形状を有する反応管、伝熱媒体管、付属物または反応器は、それらの3Dデータに基づいて、その断面形状を積層していくことでひと塊の金属製立体物として形成することを含む方法で、製造することができる。 Reaction tubes, heat transfer medium tubes, accessories, or reactors with complex shapes can be manufactured using a method that involves laminating their cross-sectional shapes based on their 3D data to form a single metal three-dimensional object.

3Dデータは、目的部品の3D形状データであってもよい。3DCADにて3D形状データを設計することができる。3Dデータは、3D形状データを変換して得られる、例えば、STL(Stereolithography)データであってもよい。STLデータは、3次元の立体形状を小さな三角形(ポリゴン)の集合体で表現するものである。 The 3D data may be 3D shape data of the target part. The 3D shape data can be designed using 3D CAD. The 3D data may be, for example, STL (Stereolithography) data obtained by converting the 3D shape data. STL data represents a three-dimensional solid shape as a collection of small triangles (polygons).

断面形状の積層による金属製立体物の形成(造形)は、パウダーベッドフュージョン(PBF)法、メタルデポジッション法、材料押出堆積(FDM)法、液体金属インクジェット法、バインダージェット法、PBFによる積層造形中に切削を行うハイブリッド法などで行うことができる。これらのうち、パウダーベッドフュージョン(PBF)法、またはメタルデポジッション法が好ましい。 The formation (shaping) of a metallic three-dimensional object by layering cross-sectional shapes can be performed by the powder bed fusion (PBF) method, the metal deposition method, the fluid extrusion deposition modeling (FDM) method, the liquid metal inkjet method, the binder jet method, and a hybrid method in which cutting is performed during layered modeling by PBF. Of these, the powder bed fusion (PBF) method or the metal deposition method are preferred.

パウダーベッドフュージョン法は、金属粉末を敷き詰め、熱源となるレーザや電子ビームで造形する部分を溶融・凝固させる方法である。金属粉末を敷き詰め、溶融・凝固を繰り返すことで造形する。造形終了後には、固化していない粉末を取り除いて造形物を取り出す。 The powder bed fusion method involves spreading metal powder and melting and solidifying the area to be shaped using a heat source such as a laser or electron beam. The metal powder is spread out and then repeatedly melted and solidified to create a shape. After shaping is complete, the unsolidified powder is removed to extract the model.

パウダーベッドフュージョン法には、レーザビーム熱源方式、電子ビーム熱源方式などがある。 Powder bed fusion methods include the laser beam heat source method and the electron beam heat source method.

パウダーベッド・レーザビーム熱源方式は、敷き詰められた金属粉材料にレーザビームを照射して、溶融・凝固または焼結させて積層造形する。レーザビーム熱源方式は、通常、窒素などの不活性雰囲気中で溶融凝固がなされる。レーザビーム熱源方式はレーザを照射する際の位置決めをミラーの角度を変えて行う。 The powder bed laser beam heat source method uses a laser beam to irradiate a spread out metal powder material, causing it to melt, solidify or sinter, resulting in additive manufacturing. With the laser beam heat source method, melting and solidification usually occurs in an inert atmosphere such as nitrogen. With the laser beam heat source method, positioning when irradiating the laser is performed by changing the angle of a mirror.

パウダーベッド・電子ビーム熱源方式は、敷き詰められた金属粉材料に電子ビームを高真空中で照射し衝突させることで、運動エネルギーを熱に変換し粉末を溶融させる。電子ビーム熱源方式は、通常、真空中で溶融凝固がなされる。電子ビーム熱源方式は、磁界によるレンズを用いて電子ビームの向きを変える。その結果、電子ビーム熱源方式は、高速な位置決めが可能である。 The powder bed/electron beam heat source method converts kinetic energy into heat by irradiating and colliding an electron beam onto a spread-out metal powder material in a high vacuum, melting the powder. With the electron beam heat source method, melting and solidifying usually occurs in a vacuum. With the electron beam heat source method, the direction of the electron beam is changed using a lens that uses a magnetic field. As a result, the electron beam heat source method allows for high-speed positioning.

メタルデポジッション法は、溶融した金属材料を所定の場所に積層・凝固させて造形する方法である。メタルデポジッション方法は、造形終了後のパウダー除去の作業を要しない。 The metal deposition method is a method of forming objects by layering and solidifying molten metal material in a specified location. The metal deposition method does not require the removal of powder after the object is formed.

メタルデポジッション法には、金属粉末を材料とするレーザビーム熱源方式、合金ワイヤーを材料とするアーク放電方式などがある。 Metal deposition methods include the laser beam heat source method, which uses metal powder as the material, and the arc discharge method, which uses alloy wire as the material.

メタルデポジッション・レーザビーム熱源方式は、ノズルから金属パウダーを噴射すると同時にレーザ光を照射することで金属パウダーを溶融池に供給、凝固させて造形を行う。溶融ノズルまたはステージを移動させることによって立体形状を描く。金属粉の供給経路を切り替えることで、異種金属の造形ができる。レーザ出力が大きいので、高速造形に適する。 The metal deposition laser beam heat source method sprays metal powder from a nozzle and simultaneously irradiates it with laser light, supplying the metal powder to a molten pool where it solidifies to create a shape. Three-dimensional shapes are drawn by moving the melting nozzle or stage. By switching the metal powder supply path, dissimilar metals can be formed. The large laser output makes it suitable for high-speed modeling.

メタルデポジッション・アーク放電方式は、金属ワイヤー先端のアーク放電により金属ワイヤーを溶融し、これを積層することによって造形する。装置価格や材料費が比較的安く、高速造形ができる。 The metal deposition arc discharge method melts a metal wire using an arc discharge at the tip of the wire, then layers it to create a shape. The equipment and material costs are relatively low, and high speed modeling is possible.

造形の後、応力緩和、強度向上などのために、熱処理することができる。熱処理における、温度、時間、雰囲気などの条件は、使用する金属材料などに応じて適宜設定できる。 After shaping, the product can be heat-treated to relieve stress, improve strength, etc. The conditions for heat treatment, such as temperature, time, and atmosphere, can be set appropriately depending on the metal material used, etc.

本発明のガス状生成物を得るための方法は、本発明のガス状生成物を得るための装置において、ガス状原料をガス流入口にて反応管内腔に供給すること、伝熱媒体を伝熱媒体流入口にて伝熱媒体管内腔に供給し、伝熱媒体管内腔に流し且つ伝熱媒体流出口にて伝熱媒体管内腔から排出することによって、反応管内腔内のものの温度を制御しながらガス状原料の化学反応を行うこと、および前記化学反応で得られるガス状生成物を含むガスを反応管内腔からガス流出口にて排出することを含む。 The method for obtaining a gaseous product of the present invention includes, in the apparatus for obtaining a gaseous product of the present invention, supplying a gaseous raw material to the reaction tube lumen at a gas inlet, supplying a heat transfer medium to the heat transfer medium tube lumen at the heat transfer medium inlet, flowing the heat transfer medium into the heat transfer medium tube lumen, and discharging the heat transfer medium from the heat transfer medium tube lumen at a heat transfer medium outlet, thereby performing a chemical reaction of the gaseous raw material while controlling the temperature of the contents in the reaction tube lumen, and discharging a gas containing the gaseous product obtained by the chemical reaction from the reaction tube lumen at a gas outlet.

CO(一酸化炭素)、メタノールまたはメタンの製造方法においては、ガス状原料として、CO(二酸化炭素)とH(水素)を含むガスを使用し、COの還元反応を行う。
流入させるCOとHを含むガスの量は、反応速度、反応管内腔の容量などに応じて、適宜設定できる。
COとHとの比率によって、COの還元反応は次のように進行する。
CO + H → CO + H
CO + 3H → CHOH + H
CO + 4H → CH + 2H
In a method for producing CO (carbon monoxide), methanol or methane, a gas containing CO 2 (carbon dioxide) and H 2 (hydrogen) is used as a gaseous raw material, and a reduction reaction of CO 2 is carried out.
The amount of gas containing CO2 and H2 to be introduced can be appropriately set depending on the reaction rate, the volume of the reaction tube inner cavity, etc.
Depending on the ratio of CO2 to H2 , the reduction reaction of CO2 proceeds as follows:
CO2 + H2 → CO + H2O
CO2 + 3H2CH3OH + H2O
CO2 + 4H2CH4 + 2H2O

本発明のガス状生成物を得るための装置および方法は、CO(二酸化炭素)とH(水素)を含むガスからCO(一酸化炭素)、メタノールまたはメタンを製造する方法以外のC1化学合成法などにも好ましく用いることができる。C1化学合成法として、例えば、メタンと水(水蒸気)との反応で一酸化炭素と水素とを製造する方法、メタンと二酸化炭素との反応で一酸化炭素と水素とを製造する方法、一酸化炭素と水との反応で二酸化炭素と水素とを製造する方法、メタンと水との反応で二酸化炭素と水素とを製造する方法、一酸化炭素と水素との反応でメタンと二酸化炭素を製造する方法、一酸化炭素と水素との反応でメタノールを製造する方法、一酸化炭素と水素との反応でアセトンと水を製造する方法、メタンと酸素との反応で一酸化炭素と水素、エチレンと水、またはメタノールを製造する方法などを挙げることができる。 The apparatus and method for obtaining a gaseous product of the present invention can be preferably used for C1 chemical synthesis methods other than the method for producing CO (carbon monoxide), methanol, or methane from a gas containing CO 2 (carbon dioxide) and H 2 (hydrogen). Examples of C1 chemical synthesis methods include a method for producing carbon monoxide and hydrogen by reacting methane with water (steam), a method for producing carbon monoxide and hydrogen by reacting methane with carbon dioxide, a method for producing carbon dioxide and hydrogen by reacting carbon monoxide with water, a method for producing carbon dioxide and hydrogen by reacting methane with water, a method for producing methane and carbon dioxide by reacting carbon monoxide with hydrogen, a method for producing methanol by reacting carbon monoxide with hydrogen, a method for producing acetone and water by reacting carbon monoxide with hydrogen, and a method for producing carbon monoxide and hydrogen, ethylene and water, or methanol by reacting methane with oxygen.

本発明においては、COの還元反応により得られる生成物(CO(一酸化炭素)、メタノールまたはメタン)ならびに未反応物(主にCO)を、分離精製することができる。分離精製法としては、膜分離法、吸着分離法、吸収分離法、蒸留分離法、深冷分離法等を挙げることができる。メタンの分離精製においては、膜分離法が、分離選択性、分離速度、安価でコンパクトな設備という観点から好ましい。
メタンの分離精製において得られる未反応物(主にCO)と低濃度のメタンは、上記メタンの製造方法におけるガス状原料として使用することができる。
In the present invention, the products (CO (carbon monoxide), methanol or methane) obtained by the reduction reaction of CO2 and the unreacted substances (mainly CO2 ) can be separated and purified. Examples of the separation and purification method include membrane separation, adsorption separation, absorption separation, distillation separation, and cryogenic separation. In the separation and purification of methane, the membrane separation method is preferred from the viewpoints of separation selectivity, separation speed, and inexpensive and compact equipment.
The unreacted material (mainly CO 2 ) and low-concentration methane obtained in the separation and purification of methane can be used as a gaseous raw material in the above-mentioned methane production method.

また、分離精製によって得られるメタンを燃料としてガスタービンに供給することができる。このガスタービンにより発電することができる。
ガスタービンからの燃焼排ガスは、通常、二酸化炭素を含むので、これを上記メタンの製造方法におけるガス状原料として使用することができる。
Furthermore, methane obtained by separation and purification can be supplied as fuel to a gas turbine, which can generate electricity.
The combustion exhaust gas from a gas turbine typically contains carbon dioxide and can be used as the gaseous feedstock in the methane production process.

本発明は、各種の化学反応において使用することができる。本発明は、水の電気分解などにて生成する水素の活用、人や動物の呼吸によって若しくは燃料などの燃焼によって生成する二酸化炭素の活用、水の製造、または燃料などとしてのメタンの製造において、有用である。本発明は、宇宙ステーション、宇宙船、ロケットなどにおいても、利用できる。 The present invention can be used in various chemical reactions. The present invention is useful in utilizing hydrogen produced by electrolysis of water, utilizing carbon dioxide produced by human or animal respiration or by combustion of fuel, producing water, or producing methane as a fuel. The present invention can also be used in space stations, spacecraft, rockets, etc.

1:ガス状生成物を得るための装置
2:伝熱フィン
3:粒状触媒
4:ガス流入口
5:ガス流出口
6:板状触媒(平板)
7:板状触媒(波板)
8:ガス状原料
G1:原料ガス
LG2:液化原料ガス
9:ガス状生成物を含むガス
10:反応器
11:コンプレッサ
12:反応管
13:伝熱媒体管
14:蒸発器
15:冷却器
16:伝熱媒体流入口
17:伝熱媒体流出口
18:気液セパレータ
19:伝熱媒体(流入)
20:伝熱媒体(流出)
21:ドレイン
22:熱交換器
23:反応管内腔
24:伝熱媒体管内腔
25:流入側保持板
26:流出側保持板
27:仕切板
1: Apparatus for obtaining gaseous products
2: Heat transfer fins
3. Granular catalyst
4: Gas inlet
5: Gas outlet
6: Plate-shaped catalyst (flat plate)
7: Plate-shaped catalyst (corrugated plate)
8. Gaseous raw materials
G1: Raw gas
LG2: Liquefied feed gas
9: Gas containing gaseous products
10: Reactor
11: Compressor
12: Reaction tube
13: Heat transfer medium tube
14: Evaporator
15: Cooler
16: Heat transfer medium inlet
17: Heat transfer medium outlet
18: Gas-liquid separator
19: Heat transfer medium (inlet)
20: Heat transfer medium (outflow)
21: Drain
22: Heat exchanger
23: Reaction tube inner cavity
24: Heat transfer medium tube bore
25: Inlet side retaining plate
26: Outlet side retaining plate
27: Partition

Claims (7)

ガス流入口とガス流出口とを両端に有し且つガス流入口からガス流出口までを連通する反応管内腔を有する反応管と、
伝熱媒体流入口と伝熱媒体流出口とを有し且つ伝熱媒体流入口から伝熱媒体流出口までを連通する伝熱媒体管内腔を有する伝熱媒体管と
を具備する反応器を含み、
反応管は、
径方向断面が扁平形状であり、
反応管壁の内側面から内に向かって突き出した挟持部を有し、
反応管内腔に板状触媒が、前記挟持部によって挟まれて反応管の長手に前記板状触媒の板面が沿うように、置かれており、且つ
ガス流入口にてガス状原料が反応管内腔に流入し、反応管内腔にてガス状原料を板状触媒と接触させて化学反応させ、ガス流出口にて反応管内腔から前記化学反応で得られるガス状生成物を含むガスが流出する、機構を有し、
伝熱媒体管は、
伝熱媒体流入口にて伝熱媒体が伝熱媒体管内腔に流入し、伝熱媒体流出口にて伝熱媒体管内腔から伝熱媒体が流出する、機構を有し、且つ
反応管が伝熱媒体管内腔に挿通されていて、伝熱媒体管内腔内の伝熱媒体が反応管壁を介して反応管内腔内のものとの間で熱交換する、機構を有する、
ガス状生成物を得るための装置。
a reaction tube having a gas inlet and a gas outlet at both ends and having a reaction tube bore communicating from the gas inlet to the gas outlet;
a heat transfer medium tube having a heat transfer medium inlet and a heat transfer medium outlet, the heat transfer medium tube having a heat transfer medium tube lumen communicating from the heat transfer medium inlet to the heat transfer medium outlet,
The reaction tube is
The radial cross section is flat,
A clamping portion protruding inward from the inner surface of the reaction tube wall,
a plate-shaped catalyst is sandwiched between the sandwiching parts and placed in the reaction tube lumen such that the plate surface of the plate-shaped catalyst is aligned along the longitudinal direction of the reaction tube; and a mechanism is provided in which a gaseous raw material flows into the reaction tube lumen at a gas inlet, the gaseous raw material is brought into contact with the plate-shaped catalyst in the reaction tube lumen to cause a chemical reaction, and a gas containing a gaseous product obtained by the chemical reaction flows out from the reaction tube lumen at a gas outlet,
The heat transfer medium tube is
The heat transfer medium flows into the heat transfer medium tube lumen at a heat transfer medium inlet and flows out of the heat transfer medium tube lumen at a heat transfer medium outlet, and the reaction tube is inserted into the heat transfer medium tube lumen, and the heat transfer medium in the heat transfer medium tube lumen exchanges heat with the heat transfer medium in the reaction tube lumen via the reaction tube wall.
Apparatus for obtaining gaseous products.
反応管の径方向断面の扁平形状が、レクタングルまたはオーバルである、請求項1に記
載のガス状生成物を得るための装置。
2. The apparatus for obtaining a gaseous product according to claim 1, wherein the flat shape of the radial cross section of the reaction tube is a rectangle or an oval.
反応管は、反応管壁の内側面から内に向かって突き出した伝熱フィンを有する、請求項1または2に記載のガス状生成物を得るための装置。 The apparatus for obtaining a gaseous product according to claim 1 or 2, wherein the reaction tube has heat transfer fins protruding inward from the inner surface of the reaction tube wall. 伝熱フィンは、ガス流入口に近い側の部分にガス流出口に近い側の部分よりも多めに設けられている、請求項3に記載のガス状生成物を得るための装置。 The apparatus for producing a gaseous product according to claim 3, wherein the heat transfer fins are provided in greater numbers on the side closer to the gas inlet than on the side closer to the gas outlet. 反応管が複数あり、各反応管はそれらの径方向断面の扁平形状における長手方向が相互に平行になるように配置されている、請求項1~4のいずれかひとつに記載のガス状生成物を得るための装置。 An apparatus for obtaining a gaseous product according to any one of claims 1 to 4, comprising a plurality of reaction tubes, each of which is arranged so that the longitudinal directions of the flattened radial cross sections of the reaction tubes are parallel to each other. 請求項1~5のいずれかひとつに記載のガス状生成物を得るための装置において、
ガス状原料をガス流入口にて反応管内腔に供給すること、
伝熱媒体を伝熱媒体流入口にて伝熱媒体管内腔に供給し、伝熱媒体管内腔に流し且つ伝熱媒体流出口にて伝熱媒体管内腔から排出することによって、反応管内腔内のものの温度を制御しながらガス状原料の化学反応を行うこと、および
前記化学反応で得られるガス状生成物を含むガスをガス流出口にて反応管内腔から排出することを含む、
ガス状生成物を得るための方法。
A device for obtaining a gaseous product according to any one of claims 1 to 5,
Supplying a gaseous source material into a reaction tube lumen at a gas inlet;
The method includes: supplying a heat transfer medium to a heat transfer medium tube lumen at a heat transfer medium inlet, causing the heat transfer medium to flow through the heat transfer medium tube lumen, and discharging the heat transfer medium tube lumen at a heat transfer medium outlet, thereby performing a chemical reaction of the gaseous raw materials while controlling the temperature of the contents in the reaction tube lumen; and discharging a gas containing a gaseous product obtained by the chemical reaction from the reaction tube lumen at a gas outlet.
A method for obtaining a gaseous product.
ガス状原料が水素ガスおよび二酸化炭素ガスを含むものであり、ガス状生成物が一酸化炭素、メタノールまたはメタンを含むものである、請求項6に記載の方法。
7. The method of claim 6, wherein the gaseous feedstock comprises hydrogen gas and carbon dioxide gas, and the gaseous product comprises carbon monoxide, methanol or methane.
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