反应器制造技术

本发明专利技术的反应器(1)具备：分离膜(10)，其使水蒸气透过；非透过侧流路(30)，在分离膜(10)的非透过侧沿大致铅垂方向延伸；以及催化剂(60)，其填充于非透过侧流路(30)内。催化剂(60)具有配置于非透过侧流路(30)的下端部的第一层(61)、以及配置于比第一层(61)靠上方的第二层(62)。第一层(61)所包含的催化剂粒子的平均等效圆直径大于第二层(62)所包含的催化剂粒子的平均等效圆直径。剂粒子的平均等效圆直径。剂粒子的平均等效圆直径。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】反应器


[0001]本专利技术涉及反应器。

技术介绍

[0002]近年来，开发了一种反应器，通过将从含有氢以及氧化碳的原料气体向甲醇、乙醇等液体燃料(具体而言，在常温常压下为液体状态的燃料)的转化反应中的生成物进行分离，能够提高转化效率。
[0003]例如，在专利文献1中，公开了一种反应器，该反应器具备：分离膜，其使作为转化反应的生成物之一的水蒸气透过；非透过侧流路，其供原料气体流动；以及催化剂，其填充于流路内。催化剂使从原料气体向液体燃料的转化反应进行。在先技术文献专利文献
[0004]专利文献1：日本特开2018
‑
8940号公报

技术实现思路

专利技术所要解决的课题
[0005]在专利文献1所记载的反应器中，由于非透过侧流路沿铅垂方向延伸，因此在非透过侧流路的下端部，催化剂的重量施加于分离膜，有可能导致分离膜损伤。
[0006]本专利技术的目的在于，提供一种能够抑制分离膜的损伤的反应器。用于解决课题的手段
[0007]本专利技术所涉及的反应器具备：分离膜，其使从至少含有氢以及氧化碳的原料气体向液体燃料的转化反应的生成物透过；非透过侧流路，其在分离膜的非透过侧沿大致铅垂方向延伸，并供原料气体流动；以及催化剂，其填充于非透过侧流路内，使转化反应进行。催化剂具有配置于非透过侧流路的下端部的第一层、以及配置于比第一层靠上方的第二层。第一层所包含的催化剂粒子的平均等效圆直径大于第二层所包含的催化剂粒子的平均等效圆直径。专利技术效果
[0008]根据本专利技术，能够提供一种能够抑制分离膜的损伤的反应器。
附图说明
[0009]图1是实施方式所涉及的反应器的剖视图。图2是比较例所涉及的催化剂的剖视图。图3是比较例所涉及的催化剂的剖视图。图4是实施例所涉及的催化剂的剖视图。图5是实施例所涉及的催化剂的剖视图。图6是变形例2所涉及的反应器的剖视图。
图7是变形例2所涉及的反应器的剖视图。
具体实施方式
[0010]参照附图，对本专利技术的实施方式进行说明。但是，附图是示意性的图，各尺寸的比率等有时与现实不同。
[0011](反应器1)图1是反应器1的剖视图。
[0012]反应器1是用于使原料气体向液体燃料转化的所谓膜反应器。反应器1的结构能够应用于固定床反应器、整体式反应器。
[0013]原料气体至少含有氢以及氧化碳。作为氧化碳，能够使用一氧化碳以及二氧化碳中的至少一方。原料气体也可以是所谓的合成气体(Syngas)。
[0014]液体燃料是在常温常压下为液体状态的燃料、或在常温加压状态下能够液化的燃料。作为在常温常压下为液体状态的燃料，例如可举出甲醇、乙醇、由C
n
H
2(m
‑
2n)
(m为小于90的整数，n为小于30的整数)表示的液体燃料、以及它们的混合物。作为在常温加压状态下能够液化的燃料，例如可举出丙烷、丁烷、以及它们的混合物等。
[0015]例如，通过将包含二氧化碳以及氢的原料气体在催化剂存在下进行接触氢化而合成甲醇时的反应式(1)如下。
[0016][0017]上述反应为平衡反应，为了提高转化效率以及反应速度这两者，优选在高温高压下(例如180℃以上、2MPa以上)实施。液体燃料在合成的时间点为气体状态，至少在从反应器1流出之前维持气体状态不变。反应器1优选具有适于所希望的液体燃料的合成条件的耐热性以及耐压性。
[0018]如图1所示，反应器1具备分离膜10、多孔质支承体20、非透过侧流路30、透过侧流路40、外管50以及催化剂60。
[0019]分离膜10使作为从原料气体向液体燃料的转化反应的生成物之一的水蒸气透过。由此，能够利用平衡位移效应使上述式(1)的反应平衡向生成物侧移动。在本实施方式中，分离膜10形成为筒状。
[0020]分离膜10优选具有100nmol/(s
·
Pa
·
m2)以上的水蒸气透过系数。水蒸气透过系数能够通过已知的方法(参照Ind.Eng.Chem.Res.,40,163
‑
175(2001))来求出。
[0021]分离膜10优选具有100以上的分离系数。分离系数越大，则越容易使水蒸气透过，并且越难以使水蒸气以外的成分(氢、氧化碳以及液体燃料等)透过。分离系数能够通过已知的方法(参照“Separation and Purification Technology 239(2020)116533”的Fig.1)来求出。
[0022]分离膜10形成为筒状。分离膜10配置于筒状的多孔质支承体20的内侧。分离膜10与多孔质支承体20的内周面接触。
[0023]作为分离膜10，能够使用无机膜。无机膜具有耐热性、耐压性、耐水蒸气性，故而优选。作为无机膜，例如可举出沸石膜、二氧化硅膜、氧化铝膜、它们的复合膜等。特别是，硅元素(Si)与铝元素(Al)的摩尔比(Si/Al)为1.0以上且3.0以下的LTA型沸石膜由于水蒸气透过性优异，故而优选。但是，无机膜具有容易因热冲击而破损这样的特性。
[0024]多孔质支承体20形成为筒状。多孔质支承体20包围分离膜10。多孔质支承体20对分离膜10进行支承。多孔质支承体20由多孔质材料构成。在本实施方式中，多孔质支承体20形成为筒状。
[0025]作为多孔质材料，能够使用陶瓷材料、金属材料、树脂材料等，特别优选陶瓷材料。作为陶瓷材料的骨料，例如，能够使用氧化铝(Al2O3)、二氧化钛(TiO2)、莫来石(Al2O3·
SiO2)、陶瓷碎粒以及堇青石(Mg2Al4Si5O
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)中的至少一者。作为陶瓷材料的无机结合材料，例如，能够使用二氧化钛、莫来石、易烧结性氧化铝、二氧化硅、玻璃粉、粘土矿物、易烧结性堇青石中的至少一者。但是，陶瓷材料也可以不包含无机结合材料。
[0026]非透过侧流路30设置于分离膜10的非透过侧。在本实施方式中，非透过侧流路30是分离膜10的内侧的柱状空间。
[0027]非透过侧流路30沿大致铅垂方向延伸。所谓大致铅垂方向，是不仅包括与重力方向一致的方向，还包括相对于重力方向略微倾斜(
±
15度)的方向的概念。
[0028]在非透过侧流路30中，流动原料气体。在本实施方式中，原料气体在非透过侧流路30内向下方流动。因此，从非透过侧流路30的上端开口30a流入原料气体，从非透过侧流路30的下端开口30b流出液体燃料。但是，原料气体也可以在非透过侧流路30内向上方流动。在从下端开口30b流出的液体燃料中也可以混入有剩余原料气体。
[0029]透过侧流路40设置于分离膜10的非透过侧。在本实施方式中，透过侧流路40是分离膜10与外管50之间的环状空间。透过了分离膜10的水蒸气流入到透过侧流路40中。
[0030]在本实施方式中，用于对水蒸气进行吹扫的吹扫气体在透过侧流路40中流动。作为吹扫气体，能够本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种反应器，其具备：分离膜，其使从至少含有氢以及氧化碳的原料气体向液体燃料的转化反应的生成物透过；非透过侧流路，其在所述分离膜的非透过侧沿大致铅垂方向延伸，并供所述原料气体流动；以及催化剂，其填充于所述非透过侧流路内，使所述转化反应进行...

【专利技术属性】
技术研发人员：中川刚佑，饭田和希，菅博史，鸟井淳史，
申请(专利权)人：日本碍子株式会社，
类型：发明
国别省市：