合成塔は並列が良いのか、それとも直列が良いのか？
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最近、30万トン規模のメタノールプラントでメタノール合成塔を設置しようとしていますが、合成塔は並列にするべきか、それとも直列にするべきか？ 現在の状態：新鮮ガス10万、タワーへの供給ガス66万；新鮮ガス一酸化炭素30％、塔入口ガス26％、塔出口ガス一酸化炭素25％；日産粗メタノール1152トン（水分1.5%含む）； 塔内温度225℃、塔外温度254℃；触媒の充填量は34.5m3。
串を見る際は、主に新鮮なガス成分や元の塔の形状を確認し、さらに動力の定義も考慮する必要がある。気質が良く慣性が低い場合は通常並列が適しており、気質が普通で慣性が高い場合は直列が適しています。初期タイプの塔では水冷式でも管式でも直列・並列のどちらでも構いませんが、初期タイプが空冷塔の場合は直列が最適で、その前に大きめの水冷合成装置を設置するのが良いです。
おそらく既に1基の合成塔が稼働しているはずですが、新たにもう1基を設置する場合は必ず直列に接続する必要があります。並列にすると、元々設計されていた合成塔の触媒が無駄になってしまいます（触媒の設計上の負荷から大きく外れてしまう）。また、2基の塔の出口温度は互いに大きな影響を与え合い、特に負荷の変更時にその影響は顕著になります。 直列接続は、メタノールセパレーター出口の循環ガス主管上に設置されるメタノール合成システムと、メタノール放出ガスシステム上に設置されるもう1つのシステムに分かれている。全体のメタノール収率は並列型よりも高く、重要なのは触媒の選択に差を設け、温度制御や品質調整の役割を果たせることである。 メタノール排出ガスを処理する場合、高圧メタノール合成脱炭工程を行うためには、ターボチャージャーを設置するのが最適です。また、メタノール排出ガスからアンモニアを製造したり水素を抽出したりする場合も、高圧メタノール化脱炭工程に相当する装置を排出ガス処理用に設置するのが望ましいです。
触媒の利用率の観点からすれば、もちろん並列が良い。
直列接続は触媒層の高さを高くすることに相当し、並列接続は触媒層の幅を広げることに相当します。現在、国内では並列接続による成功事例があります。
当社の大型装置はすべて並列および直列接続を採用しており、新鮮ガスには直列接続、循環ガスには並列接続です。