KR100390053B1 - 유동층반응기내로반응물스트림과함께산소를직접분사하는방법및장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명에 따른 장치는 반응물 가스 흐름에 산소 함유 가스를 비말(飛沫:entrain)시키는 살포기를 사용하여 유동층 반응기(fluidized bed reactor)에 산소 함유 가스 및 가스상태의 반응물 흐름을 제공한다. 공급물 라인은 살포기를 반응기의 유동층에 연결하고, 그리고 유동층과 직접 접촉하도록 반응물 가스 흐름 및 비말된 산소 함유 가스를 유입시킨다. 제어기는 산소 함유 가스 및 가스상태의 반응물 흐름 양자의 모두의 양이, 바람직하기로는 적어도 10%의 안전 여유를 구비하며, 가연성 상한 이상이 되도록 제어하고 유지한다.

Description

유동층 반응기내로 반응물 스트림과 함께 산소를 직접 분사하는 방법 및 장치{METHOD AND APPARATUS FOR DIRECT OXYGEN INJECTION WITH A REACTANT STREAM INTO A FLUIDIZED BED REACTOR}
본 발명은 유동층 반응기내로 공급되는 반응물 스트림중에 산소 함유 가스를연행(entrain)시키기 위한 방법 및 장치에 관한 것이며, 더욱 구체적으로는 말레산 무수물(maleic anhydride)의 합성 공정에 사용되는 유동층 반응기로의 반응물 공급 스트림으로 산소를 분사하기 위한 방법 및 장치에 관한 것이다.
무수물의 생성은 적절한 촉매의 존재하에 적당한 탄화수소의 부분적인 산화를 수반한다. 말레산 무수물의 상업적인 생성은 공기/산소 및 적절한 촉매의 존재하에 말레산 무수물이 소량의 다른 산화제 및 탄소 산화물과 함께 생성되는 곳인 부분 산화 반응기내로의 부탄, 부텐, 또는 벤젠과 같은 적당한 가스 상태의 반응물 스트림의 공급을 이용한다. 대부분의 경우에, 부탄이 바람직한 공급 원료이다. 부탄이 개시 원료 물질로서 사용될 때에, 반응기는 흔히 유동층으로의 공기 유입을 위한 개별적 공기 분사 도관을 포함하는 유동층 반응기이다.
부탄의 말레산 무수물로의 전환을 위해 산소를 제공하기 위하여, 종래 기술은 반응기내로의 분리된 공급물으로서 또는 공급물 흐름에 직접적으로 산소 또는 산소 함유 가스를 첨가하는 것을 제시하었다. 이와 같은 기술은 딕카슨(Dickason)의 미국특허 제3,899,516호, 콘트랙터(Contractor)의 미국특허 제4,668,802호, 그리고 라마찬드란(Ramachandran)등의 미국특허 제4,987,239호 및 제5,126,463호에서 찾을 수 있다. 전술한 특허 중에서 어느 것도 산소 결핍이 유동층 반응기내의 반응물 공급 유입지점에서 발생할 수 있다는 어떤 교시도 제공하지 않고 있다. 딕카슨(Dickason)은 부탄의 농도가 높을 때에 대체적으로 순수한 산소를 반응기에 직접 첨가함을 설명한다. 콘트랙터(Contractor)는 재생 영역내에 공기, 산소 부화된 공기, 또는 산소를 갖는 이송대(transport bed)의 사용을 설명한다.라마찬드란(Ramachandran)의 2개의 특허 모두는 순수한 산소 공급물이 부분 산화 반응기내에 존재할 때, 가스 상태의 내염성 혼합물, 예컨데 이산화탄소 또는 실질적으로 반응되지 않는 탄화수소가 사용되어야 한다고 설명한다. 그 결과, 라마찬드란의 2개의 특허는 이산화탄소 및 반응되지 않은 탄화수소 공급물을 회수하고 재생하기 위하여 부분 산화 반응기 아래쪽에 추가 장치를 제공한다.
레인버드(Rainbird)등의 미국특허 제3,661,165호는 공정 흐름에서 산소를 가스상태의 탄화수소와 혼합하기 위한 살포기 밸브를 개시하고 있다. 레인버드(Rainbird)등의 살포기 밸브는 탄화수소 가스 흐름 내부에서 하류를 향한 다수의 분사구를 포함한다. 이 분사구들은 탄화수소 가스의 속도 보다 실질적으로 높은 분사 속도로 산소를 유입시킨다. 산소 물질 흐름의 변화는 분사구 오리피스의 면적을 변화시킴으로써 달성되고, 한편 오리피스를 가로지른 미리 결정된 압력 강하는 유지한다.
썬(Son)의 미국특허 제3,702,619호는 라인내 혼합 장치에서 가스 상태의 흐름을 다른 가스 상태의 흐름내로 분배하기 위한 방법 및 장치를 개시한다.
아르펜티니어(Arpentinier)의 미국특허 제5,356,213호는 공급물 스트림을 포함하는 채널의 축에 대하여 동축으로 위치하는 추가의 살포기 설계를 개시한다. 분사되는 가스와 공급물 흐름 가스의 혼합이 가능하도록, 대체로 반경 방향으로 공급물 흐름의 외측으로 가스를 분사하도록 살포기 내에는 방사상 날개가 사용된다.
상기한 종래 기술은 공급물 스트림 유입 지점에서의 산소 결핍의 결과로서발생하는 유동층 반응기의 성능 결함에 대한 설명을 전혀 포함하고 있지 않다. 게다가, 종래 기술은, 공정의 다양한 지점에서의 산소 함유 가스의 유입에 관한 설명을 포함하고 있는 반면에, 어떻게 하여 이러한 유입이 공정의 안전성을 보증하는 방법으로 완성될 수 있는지에 관한 설명을 전혀 포함하고 있지 않다.
그러므로, 본 발명의 목적은 유동층 반응기로의 가스 상태의 반응물 공급 흐름과 산소 함유 가스를 합치는 개선된 시스템을 제공하는 것이다.
본 발명의 또다른 목적은 산소 함유 가스와 가스 상태의 반응물을 공정에서 폭발, 폭연작용, 또는 다른 예외적인 효과를 피할 수 있는 방법으로 합치기 위한 개선된 시스템과 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 또다른 목적은 공급물 흐름 입구에서의 산소 결핍이 없도록 유동층 반응기내의 부탄에 산소를 첨가하기 위한 개선된 방법 및 시스템을 제공하는 것이다.
도 1은 본 발명을 구체화한 시스템의 블록도이다.
도 2는 산소를 가스 상태의 공급 스트림에 유입시키기 위한 살포기를 포함하는 공급 파이프의 단면도이다.
도 3은 도 2의 살포기의 서로 인접한 한 쌍의 분사구를 도시한 개략도이다.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *
26 : 살포기12, 20, 28 : 밸브
30 : 도관32 : 공급물 라인
34 : 유동층36 : 반응기
40 : 제어기50 : 링
60, 60', 60" : 분사구
본 발명에 따른 시스템은 산소 함유 가스와 반응물 가스 스트림을 유동층 반응기에 제공한다. 살포기는 산소 함유 가스의 반응물 가스 스트림으로의 연행(entraining)을 일으킨다. 공급물 라인은 살포기를 반응기의 유동층에 연결하고, 유동층과 직접 접촉하도록 반응물 가스 스트림 및 연행된 산소 함유 가스를 유입시킨다. 제어기는 공급물 유입 지점에서 유동층 촉매에 산소 결핍이 없도록 산소 함유 가스 및 가스 상태의 반응물 모두의 양을 조절한다. 안전성을 보장하기 위하여, 합쳐진 공급물 및 산소 스트림의 반응물 함량이 가연성 상한 이상으로 유지되고, 바람직하게 10% 이상의 안전 여유를 갖는다. 일 실시예에서, 장치는 부탄과 산소를 포함하는 공급물 스트림으로부터 말레산 무수물의 생성이 가능하도록 한다.
이하, 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 살펴본다.
다음의 설명에서 본 발명은 유동층에서의 말레산 무수물 생성 공정에 관하여 기술될 것이나, 이 기술분야의 당업자라면 이것이 산소 함유 가스를 반응물 공급 흐름과 함께 유동층 반응기로 연행시키는 다른 공정에서도 똑같이 적용가능하다는 것을 분명히 파악할 것이다. 도 1에는, 유동층 부분 산화 공정을 이용하여 말레산 무수물을 생성하기 위한 장치가 도시되어 있다. 도관(10)은 제어 밸브(12)와 체크 밸브(14)를 통하여 살포기(26)로 부탄의 흐름을 제공한다. 산소원은 제어 밸브(28)을 통하여 살포기(26)에 연결된다.
이렇게 하여, 살포기(26)는 산소가 혼합된 반응물 가스 흐름으로 연행되는 것을 가능하도록 하고, 도관(30)을 통해 공급물 라인(32)으로 나아가는 것을 가능하게 한다. 공급물 라인(32)은 말레산 무수물을 생성하기 위하여 부탄과 산소 성분간의 반응이 용이하게 발생하도록 하는 미립자 촉매를 포함하는 유동층(34)과 직접 접촉한다. 생성물은 반응기(36)로부터 도관(38)을 통하여 산출되고, 여기에서 추가 처리된다. 반응기(36)의 바닥에서는 반응을 위하여 추가적인 산소를 제공하는 공기 공급(38)이 있다.
제어기(40)는 각각의 밸브(12), (20) 및 (28)로의 제어 연결부를 포함하고, 이것은 이곳을 통하는 반응물 공급을 감지된 공정 조건에 따라 조절하는 역할을 한다. 도 1에는 하나의 단일 제어기(40)가 도시되어 있지만, 이 기술분야의 당업자라면 각각의 밸브 및 다른 제어 대상물을 조절하기 위하여 복수 개의 제어기가 사용될 수 있음을 분명히 파악할 것이다. 제어기(40)에 대한 공정 입력은 도 2 및 도 3에는 도시되지 않았다.
제어기(40)는 (작업자의 제어 하에) 유동층 반응기(36)내의 유입지점에, 상기 유입지점에서의 산소 결핍을 방지하기에 충분한 산소가 존재함을 보장할 수 있는 정도로, 충분한 산소가 살포기에 의하여 공급물 흐름으로 분사되는 것을 보장한다. 더욱이 제어기는 반응물과 산소의 혼합된 농도가 혼합물의 가연성 상한(upper flammability limit: UFL) 이상에 유지되는 것을 보장한다. 만족스럽게는 10% 이상, 그리고 바람직하게 25%의 안전 여유가 유지되어야 한다.
반응물과 함께 산소를 직접 분사하는 것은 공급물 분사 영역에서 산소의 농축을 가능하게 하고, 이는 수율 향상 및 수명 연장 모두를 가능하게 한다. 도관(38)을 통한 반응기(36)로의 공기 흐름 또한 최적의 반응 조건이 달성되는 것을 가능하게 하도록 하는 적당한 양의 산소가 반응기 유동층 내에서 연행되는 것을 보장하기 위하여 조정된다. 다수의 산소 공급원이 유동층 반응기(36)에 제공되는 것이 본 발명에서 극히 중요한데, 하나의 공급원은 공급물 분사 영역의 인접 영역에서 적절한 산소 농도를 보장하고, 두 번째 산소 공급원은 최적의 반응 조건이 달성되는 것이 가능하도록 유동층 내에서 전체적으로 적절한 산소 유용성을 보장한다.
상기한 바와 같이, 살포기(26)를 통한 산소의 공급 흐름은 혼합된 반응물 가스 흐름이 가연성 상한를 초과하는 것을 보장하는 수준에서 유지된다. 100% 산소에서의 부탄 공급물 스트림에 대한 가연성 상한 및 하한(UFL 및 LFL)은 3.1kgf/㎠g, 440℃에서 각각 약 49.0과 1.8이다.
살포기(26)는 이것의 인젝터가 반응물 가스 흐름에 전체적으로 효과적인 산소 분포를 달성하는 패턴으로 배열되게 하는 형태로 형성된다. 더욱이, 상기 인젝터는 공급물 흐름 내부에서 발생하는 가연성 혼합물의 상호 작용을 방지하도록 위치하게 된다. 도 2에서, 살포기(26)는 도관(30) 내부에 위치되고, 바람직하게 공급물 가스 흐름에 대해 수직되게 위치되는 단일 링(50)의 형태로 형성된다. 양호한 가스 분포를 달성하기 위하여, 링(50)의 내경과 외경은 영역(52)와 영역(54)에 각각 실질적으로 동일한 가스 흐름이 존재하도록 설정된다. 이러한 배치는 저압 영역이 인젝터 링 내부의 공급 파이프에 형성되지 않도록 보장한다(이는 분사구들을 모여들게 하고, 그들의 연합을 일으키고, 분사구 중의 어느 하나가 발화하는 경우에 심각한 문제를 초래한다). 이렇게 하여, 링(50)의 크기를 적절하게 함으로써, 영역(52) 및 영역(54)의 유효 단면적이 대체적으로 동일하게 만들어진다.
링(50) 내부에는 입구(58)을 통하여 밸브(28)(도 1 참조)와 통하는 채널(56)이 있다. 다수의 고정된 분사구(60)들이 링(50) 주위에 위치되고, 이들은 채널(56)로부터의 산소 유출이 도관(30) 내부에서 하류 방향을 향하도록 배향된다.
분사구(60') 및 (60") 쌍의 단면도가 도 3에 도시되어 있다. 산소는 분사구(60') 및 (60")로부터 흘러나오고, 대체로 순수한 산소 영역(70) 및 (72)을만든다. 혼합된 반응물 공급 가스는 영역(74), (74') 및 (74")에 존재한다. (빗금쳐진) 영역(76) 및 (78)의 내부에서 산소와 반응물의 혼합이 일어나고, 이는 가연성 범위내가 된다. 더 나아간 하류(영역(80) 및 영역(82))에서는, 가스 상태의 혼합물이 비록 산소를 포함하고 있다 하더라도 비-가연성이 된다.
인접한 분사구(60')(60") 사이의 이격(D)은 가연성 범위(76) 및 범위(78)가 상호작용을 일으키지 않도록 조정된다. 분사구-분사구 상호작용의 제한은 일단 발화된 하나의 분사구가 다른 분사구를 발화시킬 가능성 및 큰 화염 부피를 갖는 단일 분사구를 형성하도록 분사구들을 연합할 가능성을 감소시킨다. 인접한 분사구들의 오리피스들은 가연성 가스 혼합물의 상호 이웃하는 영역이 상호작용을 일으키지 않도록 위치하게 된다. 더욱이, 인접한 부사구로부터의 혼합된 가스 영역은 가연성 영역의 가장 먼 범위를 지난 지점에서 상호 교차한다. 발화의 위험은 각각의 산소 분사구 내에 포함된 가연성 체적의 총합을 낮춤으로써 더욱 감소된다. 이는 각 분사구의 오리피스 직경을 최소화함으로써 달성되고, 다음 차례로 이것은 소요되는 산소 흐름 수준을 달성하기 위하여 오리피스의 수를 최대화하는 경향을 가진다.
하나의 오리피스 중심과 인접한 오리피스 중심간의 거리는 다음과 같이 주어진다.
D > dO{258.7-UFL)/(100-UFL)}
여기에서, D는 오리피스 사이의 중심간 거리이고, dO는 오리피스 직경이며,UFL은 가연성 상한(% 단위)이다.
지속적인 분사구 폭연작용의 위험은 산소 분사 속도가 가스 상태 공급 반응물의 속도 및 가연성 산소 반응물 혼합물의 화염 속도 모두 보다 상당히 크게 보장함으로써 더욱 감소된다. 화염이 발생한다면, 이와 같은 분사 속도는 화염 분출을 촉진한다. 분출을 촉진하기 위하여, 최초의 산소 분사 속도는 바람직하게는 적어도 반응물 흐름의 공급 속도 또는 화염 속도의 2배 이상이고, 항상 이보다 더 크다. 게다가, 살포기는 정사각형 형상의 튜브로부터 구성되지 않거나, 철제 앵글로 지지되지도 않는다. 이런 구조는 화염 안정성을 강화할 수 있는 소용돌이를 일으키는 예리한 각도(angle)를 포함한다.
도 1로 돌아가서, 제어기(40)는 약 4부의 부탄과 96부의 공기를 유동층 반응기(36)로 제공하기 위하여 밸브(12), (20), 및 (28)를 작동시킨다. 밸브(28) 및 살포기(26)를 통한 산소의 분사는 도관(38)을 통한 공기 흐름에 적당한 감축이 가능하게 한다. 도관(30) 내의 합쳐진 반응물/산소 흐름이 가연성 상한를 초과하도록 보장하는 것에 더하여, 살포기(26)로부터의 체적 유출이 38% 산소 및 62% 부탄의 상대 체적 흐름을 초과하지 않는 것이 바람직하고, 더욱 바람직하게는 체적 유출이 32% 산소 및 68% 부탄의 상대 체적 흐름을 초과하지 않는다.
산소가 부탄 시스템에 첨가될 때 공기 흐름을 감소시키기 보다는 오히려 공기 흐름이 사전 산소 첨가 수준에서 유지될 수도 있다. 부탄의 공급 속도는 수율을 감소시키지 않고서도 증가될 수 있다. 이와 같이, 직접 산소 분사가 말레산 무수물 생성을 촉진하는데 이용될 수 있다.
직접 산소 분사는 공기 부화와 결부되어 생각될 수 있으며, 따라서 산소가 부탄 공급물 흐름 및 공기 흐름 양자 모두에 첨가된다. 공기 흐름은 사전 산소 첨가 수준으로 유지될 수 있거나 감소될 수 있다. 이와 같이 하면, 산소 첨가에 의하여 얻어지는 수율과 생성량 개선을 최대화한다.
만일 산소 흐름이 갑자기 증가되거나 반응물 공급 흐름이 갑자기 감소하게 되면, 살포기(26)로부터의 산출물이 폭발 영역으로 이동할 수 있는 가능성이 있다. 산소 흐름에서의 갑작스러운 증가를 조절하기 위하여, 밸브(28)에는 가능한 산소 흐름을 제한하는 임계 흐름 오르피스가 제공된다. 상기 오르피스는, 심지어 밸브(28)가 완전히 오픈된 상태에서 고장이 나더라도, 정규의 최소 공급물 흐름 속도에서 폭발을 생성시키는데 소요되는 산소의 양이 공급되지 않도록 하는 정도의 크기를 가진다.
응급의 공정 폐쇄 동안에는, 살포기(26)로 공급되는 산소 흐름이 공정 반응물과 함께 동시에 폐쇄되는 한, 산소 흐름은 반응물 흐름의 멈춤과 동시에 멈추어지게 될 것이다. 산소 밸브(28)가 공급물 밸브(12) 및 (20)의 어느 것보다도 상당히 작기 때문에, 산소 흐름은 반응물 흐름 이전에 멈추게 될 것이고, 이에 따라 폭발 수준으로의 공급물 농도 축적을 방지하게 된다.
제어기(40)는 만일 반응물 공급 압력이 일정 수준보다 아래로 떨어지면 살포기(26)로 공급되는 산소 흐름을 차단하도록 작동된다. 이것은 공급물 흐름에서의 상당한 강하가 공급물 봉쇄에 의하여 야기될 수 있기 때문이고, 압력에 기초한 밸브(28)의 차단 반응은 이후에 폭발성 혼합물이 도관(30)으로 들어갈 가능성을 방지하기 때문이다.
부가적으로, 제어기(40)는 혼합된 산소 반응물 흐름의 온도가 만일 일정 수준 이상이 되면 살포기(26)로 공급되는 산소 흐름을 차단하도록 작동된다. 이것은 가스 혼합물의 상당한 온도 증가가 살포기 근처에서의 폭연작용에 의하여 야기될 수 있기 때문이고, 온도에 기초한 밸브(28)의 차단 반응이 이러한 폭연작용을 진화할 것이기 때문이다.
또한, 밸브(28)는 살포기(26)로 공급되는 일정한 최소 산소 흐름을 보장하도록 제어기(40)에 의하여 조절된다. 작동 중에는, 반응물 공급은 살포기(26)로의 역흐름이 방지되어야 한다. 이것은 각각의 살포기 분사구(60)를 통하는 산소 흐름을 유지시키고; 살포기(26)로의 반응물 공급의 대류적인 흐름 또는 확산적인 흐름을 방지하게 충분히 큰 분사 속도를 유지시키며; 분사구를 살포기(26)의 하류 상에 둠으로써 방지된다. 각각의 살포기 분사구(60)를 통한 산소 흐름의 유지는 분사구(60)를 통한 압력 강하가 살포기(26) 내부의 압력 강하보다 상당히 크도록 하는 것을 보장함으로써 달성된다. 반응물 공급이 살포기(26)로 확산하는 것을 방지하기 위하여, 각각의 분사구(60)를 통한 최소 압력 강하가 1 psi 이상, 바람직하게는 10 psi가 되는 것이 바람직하다.
마지막으로, 공정 개시 기간 동안에, 산소 흐름이 시작되기 전에 살포기의 반응물을 세척하도록 질소 퍼지(nitrogen purge)가 사용된다. 공정 폐쇄 동안에는, 역흐름을 방지하기에 충분히 높은 압력 강하를 유지시키는 동안에 살포기(26)의 산소는 질소 퍼지를 사용하여 세척된다. 이것은 폐쇄 이후에도 반응물이 살포기(26)로 흘러갈 것이기 때문에 필수적이다.
살포기(26)가 링의 형태로 도시되어 있지만, 동심환이나 십자형 직선 단면 및 직선 튜브와 같은 다른 형태도 가능하다. 그러나, 각각의 이런 구조는 가장 바람직한 실시예에, 즉 도 2에 도시된 원형의 살포기 구성에 관하여 이미 설명한 요구 사항을 충족해야만 한다. 분사구를 살포기(26)의 하류 끝에 위치시키기 보다는, 이들은 오히려 중심을 벗어난 곳에 위치되지만, 여전히 하류 상에 위치되도록 할 수도 있다. 이는 아마도 보다 많은 수의 분사구가 사용되는 것을 허용하기 때문에 유익할 수도 있다.
본 발명에 따르면, 산소 함유 가스와 가스 상태의 반응물을 폭발, 폭연작용, 또는 다른 예외적인 효과를 피할 수 있는 방법으로 합칠 수 있는 개선된 시스템 및 방법이 제공된다.
또한, 공급물 흐름 입구에서의 산소 결핍이 없도록 유동층 반응기 내의 부탄에 산소를 첨가할 수 있는 개선된 방법 및 시스템이 제공된다.
전술한 설명이 본 발명을 말레산 무수물의 생성 공정에 사용하는데 초점을 맞추고 있는 반면에, 유동층을 이용하는 다른 가스 상태 산화에도 역시 본 발명을 사용할 수 있다(예컨데 아크릴로니트릴(acrylonitrile)의 생성 공정, 프탈린 무수물(phthalic anhydride) 합성 공정 등).
가스 상태 스트림 형태의 나프탈렌 또는 오르토크실렌과 같은 가스 상태의 반응물 스트림은 본원에 설명된 발명적 시스템 및 공정을 이용하여 프탈린 무수물을 산화 생성시키는데 사용될 수 있다.
다른 실시예에서는, 니코티노니트릴(nicotinonitrile)이 촉매 존재하에서 3-메틸 피리딘과 암모니아의 반응에 의하여 생성될 수 있다. 또 다른 실시예에서는, 이소프탈로니트릴이 촉매 존재하에서 메타크실렌과 암모니의 반응에 의하여 생성될 수도 있다.
일부 경우에, 불활성 기체가 산소 또는 반응물 공급 스트림에 폭발 상한을 낮추는데 첨가될 수 있고, 이렇게 하여 공급물 흐름에서 허용되는 산소의 최대 농도를 증가시킬 수 있다.
이상의 설명은 본 발명의 단순한 예증으로서 이해되어야 한다. 본 발명과 동떨어지지 않고서도 이 분야의 당업자에 의하여 다양한 대안과 변용이 유도될 수 있다. 따라서, 본 발명은 이러한 모든 대안, 변용 및 변화를 포함하고자 하며, 이들이 첨부된 특허 청구범위에 포함되는 것으로 의도하고 있다.

Claims (10)

  1. 부탄, 부텐, 및 벤젠으로 이루어진 군으로부터 선택되는 가스 상태의 반응물 스트림과 산소 함유 가스의 혼합물을 유동층을 갖는 반응기내로 제공하여 말레산 무수물을 생성시키는 장치로서,
    a) 반응기와 연결되는 제 1 산소 함유 가스원;
    b) 반응물 가스 스트림;
    c) 제 2 산소 함유 가스를 반응물 가스 흐름내로 연행시키기 위한 살포기 수단;
    d) 반응물 가스 흐름과 연행된 제 2 산소 함유 가스를 유동층과 직접 접촉하도록 유입시키기 위해, 살포기 수단을 반응기의 유동층에 연결하는 공급 수단; 및
    e) 말레산 무수물을 생성시키기 위한 산소의 유효 함량을 유지시키기 위해 공급물 유입 지점에서 가스 상태의 반응물 스트림내로 충분한 산소를 연행시키도록 살포기 수단으로 공급되는 제 2 산소 함유 가스의 공급을 조절하는 제어 수단을 포함하는 장치.
  2. 제 1항에 있어서, 제 1 산소 함유 가스가 공기임을 특징으로 하는 장치.
  3. 제 1항에 있어서, 제 2 산소 함유 가스가 산소임을 특징으로 하는 장치.
  4. 제 1항에 있어서, 유동층이 가스 상태의 반응물 스트림 및 산소 함유 가스를 말레산 무수물로 전환시키기 위한 촉매를 포함함을 특징으로 하는 장치.
  5. 제 1항에 있어서, 합쳐진 반응물 가스 스트림 및 제 2 산소 함유 가스가 가연성 상한 이상으로 유지되도록 제어 수단이 반응물 가스 스트림 및 제 2 산소 함유 가스로 공급되는 가스 상태의 반응물의 공급을 조절함을 특징으로 하는 장치.
  6. 부탄, 부텐, 및 벤젠으로 이루어진 군으로부터 선택되는 가스 상태의 반응물 스트림과 산소 함유 가스의 혼합물을 유동층을 갖는 반응기내로 제공하여 말레산 무수물을 생성시키는 방법으로서,
    a) 산소 함유 가스를 반응물 가스 스트림내로 연행시키는 단계;
    b) 반응물 가스 스트림과 연행된 제 2 산소 함유 가스를 유동층과 직접 접촉하도록 공급하는 단계; 및
    c) 말레산 무수물의 생성을 위한 산소의 유효 함량을 유지시키기 위해 공급물 유입 지점에서 가스 상태의 반응물 스트림내로 충분한 산소를 연행시키도록 산소 함유 가스의 공급을 조절하는 단계를 포함하는 방법.
  7. 제 6항에 있어서, 가스 상태의 반응물 흐름이 부탄을 포함하고, 산소 함유 가스가 산소이고, 유동층 반응기가 촉매를 포함하며, 부탄 및 산소를 말레산 무수물로 전환시키기 위한 촉매를 첨가하는 단계를 더 포함함을 특징으로 하는 방법.
  8. 제 6항에 있어서, 조절 단계가 가연성 상한 이상으로 가스 상태의 반응물 스트림 및 산소의 공급을 유지시킴을 특징으로 하는 방법.
  9. 제 6항에 있어서, 조절 단계가 가연성 상한 이상으로 산소와 가스 상태의 반응물 스트림이 합쳐진 스트림을 유지시킴을 특징으로 하는 방법.
  10. 산소 함유 가스와 가스 상태의 반응물 스트림의 혼합물을 유동층 반응기내로 제공하여 무수물을 생성시키는 방법으로서,
    a) 산소 함유 가스를 반응물 가스 스트림내로 연행시키는 단계;
    b) 반응물 가스 스트림과 연행된 제 2 산소 함유 가스를 유동층 반응기와 직접 접촉하도록 공급하는 단계; 및
    c) 무수물의 생성을 위한 산소의 유효 함량을 유지시키기 위해 공급물 유입 지점에서 가스 상태의 반응물 스트림내로 충분한 산소를 연행시키도록 산소 함유 가스의 공급을 조절하는 단계를 포함하는 방법.
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