KR100886133B1 - 1차 및 2차 채널을 갖는 반응기 - Google Patents

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Abstract

개선된 반응기는 2차 채널에 의해 연결된 1차 채널을 포함한다. 1차 및 2차 채널은 1차 및 2차 채널을 유체가 통과하여 흐르도록 배향 및 치수들이 된다. 촉매는 상기 2차 채널의 내부에 코팅될 수 있다.
모노리스(monolith), 증기 개질(steam reforming), 배기 가스(exhaust gas), 채널(channel).

Description

1차 및 2차 채널을 갖는 반응기{REACTOR WITH PRIMARY AND SECONDARY CHANNELS}
관련 출원의 상호 참조
본 출원은 2004년 6월 7일에 '1차 및 2차 채널을 갖는 반응기'라는 발명의 명칭으로 출원된 미국 정식 출원 번호 제10/886237호의 출원인의 이익을 주장한다. 상기의 정식 출원은 참조문헌에 의해 여기에 통합된다.
본 발명은 촉매 반응기에 관한 것이다.
촉매 반응기는 도입구, 도출구, 반응실 및 모노리스 구조물을 포함하는 것으로 알려져 있다. 상기 모노리스 구조물은 반응실 내부에 위치되어 있고, 촉매 물질은 모노리스 구조물에 코팅되어 있다.
도 1은 선행기술에 의한 일실시형태의 반응기(100)의 단면도이다. 일실시예는 Michael Foster의 미국 특허 제 5,330,728호의 도 3에 기재되어 있다.
상기 반응기는 상기 모노리스의 1차 채널의 벽(102) 및 반응실(104)을 포함한다. 상기 1차 채널의 벽은 서로 평행하며 반응기 벽과 평행하게 되어있다. 상기 1차 채널의 벽은 1차 채널(103)을 형성한다.
상기 1차 채널의 벽은 모노리스 구조물을 형성하는데, 각 채널은 정사각단면을 갖는다.
상기 1차 채널의 벽은 촉매로 코팅되어 있다.
작동시, 반응 유체(110)는 1차 채널로 흘러, 상기 1차 채널의 벽 상의 촉매와 반응하여 빠져나간다. 특별히 다른 언급이 없는 한, 이중선 화살표는 유체 흐름을 나타낸다.
본 선행기술의 단점 중 하나는 서로 다른 1차 채널로 유입되는 유체를 혼합하기 위한 어떠한 수단도 제공하지 않는다는 것이다. 따라서 만약 어느 한 채널에 유체 흐름(122)이 빠르게 유입되면 상기 유체는 짧은 시간 동안 체류할 것이고, 그 결과 평균적인 유체보다 촉매와 덜 반응하게 될 것이다. 마찬가지로, 어느 한 채널에 느린 유체 흐름(124)이 유입되면, 평균적인 유체보다 촉매와 더 많이 반응할 것이다. 따라서 서로 다른 채널을 통과하는 유체 흐름의 차이를 보정하기 위해 반응기는 대형화되어야 할 것이다.
상기 선행기술의 또 다른 단점은 유체가 1차 채널의 하부를 통과할 때, 종종 층류(laminar flow)를 형성하는 것이다. 따라서 1차 채널 중앙의 하부를 통과하는 유체(150)는 상기 채널의 벽에 인접하여 하부를 통과하는 유체(154)보다 더 빠른 속도로 흐르고 더 짧은 시간 동안 체류할 것이다. 그러므로 1차 채널의 중앙 부근 층류 및 벽 부근에서, 층류 사이의 차이를 다른 유체 체류 시간을 보정하기 위해 반응기는 대형화되어야 할 것이다.
나아가, 본 선행기술은 모노리스 중심부에서부터 반응기 벽으로 대류열전달 할 수단이 없다.
도 2는 대안적인 선행 기술 반응기 도안(200)의 단면도이다. 본 선행기술의 실시예는 William Pfefferle의 미국 등록 특허 제5,051,241호의 도 2에 나타내었다.
상기 반응기는 1차 채널의 벽(202) 및 반응기 벽(204)을 포함한다. 상기 1차 채널의 벽은 서로 평행하고 반응기를 가로지른다. 상기 1차 채널의 벽은 1차 채널(203)을 형성한다. 상기 모든 1차 채널의 양쪽 말단부는 상기 반응기 벽에 의해 차단되어 있다.
2차 채널(206)은 도입구 유체(210)가 이를 통해 통과되도록, 상기 1차 채널벽 상에 제공된다.
1차 채널의 벽은 직조 와이어 메쉬(woven wire mesh)일 수 있는 반면, 상기 2차 채널은 상기 메쉬의 개구부이다. 촉매는 선재 메쉬를 형성하는 선재의 벽에 증착된다. 따라서 촉매는 상기 1차 채널의 벽 및 2차 채널의 벽 모두를 코팅한다.
삭제
본 선행기술의 단점 중 하나는 유체가 한 1차 채널의 벽으로부터 다음 1차 채널의 벽으로 진행할 때, 상대적인 고압강하가 일어난다는 것이다.
본 발명의 요약은 본 발명을 이해하기 위한 길잡이로서 제공된다. 이는 본 발명의 가장 포괄적인 실시형태 또는 여기에 개시된 모든 종류의 발명을 반드시 설명해야 하는 것은 아니다.
본 발명은 적어도 어느 하나의 1차 채널은 그 도입구나 도출구 중 어느 하나가 개방되고, 그 반대쪽 말단부는 차단되도록 1차 채널이 반응기 벽에 비스듬히 형성되는 촉매 기질에서 유체 반응들을 수행하기 위한 장치이다. 2차 채널은 유체가 도입구 또는 도출구가 차단되어 있는 적어도 어느 하나의 상기 1차 채널로 들어가거나 나올 수 있도록 상기 1차 채널의 벽을 관통한다.
도 1은 선행기술의 일실시예의 단면도이다.
도 2는 선행기술의 다른 실시예의 단면도이다.
도 3은 본 발명에 따른 반응기의 일실시예의 단면도이다.
도 4는 본 발명의 대안적인 실시예의 단면도이다.
도 5는 본 발명의 다른 대안적인 실시예의 단면도이다.
도 6은 본 발명의 또 다른 대안적인 실시예의 단면도이다.
도 7은 본 발명의 또 다른 대안적인 실시예의 단면도이다.
도 8은 본 발명의 또 다른 대안적인 실시예의 단면도이다.
도 9는 본 발명의 또 다른 대안적인 실시예의 단면도이다.
도 10은 본 발명의 또 다른 대안적인 실시예의 단면도이다.
도 11은 본 발명의 또 다른 대안적인 실시예의 단면도이다.
도 12는 본 발명의 또 다른 대안적인 실시예의 단면도이다.
도 13은 본 발명의 또 다른 대안적인 실시예의 단면도이다.
도 14는 2차 채널의 도면이다.
도 15는 몇몇의 대안적인 2차 채널의 도면이다.
도 16은 1차 및 2차 채널을 나타낸 본 발명의 부분 단면도이다.
도 17은 원추모양으로 주름진 층을 포함하는 본 발명의 실시예의 부분적인 투시단면도이다.
도 18은 비스듬히 기울어진 방사상의 주름진 층을 갖는 모노리스를 포함하는 본 발명의 일실시예의 부분 투시 단면 도면이다.
도 19은 차단되지는 않으나 제한되어 있는 1차 채널을 포함하는 본 발명의 일실시예의 투시도 단면이다.
도 20은 도 18의 모노리스 건조(construction)기술의 평면도이다.
도 21은 도 20의 주름진 시트(sheet) 형성기술의 평면도이다.
도 22는 2차 채널을 통과하는 유체의 흐름을 나타내는 모노리스의 일부분의 종단면이다.
도 23은 도 20에 사용된 주름진 시트의 평면도이다.
발명의 실시 형태
하기 상세한 설명은 본 발명의 다양하고 바람직한 실시형태 및 특징들을 나타낸다. 이 바람직한 실시형태 및 특징들에 의해 본 발명이 제한되는 것은 아니 다.
도 3은 본 발명의 일실시형태(300)의 종단면을 나타낸 것이다. 일실시형태(300)는 반응기 벽(304) 및 모노리스 촉매 지지체(301)를 포함한다. 상기 모노리스 촉매 지지체는 1차 채널(306)을 형성하는 1차 채널의 벽(302)을 포함한다. 상기 1차 채널의 벽은 적어도 어느 하나의 1차 채널(307)은 상기 반응기 벽(304)들에 의해 한쪽 말단부가 차단되도록 상기 반응기 벽에 0°이상 90°이하의 각(312)으로 경사져 있다. 상기 적어도 어느 하나의 1차 채널(307)의 다른 한쪽 말단부는 개방되어 있다. 1차 채널의 말단부를 차단하는데에 플러그(plug)와 같은 다른 통상적인 수단을 사용할 수 있다.
상기 1차 채널의 벽은 2차 채널(308)을 포함한다. 상기 2차 채널은 상기 모노리스로 유입되는 적어도 일부분(350)의 유체(310)가 어느 하나의 1차 채널에서 인접한 1차 채널로 흐르도록 한다.
촉매는 상기 2차 채널의 벽에 코팅되어 있다. 따라서, 모노리스내 반응의 상당량이 2차 채널 내부에서 일어난다. 상기 1차 채널의 벽 또한 촉매로 코팅될 수 있다.
적합한 도입구 유체는 내연기관으로부터 배기 가스를 포함한다. 적합한 촉매는 백금족 금속을 포함하는 귀금속 금속 촉매를 포함한다. 모노리스에 적합한 재료는 알루미나 또는 근청석(cordierite)과 같은 세라믹류, 및 스테인리스 스틸과 같은 금속류를 포함한다.
적합한 도입구 유체는 또한 증기 개질에 의해 수소를 생산하는데 사용되는 물과 천연가스의 혼합물을 포함할 수 있다. 알려진 촉매, 구조재료, 운전 온도 및 압력은 증기 개질에 사용될 수 있다.
설명
본 설명이 개시되지 않을지라도, 상기 1차 채널의 벽의 한쪽 면부터 다른 1차 채널벽으로의 압력차가 존재하는 상기 1차 채널 내부에서 2차 채널에 의해 연결된 1차 채널의 결합은 모노리스로 들어가는 유체(310)의 적어도 일부분(350)이 한 1차 채널에서 인접한 1차 채널로 우선적으로 흐르게 한다. 상기 유체의 교류는 1차 채널의 벽을 따라 경계층을 무너뜨려 고체-유체 반응을 증가시키며, 상기 1차 채널 내에서 잘 혼합된 유체를 생성시킨다. 상기 혼합은 반응기에서 유체의 체류시간의 분포를 균일화시켜, 반응기의 효율을 증가시킨다. 2차 채널로부터 반응기 벽로의 유체의 분사 충돌은 반응기 벽에서 열 전달을 증가시킨다.
잘 혼합된 유체흐름이 상대적으로 짧은 2차 채널을 통과할 때, 그 지점에서 촉매와의 반응속도는 경계층이 상대적으로 얇아지기 때문에 더 증가한다. 상기 2차 채널은 플러그 흐름 반응기(plug flow reactor)로서 필수적으로 작용한다.
도입구 유체들이 잘 혼합된 1차 채널에서부터 다른 채널로 우선적으로 흐를 때, 대응하는 2차 채널의 촉매와의 반응이 더욱 효율적이다. 상기 시스템은 일련의 교대 플러그 흐름 반응기(alternating plug flow reactor) 및 교반 반응기로서(well-stirred reactor)로서 작용한다.
상기 1차 채널 말단부 중 적어도 수 개를 개방한 상태를 유지함으로써, 상기 반응기를 통한 흐름의 압력강하는 최소한으로 유지된다.
반응기 벽으로부터 또는 반응기 벽으로부터의 유체 흐름을 우선적으로 향하게 함으로써, 상기 벽에서의 열전달은 증가한다. 이러한 더 많은 열전달은, 흡열반응을 더 뜨겁게, 발열반응을 더 차갑게 유지하게 한다. 반응기 내의 온도를 더욱 균일하게 하면 촉매의 선택도가 증가한다.
대안적인 실시형태
도 4는 대안적인 실시형태(400)의 횡단면도를 나타낸다. 적어도 어느 하나의 1차 채널(406)은 상기 반응기의 도입구(402) 및 도출구(404)에 모두 개방되어있다.
도 5는 대안적인 실시예(500)의 횡단면도를 나타낸다. 적어도 어느 하나의 1차 채널(506)은 상기 반응기의 도입구(502) 또는 반응기의 도출구(504)에 개방되어 있다. 추가적으로 적어도 어느 하나의 1차 채널(508)은 양 말단부가 모두 차단되어있다.
도 6은 대안적인 실시형태(600)의 횡단면을 나타낸다. 적어도 어느 하나의 1차 채널(606)은 상기 반응기 벽의 일부분(604)에 대하여 0°이상 90°이하로 기울어져 있다.
도 7은 대안적인 실시형태(700)의 횡단면도를 나타낸다. 적어도 어느 하나의 1차 채널(706)은 1차 채널의 벽(704)에 대하여 기울어져 있는 어느 반응기 벽의 일부분(702)에 의해 차단되어 있다. 상기 경사각은 90°일 수 있다.
도 8은 대안적인 실시형태(800)의 횡단면도를 나타낸다. 상기 모노리스의 적어도 도입구면(802) 또는 도출구면(806)은 어느 반응기 벽의 일부분(804)에 대해 90°이외의 각으로 경사져 있다.
도 9는 대안적인 실시형태(900)의 횡단면도를 나타낸다. 모든 1차 채널(902)은 도입구와 도출구 양쪽 모두 개방되어있고, 반응기 벽(904)에 평행하지 않으며 도입구면(912) 또는 도출구면(914)에 수직이 아니다.
도 10은 대안적인 실시형태(1000)의 횡단면도를 나타낸다. 상기 반응기 벽의 일부분(1002)은 반응기 벽의 다른 일부분(1004)과 평행하지 않다.
도 11은 대안적인 실시형태(1100)의 횡단면도를 나타낸다. 상기 반응기 벽(1102)은 원뿔형태를 갖는다.
도 12는 대안적인 실시형태(1200)의 횡단면도를 나타낸다. 1차 채널(1206)은 반응기 벽(1204)에 평행하다. 상기 모노리스 면(1202)은 상기 반응기 벽(1204) 및 상기 반응기 축(1210)에 대하여 90°이외의 각으로 경사져있다. 상기 반응기 축(1210)은 적어도 어느 하나의 1차 채널 축(1212)과 평행하다. 상기 반응기의 축은 상기 1차 채널의 모든 축과 평행할 수 있다.
도 13은 대안적인 실시형태(1300)의 횡단면도를 나타낸다. 모든 1차 채널(1302)들의 양 말단은 반응기 벽(1304)에 의해 차단되어 있다. 반응기 벽(1304)은 상기 1차 채널의 벽에 수직 하지 않고, 그 내부에 만곡부를 갖는다.
2차 채널
도 14는 어느 2차 채널의 실시형태(1400)를 나타낸다. 도 14A는 상기 2차 채널의 평면도를 나타낸다. 도 14B는 상기 2차 채널의 단면도를 나타낸다.
도 14A를 참조하면, 상기 2차 채널은 어느 1차 채널의 벽(1408)내 최대 폭(W)을 갖는 원통형 구멍이다. 상기 구멍의 내부는 촉매(1406)로 코팅되어 있다. 상기 1차 채널의 벽의 부분들 또한 촉매로 코팅되어 있다.
도 14B를 참조하면, 상기 구멍의 길이 T는 상기 1차 채널의 벽 두께와 같다.
상기 구멍의 폭 (W)은 1차 채널의 벽(1408) 두께 T의 두 배 이하인 것이 바람직하다. 이러한 방법으로, 상기 구멍의 형성은 1차 채널의 벽 및 2차 채널의 벽의 면적을 합한 표면적의 순수한 증가를 가져온다. 만약 1차 채널 및 2차 채널의 벽이 모두 촉매로 코팅되어있다면, 상기 1차 채널의 벽 두께(Th)의 두 배 이하인 폭(W)을 갖는 구멍을 추가하는 것은 모노리스의 단위 부피당 더 넓은 촉매 표면적을 갖게 할 것이다.
상기 구멍은 일정 각도로 직선 또는 구불구불한 형태로 관통할 수 있다. 본 명세서에서 사용되는 바와 같이, 2차 채널의 굴곡도(tortuosity)는 상기 1차 채널의 두께에 대한 구멍 길이의 비로 정의된다. 상기 1차 채널의 벽에 수직한 직선 구멍의 굴곡도는 1이다. 소결된 금속 또는 세라믹 분말의 공극률 또는 다공성 발포체의 공극률은 5 이상일 수 있다.
적합한 굴곡도는 2 이하이다. 저굴곡도는 상기 2차 채널을 통해 흐르는 유체 흐름의 압력강하를 최소화하기 때문에 바람직하다. 추가적으로 더 작은 구멍은 경계층 발달을 위해 더 작은 길이를 가지므로 모노리스로부터 및 모노리스로의 물질전달 및 열전달이 증가하고 촉매와의 반응 속도를 높인다.
도 15는 2차 채널의 대안적인 설계들을 나타낸다.
도 15A는 1차 채널의 벽을 드릴로 관통시킨 구멍의 평면도(1502) 및 단면도(1504)를 나타낸다. 상기 구멍은 기계식 천공법(drilling), 식각(etching) 및 레이저 천공법을 포함한 상용화된 방법들에 제작될 수 있다.
도 15B는 1차 채널의 벽에 펀칭(punching)으로 관통시킨 구멍의 평면도(1512) 및 단면도(1514)를 나타낸다. 상기 펀칭은 구멍 주위로 돌출된 부분(1516)을 생성한다. 상기 돌출된 부분은 상기 구멍의 주어진 직경에 더 큰 2차 채널 표면적을 생성한다는 사실 때문에 바람직하다.
도 15C는 1차 채널의 벽내 슬릿의 평면도(1522) 및 단면도(1524)를 나타낸다. 상기 슬릿은 스탬핑(stamping)과 같은 종래의 방법에 의해 형성될 수 있다. 상기 슬릿은 최대폭 (W);(1526)과 수력직경(hydraulic diameter, d2, 1528)에 의해 특징지워진다.
본 명세서에서 사용된 바와 같이, 개구부의 수력 직경은 개구부의 경계선에 의해 나눠지는 개구부의 개구 면적의 4배와 같다. 도 15C 및 도 15D에서 점선원은 상기 나타낸 개구부에 대하여 동일 수력 직경이 얼마나 큰 원형구멍이 될 것인지 나타낸다. 상기 점선원들은 본 발명의 일부분을 형성하지 않는다.
도 15D는 1차 채널에서 십자형 구멍의 평면도(1532) 및 단면도(1534)를 나타낸다. 상기 십자구멍은 펀치와 같은 종래의 방법에 의해 형성될 수 있다. 상기 십자구멍은 최대 폭 (W);(1536)과 수력직경 (d2);(1538)에 의해 특징지어진다.
도 16은 반응기, 1차 채널 및 상기 1차 채널의 벽내에 포함되어 있는 2차 채널의 상관 관계의 일반적인 상세도를 나타낸다. 벌집 모양 모노리스(1600)는 반응기(1604)에 위치한다. 상기 반응기는 원통형 단면을 갖는다. 상기 모노리스는 1차 채널(1606)을 포함한다. 하나의 1차 채널만을 나타내었다. 다른 1차 채널은 상기 나타낸 1차 채널에 인접하게 놓여있고, 그와 평행하다. 상기 1차 채널은 상기 반응기의 단면을 채운다.
1차 채널(1606)은 축(1610)을 갖는다. 상기 축은 상기 반응기의 축(1612)에 대하여 각 θ로 기울어져 있다.
도 16에 나타내는 1차 채널은 상기 1차 채널의 내부에서 상기 2차 채널이 끝나는 것을 나타내기 위해 부분 단면 형태(mode)로 나타내었다.
반응기 설계 조건
반응기의 지정 외장 규격에 대하여, 본 발명은 최소 반응기 압력 강하를 달성하거나 상대적으로 더 큰 반응기 압력강하에서 강화된 혼합 및 열전달을 달성시키기위한 설계를 제공한다. 반응기에서 낮은 압력강하를 달성하기 위한 하기식에 적합한 설계는 하기식에 의해 제공된다.
Figure 112007011495652-pct00001
여기서 θ은 반응기 축에 대한 1차 채널 축의 경사각이다. P는 2차 채널에 의해 구멍이 관통된 1차 채널의 벽의 비율이다. GSA는 상기 1차 채널의 벽이 뚫리지 않았을 때, 1차 채널의 벽의 표면적이다. d1은 상기 1차 채널의 수력 직경이다. d2는 상기 2차 채널의 수력 직경이다. K1은 0.2 내지 2.0 사이 값을 갖는 상수이다. K1은 0.5 이상 10 이하인 것이 바람직하다. K1은 약 2인 것이 더욱 바람직하다. τ는 상기 2차 채널의 굴곡도이다. T는 상기 1차 채널의 벽 두께이다.
유체와 반응기 벽 사이에 열 전달을 강화하기 위한, 적합한 설계 조건은 하기식에 의해 제공된다.
Figure 112007011495652-pct00002
여기서 K2는 0.01 이상 1.5 이하의 상수이다. K2는 0.05 이상 0.5 이하인 것이 바람직하다. K2는 약 0.2인 것이 바람직하다. 표 1은 θ를 계산하기 위한 이 들 식의 용도를 나타내었다. 실시예 1 및 5에 관한 데이터를 표 1에 나타내었다.
변수 정의 실시예 1 모노리스 상부 실시예1 모노리스 하부 실시예 5
d1 1차 채널 수력 직경 5.4mm 17.2mm 2.4mm
d2 2차 채널 수력 직경 134 미크론 3.45mm 27 미크론
K 승수(Multifiplier) K1=2 K2=0.2 K1=2
τ 2차 채널의 굴곡도 1 1 1
P 2차 채널에 의해 관통 또는 개방된 1차 채널의 비율 0.14 0.23 0.12
T 1차 채널의 두께 329 미크론 4.0 mm 81 미크론
θ 반응기 축에 대한 1차 채널 축의 입사각 25° 55° 23°
GSA 관통되지 않은 1차 채널벽의 기하 표면적 734 m2/m3 232 m2/m3 1648 m2/m3
<실시예 1>
실시예 반응기는 상부 모노리스와 상기 하부 모노리스를 포함하는 증기 개질 촉매 반응기를 포함한다. 각 모노리스는 도 17에 나타낸 모노리스와 유사하게 설계되었으며, 중앙 컬럼(1720) 또는 스페이서(1726)는 제외된다. (도 17의 모노리스의 더욱 상세한 설명은 하기 실시예 2 참조)
상기 모노리스들는 철망(wire cloth)으로 제작된다. 상기 선재는 스테인리스 스틸 또는 증기 개질에 사용하기에 적합한 다른 재료로 만들어진다. 선재철망의 조각들은 시누소이달 패턴(sinusoidal pattern)으로 주름져있다. 도 17에 나타낸 바와 유사하게, 매끄럽고 주름진 코팅된 철망은 엇갈려 층상으로 적층되고, 원뿔대(frusta cones)내에서 도출구를 따라 한점에 모이면서 형성된다. 상기 매끄러운 원뿔들은 그들의 꼭지점으로 부터 상기 반응기 벽으로 확장된다. 주름진 원뿔대는 상기 반응기 벽으로부터 반응기 축에서 약 5 mm 떨어진 거리까지 확장되고, 반응기 벽과 동일 평면이 되도록 다듬어진다. 상기 원뿔의 꼭지점은 상기 반응기의 출구를 향한다.
상기 반응기 벽은 원형 단면의 관이다. 재료는 증기 개질에 적합하다고 알려진 고온 금속 합금이다. 상기 반응기의 내경은 100 mm이고, 외경은 120mm이며 길이는 12 m이다.
상부 모노리스는 230 미크론의 선재를 사용한다. 철망의 날실과 씨실의 간격은 1cm 당 28 와이어(wires)이다. 증기 개질에 적합한 촉매는 상기 철망과 평행한 철선재들의 일면에 약 50 미크론으로 코팅하고, 철망 표면과 수직인 선재의 옆면에는 5 미크론 미만으로 코팅하는 것과 같이 열분사함으로써 철망에 증착된다. 상기 철망 표면의 약 14%는 개방되어있다. 상기 철망 두께 및 2차 채널 길이는 대략 330 미크론이 되도록 고려된다. 상기 2차 채널은 대략 134 미크론의 수력 직경을 갖는다.
상기 상부 모노리스는 1차 및 2차 채널의 총 면적이 1,500 m2/m3 이 되도록 설계된다. θ는 상기 증기 개질기의 상부를 통한 압력강하가 최소가 되도록 선택된다. 상부 모노리스는 최고점과 최저점의 높이 차가 4.5 mm이고 파장이 4.5 mm인 시누소이달 형태의 주름을 갖는다. 상기 1차 채널 수력 직경은 5.4 mm이다. 상기 1차 채널의 GSA는 대략 734 m2/m3이다. K1이 2이고 굴곡도가 1인 밸브를 사용하면, 상기 반응기 축에 대한 원뿔대의 각도 θ는 25°이다.
하부 모노리스는 2차 채널을 따라 유속을 증가시키고 2차 채널로부터 나오는 분사(jet)을 반응기 벽을 향하게 함으로써 반응기 벽의 분사 충돌 냉각(jet impingement cooling)을 제공하기 위해 설계된다. 상기 1차 및 2차 채널의 총 표면적은 370m2/m3이 되도록 설계된다.
상기 하부 모노리스는 3.8 mm직경의 선재를 사용한다. 상기 철망의 날실과 씨실의 간격은 모두 1 cm당 1.4 와이어이다. 증기 개질에 적합한 촉매는 상기 철망과 평행한 선재들의 일면에 약 100 미크론으로 코팅하고, 철망 표면과 수직인 선재의 일면에는 5 미크론 이하로 코팅하는 것과 같이 열분사 함으로써 철망에 증착된다. 상기 철망 표면적의 약 23%는 개방되어있다. 상기 철망 두께 및 2차 채널 길이는 대략 4.0 mm가 되도록 고려된다. 상기 2차 채널은 대략 3.45 mm의 수력 직경을 갖는다.
상기 하부 모노리스는 시누소이달 형태의 주름을 갖는 얇은 시트를 포함한다. 상기 주름은 최고점과 최저점의 높이 차가 10 mm이고 파장이 25 mm이다. 상기 1차 채널 수력직경은 17.2 mm이다. 상기 1차 채널의 GSA는 대략 232 m2/m3이다. K2가 0.2이고 굴곡도가 1인 밸브를 사용하면, 상기 반응기 축에 대한 상기 원뿔 각도 θ는 55°이다. 2차 채널로부터 나오고, 반응기 벽에 충돌하는 분사는 상기 1차 채널을 따라 흐르는 유속보다 5배 높은 초기 속도 갖는다. 초기 분사 수력 직경은 3.45 mm이고, 상기 분사는 대략적으로 10 mm을 평균으로 하는 중앙과 중앙간의 간격에서 상기 반응기 벽에 충돌하기 위해 0 mm이상 10 mm이하로 분출된다.
운전시, 상기 반응기 벽의 외부는 연소에 의해 가열된다. 연소공기에 최소 35 부피%의 산소가 농축됨으로써 상기 벽 외부로의 열전달은 증가된다. 연소 산화제는 100 부피%의 높은 산소 함량을 가질 수 있다. 연료는 메탄 또는 다른 탄화수소일 수 있다.
공기에 비해 높은 산화제의 산소 함량은 반응기가 위치되어 있는 연소실 내부에서 연소 생성물들이 더 높은 복사 불꽃 온도 및 더 긴 체류 시간을 생성하게 함으로써 공기에 비해 열전달을 증가시킨다. 다중 반응기들은 같은 동일한 연소실 내에 위치할 수 있다.
상기 연소실은 1기압 이상의 압력일 수 있다.
<실시예 2>
도 17은 본 발명의 실시예 2(1700)의 종단 및 횡단면을 나타낸다. 상기 실시예는 촉매 변환기이고, 도입구(1750), 도출구(1752), 모노리스 기질(1760) 및 원통형 반응기 벽(1708)을 갖는다. 모노리스 기질(1760)은 주름진 시트(1704)와 매끄러운 시트(1702)의 교대로 구성된다. 상기 교차된 시트들은 매끄러운 시트와 주름진 시트들이 교차되어 쌓인 원뿔형태가 될 수도 있고, 반응기 축에 비스듬한 각으로 끼워진 매끄러운 시트와 주름진 시트들이 나선형태가 될 수 있다. 매끄러운 시트 및 주름진 시트 사이의 공간은 1차 채널(1706)을 결정한다.
상기 매끄러운 시트 및 주름진 시트는 변환기 축(1762)에 경사져있다. 따라서 적어도 어느 하나의 1차 채널(1716)은 반응기 벽(1708)에 의해 한쪽 말단부가 차단되어 있다.
실시예(1700)는 선택적으로 중앙 칼럼(1720)을 더 포함한다. 중앙 칼럼(1720)은 중앙 로드(central rod);(1724) 및 원뿔대 스페이서(1726)를 포함한다. 상기 스페이서는 유체 흐름(1780)에 의해 부과되는 축력에 대항하는 모노리스를 받쳐주기 위해 매끄러운 시트에 삽입한다. 상기 주름진 시트는 스페이서에 삽입하지 않는다.
상기 매끄러운 시트 및 주름진 시트들은 모두 2차 채널(미도시)을 제공하기 위해 구멍이 관통된다. 상기 구멍은 원형이고 구경은 20 ~ 30 미크론을 갖는다.
상기 매끄러운 시트 및 주름진 시트들은 금속 호일(foil)로 형성된다. 상기 시트는 촉매로 코팅되어 있다.
상기 주름진 시트들은 중심 로드로부터 거리에 따라 증가하는 주름진 파장을 갖는다. 상기 파장은 중앙 로드로부터 거리에 비례적으로 보다는 적게 증가한다.
대안적인 실시형태에서 중앙 컬럼(central column, 1720)이 없다. 상기 매끄러운 시트들은 반응기 축으로 모인다. 반응기 축에서 상기 주름진 시트들은 개방된다.
상기 반응기는 도입구(1750) 또는 도출구(1752)로 유입되는 유체와 운전한다.
상기 반응기는 반응기 벽에 고정되고, 상기 모노리스를 제 위치에 고정하는 통(basket)을 포함할 수 있다.
<실시예 3>
도 18은 대안적인 실시예 반응기(1800)의 종단 및 횡단면을 나타낸다. 상기 반응기는 도입구(1850), 도출구(1852), 원형 반응기 벽(1808) 및 모노리스(1810)를 포함한다. 상기 모노리스는 매끄러운 시트(1802) 및 주름진 시트(1804)를 교대하는 것을 포함한다. 상기 매끄러운 시트 및 주름진 시트 각 부분은 명확성을 위해 굵은선으로 나타낸다. 상기 굵은 표시는 본 발명의 일부를 형성하지 않는다. 시트의 층들은 반경 방향으로 배치되고, 축의 중심(central core);( 1806)에서 또는 그 주위에서 만난다. 시트 사이의 스페이스가 상기 1차 채널이다.
빈 관(conduit);(1840)은 모노리스 중앙에 존재할 수 있다. 상기 빈 관은 '추가적 특징' 부분에서 더 자세히 논의할 것이다.
상기 1차 채널은 상기 반응기 벽에 대해서 가울어져 있어 1차 채널 중 적어도 일부의 채널이 한쪽 말단부가 차단되어있고 다른 한쪽 말단부는 개방되어 있는다. 1차 채널과 반응기벽 축(1806) 경사각은 약 30°이다. 상기 기울기는 0°이상 90°이하일 수 있다.
매끄러운 시트 및 주름진 시트 모두 2차 채널(미도시)을 형성하기 위해 약 30 미크론 구경으로 관통된다. 개방된 1차 채널의 벽의 면적비는 30% 이다.
도 20은 상기 실시예의 모노리스가 형성되는 방법을 더욱 상세히 제공한다. 도 20A에서, 매끄러운 시트(2002)는 주름진 시트(2004) 옆에 위치되고, 적층 금속박 조립체(leaf assembly)(2000)을 형성하기 위해 만곡선(2006)에 기울어진 각도에서 주름진 모양으로 함께 만곡선(2006)을 따라 구부러진다. 도 20B에서, 첫 번째 금속박 조립체(2012)는 적층 금속박 조립체(2010)를 형성하기 위해 두 번째 금속박 조립체(2014) 내부에 위치한다. 추가적인 박막 조립체는 포개지는 금속박 조립체가 다 채워질 때까지, 포개진 금속박 조립체에 추가한다. 모든 포개진 조립체의 주어진 쪽에서의 주름은 서로 평행 한다.
관통되지 않은 매끄러운 기질의 단일 시트(미도시)는 포개진 각각의 박막 조립체의 중앙에 삽입될 수 있다. 이것은 반대로 기울어진 주름진 시트를 분리한다. 상기 단일 관통되지 않은 시트는 적층 금속박 조립체로 단단하게 하기위한 다른 시트보다 더 두껍게 될 수 있다. 상기 관통되지 않은 시트는 촉매와 촉매지지체 물질로 코팅될 수 있다.
몇몇의 적층 금속박 조립체는 모노리스를 형성하기 위해 만곡선(2006)과 나란히 접합된다. 만곡선(2006)은 상기 반응기 축(1806)에 따라 혹은 상기 중앙의 빈 관(1840) 옆에 이어진다(도 18 참조).
시트와 조립체 모두 납땜으로 서로 또는 반응기에 접합될 수 있다. 상기 납땜물질은 형성하기 전의 시트물질과 조합체에 코팅될 수 있다.
도 21은 주름진 시트가 형성되는 방법을 보여준다. 도 21A는 아코디언 모양으로 첫 번째 접혀진 시트 물질(2100)을 보여준다. 도 21B는 시트가 부분적으로 펴진 최종형태의 시트를 보여준다. 도 21C는 최종형태로 완전히 펴진 시트를 나타낸다.
도 23은 도 21C와 유사한 주름진 시트(2300)의 평면도이다. 상기 시트는 메쉬 물질로 형성되어 수많은 2차 채널(2306)을 형성한다. 상기 1차 채널(2308)들의 축(2304)은 만곡선(2302)에 대한 각도가 θ이다. 상기 반응기 벽에서 1차 채널의 최대 폭은 (W)이다.
2차 채널은 상기 시트에 형성될 수 있고, 촉매는 매끄러운 형태 및 주름진 형태로 들어가서 시트가 형성되기 전에 2차 채널에 위치할 수 있다. 촉매 지지체로 코팅된 기질은 슬러리 담금법, 열방사 혹은 다른 종래의 방법으로 제조될 수 있다.
상기 모노리스와 상기 반응기 벽은 스테인리스 스틸 같은 고온 금속 합금으로 만들어질 수 있다.
상기 모노리스는 압출 성형될 수 있다. 모노리스는 근청석(cordierite) 또는 알루미나 같은 세라믹으로 제조될 수 있다.
도 22는 상기 반응기 축에 대해 상기 1차 채널의 기울기는 상기 2차 채널을 통과하여 단일 방향으로 유체를 흐르게 하는 방법을 나타낸다. 도 22는 반응기(1800)(도 18참조)와 비슷한 반응기의 종단면의 작은 부분(2200)이다. 상기 반응기는 매끄러운 시트(2212) 및 가파른 각의 주름진 시트(2210)로 구성된다. 전체적인 흐름 방향은 2202이다. 상기 반응기 축에 대한 1차 채널의 앵글링(angling) 하나의 1차 채널(2222)에서 인접한 1차 채널(2224)로 진행하는 2차 채널 흐름을 적어도 부분적으로 야기한다. 상기 2차 채널에 단지 촉매만 존재하는 반응기들을 위해, 상기 처리된 유체는 2차 채널 내 플러그 흐름과 1차 채널 내 혼합으로 촉매와 연속적인 반응을 한다. 따라서, 상기 반응기는 플러그 흐름 반응기와 잘 혼합하는 믹서를 연속적으로 교차되게 설계할 수 있다. 유체의 주어진 부분을 통과하는 1차 채널의 수는 상기 유체가 통과하는 추가 혼합 반응 단계 수에 따라 고려될 수 있다.
<실시예 4>
도 19는 본 발명의 대안적인 실시예(1900)의 투시도이다. 상기 실시예 4(1900)는 점점 가늘어지는 주름진 시트(1910) 및 매끄러운 시트(1912)의 교차된 층을 포함하고 있다. 1차 채널은 시트 간의 공간에 의해 형성된다. 2차 채널(미도시)은 매끄러운 시트(1912) 및 주름진 시트(1910)를 양쪽 모두를 관통시켜 제조된다. 2차 채널은 또한 주름진 시트만 또는 매끄러운 시트만을 관통시켜 형성될 수 있다.
상기 주름진 시트만 또는 매끄러운 시트는 명확성을 위해 도 19에서 보여준다.
상기 실시예에서, 상기 2차 채널을 통과하는 흐름은 몇몇의 1차 채널의 상대적으로 큰 도입구(1902)와 같은 채널에서 상대적으로 작은 도출구(1904)로 인해 생겨난다. 따라서 상기 1차 채널은 횡단면적에 단조 감소한다.
상기 2차 채널을 통과하는 흐름은 큰 도입구와 작은 도출구를 갖는 1차 채널에 인접한 1채널의 상대적으로 작은 도입구(1906)와 상대적으로 큰 도출구(1908)가 합쳐짐에 따라 더 빨라진다. 따라서, 상기 1차 채널은 횡단면적에 단조로 증가한다.
효과가 있는 실시예가 되기 위해, 한 말단부를 완전히 차단된 1차 채널은 필요가 없다. 1차 채널이 모인 말단부가 차단된 실시형태(1900)에서, 본 발명은 디젤 엔진 배기 후처리를 위한 촉매 변환기와 같은 미립자 트랩으로서 매우 유용하다. 상기 말단부는 다공성 또는 비다공성 물질 또는 1차 채널이 모이는 말단부의 면적이 '0'이 되는 것에 의해 차단된다.
<실시예 5>
촉매 변환기는 도 18에서 나타낸 실시형태에 따라 제조된다. 상기 촉매 변환기는 일산화탄소, 탄화수소 및 질소 화합물(NOX)을 포함하는 내연기관 배기 가스를 처리하는데 적합하다.
상기 1차 채널의 벽은 날실과 씨실의 간격은 모두 1 cm 당 130 와이어가 있는 51 미크론 직경을 가지는 스테인리스 스틸 철망으로 구성되어 있다. 상기 촉매 및 결합된 지지체는 내연기관 배기가스 후처리에 적합하다. 상기 촉매지지대는 상기 철망과 평행한 선재들의 일면에 약 15 미크론으로 코팅하고, 망 표면과 수직인 선재의 일면에는 5 미크론 미만으로 코팅하는 것과 같이 열분사함으로써 철망에 층착된다. 상기 철망 면적의 12%는 개방되어있다. 상기 철망 두께 및 2차 채널 길이는 대략 81 미크론이 되도록 고려된다. 상기 2차 채널은 대략 27 미크론의 수력 직경을 갖는다.
철망의 일부조각들은 시누소이달 형태로 주름잡히게된다. 코팅된 매끄러운 철망 및 주름 잡힌 철망은 교대로 적층되고 60°로 쌓여 각각 포개진 박막 조립체에 형성된다. 상기 반응기 벽은 내부 구경 125 mm 및 길이 125 mm를 가지는 매끄러운 단면의 관이다.
상기 반응기는 압력강하를 최소화하기 위해, 3,700 m2/m3의 1차 및 2차 채널 총면적을 제공하도록 설계되었다. 반응기 벽에서 주름의 최고점까지의 최대 높이 차는 2 mm이고, 주름폭은 2 mm이다. 2차 채널이 없는 상기 1차 채널의 GSA는 대략 1,650 m2/m3 이고, 평균 1차 채널의 수력 직경은 약 2.4 mm이다. K1이 2이고 굴곡도가 1인 밸브를 사용하면, 상기 반응기 축에 대한 주름진 시트의 각도는 23°이다.
여섯 개의 포개진 박막 조립체는 중심에서 각각의 단일 고체 시트에 형성된다. 상기 단일 고체 시트는 촉매 지지체를 15 미크론으로 코팅을 포함하여 80 미크론의 두께를 가진다.
포개진 박막 조립체의 인접한 면은 1차 채널에 평행하다.
상기 6개 포개진 박막 조립체는 모노리스를 형성하기 위해 일반적으로 만곡선에 나란히 결합된다. 상기 모노리스는 변환기 벽 내부에서 압축으로 맞춰지기 때문에 약간 휘어지거나 회전하게 된다. 상기 모노리스는 상기 반응기 단면을 채운다.
개방된 반응기 횡단면적의 일부 면적은, 여기서 "개방면적" 또는 OFA라고 언급하는, 약 95% 이다.
미세하게 쪼개진 귀금속 촉매는 상용화된 방법으로 촉매지지대에 도포한다. 내연기관으로부터 배기 가스는 상기 반응기를 통과한다. 상기 배기가스에 포함된 탄화수도, 질소 산화물 및 일산화탄소는 이산화탄소, 질소 및 물로 변환된다.
<실시예 6>
반응기는 2차 채널을 뚫기 위해 80 미크론 두께의 고체 시트에 구멍을 관통시키는 것을 제외하고는 실시 예 5의 반응기와 유사하게 설계되었다. 여기서 구멍은 말단에 10 미크론 길이의 매끄러운 금속 시트에 있다.
<실시예 7>
실시예 5의 반응기는 자동차 배기에 우회 밸브로 결합되어 있다. 상기 우회밸브는 유입가스로 우회관을 통해 상기 모노리스의 중간부분으로 전환시킨다. 상기 우회는 상기 모노리스의 도입구 온도가 특정 최대 문턱에 도달할 때, 모노리스의 시작 부분을 우회하도록 하면서 활성화된다. 대안적으로 상기 우회는 자동차가 출발 후 다음 소정의 시간 후에 활성화될 수 있다.
열교환기 같은 냉각수단은 배기 가스가 상기 모노리스의 중간 부분에 들어가기 전에 배기 가스를 냉각하는 우회관에 설치될 수 있다. 이와 같이 상기 모노리스의 온도는 촉매 또는 기질(substrate)의 소결 온도와 같은 특정 문턱 이하로 유지된다.
반응기와 우회관의 유사한 결합은 상기 반응기의 길이보다 작거나 같은 반응기의 폭의 비율로 설계될 수 있다.
상기 반응기는 상기 우회관이 상기 모노리스와 적어도 나머지 어느 하나의 구조물 사이에 가스를 유도하는 우회관에 촉매를 포함하는 적어도 어느 하나의 구조체를 포함할 수 있다. 상기 구조물은 본 발명에 따른 모노리스가 될 수 있다. 또한 상기 구조물은 촉매 비드(beads)의 담체가 될 수 있다.
상기 구조물은 Pfeffle의 미국등록특허 5,051,241에 기재되어 있고, 상기 참 고문헌에 포함된 마이크로리스이다. 상기 반응기는 마이크로리스를 우회하는 우회관, 우회밸브를 포함하고 유체가 본 발명의 모노리스를 직접적으로 통과하게 할 것이다.
<실시예 8>
상기 반응기는 모노리스에 촉매가 없는 것을 제외하고 실시예 5에 따라 설계된다. 상기 반응기는 가운데로 흐르는 유체에 효율적이고 균일하게 가열을 하고 있다. 대안적으로, 반응기 내 유체는 주위 분위기보다 더 높은 온도를 갖게 되어, 상기 반응기는 유체를 냉각시키도록 유지한다.
추가적인 특징
본 발명은 유용한 효과를 생성하기 위해 몇 가지 방법으로 수정되었다.
일실시형태에서, 상기 2차 채널은 처리된 유체의 흐름이 여러 곳에서 반응기 벽으로부터 떠나거나 반응기 벽으로 향하게 되는 1차 채널의 벽에 불균일하게 분산될 수 있다. 예를 들면, 한 개의 관에 다중관 증기 개질기, 반응기 관의 소정의 면들은 연소 원료와 만나게 되어 다른 면에 비해 더 높은 열 유동성을 갖게 된다. 경사진 1차 채널과 결합된 2차 채널은 다른 나머지 면보다 높은 열 유동성이 있는 반응기의 면으로 상기 흐름이 향하도록 설계될 수 있다. 따라서 높은 열 유동을 갖는 반응기의 면의 열전달계수는 상대적으로 나머지 한쪽 면보다 더 높게 만들어질 수 있다.
나머지 실시형태에서, 상기 1차 및 2차 채널의 결합은 교환기 내에서 나선형 또는 다른 원하는 경로로 처리된 유체 흐름으로 설계될 수 있다.
상기 2차 채널의 분포는 처리된 유체가 교대로 반응기 벽으로부터 떠나거나 향하도록 흐르는 것에 의해 조절되었다. 예를 들면, 특별히 다른 언급이 없는 한, 도 17을 참조하여, 주름진 시트(1704) 또는 매끄러운 시트(1702) 중 적어도 둘 중 어느 하나의 첫 번째 열은 반응기 벽(1708)주위 2차 채널의 더 높은 밀도를 갖고 흐를 때 상대적으로 낮은 저항을 갖게 될 것이다. 따라서, 상기 적어도 매끄러운 시트 또는 주름진 시트 중 둘 중 적어도 하나에 영향을 미칠 때, 반응기에서 처리된 유체의 상대적으로 큰 비율은 상기 반응기 벽 근처로 흐르게 될 것이다.
유사하게, 적어도 주름진 시트(1704) 또는 매끄러운 시트(1702) 중 어느 하나의 두 번째 열은 상기 변환기 축 주위 2차 채널(1702)의 더 큰 밀도를 갖는 흐름에 상대적으로 낮은 저항을 갖게 될 것이다. 따라서, 상기 두 번째 매끄러운 시트 또는 주름진 시트 중 적어도 어느 하나에 영향을 미칠 때, 상기 반응기에서 처리된 유체의 상대적으로 큰 비율은 변환기 축 주위로 흐르게 될 것이다. 상기 시트의 첫 번째와 두 번째 열이 교차하여 처리된 유체는 상기 반응기 벽과 축 근처를 교대로 흐르게 될 수 있다. 이 흐름의 형태는 두드러지게 반응기 벽에 열전달을 증가시킨다. 상기 1차 채널의 남은 부분에서 2차 채널의 농도에 비해 반응기 축 또는 반응기 벽 주위 2차 채널의 농도를 조절함으로써, 설계자는 높은 열전달을 원하는 결합들(반응기 벽 및 축 주위의 2차 채널 농도) 및 낮은 압력 강하(1차 채널에 따른 2차 채널의 균일한 농도)를 조절할 수 있다. 어느 한 말단부에서, 상기 2차 채널은 오로지 반응기 벽 또는 축 주위에만 존재한다. 나머지 어느 한 말단부에서는, 상기 2차 채널은 1차 채널을 따라 균일하게 분포된다.
유사한 효과들은 2차 채널의 직경을 변화시킴으로써 얻을 수 있다.
대안적인 실시형태에서, 상기 모노리스에 촉매로 활성된 코팅의 두께는 국부적인 반응 속도에 따라 변화시킬 수 있다. 예를 들면, 본 발명은 증기 개질기에서 반응기로서 사용될 수 있다. 촉매는 다공성 지지체에 미세하게 쪼개진 물질로서 적어도 상기 2차 채널의 벽에 증착된다. 증기 개질 반응기의 도입구 유체는 활성화된 촉매의 활성도와 표면적이 총 반응역학을 반드시 발생시키는 상대적으로 낮은 온도를 갖는다. 위와 같은 상황에서, 촉매 활성화된 물질은 지지물질의 구멍 내에 더 깊은 곳에서 원하는 반응에 참여한다. 따라서, 반응기의 도입구 주위의 모노리스에는 50 미크론 이상 300 미크론 이하의 더 두꺼운 촉매 지지물질을 적용하는 것이 바람직하다. 온도가 더 높은 상기 반응기들의 하부에서, 10 미크론 이상 100 미크론 이하의 더 얇은 촉매 코팅이 된 촉매지지구조체의 표면에 있는 촉매를 더 활성화시키는 것은 상기 반응기에서의 열 분포도에 따라 적용될 수 있다. 유사하게, 상기 코팅두께는 온도가 더 높은 반응기 벽 주위에서 더 얇아질 것이다. 더 두꺼운 코팅은 반응기 축 주위에 적용될 수 있다.
다른 대안적인 실시형태에서, 촉매 지지물를 통한 열전도와 촉매 지지물 기지의 길이에 따른 열전도는 독립적으로 구별될 수 있도록 적용된다. 높은 열전도도와 상기 변환기로부터 변환기 축으로 실제로 직접적인 열 전달 경로를 갖는 상대적으로 두꺼운 기질을 낮은 전도도의 상대적으로 얇은 촉매 지지물로 코팅하는 것은 상기 촉매 벽과 상기 변환기의 내부 간의 더 많은 열전달을 돕는다. 내연기관의 배기 가스 처리를 위한 본 발명에 따른 반응기에서, 이 배치는 반응기 축에서 과열을 최소화하여 반응기에서 온도가 더 균일하게 유지되도록 돕는다.
증기 개질에 사용된 본 발명에 따른 반응기 경우, 반응기 벽에서 반응기 중앙에 더 가까운 부분으로의 열전달은 탄소를 침전시킬 수 있는 탄화수소의 국부적인 과열을 방지한다. 상기 탄소는 촉매를 막히게 할 수 있다.
반대로, 열 전도도에 상대적으로 높은 저항이 있는 촉매 지지체를 낮은 전도도를 갖는 상대적으로 얇은 기질을 코팅하는 것은 상기 반응기 벽과 더 가까운 반응기 벽에서 처리된 유체 사이의 국부적인 열전달을 돕는다.
또 다른 대안적인 실시형태에서, 상기 반응기 축에 대한 상기 1차 채널의 각은 반응기 벽과 모노리스의 내부 사이에 복사열전달에 관한 가시 인자를 변경하여 조절될 수 있다. 만약 상대적으로 큰 각에 의한 가시 인자가 크면, 모노리스의 내부로의 복사에 의한 열전달은 개선된다.
다른 대안적인 실시형태에서, 본 발명에 따라 도안된 반응기는 상대적으로 반응되지 않은 도입구 유체를 모노리스의 내부 위치로 전달하는 빈 컬럼을 포함할 것이다. 상기 빈 컬럼은 또한 반응된 유체가 모노리스의 내부로부터 제거되도록 설계될 수 있다.
예를 들어, 특별히 다른 언급이 없는 한, 도 18을 참조하여 상기 반응기(1800)와 유사한 반응기는 상기 반응기에 추가적인 중앙 도관(1840)이 포함되도록 설계되었다. 상기 도관은 반응기의 축(1806)에 일치한다. 상기 반응기는 증기 개질에 사용된다.
상기 도관은 직접적인 노출면에서 상대적으로 높은 온도 반응기 벽까지 유입 유체의 부분을 보호하면서 탄화수소를 포함하는 도입구 유체 중 적어도 한 부분을 촉매 변환기의 길이에 따라 설계된 어느 한 부분으로 전달한다. 노출면으로부터 가열된 관 벽까지 탄화수소의 일부분을 억제함으로써, 도입구 유체의 잔류물은 상기 관 벽을 통과하여 탄소에 비해 더 높은 증기의 비율과 상기 관 벽을 통과하는 더 높은 열 유동을 탄소 침전 없이 공급시킬 수 있다. 상기 모노리스에 억제된 탄화수소 하부를 모노리스로 들어오게 함으로써, 증기에서 바람직하게 높은 탄소의 비율을 전체적으로 얻게 될 것이다. 본 유입은 재료 처리량을 증가시키고 상기 증기 유출을 감소시킨다.
상기 중앙 도관은 중앙 도관내의 측면 구멍(lateral holes)을 경유하여 둘러싸인 모노리스 내로 도입구 유체를 분배할 수 있다. 상기 도입구 유체는 반응기의 상기 하류부분에서 열부하를 증가시키는 모노리스의 증기와 반응한다.
상기 반응기 도입구에서 모노리스로부터 나오는 탄화수소의 일부분을 억제함으로서, 반응기는 도입구에서 적은 열 부하 및 최적의 운전 온도를 위해 도입구에서 도출구로의 더 일정한 열 분포도를 갖게 한다. 더욱이, 상기 중앙 도관에 의해 전달되는 도입구 유체는 분산된 촉매 표면을 통과하여 전달되어, 압축에너지를 줄인 것보다 작은 압력강하를 발생한다.
상기 중앙 도관을 통해 들어오는 도입구 유체는 모노리스 보다 낮은 온도가 될 수 있다. 상기 도관는 또한 반응기에 열적 부하를 고르게 하기 위해 균일한 온도분포를 유지하는데 도움을 주는 모노리스로부터 전달하는 유체를 열적으로 단열하고 균일한 온도분포도를 유지할 수 있다.
상기 중앙 도관은 탄화수소에서 수소로 되는 좀더 완벽한 반응을 하게 하기 위해, 처리된 유체로부터 수소를 제거하는데 사용된다. 상기 중앙 도관은 팔라듐 또는 백금 같은 수소를 투과할 수 있는 막을 포함하고 있다.
다른 대안적인 실시형태에서, 매끄러운 시트와 주름진 시트가 교차하는 본 발명에 따르면 상기 반응기는 다른 두께를 갖는 상기 시트를 갖는다. 예를 들면, 매끄러운 시트는 더 두꺼워지거나 주름진 시트보다 더 강하게 만들어질 수 있다.
본 발명은 믹서 또는 유화기로서 사용될 것이다.
본 발명에서 유입 유체는 액체 및 기체의 혼합체 또는 액체와 혼합할 수 없는 혼합체가 될 것이다.
만약 본 발명에 따른 모노리스가 거칠거나 불규칙한 표면을 갖는 관에 삽입되거나 복사열전달이 되길 바란다면, 상기 1차 채널의 벽은 모노리스가 관의 형태로 변형되어 복사열전달에 좋은 효과가 있는 관에 인접한 부분으로 가늘게 쪼개질 수 있다.
본 발명의 모노리스는 관에 모노리스를 고정시키나, 변경(retrofitting)시키기 위해 압축 슬리브(compression sleeve)내에 압착시킨다. 상기 압축 슬리브는 상기 모노리스를 반응기 벽에 확장(expanding) 및 순응시키면서 휘발될 수 있는 물질일 수 있다. 상기 압축 슬리브는 또한 유동하는 물질과 코팅 가능한 납땜물질일 수 있다. 만약 유동 물질이 상기 슬리브의 외부 표면상에 사용될 경우, 상기 슬리브는 관통된 시트, 망(net), 철망, 분말 금속 또는 투과가능한 표면이 될 수 있다. 작동전에, 반응기는 납땜물질을 녹이기 위해 가열되고 모노리스를 반응기 벽에 부 착시킨다.
상기 반응기 축과 1차 채널사이 및 상술된 바와 같이 압축된 모노리스의 증가되는 각도에서 상기 1차 채널은 반응기 벽에 대하여 모노리스를 압축시키는 부하 지지빔(load bearing beam)로서 서서히 작용한다. 모노리스의 압축은 제조, 저장 및 운전하는 동안 반응기의 예상되는 온도 노출을 위해 기질의 항복 강도(yield strength) 또는 크리프 강도(creep strength)를 초과해서는 안 된다.
실시형태에 대해 특별히 참조하여 본 발명을 기재하고 있기 때문에, 첨부되는 특허청구범위에서 한정된 바와 같이 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않으면서 다양한 변화 및 변형이 행해질 수 있다는 것은 분명할 것이다.

Claims (56)

  1. 도입구;
    도출구; 및
    모노리스를 포함하는 반응기에 있어서,
    상기 모노리스는 비환상의 방사상으로 배치되거나 나선상으로 배치되어 있고, 반응기의 벽에 대하여 기울어져 있는 복수의 1차 채널; 및 상기 복수의 1차 채널에 대하여 유체 연통 가능하게 연결되고 상기 복수의 1차 채널 사이에 유체 연통을 제공하는 복수의 2차 채널을 포함하는 것을 특징으로 하는 반응기.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서, 상기 복수의 1차 채널은 1차 채널의 벽에 의해 규정되고, 인접한 상기 복수의 1차 채널은 유동성 있게 연결시키는 상기 1차 채널의 벽을 통해 뻗어나오는 관통구멍(perforation)을 포함하는 상기 복수의 2차 채널의 벽에 의해 규정되는 반응기.
  4. 제3항에 있어서, 상기 1차 채널의 벽은 구멍을 가진 철망(wire cloth)을 포함하고, 상기 철망의 구멍은 상기 2차 채널을 구성하는 반응기.
  5. 제3항에 있어서, 상기 도입구로부터 상기 반응기로 뻗어나오고 상기 반응기의 내부에 상기 도입구를 유동성있게 결합시키는 도관을 추가로 포함하는 반응기.
  6. 제5항에 있어서, 반응물들이 상기 도관을 경유하여 상기 반응기의 내부로 제공되는 반응기.
  7. 제3항에 있어서, 상기 도출구로부터 뻗어나와 상기 반응기로 들어가고 상기 반응기의 내부로 상기 도출구를 유동성있게 결합시키는 도관을 추가로 포함하는 반응기.
  8. 제7항에 있어서, 상기 반응기에 의해 생산되는 프로세스 유체는 상기 도관을 통해 상기 반응기로부터 제거되는 반응기.
  9. 제8항에 있어서, 상기 도관이 수소 투과막을 포함하는 벽에 의해 규정되고, 상기 반응기는 촉매 증기 개질용으로 사용되며, 촉매 증기 개질 공정 중 생성되는 수소는 상기 반응기로부터 상기 도관을 통해 제거되는 반응기.
  10. 제3항에 있어서, 복수의 1차 및 2차 채널은 각각 1차 채널의 벽 및 2차 채널의 벽에 의해 규정되고, 모노리스는 상기 1차 채널의 벽 및 2차 채널의 벽 중 어느 하나 이상 상에 배치되는 촉매를 추가로 포함하는 반응기.
  11. 제10항에 있어서, 상기 반응기는 촉매 증기 개질 또는 내연기관으로부터 나오는 배기 처리에 사용되는 반응기.
  12. 제1항에 있어서, 상기 1차 채널의 벽 및 2차 채널의 벽의 하나 이상의 표면 상에 배치되는 촉매를 추가로 포함하는 반응기.
  13. 제12항에 있어서, 상기 반응기는 촉매 증기 개질 또는 내연기관으로부터 나오는 배기 처리에 사용되는 반응기.
  14. 제13항에 있어서, 상기 반응기가 촉매 증기 개질 반응기로 사용되는 경우, 상기 촉매 증기 개질 반응기는 연료와 산화제의 연소에 의해 외부에서 가열되며, 상기 산화제는 적어도 35% 산소부피까지 농축된 공기(air)를 포함하는 반응기.
  15. 제13항에 있어서, 상기 반응기가 촉매 증기 개질 반응기로 사용되는 경우, 촉매 증기 개질 반응기는 연료와 산화제가 연소에 의해 외부에서 가열되며, 상기 연소는 1기압 이상의 압력에서 발생하는 반응기.
  16. 제1항에 있어서, 상기 반응기는 열교환기, 믹서 또는 유화기로서 사용되고, 또는 열교환기, 믹서 또는 유화기의 내부에서 사용되는 반응기.
  17. 제1항에 있어서, 상기 복수의 1차 채널은 상기 반응기 축에 대하여 기울어져 있는 시트(sheet)를 포함하는 반응기.
  18. 제1항에 있어서, 상기 복수의 1차 채널은 상기 주름진 시트(corrugated sheet) 및 주름지지 않은 시트(non-corrugaed sheet)를 포함하며, 상기 주름진 시트의 주름(corrugation)은 상기 반응기 축에 대해 비스듬한 각도로 기울어져 있는 반응기.
  19. 도입구;
    도출구;
    반응기 축;
    상기 반응기 축 주위에 배치되어 있는 반응기 벽; 및
    복수의 1차 채널 및 복수의 2차 채널, 상기 복수의 1차 채널에 대하여 유체 연통 가능하게 연결되고 상기 복수의 1차 채널 사이에 유체 통로를 제공하는 복수의 2차 채널을 구비하는 모노리스를 포함하는 반응기에 있어서,
    상기 복수의 1차 채널 중 적어도 일부의 횡단면적은 증가하고 상기 복수의 1차 채널 중 적어도 일부와 인접한 나머지 채널의 횡단면적은 상기 반응기의 도입구로부터 상기 도출구 방향으로 감소하는 반응기.
  20. 제19항에 있어서, 상기 복수의 1차 채널은 1차 채널의 벽에 의해 규정되고, 상기 복수의 2차 채널은 인접한 상기 복수의 1차 채널을 유동성있게 연결시키기위해 상기 1차 채널의 벽을 통해 뻗어나오는 관통구멍을 포함하는 2차 채널의 벽에 의해 규정되는 반응기.
  21. 제19항에 있어서, 상기 1차 또는 2차 채널의 벽 중 적어도 어느 하나의 채널의 벽 상에 배치되는 촉매를 추가로 포함하는 반응기.
  22. 제21항에 있어서, 상기 1차 채널의 벽은 관통구멍을 가진 철망을 포함하고, 상기 철망의 관통 구멍은 상기 2차 채널을 포함하는 반응기.
  23. 제19항에 있어서, 상기 복수의 1차 채널 각각은 도입구 및 도출구를 구비하고, 상기 횡단면적이 상기 반응기의 상기 도입구로부터 도출구 방향으로 감소하는 각각의 1차 채널의 적어도 일부분은 이들의 도출구에서 의해 차단되고, 상기 횡단면적이 상기 반응기의 상기 도입구로부터 도출구 방향으로 증가하는 각각의 1차 채널의 적어도 일부분은 이들의 도입구에서 차단되는 반응기.
  24. 제23항에 있어서, 상기 반응기는 상기 도입구로부터 도출구까지 가로질러 흐르는 유체 내에 존재하는 입자들을 포집하기 위해 사용되는 반응기.
  25. 제23항에 있어서, 상기 반응기는 내연 기관으로부터 나오는 배기의 촉매 처리용으로 사용되는 반응기.
  26. 제19항에 있어서, 상기 반응기는 믹서 또는 유화기로서 사용되고, 또는 믹서 또는 유화기의 내부에서 사용되는 반응기.
  27. 도입구, 도출구, 반응기 축, 이 반응기 축 주위에 배치되어 있는 반응기 벽, 및 복수의 1차 채널과 복수의 2차 채널을 갖는 모노리스를 포함하는 반응기의 형성 방법에 있어서,
    비환상의 방사상 및 나선상으로 배치되는 복수의 1차 채널을 배치시키는 단계;
    복수의 1차 채널과 유체 연통되도록 복수의 2차 채널을 배치하는 단계; 및
    복수의 1차 채널이 비환상의 방사상으로 배치되는 경우에는, 반응기의 벽에 대하여 기울어져 있는 복수의 1차 채널을 배치하는 단계
    를 포함하는 반응기의 형성 방법.
  28. 도입구, 도출구, 반응기 축, 이 반응기 축 주위에 배치되어 있는 반응기 벽, 및 복수의 1차 채널 및 복수의 2차 채널을 갖는 모노리스를 포함하는 반응기의 형성 방법에 있어서,
    상기 복수의 2차 채널 및 상기 복수의 1차 채널을 유체 연통가능하게 연통시키는 단계;
    상기 복수의 1차 채널 사이에 유체 통로를 제공하는 단계;
    상기 복수의 1차 채널의 적어도 일부의 횡단면적은 도입구에서 도출구 방향으로 감소하도록 복수의 1차 채널을 구성하는 단계; 및
    상기 복수의 1차 채널의 적어도 일부에 인접한 나머지 채널의 횡단면적은 상기 반응기의 도입구로부터 도출구 방향으로 증가하도록 상기 복수의 1차 채널을 구성하는 단계
    를 포함하는 반응기의 형성 방법.
  29. 도입구,
    도출구,
    비환상의 방사상으로 배치되거나 나선상으로 배치되어 있고, 반응기의 벽에 대하여 기울어져 있는 복수의 1차 채널; 및
    상기 복수의 1차 채널에 대하여 유체 연통 가능하게 연결되고 상기 복수의 1차 채널 사이에 유체 연통을 제공하는 복수의 2차 채널
    을 포함하는 반응기용 모노리스.
  30. 삭제
  31. 제29항에 있어서, 상기 복수의 1차 채널은 1차 채널의 벽에 의해 규정되고, 인접한 상기 복수의 1차 채널은 유동성 있게 연결시키는 상기 1차 채널의 벽을 통해 뻗어나오는 관통구멍(perforation)을 포함하는 상기 복수의 2차 채널의 벽에 의해 규정되는 모노리스.
  32. 제31항에 있어서, 상기 1차 채널의 벽은 구멍을 가진 철망(wire cloth)을 포함하고, 상기 철망의 구멍은 상기 2차 채널을 구성하는 모노리스.
  33. 제31항에 있어서, 상기 1차 및 2차 채널의 벽 중 적어도 어느 하나의 채널의 벽 상에 배치되는 촉매를 추가로 포함하는 모노리스.
  34. 제29항에 있어서, 상기 도입구로부터 상기 모노리스로 뻗어나오고 상기 모노리스의 내부에 상기 도입구를 유동성있게 결합시키는 도관을 추가로 포함하는 모노리스.
  35. 제34항에 있어서, 반응물들이 상기 도관을 경유하여 상기 모노리스의 내부로 제공되는 모노리스.
  36. 제31항에 있어서, 상기 도출구로부터 뻗어나와 상기 반응기로 들어가고 상기 반응기의 내부로 상기 도출구를 유동성있게 결합시키는 도관을 추가로 포함하는 모노리스.
  37. 제36항에 있어서, 상기 모노리스에 의해 생산되는 프로세스 유체는 상기 도관을 통해 상기 모노리스로부터 제거되는 모노리스.
  38. 제37항에 있어서, 상기 도관이 수소 투과막을 포함하는 벽에 의해 규정되고, 상기 모노리스는 촉매 증기 개질용으로 사용되며, 촉매 증기 개질 공정 중 생성되는 수소는 상기 반응기로부터 상기 도관을 통해 제거되는 모노리스.
  39. 제29항에 있어서, 복수의 1차 및 2차 채널은 각각 1차 채널의 벽 및 2차 채널의 벽에 의해 규정되고, 모노리스는 상기 1차 채널의 벽의 표면상에 배치되는 촉매를 추가로 포함하는 모노리스.
  40. 제29항에 있어서, 상기 반응기 축에 대하여 기울어져 있는 복수의 1차 채널을 포함하는 모노리스.
  41. 제29항에 있어서, 상기 복수의 1차 채널은 상기 주름진 시트 및 주름지지 않은 시트를 포함하며, 상기 주름진 시트의 주름은 상기 모노리스 축에 대해 비스듬한 각도로 기울어져 있는 모노리스.
  42. 도입구, 도관, 반응기에 사용되는 축 및 복수의 1차 채널 및 복수의 2차 채널, 상기 복수의 1차 채널에 대하여 유체 연통 가능하게 연결되고 상기 복수의 1차 채널 사이에 유체 통로를 제공하는 복수의 2차 채널을 구비하는 모노리스에 있어서,
    상기 복수의 1차 채널 중 적어도 일부의 횡단면적은 증가하고 상기 복수의 1차 채널 중 적어도 일부와 인접한 나머지 채널의 횡단면적은 상기 반응기의 도입구로부터 상기 도출구 방향으로 감소하는 상기 모노리스.
  43. 제42항에 있어서, 상기 복수의 1차 채널은 1차 채널의 벽에 의해 규정되고, 상기 복수의 2차 채널은 인접한 상기 복수의 1차 채널을 유동성있게 연결시키기위해 상기 1차 채널의 벽을 통해 뻗어나오는 관통구멍을 포함하는 2차 채널의 벽에 의해 규정되는 모노리스.
  44. 제42항에 있어서, 상기 1차 또는 2차 채널의 벽 중 적어도 어느 하나의 채널의 벽 상에 배치되는 촉매를 추가로 포함하는 모노리스.
  45. 제44항에 있어서, 상기 1차 채널의 벽은 관통구멍을 가진 철망을 포함하고, 상기 철망의 관통구멍은 상기 2차 채널을 포함하는 모노리스.
  46. 제42항에 있어서, 상기 복수의 1차 채널 각각은 도입구 및 도출구를 구비하고, 상기 횡단면적이 상기 반응기의 상기 도입구로부터 도출구 방향으로 감소하는 각각의 1차 채널의 적어도 일부분은 이들의 도출구에서 차단되고, 상기 횡단면적이 상기 반응기의 상기 도입구로부터 도출구 방향으로 증가하는 각각의 1차 채널의 적어도 일부분은 이들의 도입구에서 차단되는 모노리스.
  47. 축에 배치된 벽을 갖는 반응기에 사용하기 위한, 도입구, 도출구 및 축을 갖는 모노리스의 형성 방법에 있어서,
    모노리스 내에 복수의 1차 채널을 제공하는 단계;
    모노리스 내에 복수의 2차 채널을 제공하는 단계;
    복수의 2차 채널과 복수의 1차 채널을 유체 연통시키는 단계;
    상기 복수의 1차 채널 사이에 유체 연통을 제공하는 단계;
    상기 비환상의 방사상 및 나선상으로 배치되는 복수의 1차 채널을 배치시키는 단계; 및
    상기 비환상의 방사상 및 나선상으로 배치되는 복수의 1차 채널을 배치시켰다면, 반응기 축 및 반응기 벽 중 적어도 하나에 대하여 기울어져 있는 복수의 1차 채널을 배치시키는 단계
    를 포함하는 상기 모노리스의 형성 방법.
  48. 축에 배치된 벽을 갖는 반응기에 사용하기 위한, 도입구, 도출구 및 축을 갖는 모노리스의 형성 방법에 있어서,
    모노리스 내에 복수의 1차 채널 및 복수의 2차 채널을 제공하는 단계;
    상기 복수의 2차 채널 및 상기 복수의 1차 채널을 유체 연통가능하게 연통시키는 단계;
    상기 복수의 1차 채널 사이에 유체 통로를 제공하는 단계;
    상기 복수의 1차 채널의 적어도 일부의 횡단면적은 도입구에서 도출구 방향으로 감소하도록 복수의 1차 채널을 구성하는 단계; 및
    상기 복수의 1차 채널의 적어도 인접한 나머지 채널의 횡단면적의 일부분은 상기 반응기의 도입구로부터 도출구 방향으로 증가하도록 상기 복수의 1차 채널을 구성하는 단계
    를 포함하는 상기 모노리스의 형성 방법.
  49. 제29항에 있어서, 복수의 1차 채널은 반응기의 벽에 대해 기울어져 있고, 방사상의 대칭 패턴으로 배치되어 있는 모노리스.
  50. 제29항에 있어서, 복수의 1차 채널은 반응기의 벽과 교차하고, 방사상의 대칭 패턴으로 배치되어 있는 모노리스.
  51. 제29항에 있어서, 복수의 1차 채널은 반응기의 벽에 대하여 균일하게 기울어져 있는 모노리스.
  52. 제29항에 있어서, 복수의 1차 채널은 반응기 벽과의 교차 지점에서 반응기의벽에 대해 기울어져 있는 모노리스.
  53. 제42항에 있어서, 복수의 1차 채널은 반응기의 벽에 대해 기울어져 있고, 방사상의 대칭 패턴으로 배치되어 있는 모노리스.
  54. 제42항에 있어서, 복수의 1차 채널은 반응기의 벽과 교차하고, 방사상의 대칭 패턴으로 배치되어 있는 모노리스.
  55. 제42항에 있어서, 복수의 1차 채널은 반응기의 벽에 대하여 균일하게 기울어져 있는 모노리스.
  56. 제42항에 있어서, 복수의 1차 채널은 반응기 벽과의 교차 지점에서 반응기의벽에 대해 기울어져 있는 모노리스.
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Families Citing this family (35)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100948356B1 (ko) * 2004-11-23 2010-03-22 조나단 제이 페인스테인 제트 충돌 열전달 반응기
US20170021321A1 (en) * 2005-04-14 2017-01-26 Chemical Process Engineering Research Institute Center For Research And Technology- Hellas (Certh- Gas-solid reactor
US20070131481A1 (en) * 2005-12-12 2007-06-14 John Mordarski Method and apparatus for attenuating sound in a vehicle exhaust system
US7906079B2 (en) * 2006-12-14 2011-03-15 Catacel Corp. Stackable structural reactor
US7501078B2 (en) * 2007-01-10 2009-03-10 Air Products And Chemicals, Inc. Process for generating synthesis gas using catalyzed structured packing
KR100857703B1 (ko) * 2007-03-29 2008-09-08 삼성에스디아이 주식회사 반응 용기 및 반응 장치
US20080286177A1 (en) * 2007-05-18 2008-11-20 Tribute Creations, Llc Reactor with differentially distributed catalytic activity
US7887764B2 (en) * 2007-09-18 2011-02-15 Jernberg Gary R Mixer with a catalytic surface
WO2009087955A1 (ja) * 2008-01-08 2009-07-16 Tokyo Gas Company Limited 円筒式水蒸気改質器
US7871579B2 (en) * 2008-08-13 2011-01-18 Air Products And Chemicals, Inc. Tubular reactor with expandable insert
US8409521B2 (en) * 2008-08-13 2013-04-02 Air Products And Chemicals, Inc. Tubular reactor with jet impingement heat transfer
US8178075B2 (en) * 2008-08-13 2012-05-15 Air Products And Chemicals, Inc. Tubular reactor with jet impingement heat transfer
JP5337930B2 (ja) * 2008-10-29 2013-11-06 三菱自動車工業株式会社 排気浄化方法
KR101100851B1 (ko) * 2009-10-29 2012-01-02 한국전력기술 주식회사 환원제혼합 및 소음감쇄 구조를 갖는 배기가스 탈질시스템
TWI495501B (zh) * 2010-11-15 2015-08-11 Exxonmobil Upstream Res Co 動力分餾器及用於氣體混合物之分餾的循環法
CN103402617B (zh) 2011-01-28 2015-12-09 约翰森·马瑟公开有限公司 改进的可堆叠结构反应器
KR101198968B1 (ko) * 2011-03-02 2012-11-07 주식회사 파나시아 소음감쇄 구조를 갖는 배기가스 탈질시스템
US9845600B2 (en) 2011-07-01 2017-12-19 Embry-Riddle Aeronautical University, Inc. Highly vented truss wall honeycomb structures
KR101724429B1 (ko) * 2012-10-11 2017-04-10 주식회사 파나시아 소음감쇄 구조를 갖는 배기가스 탈질시스템
JP6093197B2 (ja) * 2013-01-31 2017-03-08 本田技研工業株式会社 内燃機関用排気ガス浄化触媒装置
US20140255261A1 (en) * 2013-03-07 2014-09-11 Ford Global Technologies, Llc Cellular substrate for a catalytic convertor
TW201510461A (zh) * 2013-06-11 2015-03-16 漢洛克半導體公司 熱交換器
JP2016531750A (ja) * 2013-09-09 2016-10-13 ゾーンフロー リアクター テクノロジーズ エルエルシー 非断熱触媒反応器
GB201403787D0 (en) 2014-03-04 2014-04-16 Johnson Matthey Plc Steam reforming
GB201403788D0 (en) 2014-03-04 2014-04-16 Johnson Matthey Plc Catalyst arrangement
US9677828B2 (en) * 2014-06-05 2017-06-13 Zoneflow Reactor Technologies, Llp Engineered packing for heat exchange and systems and methods constructing the same
EP3152156B1 (en) 2014-06-09 2020-07-01 Chemetics Inc. Single contact, single absorption system for producing sulfuric acid with high conversion efficiency
GB201507546D0 (en) * 2015-05-01 2015-06-17 Williams Gareth P Fixing device
US9463427B1 (en) * 2015-05-18 2016-10-11 Saudi Arabian Oil Company Catalyst reactor basket
MX2019003378A (es) * 2016-09-23 2019-11-12 Basf Corp Sustratos de catalizador.
JP6939022B2 (ja) 2017-03-31 2021-09-22 株式会社Ihi 触媒反応器
JP7035780B2 (ja) * 2018-05-08 2022-03-15 トヨタ自動車株式会社 触媒構造体
CN114471151A (zh) * 2018-07-18 2022-05-13 深圳大学 催化炉
WO2020101966A1 (en) * 2018-11-16 2020-05-22 Corning Incorporated Honeycomb bodies having an array of through channels with a range of hydraulic diameters
GB202012614D0 (en) 2020-08-13 2020-09-30 Johnson Matthey Plc Steam reforming

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5846495A (en) * 1995-07-12 1998-12-08 Engelhard Corporation Structure for converter body
US6214305B1 (en) * 1995-12-21 2001-04-10 Technische Universiteit Delft Method and apparatus for the treatment of diesel exhaust gas

Family Cites Families (27)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2602651A (en) 1948-03-02 1952-07-08 Scient Dev Co Packing material
CH537208A (de) 1971-04-29 1973-07-13 Sulzer Ag Mischeinrichtung für fliessfähige Medien
JPS5240631B2 (ko) * 1973-08-28 1977-10-13
DE2658892A1 (de) 1976-12-24 1978-07-06 Degussa Vorrichtung zur katalytischen reinigung von abgasen
CH617357A5 (ko) 1977-05-12 1980-05-30 Sulzer Ag
EP0025308B1 (en) 1979-09-06 1984-07-11 Imperial Chemical Industries Plc A process and apparatus for catalytically reacting steam with a hydrocarbon in endothermic conditions
US4349450A (en) 1981-04-01 1982-09-14 Johnson Matthey, Inc. Catalytic elements
JPS60179101A (ja) 1984-02-28 1985-09-13 Ngk Insulators Ltd 流体接触用多孔体
US5473082A (en) 1988-09-02 1995-12-05 Sulzer Brothers Limited Device for carrying out catalyzed reactions
US5051241A (en) 1988-11-18 1991-09-24 Pfefferle William C Microlith catalytic reaction system
JPH0322522U (ko) * 1989-07-17 1991-03-08
JP3096302B2 (ja) 1989-12-11 2000-10-10 ゲブリユーダー ズルツアー アクチエンゲゼルシヤフト 不均一反応型の反応器及び反応器用触媒
KR0140505B1 (ko) 1991-01-31 1998-06-01 볼프강 마우스, 지그프리트 나스 불균일하게 전기 가열되는 벌집형 본체
JP2722828B2 (ja) * 1991-03-06 1998-03-09 日産自動車株式会社 内燃機関の排気フィルタ
US5177961A (en) * 1991-06-26 1993-01-12 W. R. Grace & Co.-Conn. Upstream collimator for electrically heatable catalytic converter
US5330728A (en) 1992-11-13 1994-07-19 General Motors Corporation Catalytic converter with angled inlet face
EP0724474A4 (en) 1994-08-18 1997-01-15 Precision Combustion Inc CATALYTIC PROCESS
US6214304B1 (en) 1996-12-02 2001-04-10 L & C STEINMüLLER GMBH Method of removing mercury from a mercury-containing flue gas
US6348278B1 (en) * 1998-06-09 2002-02-19 Mobil Oil Corporation Method and system for supplying hydrogen for use in fuel cells
US6616909B1 (en) 1998-07-27 2003-09-09 Battelle Memorial Institute Method and apparatus for obtaining enhanced production rate of thermal chemical reactions
US6179608B1 (en) 1999-05-28 2001-01-30 Precision Combustion, Inc. Swirling flashback arrestor
KR100840812B1 (ko) 1999-10-15 2008-06-23 루머스 테크놀로지 인코포레이티드 메시형 구조물 상에 지지된 촉매 존재하의 질소 산화물의전환
US20030012711A1 (en) 1999-11-17 2003-01-16 Conoco Inc. Honeycomb monolith catalyst support for catalytic distillation reactor
DE10057420A1 (de) * 2000-11-20 2002-06-06 Emitec Emissionstechnologie Mehrstufiger Shiftreaktor und Reformeranlage
JP3770791B2 (ja) * 2000-12-19 2006-04-26 株式会社ノリタケカンパニーリミテド 高温対応型膜型改質器
JP4282941B2 (ja) * 2002-03-27 2009-06-24 日本碍子株式会社 ハニカム構造体及びその製造方法、並びにそれを使用した触媒体
JP3611213B2 (ja) * 2003-02-07 2005-01-19 日立金属株式会社 セラミックハニカム構造体

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5846495A (en) * 1995-07-12 1998-12-08 Engelhard Corporation Structure for converter body
US6214305B1 (en) * 1995-12-21 2001-04-10 Technische Universiteit Delft Method and apparatus for the treatment of diesel exhaust gas

Also Published As

Publication number Publication date
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WO2006016966A3 (en) 2009-04-16

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