KR100890326B1

KR100890326B1 - 화학 반응기 내의 반응기 튜브에 대한 작동방법

Info

Publication number: KR100890326B1
Application number: KR1020087012674A
Authority: KR
Inventors: 다니엘 디. 심슨; 클리포드 엘. 존스
Original assignee: 투베마스터 인코포레이티드; 다니엘 디. 심슨
Priority date: 2001-03-16
Filing date: 2002-03-14
Publication date: 2009-03-26
Also published as: US20020129642A1; EP1923130A3; KR20030088033A; EP1368114B1; JP2008212934A; EP1923130A2; JP2008246481A; US6725706B2; KR100890325B1; KR20080052697A; ES2310589T3; CA2439309C; CA2439309A1; JP4589421B2; DE60227646D1; WO2002074428A3; EP2283920A3; WO2002074428A2; KR20080051193A; AU2002252344A1

Abstract

본 발명은 화학 반응기 내의 반응기 튜브에 대한 작동방법에 관한 것으로서, 상기 반응기 내에 기준점을 설정하는 단계; 상기 반응기 튜브들 중 하나 내부로 프로브를 삽입하는 단계; 상기 프로브에 대해 고정된 지점과 상기 기준점 사이의 거리를 자동으로 측정하는 단계; 및 상기 측정된 거리를 기초로 상기 프로브가 삽입된 반응기 튜브를 자동으로 식별하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

화학 반응기 내의 반응기 튜브에 대한 작동방법{A METHOD FOR WORKING ON REACTOR TUBES IN A CHEMICAL REACTOR}

본 출원은 2001년 3월 16일자로 출원된 미국 가명세서 출원 제 S.N. 60/276,780 호 및 2001년 8월 24일자로 출원된 미국 가명세서 출원 제 S.N. 60/314,859 호를 기초로 우선권을 주장하며 또 상기 출원들을 포함한다.

본 발명은 화학 반응기 내의 반응기 튜브에 대한 작동방법에 관한 것으로서, 특히 튜브의 먼지를 불어내고(blowing; 송풍) 튜브내의 배압을 측정하는 것과 관련된 화학 반응기 내의 반응기 튜브에 대한 작동방법에 관한 것이다.

많은 화학 반응기는 반응 공정의 일부로서 촉매를 이용한다. 종종, 촉매 재료는 반응기내의 튜브내에 패킹(packed)된 기판상에 코팅되거나 또는 그 기판내에 포함된다. 반응물은 튜브를 통해서 그리고 튜브의 개방 단부 외부로 유동하며, 촉매의 존재하에 반응하여 반응 생성물을 형성한다. 튜브가 적절한 기능을 수행하는지를 측정하기 위해, 튜브내의 촉매의 패킹(packing)을 측정할 수 있는 것이 바람직하다. 이상적으로는, 모든 튜브내의 촉매 패킹이 거의 동일할 것이다. 그러나, 실제로는, 패킹내에는 변화가 있으며, 그 변화는 서로 다른 튜브들에서 잔류 시간 을 서로 다르게 제공함으로써 반응의 효율에 나쁜 영향을 미친다.

촉매 패킹을 평가하기 위해, 일정한 유속 테스트 가스가 튜브내로 주입되고, 배압이 측정되며, 이때 상기 배압은 패킹 밀도에 비례한다. 높은 밀도는 높은 배압을 초래하며, 낮은 밀도는 낮은 배압을 초래한다. 높은 배압은 또한 높은 패킹 밀도외에 먼지, 분진, 튜브내의 장애물, 및 이물질의 존재와 같은 문제점을 알려준다. 또한, 낮은 배압은 낮은 패킹 밀도 뿐만 아니라 브릿징(bridging)과 같은 문제점을 알려준다. 목적은 각 튜브의 배압을 측정하고 어느 튜브가 교정 작용을 필요로 하는지 결정하는 것이다. 그 후에, 적절한 교정 작용이 이루어지면, 교정된 튜브를 다시 테스트 할 수 있다.

튜브에 최초로 촉매가 적재되었을 때 측정을 실시하여 튜브에 적절히 적재되었는지를 확인할 수 있을 뿐만 아니라, 일상적인 유지 보수를 위한 정지, 및 세척 후와 같이 반응기의 작동 중에 주기적으로 측정할 수도 있다. 그러나, 과거에 이용되었던 장치 및 방법은 노동 집약적이고 시간이 소요되었으며, 그 정확도는 작업자의 숙련도에 크게 의존하였으며, 실제로 사용할 수 없는 데이타를 출력하였었다.

테스트 장치와 화학 반응기 튜브 사이의 밀봉을 얻기 위해, 통상적으로 작업자는 튜브내로 스토퍼(stopper)를 삽입하였다. 튜브 상부에서의 용접은 양호한 밀봉을 얻을 수 있는 가능성을 줄이며, 작업자가 수직 방향으로 장치를 유지하지 못하는 경우에도 역시 양호한 밀봉을 얻을 수 있는 가능성을 줄인다. 통상적으로, 작업자는 그 작업자 위치의 수동적으로 확인하여야 하며, 얻어진 데이타는 다른 사람에 의해 서류에 기록되며, 어떤 경우에는 측정값을 얻은 사람이 결과를 기록하는 사람 에게 공장 소음 보다 큰 소리로 알려주어야 했다. 또한, 통상적으로, 튜브들은 한번에 하나씩만 측정되며, 많은 작업자 및 긴 중단 시간을 필요로 한다. 반응기내에는 측정되어야 할 튜브들이 35,000개가 될 수도 있기 때문에, 통상적인 종래의 방법으로는 모든 측정치를 확인하기가 곤란하며, 수많은 서류로부터 데이타를 옮기는 작업은 너무 느릴뿐만 아니라 오류를 일으킬 수도 있다. 측정 공정의 진행을 표시하기 위해, 작업자는 측정된 튜브에 채색된 캡을 덮으며, 이는 시간 소모적이다.

본 발명은 튜브내의 배압 측정 능력을 개선하여 공정을 보다 정확하고, 신속하며, 노동력을 덜 필요로하고, 보다 효율적이고, 안전하며, 작업자에 숙련도에 덜 의존하며, 보다 정확하고 보다 유용한 결과를 산출할 수 있는 방법을 제공한다.

전술한 목적을 달성하기 위해, 본 발명에 따른 화학 반응기 내의 반응기 튜브에 대한 작동방법은,

상기 반응기 내에 기준점을 설정하는 단계;

상기 반응기 튜브들 중 하나 내부로 프로브를 삽입하는 단계;

상기 프로브에 대해 고정된 지점과 상기 기준점 사이의 거리를 자동으로 측 정하는 단계; 및

상기 측정된 거리를 기초로 상기 프로브가 삽입된 반응기 튜브를 자동으로 식별하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 거리를 자동으로 측정하는 단계는 레이저 측정 장치에 의해 실행되는 것을 특징으로 한다.

상기 프로브는 분사 튜브이며,

상기 분사 튜브와 상기 반응기 튜브 사이를 밀봉하는 단계; 및

상기 분사 튜브를 통해 상기 반응기 튜브 내로 유체를 분사하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 분사 튜브와 상기 반응기 튜브 사이를 밀봉하는 단계는 상기 분사 튜브상에 장착된 탄성 슬리브를 팽창시키는 것을 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 화학 반응기 튜브 내의 압력을 측정하는 단계;

상기 압력 측정치를, 측정되는 특정 화학 반응기 튜브와 자동적으로 연관시키는 단계;

상기 연관된 압력 측정치 및 특정 화학 반응기 튜브를 식별하는 데이타를 저장하는 단계;

상기 연관된 압력 측정치 및 특정 화학 반응기 튜브를 식별하는 데이타를 원격 위치로 전자적으로 전송하는 단계;

상기 압력 측정치 및 연관된 데이타를 원격 위치에서 수신하는 단계; 및

상기 연관된 측정치 및 튜브 식별값을 원격 위치에서 그래프적으로 디스플레이하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 그래프적인 디스플레이 단계는 화학 반응기 튜브들의 레이아웃을 디스플레이하는 것을 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 디스플레이는, 상기 압력 측정치를 각 반응기 튜브에 대한 한 세트의 압력 명세사항과 어떻게 비교하는지를 표시하기 위해 화학 반응기 튜브들의 그래프적인 레이아웃을 색채를 이용하여 표시하는 것을 특징으로 한다.

상기 압력 측정치를 상기 압력 명세사항에 비교하는 것을 기초로, 교정할 필요가 있는 반응기 튜브들의 리스트를 생성하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

전술한 바와 같은 구성의 본 발명에 따르면, 튜브내의 배압 측정 능력을 개선하여 공정을 보다 정확하고, 신속하며, 노동력을 덜 필요로하고, 보다 효율적이 고, 안전하며, 작업자에 숙련도에 덜 의존하며, 보다 정확하고 보다 유용한 결과를 산출할 수 있다.

바람직한 실시예에서, 측정 장치는 팽창될 수 있는 순응형(conforming) 밀봉을 이용하며, 상기 밀봉은 측정 장치와 화학 반응기 튜브 사이에 양호한 밀봉을 제공한다. 또한, 바람직한 실시예에서, 측정 장치는 한번에 하나씩이 아니라 한번에 다수의 튜브를 측정한다. 또한, 바람직한 실시예에서, 측정치는 측정 장치에 저장되고, 원격 컴퓨터에 전기적으로 전송되며, 어느 튜브가 소정의 규격을 충족시키고 또 충족시키지 못하는 지를 포함하여 제어실 내부와 같은 원격 디스플레이에서 실시간으로 도표화되어 표시된다.

가시적인 디스플레이는 어떤 튜브가 교정 작업을 필요로 하는지를 설비 엔지니어가 결정할 수 있게 하며, 측정이 이루어진 모든 튜브에 캡을 씌우는 종래의 시간 소모적인 작업을 제거할 수 있게 한다.

또한, 본 발명의 바람직한 실시예는 데이타의 자동화된 취급 및 즉각적인 통계 분석 그리고 측정 데이타의 저렴한 분석을 허용하여 설비 엔지니어가 교정 작업을 실시할 지에 관한 신속한 결정을 내릴 수 있게 한다. 본 발명에 따라 제작된 프로토타입 장치에 의해 얻어진 측정치는 정확하기 때문에, 엔지니어는 압력 강하의 특별한 변화가 의미하는 것, 예를 들어, 압력 강하는 세척후에 튜브내에 포옴 피그(foam pig)가 남아있다는 것을 나타낸다거나, 촉매를 유지하기 위해 여분의 클립이 삽입되었다는 나타낸다는 것을 인식하기 시작할 수 있다. 또한, 본 발명의 바람직한 실시예에서, 튜브를 통해 가스를 불어냄으로써 튜브로부터 먼지를 제거하기 위한 장치 및 방법이 제공된다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다. 설명 중 사용된 가스는 공기, 질소, 또는 기타 가스 일 수 있다.

도 1 은 촉매를 유지하는 다수의 튜브(12)를 포함하는 화학 반응기(10)를 도시한 도면이다. 튜브(12)는 상부 플레이트(또는 튜브 시트)(11)로부터 아래쪽으로 연장되고, 클립(도시 안 됨)을 제외하고는 바닥이 개방되어 있으며, 상기 클립은 촉매가 튜브의 바닥으로부터 낙하하는 것을 방지하는데 사용된다. 통로(14)는 작업자가 반응기(10)내로 들어갈 수 있는 접근로를 제공한다. 작업자(16)는 반응기(10)의 내부에 도시되어 있으며, 촉매 튜브(12)내의 배압을 측정한다. 다른 반응기에서는, 상단부가 완전히 제거되어 보다 편안한 접근로를 제공할 수도 있다.

도 2 는 플레이트(11)상에 서서 수작업용 공급관(wand)(18)을 작동시키고 있는 작업자(16)를 도시하고 있으며, 상기 공급관(18)은 튜브(12)의 배압을 측정한다. 상기 공급관(18)은 도 4 에 보다 상세히 도시되어 있다. 상기 공급관은 핸들(28), 공급관 본체(26), 및 서로 견고하게 장착되어 하나의 휴대용 유닛을 형성하는 다수의 분사 튜브(30)를 포함하며, 상기 하나의 휴대용 유닛은 충분히 견고하게 형성됨으로써 핸들(28)을 이용하여 공급관(18)을 들어 올려 그 공급관(18)을 측정되는 반응기 튜브들 그룹과 정렬시키고 이어서 공급관의 핸들(28)을 하강시켜 모든 분사 튜브(30)가 각 반응기 튜브(12)내로 들어갈 수 있게 함으로써 분사 튜브들 이 동시에 각 반응기 튜브들내로 삽딥될 수 있게 한다. 공급관(18)이 플레이트(11)내의 10개의 튜브의 뱅크(bank; 묶음)내로 삽입되었을 때, 그 공급관은 자체-지지되고 플레이트(11)에 놓여진다. 공급관(18)은 가스 라인(20)에 연결되고 전력 및 데이타 모듈(24)을 통해 원격 컴퓨터(22)와 통신된다. 이러한 특정 실시예에서, 가스 라인(20)은 공장 공기 공급부이다. 전력 및 데이타 모듈(24)은 컴퓨터(22)와 수작동용 공급관(18)에 전력을 공급할 것이다. 그러나, 바람직하게, 공급관(18)은 배터리 전력으로 작동되고, 컴퓨터(22)는 바람직하게 배터리에 의해 작동되거나 또는 통상적인 교류 콘센트에 연결된다. 공급관(18)은 무선 신호에 의해 전력 및 데이타 모듈(24)과 실시간으로 통신된다. 그러나, 컴퓨터(22)로 데이타를 전송할 수 있는 다른 수단이 사용될 수도 있다. 즉, 공급관을 전력 및 데이타 모듈(24)에 배선 연결할 수도 있고, 또는 공급관(18)으로부터 데이타를 디스크와 같은 휴대용 매체에 다운로드받고 이어서 그 매체를 원격 컴퓨터(22)로 이송시킬 수도 있다. 원격 컴퓨터(22)는 제어실내에 또는 다른 편리한 장소에 배치될 수 있다.

도 2 에는 타겟(25)이 도시되어 있는데, 그 타겟(25)은 어떠한 튜브(12)가 측정되는지를 확인하기 위해 공급관(18)의 위치를 결정할 때 공급관(18)상의 레이저 측정 장치(27)에 의해 사용된다. 후술하는 바와 같이, 바람직하게, 타겟(25)은 열(row)의 제 1 튜브(12)내에 위치되고, 기준 점으로서의 역할을 한다. 비록 타겟(25)이 측정을 위한 편리한 기준점이지만, 예를 들어 반응기의 측벽과 같은 다른 기준점을 사용할 수도 있다.

레이저 측정 장치(27)의 위치는 도 4 에 잘 도시되어 있다. 도 4 에는, 상기 레이저 측정 장치(27)가 공급관에 부착됨으로써 분사 튜브(30)에 대해 고정된다는 것이 도시되어 있다. 결과적으로, 레이저에 의해 측정된 기준 지점까지의 거리는 기준 지점에 대한 각 분사 튜브(30)의 위치를 설정한다. 따라서, 분사 튜브(30)가 각각의 리셉터클(receptacle)내에 위치될 때, 레이저에 의해 측정된 거리를 기초로, 상기 분사 튜브들을 수용하는 반응기 튜브(12)가 자동적으로 식별될 수 있다. 그에 따라, 분사 튜브(30)는 유체를 분사하는데 사용될 뿐만 아니라, 튜브 위치를 결정하는 프로브로서도 작용한다.

도 3 은 플레이트(11)의 평면도이다. 또한, 이러한 평면도는, 도 12 에 도시된 바와 같이, 측정되는 튜브를 가시적으로 나타내기 위해 컴퓨터(22)의 디스플레이 스크린에 표시되는 스크린 디스플레이의 일부이다. 반응기(10)내에서 공급관(18)을 사용하기에 앞서서, 튜브의 레이아웃(layout)이 얻어지고 공급관(18)을 위한 제어부(32) 및 컴퓨터(22)에서 이용할 수 있게 만들어진다. 이러한 레이아웃은 도 3 에 그래프로서 도시되어 있다. 공급관(18)이 사용됨에 따라, 공급관(18)으로부터의 데이타는 공급관(18)에 저장되고 컴퓨터(22)로 전송된다. 이하에서 설명하는 바와 같이, 이러한 데이타는 컴퓨터(22)의 스크린 또는 기타 그래픽 인터페이스상에 디스플레이된다.

도 4 는 공급관(18)의 정면도이다. 공급관(18)은 중공의 공급관 본체(26)(도 5 참조)를 포함하고, 상단부의 중공 핸들(28) 및 하단부의 다수의 분사 튜 브(30)를 구비한다. 공급관(18)은 가스 라인(20)을 통해 조정된 압력의 가스(공기, 질소 또는 기타 가스)를 수용한다. 공급관(18)은 각각의 분사 튜브(30)를 위한 두개의 상이한 가스 경로 즉, 테스트 가스 경로 및 팽창 가스 경로를 형성한다. 테스트 가스 경로는 화학 반응기 튜브를 테스트하기 위해 각각의 화학 반응기 튜브(12)내로 분사 튜브(30)를 통해 공급되는 가스를 제공한다. 팽창 가스 경로는 분사 튜브(30)상의 밀봉부를 팽창시켜 상기 공급관(18)의 분사 튜브(30)가 각각의 화학 반응기 튜브(12)의 내부에 대해 밀봉되도록 가스를 공급한다.

도 9 에 도시된 바와 같이, 각 분사 튜브(30)는 테스트 가스가 통과하여 각각의 화학 반응기 튜브(12)내로 공급되는 개방된 바닥 배출구를 가지는 내부 가스 유동 경로(54)를 형성하는 중공의 튜브형 부재(52)를 포함한다. 가스-불침투성의 탄성 슬리브(56)는 튜브형 부재(52)상에 장착되고 상부 및 하부 이음관 또는 클램프(58)에 의해 튜브형 부재(52)에 대해 밀봉된다. 리세스(60)가 튜브형 부재의 외측면내에 형성되고, 그 리세스(60)는 팽창 튜브(62)를 수용한다. 양호한 밀봉이 형성되도록, 바람직하게, 리세스(60)의 깊이는 상부 이음관 또는 클램프(58)에서의 팽창 튜브(62)의 두께와 같다. 팽창 튜브(62)는 가스가 튜브형 부재(62)의 외측면과 슬리브(56)의 내측면 사이로 분사되어 슬리브(56)를 팽창시킬 수 있도록 허용하는 팽창 가스 경로를 형성한다. 바람직하게, 팽창 튜브(62)는 용접, 부착, 또는 기타의 방법으로 튜브형 부재(52)에 고정된다. 튜브형 부재(52)의 바닥에는 나사가 형성되고, 이러한 특정의 튜브형 부재(52)는 절두원추형 안내 부재(80)를 그 나사 단부상에 수용하며, 상기 안내 부재는 분사 튜브(30)가 화학 반응기 튜브(12)내 로 안내되는 것을 돕는다.

도 4 내지 도 10 은 공급관(18)의 주요 부품들을 도시한다. 공급관(18)에는 메인(main) 공급관 제어 박스(34)가 장착되고, 상기 제어 박스(34)는 공급관(18)을 위한 메인 제어부를 수용한다. 안테나(37)가 제어 박스(34)로부터 돌출한다. 메인 공급관 제어 박스(34)의 아래쪽에는 제 2 제어 박스(35)가 위치된다. 도관(39)은 와이어 그리고 제어 박스들(34, 35) 사이에서 연장하는 측정 튜브(74A)를 수용한다. 공급관 본체(26)를 통한 가스의 유동을 차단하기 위해 수동 차단 밸브(36)가 사용될 수 있다. 팽창 가스 압력 조정기(38)는 팽창 튜브(62)내로 유입되는 가스의 압력을 조정한다. 팽창 경로 솔레노이드 밸브(42)(도 8 참조)는 팽창 튜브(62)로의 가스 유동을 개방 및 폐쇄한다. 팽창 경로 매니폴드(44)(도 7 참조)는 유입되는 팽창 가스를 다수의 호스 피팅(fitting)(46)으로 분배하며, 상기 호스 피팅은 분사 튜브(30)의 팽창 가스 경로(62)로 연장되는 호스(48)에 연결된다.

이러한 특정 실시예에서, 11개의 분사 튜브가 있다-10개의 분사 튜브(30)는 프레임 부재(50)상에 장착되고, 11번째 분사 튜브(30A)는 자유-이동식 공급관(18A)상에 장착되며, 상기 11번째 분사 튜브는 일반적으로 큰 공급관(18)이 접근할 수 없는 위치에서 사용된다. 프레임 부재(50)의 바닥에는 쿠션(83)(cushion)이 위치되어 공급관(18)의 분사 튜브(30)가 화학 반응기 튜브(12)내로 삽입될 때의 충격을 흡수하는 것을 돕는다. 도 21 에 개략적으로 도시된 바와 같이, 중앙 밀봉부(30A)를 위해 별도의 팽창 경로 솔레노이드 밸브(42A)가 제공되는 것이 바람직하다.

도 8 을 참조하면, 테스트 가스는 차단 밸브(36)를 통해 메인 압력 조정 기(40)를 통과하여 메인 매니폴드(64)로 흐르며, 상기 매니폴드는 초음파 노즐, 오리피스 플레이트, 또는 정밀 오리피스와 같은 다수의 니들 밸브 또는 다른 일정 유동 장치(66)로 테스트 가스를 분배한다. 각각의 일정 유동 장치(66)로부터, 테스트 가스는 각각의 T(68)를 통해, 그리고 각 튜브형 부재(52)의 내부 경로(54)를 통해 각각의 화학 반응기 튜브(12)내로 흐른다. 다른 T 피팅(70)은 각각의 튜브형 부재(52)의 바로 위쪽에 위치되고, 측정 튜브(72)는 각각의 피팅(70)으로부터 다중 밸브(74)에서의 다중 매니폴드에 있는 각각의 유입구로 연장한다. 다중 밸브(74)의 배출구는 압력 센서(76)에 연결된다. 압력 스위치(78)가 각각의 측정 튜브(72)와 연통되고, 만약 그 라인내의 압력이 소정 한계를 초과한다면, 압력 스위치(78)는 폐쇄되고 측정 튜브(72)의 채널에 대응하는 다중 밸브(74)의 채널이 개방되는 것을 방지하여, 디지털 압력 센서(76)와 가스 소통되는 것을 방지한다. 이는 압력 센서(76)가 고압 가스에 노출되어 손상되는 것을 방지한다.

다수의 화학 반응기 튜브(12)를 테스트하기 위해 공급관(18)이 사용된 경우, 테스트 가스는 튜브형 부재(52)를 통해 화학 반응기 튜브(12)내로 연속적으로 유동하고, 다중 밸브(74)는 각각의 측정 튜브(72)가 압력 센서(76)와 한번에 하나씩 소통되도록하는 사이클을 실행한다. 이러한 방식에서, 공급관(18)의 모든 분사 튜브(30)내의 배압을 측정하는데 하나의 압력 센서(76)가 사용된다. 분사 튜브(30)를 통해 화학 반응기 튜브(12)내로 유입되는 가스 유동이 유동 제어 장치(66)에 의해 신중하게 제어되어 그 유동 제어 장치(66)를 가로질러 압력 강하를 만들고 그리고 일정 가스 유동이 튜브(12)내로 유입되기 때문에, 각 화학 반응기 튜브(12)내에 발생되는 배압은 화학 반응기 튜브(12)내의 촉매에 의해 생성되는 유동 저항에 비례한다. 그 다음에, 그러한 저항은 촉매가 패킹된 밀도(테스팅 작업에 의해 평가된다)에 비례한다. 화학 반응기 튜브(12)가 보다 더 패킹될 수록, 배압은 유동 제어 장치(66)의 공급부측의 압력에 접근한다.

적어도 공급관(18)의 단부의 분사 튜브(30) 및 중심 분사 튜브(30A)는 테이퍼진 단부편(80)을 구비한다는 것을 알 수 있을 것이며, 그 단부편은 공급관(18)이 테스트되는 화학 반응기 튜브(12)내로 들어가는 것을 안내하는 것을 보조한다. 물론, 필요한 경우, 테이퍼진 단부(80)가 모든 분사 튜브(30)에 대해 제공될 수도 있다. 이러한 실시예에서, 분사 튜브(30)는 분사 튜브(30)들 사이에서 동일한 간격으로 일직선으로 배치된다. 그러나, 필요한 경우, 분사 튜브(30)의 삼각형 배열과 같은 다른 배치가 이루어질 수도 있다. 분사 튜브(30) 사이의 간격은 조정될 수 있고, 이하에서 설명하는 바와 같이, 반응기의 형상에 따라 상이한 직경의 분사 튜브(30)가 사용될 수도 있다.

프레임 부재(50)의 뒤쪽으로부터 하향 돌출한 조정가능한 위치 클립(도 5 참조)상에는 연동 스위치(82)가 있다. 그 스위치(82)의 목적은 분사 튜브(30)가 화학 반응기 튜브(12)내로 모두 삽입되었는지의 여부를 확인하는 것이며, 그 스위치(82)는 슬리브(56)가 팽창될 수 있기 전에 플레이트(11)와 접촉한다. 연동 스위치(82)가 폐쇄되었을 때, 그리고 시작 스위치(109)가 눌려졌을 때, 중앙 프로세서(32)는 팽창 경로 솔레노이드 밸브(42)가 개방되게 하고 슬리브(56)의 팽창이 시작되게 한다. 이러한 실시예에서, 스위치(82)는 제어 박스(34)내의 중앙 프로세 서(32)로 신호를 보내고, 이어서 그 프로세서는 팽창 경로 솔레노이드 밸브(42)를 개방하는 릴레이를 폐쇄시킴으로써, 가스가 팽창 경로 매니폴드(44)를 통과하여 분사 튜브(30)를 팽창시킬 수 있게 한다. 스위치(82)는 슬리브 또는 블래더(56)가 테스트되는 화학 반응기 튜브(12)내에 있지 않으면 그 슬리브 또는 블래더가 팽창되는 것을 방지하여 과팽창으로부터 보호한다.

중심 분사 공급관(18A)(도 10 에 가장 잘 도시됨)은 메인 프레임(50)에 고정되지 않는다는점을 제외하고는 다른 10 개의 분사 튜브(30)와 본질적으로 동일한 분사 튜브(30A)를 포함한다. 그 대신에, 도 5 에 도시된 바와 같이. 그 분사 튜브(30A)는 보다 긴 가스 유입구 호스(84)에 연결되고 보다 긴 측정 튜브(72A) 및 보다 긴 팽창 튜브(62)를 가짐으로써, 작업자의 손에 유지될 수 있고 화학 반응기 튜브(12) 중 하나내로 개별적으로 삽입될 수 있다. 이것은 화학 반응기 튜브(12)의 일부가 통상적인 분사 튜브(30)의 뱅크에 의해 접근할 수 없는 경우에 도움이 된다. 중심 분사 튜브(30A)는 또한 내부 경로(54)를 형성하는 튜브형 부재(52), 슬리브(56), 및 슬리브(56)를 팽창시키는데 사용되는 팽창 튜브(62)를 포함한다.

중심 공급관(18A)의 본체의 상단부에는 프레임 부재(85)가 위치되고, 핸들(86)은 상기 프레임 부재(85)상에 장착된다. 연동 스위치(82A)가 프레임 부재(85)의 바닥으로부터 하향 돌출하며, 그 스위치는 메인 프레임(50)상의 연동 스위치(82)와 동일한 기능을 수행하여, 중심 분사 튜브(30A)가 화학 반응기 튜브(12)내로 삽입되었는지를 확인하고, 상기 스위치(82A)는 슬리브(56)가 팽창되도록 솔레노이드 밸브(42A)가 작동되기 전에 플레이트(11)에 대해 가압된다. 또한, 프레임 부재(85)의 후방면상에는 시작 스위치(88)가 위치되며, 사용자는 중심 공급관(18A)을 이용하여 테스트를 시작하기 위해 상기 시작 스위치를 사용한다. 후술하는 바와 같이, 중심 분사 튜브(30A)의 튜브형 부재(52)는 다른 분사 튜브(30)가 프레임 부재(50)에 장착되는 것과 동일한 방식으로 프레임 부재(85)상에 장착된다.

홀스터(holster)(90)(도 10 참조)가 메인 공급관(18)에 장착되어 중심 공급관(18A)이 사용되지 않을 때 중심 분사 튜브(30A)를 유지한다. 중심 분사 튜브(30A)가 홀스터(90) 내부에 있는 경우, 슬리브(56)는 상기 홀스터(90)에 의해 둘러싸여 수용된다.

도 11 은 공급관(18)의 제어 박스(34)의 평면도이다. 제어 박스(34)는 다수의 제어부 뿐만 아니라 디스플레이(92)를 포함한다. 이러한 예에서 디스플레이(92)는 R:7; T:1 을 나타내며, 그 디스플레이(92)는 공급관(18)이 튜브(1)로 부터 시작하여 열(7)내의 화학 반응기 튜브(12)를 측정하였다는 것을 작업자에게 표시한다. 이러한 관점에서, 디스플레이(92)는 또한 열(7)의 튜브(1-10)내의 배압을 나타내는 10 개의 압력 값을 포함한다. 좌측 상부 모서리에는 정지 버튼(94)이 있으며, 그 버튼은 팽창 튜브(62)로의 가스 공급을 차단하고 측정을 정지시키는데 사용될 수 있다. 그 아래에는 키이(keyed) 스위치(96)가 위치되며, 그 스위치는 유닛을 시작하고 교정하는데 사용된다. 그 다음에는 자동 모드(AUTO)와 수동 모드(MAN) 사이에서 유닛을 전환시키는 스위치(98)가 위치된다. 그 다음에는 화학 반응기 튜브(12)의 현재 세트에 대한 그리고 화학 반응기 튜브(12)의 이전 세트에 대한 측정치 사이에서 작업자가 전환할 수 있도록 허용하는 스위치(100)가 위치된 다. 다음에는 "찾기(FIND)" 버튼(102)이 위치되며, 그 버튼은, 눌려졌을 때, 레이저 측정 장치(27)를 이용하여 타겟(25)에 대한 거리 측정치를 취하여 어떤 화학 반응기 튜브(12) 그룹이 측정되는 지를 결정한다. "찾기" 버튼(102)이 눌려졌을 때, 그 버튼은 조명을 위한 램프(102A)를 포함한다(도 21 의 회로도 참조). 다음에는 "제 1 튜브(FIRST TUBE)" 버튼(104)이 위치하며, 그 버튼은 눌려져서 특정 열내의 제 1 튜브에 공급관(18)이 있다는 것을 나타낸다. 이러한 버튼은 또한 그 버튼이 눌려졌을 때 조명하기 위한 램프(104A)를 포함한다(도 21 참조). 그 다음에는 디스플레이(92)상의 튜브 개수를 늘이거나 줄이기 위한 토글(toggle) 스위치(106)가 위치하며, 그 위쪽에는 디스플레이(92)상의 열의 개수를 늘이거나 줄이기 위한 토글 스위치(108)가 위치된다. "시작" 버튼(109)은 공급관(18)의 핸들(28A)상에 위치되고(도 5 및 도 6 참조), 작업자에 의해 눌려져서 화학 반응기 튜브(12) 그룹의 측정을 위한 일련의 작업을 시작한다.

도 3 , 도 12, 도 12a, 및 도 12b 는 원격 랩탑 컴퓨터(22)에서 이용할 수 있는 그래프 디스플레이의 예를 도시한다. 바람직하게, 테스트 이전에 랩탑 컴퓨터(22) 및 중앙 프로세서(32)로 입력되는 데이타는 열전쌍(thermocouple)에 의해 실제로 취해진 튜브 위치에 관한 정보 또는 튜브 대신에 지지 구조물 또는 기계적 플러그를 실제로 수용하는 튜브 위치에 관한 정보를 포함한다. 만약 그렇다면, 측정이 취해지기 전에(그리고 그 후에) 이러한 것이 스크린에 표시된다. 예를 들어, 열전쌍은 오렌지색으로 도시될 수 있고, 지지 구조물은 검은색으로 표시될 수 있다. 모뎀(24) 및 컴퓨터(22)가 한번에 몇개의 공급관(18)으로부터 데이타를 수신 할 수도 있다는 것을 주지하여야 한다. 초기 레이아웃은 각 튜브 위치에 대해 열 및 튜브 번호를 특정하여, 유입되는 데이타가 저장된 레이아웃의 특정 위치와 관련될 수 있게 한다.

공급관(18)(들)에 의해 측정이 실시됨에 따라, 배압 값 및 공급관 식별값 뿐만 아니라 열 및 튜브 번호 위치를 포함하는 데이타가 모뎀(24)으로 재전송되고 컴퓨터(22) 스크린에 디스플레이된다. 이러한 실시예에서, 데이타는 제어 박스(34)상의 안테나(37)로부터 원격 모뎀(24) 상의 안테나로 전송된다. 그러나, 그 데이타는 와이어, 인터넷 연결, 또는 기타 공지된 전송 수단을 통해 전송될 수도 있다. 공급관(18)에 저장된 데이타는 또한 추후에 원격 컴퓨터(22)에 다운로드될 수도 있다.

공급관으로부터 전송된 이러한 연관된 데이타들은, 도 3, 12, 12a, 및 12b 에 도시된 바와 같이, 원격 컴퓨터(22)에서 화상(pictorial) 포맷으로 그래프적으로 디스플레이 된다.

화학 반응기 튜브(12)를 도시한 도 3 은 그 튜브들이 측정된 후 현재의 테스트 기준을 통과하였는지의 여부에 따라 여러 가지 색채로 튜브를 표시한다. 예를 들어, 튜브 배압 측정치가 그 반응기의 명세사항(specification)내에 있다면, 그 튜브는 스크린상에서 녹색으로 표시될 것이다. 만약 튜브의 배압이 높다면, 적색으로 표시되고, 만약 튜브의 배압이 낮다면, 황색으로 표시될 것이다. 만약 튜브 배압이 너무 높아 막힌것으로 간주된다면, 그 튜브는 회색으로 표시될 것이다. 만약 튜브 배압이 너무 낮아 개방된 것으로 간주된다면, 흰색으로 표시될 것이다. 테스트되지 않은 튜브는 중간에 검은 점이 찍힌 회색 링으로 표시된다. 물론, 색채의 용법이 유지되는 한, 사용자는 필요에 따라 색채 구성을 변경할 수 있다. 예를 들어 튜브의 세척 후의 측정, 튜브의 충진후, 튜브의 송풍 후, 소정 시간동안의 반응기의 작동 후, 테스트 명세사항을 만들기 위해 이루어지는 샘플 측정, 및 여러가지 교정 작용후에 이루어지는 측정 등에 대한, 별도의 데이타 세트가 반응기의 여러 조건에 맞춰 보유될 수 있다. 또한, 이러한 데이타 세트는 반응기의 수명 동안 저장되어, 설비 엔지니어에게 반응기에 관한 유용한 역사적 정보를 제공할 수도 있다.

컴퓨터 스크린을 주시하는 사람은, 필요에 따라, 반응기의 특정 부분에 대해 줌인(zoom in)하도록 선택할 수도 있다. 만약 스크린을 보는 사람이 특정 화학 반응기 튜브(12)에 관한 정보를 원한다면, 그 사람은 도 3 의 그래픽에 도시된 스크린의 일부내에 있는 튜브상으로 커서를 이동시키며, 그에 따라 그 튜브에 관한 정보가 도 12a 에 도시된 스크린의 일부에 나타날 것이다. 예를 들어, 도 12a 에 도시된 샘플은 열 #12, 튜브 #12 에 대한 정보를 보고 있다는 것을 나타낸다. 그 디스플레이는 가장 최근의 테스트에서의 압력, 튜브의 상태, 측정을 실시한 공급관(18), 및 날짜와 시간, 그리고 측정 작업자를 나타낸다. 또한, 도 12a 의 스크린의 우측 상단에는 이전의 측정에서의 그리고 현재의 측정에서의 그 튜브의 상태를 색채 링으로서 그래프적으로 표시한다.

원(112)은 외측 밴드(114)를 포함하며, 그 색채는 교정에 앞서서 가장 최근에 측정을 한 공급관(18)을 나타낸다. 외측 밴드(114)의 바로 안쪽에는 큰 색채 필드(116)가 있으며, 이는 교정에 앞서서 가장 최근의 테스트의 결과를 색채로 나타낸다. 또한, 교정 후에 가장 최근의 테스트가 이루어진 공급관을 색채로 표시하는 내측 밴드(118)가 있다. 내측 밴드(118)의 바로 안쪽에는 다른 색채 필드(120)가 있으며, 그 색채 필드는 교정 후의 가장 최근의 테스트 결과를 색채로 나타내며, 상기 필드(120)내부의 숫자(122)는 교정 공정 중에 튜브가 재테스트된 횟수를 나타낸다. 그에 따라, 이 경우, 가장 외측의 밴드(114)가 푸른색이라면, 이는 푸른색 공급관이 교정에 앞서서 가장 최근의 테스트를 실시하였다는 것을 나타낸다. 만약, 외측 밴드 바로 안쪽의 색채 필드(116)가 푸른색이라면, 이는 교정에 앞서서 가장 최근의 테스트에서 튜브 배압이 높이 실패한 것을 나타낸다. 만약, 내측 밴드(118)도 푸른색이라면, 이는 교정 공정 중에 가장 최근의 테스트를 동일한 공급관이 실시한것을 나타내고, 만약 작은 내측 색채 필드(120)가 녹색이라면, 이는 튜브가 이제 막 통과되었음을 나타낸다. 색채 필드(120)내부의 숫자 "2" 는 이 튜브가 교정 공정 중에 두번 재테스트 되었다는 것을 나타낸다. 최초의 테스트 데이타는 이러한 아이콘에 도시되지 않았으나, 그 데이타는 저장되고 필요에 따라 검색될 수 있다. 도 3 내의 임의의 특정 튜브에 대한 디스플레이가 너무 작아서 이러한 모든 상세사항을 포함할 수 없기 때문에, 디폴트로서, 가장 최근의 테스트 결과를 나타내는 색채만을 도시할 것이다. 그러나, 만약 설비 엔지니어가 과거의 데이타 세트를 도 3 의 디스플레이로 확인하길 원하는 경우, 그렇게 할 수 있을 것이다.

또한, 도 12a 에 도시된 디스플레이의 일부는 열 및 튜브, 그 튜브에 대해 측정된 압력, 이전 측정치(있는 경우)로서의 마지막 상태, 공급관 번호, 일자, 시 간, 및 측정 작업자를 나타낸다. 그러한 특정 튜브에 대한 데이타 아래에는 일반적인 테스트에 관한 데이타 - 튜브의 전체 개수, 테스트된 튜브의 개수, 진척도 백분율, 및 통계적인 정보가 위치된다. 설비 엔지니어는 도 3 의 디스플레이상의 특정 튜브를 커서로 지정하기만 하면, 또는 특정 튜브 및 열 번호를 입력하기만 하면, 또는 "지정을 위한 리스트(list to fix)" 리포트나 기타 리포트를 실행시키고 그 리포트로부터 문제가 있는 튜브를 고르고 리포트내의 튜브들을 클릭함으로써 그 튜브들에 관한 데이타에 접근하기만 하면, 임의 튜브에 대한 완전한 정보에 접근할 수 있다.

도 12b 는 컴퓨터 스크린상에 표시된 추가적인 데이타를 나타낸다. 이러한 부분은 높은 압력쪽에서 어떠한 압력이 실패로 간주되는지, 낮은 압력쪽에서 어떠한 압력이 실패로 간주되는지, 어떠한 압력이 튜브의 막힘을 나타내는지, 및 어떠한 압력이 튜브의 개방을 나타내는지에 대한 상세사항을 제공한다. 또한, 얼마나 많은 튜브가 이러한 기준을 충족시키는지, 그리고 생산 저하 및 폐기 반응물 등과 관련하여 그러한 튜브의 실패의 비용이 얼마인가를 나타낼 것이다. 또한, 각 테스트에 대한 명세사항내에 있어 기준을 만족시키는 튜브의 개수 및 백분율에 대한 분석도 제공될 수 있다.

이러한 도면들에 도시된 데이타에서, 컴퓨터(22)는 "지정을 위한 리스트"를 생성하며, 그 리스트는, 비용 또는 압력 기준과 같이 설정된 기준을 기초로, 어떠한 튜브가 교정되고 그러한 교정을 위해 무엇을 해야하는지에 대한 순위화된 리스트이다.

물론, 데이타가 얻어지면, 이러한 스크린에 디스플레이된 정보는 사용자가 원하는 바에 따라 변화될 수 있다. 예를 들어, 공장 작업자는 어떠한 화학 반응기 튜브(12)가 막혀야 하는 지, 어떠한 튜브가 송풍되어야 하는지, 어떠한 튜브에 촉매가 재-적재되어야 하는지 등의 우선 순위를 나타내는 "지정을 위한 리스트"를 디스플레이하길 원할 수도 있다. 설비 엔지니어는 자신만의 기준을 설정할 수도 있으며, 그 기준을 이용하여 컴퓨터(22)는 "지정을 위한 리스트"를 설정하여, 설비 엔지니어에 의해 규정된 기준을 기초로 리스트를 순위화할 것이다. 높은 배압쪽 또는 낮은 배압쪽에서의 실패 및 "막힌" 또는 "개방된" 것에 대한 명세사항을 규정하기 위한 기준은 특정 압력 값일 것이며, 또는 데이타의 통계학적 분석을 기초로 할 것이다. 보다 많은 데이타가 수집됨에 따라, 그리고 설비 엔지니어가 실제 압력 데이타, 실제 제작 데이타, 및 실제 비용과 관련하여 보다 경험을 쌓음에 따라, 어떠한 튜브가 통과하고 어떠한 튜브가 교정에 보다 높은 우선순위를 가지는지를 결정하기 위한 명세사항, 그리고 그 데이타를 이용하는 방식이 보다 정교해질 것이다.

이러한 장치에 의해 제공되는 정보, 공급되는 속도, 정확도, 및 제공 방식은 설비 엔지니어에게 매우 유용하게 될 것이다. 시간이 중요할 때, 설비 엔지니어는 명세사항을 벗어난 튜브의 비용을 결정하는 방법을 가지며, 그 튜브들을 정확히 지정할 수 있고 설비의 정지중에 그 튜브들을 적절히 교정하는 능력을 가진다. 설비 엔지니어는 경험을 기초로 자신의 명세사항 기준 및 비용 정보를 조정할 수 있다. 공급관이 각 튜브의 측정치를 컴퓨터(22)로 보고하기 때문에, 설비 엔지니어는, 테 스트가 실시됨에 따라, 설비 튜브(12)가 테스트 되었다는 것을 확실하게 안다. 이러한 시스템은 촉매의 적재기에 품질 제어 체크를 제공한다. 이러한 장치 및 방법은 설비 엔지니어가 이전에 접해보지 못했던 많은 양의 유용한 정보를 매우 사용자 편의적인 형태로 제공한다. 여러 가지 방법에서, 설비 엔지니어가 설비의 효율을 개선하는 결정을 내리는 것을 돕는다.

종래 기술에서, 테스트 공정이 진행됨에 따라 테스트 결과 및 테스트의 진행을 가시적으로 표시하기 위해, 각각의 화학 반응기 튜브(12)는 특정 색채로 씌워졌었다. 필요한 경우, 중앙 프로세서(32)에 의해 조명되는 램프의 색채에 의해 튜브가 배압이 높아서 실패하였는지, 낮아서 실패하였는지, 또는 테스트 기준을 통과하였는지의 여부를 나타내기 위해, 각 분사 튜브(30)에 대해 3개의 상이한 색채의 램프(33A)를 가지는 광선의 10개의 열을 포함하는 착탈식 튜브 덮개 가이드(33)(도 2 참조)가 제어 박스(35)내로 끼워질 수 있을 것이다. 측정이 진행됨에 따라, 작업자는 그 가이드를 이용하여 각 튜브상으로 적절한 색채의 캡을 위치시킬 수 있다. 그러나, 컴퓨터(22)에 제공된 가시적인 데이타는, 설비 엔지니어가 캡을 씌우는 단계를 생략할 수 있고 공급관(18)을 이용하는 테스트에서 캡을 사용하는 것을 제거함으로써 비용을 절약할 수 있기 때문에, 종래의 캡 보다 더 도움이 될 것이다.

또한, 측정에 앞서서 시뮬레이션 패키지가 설비 엔지니어에게 제공되어, 측정이 시작되기 전에 교정 작업이 실시되어야 하는지에 관한 결정을 하는 것에 관한 경험을 설비 엔지니어에게 제공할 수도 있다. 이는, 시간이 특히 문제가 될 때, 설비의 정지중에 설비 엔지니어가 신속하게 결정을 내릴 수 있게 도움을 준다.

도 13 은 타겟(25)까지의 거리를 측정하는 공급관(18)상의 레이저 측정 장치(27)를 개략적으로 도시하며, 상기 레이저 측정 장치(27)는 측정되는 화학 반응기 튜브(12)의 열의 제 1 튜브(12)내에 장착된다. 레이저 측정 장치(27)는 타겟(25)의 반사 부분(110)으로 빛을 쏘고, 그 빛은 레이저 측정 장치(27)로 반사됨으로써, 공급관으로부터 타겟까지의 거리를 측정하게 되며, 그 거리 측정치는 마이크로컴퓨터(32)에 의해 튜브 번호로 변환된다. 또한, 소프트웨어는 작업자가 제 1 튜브 외의 상이한 화학 반응기 튜브(12)내로 플래그(flag)를 입력할 수 있게 허용하고 그리고 그에 따라 중앙 프로세서(32)가 보상하도록 지시함으로써, 중앙 프로세서(32)가 항상 공급관(18)의 정확한 위치를 나타내게 한다. 도 15 및 도 16 에 도시된 바와 같이, 타겟(25)은 두개의 레그(111)를 가지며, 그 레그는 열을 이루는 두개의 인접 화학 반응기 튜브(12)내로 끼워진다. 바람직하게, 특정 반응기내의 화학 반응기 튜브(12)들 사이의 간격을 맞추기 위해 레그(111)들 사이의 간격을 조정할 수 있도록, 레그(111)중 하나는 슬롯내에 장착된다.

열내의 제 1 튜브들이 측정될 때, 반사부는 없으며, 해당 열내의 제 1 화학 반응기 튜브(12)내로 공급관(18)상의 제 1 분사 튜브(30)가 삽입되었다는 것을 나타내기 위해 작업자는 제어 패널상의 "제 1 튜브" 버튼(104)을 누르기만 하면 된다. 작업자가 튜브의 제 1 그룹으로부터 공급관(18)을 제거하였을 때, 그 작업자는 반사기(110)를 삽입하고, 그 후에 제어 박스(35)상의 디스플레이(92)는 레이저 측정 장치(27)로부터의 거리 측정치를 기초로 측정되는 튜브 위치를 자동적으로 나타낸다. 공급관(18)이 열의 단부를 측정한 후에, 디스플레이(92)는 다음 열을 측 정하기 위한 준비중에 열의 번호를 자동적으로 증가시킬 것이다.

도 17 은 화학 반응기 튜브(12)를 송풍하는데 사용되도록 재구성된 공급관(18)을 도시한다. (공급관(18)을 최고 구성상태로 사용하여 송풍할 수도 있지만, 유동 제어 장치(66)가 너무 큰 체적의 가스가 유동하는 것을 방지하여 화학 반응기 튜브(12)를 불어내어 먼지를 효과적으로 제거할 수 있게 한다.) 슬리브(56)를 팽창시키기 위한 가스 유입구가 여전히 핸들(28)에 있지만, 새로운 가스 유입구(124)가 제공되어 송풍을 위한 큰 체적의 가스를 공급한다. 이러한 새로운 가스 유입구(124)는 메인 메니폴드(64)에 공급하나, 유동 제어 장치(66)는 라인으로부터 제거되며, 그에 따라 가스는 메인 메니폴드(64)를 통해 그리고 라인(84)을 통해, 튜브(52)의 내측 경로(54)를 통해, 그리고 화학 반응기 튜브(12)내로 직선으로 유동한다. 이는 큰 체적의 가스가 화학 반응기 튜브(12)내로 공급되어 먼지를 불어낼 수 있게 한다. 작업자는 송풍 작업 중에 압력 측정을 하지 않도록 선택할 수 있으며, 또는 필요한 경우 송풍중에 공급관이 압력을 측정하지 않도록 구성할 수도 있다. 그러나, 도 11 의 제어 패널상의 디스플레이(92)는 어느 화학 반응기 튜브(12)가 송풍되고 있다는 것을 보여줄 것이며, 데이타는 랩탑 컴퓨터(22)로 전송되어 어떠한 튜브가 송풍되고 있는지, 어떠한 공급관(18)이 사용되고 있는지, 그리고 공정의 시간과 일자를 표시한다. 그 후, 가시적인 디스플레이(92)는 송풍이 완료된 화학 반응기 튜브(12)를 특정 색채로 표시할 것이다. 이는 품질 제어를 제공하여, 설비 엔지니어가 실제로 송풍작업이 이루어진 튜브를 확인할 수 있게 한다.

이상에서 설명된 구성으로도 공급관(18)이 측정 모드로부터 송풍 모드로 그 리고 그 반대로 변환될 수 있지만, 그러한 변환은 시간이 많이 소요된다. 따라서, 두개의 상이한 형태의 공급관 - 하나는 측정을 위한 것이고 다른 하나는 송풍을 위한것 - 을 제공하는 것이 바람직하다. 그 대신에, 하나의 모드로부터 다른 모드로 전환될 수 있도록 허용하는 밸브 장치를 제공하고 그리고 상이한 작업을 위해 사용되는 상이한 경로를 개방 및 폐쇄하기 위해 밸브를 단순히 개방 및 폐쇄하여, 바람직하게 송풍 작업 중에 유동 제어 장치(66)를 우회하게하고 그리고 측정 튜브(72)를 통한 유동을 폐쇄한다. 또는, 만약 정상적인 측정 장치에서 효과적으로 불어내기에 충분한 가스 유동이 달성될 수 있다면, 공급관의 최초 구성이 사용될 것이며, 공급관의 중앙 프로세서(32)는 단지 측정의 지연(delay)을 제공하여 먼저 테스트 가스가 송풍을 위해 사용되고 이어서 측정이 실시되게 한다.

도 17 의 송풍 모드에서, 제어 박스(34)가 계속 작동됨으로써, 레이저 측정 장치(27) 및 타겟(25)을 사용하여 송풍되는 화학 반응기 튜브(12)를 측정하고 그 정보를 원격 컴퓨터(22)로 송신한다.

도 8a 는 도 17 의 송풍 모드를 위한 가스 유동 장치를 도시한다. 이러한 장치에서, 팽창 가스 루트(route)는 측정 모드에서와 동일하다. 그러나, 정상적인 테스트 가스 루트 대신에, 송풍에 사용되는 가스가 단지 밸브를 통과하고, 이어서 메인 메니폴드(64)를 통해 모든 튜브형 부재(52)로 전달된다.

도 18-20 은 배압 측정을 위한 공급관(18)을 교정하는데 사용되는 테스트 스탠드(126)를 도시한다. 이러한 스탠드(126)는 직립부(132)에 의해 베이스 프레임 부재(130)상에서 지지되는 프레임 부재(128)를 포함한다. 몇개의 교정 튜브(134) 가 프레임 부재(128)상에 장착된다.

도 18a 에 도시된 바와 같이, 프레임 부재(128)는 실질적으로 U-자형 단면을 가지며 U-자형의 베이스(131)를 향해 내측으로 돌출한 립(129)을 포함한다. 바람직하게, 스트랩(133)은 T-형상 단부를 가지며, 프레임 부재(128)내에 형성된 리세스(137)내로 끼워지는 후크형 부분(135)을 포함한다. 바람직하게, 스트랩(133)은 상기 단부로부터 활주시킴으로써 프레임 부재(128)상에 조립되고, 프레임 부재(128)의 형상과 협력하는 그들의 형상은 프레임 부재(128)를 따른 선형 이동을 제한한다. 플라스틱 단부편(138)은 교정 튜브(134)의 단부상에 위치되며, 스트랩(133)은 볼트(140)와 너트(142)에 의해 상기 단부편(138) 및 교정 튜브(134) 둘레에 함께 클램핑되고, 상기 볼트(140)는 스트랩(133)내의 개구(144)를 통해 연장한다. 이러한 장착 구조는 프레임을 따라 스트랩(133)을 선형 활주시키고 그 후에 볼트(140)를 조여 정위치에 고정함으로써 교정 튜브(134)의 위치 조정을 허용한다.

직립부(132)는 교정 튜브(134)가 프레임 부재(128)상에 장착되는 것과 동일한 방식으로 프레임 부재(128, 130)에 고정되며, 분사 튜브(30)는 동일한 방식으로 공급관(18)의 프레임(50)상에 고정된다. 이는 프레임 부재들을 따라 분사 튜브(30)의 위치를 조정할 수 있게 허용하며, 동일한 프레임 부재(50)상에 상이한 크기의 분사 튜브(30)를 사용할 수 있게 허용한다. 이러한 방식에서, 공급관(18)은 상이한 튜브 지름 및 상이한 튜브 간격을 가지는 다른 반응기를 측정할 수 있도록 재구성될 수 있다.

각각의 교정 튜브(134)는 정밀 오리피스(136)(도 20 참조)를 제외하고는 바닥이 폐쇄되어 있으며, 상기 정밀 오리피스는 개방 단부형 화학 반응기 튜브(12)내의 패킹 효과를 모사(模寫)한다. 공급관(18)을 교정하기 위해, 분사 튜브(30)가 교정 튜브(134)내로 삽입되고, 팽창 경로를 통해 가스가 공급되어 교정 튜브(134)의 내측부에 대해 분사 튜브(30)를 밀봉하며, 그 후에 테스트 경로를 통해 가스가 공급되고, 각각의 화학 반응기 튜브(12)에 대해 배압값이 얻어진다. 이어서, 중앙 프로세서(32)는 측정치의 편차를 교정하기 위해 필요에 따라 각 분사 튜브(30)에 대한 교정 인자(factor)를 발생시키며, 반응기내의 화학 반응기 튜브(12)가 측정됨에 따라 이러한 교정 인자는 중앙 프로세서(32)에 의해 사용되어 하나의 분사 튜브(30)로부터 다른 분사 튜브로 측정치를 표준화한다.

도 21 및 도 22 는 공급관(18)의 전기적 구성도로서, 이미 설명한 중앙 프로세서(32) 내외로의 입력부 및 출력부를 도시한다. 공급관(18)의 제어 박스(34)에는 직류 전력이 연결되며, 그 직류 전력은 원격 전력 및 데이타 모듈(24)로부터 또는 다른 전력 공급원으로부터 공급된다. 공급관(18)에 의해 얻어진 측정치는 그 공급관(18)상의 모뎀 및 안테나(37)를 통해 원격 전력 및 데이타 모듈(24)상의 안테나로 전송되거나, 또는 전술한 바와 같이 다른 수단을 통해 전송될 것이다. 전력 및 데이타 모듈(24)은 랩탑 컴퓨터(22)와 통신한다. 그 대신에, 데이타는 공급관(18)내에 저장되고, 추후에 원격 컴퓨터(22)에 의해 다운로드될 수도 있다.

도 23 은 도 17 에 도시된 바와 같이 송풍 모드를 위해 추가된 추가적인 제어부를 도시한다. 이러한 제어부는 전력선(146)을 통해 공급관(18)을 위한 메인 제어 박스(34)로부터 전력을 공급받으며, 유입구(124)로부터 메인 메니폴드(64)까지의 가스 경로를 개방하는 밸브는 밀봉부(56)가 팽창된 후에만 개방된다.

통상적인 셋팅에서, 공급관(18)(들)은 측정될 반응기에 대해 교정된 지름 및 간격을 가지는 분사 튜브(30, 30A)와 함께 마련될 것이다. 화학 반응기 튜브(12)의 위치를 포함한 반응기의 구성은 공급관 중앙 프로세서(32) 및 랩탑 컴퓨터(22)내로 로딩될 것이다. 그 후에, 공급관, 전력 및 데이타 모듈(24), 랩탑 컴퓨터(22), 및 교정 또는 테스트 스탠드(126)는 해당 장소로 이송될 것이다.

불어내기 송풍이 먼저 실시된다면, 공급관(18)은 송풍을 위해 구성될 것이고, 또는 필요한 경우 특별한 송풍 공급관이 사용될 것이다. 그 후, 작업자는 플레이트(11)를 따라 이동하고, 모든 화학 반응기 튜브(12)를 불어낼 것이다. 작업자는 공급관(18)을 열의 마지막으로 가져가고, 필요한 경우 토글 스위치(108)를 이용하여 디스플레이(92)가 정확한 열을 나타내도록 하며, 분사 튜브(30)를 해당 열의 화학 반응기 튜브(12)의 제 1 그룹내로 삽입하고, "제 1 튜브" 버튼(104)을 눌러 제 1 튜브가 측정된다는 것을 나타낸다. 그 후에, 작업자는 핸들(28A)상의 "시작" 버튼(109)을 누른다. 만약 스위치(82)가 눌려져있다면, 공급관(18)이 화학 반응기 튜브(12)내로 적절히 삽입되었다는 것을 나타내며, "시작" 버튼(109)이 눌려질 때, 중앙 프로세서(32)는 튜브 밀봉을 위한 솔레노이드 밸브(42)를 개방함으로써 슬리브(56)를 팽창시켜 화학 반응기 튜브(12)의 내부에 대해 밀봉한다. 테스트 가스는 분사 튜브(30)를 통해 연속적으로 유동할 것이다. 화학 반응기 튜브(12)의 제 1 그룹이 송풍되면, 작업자는 다음의 10개(공급관에 제공된 임의의 개수에 따라 다르다)의 그룹으로 이동하고 그리고 타겟(25)을 열의 제 1 의 두개의 튜브내로 삽입하여 레이저 측정 장치(27)가 공급관(18)으로부터 타겟(25)까지의 거리를 자동으로 측정하게 하며, 그에 따라 어떤 화학 반응기 튜브(12)가 송풍되었는지를 자동으로 결정한다. 중앙 프로세서(32)는 이러한 정보를 전력 및 데이타 모듈(24)로 전기적으로 전송하고, 어떤 공급관(18)이 사용되었는지, 그리고 시간 및 날짜, 그리고 어떤 화학 반응기 튜브(12)가 송풍되었는지를 알려준다. (공급관(18)을 사용하는 작업자의 신원이 셋-업 정보화될 것이다. 즉, 테스트 이전에 컴퓨터(22)내로 입력되고 그에 따라 전송될 필요가 없을 것이다.) 이어서, 전력 및 데이타 모듈(24)은 이러한 정보를 랩탑 컴퓨터(22)로 전송하며, 그에 따라 설비 엔지니어는 송풍되는 화학 반응기 튜브(12)를 컴퓨터 스크린에서 실시간으로 확인할 수 있다. 만약, 공급관(18)이 송풍을 위해 재구성될 필요가 없다면, 작업자는 하나의 단계에서 송풍 및 배압 측정을 실시할 것이며, 반응기 튜브(12)의 뱅크내로 공급관(18)을 삽입하고, 튜브를 불어내고, 이어서 다음 반응기 튜브(12) 그룹으로 이동하기 전에 튜브내의 배압을 측정한다.

측정 전에, 공급관(18)은 측정을 위해 구성될 것이고 테스트 스탠드(126)에서 교정될 것이다. 다시, 각 작업자는 공급관(18)을 측정될 화학 반응기 튜브(12)의 열의 시작부에 위치시키고 그리고 분사 튜브(30)를 화학 반응기 튜브(12)내로 삽입할 것이다. 그 후, 작업자는 토글 스위치(108)를 이용하여 정확한 열이 디스플레이(92)상에 보여지고 있다는 것을 확인하고 그 후에 "제 1 튜브" 버튼(104)을 누른다. 이어서, 작업자는 "시작" 버튼(109)을 누를 것이다. 마약, 분사 튜 브(30)가 화학 반응기 튜브(12)내로 적절하게 삽입된 것을 스위치(82)가 나타낸다면, 중앙 프로세서(32)는 솔레노이드 밸브(42)를 개방하여 분사 튜브(30)상의 밀봉부를 팽창시킨다. 그 후, 중앙 프로세서(32)는 한번에 하나의 채널씩 다중 밸브(74)를 개방하여, 모든 분사 튜브(30)에 대한 배압이 측정되고 공급관(18)내에 저장되고 그리고 전력 및 데이타 모듈(24)로 전송될 때까지 압력 센서(76)가 측정 튜브(72)내의 배압을 한번에 하나씩 측정하게 한다.

화학 반응기 튜브(12)의 제 1 그룹이 측정되면, 작업자는 다음 그룹(본 장치에서는 10개의 튜브)으로 이동하고 제 1 튜브내에 타겟(25)을 삽입할 것이다. 그 후에, 중앙 프로세서(32)는 측정되는 화학 반응기 튜브(12)의 트랙을 자동적으로 유지하며, 이때 조작자는 각각의 화학 반응기 튜브(12) 그룹이 측정될 때마다 "시작" 버튼(109)을 누르고, 그에 따라 공급관(18)이 거리 및 압력 측정치를 얻고 각각의 화학 반응기 튜브(12)에 대한 데이타를 전력 및 데이타 모듈(24)로 전송한다. 만약, 작업자가 장애물을 만나거나 열의 마지막에 도달한다면, 그 작업자는 장애물 또는 열의 마지막에 있는 최후의 튜브 앞의 마지막 튜브내로 10번째(또는 마지막) 분사 튜브(30)를 삽입할 것이고, 이미 측정된 화학 반응기 튜브(12)의 일부를 재-측정할 것이다.

만약, 전제 공급관(18)이 용이하게 도달할 수 없는 화학 반응기 튜브(12)를 작업자가 만난다면, 그 작업자는 중심 공급관(18A)을 선택하여 사용할 것이다. 이는, 작업자가 스위치(98)를 이용하여 공급관(18)을 수동 모드로 전환하고 토글 스위치(106, 108)을 이용하여 정확한 튜브 열 및 튜브 번호가 표시된 것을 확인하는 것을 제외하고, 정상적인 측정에서와 같은 방식으로 작동한다. 그 후에, 작업자는 중심 공급관(18A)상의 "시작" 스위치(88)를 누르고, 만약 연동 스위치(82A)가 폐쇄되었다면, 분사 튜브(30)가 테스트되는 화학 반응기 튜브(12)내로 완전히 삽입된 것을 나타내고, 측정이 이루어질 것이다.

변화된 조건에 맞춘 조정

동시에 다수의 공급관(18)을 이용하더라도 30,000개 정도의 많은 화학 반응기 튜브(12)를 가지는 반응기의 테스트에 수 시간이 소요되기 때문에, 테스트 시간동안 분위기 조건 및 가스 공급 조건의 변화는 압력 측정에 영향을 미치게 된다. 이러한 변화는 기체상태방정식 pv=nrT 를 기초로 교정될 수 있을 것이다. 측정되고 조정되어야 하는 대기 분위기 및 가스 공급의 변화는: 공급 가스 온도, 공급 가스 압력, 배출 가스 온도, 대기압, 및 주변 온도를 포함한다. 또한, 화학 반응기 튜브(12) 온도 변화도 고려되고 달시(Darcy) 방정식을 기초로 교정된다. 이러한 압력 및 온도 변화는 용기 테스트 기간동안 측정될 것이고, 압력 측정에 대한 교정이 이루어져, 모든 압력 결과가 테스트가 시작될 때 설정된 표준 조건과 관련되도록 결과가 최초에 교정된 바에 따라 압력, 온도 및 유동의 표준 조건을 반영하게 한다. 관련없는 설비 비상상황 동안 또는 가혹한 기상조건중에 테스트가 중단되어야 하는 경우에 이는 특히 중요한 고려사항이다. 일반적으로 이러한 변수들은 서서히 변하기 때문에, 그 변수들은 테스트 공정중의 특정 시기에 또는 매번의 공급관 사용중에 측정될 수 있다. 이러한 측정은 공급관(18)을 온 또는 오프시킬 수 있고 그리고 원료 압력 측정치에 적용되거나 또는 공급관(18)의 메모리나 추후의 분석을 위해 호스트 컴퓨터(22)의 메모리에 저장된다.

이상에서 설명한 실시예들은 본 발명에 따른 장치 및 방법의 예에 불과하다. 소위 당업자는 본 발명의 범위내에서 상기 실시예에 대한 다양한 변형예가 가능하다는 것을 이해할 것이다.

도 1 은 촉매가 팩킹된 튜브를 포함하는 화학 반응기의 부분단면도로서, 본 발명에 따라 튜브내의 배압을 측정하는 작업자를 함께 도시한 개략도.

도 2 는 본 발명에 따라 튜브내의 배압을 측정하는 작업자의 개략도.

도 3 은 측정될 반응기에 대한 튜브 배치도로서, 측정이 이루어짐에 따라 그래픽 디스플레이에 디스플레이되는 튜브 배치를 도시한 평면도.

도 4 는 본 발명에 따라 제작된 튜브의 배압 측정용 장치의 사시도.

도 5 는 도 4 의 후면도.

도 6 은 명확성을 위해 일부를 제거하고 도시한, 도 4 의 장치의 정면도.

도 7 은 도 4 의 장치의 측면도.

도 8 은 도 4 의 장치에 대한 가스 유동도.

도 8a 는 화학 반응기 튜브를 불어내기 위해 재구성한 후의 도 4 의 장치를 도시한 가스 유동도.

도 9 는 도 4 의 장치의 분사 튜브 중 하나를 도시한 부분 단면도.

도 10 은 도 4 의 장치의 공급관 부분의 부분 단면도.

도 11 은 도 4 의 장치의 제어 패널을 도시한 평면도.

도 12 는 도 2 의 원격 컴퓨터에 표시되는 그래픽 디스플레이를 도시한 도면.

도 12a 는 도 12 의 그래픽 디스플레이의 일부를 도시한 도면.

도 12b 는 도 12 의 그래픽 디스플레이의 다른 일부를 도시한 도면.

도 13 은 화학 반응기 튜브가 도 4 의 장치에 의해 송풍되거나 측정될 때의 반응기의 상부를 절개하여 도시한 도면.

도 14 는 도 4 의 장치와 함께 사용하기 위한 타겟의 정면도.

도 15 는 도 14 의 타겟의 측면도.

도 16 은 도 15 의 16-16 부분을 따라 취한 단면도.

도 17 은 불어내기 위해 재구성된 후의 도 4 의 장치의 정면도.

도 18 은 도 4 의 장치와 함께 사용하기 위한 교정 설비의 사시도.

도 18a 는 도 18 의 교정 설비의 튜브가 어떻게 프레임에 장착되는지를 도시한 것으로서, 도 4 의 공급관의 튜브에 대해 사용된 것과 동일한 장착 구성을 가진 것을 도시한 도면.

도 19 는 도 18 의 교정 설비를 절개하여 도시한 평면도.

도 20 은 도 18 의 교정 설비를 절개하여 도시한 저면도.

도 21 은 도 4 의 장치의 회로도.

도 22 는 도 21 의 전력 및 데이타 모듈 부분의 회로도.

도 23 은 도 17 의 송풍 제어 모듈의 회로도.

Claims

화학 반응기 내의 반응기 튜브에 대한 작동방법에 있어서,

상기 반응기 내에 기준점을 설정하는 단계;

상기 반응기 튜브들 중 하나의 내부로 프로브를 삽입하는 단계;

상기 프로브상에 고정된 지점과 상기 기준점 사이의 거리를 자동으로 측정하는 단계; 및

상기 측정된 거리를 기초로 상기 프로브가 삽입된 반응기 튜브를 자동으로 식별하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 화학 반응기 내의 반응기 튜브에 대한 작동방법.
제 1 항에 있어서,

상기 거리를 자동으로 측정하는 단계는 레이저 측정 장치에 의해 실행되는 것을 특징으로 하는 화학 반응기 내의 반응기 튜브에 대한 작동방법.
제 1 항에 있어서,

상기 프로브는 분사 튜브이며,

상기 반응기 튜브들 중 하나의 내부로 상기 프로브를 삽입하는 단계 이후에,

상기 분사 튜브와 상기 반응기 튜브 사이를 밀봉하는 단계; 및

상기 분사 튜브를 통해 상기 반응기 튜브 내로 유체를 분사하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 화학 반응기 내의 반응기 튜브에 대한 작동방법.
제 3 항에 있어서,

상기 분사 튜브와 상기 반응기 튜브 사이를 밀봉하는 단계는 상기 분사 튜브상에 장착된 탄성 슬리브를 팽창시키는 것을 포함하는 것을 특징으로 하는 화학 반응기 내의 반응기 튜브에 대한 작동방법.
제 3 항에 있어서,

상기 분사 튜브를 통해 상기 반응기 튜브 내로 상기 유체를 분사하는 단계 이후에,

상기 화학 반응기 튜브 내의 압력을 측정하는 단계;

상기 압력 측정치를, 측정되는 특정 화학 반응기 튜브와 자동적으로 연관시키는 단계;

상기 연관된 압력 측정치 및 특정 화학 반응기 튜브를 식별하는 데이타를 저장하는 단계;

상기 연관된 압력 측정치 및 특정 화학 반응기 튜브를 식별하는 데이타를 원격 위치로 전자적으로 전송하는 단계;

상기 압력 측정치 및 연관된 데이타를 원격 위치에서 수신하는 단계; 및

상기 연관된 측정치 및 튜브 식별값을 원격 위치에서 그래프적으로 디스플레이하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 화학 반응기 내의 반응기 튜브에 대한 작동방법.
제 5 항에 있어서,

상기 그래프적인 디스플레이 단계는 화학 반응기 튜브들의 레이아웃을 디스플레이하는 것을 포함하는 것을 특징으로 하는 화학 반응기 내의 반응기 튜브에 대한 작동방법.
제 6 항에 있어서,

상기 디스플레이는, 상기 압력 측정치를 각 반응기 튜브에 대한 한 세트의 압력 명세사항과 어떻게 비교하는지를 표시하기 위해 화학 반응기 튜브들의 그래프적인 레이아웃을 색채를 이용하여 표시하는 것을 특징으로 하는 화학 반응기 내의 반응기 튜브에 대한 작동방법.
제 7 항에 있어서,

상기 압력 측정치를 상기 압력 명세사항에 비교하는 것을 기초로, 교정할 필요가 있는 반응기 튜브들의 리스트를 생성하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 화학 반응기 내의 반응기 튜브에 대한 작동방법.