KR101292599B1 - 반응기 용기의 내부 구성요소를 위한 지지 시스템 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 반응 영역을 형성하고 반응 영역 내부로 개구부를 제공하는 입구 통로를 갖는 반응기 용기를 사용하는 지지 시스템이다. 지지 시스템은, 입구 통로에 의해 지지되고 입구 통로의 개구부를 통해서 반응 영역 내부로 진입하는 통로 인서트를 포함한다. 지지 행거를 통로 인서트에 연결하고 지지 행거로부터의 하중을 통로 인서트로 전달하기 위한 부착 수단이 통로 인서트에 부착된다. 지지 행거는 상단부와 하단부를 갖는데, 하중을 지지하기 위해서 상단부는 부착 수단에 고정부착되어 있고 하단부는 지지 구조체에 고정부착되어 있다.

Description

반응기 용기의 내부 구성요소를 위한 지지 시스템{SUPPORT SYSTEM FOR REACTOR VESSEL INTERNALS}
본 발명은 반응기 용기 내의 어떤 반응기 내부요소를 지지하기 위한 시스템에 관한 것이다.
하강유동(downflow) 반응기 용기는 수소처리(hydrotreating), 수소화분해(hydrocracking), 수소화탈황(hydrodesulfurization), 수소화마무리(hydrofinishing), 및 수소화탈왁스(hyrodewaxing) 등의 촉매 공정의 화학 및 정제 산업에서 일반적으로 사용된다. 전형적인 하강유동 반응기는 공급물 입구 및 반응기 유출물 출구를 구비한 용기이다. 용기 내에는 용기 내부로 도입된 공급물과 접촉하게 되는 촉매 입자층이 들어 있다.
촉매층의 단면을 가로질러 공급물 유체를 분배하기 위해서 반응기 용기 내부로의 공급물 도입 지점과 촉매 입자층 사이에 배치되는 공급물 분배 트레이를 하강유동 반응기 내부에 결합시키는 것이 종종 유리하다. 공급물 분배 트레이를 반응기 용기 내부에 결합시키는 대표적인 방식은 공급물 분배 트레이 또는 그 지지 구조체를 반응기 용기 내벽에 부착 또는 연결하는 것이다. 이 연결은 종종 반응기 용기 내벽에 대한 용접 부착으로 달성된다. 그러나, 반응기의 이러한 내 부요소를 반응기 내벽에 부착하는 것은 반응기 용기 내부에 공급물 분배 시스템을 지지하는 적절한 방법이 될 수 없다. 예컨대, 수소화처리 반응기 용기의 내벽에 수소의 영향을 받기 쉬운 용접 오버레이 재료로 용접하면 용접 오버레이 재료의 균열 및 다른 문제를 유발할 수 있다.
반응기 용기의 내벽에 반응기 내부요소를 부착하는 것과 관련한 문제점은 지지 시스템을 반응기 내벽에 부착할 필요 없이 반응기 용기 내부에 반응기 내부요소를 지지하기 위한 신규한 지지 시스템에 의해 해결될 수 있다.
본 발명의 목적은 지지 시스템을 반응기 내벽에 부착할 필요 없이 반응기 용기 내에 반응기 내부요소를 지지하기 위한 지지 시스템을 제공하는 것이다.
따라서, 촉매 입자층을 포함할 수 있는 반응 영역을 형성하는 내벽을 가지며 반응 영역으로 들어가는 개구부를 제공하는 입구 통로(manway) 를 포함하는 반응기 용기에 사용되는 지지 시스템이 제공될 수 있다. 지지 시스템은 인서트 상단부와 인서트 하단부를 갖는 통로 인서트를 포함하는데, 통로 인서트는 개구부를 통해 반응 영역 내부로 진입할 수 있다. 또한 지지 시스템은 행거 상단부와 행거 하단부를 갖는 지지 행거를 더 포함하는데, 행거 상단부는 인서트 하단부에 고정 연결되어 있고, 지지 구조체는 유체 분배 트레이를 지지할 수 있고 행거 하단부에 고정 연결되어 있다.
도 1 은 본 발명의 지지 시스템 및 반응기 용기의 수직 단면도이다.
도 2 는 도 1 에 도시된 반응기 용기의 입구 통로 및 지지 시스템의 상부를 도시하는 상세도이다.
도 3 은 도 1 의 3-3 라인을 따른 지지 시스템 및 반응기 용기의 단면도이다.
도 4 는 반응기 용기 내에 포함된 지지 시스템을 도시하기 위해 일부가 생략된 반응기 용기의 사시도이다.
본 발명은 지지 장치를 반응기의 내벽에 부착할 필요 없이 하강유동형 반응기의 특정 내부요소를 지지하기 위한 장치에 관한 것이다.
도 1 은 지지 시스템 (12) 이 구비된 반응기 용기 (10) 의 수직 단면도이다. 반응기 용기 (10) 는 공급원료가 접촉되는 촉매 입자층 (16) 을 포함할 수 있는 반응 영역 (14) 을 형성하는 적합한 유형의 어떠한 용기도 될 수 있다. 반응 영역 (14) 은 통상, 공정 반응이 일어나는 영역을 형성하는 층 (16) 및 입구/유체 분배 영역 (17) 모두를 포함한다. 반응기 용기 (10) 는 촉매 입자층 (16) 을 포함하는 반응 영역 (14) 을 형성하는 내벽 (18) 을 갖는다.
반응 용기 (10) 는 입구 통로 (20) 및 출구 통로 또는, 이 외에 반응기 반응기 유출물 출구 (22) 를 구비한다. 입구 통로 (20) 는 외부로부터 반응 영역 (14) 내부로 도입하거나 통과하는 것을 가능하게 하는 개구부 또는 도관을 형성하는 통로 내벽 (24) 을 갖는다. 따라서, 입구 통로 (24) 는 반응기 용기 (10) 의 외부와 내부 사이를 연결하기 위한 수단을 제공한다. 반응기 유출물 출구 (22) 는 반응기 용기 (10) 내부의 반응 영역 (14) 로부터 반응기 유출물을 제거하기 위한 수단을 제공한다.
지지 시스템 (12) 은 통로 인서트 (26), 지지 행거 (28) 및 지지 구조체 (30) 를 포함한다. 지지 행거 (28) 는 행거 상단부 (32) 와 행거 하단부 (34) 를 포함한다. 지지 행거 (28) 는 지지 구조체 (30) 및 이러한 지지 구조체 (30) 상에 지지되는 물체의 하중이 통로 인서트 (26) 에 전달되게 하는 수단을 제공한다. 따라서, 지지 행거 (28) 는, 대부분의 경우에, 장력을 받는다. 행거 하단부 (34) 는 행거 하단부 (34) 를 지지 구조체 (30) 에 연결하기 위한 적절한 어떠한 연결 수단에 의해 지지 구조체 (30) 에 고정 연결되어 있고, 용접 또는 볼트를 사용하는 연결 또는 금속부를 연결시키기 위한 다른 적합한 수단을 포함할 수 있다.
현장 밖(off-site)에서 제작하여 반응기 용기 (10) 내에 지지 시스템 (12) 을 별도로 조립하는 것은 가능하게 하기 위해서, 상기 연결 수단은 바람직하게는 용접에 의해 지지 구조체 (30) 에 부착되는 플레이트 (36) 인 것이 바람직하고, 이 플레이트 (36) 는 볼트가 삽입될 수 있는 구멍을 포함한다. 행거 하단부 (34) 는 플레이트 (36) 의 구멍과 맞는 구멍을 포함하는데, 볼트가 이 구멍을 통과하여 지지 구조체 (30) 에 행거 하단부 (34) 를 고정 연결하기 위한 연결 수단을 제공한다. 그러나, 행거 하단부 (34) 를 지지 구조체 (30) 에 고정 연결하기 위한 다른 어떠한 적합한 수단도 사용될 수 있다.
이제 도 1 에 도시된 부분 (40) 의 확대도인 도 2 를 참조하여 설명한다. 확대 상세부분 (40) 은 통로 인서트 (26), 지지 행거(28) 의 행거 상단부 (32), 및 클램프 (42) 를 포함하는 지지 시스템 (12)(전체 지지 시스템 (12) 은 도 1 에 도시됨)의 일부분 및 입구 통로 (20) 를 도시한다. 행거 상단부 (32) 는 클램프 (42) 에 의해 통로 인서트 (26) 에 고정 연결된다.
통로 인서트 (26) 는 인서트 외벽 (43), 인서트 내벽 (44), 인서트 상단부 (45) 및 인서트 하단부 (46) 를 구비한다. 도시된 클램프 (42) 는 행거 상단부 (32) 를 통로 인서트 (26) 에 고정시키는데 사용되는 것이지만, 행거 상단부 (32) 를 통로 인서트 (26) 에 고정시키기 위한 어떠한 적합한 연결 수단도 사용될 수 있다. 이러한 연결 수단은 용접 또는 볼트를 사용하는 연결 또는 금속부를 연결시키기 위한 다른 적합한 수단을 포함할 수 있다.
볼트가 삽입되는 구멍을 갖는 플레이트 (48) 가 클램프 (42) 에 부착되어 있다. 행거 상단부 (32) 는 플레이트 (48) 의 구멍과 맞는 구멍 (50) 을 포함할 수 있는데, 이 구멍을 볼트가 통과하여 행거 상단부 (32) 를 클램프 (42) 에 고정 연결하기 위한 연결 수단을 제공하게 된다. 클램프 (42) 는 현장 밖에서 제작되어 반응기 용기 (10) 내부에 별도로 조립 및 설치될 수 있도록 분리가능하거나 제거가능할 수 있다.
클램프 (42), 또는 행거 상단부 (32) 를 통로 인서트 (26) 에 고정하기 위한 다른 어떤 연결 수단이 인서트 하단부 (46) 에 위치되는 것이 바람직하다. 클램프 (42) 가 지지 행거 (28) 를 통로 인서트 (26) 에 고정시키기 위한 연결 수단으로서 사용될 때, 인서트 하단부 (46) 의 외부 표면 내부에 홈 (52) 을 기계가공 하고 클램프 (42) 에는 이 홈에 맞거나 대응하는 돌출부 (54) 를 만드는 것이 바람직하고, 이들 홈과 돌출부는 함께 끼워맞춤되어 클램프 (42) 와 인서트 하단부 (46) 를 결합하는 조인트를 형성하게 된다.
상기 언급된 바와 같이, 입구 통로 (20) 는 반응기 영역 (12) 내부로 들어가는 도관 또는 개구부를 형성하는 통로 내벽 (24) 을 갖는다. 따라서, 통로 인서트 (26) 는 통로 도관을 통해서 인서트 하단부 (46) 가 끝나는 반응기 영역 (14) 내부로 진입할 수 있다.
인서트 상단부 (45) 는, 인서트 외벽 (43) 으로부터 수평으로 외부로 연장하여 입구 통로 플랜지 (60) 의 정면 (58) 위에 위치되는 플랜지 (56) 를 포함한다. 입구 통로 플랜지 (60) 의 정면 (58) 은 그 위에 플랜지 (56) 가 놓일 수 있는 베어링을 제공한다. 따라서, 플랜지 (56) 는 지지 구조체 (30) 및 그 위에 지지되어 있는 물체의 하중을 지지 시스템 (12) 을 통해 입구 통로 (20) 에 전달하기 위한 수단을 제공한다.
바람직한 실시형태에서, 정면 (58) 은 대향하는 통로 커버 플랜지(도시되지 않음) 와 링 조인트를 형성하기 위한 수단을 구비한다. 이러한 수단의 일례로는 정면 (58) 에 형성되거나 기계가공되는 베벨(bevel) 또는 홈이 있다. 이 홈 또는 베벨은 대향 통로 커버 플랜지의 정면에 형성되거나 기계가공된 대향하는 상대 홈 또는 베벨과 짝을 이룰 수 있다. 링 조인터 가스켓이 정면 (58) 의 홈 또는 베벨 및 대향 통로 커버 플랜지의 정면의 대향 홈 또는 베벨 내에 위치되어서 두 플랜지가 함께 결합되면 링 조인트가 형성될 수 있다. 정면 (58) 과 대향 통로 커버 플랜지의 정면 사이의 간격이 정면 (58) 위에 플랜지 (56) 가 위치되고 또한 상기 링 조인트의 형성이 가능하게 충분하지 않다면, 더 넓은 링 조인트 가스켓이 사용될 수 있거나, 또는 정면 (58) 위에 플랜지 (56) 를 위치시킬 수 있으며 또한 원하는 링 조인트가 제공되게 대향 통로 커버 플랜지와 플랜지 (60) 를 결합시킬 수 있도록 대향 통로 커버 플랜지의 정면에 챔버를 형성할 수 있다.
바람직한 실시형태에서, 통로 내벽 (24) 은 직경에 의해 특징지어질 수 있는 원통형이며, 인서트 외벽 (43) 은 통로 내벽 (24) 을 따라서 아주 근접하여 연장하는 것이 바람직하고, 인서트 외벽 (43) 은 통로 내벽 (24) 과 실질적으로 동일한 것이 보다 바람직하다. 또한 인서트 내벽 (44) 은 유체가 반응 영역 (14) 내부로 도입될 때 통과하거나 또는 외부로부터 반응 영역 (14) 내부로 유체를 도입하기 위한 수단을 제공하는 입구 이송관이 통과하게 되는 도관을 형성하는 것도 바람직하다.
도 1 의 3-3 라인을 따른 반응기 용기 (10) 의 단면도인 도 3 을 참조한다. 플레이트 (48) 가 부착된 클램프 (42) 가 도시되어 있다. 플레이트 (48) 는 지지 행거 (28) 의 행거 상단부 (32) 를 통로 인서트 (26) 에 고정 연결하기 위한 수단을 제공한다. 상기에 이미 설명한 바와 같이, 바람직한 실시형태에서는, 플레이트 (48) 와 행거 상단부 (32) 는 볼트가 연결부를 형성하기 위해서 통과하는 구멍과 맞는 구멍을 가질 수 있다. 이러한 유형의 연결부 때문에 지지 시스템 (12) 의 각 부분을 반응기 용기 (10) 의 위치로부터 떨어져 제작할 수 있고 그 후에 반응기 용기 (10) 의 반응 영역 (14) 내에 지지 시스템 (12) 의 각 부분을 별도 로 조립할 수 있다.
클램프 (42) 는 구멍-볼트 연결부 (62) 를 사용하여 통로 인서트 (26) 에 부착되고, 이러한 연결부때문에, 클램프 (42) 를 별도로 제작하여 나중에 지지 시스템 (12) 의 다른 부분과 함께 반응 영역 (14) 내에 조립할 수 있다. 그러나, 도시된 연결부는 소위 구멍-볼트 연결부이지만, 다른 어떠한 적합한 연결 수단도 지지 시스템 (12) 에 사용될 수 있다는 것을 알아야 한다.
지지 행거 (28) 는 통로 인서트 (26) 로부터 지지 구조 (30)(도 3 에 도시되지 않음)의 스커트 (64) 까지 하방으로 연장한다. 스커트 (64) 는 반응기 용기 (10) 의 내벽 (18) 에 근접하여 이 내벽을 따라 연장하는 구조 요소일 수 있다. 스커트 (64) 는 지지 구조체 (30) 를 구성하는 추가 요소를 부착하기 위한 수단 및 예컨대 촉매 입자층 (16) 의 단면 및 표면을 가로질러 반응기 공급물 유체를 분배하기 위한 유체 분배 트레이(도시도지 않음) 등의 다양한 유형의 반응기 내부 장비를 지지하기 위한 수단을 제공한다.
스커트 (64) 는 내벽 (18) 과 동일 평면에 위치될 수 있는 평평한 정면 (66) 을 갖는 구조 요소의 평평한 플레이트일 수 있으며, 또한 스커트는 하나 이상의 플랜지를 포함할 수도 있다. 또한, 반응기 용기 (10) 의 내벽 (18) 과 스커트 (64) 의 평평한 정면 (66) 사이의 간격을 시일링하기 위한 시일 부재(도시되지 않음)가 제공되어서, 내벽 (18) 과 평평한 정면 (66) 사이에 형성되는 공간을 통해 유체가 과도하게 흐르는 것을 방지하게 된다. 어떠한 적합한 재료 또는 수단도 이 시일을 형성하는데 사용될 수 있다. 또한 스커트 (64) 는 상기 분배 트레이 시스템 등의 하중체를 지지하기 위한 지지 수단을 제공할 수 있는 적합한 다른 어떤 구조 요소도 될 수 있다. 지지 행거 (28) 의 행거 하단부 (34) 는 통로 인서트 (16) 로부터 멀어지는 방향으로 하방으로 연장하여, 스커트 (64) 에 고정 연결된다.
본 발명의 지지 시스템 (12) 을 더 도시하기 위해서, 도 4 는 반응기 용기 (10) 와 관련된 지지 시스템 (12) 을 도시하기 위해 일부가 생략된 반응기 용기 (10) 의 사시도를 나타낸다. 도시된 바와 같이, 반응기 용기 (10) 는 반응기 용기 (10) 의 내부로 들어가는 개구부를 제공하는 입구 통로 (20) 를 구비한다. 통로 인서트 (26) 는 플랜지 정면 (58) 에서 입구 통로 (20) 에 의해 지지되며, 통로 인서트 (26) 는 입구 통로 (20) 에 의해 형성되는 개구부를 통해 반응기 용기 (10) 의 내부로 진입해 있고, 이 내부에서 통로 인서트 하단부 (46) 가 끝난다. 클램프 (42) 는 인서트 하단부 (46) 에 부착되고, 이 클램프는 지지 행거(28) 를 통로 인서트 (20) 에 연결하기 위한 수단 및 지지 행거 (28) 의 하중을 통로 인서트 (20) 에 전달하기 위한 수단을 제공한다.
각 지지 행거 (28) 는 행거 상단부 (32) 와 행거 하단부 (34) 를 갖는다. 행거 상단부 (32) 는 클램프 (42) 에 고정부착되어 있고 행거 하단부 (34) 는 스커트 (64) 에 고정부착되어 있으며, 이 스커트는 지지 구조체 (30)(도 1 참조) 의 일부이다. 지지 구조체 (30) 는 바람직하게는 유체 분배 트레이 등의 반응기 내부 장치로부터 생긴 하중을 지지하기 위한 수단을 제공한다. 스커트 (64) 는 반응기 용기 (10) 의 내벽 (18) 의 둘레를 따라 연장한다. 지지 구조체 (30) 는 하나 이상의 빔 (68) 등의 추가 지지 부재를 더 포함할 수가 있는데, 상기 빔은 수평으로 연장하여 그 양단에서 스커트 (64) 의 내부 둘레의 내부에 부착되어 있다.
본 발명의 특정 실시형태가 여기에 도시되었지만, 적당한 변형, 개량 및 그 적용은 청구항에 정의된 본 발명의 범위로부터 벗어나지 않는 부가된 청구항 및 상세 설명으 범위 내에서 이루어질 수 있다.

Claims (11)

  1. 촉매 입자층을 포함할 수 있는 반응 영역을 결정하는 내벽을 가지며 상기 반응 영역으로 들어가는 통로 도관을 형성하는 통로 내벽과 정면을 갖는 플랜지를 구비하며 상기 반응 영역으로 들어가는 개구부를 제공하는 입구 통로를 포함하는 반응기 용기에 사용되는 지지 시스템으로서,
    상기 플랜지의 정면에 하중을 전달하기 위한 지지 수단을 포함하는 인서트 상단부와 인서트 하단부를 가지는 통로 인서트 (상기 통로 인서트는, 상기 통로 도관을 통해 상기 반응 영역 내부로 진입할 수 있고, 상기 인서트 하단부는 상기 반응 영역 내부에서 끝난다);
    행거 상단부와 행거 하단부를 가지며, 행거 상단부는 상기 인서트 하단부에 고정연결되어 있는 지지 행거; 및
    유체 분배기 트레이를 지지할 수 있으며 상기 행거 하단부에 고정연결되어 있는 지지 구조체;
    를 포함하는 지지 시스템.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 행거 상단부를 상기 인서트 하단부에 연결하기 위한 부착 수단이 상기 인서트 하단부에 부착되는 지지 시스템.
  3. 제 2 항에 있어서, 상기 지지 구조체는 상기 내벽을 따라 연장하는 스커트를 더 포함하는 지지 시스템.
  4. 제 3 항에 있어서, 상기 지지 수단은 상기 통로 인서트로부터 외부로 연장하여 베어링 위에 위치될 수 있는 플랜지를 포함하는 지지 시스템.
  5. 제 4 항에 있어서, 상기 부착 수단은 상기 행거 상단부를 연결하고 상기 통로 인서트의 하중을 전달하기 위한 분리가능한 클램프 수단을 포함하는 지지 시스템.
  6. 제 1 항에 있어서, 상기 지지 구조체는 상기 반응기 내벽에 근접하여 이 내벽을 따라 연장한 스커트를 더 포함하는 지지 시스템.
  7. 제 6 항에 있어서, 상기 통로 인서트는 인서트 외벽 및 인서트 도관을 형성하는 인서트 내벽을 더 포함하고 상기 인서트 외벽은 상기 통로 내벽에 근접하여 이 내벽을 따라 연장하는 지지 시스템.
  8. 제 7 항에 있어서, 상기 통로 도관은 원통형인 지지 시스템.
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