KR101607343B1 - 기체/액체 하향 병행류에서 작동하는 고정층 반응기용 오버플로우 튜브를 갖는 선 분배 여과판 - Google Patents

기체/액체 하향 병행류에서 작동하는 고정층 반응기용 오버플로우 튜브를 갖는 선 분배 여과판 Download PDF

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Abstract

본 발명에 기재된 장치는, 기체 및 액체 병행 하향류 모드에서 작동하는 반응기에 공급하는 기체 및 액체 공급물의 선 분배를 장치의 하류에 배치된 분배기 판에 도달하는 액체의 유동을 조절하기 위해서 여과 매체 및 오버플로우 튜브를 포함하는 선 분배 판에 의해 실행하게 한다.
더 구체적으로는, 본 발명은 아세틸렌 (acetylenic) 및 디엔 (dienic) 화합물을 함유하는 공급물의 선택적 수소화 처리에 적용될 수 있다.

Description

기체/액체 하향 병행류에서 작동하는 고정층 반응기용 오버플로우 튜브를 갖는 선 분배 여과판{PREDISTRIBUTION FILTER PLATE WITH OVERFLOW TUBE FOR A FIXED-BED REACTOR WITH DESCENDING GAS/LIQUID CO-CURRENT FLOW}
본 발명은 기체 및 액체 병행 하향류 모드에서 작동하는 화학물질 반응기에 기체와 액체를 공급하도록 된 분배기 판 분야에 관한 것이다.
이러한 반응기는 정제 분야, 더 자세하게는 다양한 오일 컷 (oil cut) 의 선택적인 수소화를 위한 반응, 및 더 일반적으로는 고압하에 수소 스트림을 필요로 하고 고체 플러깅 입자로 구성되는 불순물을 포함할 수도 있는 중질 액체 공급물에 의해 작동되는 수소화 처리에서 만나게 된다.
일부의 경우에, 액체 공급물은 촉매층 자체에 적층될 수도 있고 오랜 시간 동안 그 촉매층의 침입 용적을 감소시키는 불순물을 포함한다.
인용될 수도 있는 플러깅 액체 공급물은 3 ~ 50 개의 탄소 원자, 바람직하게는 5 ~ 30 개의 탄소 원자를 포함하며, 무시할 수 없는 비율의 불포화 또는 다중 (poly) 불포화 화합물, 아세틸렌 또는 디엔 화합물, 또는 이러한 다양한 화합물의 조합을 함유하는 것이 가능한 탄화수소의 혼합물을 포함하는데, 불포화 화합물의 총 비율은 공급물의 90 중량 % 까지이다.
본 발명에서 고려되고, 인용될 수도 있는 공급물의 대표적인 실시예는 열분해 가솔린인데, "열분해 (pyrolysis)" 는 당업자에게 공지된 열분해 공정 (thermal cracking process) 을 나타낸다.
본 발명은 촉매 층 내에서 플러깅 입자의 적층의 제한 및 본 발명 장치의 하류에 위치된 분배기 판에 도달하는 액체 유동의 조절 모두를 할 수 있다. 이를 위해, 본 발명의 장치는 선 분배 여과판 또는 여과 선 분배기로서 기재된다.
본 발명의 선 분배기의 하류에 위치된 분배기 판은 기체와 액체를 혼합하고 최소 액체 레벨을 갖는 통기구를 포함하는 분배기 판이다. 예시로서, 이러한 하류 분배기 판은 출원번호 FR-2 889 973 로 출원된 프랑스 특허 출원에서 기재된 바와 유사할 수도 있다.
이 발명에 기재된 선 분배기는 플러깅 액체 공급물에 의해 작동하게 반응기의 용량을 향상시키며, 하류 분배기 판 (이하, 단순화를 위해 "하류 판" 이라 할 수 있음) 을 위해 액체의 균일한 공급을 보장한다.
촉매층에서 방해가 발생하는 경우, 반응기에 걸쳐 유동의 압력 강하가 증가되는 것이 빠르게 관찰된다.
이 압력 강하는, 조작자가 반응기를 중단시키고 촉매의 일부 또는 전체를 교체하여 어쩔 수 없이 공정 사이클 시간의 상당한 감소를 분명히 유발하게 될 수도 있다.
촉매 층의 일부에서의 방해는 수개의 기구에 기인할 수도 있다.
직접적으로는, 공급물 스트림에서의 입자의 존재는 촉매층에서의 상기 입자의 적층에 의한 방해를 유발하여 촉매층의 공극 분율을 감소시킬 수도 있다.
간접적으로는, 원치 않는 화학 반응으로부터 유도되며, 촉매 결정립 표면에 적층되는 "코크" 로서 집합적으로 공지된 부산물 층의 형성이 촉매층의 공극 분율을 감소시키는데 기여할 수도 있다.
게다가, 플러깅 입자의 적층은 일반적으로 촉매층 내에서 임의의 방식으로 발생하기 때문인데, 이는 상기 촉매 층으로부터의 공극 분율의 분배시의 불균일성을 유발할 수도 있어, 하향류 모드에서 이동하는 액상을 위해 우선적인 경로의 형성을 유발할 것이다.
이러한 우선적인 경로는, 이들 경로가 촉매층에서의 상 (phase) 의 유동의 균일성을 심각하게 방해함에 따라 그리고 화학 반응의 공정에 관하여 불균일성을 유발할 수도 있음에 따라 유체역학의 관점 및 열의 관점에서 매우 불리하다.
본 발명은 이러한 현상 발생의 가능성을 감소시킬 수 있다. 이러한 현상이 발생하면, 방해물 때문에 중단을 필요로 하기 전에 반응기의 작동 시간을 증가시킬 수 있다.
특허 US-4 313 908 및 EP-0 050 505-B1 은 촉매층에서 생성된 압력 강하를 감소시키고 튜브를 통한 유동의 일부를 편향시킴으로써 압력 강하의 증가를 최소화시킬 수 있는 장치를 개시한다. 짧은 회로를 형성하는 일련의 튜브가 촉매 층을 통과한다. 상기 튜브의 입구는 분배기 판의 하류에 위치되며, 상기 튜브로부터 출구는 입구 위에서 상이한 레벨로 촉매 층을 개방한다. 따라서, 이 시스템은, 액체의 레벨이 촉매층의 상류를 형성하게 된다면 기체 및 액체의 유동을 독립적으로 편향시킬 수 있다. 인용 특허에 기재된 장치는 상기 시스템을 포함하는 튜브에서 편향된 액체와 기체 스트림 간의 비율을 제어할 수 없다. 기체는 반응기가 작동을 시작하는 시간으로부터 편향되고, 액체는, 막힘 (fouling) 에 기인하여 충분한 액체 레벨이 촉매 층 위에서 형성될 때에만 편향된다.
게다가, 2 개의 인용 특허에서 개시된 장치로부터의 출구에서, 장치의 하류에 분배기 판 또는 등가의 시스템을 위치시킬 필요가 있는 유체 분배 효과가 없다. 본 발명의 경우, 이 장치가 하류에 배치된 분배기 판과 연결될지라도 분배 기능의 일부는 여과 시스템에 결합되어 단일 장치를 형성한다.
US-3 958 952 에서, 당해 발명의 판은 일련의 여과 유닛으로 구성되는데, 이들 유닛 각각은 동심의 빈 챔버와 상세히 설명하지 않는 "여과체" 에 의해 점유되는 챔버를 교번시킴으로써 구성된다.
이러한 시스템에서, 여과 기능은 혼합 및 분배 기능이 완전 분리되지만, 본 발명의 장치에서, 여과층 및 기체 전용의 통기구와 액체용 판에서의 오리피스에 의해 제공되는 분배는 통합된다.
본 발명의 판에 통합되는 오버플로우 튜브는 하류 판의 기체/액체 계면을 안정화시켜, 이에 의해 상기 하류 판에 액체를 균일하게 공급시키도록 기능한다.
본 발명에 기재된 장치에는 하류에 위치된 분배기 판이 결합되며, 액체의 유동에서의 임의의 갑작스런 불규칙성으로부터 분배기 판을 보호하는 효과를 갖는다.
프랑스 특허 출원 FR-A-2 889 973 에 기재된 판인 경우와 같이 후자에 여과 요소가 제공된다면 분배기 판에서 완벽할 수도 있는 공급물의 우선 여과를 실행하는데 사용될 수 있다. 그러나, 본 발명의 장치는 공급물 여과 요소를 포함하지 않는 하류 분배기 판에 결합될 수도 있어, 본 발명의 장치의 경우 여과 기능이 자체로 제공된다.
본 발명에 기재된 장치는 여과 매체를 포함하는 선 분배 판에 의해, 기체 및 액체 병행 하향류 모드에서 작동하는 반응기의 액체 공급물을 구성하는 액체 유동에 포함된 플러깅 입자를 포획할 수 있다.
이 선 분배 판에는 오버플로우 튜브로 불리는 적어도 하나의 튜브가 제공되는데, 이 튜브는 하류 분배기 판과의 간격 (Di) 이 300 ㎜ 미만, 바람직하게는 200 ㎜ 미만이 되도록 하류 분배기 판과의 간격으로 위치되는 그의 하류 단부에 실질적으로 수직하다.
본 발명의 장치의 바람직한 변형에서, 오버플로우 튜브는, 액체 공급물의 유속에 심각하고 갑작스런 변동이 존재한다면, 이러한 변동에 기인한 반동 (repercussion) 이 하류 분배기 판에서 약해지도록 하류 분배기 판의 액상에 잠기게 된다.
이에 의해, 본 발명의 장치는 액체 유동의 여과 및 조절의 이중 기능을 제공한다. 게다가, 본 발명의 장치는 액체의 대부분이 선 분배 판의 기부 상에 제공된 오리피스를 통해 유동하고, 기체가 선 분배 판의 전체 섹션에 걸쳐 규칙적으로 분배된 통기구를 통해 유동하기 때문에 기체와 액체의 양호한 분배에 기여한다.
더욱 상세하게는, 본 발명의 장치는 기체 및 액체 병행 하향류 모드에서 작동하는 촉매 반응기를 위한 공급물을 구성하는 기상 및 플러깅 입자가 장입되는 액상의 여과 및 선 분배용 판으로 규정될 수 있으며, 이 선 분배 판은 분배기 판의 상류에 위치되며, "하류" 분배기 판이라 불리며, 하기에 의해 구성된다:
ㆍ 직경 (d0) 을 갖는 오리피스 (7) 에 의해 천공되며, 반응기의 벽에 대해 실질적으로 수평하고 일체식이며, 그 위헤 실질적으로 수직한 통기구 (3) 가 고정되며 기체를 허용하기 위해 통기구의 상단부가 개방되고, 이 기체를 비워내기 위해 통기구의 하단부가 개방되며, 통기구 (3) 를 둘러싸는 여과 층 (2) 을 지지하는 판 (1),
ㆍ 액체 오버플로우로서 작동하며, 통기구 (3) 의 상단부 레벨 아래에 위치된 상부 레벨과 하류 분배기 판의 기부와의 간격 (Di)(여기서, Di 는 300 ㎜ 미만, 바람직하게는 200 ㎜ 미만임) 으로 위치되는 하부 레벨까지 실질적으로 수직하게 연장하는 오버플로우 튜브라 불리는 적어도 하나의 튜브 (4).
본 발명의 장치의 바람직한 변형에서, 오버플로우로서 작동하는 튜브 (4) 는 하류 분배기 판 (10) 에 걸쳐 액상 내에 위치된 하부 레벨로 신장한다.
바람직하게는, 본 발명의 장치에서의 여과 층은 일반적으로는 불활성이지만, 일부의 경우에 촉매적으로 활성일 수도 있는 복수 개의 고체 입자층으로 구성된다.
여과 층은 상기 장치의 오리피스 (7) 의 직경 (d0) 으로부터 30 ㎜ 를 초과하지 않는 값까지의 크기를 갖는 입자의 단일 층으로 구성될 수도 있다.
바람직하게는, 여과층은 적어도 2 개의 입자 층을 포함하며, 이 경우, 상부 제 1 층은 10 ~ 30 ㎜ 의 직경을 갖는 불활성 입자로 구성되며, 하부 제 2 층은 2 ~ 10 ㎜ 의 직경을 갖는 불활성 입자로 구성된다.
바람직하게는, 기체가 흐르는 통기구 (3) 는 선 분배 판의 전체 섹션에 걸쳐 규칙적으로 분배되며, 통기구 (3) 의 밀도는 층 섹션의 1 ㎡ 당 10 ~ 150 개이며, 바람직하게는 층 섹션의 1 ㎡ 당 30 ~ 100 개이다.
바람직하게는, 판 위로의 액체의 통과를 위한 오리피스 (7) 의 직경 (d0) 은 2 ~ 10 ㎜ 이며, 더 바람직하게는 3 ~ 6 ㎜ 이다.
오버플로우 튜브 (4) 의 직경 (Dt) 과 이 오버플로우 튜브로부터 출구 오리피스 (6) 의 직경 (ds) 은 바람직하게는, 하류 분배기 판 (10) 에 걸쳐 액상을 임의로 방해하지 않고 액체 유속의 갑작스런 불규칙성을 용이하게 수용할 수 있도록 반응기의 직경 (Dr) 의 함수로서 산출된다.
상기 오버플로우 튜브 (4) 의 직경 (Dt) 은 반응기의 직경 (Dr) 의 증가 함수이고 바람직하게는 40 ~ 350 ㎜, 더 바람직하게는 70 ~ 250 ㎜ 이다.
상기 오버플로우 튜브로부터 출구 오리피스 (6) 의 직경 (ds) 은 반응기의 직경 (Dr) 의 증가 함수이고, 바람직하게는 30 ~ 300 ㎜ 이다.
오버플로우 튜브로부터 출구 오리피스 (6) 의 정교한 직경 (ds) 은 바람직하게는 150 ㎝/s, 더 바람직하게는 120 ㎝/s 미만인 액체 유출 (egress) 에 대한 속도 기준을 만족시킴으로써 판정된다.
바람직하게는, 여과층의 총 높이 (Ht) 는 100 ~ 800 ㎜, 더욱 바람직하게는 200 ~ 600 ㎜ 이다.
바람직하게는, 본 발명의 선 분배 판의 통기구 (3) 는 여과 층의 상부 레벨을 5 ~ 100 ㎜ 의 높이 (Hc) 만큼 초과한다. 선택적으로, 기체의 유동을 위해 의도된 통기구 (3) 에는 액체의 진입을 방지하기 위해 그의 상단부에 캡이 제공된다. 이 경우, 캡의 직경은 바람직하게는, 통기구 (3) 의 직경보다 10 ㎜ 크다.
동일한 방식으로, 오버플로우 튜브 (4) 내로의 기체의 유입을 방지하기 위해서, 각각의 오버플로우 튜브 (4) 의 상부 부분에는 캡 (5) 이 제공될 수도 있다. 이 경우, 캡 (5) 의 직경은 바람직하게는, 상기 오버플로우 튜브 (4) 의 직경 (Dt) 보다 적어도 10 ㎜ 크다.
바람직하게는, 각각의 오버플로우 튜브 (4) 의 상부 부분은 여과층 (2) 내에 포함되어 유지된다. 여과층 (2) 의 상부 레벨과 동일 높이인 오버플로우 튜브 (4) 의 특별한 경우가 본 발명의 범위 내에서 전체가 포함된다.
본 발명의 선 분배 판은 하류에 위치되는 분배기 판 (10) 을 공급할 수 있다. 상기 분배기 판은 임의의 형식일 수도 있고, 특히, 특허 출원 FR-2 889 973 에 개시된 것에 대응하는 유형일 수도 있다.
바람직하게는, 하류 분배기 판 (10) 은 기체의 유동을 위한 통기구를 포함하는데, 이 통기구는 기상과의 혼합이 발생하는 통기구의 내부로의 액체의 유입을 허용하기 위해 상기 통기구의 측벽에 천공된 측방향 슬릿 또는 오리피스를 갖는다. 이 기체 및 액체 혼합 기능은 선 분배 판의 통기구 (3) 에서는 원치않으므로, 일반적으로는 측방향 개구를 갖지 않는다.
하류 분배기 판과 선 분배 판의 이격된 간격 (Dc) 은, 장치의 기부 평면이 하류 분배기 판 (10) 의 최상부 부분으로부터 50 ㎜ 를 초과하여 위치되도록 된다. "하류 분배기 판의 최상부 부분" 이라는 표현은 가장 높은 높이를 갖는 상기 판의 단부를 의미한다. 일반적으로, 이는 도 2 에 도시된 바와 같이, 하류 분배기 판 (10) 에 제공된 통기구의 상부 단부이다.
본 발명의 장치는 기체 및 액체 병행 하향류 모드에서 기능하고 플러깅 액체 공급물에서 작동하는 임의의 유형의 반응기에 적용될 수도 있다.
특히, 본 발명의 사전 여과 분배 장치는 수소화처리 반응기, 선택적 수소화 반응기, 또는 잔류물 전환 반응기 또는 3 ~ 50 개의 탄소 원자, 바람직하게는 5 ~ 30 개의 탄소 원자를 포함하는 탄화수소 컷의 전환을 위한 반응기에서 사용될 수도 있다.
본 발명의 여과 및 분배 장치는 하기의 실시예에서 설명하는 바와 같이, 반응기에 채용된 촉매를 위한 사이클 주기를 상당히 연장할 수 있다. 통상, 여과층의 주기적 교체는 적어도 6 개월, 더 바람직하게는 적어도 9 개월의 주기로 실행된다.
도 1 은 특허출원 FR 2 889 973 에 기재된 분배기 판의 상류에 배치된, 본 발명에 따른 선 분배 여과판의 개략도이다.
도 2 는 하류 분배판, 이에 따라 촉매층 자체의 하류, 촉매층을 따라 병행 하향류 모드에서 유동하는 기체 및 액체 공급물이 후속되는 본 발명의 선 분배판이 제공된 반응기 전체를 나타내는 도면이다.
도 3 은 본 발명의 장치를 갖는 촉매층과 갖지 않는 촉매층의 2 지점 사이에서 얻어진 압력 강하의 시간 변화를 나타내는 비교예에서 사용된 도면이다.
본 발명의 상세한 설명은 도 1 및 도 2 를 참조하여 이루어진다.
본 발명의 장치는 반응기의 벽과 일체인 실질적으로 수평한 기부 평면 (1)(이하 기부 평면이라 함) 을 포함하는 선 분배판으로 구성되는데, 이 분배판에 실질적으로 수직한 통기구 (3) 가 고정되며, 이 통기구에는 여과 층 (2) 의 상부 레벨 위에 위치되는 상부 개구 및 실질적으로 판 (1) 의 수평면에 위치되는 하부 개구가 제공된다.
기부 평면 (1) 에는 판 (1) 의 전체 섹션에 걸쳐 규칙적으로 분배된 직경 (d0) 을 갖는 오리피스 (7) 가 천공된다.
공급물의 기체 부분은 상부 개구를 통해 통기구 (3) 를 통과하고, 공급물의 액체 부분은 여과층 (2) 위에 도입되고, 여과층 내에서 점진적으로 분배되어 기부 평면 (1) 으로부터 절단된 오리피스 (7) 를 통해 나간다.
분배기 판은 필터로서 작용하는 적어도 하나의 고체 그래뉼라 층으로 이루어진 여과층 (2) 을 지지하는데, 이 고체 그래뉼라 층은 통기구 각각을 둘러싼다.
통기구 (3) 는 바람직하게는 여과층의 레벨 위로 5 ~ 100 ㎜ 의 높이 (Hc) 만큼 돌출된다.
여과층은 임의의 형상을 갖는 복수 개의 입자층을 포함할 수도 있다.
여과층의 각 층을 이루는 입자의 크기는 바람직하게는 여과층의 최상부로부터 바닥부까지 감소한다.
하부 층 (또는 최하부 층) 의 입자의 평균 크기는 바람직하게는 분배기 판의 하류에 위치된 촉매층을 구성하는 촉매의 입자 크기보다 작다.
통상적으로, 그러나 체계적이지 않게, 각 층의 입자 크기는 2 ㎜ 내지 30 ㎜ 이다.
본 발명의 여과 및 분배 장치의 변형예에 있어서, 여과층은 적어도 2 개의 고체 입자 층으로 구성되는데, 주어진 층의 입자 크기는 바로 위 층의 입자 크기 보다 작다.
본 발명의 장치의 특별한 변형예에 있어서, 여과층의 상부 층의 입자 크기는 10 ~ 30 ㎜ 이며, 하부 층의 입자 크기는 2 ~ 10 ㎜ 이다.
제한하고자 하는 임의의 형태로 이루어진 것이 아니라 순수한 예시를 위해서, 본 발명의 장치에 따른 여과층은 다음에 의해 구성될 수도 있다:
ㆍ 여과층 총 높이의 25 % 에 상당하며, 크기 25 ㎜ 의 ACT 068 형식의 입자로 구성된 상부 층;
ㆍ 여과층 총 높이의 25 % 에 상당하며, 크기 8 ㎜ 의 ACT 108 형식의 입자로 구성된 중간 층;
ㆍ 여과층 총 높이의 50 % 에 상당하며, 촉매 결정립의 크기 이하의 크기를 갖는 불활성 입자로 구성된 하부 층.
여과층을 형성하는 입자는 내부 공극 용적을 갖거나 갖지 않고, 예컨대 구형 또는 원통형의 임의의 형상을 가질 수도 있다. 이들 입자는 일반적으로 불활성이지만, 선택적으로 촉매작용될 수도 있다. 촉매 작용되는 경우, 여과층의 활성 입자는 바람직하게는 여과층의 하류에 위치된 촉매층에서 사용된 촉매와 동일 족 (family) 으로부터의 촉매로 구성된다.
여과층은, 존슨 (JOHNSON) 스크린 요소와 같이 높은 공극 분율을 가지면서 불순물의 포획을 위해 큰 표면을 제공하는 팩킹 요소에 의해 구성될 수도 있다.
복수 개의 층을 갖는 여과층 합성의 일 예는 본 명세서의 하기의 상세한 실시예에서 부여된다.
당해 산업용 반응기 대부분에 대해, 여과층의 총 높이는 바람직하게는 100 ~ 800 ㎜ 이며, 더욱 바람직하게는 200 ~ 600 ㎜ 이다.
통기구의 내경은 바람직하게는 10 ~ 150 ㎜ 이며, 더욱 바람직하게는 25 ~ 80 ㎜ 이다.
통기구 (3) 는 바람직하게는 150 ~ 600 ㎜, 더욱 바람직하게는 300 ~ 500 ㎜ 의 간격 만큼 규칙적으로 이격된다.
여과층은 하부층으로부터 시작하여 오랜 시간동안 점진적으로 막히게 되며, 막히게 된 하부 부분과 막히지 않은 상부 부분 사이에는 계면이 만들어진다.
액체는 그의 막히지 않은 상부 부분에 걸쳐 여과층을 통과하고, 마침내 오버플로우 튜브 (4) 의 상부 레벨에 도달한다. 이후, 액체는 하류 분배기 판 (10), 바람직하게는 하류 분배기 판 (10) 의 액상에 근접하게 직접 도입되는 상기 오버플로우 튜브를 통과한다.
기상은 통기구를 통해 통기구의 상부 개구로부터 통기구의 하부 개구까지 통과한다.
통기구의 상부 개구는 바람직하게는 여과층 위에서 5 ~ 100 ㎜ 의 높이 (Hc) 에 위치된다. 통기구 (3) 의 상부 개구는 통기구의 상부 개구를 통해 액체의 직접적인 도입을 방지하도록 의도된 캡 또는 임의의 등가의 형상에 의해 보호될 수도 있다. 이 경우, 통기구 (3) 의 상단부를 덮는 캡의 직경은 상기 통기구의 직경보다 10 ㎜ 크다.
동일 방식으로, 오버플로우 튜브 (들)(4) 에는 기체의 도입을 방지하기 위해 캡 또는 임의의 등가의 형태가 제공될 수도 있다.
도 1 에서, 오버플로우 튜브 (4) 에는 오버플로우 튜브 내로의 기체의 유입을 가능한 많이 감소시키기 위해서 오버플로우 튜브의 직경보다 10 ㎜ 큰 직경을 갖는 캡이 제공된다.
도 2 에서, 오버플로우 튜브는 바람직한 구성에 해당하는 하류 분배기 판의 액상에 담겨진다.
예시를 위해, 도 1 은 최상부로터 바닥부까지 4 개의 층으로 이루어진 여과층을 도시한다:
ㆍ25 ㎜ 직경의 ACT 068 형식의 불활성 비드로 구성된 100 ㎜ 두께의 제 1 층 (Ⅰ);
ㆍ8 ㎜ 직경의 ACT 108 형식의 불활성 비드로 구성된 100 ㎜ 두께의 제 2 층 (Ⅱ);
ㆍ2 ㎜ 직경의 촉매 입자로 구성된 200 ㎜ 두께의 제 3 층 (Ⅲ);
ㆍ6.3 ㎜ 직경의 알루미나 비드의 제 4 층 (Ⅳ)
용어 "ACT" 는 Salindres (Gard) 에 위치한 CTI 에 의해 판매되고 있는 비드의 상표명이다.
실시예
하기의 실시예는 선택적 수소화 반응기의 2 개의 구조 사이의 비교예이다:
ㆍ단일 분배기 판을 갖는 구조 (A);
ㆍ본 발명에 따른 오버플로우 튜브를 갖는 선 분배판이 구조 (A) 의 분배기 판에 선행하는 구조 (B).
반응기는 1 m 의 직경과 본 발명의 선 분배판, 하류 분배기 판 및 촉매층을 포함하여 5 m 의 총 높이를 갖는다.
촉매층은 선택적 수소화를 실행하기 위해 전통적인 촉매 입자로 구성된다. 이 촉매는 알루미나 담체에 증착된 Ni 를 포함하는 촉매이다.
하류 분배기 판의 하류에 위치된 촉매층을 형성하는 촉매 입자의 크기는 2 ㎜ 이다.
반응기로의 공급물은 액체 부분과 기체 부분으로 구성된다.
액체는 표준 상태 하에서 120 ℃ 의 평균 비등점을 갖는 50 ~ 280 ℃ 의 증류 범위를 갖춘 열분해 (pyrolysis) 가솔린으로 구성된다.
기상은 90 몰 % 의 수소로 구성되고, 잔부는 본질적으로 메탄이다.
본 발명의 선 분배 판은 다음 사항을 갖는다:
ㆍ상기 판에 걸쳐 규칙적으로 분배된 50 ㎜ 직경의 10 개의 통기구;
ㆍ직경 45 ㎜ 의 오리피스가 제공된 50 ㎜ 직경의 1 개의 오버플로우 튜브;
ㆍ40 ㎝ 두께의 하부 층과 10 ㎝ 두께의 상부층으로 구성된 여과층.
하부 층은 2 ㎜ 직경의 알루미나 입자로 구성되며, 상부 층은 25 ㎜ 직경의 ACT 068 형식의 입자로 구성된다.
오버플로우 튜브는 하류 분배기 판의 액상에 침지된다.
하류 분배기 판은 25 ㎜ 의 직경 및 175 ㎜ 의 높이를 갖는 40 개의 통기구를 포함하는데, 각각의 통기구에는 통기구로 액체가 도입되어 기체와 액체를 혼합시킬 수 있는 3 단계로 배치된 측방향 구멍이 제공된다.
반응기의 작동 상태 하에서 기체와 액체의 특성이 하기의 표 1 과 같이 부여된다:
Figure 112010045474649-pct00001
도 3 에 도시된 그래프는 본 발명의 선 분배 판을 가지며 (그래프 A), 선 분배 판을 갖지 않는 (그래프 B) 촉매층의 2 지점 사이의 압력 강하의 변화를 나타낸다.
종 좌표로 나타낸 압력 강하는 종래기술에 공지된 상관관계를 사용하여 결정된 초기값에 대해 표준화되며, 횡 좌표로 도시된 시간은 수십 시간에서 측정된다.
본 발명의 선 분배 판은 압력 강하, 더 자세하게는, 80 시간 단위 (800 시간) 후, 상대 압력 강하가 선 분배판이 있으면 1.3 이었고, 선 분배 판이 없으면 1.7 이었던 시간에서의 압력 강하 증가를 감소시킬 수 있음을 알 수 있다.
본 발명의 선 분배 판의 효과를 평가하는 다른 방법은 촉매층에서의 압력 강하를 위해 제한된 허용 가능값을 고정하고, 상기 값, 즉 선 분배 판이 있으면 Ta, 선 분배 판이 없으면 Tb 에 도달하는 각각의 시간을 측정하는 것이다. Ta 와 Tb 간의 차 (Ta-Tb) 는 대략 수개월일 수도 있는데, 통상은 3 개월이며, 이는 플러깅에 기인하여 차단하기 이전에 반응기의 작동 주기가 상당히 연장됨을 나타낸다.

Claims (12)

  1. "하류" 분배기 판이라 불리는 분배기 판의 상류에 위치되며, 기체 및 액체 병행 하향류 모드에서 작동하는 촉매 반응기를 위한 공급물을 구성하는 기상 및 플러깅 입자가 장입되는 액상의 여과 및 선 분배 장치로서,
    상기 장치는,
    ㆍ 직경 (d0) 을 갖는 오리피스 (7) 에 의해 천공되며, 반응기의 벽에 대해 실질적으로 수평하고 일체식인 판으로서, 판 위에 실질적으로 수직한 통기구 (3) 가 고정되며 기체를 허용하기 위해 통기구의 상단부가 개방되고, 이 기체를 비워내기 위해 통기구의 하단부가 개방되며, 통기구 (3) 를 둘러싸는 여과 층 (2) 을 지지하는 판,
    ㆍ 오버플로우로서 작동하며, 통기구 (3) 의 상단부 레벨 아래에 위치되어 여과층 (2) 내에 포함되어 유지되는 상부 레벨과 하류 분배기 판의 기부와의 간격 (Di)(여기서, Di 는 300 ㎜ 미만임) 으로 위치되는 하부 레벨까지 실질적으로 수직하게 신장하는 오버플로우 튜브 (4) 로 불리는 적어도 하나의 튜브 (4) 에 의해 구성되며,
    상기 여과 층은 상기 장치의 오리피스 (7) 의 직경 (d0) 의 크기로부터 30 ㎜ 를 초과하지 않는 값까지의 크기를 갖는 적어도 하나의 입자 층으로 구성되는, 여과 및 선 분배 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 오버플로우서 작동하는 튜브(4)는 하류 분배기 판에 걸쳐 액상 내에 위치된 하부 레벨로 신장하는, 여과 및 선 분배 장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 여과층은 적어도 2 개의 입자 층으로 구성되며, 상부 제 1 층은 10 ~ 30 ㎜ 의 직경을 갖는 불활성 입자로 구성되고, 하부 제 2 층은 2 ~ 10 ㎜ 의 직경을 갖는 불활성 입자로 구성되는, 여과 및 선 분배 장치.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 통기구 (3) 의 밀도는 층 섹션의 1 ㎡ 당 10 ~ 150 개인, 여과 및 선 분배 장치.
  5. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    판 위로의 액체의 통과를 위한 오리피스 (7) 의 직경 (d0) 은 2 ~ 10 ㎜ 인, 여과 및 선 분배 장치.
  6. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 오버플로우 튜브의 직경 (Dt) 은 반응기의 직경 (Dr) 의 증가 함수이고 40 ~ 350 ㎜ 인, 여과 및 선 분배 장치.
  7. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 오버플로우 튜브의 출구 오리피스의 직경 (ds) 은 반응기의 직경 (Dr) 의 증가 함수이고 30 ~ 300 ㎜ 인, 여과 및 선 분배 장치.
  8. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 여과층의 총 높이 (Ht) 는 100 ~ 800 ㎜ 인, 여과 및 선 분배 장치.
  9. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 판의 통기구는 여과 층의 상부 레벨을 5 ~ 100 ㎜ 의 높이 (Hc) 만큼 초과하는, 여과 및 선 분배 장치.
  10. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 오버플로우 튜브 각각의 상부 부분에는 기체의 진입을 제한하고 상기 오버플로우 튜브의 직경 (Dt) 보다 적어도 10 ㎜ 큰 직경을 갖는 캡이 제공되는, 여과 및 선 분배 장치.
  11. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 하류 분배기 판과 상기 선 분배 판의 이격된 간격 (Dc) 은, 상기 장치의 기부 평면이 하류 분배기 판의 최상부 부분으로부터 50 ㎜ 를 초과하여 위치되도록 되어 있는, 여과 및 선 분배 장치.
  12. 삭제
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