KR102124338B1 - 촉매 재생 장치 및 방법 - Google Patents

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김원일
염희철
우재영
정단비
조민정
조부영
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효성화학 주식회사
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Abstract

본 발명은 촉매가 이동상으로 염소화 구역 및 건조 구역을 연속적으로 통과하도록 구성된 촉매 재생 장치에 있어서, 염소화 구역이 O2농도 0.1~0.5%, Cl2 농도 1~5ppm 범위에서 운전되는 제1 염소화 구역, O2농도 0.5~1%, Cl2 농도 5~10ppm 범위에서 운전되는 제2 염소화 구역, O2농도 1~5%, Cl2 농도 10~30ppm 범위에서 운전되는 제3 염소화 구역 및 O2농도 5~10%, Cl2 농도 30~50ppm 범위에서 운전되는 제4 염소화 구역으로 구성된 촉매 재생 장치에 관한 것으로, 본 발명에 의한 촉매 재생 시스템은 실시간으로 반응기 후단에서 분석된 촉매의 상태를 측정하여 1단계 내지 4단계의 염소화 구역에서 염소-산소 농도 및 유량을 조절할 수 있어 적절한 촉매 재생 조건을 적용할 수 있다.

Description

촉매 재생 장치 및 방법{APPARATUS AND METHOD FOR REGENERATING CATALYST}
본 발명은 촉매 재생 장치 및 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 탄화수소를 유용한 탄화수소 생성물로 전환시키는 접촉 전환에서 소모된 촉매를 재생시켜 탄화수소 전환 반응에 재사용될 수 있도록 하는 촉매 재생 장치 및 방법에 관한 것이다.
석유화학공업에서는 연속적인 촉매 전환이 진행된다. 탄화수소의 유동 촉매 분해(Fluidized Catalyst Cracking)는 경질 탄화수소 성분의 생산에 있어 중요한 공정이며, 에틸렌과 프로필렌의 생산에 있어 중요한 공정이다. 유동 촉매 분해 공정에서는 유동화된 촉매를 반응기와 재생기 사이에서 연속적으로 순환한다.
프로필렌 생산의 또 다른 경로는 촉매 탈수소화반응을 통한 프로판의 탈수소화로 얻어질 수 있다. 그러나, 상기 반응은 강한 흡열반응이며, 그리고 만족할만한 속도로 반응을 진행하기 위해서 고온을 요구한다. 촉매 반응이 고온에서 진행됨에 따라, 그에 대한 부반응으로 열분해 및 코크 생성반응이 수반되고, 이러한 부반응의 정도가 촉매의 선택도 및 활성을 결정짓는 핵심 요소가 된다. 부반응의 하나인 코크 생성 반응은 촉매상의 활성물질을 코크로 덮이게 하여 반응물과 접촉을 차단시킴으로써 전반적인 반응전환율을 낮추게 된다. 또한, 코크의 생성이 진행됨에 따라 촉매 내에 존재하는 기공의 입구를 막아 기공 내에 존재하는 활성물질을 무용화하여 급격하게 비활성화를 촉진한다. 따라서 탈수소화 반응기의 다음 단에는 코크 침적물의 축적이 비활성화를 유발할 때, 코크 침적물을 제거하기 위해 촉매를 재생하여 촉매의 활성도를 복원시키기 위한 촉매 재생 장치가 연결된다.
이동상 모드의 촉매 재생 장치는 일반적으로 일련의 3 개 또는 4 개의 반응기들을 포함할 수 있는 반응 구역과, 임의의 수의 단계들, 일반적으로 연소 단계, 그 후의 염소화 단계, 그 후의 건조 단계 및 환원 단계를 실시하는 촉매 재생 구역을 사용한다. 촉매 재생 장치의 연소 구역은 산소농도가 높을수록 발열반응이 급격하게 일어나고 촉매 표면이 고온의 조건에서 재생되므로 촉매의 소결 정도가 증가하므로 촉매 성능을 회복하기 위한 공정이 더욱 필요하다. 따라서 연소 구역의 산소농도는 5% 미만으로 낮게 유지하고 염소화 구역의 산소농도는 5% 이상을 유지한다. 그러나 재생시간에 따른 코크와 산소의 반응은 반응초기에 대부분 일어나고, 기공 내부에 있는 잔여 코크는 서서히 제거된다.
도 1을 참조하면, 종래 촉매 재생 공정은 촉매 표면의 코크를 제거하는 연소 구역(10)과 연소 구역(10)에서 소결된 촉매의 활성물질을 재분산하는 염소화 구역(oxy-chlorination zone)(20) 및 수분, 염소 등과 같은 촉매표면의 불순물을 제거하는 건조 구역(30)으로 구성된다.
탈수소 촉매 재생 공정의 연소 구역(10)에서 촉매 표면의 코크는 산소와 반응하여 일산화탄소 혹은 이산화탄소의 형태로 배출 및 제거된다. 이 반응은 발열반응으로 접합된 활성물질 간의 소결이 일어나게 하는데, 이로 인해 촉매의 활성점이 사라지므로 촉매의 성능이 감소한다. 이를 회복하기 위해 저온에서 산소와 염소를 투입하여 활성물질과 결합하여 물리적인 확산이 일어나게 유도하는 염소화 구역(20)의 재분산 공정을 거친다.
반응한 촉매는 촉매 스크린(40)을 통해 이동하고 최종적으로 재생 촉매를 배출하여 탈수소 반응기에 공급한다. 이와 같은 종래 공정에서는 재생가스를 회수하여 질소와 함께 공급하는 배관(11,12)을 통해 각각의 재생 단계를 운영하고 있으며 질소의 투입량을 조절하여 연소 구역(10)과 염소화 구역(20)의 운전조건을 유지하고 있다. 이 때 각 단계에서의 산소와 염소농도는 직접 조절되지 않고 질소유량을 통해 간접적으로 조절되기 때문에 재생기 내부에서의 정확한 농도는 알 수 없다.
코크 함량이 높은 경우 동일한 산소량을 투입하면 발열온도가 증가하여 백금의 소결 정도가 증가한다. 또한 투입되는 재생 가스의 농도와 촉매의 상태를 알 수 없으므로 충분한 코크 제거 및 백금 분산이 일어났는지 확인하기 어렵다. 이와 같이 산소와 염소의 투입조건에 따라 코크 생성량과 활성물질의 소결정도가 급격하게 변동되기 때문에 반응조건에 따라 생성되는 다양한 코크 함랑에 효율적으로 대응하는데 한계가 존재한다. 탈수소 반응의 특성상 반응 후 촉매의 상태가 일정하지 않기 때문에 이에 대응하여 적절한 재생조건을 적용할 필요가 있다.
본 발명의 목적을 상술한 종래 기술의 문제점을 극복하기 위한 것으로, 본 발명의 하나의 목적은 반응 조건에 따라 생성되는 다양한 코크 함량에 대한 대응이 용이하고 촉매 재생 반응의 효율을 향상시킬 수 있는 촉매 재생 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 회수되는 재생 가스의 실시간 농도 측정을 통해 촉매 재생 상태를 예측하여 적절한 재생 조건을 직접 제어할 수 있는 탈수소 촉매 재생 방법을 제공하는 것이다.
상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 하나의 양상은 하나 이상의 재생 가스 유입관과 재생된 촉매를 배출하는 배출관을 포함하고, 촉매는 이동상으로 염소화 구역 및 건조 구역을 연속적으로 통과하도록 구성된 촉매 재생 장치에 있어서, 염소화 구역은 O2농도 0.1~0.5%, Cl2 농도 1~5ppm 범위에서 운전되는 제1 염소화 구역; O2농도 0.5~1%, Cl2 농도 5~10ppm 범위에서 운전되는 제2 염소화 구역; O2농도 1~5%, Cl2 농도 10~30ppm 범위에서 운전되는 제3 염소화 구역; 및 O2농도 5~10%, Cl2 농도 30~50ppm 범위에서 운전되는 제4 염소화 구역으로 구성된 촉매 재생 장치에 관한 것이다.
상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다른 양상은 상기 촉매 재생 장치를 이용한 탈수소 촉매 재생 방법에 관한 것이다.
본 발명에 의한 촉매 재생 시스템은 실시간으로 반응기 후단에서 분석된 촉매의 상태를 측정하여 1단계 내지 4단계의 염소화 구역에서 염소-산소 농도 및 유량을 조절할 수 있어 적절한 촉매 재생 조건을 적용할 수 있다. 또한, 회수되는 재생 촉매의 실시간 농도 측정을 통해 현재의 촉매 재생 상태를 예측할 수 있을 뿐 아니라 백금 소결이 적게 발생하며 산소와 염소의 반응에 의한 재생기 내부의 부식을 줄일 수 있다.
도 1은 종래의 촉매 재생 장치의 개략도이다.
도 2는 본 발명의 예시적인 실시예에 따라 촉매를 재생하기 위한 장치의 개략도이다.
이하에서 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들에 대해서 더욱 상세하게 설명한다. 본 발명의 실시예는 예시로서 도시된 것이며, 첨부된 도면의 특징으로 제한되는 것은 아니다. 본 발명의 범주로부터 벗어나지 않는 한 다른 실시예들이 사용될 수 있으며, 구조적 또는 논리적 변화가 이루어질 수 있음을 이해할 것이다. 이하에서는, 유사한 구성 요소에 대해서는 유사한 도면 부호를 사용하여 설명한다.
본원에서 "구역(zone)"이라는 용어는 하나 이상의 장치 또는 하부-구역을 포함하는 촉매 재생 장치 내의 특정 영역(area)을 의미하고, 본 발명에서 촉매 재생 장치의 본체는 반응기로서 하나 이상의 구역들 또는 하부-구역들(sub-zones)을 포함할 수 있다.
도 2는 본 발명의 예시적인 실시예에 따라 촉매를 재생하기 위한 장치의 개략도이다. 도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예의 촉매 재생 장치는 하나 이상의 재생 가스 유입관(200)과 재생된 촉매를 배출하는 촉매 배출 도관(400)을 포함하고, 촉매는 이동상으로 염소화 구역(Z) 및 건조 구역(150)을 연속
적으로 통과한다.
본 발명에서는 염소화 구역(Z)을 총 4단계로 구성하고 건조 구역(150) 1단계를 포함하여 전체 촉매 재생 공정을 총 5단계로 구성한다. 본 발명에 의하면 염소화 구역(Z)을 코크와 산소의 반응 초기 온도를 최소화하고 기공 내부의 잔여 코크 제거 속도를 높이기 위하여 산소와 염소의 농도 조건에 따라 구분하였으며 연소 구역 없이 4단계의 염소화 구역(Z) 및 1단계의 건조 구역(150)으로 구성되는 것을 특징으로 한다.
상기 염소화 구역은 O2농도 0.1~0.5%, Cl2 농도 1~5ppm 범위에서 운전되는 제1 염소화 구역(110), O2농도 0.5~1%, Cl2 농도 5~10ppm 범위에서 운전되는 제2 염소화 구역(120), O2농도 1~5%, Cl2 농도 10~30ppm 범위에서 운전되는 제3 염소화 구역(130) 및 O2농도 5~10%, Cl2 농도 30~50ppm 범위에서 운전되는 제4 염소화 구역(140)으로 구성된다. 소비된 촉매 입자로부터의 코크의 제거는 촉매 재생 장치의 제1 염소화 구역(110)에서의 연소를 통해 주로 진행되고 제2 염소화 구역(120) 및 제3 염소화 구역(130)에서 촉매 입자의 잔여 코크를 제거한다. 실질적으로 촉매 표면의 코크가 제거되어 급격한 발열이 발생하는 제1 염소화 구역(110)을 제2 내지 제4단 염소화 구역들과 세분화하여 구분함으로써 백금 소결이 적게 발생하도록 유도하였다. 기존 촉매 재생 장치를 구성하는 연소 구역을 제외하고 재생 1단계부터 백금이 잘 분산되도록 하였고, 산소와 염소의 반응에 의해 재생기 내부가 부식되는 것을 방지하기 위해 산소 및 염소의 농도를 모니터링하여 조절할 수 있다.
본 발명에서 제1 염소화 구역(110)은 전체 촉매 재생 장치 부피의 5%를 차지하고, 제2 염소화 구역(120)은 전체 촉매 재생 장치 부피의 10%를 차지하고, 제3 염소화 구역(130)은 전체 촉매 재생 장치 부피의 20%를 차지하고, 제4 염소화 구역(140)은 전체 촉매 재생 장치 부피의 40%를 차지한다.
소비된 촉매 입자의 코크 제거시 연소반응은 대부분 초기에 진행되고 연소반응 속도는 점차 줄어든다. 따라서 연소반응 속도가 감소되는 시점에 산소농도를 높여 백금 소결에 심각한 영향을 미치지 않는 범위 내에서 연소반응 속도를 증가시키는 것이 중요하다. 본 발명은 이동상 모드의 촉매 재생 장치을 기반으로 하므로 촉매 재생 장치의 각 구역별 부피를 상기와 같이 조절하여 더욱 짧은 재생시간 동안 동일한 재생 효과를 확보할 수 있다.
재생 가스는 촉매 재생 장치(100)를 거친 후 각각의 재생 가스 농도 조절 배관(210, 220, 230, 240, 250)을 통해 각각의 염소화 구역의 단계별 농도에 맞춰 투입된다. 즉, 산소 및 염소 기체는 제1 염소화 구역(110)에 연결된 제1 가스 농도 조절 배관(210)을 통해 O2농도 0.1~0.5%, Cl2 농도 1~5ppm 범위로 투입하고, 제2 염소화 구역(120)에 연결된 제2 가스 농도 조절 배관(220)을 통해 O2농도 0.5~1%, Cl2 농도 5~10ppm 범위로 투입하고, 제3 염소화 구역(130)에 연결된 제3 가스 농도 조절 배관(230)을 통해 O2농도 1~5%, Cl2 농도 10~30ppm 범위로 투입하며, 제4 염소화 구역(140)에 연결된 제4 가스 농도 조절 배관(240)을 통해 O2농도 5~10%, Cl2 농도 30~50ppm 범위로 투입한다.
본 발명에 의하면 각각의 재생 가스 농도 조절 배관(210, 220, 230, 240, 250) 전단 및 후단에 가스의 농도를 실시간으로 측정할 수 있는 시스템을 구축하고 측정 결과를 바탕으로 적정 범위의 가스농도를 유지한다. 구체적으로, 제1 가스 농도 조절 배관(210)의 전단 및 후단에는 각각 제1 가스 측정 시스템(211,212)이 장착되고, 제2 가스 농도 조절 배관(220)의 전단 및 후단에는 각각 제2 가스 측정 시스템(221,222)이 장착되고, 제3 가스 농도 조절 배관(230)의 전단 및 후단에는 각각 제3 가스 측정 시스템(231,232)이 장착되며, 제4 가스 농도 조절 배관(240)의 전단 및 후단에는 각각 제4 가스 측정 시스템(241,242)이 장착된다. 각 가스 측정 시스템에서 전기화학식 O2와 Cl2를 장착하여 가스의 농도를 실시간으로 분석하여 공정 운전시 적용한다.
반응 후 촉매는 재생 투입 전 채취하여 코크 함량을 분석하여 재생 공정 운전 조건에 반영하고 재생 촉매는 촉매 스크린(160)을 통해 이동하여 반응기에 공급된다. 본 발명의 촉매 재생 장치에서는 촉매 반응에 의해 형성되는 코크 이외에 촉매가 이동하면서 생기는 코크를 줄일 수 있다.
본 발명의 촉매 재생 장치에서 염소화 구역(Z)은 환상 디스크형으로 구성되고, 촉매 베드는 2개의 동축 원통형 벽에 의해 구획된 환상형 공간 내에서 유동되며, 가스는 하나의 벽을 경유하여 유입되며, 대향하는 벽을 경유하여 배출되도록 구성된다. 본 발명에서 사용된 촉매는 유입 도관(300)을 통과하여 염소화 구역(Z)에 도달한다. 그 후, 건조 구역(150)으로 흐르게 되어 재생된 촉매가 배출 도관(400)을 경유하여 본체에서 배출되어 반응기에 공급된다.
염소화 구역(Z)과 건조 구역(150) 사이에는 플레이트 또는 기타의 임의의 차단판(미도시)이 배치되어 촉매는 통과시키되, 가스는 통과시키지 않도록 구성된다. 반대로, 가스는 건조 구역(150)으로부터 염소화 구역(Z)으로는 자유롭게 순환된다.
염소화 구역(Z)에서는 각 단계별 염소화 구역의 중간에 설치되는, 염소화 구역에 산소, 수소 및 질소 기체를 투입시키기 위한 하나 이상의 재생 가스 농도 조절 배관(210, 220, 230, 240, 250)과 염소화 구역의 상류에 형성된, 염소화 구역으로부터 가스를 배출시키기 위한 하나 이상의 재생 가스 유입관(200)이 연결되어, 가스의 순환이 하부에서 상부 방향으로 이루어지도록 구성된다.
염소화 구역(Z)에는 하나 이상의 염소화제, 하나 이상의 산소 함유 가스 및 질소 함유 가스가 공급된다. 염소화제는 염소, HCl 또는, 탄소수 4 미만 및 1～6개의 염소 원자를 포함하는 염소화 탄화수소(예를 들면, 사염화탄소) 또는 이러한 재생 공정에서 염소를 방출하는 것으로 알려진 임의의 염소화제가 될 수 있다. 염소화 구역(Z)이 축방향인 경우, 염소화 구역(Z)의 하부에 투입하여 촉매에 대해 역류로 흐르도록 하는 것이 유리하다.
염소화 구역(Z)에서, 촉매는 투입된 가스와 접촉되며, 또한 건조 구역(150)으로부터의 가스와 접촉되고, 투입, 산소를 다시 충전하고, 건조 단계로부터의 소량의 물을 포함한다.
일 실시예에서, 염소화 구역(Z)은 490℃ 내지 595℃, 바람직하게는 520℃ 내지 593℃의 온도를 갖는다.
본 발명의 일 실시예의 촉매 재생 장치는 상기 본체의 하단에 재생된 촉매 입자들이 정체되지 않고 원활하게 배출되도록 하기 위한 삼각뿔형 보조판(미도시)을 추가로 포함할 수 있다.
건조 구역(150)에는 가스를 냉각시키기 위한 하나 이상의 수단, 불순물을 제거하기 위한 가스의 하나 이상의 처리 수단, 가스를 건조시키기 위한 하나 이상의 수단 및 가스를 압축시키기 위한 하나 이상의 수단이 포함될 수 있다.
이하에서 본 발명의 촉매 재생 장치의 동작에 대해서 설명한다.
도 2를 참조하면, 코크 침적물을 포함하는 소비된 촉매 입자를 함유하는 스트림이 제공된다. 소비된 촉매 입자의 촉매 활성도를 유지 또는 회복시키기 위해, 소비된 촉매 입자는 재생되어야만 하며, 즉 코크의 거의 전부가 소비된 촉매 입자로부터 제거되어야만 한다.
소비된 촉매 입자로부터의 코크의 제거는 촉매 재생 장치(100)의 염소화 구역(Z)에서의 연소 및 염소화를 통해 실시된다. 도시한 바와 같이, 염소화 구역(Z)은 제1 염소화 구역(110), 제2 염소화 구역(120), 제3 염소화 구역(130) 및 제4 염소화 구역(140)을 포함한다. 소비된 촉매 입자의 스트림은 우선 제1 염소화 구역(110)으로 도입된다. 제1 염소화 구역(110)에서 코크가 소비된 촉매 입자 상에서 연소 및 염소화된다.
도시한 바와 같이, 장치(100)는 산소, 염소 및 질소를 함유하는 재생 가스를 제1 염소화 구역(110)으로 공급하기 위한 재생 가스 농도 조절 배관(210)을 구비한다. 산소, 염소 및 질소를 함유하는 재생 가스가 제1 재생 가스 농도 조절 배관(210)을 통해 제1 염소화 구역(110)으로 공급된다. 염소화 가스는 염소와 같은 할로겐 함유 가스와 공기와 같은 산소 함유 가스를 포함한다. 제1 염소화 구역(110)은 O2농도 0.5~1%, Cl2 농도 5~10ppm 범위에서 운전된다. 도 2에 도시된 실시예에서는, 단일 유입구(210)가 할로겐 함유 가스와 산소 함유 가스의 조합된 스트림을 제1 염소화 구역(110)에 공급하는 것으로 도시하고 있지만, 별도의 유입구가 가스들의 별도의 이송을 위해 마련될 수 있다.
촉매 입자는 도관을 경유하여 제1 염소화 구역(110)으로부터 제2 염소화 구역(120)까지 장치(100)를 하향 통과하여 이동한다. 산소, 염소 및 질소를 함유하는 재생 가스가 제2 재생 가스 농도 조절 배관(220)을 통해 제2 염소화 구역(120)으로 공급된다. 제2 염소화 구역(120)은 O2농도 0.5~1%, Cl2 농도 5~10ppm 범위에서 운전된다. 이어서, 촉매 입자는 도관을 경유하여 제2 염소화 구역(120)으로부터 제3 염소화 구역(130)까지 장치(100)를 하향 통과하여 이동한다. 산소, 염소 및 질소를 함유하는 재생 가스가 제3 재생 가스 농도 조절 배관(230)을 통해 제3 염소화 구역(130)으로 공급된다. 제3 염소화 구역(130)은 O2농도 1~5%, Cl2 농도 10~30ppm 범위에서 운전된다. 이어서, 촉매 입자는 도관을 경유하여 제3 염소화 구역(130)으로부터 제4 염소화 구역(140)까지 장치(100)를 하향 통과하여 이동한다. 산소, 염소 및 질소를 함유하는 재생 가스가 제4 재생 가스 농도 조절 배관(240)을 통해 제4 염소화 구역(140)으로 공급된다. 제4 염소화 구역(140)은 O2농도 5~10%, Cl2 농도 30~50ppm 범위에서 운전된다.
염소화 구역(Z) 내의 할로겐 함유 가스와 산소 함유 가스의 존재는 촉매 입자의 염소화를 위해 공급된다. 염소화는 필수적인데, 그 이유는 촉매 입자에 있는 백금족 금속이 처리 중에 직면하는 고온에서 응집을 경험하기 때문이다. 염소화 반응은 보다 양호한 촉매 활성도를 위해 촉매 입자 상의 응집된 백금족 금속을 재분산시킨다. 염소화 구역(Z)에서의 코크의 연소 및 염소화를 제어하기 위해, 각각의 단계별로 주입되는 재생 가스의 함량이 엄격히 제어된다.
소비된 촉매 입자는 코크 연소 및 염소화 후, 염소화 구역(Z)을 빠져나가기 때문에 염소화 후에 염소화 촉매 입자로서 간주될 수 있다. 염소화 촉매 입자는 장치(100)에서 염소화 구역(Z)으로부터 건조 구역(150)으로 안내된다. 정상 상태 모드에서, 가열된 건조 가스는 적어도 하나의 유입구(250)를 통해 건조 구역(150)에 공급된다. 건조 가스는 불활성 가스, 할로겐 함유 가스 및/또는 공기와 같은 산소 함유 가스를 포함할 수 있다. 건조 구역(150)에서, 건조 가스는 상류 반응에 기인하는 물을 제거하기 위해 촉매 입자를 통과하도록 송출된다.
도 2에서는, 단일의 유입구(250)가 여러 가지 가스들의 조합된 스트림을 건조 구역(150)에 공급하는 예시적인 실시예를 도시하고 있지만, 별개의 유입구가 다양한 가스의 별개의 이송을 위해 마련될 수 있다. 재생 촉매 입자는 건조 구역(150)을 통과한 후에 장치(100)를 빠져나가고, 촉매 개질 시스템 또는 다른 촉매 시스템으로 다시 공급될 수도 있고, 염소화 구역(Z)에 공급되고 있는 소비된 촉매 입자의 스트림으로 재순환될 수도 있다.
실시예 1: 반응 후 촉매 코크 함량이 낮은 경우의 촉매 재생
반응 후 촉매 코크 함량이 2.0%로 낮은 경우 본 발명의 도 2에 의한 촉매 재생 장치를 이용하여 재생된 촉매 내의 코크 함량 및 촉매 백금 분산도를 측정하여 하기 표 1에 기재하였다.
비교예 1: 반응 후 촉매 코크 함량이 2.0%로 낮은 경우 종래의 촉매 재생 장치를 이용하여 재생된 촉매 내의 코크 함량 및 촉매 백금 분산도를 측정하여 하기 표 1에 기재하였다.
촉매 코크 함량 (%) 촉매 Pt 분산도 (%)
재생 전 2.0 25
비교예1 0.2 21
실시예1 0.0 25
실시예 2: 반응 후 촉매 코크 함량이 높은 경우의 촉매 재생
반응 후 촉매 코크 함량이 5.0%로 높은 경우 본 발명의 도 2에 의한 촉매 재생 장치를 이용하여 재생된 촉매 내의 코크 함량 및 촉매 백금 분산도를 측정하여 하기 표 2에 기재하였다.
비교예 2: 반응 후 촉매 코크 함량이 5.0%로 높은 경우 종래의 촉매 재생 장치를 이용하여 재생된 촉매 내의 코크 함량 및 촉매 백금 분산도를 측정하여 하기 표 2에 기재하였다.
촉매 코크 함량 (%) 촉매 Pt 분산도 (%)
재생 전 5.0 24
비교예 2 2.1 15
실시예 2 0.1 24
촉매 코크 함량 측정 시 DSC/TGA 분석기를 사용하였고, 촉매 Pt 분산도는 CO 펄스 화학흡착법(CO pulse chemisorption) 을 이용하여 분석하였다.
표 1 및 표 2를 참조하면, 본 발명에 의한 촉매 재생 장치를 이용하여 촉매를 재생한 경우 반응 후 코크 함량이 낮은 경우와 높은 경우 모두 종래 재생 장치에 의한 촉매 재생과 비교하여 촉매 코크 함량이 낮고 백금 분산도가 높은 것을 알 수 있다.
상술한 본 발명의 상세한 설명에서는 적어도 하나의 예시적인 실시예를 제시하였지만, 다수의 변형이 존재함을 이해해야만 한다. 예시적인 실시예 또는 예시적인 실시예들은 단지 예일뿐이며, 본 발명의 범위, 적용성 또는 구성을 어떠한 방식으로든 제한하려는 의도는 없다는 것도 또한 이해해야만 한다. 오히려, 전술한 상세한 설명은 당업자에게 본 발명의 예시적인 실시예를 구현하기 위한 편리한 지침을 제공할 것이며, 첨부된 청구범위에 기술된 본 발명의 범위 및 그 법적 등가물로부터 벗어나는 일 없이 예시적인 실시예에 기술된 요소들의 기능 및 구성에 있어서 다양한 변형이 이루어질 수 있다는 것이 이해된다.
100: 촉매 재생 장치
110: 제1 염소화 구역
120: 제2 염소화 구역
130: 제3 염소화 구역
140: 제4 염소화 구역
150: 건조 구역
200: 재생 가스 유입관
210, 220, 230, 240, 250: 재생 가스 농도 조절 배관
300: 유입 도관
400: 배출 도관

Claims (9)

  1. 하나 이상의 재생 가스 유입관과 재생된 촉매를 배출하는 배출관을 포함하고, 촉매는 이동상으로 염소화 구역 및 건조 구역을 연속적으로 통과하도록 구성된 촉매 재생 장치에 있어서, 상기 염소화 구역은 O2농도 0.1~0.5%, Cl2 농도 1~5ppm 범위에서 운전되는 제1 염소화 구역; O2농도 0.5~1%, Cl2 농도 5~10ppm 범위에서 운전되는 제2 염소화 구역; O2농도 1~5%, Cl2 농도 10~30ppm 범위에서 운전되는 제3 염소화 구역; 및 O2농도 5~10%, Cl2 농도 30~50ppm 범위에서 운전되는 제4 염소화 구역으로 구성된 것을 특징으로 하는 촉매 재생 장치.
  2. 제1항에 있어서, 제1 염소화 구역은 전체 촉매 재생 장치 부피의 5%를 차지하고, 제2 염소화 구역은 전체 촉매 재생 장치 부피의 10%를 차지하고, 제3 염소화 구역은 전체 촉매 재생 장치 부피의 20%를 차지하고, 제4 염소화 구역은 전체 촉매 재생 장치 부피의 40%를 차지하는 것을 특징으로 하는 촉매 재생 장치.
  3. 제1항에 있어서, 건조 구역은 전체 촉매 재생 장치 부피의 25%를 차지하는 것을 특징으로 하는 촉매 재생 장치.
  4. 제1항에 있어서, 상기 촉매 재생 장치는 제1 염소화 구역에 연결된 제1 가스 농도 조절 배관, 제2 염소화 구역에 연결된 제2 가스 농도 조절 배관, 제3 염소화 구역에 연결된 제3 가스 농도 조절 배관, 및 제4 염소화 구역에 연결된 제4 가스 농도 조절 배관을 포함하는 것을 특징으로 하는 촉매 재생 장치.
  5. 제4항에 있어서, 상기 제1 가스 농도 조절 배관의 전단 및 후단에는 제1 가스 측정 시스템이 장착되고, 제2 가스 농도 조절 배관의 전단 및 후단에는 제2 가스 측정 시스템이 장착되고, 제3 가스 농도 조절 배관의 전단 및 후단에는 제3 가스 측정 시스템이 장착되며, 제4 가스 농도 조절 배관의 전단 및 후단에는 제4 가스 측정 시스템이 장착되는 것을 특징으로 하는 촉매 재생 장치.
  6. 제1항에 있어서, 상기 염소화 구역은 환상 디스크형으로 구성되고, 촉매 베드는 2개의 동축 원통형 벽에 의해 구획된 환상형 공간 내에서 유동되도록 구성된 것을 특징으로 하는 촉매 재생 장치.
  7. 제1항에 있어서, 상기 촉매 재생 장치는 염소화 구역에서 가스 순환이 하부에서 상부 방향으로 이루어지도록 구성된 것을 특징으로 하는 촉매 재생 장치.
  8. 제1항에 있어서, 상기 건조 구역에는 가스를 냉각시키기 위한 하나 이상의 수단, 불순물을 제거하기 위한 하나 이상의 처리 수단, 가스를 건조시키기 위한 하나 이상의 수단 및 가스를 압축시키기 위한 하나 이상의 수단이 포함되는 것을 특징으로 하는 촉매 재생 장치.
  9. 소비된 촉매 입자 상의 코크 침적물을 연소 및 염소화하는 단계 및
    염소화된 촉매를 건조하여 재생 촉매입자를 형성하는 단계를 포함하는 탈수소 촉매를 재생하기 위한 촉매 재생 방법에 있어서, 산소 및 염소 기체를 촉매 재생 장치의 제1 염소화 구역에 O2농도 0.1~0.5%, Cl2 농도 1~5ppm 범위로 투입하고, 제2 염소화 구역에 O2농도 0.5~1%, Cl2 농도 5~10ppm 범위로 투입하고, 제3 염소화 구역에 O2농도 1~5%, Cl2 농도 10~30ppm 범위로 투입하고, 제4 염소화 구역에 O2농도 5~10%, Cl2 농도 30~50ppm 범위로 투입하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 탈수소 촉매 재생 방법.
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