KR102140902B1 - 유체 중의 고체 입자를 여과하기 위한 원통형 벽 - Google Patents

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Abstract

통과하여 순환할 유체 중의 고체 입자를 여과하기 위한 원통형 벽 (12) 으로서, 상기 벽은, 유한한 곡률 반경을 갖는 적어도 하나의 천공 플레이트 (23), 및 이 천공 플레이트에 중첩된 적어도 하나의 격자 요소 (22) 로서, 이 격자 요소는, 길이방향으로 연장되며 또한 상기 고체 입자를 여과하기 위해 서로 인접하게 위치되는 복수의 강성 와이어들 (26, 26A, 26B, 26C, 26D) 을 포함하는, 상기 적어도 하나의 격자 요소 (22) 를 포함하고, 상기 격자 요소는 단지 인접한 와이어들 사이의 링크들 (27) 에 의해 상기 와이어들이 서로 고정되도록 배치되고, 두 인접한 와이어들 사이의 각각의 링크는 상기 와이어들의 길이의 단지 일부를 차지하고 또한 이 링크에 근접한 이 와이어들의 두께 이하의 두께를 갖는, 원통형 벽 (12).

Description

유체 중의 고체 입자를 여과하기 위한 원통형 벽
본 발명은 고체 입자를 여과하기 위한 원통형 벽, 예컨대 방사상 유동 촉매 층 벽에 관한 것이다. 본 발명은 예를 들어 촉매 개질제에, 개질 재생기에, 다른 탈수소화 변형 방법의 맥락에, 그리고 더 일반적으로 원통형 벽에 의해 유체 중의 고체 입자를 여과하기 위한 임의의 방법의 맥락에 적용될 수 있다.
문헌 US 3,167,399, US 2,997,374 및 Oil and Gas Science and Technology 리뷰에 발표된 F. Pradel 등의 논문 (2001) "A New Concept of Scallops Screens for Reactors of Refining" 은 방사상 유동 반응기의 예를 기술하고 있다.
이러한 유형의 반응기는 예를 들어 접촉 개질 유닛, 다른 탈수소화 변형 유닛, 또는 촉매 개질 재생기 유닛에서 사용될 수 있다.
촉매 개질은 자동차 연료를 획득하기 위해 나프텐 분자를 더 높은 옥탄 지수를 갖는 방향족 분자로 전환시키는 것을 가능하게 한다.
개질은 재생형 또는 반재생형일 수 있다. 재생형 개질의 경우, 촉매는 방사상 유동 촉매 층의 동심 원통형 벽들 사이에서 순환할 수 있다. 반재생형 개질의 경우, 촉매는 동심 벽들에 의해 규정된 환형 공간 내에 단순히 포함된다.
도 1 은 촉매 개질기에 대한 종래 기술에 따른 예시적인 원통형 여과 벽의 일부를 도시한다. 방사상 유동 촉매 층의 원통형 벽은 통상적으로 도 1 에 그 일부만이 도시 된 원통형 요소를 형성하는 천공 플레이트 (3), 및 다른 원통형 요소를 형성하는 격자 (10; 또한 그 일부만이 도시됨) 를 포함하며, 이 원통형 요소들은 동심이다.
격자 (10) 는 도시되지 않은 촉매와 접촉하도록 설계된다. 격자 (10) 는, 접선 방향으로 각각 연장되며 다양한 높이에 배치된 플랫들 (flats, 2), 및 수직으로 연장되며 용접에 의해 플랫들에 고정된 강성 와이어들 (1) 을 포함한다. 도 1 에는 단지 몇몇의 와이어들 (1) 만이 도시되어 있다.
중앙 파이프 벽은 기계적 강도를 보장하는 천공 플레이트를 포함한다. 격자는 환형 공간에서의 촉매의 보유에 참여한다.
격자가 원통형 요소를 형성하기 위해, 플랫들 (2) 의 모든 단부들은 수직 용접 시임 (도 1 에 도시 안 됨) 에 의해 천공 플레이트 (3) 에 고정된다. 이 용접 시임은 천공 플레이트에 대한 촉매의 통과를 방지한다.
문헌 WO 01/66239 및 US 2008/0107575 는, 각도 범위에 각각 대응하는 몇몇의 중공 길이방향 덕트들로부터 제조된 외측 바스켓 벽을 기술한다.
격자는 의도된 설비에 따라 설계되고 치수 결정된다. 예를 들어, 상기 문헌들에 기재된 유형의, 중공 길이방향 덕트들을 갖는 벽의 경우, 격자 요소들은 예상되는 덕트 구조의 함수인 길이 및 곡률 반경을 갖는 플랫들을 구비할 것이다.
더 융통성있는 격자가 필요하다.
통과하여 순환하기 쉬운 유체 중의 고체 입자를 여과하기 위한 원통형 벽이 제안되며, 이 벽은 다음을 포함한다:
유한한 곡률 반경을 갖는 적어도 하나의 천공 플레이트, 및
이 천공 플레이트에 중첩된 적어도 하나의 격자 요소로서, 이 격자 요소는, 길이방향으로 각각 연장되며 또한 고체 입자를 여과하기 위해 서로 인접하게 위치되는 복수의 강성 와이어들을 포함하는, 상기 적어도 하나의 격자 요소.
본 발명에 따르면, 격자 요소는 단지 인접한 와이어들 사이의 링크들에 의해 와이어들이 서로 고정되도록 배치되고, 두 인접한 와이어들 사이의 각각의 링크는 와이어들의 길이의 단지 일부를 차지한다.
두 와이어들 사이의 각각의 링크는 방사상 방향에서, 이 링크에 근접한 이 와이어들의 두께 이하의 두께를 가질 수 있다.
따라서, 강성 플랫들은 와이어들 사이에서 유체가 순환할 수 있도록 비교적 국부화되고 비교적 가요성인 링크들에 의해 대체되어서, 격자 요소는 비교적 용이하게 굽혀질 수 있다. 따라서, 이 벽들의 곡률 반경과는 독립적으로, 다양한 여과 벽을 위해 제조되는 동일한 격자 요소를 제공하는 것이 가능하다.
더욱이, 와이어들 사이의 링크들은 비교적 국부화되므로, 예컨대 쇠톱, 전단 또는 유사한 유형의 공구에 의해 비교적 용이하게 분해될 수 있으며, 다시 상이한 여과 벽, 예컨대 길이방향 덕트를 갖는 벽, 동심 원통형 구조의 벽 등에 조정될 수 있게 한다.
다른 한편으로, 단일 링크가 우연히 끊어져도, 대응 와이어들은 이 와이어들이 다른 링크들에 의해 서로 그리고 다른 와이어들에 고정되어 있는 한 제자리에 남을 수 있다. 그러므로, 종래 기술에 따른 격자의 경우에 플랫에 대한 와이어의 용접부의 단절보다 링크의 우연한 단절이 덜 중요하다.
"복수의 와이어들" 은 바람직하게는 5 개 초과, 유리하게는 10 개 또는 20 개 초과의 다수의 와이어들을 의미하는 것으로 이해된다.
와이어는 예를 들어 방사상 방향으로, 대략 1 밀리미터 이상, 예컨대 0.7 내지 20 밀리미터, 유리하게는 1 내지 10 밀리미터의 두께를 가질 수 있다.
와이어는 예를 들어 방사상 방향으로, 대략 1 밀리미터 이상, 예컨대 0.7 내지 10 밀리미터, 유리하게는 1 내지 5 밀리미터의 두께를 가질 수 있다.
접선방향으로 두 인접한 와이어들 사이의 공간의 폭은 예컨대 대략 1/10 밀리미터 또는 1 밀리미터, 예컨대 0.02 내지 10 밀리미터, 유리하게는 0.5 내지 1 밀리미터일 수 있다.
명백하게, 와이어들의 치수 및 이들의 배치는, 특히 와이어들 사이의 간격 및 유체의 예상 순환 속도를 선택하고 특히 와이어들의 치수 및 재료(들)를 선택하기 위해, 특히 여과될 입자의 과립 크기 분석을 고려함으로써 원하는 적용에 따라 선택될 수 있다.
와이어들 사이의 링크는 와이어들의 길이의 단지 일부를 차지하며, 예를 들어 와이어들의 길이의 20 % 미만, 유리하게는 와이어들의 길이의 10 % 미만을 나타낸다. 링크들은 예를 들어 0.2 내지 20 밀리미터, 유리하게는 0.7 내지 5 밀리미터의 길이에 걸쳐 길이방향으로 연장될 수 있다.
유리하게는, 두 와이어들 사이의 적어도 하나의 그리고 바람직하게는 각각의 링크는 방사상 방향으로, 이 두 와이어들의 링크에 근접한 두께의 0.7 배 미만, 유리하게는 이 두께의 0.5 배 이하, 예컨대 이 두께의 0.4 배 이하의 두께를 가질 수 있다. 따라서, 국부적인 링크들은 비교적 얇을 수 있어서, 이들을 유연하고 용이하게 파단되게 만들 수 있다.
두 와이어들 사이의 각각의 링크는 천공 플레이트를 향하도록 의도된 내측 링크 단부와 외측 링크 단부 사이에서 방사상으로 연장된다.
이 링크에 근접하여, 이 두 와이어들의 각각은 천공 플레이트를 향하도록 의도된 내측 와이어 단부와 외측 와이어 단부 사이에서 방사상으로 연장된다.
유리하게는, 두 와이어들 사이의 적어도 하나의 그리고 바람직하게는 각각의 링크의 경우, 외측 링크 단부는 두 인접한 와이어들의 외측 와이어 단부들 내에 있어서, 이 두 와이어들 및 이 링크는 이 링크의 각 측에서 와이어간 공간들 사이에 통로를 형성하는 그루브를 규정한다. 따라서, 와이어들 사이에서 순환하는 입자들의 링크에 대항하는 빌드업이 회피된다.
본 발명은 결코 이 그루브에 국한되지 않으며, 대안적으로 와이어들의 외측 표면과 동일 평면을 이루도록 링크를 제공할 수 있다.
유리하게는, 두 와이어들 사이의 적어도 하나의 그리고 바람직하게는 각각의 링크는 이 두 와이어들과 동일한 재료로 제조될 수 있다.
유리한 실시형태에서, 격자 요소는 3D 인쇄, 예를 들어 금속 3D 인쇄에 의해 획득될 수 있다. 특히 다음을 사용하는 것이 가능할 것이다:
- 레이저 융합 또는 SML (Selective Laser Melting) 타입의 기술,
- 5축 제조 기술, 예컨대 DMD (Direct Metal Deposition) 법,
- FDM (Fused Deposition Modeling) 기술, 예컨대 전자빔 기반 첨가제 제조 기술, 예컨대 Sciaky, Inc. 사가 사용하는 EBAMTM (Electron Beam Additive Manufacturing) 기술, 또는
- 그밖에 유사한 것.
따라서, 격자 요소의 제조가 비교적 신속하게 수행될 수 있고, 프린팅이 요구에 따라 용이하게 수행될 수 있는 한, 로지스틱스 (logistics) 가 단순화될 수 있다.
일 실시형태에서, 와이어들 사이의 링크들은 서로 정렬될 수 있지만, 택일적으로 그리고 유리하게는, 링크들 중 적어도 일부에 대해 정렬되지 않은 링크들, 예컨대 엇갈린 링크들을 제공하는 것이 가능할 것이다. 격자 요소의 전부에 걸친 링크들의 이러한 분포는 더 큰 유연성을 제공하는 것을 가능하게 할 수 있다.
따라서, 유리하게는, 상기 와이어의 각 측에 위치된 제 1 및 제 2 인접한 와이어들에 고정된 적어도 하나의 와이어의 경우, 상기 와이어를 제 1 인접한 와이어에 고정시키는 링크들은 상기 와이어를 제 2 인접한 와이어에 고정하는 링크들에 대해 엇갈릴 (staggered) 수 있다.
격자 요소는 격자 요소의 두 반대편 에지들을 형성하는 두 단부 와이어들을 포함할 수 있다.
유리하게는, 적어도 하나의 와이어가, 그 길이의 적어도 일부에 걸쳐, 격자 요소의 다른 와이어들의 두께보다 또는 그 길이의 잔부에 걸쳐 이 적어도 하나의 와이어의 두께보다 더 큰 두께에 걸쳐 천공 플레이트를 향해 방사상으로 연장될 수 있다. 따라서 이러한 과잉 두께(들)로 인해, 격자를 기계적으로 강화할 수 있고, 방사상 방향의 성분을 갖는 임의의 하중을 더 잘 흡수할 수 있다.
일 실시형태에서, 적어도 하나의 와이어는 그 길이의 전부에 걸쳐, 격자 요소의 다른 와이어들의 두께보다 더 큰 두께에 걸쳐 천공 플레이트를 향해 방사상 방향으로 연장될 수 있다.
특히, 격자 요소의 두 단부 와이어들 중 적어도 하나가 격자 요소의 다른 와이어들의 전부 또는 일부의 두께보다 더 큰 두께를 갖는 것이 가능할 것이다. 따라서, 이러한 과잉 두께가 길이방향 단부 에지들을 통해 고체 입자의 통과를 위한 가능한 경로를 폐쇄 할 수 있는 한, 단부 와이어들은 밀봉 기능을 보장할 수 있다.
유리하게는, 이 단부 와이어들 이외의 적어도 하나의 와이어는 또한 격자 요소의 다른 와이어들의 전부 또는 일부의 두께보다 더 큰 두께에 걸쳐 천공 플레이트를 향해 방사상으로 연장될 수 있으며, 따라서 방사상 방향의 성분을 갖는 하중의 경우에 격자 요소의 변형을 제한할 수 있다.
일 실시형태에서, 이 단부 와이어들 이외의 적어도 하나의 와이어는 또한 격자 요소의 다른 와이어들의 전부 또는 일부의 두께보다 더 크지만 단부 와이어들의 두께보다 더 작은 두께에 걸쳐 천공 플레이트를 향해 방사상으로 연장될 수 있으며, 따라서 격자 요소의 유연성 및 방사상 하중의 경우 변형 제한을 조화시킬 수 있다.
일 실시형태에서, 단부 와이어 이외의 적어도 하나의 와이어, 유리하게는 여러 개의 와이어는, 그 길이의 단지 일부에 걸쳐, 그 길이의 잔부의 두께보다 더 큰 두께에 걸쳐 천공 플레이트를 향해 방사상으로 연장될 수 있다. 따라서, 과잉 두께 구역들은 상대적으로 국부화되고, 다시 한번 격자 요소의 유연성 및 방사상 하중의 경우 변형 제한을 조화시킬 수 있다.
유리하게는, 와이어가 그러한 과잉 두께를 갖는 와이어의 부분은 천공 플레이트의 오리피스 직경보다 더 길 수 있다. 따라서, 이 오리피스들에서의 격자 요소의 변형이 회피된다.
이 와이어들의 잔부의 전부 또는 일부의 두께보다 더 큰 두께를 갖는 와이어의 부분은 유리하게는 와이어들의 하나 이상의 단부 구역에 배치될 수 있어서, 두 와이어들 사이의 공간보다 큰 직경의 입자가 접선방향 단부 에지들을 경유하는 경로를 사용하여 격자 요소 아래를 지나갈 수 없는 한, 밀봉 기능을 보장할 수 있게 한다.
와이어들의 하나 이상의 단부 구역들에 배치된 이 부분들은 단부 와이어들의 두께와 동일한 두께를 가질 수 있다.
대안적으로, 와이어들은 기울어진 단부 구역들을 가질 수 있고, 즉, 예를 들어 수 밀리미터 또는 센티미터의 구역에 걸쳐, 와이어의 두께가 와이어의 단부에 접근하면서 감소한다. 이러한 경사진 와이어들은 특히, 격자 요소들이 다른 격자 요소에 겹쳐지는, 예를 들어 이 다른 격자 요소가 고장난 경우 이 다른 격자 요소에 나사 결합되는 경우에 제공될 수 있다.
와이어들의 잔부의 두께보다 큰 두께를 갖는 이 와이어들의 부분들은 유리하게는 이 단부 구역들 이외의 위치에 배치될 수 있다.
유리하게는, 와이어들의 잔부의 두께보다 큰 두께를 갖는 이 와이어들의 부분들은 서로에 대해 엇갈릴 수 있다. 과잉 두께 구역들의 이러한 분포 덕분에, 격자 요소는 특히 가요성일 수 있다.
유리하게는, 적어도 하나의 와이어는, 그 길이의 전부에 걸쳐, 접선 방향에서 폭이 천공 플레이트를 향하는 와이어 섹션의 제 1 단부에서 이 제 1 단부 반대편의 와이어 섹션의 제 2 단부에서보다 더 작은 섹션, 예컨대 삼각형 또는 사다리꼴 섹션을 갖는다. 따라서, 비교적 작은 곡률 반경의 원통형 벽 상에 설치될 수 있도록 격자 요소가 굽혀지면, 와이어의 내측 단부에서 와이어의 감소된 폭에 의해, 인접한 와이어들 사이의 접촉으로 인한 하중을 피하거나 제한할 수 있고, 와이어들의 내측 단부들 사이에 고체 입자의 빌드업을 제한할 수 있다.
전술한 벽은 예를 들어 촉매 등과 접촉하도록 의도된 방사상 유동 촉매 층 벽일 수 있다.
이 벽은 예를 들어 길이방향 덕트를 갖는 벽 등일 수 있다.
유리하게는, 이 적어도 하나의 천공 플레이트는 길이방향으로 연장되는 천공 실린더를 형성할 수 있다.
유리하게는, 이 적어도 하나의 격자 요소는 고체 입자와 접촉하도록 의도된, 일반적으로 원통형 형태의, 격자 조립체를 형성할 수 있고, 격자 조립체와 천공 실린더는 동심이다.
예를 들어, 격자 요소(들)의 단부 에지들의 서로에 대한 그리고 천공 실린더에 대한 고정을 보장하기 위해, 종래 기술에서 공지된 유형의, 용접 비드에 의해 고정되는 격자 요소 또는 요소들을 제공하는 것이 가능하다.
유리하게는, 벽은 격자 조립체를 형성하도록 상기 적어도 하나의 격자 요소를 조립하기 위한 수단을 더 포함할 수 있고, 이 조립 수단은 천공 플레이트로부터 분해될 수 있는 상기 적어도 하나의 분해 가능한 격자 요소의 고정을 보장하도록 배치된다.
따라서, 동심 실린더의 구조가 유지되며, 길이방향 덕트를 갖는 구조 및 루버를 갖는 구조보다 설계 및 제조가 더 간단하며, 이는 기계적 응력을 제한하면서 수행되며, 이는 길이방향 용접이 격자 실린더의 팽창 및 천공 실린더의 팽창과 관련된 하중을 받게 되는 종래 기술의 벽에 비해 반응기의 정지를 제한할 수 있게 한다.
일 실시형태에서, 격자 조립체를 위한 단일 격자 요소를 제공하는 것이 가능하나, 유리하게는, 격자 조립체는 여러 격자 요소들을 포함할 수 있다.
따라서, 여러 격자 요소들이 제공되는 때, 세그먼트들에 의해 격자 조립체를 제조할 수 있고, 적절하다면, 격자 요소들을 서로 독립적으로 교체할 수 있다. 예를 들어, 하나의 격자 요소가 고장난 것으로 판명되면, 그 격자 요소는 제거되고 기능적 격자 요소로 대체될 수 있으며, 이는 다른 격자 요소들을 변경하지 않으면서 행해질 수 있다.
유리하게는, 이러한 작업을 용이하게 하기 위해, 반응기에 규정된 맨홀을 통과할 수 있도록 치수결정된 격자 요소들이 선택될 것이다.
촉매 층 벽은 반응기 섹션의 직경에 비해 비교적 작은 직경의 중앙 파이프 벽, 또는 더 큰 직경의 외부 바스켓일 수 있다.
이 원통형 벽이 의도된 유닛의 작동 조건에 따라, 촉매가 순환할 수 있거나 순환할 수 없다.
고체 입자, 예컨대 촉매의 고체 입자는 예컨대 약 1 또는 수 밀리미터를 중심으로 하는 과립 크기 분석을 갖는 그레인의 형태를 가질 수 있다. 예를 들어, (구형 또는 압출된 형태의) 촉매 그레인의 평균 크기는 0.5 내지 5.0 mm, 유리하게는 1 내지 3　mm 에서 다를 수 있다. 촉매가 침식 및 마멸되기 때문에, 촉매 그레인의 일부는 0.7 내지 1.0 mm 의 직경을 가질 수 있다.
촉매는 2 개의 방사상 유동 촉매 층 벽들 (이 중 적어도 하나는 전술한 바와 같음) 사이의 환형 공간에 수용되도록 의도된다.
유체는 예를 들어 최외측 벽 또는 외측 바스켓의 외측으로부터 다른 이른바 중앙 파이프 벽까지 방사상 순환하도록 의도된다. 유체는 촉매 층을 통과하고, 중앙 파이프 내에서 수집된다.
대안적으로는, 유체는 중앙 파이프로부터 외측 바스켓으로 유동할 수 있다. 격자 조립체 및 천공 실린더는 촉매가 중앙 파이프 내로 또는 적절하다면 외측 바스켓의 외부로 지나가는 것을 방지하면서 유체의 통과를 허용한다.
일반적으로, 원통형 벽은 실린더 외부에 존재하는 입자를 여과하도록 (유체는 실린더 내부로 들어가고, 와이어들은 실린더 외측에 배치됨) 또는 그렇지 않으면 실린더 내부에 존재하는 입자를 여과하도록 (유체는 실린더 내부에서 외부로 순환하고, 천공 플레이트는 벽 외측에 있음) 설계될 수 있다.
전술한 바와 같은 벽, 예컨대 방사상 유동 촉매 층 벽을 포함하는 반응기가 또한 제안되었지만, 본 발명이 이러한 예시적인 적용으로 결코 제한되지 않는다고 이해된다.
또한, 전술한 바와 같은 반응기를 포함하는 촉매 개질 유닛이 제안된다.
벽은 중앙 파이프 벽일 수도 있고 그렇지 않을 수도 있다.
금속 3D 인쇄에 의해 전술한 격자 요소를 제조하는 방법이 또한 제안된다.
순환하기 쉬운 유체 중의 고체 입자를 여과하기 위한 원통형 벽이 또한 제안되며, 이 벽은 유한 곡률 반경을 갖는 적어도 하나의 천공 플레이트 및 이 천공 플레이트에 중첩된 적어도 하나의 격자 요소를 포함하며, 이 격자 요소는, 길이방향 성분을 갖는 방향으로 각각 연장되며 또한 고체 입자를 여과하기 위해 서로 인접하여 위치되는 복수의 강성 와이어들을 포함한다. 격자 요소는 두 인접한 와이어들 사이의 링크들에 의해서만 와이어들이 서로 고정되도록 배치되며, 두 인접한 와이어들 사이의 각각의 링크는 와이어들의 길이의 일부만을 차지하고 또한 격자 요소가 다양한 직경의 원통형 벽에 설치될 수 있도록 격자 요소가 유연하게 되도록 충분히 유연하다.
본 발명은 예를 들어 촉매 개질제에, 개질 재생기에, 다른 탈수소화 변형 방법의 맥락에, 그리고 더 일반적으로 원통형 벽에 의해 유체 중의 고체 입자를 여과하기 위한 임의의 방법의 맥락에 적용될 수 있다.
본 발명은 도면을 참조하여 더 잘 이해될 것이며, 도면은 비제한적인 그리고 예로써 주어진 실시형태들을 도시한다.
도 1 은 종래 기술에 따른 전형적인 촉매 개질기의 일부를 보여준다.
도 2 는 본 발명의 일 실시형태에 따른 방사상 유동 촉매 층 중앙 파이프 벽의 전형적인 부분의 단면도이다.
도 3 은 본 발명의 다른 실시형태에 따른 벽의 전형적인 격자 요소를 방사상 방향에서 바라본 도면이다.
도 4 는 본 발명의 또 다른 실시형태에 따른 벽의 전형적인 격자 요소를 보여준다.
비율은 도면들 사이에 반드시 반드시 준수되지는 않는다.
다른 한편으로, 동일하거나 유사한 요소를 나타내기 위해 도면들에서 동일한 도면부호를 사용하는 것이 가능할 것이다.
도 2 를 참조하면, 도시되지 않은 개질 반응기는 외측 바스켓 및 중앙 파이프 (중앙 파이프의 일부가 여기에 도시됨) 를 포함할 수 있다.
중앙 파이프 벽 (12) 은 천공 플레이트 (23) 에 너트에 의해 고정된 플랜지 (24) 에 의해 함께 유지되고 중첩되는 격자 요소들 (22) 및 천공 플레이트 (23) 를 포함한다.
천공 플레이트 요소 (23) 는 구멍들 (25) 을 규정하고, 구멍들 (25) 은 대략 1-2 센티미터의 직경을 갖는다.
천공 플레이트 요소는 또한 방사상으로 대략 1 센티미터의 두께를 갖는다.
각각의 격자 조립체 (22) 는 도시되지 않은 촉매와 접촉하도록 의도된다.
도시되지 않은 유체는 실질적으로 방사상 유동에 의해 중앙 파이프 (12) 의 이 부분을 통과하도록 의도된다.
각각의 격자 요소 (22) 는 시트를 형성하도록 쌍으로 인접하게 배치된 복수의 와이어들 (26) 을 포함한다.
와이어들 (26) 은 길이 방향
Figure 112019040031653-pct00001
으로 연장된다.
이 와이어들 (26) 은 대략 삼각형 형태의 단면을 가지며, 삼각형의 꼭짓점 (31) 중 하나가 천공 플레이트 (23) 를 향하고, 삼각형의 한 변 (29) 이 촉매와 접촉한다.
고체 입자와 접촉하고자 하는 상부면 (29) 은 대략 1 또는 2 밀리미터의 폭을 갖는다.
와이어들 (26) 는 천공 플레이트 (23) 를 향해 방사상으로 연장되고, 예를 들어 대략 2 내지 4 밀리미터의 두께를 갖는다.
촉매 그레인들은 예를 들어 대략 1 밀리미터의 치수, 예를 들어 1.0 내지 3.0 밀리미터의 평균 입자 직경을 가질 수 있다.
2 개의 인접한 와이어들 사이의 공간이 비교적 제한되므로 (촉매 입자의 평균 직경 미만), 예컨대 1/2 밀리미터 정도이므로, 격자 조립체 (22) 는 촉매의 보유에 참여하며, 벽을 통한 유체의 통과에도 불구하고 촉매의 보유에 참여한다.
국부적인 링크들 (27) 은 쌍으로 와이어들을 고정할 수 있게 한다.
와이어들 및 국부적인 링크들 (27) 은 3D 인쇄에 의해 금속, 예컨대 철 강 또는 다른 재료로 제조된다.
이러한 링크들 (27) 은 예를 들어 1 또는 2 밀리미터에 걸쳐 길이방향으로 연장되며, 방사상 방향으로 약 1 또는 2 밀리미터의 두께를 갖는다.
각각의 링크 (27) 는 내측 단부 (32) 와 외측 단부 (33) 사이에서 방사상 방향으로 연장된다.
외측 단부 (33) 는 와이어들의 상부면들 (29) 내에 있고, 즉 내측 단부 (33) 가 이 면들 (29) 보다 천공 플레이트 (23) 에 더 가깝다.
따라서, 각각의 링크 (27) 는, 이 링크에 가까운 인접 와이어들의 부분들과 함께, 길이방향으로, 여기서는 1 또는 2 밀리미터에 걸쳐, 연장되는 그루브 (35) 를 규정한다. 이 그루브들 (35) 은 대응 와이어들 사이의 공간과 연속하여, 고체 입자의 보다 양호한 순환을 허용한다.
이 예에서, 이 링크들 (27) 은 서로 정렬된다.
따라서, 2 개의 와이어들을 서로 고정하는 각각의 국부적인 링크 (27) 는 이 2 개의 와이어들 중 하나를 다른 와이어에 고정하는 2 개의 국부적인 링크들과 정렬된다. 따라서, 각각의 격자 요소 (22) 는 국부적인 링크들의 세트를 규정하고, 각 세트의 국부적인 링크들은 서로 정렬된다. 이 세트들은 격자 요소를 약간 강화하는 경향이 있다.
다른 한편으로, 도 3 의 실시형태에서, 와이어들 (26') 을 서로 고정하는 국부적인 링크들 (27') 은 엇갈려 있고 (staggered), 링크들 사이의 거리를 최대화하도록 배치되며, 따라서 특히 유연한 격자 요소를 획득하는 것을 가능하게 한다.
도 2 로 돌아와서, 격자 요소 (22) 의 단부에 있는 와이어 (26A, 26B) 는 방사상 방향에서 다른 와이어 (26) 보다 큰 두께를 갖고, 예를 들어 와이어 (26) 의 두께가 4 밀리미터인 때 대략 1 센티미터의 두께를 갖는다. 이는 입자가 이 단부 와이어들 아래를 지나는 경로를 통해 순환하는 것을 방지할 수 있게 한다.
또한, 보강 와이어들, 특히 와이어들 (26A, 26B) 의 두께와 동일하거나 유사한 두께를 갖는 메인 와이어 (26D), 및 와이어들 (26A, 26B) 의 두께보다 작지만 와이어들 (26) 의 두께보다는 큰, 예컨대 약 7 또는 8 밀리미터의 두께를 갖는 제 2 보강 와이어 (26C) 를 제공하는 것이 가능하다. 이러한 보강 와이어들은 격자 요소가 천공 플레이트 (23) 를 향해 방사상 하중을 받을 때 격자 요소 (22) 의 변형을 제한하는 것을 가능하게 할 수 있다.
도 4 를 참조하면, 단부 와이어들 (26A", 26B") 과는 별개의 와이어들 (26", 26''') 은 각각 상대적으로 두꺼운 단부 구역 (28") 을 갖는다. 이 와이어들 (26", 26''') 각각에 대해, 대응 구역 (28") 은 이 와이어의 단부에 위치된다.
대안적으로, 도시되지 않은 유리한 실시형태에서, 단부 와이어들과는 별개의 와이어들 각각은 그의 두 단부 각각에서 과잉 두께를 갖는다.
각 와이어의 단부(들)에 있는 이러한 과잉 두께 구역들은, 이 구역들 (28") 이 이 단부들 아래를 지나는 통로를 통한 입자의 순환을 방지하는 한, 여과를 강화할 수 있다.
단부들 중 하나에 위치된 이러한 과잉 두께들과 별도로, 각각의 와이어 (26") 는 삼각형 또는 플레어형 (flared) 형태의, 그 길이 전체에 걸쳐 비교적 동일한 섹션을 갖는다.
한편, 와이어들 (26''') 은 다른 과잉 두께 구역들 (30) 을 가지며, 이 구역들 (30) 은 단지 대응 와이어들의 길이의 일부, 예를 들어 2 또는 3 센티미터의 길이를 차지하고, 각 와이어의 단부(들)에서 과잉 두께 구역들 (28") 의 두께와 동일한 두께에 걸쳐 방사상으로 연장된다.
여기서, 이 구역들 (30) 은 엇갈려 배치되고, 즉 이 과잉 두께 구역들 (30) 은 격자 요소 전체에 걸쳐 분포된다.
또한, 단부 와이어들 (26A", 26B") 은 비교적 큰 두께, 예를 들어 각 와이어의 단부(들)에서 과잉 두께 구역들 (28") 의 두께와 동일한 두께를 갖는다.

Claims (14)

  1. 통과하여 순환할 유체 중의 고체 입자를 여과하기 위한 원통형 벽 (12) 으로서, 상기 벽은
    유한한 곡률 반경을 갖는 적어도 하나의 천공 플레이트 (23), 및
    이 천공 플레이트에 중첩된 적어도 하나의 격자 요소 (22) 로서, 이 격자 요소는, 길이방향으로 연장되며 또한 상기 고체 입자를 여과하기 위해 서로 인접하게 위치되는 복수의 강성 와이어들 (26, 26A, 26B, 26C, 26D) 을 포함하는, 상기 적어도 하나의 격자 요소 (22)
    를 포함하고,
    상기 격자 요소는 단지 인접한 와이어들 사이의 링크들 (27) 에 의해 상기 와이어들이 서로 고정되도록 배치되고, 두 인접한 와이어들 사이의 각각의 링크는 상기 와이어들의 길이의 단지 일부를 차지하고 또한 이 링크에 근접한 이 와이어들의 두께 이하의 두께를 갖는, 원통형 벽 (12).
  2. 제 1 항에 있어서,
    2 개의 와이어들 (26, 26A, 26B, 26C, 26D) 사이의 각각의 링크 (27) 는 상기 천공 플레이트를 향하는 내측 링크 단부 (32) 와 외측 링크 단부 (33) 사이에서 방사상으로 연장되고,
    이 링크에 근접하여, 이 2 개의 와이어들의 각각은 상기 천공 플레이트를 향하도록 의도된 내측 와이어 단부와 외측 와이어 단부 (29) 사이에서 방사상으로 연장되고,
    2 개의 와이어들 사이의 적어도 하나의 링크의 경우, 상기 링크의 외측 단부는 상기 2 개의 인접한 와이어들의 외측 와이어 단부들 내에 있어서, 이 2 개의 와이어들 및 이 링크가 이 링크의 각 측에서 이 와이어들 사이의 공간들 사이에 통로를 형성하는 그루브 (35) 를 규정하는 것을 특징으로 하는 원통형 벽 (12).
  3. 제 1 항에 있어서,
    적어도 하나의 와이어 (26, 26A, 26B, 26C, 26D) 는, 그 길이의 전부에 걸쳐, 접선 방향에서 폭이 상기 천공 플레이트를 향하는 와이어 섹션의 제 1 단부에서 이 제 1 단부 반대편의 와이어 섹션의 제 2 단부 (29) 에서보다 더 작은 섹션을 갖는 것을 특징으로 하는 원통형 벽 (12).
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 와이어의 각 측에 위치된 제 1 및 제 2 인접한 와이어들에 고정된 적어도 하나의 와이어 (26'; 26", 26A", 26B") 의 경우, 상기 와이어를 상기 제 1 인접한 와이어에 고정시키는 링크들 (27'; 27") 은 상기 와이어를 상기 제 2 인접한 와이어에 고정하는 링크들에 대해 엇갈려 있는 (staggered) 것을 특징으로 하는 원통형 벽 (12).
  5. 제 1 항에 있어서,
    적어도 하나의 와이어 (26A, 26B, 26C, 26D; 26", 26A", 26B") 가, 그 길이의 적어도 일부에 걸쳐, 상기 격자 요소의 다른 와이어들 (26; 26") 의 두께보다 또는 그 길이의 잔부에 걸쳐 이 적어도 하나의 와이어 (26") 의 두께보다 더 큰 두께에 걸쳐 상기 천공 플레이트를 향해 방사상으로 연장되는 것을 특징으로 하는 원통형 벽 (12).
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 격자 요소는 상기 격자 요소의 2 개의 반대편 에지들을 형성하는 2 개의 단부 와이어들 (26A, 26B; 26A", 26B") 을 포함하고,
    상기 격자 요소의 2 개의 단부 와이어들 중 적어도 하나는 상기 격자 요소의 다른 와이어들 (26, 26C; 26", 26''') 의 전부 또는 일부의 두께보다 더 큰 두께를 갖는 것을 특징으로 하는 원통형 벽 (12).
  7. 제 5 항에 있어서,
    상기 격자 요소의 단부 와이어들 (26A, 26B) 과는 별개의 와이어들 (26C, 26D) 중 적어도 하나가 상기 격자 요소의 다른 와이어들 (26) 의 전부 또는 일부의 두께보다 더 큰 두께를 갖는 것을 특징으로 하는 원통형 벽 (12).
  8. 제 5 항에 있어서,
    단부 와이어들 (26A", 26B") 과는 별개의 적어도 하나의 와이어 (26", 26''') 가 그 길이의 잔부의 전부 또는 일부의 두께보다 더 큰 두께에 걸쳐 방사상으로 상기 천공 플레이트를 향해 상기 와이어의 적어도 하나의 단부 구역까지 단지 그 길이의 적어도 일부 (28") 에 걸쳐 연장되는 것을 특징으로 하는 원통형 벽 (12).
  9. 제 5 항에 있어서,
    단부 와이어들 (26A", 26B") 과는 별개의 적어도 2 개의 와이어들 (26''') 이 그 길이의 잔부의 두께보다 더 큰 두께에 걸쳐 상기 천공 플레이트를 향해 방사상으로 단지 그 길이의 적어도 일부 (30) 에 걸쳐 연장되고, 이 더 큰 두께를 갖는 일부들은 서로에 대해 엇갈려 배치되는 것을 특징으로 하는 원통형 벽 (12).
  10. 제 1 항에 있어서,
    이 적어도 하나의 천공 플레이트는 길이방향으로 연장되는 천공 실린더를 형성하고,
    이 적어도 하나의 격자 요소는 상기 고체 입자와 접촉하도록 의도된, 일반적으로 원통형 형태의, 격자 조립체를 형성하고
    상기 격자 조립체 및 상기 천공 실린더는 동심인 것을 특징으로 하는 원통형 벽 (12).
  11. 제 1 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 따른 벽 (12) 을 포함하는 반응기.
  12. 제 11 항에 따른 반응기를 포함하는 촉매 개질 유닛.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 벽은 중앙 파이프 벽인 것을 특징으로 하는 촉매 개질 유닛.
  14. 금속 3D 인쇄에 의해 제 1 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 따른 벽을 위한 격자 요소의 제조 방법.
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