KR102214897B1 - 탈수소화 반응기 내의 경사 기초판 - Google Patents

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Abstract

방사형 층 반응기용 경사 기초판은 반응기 저부로부터의 고체 플로를 개선한다. 기체 플로는 통기 기초판을 사용함으로써, 또는 내부 천공 실린더의 저부 수준 아래 영역에 외부 천공 실린더의 비다공성 섹션을 제공함으로써 개선될 수 있다.

Description

탈수소화 반응기 내의 경사 기초판{INCLINED BASEPLATE IN DEHYDROGENATION REACTOR}
우선권 진술
본원은 2013년 3월 28일자 출원된 미국특허 출원 제13/852,110호를 우선권 주장하며, 그 내용 전체를 본원에 참조로서 원용한다.
매우 다양한 공정이 유체와 고체 사이에 접촉을 제공하는 직교류 반응기를 사용한다. 고체는 통상적으로 촉매 재료를 포함하며, 그 촉매 재료 상에서 유체가 반응하여 생성물을 형성한다. 공정은 탄화수소 전환, 가스 처리, 및 분리를 위한 흡착을 포함하여, 다양한 공정을 포괄한다.
직교류 반응기는 흔히 방사류 반응기이며, 반응기가 환상 구조이고 환상 분배 및 수집 장치가 있도록 구성된다. 분배 및 수집을 위한 장치는 일종의 스크린 표면을 포함한다. 스크린 표면은 적당한 위치에서 촉매층을 수용하기 위한 것이며, 반응기 층을 통해 방사류를 용이하게 하기 위해 반응기 표면 위에 압력 분배를 돕기 위한 것이다. 스크린은 메시, 와이어 또는 다른 재료, 또는 천공판일 수 있다. 이동 층을 위해, 스크린 또는 메시는 유체가 층을 통과시키게 하면서 고체 촉매 입자의 손실을 방지하는 장벽을 제공한다. 고체 촉매 입자는 촉매 위에 유체의 플로를 가능하게 하는 스크린 내 인클로저(screened-in enclosure)를 지나면서, 상부에서 첨가되고, 장치를 통과하며, 저부에서 제거된다.
실질적으로 연속 촉매 순환하는 방사형 층 반응기(radial bed reactor)에서, 기체 플로에 의해 촉매에 미치는 힘은 제약 없는 촉매 이동을 보장한다고 여겨져야 한다. 촉매층을 통한 기체 플로의 방향은 일반적으로 활성층에서의 촉매 이동의 바람직한 방향에 수직이다. 적절한 상태에서, 과도한 기체 속도는 고체 플로를 유지하거나 보이드 공간을 만듦으로써 촉매 이동에 영향을 미칠 수 있다. 둘 다 촉매 플로에 부정적인 영향을 주는 바람직하지 않은 작용이다.
방사류 반응기를 사용하는 공정 중에서, 탄화수소의 탈수소화는 다양한 화학제품 예컨대 세제, 고옥탄 가솔린, 산소화 가솔린 블렌딩 성분, 의약 제품, 플라스틱, 합성 고무, 및 통상의 기술자에게 잘 알려진 다른 제품의 제조를 위해 탈수소화 탄화수소에 대한 현존하고, 늘어나는 수요 때문에 중요한 상업적 수소 전환 공정이다.
파라핀계 탄화수소의 접촉 탈수소화에 의한 올레핀의 제조는 탄화수소 전환 공정의 기술에서 숙련자에게 잘 알려져 있다. 많은 특허에서는 일반적으로 탄화수소의 탈수소화를 논의하고 있으며, 예컨대 예를 들어, 미국특허 제4,430,517호(Imai 등)에서는 본원에서 사용하는 탈수소화 공정과 촉매를 논의하고 있다.
도 1은 방사형 층 반응기(10)의 한 형태를 도시하고 있다. 촉매 이송 라인(25)을 통해 환상 층(20)의 저부로부터 촉매를 빼낼 때 촉매는 서지 호퍼(surge hopper)(15)의 상부로 들어가서, 환상 층(20)에 유입한다. 내부 천공(perforated) 실린더(30)와 외부 천공 실린더(35)는 환상 촉매층(20)에서 촉매를 보유하며, 적어도 부분적으로 분배 공간(40)과 수집 공간(45)의 경계를 한정한다. 도시된 바와 같이, 내부 천공 실린더(30)가 둘러싸는 반응기(10)의 중심부를 차지하고, 분배 공간(40)의 체적을 최소화하면서 유입 반응물을 분배하는 역할을 하는 임의의 중앙 분배기 플러그(50)가 있다. 반응물은 내부 천공 실린더(30)의 저부로 연장되는 폐쇄 도관 섹션(55)을 통해 분배 공간(40)으로 들어간다. 외부 천공 실린더(35)의 외측 상의 수집 공간(45)은 노즐(60)을 통한 배출을 위해 반응기 유출물을 공급하는 수집 구역으로서 역할을 한다. 촉매층(20)의 저부에 있는 기초판(65)은 평편하다.
그러나 특정 상태에서 이러한 배열은 촉매가 층 저부에서 정체되게 할 수 있다.
따라서 유동 특성이 개선된 반응기가 바람직할 것이다.
본 발명의 일 양태는 경사 기초판이 있는 방사형 층 반응기이다. 일 실시형태에서, 반응기는 반응기 본체를 포함한다. 내부 및 외부 천공 실린더는 촉매층을 한정하며, 촉매층에는 상단에 입구가, 그리고 하단에 출구가 있다. 외부 천공 실린더의 제1 부분은 내부 천공 실린더의 저부 아래로 연장되며, 제1 부분은 비다공성 섹션을 가진다. 기초판은 내부 천공 실린더 저부로부터 외부 천공 실린더 저부 쪽으로 연장되며, 내부 천공 실린더에 대해 경사져 있다. 적어도 내부 천공 실린더에 의해 한정된 분배 공간, 및 외부 천공 실린더와 반응기 본체에 의해 한정된 수집 공간이 있다. 분배 공간은 공급물 입구가 있고, 수집 공간은 생성물 출구가 있다.
경사 기초판이 있는 방사형 층 반응기의 또 다른 실시형태는 중앙 분배기 플러그가 있는 반응기 본체를 포함한다. 내부 및 외부 천공 실린더는 촉매층을 한정하며, 촉매층은 상단에 입구가, 그리고 하단에 출구가 있다. 외부 천공 실린더는 내부 천공 실린더 저부 아래로 연장된다. 기초판은 내부 천공 실린더 저부로부터 외부 천공 실린더 저부 쪽으로 연장되며, 내부 천공 실린더에 대해 경사져 있고, 하나 이상의 다공성 부분을 가진다. 적어도 내부 천공 실린더에 의해 한정된 분배 공간, 및 외부 천공 실린더와 반응기 본체에 의해 한정된 수집 공간이 있다. 분배 공간은 공급물 입구가 있고, 수집 공간은 생성물 출구가 있다.
도 1은 선행 기술 방사형 층 반응기의 실시형태에 대한 도면이다.
도 2는 도 1의 방사형 층 반응기의 저부 부분에 대한 도면이다.
도 3은 경사 기초판이 있는 방사형 층 반응기의 부분에 대한 도면이다.
도 4-4a는 다공성 섹션이 있는 경사 기초판의 일 실시형태에 대한 도면이다.
도 5는 다공성 섹션이 있는 경사 기초판의 또 다른 실시형태에 대한 도면이다.
도 6은 다공성 섹션이 있는 경사 기초판의 또 다른 실시형태에 대한 도면이다.
도 7은 비다공성 섹션을 가진 외부 천공 실린더가 있는 경사 기초판의 일 실시형태에 대한 도면이다.
방사형 층 반응기용 경사 기초판은 반응기 저부로부터의 고체 플로를 개선한다. 기체 플로는 통기(aerated) 기초판을 사용함으로써 또는 내부 천공 실린더의 저부 수준 아래 영역에서 외부 천공 실린더의 비다공성 섹션을 제공함으로써 개선될 수 있다.
본원에서 기재한 공정 설비는 방사형 층 반응기에서 실질적으로 연속 촉매 순환으로부터 이점이 있는 임의 공정에 대해 유용하다. 이러한 공정의 예는 파라핀의 탈수소화, 나프타 개질, 및 탈수소 고리 생성 이합체화(dehydrocyclodimerization)를 포함하나, 이들에 한정되지 않는다.
도 2는 평편한 기초판이 있는 촉매층의 하부에서 공급물의 플로 패턴을 도시한다. 공급물은 분배 공간(40)으로 들어가서, 이것이 천공 실린더를 통해 밖으로 그리고 촉매층(20)으로 흐르기 시작하는 내부 천공 실린더(30)에 도달할 때까지 폐쇄 도관 섹션(55)을 통해 상향으로 흐른다. 내부 천공 실린더(30)의 촉매층 측면 위 루버(louver)(70)는 공급물을 하향으로 편향시킨다. 공급물이 루버의 저부에 도달할 때 이것은 촉매층(20)을 통해 밖으로 흐른다.
반응기 저부에서 촉매 플로를 개선하기 위해, 도 3에 도시한 바와 같이, 경사 기초판을 개발하였다. 기초판(65)의 경사는 외부 천공 실린더(35)의 길이를 최저 루버(70)의 저부 수준 아래로 연장되는 거리(A)만큼 증가시킨다.
제공된 경사 기초판은 촉매층 저부로부터 고체 플로를 개선하였다. 경사면은 전형적으로 30°내지 85°, 또는 40°내지 80°, 또는 45°내지 75°, 또는 50°내지 70°, 또는 55°내지 65°의 범위이다.
경사 기초판은 고체 운동을 개선하였고, 고체 정체 문제를 해결하였다. 그러나 반응기 하부 부분에서의 기체 플로 패턴은 부정적인 영향을 받는 것으로 밝혀졌으며, 이는 보이드 취입(void blowing) 및/또는 고체 정체의 가능성을 증가시켰다. 국소화 증기 플로 분배는 경사 기초판과 상응하는 외부 천공 실린더 연장 개방 영역의 함수이다. 경사 기초판에 의한 하류 확장 개방 영역은 촉매층 깊이 전체에 걸쳐 국소화 증기 플로 확장을 가능하게 한다.
도 3에 도시한 바와 같이, 공급물은 분배 공간(40)으로 들어가서 이전과 같이 상측으로 흐르며, 내부 천공 실린더(30)를 통해서 루버(70)에 의해 하측으로 향한다. 외부 천공 실린더(35)는 저부 루버의 레벨 아래로 경사 기초판(65)의 높이인 높이(A)로 연장된다. 하류 확대 개방 영역(A)과 플로 확장은 더 많은 플로가 국소로 정압 차 구동 분배를 충족하게 한다. 추가적인 국소화 증기 플로의 양은 국소 고체 자유 표면, 고체 층 교란(disturbance), 및 층 저부에서 고체 플로를 방해할 수 있다.
촉매층(20)을 포함하는 반응기 구성 요소를 통한 증기 플로는 계산 유체 역학(CFD, computational fluid dynamics)을 사용하여 연구될 수 있다. 이들 수치 실험에 의해 공정 설비의 구성은 국소 속도가 높은 구역을 얻는 증기 플로 패턴에 영향을 미칠 수 있음이 드러났다. 반응기 및 촉매 제거 파이프(25)의 저부 근처 반응기 설비의 영향은 현 발명에 대해 특히 중요하다. 일 예에서, 내부 천공 실린더(30)의 하부 부분을 통한 증기의 유량은 기체 플로가 경사 기초판의 높이(A)에 상응하는 층을 나오는 추가 출구 영역의 결과로서 평균보다 더 크다. 내부 천공 실린더 말단 아래 기초판과 외부 천공 실린더 구성은 내부 천공 실린더의 저부 5%에서 증기 플로에 대해 가장 중대한 영향이 있으며, 이 섹션에서 국소로 큰 유량은 한계 보이드 속도를 넘어 방사 증기 속도(radial vapor velocity)를 일으킬 수 있다.
이러한 문제를 저지하기 위해, 본 발명의 일 실시형태는 개선된 고체 플로와 유압 평형 국소 증기 플로가 유입 플로를 반응기 저부에 균일하게 분배하는 통기 경사 기초판을 제공하는 것을 포함한다. 유입 공급물 플로의 후류(slipstream)에 대한 보충 증기 플로는 저부 루버에 유압 분배를 감소시킨다. 또 다른 실시형태는 보충 증기 플로로서 외부 경로의 수소를 사용하며; 이러한 배열은 국소화 증기 플로 분배의 유압 평형을 유지할 뿐만 아니라, 반응기의 경사진 섹션에서 촉매로부터 H2S로서 황을 제거하거나 부분적으로 제거하는 추가 이점을 가질 것이며, 이에 대한 이유는 발명의 명칭이 "Process for Managing Sulfur on Catalyst in a Light Paraffin Dehydrogenation Process"인, 2012. 3. 20자 출원된, 미국특허 출원 제13/424,874호에 기재되어 있으며, 이 출원을 본원에서 참조로서 원용한다. 선택은 둘 다 저부 루버에 플로를 적게 할 수 있으며, 심지어 방사 촉매층 전체에 걸쳐 분배를 가능하게 하여 반응기 저부로부터 고체 플로는 악영향이 없다.
도 4-4a는 통기 기초판의 일 실시형태를 도시한다. 공급물은 이전과 같이 루버(70)에 의해 하향으로 편향되는 내부 천공 실린더(30)를 통한 분배 공간을 통해 상향으로 흐른다. 내부 천공 실린더(30) 아래에, 개구부(85)가 있는 연장판(80)이 있다. 임의의 지지판(90)은 연장판(80)을 경사 기초판(65)의 저부와 연결한다. 도시한 바와 같이, 지지판(90)은 고체이지만, 이것을 필요로 하지 않는다.
공급물의 일부는 개구부(85)를 통과하고, 경사 기초판(65)에서 1개 이상의 다공성 부분(95)을 통해 위로 흐른다. 도시한 바와 같이, 다공성 부분(95)은 촉매 봉쇄를 위해 프로파일 와이어(profile wire), 와이어 메시, 슬롯 있는 천공 재료, 등으로 덮인 구멍이다.
또 다른 실시형태가 도 5에 도시되어 있다. 경사판(65)은 1개 이상의 교대하는 다공성 부분(100)과 비다공성 부분(105)이 있다. 다공성 섹션(100)은 프로파일 와이어, 와이어 메시, 슬롯 있는 천공 재료 등으로 제조된 실린더형 섹션이다. 다공성 섹션은 필요로 하지는 않지만 바람직하게는 반응기의 전체 원주 주위에 연장된다.
공급물의 일부는 개구부(85) 및 경사 기초판(65)에서 다공성 섹션(105)을 통과한다.
도 6은 또 다른 실시형태를 도시한다. 연장판(80)은 고체이며, 지지판(90)에 개구부(110)가 있다. 가스, 예컨대 수소는 개구부(110)를 통과하고, 기초판(65)에서 다공성 부분(115)을 통해 위로 흐른다. 기초판 아래 플리넘(plenum)(120)은 가스를 반응기의 원주 주위에 분배할 수 있다. 수소가 가스로서 사용되는 경우, 황이 H2S로서 제거될 수 있다.
이들 실시형태는 저부 루버에 공급물의 플로를 적게 할 수 있으며, 반응기 저부로부터 고체 플로에 유해 영향을 미치지 않는 방사 촉매층 전체에 걸쳐 심지어 분배를 가능하게 한다.
문제에 대한 또 다른 해결책은 내부 천공 실린더의 저부 수준 아래에서 외부 천공 실린더 중 적어도 일부를 비다공성으로 만드는 것이다. 일부 실시형태에서, 내부 천공 실린더의 수준 아래 전체 부분이 비다공성이다. 그러나 이는 고체 플로 문제와 가스의 상향류로 인해 비다공성 부분의 상부 가장자리에서 과도하게 높은 부압 기울기를 일으킬 수 있다.
다른 실시형태에서, 내부 천공 실린더 저부 수준 아래에 다공성인 외부 천공 실린더 부분이 있다. 이는 외부 천공 실린더 저부에서 또는 가까이에서 바람직하다.
도 7은 외부 천공 실린더의 비다공성 섹션이 있는 일 실시형태를 도시한다. 외부 천공 실린더에는 내부 천공 실린더 저부 수준 아래에 기초판(65)의 높이인 높이(A)의 부분이 있다. 높이(Y)의 비다공성 섹션(125)과 비다공성 섹션(125) 아래에 높이(X)의 다공성 섹션(130)이 있다.
다공성 섹션(130)은 가스가 반응기의 저부 섹션으로부터 촉매층을 나오게 하며, 층에서 하류 플로 패턴을 촉진한다. 다공성 섹션(130)에 대한 구멍 크기와 개방 면적 분율은 비다공성 섹션(125) 위 외부 천공 실린더에 대한 구멍 크기와 개방 면적 분율과 같거나 다를 수 있다.
비다공성 섹션(125)은 가스가 통과하는 것을 방지한다. 이는 반응기의 하부 부분에서 흐름 저항을 증가시키며, 반응기의 하부 부분에서 루버(70) 밑 개구부를 통해 과도하게 높은 기체 플로를 방지한다.
일부 실시형태에서, 섹션(A) 위에 위치한 외부 천공 실린더(35) 중 섹션(B)의 외부 천공 실린더에 대한 천공 실린더 크기 및/또는 개방 면적 분율은 섹션(B) 위에 위치하는 섹션(C)의 외부 천공 실린더에 대한 천공 실린더 크기 및/또는 개방 면적 분율과 비교하여 감소한다. 섹션(B)의 높이는 일반적으로 섹션(B 및 C)의 전체 높이의 5 내지 10%이다.
루버가 있는 중심부의 디자인은 본원에서 참조로서 원용하는 미국특허 제8,071,046호에 기재되어 있다. 이 디자인에서, 다수의 실린더 섹션을 반응기의 중심에서 쌓아올려 개구부가 있는 센터파이프(centerpipe)를 형성한다. 실린더 섹션은 각각 상부 가장자리, 저부 가장자리 및 실린더 직경을 가진다. 실린더 섹션의 벽 위에 유체가 실린더 섹션을 통과하게 하는 개구부가 분포되어 있다. 다수의 원뿔대(루버)가 있으며, 여기서 원뿔대는 각각 상부 직경이 있는 상부 가장자리 및 저부 직경이 있는 저부 가장자리가 있고, 저부 직경은 상부 직경보다 더 크며, 상부 직경은 실질적으로 실린더 직경과 동일하다. 원뿔대는 전형적으로 중심선과 5 내지 20도의 각도를 형성한다. 한 원뿔대의 저부 가장자리가 그 원뿔대 밑에 배치되는 인접 원뿔대의 상부 가장자리 아래에 연장되는 방식으로 원뿔대를 쌓아올린다.
일부 실시형태에서, 도 2-7에 도시한 루버 대신에, 촉매층 측 상에서 내부 천공 실린더에 인접하게 프로파일 와이어 스크린(profile wire screen)이 있다. 프로파일 와이어 스크린에 의한 플로 패턴이 루버에 의한 것과 동일하지 않겠지만, 외부 천공 파이프의 통기 기초판 및/또는 비다공성 섹션이 사용될 수 있으며, 유사한 이점을 제공할 것이다.
이러한 배열에서, 천공 내부 환상판과 외부 환상 프로파일 와이어 스크린으로 제조된 센터파이프가 있다. 유체는 센터파이프를 통해 입구로부터 흐르며, 판 개구부를 통과하고, 스크린 밖으로 나와 촉매와 접촉한다. 프로파일 와이어 스크린(들)이 일반적으로 수직 환상 반응기 내에서 수직으로 그 중심축 주위에 연장되는 일반적으로 관형 또는 실린더형으로 형성된다. 스크린은 메시, 와이어 또는 다른 재료, 또는 천공판일 수 있다. 촉매 입자를 층 내에 유지하는데 사용되는 스크린 또는 메시는 입자가 통과할 수 없도록 충분히 작은 개구를 갖는 크기이다.
전형적으로, 촉매층 측 상에 외부 천공 실린더에 인접하게 프로파일 와이어 스크린이 있다.
파라핀계 탄화수소의 탈수소화는 탄화수소 처리 기술의 숙련자에게 잘 알려져 있다. 탈수소화 공정에서, 새로운 탄화수소 공급물을 재순환 수소 및 비전환 탄화수소와 혼합한다. 탈수소화 가능한 탄화수소는 바람직하게는 탄소 원자가 3 또는 5개인 이소알칸을 포함한다. 탈수소화 가능한 탄화수소의 적합한 공급물은 흔히 반응 목적상 오염물로서 역할을 하는 경질 탄화수소(즉, 주 공급물 성분보다 탄소 원자가 적은 탄화수소)를 함유할 것이다. 대부분 경우에, 올레핀은 많은 올레핀 전환 공정에서 원하지 않는 부산물을 생성하는 디엔의 형성을 방지하기 위해 탈수소화 구역 재순환에서 배제된다. 탈수소화 가능한 탄화수소와 함께, 탈수소화 구역으로의 공급물은 바람직하게는 적어도 75 몰% H2를 함유하는 H2 농후 스트림을 포함한다. H2는 더 전형적으로 코크스로서 알려진, 촉매의 표면 위에 탄화수소 침착물의 형성을 억제하는 작용을 하며, 바람직하지 않은 열 분해를 억제하는 작용을 할 수 있다. H2가 탈수소화 반응에서 생성되고, 유출물의 일부를 포함하므로, 반응 구역으로 도입되는 H2 농후 스트림은 일반적으로 탈수소화 구역 유출물의 분리로부터 유래하는 재순환 H2를 포함한다. 대안으로, H2는 탈수소화 구역 유출물 이외의 적합한 공급원으로부터 공급될 수 있다.
수소와 탄화수소의 결합 스트림을 온도, 압력 및 공간 속도와 같은 적당한 탈수소화 조건으로 유지되는 탈수소화 촉매의 적합한 층을 통과시키며, 접촉 반응 구역으로부터의 유출물을 추가 처리하여 올레핀계 탄화수소 스트림을 수득한다.
탈수소화 반응은 전형적으로 낮은(거의 대기압) 압력 조건에서 수행되는 고 흡열 반응이다. 탈수소화 반응 구역에서 사용되는 정확인 탈수소화 온도와 압력은 다양한 요인, 예컨대 파라핀계 탄화수소 공급 원료의 조성, 선택된 촉매의 활성, 및 탄화수소 전환 속도에 좌우될 것이다. 일반적으로, 탈수소화 조건은 0 MPa(0 bar) 내지 3.5 MPa(35 bar)의 압력 및 480℃(900℉) 내지 760℃(1400℉)의 온도를 포함한다. 적합한 탄화수소 공급 원료를 반응 구역에 충전하고, 1 내지 10의 LHSV에서 내부에 함유된 촉매와 접촉시킨다. 수소, 주로 재순환 수소를 탄화수소 공급 원료와 0.1 내지 10의 몰 비로 적절히 혼합한다. 바람직한 탈수소화 조건은 특히 C4-C5 파라핀계 탄화수소 공급 원료에 관해 0 MPa(0 bar) 내지 0.5 MPa(5 bar)의 압력과 540℃(1000℉) 내지 705℃(1300℉)의 온도, 0.1 내지 2의 수소 대 탄화수소 몰 비, 및 4 미만의 LHSV를 포함한다.
탈수소화 구역은 임의의 적합한 탈수소화 촉매를 사용할 수 있다. 일반적으로, 바람직한 적합한 촉매는 VIII족 귀금속 성분(예를 들어, 백금, 이리듐, 로듐, 및 팔라듐), 알칼리 금속 성분, 및 다공성 무기 캐리어 재료를 포함한다. 촉매는 또한 촉매의 성능을 유리하게 개선하는 조촉매 금속을 함유할 수 있다. 다공성 캐리어 재료는 반응 구역에서 사용되는 조건에 비교적 내가공성(refractory)이 있어야 하며, 종래에 이원 기능 탄화수소 전환 촉매에 사용된 캐리어 재료로부터 선택될 수 있다. 바람직한 다공성 캐리어 재료는 내가공성 무기 산화물이며, 알루미나 캐리어 재료가 가장 바람직하다. 입자는 통상적으로 회전타원체이며, 이들은 직경이 1/4 인치(6.4 mm)만큼 클 수 있지만, 1/16 내지 1/8 인치(1.6 내지 3.2 mm)이다.
탈수소화 구역의 운전으로 수소와 탄화수소의 혼합물을 생성할 것이다. 정상적으로, 탄화수소의 일부는 바람직한 올레핀과 이의 알칸 전구체의 평형 혼합물을 포함할 것이다. 탈수소화 반응 섹션으로부터 유출물은 수소 회수 섹션으로 이동한다. 이러한 분리 섹션은 유출물로부터 수소를 빼내 탈수소화 반응 섹션으로 재순환을 위해 이것을 고 순도로 회수한다. 수소를 빼내기 위한 분리 단계는 정상적으로 분리 용기에서 냉각 및 후속 냉각과 함께 압축 및 플래싱(flashing)을 포함할 것이다. 수소와 경질 가스의 분리를 위한 이러한 방법은 통상의 기술자에게 잘 알려져 있다.
전형적인 탈수소화 공정은 경합한 탄화수소와 수소 공급물을 반응기 사이의 단계간 가열과 함께 다수의 반응기로 통과시킨다. 공급물 탄화수소와 수소를 처음에 탈수소화 구역으로부터 유출물과 간접 열 교환에 의해 가열한다. 가열 후, 공급 혼합물은 정상적으로 가열기로 통과하여 이것이 탈수소화 촉매와 접촉되는 탈수소화 반응기로 들어가기 전에 공급물 성분의 온도를 추가로 증가시킨다. 흡열 반응은 다음 반응기로 들어가기 전에 단계간 가열을 수행하는 반응물의 온도를 줄인다. 공급물과 열 교환 후, 최종 탈수소화 구역 유출물로부터 유출물은 생성물 분리 설비로 이동한다.
방사형 층 반응기를 사용하는 또 다른 공정은 접촉 개질이다. 전형적으로 접촉 개질에서, 공급 원료를 수소를 포함하는 재순환 스트림과 혼합하고, 반응 구역에서 촉매와 접촉시킨다. 접촉 개질을 위한 통상의 공급 원료는 나프타로 알려지고, 초기 비점이 80℃(180℉)이고, 최종 비점이 205℃(400℉)인 석유 유분이다. 반응기 입구 온도는 450℃ 내지 560℃(840℉ 내지 1040℉) 범위일 수 있다. 접촉 개질 공정은 비교적 큰 농도의 나프텐계 탄화수소 및 실질적으로 직쇄 파라핀계 탄화수소로 이루어진 직류 가솔린의 처리에 특히 적용될 수 있으며, 이는 탈수소화 반응 및/또는 사이클화 반응을 통해 방향족화로 처리될 수 있다.
개질은 방향족 화합물을 수득하는 사이클로헥산의 탈수소화와 알킬사이클로펜탄의 탈수소이성체화, 올레핀을 수득하는 파라핀의 탈수소화, 방향족 화합물을 수득하는 파라핀과 올레핀의 탈수소사이클화, n-파라핀의 이성체화, 사이클로헥산을 수득하는 알킬사이클로파라핀의 이성체화, 치환된 방향족 화합물의 이성체화, 및 파라핀의 수소화 분해로서 정의될 수 있다. 개질은 일반적으로 흡열 공정이며; 따라서 일 실시형태에서 탄화수소 스트림을 일련의 반응 구역과 단계간 가열기로 통과시켜 반응열을 제공한다. 개질 공정에 대한 추가 정보를 예를 들어 미국특허 제4,409,095호(Peters)에서 찾을 수 있다.
접촉 개질 반응은 정상적으로 1종 이상의 VIII족 귀금속(예를 들어, 백금, 이리듐, 로듐, 및 팔라듐) 및 다공성 캐리어, 예컨대 알루미나와 결합한 할로겐으로 이루어진 촉매 입자의 존재 하에 수행된다. 입자는 통상적으로 회전타원체이며, 직경이 1/4 인치(6.4 mm)만큼 클 수 있지만, 1/16 내지 1/8 인치(1.6 내지 3.2 mm)이다. 전형적인 촉매는 미국특허 제6,034,018호(Sechrist 등)에 개시되어 있다. 개질 반응 과정 중에, 촉매 입자는 입자 위에 코크스의 침착과 같은 메커니즘의 결과로 불활성화될 수 있으며; 즉, 사용 기간 후, 개질 반응을 촉진하는 촉매 입자의 능력은 촉매가 더 이상 유용하지 않는 정도로 감소할 수 있다. 촉매는 개질 공정에서 재사용될 수 있기 전에, 재조절되거나, 재생되어야 한다.
바람직한 한 형태에서, 개질 장치는 이동 층 반응 구역과 재생 구역을 사용할 것이다. 일반적으로, 여러 서브구역으로 이루어질 수 있는 반응 구역에 새로운 촉매 입자를 공급하고, 입자는 중력 보조 이송에 의해 구역을 통과한다. 촉매를 반응 구역의 저부로부터 빼내 다단계 재생 공정이 코크스 침착물을 제거하고, 촉매를 재조절하여 이의 반응 촉진 능력을 복원하는데 사용될 수 있는 재생 구역으로 이송시킬 수 있다. 일반적으로, 재생 구역은 산소를 함유하며, 일반적으로 370℃ 내지 538℃(700℉ 내지 1000℉)에서 운전된다. 전형적으로, 촉매는 중력 보조 이송에 의해 다양한 재생 단계로 통과한 다음, 촉매를 통상적으로 200℃(400℉) 이하의 온도에서 재생 구역으로부터 빼내서 반응 구역으로 공급한다. 재생 구역으로부터 빼낸 촉매는 재생 촉매로 지칭될 수 있다. 구역을 통한 촉매의 이동은 흔히 실제로 반 연속일 수 있지만 연속으로서 언급된다. 반 연속 이동은 밀집된 시점에서 비교적 소량의 촉매에 대한 반복 이송을 의미할 수 있다. 예로서, 분당 1 회분을 반응 구역의 저부로부터 빼낼 수 있으며, 회수는 1/2 분 걸릴 수 있고, 즉 촉매는 1/2 분 동안 흐를 것이다. 반응 구역에서 재고가 많으면, 촉매층은 연속으로 이동하는 것으로 생각될 수 있다. 이동 층 시스템은 촉매가 제거되거나 대체되는 동안 생산을 유지한다는 장점이 있을 수 있다.
방사형 층 반응기를 사용하는 또한 또 다른 공정은 탈수소 고리 생성 이합체화이다. 탈수소 고리 생성 이합체화 반응 구역에서, C2-C6 탄화수소가 방향족 탄화수소로 전환된다. 방향족 탄화수소로 C2-C6 파라핀과 올레핀의 전환(탈수소 고리 생성 이합체화)은 탈수소화 반응, 올리고머화 반응, 및 방향족화 반응을 포함하는 3단계 공정에 관해 표시될 수 있다. 반응 단계가 순차적으로 일어날 것으로서 기재될 것이지만, 3개 반응은 모두 탈수소 고리 생성 이합체화 반응 구역 내에서 동시에 일어날 것으로 이해될 것이다. 제1 반응 단계는 올레핀을 형성하는 파라핀의 탈수소화에 관련된다. 올레핀은 상응하는 올레핀과 수소를 형성하는 파라핀의 직접 탈수소화에 의해 또는 저급 알칸과 올레핀을 생성하는 탄소-탄소 분열에 의해 파라핀으로부터 유도될 수 있다. 열역학적으로 탈수소화에 유리한 온도(즉, 500℃-700℃)에서, 직접 탈수소화 반응은 탄소-탄소 분열 반응과 경합한다. 이들 온도에서 그리고 탈수소화 촉매의 부재 하에, 우세한 메커니즘은 탄소-수소 결합(C-H)보다 더 낮은 결합 에너지를 가진 탄소-탄소 결합(C-C)의 분열이다. 알칸이 클수록, 탄소-탄소 분열 쪽 경향이 더 커진다. 프로판의 경우에, 2개의 분해 반응이 가능하며, 한 반응은 프로필렌과 유리 수소를 유도하며, 다른 반응은 에틸렌과 메탄을 유도하고, 후자 반응이 약간 우세하다. 부탄의 경우에, 우세한 반응은 프로필렌과 메탄을 생성하는 탄소 사슬의 말단에서 분열이고, 다음으로 우세한 반응은 에탄과 에틸렌을 생성하는 내부 탄소 원자의 분열이다. 부텐과 유리 수소를 얻는 단지 약간의 직접 탈수소화가 일어난다.
에틸렌, 에탄, 및 메탄은 탄소 분열 반응의 최소로 바람직한 생성물이다. 메탄은 반응기 시스템에서 처리가 어려운 생성물로서 남는다. 바람직한 반응에서, 에탄은 더 큰 탄화수소로 올리고머화 전에 에틸렌으로 탈수소화될 수 있다. 그러나 이러한 반응은 천천히 일어나며, 바람직하지 않은 에틸렌 수소화 반응의 속도와 빈도로 인해, 탈수소화 반응은 실질적으로 반응 혼합물에서 에탄 농도를 변화시키지 않는다. 사실상, 반응 혼합물에서 에탄 농도는 에틸렌 올리고머화 반응 또는 에탄 탈수소화 반응과 비교하여 에틸렌 수소화 반응의 우세로 인해 반응기 체류 시간 증가에 따라 증가할 것이다. 이전에 설명된 에틸렌 탄소 분열 반응 생성물은 에탄으로 수소화되거나 올리고머화될 수 있다.
전환 공정 중 제2 단계에서, 올레핀은 올리고머화를 수행하여 사이클릭 나프텐을 생성한다. 그 후 나프텐은 전환 공정 중 제3 단계에서 탈수소화되어 상응하는 방향족 화합물을 생성한다. 사이클릭 나프텐은 포화 사이클로알칸 및 불포화 알리사이클릭 화합물을 포함하며, 전자가 통상 우세하다. 제2 단계에서 생성된 우세한 사이클릭 나프텐은 총 1 내지 12개의 탄소 원자를 함유한 1개 또는 2개의 알킬기에 의해 치환되는 6원 사이클릭 고리이다. 이들 사이클릭 나프텐은 탈수소화되어 상응하는 방향족 탄화수소, 예를 들어 벤젠, 톨루엔, 에틸벤젠, 크실렌, 및 다른 알킬톨루엔을 생성한다.
탈수소 고리 생성 이합체화 반응 구역에서 사용될 운전 조건은 물론 공급 원료 조성 및 원하는 전환율과 같은 요인에 따라 달라질 것이다. 방향족 화합물로 C2-C6 지방족 탄화수소의 탈수소 고리 생성 이합체화를 위한 원하는 범위의 조건은 350℃ 내지 650℃의 온도, 10.1 kPa(0.1 atm) 내지 2.0 MPa(20 atm)의 압력, 및 0.2 내지 10 hr-1의 액체 시공간 속도를 포함한다. 바람직한 공정 조건은 400℃ 내지 600℃ 범위의 온도, 25 kPa(0.25 atm) 내지 1.0 MPa(10 atm)에서 또는 범위의 압력, 및 0.5 내지 5 hr-1의 액체 시공간 속도이다. 공급물의 평균 탄소 수가 증가할 때, 온도 범위 중 하단 온도는 최적 성능을 위해 필요하며, 반대로, 공급물의 평균 탄소 수가 감소할 때, 필요한 반응 온도는 더 높아진다.
탈수소 고리 생성 이합체화 공정으로 공급물 스트림은 본원에서 상기에 언급한 3개 탈수소 고리 생성 이합체화 반응을 위한 반응물을 제공하는, 탈수소 고리 생성 이합체화 반응 구역으로 도입되는 스트림으로서 정의된다. 공급물 스트림에 C2-C6 지방족 탄화수소가 포함된다. C2-C6 지방족 탄화수소란, 공급물 스트림이 분자당 2 내지 6개의 탄소 원자를 가진 1종 이상의 개방, 직쇄, 또는 분지쇄 이성체를 포함할 수 있다는 것을 의미한다. 또한, 공급 원료 중 탄화수소는 포화 또는 불포화될 수 있다. 바람직하게는, 탄화수소, C3 및/또는 C4는 이소부탄, 노말부탄, 이소부텐, 노말부텐, 프로판, 및 프로필렌으로부터 선택된다. 희석제, 특성상 난용성 물질 또는 반응물이 또한 공급 스트림에 포함될 수 있다. 이러한 희석제의 예는 수소, 질소, 헬륨, 메탄, 아르곤, 네온, CO, CO2, H2O 또는 이의 전구체를 포함한다. 물 전구체는 탈수소 고리 생성 이합체화 반응 온도로 가열될 때 H2O를 유리하는 화합물로서 정의된다. 메탄과 C6 초과 지방족 탄화수소는 또한 본 발명의 공급 원료의 성분일 수 있다. 메탄 성분은 일반적으로 그러나 항상 그렇지는 않게 처리가 어려운 반응물이다. C6 + 지방족 성분은 반응에 참여하는 동안 개질에 의해 더 효율적으로 취급된다. 어떤 경우에도, 공급물에 이러한 성분의 내포는 탈수소 고리 생성 이합체화 반응의 반응 속도론에 유해 영향을 끼칠 것이 예상된다.
C2-C6 지방족 탄화수소 공급물 스트림을 탈수소 고리 생성 이합체화 조건에 유지되는 탈수소 고리 생성 이합체화 반응 구역에서 촉매 복합체와 접촉시킨다. 이러한 접촉은 고정 층 시스템, 이동 층 시스템, 유동 층 시스템에서, 또는 배치형 조작으로 촉매 복합체를 사용함으로써 달성될 수 있지만; 가치 있는 촉매의 감소 손실이 최소화되어야 하고, 잘 알려진 운전 장점이 있어야 한다는 사실을 고려하여, 고정 층 촉매 시스템 또는 미국특허 제3,725,249호에 제시된 바와 같은 농밀상 이동 층 시스템을 사용하는 것이 바람직하다. 농밀상 이동 층 시스템에서, 공급물 스트림을 임의의 적합한 가열 수단에 의해 원하는 반응 온도로 가열한 다음 본 발명의 촉매 복합체의 층을 함유하는 탈수소 고리 생성 이합체화 구역으로 옮긴다. 물론, 탈수소 고리 생성 이합체화 구역이 원하는 전환 온도가 각 반응기로 유입 시 유지되는 것을 보장하는 이들 사이의 적합한 수단이 있는 1개 이상의 별도 반응기일 수 있다. 반응물은 이들이 촉매와 접촉할 때 액체 상, 혼화된 액체 증기상, 또는 기상으로 있을 수 있으며, 기상에서 가장 좋은 결과가 얻어진다. 그 후 탈수소 고리 생성 이합체화 시스템은 바람직하게는 탈수소 고리 생성 이합체화 촉매 복합체의 1개 이상의 농밀상 이동 층을 함유하는 탈수소 고리 생성 이합체화 구역을 포함한다.
다중 층 시스템에서, 탈수소 고리 생성 이합체화 구역은 각 촉매층에서 겪게 되는 임의의 열 손실에 대해 보상하는 적합한 가열 수단이 그 사이에 있는 1개 이상의 분리 반응기일 수 있다. 농밀상 이동 층 시스템에 특이하게, 반응 구역 저부로부터 촉매를 빼내고, 본 기술에 알려진 종래의 수단에 의해 이를 재생한 다음, 반응 구역의 상부로 이를 반송하는 것은 흔한 일이다.
본 방법에서 유용한 탈수소 고리 생성 이합체화 촉매는 경질 지방족 탄화수소를 방향족 탄화수소로 전환하는 능력이 있다고 알려진 선행 기술의 임의 촉매일 수 있다. 이러한 촉매의 예는 미국특허 제6,617,275호, 제4,654,455호, 제4,746,763호, 제4,499,315호 및 제4,720,602호에 개시되어 있으며, 이들 특허를 본원에서 참조로서 원용한다. 추가로, 탈수소 고리 생성 이합체화 공정은 단일 반응 구역에서 달성될 필요가 없지만 미국특허 제4,705,908호 또는 캐나다특허 제1,237,447호에 개시된 것과 같이 경질 지방족 탄화수소 생성물로부터 방향족 함유 탄화수소를 제조할 수 있는 임의의 결합 공정에 의해 대체될 수 있다는 사실에 주의해야 한다. 그러나 단일 탈수소 고리 생성 이합체화 촉매를 함유하는 단일 반응 시스템이 바람직하다.
본 공정의 탈수소 고리 생성 이합체화 반응 구역에서 유용한 바람직한 촉매는 인 함유 알루미나, 원소 주기율표로부터 IIB, IIIB, 또는 IVB족 금속 성분, 특히 갈륨 성분, 및 실리카 대 알루미나 비가 적어도 12인 결정 알루미노규산염 제올라이트를 포함한다. 바람직한 촉매는 결정 알루미노규산염이 ZSM-5이고, 35 내지 59.9 중량% 범위의 양으로 존재하는 것을 추가 특징으로 한다. 추가로, 가장 바람직한 촉매는 0.1 내지 5 중량%의 갈륨과 40 내지 60 중량%의 인 함유 알루미나 성분을 포함한다. 이러한 촉매는 본원에서 참조로서 원용하는 미국특허 제4,636,483호에 기재되어 있다.
구체적인 실시형태
하기 내용은 구체적인 실시형태와 함께 기재되어 있지만, 이러한 설명은 전술한 설명의 범위와 첨부 청구범위를 예시하며, 이를 제한하지 않으려는 것이 이해될 것이다.
본 발명의 제1 실시형태는 반응기 본체; 촉매층을 한정하는 내부 및 외부 천공 실린더로서, 촉매층은 촉매층의 상단에 있는 입구 및 촉매층의 하단에 있는 출구를 갖고, 외부 천공 실린더의 제1 부분은 내부 천공 실린더의 저부 아래로 연장되며, 제1 부분은 비다공성 섹션이 있는 내부 및 외부 천공 실린더; 내부 천공 실린더의 저부로부터 외부 천공 실린더의 저부 쪽으로 연장되는 기초판으로서, 내부 천공 실린더에 대해 경사져 있는 기초판; 적어도 내부 천공 실린더에 의해 한정된 분배 공간; 외부 천공 실린더와 반응기 본체에 의해 한정된 수집 공간; 분배 공간으로의 공급물 입구; 및 수집 공간으로부터의 생성물 출구를 포함하는, 경사 기초판이 있는 방사형 층 반응기이다. 본 발명의 일 실시형태는 외부 천공 실린더의 제1 부분이 추가로 다공성 섹션을 포함하며, 다공성 섹션이 비다공성 섹션 아래에 위치하는 본 단락에서 제1 실시형태를 통해 상승한 본 단락에서 이전 실시형태들 중 하나, 일부 또는 전부이다. 본 발명의 일 실시형태는 내부 천공 실린더가 추가로 촉매층 측 상에 루버를 포함하는 본 단락에서 제1 실시형태를 통해 상승한 본 단락에서 이전 실시형태들 중 하나, 일부 또는 전부이다. 본 발명의 일 실시형태는 비다공성 섹션이 최저 루버의 저부 아래에 연장되는 본 단락에서 제1 실시형태를 통해 상승한 본 단락에서 이전 실시형태들 중 하나, 일부 또는 전부이다. 본 발명의 일 실시형태는 다공성 섹션의 구멍 크기, 개방 면적 분율, 또는 둘 다가 외부 천공 실린더의 구멍 크기, 개방 면적 분율, 또는 둘 다와 상이한 본 단락에서 제1 실시형태를 통해 상승한 본 단락에서 이전 실시형태들 중 하나, 일부 또는 전부이다. 본 발명의 일 실시형태는 외부 천공 실린더의 제2 부분이 제1 섹션과 제2 섹션을 가지며, 제2 부분의 제1 섹션은 제1 부분의 비다공성 섹션 위에 있고, 제2 부분의 제1 섹션의 구멍 크기, 개방 면적 분율, 또는 둘 다는 제2 부분의 제2 섹션의 구멍 크기, 개방 면적 분율, 또는 둘 다보다 더 작은 본 단락에서 제1 실시형태를 통해 상승한 본 단락에서 이전 실시형태들 중 하나, 일부 또는 전부이다. 본 발명의 일 실시형태는 내부 천공 실린더가 추가로 촉매층 측 상에 루버를 포함하고, 제2 부분의 제1 섹션이 제2 부분의 제1 및 제2 섹션의 높이의 5-10%의 거리를 상향 연장하는 본 단락에서 제1 실시형태를 통해 상승한 본 단락에서 이전 실시형태들 중 하나, 일부 또는 전부이다. 본 발명의 일 실시형태는 기초판이 30°내지 85°범위의 각도로 경사져 있는 본 단락에서 제1 실시형태를 통해 상승한 본 단락에서 이전 실시형태들 중 하나, 일부 또는 전부이다. 본 발명의 일 실시형태는 추가로 촉매층 측 상에서 내부 천공 실린더에 인접한 프로파일 와이어 스크린을 포함하는 본 단락에서 제1 실시형태를 통해 상승한 본 단락에서 이전 실시형태들 중 하나, 일부 또는 전부이다.
본 발명의 제2 실시형태는 반응기 본체; 촉매층을 한정하는 내부 및 외부 천공 실린더로서, 촉매층은 촉매층의 상단에 있는 입구 및 촉매층의 하단에 있는 출구를 갖고, 외부 천공 실린더의 제1 부분은 내부 천공 실린더의 저부 아래로 연장되는 내부 및 외부 천공 실린더; 내부 천공 실린더의 저부로부터 외부 천공 실린더의 저부 쪽으로 연장되는 기초판으로서, 기초판은 내부 천공 실린더에 대해 경사져 있으며, 기초판은 1개 이상의 다공성 부분을 가지는 기초판; 적어도 내부 천공 실린더에 의해 한정된 분배 공간; 외부 천공 실린더와 반응기 본체에 의해 한정된 수집 공간; 분배 공간으로의 공급물 입구; 및 수집 공간으로부터의 생성물 출구를 포함하는, 경사 기초판이 있는 방사형 층 반응기이다. 본 발명의 일 실시형태는 내부 천공 실린더가 촉매층 측 상에 루버를 가지는 본 단락에서 제2 실시형태를 통해 상승한 본 단락에서 이전 실시형태들 중 하나, 일부 또는 전부이다. 본 발명의 일 실시형태는 내부 천공 실린더의 저부에 연장판, 및 연장판을 통해 공급물 입구를 추가로 포함하는 본 단락에서 제2 실시형태를 통해 상승한 본 단락에서 이전 실시형태들 중 하나, 일부 또는 전부이다. 본 발명의 일 실시형태는 1개 이상의 다공성 부분이 1개 이상의 구멍을 포함하고, 1개 이상의 구멍이 프로파일 와이어, 와이어 메시, 또는 천공 재료에 의해 덮이는 본 단락에서 제2 실시형태를 통해 상승한 본 단락에서 이전 실시형태들 중 하나, 일부 또는 전부이다. 본 발명의 일 실시형태는 1개 이상의 다공성 부분이 1개 이상의 원주 프로파일 와이어, 와이어 메시 섹션, 또는 천공 재료 섹션을 포함하며, 기초판이 교대하는 비다공성 섹션과 다공성 섹션을 포함하는 본 단락에서 제2 실시형태를 통해 상승한 본 단락에서 이전 실시형태들 중 하나, 일부 또는 전부이다. 본 발명의 일 실시형태는 추가로 내부 천공 실린더의 저부에 연장판, 연장판으로부터 기초판으로 연장되는 지지판, 및 지지판을 통한 공정 가스 입구를 포함하는 본 단락에서 제2 실시형태를 통해 상승한 본 단락에서 이전 실시형태들 중 하나, 일부 또는 전부이다. 본 발명의 일 실시형태는 1개 이상의 다공성 부분이 1개 이상의 구멍을 포함하며, 1개 이상의 구멍이 프로파일 와이어, 와이어 메시, 또는 천공 재료로 덮이는 본 단락에서 제2 실시형태를 통해 상승한 본 단락에서 이전 실시형태들 중 하나, 일부 또는 전부이다. 본 발명의 일 실시형태는 1개 이상의 다공성 부분이 1개 이상의 와이어 메시 섹션을 포함하며, 기초판이 교대하는 비다공성 섹션과 와이어 메시 섹션을 포함하는 본 단락에서 제2 실시형태를 통해 상승한 본 단락에서 이전 실시형태들 중 하나, 일부 또는 전부이다. 본 발명의 일 실시형태는 기초판이 30°내지 85° 범위의 각도로 경사져 있는 본 단락에서 제2 실시형태를 통해 상승한 본 단락에서 이전 실시형태들 중 하나, 일부 또는 전부이다. 본 발명의 일 실시형태는 촉매층 측 상에서 내부 천공 실린더에 인접한 프로파일 와이어 스크린을 추가로 포함하는 본 단락에서 제2 실시형태를 통해 상승한 본 단락에서 이전 실시형태들 중 하나, 일부 또는 전부이다.
적어도 하나의 전형적인 실시형태가 본 발명의 상기 상세한 설명에서 제시되었지만, 대다수의 변형이 존재한다는 사실이 이해되어야 한다. 또한 전형적인 실시형태 또는 전형적인 실시형태들은 단지 실시예이며, 어느 식으로든 본 발명의 범위, 적용성, 또는 구성을 제한하는 것으로 의도되지 않는다는 사실이 이해되어야 한다. 오히려, 상기 상세한 설명은 통상의 기술자에게 본 발명의 전형적인 실시형태를 실행하기 위한 편리한 로드 맵을 제공할 것이다. 전형적인 실시형태에서 기재된 요소의 기능과 배열에서 다양한 변화가 별첨 청구범위에서 제시된 본 발명의 범위를 벗어나지 않고 이루어질 수 있다는 사실이 이해된다.

Claims (9)

  1. 경사 기초판(inclined baseplate)이 있는 방사형 층 반응기(radial bed reactor)로서,
    반응기 본체;
    촉매층(20)을 한정하는 내부 및 외부 천공(perforated) 실린더(30, 35)로서, 촉매층(20)은 촉매층의 상단에 있는 입구 및 촉매층의 하단에 있는 출구를 갖고, 외부 천공 실린더(35)의 제1 부분(A)은 내부 천공 실린더(30)의 저부 아래로 연장되며, 제1 부분(A)은 비다공성 섹션(125)을 갖는 것인 내부 및 외부 천공 실린더(30, 35);
    내부 천공 실린더(30)의 저부로부터 외부 천공 실린더(35)의 저부 쪽으로 연장되는 기초판(65)으로서, 내부 천공 실린더에 대해 경사져 있는 기초판(65);
    적어도 내부 천공 실린더(30)에 의해 한정된 분배 공간(40);
    외부 천공 실린더(35)와 반응기 본체에 의해 한정된 수집 공간(45);
    분배 공간(40)으로의 공급물 입구(55); 및
    수집 공간(45)으로부터의 생성물 출구(60)를 포함하는 반응기.
  2. 제1항에 있어서, 외부 천공 실린더(35)의 제1 부분(A)은 다공성 섹션(130)을 더 포함하며, 다공성 섹션(130)은 비다공성 섹션(125) 아래에 위치하는 것인 반응기.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 내부 천공 실린더(30)는 촉매층 측 상에 루버(louver)(70)를 더 포함하는 것인 반응기.
  4. 제3항에 있어서, 비다공성 섹션(125)은 최저 루버(70)의 저부 아래로 연장되는 것인 반응기.
  5. 제1항 또는 제2항에 있어서, 기초판(65)은 30°내지 85° 범위의 각도(a)로 경사져 있는 것인 반응기.
  6. 제1항 또는 제2항에 있어서, 촉매층 측 상에서 내부 천공 실린더(30)에 인접한 프로파일 와이어 스크린(profile wire screen)을 더 포함하는 반응기.
  7. 제2항에 있어서, 다공성 섹션(130)의 구멍 크기, 개방 면적 분율, 또는 둘 다는 외부 천공 실린더(35)의 구멍 크기, 개방 면적 분율, 또는 둘 다와 상이한 것인 반응기.
  8. 제1항 또는 제2항에 있어서, 외부 천공 실린더(35)의 제2 부분은 제1 섹션(B) 및 제2 섹션(C)을 가지며, 제2 부분의 제1 섹션(B)은 제1 부분의 비다공성 섹션(125) 위에 있고, 제2 부분의 제1 섹션(B)의 구멍 크기, 개방 면적 분율, 또는 둘 다는 제2 부분의 제2 섹션(C)의 구멍 크기, 개방 면적 분율, 또는 둘 다보다 작은 것인 반응기.
  9. 제8항에 있어서, 내부 천공 실린더(30)는 촉매층 측 상에 루버(70)를 더 포함하고, 제2 부분의 제1 섹션(B)은 제2 부분의 제1 섹션(B)과 제2 섹션(C) 높이의 5-10%의 거리를 상향 연장하는 것인 반응기.
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