KR102453080B1 - 유동층 반응기의 공급 분배기를 위한 압력 강하 제어 시스템 및 압력 강하 제어 방법 - Google Patents

유동층 반응기의 공급 분배기를 위한 압력 강하 제어 시스템 및 압력 강하 제어 방법 Download PDF

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Abstract

유동층 반응기 (100)의 공급 분배기 (10)의 압력 강하 제어 시스템 및 압력 강하 제어 방법이 개시된다. 상기 시스템은 공급 분배기(10)의 제1 압력 측정 포트 (2)와 제2 압력 측정 포트 (3) 사이의 압력 강하를 측정하도록 구성된 측정 유닛 (5), 상기 유동층 반응기의 반응기 벽 근처의 상기 공급 분배기의 유입관 내에 위치하는 제1 압력 측정 포트 (4), 및 상기 유동층 반응기(100)의 공기 분배 판(6)과 상기 공급 분배기(10)의 노즐의 기체 배출구 사이의 상기 반응기 벽(4) 영역에 위치하는 제2 압력 측정 포트 (3); 상기 측정 유닛 (5)과 신호 통신을 수행하고 상기 압력 강하에 관한 신호를 수집하도록 구성된 이송 유닛; 및 상기 압력 강하에 관한 신호에 기초하여 상기 공급 분배기(10)가 정상적으로 작동하는지 여부를 결정하도록 구성된 처리 유닛을 포함한다.

Description

유동층 반응기의 공급 분배기를 위한 압력 강하 제어 시스템 및 압력 강하 제어 방법
관련 출원에 대한 상호 참조
본 발명은 2016년 12월 23일자로 출원된 "유동층 반응기의 공급 분배기를 위한 압력 강하 제어 시스템 및 압력 강하 제어 방법"이라는 제목의 중국 특허 출원 CN201611207919.3의 우선권을 주장하며, 그 전체 내용이 참고문헌으로서 본원에 포함된다.
기술분야
본 발명은 유동층 반응기(fluidized bed reactor)의 공급 분배기를 위한 압력 강하 제어 시스템(pressure drop control system) 및 압력 강하 제어 방법에 관한 것으로, 특히, 암모니아산화 반응기(ammoxidation reactor)의 공급 분배기를 위한 압력 강하 제어 시스템 및 압력 강하 제어 방법에 관한 것이다.
아크릴로니트릴(acrylonitrile)은 석유 화학 산업에서 중요한 화학 물질이다. 전 세계 여러 국가에서 아크릴로니트릴은 보통 한단계의 암모니아산화반응(ammoxidation)으로 제조된다. 구체적으로는, 소정의 비율로 혼합된 공기, 프로필렌, 및 암모니아는 소정의 반응 조건 하에서 임의의 촉매의 존재하에 프로필렌과 암모니아 사이에서 선택적 산화 반응을 일으켜 아크릴로니트릴뿐만 아니라 부산물로서 아세토니트릴 및 시안화 수소를 형성한다. 상기 반응은 다량의 열을 방출하기도 한다. 도 1은 아크릴로니트릴을 제조하기 위한 공업용의(또는 상업상의) 유동층 반응기(1)를 개략적으로 도시한 것이다. 상기 유동층 반응기(1)는 반응기 벽(40), 공기 공급 포트(80), 공기 분배 판(60), 프로필렌 및 암모니아 공급 분배기(10), 냉각 코일(70) 및 사이클론(도시 생략)을 포함한다.
아크릴로니트릴을 제조하기 위한 유동층 반응기의 일반적인 프로필렌 및 암모니아 공급 분배기는 보통 유입구(inlet), 주배관(main tube), 분지관(branch tubes) 및 노즐을 포함하는 다중-관형 분배기(multi-tubular distributor)이다. 상기 관들은 유체 연결 상태에 있다. 공급 기체는 분배기의 유입구를 통해 분배기로 유입하고, 주배관에서 주배관과 연결된 분지관으로 유동한 다음, 도 2에 도시된 바와 같이, 분지관(12)의 오리피스(orifices)(13)를 통해 노즐(15)로 유동하며, 최종적으로 유동층 반응기의 층(bed)으로 유동한다. 이러한 방식으로, 상기 공급 기체는 상기 분배기의 관에 의해 층 안으로 분배된다.
아크릴로니트릴을 제조하기 위한 유동층 반응기에서 수행되는 프로필렌 암모니아산화에서, 상기 유동층(fluidized bed)의 프로필렌 및 암모니아 공급 분배기의 압력 강하(pressure drop) ΔPd는 중요한 변수이다. 상기 압력 강하는, 도 2에 도시된 바와 같이, 분지관(12)과 노즐(15)의 말단 사이의 압력 차이이다. 프로필렌 및 암모니아 공급 분배기의 압력 강하의 양호한 설계는 반응기에 반응기의 단위 단면적으로 동일한 양의 프로필렌 및 암모니아 공급 기체를 가지도록 한다. 이는 분배기의 노즐에서 유출되는 모든 공급 기체가 동일한 양일 것을 요구한다. 오리피스를 통한 공급 기체의 유출은, 도 2에 도시된 바와 같이, 분지관(12)과 노즐(15)의 말단(즉, 노즐(15)의 기체 배출구) 사이의 압력 차인 국부 압력 손실을 초래한다. 이러한 압력 차이는 프로필렌 및 암모니아 공급 분배기의 압력 강하 ΔPd이다.
프로필렌 및 암모니아 공급 분배기의 특성은 프로필렌과 암모니아 사이의 선택적 산화 반응의 결과에 직접적으로 영향을 미친다. 기체를 균일하게 분배 및 부하의 특정 변동이나 감소로 인한 극심한 기체의 분배 불균일성을 방지하기 위해, 분배기는 충분한 압력 강하를 가질 것이 보통 요구된다. 학자들은 자신들의 연구를 목적으로서 층 압력 강하 ΔPb 에 대한 분배기 압력 강하 ΔPd의 비율을 이용하려는 경향이 있다. ΔPd/ΔPb 비율이 클수록 기체가 더 균일하게 분배되지만, 너무 큰 압력 강하는 상당한 전력 소비로 이어질 수 있다.
비 특허 문헌 '아크릴로니트릴 장치의 생간 용량 향상에 관한 연구'(Yu Fei 외, Contemporary Chemical Industry, 2005, volume 34, issue 5, pp.345-353)는 아크릴로니트릴 장치의 생간 용량이 증진된 후, 오리피스를 통과하는 기체의 유속이 증가하여 촉매의 마모가 촉진되고, 이로써 전체적인 유동 상태가 파괴된다는 점을 개시하고 있다. 그러나, 상기 문헌에는 오리피스를 통과하는 기체의 유속을 측정하는 방법이나 분배기의 압력 강하를 측정하는 방법은 개시되어 있지 않다. 또한, 상기 문헌에 개시된 오리피스를 통과하는 기체의 유속 및 분배기의 압력 강하는 실제 측정된 결과가 아니라, 이상적인 상태로 변환시킨 결과이다.
또한, 아크릴로니트릴과 관련된 기술의 계속적인 발전으로, 촉매의 활성 지수(프로필렌 전환으로 인한 타겟 생성물의 수율), 촉매 입자의 내마모성 및 사이클론의 분리 효율이 전부 향상되었다. 한편, 아크릴로니트릴 장치의 생산 용량을 향상시키기 위해서 반응기가 더 높은 작동 속도를 가질 것을 요구한다. 분배기의 낮은 압력 강하는, 오리피스를 통과하는 기체의 낮은 유속과 상대적으로 큰 오리피스의 직경으로 야기되는, 공급 기체의 불균일한 분배나 촉매의 역류 가능성을 쉽게 초래할 수 있는데, 특히 직경이 8.5 m를 초과하는 아크릴로니트릴 제조용 대규모 유동층 반응기에서 더욱 그러하다. 공급 분배기의 낮은 압력 강하는 반응의 결과에 직접적으로 영향을 줄 수 있으며 장기간의 안정된 생산에 도움되지 않는다.
상기 기술적 문제점을 해소하기 위해, 유동층 반응기의 공급 분배기를 위한 압력 강하 모니터링 시스템을 제공할 필요가 있다.
전술한 기술적 문제점을 대비하여 제시된 바에 의하면, 본 개시는 유동층 반응기(fluidized bed reactor)의 공급 분배기를 위한 압력 강하 제어 시스템과 암모니아산화 반응기(ammoxidation reactor)의 공급 분배기를 위한 압력 강하 제어 방법을 제공한다. 압력 강하의 측정에 사용되는 압력 강하 제어 시스템과 압력 강하 제어 방법은 공급 분배기의 작동 상태의 실시간 모니터링을 달성하고 공급 분배기의 작동 상태를 예정하며 해당하는 조치를 수행할 수 있어서, 공급 분배기의 압력 강하가 소정 범위 내에 있을 수 있게 하여, 공급 분배기가 정상적으로 작동하는 것을 보장한다.
상기 기술적 효과를 달성하기 위해, 본 개시는 유동층 반응기의 공급 분배기를 위한 압력 강하 제어 시스템을 제공한다. 상기 압력 강하 제어 시스템은 이하를 포함한다: 상기 공급 분배기의 제1 압력 측정 포트와 제2 압력 측정 포트 사이의 압력 강하를 측정하도록 구성된 측정 유닛(measuring unit)과, 상기 유동층 반응기의 반응기 벽 근처의 상기 공급 분배기의 유입관에 위치되는 제1 압력 측정 포트 및 상기 유동층 반응기의 공기 분배 판과 상기 공급 분배기의 노즐의 기체 유출구 사이의 반응기 벽 영역에 위치되는 제2 압력 측정 포트; 상기 측정 유닛과 신호 통신을 수행하고, 상기 측정 유닛에 의해 측정된 상기 압력 강하에 관한 신호를 수집하도록 구성된 이송 유닛(transfer unit)과; 상기 공급 분배기가 정상적으로 작동하는지 여부를 모니터링하도록 구성된 처리 유닛(processing unit). 공급 분배기의 압력 강하가 유동층 반응기의 층의 압력 강하의 25% - 160%인 소정 범위 내에 있을 때, 처리 유닛은 공급 분배기가 정상적으로 작동한다고 결정한다. 공급 분배기의 압력 강하가 상기 소정 범위의 상한값보다 크거나 하한값보다 작다고 처리 유닛이 결정할 경우, 처리 유닛은 해당하는 조치를 수행하여 공급 분배기의 압력 강하를 소정 범위 내의 값으로 복귀시킨다.
압력 강하 제어 시스템은 제1 압력 측정 포트와 제2 압력 측정 포트에 각각 제공되는 퍼징 유닛(purging units)을 더 포함한다.
압력 강하 제어 시스템에 따르면, 퍼징 유닛 각각은 10 Nm3/h 이하의 체적 유속을 가진 퍼징 기체를 공급하도록 구성되어 있다.
압력 강하 제어 시스템에 따르면, 공급 분배기의 압력 강하가 유동층 반응기의 압력 강하의 35% - 140%인 소정 범위 내에 있을 때, 처리 유닛은 공급 분배기가 정상적으로 작동한다고 결정한다.
압력 강하 제어 시스템은 질소 퍼징 장치를 더 포함한다. 처리 유닛이 공급 분배기의 압력 강하가 상기 소정 범위의 상한값보다 크다고 결정하는 경우, 공급 분배기가 퍼징되기 위해서 처리 유닛은 질소 퍼징 장치의 전원을 켠다.
압력 강하 제어 시스템은 질소 퍼징 장치를 더 포함한다. 처리 유닛은 공급 분배기의 압력 강하가 상기 소정 범위의 하한값보다 작다고 결정하는 경우, 질소 기체가 공급 분배기로 공급되기 위해서, 처리 유닛은 질소 퍼징 장치의 전원을 켜, 이로써 공급 분배기의 압력 강하가 상기 소정 범위 이내 값으로 복귀될 수 있도록 한다.
압력 강하 제어 시스템에 따르면, 측정 유닛은 제1 압력 측정 포트에 제공되는 제1 압력 측정 장치와 제2 압력 측정 포트에 제공되는 제2 압력 측정 장치를 포함한다. 이송 유닛은 제1 압력 측정 장치 및 제2 압력 측정 장치와 각각 신호 통신을 수행하도록 구성되며, 처리 유닛은 공급 분배기의 압력 강하를 얻기 위해 논리 차압 계산법(logical differential pressure calculation)을 수행하도록 구성된다.
압력 강하 제어 시스템에 따르면, 측정 유닛은 제1 압력 측정 포트와 제2 압력 측정 포트 사이의 압력 강하를 측정하도록 구성된 압력 강하 측정 장치를 포함한다. 상기 압력 강하 측정 장치는 이송 유닛과 신호 통신을 수행하도록 더 구성된다.
본 개시에 의해 제공되는 유동층 반응기의 공급 분배기를 위한 압력 강하 제어 시스템은 공급 분배기의 압력 강하를 정확하게 측정할 수 있다. 상기 시스템에서, 이송 유닛은 측정된 압력 강하에 관한 신호를 처리 유닛에 이송하고, 처리 유닛은 측정된 압력 강하에 따라 공급 분배기가 정상적으로 작동하는지 여부를 모니터링한다. 그리하여 상기 공급 분배기의 작동 상태는 정확하게 결정된다. 또한, 상기 처리 유닛이 공급 분배기가 정상적으로 작동하지 않는다고 결정하는 경우, 처리 유닛은 해당하는 조치를 수행하여 공급 분배기의 압력 강하가 소정 범위로 복귀될 수 있게 한다. 구체적으로, 본 개시의 압력 강하 제어 시스템은 질소 퍼징 장치를 더 포함한다. 공급 분배기의 압력 강하가 공급 분배기가 정상적으로 작동하는 압력 강하 값 범위의 상한값보다 큰 경우, 공급 분배기가 퍼징되기 위해, 처리 유닛은 고압 질소 기체를 공급 분배기로 도입하는 질소 퍼징 장치 전원을 켠다. 이러한 방식으로, 공급 분배기의 오리피스 중 어느 것도 차단되지 않으므로, 공급 분배기의 압력 강하는 정상 값에 도달할 수 있다. 공급 분배기의 압력 강하가 압력 강하 범위의 하한값보다 작은 경우, 질소 퍼징 장치는 공급 분배기의 압력 강하가 정상 값에 도달할 수 있도록 공급 분배기 안으로 고압 질소 기체를 도입한다.
본 명세서는 유동층 반응기의 공급 분배기를 위한 압력 강하 제어 방법을 더 제공한다. 상기 방법은 다음의 단계를 포함된다.
단계 S1)에서, 공급 분배기의 제1 압력 측정 포트와 제2 압력 측정 포트 사이의 압력 강하가 측정된다. 제1 압력 측정 포트는 유동층 반응기의 반응기 벽 근처의 공급 분배기의 유입관에 위치하고, 제2 압력 측정 포트는 유동층 반응기의 공기 분배 판과 상기 공급 분배기의 노즐의 기체 배출구 사이의 반응기 벽 영역에 위치한다.
단계 S2)에서, 제1 압력 측정 포트와 제2 압력 측정 포트 사이의 압력 강하에 따라 공급 분배기의 압력 강하가 계산되고, 공급 분배기가 정상적으로 작동하는지 여부가 결정된다. 공급 분배기의 압력 강하가 유동층 반응기의 층의 압력 강하의 25% - 160%인 소정 범위 내에 있는 경우, 처리 유닛은 공급 분배기가 정상적으로 작동한다고 결정한다. 처리 유닛이 공급 분배기의 압력 강하가 상기 소정 범위의 상한값보다 크거나 하한값보다 작다고 결정하면, 해당하는 조치를 수행하여 공급 분배기의 압력 강하를 상기 소정 범위 이내의 값으로 복귀시킨다.
압력 강하 제어 방법에 따르면, 공급 분배기의 압력 강하가 유동층 반응기의 층의 압력 강하의 35% - 140%인 소정 범위에 있는 경우, 공급 분배기는 정상적으로 작동하는 것으로 결정된다.
압력 강하 제어 방법에 따르면, 단계 S2)에서, 공급 분배기의 압력 강하가 상기 소정 범위의 상한값보다 큰 것으로 결정되면, 공급 분배기가 퍼징되기 위해, 질소 기체가 공급 분배기 내로 공급된다.
압력 강하 제어 방법에 따르면, 단계 S2)에서, 공급 분배기의 압력 강하가 상기 소정 범위의 하한값보다 작은 것으로 결정되면, 압력 강하가 소정 범위 내 값으로 복귀될 때까지, 질소 기체는 공급 분배기 내로 공급된다.
압력 강하 제어 방법에 따르면, 단계 S1)에서, 제1 압력 측정 포트 및 제2 압력 측정 포트에서 0 ~ 10 N㎥/h의 체적 유속을 갖는 퍼징 기체가 공급된다.
압력 강하 제어 방법에 따르면, 단계 S1)에서, 제1 압력 측정 포트 및 제2 압력 측정 포트에서 1 ~ 10 N㎥/h의 체적 유속을 갖는 퍼징 기체가 공급된다.
본 개시에 의해 제공되는 압력 강하 제어 방법은 공급 분배기의 압력 강하를 측정할 수 있고, 측정된 압력 강하에 따라 공급 분배기가 정상적으로 작동하는지 여부를 결정할 수 있다. 이러한 방식으로, 공급 분배기의 작동 상태가 정확하게 결정된다. 공급 분배기의 압력 강하가 소정 범위의 상한값보다 크거나 하한값보다 작은 것으로 결정되면, 공급 분배기의 압력 강하가 소정 범위 내의 값으로 복귀되도록 해당하는 조치가 수행된다.
첨부된 도면은 본 발명을 설명하기 위한 것이며, 임의의 방식으로 본 발명의 범위를 제한하고자 하는 것이 아니다. 도면의 구성 요소의 형태와 크기는 단지 예시적인 것이며, 구성 요소의 특정 형태 및 규모를 제한하기보다는 본 발명의 이해를 위한 것이다. 당업자는 본 개시 내용의 교시에 요구되는 구성 요소의 가능한 형태와 크기를 선택함으로써 본 발명을 구현할 수 있다.
도 1은 선행 기술의 프로필렌 암모니아산화 유동층 반응기를 개략적으로 도시한 것이다;
도 2는 선행 기술의 프로필렌 및 암모니아 공급 분배기의 노즐을 개략적으로 도시한 것이다;
도 3은 본 발명의 공급 분배기의 압력 강하 모니터링 시스템을 개략적으로 도시한 것이다;
도 4는 본 발명의 공급 분배기의 압력 강하 모니터링 시스템을 개략적으로 도시한 것이다.
상기 도면에서, 동일한 구성 요소에는 동일한 도면 부호가 부여된다. 도면이 실제 크기로 도시되는 것은 아니다.
도면 부호 목록:
선행 기술의 경우 :
(1) 프로필렌 암모니아산화 유동층 반응기
(10) 프로필렌 및 암모니아 공급 분배기
(40) 반응기 벽
(60) 공기 분배 판
(70) 냉각 코일
(80) 공기 공급 포트
(12) 분지관(branch tube)
(13) 오리피스(orifice)
(14) 노즐
본 명세서의 경우:
(100) 프로필렌 암모니아산화 유동층 반응기
(2) 제1 압력 측정 포트
(3) 제2 압력 측정 포트
(4) 반응기 벽
(5) 측정 유닛
(6) 공기 분배 판
(7) 냉각 코일
(8) 공기 공급 포트
(9) 고압 질소 퍼징 장치
(10) 공급 분배기
본 개시는 첨부된 도면과 관련하여 구체적으로 설명될 것이다.
유동층 반응기는 유동층 반응기의 단위 단면적에 동일한 양의 기체 유동(flow)을 가질 것을 일반적으로 요구한다. 다시 말해, 공급 분배기의 노즐로부터 유출되는 공급 기체 전부와 동일한 양으로, 즉 프로필렌과 암모니아의 혼합 기체가 여러 오리피스를 통해 유동할 때 동일한 유속을 가질 것을 요구한다. 그러나, 혼합 기체가 오리피스를 통과할 때 혼합 기체의 유속을 측정하고 모니터링하는 것은 용이하지 않다. 따라서, 기체가 오리피스를 통해 유동할 때, 기체의 유속에서 직접적으로 반응기의 작동 상태를 알아내는 것은 용이하지 않다.
본 개시의 발명자들은, 혼합 기체가 오리피스를 통해 유동할 때, 공급 분배기의 압력 강하 ΔPd가 혼합 기체의 유속과 관련이 있다는 점을 오랜 연구를 통해 발견했다. 반응기의 정상적인 작동 중, 공급 분배기의 오리피스 중 일부가 막혀있는 경우, 다른 오리피스를 통해 유동하는 기체의 양이 늘어나고, 이는 평균 기체 유속(오리피스를 통과한 기체의 평균 유속이라고도 불림)을 증가시킬 수 있다. 이러한 결과는 공급 분배 판의 압력 강하 ΔPd의 증가로 나타난다. 공급 분배기의 관이 질소 취화(nitrogen embrittlement)를 겪을 때 더 많은 양의 공급 기체가 관의 균열을 통과하여 반응기의 층으로 유입하고, 이는 오리피스를 통해 유동하는 기체의 양을 감소시키고, 나아가 오리피스를 통과하는 기체의 평균 유속을 감소시킨다. 이러한 결과는 공급 분배 판의 압력 강하 ΔPd의 감소로 나타난다.
전술한 바와 같이, 도 2에서, 분지관(12)과 노즐(15)의 기체 배출구(또는 말단) 사이의 압력 차이는 프로필렌 및 암모니아 공급 분배기의 압력 강하 ΔPd이다. 프로필렌 및 암모니아 공급 분배기의 압력 강하 ΔPd는 또한 분지관(12)의 오리피스(13)의 기체 유입구와 노즐(15)의 말단 사이의 압력 차이기도 하다. 그러나, 실제 제조 공정 중, 도 2에 도시된 바와 같이, 구성 요소들 사이의 압력 차이가 존재한다. 이는 첫째, 반응기의 반응 온도는 보통 400℃ 이상으로 높아, 센서에 취화를 초래할 수 있고, 둘째, 공급 분배기 내 센서의 배열이 공급 분배기의 공급 효과에 영향을 줄 수 있으며, 공급 분배 불균일성을 쉽게 초래할 수 있기 때문이다.
혼합 기체가 공급 분배기(10)의 유입구에서 분지관(12)(도 12에 도시된 특정 위치)으로 유동할 때와 상기 노즐(15)을 통해 촉매 층 내로 유입될 때, 프로필렌과 암모니아의 혼합 기체의 압력 손실이 매우 작다는 것을 연구를 통해 발견했다. 이러한 작은 압력 손실은 상기 정의된 공급 분배기의 압력 강하 ΔPd와 비교할 때, 무시될 수 있는 정도이다. 본 발명의 공급 분배기를 위한 압력 강하 ΔPd 모니터링 장치 및 방법은 이러한 발견에 기초한다.
구체적으로는, 도 4에 도시된 바와 같이, 본 개시에 의해 제공되는 유동층 반응기의 공급 분배기의 압력 강하 제어 시스템은 압력 강하 측정 유닛(압력 강하 검출기라고도 함), 이송 유닛 및 처리 유닛을 포함한다. 상기 압력 강하 처리 유닛이 공급 분배기의 압력 강하가 소정 범위 내에 있지 않음을 검출할 때, 공급 분배기의 압력 강하를 소정 범위로 복귀시키기 위해, 처리 유닛은 해당하는 조치를 수행한다. 이러한 방식으로, 공급 분배기의 압력 강하가 제어되고 상기 분배기가 정상적으로 작동하도록 보장된다.
구체적으로는, 도 3 및 도 4를 참조하면, 본 개시의 공급 분배기(10)의 압력 강하 제어 시스템은 측정 유닛(5), 이송 유닛 및 처리 유닛(도시되지 않음)을 포함한다. 측정 유닛(5)은 제1 압력 측정 포트(2)와 제2 압력 측정 포트(3) 사이의 압력 강하를 측정하도록 구성된다. 상기 압력 강하는 공급 분배기(10)의 압력 강하 ΔPd로 간주된다. 상기 이송 유닛은 측정 유닛(5)에 의해 측정된 압력 강하를 수신하도록 구성되고, 처리 유닛은 측정 유닛(5)에 의해 측정된 압력 강하(공급 분배기(10)의 압력 강하 ΔPd)에 따라 공급 분배기가 정상적으로 작동하는지 여부를 모니터링하도록 구성된다. 공급 분배기가 정상적으로 작동하지 않을 경우, 처리 유닛은 공급 분배기가 정상적으로 작동할 수 있도록 해당하는 조치를 수행한다.
바람직하게는, 공급 분배기(10)의 유입구에서 프로필렌과 암모니아의 혼합 기체의 압력을 측정하기 위해, 제1 압력 측정 포트(2)를 반응기 벽(4) 근처의 공급 분배기(10)의 유입관에 제공한다. 바람직하게는, 공급 분배기(10)의 노즐(15)의 배출구에서의 프로필렌과 암모니아의 혼합 기체의 압력(5)의 측정을 위해, 공기 분배 판(6)과 공급 분배기(10)의 노즐(15)의 말단 사이의 반응기 벽의 한쪽에 제2 압력 측정 포트(3)가 위치한다. 측정 유닛(5)의 종류는 특별히 한정되지 않는다. 제1 압력 측정 포트(2)와 제2 압력 측정 포트(3)에서 혼합 기체의 압력을 측정하기 위해 각기 다른 압력계를 사용할 수 있고, 그런 다음 압력계의 압력 데이터 신호를 이송 유닛으로 보낸다. 그런 다음, 처리 유닛은 논리 차압 계산법에 의해 상기 두 압력 사이의 차이를 계산하여 공급 분배기(10)의 압력 강하 ΔPd를 얻는다. 공기 분배 판(6)과 공급 분배기(10)의 노즐(15)의 말단 사이의 반응기 벽 부분과 반응기 벽(4) 근처의 공급 분배기(10)의 유입관에서 압력계를 각각 제공함으로써, 공급 분배기(10)의 유입구 및 공급 분배기(10)의 노즐(15)의 배출구에서 혼합 기체의 압력이 정확하게 측정될 수 있다. 두 압력 간의 차이는 공급 분배기(10)의 압력 강하 ΔPd로 간주된다. 따라서, 공급 분배기(10)의 압력 강하 ΔPd는 정밀하게 측정된다. 또한, 제1 압력 측정 포트(2) 및 제2 압력 측정 포트(3)의 온도가 비교적 낮기 때문에, 압력계는 취화되지 않고 공급 분배기의 공급 효과는 영향을 받지 않을 것이다. 선택적으로, 차압 게이지(differential pressure gauge)는 제1 압력 측정 포트(2)와 제2 압력 측정 포트(3) 간의 압력 강하를 직접 측정하고 압력 강하 데이터 신호를 이송 유닛으로 이송하는 데 사용되기도 한다.
처리 유닛의 종류는 특별히 정의되지 않는다. 바람직하게는, 처리 유닛은 시각적으로 인지 가능한 압력 강하 변동, 즉 공급 분배기(10)의 압력 강하 ΔPd의 변화를 나타낼 수 있는 분배 제어 시스템(DCS 제어 시스템)이다.
바람직하게는, 촉매에 의한 압력 측정 포트의 막힘을 방지하기 위해, 제1 압력 측정 포트(2) 및 제2 압력 측정 포트(3)는 동일한 작동 조건(도면에 도시되지 않음) 하에서 동일한 퍼징 기체를 각각 제공하고, 0 - 10 Nm3/h, 바람직하게는 1 - 10 Nm3/h의 체적 유속을 갖는 퍼징 기체를 사용하여 압력 측정 포트가 촉매에 의해 막히는 것을 방지할 수 있다. 제1 압력 측정 포트(2) 및 제2 압력 측정 포트(3)는 동일한 작동 조건에서 동일한 퍼징 기체를 제공하기 때문에, 공급 분배기의 압력 강하 측정의 결과에 퍼징 기체가 영향을 미치지 않는다. 퍼징 기체의 속도가 너무 높은 경우, 촉매 층에 영향을 미칠 수는 있다.
또한, 도 4에 도시된 바와 같이, 본원에 개시된 압력 강하 제어 시스템은 공급 분배기(10)에 연결된 고압 질소 퍼징 장치(9)(HPN 장치)를 더 포함한다. DCS 제어 시스템이, 측정된 공급 분배기의 압력 강하 ΔPd의 값이 소정 범위 내에 있지 않다고 결정하는 경우, 고압 질소 퍼징 장치는 자동으로 전원을 켜지고, 고압 질소 기체를 공급 분배기(10)로 도입시킨다.
본 개시의 공급 분배기의 압력 강하 제어 시스템은 공급 분배기의 압력 강하 ΔPd를 측정하고 공급 분배기가 정상적으로 작동하는지 여부를 모니터링할 수 있다. 아크릴로니트릴을 제조하는 공정에서, 공급 분배기의 오리피스의 개구는 오리피스를 통과하는 공급 기체의 유속 변화에 영향을 주며, 이러한 종류의 효과는 공급 분배기의 압력 강하 ΔPd의 변화로 나타난다. 따라서, 공급 분배 판의 압력 강하 ΔPd의 변화를 모니터링함으로써 공급 분배기가 정상적으로 작동하는지 여부를 결정할 수 있다.
유동층 반응기(100)의 정상 작동 중에, 공급 분배기의 오리피스 몇 개가 막히게 되면, 다른 오리피스를 통과하는 기체의 양이 늘어나므로, 오리피스를 통과하는 기체의 평균 유속이 증가하게 된다. 이러한 결과는 공급 분배기(10)의 압력 강하 ΔPd의 증가로서 나타난다. 공급 분배기의 관이 질소 취화를 겪을 때, 더 많은 공급 기체가 관 내의 균열을 통과하여 층으로 유입하고, 이는 오리피스를 통해 유동하는 기체의 양을 감소시키고, 나아가, 오리피스를 통과하는 기체의 평균 유속을 감소시킨다. 이러한 결과는 공급 분배 판의 압력 강하 ΔPd의 감소로 나타난다. 공급 분배기의 압력 강하가 증가 또는 감소하면 공급 분배기가 정상적으로 작동하지 않음을 나타낸다.
구체적으로는, 본 개시의 공급 분배기의 압력 강하 ΔPd를 모니터링하는 시스템에서, 측정 유닛에 의해 얻어진 압력 데이터는 DCS 제어 시스템으로 이송된다. 공급 분배기의 압력 강하 ΔPd의 측정 값이 층의 압력 강하 ΔPb의 25% ~ 160% 일 때, 공급 분배기가 정상적으로 작동하고 있다고 결정된다. 공급 분배기의 압력 강하 ΔPd의 측정 값은, 층의 압력 강하 ΔPb의 바람직하게는 35% ~ 140%, 더 바람직하게는 35% ~ 140%이다.
반대로, 공급 분배기의 압력 강하 ΔPd의 측정된 값이 상기 범위 내에 있지 않으면, 공급 분배기(10)가 정상적으로 작동하지 않는 것으로 결정된다.
구체적으로는, 유동층 반응기(100)의 작동 중에, 공급 분배기의 압력 강하 ΔPd의 측정 값이 상기 범위의 상한값보다 큰 경우, DCS 제어 시스템은 공급 분배기(10)의 오리피스 일부의 차단 가능성을 나타내는 상한 경고를 발생시키고 자동적으로 고압 질소 퍼징 장치(9)를 켜서, 고압 질소 기체를 공급 분배기(10)로 도입시킴으로써 공급 분배기를 퍼징한다. 이로써 막힘이 제거된다. 상기 공급 분배기의 압력 강하 ΔPd의 측정 값이 상기 범위의 하한값보다 작으면, DCS 제어 시스템은 프로필렌 및 암모니아 공급 분배기의 가능한 질소 취화(nitrogen embrittlement)를 나타내는 하한 경고를 발생시킨다.
유동층 반응기(100)의 과부하 작동 중에, 공급 분배기의 오리피스 전부로부터 유출되는 공급 기체의 양은 유동층 반응기(100)의 전부하 작동과 비교하여 동일하게 증가된다. 동일한 장치에 대해, 기체가 오리피스를 통과할 때의 기체의 유속도 증가하고, 공급 분배기의 압력 강하 ΔPd도 증가한다. 본 개시의 공급 분배기의 압력 강하 ΔPd를 모니터링하는 시스템에서, 측정 유닛에 의해 얻어진 압력 데이터는 DCS 제어 시스템으로 이송된다. DCS 제어 시스템은 상한 경고를 발생시킨다. 공급 분배기의 압력 강하 ΔPd는 소정의 상한값보다 크게 설정되지 않아야 한다. 예를 들어, 상한값은 반응기의 층의 압력 강하 ΔPb의 160%로 설정될 수 있다.
유동층 반응기(100)의 저부하 작동 중에, 공급 분배기의 모든 오리피스로부터 유출되는 공급 기체의 양은 유동층 반응기(100)의 전부하 작동과 비교하여 동일하게 감소된다. 동일한 유동층 반응기(100)에 대해, 오리피스를 통과할 때의 기체의 유속도 감소하고, 이는 공급 분배기의 압력 강하 ΔPd의 감소에 의해 나타난다. 매우 심한 경우, 공급 분배기의 기체 분배 효과에 영향을 주고 기체 공급의 불균일을 초래한다. 따라서, 반응 결과는 악화된다. 본 개시의 공급 분배기의 압력 강하 ΔPd를 모니터링하는 시스템에서, 측정 유닛에 의해 얻어진 압력 데이터는 DCS 제어 시스템으로 이송된다. DCS 제어 시스템은 하한 경고를 발생시킨다. 예를 들어, 하한값은 유동층 반응기의 층의 압력 강하 ΔPb의 20%로 설정될 수 있다. 유동층 반응기(100)의 저부하 작동 중에, 공급 분배기의 압력 강하 ΔPd가 하한값보다 작으면, 고압 질소 제거 장치가 자동으로 켜지고 질소 기체 유동이 조절될 수 있으므로 질소 기체는 지속적 및 연속적으로 공급 기체 관 내로 도입될 수 있고, 공급 기체와 함께 공급 분배기(10) 내로 공급될 수 있다. 이러한 방식으로, 공급 분배기의 압력 강하 ΔPd는 DCS 제어 시스템에 의해 설정된 소정의 상하한에 도달할 수 있으므로, 반응기는 정상적으로 작동할 수 있게 된다.
실시예
본 개시에 의해 제공되는 공급 분배기의 압력 강하 ΔPd 모니터링 시스템은 이하에서 상세히 설명될 것이다. 본 발명은 이하의 실시예에 한정되지 않는다.
실시예 1
직경 7㎛의 아크릴로니트릴을 제조하기 위해 유동층 반응기를 사용했다. 사용한 촉매는 시판되는 아크릴로니트릴 촉매였다. 공급 기체 중의 프로필렌/암모니아/공기의 몰비는 1 : 1.1 : 9.3였다. 반응 온도는 440℃이고, 반응 압력은 0.5kg/m3였다. 반응기를 전부하(full load)에서 작동시켰다. 압력 측정 포트를 반응기 벽 근처의 공급 분배기의 유입관에, 및 공기 분배 판과 공급 분배기의 노즐 말단 사이의 반응기 벽의 한쪽에 각각 제공했다. 실제 측정한 프로필렌과 암모니아 공급 분배기의 압력 강하 ΔPd는 유동층 반응기의 층(a bed of the fluidized bed reactor)의 압력 강하 ΔPb의 41.6%였다. AN(아크릴로니트릴)의 수율은 80.2%이고, 프로필렌의 전환율은 98.0%였다.
실시예 2
아크릴로니트릴을 제조하기 위한 유동층 반응기 및 반응 조건은 실시예 1에서 사용한 것과 동일했다. 반응기를 80% 부하에서 작동시켰다. 압력 측정 포트를 반응기 벽 근처의 공급 분배기의 유입관에, 및 공기 분배 판과 공급 분배기의 노즐 말단 사이의 반응기 벽의 한쪽에 각각 제공했다. 실제로 측정한 프로필렌과 암모니아 공급 분배기의 압력 강하 ΔPd는 유동층 반응기의 층의 압력 강하 ΔPb의 26.8%였다. AN의 수율은 79.7%이고, 프로필렌의 전환율은 97.5%였다.
실시예 3
아크릴로니트릴을 제조하기 위한 유동층 반응기 및 반응 조건은 실시예 1에서 사용한 것과 동일했다. 반응기를 70% 부하에서 작동시켰다. 압력 측정 포트를 반응기 벽 근처의 공급 분배기의 유입관에, 및 공기 분배 판과 공급 분배기의 노즐 말단 사이의 반응기 벽의 한쪽에 각각 제공했다. 고압 질소 퍼징 장치를 작동시켜, 질소 기체를 공급 분배기에 도입했다. 실제 측정한 프로필렌과 암모니아 공급 분배기의 압력 강하 ΔPd는 유동층 반응기의 층의 압력 강하 ΔPb의 41.4%였다. AN의 수율은 80.0%이고, 프로필렌의 전환율은 98.6%였다.
비교예 1
아크릴로니트릴을 제조하기 위한 유동층 반응기 및 반응 조건은 실시예 1에서 사용한 것과 동일했다. 반응기를 전부하에서 작동시켰다. 압력 측정 포트를 반응기 벽 근처의 공급 분배기의 유입관에, 및 공기 분배 판과 공급 분배기의 노즐 말단 사이의 반응기 벽의 한쪽에 각각 제공했다. 실제 측정된 프로필렌과 암모니아 공급 분배기의 압력 강하 ΔPd는 유동층 반응기의 층의 압력 강하 ΔPb의 21.8%였다. AN 수율은 79.4%이고, 프로필렌의 전환율은 97.1%였다.
비교예 2
아크릴로니트릴을 제조하기 위한 유동층 반응기 및 반응 조건은 실시예 1에서 사용한 것과 동일했다. 반응기를 전부하에서 작동시켰다. 압력 측정 포트를 반응기 벽 근처의 공급 분배기의 유입관에, 및 공기 분배 판과 공급 분배기의 노즐 말단 사이의 반응기 벽의 한쪽에 각각 제공했다. 실제 측정된 프로필렌과 암모니아 공급 분배기의 압력 강하 ΔPd는 유동층 반응기의 층의 압력 강하 ΔPb의 18.2%였다. AN의 수율은 75.3%, 프로필렌의 전환율은 93.2%였다. 반응기는 점검을 위해 중단시켰다. 취화에 의해 야기된 공급 분배기의 관에 누출이 있음을 발견했다.
실시예 4
직경 12m의 아크릴로니트릴을 제조하기 위한 유동층 반응기를 사용했다. 사용한 촉매는 실시예 1에서 사용한 아크릴로니트릴 촉매와 동일했다. 공급 기체의 프로필렌/암모니아/공기의 몰비는 1 : 1.1 : 9.3였다. 반응 온도는 440 ℃이고, 반응 압력은 0.5kg/㎥였다. 반응기는 전부하에서 작동시켰다. 압력 측정 포트를 반응기 벽 근처의 공급 분배기의 유입관에, 및 공기 분배 판과 공급 분배기의 노즐 말단 사이의 반응기 벽의 한쪽에 각각 제공했다. 실제 측정된 프로필렌과 암모니아 공급 분배기의 압력 강하 ΔPd는 유동층 반응기의 층의 압력 강하 ΔPb의 42.6%였다. AN의 수율은 80.1%이고, 프로필렌의 전환율은 98.4%였다.
실시예 5
아크릴로니트릴을 제조하기 위한 유동층 반응기 및 반응 조건은 실시예 4에서 사용한 것과 동일했다. 반응기를 70% 부하에서 작동시켰다. 압력 측정 포트를 반응기 벽 근처의 공급 분배기의 유입관에, 및 공기 분배 판과 공급 분배기의 노즐 말단 사이의 반응기 벽의 한쪽에 각각 제공했다. 실제 측정된 프로필렌과 암모니아 공급 분배기의 압력 강하 ΔPd는 유동층 반응기의 층의 압력 강하 ΔPb의 25.8%였다. AN의 수율은 79.3%이고, 프로필렌의 전환율은 96.5%였다.
실시예 6
아크릴로니트릴을 제조하기 위한 유동층 반응기 및 반응 조건은 실시예 4에서 사용한 것과 동일했다. 반응기를 70% 부하에서 작동시켰다. 압력 측정 포트를 반응기 벽 근처의 공급 분배기의 유입관에, 및 공기 분배 판과 공급 분배기의 노즐 말단 사이의 반응기 벽의 한쪽에 각각 제공했다. 고압 질소 퍼징 장치를 작동시켜, 질소 기체를 공급 분배기에 도입했다. 실제 측정된 프로필렌과 암모니아 공급 분배기의 압력 강하 ΔPd는 유동층 반응기의 층의 압력 강하 ΔPb의 38.8%였다. AN의 수율은 79.8%이고, 프로필렌의 전환율은 98.2%였다.
실시예 7
직경 9m의 아크릴로니트릴을 제조하기 위한 유동층 반응기를 사용했다. 사용한 촉매는 실시예 1에서 사용한 아크릴로니트릴 촉매와 동일했다. 공급 기체의 프로필렌/암모니아/공기의 몰비는 1 : 1.1 : 9.3였다. 반응 온도는 440℃이고, 반응 압력은 0.5kg/㎥였다. 반응기 벽 근처의 공급 분배기의 유입관에, 및 공기 분배 판과 공급 분배기의 노즐 말단 사이의 반응기 벽의 한쪽에 압력 측정 포트를 각각 제공했다. 실제 측정한 프로필렌과 암모니아 공급 분배기의 압력 강하 ΔPd는 유동층 반응기의 층의 압력 강하 ΔPb의 90.9%였다. AN 수율은 80.5%이고, 프로필렌의 전환율은 99.1%였다.
실시예 8
직경 12m의 아크릴로니트릴을 제조하기 위한 유동층 반응기를 사용했다. 사용한 촉매는 실시예 1에서 사용한 아크릴로니트릴 촉매와 동일했다. 공급 기체의 프로필렌/암모니아/공기의 몰비는 1 : 1.1 : 9.3였다. 반응 온도는 440℃이고, 반응 압력은 0.5k/㎥였다. 반응기 벽 근처의 공급 분배기의 유입관에, 및 공기 분배 판과 공급 분배기의 노즐 말단 사이의 반응기 벽의 한쪽에 압력 측정 포트를 각각 제공했다. 실제 측정한 프로필렌과 암모니아 공급 분배기의 압력 강하 ΔPd는 유동층 반응기의 층의 압력 강하 ΔPb의 98.8%였다. AN의 수율은 80.3%, 프로필렌의 전환율은 98.7%였다.
실시예 9
아크릴로니트릴을 제조하기 위한 유동층 반응기 및 반응 조건은 실시예 8에서 사용한 것과 동일했다. 반응기를 전부하에서 작동시켰다. 반응기 벽 근처의 공급 분배기의 유입관에, 및 공기 분배 판과 공급 분배기의 노즐 말단 사이의 반응기 벽의 한쪽에 압력 측정 포트를 각각 제공했다. 실제 측정한 프로필렌과 암모니아 공급 분배기의 압력 강하 ΔPd는 유동층 반응기의 층의 압력 강하 ΔPb의 172.4%였다. AN 수율은 78.7%이고, 프로필렌의 전환율은 96.5%였다. DCS 제어 시스템이 자동으로 고압 질소 퍼징 장치를 켜고, 퍼징을 위해 공급 분배기에 질소 기체를 도입했다. 질소 퍼징 장치를 끄고, 반응이 안정된 다음, 프로필렌과 암모니아 공급 분배기의 압력 강하 ΔPd가 유동층 반응기의 층의 압력 강하 ΔPb의 103.1%임을 측정을 통해 얻었다. AN의 수율은 80.4%이고, 프로필렌의 전환율은 98.7%였다.
전술한 구체적인 내용은 본 발명의 바람직한 실시예들에 관한 설명에 불과할 뿐이다. 본 개시의 범위를 벗어나지만 않는다면, 그 구성 요소의 구현 형태나 이들의 균등물로의 치환에 의해 임의로 개선되거나 임의의 개선이 행하여질 수 있다. 구조적인 충돌이 없는 한, 임의의 실시예 및 임의의 기술적 특징이 서로 결합될 수 있음을 유의해야 한다. 본 개시는 임의의 개시된 특정 실시예에 의해 한정되지 않고, 청구 범위의 보호 범위에 속하는 모든 기술적 해결책을 포함한다.

Claims (14)

  1. 유동층 반응기의 공급 분배기를 위한 압력 강하 제어 시스템으로서,
    상기 압력 강하 제어 시스템은:
    상기 공급 분배기의 제1 압력 측정 포트와 제2 압력 측정 포트 사이의 압력 강하를 측정하도록 구성된 측정 유닛으로서, 상기 제1 압력 측정 포트는 상기 유동층 반응기의 반응기 벽 근처의 상기 공급 분배기의 유입관에 위치되고, 상기 제2 압력 측정 포트는 상기 유동층 반응기의 공기 분배 판과 상기 공급 분배기의 노즐의 기체 배출구 사이의 상기 반응기 벽 영역에 위치하는, 측정유닛;
    상기 측정 유닛과 신호 통신을 수행하고 상기 측정 유닛에 의해 측정된 압력 강하에 대한 신호를 수집하도록 구성된 이송 유닛; 및
    공급 분배기가 정상적으로 작동하는지 여부를 모니터링하도록 구성된 처리 유닛
    을 포함하고,
    공급 분배기의 압력 강하가 유동층 반응기의 층의 압력 강하의 25% 내지 160% 인 소정 범위 내에 있는 경우, 상기 처리 유닛은 상기 공급 분배기가 정상적으로 작동하는 것으로 결정하고,
    상기 처리 유닛이 공급 분배기의 압력 강하가 상기 소정 범위의 상한값보다 크거나 또는 하한값보다 작은 것으로 결정하면, 상기 처리 유닛은 상기 소정의 범위 내 값으로 상기 공급 분배기의 압력 강하를 복귀하도록 해당하는 조치를 수행하며,
    상기 압력 강하 제어 시스템이 질소 퍼징 장치를 더 포함하고,
    상기 처리 유닛이 공급 분배기의 압력 강하가 상기 소정 범위의 상한값보다 큰 것으로 결정하는 경우, 상기 처리 유닛은 상기 질소 퍼징 장치의 전원을 켜 상기 공급 분배기가 퍼징될 수 있도록 하고,
    상기 처리 유닛이 공급 분배기의 압력 강하가 상기 소정 범위의 하한값보다 작다고 결정하는 경우, 상기 처리 유닛은 상기 질소 퍼징 장치의 전원을 켜 질소 기체를 공급 분배기에 공급하고, 이로써 공급 분배기의 압력 강하를 상기 소정 범위 내로 복귀시키는,
    유동층 반응기의 공급 분배기를 위한 압력 강하 제어 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1 압력 측정 포트와 상기 제2 압력 측정 포트에 각각 제공되는 퍼징 유닛을 더 포함하는, 압력 강하 제어 시스템.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 퍼징 유닛 각각은 10 N㎥/h 이하의 체적 유속을 갖는 퍼징 기체를 공급하도록 구성되는, 압력 강하 제어 시스템.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 공급 분배기의 압력 강하가 상기 유동층 반응기의 층의 압력 강하의 35% 내지 140%의 소정 범위 내에 있는 경우, 처리 유닛은 공급 분배기가 정상적으로 작동한다고 결정하는, 압력 강하 제어 시스템.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 측정 유닛은 상기 제1 압력 측정 포트에 제공되는 제1 압력 측정 장치 및 상기 제2 압력 측정 포트에 제공되는 제2 압력 측정 장치를 포함하고,
    상기 이송 유닛은 상기 제1 압력 측정 장치 및 상기 제2 압력 측정 장치와 각각 신호 통신을 수행하도록 구성되며,
    상기 처리 유닛은 상기 공급 분배기의 압력 강하를 얻기 위해 논리 차압 계산법을 수행하도록 구성되는, 압력 강하 제어 시스템.
  6. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 측정 유닛은 상기 제1 압력 측정 포트와 상기 제2 압력 측정 포트 사이의 압력 강하를 측정하도록 구성된 압력 강하 측정 장치를 포함하고,
    상기 압력 강하 측정 장치는 이송 유닛과 신호 통신을 수행하도록 더 구성되는, 압력 강하 제어 시스템.
  7. 유동층 반응기의 공급 분배기를 위한 압력 강하 제어 방법으로서,
    S1) : 공급 분배기의 제1 압력 측정 포트와 제2 압력 측정 포트 사이의 압력 강하를 측정하는 단계로서, 상기 제1 압력 측정 포트는 유동층 반응기의 반응기 벽 근처의 공급 분배기의 유입관에 위치하고, 상기 제2 압력 측정 포트는 상기 유동층 반응기의 공기 분배 판과 상기 공급 분배기의 노즐의 기체 배출구 사이의 상기 반응기 벽 영역에 위치하는, 단계; 및
    S2) : 상기 제1 압력 측정 포트와 상기 제2 압력 측정 포트 사이의 압력 강하에 따라 상기 공급 분배기의 압력 강하를 계산하고, 상기 공급 분배기가 정상적으로 작동하는지 여부를 결정하는 단계로서, 공급 분배기의 압력 강하가 유동층 반응기의 층의 압력 강하의 25% 내지 160% 인 소정의 범위 내에 있을 경우, 공급 분배기의 압력 강하가 정상적으로 작동한다고 결정되고, 상기 공급 분배기의 압력 강하가 상기 소정 범위의 상한값보다 크거나 또는 하한값보다 작다고 결정되는 경우, 상기 공급 분배기의 압력 강하를 상기 소정의 범위 내의 값으로 복귀시키도록 해당 조치를 수행하는 단계
    를 포함하고,
    상기 S2)에서,
    상기 공급 분배기의 압력 강하가 상기 소정 범위의 상한값보다 크다고 결정되는 경우, 상기 공급 분배기에 질소 기체를 공급하여 공급 분배기가 퍼징될 수 있고,
    상기 S2)에서,
    상기 공급 분배기의 압력 강하가 상기 소정 범위의 하한값보다 작다고 결정되는 경우, 상기 공급 분배기의 압력 강하가 상기 소정 범위 내의 값으로 복귀할 때까지 상기 공급 분배기 안으로 질소 기체를 공급하는,
    유동층 반응기의 공급 분배기를 위한 압력 강하 제어 방법.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 공급 분배기의 압력 강하가 상기 유동층 반응기의 층의 압력 강하의 35% 내지 140%인 소정의 범위 내에 있는 경우, 공급 분배기가 정상적으로 작동하는 것으로 결정되는, 압력 강하 제어 방법.
  9. 제7항에 있어서,
    상기 S1)에서,
    상기 제1 압력 측정 포트 및 제2 압력 측정 포트에 10 N㎥/h 이하의 체적 유속을 갖는 퍼징 기체가 공급되는, 압력 강하 제어 방법.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 S1)에서,
    상기 제1 압력 측정 포트 및 상기 제2 압력 측정 포트에 1 내지 10 N㎥/h의 체적 유속을 갖는 퍼징 기체가 공급되는, 압력 강하 제어 방법.
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Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2021098728A1 (zh) * 2019-11-20 2021-05-27 中国石油化工股份有限公司 一种气体分布板、流化装置和反应方法
JP7428592B2 (ja) 2020-05-28 2024-02-06 東邦チタニウム株式会社 四塩化チタンの製造方法及び塩化炉

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103908930A (zh) 2014-03-31 2014-07-09 神华集团有限责任公司 流化床反应器分布板清理方法及其控制系统
CN204619935U (zh) * 2015-04-27 2015-09-09 中国石油天然气股份有限公司 气相流化床反应系统及其干粉催化剂振荡加料系统
CN206648775U (zh) 2016-12-23 2017-11-17 中国石油化工股份有限公司 流化床反应器的进料分布器的压降监测系统

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0415303Y2 (ko) * 1987-08-18 1992-04-07
US4865540A (en) * 1989-02-01 1989-09-12 Foster Wheeler Energy Corporation Air flow measurement device for fluidized bed reactor
US5801265A (en) * 1995-08-24 1998-09-01 Praxair Technology, Inc. Method and apparatus for direct oxygen injection with a reactant stream into a fluidized bed reactor
US6973375B2 (en) * 2004-02-12 2005-12-06 Mykrolis Corporation System and method for flow monitoring and control
US20080193340A1 (en) * 2007-02-09 2008-08-14 Cocco Raymond A Fluidized bed sparger
WO2011090131A1 (ja) * 2010-01-25 2011-07-28 旭化成ケミカルズ株式会社 気相反応方法
CN104941524B (zh) * 2014-03-31 2020-11-03 英尼奥斯欧洲股份公司 用于氨氧化反应器的进料分布器设计
CN104624401B (zh) * 2015-03-06 2019-01-15 英尼奥斯欧洲股份公司 改进的旋风分离器构造
CN205797156U (zh) * 2016-01-08 2016-12-14 中国石油化工股份有限公司 用于氨化氧化反应的流化床反应器的进料分布器

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103908930A (zh) 2014-03-31 2014-07-09 神华集团有限责任公司 流化床反应器分布板清理方法及其控制系统
CN204619935U (zh) * 2015-04-27 2015-09-09 中国石油天然气股份有限公司 气相流化床反应系统及其干粉催化剂振荡加料系统
CN206648775U (zh) 2016-12-23 2017-11-17 中国石油化工股份有限公司 流化床反应器的进料分布器的压降监测系统

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