KR102662121B1 - 발열 반응을 수행하기 위한 방법 및 반응기 - Google Patents
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Abstract
압력 쉘 내에 적층식 배열되고, 하나 이상의 촉매층을 통한 공정 가스의 축 유동에 적합하며, 적어도 하나의 촉매층이 층내 열교환기에 의해 냉각되는, 병렬 작동되는 촉매 모듈로 발열 반응을 수행하기 위한 방법 및 반응기.
Description
암모니아는 비료 제조를 위한 공급원료로서의 용도 때문에 수급에 대한 실질적인 중요성이 세계적으로 점차 커지고 있다. 역사적으로 수십년 동안 테네시강유역개발공사(TVA) 타입의 변환기가 암모니아 합성을 위한 바람직한 반응기 타입이었고 1930년대에 이미 기반이 닦여있었다. 이것은 단일 가스 냉각 촉매층에서 축 유동을 이용하는 것을 특징으로 한다. 촉매의 냉각은 촉매층에 수직으로 위치된 다수의 관에 의해 얻어지며, 이것은 발열 반응의 전환에 유리한 반응 조건을 보장한다. 이 변환기 타입에 대한 다수의 참고자료에도 불구하고, 이 설계는 다음의 3가지 중요한 한계를 가진다; I) 플랜트 용량 증가에 따라 단일 변환기에서 압력 강하가 상승하고, 그 결과 높은 에너지 소비를 가져온다, II) 높은 압력 강하의 문제를 극복하기 위해 분리된 압력 쉘에 병렬식으로 변환기들을 부설하는데 따른 높은 건설 비용, 및 III) 반응기 통과시마다 수소와 질소의 불량한 전환을 상쇄하기 위해 일반적으로 높은 재순환율(및 루프 압력)이 필요하다.
2차 세계대전 후 대규모 싱글라인 커패시티 플랜트의 건설에 대한 일반적인 경향에 부응하기 위해 고정 촉매층에서 단열 방사상 유동을 이용하는 개념이 도입되었다. 특히 1960년대부터 방사상 유동 변환기는 TVA 변환기를 대신하여 시장 점유를 늘려가기 시작했다. 방사상 유동 반응기들의 공통 분모는 이들이 일반적으로 더 큰 유동 단면적을 제공하고, 이로써 더 낮은 평균 가스 속도를 제공한다는 것이며, 이것이 바로 동일한 촉매 질량을 통한 축 유동에 의해 얻어진 단면적 및 가스 속도와 반대되는 점이다. 이 실현에 의해 단일 변환기 및 압력 쉘에서 변환기에서의 압력 강하를 3 bar 아래로 유지하면서 상당히 더 높은 암모니아 생산 속도가 달성되었다. 또한, 전환을 증가시키기 위해, 루프의 필요한 재순환율을 저하시키고, 신선한 공정 가스에 의해 제1 단열층으로부터의 생성물 가스를 퀀칭하는 것이 1960년대에 Haldor Topsoe의 S-100 변환기에 의해 도입되었다. 다음에, 조합된 퀀칭된 스트림은 제1 층과 직렬 연결된 제2 단열층에서 더 전환되었다. 방사상 유동은 양 촉매층에 모두 적용되었다.
1980년대 동안의 S-200 변환기와 2000년 무렵의 S-300 변환기에 의해 방사상 유동 변환기는 더 개선되었다. 퀀칭 대신 이들 반응기는 단일 또는 2개의 층간 열교환기를 장착하며, 이들은 각각 직렬 작동되는 2개 또는 3개의 촉매층 사이에 냉각을 제공하고, 각 층은 단열이며 방사상 유동 원리의 이점을 취한다. 유사한 설계는 Casale의 축-방사상 유동 변환기를 포함하는데, 이것 역시 직렬 작동되며 층간 열교환을 가진 단열 고정 촉매층에 의존한다. 상기 언급된 층간 열교환기(들)는 각 촉매층 후 발열 반응의 추가적인 전환에 대한 동력학적 잠재력을 발생시키면서 동시에 제1 촉매층에 도달하기 전에 변환기로 유입중인 신선한 공정 가스를 예열하는 것을 목적으로 한다.
암모니아 반응기와 관련된 개선은 그것의 성능을 방사상 유동 및 층간 열교환을 가진 2층 또는 3층 단열 변환기와 비교해야 하는데, 이 변환기 타입이 아직은 대규모 암모니아 플랜트를 위한 바람직한 선택이기 때문이다.
방사상 유동 및 층간 열교환을 가진 직렬 단열 변환기는 여전히 시장에서 우세하지만 추가적인 개선 단계가 이루어질 수 있다. 발열 반응을 위한 촉매의 효율은 주어진 반응의 최대 반응 속도 곡선에 따른 작동 곡선을 가져오는 정도로 촉매를 냉각시킴으로써 개선될 수 있다는 것이 잘 알려져 있다. 냉각을 제공하지 않는 단열 반응기는 촉매층의 다른 부분은 최적 조건보다 더 고온인 조건에서 작동하면서 최적 조건보다 더 저온인 조건에서 촉매 질량의 일부가 작동하는 것 때문에 문제가 된다. Casale에 의해 합리적인 발전이 이루어졌는데, 어떤 종류의 냉각 유체가 가열되는 냉각판의 사용에 의해 촉매층의 냉각이 얻어지는 유동 변환기를 도입했다. 이러한 변환기 타입은 원칙적으로 단열층에서 얻어진 것에 비해 촉매의 개선된 반응 조건으로 인해 촉매 부피당 더 높은 전환율을 제공할 수 있다. 이 개념은 US 6,946,494 및 US 9,028,766과 같은 다수의 특허에서 설명된다. 이들 특허는 모두 촉매에서 낮은 압력 강하를 얻기 위해 원통형 변환기 쉘 내부에 방사상 레이아웃으로 위치된 냉각판 및 촉매층에서 방사상 유동의 사용을 설명한다.
방사상 유동 및 방사상 냉각판 레이아웃을 적용하는 상기 언급된 선행 기술은 발열 반응의 촉매 효율을 개선할 수 있는 수단을 제공하지만, 이 해법은 다음과 같은 4가지 주된 단점이 문제가 된다; I) 방사상 냉각판 레이아웃의 성질은 냉각판들 사이에 다양한 거리를 부여하고, 따라서 두 인접한 냉각판 중간에 위치된 촉매층의 가변적 두께를 제공하며, 결과적으로 촉매층을 통한 바람직하지 않은 냉각 프로파일을 가져온다.
상세히는, 냉각판들 사이의 거리가 최적 거리보다 더 멀기 때문에 화학적 발열 반응이 촉매층의 외부 반경 근처에서는 너무 약하게 냉각되고, 냉각판들 사이의 거리가 최소인 촉매층의 내부 반경 근처에서는 반응이 너무 강하게 냉각된다. 관련된 유량 프로파일은 비-최적 작동 곡선 및 제한된 구체적인 촉매 생산 속도를 제공한다. 또한, II) 방사상 유동 원리의 유지는 높은 수직 촉매층을 부여하며, 이것은 변환기의 기계 부분에 대한 높은 촉매 힘 및 고장 위험을 제공하고, III) 방사상 유동 변환기의 각 층에 적용된 큰 촉매 부피는 하드웨어의 설치 후 변환기 내부로부터 촉매 로딩을 필요로 하며, 이것은 설치 시간을 길게하고, 및 IV) 냉각판 중간에 위치된 촉매의 언로딩은 적용된 긴 냉각판으로 인해 냉각 방사상 유동 변환기의 바닥에서 특히 문제가 된다.
본 발명은 제한은 아니지만 암모니아 또는 메탄올 합성과 같은 발열 촉매 반응을 수행하기 위한 고도로 효과적인 방법에 관한 것이다. 본 발명은 적용된 촉매의 반응 조건을 개선하기 위해 선택된 혁신적인 단계를 개시한다. 또한, 본 발명은 촉매의 신속한 설치, 용이한 로딩 및 언로딩을 위한 적층 개념을 제공하고, 대규모 화학 플랜트에서 낮은 투자 비용 및 높은 에너지 효율과 함께 높은 전환율을 허용하며, 선행기술의 한계를 또한 극복한다.
선행기술의 상기 언급된 기술적 문제는 본 발명:
촉매층 및 층내 열교환기를 보유한 냉각 촉매 구역을 각각 함유하는, 적어도 2개의 원통형 촉매 모듈에 병렬로 신선한 공정 가스를 통과시키는 단계를 포함하는 발열 촉매 반응을 수행하기 위한 방법
에 의해서 해소된다.
신선한 공정 가스는 그것이 촉매 구역 각각의 촉매층을 통해서 축 유동 방향으로 유동함에 따라 생성물 가스로 발열 전환된다.
병렬 작동되는 원통형 촉매 모듈 각각에서, 각 원통형 촉매 모듈 주변에 형성된 외부 환형 공간으로부터 층내 열교환기로 신선한 공정 가스를 보내고 이 신선한 공정 가스를 냉각 촉매 구역을 통해서 축 방향으로 유동하는 반응 공정 가스와 간접 열교환 상태로 층내 열교환기를 통과시킴으로써 발열 반응을 냉각시킨다.
각 모듈의 냉각 촉매 구역은 선택적으로 냉각 촉매 구역의 위 및/또는 아래의 하나 이상의 단열 촉매 구역과 직렬 연결될 수 있다.
각 모듈의 층내 열교환기는 층내 열교환기에서 신선한 공정 가스를 위한 유동 격실을 형성하는 복수의 수직 정렬된 열교환 유닛으로 이루어진다. 각 열교환 유닛은 각 원통형 모듈 주변에 형성된 외부 환형 공간으로부터 열교환 유닛으로 신선한 공정 가스를 수송하도록 배열된 수평 위치된 공급 수단을 함유하며, 신선한 공정 가스는 그것이 열교환 유닛을 통과함에 따라 냉각 촉매 구역에서의 발열 반응으로부터 반응열을 흡수함으로써 가열된다. 예열된 신선한 공정 가스는 상기 공급 수단의 반대쪽 단부에서 열교환 유닛을 떠나고, 이후 단열 또는 냉각 촉매 구역인 상부 촉매 구역으로 수송된다. 층내 열교환기의 각 열교환 유닛에서 유동 패턴은 바람직하게 축 유동이며, 촉매 구역에서의 유동과는 역류이거나 병류이다.
본 발명의 한 구체예에서, 각 층내 열교환기의 상기 열교환 유닛은 냉각판이라고 하는 필로우 플레이트 같은 장방형 판 모양 구조로 구성된다. 냉각판은 일반적으로 2개의 이격된 얇은 스틸 시트로 이루어지며, 2개의 스틸 시트 사이의 냉각판 내부의 공간이 신선한 공정 가스가 유동하는 채널을 구성한다. 촉매는 냉각판 사이에 배열된다. 각 원통형 촉매 모듈에서 나오는 생성물 가스는 바람직하게 최하부 촉매 구역으로부터 압력 쉘 내부에 모듈을 적층했을 때 둘 이상의 촉매 모듈 내에 중심에 형성되는 중심 공간으로 보내진다.
본 발명은 또한 병렬식 냉각판 레이아웃을 적용할 수 있는 가능성을 개시하며, 여기서 두 인접한 냉각판 사이의 거리는 ±10% 이내에서 동일하고, 바람직하게 각 냉각판은 본질적으로 평면이며 필로우 플레이트 타입을 가진다.
본 발명의 추가의 구체예에서, 예를 들어 내부 또는 외부 시동 가열기로부터 나온, 예열된 공정 가스를, 원통형 촉매 모듈에 로딩된 촉매로, 공급하기 위한 추가의 수단이 도입된다. 이들 수단은 직접 유입 가스 시스템이라고 하며, 변환기의 초기 시동 동안 촉매의 환원을 보장하기 위한 중요한 도구로 기능할 수 있다. 상기 직접 유입 가스 시스템은 외부 압력 쉘과 원통형 촉매 모듈 중간에 위치된 외부 환형 공간을 우회하도록 배열된다. 이것은 촉매 환원 동안 예열된 공정 가스의 도입을 허용하며, 그렇지 않다면 설계 온도나 압력 쉘을 초과할 것이다. 직접 유입 가스 시스템이 없다면, 촉매의 가능한 온도 수준은 많은 경우 상기 언급된 설계 온도로 인해 제한될 것이며, 이것은 연장된 비효율적인 환원 기간을 가져온다.
본 발명의 추가의 구체예에서, 직접 유입 가스 시스템은 또한 신선한 비-예열 공정 가스를 변환기의 정상 작동 동안, 즉 촉매의 초기 환원 후 원통형 촉매 모듈에 함유된 촉매에 공급하기 위해 이용된다. 직접 유입 가스 시스템을 통한 공정 가스의 유동은 변환기의 외부에 위치된 하나 이상의 밸브에 의해 제어될 수 있다. 이 시스템은 정상 작동 동안 촉매의 온도 수준의 제어를 가능하게 한다. 예를 들어, 촉매 활성이 최대인 촉매 수명의 초기 기간 동안, 또는 변환기로의 감소된 로드(감소된 공급 유량) 동안, 직접 유입 가스 시스템을 통해서 도입되는 공급 가스의 비율이 증가되고, 이로써 발열 반응에 의해 가열되는 촉매를 냉각시킬 수 있다. 유사하게, 촉매가 비활성화되고 및/또는 변환기 로드가 상승함에 따라, 직접 유입 가스 시스템을 통해서 보내지는 공급 가스의 비율이 감소되고, 이로써 각 촉매 모듈의 층내 열교환기를 통과하는 잔류 공급 가스의 증진된 예열을 허용할 수 있다. 예열된 공정 가스 및 신선한 비-예열 공정 가스를 각각 공급하기 위한 2개의 분리된 수단/시스템을 가진 변환기 내부구조를 설계하는 것 대신, 상기 두 시나리오에서 상기 직접 유입 가스 시스템의 활용, 환원 기간 동안의 가열 및 정상 작동 동안의 온도 제어는 이용가능한 변환기 부피의 최적 활용을 보장한다.
유익하게, 선행기술과 달리, 병렬 작동 모듈의 촉매 구역(들)에서 축 유동을 이용하는 본 발명은 냉각판이 냉각 촉매 구역 내부에 병렬식 레이아웃으로 위치되는 것을 허용한다는 것이 놀랍게도 밝혀졌다. 이 중요한 실현은 병렬식 냉각판의 바람직한 선택에 의해 얻어지는, 두 인접한 냉각판 중간에 위치된 촉매층의 고정된 두께를 보장한다. 이것은 냉각 촉매 구역에서 촉매의 균일한 냉각을 제공하고, 결과적으로 선행기술에서 얻어진 반응 조건에 비해 반응 조건과 촉매 효율을 개선했다.
본 발명에 의해 확보된 추가의 개선은 I) 병렬 작동 촉매 모듈, II) 촉매 구역을 통한 축 유동 및 III) 냉각 촉매 구역에서 층내 열교환에 의해 얻어진 공급 가스의 예열의 설명된 조합이 주어진 화학 플랜트의 압력 쉘에 유의하게 더 많은 촉매를 로드할 수 있는 가능성을 보장한다는 사실에 관한 것이다. 따라서, 이 신규 발명에 의해서 이용가능한 압력 쉘 부피의 더 효과적인 활용이 얻어진다. 병렬식 냉각판에 의한 일정한 촉매층 두께에 의해 얻어진 개선된 촉매 효율과 더 높은 촉매 로딩 부피의 조합은 고정된 크기의 압력 쉘 내에서 가능한 최대 생산 속도에 대해 추가의 상승작용적 효과를 보장한다. 이것은 원래 압력 쉘이 유지되면서 변환기가 교체되는 경우 용량 증가에 중점을 둔 개조 사례에서 눈에띄는 중요성을 가진다.
본 발명의 다른 이점은, 모든 촉매 구역을 통한 축 유동에도 불구하고, 전체 변환기 압력 강하가 1 kg/cm2 이하 만큼 낮게 유지될 수 있다는 것이다. 이것은 촉매 구역에서 가스 속도를 저하시키는 모듈의 병렬식 유동 패턴의 선택으로 인해 실현가능하다.
더욱이, 외부 압력 쉘과 원통형 촉매 모듈 중간에 위치된 외부 환형 공간으로부터 층내 열교환기로 신선한 공정 가스를 보내는 설명된 방법은 주로 낮은 설계 온도를 가지며, 따라서 병렬 작동 촉매 모듈의 촉매 구역에서 일어나는 발열 반응으로부터 차폐되어야 하는 압력 쉘의 냉각을 보장하는 효과적인 영리한 특징이다.
본 발명의 다른 중요한 특징은, 병렬 작동 모듈은, 주어진 화학 플랜트에서 모듈의 수 및 원하는 용량을 간단히 조정함으로써 크기와 관련해 매우 유연하다는 사실이다. 이것은 압력 쉘의 외부에 촉매 로딩을 허용하고, 압력 쉘에 직접 감소된 중량 및 사전로딩된 촉매를 가진 모듈의 인상을 허용한다. 이것은 촉매 모듈의 진정한 적층 개념에 의해 얻어진, 신속한 촉매 로딩 및 하드웨어의 신속한 설치 시간으로 인한 감소된 휴지시간에 관한 비범한 가치제안을 설명한다.
마지막으로, 본 발명은 촉매 모듈의 수를 증가시킴으로써 단축된 수직 촉매층 높이를 제공하며, 이것은 기계 부분에 대한 유의하게 감소된 촉매 힘 및 감소된 고장 위험을 제공한다.
단축된 촉매층 높이의 추가의 중요한 이점은 촉매의 언로딩이 더 용이하다는 것이다.
요약하면 본 발명의 양태 및 특징은 다음과 같다:
1. 발열 촉매 반응을 수행하는 방법으로서,
직렬의 하나 이상의 촉매 구역을 각각 함유하는, 적층식 배열된 적어도 2개의 원통형 촉매 모듈에 병렬로 신선한 공정 가스를 통과시키며, 촉매 구역 중 적어도 하나는 층내 열교환기에 의해 냉각되는 단계;
전체 촉매 구역을 통해서 축 유동 방향으로 유동하는 신선한 공정 가스를 발열 반응시켜 생성물 가스로 만드는 단계;
원통형 촉매 모듈 각각에서, 발열 반응 공정 가스를 신선한 공정 가스로 냉각시키며, 신선한 공정 가스를 각 원통형 촉매 모듈 주변에 형성된 외부 환형 공간으로부터 층내 열교환기로 보내고, 냉각 촉매 구역을 축 유동 방향으로 통과한 발열 반응하는 예열된 공정 가스와 간접 열교환 상태로 신선한 공정 가스를 층내 열교환기를 통과시킴으로써 신선한 공정 가스를 예열하는 단계; 및
적어도 2개의 적층된 촉매 모듈 내에 중심에 형성된 중심 공간에서 적어도 2개의 촉매 모듈로부터 인출된 생성물 가스를 수집하는 단계
를 포함하는 방법.
2. 특징 1에 있어서, 직렬 연결된 촉매 구역 중 적어도 하나는 단열 촉매 구역인 것을 특징으로 하는 방법.
3. 특징 1에 있어서, 단일 냉각 촉매 구역으로부터의 공정 가스는 단일 단열 촉매 구역을 직렬 통과하는 것을 특징으로 하는 방법.
4. 특징 1 내지 3 중 어느 하나에 있어서, 층내 층 열교환기는 층내 열교환기에 신선한 공정 가스를 위한 유동 격실을 형성하는 복수의 냉각판을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
5. 특징 4에 있어서, 두 인접한 냉각판 사이의 냉각 촉매층의 두께는 ±10% 이내에서 변하는 것을 특징으로 하는 방법.
6. 특징 5에 있어서, 두 인접한 냉각판 사이의 냉각 촉매층의 두께는 10 내지 300mm인 것을 특징으로 하는 방법.
7. 특징 6에 있어서, 두 인접한 냉각판 사이의 냉각 촉매층의 두께는 20 내지 150mm인 것을 특징으로 하는 방법.
8. 특징 5 내지 7 중 어느 하나에 있어서, 각 냉각판은 본질적으로 평면인 것을 특징으로 하는 방법.
9. 특징 5 내지 8 중 어느 하나에 있어서, 냉각판은 원통형 촉매 모듈에서 3개의 120°구역에 배열되며, 각 120°구역에 있는 모든 냉각판은 본질적으로 평면이고 병렬식인 것을 특징으로 하는 방법.
10. 특징 9에 있어서, 3개의 120°구역 중 어느 것에 있는 본질적으로 평면인 냉각판은 다른 구역에 있는 본질적으로 평면인 냉각판과 비-병렬식인 것을 특징으로 하는 방법.
11. 특징 1 내지 10 중 어느 하나에 있어서, 신선한 공정 가스는 각 원통형 촉매 모듈의 촉매 구역을 통과한 공정 가스와 역류 유동 또는 병류 유동 상태로 층내 열교환기를 통과하는 것을 특징으로 하는 방법.
12. 특징 1 내지 11 중 어느 하나에 있어서, 신선한 공정 가스는 각 원통형 촉매 모듈의 촉매 구역을 통과한 공정 가스와 역류 유동 상태로 층내 열교환기를 통과하는 것을 특징으로 하는 방법.
13. 특징 1 내지 12 중 어느 하나에 있어서, 원통형 촉매 모듈은 동일한 크기를 갖는 것을 특징으로 하는 방법.
14. 발열 반응을 수행하기 위한 반응기로서, 원통형 압력 쉘 내에
축 유동에 적합하게 된 촉매층을 가진 직렬의 하나 이상의 촉매 구역을 각각 함유하고, 촉매 구역 중 적어도 하나의 촉매층은 층내 열교환기에 의해 냉각되는, 적층식 배열된 적어도 2개의 병렬 작동 원통형 촉매 모듈;
적어도 2개의 병렬식 원통형 촉매 모듈에 유동적으로 연결된 원통형 압력 쉘과 원통형 촉매 모듈 사이의 외부 환형 공간;
적어도 하나의 냉각 촉매 구역에 있는, 외부 환형 공간에 유동적으로 연결된 층내 열교환기의 유입구로 신선한 공정 가스를 보내기 위한 공급 수단;
적어도 하나의 냉각 촉매 구역에서 층내 열교환기의 개방 단부에 의해 형성된 층내 열교환기의 유출구;
적어도 2개의 병렬식 원통형 촉매 모듈을 폐쇄하는 커버; 및
적어도 2개의 병렬식 원통형 촉매 모듈로부터의 유출 수단
을 포함하는 반응기.
15. 특징 14에 있어서, 적어도 2개의 병렬식 원통형 촉매 모듈로부터의 유출 수단은 적어도 2개의 적층된 촉매 모듈 내에 중심에 형성된 중심 공간에 배열되는 것을 특징으로 하는 반응기.
16. 특징 14 또는 15에 있어서, 직렬식 촉매 구역 중 적어도 하나는 단열 촉매 구역인 것을 특징으로 하는 반응기.
17. 특징 14 내지 16 중 어느 하나에 있어서, 단일 단열 구역과 직렬 연결된 단일 냉각 촉매 구역을 갖는 것을 특징으로 하는 반응기.
18. 특징 14 내지 17 중 어느 하나에 있어서, 층내 층 열교환기는 층내 열교환기에 신선한 공정 가스를 위한 유동 격실을 형성하는 복수의 냉각판을 가진 판 열교환기인 것을 특징으로 하는 반응기.
19. 특징 17에 있어서, 두 인접한 냉각판 사이의 냉각 촉매층의 두께는 ±10% 이내에서 변하는 것을 특징으로 하는 반응기.
20. 특징 19에 있어서, 두 인접한 냉각판 사이의 냉각 촉매층의 두께는 10 내지 300mm인 것을 특징으로 하는 반응기.
21. 특징 19에 있어서, 두 인접한 냉각판 사이의 냉각 촉매층의 두께는 20 내지 150mm인 것을 특징으로 하는 반응기.
22. 특징 18 내지 21 중 어느 하나에 있어서, 각 냉각판은 본질적으로 평면인 것을 특징으로 하는 반응기.
23. 특징 18 내지 22 중 어느 하나에 있어서, 냉각판은 원통형 촉매 모듈에서 3개의 120°구역에 배열되며, 각 120°구역에 있는 모든 냉각판은 본질적으로 평면이고 병렬식인 것을 특징으로 하는 반응기.
24. 특징 18 내지 22 중 어느 하나에 있어서, 냉각판은 원통형 촉매 모듈에서 3개의 120°구역에 배열되며, 3개의 120°구역 중 어느 하나에 있는 본질적으로 평면인 냉각판은 다른 구역에 있는 본질적으로 평면인 냉각판과 비-병렬식인 것을 특징으로 하는 반응기.
25. 특징 14 내지 24 중 어느 하나에 있어서, 원통형 촉매 모듈은 동일한 크기를 갖는 것을 특징으로 하는 반응기.
26. 특징 17 내지 25 중 어느 하나에 있어서, 냉각판은 필로우 플레이트 형태인 것을 특징으로 하는 반응기.
27. 특징 14 내지 26 중 어느 하나에 있어서, 층내 열교환기로의 유입구에는 외부 환형 공간에 유동적으로 연결된 가스 공급 수단이 제공되는 것을 특징으로 하는 반응기.
28. 특징 14 내지 27 중 어느 하나에 있어서, 적어도 2개의 병렬 작동 원통형 촉매 모듈 각각에서 최하부 촉매 구역으로부터의 유출 수단은 적어도 2개의 적층된 촉매 모듈 내에 중심에 형성된 중심 공간에 유동적으로 연결되는 것을 특징으로 하는 반응기.
29. 특징 14 내지 28 중 어느 하나에 있어서, 반응기는 예열된 공정 가스의 추가 스트림의 공급을 위한 추가의 유입 수단을 함유하는 것을 특징으로 하는 반응기.
30. 특징 29에 있어서, 예열된 공정 가스의 추가 스트림의 공급을 위한 수단은 외부 환형 공간 및 층내 열교환기를 우회하도록 배열되는 것을 특징으로 하는 반응기.
31. 특징 14 내지 30 중 어느 하나에 있어서, 반응기는 신선한 공정 가스의 추가 스트림의 공급을 위한 수단을 함유하는 것을 특징으로 하는 반응기.
32. 특징 30에 있어서, 신선한 공정 가스의 추가 스트림의 공급을 위한 수단은 외부 환형 공간 및 층내 열교환기를 우회하도록 배열되는 것을 특징으로 하는 반응기.
본 발명의 특징 및 이점은 아래의 도면의 설명 및 구체적인 구체예를 참조하여 더 명백해질 것이다.
도 1은 공통 압력 쉘 내부에서 병렬 작동하는, 3개의 적층된 원통형 촉매 모듈을 나타내는 촉매 변환기의 단순화된 단면이다.
도 2a 내지 2c는 층내 열교환기가 부설될 수 있는 열교환 유닛의 세 가지 예를 도시한다.
도 2d 및 2e는 열교환 유닛이 부설될 수 있는 냉각판 타입의 예들을 도시한다.
도 3a는 냉각 촉매 구역 및 층내 열교환기를 함유하는, 원통형 촉매 모듈의 단면의 일례를 도시한다. 층내 열교환기는 이 도면에서 냉각 촉매 구역 내부에 위치된 수직 정렬된 병렬식 냉각판들로 구성된다.
도 3b는 도 3a의 A-A에 따른 원통형 촉매 모듈의 단면을 도시한다. 유사하게, 도 3c는 도 3a의 B-B에 따른 두 원통형 촉매 모듈의 단면을 도시한다.
도 4는 원통형 촉매 모듈의 단면의 다른 예를 도시하며, 이 모듈은 단일 냉각 촉매 구역과 직렬 연결된 2개의 단열 촉매 구역을 보유한다.
도 5a 내지 5c는 원통형 촉매 모듈의 가능한 냉각판 레이아웃의 예들을 도시하며, 여기서 각 모듈의 층내 열교환기는 복수의 냉각판으로부터 부설된다.
도 2a 내지 2c는 층내 열교환기가 부설될 수 있는 열교환 유닛의 세 가지 예를 도시한다.
도 2d 및 2e는 열교환 유닛이 부설될 수 있는 냉각판 타입의 예들을 도시한다.
도 3a는 냉각 촉매 구역 및 층내 열교환기를 함유하는, 원통형 촉매 모듈의 단면의 일례를 도시한다. 층내 열교환기는 이 도면에서 냉각 촉매 구역 내부에 위치된 수직 정렬된 병렬식 냉각판들로 구성된다.
도 3b는 도 3a의 A-A에 따른 원통형 촉매 모듈의 단면을 도시한다. 유사하게, 도 3c는 도 3a의 B-B에 따른 두 원통형 촉매 모듈의 단면을 도시한다.
도 4는 원통형 촉매 모듈의 단면의 다른 예를 도시하며, 이 모듈은 단일 냉각 촉매 구역과 직렬 연결된 2개의 단열 촉매 구역을 보유한다.
도 5a 내지 5c는 원통형 촉매 모듈의 가능한 냉각판 레이아웃의 예들을 도시하며, 여기서 각 모듈의 층내 열교환기는 복수의 냉각판으로부터 부설된다.
본 발명은 발열 촉매 반응을 수행하는 방법을 설명하며, 여기서 신선한 공정 가스는 적층식으로 배열된 적어도 2개의 원통형 촉매 모듈에 병렬로 통과된다. 도 1은 공통 압력 쉘(3) 내부에서 병렬 작동하는 3개의 적층된 원통형 촉매 모듈(1)을 가진 촉매 변환기의 단면에 의해 본 발명의 일례를 도시한다. 이 도면에서, 신선한 공정 가스(9)가 바닥에서 압력 쉘로 들어가고, 축 방향으로 위쪽으로 외부 압력 쉘(3)과 원통형 촉매 모듈(1) 중간에 위치된 외부 환형 공간(2)으로 유동한다. 신선한 공정 가스는 원통형 촉매 모듈의 각각으로 들어가고, 각 모듈에서 층내 열교환기(미도시)를 지나며, 여기서 신선한 공정 가스가 가열된 후, 축 방향으로 아래쪽으로 냉각 촉매 구역과 선택적으로 하나 이상의 단열 촉매 구역(이 구역은 상세히 도시되지 않음)을 통해서 유동한다. 각 원통형 촉매 모듈의 최하부 촉매 구역으로부터 생성물 가스가 압력 쉘 내부에 모듈을 적층한 때 둘 이상의 촉매 모듈 내에 중심에 형성된 중심 공간(4)으로 보내진다. 이 도면에서, 변환기(10)로부터의 조합된 생성물 가스는 압력 쉘의 바닥으로부터 인출된다.
도 2는 층내 열교환기가 부설될 수 있는 열교환 유닛(11)의 세 가지 예를 도시한다. 도 2a는 각 열교환 유닛(11)이 공급 수단(5) 및 냉각판(6)으로 구성된 경우의 한 예이다. 도 2b는 도 2a와 동일한 원리를 나타내고, 공급 수단(5)이 있지만, 이 경우 열교환 유닛(11)이 다수의 더 좁은 냉각판 부재(12)로부터 부설된다. 도 2c는 공급 수단(5)이 냉각 파이프(13)에 연결된 경우의 열교환 유닛(11)의 세번째 예이다. 도 2a 내지 2c에 도시된 각 경우에, 각 열교환 유닛(11)의 바닥에 위치된 공급 수단(5)이 냉각판(6)의 폭을 따라 신선한 공급 가스의 균일한 분포를 제공하고, 이후 신선한 공정 가스는 축 방향으로 위쪽으로 열교환 유닛(11)을 통해서 유동한다.
본 발명은 도 2a 내지 2c에 도시된 열교환 유닛의 상기 예들에 제한되지 않는다. 냉각판(6), 더 좁은 냉각판 부재(12) 또는 냉각 파이프(13) 이외의 다른 기하구조가 사용될 수 있고, 공급 수단(5)은 이들 위에 위치될 수 있으며, 이로써 각 열교환 유닛(11) 내부에서 신선한 공정 가스의 아래쪽 축 유동을 제공한다. 도 2d 및 2e는 열교환 유닛이 부설될 수 있는 냉각판 타입의 예들을 도시한다. 도 2d 및 2e에 도시된 냉각판(6)은 필로우 플레이트 타입을 가진다. 대칭선(19)이 도 2d에 표시된다.
도 3a는 냉각 촉매 구역(14)을 함유하는 원통형 촉매 모듈(1)의 단면을 도시한다. 외부 환형 공간(2)이 외부 압력 쉘(3)과 원통형 촉매 모듈(1) 중간에 위치된다. 수직 정렬된 병렬식 냉각판(6) 및 공급 수단(미도시)으로 구성된 층내 열교환기가 냉각 촉매 구역(14) 내부에 위치된다. 도 3a에서 냉각판에서 안쪽을 가리키는 화살표는 외부 환형 공간(2)으로부터 층내 열교환기로의 신선한 공정 가스의 유동을 나타낸다.
도 3b는 도 3a에서 A-A에 따른 원통형 촉매 모듈의 단면을 도시한다. 이 도면은 모듈이 냉각 촉매 구역 아래에 위치된 단열 촉매 구역(15)과 직렬 연결된 냉각 촉매 구역(14)으로 구성된 것을 나타낸다. 신선한 공정 가스는 공급 수단(5)을 통해서 층내 열교환기로 보내진다. 본 발명의 이 예에서, 신선한 공정 가스는 냉각판을 통해서 축 방향으로 위쪽으로 유동하고, 이 유동은 냉각 촉매 구역(14)에서의 아래쪽 축 유동에 대해 역류이다. 촉매 구역(14)은 냉각판(6)을 통과하는 신선한 공정 가스와의 열교환에 의해 냉각된다. 냉각 촉매 구역으로부터의 부분 전환된 공정 가스는 촉매 모듈(1)의 단열 촉매 구역(15)과 직렬 유동하고, 여기서 그것은 생성물 가스로 더 전환된다.
도 3c는 도 3a에서 B-B에 따른 두 원통형 촉매 모듈의 단면을 도시한다. 신선한 공정 가스가 외부 환형 공간(2)으로부터 공급 수단(5) 및 하나의 냉각판(6)으로 각각 구성된 열교환 유닛(11)으로 도입된다. 신선한 공정 가스는 그것이 공급 수단(5)을 통해서 유동함에 따라 냉각판(6)의 폭을 따라 균일하게 분포된다. 다음에, 신선한 공정 가스는 냉각판을 통해서 축 방향으로 위쪽으로 유동하고, 그 동안 냉각판(6) 중간에 위치된 냉각 촉매 구역(14)에서 일어나는 발열 반응에 의해 생성된 반응열의 일부를 흡수함으로써 예열된다. 이 예에서, 예열된 신선한 공정 가스는 맨위에서 냉각판을 떠나서 주변을 돌아 제1 가스 냉각 구역(14)과 단열 촉매 구역(15)을 차례로 통과해 아래쪽 축 방향으로 유동한 다음, 중심 공간(4)으로 보내지고, 여기서부터 변환기 유출구(미도시)로 유동한다. 또한, 직접 유입 가스 시스템(7)이 도시되는데, 이것은 촉매 환원 동안 촉매 모듈(1)에 로딩된 촉매에 예열된 공정 가스를 공급하는 목적 및/또는 상부 촉매 구역(여기서는 14)에 비-예열 공정 가스를 보내는 목적을 가지며, 정상 작동 동안 촉매의 온도 수준의 제어를 가능하게 한다. 이 직접 유입 가스 시스템(7)은 외부 환형 공간(2)을 우회하도록 배열되며, 이로써 촉매 환원 동안 압력 쉘(3)의 설계 온도를 초과하는 것이 회피된다.
도 4는 본 발명에 의해 커버되는 다른 구성을 도시한다. 여기서는 촉매 모듈(1)이 압력 쉘(3) 내부에 위치되고, 이 촉매 모듈은 냉각 촉매 구역(17) 및 다른 하부 단열 촉매 구역(18)에 차례로 직렬 연결된 상부 단열 촉매 구역(16)을 함유한다. 신선한 공정 가스가 외부 환형 공간(2)으로부터 공급 수단(5)으로 유동하며, 신선한 공정 가스는 냉각판(6)의 폭을 따라 분포된다. 도 3과 달리, 도 4에서 신선한 공정 가스는 그것이 냉각판(6)을 통해서 축 방향으로 아래쪽으로 유동함에 따라 가열된다. 촉매로 인도되기 위해서, 예열된 신선한 공정 가스를 냉각판의 유출구로부터 상부 단열 촉매 구역(16)으로 보내기 위한 수송 수단(8)이 배열된다. 이 예에서, 냉각판(6) 내부에서 신선한 공정 가스의 유동은 냉각 촉매 구역(17)에서의 공정 가스의 유동과 병류이다.
마지막으로, 도 5a 내지 5c는 본 발명의 특정 구체예를 도시한다. 각 도면은 수직 정렬된 병렬식 냉각판(6) 및 공급 수단(미도시)으로 구성된, 층내 열교환기 및 냉각 촉매 구역을 함유하는 원통형 촉매 모듈(1)을 예시한다. 외부 환형 공간(2)이 외부 압력 쉘(3)과 원통형 촉매 모듈(1) 중간에 위치된다. 상세히는, 도 5a는 인접 판들 간 거리가 일정한 원통형 레이아웃을 가진 냉각판을 도시한다. 도 5b에서, 냉각판은 원통형 촉매 모듈(1)에서 4개의 90°구역에 배열되며, 각 90°구역에 있는 모든 냉각판은 평면이고 병렬식이다. 도 5c에서, 냉각판은 원통형 촉매 모듈(1)에서 3개의 120°구역에 배열되고, 각 120°구역에 있는 모든 냉각판은 평면이며 병렬식이다. 세 경우 모두, 병렬식 냉각판의 바람직한 선택에 의해 얻어지는 대로, 두 인접한 냉각판 중간에 위치된 촉매층의 두께는 일정하다. 이것은 냉각 촉매 구역에서 촉매의 더 균일한 냉각을 보장하고, 결과적으로 선행기술에서 얻어진 반응 조건에 비해 반응 조건 및 촉매 효율을 개선했다.
실시예
현재 대규모 암모니아 플랜트를 위한 바람직한 선택인 방사상 유동 전환기라는 현재 "최신 기술"을 참조하여 암모니아 합성 용도에 대해 본 발명의 제안된 개념이 조사되었다. 상세히는, 본 발명의 방법이 신선한 공정 가스의 예열 및 촉매층 중간 냉각을 위한 2개의 층간 열교환기를 가진 3층 방사상 유동 변환기와 비교되었다.
본 발명에 따른 변환기에는 1 kg/cm2 아래의 총 변환기 압력 강하를 제공하도록 조정된 다수의 병렬 작동 원통형 촉매 모듈을 장착했다. 각 촉매 모듈은 단열 촉매 구역과 직렬 연결된, 층내 열교환기를 보유한, 냉각 촉매 구역으로 구성되었다. 각 촉매 모듈의 양 촉매 구역을 통한 축 유동을 이용했다. 각 촉매 모듈의 층내 열교환기는 냉각 촉매 구역에서 일정한 촉매층 두께를 가진 병렬식 냉각판들로 구성되었다. 두 변환기 타입에 적용된 압력 쉘의 크기는 동일했다. 또한, 적용된 루프 압력이 동일했고, 동일한 암모니아 촉매가 두 사례에서 고려되었다.
주요 결과를 아래 표에 나타낸다.
| 변환기 타입 | ||
| 변수 | 방사상 유동 변환기의 "최신 기술" |
본 발명에 따른 변환기 |
| 추가 촉매 로딩 부피 | - | 24% |
| 구체적인 촉매 생산 속도의 개선 |
- | 4.5% |
| 추가 변환기 용량 (생산 속도) |
- | 30% |
| 압력 강하 감소 | - | 64% |
| 최대 촉매 구역 높이 감소 |
- | 75% |
| 촉매층 중량 감소 | - | 53% |
이 조사는 본 발명의 방법이 선행기술과 비교하여 많은 가치제안을 제공한다는 것을 밝혔다:
- 이용가능한 압력 쉘 부피의 더 나은 활용이 얻어지고, 25% 더 많은 촉매가 동일한 압력 쉘에 로딩될 수 있다.
- 구체적인 촉매 생산 속도가, 촉매 부피당 하루당 생산되는 암모니아의 톤 단위로 4.5%만큼 개선되며, 이것은 일정한 촉매층 두께를 제공하는 원통형 모듈에 병렬 위치된 냉각판 및 냉각 촉매 구역의 촉매에 대한 개선된 반응 조건에 의해 달성된다.
- 상기 두 요점의 상승작용적 효과는 고정된 압력 쉘 내에서 30% 여분의 암모니아를 생산할 수 있는 능력을 보장한다. 이것은 두 개조 시나리오 및 일반 플랜트에서 유의한 가치 달성이다. 투자 비용의 관련된 절감도 압력 쉘에 뒤따를 것이다.
- 변환기에서의 압력 강하는 본 조사에서 64% 이상 저하되었고, 이것은 감소된 작동 비용 및 개선된 에너지 효율을 제공한다.
- 최대 촉매 구역 높이가 75%만큼 감소되었고, 이것은 기계 부분에 대한 유의하게 감소된 촉매 힘 및 감소된 고장 위험을 제공한다.
- 촉매층 중량이 53%만큼 저하되었고, 이것은 병렬 작동하는 촉매 모듈 개념에 의해 얻어진다. 이것은 그라운드에 촉매를 로딩하는 가능성과 감소된 설치 시간 동안 압력 쉘에 직접 사전로딩된 모듈을 인상함으로써 촉매와 하드웨어(모듈)를 동시에 설치할 수 있는 가능성을 용이하게 한다.
Claims (32)
- 발열 촉매 반응을 수행하는 방법으로서,
축 유동에 적합하게 된 촉매층을 가진 직렬의 하나 이상의 촉매 구역을 각각 함유하는, 적층식 배열된 적어도 2개의 원통형 촉매 모듈에 병렬로 신선한 공정 가스를 통과시키며, 촉매 구역 중 적어도 하나의 촉매층은 층내 열교환기에 의해 냉각되는 단계;
전체 촉매 구역을 통해서 축 유동 방향으로 유동하는 신선한 공정 가스를 발열 반응시켜 생성물 가스로 만드는 단계;
원통형 촉매 모듈 각각에서, 발열 반응 공정 가스를 신선한 공정 가스로 냉각시키며, 신선한 공정 가스를 각 원통형 촉매 모듈 주변에 형성된 외부 환형 공간으로부터 층내 열교환기로 보내고, 냉각 촉매 구역을 축 유동 방향으로 통과한 발열 반응하는 예열된 공정 가스와 간접 열교환 상태로 신선한 공정 가스를 층내 열교환기를 통과시킴으로써 신선한 공정 가스를 예열하는 단계; 및
적어도 2개의 적층된 촉매 모듈 내에 중심에 형성된 중심 공간에서 적어도 2개의 촉매 모듈로부터 인출된 생성물 가스를 수집하는 단계를 포함하며,
층내 열교환기는 층내 열교환기에 신선한 공정 가스를 위한 유동 격실을 형성하는 복수의 냉각판을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법. - 제 1 항에 있어서, 직렬 연결된 촉매 구역 중 적어도 하나는 단열 촉매 구역인 것을 특징으로 하는 방법.
- 제 1 항에 있어서, 단일 냉각 촉매 구역으로부터의 공정 가스는 단일 단열 촉매 구역을 직렬 통과하는 것을 특징으로 하는 방법.
- 제 1 항에 있어서, 두 인접한 냉각판 사이의 냉각 촉매층의 두께는 ±10% 이내에서 변하는 것을 특징으로 하는 방법.
- 제 4 항에 있어서, 두 인접한 냉각판 사이의 냉각 촉매층의 두께는 10 내지 300mm인 것을 특징으로 하는 방법.
- 제 5 항에 있어서, 두 인접한 냉각판 사이의 냉각 촉매층의 두께는 20 내지 150mm인 것을 특징으로 하는 방법.
- 제 4 항에 있어서, 각 냉각판은 평면인 것을 특징으로 하는 방법.
- 제 4 항에 있어서, 냉각판은 원통형 촉매 모듈에서 3개의 120°구역에 배열되며, 각 120°구역에 있는 모든 냉각판은 평면이고 병렬식인 것을 특징으로 하는 방법.
- 제 8 항에 있어서, 3개의 120°구역 중 어느 것에 있는 평면인 냉각판은 다른 구역에 있는 평면인 냉각판과 비-병렬식인 것을 특징으로 하는 방법.
- 제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서, 신선한 공정 가스는 각 원통형 촉매 모듈의 촉매 구역을 통과한 공정 가스와 역류 유동 또는 병류 유동 상태로 층내 열교환기를 통과하는 것을 특징으로 하는 방법.
- 제 1 항에 있어서, 원통형 촉매 모듈은 동일한 크기를 갖는 것을 특징으로 하는 방법.
- 발열 반응을 수행하기 위한 반응기로서, 원통형 압력 쉘 내에
축 유동에 적합하게 된 촉매층을 가진 직렬의 하나 이상의 촉매 구역을 각각 함유하고, 촉매 구역 중 적어도 하나의 촉매층은 층내 열교환기에 의해 냉각되는, 적층식 배열된 적어도 2개의 병렬 작동 원통형 촉매 모듈;
적어도 2개의 병렬식 원통형 촉매 모듈에 유동적으로 연결된 원통형 압력 쉘과 원통형 촉매 모듈 사이의 외부 환형 공간;
적어도 하나의 냉각 촉매 구역에 있는, 외부 환형 공간에 유동적으로 연결된 층내 열교환기의 유입구로 신선한 공정 가스를 보내기 위한 공급 수단;
적어도 하나의 냉각 촉매 구역에서 층내 열교환기의 개방 단부에 의해 형성된 층내 열교환기의 유출구;
적어도 2개의 병렬식 원통형 촉매 모듈을 폐쇄하는 커버; 및
적어도 2개의 병렬식 원통형 촉매 모듈로부터의 유출 수단을 포함하며,
층내 열교환기는 층내 열교환기에 신선한 공정 가스를 위한 유동 격실을 형성하는 복수의 냉각판을 가진 판 열교환기인 것을 특징으로 하는 반응기. - 제 12 항에 있어서, 적어도 2개의 병렬식 원통형 촉매 모듈로부터의 유출 수단은 적어도 2개의 적층된 촉매 모듈 내에 중심에 형성된 중심 공간에 배열되는 것을 특징으로 하는 반응기.
- 제 12 항에 있어서, 직렬식 촉매 구역 중 적어도 하나는 단열 촉매 구역인 것을 특징으로 하는 반응기.
- 제 12 항에 있어서, 단일 단열 구역과 직렬 연결된 단일 냉각 촉매 구역을 갖는 것을 특징으로 하는 반응기.
- 제 15 항에 있어서, 두 인접한 냉각판 사이의 냉각 촉매층의 두께는 ±10% 이내에서 변하는 것을 특징으로 하는 반응기.
- 제 16 항에 있어서, 두 인접한 냉각판 사이의 냉각 촉매층의 두께는 10 내지 300mm인 것을 특징으로 하는 반응기.
- 제 16 항에 있어서, 두 인접한 냉각판 사이의 냉각 촉매층의 두께는 20 내지 150mm인 것을 특징으로 하는 반응기.
- 제 12 항에 있어서, 각 냉각판은 평면인 것을 특징으로 하는 반응기.
- 제 12 항에 있어서, 냉각판은 원통형 촉매 모듈에서 3개의 120°구역에 배열되며, 각 120°구역에 있는 모든 냉각판은 평면이고 병렬식인 것을 특징으로 하는 반응기.
- 제 12 항에 있어서, 냉각판은 원통형 촉매 모듈에서 3개의 120°구역에 배열되며, 3개의 120°구역 중 어느 하나에 있는 평면인 냉각판은 다른 구역에 있는 평면인 냉각판과 비-병렬식인 것을 특징으로 하는 반응기.
- 제 12 항에 있어서, 원통형 촉매 모듈은 동일한 크기를 갖는 것을 특징으로 하는 반응기.
- 제 15 항에 있어서, 냉각판은 필로우 플레이트 형태인 것을 특징으로 하는 반응기.
- 제 12 항에 있어서, 층내 열교환기로의 유입구에는 외부 환형 공간에 유동적으로 연결된 가스 공급 수단이 제공되는 것을 특징으로 하는 반응기.
- 제 12 항에 있어서, 적어도 2개의 병렬 작동 원통형 촉매 모듈 각각에서 최하부 촉매 구역으로부터의 유출 수단은 적어도 2개의 적층된 촉매 모듈 내에 중심에 형성된 중심 공간에 유동적으로 연결되는 것을 특징으로 하는 반응기.
- 제 12 항 내지 제 25 항 중 어느 한 항에 있어서, 반응기는 예열된 공정 가스의 추가 스트림의 공급을 위한 추가의 유입 수단을 함유하는 것을 특징으로 하는 반응기.
- 제 26 항에 있어서, 예열된 공정 가스의 추가 스트림의 공급을 위한 수단은 외부 환형 공간 및 층내 열교환기를 우회하도록 배열되는 것을 특징으로 하는 반응기.
- 제 12 항 내지 제 25 항 중 어느 한 항에 있어서, 반응기는 신선한 공정 가스의 추가 스트림의 공급을 위한 수단을 함유하는 것을 특징으로 하는 반응기.
- 제 28 항에 있어서, 신선한 공정 가스의 추가 스트림의 공급을 위한 수단은 외부 환형 공간 및 층내 열교환기를 우회하도록 배열되는 것을 특징으로 하는 반응기.
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