KR20030013346A - 촉매 장입 방법 및 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 입상 촉매 재료를 반응기 튜브안으로 장입시키기 위한 방법 및 그 방법에서 사용하기 위한 장치에 관계한다. 그 방법은 촉매 입자가 제동된 움직임으로 통과하는 장입 튜브를 제공하는 것을 포함한다. 제동 수단은 나선형 물체를 각 튜브 섹션의 내벽에 설치하여 제공된다. 나선형 물체는 임의의 모양의 단면을 가지고, 그 단면의 어느 방향으로든 최대 치수가 튜브 섹션 지름의 1/25 - 1/2인 로드로 부터 형성된다. 각 섹션 내의 나선형 물체는 튜브 섹션의 지름에 관해, 2-8의 간격으로, 피치를 가진다)

Description

촉매 장입 방법 및 장치{CATALYST LOADING METHOD AND APPARATUS}

본 발명은 입상 재료를 반응기 튜브안으로 장입시키기 위한 방법 및 장치에 관계한다. 더욱 구체적으로는, 발명은 입상 촉매 재료를 암모니아, 수소 및 메탄올 플랜트에 사용되는 튜브형 스팀 개질기와 같은 반응기 튜브에 장입시키는 것에 관계한다.

입상 촉매 재료를 튜브형 반응기에 장입시키는 것은 편리하게는 소크(sock) 방법을 사용하여 수행된다. 이 방법은, 가요성 플라스틱 재료로 만들어진 길다란 소크-형 부재가 촉매 입자로 채워지고, 소크가 부착되어 있는 라인의 도움을 받아 반응기 튜브로 하강시킨다. 반응기의 바닥에 다다르면, 라인을 움직여서, 소크를열고, 입자를 반응기 안으로 방출시킨다.

이 방법을 사용할 때, 불규칙하고, 비균질한 반응기 장입으로, 소크를 조급하게 열어서 입자가 분쇄됨으로 인한 간극이 생기거나, 입자에 의한 브릿지가 형성된다. 간극이 형성되는 것은 반응기내의 온도 분포를 불규칙하게하고, 압력 강하에 변화가 생기게 하기 때문에 바람직하지 않다. 간극은, 반응기 벽이 진동하도록, 반응기 튜브의 옆면을 두드리거나, 망치질하여 부분적으로 제거할 수 있다. 그러나, 이것은 노동 집약적이며, 시간을 낭비하는 과정이다.

본원에 참고 문헌으로 포함되는 미국 특허 제 5,247,979 호는, 라인에 가로로 배열된 일련의 가요성의 제동 브러쉬 형태의 제동기가 있는 라인을 사용하여, 입상 재료를 수직 튜브 안으로 채워넣는 방법을 설명한다. 제동 브러쉬가 있는 라인을 우선 수직 튜브내로 내려보낸후, 입자를 튜브안으로 쏟아낸다. 채워넣는 작업중에 라인을 약간 잡아 당기는 한편, 동시에 튜브가 채워짐에 따라 점차적으로 들어올리면, 신속하고, 고르며, 재현가능하게 채울 수 있다고 설명한다.

그러나, 이 방법은 몇가지 단점을 가지고 있다. 브러쉬로 부터 튜브 바닥으로 입자가 떨어지는 거리는 제어하에 있지 않고, 또한 입자가 브러쉬와 튜브 벽사이에 끼어 장치가 튜브내에서 움직일 수 없게 할 수 있다. 라인으로 부터 튜브벽까지의 브러쉬의 반경 방향의 거리는 튜브의 지름에 상응해야하는데, 그것은 각각의 구체적인 튜브가 그 자체의 브러쉬를 갖춘 라인을 필요로 한다는 것을 의미한다.

다양한 방법들과 연관된 상기 언급된 단점 및 다른 단점들은, 다음에서 명백해 지듯이, 본 발명의 방법 및 장치로 해결된다.

도 1은 입상 촉매 재료를 반응기 튜브 안으로 장입할 준비가 되어 있는 기구에 사용되는 발명의 구체적인 구체예에 따르는 장치를 보여준다.

도 2는 튜브의 내표면에 부착된 나선형 물체가 있는 발명의 구체예를 보여준다.

도 3은 서로 맞물리는 노치의 설계예를 보여준다.

발명의 개요

그러므로, 발명의 목적은 입상 촉매 재료를 튜브형 스팀 개질기와 같은 반응기 튜브에 채워 넣는 방법 및 장치를 제공하여, 높은 촉매 밀도를 확보하여 촉매 입자의 간극 및 브릿지 형성을 최소화시키는 것이다.

또한, 발명의 목적은 모든 통상의 촉매 유형 및 크기에 적용 가능한 장입 장치를 제공하여 지름이 좁은 튜브와 넓은 튜브 모두에 최적의 장입 밀도를 제공하는 것이다.

또 다른 목적은 고도로 자동화된 장입 방법을 제공하여, 그러므로 사람의 실수 가능성 및 반응기 튜브의 재장입의 위험을 줄이는 것이다.

마지막으로, 예를 들어, 개질기의 반응기 튜브를 가로질러 균일한 압력 강하 및 일정한 흐름을 얻을 수 있는 장치를 제공하여, 과부하 지점(hot spot)이 형성되려는 성향을 줄이고, 튜브의 수명을 보다 길어지게 하는 것이다.

상기의 목적은, 반응기 튜브의 내경에 비해 작은 외경을 가지는 수많은 튜브 섹션을 반응기 튜브의 길이에 상응하는 최종 튜브 길이로 연결하여 장입 튜브를 제공하는 단계; 많은 양의 촉매 입자를 반응기 튜브내로 장입시키기위해 장입 튜브의 맨 위에서 도입시켜, 그 촉매 입자들이 장입 튜브내에 제동 수단을 제공함으로써 제동된 움직임으로, 장입 튜브를 통과하도록 하는 단계; 반응기 튜브로 장입되는 촉매 입자의 장입 높이에 상응하는 길이로 장입 튜브를 반응기 튜브로 부터 연속적으로 회수하는 단계(여기에서, 제동 수단은 나선형 물체를 각 튜브 섹션의 내벽에 설치하여 제공되고, 나선형 물체는 임의의 모양의 단면을 가지고, 그 단면의 어느 방향으로든 최대 치수가 튜브 섹션 지름의 1/25 - 1/2 인 로드로 부터 형성되고, 각 섹션 내의 나선형 물체는 튜브 섹션의 지름에 관해, 2-8의 간격으로, 피치를 가진다)를 포함하는 입상 촉매 재료를 반응기 튜브안으로 장입시키는 방법을 제공하는 본 발명에 의해 얻어진다.

발명은 상기 장입 방법에 유용한 장입 장치를 더욱 제공한다.

반응기 튜브안으로 들어 맞는 튜브 지름을 가지는 장입 튜브; 깔때기 유닛에 연결되도록 개조된 장입 튜브의 맨 윗 부분, 및 반응기 튜브로 부터 장입 튜브를 회수하기 위한 리프팅 수단이 있는 장입 튜브의 바닥 부분; 서로 연결될 때, 장입 튜브로 조립되도록 개조된 연결 수단이 각각 있는 별개의 튜브 섹션들로 구성된 장입 튜브; 장입 튜브를 통과하는 촉매입자의 속도를 감속시키기 위한 제동 수단이 있는 적어도 하나의 튜브섹션(여기에서, 제동 수단은 나선형 물체를 각 튜브 섹션의 내벽에 설치하여 제공되고, 나선형 물체는 임의의 모양의 단면을 가지고, 그 단면의 어느 방향으로든 최대 치수가 튜브 섹션 지름의 1/25 - 1/2 인 로드로 부터 형성되고, 각 섹션 내의 나선형 물체는 튜브 섹션의 지름에 관해, 2-8의 간격으로, 피치를 가진다)을 포함한다.

상기에 개시되듯이, 장입 장치는 많은 수의 튜브 섹션으로 구성된다. 튜브 섹션들이 조립되고 튜브형의 개질기와 같은 반응기 튜브안으로 삽입되어 하나의 긴장입 튜브를 형성할 수 있다. 발명의 구체예에서, 각각의 섹션은 튜브 섹션의 내벽에 고정된 나선형 물체의 형태의 제동 수단이 구비되어 있다.

별개의 튜브 섹션들을 최종의 장입 튜브로 조립하는데 사용되는 연결 수단은 바람직하게는 튜브 섹션의 한쪽 말단의 외벽에 배열된 슬라이딩 부재의 형태이다. 튜브 섹션의 말단은 서로 맞물리는 방식으로 서로에 끼워지는 노치를 전형적으로 구비한다.

촉매 입자를 장입 튜브를 통해 장입시킬때, 촉매 입자의 속도는 촉매입자가 나선형 물체 위를 나선 운동을 하면서 내려감에 따라 감소된다. 나선 운동은 입자들이 덩어리가 아닌 한 알씩 도달되는 것을 확실히하는 나선을 따라 정렬되도록 한다. 장입 튜브의 바닥에서 촉매 입자는 동일한 속도를 가지고, 짧고, 미리 규정된 거리에 떨어진다. 결과적으로 브릿지형성, 간극 또는 깨진 촉매 입자 없이 균일한 밀도로 장입된다.

발명의 상세한 설명

발명에 따르는 방법으로, 촉매 입자가 너무 높은 높이에서 떨어져서 분쇄되는 위험이 없어진다. 장입 당업자는 또한 장입 업무를, 예를들면 소크 방법을 사용하여, 종래의 장입 방법을 사용하는 것 보다 상당히 더 신속하게 수행할 수 있다.

그 방법으로 반응기 튜브에 망치질을 하지 않고도, 고도로 균일한 장입 밀도가 얻어진다.

반응기 튜브를 가로지르는 균일한 압력 강하 및 따라서 균일한 흐름도 또한얻어진다. 결과적으로, 과부하 지점이 형성되려는 성향이 감소되고, 튜브의 수명이 길어진다.

본 발명의 장치는, 내벽에 고정된 나선형 물체가 있는, 동일한 크기의 수많은 튜브 섹션으로 구성된다. 도면을 참조하는 다음의 상세한 설명으로 부터 명확하듯이, 튜브 섹션들이 연결되고 개질기 안으로 삽입되어 하나의 긴 장입 튜브를 형성할 수 있다.

장입 튜브로 들어가는 촉매의 양을 조절하기 위해, 깔때기 시스템(2)(도 1)이 부착되어 있다. 시스템(2)은 진동기를 이용하여 전기적으로 진동된다. 깔때기(2)로 장입되는 촉매 입자들은 장착된 깔때기 출구(6) 및 글라이딩 튜브(8)를 경유하여, 튜브(12)의 맨위로 계속 도입된다. 깔때기 시스템(2)은, 장입할 준비가 되었을때, 슬라이딩 바(10)상에 시스템을 슬라이딩시켜 글라이딩 튜브(8)가 튜브(12)의 맨위에 들어맞도록 하여 배치된다.

깔때기 시스템은 장입 작업 중에 항상 동일한 빠른 장입 속도를 보장한다.

발명에 따르는 장입 튜브는 많은 수의 튜브 섹션(24)(도 2)으로 조립된다. 발명의 구체예에서, 각각의 섹션은 튜브 섹션(24)의 내벽에 배치된 제동기로서 나선형 물체(26)를 구비한다.

튜브 섹션(24)은 수 많은 섹션들을 최종적으로 요구되는 튜브의 길이로 연결하여 조립된다. 튜브 섹션(24)의 말단은, 끼워 맞추기 조각 게임의 구성요소들 처럼, 하나의 튜브 섹션의 말단이 다음 튜브 섹션에 들어 맞아 서로 맞물리는 노치(28a, 28b)를 형성하는 방식으로 형성된다. 이런식으로 연결될때, 튜브 섹션들이 일치하는 튜브 축을 갖는 경우, 튜브 섹션들은 서로에 축방향 및 회전 방향으로 맞물릴 것이다.

서로 맞물리는 노치(28)은 도 3에 예시된것 처럼 다양하게 설계될 수 있다.

일치하는 튜브 축을 보장하기 위해, 튜브 섹션의 외경보다 약간 큰 내경을 갖는 외부의 둘러싸는 슬라이딩 부재(30)가 연결부에 놓인다. 슬라이딩 부재(30)는 튜브 섹션(24)의 바깥에 최소한의 공간을 차지하고, 튜브 섹션내에 공간을 차지하지 않는 얇은 벽의 튜브로 형성될 수 있다. 그러므로 연결 수단은 매우 콤팩트하다.

장입 튜브내의 제동 수단은 나선형 물체(26)를 각각의 튜브 섹션(24)의 내벽에 설치하여 제공된다. 나선형 물체(26)는 임의의 단면을 가지는 로드로 형성된다. 로드는 각각의 튜브 섹션(24)의 내표면과 접촉하고, 그것은 튜브 섹션 지름의 2-8 배에 해당하는 튜브 길이를 완전히 1 회전하는 나선형으로 형성된다. 결과적으로, 피치는 2-8이다.

로드는 어느 방향으로든 최대 치수가 튜브 섹션의 지름의 1/25 - 1/2이 갖는다.

예를들면, 로드는 금속 또는 플라스틱일 수 있다. 그러나 나선형으로 모양될 수 있는 다른 물질도 사용될 수 있다.

촉매가 장입 튜브를 통해 장입될 때, 촉매가 장입 튜브를 통해 나선형 물체에서 통과해 내려감에 따라, 촉매 입자의 속도는 감소될 것이다. 더우기, 진동 깔때기, 깔때기상의 흐름 제한, 및 나선형 물체 자체는 입자가 단독으로, 내부의 선반이 아닌 반응기의 바닥으로의 도달을 보장할 것이다.

입자들은 수평방향의 속도 성분으로 장입 튜브로 들어간다. 이것은 입자들이 장입튜브에서 자유롭게 떨어지는 것을 막는다. 만일 우연히 입자들이 덩어리로 들어간다면, 초기에 나선형 물체에 떨어지지 않은 입자들은, 그것들이 최종적으로 나선형 물체에 떨어져서 나선운동을 할 때까지, 튜브 섹션의 측면에 접한다. 그러므로, 본 발명의 장입 튜브는 입자에 일정하고, 비파괴적인 브레이크 효과를 준다.

그러므로, 장입 튜브의 바닥에서, 촉매 입자들은 모두 동일한 속도를 가질것이고, 하나씩 짧고 미리 규정된 거리를 떨어진다. 결과적으로 촉매 입자를 파괴하지 않고 균일하고 조밀하게 장입된다.

장입되어야할 입상 재료의 측정된 양은, 예를들면 관형 개질기의 단면적 곱하기 장입 튜브의 높이에 비례하는, 비부피(Specific volume)에 상응한다. 이 계산으로 장입 공정을 추가적으로 조절할 수 있게 한다.

Claims (5)

1. 반응기 튜브의 내경에 비해 작은 외경을 가지는 수많은 튜브 섹션을 반응기 튜브의 길이에 상응하는 최종 튜브 길이로 연결하여 장입 튜브를 제공하는 단계;

   많은 양의 촉매 입자를 반응기 튜브내로 장입시키기위해 장입 튜브의 맨 위에서 도입시켜, 그 촉매 입자들이 장입 튜브내에 제동 수단을 제공함으로써 제동 된 움직임으로, 장입 튜브를 통과하도록 하는 단계; 그리고

   반응기 튜브로 장입되는 촉매 입자의 장입 높이에 상응하는 길이로 장입 튜브를 반응기 튜브로 부터 연속적으로 회수하는 단계

   (여기에서, 제동 수단은 나선형 물체를 각 튜브 섹션의 내벽에 설치하여 제공되고, 나선형 물체는 임의의 모양의 단면을 가지고, 그 단면의 어느 방향으로든 최대 치수가 튜브 섹션 지름의 1/25 - 1/2 인 로드로 부터 형성되고,

   각 섹션 내의 나선형 물체는 튜브 섹션의 지름에 관해, 2-8의 간격으로, 피치를 가진다)

   를 포함하는 입상 촉매 재료를 반응기 튜브안으로 장입시키는 방법.
2. 반응기 튜브안으로 들어 맞는 튜브 지름을 가지는 장입 튜브;

   깔때기 유닛에 연결되도록 개조된 장입 튜브의 맨 윗 부분, 및 반응기 튜브로 부터 장입 튜브를 회수하기 위한 리프팅 수단이 있는 장입 튜브의 바닥 부분;

   서로 연결될 때, 장입 튜브로 조립되도록 개조된 연결 수단이 각각 있는 별개의 튜브 섹션들로 구성된 장입 튜브;

   장입 튜브를 통과하는 촉매입자의 속도를 감속시키기 위한 제동 수단이 있는 적어도 하나의 튜브섹션

   (여기에서, 제동 수단은 나선형 물체를 각 튜브 섹션의 내벽에 설치하여 제공되고, 나선형 물체는 임의의 모양의 단면을 가지고, 그 단면의 어느 방향으로든 최대 치수가 튜브 섹션 지름의 1/25 - 1/2 인 로드로 부터 형성되고,

   각 섹션 내의 나선형 물체는 튜브 섹션의 지름에 관해, 2-8의 간격으로, 피치를 가진다)

   을 포함하는 제 1 항에 따르는 장입 방법에 사용하기 위한 장입 장치.
3. 제 2 항에 있어서, 튜브 섹션을 연결하기 위한 수단은 외부 슬라이딩 부재로 둘러싸인 튜브 섹션의 말단에 서로 맞물리는 노치를 포함하는 것을 특징으로 하는 장입 장치.
4. 제 2 항 또는 제 3 항에 있어서, 나선형 물체의 단면은 직사각형, 원형 또는 정사각형인 것을 특징으로 하는 장입 장치.
5. 제 2 항 내지 제 4 항중 어느 한 항에 있어서, 깔때기 유닛은 진동기의 도움으로 기계화되는 것을 특징으로 하는 장입 장치.