KR20040087326A - 포스겐을 제조하기 위한 반응기 및 방법 - Google Patents
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Abstract
Description
편향 영역내 촉매 튜브 | 횡류가 일어나고 있는촉매 튜브 | |
냉각 매질로부터 튜브벽으로의열 전달 계수 | 200 W/㎡/K | 800 W/㎡/K |
내부 튜브 벽 온도 | 295.9℃ | 151.8℃ |
촉매층내 평균 최대 반응 온도 | 568.5℃ | 545.5℃ |
Claims (28)
- 고체 촉매의 존재하에서 일산화탄소와 염소를 기상 반응시켜 포스겐을 제조하기 위한 반응기(1)로서, 상기 반응기는 그 말단부가 튜브판(3)에 고정되어 있으며 반응기(1)의 각 말단부에는 캡(4)이 구비되어 있는, 반응기의 종축 방향으로 정렬되어 있는 평행 촉매 튜브(2)의 다발을 보유하고, 촉매 튜브(2)들 사이의 공간(5)에 반응기의 종축 방향에 수직이 되도록 배열되어 있어서 반응기의 내벽에 상호 교대로 대향하여 위치하는 통로(7)를 비어 있도록 만드는 편향판(6)을 보유하고, 촉매 튜브(2)들은 고체 촉매로 충전되어 있으며, 기상 반응 혼합물은 한쪽 캡(4)을 통해 반응기의 한쪽 말단부로부터 촉매 튜브(2)를 거쳐 제2의 캡(4)을 통해 반응기(1)의 반대쪽 말단부로부터 분리되고, 액체 열 전달 매질은 촉매 튜브(2)들 주위의 사이 공간(5)을 통과하며, 이 반응기(1)는 통로(7)의 영역에 튜브가 구비되어 있지 않은 반응기(1).
- 제1항에 있어서, 상기 반응기는 실린더형이고, 편향판(6)은 바람직하게는 활꼴의 형태를 띠는 것인 반응기.
- 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 모든 편향판(6)은 동일한 크기의 통로(7)들을 비어 있도록 만드는 것인 반응기(1).
- 제1항 내지 제3항중 어느 하나의 항에 있어서, 상기 각 통로(7)의 표면적은 상기 반응기 횡단면의 5∼20 %, 바람직하게는 8∼14 %를 차지하는 것인 반응기(1).
- 제1항 내지 제4항중 어느 하나의 항에 있어서, 상기 촉매 튜브(2)는 100∼10000 개, 바람직하게는 1000∼3500 개인 것인 반응기(1).
- 제1항 내지 제5항중 어느 하나의 항에 있어서, 상기 각각의 촉매 튜브(2)의 길이는 1.5∼6.0 m, 바람직하게는 2.0∼3.5 m인 것인 반응기(1).
- 제1항 내지 제6항중 어느 하나의 항에 있어서, 상기 각각의 촉매 튜브(2)의 두께는 2.0∼4.0 ㎜, 특히 2.5∼3.0 ㎜이고, 이 튜브의 내경은 20∼90 ㎜, 바람직하게는 30∼55 ㎜인 것인 반응기(1).
- 제1항 내지 제7항중 어느 하나의 항에 있어서, 상기 촉매 튜브(2)와 편향판(6) 사이에 존재하는 갭(8)의 길이는 0.1∼0.6 ㎜, 바람직하게는 0.2∼0.3 ㎜인 것인 반응기.
- 제1항 내지 제8항중 어느 하나의 항에 있어서, 상기 편향판(6)은 통로(7) 영역을 제외한 반응기 내벽에 누액되지 않도록(liquid-tight manner) 고정되어 있는 것인 반응기.
- 제1항 내지 제9항중 어느 하나의 항에 있어서, 상기 편향판의 두께는 8∼30 ㎜, 바람직하게는 10∼20 ㎜인 것인 반응기(1).
- 제1항 내지 제10항중 어느 하나의 항에 있어서, 상기 튜브판(3)에 통풍 및/또는 배출 구멍(9)이 제공되는 것인 반응기(1).
- 제1항 내지 제11항중 어느 하나의 항에 있어서, 상기 반응기 내벽에 보정 장치(10)가 구비되어 있는 것인 반응기(1).
- 제1항 내지 제12항중 어느 하나의 항에 있어서, 상기 반응기 벽에는 열 전달 매질의 도입 및 배출을 위한 포트 또는 부속 고리 채널(11)이 제공되며, 이 포트 또는 부속 고리 채널(11)의 반응기 내부에 대한 개구부의 단면은 원형 또는 직사각형이며, 개구 비율은 5∼50 %인 것인 반응기(1).
- 제1항 내지 제13항중 어느 하나의 항에 있어서, 상기 반응기는 이 반응기 중앙 횡단면 주위에 대칭적으로 구성되어 있는 것인 반응기(1).
- 제1항 내지 제13항중 어느 하나의 항에 있어서, 복수개의 대역 특히, 2개 또는 3개의 대역을 보유하고, 각각의 대역은 분할판(14)에 의하여 누액되지 않도록상호 격리되어 있어서 열 전달 매질이 반응기(1)내 하나의 대역에서 다른 대역으로 흐를 수 없는 것인 반응기(1).
- 제1항 내지 제15항중 어느 하나의 항에 있어서, 2개 이상의 온도 측정 포인트를 보유하는 다중 열전대(18)를 수용하는 시이스(sheath; 17)는 반응기(1) 아래로 개방되어 있고, 하나 이상의 촉매 튜브(2)내에 제공되어 있는 것인 반응기(1).
- 고체 촉매의 존재하에서 일산화탄소와 염소를 기상 반응시켜 포스겐을 제조하기 위한 장치로서, 제1항 내지 제16항중 어느 하나의 항에 의한 2개 이상의 반응기(1)는 직렬로 연결되어 있고, 잔류 염소 함량에 대한 농도 측정 포인트(19) 및/또는 온도 측정 포인트(20)는 바람직하게 상부 반응기의 하단 캡과 하부 반응기의 상단 캡 사이의 연결 부품에 제공되어 있는 것인 장치.
- 제17항에 있어서, 상기 2개의 반응기(1)는 직렬로 연결되어 있으며, 제2 반응기는 제1 반응기(1)에 비하여 튜브 내경이 더 큰, 특히 튜브 내경이 20∼110 ㎜, 바람직하게는 60∼90 ㎜인 촉매 튜브(2)를 보유하는 것인 장치.
- 제17항 또는 제18항에 있어서, 2 이상의 반응기(1)는 그 사이에 캡(4)이 존재하지 않은채 바로 직렬로 연결되어 있는 것인 장치.
- 제19항에 있어서, 상기 반응기(1)들 사이에 스페이서(16)가 제공되어 있는 것인 장치.
- 반응기(1) 또는 장치가 안전 챔버(safety chamber)에 의하여 밀폐되는 것이 특징인, 제1항 내지 제16항중 어느 하나의 항에 의한 반응기(1) 또는 제17항 내지 제20항중 어느 하나의 항에 의한 장치.
- 제20항에 있어서, 상기 제2 반응기 및/또는 추가의 반응기(1)의 외부 치수는 업스트림 반응기(1)의 외부 치수보다 더 작은 것인 장치.
- 제1항 내지 제16항중 어느 하나의 항에 의한 반응기(1) 또는 제17항 내지 제22항중 어느 하나의 항에 의한 장치내에서 고체 촉매의 존재하에 일산화탄소와 염소를 기상 반응시켜 포스겐을 제조하는 방법으로서, 사용된 열 전달 매질은 물, 수산화나트륨 수용액이거나, 또는 하나 이상의 바람직하게는 염소화된 탄화수소 특히, 모노클로로벤젠인 것인 방법.
- 제23항에 있어서, 상기 기상 반응 혼합물 및 액체 열 전달 매질은 교차-역류(cross-countercurrent) 또는 교차-병류(cross-cocurrent) 방식으로 반응기(1)를 통과하는 것인, 제1항 내지 제16항중 어느 하나의 항에 의한 반응기(1) 또는 제17항 내지 제22항중 어느 하나의 항에 의한 장치내에서 고체 촉매의 존재하에 일산화탄소와 염소를 기상 반응시켜 포스겐을 제조하는 방법.
- 제23항 또는 제24항에 있어서, 상기 일산화탄소 및 염소는 1.01∼1.10, 바람직하게는 1.03∼1.06의 몰비로 반응기의 위 또는 아래로부터 촉매 튜브(2)를 통과하고, 반응기(1)의 종축은 수직인 것인, 제1항 내지 제16항중 어느 하나의 항에 의한 반응기(1) 또는 제17항 내지 제22항중 어느 하나의 항에 의한 장치내에서 고체 촉매의 존재하에 일산화탄소와 염소를 기상 반응시켜 포스겐을 제조하는 방법.
- 제23항 내지 제25항중 어느 하나의 항에 있어서, 촉매 튜브(2)내에 장입된 고체 촉매는 바람직하게는, 구형, 원뿔형, 실린더형, 압출물형, 고리형 또는 펠렛형 활성탄이고, 기상 반응 혼합물이 공급되는 말단부의 촉매 튜브(2) 영역은 이 촉매 튜브(2)의 총 길이의 5∼20 %, 바람직하게는 5∼10 %가 비활성 물질로 충전되어 있는 것이 바람직한 것인 방법.
- 제23항 내지 제26항중 어느 하나의 항에 있어서, 상기 촉매 튜브(2)에 장입되어 있는 고체 촉매는 공극이 최소한 부분적으로 개방되어 있는 탄소 발포체인 것인 방법.
- 제23항 내지 제27항중 어느 하나의 항에 있어서, 상기 촉매 튜브(2)는 열 전달 매질측에 대한 열 전달 계수가 500∼2000 W/㎡/K이고, 바람직하게는 1000∼1500W/㎡/K인 것인 방법.
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