KR20080080464A - 튜브들로부터 고체 물질들을 이동 및 추출하기 위한 장치및 방법 - Google Patents
튜브들로부터 고체 물질들을 이동 및 추출하기 위한 장치및 방법Info
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Abstract
본 발명은 쉘-튜브 리액터들의 하나 이상의 리액터 튜브들로부터 고체 물질들의 적어도 일부를 효과적으로 그렇지 않으면 고체 물질들을 재사용하기에 부적합하게 하는 고체 물질들의 적어도 일부에 대한 손상 없이, 이동 및 추출하기 위한 장치 및 방법을 제공한다. 장치는 적어도 한개의 로드, 로드를 회전시키기 위한 로테이터 어셈블리, 및 대응되는 리액터 튜브 안으로 로드를 삽입하기 위하여 축방향의 힘을 적용하고 거기에서 고체 물질들을 이동하기 위한 트랜스미션 어셈블리를 가진다. 또한, 로드는 이동된 고체 물질들의 추출을 위한 흡입기에 유체 연결된다.장치가 하나 이상의 로드를 가질 때, 이들은 리액터 튜브들의 상기 패턴을 대응시키는 구성 내에서 정렬되고, 각 로드는 대응되는 리액터 튜브에 축방향으로 정렬된다. 방법은 이들을 고체 물질들에 접촉하는 것처럼 로드에 대해 축방향의 힘을 적용 및 회전함에 의해 고체 물질들 또는튜브들에 대한 손상을 최소화하는 동안에, 하나 이상의 로드들을 대응되는 리액터 튜브들 안으로 삽입하는 단계, 고체 물질들의 적어도 일부를 이동하는 단계를 포함한다. 이동된 고체 물질들은 그때 리액터 튜브로부터 추출된다. 방법은 거기에서 오퍼레이터로 하여금 다음에 수행하기 위한 단계가 어떤지를 결정하게 할 수 있는, 리액터 튜브들 상에서 인디케이터들을 위치 및 재위치시킴에 의해 각 리액터 튜브에 대한 상기 완료된 단계들을 트래킹 및 전달하는 단계를 더 포함할 것이다.
Description
본 발명의 고체 물질에 대한 손상을 최소화시키고, 고체 물질들의 적어도 일부가 재사용하기에 구조적으로 적합하게 남기는 동안, 효율적으로 쉘-튜브 리액터들의 하나 이상의 리액터 튜브들로부터 고체 물질들의 적어도 일부를 추출 및 이동하기 위한 장치 및 방법에 관한 것이다. 또한 본 발명은 고체 물질들의 대체 및 이동 동안에 튜브들의 상기 상태를 모니터링 및 전달하기 위한 방법에 관한 것이다.
다양한 이유로 인해, 상기 관 형상의 부재들 또는 고체 물질들에 대한 손상 없이 관 형상 부재들로부터 고체 물질들의 제거를 요구하는 상황들이다.
예를 들어, 쉘-튜브 열교환기들은 화학 반응 공정들을 수행하기 위한 리액터 베셀로서 사용된다. 이러한 리액터들은, 상업적 크기로 작동했을 때, 일반적으로 수많은 연장된 중공 튜브들(예를 들어, 3000에서 30,000)을 가지고, 중공 튜브들은 일반적으로 상호 간에 평행하고, 총괄적으로 쉘에 의해 둘러싸인다. 촉매 반응들을 수행하곤 할 때, 튜브들의 각각은 일반적으로 불활성 물질과 같은 다른 고체들뿐 아니라, 하나 이상의 고체 촉매 물질들도 포함한다. 튜브들의 각각은 튜브를 통해(다시 말해, 리액터 베셀의 “튜브 측면”을 통해) 반응물들 및 다른 공정 유체들의 통행을 위한 출구 및 입구에 유체 연결한다. 유체는 원하는 대로, 작동 동안에, 튜브 및 그것들의 내용물을 가열 또는 냉각시키기 위한 리액터 베셀의 쉘 측면을 통해 순환될 것이다. 원하는 반응들, 전반적인 공정 및 리액터 내에 위치해 있는 환경에 의존하는, 쉘-튜브 리액터는 수직으로 배향(다시 말해, 수직으로 배향된 튜브들 및 튜브 측면을 통해 위쪽 또는 아래쪽으로 흐르는 반응 유체와 함께)될 것이거나, 또는 수평으로 배향(다시 말해, 수평으로 배향된 튜브들 및 튜브 측면을 통해 수평으로 흐르는 반응 유체와 함께)될 것이다.
상기 촉매 물질들은 종종 미립자 형태이고, 하나의 이상의 촉매가 채택될 때, 이들은 같거나, 유사하거나, 상이한 조성물들 및 형상들을 가질 것이다. 이들은 종종 불활성 물질들과 같은 다른 고체 물질들이 있거나 없거나, 리액터 튜브들 안으로 적재되거나 위치되며, 세로로 정렬된 층들 내에, 촉매 물질들의 각각은 분리된 영역을 구성하고 촉매 물질들의 각각은 원하는 화학 반응이 발생하는 활성의 “반응 존”으로 알려진다.
시간 및 사용을 함께, 촉매 물질의 활성 또는 수행은 생성물 분야에서의 점진적 감소를 야기하는 촉매 물질을 계속 사용하는 것은 더 이상 경제적으로 가능하지 않을 때까지 감소된다. 이때에, 사용된 촉매 물질 및 어떤 다른 고체들은 리액터로부터 제거되어야 하고, 신선한 새로운 사용되지 않은 촉매 물질 및 다른 고체들의 “충전”에 의해 대체되어야한다. 이것은 리액터 내의 각각 및 모두로부터 사용된 촉매 및 어떤 다른 물질들의 추출을 요구한다. 리액터 베셀 내에서 수많은 리액터 튜브들의 관점에서, 리액터로부터 촉매 및 다른 물질들을 적하하고, 신선한 촉매 및 고체들을 재적재하기 위해 요구된 시간은 상당할 것이다. (다시 말해, 일, 주, 심지어 월의 순서에서, 리액터가 작동될 수 없는 시간 동안) 명백히, 튜브들 내에서 사용된 촉매 및 고체들을 추출하고 신선한 촉매 및 고체들을 적재하는 시간이 길어질수록, 생산 시간은 더욱 감소된다.
촉매던지 다른 것이던지, 구 형상이 아닌 형상을 가진 고체 물질들, 이러한 물질들의 입자는 충돌하려는 경향이 있고, 리액터 튜브 내에서 연결할 수 있고, 종종 연결하므로 첫번째로 이동되기 때문에, 매우 종종 제거하기 더 어렵다. 또한, 고체 물질들은 서로 또는 리액터 튜브들의 안쪽 벽들 또는 탄소 성분이 포함된 침전물 또는 리액터 튜브 내에서 작동 동안에 현존하거나(다시 말해, 반응물 증기 내에서 소개된 불순물들) 형성된(예를 들어, 이분자 또는 중합체) 다른 물질들 때문에 양쪽 모두에 바람직하지 못하게 접착 또는 부착할 것이다. 또한, 리액터가 오래 작동되면 될수록, 리액터 튜브 내에서 이러한 고체 물질들이 더 많이 산출되고 침전되며 박혀있거나 충돌되며, 이것의 진행은 고체 물질들을 이동하기 더욱 어렵게 만든다. 이러한 상황들의 어떤 것은, 물론, 튜브들로부터 고체 물질들의 추출을 숨길 것이다. 왜냐하면, 이들은 튜브들, 리액터의 다른 부분들 및, 회복 및 재사용되기 위한 경향이 있는 고체 물질의 어떤 것을 손상함이 없이 첫번째로 이동되어야하기 때문이다. 앞의 문제점들은, 예를 들지만 제한 없이, 이하의 반응들의 형태들 동안에 발생하는 것으로 알려진다: 산화 반응들, 아모옥시데이션(ammoxidation) 반응들, 분해 반응들, 감소 반응들, 및 탄화수소를 포함하는 탈수소화 반응들.
언급된 대로, 시간 압력들이 포함되었음에도 불구하고, 촉매 물질은 튜브들 또는리액터의 다른 부분들을 손상함이 없이 리액터 튜브들로부터 추출되어야한다. 추가적으로, 어느 곳에서 가능한, 불활성 물질과 같은 다른 고체 물질들의 적어도 몇몇이 분리 및 재사용하는 것이 경제적이므로 선호된다. 그러나, 심지어 불활성 물질은 다른 추출된 고체 물질들로부터 분리될 수 있는 곳에서, 그것들이 박혀있거나, 부착되거나 튜브들에 연결될 때, 불활성 물질들은 이들이 더 이상 재사용하기에 구조적으로 적합하지 않은 넓이를 이동 동안, 물리적으로 손상 및 변형될 것이다.
리액터 튜브들로부터 촉매 및 다른 물질들과 같은 고체 물질들을 제거하기 위한 미국 특허 No.4,701,101에서 간단하게 설명된 가장 최근의 방법들 중 하나는, 수동으로 진공 자원에 연결된 도관 또는 튜브를 사용하여 그것들을 진공청소하기 위한 것으로 간단했다. 튜브는 고체를 접촉 및 추출하기 위해 수동으로 삽입 및 조정되는 곳이다. 또한 이 특허는 간단하게 고체 물질들의 제거 후, 뚜껑들 및 튜브들의 종단들을 덮는 것을 간략하게 논의하지만, 전에 튜브들 안으로 들어가는 것으로부터 원하지 않는 물질들을 예방하기 위한 새로운 고체 물질들에 그것을 채우는 것을 논의한다. 또한 미국 특허 No.4,701,101는 뚜껑들이 각 튜브의 나머지 텅 빈 길이를 가리키기 위해 색상이 암호화되거나 마크될 것이라는 것을 설명하고, 재충전 공정 동안 하나 이상의 튜브들은 너무 넘치고 있거나 부족하거나 이다.
수직으로 배향된 리액터 튜브들로부터 촉매 물질들 및 다른 고체들을 제거하기 위한 나중의 방법들 및 장치들은 일반적으로 피쉬테이프들을 사용하는 튜브들의 종단 바닥으로부터 고체들의 접근 및 제거을 포함했고, 오퍼레이터들을 위해 극심하게 시간 낭비, 노동 강화 및 불건전했다.(예를 들어, 미국특허 No. 4,994,241을 보자.) 이러한 방법이 사용된 촉매 물질들의 대체 및 다른 고체들의 대체를 가능하게 했던 동안에, 그것은 또한 작업장 건강 및 안정에 불리한 수많은 미립자 먼지들 생성했고, 그것은 오랜 기간 동안 힘들고 불편한 위치들에서 노동하기를 노동자들에게 요구했다. 더구나, 이들이 포함하는 촉매 조성물의 형태가 다른 리액터가 복합적인 반응 존들을 포함할 때, 른 촉매가 계속된 사용을 보증하기 위해 충분하게 활동적으로 잔존하는 동안 하나의 촉매는 다른 것들보다 더 빠른 비율로 방사능을 잃고, 그러므로 대체되어야 하는 것이 때때로 발생한다. 불행히도, 수직으로 배향된 리액터 내에서 촉매 대체를 위해 바닥-접근 피쉬테이프의 사용은 필수적으로 각 튜브로부터 모든 고체들의 추출을 야기했다. 왜냐하면 가장 바닥 층들의 제거는 그렇지 않으면 장소 내에 상부 층들을 유지했던 지지체를 제거했기 때문이다. 이것은 더 빠르게 효과를 이동하는 촉매가 고갈될 때, 양쪽 촉매들은 제거 및 대체되기 때문에 느리게 효과를 이동하는 촉매의 나머지 유용한 수명이 항상 소비되는 것을 의미한다.
리액터 베셀들은 종종 다양하게 필요한 수리 및 유지 일들을 수행하기 위한 오퍼레이터들을 허용하기 위한 베셀의 내부에 접근하기 위한 빈자리 또는 "맨웨이(manway)을 가진다. 맨웨이는 일반적으로 튜브시트의 튜브 측면(예를 들어, 수직으로 배향된 리액터 내에서, 리액터 베셀의 측면 또는 윗면 상에서, 어떤 튜브들이 연결되었는지에 대한 상부의 튜브시트 위에)에 유체 연결되고, 일반적으로 지름이 적어도 24인치인 특정한 베셀 및 환경에 따라 상이하게 크기 및 형상된다. 대체적으로, 리액터 베셀은 예를 들어 가스켓들과 플랜지된 연결을 포함하는 어떤 알려진 수단들에 의해 또는 용접에 의해 리액터 베셀의 주변에 밀폐적으로 연결된 뚜껑 또는 "헤드"을 가진다. 이러한 헤드는 필요한 일들의 수행을 위해 튜브시트 및 시트들을 노출하기 위해 제거된다.
가장 최근에 계발된 장치들 및 방법들은 촉매 대체 공정 동안에 맨웨이 또는 수직 배향된 쉘-튜브 리액터 베셀들의 상기 플랜지된 헤드를 통해 리액터 튜브의 위쪽 종단들에 접근함에 의해 개선된 효율 및 안정성을 제공한다. 이러한 개선된 방법들은 고체 물질들을 충돌하고 이동하기 위한 튜브들 안으로 삽입을 위한 이동된 고체 물질들 및 하나 이상의 축방향으로 움직일 수 있는 중공, 하드-팁드(hard-tipped) 랜스 또는 도관들을 포함하기 위한 밀폐된 장치의 사용을 포함한다. 진공 또는 흡입기는 바닥으로부터 대신에 튜브들의 윗부분으로부터 차별적인 압력을 적용하고 느슨해진 고체 물질들을 추출하기 위해 상기 랜스들에 연결되어 있다. 그러나, 만약 고체 물질들이 튜브들 내에 박혀있거나, 부착되거나, 연결되었으면, 종종 리액터의 계속적인 작동과 함께 시간을 초과하여 발생하는 것과 같은, 고체 물질들을 이동하는 것은 더 많은 시간을 소비하고, 이동되는 동안에 이들은 종종 변형되거나 파괴되며, 이것은 고체 물질들을 분리 및 세척 후 조차, 재사용하기에 부적합하게 한다.
예를 들어, 미국 특허 No. 4,568,029는 수직으로 배향된 쉘-튜브 리액터 베셀의리액터 튜브들의종단들의 윗부분으로부터 고체 물질들의 이동 및 추출을 용이하게 하는 장치 및 방법을 설명한다.장치는 매니폴드에 부착되고 패턴 내의 정렬된 복수 개의 중공 파이프들을 가지고, 이것들은 대응되는 복수 개의 튜브들의 기하학적인 정렬에 대응시켜 복합적 평행하게 배향된 파이프들이 동시에 복합적으로 대응되는 튜브들 안으로 연장될 수 있도록 한다. 각 파이프의 안내하는 종단은 물리적으로 튜브 내의 고체 물질들을 파괴하는 것(다시 말해, 충돌하는 것, 부수는 것, 가루로 만드는 것)을 위한 자르는 요소를 가지며, 다른 점에서 이것들은 이동 및 추출하기 어렵다. 매니폴드는 파이프들을 통해 손상된 고체 물질들의 추출을 위한 진공에 연결된다.
윗부분-접근 랜스 방법의 다른 변화는 미국 특허 No. 5,222,533에서 설명되며, 노즐은 유연한 도관의 말단의 종단 상에 설치되고, 촉매가 채워진 리액터 튜브의 상부의 종단 안으로 삽입된다. 리액터 튜브 안으로 삽입 후, 가압된 유체(공기와 같은)가 고체 물질들을 충돌하는 것, 이동하는 것, 유동하는 것을 위한 노즐로부터 배출된다. 진공은 튜브로부터 이동된 고체 물질들을 추출하기 위해 튜브 상에 제공된 측면 빈자리 및 그것으로부터 연결된 분리된 도관을 통해 리액터 튜브에 적용된다. 이것은 때때로 고체들 제거의 "공기 랜싱(lancing)" 또는 "유체 랜싱(lancing)" 방법으로 표시된다.
미국 특허 Nos. 5,228,484 및 6,182,716 는 미국 특허 No. 5,222,533에서 개시된 공기 랜싱 장치 및 방법에 관한 개선들을 포함한다. 미국 특허 Nos.5,228,484 및 6,182,716 각각은 그것들의 한개의 종단에 의해, 랜스들에 유연한 도관들을 부착하고, 그것이 회전하는 대로 그것 자체를 둘러싸는 유연한 도관들을 돌리는 회전하는 드럼에 다른 종단에 부착함에 의해 공기 랜스의 분배 및 회복의 기계화를 개시한다. 양 경우들에 있어서, 공기 랜스는 랜스에 부착된 도관을 펼침으로써 리액터 튜브의 상부 종단으로 삽입되고, 거기에 있는 고체 물질들을 해체 및 이동하기 위한 랜스의 말단의 종단에서 노즐을 통해 가압된 유체는 전달된다. 랜스 및 진공 자원에 유동적으로 연결된 분리된 도관은 고체들을 랜스 및 튜브들로부터 추출 및 운반한다. 미국 특허 No. 6,182,716의 명세서는 드럼의 회전을 제어하고 랜스의 위치를 정하는 것 및 속도이상 더 좋은 컨트롤을 제공하는 전기적 스위치들 및 밸브들의 정렬을 가르친다.
미국 특허 No. 6,360,786은 리액터 튜브들로부터 촉매를 제거하기 위한 멀리서 작동할 수 있는 장치를 제공하며, 리액터 튜브 내 그것의 말단의 종단에 공기 랜스를 가지고 있는 부착된 연장할 수 있고 신축 자재의 호스(hose)와 함께 드럼 및 릴(reel) 어셈블리는 대응되는 리액터 튜브의 윗부분 빈자리에 정렬되기 위한 맨웨이 및 리액터 베셀의 내부에 관통된다. 호스의 다른 종단 및 전원에 각각 연결된 진공 자원 및 가압된 유체 공급 및 드럼 및 릴 어셈블리에 연결된 작동 컨트롤을 포함하는 나머지 장치 및 컨트롤들은, 리액터 베셀의 외부로부터 드럼 및 릴 어셈블리의 원격 조작의 작동을 위한 상기 수단을 제공하기 위한 리액터 베셀 외부에 위치된다
불행히도, 위에서 모두 설명된 공기 랜싱 장치 및 방법들은 동일한 부족을 고민한다.-이들이 고체를 이동시키기 위해 제공할 수 있는 힘은 유체 흐름의 널리 퍼진 자원에 의해 제한되고 종종 이러한 충돌된 고체 물질들을 이동하기 충분하지 않기 때문에 이들은 충돌된 고체 물질들(다시 말해, 연결된, 박힌, 접착된, 부착된, 등등 상술한 대로)을 제거하기 위해 비효율적이다.
미국 특허 No. 6,723,171은 쉘-튜브 리액터의 리액터로부터 고체 물질을 추출하기 위한 공정 및 장치를 개시한다. 또한 이 장치는 리액터 튜브 내로 삽입되기 위한 한개의 종단에 부착된 팁을 가진 흡입 튜브를 가진다. 팁은 자르는 쐐기를 형성하기 위해 기울어질 수 있고, 무디거나 날카로운 돌출부를 가질 수 있는 안내 모서리를 가진다. 축방향의 힘은 물리적으로 박힌, 연결되거나 그렇지 않으면 충돌된 고체 물질들을 충돌 및 파괴하기 위한 팁에 적용되지만, 튜브 및 팁은 회전하지 않고 강하게 충돌된 고체 물질들의 이동하기 위해 종종 필요한 토션력을 제공할 수 없다. 흡입하는 튜브의 다른 종단은 튜브로부터 고체 물질을 유동 및 이동하기 위한 진공 공기 흐름을 제공하기 위한 배출 가스 흡입기에 연결된다. 중력 트랩(trap)과 같은 분리 장치는 공기 흐름으로부터 추출된 고체 물질들을 분리하기 위한 배출 가스 흡입기의 상류의 흡입하는 튜브에 부착된다. 미국 특허 No. 6,723,171은 리액터 튜브들은 촉매 및 불활성 물질들(다시 말해, 라슁 고리들)의 층들로 채워진 후, 하지만, 리액터의 온라인 작동, 라슁 고리들의 작은 일부는 리액터 튜브로부터 제거되기 전에, 거기에서 작동 전에 리액터 튜브 내의 어떤 불활성 층의 높이를 적용하는 공정을 더 개시한다. 따라서, 이 기술은 성공적으로 튜브들 안으로 새로운 고체들의 적재 또는 "재포장" 동안 및 작동 전에 각각의 고체 물질들의 층들의 체적(다시 말해, 상기 길이 또는 높이)을 조절한다. 미국 특허 No. 6,723,171에서 논의된 상기 라슁 고리들은 적재 후 하지만 리액터의 작동 전에 간단히 제거되기 때문에, 상기 라슁 고리들은 리액터 튜브 내의 강하게 박혀지거나 충돌되고, 그러므로, 이들은 아마 상대적으로 심각한 손상 없이, 이동 및 추출하기 쉽다.
미국 특허 공개 공보 No. 2004/0015013에 개시된 공정은 촉매들의 나머지 및 다른 고체들을 손대지 않고 그대로 두고 튜브 내에 위치를 남기는 촉매를 포함하는 리액터 튜브로부터 "흡입에 의해", 촉매의 단지 일부의 제거를 가르친다. 이러한 공정의 상세한 실시예는 알켄(alkene)의 증기 상태 부분 산화의 내용물에서 발생한 대로 설명되며, 이것은 수직으로 배향된 쉘-튜브 리액터 베셀를 수행한다. 이러한 공정은 위에서 설명된 단지 진공을 채택하고, 그러므로, 리액터 튜브 또는 고체 물질들 그 자체의 손상 없이 충돌된 고체 물질들을 이동 및 추출하기 위한 방법 또는 장치를 개시 또는 제안하지 않는 것에 장치 기술 아날로그를 사용한다.
이전의 순환에서, 리액터 튜브들 및 추출된 고체들에 대한 손상을 피하는 동안에 촉매 대체 시간을 최소화시키기 위한 산업에 의해 일정한 효과들이 있다. 추가적으로, 하나 이상의 고체 물질들의 대체 동안에 각 튜브의 각 상태로부터 끊임없이 정보를 얻는 것은 수행시 단순한 체계적인 트랙킹 절차들을 요구하는 중요한 도전이다. 복잡한 오퍼레이터의 연루와 함께 상당한 기간이 지난 후에 대체가 발생한다는 사실의 관점에서, 대체 수익으로써 튜브들의 상태를 트랙킹하고 전달하기 위한 단순하고 효과적인 방법이 필요하다.
본 발명은 리액터 튜브들에 대한 손상 없이, 그리고 추출된 고체 물질들의 적어도 일부가 재사용하기에 구조적으로 적합하게 잔존하기 위해 고체 물질들에 대한 최소한의 손상과 함께 쉘-튜브 리액터의 튜브들로부터 고체 물질들이 적어도 일부를 이동 및 추출하기 위한 장치 및 방법을 제공함에 의해 상술한 종래 기술의 결점을 연설한다. 본 발명은 대체 절차 수익대로 튜브들의 상기 상태를 트랙킹하기 위한 단순하고 효과적인 방법을 제공한다.
본 발명은 고체 물질들의 적어도 일부가 추출 및 이동 후에 재사용을 위해 구조적으로 적합하게 잔존하기 위하여, 쉘-튜브 리액터(shell and tube reactor)의 리액터 튜브로부터 고체 물질들을 추출 및 이동 동안에 고체 물질들의 적어도 일부에 대한 손상을 최소화시키는 방법을 제공한다. 본 발명의 방법은 팁(tip)을 가진 중공(hollow) 로드 및 대응되는 리액터 튜브를 축방향으로 정렬하는 단계, 및 팁이 대응되는 리액터 튜브의 노출된 종단에 근접하는 것과 같이 중공 로드를 위치시키는 단계, 그리고 그때 중공 로드를 회전하는 단계를 포함한다. 상기 회전하는 중공 로드의 팁이 고체 물질들의 적어도 일부에 물리적으로 접촉되고, 제어된 축방향의 힘을 회전하는 중공 로드에 적용하고 고체 물질들에 대하여 회전하는 중공 로드의 팁에 제어 가능하게 가압함에 의해, 고체 물질들의 적어도 일부가 이동되기 위해, 회전하는 중공 로드는 대응되는 리액터 튜브의 노출된 종단에 삽입된다. 고체 물질들의 적어도 일부가 추출 및 이동 후에 재사용하기에 구조적으로 적합하게 잔존시키기 위해 고체 물질들에 대한 손상을 최소화시키는 동안에, 상기 결합된 축방향의 힘 및 로드의 회전에 의해 제공된 토션(torsion)이 매우 단단하게 박혀 있거나 연결된 고체 물질들을 이동한다. 방법은 중공 로드를 관해 유동하는 유체의 흐름 내에서, 이동된 고체 물질들을 흡입함에 의해 상기 해당 리액터 튜브에서 이동된 고체 물질들의 적어도 일부를 추출하는 단계를 더 포함한다. 이동 동안에, 회전하고 축방향의 힘은 모니터링되고 고체 물질들의 적어도 일부에 대한 손상을 최소화시키도록 조절되고, 재사용하기 위해 그것의 구조적 적정함을 유지한다. 고체 물질들의 모두 또는 단지 일부는 이동되고 리액터 튜브들에서 추출된다.
구체적으로, 리액터 튜브들은 상호 간에 평행하게 배향되고 리액터 튜브들의 노출된 종단들은 규칙적이고 반복된 패턴을 형성하고, 상기 중공 로드는 복수 개의 중공 로드들을 포함하고, 복수 개의 중공 로드들은 상호 간에 평행하게 배향되고 노출된 종단들에 의해 형성된 규칙적이고 반복적인 패턴을 대응시키는 구성으로 정렬되며, 상기 위치를 정하는 단계는 a)상기 리액터 튜브들 중의 대응되는 하나의 노출된 종단 및 복수 개의 중공 로드들의 팁을 정렬시키는 단계를 더 포함하고, b)상기 복수 개의 중공 로드들 중의 적어도 하나를 다른 것들과 독립적으로 회전시키는 단계를 포함한다.
방법은 유동하는 유체의 흐름으로부터 고체 물질들의 적어도 일부를 분리하고, 상호 간에 고체 물질들의 상이한 형태들을 분리하고, 상호 간에 고체 물질들의 상이한 크기들을 분리하고, 상호 간에 상이한 조성물들을 가진 고체 물질들을 분리하는 것으로 이루어진 그룹으로부터 선택된 적어도 하나의 목표를 성취하기 위해 고체 물질들을 분리하는 단계를 더 포함한다.
방법은 적어도 하나의 단계는 오퍼레이터(operator)로 하여금 리액터 튜브들의 각각에 대해 다음에 어떠한 단계가 수행되는지를 결정할 수 있게 하기 위해서 각각의 리액터 튜브들에 대하여 방법의 적어도 한 단계가 수행된 이후에, 코드에 따라서, 리액터 튜브들의 각각의 노출된 종단 상에 인디케이터(indicator)들을 위치시키는 단계를 더 포함한다.
또한, 본 발명은 또한 쉘-튜브 리액터의 하나 이상의 리액터 튜브들로부터 고체 물질들의 추출 및 이동 동안에 고체 물질들에 대한 손상을 최소화하기 위한 장치를 제공하며, 이곳은 고체 물질들의 적어도 일부가 이동 및 추출 후에 재사용하기에 구조적으로 적합하고 리액터 튜브들의 각각은 튜브 시트에 연결된 노출된 종단을 가진 곳이다.장치는 적어도 일부가 장치의 작동 동안에 리액터 튜브들에 대하여 고정되도록 유지되기에 적절한 마운팅 어셈블리(mounting assembly) 및 상기 마운팅 어셈블리에 이동 가능하게 설치된 캐리어(carrier)를 포함한다. 중공 로드는 상기 캐리어에 연결되고 대응되는 리액터 튜브로 삽입하기 위한 크기 및 형상이다. 중공 로드는 고체 물질들의 적어도 일부를 접촉 및 이동하기 위한 팁, 및 대응되는 리액터 튜브로부터 이동된 고체 물질들의 적어도 일부를 운반하기 위한 축방향 루멘(lumen)을 가진다.장치는 상기 마운팅 어셈블리에 연결되고 전원 및 상기 캐리어에 연결된 트랜스미션(transmission) 어셈블리, 및 상기 캐리어에 연결되고 하나 이상의 중공 로드에 연결된 로테이터(rotator) 어셈블리를 더 포함한다. 상기 트랜스미션 어셈블리는 리액터 튜브들 중의 대응되는 하나의 노출된 종단에 근접하고 대응되는 리액터 튜브에 외측으로 근접하도록 중공 로드의 팁이 위치한 후퇴 위치 및 중공 로드가 대응되는 리액터 튜브로 삽입되는 삽입 위치 사이에서, 제어된 축방향의 힘을 상기 캐리어에 적용하기 위한 것이며, 중공 로드는 상기 후퇴 위치 및 삽입 위치 사이의 복수 개의 위치들 중 어느 하나로 움직일 수 있다. 상기 로테이터 어셈블리는 중공 로드를 맞물리게 하고 회전시키기 위한 것이며, 상기 캐리어가 그것의 삽입 위치에 있고 회전하는 중공 로드의 팁이 대응되는 리액터 튜브 내의 고체 물질들의 적어도 일부에 접촉할 때, 팁은 고체 물질들에 대한 손상을 최소화시키는 동시에 고체 물질들의 적어도 일부에 충격을 가해 이동하고, 고체 물질들의 적어도 일부는 추출 후 재사용을 위해 구조적으로 적합하도록 잔존한다. 상기 로테이터 어셈블리는 모터를 포함하고 있고, 축방향의 힘은 상기 모터에 의해 공급된다.
상기 장치는 유동하는 유체 흐름을 제공함에 의해 대응되는 리액터 튜브로부터 이동된 고체 물질들을 추출하기 위해서 중공 로드의 상기 축 루멘과 유체 연결된 흡입기를 더 포함하며, 이곳에서 이동된 고체 물질들의 적어도 일부가 리액터로부터 멀리 대응되는 리액터 튜브로부터 끌려가고 운반된다.
더욱이,장치는 유체 흐름으로부터 추출된 고체 물질들을 분리하고, 상호 간에 고체 물질들의 상이한 형태들을 분리, 상호 간에 고체 물질들의 상이한 크기들을 분리, 상호 간에 상이한 조성물들을 가진 고체 물질들을 분리, 및 그것들의 조합을 달성하기 위한 분리 장치를 또한 포함한다.
상기 리액터 튜브들이 수직으로 배향될 때,장치의 상기 캐리어는 상기 후퇴 위치및 삽입 위치 사이에서 수직으로 움직일 수 있다. 리액터 튜브들이 수평으로 배향될 때,장치의 상기 캐리어는 상기 후퇴 위치 및 삽입 위치 사이에서 수평으로 움직일 수 있다.
구체적으로, 리액터 튜브들은 상호 간에 평행하게 배향되고 리액터 튜브의 노출된 종단은 규칙적이고 반복적인 패턴을 형성하며, 중공 로드는 상호 간에 평행하게 배향되고 리액터 튜브들의 규칙적이고 반복된 패턴에 대응하도록 위치된 내에서 정렬되어 있는 복수 개의 중공 로드들을 포함한다. 이 실시예에서, 상기 로테이터 어셈블리는 복수 개의 로테이터 어셈블리들을 포함하고, 복수 개의 로테이터 어셈블리들의 각각은 대응되는 하나 이상의 중공 로드에 맞물려지고 회전한다.
본 발명은 또한 연속적으로 수행되는 적어도 두개의 단계들을 가진 진행중인 공정의 상태를 트래킹(tracking)하고 전달하기 위한 방법을 제공하며, 이것은 복수 개의 코드 부재들을 가진 코드를 제공하는 단계 및 진행중인 공정의 각각 단계에 코드 부재를 연결하는 단계를 포함한다. 방법은 복수 개의 인디케이터들을 제공하되, 복수 개의 인디케이터들의 각각은 코드 부재를 지니고, 습기에 저항하는 씰(seal)를 형성하기 위하여 대응되는 튜브의 종단과 함께 작동되도록 크기 및 형상을 가지는 단계, 및 d)튜브의 노출된 종단 상에서 가장 최근 완료된 단계및 연관된 상기 코드 부재를 지니는 인디케이터를 위치시킴으로써 어떠한 단계가 각 튜브에 대하여 가장 최근에 완료되었는가를 각 오퍼레이터들에게 연락하는 단계를 더 포함한다. 하나의 실시예에서, 복수 개의 코드 부재들은 색상들, 마킹들, 숫자들, 상징들, 및 이들의 조합들 구성된 그룹으로부터 선택된다. 더욱이, 상기 진행중인 공정은 리액터 튜브로부터 고체 물질들을 추출하고 이동하는 동안에 적어도 고체 물질들의 적어도 일부에 대한 손상을 최소화시키기 위해 본 발명의 상술한 방법을 포함한다.
본 발명의 더 완전한 이해는 이하에서 설명된 실시예와 동일한 참조 번호는 동일한 그림을 가리키는 첨부도면을 참조하되, 도 1a는 복수 개의 리액터 튜브들 및 방법 발명에 사용하기 위한 적합한 로드를 가진 리액터의 부분적으로 자른 정면도를 포함하는 본 발명의 처음 몇 단계의 방법에 의해 달성한 장치의 대응하는 배열의 개략적인 설명이다.
도 1b는 리액터 튜브 내의 고체 물질들의 적어도 일부에 물리적으로 접촉하는 회전시키는 중공 로드의 팁을 보여주는 도 1a의 장치의 일부(W)의 확대된 개략적인 정면도이다.
도 1c는 본 발명의 방법의 이전 단계가 작동하는 동안 장치들의 구성을 보여주는 도 1b의 장치의 다른 정면도이다.
도 2는 위에서 도시된 최초의 튜브시트 및 리액터 튜브의 노출된 종단에 의해 형성된 규칙적이고 반복적이 패턴(P)을 보여주는 리액터의 개략적인 평면도이다.
도 3은리액터 튜브들의 노출된 종단들이 규칙적이고 반복된 패턴으로 형성되었을 때 적절한 복수 개의 리액터 튜브들에서 고체들을 추출하고 이동하기 위한 본 발명의 방법의 대체하는 실시예의 최초의 몇 단계에 의해 달성되는 장치의 대응하는 배열에서 보여주고 도 2에서 도시된 리액터의 일부의 개략적인 횡단면도이고 A-A선에 따라 화살표 방향으로 본다.
도 4는 추출된 고체 물질들을 운반, 분리 및 수집하는 것을 포함하는 이전의 본 발명의 방법의 실시예의 개략적인 도식이다.
도 5는 측면도에 의해 도시된 수평으로 배향된 쉘-튜브 리액터에 의해 적용되는 본 발명의 방법의 다른 실시예를 수행하는 동안 장치의 대응하는 배열의 개략적인 설명이다.
도 6은 복수의 반응 존을 형성하기 위해 정렬된 복수의 고체 물질들을 포함하는 리액터 튜브들로부터 모든 고체 물질들 이하의 이동를 위한 본 발명의 방법의 실시예를 수행하는 동안 장치의 배열의 부분적으로 자른 확대된 개략도이다.
도 7은 부분 횡단면에 도시되고 이동 및 추출되기 위한 고체 물질들을 포함하는 리액터와 함께 사용하는 본 발명에 따른 장치의 개략적인 정면도이다.
도 7a-7f는 다양한 가능성이 있는 적합한 형태의 예들 및 장치들의 중공 로드들의 팁을 위한 구조를 보여주는 원근투시도이다.
도 8은 장치 및 도 7의 리액터의 개략적인 좌측면도이고 , 같은 것의 우측면은 도 8에서 제공된 것의 반사도이다.
도 9는 후퇴 위치 내의 캐리어 및 장치의 중공 로드들을 보여주는 장치 및 도 7의 리액터의 개략적인 우측면도이다.
도 10은 장치의 개략적인 정면도이고, 캐리어 및 확장된 위치 내에서 장치의 중공 로드들을 보여주는 도 7의 리액터이다.
도 11은 본 발명의 장치의 더 자세한 실시예의 정면의 원근 투시도이다.
도 12는 도 11의 장치의 측면 원근 투시도이다.
도 13은 도 11-12의 장치에서 사용된 로테이터 어셈블리의 형태의 좌측면도이다.
도 14는 도 13의 로테이터 어셈블리의 정면도이고, 도 13의 좌측면의 실시예의 좌우대칭상인 우측면도이다.
도 15는 B-B선을 따라고 화살표 방향에 직면한 도 14의 로테이터의 우측 단면도이다.
본 발명의 방법 및 장치는 쉘-튜브 리액터들의 리액터 튜브들 및 같은 관 형상 부재들로부터 고체 물질들의 적어도 일부를 이동 및 추출하는 동안에, 고체 물질들의 손상을 최소화하여, 추출된 고체 물질들의 적어도 일부가 재사용하기에 구조적으로 적합하게 잔존하도록 한다. 또한, 본 발명은 리액터 튜브들로부터 고체 물질들의 적어도 일부를 이동, 제거 및 대체시키는 동안, 각 튜브의 상태를 모니터링 및 전달(communicating)하는 단계를 용이하게 하는 방법을 제공한다.
다음의 정의들은 본 발명의 설명을 용이하게 하기 위해 제공되며 이하에서 사용되는 용어를 명백하게 설명한다.
여기에서 사용된 것으로서, "C2 내지 C5 알칸(alkane)"의 용어는 예를 들면, 에탄, 프로판, 부탄 및 펜탄과 같은, 알칸(alkane) 분자당 2 내지 5의 탄소 원자들를 가진, 직쇄 또는 측쇄 알칸(alkane)을 의미한다. 예를 들면, 에탄, 프로판, 부탄 및 펜탄이 있다. "C2 내지 C5 알켄(alkene)"의 용어는 예를 들면, 에탄, 프로판, 부탄 및 펜탄등과 같은, 알켄(alkene) 분자당 2 내지 5의 탄소 원자를 가진, 직쇄 또는 측쇄 알켄(alkene)을 의미한다. 여기에서 사용된 대로, "C2 내지 C5 알켄(alkene) 및 그것의 대응되는 C2 내지 C5 알칸(alkane)의 혼합"의 용어는 프로판 및 프로펜의 혼합 또는 n-부탄 및 n-부틴의 혼합과 같이, 제한 없이, 상술한 알칸(alkane)들 및 알켄(alkene)들의 모두를 포함한다.
"불활성" 물질은 특정 반응에 참여하지 않고, 특정 반응에 의해 영향을 받지 않고, 및/또는 특정 반응에 대해 비활성인 물질이다. 예를 들어, 프로판(C3H8)및 니트로젠(nitrogen)은, 2단계 기상 촉매 산화 공정(이것은 이하에서 더 상세하게 설명한다)에 의해 프로필렌으로부터 (메트)아크롤레인 및/또는 (메트)아크릴산과 같이, 불포화 알데히드 및 산들을 생성하는 반응 내에서 불활성으로 각각 간주된다.
"(메트(meth))아크릴산"의 용어는 아크릴산 및 메트(meth)아크릴산 모두를 포함한다. "아크릴산"의 용어는 (메트)아크릴산 및 관련된/유사한 화합물들을 포함한다. "(메트(meth))아크로니트릴"의 용어는 아크릴로니트릴 및 메트(meth)아크릴로니트릴을 포함하고 그 반대도 또한 사실이다. "(메트(meth))스티렌"의 용어는 스티렌 및 메트(meth)스티렌 모두를 포함하고 그 반대도 사실이다.
"반응 존(zone)"의 용어는 여기에서 영역 또는 체적을 의미하기 위해서 사용되고, 일반적으로 리액터 내에 위치되며, 여기에서는 특정한 반응(알칸(alkane)의 탈수소화 또는 아크릴산을 형성하기 위한 아크롤레인의 부분 산화와 같은 반응)이 발생되고 리액터는 종종 전자의 반응에 유리한 조건들(온도, 압력 등)상황 아래에서 작동된다.
"서브-존(sub-zone)들"의 용어는 같은 반응 존 내의 두개 이상의 영역을 나타내고, 이곳에서 동일한 반응물들이 동일거나 유사한 생성물들로 전환되는, 서브-존들은 이렇지 않았다면 상호 간에 다소 상이하다.서브-존들은, 예를 들어, 후술하는 방법들에서 제한 없이 상이할 수 있다. 공정 효율 및 생산성을 향상시키기 위해 당업자에 의해 당업계에서 실행되고 알려진 바와 같이, 동일한 반응물들로부터 동일한 생성물들을 생성하기 위하여 동일하거나 유사한 반응 메커니즘들에 촉매 작용을 하는 상이한 촉매 조성물들을 포함하나, 이들은 동일한 촉매 조성물들의 상이한 농도들을 포함하거나, 이들은 상이한 온도들 또는 압력들에서 작동되거나, 영역들은 물리적으로 (예를 들어, 불활성 고체 물질들을 포함하는 층에 의해 분리된) 분리 영역들을 포함할 수 있거나, 또는 이들 차이점들의 조합들이다. 예를 들어, 상이한 촉매 농도들은 촉매를 공급 또는 캐리어 기질과 결합함에 의하거나, 튜브들 내에 적재하기 전에, 촉매 물질과 결합될 수도 안될 수도 있는, 그 자체가 촉매로 활성적일 수도 아닐 수도 있는 지지체 또는 캐리어 물질들과 원하는 비율로 촉매를 단순히 물리적으로 혼합함에 의해 얻어질 수 있는 것이 주목된다.
"반응 스테이지(stage)"는 하나 이상의 반응 존들을 포함하는 영역이고, 여기서는 대응되는 알켄(alkene)을 생성하기 위한 알칸(alkane)의 탈수소화와 같은 특정한 반응이 반응스테이지의 각각의 모든 활성 반응 존 및 서브-존에서 발생하여 동일한 반응물들을 동일하거나 유사한 생성물들로 변환시킨다. 더욱이, 두개 이상의 상이한 반응 스테이지들이 연속적 또는 다른 정렬 내에서 함께 작동되는 곳에서는 이들은 총괄적으로 단일의 전체적인 "멀티 스테이지"반응 공정을 형성할 수도 있다. 예를 들어, 아크롤레인을 형성하기 위한 프로필렌의 부분적인 산화(제 1 반응)는 하나 이상의 반응 존들을 포함하는 제 1 반응 스테이지에서 수행될 수 있고, 상이한, 아크릴산을 형성하기 위한 아크롤레인의 부분적인 산화(상이한 제 2 반응)는 또한 하나 이상의 반응 존들을 포함하는 제 2 반응 스테이지에서 수행될 수도 있다. 총괄적으로, 제 1 및 제 2 반응 스테이지들은 프로필렌의 아크릴산으로의 부분적인 산화를 위한 멀티스테이지 반응 공정으로서 표시된다. 추가 예로써, 세개의 반응 스테이지들을 가지고 최초 원료물질로서 프로판을 사용하는 멀티스테이지 반응 공정은 다음과 같이 정렬될 수도 있다: 먼저 프로판이 프로펜으로 전환(제 1 반응)되는, 하나 이상의 반응 존들을 포함하는 제 1 반응 스테이지, 이어지는 프로펜이 아크롤레인으로 변환(제 2 반응)되는, 하나 이상의 반응 존들을 포함하는 제 2 반응 스테이지, 및 이어지는 제 2 반응 스테이지로부터의 아크롤레인이 아크릴산으로 변환되는, 하나 이상의 반응 존들을 포함하는 제 3 반응 스테이지.
"반응 존" 및 "반응 스테이지"의 용어들은 동의어가 아니다. 동일한 반응물들로부터의 동일하거나 유사한 생성물을 생성하지만, 위에서 설명된 다른 방법들에 있어서 상이한 하나 이상의 반응 존들은 단일의 반응 스테이지 내에 위치될 수도 있고, 이에 따라 총괄적으로 단일의 반응 스테이지로써 표시될 수도 있다. 그러나, 단일 반응 존이 이러한 스테이지에서 복수 개의 존들 중에 단지 하나일 수 있기 때문에 단일 반응 존은 특정 반응과 동일한 공간에 걸칠 수 있지만 필수적인 것은 아니라는 것이 명백하다. 따라서, 반응 스테이지는 하나 이상의 반응 존들(및 서브-존들)을 포함할 수도 있고, 반응 존은 단일의 반응 스테이지를 형성할 수도 있지만, 필수적이진 않으며, 반응 존은 결코 하나 이상의 반응 스테이지를 포함하지 않을 것이다.
"제 1 반응 스테이지" (또는 "제 1 스테이지")는 리액터 내의 영역이고, 여기서는 다단계 기상 촉매 산화 반응의 제 1 단계가 발생한다. 예를 들어, 프로필렌의 아크릴산으로의 2-단계 기상 촉매 산화에서, 프로필렌의 아크릴산으로의 산화는 일반적으로 제 1 반응 스테이지 내에서 주로 발생한다.
"제 2 반응 스테이지" (또는 "제 2 스테이지")는 리액터 내의 영역이고, 여기서는 다단계 기상 촉매 산화 반응의 제 2 단계가 발생한다. 예를 들어, 프로필렌의 아크릴산으로의 2-단계 기상 촉매 산화 반응에서는 일반적으로 아크롤레인의 아크릴산으로의 산화가 제 2 반응 스테이지 내에서 주로 발생한다.
예를 들어, 프로판의 아크릴산으로의 변환을 위한 3-단계 반응 공정 내에서, 프로판이 제 1 스테이지 내에서 프로펜으로 변환되고, 프로펜이 제 2 스테이지 내에서 아크롤레인으로 변환되며, 아크롤레인은 제 3 스테이지 내에서 아크릴산으로 변환되는 것과 같은,"제 3 반응 스테이지"를 가지는 것이 물론 가능하다. 설명된 바와 같이, 각 반응 스테이지는 하나 이상의 반응 존들을 가질 수 있다.
"불활성 스테이지"는 여기에서 하나 이상의 불활성 고체 물질들을 포함하는 반응 스테이지를 의미하기 위하여 사용되며, 불활성 스테이지 내에서는 감지될 수 있는 반응은 발생되지 않는다. 불활성 스테이지들은 다음을 포함하지만 이에 한정되지 않는 어떤 많은 기능들 및 이익들을 수행할 수 있다: 원래의 반응 스테이지 또는 존으로부터 이동하는 경향이 있는 물질들을 물리적으로 캡쳐(capture) 및 보유하기 위하여 리액터 내에서 불활성 영역을 냉각, 가열, 버퍼링 및 형성.
"패킹 스케줄(packing schedule)"은, 이 용어는 여기에서 사용된 대로, 반응 시스템의 각 존에서의 촉매의 상대적인 양 및 형태(예를 들어, 존의 특정 혼합 내에서 퍼센티지 대 희석) 뿐만 아니라, 촉매의 반응 존들 및 불활성 물질의 존들(예를 들어, 인터스테이지 또는 예열 존)의 수 및 길이의 상세한 설명이다. 패킹 스케줄은 다른 것들 중에서 이러한 각 반응 존의 상대적인 활동(activity)들 뿐만 아니라, 특정한 리액터 내에서의 반응 존들의 수 및 체적을 결정한다.
"단일의 리액터 쉘" 리액터("SRS"리액터)는 그 안에서 단일의 리액터 베셀(vessel)이, 일반적으로 천공된 분할 플레이트에 의해 분리되는, 위에서 정의된 제 1 단계 및 제 2 단계와 같은 적어도 두개의 반응 스테이지들을 포함하는 리액터이다.
"텐덤(tandem) 반응" 시스템은 하나 이상의 리액터 베셀을 채택한 반응 시스템이다. 예를 들어, 제한이 없지만, 텐덤 반응 시스템은 연속되어 연결된 두개의 베셀들을 포함할 수 있고, 하나는 제 1 스테이지를 포함하고, 다른 하나는 제 2 스테이지를 포함한다. 더 상세하게는, 2-단계 기상 촉매 산화를 수행하도록 의도된 텐덤 리액터 시스템은 제 1 반응 스테이지를 포함하는 제 1 반응 베셀 및 제 1 반응 베셀의 하류에서 이와 연속된 제 2 반응 스테이지를 포함하는 제 2 리액터 베셀을 가질 수 있다. 다른 실시예들에서, 텐덤 리액터 시스템의 각 리액터는 하나 이상의 반응 스테이지, 하나 이상의 활성 반응 존을 포함할 수 있고, 활성 촉매가 존재하지 않는 불활성 스테이지들을 또한 포함할 수도 있다. 더욱이, 텐덤 반응 시스템들은 예를 들어, 열교환기, 압축기 또는 펌프와 같은, 리액터 베셀들의 중간에 위치한 추가적인 공정 장치의 설치 및 사용에 용이하게 적용된다.
"촉매 서비스 수명" (또는 단순히 "서비스 수명") 용어는 여기에서 사용된 대로, 주어진 촉매가 공정 내에서 대체가 필요하기 전까지 경제적으로 사용될 수 있는 시간의 길이를 나타낸다. 이러한 평가는, 당업자에게 익숙한 다른 시장 요소들뿐 아니라, 촉매의 비용, 요구되는 최소 생산물 생산량, 생산물 수요를 포함하는 다양한 요소들에 기초하지만, 이에 한정되는 것은 아니다. 상업적인 촉매 공급자는, 촉매가 사용될 것으로 예측되는 반응 형태 및 반응 조건들에 기초하여 계산된 특정한 촉매에 대한 예측되는 촉매 서비스 수명을 종종 제공할 것이다.
"타임 온 스트림(time on stream)" ("TOS") 용어는 촉매가 경험한 서비스 작동 시간들의 수를 의미한다. 촉매의 TOS는 시작, 정상 작동들, 셧-다운, 퍼징(purging), 재생을 포함하는, 작동 서비스에서 촉매가 소비된 총 누적 시간의 측정이고, 또한, 촉매가 실제로 반응에 촉매 작용을 미치지 않은 주기들을 포함할 수도 있다.
요소들(elements)의 원자들은 여기에서 원자번호, 원자이름, IUPAC 심볼, 요소들 그룹 식별 및/또는 심볼의 주기율표, 일반 그룹 이름, 그룹 번호, 그룹 로마 숫자 심볼, 일반 이름 및 당업자에게 알려진 된 것으로 알려진 동등하거나 동일한 의미의 표현들에 의해 나타내진다.
범위들의 종점들은 명확한 것으로 고려되고, 당업자의 지식 내에서 본 발명과 관련된 각 종점과 미세하게 상이한 것들을 포함하지만 이에 한정되지는 않는, 종점들의 다른 허용 오차값 내에 들어가는 것으로 인식된다(즉, 종점들은 각각의 종점에 "약" 또는 "밀접한" 또는 "가까운" 값들에 들어가는 것으로 해석된다). 여기에서 열거된 범위 및 비율 경계들은 결합 가능하다. 예를 들어, 만일 1-20 및 5-15의 범위들이 특정한 파라미터에 대하여 기재된다면, 1-5, 1-15, 5-20, 또는 15-20의 범위들이 또한 그것에 의해 예상되며 포함되는 것으로 이해된다.
본 발명의 방법 및 장치의 예시적인 실시예들은 장치의 일반적인 실시예 및장치의 더 특정한 실시예 뿐 아니라, 방법의 일반적인 실시예 및 더 특정한 환경 내에서 적용된 더 특정한 실시예를 포함하는 것으로 지금 설명될 것이다.
비록 본 발명의 더 특정한 실시예들이 적어도 두 개의 촉매 조성물들을 포함하고, C2-C5 알켄의 두 개의 스테이지 촉매 산화를 위해 적절한 쉘-튜브 리액터의 튜브들로부터 고체 물질들의 추출 및 대체에 대하여 설명될 것이지만, 본 발명은 이러한 특정한 반응 공정 또는 장치에 의해 제한되는 것으로 의도되지 않는다. 반대로, 본 발명의 방법 및 장치는 당업자에 의해, 리액터가 C2- C5 알켄의 촉매 산화 외의 반응들을 수행하기 위하여 사용되는 리액터들을 포함하는, 쉘-튜브 리액터들의 다른 구성들에 성공적으로 적용될 수 있는 것으로 고려된다. 더욱이, 본 발명은 다음의 상세한 설명 및 관련 기술들에서 일반적으로 이용 가능한 지식에 기초하여, 관형 부재들로부터 고체들을 이동 및 추출하는 요구가 발생되는 다양한 다른 반응 공정들 및 장치에 의해 채택되고 적용될 수 있다.
하나의 예시적인 단계들인, 관 형상의 부재들로부터 고체 물질들을 이동 및 추출하기 위한, 본 발명의 방법의 일반적인 실시예가 도 1a-1C를 참조하여 이제 상세하게 설명될 것이다. 비록 진보한 방법의 하나 이상의 단계들이 동시에 또는 부분적으로 겹치는 기간 동안(이것은 실제로 수행되기에 가장 가능성이 높다)에 수행될 수 있지만, 다음의 설명은 다른 단계들에 독립적으로 각 단계의 전달 및 이해를 용이하게 하기 위하여 단계들을 연속적으로 기술한다.
도 1a는 본 발명의 방법의 첫번째 몇 단계들에 의해 달성되는 장치의 관련된 배열의 개략적인 측면도를 제공한다. 더욱 상세하게는, 도 1a는, 이하에서 더 상세하게 설명될, 중공 로드뿐 아니라, 본 발명의 방법이 적용될 수 있는 일반적인 쉘-튜브 리액터(10)의 개략적인 절단 측면도를 제공한다. 리액터(10)는, 도 1a에 도시된 복수 개의 리액터 튜브들 (14a, 14b, 14c)과 같은, 복수 개의 관 형상의 부재들을 둘러싸는 쉘(12)을 가진다. 리액터 튜브들(14a, 14b, 14c)은 상호 간에 평행하게 배향되고, 그 안에 위치된 고체 물질들(16, 18)을 가진다. 도시된 바와 같이, 리액터(10)는 리액터 튜브들(14a, 14b, 14c)의 각각의 종단이 부착된 제 1 천공 튜브 시트(20)를 가진다. 리액터 튜브들(14a, 14b, 14c)의 각각의 반대편 종단은 제 2 천공 튜브 시트(22)에 부착된다.
리액터(10)는 도 1a에 수직으로 위치되도록 도시되고, 따라서, 리액터 튜브들(14a, 14b, 14c) 또한 수직을 배향된다. 물론, 리액터(10)는 수평하게 또는 수평한 평면에 대하여 각도를 가지는 것과 같이, 어떤 다른 원하는 배향 내에서 위치될 수 있다(예를 들어 도 5 참조).
도 1a의 형상에 도시된 바와 같이, 리액터(10)의 작동 동안에, 제거 가능한 플랜지된 캡, 또는 "리액터 헤드"(24)는 제 1 튜브 시트(20)에 근접한 리액터(10)의 주변에 밀봉적으로 고정되어, 반응물들(미도시) 및 다른 유체들이 리액터 튜브들(14a, 14b, 14c)을 통해 유동하도록 리액터 튜브들(14a, 14b, 14c)과 유체 연결되는 제 1 튜브측 챔버(26)를 형성한다. 리액터 튜브들(14a, 14b, 14c)로부터 고체 물질들(16, 18)을 추출하도록 요구될 때, 리액터(10)는 셧-다운되고 리액터 헤드 (24)는 밀봉되지 않고 제거되어 제 1 튜브 시트(20)에 대한 접근을 제공하고 리액터 튜브들(14a, 14b, 14c)의 종단들(30a, 30b, 30c)을 노출시킨다. 대규모 상업적 작동되는 리액터의 리액터 헤드(24)의 제거는 일반적으로 크레인 또는 다른 거대한 장치를 요구한다. 리액터 헤드(24)가 리액터(10)를 은폐(shielding)하지 않는 동안에, 바람 및 기후에 대한 노출로부터의 손상으로부터 리액터(10) 및 다른 오퍼레이터들을 보호하기 위하여, 리액터(10) 위에 임시의 커버 또는 하우징(미도시)을 위치시킴에 의해 리액터(10)(예를 들어, 리액터 튜브들(14a, 14b, 14c)의 적어도 제 1 튜브 시트(20) 및 노출된 종단들(30a, 30b, 30c)를 덮거나 은폐시키는 것이 추천된다.
제 1 튜브측 챔버(26) 이외에, 리액터는 또한 쉘(12) 및 제 2 천공 튜브 시트(22) 사이에 형성된 제 2 튜브측 챔버(28)도 가진다. 제 2 튜브측 챔버(28)는 또한 리액터 튜브들(14a, 14b, 14c)과 유체 연결되어 반응물들(미도시) 및 다른 유체들이 이들을 통해 유동하도록 한다. 리액터 튜브(10)의 작동 동안에 하나 이상의 반응물들(미도시)이 리액터 튜브들(14a, 14b, 14c)을 통해 어느 한쪽 방향으로 유동하여, 그 안에서 하나 이상의 생성물들(미도시)로 변환될 수 있다. 예를 들어, 리액터(10)가 수직으로 배향될 때, 도 1a-1c에서처럼, 공정 유체들은 "다운플로우(downflow)" 공정 구성 또는"업플로우(upflow)" 공정 구성을 나타낼 수 있다. "다운플로우" 공정 구성은 반응물들이 위에서 아래로 제 1 튜브측 챔버(26), 리액터 튜브들(14a, 14b, 14c)을 통과하고, 이어서 제 2 튜브측 챔버(28)를 통과하여 아래쪽(화살표(DF) 방향)으로 유동하는 것이다. 대안적으로 "업플로우" 공정 구성은 반응물들이 위쪽으로 유동(화살표(UF) 방향), 즉 아래에서 위로, 처음에는 제 2 튜브측 챔버(28)를 통과하고, 이어서 리액터 튜브들(14a, 14b, 14c)을 통과하고, 최종적으로 제 1 튜브측 챔버(26)를 통과할 때 발생한다. 본 발명의 방법은 어느 한쪽의 구성에 적용될 수 있고, 이동 및 추출될 고체 물질들이 리액터 튜브들(14a, 14b, 14c)의 노출된 종단들(30a, 30b, 30c)에 근접하게 위치된 때, 및 노출된 종단들(30a, 30b, 30c)에 근접한 고체 물질들의 단지 일부를 제거하기를 원할 때 특히 유리하다.
본 발명의 방법의 첫번째 몇 단계들에 의해 달성된 장치의 관련된 구성은 도 1a에 도시된다. 상세하게는, 제 1 단계는 중공 로드(32) 및 대응되는 리액터 튜브들(14a, 14b, 14c)을 축방향으로 정렬시키는 단계 및 중공 로드의 팁(34)이, 대응되는 리액터 튜브(14a)의 노출된 종단(30a)에 근접하도록 중공 로드(32)를 위치시키는 단계를 포함한다. 다음으로, 중공 로드(32)가 회전되고(화살표(R)에 의해 도시된 방향), 이어서 회전하는 동안, 그것은 대응되는 리액터 튜브(14a)의 노출된 종단(30a)으로 축방향(화살표(S)에 의해 도시된 방향)으로 삽입된다. 윈도우(W)에 의해 표시된 도 1a의 부분은 도 1b에서 확대되어 중공 로드의 팁(34)이, 대응되는 리액터 튜브(14a) 내에서 고체 물질들(16)의 적어도 일부와 물리적으로 접촉되도록 회전하는 중공 로드(32)가 삽입되는 것을 도시한다.
도 1b에서처럼 동일한 장치들이 도 1c에 개략적으로 도시되어 본 발명의 방법의 추가적인 단계들의 수행 동안의 장치 배열의 개략적인 측면도를 제공한다. 대응되는 리액터 튜브(14a) 안으로 회전하는 중공 로드(32)를 삽입한 후, 고체 물질의 적어도 일부(16, 18)는 다음과 같이 이동 및 추출된다. 고체 물질들의 적어도 일부(16, 18)는 제어된 축방향의 힘(화살표(S) 방향)을 회전하는 중공 로드(32)에 적용하고, 리액터 튜브(14a) 내에서 처음으로 만나는 고체 물질들(16)에 대하여 팁(34)을 제어가능하게 가압함에 의해 이동된다. 고체 물질(16)의 개개의 입자들이 이동됨에 따라, 화살표(S) 방향으로의 축방향 힘의 계속된 제어된 적용은 고체 물질(16)을 더 많이 이동시키기 위하여, 회전하는 중공 로드(32)를 대응되는 리액터 튜브(14a) 안으로 더 깊이 점차적으로 민다. 도 1c에 도시된 것처럼, 최상의 고체 물질들(16)은 다음 단계를 위해 충분히 느슨해져서 이동되며, 다음 단계는 이동된 고체 물질들(16)을 유동하는 유체 흐름(화살표(F)로써 개략적으로 도시)내에서 회전하는 중공 로드(32)를 통해 흡입함에 의해, 대응되는 리액터 튜브(14a)로부터 이동된 고체 물질(16)의 적어도 일부를 추출한다. 축방향의 힘(S)은 고체 물질들(16) 및 리액터 튜브(14a)에 대한 손상을 최소화하기 위하여 제어된 방법으로 적용된다. 예를 들어, 이동하는 단계 동안, 중공 로드(32)의 회전 및 축방향의 힘(S)의 적용은 모니터링 및 조절되어 고체 물질들의 적어도 일부에 대한 손상을 최소화하고 재사용을 위한 구조적 적합성을 확보할 수 있다. 본 발명에 따른, 로드(32)의 회전(R)에 의해 제공된 토크와 함께하는, 축방향의 힘(S)의 적용은, 축방향의 힘만을 적용하거나, 힘이 에어 랜싱 장치 및 방법에 의해 제공되는 방법 및 장치보다, 이동하는 과밀한 고체 물질들에 상당히 더 효과적이고 효율적이다. 추가적으로, 작동 동안에, 로드(32)의 축방향 운동뿐 아니라, 토크를 생성하는 회전 운동을 제어하고 변형하는 것은 리액터 튜브(14)에 대한 손상을 방지하는 것을 유리하게 한다. 회전하는 중공 로드 및 리액터 튜브의 어떠한 조합에 대하여 허용된 최대 전단 강도를 시험적으로 결정하는 것을 당업자의 능력 범위 내이고, 이에 따라 튜브들에 대한 이러한 손상을 방지하기 위하여 최대 작동 기준을 제공한다.
관 형상의 부재들로부터 고체들을 제거하기 위한 종래의 방법들 및 장치들의 다른 단점은, 그렇지 않았다면 특히 단단히 웨징된(wedged) 고체들을 이동시키는 것을 도왔을 중력을 보충하기 위하여 적용되는 다른 어떠한 힘없이 랜스들 또는 로드들에 축방향의 힘을 적용하기 위하여 단지 중력만이 채택된다는 사실에 관한 것이다. 본 발명의 방법에 있어서, 축방향의 힘(S)은 비중력 힘(non-gravitational force), 즉 회전하는 중공 로드(32) 상에 가해질 수 있는 어떠한 축방향의 중력들 외의 힘을 포함하여, 로드(32)에 적용된 전체적인 축방향의 힘(S)이 제어될 수 있고 표준 중력보다 더 클 수 있도록 한다. 추가적으로, 로드(32)의 축방향 운동은 모니터링되고 제어 가능하여, 매우 큰 것으로 간주된 축방향의 힘을 중력이 가할 때, 비중력 힘은 중력의 방향과 반대인 축방향으로 방향을 가질 수 있도록 되고, 로드(32)에 전달되고 리액터 튜브(14a) 내의 조밀한 고체 물질들에 적용된 전체적인 축방향의 힘(S)은 중력보다 작게 된다. 중력보다 작은 힘이 고체 물질을 이동시키기에 충분할 때, 이것이 리액터 튜브(14a) 및 고체 물질들에 대한 손상을 방지할 것이다. 비중력 힘은 당업자에 의해 고안될 수 있는 어떠한 수단, 예를 들어, 이에 한정되는 것은 아니지만, 기계적인 드라이브 또는 트랜스미션 장치에 의해 제공될 수 있고, 또는 오퍼레이터에 의해 수동적으로 제공될 수 있다. 리액터 베셀이 수평으로 배향되는 곳(예를 들어, 도 5)에서, 중력은 로드(32)의 축방향 운동(도 5의 "132")에 무시할 수 있는 축방향의 힘을 제공할 것이고, 이에 따라, 비중력 힘의 적용이 요구될 것이다.
당업자에게 자명할 것이지만, 일단 본 진보적인 방법이, 위에서 열거된 단계들을 수행함에 의해 개시되면, 많은 단계들이 오퍼레이터가 충분한 고체 물질들이튜브로부터 제거되었다고 결정할 때까지 연속적으로 동시에 수행될 수 있을 것이다. 예를 들어, 제한은 없으며, (1) 중공 로드(32)를 회전시키는 단계, (2) 제어된 축방향 힘(S)을 적용함에 의해 고체 물질들의 적어도 일부를 이동시키는 단계, 그리고 (3) 이동된 고체 물질들을 흡입함에 의해 튜브(14a)로부터 이동된 고체 물질들(16)의 적어도 일부를 추출하는 단계는, 모든 고체 물질들(16, 18)이 제거될 때까지, 또는 고체 물질들(6)의 일부가 오퍼레이터에 의한 요구에 따라 제거될 때까지 연속적으로 동시에 수행될 수 있다.
이제 도 2 및 도 3을 참조하여, 복수 개의 리액터 튜브들로부터 동시에 고체 물질들을 이동시키고 추출하기에 유용한, 본 발명의 방법의 다른 실시예가 설명될 것이다. 도 2의 리액터(10)의 개략적인 평면도에 의해 도시되는 바와 같이, 리액터 튜브들(14a, 14b, 14c, 14d, 14e)의 노출된 종단들(30a, 30b, 30c, 30d, 30e)이 규칙적이고 반복된 패턴(윈도우(P)에 표시)을 형성하도록 제 1 튜브 시트(20) 및 리액터 튜브들(14a, 14b, 14c, 14d, 14e)이 정렬될 수 있다. 본 실시예의 첫번째 몇 단계들은 도 3에 도시되며, A-A선을 따라 절취되어 화살표의 방향으로 보이는 도 2에 도시된 리액터(10)의 일부의 개략적인 단면도를 제공한다.
도 3에서, 리액터 튜브들(14a, 14b, 14c, 14d, 14e)의 노출된 종단들(30a, 30b, 30c, 30d, 30e)에 의해 형성된 규칙적이고 반복적인 패턴(P)에 대응시키는 배열 내에서, 복수 개의 중공 로드들(32a, 32b, 32c, 32d, 32e)은 상호 간에 평행하게 배열된다. 본 방법의 본 실시예에서, 중공 로드들(32a, 32b, 32c, 32d, 32e)의 각각의 팁(34a, 34b, 34c, 34d, 34e)은 리액터 튜브들(14a, 14b, 14c, 14d, 14e) 중의 대응되는 하나의 노출된 종단(30a, 30b, 30c, 30d, 30e)에 각각 정렬된다. 정렬 후에, 복수 개의 중공 로드들(32a, 32b, 32c, 32d, 32e) 중의 적어도 하나는 다른 것들에 독립적으로 회전된다. 예를 들어, 각 로드(14a, 14b, 14c, 14d, 14e)는 독립적으로 회전 가능할 수도 있어서 나머지 네 개(32b, 32c,32d, 32e)(또는, 세 개 로드들(32b, 32d, 32e))가 회전하지 않거나 상이한 비율로 회전하는 동안에 한번에 하나의 로드(32a)(또는 그 보다 많이, 예를 들어 로드들(32a 및 32c))을 회전시키는 것이 가능하도록 한다. 이하에서 더 상세하게 설명될 바에 따라, 상호 간에 대하여 독립적으로 중공 로드들(32a, 32b, 32c, 32d, 32e)을 회전시키는 능력은 이들의 각각이 대응되는 리액터 튜브들(14a, 14b, 14c, 14d, 14e)의 각각에서 마주치는 조건들을 독립적으로 조절 및 적용할 수 있도록 한다.
하나 이상이 회전할 수도 있는 중공 로드들(32a, 32b, 32c, 32d, 32e)의 각각은, 이어서 화살표(S)의 방향으로 축방향의 힘을 적용함에 의해 리액터 튜브들(14a, 14b, 14c, 14d, 14e) 중의 대응되는 하나에 각각 삽입된다. 축방향의 힘(S)은 각 로드(32a, 32b, 32c, 32d, 32e)에 독립적으로 적용될 수도 있어서, 각 로드(32a, 32b, 32c, 32d, 32e)는 다른 것들에 독립적으로 그것의 대응되는 리액터 튜브(14a, 14b, 14c, 14d, 14e)에 삽입되도록 한다. 로드들(32a, 32b, 32c, 32d, 32e)은 또한 축방향의 힘을 중공 로드들(32a, 32b, 32c, 32d, 32e)의 모두에 집단적으로 적용함에 의하여 상호 간에 함께 삽입될 수도 있다. 예를 들어, 중공 로드들(32a, 32b, 32c, 32d, 32e)이 축방향으로 이동 가능한 캐리지(carriage) 상에 모두 설치 또는 운반될 수도 있어서, 캐리지가 이동될 때, 로드들(32a, 32b, 32c, 32d, 32e)의 각각이 회전되고, 대응되는 리액터 튜브(14a, 14b, 14c, 14d, 14e)에 동시에 삽입되도록 할 수도 있다. 물론, 대응되는 리액터 튜브들(14a, 14b, 14c, 14d, 14e)로의 중공 로드들(32a, 32b, 32c, 32d, 32e)의 삽입에 이어서, 복수 개의 중공 로드들(32a, 32b, 32c, 32d, 32e)이 사용되는 것을 제외하고는 위에서 설명한 바와 같이 고체 물질(16)의 적어도 일부가 이동 및 추출된다.
이제 도 4를 참조하면, 본 발명의 방법은 리액터(10)로부터 추출된 고체 물질(16)을 운반하는 단계를 더 포함한다. 추출된 고체 물질들(16)의 운반은 당업자에게 알려진 어떠한 방법에 의해 달성될 수 있다. 예를 들어, 제한은 없으며, 추출된 고체들(16)이 위에서 설명한 대로 유동하는 유체 흐름(F) 내에서 리액터 튜브(14a)로부터 흡입되는 곳에서는, 중공 로드(32)와 유체 연결된 도관(conduit; 36)이 유동하는 유체 흐름(F) 및 추출된 고체 물질(16)을 리액터(10)로부터 멀어지도록 운반하기 위해 채택될 수도 있다. 도 4에 도시된 바와 같이, 도관(36)은 중공 로드(32)에 연결된 제 1 종단(38)을 가지고, 중공 로드(32)와 유체 연결된다. 또한, 도관(36)은 흡입기(aspirator; 40)(개략적으로 도시)와 같은, 진공원(vacuum source)과도 유체 연결된다. 진공원은 진공펌프 또는 스팀 제트 이덕터(steam jet eductor)와 같이 유체를 흡입하기에 적합하도록 당업계에 알려진 어떠한 종래의 장치일 수도 있다. 더욱이, 본 진보적인 방법의 실시예가 도 3에 도시된 바와 같이, 복수 개의 중공 로드들(32a, 32b, 32c, 32d, 32e)을 채택하는 곳에서는, 각 로드(32a, 32b, 32c, 32d, 32e)는 복수 개의 흡입기들(미도시) 중 대응되는 하나에 독립적으로 연결될 수도 있거나, 더 효과적으로는 로드들(32a, 32b, 32c, 32d, 32e) 중 하나 이상이 하나 이상의 흡입기들(미도시)에 전체적으로 연결될 수도 있다.
본 발명의 방법의 추가적인 단계에서, 추출 후에, 고체 물질들은(16, 18), 제한은 없으며, 중력, 원심력 또는 관성을 사용하는 것과 같이 당업자에게 알려진 어떤 수단에 의해, 서로로부터 뿐 아니라 유체 흐름(F)으로부터 분리될 수도 있다. 분리는 다른 목적들 뿐 아니라, 다음 목적들 또는 목표들의 하나 이상을 위해 수행될 수도 있다: 유동하는 유체 흐름으로부터 고체 물질들의 적어도 일부를 분리하는 것, 서로로부터 고체 물질들의 상이한 형태들을 분리하는 것, 서로로부터 고체 물질들의 상이한 크기들을 분리하는 것, 서로로부터 상이한 조성물들을 가진 고체 물질들을 분리하는 것.
도 4에 도시된 일 실시예에서, 예를 들어, 중력 때문에 고체 물질이 유동하는 유체 흐름(F)으로부터 분리될 때, 고체 물질(16)을 획득하기 위하여, 컨테이너(42) 또는 다른 베셀과 같은 수집 장치는 중공 로드(32)에 부착된 종단(38)과 흡입기(40) 사이에 위치한 도관(36)와 유체 연결된다. 배플들(미도시)은 유동하는 유체 흐름(F)으로부터 추출된 고체들(16)의 중력 및 관성 분리를 용이하게 하기 위해 채택될 수도 있다. 또한, 추가적으로, 속도가 유동하는 유체 흐름(F)으로부터 추출된 고체들(16)의 중력 및 관성의 분리를 용이하게 하는 비율이 되도록 하기 위해, 유동하는 유체 흐름(F)의 속도는 도관(36) 내에 구불구불한 경로를 제공하거나 흡입률을 조절함에 의해 제어 및 조정될 수도 있다. 구불구불한 경로는 도관(36) 내에서 하나 이상의 배플들, 엘보우 턴들(elbow turns), 또는 평평한 밸브들(even valves)을 포함함에 의해 도관(36) 내에 생성될 수도 있다.
더욱이, 추가 장치가 형태 또는 크기에 의해 고체 물질들(16)의 분리를 용이하게 하기 위해 채택될 수도 있다. 예를 들어, 적절한 매쉬 개구 크기들을 가진 하나 이상의 필터들이 크기에 의해 고체 물질들을 분리하기 위하여 채택(예를 들어, 컨테이너(42) 또는 도관(36) 안에 또는 근접하게 위치)될 수도 있고, 소정 자기장력의 자석들은 철을 함유하지 않은 것으로부터 철을 함유한 고체 물질을 분리하기 위하여 채택(예를 들어, 컨테이너(42) 또는 도관(36) 안에 또는 근접하게 위치)될 수도 있다. 필터(미도시)는, 그렇지 않았다면 흡입기 장치로 들어가서 그것의 계속된 작동을 방해했을 먼지 및 입자들을 최소화시키기 위하여 흡입기(40)의 입구에 근접하게 위치될 수도 있다.
도시되지는 않지만 여기에서 설명될, 크기 또는 질량에 의한 고체들의 분리의 다른 예는, 흡입률을 조절함에 의해 유동하는 유체 흐름(F)을 제어하고, 복수 개의 수집장치를 연속적으로 배열하여, 고체 물질들이 흐름(F)으로부터 떨어질 때 변동하는 평균 질량의 고체 물질들을 획득하는 것이다. 유체 흐름(F)으로부터 처음으로 분리되는 고체 물질(즉, 가장 멀리 떨어진 상류)은 가장 큰 질량을 가진 것일 수 있고, 이어서 그 다음 작은 질량 등이며, 분리되고 수집되는 최소의 질량을 가진 고체 물질이 유체 흐름(F)으로부터 컨테이너(미도시) 속으로 떨어질 때까지 계속될 수 있다. 대안적으로, 최소의 질량을 가진 고체 물질이 처음으로 떨어지고(가장 멀리 떨어진 상류), 회수되기 위한 가장 큰 질량 고체들이 분리되어 수집될 때까지 계속되도록 하기 위하여 유체 흐름(F)의 유동률이 조절될 수 있다.
위에서 설명된 바와 같이, 비록 본 발명의 방법은 리액터(10) 및 그것의 수직으로 배향된 리액터 튜브들(14a, 14b, 14c)에 적용되는 것으로 설명되고 도시되었으나, 본 진보적인 방법을 수평으로 또는 수평한 평면에 대하여 각도를 가진 것과 같이, 다른 배향으로 위치된 쉘-튜브 리액터에 적용하는 것이 가능하다. 도 5는 제 1 천공 튜브 시트(120)에 연결되고 그 안에서 고체 물질(116)에 대한 접근을 허용하도록 노출될 수 있는 복수 개의 리액터 튜브들(114a, 114b, 114c)을 가진 수평하게 배향된 쉘-튜브 리액터(110)의 개략적인 부분 단면 측면도를 제공한다. 본 발명의 방법에 따라, 중공 로드(132)는 대응하는 리액터 튜브(114a)의 노출된 종단(130a)과 축방향으로 정렬된다. 이어서, 중공 로드(132)는 화살표(R)에 의해 도시된 방향으로 회전되고, 화살표(S)에 의해 도시된 방향으로 리액터 튜브(114a) 내의 축방향으로 삽입되어 튜브(114a) 내의 고체 물질(116)의 적어도 일부를 이동 및 추출하도록 한다. 이전에 설명된 실시예들과 같이, 추출된 고체 물질들은 도관(미도시)과 같은 어떤 적절한 수단에 의해 리액터(110)로부터 멀어지도록 운반될 수도 있고, 더욱이, 상기와 같이, 고체 물질들(116)은 당업계에서 알려진 어떤 적절한 수단에 의한 분리와 수집에 의해 회수될 수도 있다. 추출된 고체 물질들의 분리 및 수집은 예를 들어, 제한은 없으며, 차폐(screening), 부력 분리, 원심분리(centrifuging), 자기적 또는 다른 정전기력을 채택하는 것, 세척, 스티밍(steaming), 화학 용해 및 산화에 의해 달성될 수도 있다.
이제 도 6을 참조하여, 고체 물질들의 일부(즉, 전체보다 작은)만이 리액터의 리액터 튜브들로부터 제거되는 본 발명의 방법의 다른 실시예가 상세하게 설명될 것이다. 예를 들어, 본 실시예는 멀티 스테이지 리액터 내에서 복수 개의 반응 스테이지들의 단지 하나의 고체 촉매 물질이 대체를 요구할 때 유용하다. 본 진보적인 방법의 본 실시예는 대체를 요구하지 않는 고체 물질들의 선택된 부분을 실질적으로 방해받지 않은 상태로 남겨둔다.
도 6은 도 1a에서 도시된 것과 유사한, 장치의 배열에 대한 확대되고 개략적인 부분적으로 자른 측면도를 제공하며, 이것은 복수 개의 리액터 튜브들(214a, 214b, 214c)을 가지는 수직 배향된 멀티 스테이지 리액터(210)를 포함한다. 촉매 물질들(260, 262, 264, 266) 및 불활성 물질들(216a, 217, 216b)을 포함하지만 이에 제한되지 않는 다양한 형태들의 고체 물질들(216a, 260, 262, 217, 264, 266, 216b)은 수정의 패킹 스케줄에 따라 각각의 리액터 튜브들(214a, 214b, 214c) 내에서 일반적으로 배열되고, 리액터(210) 내에서 반응 스테이지들(250, 252)을 전체적으로 형성한다. 정상 작동 동안에, 도 1a에 관련되어 설명된 대로, 반응물들(미도시)은 업플로우 구성에서 유동한다. 더욱 상세하게는, 반응물들이 리액터 튜브들(214a, 214b, 214c)을 통과하고 반응물들의 적어도 일부가 반응 생성물들로 변환됨에 따라, 반응물들(미도시)은 리액터 튜브(214a, 214b, 214c)의 각각의 하부 종단으로 들어가고, 연속적으로 고체 물질들(216a, 260, 262, 217, 264, 266, 216b)의 각각에 접촉한다. 반응 생산물들 및 다른 유체들은 각각의 리액터 튜브(214a, 214b, 214c)의 상부 종단으로 배출되고, 분리 및 정화와 같이, 추가적인 공정에 적용될 수 있는 생산물 흐름(미도시)을 전체적으로 형성한다. 일반적으로, 위에서 설명한 바와 같이, 리액터 튜브들(214a, 214b, 214c) 내의 촉매 물질들의 형태들 및 이들이 생성되는 방법은 본 발명의 방법과 관련하여 특별하게 제한되지 않는다. 촉매 물질들은 단지 원하는 반응 또는 리액터(210) 내에서 수행되기 위한 반응들을 촉진시킬 수 있는 것만 필요하고, 이들은 원하는 반응들에 의존하여 상이하거나, 유사하거나, 또는 동일한 조성물, 크기, 형상 등일 수 있다. 적절한 촉매 물질들을 선택하는 것은 당업자의 능력 범위 내이며, 본 발명의 방법은 이러한 선택에 의해 제한되지 않는다.
촉매는, 예를 들어, 입자의 형태 및 형상은 구형상, 원주형, 고리 형상, 불규칙한 형상 또는 이들 또는 다른 형상들과의 조합과 같은, 생산 방법으로부터 도출된 것이면 무엇이든 사용될 수 있다. 또한, 촉매는 사용되기 전에, 넓은 범위의 형상들(링들, 고체 실린더들, 구(sphere)들, U자형, 모노리스(monoliths) 등)로 몰딩될 수도 있다. 예를 들어, 촉매 물질은 다른 형태들뿐 아니라, 상술한 형상들 중 어떤 것을 가지는 자기 지지의 2차원 또는 3차원 구조물을 형성하기 위하여 (예를 들어 압출기들 내에서) 몰딩될 수 있고, 종종 몰딩된다. 또한, 촉매들은, 촉매 활성 물질 또는 불활성 물질들을 포함할 수 있고, 당업자들에 의해 결정할 수 있는 어떠한 원하는 형상일 수 있는 프리몰딩된(premolded) 지지체에 적용될 수도 있다. 프리몰딩된 지지체가 불활성 물질들로 이루어지는 곳에서, 촉매는 "지지된(supported)" 것으로 알려진다.
더욱이, 위에서 설명한 바와 같이, 불활성 물질들은 다양한 양으로 활성 촉매 물질과 물리적으로 혼합될 수 있어서, 희석된 벌크 촉매 혼합을 생성하고, 이에 의해 촉매의 활성도를 완충하거나 그렇지 않다면 변경하도록 한다. 이러한 변경은, 제한은 없으며, 희석되지 않은 촉매 물질에 대하여 이러한 존 내에서 반응의 비율을 늦추는 것, 반응 온도들을 낮게 유지하는 것 및 촉매 물질의 사용 수명을 연장하는 것을 포함하며, 이는 상업적으로 작동되는 공정에서 특히 유용할 수 있다.
따라서, 하나 이상의 불활성 고체 물질들은 희석된 반응 존들 또는 서브-존들을 형성하기 위하여 다양한 양의 촉매 물질과 혼합되거나, 또는 감지할 수 있는 반응들이 발생하지 않는 하나 이상의 불활성 스테이지를 형성하는 어떤 활성 촉매 물질 없이, 리액터 튜브들(214a, 214b, 214c) 내에 위치될 수도 있을 것이다. 불활성 스테이지들은 원하는 바에 따라, 하나 이상의 반응 존들의 업스트림(upstream), 다운스트림(downstream), 또는 중간에 위치될 수 있다. 희석제들로서 촉매 물질들과 혼합하기 위한 적절한 불활성 고체 물질들은, 제한은 없으며, 이산화 규소, 탄화 규소, 질화 규소, 붕소화 규소, 브로니트라이트 규소, 알루미늄 옥사이드(알루미나), 알루미노 규산염(규산알루미늄), 알루미노보로실리케이트, 카보런덤, 탄소 섬유, 내화섬유, 산화 지르코늄, 이트리엄 옥사이드, 칼슘 옥사이드, 마그네슘 옥사이드, 마그네슘 옥사이드-알루미노실리케이트 (코다이트) 및 점토계 물질들(예를 들어, 오하이오, 애크론의 노턴 화학 공정 생산물에 의한 촉매 지지체들의 덴스톤 라인)을 포함한다. 불활성 반응 스테이지들을 형성하기 위한 불활성 고체 물질들은 알루미나, 뮬라이트(mullite), 카보런덤, 스틸(스테인레스 스틸을 포함), 세라믹, 보로실리케이트 글래스, 및 구리, 알루미늄, 플래티늄, 몰리브덴, 크로뮴, 니켈, 철, 바나듐 및 포스포로스(phosphorous)를 하나 이상 포함하는 물질들을 포함하며, 이에 제한되는 것은 아니다.
촉매가 각 서브-존 내에서 불활성 고체 물질들과 함께 다양한 정도로 희석될 수도 있기 때문에, 비록 각 서브-존이 동일한 조성물의 촉매 물질을 포함할지라도 어떤 특별한 반응 존은 변화하는 촉매 활성도의 두 개 이상의 서브-존들을 가질 수도 있다는 것이 주목된다. 예를 들어, 반응 존은 공정 흐름의 방향으로 반응 존의 길이를 따라 촉매 활성도의 증가하는 기울기를 가질 수 있으며, 이것은 반응 존의 길이를 따라 촉매 물질과 혼합된 불활성 물질의 매우 작은 비율을 가진 서브-존들의 연속으로부터 기인된다. 따라서, 동일한 반응 스테이지의 서브-존들의 각각은 동일한 조성물을 가진 촉매 물질의 적어도 일부를 포함하고 이에 따라 동일한 반응이지만 상이한 비율들, 변환들 및 선택들로 촉진시킨다.
불활성 물질들의 입자 형상은 특별하게 제한되지 않는다. 불활성 고체 물질들에 대한 일반적인 형상들은 예를 들어, 라쉭 링들(Raschig rings), 구들, 안장들, 입자들, 실린더들, 링들, 작은 조각들, 피라멘트들, 메쉬들 및 리본들을 포함한다. 불활성 물질들의 크기 및 형상은, 원하는 반응들, 사용되는 장치, 작동 조건들 및 반응 공정의 스케일을 포함하나 이에 제한되지 않는 다양한 요소들에 기초하여 당업자에 의하여 결정될 수 있다. 예를 들어, 한가지 고려사항은, 반응 스테이지들 사이에의 공정 유체들의 냉각시키지만, 불활성 물질들을 통해 공정 유체가 유동함에 따라 감지될 수 있거나 허용될 수 있는 압력 하강을 유발시키지 않는 불활성 물질들의 선택일 수도 있다.
촉매 입자의 형상이 구 형상이고 리액터 튜브의 내경의 상당한 부분을 차지하지 않는 직경을 가질 때, 촉매는 리액터 튜브들로부터 상대적으로 용이하게 이동되고 추출될 수 있다. 그러나, 촉매가 구형상이 아니고 불규칙한 형상이고, 및/또는 리액터 튜브의 내경의 상당한 부분, 예를 들어, 7/8인치의 내경을 가진 리액터 튜브 내에서 3/8-1/2인치 길이의 펠릿 및 3/8-1/2인치 직경을 차지할 때, 촉매 입자들은 리액터 튜브 내에서 브릿지(bridge)를 할 수 있고 종종 하기 때문에, 촉매 물질의 제거는 더 어려울 수도 있다. 더욱이, 촉매 입자들은 리액터의 작동동안 사용된 상승된 온도의 결과로서 서로에 대해서 및 리액터 튜브 벽에 대해서 용해시킬 수 있고, 이는 튜브들로부터 촉매 물질의 제거을 더 어려운 상태로 만든다.
도 6에서 도시된 멀티 스테이지 리액터(210)는 2-단계, 기상의, C2 내지 C5 알켄의 촉매 부분 산화(이하에서 "산화 공정"으로 칭함)를 수행하기 위하여 구성된다. 산화 공정은 일반적으로 다음과 같이 2 개의 단계들에서 수행된다: 제 1 반응 단계에서, 프로필렌은 제 1 촉매의 존재 하에 아크롤레인으로 변환되고, 이어서, 제 2 반응 단계에서, 제 1 단계에서 생성된 아크롤레인이, 일반적으로 제 1 촉매와는 상이한 조성을 가진 제 2 촉매의 존재 하에 아크릴산으로 변환된다. 따라서, 산화 공정을 위해 채택된 패킹 스케줄은 일반적으로 리액터(210)의 리액터 튜브들(214a, 214b, 214c) 내에서 연속적으로 배열된 적어도 두 개의 반응 스테이지들(250, 252)의 형성을 야기한다. 더욱 상세하게는, 산화 공정의 제 1 반응 단계가 발생하는 제 1 반응 스테이지(250) 및 산화 공정의 제 2 반응 단계가 발생하는 제 2 반응 스테이지기 존재한다. 제 1 및 제 2 반응 스테이지들(250, 252)의 각각은, 이하에서 상세히 설명한 대로, 다양한 서브-존들 및 불활성 스테이지들을 더 포함한다. 반응 스테이지들 모두 또는 어느 하나는 하나 이상의 서브-존들 및/또는 불활성 스테이지들을 가질 수 있다.
도 6에서 표시된 대로, 프로필렌의 아크롤레인으로의 변환을 촉진시킬 수 있는 제 1 촉매 조성물(260, 262)은 제 1 반응 스테이지(250) 내에 위치되고, 아크롤린을 아크릴산으로 변환할 수 있는 제 2 촉매 조성물(264, 266)은 제 2 반응 스테이지(252)에 위치된다. 산화 공정의 두 개의 반응 단계들을 수행하기 위한 적절한 촉매 조성물들(260, 262, 264, 266) 및 이들을 만들기 위한 방법들은 일반적으로 잘 알려져 있다는 것이 주목된다. 이러한 촉매들은 일반적으로 하나 이상의 금속 요소의 산화물을 포함하고, 그래서 "금속 산화물" 또는 "혼합된 금속 산화물"로서 알려지고, 그래서 이하에서처럼 일반적이고 전체적으로 "산화 촉매"로서 표시될 것이다. 산화 촉매들은 초기의 습기 포화(incipient wetness impregnation), 화학 기상 증착, 열수의 합성(hydrothermal synthesis), 소금 용해 방법, 화학 침전(co-precipitation), 및 다른 방법들을 포함하지만 이에 제한되지 않는 당업계에서 알려진 어떤 방법에 의해 생산될 수 있다. 적절한 산화 촉매 조성물들의 예들 및 이들을 만드는 방법들은 하나 이상의 미국특허 제 6,383,978, 6,403,525, 6,407,031, 6,407,280, 6,461,996, 6,472,552, 6,504,053, 6,589,907, 6,624,111호 및 유럽 특허 공개 EP1097745, EP0700714, EP0415347, EPA0471853 및 EPA0700893에 기재된 것들을 포함하지만 이에 제한되지는 않는다.
멀티 스테이지 리액터(210)의 리액터 튜브들(214a, 214b, 214c) 내의 패킹 스캐쥴은 이제 더 상세하게 설명될 것이다. 여기에서 설명된 패킹 스캐쥴은 리액터 튜브들(214a, 214b, 214c) 내에서의 고체들의 많은 가능한 배열들 중의 단지 하나이고, 본 발명의 방법의 성공적인 수행은 어떤 특정한 패킹 스케줄의 적용에 제한되지 않는 것이 이해되어야 한다. 더욱이, 관련된 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 과도한 실험 없이 현재의 설명과 당해 기술분야에서 일반적으로 이용할 수 있는 지식에 기초하여 실질적인 어떤 패킹스케줄에 본 발명의 방법을 성공적으로 적용할 수 있을 것이다.
도 6에 도시된 바와 같이, 각 리액터 튜브(214a, 214b, 214c)는 동일한 패킹 스케줄에 따라 고체 물질들(216a, 260, 262, 217, 264, 266, 216b)과 함께 패킹(packing) 또는 적재되며, 이는 일반적으로 동일한 순서 및 동일한 양으로, 동일한 종류의 고체 물질들이 그 내부에 위치되고, 각 리액터 튜브(214a, 214b, 214c) 내에서 유사하게 위치된 반응 스테이지들, 존들, 및 서브-존들(250, 252, A1, A2, B1, B2)을 형성한다는 것을 의미한다. 리액터 튜브들(214a, 214b, 214c)이 전체적으로 상호 간에 평행하게 정렬되기 때문에, 멀티 스테이지 리액터(210)의 반응 스테이지들, 존들 및 서브-존들(250, 252, A1, A2, B1, B2)은 리액터 튜브들(214a, 214b, 214c)의 대응되는 전체적인 반응 스테이지들, 존들 및 서브-존들(250, 252, A1, A2, B1, B2)에 의해 형성된다. 예를 들어, 리액터 튜브들(214a, 214b, 214c)의 각각의 반응 서브-존(A1)은 리액터(210)(도 6 참조)의 대응되는 반응 서브-존(A1)을 전체적으로 형성한다. 따라서, 제 1 반응 스테이지(250)의 "제 1 서브-존"(A1)이 설명된 곳에서, 리액터 튜브들(214a, 214b, 214c)의 모두의 전체적인 제 1 서브-존들(A1)을 또한 표시한 것으로도 이해되어야 한다.
도 6에 도시된 바와 같이, 최초 불활성 스테이지(X1)를 형성하는 많은 양의 불활성 물질(216a)은 제 1 반응 스테이지(250)의 상류의 각 리액터 튜브(214a, 214b, 214c) 내에 위치되며, 이는 다시 말해, 반응물들(미도시)은 본 예시적인 실시예 내에서 처음으로 최초 불활성 스테이지(X1)으로 첫번째로 들어간다. 제 1 반응 스테이지(250) 내에서 두 개의 반응 서브-존들(A1, A2)이 존재하고, 이들의 각각은 프로필렌을 아크롤레인으로 전환하기 위한 제 1 촉매 조성물(260, 262)의 양을 포함한다. 추가적으로, 본 예시적인 실시예에서, 제 2 반응 스테이지(252)는 또한 두 개의 반응 서브-존들(B1, B2)을 포함하며, 이들의 각각은 제 1 반응 스테이지(250)부터의 생성 아크롤레인을 아크릴산으로 변환하기 위한 제 2 촉매 조성물의 양을 포함한다. 불활성 물질(217)의 양을 포함하는 중간 불활성 스테이지(XX)는 제 1 및 제 2의 반응 스테이지들(250, 252) 사이에 위치되고, 더욱 상세하게는 제 1 반응 스테이지(250)의 제 2 반응 서브-존(A2)과 제 2 반응 스테이지(252)의 제 1 반응 서브-존(B1) 사이에 위치된다. 불활성 물질(216b)의 다른 양은 최종 불활성 스테이지(X2)를 형성하는 각 리액터 튜브(214a, 214b, 214c) 내에 위치되며, 이는 제 2 반응 스테이지(252)의 하류, 즉 제 2 반응 스테이지(252)의 제 2 반응 서브-존(B2)에 인접한 하류에 위치된다.
리액터(210)에 대하여 불활성 스테이지들(X1, XX, X2)을 위치시키는 것은 중요하지 않고, 본 실시예와 관련되어 여기에서 설명된 것보다 많거나 적을 수도 있다는 것이 주목된다. 예를 들어, 통상의 기술을 가진 자에 의해 쉽게 이해할 수 있는 것으로서, 중간 불활성 스테이지(XX)는 반드시 리액터(210)와 리액터 튜브들(214a, 214b, 214c) 내의 중앙일 필요가 없고, 도 6에 도시된 바와 같이, 제 1 및 제 2 반응 스테이지들(250, 252)의 사이일 필요도 없다. 반대로, 중간 불활성 스테이지(XX)가 통상의 기술을 가진 자가 유용할 것이라고 결정한 곳이라면 어디든지 위치되는 것이 완벽히 허용된다. 예를 들어, 패킹 스케줄이 리액터(210)와 리액터 튜브들(214a, 214b, 214c)의 길이 방향의 중심 이외의 위치에 위치된 제 1 및 제 2 반응 스테이지들(250, 252) 사이에서의 방해(interface)를 야기하는 곳에서는, 중간 불활성 스테이지(XX)는 물론 이러한 방해에 적합하게 위치될 수 있다. 다른 예들로서, 중간 불활성 스테이지(XX)는 그렇지 않다면 제 2 반응 스테이지(252)의 제 1 및 제 2의 서브-존들(B1, B2)의 중간과 같은, 서브-존들에 가까이에 위치된 중간에 위치될 수 있다. 또한, 리액터(210)는 제 1 및 제 2 반응 스테이지들(250, 252)에 적절한 두 개의 체적 영역들(그 자체는 미도시)로 리액터 쉘(212)을 물리적으로 나누는 중간 튜브시트(미도시)를 가질 수도 있다. 이러한 중간 튜브시트는 체적 영역들의 각각의 쉘 측면을 통해 상이한 온도들의 유체를 순환시킴에 의해, 반응 스테이지들(250, 252)의 각각의 온도들을 상호 간으로부터 독립적으로 제어할 수 있는 능력을 제공한다. 중간 불활성 스테이지(XX)는 중간 튜브시트에 근접하게 위치될 수도 있고, 때때로 위치된다(즉, 상류의, 하류의, 또는 중간 튜브시트를 스패닝(spanning)하는 것). 추가적으로, 하나 이상의 중간 불활성 스테이지가 존재할 수도 있다. 예를 들면, 하나의 중간 불활성 스테이지(XX)는 제 1 및 제 2 반응 스테이지들(250, 252)의 중간에 위치될 수 있고, 다른 것은 그렇지 않다면 제 1 반응 스테이지(252)의 제 1 및 제 2 서브-존들(A1, A2)의 중간과 같은, 두 개의 근접한 서브-존들 사이에 위치될 수 있다. 유사하게는, 최초 및 최종 불활성 스테이지들(X1, X2)의 모두 또는 어느 하나는 각각 존재할 수도 아닐 수도 있다.
더욱이, 불활성 스테이지들(X1, XX, X2)의 각각 내의 불활성 물질들(216a, 217, 216b)은 동일한 조성물, 형상 및 크기를 가질 수 있다. 또한, 본 예시적인 실시예에서와 같이, 조성물, 형상 및 크기의 하나 이상은 하나 이상의 불활성 스테이지들(X1, XX, X2)의 불활성 물질들 중에서 상이할 수도 있되, 최초 및 최종 불활성 스테이지들(X1, XX, X2) 내의 불활성 물질들(216a, 216b)의 각각은 덴스톤(Denstone)을 포함하고, 중간 불활성 스테이지(XX) 내의 불활성 물질(217)은 라쉭 링즈(Raschig Rings)를 포함한다. 하나 이상의 불활성 스테이지에서 어떠한 형태의 불활성 물질들을 사용할 것인가의 결정(즉, 조성물들, 형상들, 크기 등)은 상응하는 기술분야에서 통상의 기술을 가진 자의 능력 범위 내이다.
반응 스테이지들(250, 252)의 각각의 하류의 제 2 서브-존(A2, B2)은 각각 상류의 제 1 반응 서브-존(A1, B1)보다 더 높은 촉매 활성도를 가지기 때문에, 본 예시적인 실시예의 반응 스테이지들(250, 252)의 각각의 서브-존들(A1, A2 및 B1, B2)은 상호 간에 상이하다. 촉매 활성도의 차이는 당해 기술분야에서 잘 알려진, 다음을 포함하지만 이에 한정되지 않는 다양한 방법들에 의해 성취될 수 있다: 촉매 합성 방법들을 변경하는 것(예를 들어, 추가적인 중간 가열 또는 냉각 단계들을 수행하며 캘사이닝(calcining) 온도를 변경), 하류의 제 2 서브-존들(A2, B2) 내에서 더 높은 농도의 벌크 촉매 물질을 적재하는 것(예를 들어, 그것을 더 적은 불활성 물질과 혼합하거나, 불활성 물질과 혼합하지 않음), 또는 하류의 제 2 서브-존들(A2, B2)의 각각을 이들 각각의 상류의 제 1 반응 서브-존들(A1, B1)보다 길게 제조하고, 그에 의해 제 2 반응 서브-존들(A2, B2)의 각각 내에서 체적 및 반응 접촉 시간을 증가하는 것.
예를 들어, 도 6에 도시된 본 실시예에서, 제 1 반응 스테이지(250)의 제 1 반응 서브-존 (A1)에 위치된 제 1 촉매 조성물은 불활성(또는, "희석") 물질의 적절한 양과 혼합되어, 입자의 세라믹 고체 물질과 같은, 순수한 제 1 촉매 조성물의 66wt%의 농도 및 불활성 물질의 34wt%을 가진 희석된 제 1 촉매 조성물(260)을 야기시켰다. 순수한, 희석되지 않은 제 1 촉매 조성물의 50wt%와 80wt% 사이의 농도가 사용될 수도 있고, 또는 순수한 제 1 촉매 조성물의 66wt%와 70wt% 사이 조차도 사용될 수 있다. 당업계에서 당업자에게 이해될 수 있는 것으로서, 제 1 서브-존(A1) 내의 희석된 제 1 촉매 조성물(260)은 제 2 서브-존(A2) 내의 순수한 제 1 촉매 조성물(262)보다 덜 활성적이다. 제 1 서브-존(A1) 내의 희석된 제 1 촉매 조성물(260)의 양은 불활성 스테이지(X1) 위에서 대략 동일한 높이(도 6의 "A1" 참조)까지 각 반응 튜브(214a, 214b, 214c)를 채운다. 제 1 반응 스테이지(250)의 제 2 서브-존(A2)은 불활성 스테이지(X1) 위에서 대략 동일한 높이(도 6의 "A1+A2" 참조)까지 각 반응 튜브(214a, 214b, 214c)를 채운 순수한 제 1 촉매 조성물(262)의 양을 포함한다.
추가적으로, 제 2 반응 스테이지(252)의 제 1 반응 서브-존(B1) 내에 위치된 제 2 촉매 조성물은 불활성(또는 "희석") 물질의 적절한 양과 혼합되었고, 입자 세라믹 고체 물질과 같은, 순수한 제 2 촉매 조성물의 75wt%의 농도 및 불활성 물질의 25wt%을 가진 희석된 제 2 촉매 조성물(264)을 야기하였다. 순수한 희석되지 않은 제 2 촉매 조성물의 60wt%와 90wt% 사이의 농도가 사용될 수도 있고, 순수한 제 2 촉매 조성물의 70wt%와 87wt% 사이에서 조차도 사용될 수 있다. 당해 기술 분야에서 통상의 기술을 가진 자에 의해 이해될 수 있는 것처럼, 제 1 서브-존(B1) 내의 희석된 제 2 촉매 조성물(264)는 제 2 반응 스테이지(252)의 제 2 서브-존(B2)내의 순수한 제 2 촉매 조성물(266)보다 덜 활성적이다. 도 6에 도시된 예시적인 실시예에서, 제 1 서브-존(B1) 내의 희석된 제 2 촉매의 양은 불활성 스테이지(X1) 위에서 대략 동일한 높이(도 6의 "A1+A2+XX+B1" 참조)까지 각 반응 튜브(214a, 214b, 214c)를 채운다. 제 2 반응 스테이지(252)의 제 2 서브-존(B2)은 최초 불활성 스테이지(X1) 위에서 대략 동일한 높이(도 6의 "A1+A2+XX+B1+B2" 참조)까지 각 반응 튜브(214a, 214b, 214c)를 채운 순수한 두번째 촉매 조성물(266)의 양을 포함한다.
작동 주기 후에, 리액터 튜브들(214a, 214b, 214c)는 일반적으로, 반응 생성물들(예를 들어 부산물, 탄소를 포함한 침전물(carbonaceous deposites)), 하나 이상의 공정 흐름들에 도입되는 불순물들, 이러한 불순물들의 파생물들, 및 촉매 물질들의 성분들의 이동과 같은, 그러나 이에 한정되지 않는, 촉매 및 불활성 물질들에 더하여 고체 물질들을 포함한다. 본 예시적인 실시예의 멀티 스테이지 리액터(210)는, 촉매들이 각각, 예를 들어, 적어도 1,000시간의 타임 온 스트림(TOS)을 경험한 시간의 길이동안 필수적이고 연속적으로 작동된다. 따라서, 리액터 튜브들(214a, 214b, 214c)은 상술한 고체 물질들 모두의 어떤 조합을 가지며, 고체 물질들의 적어도 일부는, 고체 물질들을 재사용하기에 부적합하게 하는 구조적 손상 없이, 이들의 추출을 어렵게 만드는 리액터 튜브들(214a, 214b, 214c) 내에 단단히 웨징되거나 브리징된다.
더욱이, 간혹의 경우에서와 같이, 제 2 반응 스테이지(252) 내에 위치된 제 2 촉매 조성물(264, 266)은, 제 1 반응 스테이지(250) 내에서 제 1 촉매 조성물(260, 262)이 허용 가능하게 수행하는 것을 계속하는 동안에, 상업적으로 요구된 레벨로 더 이상 수행할 수 없는 정도까지 촉매 활성도를 잃어버릴 것이다. 이러한 상황들에서, 제 2 촉매 조성물들(264, 266)은 제 2 반응 스테이지(252) 내에서 제거 및 대체되어야하는 것이 명백하지만, 만일 추출 및 대체된다면, 제 1 촉매 조성물(260, 262)은 손상되고 낭비될 것이며, 따라서, 리액터 튜브들(214a, 214b, 214c) 내에서 방해받지 않도록 남겨져야만 한다.
일반적으로, 부분적인 촉매 제거 및 대체는 리액터 튜브들(214a, 214b, 214c) 내의 고체 물질들의 총량에 의해 차지되는 총 체적에 기초하여, 고체 물질들의 약 95 체적% 와 5 체적% 사이의 어떤 양의 추출을 요구할 수 있다. 물론, 고체 물질들의 어떠한 부분 및 어떠한 양이 추출 및 대체되어야만 하는지의 결정은, 장치의 튜브들 및 공정 조건 내에서, 촉매 물질들의 형태들과 같은, 고체 물질들의 사용뿐 아니라, 사용되는 특정한 종류의 반응 공정 및 장치 및 공정 조건에 기초하여, 당해 기술 분야에서 통상의 기술을 가진 자에 의해 쉽게 결정할 수 있다. 예를 들어, 도 6에 도시된 장치에서, 제거 및 대체되기 위한 고체 물질들(216b, 260, 262, 264, 266)의 "선택된" 부분(216b, 266, 264)은 제 2 반응 스테이지(252) 내의 순수한 제 2 촉매 조성물(266) 및 희석된 제 2 촉매 조성물(264) 뿐 아니라, 최종의 불활성 스테이지(X2) 내의 불활성 물질(216b)도 포함한다.
멀티 스테이지 리액터(210) 내의 고체 물질들의 패킹 스케줄이 알려지고, 패킹 스케줄이 리액터 튜브들(214a, 214b, 214c)의 각각에 틀림없이 정확하게 적용되었다는 것을 확인할 수 있으므로, 다양한 반응 스테이지들(250, 252), 서브-존들(A1, A2, B1, B2) 및 불활성 스테이지들(X1, XX, X2)의 각각이 시작하고 종료하는 장소 또는 위치 역시 알려진다. 시작 위치들 및 종료 위치들은 특별하게는 대응되는 반응 튜브(214a)의 노출된 종단(230a)으로부터 처럼(도 6 참조), 리액터 튜브들(214a, 214b, 214c)의 어느 한 종단으로부터 리액터 튜브들(214a, 214b, 214c)의 축방향을 따라 측정될 수 있다.
예를 들어, 최종 불활성 스테이지(X2)는 리액터 튜브(214a)의 노출된 종단(230a)에 인접하여 시작하고 노출된 종단(230a)으로부터 알려진 거리(X2)(도 6 참조)인 위치에서 종료되는 대응되는 리액터 튜브(214a)에 위치된 불활성 물질(216b)을 포함한다. 제 2 반응 스테이지(252)의 제 2 서브-존(B2)은 최종 불활성 스테이지(X2)의 종단에 근접하게 시작하고, 리액터 튜브(214a)의 노출된 종단(230a)으로부터 알려진 거리(X2+B2)인 위치에서 그 자체가 종료되는 대응되는 리액터 튜브(214a) 내에 위치된 순수한 제 2 촉매 조성물(266)을 포함한다. 제 2 반응 스테이지(252)의 제 1 서브-존(B1)은 제 2 서브-존(B2)의 종단에 근접하게 시작하고, 리액터 튜브(214a)의 노출된 종단(230a)으로부터의 알려진 거리(X2+B2+B1)인 위치에서 그 자체가 종료되는 대응되는 리액터 튜브(214a) 내에 위치된, 희석된 제 2 촉매 조성물(264)을 포함한다. "정지 위치"는 일반적으로, 리액터 튜브(215a)의 노출된 종단(230a)과 리액터 튜브(214a) 내에 잔존하기 위한 고체 물질이 존재하는 위치 사이의 축 방향 거리를 결정함에 의해 결정 및 선택될 것이다. 본 실시예에서, 도 6에 도시된 장치로부터 제거되기 위한 고체 물질들(216b, 266, 264)의 선택된 부분이 알려진 거리(X2+B2+B1)(즉, 리액터 튜브(214a)의 노출된 종단(230a)으로부터 제 2 반응 스테이지(252)의 제 1 서브-존(B1)의 종단까지)로 연장되기 때문에, "정지 위치"는 리액터 튜브(214a)의 노출된 종단(230a)으로부터 제 2 반응 스테이지(252)의 제 1 서브-존(264)의 종단까지 아래쪽으로 연장된(도 6 참조) 거리(X2+B2+B1)가 되도록 선택된다.
추가적으로, 본 실시예에서, 제 1 및 제 2 반응 스테이지들(250, 252)을 분리하는 중간 불활성 스테이지(XX)는 제 1 서브-존(B1)의 종단에서 시작하고, 제 1 반응 스테이지(250)가 시작하는, 중간 불활성 스테이지(XX)의 종단까지 알려진 거리(X2+B2+B1+XX)로 리액터 튜브(214a, 214b, 214c) 안으로 아래쪽으로 연장된다 (도 6 참조). 논의된 대로, 제 1 반응 스테이지(250)에 위치된 제 1 촉매 조성물(260, 262)은 만족스런 활성도 및 성능을 계속하여 가지고, 이에 따라, 제거되지 않는다. 중공 로드(232)의 팁(234)이, 리액터 튜브(214a)의 노출된 종단(230a)으로부터 X2+B2+B1+XX의 거리보다 멀리 리액터 튜브들(214a, 214b, 214c) 안으로 결코 삽입되지 않아야만 한다는 것은 당해 기술이 속하는 통상의 기술을 가진 자에게 명백할 것이다. 따라서, 제 2 반응 스테이지(252)의 제 2 촉매 조성물(264, 266)만이 제거되기 위한 경우에, 중간 불활성 스테이지(XX)는, 이들이 리액터 튜브(214a)안으로 삽입됨에 따라, 오퍼레이터가 회전하는 로드(232)의 팁(234)의 위치를 평가하고 모니터링할 때, 오차의 마진(즉, XX의 거리)을 허용한다.
본 발명의 방법의 이러한 "부분적인 제거" 실시예에 따라, 고체 물질들 특히, 불활성 고체 물질들(216b)에 대한 손상을 최소화시키고, 이에 따라 이들이 재사용을 위해 적합하게 되는 동안에, 리액터 튜브들(214a, 214b, 214c)로부터의 고체 물질들((216b, 266, 264))의 선택된 부분의 제거는 이제 상세하게 설명될 것이다. 본 실시예의 처음 몇 단계들은, (A) 중공 로드(232)를 대응되는 리액터 튜브(214a)와 축방향으로 정렬시키는 단계, (B) 중공 로드의 팁(234)이 대응되는 리액터 튜브(214a)의 노출된 종단(230a)에 근접하도록 중공 로드(232)를 위치시키는 단계, (C) 중공 로드(232)를 (화살표(R)로 도시된 방향으로) 회전시키는 단계, 및 이어지는 (D) 화살표(S)로 도시된 방향으로, 회전하는 동안에는 대응되는 리액터 튜브(214a)의 노출된 종단(230a)으로 로드(232)를 축방향으로 삽입하여, 중공 로드의 팁(234)이 제거되기 위한 고체 물질들(216b, 266, 264)의 적어도 일부와 물리적으로 접촉하도록 하는 단계의 잘 알려진 단계들이다.
회전하는 중공 로드(232)의 삽입 후에, 고체 물질들(216b, 266, 264)의 선택된 부분을 이동시키는 단계는, 상술한 것처럼, 제어된 축방향의 힘(화살표(S)방향)을 회전하는 중공 로드에 적용하고, 리액터 튜브(214a) 내에서 마주친 고체 물질들(216b)에 대하여 팁(234)을 제어 가능하게 가압함에 의해 시작된다. 고체 물질들(216b)의 개별적 입자들이 이동됨에 따라, 화살표(S) 방향으로의 축방향의 힘의 계속되고 제어된 적용은, 고체 물질들(216b, 266, 264)의 선택된 부분 모두가 이동될 때까지, 고체 물질들(216b, 266, 264)의 더 많은 부분을 이동시키기 위하여, 회전하는 중공 로드(232)를 대응되는 리액터 튜브(214a) 안으로 더 멀리 꾸준히 밀게 된다.
고체 물질들(216b, 266, 264)이 느슨해져서 이동됨에 따라, 이들은 회전하는 중공 로드(232)를 통해 유동하는 유체 흐름 내에서의(화살표(F)로 개략적으로 도시된) 흡입에 의해 대응되는 리액터 튜브(214a)로부터 추출된다. 축방향의 힘(S)은, 제거되는 고체 물질들(216b, 266, 264)에 대한 손상을 최소화시키기 위하여, 제어된 방법으로 적용된다. 예를 들어, 이동하는 단계 동안, 중공 로드(232)의 회전 및 축방향의 힘(S)의 적용은 모니터링되고 조정되며, 일시적으로 중지될 수조차 있으며, 이에 의해 회전하는 로드(232)에 의해 가해지는 회전력을 주로 고체 물질들을 이동시키도록 작용하여 불활성 고체 물질들(216b)과 같은 고체 물질들의 적어도 일부에 대한 손상을 최소화시킬 수 있도록 하고, 재사용을 위해 구조적 적합성을 확인하도록 할 수 있다. 추출 후, 불활성 고체 물질들(216b)은 상술한 것을 포함하는 어떤 알려진 수단에 의해 다른 추출된 고체 물질들(264, 266)로부터 분리될 소도 있고, 또한, 가열, 물, 알콜, 산 등과 같은 솔벤트로 세탁, 스팀 세척, 및 이들의 조합들을 포함하지만 이에 한정되지 않는 통상의 기술을 가진 자에게 알려진 어떠한 방법에 의해 린싱되거나 세척될 수도 있어서, 이들을 동일한 리액터(210), 상이한 리액터, 또는 전체적으로 상이한 공정 또는 서비스 내에서의 재사용에 준비되도록 만들 수 있다.
중공 로드(232)의 팁(234)의 축방향 운동 및 위치는 모니터링될 수 있고, 팁(234)이 정지 위치에 근접하게 위치되었을 때, 즉 본 예시적인 실시예에서는 팁(234)이 대응되는 리액터 튜브(214a)의 노출된 종단(230a)으로부터 X2+B2+B1의 거리에 위치될 때, 중공 로드(232)의 축방향 운동은 정지될 수 있다. 중공 로드(232)의 팁(234)의 축방향 운동의 모니터링을 용이하게 하기 위해, 마킹들이 회전하는 로드(232) 상에 제공될 수도 있으며, 이들의 각각은 팁(234)로부터의 직선 거리를 나타내어, 아직 리액터 튜브(214a) 안으로 삽입되지 않은 로드(232)의 부분 상의 마킹들은 읽혀질 수 있고, 노출된 종단(230a)으로부터 로드(232)가 얼마나 멀리 삽입되었는가를 나타낼 것이다. 이러한 정보로부터 팁(234)이 어디에 위치되는가, 즉 리액터 튜브(214a) 내의 어떤 축방향 위치에 팁이 위치되는가가 평가될 수 있다.
실제적인 문제로서, 리액터의 리액터 튜브들로부터 고체들의 제거를 시작하기 전에, 리액터의 작동은 중지되어야만 하고, 반응 유체들 및 어떤 느슨한 입자들은 리액터 튜브로부터 세척되어야만 한다. 이것은 통상의 기술을 가진 사람에 의해 결정될 수 있는 어떠한 종래의, 그것이 아니라면 적절한 방법에 의해 달성될 수 있고, 본 발명의 방법과 관련하여 특별히 제한되지 않는다. 예를 들어, 하나의 셧다운 방법은 다음의 조치들을 포함한다: 리액터는 셧다운되고, 피드(feed) 라인들은 폐쇄되거나 연결이 끊겨 유체 및 다른 물질들의 리액터로의 공급이 중단되고, 공정 유체들은 리액터 출구로부터 유동하는 것이 계속되도록 허용되고, (질소, 공기, 또는 증기와 같은) 가스 유체의 샷(shot)이 리액터에 공급되어 공정 유체 및 어떤 느슨한 입자의 고체들이 리액터 튜브들 밖으로 밀어내도록 한다. 선택적으로는, 데코킹(decoking) 단계가 또한 수행될 수도 있고, 이것은 때때로 상당한 양들이 존재하는 어떤 탄소를 포함한 침전물의 적어도 일부를 산화시켜 이동시키기 위해 리액터 튜브들(214a, 214b, 214c)로 가열된 산소 함유 가스 또는 다른 유체 흐름을 공급하는 단계를 포함한다.
촉매들 및 불활성 물질들과 같은 고체 물질들의 제거 및 대체에서 많은 날들 또는 주들에 걸쳐 다수의 오퍼레이터들이 참여될 수도 있다는 사실 및 복수 개의 리액터 튜브들의 각각과 관련하여 연속적으로 수행되어야만 하는 많은 별개의 행위들이 존재하고, 이는 10,000 또는 20,000 또는 훨씬 더 많은 수 일 수도 있다는 사실에 따라, 하나 이상의 고체 물질들의 대체 동안에, 각 리액터 튜브의 상태를 트래킹하고 전달하는 것이 필요하다. 각 리액터 튜브(214a, 214b, 214c)의 "상태"는 고체 물질들을 제거하기 위하여 방법 또는 공정의 어떠한 단계들이 각 튜브(214a, 214b, 214c)에 성공적으로 적용되었는가를 표시하는 것이며, 이에 따라, 또한 상태는 무슨 단계가 어떤 주어진 리액터 튜브(214a, 214b, 214c)와 관련하여 다음에 수행되어야만 하는가의 표시이다. 단순하고, 체계화된 트래킹 절차가 제거 및 대체 동안에 어떤 주어진 시간에 리액터 튜브들의 상태를 효율적으로 트래킹하고 전달하기 위해 개발되어 왔다.
더 일반적으로, 절차는, 진행중인, 즉 공정의 수행 동안에, 공정의 상태를 트래킹 및 전달하기 위해 적용될 수 있고, 공정이 연속적으로 수행된 적어도 두 개의 단계들을 포함할 때 더욱 유용하지만, 또한, 그것은 단지 하나 또는 두 개의 단계들을 가지는 공정에 적용될 수도 있다.
절차는 진행중인 공정의 상태를 트래킹(tracking)하고 전달하기 위한 방법이고, 복수 개의 코드 부재들을 가진 코드를 제공하는 단계 및 진행중인 공정의 각 단계와 코드 부재를 연결하는 단계 및 각각이 코드 부재를 지닌 복수 개의 인디케이터들을 제공하는 단계를 포함한다. 각 인디케이터는 습기에 저항하는 씰(seal)을 형성하기 위하여 대응되는 튜브의 종단과 함께 작동되도록 크기 및 형상이 결정된다. 본 방법은 튜브의 노출된 종단 상에 가장 최근 완료된 단계와 관련된 코드 부재를 지니는 인디케이터를 위치시킴으로써 어떠한 단계가 각 튜브에 대하여 가장 최근에 완료되었는가를 오퍼레이터들에게 연락하는 단계를 더 포함한다.
본 발명을 참조하면, 본 방법은 본 방법의 적어도 하나의 단계가 각 리액터 튜브에 대하여 수행된 후에, 코드에 따라 리액터 튜브들의 각각의 접근 가능하고 노출된 종단 상에 코드 부재들을 지닌 인디케이터들을 위치시키는 단계는 오퍼레이터가 어떠한 단계가 리액터 튜브들의 각각에 대하여 다음에 수행되어야 하는가를 결정할 수 있게 할 것이다.
일반적으로, 튜브들 상에 수행되는 공정에 관계없이, 연속적으로 수행되는 적어도 두개의 단계들을 가진 진행중인 공정의 상태를 트래킹(tracking)하고 전달하기 위한 방법은 (a) 복수 개의 코드 부재들을 가진 코드를 제공하는 단계, 및 진행중인 공정의 각각 단계에 코드 부재를 연결하는 단계; (b) 복수 개의 인디케이터들을 제공하되, 복수 개의 인디케이터들의 각각은 코드 부재를 지니고, 습기에 저항하는 씰(seal)를 형성하기 위하여 대응되는 튜브의 종단과 함께 작동되도록 크기 및 형상을 가지는 단계; (c) 튜브의 노출된 종단 상에서 가장 최근 완료된 단계와 연관된 코드 부재를 지니는 인디케이터를 위치시킴으로써 어떠한 단계가 각 튜브에 대하여 가장 최근에 완료되었는가를 각 오퍼레이터들에게 연락하는 단계를 포함한다.
이동 및 추출 공정 동안에 리액터 튜브(214a, 214b, 214c)의 상태를 트래킹 및 전달하는 단계가 예를 들어 복수 개의 인티케이터들을 사용하여 달성될 수도 있고, 이는 다음과 같이, 도 6에 도시된 캡들, 플러그들(270)과 같은 튜브 커버들 및 코드일 수 있다. 튜브 커버들은 각 리액터 튜브(214a)의 노출된 종단(230a)을 확고하게 덮거나 폐쇄하기 위하여 각각 크기 및 형상이 결정된다. 예를 들어, 제한은 없으며, 튜브 커버들은 병 뚜껑과 유사하게, 각 리액터 튜브(214a)의 노출된 종단(230a)에 대하여 확고하게 맞추도록 캡들(미도시)과 같은 크기 및 형상으로 결정될 수 있다. 대안적으로, 도 6에 상세하게 도시된 바와 같이, 튜브 커버들은 대응되는 리액터 튜브(214a)의 노출된 종단(230a) 내에 적어도 부분적으로 삽입될 수 있는 플러그들(270)과 같은 크기 및 형상으로 결정될 수 있다. 형상에 관계없이, 각 튜브 커버는 대응되는 리액터 튜브(214a)의 노출된 종단에 습기에 저항하는 씰(seal)을 형성해야만 하고, 그렇게 위치될 때 오퍼레이터들에게 보여질 수 있고 접근이 가능해야만 한다. 튜브 커버들을 위한 구성의 예시적인 물질들은 다음을 포함하지만 이에 한정되지 않는다: 폴리에틸렌, 코르크 및 고무. 본 발명에 따른 인디케이터들로서 사용하기에 적절한 튜브 커버의 다양한 형태 및 형상의 상업적 자원은 미국, 뉴욕, 버펄로의 캐플러그(Caplug)이다. 물론, 다른 상업적 자원들이 존재하며 인디케이터들은 상업적인 공급자의 참여없이 주문 제작 또는 생산될 수도 있다.
코드는 복수 개의 인디케이터들과 협력하고, 통상의 기술을 가진 자에게 익숙한, 기록 및 전달의 어떤 알려진 수단일 수 있다. 예를 들어, 제한은 없으며, 플러그들(270)이 색상 코드로 될 수있고, 이들의 표면에 다양한 마킹들, 숫자들 또는 심볼들을 가질 수도 있고, 또는 오퍼레이터들이 추출 및 대체 공정의 단계들 사이에 플러그들(270) 상에 기록할 수도 있다.
본 발명을 제한하고자 바라지 않으며, 특정한 예로써, 코드가 색상 코딩된 플러그들(270)을 포함하는 곳에서, 복수 개의 노란 플러그들, 파란 플러그들, 빨간 플러그들 이 제공될 수 있으며, 각 색상은 상이한 상태를 나카내기 위하여 부여될 수 있다. 예를 들어, 노란색은 리액터 튜브가 공정 유체들이 청소되고 건조되었고, 이에 따라 본 발명의 방법에 따라 고체 물질들의 이동 및 제거를 위한 준비가 되었다는 것을 가리키기 위해 선택될 수 있다. 파란색은 원하는 대로, 고체 물질들의 모두 또는 선택된 부분이 리액터 튜브로부터 이동 및 추출되었고, 이에 따라 튜브는 더 세척하고 및/또는 새로운 고체 물질들로 채울 준비가 되었다는 것을 가리키기 위해 선택될 수 있다. 빨간색은 특정한 리액터 튜브(214a) 내의 고체 물질들을 이동 및 추출하는 것에 어려움이 존재하고, 이에 따라 튜브가 재방문되어야만 한다는 것을 나타내기 위하여 선택될 수 있다. 다른 색상은 그것으로부터 고체 물질들의 제거가 요구되지 않는 용접된 튜브들을 가리키기 위해 선택될 수 있다.
위에서 설명된 인디케이터들 및 코드를 사용하여 리액터 튜브들의 상태를 트래킹 및 전달을 수행하기 위하여, 제거 및 대체 공정 동안에 적절한 횟수로 상이하게 채색된 플러그들이 리액터 튜브들 안으로 삽입될 수도 있고, 또한 다른 채색된 플러그들에 의해 대체될 수도 있다. 더 상세하게는, 리액터가 셧다운되고, 공정 유체 및 느슨해진 고체 입자들이 리액터 튜브들로부터 세척된 후, 노란 플러그는 이러한 노란 플러그들을 가진 리액터 튜브들이 본 발명의 방법에 따라 고체 물질들의 제거 및 추출을 위해 준비되었다는 것을 가리키기 위하여 각 리액터 튜브의 종단으로 삽입될 수 있다. 세척(flushing) 공정 동안 존재하지 않았던 오퍼레이터조차도 노란 플러그들을 보는 것으로부터 세척이 완료되었고 어떤 리액터 튜브들이 고체 물질들의 이동 및 추출을 위한 준비가 되었는지를 알 것이다. 하나 이상의 리액터 튜브들이 고체 물질들의 이동 및 추출을 위해 준비된 때, 노란 플러그(들)은 물론 사용되는 특정한 장치에 의해 제공될 수 있는 만큼의 많은 튜브들로부터 제거된다.
하나 이상의 리액터 튜브들의 각각으로부터 원하는 고체 물질들의 제거 및 추출이 완료된 때, 파란 플러그가 그것의 노출된 종단으로 삽입될 수 있어서, 고체 물질들의 모두 또는 선택된 부분이 추출되었고, 리액터 튜브는 예를 들어, 신선하고, 소비되지 않은 촉매 물질들과 같은 대체 고체 물질들로 리패킹될(re-packed) 준비가 되었다는 것을 나타낼 수 있다. 고체 물질들이 특히 충돌되고 특정한 리액터 튜브 안에 웨징되는 곳에서는, 빨간 플러그가 리액터 튜브의 노출된 종단 내에 위치될 수 있어서, 내부에 고체들이 잔존하는 것 및 오퍼레이터가 나머지 고체 물질들을 제거하기 위해 특히 이 리액터 튜브에 집중할 필요가 있을 것을 나타낼 수 있다. 따라서, 다른 오퍼레이터들이 이들 리액터 튜브들 내에서 잔존하는 고체 물질들에 특정한 관심 및 압력을 가하기 위하여 이동될 고체 물질들을 여전히 포함하는 리액터 튜브들을 재방문할 수 있는 동안에, 이동 및 추출 활성도는 문제점들을 제공하기 않는 모든 리액터 튜브들에 대하여 계속되고 완료될 수 있다.
통상의 기술을 가진 자에 의한 이해를 쉽게 할 수 있음으로써, 리액터 튜브들의 각각은 적용할 수 있는 패킹 스케줄에 따라 새로운 고체 물질들로 다시 채울 수 있다. 패킹 스케줄이, 하나 이상의 이러한 존들 또는 서브존들이 형성된 후, 리액터 튜브들의 일부 또는 모두를 복합 존들 및 서브-존들을 형성하기 위한 상이한 고체 물질들로 리패킹하는 것을 요구할 때, 채색된 플러그들(270)이 다시 튜브들의 노출된 종단 상에 위치될 수 있고, 상이한 색상들이 특정한 대응되는 존 또는 서브-존의 완료를 가리키기 위해 할당될 수 있다. 각 존 및 서브-존이 각 리액터 튜브 내에 형성됨에 따라, 채색된 플러그들이 상이한 색상의 플러그들에 의해 대체될 수 있다. 이러한 방식으로 리패킹 공정을 수행하는 오퍼레이터들은 채색된 플러그들을 보고, 이들의 색상에 따른 이들의 의미를 해석함에 의해 어떠한 존들 또는 서브-존들이 장착되었으며, 또한 각 리액터 튜브에 대하여 다음의 존 또는 서브-존에서 어떠한 것이 형성되어야만 하는가를 결정할 수 있을 것이다.
제한은 없으며, 최종 불활성 스테이지(X2) 및 제 2 반응 스테이지(252)의 고체 물질들(216b, 266b 264)에 더하여 중간 불활성 스테이지(XX)로부터의 고체 물질들(217)의 제거를 포함하는 것과 같은, 본 발명의 방법의 다른 실시예들이 유용할 수 있다. 본 발명의 방법의 다른 실시예는 리액터(210)의 완료된 세척 및 리패킹을 수행하기 위하여 리액터 튜브들(214a, 214b, 214c)로부터 모든 고체 물질들(216b, 266, 264, 217, 262, 260, 216a)의 제거일 것이다. 리액터 튜브들(214a, 214b, 214c)로부터 모든 고체 물질들(216b, 266, 264, 217, 262, 260, 216a)을 제거하기 위하여 본 발명의 방법을 사용하는 것은, X2, X2+B2, X2+B2+B1, X2+B2+B1+XX, X2+B2+B1+XX+A2, X2+B2+B1+XX+A2+A1, 및 X2+B2+B1+XX+A2+A1+X1의 거리에서의 중간 정지 위치들이 추출된 고체들이 상이한 수집 컨테이너들로 향해져야만 한다는 것을 가리키기 위해 채택될 수 있기 때문에, 고체 물질들의 이들의 상이한 형태들 및 조성물들로의 용이한 분리를 용이하게 한다. 모든 고체 물질들이 추출되고자 할 때, 본 발명의 방법은, 남아있는 고체 물질들(216a, 260, 262, 필요하다면 217)이 리액터 튜브들(214a, 214b, 214c)의 하부 종단들로부터 위쪽으로 삽입된 피쉬 테이프(미도시)를 사용하고, 남아있는 고체 물질들(216a, 260, 262, 필요하다면 217)이 리액터 튜브들(214a, 214b, 214c)의 하부로부터 떨어지도록 하면서 이동되며, 중간 불활성 스테이지(XX)의 고체 물질들(217)의 추가적인 이동 및 추출이 있건 없건, 최종 불활성 스테이지(X2) 및 제 2 반응 스테이지(252)로부터 고체 물질들(216b, 266, 264)을 이동시키고 추출함에 의해, 더 오래된 (위에서 설명된) 피쉬 테이프 방법과 함께 사용될 수 있다는 것이 주목된다. 이어서, 남아있는 고체 물질들(216b, 266b, 264, 필요하다면 217)의 분리가 당해 기술분야에서 통상의 기술을 가진 자에게 알려진 어떤 방법에 의해 달성될 수 있는 동안에, 본 발명의 방법은 서로로부터 추출된 고체 물질들(216b, 266, 266, 및 선택적으로는 217)의 분리를 용이하게 할 것이다.
이전에 논의된 대로, 추출 및 분리 후, 불활성 고체 물질들(216b, 217)은, 이들이 동일한 리액터(210), 상이한 리액터, 또는 전체적으로 상이한 공정 또는 서비스 내에서의 재사용에 준비되도록 만들기 위해, 가열, 물, 알콜, 산 등과 같은 솔벤트로 세탁, 스팀 세척, 및 이들의 조합들을 포함하지만 이에 한정되지 않는, 통상의 기술을 가진 자에게 알려진 어떠한 방법에 의해 린싱되거나 세척될 수도 있다.
추가적으로, 본 발명의 방법은, 리액터(210)의 완전한 세척 및 리패킹을 수행하기 위해 리액터 튜브들(214a, 214b, 214c)로부터 모든 고체 물질들(216b, 266, 264, 217, 262 260, 216a)을 제거하기 위해 사용될 때, 모든 고체 물질들(216b, 266, 264, 217, 262 260, 216a)이 추출된 후 및 튜브들(214a, 214b, 214c)의 리패킹의 수행 전에, 빈 리액터 튜브들(214a, 214b, 214c)을 세척하는 단계를 더 포함할 수 있다. 예를 들어, 워터레이저(WATERLAZER)로 알려지고 미국 텍사스 디어 파크의 하이드로켐으로부터 상업적으로 이용할 수 있는 방법 및 장치가, 활동들의 이동 및 추출 후에 남은 어떤 고체들, 침전물들 등을 제거하기 위하여 리액터 튜브들의 내면에 대하여 평방 인치당 40,000 파운드까지의 높은 압력에서 플렉서블하고 회전 및 축방향 이동 가능한 랜스 및 노즐 조합을 통해, 물을 안내할 수 있다. 물론, 튜브들에 손상 없이, 리액터 튜브들로부터 잔존하는 고체들, 침전물들 및 부가물들을 세척 및 플러싱(flushing)할 수 있는 어떤 방법 또는 장치도 사용될 수 있다.
또한, 본 발명은 쉘-튜브 리액터의 하나 이상의 리액터 튜브들로부터 고체 물질들의 이동 및 추출 동안에, 고체 물질들에 대한 손상을 최소화시키기 위한 장치를 제공한다. 추출된 고체 물질들의 적어도 일부가 이동 및 추출 후 재사용을 위해 구조적으로 적합하게 잔존하는 동안, 장치는 고체 물질들의 적어도 일부의 이동 및 추출을 용이하게 한다.
본 발명의 장치의 기본적이고 일반적인 실시예는 도 7-10을 참조하여 이제 상세히 설명될 것이며, 이는 고체 물질들을(316b, 318)을 포함하는 쉘-튜브 리액터(310)와 함께 사용되며 본 발명에 따른 장치(346)의 다양한 관점을 제공하고, 고체 물질들의 적어도 일부는 이동되고 추출된다. 더욱 상세하게는, 도 7은 장치(346)의 개략적인 정면도 및 리액터(310)의 부분적인 절단 단면도를 제공하되, 리액터(310)는 복수 개의 수직으로 배향된 리액터 튜브들(314a, 314b, 314c)을 가지며, 이들은 상호 간에 평행하고, 이들의 각각은 내부에 고체 물질들(316b, 318)을 포함한다. 장치(346)는, 이동 및 추출 동안에, 고체 물질들(316b, 318)의 적어도 일부에 대한 손상을 최소화시키기 위해 설계되고 구성된다. 일반적으로, 장치(346)는 마운팅 어셈블리(354) 및 마운팅 어셈블리(354)에 이동 가능하게 설치된 캐리어(348)를 가진다. 마운팅 어셈블리(354)의 적어도 일부는, 예를 들어, 프레임(356)은, 장치(346)의 작동 동안에, 리액터(310) 및 리액터 튜브들(314a, 314b, 314c)에 대하여 고정되도록 구성된다.
도 7을 참조하면, 또한 장치(346)는 도시된 복수 개의 중공 로드들(332a, 332b, 332c)과 같은, 적어도 하나의 중공 로드를 가진다. 물론, 장치(346)가 단일의 중공 로드를 가질 수 있다는 것이 이해되는 반면에, 도면에 도시된 대로, 복수 개의 중공 로드들을 가진 장치(346)가 고체 물질들을 하나 이상의 리액터 튜브(314a, 314b, 314c)로부터 한번에 이동시키고 추출하는 것을 용이하게 하며, 이는 고체 물질들을 추출하고 대체하는 전체 공정을 가속화시킨다. 복수 개의 중공 로드들(332a, 332b, 332c)중의 각각은 캐리어(348) 상에 설치되고, 상호 간에 평행하게 배향되고, 리액터 튜브들(314a, 314b, 314c)의 노출된 종단들(330a)(330b, 330c는 미도시)에 의해 형성된 규칙적이고 반복적인 패턴에 대응시키는 구성으로 배열된다(패턴은 미도시되지만, 예를 들어,상술한 도 2 참조).
더욱이, 각각 중공 로드(332a, 332b, 332c)는 리액터(310)의 대응되는 리액터 튜브(314a, 314b, 314c) 안으로 삽입되기 위하여 크기 및 형상이 결정된다. 감소된 압력하에 로드들이 파괴되지 않는 한, 이들은 단단하고 굽혀지지 않거나 약간의 유연성을 가질 수도 있기 때문에, 중공 로드들(332a, 332b, 332c)을 위한 구성 물질에 특정한 제한은 없고, 이는 이하에서 더 상세하게 논의된 대로 흡입기(340)에 의해 적용될 수도 있다. 적절한 구성 물질들은 예를 들어, 제한은 없으며, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 테프론, 및 폴리비닐 클로라이드와 같은 폴리머 수지 또는, 스테인레스스틸, 카본 스틸과 같은 금속, 또는 이들이 조합들을 포함한다.
각 중공 로드(332a, 332b, 332c)는 고체 물질들의 적어도 일부(316b, 318)를 접촉 및 이동시키기 위한 크기 및 형상의 팁(334a, 334b, 334c) 및, 대응되는 리액터 튜브(314a, 314b, 314c)로부터 이동된 고체 물질들의 적어도 일부를 운반하기 위한 축방향 루멘(344a, 344b, 344c)을 가진다. 도 7a-7f에 도시된 바와 같이, 팁들(334a, 334b, 334c)은 추출될 고체 물질들을 파괴함 없이 이들을 이동시킬 어떤 형상 및 구조를 가질 수 있다. 예를 들어, 도 7a에서, 팁(334a)은 팁(344a)의 길이 방향 축(L)과 직각을 이룬 팁의 말단의 종단(ii)을 수평으로 자름에 의해 형성된 단순한 원형의 종단 표면(i)을 가지는 것으로 도시된다. 팁(344a)은 유체 밀폐 방식으로, 그것의 인접한 종단(iii)에서, 플랜지된 연결, 쓰레딩된 스크류 형태의 연결(threaded screw-type connection), 단일의 하나의 구조로서 축방향 루멘 및 팁을 제작하는 것, 용접, 및 이들의 조합을 제한없이 포함하는 어떤 종래의 수단에 의해, 대응되는 중공 로드(332a)의 축방향 루멘(344a)의 말단의 종단(미도시)에 고정될 수 있다.
도 7b는 팁(334a)의 길이 방향의 축(L)과 평행한 표면에 대한 경사각(θ)으로 기울어진 타원형의 종단 표면(i)을 가진 팁(334a)을 도시한다. 예를 들어, 경사각 (θ)은, 제한없이 30도 내지 70도일 수 있고, 예를 들어 약 45도 또는 심지어는 약 60도일 수 있다. 도 7b에서 도시된 팁 구조는 도 7에 도시된 팁 구조의 개방 영역보다 더 큰 총 개방 영역을 가진다. 추가적으로, 공간(iv)은 추출될 고체 물질과 팁(334a) 사이에 형성되며, 이것은 유체 흐름(도 7-10 중의 어떤 것을 참조)에 의해 고체 물질의 추출을 용이하게 한다.
도 7c는 나사송곳 형상(auger shape)과 유사한, 그것의 말단의 종단(ⅱ)에서 상대적으로 예리한 지점(v)에서 종료되는 나선형의 구조를 가진 팁(334a)을 도시한다.
도 7d에서, 팁(334a)는 마주 보도록 위치된 두개의 연장부들(iv),(iv)'을 가지며, 이것의 각각은 이들의 말단 종단들(vii),(vii)'에 대하여 더 좁아진다. 연장부들(iv),(iv)' 사이에 잔존하는 개구들(viii)(viii)' 각각은 "U" 형상에 가까워진다. 도 7d에 도시된 팁(334a)의 개방 영역은 또한 도 7a에 도시된 것보다 더 크며, 이것은 이동될 고체 물질(미도시)과 팁(334a) 사이의 적절한 공간을 제공하여, 고체 물질이 유체 흐름(F)(도 7-10중의 어떤 것을 참조)에 의해 리액터 튜브로부터 더 쉽게 흡입되도록 한다.
다른 팁 구조는 도 7e에서 제공되며, 팁(334a)은 팁(334a)의 말단의 종단(ⅱ)의 원주를 따라 위치되고, 이들 사이에서 갭 또는 개구(ix)를 생성하는 복수 개의 삼각형의 웨지 형상의 연장부들(vi)을 가진다. 비록 도시되지는 않았지만, 예를 들어, 이들 사이에 유사하게 갭들 또는 개구들을 형성하며, 팁(334a)의 말단의 종단(ⅱ)의 원주를 잇는, 좁은 사각형의 연장부들과 같은, 삼각형보다 상이한 형상을 가질 수 있다.
도 7f에서, 팁(334a)은 복수 개의 점점 테이퍼링된 연장부들(ⅵ)을 포함하며, 이들 각각은, 무딘 후면들(xi)을 가지는 복수 개의 후크(hook)들(x)을 생성하기 위하여 이들의 말단의 종단들(vii)에서 구부러지고 각도를 가진다. 이러한 팁(334a)이 왼쪽으로(화살표(LR)) 회전될 때, 하나 이상의 후크들(x)은 고체 물질들을 획득할 수 있고 초기의 작은 이동 및 제거를 달성할 수 있으며, 이어서 무딘 후면(xi)과 맞물리는 회전 방향(화살표(RR))을 반대로 하여 이동된 고체 물질들을 더 제거하고 리액터 튜브로부터 이들의 추출을 가능하게 한다.
이제 다시 도 7을 참조하면, 각각의 중공 로드(332a, 332b, 332c)의 축방향 루멘(344a, 344b, 344c)은 리액터 튜브(314a, 314b, 314c)로 삽입되는 동안 중공 로드들(332a, 332b, 332c)가 독립적으로 회전될 수 있는 충분한 허용 오차를 가지고 대응되는 리액터 튜브들(314a, 314b, 314c)안에 맞추어질 어떠한 단면의 형상을 가질 수 있다. 리액터 튜브들(314a, 314b, 314c)의 각각은 또한 원형의 단면 형상을 가지는 경향이 있기 때문에, 원 또는 타원의 단면 형상은 축방향 루멘들(344a, 344b, 344c)에 대하여 종종 가장 적합하다. 각 중공 로드(332a, 332b, 332c)의 상이한 부분들의 형상뿐 아니라, 구성 물질이 적절히 변할 수 있으며, 이는 당업계에서 당업자에 의해 쉽게 결정할 수 있다.
장치(346)의 주어진 실시예에 대하여 리액터 튜브들(314a, 314b, 314c)이 상당히 균일한 내경을 가진다고 가정하면, 각 중공 로드(332a, 332b, 332c)의 축방향 루멘(344a, 344b, 344c)의 외경은 서로 대략 동일해야만 한다. 유사하게, 또한 각 중공 로드(332a, 332b, 332c)의 팁(334a, 334b, 334c)의 외경은 서로 대략 동일해야만 한다. 그러나 각 로드(332a, 332b, 332c)에 대하여, 축방향 루멘(344a, 344b, 344c)의 외경 및 팁(334a, 334b, 334c)의 외경은 축방향 루멘(344a)의 외경보다 팁(334a)의 외경이 더 크거나 그 반대인 것으로서, 서로 상이할 수 있다. 예를 들어, 본 발명의 장치(346)의 특정한 실시예에서, 각 중공 로드(332a, 332b, 332c)의 축방향 루멘(344a, 344b, 344c)의 외경은 대략 0.8125인치일 수 있고, 각 중공 로드(332a, 332b, 332c)의 팁(334a, 334b, 334c)은 대략 0.875 인치보다 약간 클 수 있다.
더욱이, 축방향 루멘(344a, 344b, 344c) 및 팁(334a, 334b, 334c)의 외경은 리액터 튜브(314a, 314b, 314c)의 내경에 의존하여, 다른 것에서 대한 장치(346)의 일 실시예와 상이할 수 있다. 리액터 튜브들(314a, 314b, 314c)의 내경에 대한 의존성 때문에, 축방향 루멘(344a, 344b, 344c) 및 중공 로드(332a, 332b, 332c)의 외경들은 다음과 같이 "허용 오차 비율(clearance ratio)" 및 "자유 유동 비율(free-flow ratio)"의 용어로 가장 잘 설명되고 특정된다.
여기서 사용된 대로, "허용 오차 비율"은 리액터 튜브(314a, 314b, 314c)의 내경에 대한, 중공 로드(332a, 332b, 332c)의 팁(334a, 334b, 334c) 및 축방향 루멘(344a, 344b, 344c) 중 더 큰 것의 외경의 비율이다. 장치(346)의 어떤 실시예에 대하여, 허용 오차 비율은 0.6부터 0.99의 범위, 예를 들어, 0.75부터 0.98까지의 범위여서, 리액터 튜브들(314a, 314b, 314c) 내에서 중공 로드들(332a, 332b, 332c)의 자유로운 비고정 축방향 운동을 가능하게 한다.
여기서 사용된 대로, "자유 유동 비율"은 리액터 튜브들(314a, 314b, 314c)의 고체 물질의 최대 입자 치수에 대한, 중공 로드들(332a, 332b, 332c)의 팁(334a, 334b, 334c) 및 축방향 루멘(344a, 344b, 344c) 중 더 작은 것의 내경의 비율이다. "최대 고체 입자 치수"의 용어는 여기서 구형 입자의 직경 및 실린더와 같은, 비-구형상의 입자(non-spherical particle)에 대한 가장 큰 치수(길이, 폭, 직경 등)를 의미하기 위하여 사용된다. 장치(346)의 어떤 실시예에 대하여, 자유 유동 비율은 2부터 25까지의 범위, 예를 들어, 3부터 8까지의 범위이어서, 중공 로드들(332a, 332b, 332c)을 통해 고체 물질들의 운반 동안에 브리징, 충돌 및 차단을 최소화시킨다. 앞의 상대적 치수들의 예들은 제한 없이 이하에서 제공된다.
각각이 약 0.98인치의 내경을 가지는 리액터 튜브들로부터 약 0.20 인치의 직경을 가지는(즉, 최대 고체 입자 치수) 구형상의 고체 물질들(예를 들어, 구형상의 촉매 펠렛)을 제거하기 위해 사용될, 본 발명에 따른 장치(346)의 특정한 실시예에서, 각 중공 로드의 축방향 루멘의 외경 및 내경은 각각 약 0.8125 인치(20.66 mm) 및 0.75인치(19 mm)일 수 있다. 각 중공 로드의 팁의 외경 및 내경은 각각 약 0.875 인치(22.2 mm) 및 0.75인치(19 mm)일 수 있다. 앞의 치수들은 대략 0.89(=0.875/0.98)의 최대 허용 오차 비율 및 대략 3.75(=0.75/0.20)의 최소 자유 유동 비율을 제공하며, 이것들의 각각은 이들의 특성에 대해 상술한 범위 안이다.
추가적으로, 위에서 특정한 치수들의 중공 로드들(332a, 332b, 332c)을 가지는 장치(346)는 일반적으로 약 0.1875인치(4.8 mm)의 지름 및 약 0.25인치(6.4 mm)의 길이를 가지는 실린더 형상의 고체 물질들(예를 들어, 라쉭 링들)을 제거하기 위해 사용될 수 있으며, 이것은 각각이 약 0.98인치의 내경을 역시 가지는 리액터 튜브들로부터 0.25 인치(6.4 mm)의 최대 고체 입자 치수을 야기한다. 앞의 치수들은 대략 0.89(=0.875/0.98)의 최대 허용 오차 비율 및 대략 3.0(=0.75/0.25)의 최소 자유 유동 비율을 제공하며, 이들의 각각은 이들의 특성을 위해 상술한 범위 안이다. 위에서 설명한 치수들을 가지는 중공 로드(332a, 332b, 332c)을 가지는 이러한 특정한 장치(346)는 0.2인치(5 mm) 지름 구형상의 촉매 입자들 및 약 0.98인치의 내경을 가지는 리액터 튜브들을 가지는 리액터의 리액터 튜브들로부터 0.25인치(6.4 mm)의 길이를 가지는 실린더 형상의 라쉭 링들을 동시에 제거하는데 효과적일 것이다.
도 8에서 제공된 장치(346) 및 리액터(310)의 개략적인 좌측면도를 이제 참조하면, 트랜스미션 어셈블리(완전히 도시되지는 않지만 이하에서 더 논의됨)는 마운팅 어셈블리(354)에 고정되고, 도 8에서 개략적으로 도시된 모터(372)와 같은, 전원과 연결된다. 트랜스미션 어셈블리는, 다른 장치(예를 들어, 캐리어(348) 및 중공 로드(332a, 332b, 332c))를 이동시키는 제어 가능한 축방향의 힘을 단독으로 또는 전체적으로 적용할 수 있기 위하여 당업계에서 당업자에게 알려진 어떤 장치, 또는 복수 개의 장치들을 포함할 수 있다. 트랜스미션 어셈블리는 오퍼레이터일 수조차 있고, 기계적인 모터 대신에 제어된 축방향 힘(S)이 캐리어(348) 및 중공 로드들(332a, 332b, 332c)을 이동시키기 위해 수동으로 공급되는 것이 고려된다. 트랜스미션 어셈블리는 제어된 축방향 힘(S)을 캐리어(348)에 적용하고, 이에 따라 캐리어(348) 상에 설치된 중공 로드들(332a, 332b, 332c)의 각각에도 적용하기 위하여 캐리어(348)에 연결된다.
더 종래의 실시예에서, 도 7 및 도 8에서 개략적으로 도시된 대로, 예를 들어, 제한 없이, 트랜스미션 어셈블리는 벨트들, 체인들 또는 케이블들(미도시)에 따라, 다양한 풀리들(374a, 374b, 376a, 376b)(단지 도 8에는 좌측 풀리들(374b,376b)만이 도시됨)을 포함할 수 있고, 이는 하나 이상의 풀리들(374a, 374b, 376a, 376b) 및 캐리어(348)에 접촉 및 연결된다. 이러한 실시예에서, 트랜스미션 어셈블리의 모터는 풀리들(374a, 374b, 376a, 376b) 및 벨트들, 체인들, 또는 케이블들(미도시)에 의해 전달된 힘을 공급한다. 도 8은 리액터(310)의 단면도를 제공하지 않고, 따라서, 가장 왼편 중공 로드(332c)의 삽입된 팁(334c) 및 이것이 삽입되는 대응되는 리액터 튜브(314c)가 도 8에서 가상으로 도시된다. 리액터(310) 및 장치(346)의 우측면도는 도 8의 좌측면도의 반사도일 것이다.
트랜스미션 어셈블리의 작동에 의해, 이것과 연결된 중공 로드들(332a, 332b, 332c)과 함께, 캐리어(348)는 후퇴 및 삽입 위치들 중간의 복수 개의 위치들 중의 어떤 하나에 대해서 뿐 아니라 후퇴 위치(도 9에 도시)와 삽입 위치(도 10에 도시) 사이의 리액터(310) 및 리액터 튜브들(314a, 314b, 314c)에 대해서도 이동 가능하다. 캐리어(348) 및 중공 로드들(332a, 332b, 332c)이 후퇴 위치(도 9)에 있을 때, 중공 로드(332a, 332b, 332c)의 팁들(334a, 334b, 334c)은 대응되는 리액터 튜브(314a, 314b, 314c)의 노출된 종단들(330a, 330b, 330c)의 외부에서 이들과 정렬된다. 이들이 삽입 위치(도 10)에 있을 때, 중공 로드(332a, 332b, 332c)는 대응되는 리액터 튜브들(314a, 314b, 314c)로 삽입된다.
또한, 장치(346)는 중공 로드들(332a, 332b, 332c)과 맞물려 회전시키기 위한, 도 7-10에서 개략적으로 도시된, 하나 이상의 로테이터 어셈블리들(378a, 378b, 378c)을 가진다. 하나 이상의 로테이터 어셈블리들(378a, 378b, 378c)은 캐리어(348)에 설치되고 각각은 대응되는 하나 이상의 중공 로드들(332a, 332b, 332c)에 연결된다. 로테이터 어셈블리들(378a, 378b, 378c)의 형태 및 이들의 중공 로드(332a, 332b, 332c)에 대한 부착 방식은 특별히 제한되지 않는다. 도 8에서, 예를 들어, 하나의 로테이터 어셈블리(378a, 378b, 378c)는 중공 로드들(332a, 332b, 332c)의 각각에 대해 제공되되, 이에 의해 중공 로드들(332a, 332b, 332c)의 각각은 다른 것들과 독립적으로 회전 가능하다. 로테이터 어셈블리들(378a, 378b, 378c)은, 당업자에게 알려진, 단독으로 또는 전체적으로 중공 로드들(332a, 332b, 332c)과 맞물려져 회전시킬 수 있는 어떤 장치이거나 장치들일 수 있다. 예를 들어, 제한은 없으며, 당업자에게 잘 알려진 바와 같이, 각 로테이터 어셈블리(378a, 378b, 378c)는 회전을 위한 전원을 제공하기 위한 모터장치(그 자체로는 미도시) 및 하나 이상의 중공 로드들(332a, 332b, 332c)에 대하여 이러한 전원을 전달하기 위한 트랜스미션 장치(그 자체로는 미도시)를 포함할 수 있다.
캐리어(348) 및 중공 로드들(332a, 332b, 332c)이, 각 대응되는 리액터 튜브(314a, 314b, 314c)(예를 들어, 도 10 참조)로부터 제거되기 위해 고체 물질들( 316b, 318)의 적어도 일부에 접촉한 각 로드(332a, 332b, 332c)의 팁들(334a, 334b, 334c)과 함께, 위에서 설명한 삽입 위치에 있으며, 로테이터 어셈블리들(378a, 378b, 378c)이 작동될 때, 적어도 일부가 추출 후 재사용하기에 구조적으로 적합하게 잔존하는 고체 물질들(316b, 318)에 대한 손상을 최소화시키는 동안, 중공 로드들(332a, 332b, 332c)은 회전하고 각 팁(334a, 334b, 334c)은 고체 물질들의 적어도 일부(316b, 318)와 충돌하여 이를 이동시킨다.
장치(미도시)의 다른 실시예는, 수평으로 배향된 리액터 튜브들로부터 고체 물질들을 작동 및 제거하도록 조립 및 구성될 수 있는 것이 주목된다. 이러한 적용을 위해, 마운팅 어셈블리, 캐리어, 중공 로드들, 및 장치의 다른 요소들은, 이들 사이의 복수 개의 위치들 중 어떤 하나에 대해서 뿐 아니라, 삽입 위치와 후퇴 위치 사이에서 캐리어(348) 및 중공 로드들(332a, 332b, 332c)을 수평으로 움직이기 위해 수평으로 배향된 축방향의 힘을 적용하기 위해 단순히 구성되고 상호 간에 협력될 것이다. 본 발명에 따른, 이러한 수평으로 배향된 장치의 구성 및 작동은 본 명세의 이익 및 당업계에서 일반적으로 이용할 수 있는 지식과 함께 당업계에서 통상의 기술을 지닌 자의 능력 범위 내이다.
도 7에서 개략적으로 도시된 바와 같이, 흡입기(340) 또는 진공원은 유동하는 유체 흐름(F)를 제공함에 의해, 대응되는 리액터 튜브들(314a, 314b, 314c)로부터 이동된 고체 물질(316b)을 추출하기 위해, 도관(336)에 의해 하나 이상의 중공 로드(332a, 332b, 332c)의 축방향 루멘(344a, 344b, 344c)과 유체 연결될 수 있다. 흡입기(340)는 특별히 제한되지 않고, 당업자에게 알려진 어떤 종래의 형태일 수 있다. 일반적으로, 적절한 흡입기는 모터 및 엔진(미도시)과 같이, 전원에 의해 구동되는 배출 가스 펌프(미도시)를 포함한다. 이동된 고체 물질(316b)의 적어도 일부는 유동하는 유체 흐름(F) 내에서 끌려가고, 리액터(310)로부터 멀어지도록 각각의 대응되는 리액터 튜브들(314a, 314b, 314c)로부터 운반된다. 도관(336)의 적어도 일부는 캐리어(348) 및 중공 로드들(332a, 332b, 332c)의 운동을 허용하고 용이하게 하기 위하여 흡입기(340) 및 마운팅 어셈블리(354)의 프레임(356)에 대하여 유연하여야만 한다.
도 4 및 본 발명의 방법과 관련하여 상술한 대로, 형태, 크기, 조성물, 또는 어떤 다른 기준에 기초하여 상호 간으로부터 뿐 아니라, 유체 흐름(F)으로부터 추출된 고체 물질들(316b)을 분리 및 수집하는 것은 때때로 바람직할 수 있다.
따라서, 본 발명의 장치(346)는 유동하는 유체 흐름(F)으로부터 추출된 고체 물질들(316b)을 분리하기 위한 분리 장치(342) 및, 선택적으로, 분리 후 고체 물질들(316b)을 수집 및 수용하기 위한 수집 장치(도 6에서, 이것은 분리 장치(342)의 일부)를 더 포함할 수 있다. 분리 장치(342)는 유동하는 유체 흐름(F)으로부터 추출된 고체 물질들의 적어도 일부(316b)의 분리를 야기 또는 허용할 수 있는, 상응하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 알려진 어떤 종래의 장치일 수 있다. 수집 장치(342)는 분리된 고체 물질들의 적어도 일부(316b)를 수집 및 수용할 수 있는, 상응하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 알려진 어떤 종래의 장치일 수 있다. 예를 들어, 제한은 없으며, 분리 장치(342)는 도 4 및 7에서 개략적으로 도시된 바와 같이, 컨테이너 또는 다른 베셀일 수 있으며, 이는, 이 경우에 중력 때문에 고체물질이 유동하는 유체 흐름(F)로부터 분리됨에 따라, 고체 물질(316b)을 획득하기 위해, 도관(336)에 유체 연결되고 중공 로드(332a, 332b, 332c) 및 흡입기(340)의 중간에 위치된다.
비록 그 자체는 미도시되었지만, 본 발명의 장치의 다른 실시예는 중력 및 관성 때문에 고체 물질들이 유동하는 유체 흐름(F)에서 연속적으로 이탈함에 따라, 변화하는 평균 질량의 고체 물질들을 획득하기 위해 연속적으로 배열된 복수 개의 분리 장치들을 포함할 수 있다. 유체 흐름(F)으로부터 처음으로 분리되는 고체 물질(즉, 가장 멀리 떨어진 상류)은 가장 큰 질량을 가진 것일 수 있고, 이어서 그 다음 작은 질량 등이며, 최소의 질량을 가진 고체 물질이 유체 흐름(F)으로부터 컨테이너(미도시) 속으로 떨어질 때까지 계속될 수 있다.
또한, 배플들(미도시)은 유동하는 유체 흐름(F)으로부터 추출된 고체들의 중력 및 관성 분리를 용이하게 하기 위해 제공될 수도 있다. 추가적으로, 유동하는 유체 흐름(F)의 속도는 또한 도관(336) 내에 구불구불한 경로를 제공함에 의하거나 흡입 비율을 조절함에 의해 제어 및 조종될 수도 있어서, 속도는 유동하는 유체 흐름(F)으로부터 추출된 고체들의 중력 및 관성 분리를 용이하게 하는 비율이 되도록 한다. 구불구불한 경로는 도관(336) 내에서 하나 이상의 배플들, 엘보 턴(elbow turn)들, 또는 밸브들을 포함함에 의해 도관(336) 내에 생성될 수 있다.
추가적인 분리 장치는 제 2 반응 스테이지(252)의 제 1 및 제 2 서브 존들(B1, B2)의 제 2 촉매 조성물로부터 불활성 물질(316b)을 분리함에 의하는 것과 같이, 형태 또는 크기에 의해 추출된 고체 물질들의 분리를 용이하게 하기 위해 채택될 수 있다. 예를 들어, 적절한 메쉬 개구 크기들을 가진 하나 이상의 필터들(미도시)이, 크기에 의해 고체 물질들을 분리하기 위해 채택(예를 들어, 컨테이너(342) 또는 도관(336)에 근접하게 또는 안에 위치)될 수 있거나, 소정의 자기장 힘의 자석들이 실질적으로 철 금속을 가지고 있지 않은 것으로부터 철을 포함하는 고체 물질을 분리하기 위해 채택(예를 들어, 컨테이너(342) 또는 도관(336)에 근접하게 또는 안에 위치)될 수 있다. 필터(미도시)는 그렇지 않았다면 흡입기 장치에 들어가고 그것의 계속된 작동을 방해할 수 있는 먼지 및 입자들을 최소화시키기 위해 흡입기(340)의 입구에 근접하게 위치될 수 있다.
이제 도 11 및 12를 참조하면, 본 발명의 장치의 다른 특정한 실시예의 정면 및 우측면도가 각각 도시된다. 일반적으로, 본 실시예의 장치(446)는 다음과 같이 상술한 일반적인 실시예와 동일한 요소를 가진다. 본 실시예의 장치(446)는 마운팅 어셈블리(454) 및 마운팅 어셈블리(454)에 이동 가능하게 설치된 캐리어(448)를 가진다. 마운팅 어셈블리(454)의 적어도 프레임(456)은 장치(446)의 작동 동안에, 리액터(미도시)의 리액터 튜브들에 대하여 고정되도록 구성된다.
복수 개의 중공 로드들(432a, 432b, 432c)(단지 이들 세 개만이 도면에서 번호를 가진다)은 캐리어(448)상에 상호 간에 평행하도록 설치되고, 리액터 튜브들(미도시지만, 예를 들어, 도 2 및 관련 내용 참조)의 노출된 종단에 의해 형성된 규칙적이고 반복적인 패턴을 대응시키는 구성으로 배열된다. 각 중공 로드(432a, 432b, 432c)는 고체 물질들(미도시)과 접촉하고 이를 이동시키기 위한 팁(434a, 434b, 434c), 및 이동된 고체 물질들을 운반하기 위한 축방향 루멘(444a, 444b, 444c)을 가진다. 중공 로드들을 위한 크기, 형상 및 구성 물질들은 더 일반적인 실시예들과 관련하여 상술한 것으로부터 변하지 않는다.
이제 도 11 및 12를 참조하면, 트랜스미션 어셈블리는 제어된 축방향의 힘(S)을 캐리어(448)에 적용하기 위한 마운팅 어셈블리(454)에 고정되고, 도 2에서 볼 수 있는 모터(472)와 같은, 전원과 연결된다. 이러한 실시예에서, 트랜스미션 어셈블리는 다양한 기어들(474a, 474b, 476a, 480a, 480b)(도 11 및 12에 모두 도시되지 않음) 및 체인들(도 11에 미도시)을 포함하고, 체인들은 하나 이상의 기어들(474a, 474b, 476a, 480a, 480b) 및 캐리어(448)에 접촉 및 연결된다. 모터(472)는 후퇴 및 삽입 위치들 사이에 복수 개의 위치들 중의 어떤 하나뿐 아니라, 후퇴 위치와 삽입 위치 사이에서도(도 9 및 10의 일반적 실시예 참조) 캐리어(448)를 이동시키기 위해 기어들(474a, 474b, 476a, 480a, 480b) 및 체인들(미도시)에 의해 전달되는 힘을 캐리어(448)에 제공한다. 도 11 및 12에서, 캐리어(448) 및 로드들 (432a, 432b, 432c)은 중간 삽입 위치에 도시된다. 장치의 상술한 정렬은 특별히 요구되지 않지만, 당업자에게 익숙할 것이며, 후퇴 위치, 삽입 위치, 및 후퇴 및 삽입 위치들 사이의 복수 개의 위치들 중의 어떤 하나 사이에서 캐리어(448)의 운동을 용이하게 하는 장치의 어떠한 배열이 적절하다는 것이 주목된다.
또한, 본 실시예의 장치(446)는 캐리어(448) 상에 설치된 복수 개의 로테이터 어셈블리들(478a, 478b, 478c)(단지 이들 세 개는 도면에서 번호를 가짐)를 가진다. 각 로테이터 어셈블리(478a, 478b, 478c)는 대응되는 중공 로드들 (432a, 432b, 432c)를 다른 것들과 독립적으로 맞물려 회전시키기 위해서, 대응되는 중공 로드들(432a, 432b, 432c) 중 하나에 연결된다.
도 13, 14 및 15는 로테이터 어셈블리(478a, 478b, 478c) 중의 일반적인 하나(478a)의 좌측, 정면, 및 우측 단면도들을 각각 제공한다. 도 15의 단면도는 도 14에서 선B-B을 따라 절취되고 화살표의 방향으로 본다. 더욱 상세하게는, 로테이터 어셈블리(478c)는 캐리어(448)의 일부에 설치되고, 대응되는 중공 로드(432c)에 연결된다. 도 15에 도시된 바와 같이, 로테이터 어셈블리(478c)는 이를 통해 개구(484c)와 함께 하우징(482c)을 가진다. 중공 로드(432c)의 축방향 루멘(444c)은 관통 개구(484c)에 삽입되며, 이것은 회전 가능하고 밀폐된(air-tight) 방법으로 축방향 루멘(444c)을 수용하도록 크기 및 형상이 결정된다. 씰들과 부싱들은 당업자에게 알려진 대로, 관통 개구(484c) 내에서 축방향 루멘(444c)의 밀폐 연결을 달성하기 위해 사용될 수 있다. 도 15에서 최상으로 도시되는 바와 같이, 로테이터 어셈블리(478c)는 또한, 공기 모터(486c) 및 관통 개구(484c)에 길이 방향으로 평행하게 위치되고 배향된 드라이브 샤프트(488c)를 가진다. 로테이터 어셈블리(478c)는 이러한 실시예에서, 모터(486c)에 의해 유발된 드라이브 샤프트(488c)의 회전 운동을 중공 로드(432c)로 전달하여 그에 의해 중공 로드(432c)가 원하는 대로 회전하도록 하기 위하여, 관통 개구(484c) 내에 위치되고, 드라이브 샤프트(488c) 주변에 외주면을 따라 위치된 복수 개의 부싱들(490c)을 포함하는 트랜스미션 장치를 더 포함한다.
또한, 도 11 및 12에 도시된 장치(346)의 실시예는 트랙들(492) 및 트랙 휠(wheel)들(494)을 포함하는 위치 어셈블리를 포함한다. 한쌍의 트랙들(492)은 리액터(그 자체는 미도시)의 제 1 천공 튜브 시트의 표면 상에 위치되어 고정되며, 트랙 휠들(494)은 마운팅 어셈블리(454)의 프레임(456)의 가장 바닥 부분 상에 설치된다. 물론, 트랙들(492)은 프레임(456) 상의 트랙 휠들(494) 사이의 거리와 동일한 거리에서 상호 간에 평행하도록 위치되어 휠들이, 장치(446)가 길이 방향으로 제어 가능하게 튜브 시트(미도시) 상에서 이동 가능하게 하면서, 트랙들 상에 접촉하며 구르게 할 것이다.
트랙(492)이 위치된 곳을 넘어서 장치(446)를 움직이는 것이 필요하게 될 때, 장치(446)는, 트랙(492)들이 추출될 고체물질들을 여전히 포함하는 리액터 튜브들에 근접하게 재위치되도록 하는 것을 허용하기 위하여, 크레인 또는 다른 종래의 수단들(미도시)과 같이, 수직으로 들어올려 질 수 있다. 예를 들어, 리액터 헤드가 제거되어 리액터 튜브들(미도시되지만, 도 1a 참조)에 대한 접근을 제공하게 하고 거대한 하우징 구조(미도시)가 사용되어 전체 리액터를 덮도록 하는 곳에서는, 하우징 구조의 지붕은 장치(446)를 들어올리고 이동시키기에 적절한 종래의 리프팅 수단이 구비될 수 있다. 당업계에서 당업자들은 제한 없이, 가이드 빔들, 풀리들, 기어들, 체인들, 케이블들, 모터들, 크레인 어셈블리들, 및 이들의 조합을 포함하는 적절한 종래의 리프팅(lifting) 수단들에 익숙하다.
또한, 장치(446)는, 장치(446)의 작동 사이에 또는 동안에, 트랙들을 따라 원하지 않은 직선 운동을 방지하기 위하여 프레임(456)에 설치된 앵커(anchor) (496)를 가진다. 본 실시예에서, 앵커(496)는, 리액터 튜브들(미도시)에 대하여 트랙들(492)상에 이것을 고정시키기 위하여 장치(446)의 작동 전에 리액터 튜브 안으로 삽입되는 단순한 제거 가능한 기둥이다.
또한, 배출 매니폴드(498)는 리액터 튜브들 및 중공 로드들(432a, 432b, 432c)로부터 추출된 고체 물질들을 운반하는 유동하는 유체 흐름을 수용 및 통합하기 위한 마운팅 어셈블리 상에 제공된다. 비록 도 11 및 12에 도시되지 않았지만, 상술한 더 일반적인 실시예들처럼, 흡입기 또는 진공원은 이동된 고체 물질들을 추출하기 위한 유동하는 유체 흐름들을 제공하기 위한, 유연한 도관과 같은 매니폴드(498)와 유체 연결될 수 있다. 더욱이, 장치(446)는 도 12에서 가상으로 도시된 도관(499)과 같은, 매니폴드(498)와 하나 이상의 중공 로드들(432a, 432b, 432c)을 유체적으로 연결하는 하나 이상의 중간 도관들을 포함할 수 있다. 예를 들어,제한 없이, 중간 도관(499)은 매니폴드(498)(그 자체는 미도시)에 각 중공 로드(432a, 432b, 432c)를 연결하기 위해 제공될 수 있다. 본 발명의 장치(446)는, 먼저 설명한 대로, 분리 후 고체 물질들을 수집 및 수용하기 위한 수집 장치뿐 아니라, 추출된 고체 물질들을 유동하는 유체 흐름으로부터 분리하기 위한 분리 장치(미도시)를 더 포함할 수 있다.
상술한 본 발명의 실시예는 단지 예시적인 것이며, 당업계에서 숙련된 사람은 발명의 사상 및 범위로부터 벗어남이 없이 변경 및 수정을 할 수 있다는 것이 이해될 것이다. 모든 이러한 변경 및 수정은 본 발명의 범위 내에 포함된 것으로 의도된다.
Claims (20)
- 셀-튜브 리액터(shell and tube reactor)의 리액터 튜브들로부터 고체 물질들을 이동하고 추출하는 동안 고체 물질들의 적어도 일부에 대한 손상을 최소화시키되, 상기 고체 물질들의 적어도 일부는 고체 물질들을 이동하고 추출한 후에 재사용하기에 구조적으로 적합하게 잔존하고, 각각의 리액터 튜브는 노출된 종단을 가지기 위한 방법에 있어서,a) 대응되는 리액터 튜브와 팁(tip)을 가진 중공(hollow) 로드를 축방향으로 정렬하고, 상기 팁이 상기 대응되는 리액터 튜브의 상기 노출된 종단에 근접하기 위해 상기 중공 로드를 위치시키는 단계;b) 상기 중공(hollow) 로드를 회전시키는 단계;c) 상기 회전하는 중공(hollow) 로드를 상기 대응되는 리액터 튜브의 상기 노출된 종단으로 축방향으로 삽입하여 이것의 상기 팁(tip)이 상기 고체 물질들의 적어도 일부와 물리적으로 접촉하도록 하는 단계;d) 상기 회전하는 중공 로드에 제어된 축방향의 힘을 적용하고 상기 고체 물질들에 대하여 상기 회전하는 중공(hollow) 로드의 상기 팁(tip)을 제어가능하게 가압함에 의해, 상기 고체 물질들의 적어도 일부를 이동하고, 이동하는 동안 상기 고체 물질들의 적어도 일부에 대한 손상을 최소화하여, 이동 후에 상기 고체 물질들의 적어도 일부가 재사용하기에 구조적으로 적합하게 잔존하는 단계;e) 상기 중공(hollow) 로드를 통해, 유동적인 유체 흐름 내에서 상기 이동된 고체 물질들을 흡입함에 의해 상기 대응되는 리액터 튜브로부터 상기 이동된 고체 물질의 적어도 일부를 추출하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
- 제 1 항에 있어서, 상기 리액터 튜브들은 서로 평행하게 배향되고, 상기 리액터 튜브들의 노출된 종단들은 규칙적이고 반복적인 패턴을 형성하고, 상기 중공 로드는 복수 개의 중공 로드들을 포함하고, 상기 복수 개의 중공 로드들은 상호 간에 평행하게 정렬되고, 상기 노출된 종단들에 의해 형성된 상기 규칙적이고 반복적인 패턴을 대응시키는 구성으로 정렬되며,상기 위치를 정하는 단계는 a)상기 리액터 튜브들 중의 대응되는 하나의 노출된 종단과 상기 복수 개의 중공 로드들의 상기 팁을 정렬시키는 단계를 더 포함하고, b)상기 복수 개의 중공 로드들 중의 적어도 하나를 다른 것들과 독립적으로 회전시키는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
- 제 1 항에 있어서, 상기 축방향의 힘의 적어도 일부는 드라이브 장치에 의해 제공된 무중력을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
- 제 1 항에 있어서, 상기 방법은 상기 유동적인 유체 흐름으로부터 상기 고체 물질들의 적어도 일부를 분리하고, 상이한 형태를 분리하고, 상호 간에 고체 물질들의 상이한 크기들을 분리하고, 상호 간에 상이한 조성물들을 가진 고체 물질들을 분리하는 것으로 구성된 그룹에서 선택된 적어도 하나의 목표를 달성하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
- 제 1 항에 있어서, 상기 이동하는 단계는 상기 회전 및 상기 축방향의 힘을 모니터링하고 조절하여 상기 고체 물질들의 적어도 일부에 대한 손상을 최소화하고 재사용을 위해 이들의 구조적 적합성을 확보하는 것을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
- 제 1 항에 있어서, 상기 방법은 상기 이동 및 추출 후에 상기 리액터 튜브 내에 상기 고체 물질들의 선택된 일부를 고의로 남겨두는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
- 제 6 항에 있어서, 상기 고체 물질들의 상기 선택된 일부는 상기 중공 로드의 축방향 운동을 정지시키기 위한 정지 위치를 선택하고, 상기 중공 로드의 상기 팁의 상기 축방향 운동을 모니터링하며, 상기 팁이 상기 정지 위치에 위치될 때 상기 중공 로드의 상기 축방향 운동을 정지시킴으로써 상기 리액터 튜브 내에 남겨 지는 것을 특징으로 하는 방법.
- 제 7 항에 있어서, 상기 리액터 튜브들 내의 상기 고체 물질들의 상기 형태들 및 위치들이 알려지고, 상기 정지 위치는 상기 노출된 종단으로부터 상기 리액터 튜브 내에 잔존하는 상기 고체 물질이 위치되는 거리까지의 상기 리액터 튜브 내의 축방향 거리를 측정함으로써 선택되는 것을 특징으로 하는 방법.
- 제 1 항에 있어서, 상기 방법은, 오퍼레이터(operator)로 하여금 상기 리액터 튜브들의 각각에 대해 다음에 어떠한 단계가 수행되는지를 결정할 수 있게 하기 위해서 각각의 리액터 튜브들에 대하여 상기 방법의 적어도 한 단계가 수행된 이후에, 코드에 따라서, 상기 리액터 튜브들의 각각의 상기 노출된 종단 상에 인디케이터(indicator)들을 위치시키는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
- 셀-튜브 리액터의 하나 이상의 리액터 튜브들로부터 상기 고체 물질들의 추출 및 이동 동안에 고체 물질들의 손상을 최소화시키되, 상기 고체 물질들의 적어도 일부는 추출 및 이동 후 재사용을 위해 구조적으로 적합하고, 상기 리액터 튜브들의 각각은 튜브시트에 연결된 상기 노출된 종단을 가지기 위한 장치에 있어서,a) 적어도 일부가 상기 장치의 작동 동안에 상기 리액터 튜브들에 대하여 고정되도록 유지되기에 적합한 마운팅 어셈블리(mounting assembly);b) 상기 마운팅 어셈블리에 이동 가능하게 설치된 캐리어(carrier),c) 상기 캐리어(carrier)에 연결되고 대응되는 리액터 튜브로 삽입하기 위한 크기 및 형상을 가지되, 상기 고체 물질들의 적어도 일부를 접촉 및 이동하기 위한 팁, 및 상기 대응되는 리액터 튜브로부터 상기 이동된 고체 물질들의 적어도 일부를 운반하기 위한 축방향 루멘(lumen)을 가지는 중공 로드;d) 리액터 튜브들 중의 대응되는 하나의 상기 노출된 종단에 근접하고 대응되는 리액터 튜브에 외측으로 근접하도록 상기 중공 로드의 상기 팁이 위치한 후퇴 위치와 상기 중공 로드가 상기 대응되는 리액터 튜브로 삽입되는 삽입 위치 사이에서, 제어된 축방향의 힘을 상기 캐리어에 적용하고 상기 캐리어 및 이에 연결된 상기 중공 로드를 상기 리액터 튜브들에 대하여 상기 마운팅 어셈블리에 연결되고 전원 및 상기 캐리어에 연결된 트랜스미션(transmission) 어셈블리, 및 상기 중공 로드가 상기 후퇴 위치 및 삽입 위치 사이의 복수 개의 위치들 중 어느 하나까지 이동할 수 있게 하기 위하여,e) 상기 중공 로드와 맞물려 회전시키되, 상기 중공 로드의 하나 이상에 연결된 로테이터(rotator) 어셈블리, 상기 캐리어가 그것의 삽입 위치에 있고 상기 회전하는 중공 로드의 상기 팁이 상기 대응되는 리액터 튜브 내의 상기 고체 물질들의 적어도 일부에 접촉할 때, 상기 팁은 상기 고체 물질들에 대한 손상을 최소화시키는 동시에 상기 고체 물질들의 적어도 일부에 충격을 가해 이동하고, 상기 고체 물질들의 적어도 일부는 추출 후 재사용을 위해 구조적으로 적합하도록 잔존하기 위해, 상기 캐리어에 장착되고 하나 이상의 상기 중공 로드와 연결된 로테이터 어셈블리를 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
- 제 10 항에 있어서,상기 장치는 상기 이동된 고체 물질의 적어도 일부가 상기 리액터로부터 멀어지도록 끌려나와 운반되는 유동하는 유체 흐름을 제공함으로써 상기 대응되는 리액터 튜브로부터 상기 이동된 고체 물질을 추출하기 위해, 상기 중공 로드의 상기 축 루멘과 유체 연결된 흡입기(aspirator)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
- 제 10 항에 있어서,상기 장치는 상기 후퇴 위치와 상기 삽입 위치 사이에서, 상기 리액터 튜브들은 수직으로 배향되고 상기 캐리어가 수직으로 이동할 수 있는 것을 특징으로 하는 장치.
- 제 10 항에 있어서,상기 장치는 상기 후퇴 위치와 상기 삽입 위치 사이에, 상기 리액터 튜브들은 수평으로 배향되고 상기 캐리어가 수평으로 이동할 수 있는 것을 특징으로 하는 장치.
- 제 10 항에 있어서,상기 장치는 상기 적어도 하나의 로테이터 어셈블리는 모터를 포함하고, 상기 축방향의 힘은 상기 모터에 의해 공급되어 지는 것을 특징으로 하는 장치.
- 제 10 항에 있어서, 상기 장치는 상기 유체 흐름으로부터 상기 추출된 고체 물질들을 분리하고, 상호 간에 고체 물질들의 상이한 형태들을 분리하고, 상호 간에 고체 물질들의 상이한 크기들을 분리하고, 상호 간에 상이한 조성물들을 가진 고체 물질들을 분리하는 것으로 구성된 그룹으로부터 선택된, 상기 리액터 튜브들로부터 상기 이동한 고체들을 추출한 후, 목표를 달성하기 위한 분리 장치를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
- 제 10 항에 있어서, 상기 리액터 튜브들은 서로 평행하게 배향되고, 상기 리액터 튜브들의 노출된 종단들은 규칙적이고 반복된 패턴을 형성하고, 상기 중공 로드는 복수 개의 로드들을 포함하고, 상기 복수 개의 로드들은 상호 간에 평행하게 배향되고 상기 리액터 튜브들의 규칙적이고 반복적인 패턴에 대응시키는 구성으로 정렬되는 것을 특징으로 하는 장치.
- 제 16 항에 있어서, 상기 로테이터 어셈블리는 복수 개의 로테이터 어셈블리들을 포함하고, 상기 복수 개의 로테이터 어셈블리들의 각각은 상기 복수 개의 중공 로드들의 대응되는 하나 이상과 맞물려 회전시키는 것을 특징으로 하는 장치.
- 연속적으로 수행되는 적어도 두개의 단계들을 가진 진행중인 공정의 상태를 트랙킹(tracking)하고 전달하기 위한 방법에 있어서,a) 복수 개의 코드 부재들을 가진 코드를 제공하는 단계;b) 진행중인 공정의 각각 단계에 코드 부재를 연결하는 단계;c) 복수 개의 인디케이터들을 제공하되, 상기 복수 개의 인디케이터들의 각각은 코드 부재를 지니고, 습기에 저항하는 씰(seal)를 형성하기 위하여 대응되는 튜브의 종단과 함께 작동되도록 크기 및 형상을 가지는 단계,d) 상기 튜브의 상기 노출된 종단 상에서 가장 최근 완료된 단계와 연관된 상기 코드 부재를 지니는 인디케이터를 위치시킴으로써 어떠한 단계가 각 튜브에 대하여 가장 최근에 완료되었는가를 각 오퍼레이터들에게 연락하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
- 제 18 항에 있어서, 상기 복수 개의 코드 부재들은 색상들, 마킹들, 숫자들, 상징들, 및 이들의 조합들 구성된 그룹으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 방법.
- 제 19 항에 있어서, 상기 진행중인 공정은 제 1 항의 방법을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
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