KR20100053503A - 고정 촉매 층 상에서 액상과 기상의 3상 반응을 수행하는 반응기 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 고정 층 촉매(F) 상에서 액상(1)과 기상(2)의 3상 반응을 수행하는 반응기(R)에 관한 것으로서, 고정 층 촉매(F)는 반응기(R)에 수평으로 배열되고 액상(1) 및 기상(2)은 고정 층 촉매(F) 상에서 혼합 및 분배 장치(MD)를 통해 상부로부터 하향 병류로 반응기(R)를 통과하며, 혼합 및 분배 장치(MD)는 트로프형 채널(C) 및 트로프형 채널(C) 내 액상(1)을 위한 유출 관(O)을 갖는 액상(1)을 위한 트로프 분배기(TD), 및 트로프 분배기(TD)의 아래에 이격을 갖고 배열되며, 그리고 수직 노즐로의 기상(2)의 진입을 위한 하나 이상의 개구부(P1) 및 기상의 진입을 위한 개구부(P1)의 아래에 배열되는 수직 노즐(N)로의 액상(1)의 진입을 위한 하나 이상의 개구부(P2)를 갖는 수직 노즐(N)이 설치된 분배기 플레이트(P)로서, 액상(1)의 진입을 위한 개구부(P2)의 수 및 크기는, 소정의 액체 공급 속도에서, 분배기 플레이트(P) 위의 액체의 표면이 기상(2)의 진입 위한 개구부(P1) 아래에 그리고 액상(1)의 진입을 위한 개구부(P2) 위에 확립되도록, 설계되는 것인 분배기 플레이트(P)를 포함한다.

Description

고정 촉매 층 상에서 액상과 기상의 3상 반응을 수행하는 반응기{REACTOR FOR PERFORMING A THREE-PHASE REACTION OF A FLUID AND A GASEOUS PHASE ON A PACKED BED CATALYST}
본 발명은 고정 촉매 층 상에서 액상과 기상의 3상 반응을 수행하는, 액상과 기상을 위한 혼합 및 분배 장치를 갖는 반응기, 3상 반응을 수행하는 방법 및 용도에 관한 것이다.
고정 촉매 층 상에서 액상과 기상의 3상 반응은 화학 처리 공학 분야에서 빈번한 일이다. 직립형 반응기에 수평으로 배열되고 액상 및 기상이 위로 통과하는 하나 이상의 고정 촉매 층을 사용하는 조작 모드는 종종 이러한 목적에 이용된다. 발생하는 반응의 전환율 및 선택률은 반응 속도로 뿐 아니라 특히 반응기의 유체역학에도 의존한다. 상기 목적을 위해서는 반응의 균일한 진행이 필요하고, 바꾸어 말하면 이는 기체 및 액체 양자, 즉 반응물 양자가 반응기에서 방사 방향 및 축 방향 양자로 최적으로 매우 균일하게 분배되는 것이 필요하다. 이것은 특히 상응하게 큰 치수를 갖는 대형 공업용 반응기에서 문제가 되고 있다.
또한, 3상 반응기는 통상 단열적으로 조작되는데, 즉 온도는 유리되거나 흡수된 반응 열의 결과로서 전환이 진행함에 따라 변화되고 이에 따라 외부 열 교환의 부재에 기인하여 증가하거나 감소한다. 열점이 없고 이에 따른 상응한 불리한 효과, 특히 촉매의 조작 수명, 전환율 및 선택률에서 상응한 불리한 효과가 없도록 균질하게 온도를 분배하기 위해서는, 마찬가지로 출발 물질의 균일한 분배가 바람직하다.
이러한 이유로, 고정 촉매 층의 표면 상에 액상 및 기상을 매우 균질하게 분배하는 많은 장치들이 화학 처리 공학 분야에서 개발된 바 있다.
US 5,817,901에는 고정 층 촉매 상에서 분자 당 탄소 원자를 2∼20개 갖는 탄화수소 분획의 선택적 수소화하는 방법이 기술되어 있으며, 여기서 탄화수소 스트림 및 수소는 더 상세히 기술되지 않은 액체 분배기가 상류에 유리하게 위치되는 Sulzer사의 SMV 또는 SMX 타입의 정적 혼합기(static mixer)를 통해 고정 층에 공급된다. 예를 들어, C4 분획으로부터 부타디엔에서 1-부텐으로의 선택적 수소화는 10 cm 직경을 갖는 반응기에 대해 기술되며, 약 58% 이하의 선택률은 상기 부타디엔에서 1-부텐으로의 전환에 대해 달성된다. 하지만, 탄화수소 분획으로부터의 아세틸렌계 및 디엔계 성분의 선택적 수소화에 대한 충분한 선택률은 정적 혼합기, 예컨대 Sulzer사의 SMV 또는 SMX 타입의 정적 혼합기와 더 상세히 구체화되지 않은 액체 분배기와의 조합에 의해 순수하게 공업용 반응기에서 실현될 수 없다.
EP-A 1 147 809에는 고정 층 위에 하나 이상의 기상 및 하나 이상의 액상을 포함하는 다상 혼합물용 분배기가 기술되어 있으며, 이는 유출 관이 위에 배열되고 이의 하단부에 체 형태의 추가 분배기 부재가 제공되는 분배기 플레이트로 구성된다.
WO-A 03/039733에는 고정 층 위에 하나 이상의 기상 및 하나 이상의 액상을 포함하는 혼합물용 분배기가 기술되어 있다. 분배기는 기체를 위한 상부 유입구, 액체 및 적당한 경우 적은 부분의 기상을 위한 측부 유입 개구부, 및 기상과 액상의 혼합물용 하부 유입구를 갖는 복수의 혼합 및 유출 관이 플레이트를 관통하여 제공되는 분배기 플레이트(P)와, 제어된 다공도 및 하부 개구부의 아래에 그리고 고정 촉매 상의 위에 배열된 뒤집힌 측벽을 갖는 체 형태의 추가 분배기 부재를 포함한다. 추가의 분배기 부재의 배열은 이를 포함하지 않은 구체예와 비교하였을 때 고정 촉매 층 상에 기상 및 액상의 보다 균일한 유동을 보장한다.
WO-A 95/35159에는 분배기 플레이트 및 유출 관을 갖는, 고정 층 위에 기상과 액상을 위한 추가의 2상 분배기로서, 상이한 높이에서 개구부를 갖는 2개 군의 유출 관이 낮은 처리량(throughput)에도 분배가 균일하도록 제공되는 2상 분배기가 기술되어 있다.
DE-A 10 2004 021 128에는 고정 층 촉매에 병류로 기체 출발 물질 및 액체 출발 물질을 위한 유입구를 갖는 추가의 반응기로서, 개구부 및 개구부 내 배열된 정적 혼합기를 갖는 분배기 플레이트가 이의 상류에 제공되는 반응기가 기술되어 있다. 분배기 플레이트와 정적 혼합기의 조합은 반응기의 종횡비 h/d, 즉 높이 대 직경의 비를 < 5의 값으로 상당히 감소시킬 수 있다.
하지만, 0.5 m 초과의 직경을 갖는 대형 공업용 반응기에서 3상 반응, 특히 선택적 수소화의 전환율 및 선택률은 공지된 분배기 장치를 사용하는 경우 만족되지 않았다.
따라서, 본 발명의 목적은 스케일업(scaled up)될 수 있고 기상과 액상의 고도로 균일한 분배 및 이에 따라 심지어 대형 공업용 반응기의 경우에도 높은 전환율 및 선택률을 보장하는 3상 반응기용 혼합 및 분배 장치를 제공하는 것이었다.
본 목적은 고정 촉매 층 상에서 액상과 기상의 3상 반응을 수행하는 반응기로 실현되며, 고정 촉매 층은 반응기에 수평으로 배열되고 액상 및 기상은 고정 촉매 층 상에서 혼합 및 분배 장치를 통해 상부로부터 하향 병류로 반응기를 통과하며, 혼합 및 분배 장치는 트로프형 채널 및 트로프형 채널 내 액상을 위한 유출 관을 갖는 액상을 위한 트로프 분배기, 및 트로프 분배기의 아래에 이격을 갖고 배열되며, 그리고 수직 노즐로의 기상의 진입을 위한 하나 이상의 개구부 및 기상의 진입을 위한 개구부 아래에 배열되는 수직 노즐로의 액상의 진입을 위한 하나 이상의 개구부를 갖는 수직 노즐이 설치된 분배기 플레이트로서, 액상의 진입을 위한 개구부의 수와 크기는, 소정의 액체 공급 속도에서, 분배기 플레이트 위의 액체의 표면이 기상의 진입을 위한 개구부 아래에 그리고 액상의 진입을 위한 개구부 위에 확립되도록, 설계되는 것인 분배기 플레이트를 포함한다.
따라서, 본 발명은 액상과 기상을 위한 혼합 및 분배 장치를 제공하며, 이는 2개의 주요부를 포함하는데, 즉 공지된 트로프 분배기와 유사한 방식으로, 액상을 위한 유출 관이 설치된 트로프형 채널이 구비되지만, 주분배기(main distributor)로서 작용하고 유출 관이 분배기 플레이트 위에 정치하는 액체에 항상 잠기도록 아래에 배열되는 분배기 플레이트의 주변으로 유출 관이 연장되는 특정한 특징부가 구비되는 액상을 위한 분배기를 포함한다. 이러한 목적을 위해, 기상의 진입을 위한 하나 이상의 개구부 및 이러한 개구부 아래에 배열된 액상의 진입을 위한 하나 이상의 개구부를 갖는 수직 노즐이 분배기 플레이트에 설치되며, 액상의 진입을 위한 개구부의 수 및 크기는, 소정의 액체 공급 속도에서, 분배기 플레이트 위에 액체의 표면이 기상의 진입을 위한 개구부 아래에 그리고 액상의 진입을 위한 개구부 위에 확립되도록, 설계된다.
선분배기(predistributor)의 유출 관이 항상 주분배기로서 작용하는 분배기 플레이트 위의 액체의 표면 아래로 연장되는 결과, 선분배기로서 작용하는 트로프 분배기로부터 유출 관을 통해 밖으로 유동하는 액체는 분사물(jet) 또는 심지어 분출물(squirting)로서 배출하는 액체 없이 분배기 플레이트 상에 정치하는(standing) 액체로 항상 균일하게 도입된다.
분배기 플레이트의 노즐로의 액상의 진입을 위한 개구부의 수 및 크기는, 심지어 소정의 액체 공급 속도로부터의 액체 공급 속도의 편차가 상향 방향으로 20%까지 그리고 하향 방향으로 50%까지인 경우에도, 분배기 플레이트 위의 액체의 표면이 기상의 진입을 위한 개구부 아래에 그리고 액상의 진입을 위한 개구부 위에 확립되도록, 설계되는 것이 바람직하다.
본 발명에 따르면, 특히 직경이 0.5∼5 m 또는 1∼4 m 또는 1.2∼3 m 범위인 대형 반응기에서도 또한 액상과 기상의 균일한 분배가 보장된다.
바람직하게는, 주분배기로 작용하는 분배기 플레이트 위에는 1 m2 당 50∼200개 또는 70∼150개 또는 90∼130개의 노즐이 규칙적으로 배열된다.
여기서, 노즐은 분배기 플레이트 위에 삼각형 배치 또는 정사각형 배열로 배열될 수 있다.
노즐은 바람직하게는 5∼75 mm의 자유 직경, 분배기 플레이트 위로 100∼600 mm의 길이 및 분배기 플레이트 아래로 20∼250 mm의 길이를 가지며, 또한 분배기 플레이트 위로 10∼100 mm의 높이에 배열되는 20∼45 mm의 직경을 가지는 액상의 진입을 위한 개구부 및 1∼30 mm의 직경을 가지는 기상의 진입을 위한 개구부를 갖는다.
노즐은 더욱 바람직하게는 10∼60 mm의 자유 직경, 분배기 플레이트 위로 200∼400 mm의 길이 및 분배기 플레이트 아래로 50∼200 mm의 길이를 가지며, 또한 분배기 플레이트 위로 22∼75 mm의 높이에 3∼35 mm의 직경을 가지는 액상의 진입을 위한 개구부 및 5∼20 mm의 직경을 가지는 기상의 진입을 위한 개구부를 갖는다.
노즐은 더욱 바람직하게는 35∼50 mm의 자유 직경, 분배기 플레이트 위로 250∼350 mm의 길이 및 분배기 플레이트 아래로 100∼150 mm의 길이를 가지며, 또한 분배기 플레이트 위로 40∼60 mm의 높이에 배열되는 10∼25 mm의 직경을 가지는 액상의 진입을 위한 개구부 및 5∼15 mm의 직경을 가지는 기상의 진입을 위한 개구부를 갖는다.
액상의 진입을 위한 개구부는 이의 높이 및 배향에 대해 유리하게 조정될 수 있다.
반응기로의 진입과 노즐로의 진입 사이의 기상의 압력 강하는, 바람직하게는 반응기의 조작시 가장 낮은 기체 처리량에서 반응기로의 진입과 노즐로의 진입 사이의 기상의 압력 강하가 50∼500 파스칼, 바람직하게는 75∼300 파스칼, 더욱 바람직하게는 100∼200 파스칼이도록, 기상의 진입을 위한 개구부의 수를 통해 제어된다.
본 발명의 반응기는 바람직하게는 연속하여 조작된다.
조작에 대한 중단이 필요한 경우에 반응기를 비울 수 있기 위해서, 분배기 플레이트에는 분배기 플레이트 상에 균일하게 분포되는 비 로드 홀(no-load hole)이 구비되고 이의 수 및 크기는 반응기의 정상적인 조작시 반응기를 통해 통과되는 총 액상의 최대 5%만이 비 로드 홀을 통해 유동하도록 선택된다.
비 로드 홀은 바람직하게는 10∼20 mm 범위의 직경을 갖는다.
트로프형 채널 내 액상을 위한 유출 관을 갖는 트로프형 채널을 가지면서 선분배기로서 작용하는 트로프 분배기는 바람직하게는 트로프형 채널이 주 채널과 부 채널 사이에서 액상이 방해받지 않고 유동할 수 있도록 배치된 주 채널 및 2개 이상의 부 채널을 포함하도록 배치된다.
특히, 주 채널 및 부 채널은 주 채널 및 부 채널의 기저 면적의 합이 반응기의 총 단면적의 30∼70%, 바람직하게는 40∼60%인 방식으로 서로에게 비례하여 배치된다.
트로프 분배기의 트로프형 채널은 바람직하게는 200∼600 mm, 특히 바람직하게는 250∼500 mm, 더욱 바람직하게는 300∼400 mm의 높이를 갖는다.
바람직하게는 트로프형 채널의 바닥에는 갯수가 1 m2 당 30∼120개, 더욱 바람직하게는 40∼100개, 특히 바람직하게는 50∼80개이고 직경이 5∼40 mm, 특히 바람직하게는 10∼35 mm, 더욱 바람직하게는 15∼25 mm인 개구부가 제공되고, 각 개구부에는 15∼75 mm, 바람직하게는 25∼60 mm, 더욱 바람직하게는 35∼50 mm의 직경을 갖는 유출 관이 설치되며, 그리고 유출 관의 길이는 이의 하단부가 분배기 플레이트 위로 20∼200 mm, 바람직하게는 25∼150 mm에 있도록 설정된다.
더욱더 향상된 균일한 분배는 액상이 반응기에 진입하는 유입 관의 단부에서 그리고 유입 관의 단부로부터 몇 cm 떨어져 있는 거리에서 오리피스를 갖는 디스크의 형태의 충돌(impingement) 플레이트 위에 충돌하면서 액상이 유입 관을 통하여 반응기로 도입되는 반응기의 바람직한 구체예에 의해 실현된다.
본 발명은 또한 반응기에서 고정 촉매 층 상에서 액상과 기상 사이의 3상 반응을 수행하는 방법으로서,
고정 촉매 층은 반응기에 수평으로 배열되고 액상 및 기상은 고정 촉매 층 상에서 혼합 및 분배 장치를 통해 상부로부터 하향 병류로 반응기를 통과하며,
- 액상은 반응기의 외부에서 유입 관을 통해 트로프형 채널 및 트로프형 채널 내 유출 관을 갖는 트로프 분배기로 도입하고,
- 기상은 액상과 별도로 또는 함께 분배기 플레이트의 상류에 배열된 포트를 통해 트로프 분배기와, 트로프 분배기의 아래에 이격을 갖고 배열되며 수직 노즐이 설치되는 분배기 플레이트와의 사이의 기체 공간으로 도입하며, 동시에
- 액상은 액체의 표면 아래의 트로프 분배기의 유출 관을 통해 분배기 플레이트 위에 정치하는 액체로 도입하고,
- 기상은 하나 이상의 개구부를 통해 기체 공간으로부터 분배기 플레이트의 노즐로 도입하며,
액상은 액체의 표면 아래의 하나 이상의 개구부를 통해 분배기 플레이트 위의 노즐로 공급하고 액상과 기상의 혼합물은 노즐을 통해 고정 촉매 층으로 공급하는 것인 방법을 제공한다.
본 발명은 또한 상기 기술된 반응기의 용도 또는 탄화수소 분획의 선택적 수소화를 수행하기 위한 상기 기술된 방법을 제공한다.
탄화수소 분획은 C2, C3 또는 C4 탄화수소 분획, 또는 열분해 기체를 사용하는 것이 바람직하다.
탄화수소 분획은 특히 바람직하게는 C4 분획이고, C4 분획 중의 부타디엔은 n-부텐으로 선택적으로 수소화된다. 선분배기 및 주분배기의 특별한 배치를 갖는 본 발명의 반응기를 사용하면, 실질적으로 1,3-부타디엔을 정량적으로 n-부텐으로 수소화시키며 그리고 부탄으로의 과수소화를 피하게 된다.
본 발명은 도면 및 실시예에 의해 하기 예시된다.
단일 도면인 도 1은 도시되지 않은 포트를 통해 각 경우에 위로부터 액상(1)과 기상(2)을 도입하는 반응기(R)를 통한 종단면을 개략적으로 도시하고 있다.
반응기(R)에서, 바닥 위에 배열된 유출 관(0)을 갖는 트로프 분배기(TD)로서 배치된 선분배기 및 트로프 분배기(TD)의 하류에 위치되고 주분배기로서 작용하는 분배기 플레이트(P)를 갖는 혼합 및 분배 장치(MD)는 고정 촉매 층(F) 위에 배열되었다. 반응기(R)의 내부로 분배기 플레이트(P)의 위와 아래로 돌출된 노즐(N)은 분배기 플레이트(P)에 설치되었다. 분배기 플레이트(P) 위의 노즐(N) 영역에서, 개구부(P1)는 기상(2)의 진입을 위해 분배기 플레이트(P) 상의 액체 표면 위에 제공되고 개구부(P2)는 액상(1)의 진입을 위해 분배기 플레이트(P) 상의 액체 표면 아래에 제공되었다.
도 1에 개략적으로 도시된 혼합 및 분배 장치(MD)는 1.7 m의 직경을 갖는 반응기(R)로 구성되었다. 트로프 분배기는 400 mm의 높이를 갖는 6개의 부 채널 및 주 채널을 포함하며, 주 채널 및 부 채널의 기저 면적의 합은 반응기의 총 단면적의 60%이었다. 27 mm의 직경을 갖는 1 m2 당 62개의 개구부가 트로프형 채널의 바닥에 위치되고, 48 mm의 직경을 갖는 유출 관이 각 개구부에 설치되고 유출 관의 길이는 이의 하단부가 분배기 플레이트의 150 mm 위에 있도록 선택되었다.
분배기 플레이트는 삼각형 배치로 1 m2 당 100개의 노즐이 구비되고 노즐은 자유 직경 41.9 mm, 분배기 플레이트 위로 320 mm 길이 및 분배기 플레이트 아래로 150 mm의 길이를 가졌다. 노즐 각각은 액상의 진입을 위한 분배기 플레이트 위로 50 mm 높이에서 24 mm의 직경을 갖는 개구부 및 기상의 진입을 위한 노즐의 상단부의 주변에 15 mm의 직경을 갖는 개구부가 구비되었다.
분배 양상을 평가하기 위해 혼합 및 분배 장치에 물을 공급하였다. 물 처리량은 100 m3/h 내지 540 m3/h의 범위로 다양하였다.
모든 상기 로드 범위(load range)에 있어서, 혼합 및 분배 장치는 매우 적게 분출되었다. 노즐의 상부 영역에 기체의 진입을 위한 개구부를 통한 액체의 유동은 없었다.
또한, 분배기 플레이트의 각 노즐을 통한 물의 유동량이 측정되었다. 액체 분배량이 역시 상기 로드 범위 내에서 5% 미만의 표준 편차로 매우 높았지만, 300 m3/h 이하의 로드 범위에서는 다소 큰 편차를 가지면서 300∼540 m3/h의 로드 범위를 통한 유동 양은 상이한 노즐 사이에서 매우 적게 달라지는 것을 발견하였다.
혼합 및 분배 장치를 갖는 상기 기술된 반응기는 C4 분획 중의 1,3-부타디엔의 n-부텐으로의 선택적 수소화에 사용되었다.
종래 기술 분야에 따른 반응기에서 수행하는 공정과 비교하였을 때, 1,3-부타디엔을 기초로 하는 전환율은 1% 증가하고 1,3-부타디엔에서의 n-부텐으로의 수소화에 대한 선택률은 3% 증가되었다.

Claims (22)

  1. 고정 촉매 층(F) 상에서 액상(1)과 기상(2)의 3상 반응을 수행하는 반응기(R)로서,
    고정 촉매 층(F)은 반응기(R)에 수평으로 배열되고 액상(1)과 기상(2)은 고정 촉매 층(F) 상에서 혼합 및 분배 장치(MD)를 통해 상부로부터 하향 병류로 반응기(R)를 통과하며,
    혼합 및 분배 장치(MD)는
    - 트로프형 채널(C) 및 트로프형 채널(C) 내 액상(1)을 위한 유출 관(O)을 갖는 액상(1)을 위한 트로프 분배기(TD), 및
    - 트로프 분배기(TD)의 아래에 이격을 갖고 배열되며, 그리고 수직 노즐(N)로의 기상(2)의 진입을 위한 하나 이상의 개구부(P1) 및 기상의 진입을 위한 개구부(P1)의 아래에 배열되는 수직 노즐(N)로의 액상(1)의 진입을 위한 하나 이상의 개구부(P2)를 갖는 수직 노즐(N)이 설치된 분배기 플레이트(P)로서, 액상(1)의 진입을 위한 개구부(P2)의 수 및 크기는, 소정의 액체 공급 속도에서, 분배기 플레이트(P) 위의 액체의 표면이 기상(2)의 진입을 위한 개구부(P1) 아래에 그리고 액상(1)의 진입을 위한 개구부(P2) 위에 확립되도록, 설계되는 것인 분배기 플레이트(P)
    를 포함하는 것인 반응기(R).
  2. 제1항에 있어서, 분배기 플레이트(P)의 노즐(N)에서 액상(1)의 진입을 위한 개구부(P2)의 수 및 크기는, 심지어 소정의 액체 공급 속도로부터의 액체 공급 속도의 편차가 상향 방향으로 20%까지 그리고 하향 방향으로 50%까지인 경우에도, 분배기 플레이트(P) 위의 액체의 표면이 기상(2)의 진입을 위한 개구부(P1) 아래에 그리고 액상(1)의 진입을 위한 개구부(P2) 위에 확립되도록, 설계되는 것인 반응기(R).
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 0.5∼5 m, 바람직하게는 1∼4 m, 더욱 바람직하게는 1.2∼3 m 범위의 직경을 갖는 반응기(R).
  4. 제1항 내지 제3항에 있어서, 분배기 플레이트(P) 위에는 1 m2 당 50∼200개, 바람직하게는 70∼150개, 더욱 바람직하게는 90∼130개의 노즐(N)이 규칙적으로 배열되는 것인 반응기(R).
  5. 제4항에 있어서, 노즐(N)은 분배기 플레이트(P) 위에 삼각형 배치 또는 정사각형 배열로 배열되는 것인 반응기(R).
  6. 제1항 내지 제5항에 있어서, 노즐(N)은 5∼75 mm의 자유 직경과 분배기 플레이트(P) 위로 100∼600 mm의 길이 및 분배기 플레이트(P) 아래로 20∼250 mm의 길이를 가지며, 액상(1)의 진입을 위한 개구부(P2)는 2∼45 mm의 직경을 갖고 분배기 플레이트(P) 위로 10∼100 mm의 높이에 배열되고 기상(2)의 진입을 위한 개구부(P1)는 1∼30 mm의 직경을 갖는 것인 반응기(R).
  7. 제6항에 있어서, 노즐(N)은 10∼60 mm의 자유 직경과 분배기 플레이트(P) 위로 200∼400 mm의 길이 및 분배기 플레이트(P) 아래로 50∼200 mm의 길이를 가지며, 액상(1)의 진입을 위한 개구부(P2)는 3∼35 mm의 직경을 갖고 분배기 플레이트(P) 위로 22∼75 mm의 높이에 배열되고 기상(2)의 진입을 위한 개구부(P1)는 5∼20 mm의 직경을 갖는 것인 반응기(R).
  8. 제7항에 있어서, 노즐(N)은 35∼50 mm의 자유 직경과 분배기 플레이트(P) 위로 250∼350 mm의 길이 및 분배기 플레이트(P) 아래로 100∼150 mm의 길이를 가지며, 액상(1)의 진입을 위한 개구부(P2)는 10∼25 mm의 직경을 갖고 분배기 플레이트(P) 위로 40∼60 mm의 높이에 배열되고 기상(2)의 진입을 위한 개구부(P1)는 7∼15 mm의 직경을 갖는 것인 반응기(R).
  9. 제1항 내지 제8항에 있어서, 액상(1)의 진입을 위한 개구부(P2)는 이의 높이 및 배향에 대해 조정될 수 있는 것인 반응기(R).
  10. 제1항 내지 제9항에 있어서, 기상(2)의 진입을 위한 개구부(P1)의 수 및 크기는, 반응기 조작시 가장 낮은 기체 처리량(throughput)에서 반응기(R)로의 진입과 노즐(N)로의 진입 사이의 기상(2)의 압력 강하가 50∼500 파스칼, 바람직하게는 75∼300 파스칼, 더욱 바람직하게는 100∼200 파스칼이도록, 선택되는 것인 반응기(R).
  11. 제1항 내지 제10항에 있어서, 분배기 플레이트(P)는 분배기 플레이트(P) 상에 균일하게 분배되는 비 로드 홀(no-load hole)이 구비되고 비 로드 홀의 수 및 크기는 정상적인 조작시 반응기(R)를 통과하는 총 액상(1)의 최대 5%만이 비 로드 홀을 통해 유동하도록 선택되는 것인 반응기(R).
  12. 제11항에 있어서, 비 로드 홀은 10∼20 mm의 직경을 갖는 것인 반응기(R).
  13. 제1항 내지 제12항에 있어서, 트로프 분배기(TD)는 노즐(N)의 상단부 위로 10∼300 mm, 바람직하게는 20∼20O mm에 배열되는 것인 반응기(R).
  14. 제1항 내지 제13항 중 어느 하나의 항에 있어서, 트로프 분배기(TD)의 트로프형 채널(C)은 액상(1)이 주 채널(MC)과 부 채널(SC) 사이에서 방해받지 않고 유동할 수 있도록 배치된 주 채널(MC) 및 2개 이상의 부 채널(SC)을 포함하는 것인 반응기(R).
  15. 제1항 내지 제14항에 있어서, 주 채널(MC) 및 부 채널(SC)의 기저 면적의 합이 반응기(R)의 총 단면적의 30∼70%, 바람직하게는 40∼60%인 반응기(R).
  16. 제1항 내지 제15항에 있어서, 트로프형 채널(C)의 높이가 200∼600 mm, 바람직하게는 250∼500 mm, 더욱 바람직하게는 300∼400 mm인 반응기(R).
  17. 제1항 내지 제16항에 있어서, 트로프형 채널(C)의 바닥에는 갯수가 1 m2 당 30∼120개, 바람직하게는 40∼100개, 더욱 바람직하게는 50∼80개이고, 직경이 5∼40 mm, 바람직하게는 10∼35 mm, 더욱 바람직하게는 15∼25 mm인 개구부가 제공되고, 각 개구부에는 15∼75 mm, 바람직하게는 25∼60 mm, 더욱 바람직하게는 35∼50 mm의 직경을 갖는 유출 관(O)이 설치되며, 유출 관(O)의 길이는 이의 하단부가 분배기 플레이트(P)의 위로 20∼200 mm, 바람직하게는 25∼150 mm에 있도록 설정되는 것인 반응기(R).
  18. 제1항 내지 제17항 중 어느 하나의 항에 있어서, 액상(1)은 유입 관(I)을 통해 반응기(R)로 도입되고 개구부가 있는 디스크 형태의 충돌(impingement) 플레이트는 액상(1)이 반응기(R)에 도입되는 유입 관(I)의 단부에서 유입 관(I)의 단부로부터 몇 cm의 거리를 두고 배열되는 것인 반응기(R).
  19. 반응기(R)의 고정 촉매 층(F) 상에서 액상(1)과 기상(2) 사이의 3상 반응을 수행하는 방법으로서,
    고정 촉매 층(F)은 반응기(R)에 수평으로 배열되고 액상(1)과 기상(2)은 고정 촉매 층(F) 상에서 혼합 및 분배 장치(MD)를 통해 상부로부터 하향 병류로 반응기(R)를 통과하며,
    - 액상(1)은 반응기(R)의 외부에서 유입 관(I)을 통해 트로프형 채널(C) 및 트로프형 채널(C) 내 유출 관(0)을 갖는 트로프 분배기(TD)로 도입하고,
    - 기상(2)은 액상(1)과 별도로 또는 함께 분배기 플레이트(P)의 상류에 배열된 포트를 통해 트로프 분배기(TD)와, 트로프 분배기(TD)의 아래에 이격을 갖고 배열되며 수직 노즐(N)이 설치되어 있는 분배기 플레이트(P)와의 사이의 기체 공간(G)으로 도입하며, 동시에
    - 액상(1)은 액체의 표면 아래의 트로프 분배기(TD)의 유출 관(0)을 통해 분배기 플레이트(P) 위에 정치하는 액체로 도입하고,
    - 기상(2)은 하나 이상의 개구부(P1)를 통해 기체 공간(G)로부터 분배기 플레이트(P)의 노즐(N)로 도입하며,
    - 액상(1)은 액체의 표면 아래의 하나 이상의 개구부(P2)를 통해 분배기 플레이트(P) 위의 노즐(N)로 공급하고 액상(1)과 기상(2)의 혼합물은 노즐(N)을 통해 고정 촉매 층(F)으로 공급하는 것인 방법.
  20. 탄화수소 분획의 선택적 수소화를 수행하기 위한 제1항 내지 18항 중 어느 하나의 항에 따른 반응기 또는 제19항에 따른 방법의 용도.
  21. 제20항에 있어서, 탄화수소 분획이 C2, C3 또는 C4 탄화수소 분획, 또는 열분해 기체인 용도.
  22. 제21항에 있어서, 탄화수소 분획은 C4 분획이고 C4 분획 중의 부타디엔은 n-부텐으로 선택적으로 수소화되는 것인 용도.
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