KR20140070456A - Tube bundle reactor - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 청구항 제1항의 전제부에 따른 튜브 번들 반응기에 관한 것이다.The present invention relates to a tube bundle reactor according to the preamble of
이러한 튜브 번들 반응기들은 예를 들어 US 7,544,836 B2호 및 WO 2008/009466 A1호에 기술되어 있다. 상기 간행물들에서는 재킷 챔버 내의 튜브- 또는 튜브 번들이 없는 영역에 대해 정렬된, 가스 배출 챔버의 섹션들에 변위체들을 배치하는 것이 제안된다. 변위체는 반응 튜브로부터 배출되는 반응 가스가 거기에서 반응 가스 메인 유동 옆에 있는, 가스 배출 챔버의 무효 공간으로 유입되는 것을 저지한다. Such tube bundle reactors are described, for example, in US 7,544,836 B2 and WO 2008/009466 Al. In these publications it is proposed to arrange displacements in the sections of the gas discharge chamber, which are aligned with respect to the tube-free or tube bundle-free areas in the jacket chamber. The displacer prevents the reaction gas discharged from the reaction tube from flowing into the void space of the gas discharge chamber next to the reaction gas main flow there.
본 출원과 관련해서 "무효 공간"이란 반응 튜브로부터 배출되는 반응 가스가 유동 안내 장치에 의하지 않고 수용될 수 있는, 유동 경로 옆에 있는 가스 배출 챔버의 섹션이고, 상기 무효 공간 내에 규정되지 않은 유동비가 존재하기 때문에, 반응 가스는 그곳에서 더 오래 체류하므로, 바람직하지 않은 부반응이 실시될 수 있다. The term "void space" in the context of the present application is a section of a gas discharge chamber next to a flow path in which reaction gases discharged from a reaction tube can be received without a flow guide device, Because it is present, the reaction gas stays there longer, and undesirable side reactions can be carried out.
본 발명의 과제는 가스 배출 챔버의 상기와 같은 무효 공간에서 반응 튜브로부터 배출된 반응 가스의 바람직하지 않은 부반응을 저지하는 것이다. The object of the present invention is to prevent undesired side reactions of the reaction gas discharged from the reaction tube in the above-mentioned invalid space of the gas discharge chamber.
전술한 방식의 튜브 번들 반응기에서 상기 과제는, 본 발명에 따라 적어도 하나의 유동 안내 장치가 반응 튜브로부터 배출된 반응 가스의 부분 유동을 제 1 가스 배출 챔버 섹션으로부터 무효 공간 내로 안내하지 않도록 형성됨으로써 해결된다. The above problem in the tube bundle reactor of the above-mentioned type is solved by the invention in that at least one flow guide device is formed so as not to guide the partial flow of the reaction gas discharged from the reaction tube from the first gas discharge chamber section into the invalid space do.
본 발명에 따른 조치에 의해 반응 튜브로부터 배출되는 반응 가스의 부분 유동은 가스 배출 챔버의 무효 공간으로 안내되고, 상기 무효 공간은 반응 가스-메인 유동에 의해 관류되지 않는다. 본 발명에 따라 그곳으로 안내된 부분 유동은 떨어져 있는 이러한 무효 공간을 세척하고, 반응 가스가 거기에서 오래 체류하여 바람직하지 않은 반응을 실시하는 것을 저지한다. The partial flow of the reaction gas discharged from the reaction tube by the action according to the present invention is guided to the ineffective space of the gas discharge chamber, and the ineffective space is not perfused by the reactive gas-main flow. The partial flow guided therein according to the present invention cleanses this ineffective space away and prevents the reaction gas from staying there for a long time to undergo an undesirable reaction.
본 발명의 바람직한 개선예에서 적어도 하나의 유동 안내 장치는 제 2 가스 배출 챔버 섹션으로부터 제 1 가스 배출 챔버 섹션 내로 연장되고, 상기 유동 안내 장치는, 반응 튜브로부터 배출되는 반응 가스의 부분 유동을 제 1 가스 배출 챔버 섹션으로부터 제 2 가스 배출 챔버 섹션으로 안내하도록 연장된다. 이로 인해 의도하는 원하는 부분 유동이 반응 가스 메인 유동으로부터 분기되어 무효 공간 내로 우회된다. In a preferred refinement of the invention, at least one flow guide device extends from the second gas discharge chamber section into the first gas discharge chamber section, And extends from the gas discharge chamber section to the second gas discharge chamber section. This causes the intended desired partial flow to diverge from the reactive gas main flow and be diverted into the void space.
바람직하게 적어도 하나의 제 2 튜브 베이스 섹션은 튜브 번들과 반응기 재킷의 내벽 사이의 환형 튜브 베이스 섹션이고, 적어도 하나의 유동 안내 장치는, 반응 가스를 가장 외측에 있는 반응 튜브로부터 환형 튜브 베이스 섹션에 대해 정렬된 제 2 가스 배출 챔버 섹션의 무효 공간 내로 안내하도록 배치된다. 이러한 조치에 의해 가스 배출 챔버의 가장자리 섹션이 효과적으로 세척되고, 동시에 유동 안내 장치의 크기는 비교적 작고, 가스 배출 챔버의 훨씬 큰 최대 영역은 부품 없이 지지된다. Preferably, the at least one second tube base section is an annular tube base section between the tube bundle and the inner wall of the reactor jacket, and at least one flow guide device is arranged to receive the reaction gas from the outermost reaction tube to the annular tube base section And is guided into the ineffective space of the aligned second gas discharge chamber section. This action effectively cleans the edge section of the gas discharge chamber while at the same time the size of the flow guide is relatively small and the much larger maximum area of the gas discharge chamber is supported without parts.
본 발명의 바람직한 개선예에서 가스 배출측 튜브 베이스의 중앙에 튜브 번들이 없는 튜브 베이스 섹션을 포함하는 튜브 번들 반응기에서 유동 안내 장치는, 반응 가스를 가장 내측에 있는 반응 튜브로부터 튜브 번들이 없는 중앙 튜브 베이스 섹션에 대해 정렬된 제 2 가스 배출 챔버 섹션의 무효 공간 내로 안내하도록 배치된다. 이로 인해 반응 가스-메인 유동 옆에 있는, 가스 배출 챔버의 중앙 무효 공간이 효과적으로 세척되고, 이때 반응 가스-메인 유동의 훨씬 많은 최대 부분은 영향을 받지 않는다. In a preferred refinement of the invention, the flow guiding device in the tube bundle reactor, which comprises a tube base section without a tube bundle in the center of the gas outlet side tube base, moves the reaction gas from the innermost reaction tube to a center tube And is guided into the ineffective space of the second gas discharge chamber section aligned with respect to the base section. This effectively cleans the central void space of the gas discharge chamber, next to the reactive gas-main flow, where the much larger portion of the reactive gas-main flow is not affected.
바람직하게 적어도 하나의 유동 안내 장치는 유동 안내 박판으로서 형성된다. 이러한 실시예는 매우 저렴한데, 그 이유는 제조 및 조립 비용이 매우 낮기 때문이다. Preferably at least one flow guide device is formed as a flow guide thin plate. This embodiment is very inexpensive, because the manufacturing and assembly costs are very low.
본 발명의 바람직한 실시예에서 유동 안내 박판은 다공성으로 형성되므로, 유동 안내 박판에 부딪히는 반응 가스의 일부는 유동 안내 박판을 통해 스며들고, 일부는 무효 공간 내로 안내된다. 이로써 반응 가스-메인 유동은 한층 덜 영향을 받을 수 있는데, 그 이유는 상기 메인 유동은 유동 안내 박판을 통해 스며들 수 있기 때문이다. In the preferred embodiment of the present invention, the flow guide thin plate is formed to be porous, so that a part of the reaction gas striking the flow guide thin plate permeates through the flow guide thin plate, and a part is guided into the invalid space. This allows the reactive gas-main flow to be less affected because the main flow can permeate through the flow guide plate.
또한, 바람직하게 적어도 하나의 유동 안내 장치는 제 2 가스 배출 챔버 섹션에만 배치될 수 있고, 무효 공간 옆에 및 적어도 상기 무효 공간의 높이에서 반응 튜브-길이 방향으로 연장되고 적어도 무효 공간의 높이에 가스 유입구들을 갖는 평면 구조물일 수 있고, 상기 개구들의 개방 횡단면은 각각, 최저 유동 속도가 주어지도록 설계된다. 이러한 조치에 의해 튜브 번들에 대해 정렬된 제 1 가스 배출 챔버 섹션은 완전히 부품 없이 유지된다. Also preferably, the at least one flow guiding device may be located only in the second gas discharge chamber section and is located next to the void space and at least at the height of the reactive space, The open cross-sections of the openings are each designed to be given a minimum flow rate. By this measure, the first gas discharge chamber section aligned with respect to the tube bundle is completely maintained without parts.
평면 구조물은 바람직하게 튜브로서 형성되고, 튜브 번들이 없는 중앙 튜브 베이스 섹션에 대해 정렬된 제 2 가스 배출 챔버 섹션에 배치되고, 축방향으로 가스 배출측 튜브 베이스로부터 가스 배출관 내로 연장되고, 상기 가스 배출관은 가스 배출측 튜브 베이스를 커버하는 반응기 후드 내에 배치된다. 이로써 평면 구조물은 간단하고 저렴하게 제조된다. The planar structure is preferably formed as a tube and is disposed in a second gas discharge chamber section aligned with the central tube base section without tube bundles and extends axially from the gas discharge side tube base into the gas discharge tube, Is disposed within the reactor hood that covers the gas discharge side tube base. As a result, the planar structure is manufactured simply and inexpensively.
바람직하게 가스 배출측 튜브 베이스는 가스 배출 챔버의 벽을 형성하고, 적어도 하나의 유동 안내 장치는 상기 튜브 베이스에 고정된다. 본 발명의 바람직한 실시예에서 반응기 후드는 가스 배출측 튜브 베이스를 커버하고, 상기 반응기 후드는 가스 배출 챔버의 벽을 형성하고, 적어도 하나의 유동 안내 장치는 반응기 후드에 고정된다. 예를 들어 가스 배출 챔버 내의 다른 부품들의 경우에 각각의 특성에 따라 2개의 해결 방법은 유동 안내 장치를 위한 간단한 고정 가능성을 제공한다.Preferably, the gas discharge side tube base forms a wall of the gas discharge chamber, and at least one flow guide device is fixed to the tube base. In a preferred embodiment of the present invention, the reactor hood covers the gas outlet side tube base, which forms a wall of the gas discharge chamber, and at least one flow guide device is fixed to the reactor hood. For example, in the case of other components in the gas discharge chamber, two solutions according to their respective properties provide a simple fixability for the flow guide.
바람직하게 본 발명에 따른 튜브 번들 반응기는 (메트)아크롤레인의 제조 및 (메트)아크릴산의 제조를 위해 이용된다. Preferably the tube bundle reactor according to the invention is used for the production of (meth) acrolein and for the production of (meth) acrylic acid.
본 발명은 하기에서 도면을 참고로 예시적으로 설명된다. BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The invention will be described below by way of example with reference to the drawings.
도 1은 본 발명에 따른 튜브 번들 반응기의, 가스 배출 챔버를 포함하는 부분 횡단면을 개략적으로 도시한 도면.
도 2는 본 발명에 따른 튜브 번들 반응기의 제 2 실시예를 도 1과 유사하게 도시한 도면.
도 3은 본 발명에 따른 튜브 번들 반응기의 제 3 실시예를 도 1과 유사하게 도시한 도면.
도 4a는 본 발명에 따른 유동 안내 장치의 실시예의 평면도.
도 4b는 도 4a의 유동 안내 장치를 수직 방향에서 도시한 도면.
도 5a는 도 5b의 라인 Va-Va을 따른, 본 발명에 따른 유동 안내 장치의 다른 실시예를 도 4a와 유사하게 도시한 도면.
도 5b는 장착 상태에서 도 5a의 유동 안내 장치를 도시한 도면.
도 6은 본 발명에 따른 튜브 번들 반응기의 제 4 실시예를 도 1과 유사하게 도시한 도면.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS Figure 1 is a schematic illustration of a partial cross-sectional view of a tube bundle reactor according to the present invention, including a gas discharge chamber.
Figure 2 shows a second embodiment of a tube bundle reactor according to the invention, similar to Figure 1;
Figure 3 shows a third embodiment of a tube bundle reactor according to the invention, similar to Figure 1;
4A is a plan view of an embodiment of a flow guide device according to the present invention.
FIG. 4B is a view showing the flow guide device of FIG. 4A in a vertical direction; FIG.
FIG. 5A is a view similar to FIG. 4A showing another embodiment of the flow guide device according to the present invention, taken along line Va-Va in FIG. 5B;
Fig. 5B shows the flow guide device of Fig. 5A in the mounted state; Fig.
Figure 6 shows a fourth embodiment of a tube bundle reactor according to the invention, similar to Figure 1;
도면에 도시된 본 발명에 따른 튜브 번들 반응기(1)의 실시예들은 반응 튜브들(3)의 번들(2), (도시되지 않은) 가스 유입측 및 가스 배출측 튜브 베이스(4), 반응기 재킷(5), (도시되지 않은) 가스 유입측 및 가스 배출측 반응기 후드(6) 및, 유동 안내 장치(8)를 구비한 가스 배출 챔버(7)를 포함한다. Embodiments of the
반응 튜브들(3)은 수직으로 연장되고, 튜브 축선(9)이 도시된다. 편의상 12개의 반응 튜브들(3)만이 도시된다. 반응 튜브들(3)의 실제 개수는 훨씬 많을 수 있고, 30,000개 이상일 수 있다. The
반응 튜브들(3)은 반응기 작동 시 촉매 물질로 채워질 수 있고, 반응 가스(10)에 의해 관류된다. 도시된 실시예에서 반응 가스(10)는 위에서부터 아래로 유동한다. The
반응 튜브들(3)의 단부들은 튜브 베이스(4)의 관통 보어에서 밀봉 용접되고, (도시되지 않은) 가스 유입 챔버 또는 가스 배출 챔버(7) 내로 통한다. 도시된 실시예에서 반응 튜브(3)의 하단부는 상기 반응 튜브의 가스 배출측 단부이고, 상기 단부로부터 반응이 완료된 반응 가스(10)가 가스 배출 챔버(7) 내로 유동한다. The ends of the
가스 배출측 튜브 베이스(4)는 가스 배출측 반응기 후드(6)로 커버되고, 상기 반응기 후드는 반응기 재킷(5) 및/또는 튜브 베이스(4)에 밀봉 연결된다. 반응기 후드는 피크 영역에 가스 배출관(11)을 갖는다. The gas discharge
가스 배출측 반응기 후드(6)와 가스 배출측 튜브 베이스(4)는 가스 배출 챔버(7)의 벽을 형성한다. The gas discharge
반응기 재킷(5)은 튜브 번들(2)을 둘러싸고, 튜브 베이스(4)에 밀봉 용접된다. 반응기 재킷(5)은 튜브 베이스(4)와 함께 재킷 챔버(12)를 제한하고, 상기 재킷 챔버에서 반응 튜브(3)는 반응기의 작동 중에 열 전달 매체에 의해 세척된다.A reactor jacket (5) surrounds the tube bundle (2) and is sealingly welded to the tube base (4). The
도시된 실시예에서 튜브 번들(2)은 반응기-길이방향 축선(13) 둘레에 환형으로, 가장 내측 반응 튜브들(3a) 사이의 튜브 또는 튜브 번들이 없는 중앙 재킷 챔버 섹션(14)과 경우에 따라서 방사방향으로 가장 외측에 있는 반응 튜브들(3b)과 반응기 재킷(5)의 내벽 사이의 튜브 또는 튜브 번들이 없는 외부 환형 챔버(15)로 형성된다. In the illustrated embodiment the
따라서 가스 배출측 튜브 베이스(4)는 (및 가스 유입측 튜브 베이스도) 튜브 번들(2)이 배치된, 이하에서 제 1 튜브 베이스 섹션(16)이라고도 하는 튜브 베이스 섹션(16)과 이하에서 제 2 튜브 베이스 섹션(17)이라고도 하는 튜브 번들이 없는 튜브 베이스 섹션(17)을 포함한다. The gas discharge side tube base 4 (and also the gas inlet side tube base) also includes a
가스 배출 챔버(7)는 제 1 튜브 베이스 섹션(16)에 대해 정렬된 제 1 가스 배출 챔버 섹션(18)과 제 2 튜브 베이스 섹션(17)에 대해 정렬된 제 2 가스 배출 챔버 섹션(19)을 포함한다.The
제 2 가스 배출 챔버 섹션(19)은 소위 무효 공간(20)을 갖고, 상기 무효 공간은 유동 경로 옆에 배치되고, 상기 무효 공간에 반응 튜브(3)로부터 배출되는 반응 가스(10)가 유동 안내 장치(8)에 의하지 않고 수용될 수 있다. 무효 공간(20) 내에 규정되지 않은 유동비가 존재하므로, 반응 가스(10)가 거기에서 더 오래 체류할 수 있고, 그 결과 바람직하지 않은 부반응이 실시될 수 있다. The second gas
도 1에 도시된 실시예에서 유동 안내 박판으로서 형성된 유동 안내 장치(8)는 튜브 또는 튜브 번들이 없는 중앙 재킷 챔버 섹션(14) 아래에 및 상응하게 튜브 번들이 없는 중앙 튜브 베이스 섹션(17) 아래에 배치된, 즉 상기 섹션에 대해 정렬된 제 2 가스 배출 챔버 섹션(19)으로부터, 방사방향으로 가장 내측의 2개의 반응 튜브(3, 3a)의 가스 배출측 단부 아래에까지, 즉 튜브 번들(2) 아래에 배치된, 즉 제 1 튜브 베이스 섹션(16)에 대해 정렬된 제 1 가스 배출 챔버 섹션(18) 내로 연장된다. 1, a
유동 안내 박판(8)은 2개의 섹션들(21, 22)을 포함한다. 제 1 섹션(21)은 반응 튜브(3) 또는 반응기(1)의 길이방향으로 연장된다. 유동 안내 박판(8)의 제 2 섹션(22)은 제 1 섹션(21)으로부터 튜브 베이스(4)로 기울어져 연장되고, 즉 도시된 실시예에서 유동 안내 박판(8)의 제 1 섹션(21)으로부터 튜브 베이스(4)를 향해 위로 연장된다. 따라서 방사방향으로 가장 내측의 2개의 반응 튜브(3, 3a)로부터 배출되는 반응 가스(10)는 유동 안내 박판(8)의 제 2 섹션(22)을 따라서 상기 제 2 가스 배출 섹션(19) 내로 그리고 거기에서 무효 공간(20) 내로 유동하고, 상기 무효 공간은 튜브 번들이 없는 중앙 재킷 챔버 섹션(14) 또는 제 2 튜브 베이스 섹션(17) 아래에 배치되고, 상기 제 2 튜브 베이스 섹션에 인접한다. The flow guide
유동 안내 박판(8)은 고정 장치(25), 예를 들어 바아, 튜브, 트러스트에 의해 가스 배출측 튜브 베이스(4)에 고정될 수 있다. The flow guide
도 2에 도시된 실시예에서 추가로 제 2 유동 안내 박판(8a)이 제공되고, 상기 제 2 유동 안내 박판은 튜브 또는 튜브 번들이 없는 환형 챔버(15) 아래에 - 즉 상응하게 튜브 번들이 없는 환형 튜브 베이스 섹션(17) 아래에 - 배치된 또는 상기 섹션에 대해 정렬된 다른 제 2 가스 배출 챔버 섹션(19)으로부터 튜브 번들(2)에 대해 정렬된 제 1 가스 배출 챔버 섹션(18) 내로 연장된다. In the embodiment shown in FIG. 2, a second
상기 제 2 유동 안내 박판(8a)은 방사방향 외측에 있는 반응 튜브(3b)의 가스 배출측 단부 아래에까지 연장된다. The second flow guide
상기 제 2 유동 안내 박판(8a)도 2개의 섹션(23, 24)을 포함하고, 상기 섹션들 중에 제 1 섹션(23)은 제 2 가스 배출 챔버 섹션(19)에서 반응 튜브(3) 또는 반응기(1)의 길이방향으로 연장되고, 제 2 섹션(24)은 제 1 섹션(23)에 연결되고 튜브 베이스(4)를 향해 기울어져 제 1 가스 배출 챔버 섹션(18) 내로, 방사방향 외측에 있는 반응 튜브(3b) 아래까지 연장된다.The second flow guide
따라서 상기 반응 튜브(3b)로부터 배출되는 반응 가스(10)는 상기 유동 안내 박판(8a)의 제 2 섹션(24)을 따라 제 1 가스 배출 챔버 섹션(18)으로부터 제 2 가스 배출 챔버 섹션(19) 내로 안내된다. The
제 2 유동 안내 박판(8a)도 중앙에 배치된 제 1 유동 안내 박판과 유사한 고정 수단에 의해 튜브 베이스(4)에 고정된다. The second flow guide
도 2에 도시된 실시예에서 중앙 유동 안내 박판(8)은 다공성으로 형성된다. 상기 중앙 유동 안내 박판은 홀(26) 또는 가스 투과 영역을 포함하고, 상기 홀 또는 영역을 통해 반응 가스(10)의 일부는 유동 안내 박판(8)을 지나 유동할 수 있으므로, 2개의 가장 내측 반응 튜브(3, 3a)로부터 배출되는 반응 가스(10)의 부분 유동만이 제 1 가스 배출 챔버 섹션(18)으로부터 제 2 가스 배출 챔버 섹션(19) 내로 유동한다. In the embodiment shown in Fig. 2, the central
또한, 튜브 베이스(4)를 향한 상기 유동 안내 박판의 측면에 안내 박판(27)이 배치된다. Further, the guide
또한, 제 2 유동 안내 박판(8a)도 다공성으로 형성되므로, 방사방향 외측에 있는 반응 튜브(3b)로부터 배출되는 반응 가스(10)의 각각의 부분 유동들은 제 2 유동 안내 박판(8a)을 지나 유동한다. Further, since the second flow guide
또한, 이 실시예에서 가스 배출측 반응기 후드(6)는 맨홀(28)을 포함하고, 상기 맨홀을 통해 설치 기술자가 가스 배출 챔버(7) 내에 도달할 수 있으므로, 거기에서 조립- 또는 보수 작업을 실시할 수 있다. Further, in this embodiment, the gas discharge
도 3은 도 1과 유사한 실시예를 도시하고, 이 경우 중앙에 배치된 유동 안내 박판(8)은 고정 장치(29)에 의해 반응기 후드(6)에 고정된다. 도 3에 도시된 고정 장치(29)는 예를 들어 4-레그로서 구현될 수 있으므로, 반응 가스(10)는 장애 없이 고정 장치(29)를 통해 가스 배출관(11)으로 유동할 수 있다. Fig. 3 shows an embodiment similar to that of Fig. 1, in which the centrally disposed
또한, 도 3에 도시된 실시예에서 유동 안내 박판(8)의 제 1 및 제 2 섹션 사이의 이행부(30)는 아치로 구현된다. 아치 반경은, 반응 가스(10)의 유동에 바람직한 편향이 제공되도록 선택된다. Also, in the embodiment shown in FIG. 3, the
도 4a 및 도 4b에는 유동 안내 장치(8)의 다른 실시예가 도시되고, 상기 유동 안내 장치는 제 2 가스 배출 챔버 섹션(19) 내에 배치되고, 상기 섹션은 튜브 번들이 없는 중앙 튜브 베이스 섹션(17)에 대해 정렬된다. 이러한 실시예에서 유동 안내 장치(8)는 튜브로서 형성되고, 상기 튜브는 가스 배출측 튜브 베이스(4)를 향한 단부에서 횡단면인 파형인 깔때기(31)처럼 확장되거나 또는 가장자리가 구부러진다. 확장된 튜브 단부(31)는 제 2 가스 배출 챔버 섹션(19) 내의 무효 공간(20)의 높이에 배치된다. 튜브 베이스(4)로부터 떨어져 있는 단부(32)는 사전 설정된 길이 만큼 튜브 베이스(4)로부터 떨어져 있는 측면으로 연장된다. 4A and 4B show another embodiment of a
튜브 베이스(4)로부터 떨어져 있는 튜브 단부(32)의 횡단면 치수는, 상기 튜브 단부가 제 2 가스 배출 챔버 섹션(19) 내에만 - 즉, 반응 튜브(3a)의 가장 내측 링(33) 내에 - 위치하도록 설계된다. 그와 달리, 확장된 튜브 단부(31)는 튜브 번들(2) 아래에 배치된 제 1 가스 배출 챔버 섹션(18) 내로 연장되므로, 반응 튜브(3)로부터 배출되는 반응 가스(10)는 튜브 확장부(31)의 내측면(34)을 따라 제 2 가스 배출 챔버 섹션(19) 내로 안내되고, 이 경우 파형 확장부를 통해 거기에서 부딪히는 반응 가스(10)는 무효 공간(20) 내로 주입된다. The cross sectional dimension of the
유동 안내 장치(8)는 다수의 부분으로 구현될 수도 있다. 예를 들어 확장되지 않은 튜브 섹션(32)은 시중의 튜브일 수 있고, 확장된 섹션(31)은 아치형으로 커팅된 박판 스트립으로 제조될 수 있고, 상기 스트립의 방사방향으로 연장된 2개의 에지는 깔때기의 형성을 위해 모아져 서로 결합된다. The
도 5a 및 도 5b에 도시된 실시예에서 개별 유동 안내 튜브들(35)은 제 2 가스 배출 챔버 섹션(19)으로부터 제 1 가스 배출 챔버 섹션(18) 내로 연장된다. 도시된 실시예에서 유동 안내 튜브들(35)은 성형으로 반응기-종축선(13)에 대해 방사방향으로 연장된다. 유동 안내 튜브들(35)은 튜브 번들이 없는 중앙 튜브 베이스 섹션(17)에 대해 정렬된 제 2 가스 배출 챔버 섹션(19)에서 반응기-종축선(13)에 대해 동심으로 연장되는 튜브 홀더(36)의 단부에 고정된다. 상기 유동 안내 튜브들은 도시된 실시예에서 반응 튜브(3a, 3)의 가장 내측의 2개의 열 아래까지 연장되고, 거기에서 자유 단부는 튜브 종축선에 대해 비스듬하게 커팅되므로, 반응 가스(10)를 위한 가능한 한 큰 횡단면을 갖는 유입구(37)가 형성될 수 있다. In the embodiment shown in Figs. 5A and 5B, the individual
각각의 유동 안내 튜브(35)는 자유 단부 근처에서 휘어질 수 있으므로, 상기 유브의 유입구(37)는 튜브 베이스(4)에 대해 거의 평행하게 연장되고, 따라서 유동 안내 튜브(35) 내로 반응 가스(10)의 유입이 쉬워질 수 있다. Each of the
유동 안내 튜브(35) 내로 유동하는 반응 가스(10)의 양을 늘리기 위해, 유입구에 깔때기가 삽입될 수도 있고, 상기 깔때기는 튜브 베이스(4)를 향해 개방되거나, 또는 유동 안내 튜브(35)는 도 5a에 예시적으로 우측 유동 안내 튜브에 도시된 것처럼 분기될 수도 있다(38).A funnel may be inserted into the inlet and the funnel may be opened toward the
이로 인해 수집- 분배 기능은 유사하면서 튜브 홀더(36)에 직접 고정된 유동 안내 튜브들(35)의 개수의 감소가 달성될 수 있다.This allows a reduction in the number of
무효 공간(20)의 영역에서 유동 안내 튜브들(35)은 튜브 베이스(4)를 향한 측면에 가스 배출구(39)를 갖고, 상기 배출구를 통해 반응 가스(10)를 유동 안내 튜브(35)로부터 무효 공간(20) 내로 배출한다. 경우에 따라서 측면 또는 하부 가스 배출구가 형성될 수도 있다. The
중앙 튜브 홀더(36) 상의 유동 안내 튜브들(35)의 고정 위치에서 상기 튜브 홀더는 유동 안내 튜브들(35)의 내부 횡단면 내에 마찬가지로 가스 배출구(40)를 가질 수 있고, 상기 배출구로부터 반응 가스(10)가 튜브 홀더(36)의 내측으로 유동한다. 이러한 경우에 튜브 홀더(36)는 한편으로는 다수의 가스 배출구(41)를 갖고, 상기 배출구를 통해 반응 가스(10)가 튜브 홀더(36)로부터 가스 배출 챔버(7) 내로 유동한다. The tube holder at the fixed position of the
튜브 홀더(36)는 튜브 베이스(4)에 예를 들어 용접, 납땜, 리벳 또는 나사 결합에 의해 고정된다. The
도 6에 제 2 가스 배출 챔버 섹션(19)에만 유동 안내 장치(8)가 배치된 실시예가 도시되고, 이 경우 상기 섹션은 도시된 실시예에서 튜브 번들이 없는 중앙 튜브 베이스 섹션(17)에 대해 정렬된다. 6 shows an embodiment in which only the second gas
도시된 실시예에서 유동 안내 장치(8)는 유동 안내 튜브로서 형성되고, 상기 튜브는 가스 배출측 튜브 베이스(4)로부터 가스 배출관(11)까지 연장되고, 상기 가스 배출관은 반응기 후드(6)에 고정되고, 반응기-종축선(13)에 대해 동축으로 연장된다. 바람직하게 유동 안내 튜브(8)도 상기 가스 배출관(11) 내로 연장된다. In the illustrated embodiment, the
반응기 후드(6)는 가스 배출측 튜브 베이스(4)를 커버하고, 도시된 실시예에서 상기 튜브 단부에 플랜지 연결에 의해 밀봉 연결된다.The
유동 안내 튜브(8)는 길이방향으로 전체 길이와 가스 유입구(42) 둘레의 전체 원주를 갖고, 상기 가스 유입구를 통해 반응 가스(10)가 제 1 가스 배출 챔버 섹션(18)으로부터 유동 안내 튜브(8) 내로 유입된다. 유동 안내 튜브(8)에서 반응 가스(10)는 가스 배출관(11)으로 유동한다. The
가스 유입구들(42)의 크기는, 반응 가스(10)가 최저 관류 속도로 상기 가스 유입구를 지나 무효 공간(20) 내로 유동하도록 설계된다. 바람직하게 가스 유입구들(42)의 크기는 튜브 베이스(4)로부터 가스 배출관(11)을 향해 감소한다. The size of the
도 6에 도시된 실시예에서 반응 가스(10)는 살수기 형태로 유동 안내 튜브(8) 내로 유입되고, 이러한 방식으로 무효 공간(20)을 세척한다. In the embodiment shown in Fig. 6, the
유동 안내 튜브(8)는 축방향으로 및/또는 원주 방향으로 다수의 부분으로 구현될 수 있다. 바람직하게는 튜브 베이스(4)에 고정된다. The
또한, 반응기 후드(6)에 맨홀(28) 또는 입구가 형성될 수 있고, 여기를 통해 설치 기술자가 반응기 후드(6)에 도달할 수 있으므로, 유동 안내 튜브(8)에서 조립 작업 및/또는 수리 작업을 실시할 수 있다. A
본 발명에 따른 튜브 번들 반응기(1)에서 반응 가스(10)가 더 긴 시간 체류할 수 있고 따라서 추가 반응에 의해 바람직하지 않은 부산물이 발생할 수 있는 무효 공간(20)이 효율적으로 세척될 수 있으므로, 이러한 체류 시간과 부산물이 방지된다. Since the
1 튜브 번들 반응기
2 튜브 번들
3 반응 튜브
4 튜브 베이스
5 반응기 재킷
6 반응기 후드
7 가스 배출 챔버
8 유동 안내 장치
10 반응 가스
16 제 1 튜브 베이스 섹션
17 제 2 튜브 베이스 섹션
18 제 1 가스 배출 챔버 섹션
19 제 2 가스 배출 챔버 섹션
20 무효 공간
42 가스 유입구1 tube bundle reactor
2 tube bundle
3 reaction tube
4 tube base
5 reactor jacket
6 reactor hood
7 gas discharge chamber
8 Flow guide device
10 Reaction gas
16 First tube base section
17 Second tube base section
18 First gas discharge chamber section
19 Second gas exhaust chamber section
20 invalid space
42 gas inlet
Claims (11)
- 작동시 촉매제로 채워지고 반응 가스가 관류하는 반응 튜브 번들을 포함하고,
- 반응 튜브의 가스 유입측 또는 가스 배출측 단부에 밀봉 연결된 가스 유입측 및 가스 배출측 튜브 베이스를 포함하고, 상기 튜브 베이스를 통해 상기 반응 튜브는 가스 유입 챔버 또는 가스 배출 챔버 내로 통하고,
- 튜브 번들을 둘러싸고 튜브 베이스에 밀봉 연결됨으로써 상기 튜브 베이스와 함께, 작동 시 반응 튜브가 열 전달 매체로 세척되는 재킷 챔버를 형성하는 반응기 재킷을 포함하고,
- 이 경우 가스 배출측 튜브 베이스는 튜브 번들이 배치된 적어도 하나의 제 1 튜브 베이스 섹션과 튜브 번들이 없는 적어도 하나의 제 2 튜브 베이스 섹션을 포함하고,
- 이 경우 가스 배출 챔버 내에 상기 제 1 튜브 베이스 섹션에 대해 정렬된 적어도 하나의 제 1 가스 배출 챔버 섹션과 상기 제 2 튜브 베이스 섹션에 대해 정렬되고 무효 공간을 포함하는 적어도 하나의 제 2 가스 배출 챔버 섹션이 제공되고,
- 상기 제 2 가스 배출 챔버 섹션 내에 배치된 적어도 하나의 유동 안내 장치를 포함하는 튜브 번들 반응기에 있어서,
적어도 하나의 유동 안내 장치(8)는, 제 1 가스 배출 챔버 섹션(18)으로부터 반응 튜브(3)로부터 배출되는 반응 가스(10)의 부분 유동을 무효 공간(20) 내로 안내하도록 형성되는 것을 특징으로 하는 튜브 번들 반응기.A tube bundle reactor for performing a catalytic gas phase reaction,
A reaction tube bundle filled with a catalyst in operation and through which the reaction gas is perfused,
- a gas inlet side and a gas outlet side tube base sealingly connected to the gas inlet side or the gas outlet side of the reaction tube, the reaction tube passing through the tube base into the gas inlet chamber or the gas outlet chamber,
A reactor jacket surrounding the tube bundle and sealingly connected to the tube base to form a jacket chamber with which the reaction tube, in operation, is washed with the heat transfer medium,
Wherein the gas discharge side tube base comprises at least one first tube base section in which tube bundles are disposed and at least one second tube base section without tube bundles,
At least one first gas discharge chamber section aligned with respect to said first tube base section in said gas discharge chamber and at least one second gas discharge chamber section aligned with said second tube base section and including an invalid space, Section is provided,
- a tube bundle reactor comprising at least one flow guide device disposed in the second gas discharge chamber section,
The at least one flow guide device 8 is characterized in that it is formed to guide the partial flow of the reaction gas 10 exiting the reaction tube 3 from the first gas exhaust chamber section 18 into the void space 20 Tube bundle reactor.
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