KR20160003425U - 유체역학 반응기 - Google Patents

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KR20160003425U KR2020150001925U KR20150001925U KR20160003425U KR 20160003425 U KR20160003425 U KR 20160003425U KR 2020150001925 U KR2020150001925 U KR 2020150001925U KR 20150001925 U KR20150001925 U KR 20150001925U KR 20160003425 U KR20160003425 U KR 20160003425U
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션 앤소니 헤니건
존 피터 에릭 뮬러
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비피 케미칼즈 리미티드
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Abstract

본 실용신안은 유체역학 반응기의 유형에 관한 것으로서, 상기 유체역학 반응기는 원통형부 (1), 상부 인클로저 (2) 및 하부 인클로저 (3) 를 포함하는 수직방향 원통형 구성체이고, 상기 하부 인클로저 (3) 는 하방으로 연장되는 만곡된 인클로저이며, 상기 유체역학 반응기는 액체 입구 (4), 액체 노즐 (5), 기체 출구 (6), 배플 (7), 기체 입구 (8), 기체 분배기 (9), 및 액체 출구 (10) 를 포함하고: 상기 액체 입구 (4) 는, 상기 유체역학 반응기의 상부에 위치되고, 그리고 상기 유체역학 반응기의 원통형부 (1) 의 상부에서 또는 그 근방에서 반경방향 중심에 위치되고 또한 액체를 하방 방향으로 배출하도록 구성된 액체 노즐 (5) 에 연결되며; 상기 기체 출구 (6) 는 상기 유체역학 반응기의 상기 상부 인클로저에 위치되고; 상기 배플 (7) 은 상기 유체역학 반응기의 상기 하부 인클로저 (3) 에서 반경방향 중심에 위치되고, 상기 배플 (7) 은 수평방향 베이스 요소 (11), 상기 수평방향 베이스 요소 (11) 에 대하여 상방으로 연장되는 수직방향 주변 벽 (12), 및 수평방향 베이스 요소 (11) 와 수직방향 주변 벽 (12) 을 연결하는 각진 주변 벽 (13) 을 포함하며; 상기 기체 입구 (8) 는 상기 유체역학 반응기의 하부에 위치되고 그리고 상기 기체 분배기 (9) 에 연결되고; 상기 기체 분배기 (9) 는: 상기 배플 (7) 의 수직방향 주변 벽 (12) 에 의해 그려진 직경내에 반경방향 중심에 그리고 상기 수평방향 베이스 요소 (11) 보다 더 낮지 않고 또한 상기 수직방향 주변 벽 (12) 의 상부보다 높지 않은 위치에 수직방향으로 위치되고; 또는 상기 배플 (7) 의 수직방향 주변 벽 (12) 에 의해 그려진 직경내에 반경방향 중심에 그리고 상기 수직방향 주변 벽 (12) 의 상부 위에 수직하게 위치되고 그리고 상기 기체 분배기 (9) 가 상기 배플 (7) 내에 규정된 체적 쪽으로 기체를 배출하도록 구성되며; 상기 액체 출구 (10) 는 상기 유체역학 반응기의 상기 하부 인클로저 (3) 의 하부에서 반경방향 중심에 위치되고; 상기 유체역학 반응기의 원통형부 (1) 의 높이 (B) 에 대한 상기 유체역학 반응기의 원통형부 (1) 의 직경 (D) 의 비는, 1.5:1 ~ 1:3 의 범위이고, 상기 유체역학 반응기의 전체 높이 (C) 에 대한 상기 유체역학 반응기의 원통형부 (1) 의 높이 (B) 의 비는 1:1 ~ 1:3 의 범위이며; 상기 배플 (7) 의 수직방향 주변 벽 (12) 의 반경 (0) 에 대한 상기 배플 (7) 의 수평방향 베이스 요소 (11) 의 반경 (N) 의 비는 0.3:1 ~ 0.95:1 의 범위이고, 상기 배플 (7) 의 수직방향 주변 벽 (12) 의 반경 (0) 에 대한 상기 배플 (7) 의 수직방향 주변 벽 (12) 의 높이 (J) 의 비는 1:15 ~ 1:5 의 범위이고; 상기 배플 (7) 은, 상기 수직방향 주변 벽 (12) 과 상기 각진 주변 벽 (13) 이 만나는 가장자리와 상기 하부 인클로저 (3) 의 내부 표면 사이에 제 1 갭 (K) 이 제공되도록 그리고 상기 각진 주변 벽 (13) 과 상기 수평방향 베이스 요소 (11) 가 만나는 가장자리와 상기 하부 인클로저 (3) 의 내부 표면 사이에 제 2 갭 (L) 이 제공되도록 위치되며, 상기 제 1 갭 (K) 의 거리에 대한 상기 유체역학 반응기의 원통형부 (1) 의 직경 (D) 의 비는 10:1 ~ 60:1 의 범위이고, 상기 제 2 갭 (L) 의 거리에 대한 상기 유체역학 반응기의 원통형부 (1) 의 직경 (D) 의 비는 10:1 ~ 80:1 범위이다.

Description

유체역학 반응기 {A HYDROMECHANICAL REACTOR}
본 실용신안은 유체역학 반응기의 유형에 관한 것이다.
로듐 또는 이리듐 기재의 촉매 시스템의 존재하에서 메탄올 및/또는 이의 반응 유도체의 카르보닐화의 사용은 잘 알려져 있고 또한 전세계적으로 아세트산의 제조시에 통상적으로 사용된다. 로듐 촉매의 존재하에서 메탄올 및/또는 이의 반응 유도체의 카르보닐화에 의한 아세트산의 제조는, 예를 들어 GB-A-1,233,121, EP 0384652, 및 EP 0391680 에 개시되어 있다. 이리듐 촉매의 존재하에서의 공정은, 예를 들어 GB-A-1234641, US-A-3772380, EP 0616997, EP 0618184, EP 0786447, EP 0643034, EP 0752406 에 개시되어 있다. 아세트산을 제조하기 위한 이러한 공정들에서, 카르보닐화 반응은 액상에서 실시하고 그리하여 액상 메탄올 및/또는 이의 반응 유도체와 기상 일산화탄소 반응물의 혼합을 필요로 한다. 통상적으로, 완전한 기체-액체 및 액체-액체 혼합을 달성하기 위해서 반응기들에서의 혼합에 대한 기계적 접근이 채택되었지만, 아세트산 합성 공정 동안 존재하는 대량의 부식성 성분들로 인해, 높은 레벨의 부식은 기계적으로 회전하는 기계류 및 혼합 장비의 시일들에 영향을 주어, 혼합 장비에 대한 손상 및 장비의 중지들을 유발하여, 잠재적으로 연속 작동에 문제가 생기가 된다. 이러한 관점에서, 아세트산 합성시 사용하기 위한 우수한 기체/액체 혼합 결과들을 달성할 수 있는 새로운 구성의 반응기들의 개량에 대한 필요성이 대두되었다.
CN 203209061 U 에는 유체역학 반응기의 유형이 개시되어 있고, 여기에서 이 유체역학 반응기는 기체 출구, 배플, 액체 분무 모듈, 기체 입구, 기체 분배기, 액체 출구 및 액체 입구를 포함하고; 기체 입구는 반응기의 하부에서 측면에 위치되며, 기체 출구는 반응기의 상부에 위치되고, 액체 입구는 반응기의 베이스부에 위치되며, 반응기의 하단부 커버의 2 개의 측면들에는 대칭적으로 배열된 액체 출구들이 있고; 기체 분배기는 배플과 액체 분무 모듈 사이에 위치되며; 배플은 반응기의 상단부 커버 아래에 위치되고; 배플에는 기체 출구 통기 개구들이 있다. CN 203209061 U 에 제공된 반응기의 구성은, 일산화탄소를 배플 위에서 감소시키도록 유도할 수 있는 배플 팬 위의 기체 및 액체의 이상적인 혼합보다 못한 결과가 나올 수 있고, 또한 일산화탄소가 액상으로 용해된 후 카르보닐화 반응으로 소모되는 충분한 체류 시간을 갖기 전에, 액체 및 기체 둘 다의 상향 유동이 액체 반응 매체의 표면으로부터 일산화탄소가 빠져나오도록 유도하는 잠재력이 있다. 액체 반응 매체에서의 일산화탄소의 농축물이 저감되어 카르보닐화 반응이 발생할 수 없는 반응 체적 부분들을 최소화할 수 있거나 심지어 없앨 수 있도록 그리고/또는 일산화탄소가 액상으로 용해된 후 카르보닐화 반응에서 소모되는 충분한 체류 시간을 갖기 전에 반응기의 상부에서 또는 그 근방에서 액체 반응 매체의 표면을 통하여 일산화탄소의 배출을 최소화거나 또는 심지어 없애도록, 우수한 혼합을 달성하는 반응기의 구성에 대한 필요성이 여전하다.
본 실용신안이 해결하고자 하는 종래 기술과 관련된 기술적 문제들은 열악한 기체/액체 혼합 결과들 및 액체 반응 매체에서의 열악한 기체 체류 시간이다. 본 실용신안에 의해 제공되는 반응기는, 양호한 기체/액체 혼합을 달성하고 또한 액체 반응 매체에 용해된 기체 및 기상의 체류 시간을 최대화하려는 것이다.
전술한 기술적 문제들을 해결하기 위해서, 본 실용신안의 기술적 스키마는 유체역학 반응기의 유형을 포함하고, 상기 반응기는 원통형부 (1), 상부 인클로저 (2) 및 하부 인클로저 (3) 를 포함하는 수직방향 원통형 구성체이고, 상기 하부 인클로저 (3) 는 하방으로 연장되는 만곡된 인클로저이며, 상기 반응기는 액체 입구 (4), 액체 노즐 (5), 기체 출구 (6), 배플 (7), 기체 입구 (8), 기체 분배기 (9), 및 액체 출구 (10) 를 포함하고:
- 상기 액체 입구 (4) 는, 상기 반응기의 상부에 위치되고, 그리고 상기 반응기의 원통형부 (1) 의 상부에서 또는 그 근방에서 반경방향 중심에 위치되고 또한 액체를 하방 방향으로 배출하도록 구성된 액체 노즐 (5) 에 연결되며;
- 상기 기체 출구 (6) 는 상기 반응기의 상기 상부 인클로저에 위치되고;
- 상기 배플 (7) 은 상기 반응기의 상기 하부 인클로저 (3) 에서 반경방향 중심에 위치되고, 상기 배플 (7) 은 수평방향 베이스 요소 (11), 상기 베이스 요소 (11) 에 대하여 상방으로 연장되는 수직방향 주변 벽 (12), 및 상기 수평방향 베이스 요소 (11) 와 수직방향 주변 벽 (12) 을 연결하는 각진 주변 벽 (13) 을 포함하며;
- 상기 기체 입구 (8) 는 상기 반응기의 하부에 위치되고 그리고 상기 기체 분배기 (9) 에 연결되고;
- 상기 기체 분배기 (9) 는: 상기 배플 (7) 의 수직방향 주변 벽에 의해 그려진 직경내에 반경방향 중심에 그리고 상기 수평방향 베이스 요소 (11) 보다 더 낮지 않고 또한 상기 수직방향 주변 벽 (12) 의 상부보다 높지 않은 위치에 수직방향으로 위치되고; 또는 상기 배플 (7) 의 수직방향 주변 벽에 의해 그려진 직경내에 반경방향 중심에 그리고 상기 수직방향 주변 벽 (12) 의 상부 위에 수직하게 위치되고 그리고 상기 기체 분배기 (9) 가 상기 배플 (7) 내에 규정된 체적 쪽으로 기체를 배출하도록 구성되며;
- 액체 출구 (10) 는 반응기의 하부 인클로저 (3) 의 하부에서 반경방향 중심에 위치되고;
- 반응기의 원통형부 (1) 의 높이 (B) 에 대한 반응기의 원통형부 (1) 의 직경 (D) 의 비는, 1.5:1 ~ 1:3 의 범위이고, 반응기의 전체 높이 (C) 에 대한 반응기의 원통형부 (1) 의 높이 (B) 의 비는 1:1 ~ 1:3 의 범위이며;
- 배플 (7) 의 수직방향 주변 벽 (12) 의 반경 (0) 에 대한 배플 (7) 의 수평방향 베이스 요소 (11) 의 반경 (N) 의 비는 0.3:1 ~ 0.95:1 의 범위이고, 배플 (7) 의 수직방향 주변 벽 (12) 의 반경 (0) 에 대한 배플 (7) 의 수직방향 주변 벽 (12) 의 높이 (J) 의 비는 1:15 ~ 1:5 의 범위이고;
- 배플 (7) 은, 수직방향 주변 벽 (12) 과 각진 주변 벽 (13) 이 만나는 가장자리와 하부 인클로저 (3) 의 내부 표면 사이에 제 1 갭 (K) 이 제공되도록 그리고 각진 주변 벽 (13) 과 수평방향 베이스 요소 (11) 가 만나는 가장자리와 하부 인클로저 (3) 의 내부 표면 사이에 제 2 갭 (L) 이 제공되도록 위치되며, 제 1 갭 (K) 의 거리에 대한 반응기의 원통형부 (1) 의 직경 (D) 의 비는 10:1 ~ 80:1 의 범위이고, 제 2 갭 (L) 의 거리에 대한 반응기의 원통형부 (1) 의 직경 (D) 의 비는 10:1 ~ 80:1 의 범위이다.
바람직한 배열에 있어서, 기체 분배기 (9) 는 배플 (7) 의 수평방향 베이스 요소 (11) 위에 그리고 주변 벽 (12) 의 상부 아래에 수직방향으로 위치된다.
바람직한 배열에 있어서, 기체 분배기 (9) 는 링 유형의 기체 분배기이다. 링 유형의 기체 분배기라는 용어에는, 이중 링 유형의 기체 분배기들 및 링 유형의 기체 분배기들의 다른 다중 링 형상들이 포함된다.
다른 특별한 실시형태에 있어서, 기체 분배기 (9) 는 링 유형의 기체 분배기이고, 기체 분배기 (9) 의 반경 (M) 은, 배플 (7) 의 수평방향 베이스 요소 (11) 의 반경 (N) 보다 크고 그리고 배플 (7) 의 수직방향 주변 벽 (12) 의 반경 (O) 보다 작다.
다른 특별한 실시형태에 있어서, 기체 분배기 (9) 는 링 유형의 기체 분배기이고, 기체 분배기 (9) 의 반경 (M) 은, 배플 (7) 의 수평방향 베이스 요소 (11) 의 반경 (N) 보다 작고 그리고 배플 (7) 의 수직방향 주변 벽 (12) 의 반경 (O) 보다 작다.
또 다른 특별한 실시형태에 있어서, 기체 분배기 (9) 는 링 유형의 기체 분배기이고, 수직방향 주변 벽 (12) 의 반경 (O) 에 대한 기체 분배기 (9) 의 반경 (M) 의 비는 0.75:1 ~ 0.95:1 의 범위이다.
바람직한 배열에 있어서, 수직방향 주변 벽 (12) 의 반경 (O) 에 대한 배플 (7) 의 수평방향 베이스 요소 (11) 위로의 기체 분배기 (9) 의 높이 (E) 의 비는 0.15:1 ~ 0.5:1 의 범위이다.
바람직한 배열에 있어서, 배플 (7) 의 수평방향 베이스 요소 (11) 는 반응기의 원통형부 (1) 의 하부 아래로 제 1 거리 (H) 에 위치되고, 배플 (7) 의 수직방향 주변 벽 (12) 의 상부는 반응기의 원통형부 (1) 의 하부 아래로 제 2 거리 (I) 에 위치되며, 반응기의 원통형부 (1) 의 높이 (B) 에 대한 제 1 거리 (H) 의 비는 0.15:1 ~ 0.5:1 의 범위이고, 반응기의 원통형부 (1) 의 높이 (B) 에 대한 제 2 거리 (I) 의 비는 0.1:1 ~ 0.3:1 범위이다.
바람직한 배열에 있어서, 반응기의 원통형부 (1) 의 직경 (D) 에 대한 액체 노즐 (5) 의 직경 (G) 의 비는 1:100 ~ 1:5 의 범위이고, 액체 노즐 (5) 은 반응기의 원통형부 (1) 의 상부 아래로 거리 (A) 에 위치되며, 반응기의 원통형부 (1) 의 높이 (B) 에 대한 거리 (A) 의 비는 1:10 ~ 1:2.5 의 범위이다.
바람직한 배열에 있어서, 반응기의 원통형부 (1) 의 직경 (D) 에 대한 액체 출구 (10) 의 직경 (F) 의 비는 1:20 ~ 1:5 의 범위이다.
바람직한 배열에 있어서, 상부 인클로저 (2) 는 상방으로 연장되는 반구형 인클로저이고, 하부 인클로저 (3) 는 하방으로 연장되는 반구형 인클로저이다.
본 실용신안에 의하여, 액체 분무 모듈의 하방 분무 방향은 액체 반응 매체내에서 기체 유동의 자연스러운 상방 방향의 반대 방향이다. 액체의 하방 유동으로 인하여, 기체 분배기로부터 방출된 기체의 적어도 일부는 배플로의 액체의 유동에 운반되고, 그 후 배플에 충돌하는 상기 액체는 액체의 유동에서 기체 분배기로부터 방출된 기체 (기포들 또는 용해됨) 를 운반하는 상방 방향으로 편향된다. 액체 반응 매체는 반응기의 하부에 위치된 액체 출구를 통하여 반응기로부터 제거된다. 반응기에 도입된 액체의 하방 유동, 배플의 위치와 형상, 및 액체 출구의 위치의 배열로 인하여, 반응기에 걸쳐 양호한 기체/액체 혼합을 달성하게 된다. 전술한 액체 분무 모듈의 액상 분무는 수직방향으로 하방으로 분무되면, 감소된 파이프는 유동 속도 (flow velocity) 에 있어서 증가를 유발하고; 전술한 기체 분배기는 바람직하게는 링 유형의 기체 분배기이고, 이는 서로 동일한 거리들로 균일하게 이격된 통기구들을 가지며, 이 통기구들은 기상의 균일한 분배를 조장한다. 배플의 효과들과 함께 기상 분배 충전 그리고 액상 분무 충전하는 접근법들을 조합함으로써, 본 실용신안은 반응 체적을 최대화하고 반응기내에서 효과적인 기체/액체 혼합을 달성하여, 기계적인 혼합으로 발생하는 불안정한 문제들을 해소하고 그리고 반응기내의 소위 사영역들 (dead zones) 을 저감시킨다. 본 실용신안이 관련된 유체역학 반응기는, 로듐 또는 이리듐 기재의 촉매 시스템의 존재하에서 메탄올 및/또는 이의 반응 유도체의 카르보닐화에 의해 아세트산의 액상 제조시에 사용하기 위한 것이고, 그리고 고생산성 아세트산 및 일산화탄소의 고전환을 달성할 수 있도록 한다.
도 1 은 본 실용신안의 반응기의 측면 입면도를 통한 단면의 그래픽 도면이다.
도 2 는 배플 및 기체 분배기 배열의 상부 입면도의 그래픽 도면이다.
도 1 및 도 2 에서, 도면부호 1 은 반응기의 원통형부, 도면부호 2 는 반응기의 상부 인클로저, 도면부호 3 은 반응기의 하부 인클로저, 도면부호 4 는 액체 입구, 도면부호 5 는 액체 노즐, 도면부호 6 은 기체 출구, 도면부호 7 은 배플, 도면부호 8 은 기체 입구, 도면부호 9 는 기체 분배기, 도면부호 10 은 액체 출구, 도면부호 11 은 배플의 수평방향 베이스 요소, 도면부호 12 는 배플 (7) 의 수직방향 주변 벽, 도면부호 13 은 배플 (7) 의 각진 주변 벽, 도면부호 A 는 액체 노즐 (5) 이 원통형부 (1) 의 상부 아래에 위치된 거리, 도면부호 B 는 원통형부 (1) 의 높이, 도면부호 C 는 반응기의 전체 높이, 도면부호 D 는 원통형부 (1) 의 직경, 도면부호 E 는 수평방향 베이스 요소 (11) 위로의 기체 분배기 (9) 의 높이, 도면부호 F 는 액체 출구 (10) 의 직경, 도면부호 G 는 액체 노즐 (5) 의 직경, 도면부호 H 는 반응기의 원통형부 (1) 의 하부 아래로의 제 1 거리, 도면부호 I 는 반응기의 원통형부 (1) 의 하부 아래로의 제 2 거리, 도면부호 J 는 수직방향 주변 벽 (12) 의 높이, 도면부호 K 는 수직방향 주변 벽 (12) 과 각진 주변 벽 (13) 이 만나는 가장자리와 하부 인클로저 (3) 의 내부 표면 사이의 제 1 갭, 도면부호 L 은 각진 주변 벽 (12) 과 수평방향 베이스 요소 (13) 가 만나는 가장자리와 하부 인클로저의 내부 표면 사이의 제 2 갭, 도면부호 M 은 기체 분배기 (9) 의 반경, 도면부호 N 은 수평방향 베이스 요소 (11) 의 반경, 도면부호 O 는 수직방향 주변 벽 (12) 의 반경이다.
본 실용신안이 관련된 반응기는, 원통형부 (1), 상부 인클로저 (2) 및 하부 인클로저 (3) 를 포함하는 반응기; 액체 노즐 (5) 에 연결된 액체 입구 (4); 기체 출구 (6); 수평방향 베이스 요소 (11), 수직방향 주변 벽 (12) 및 각진 주변 벽 (13) 을 포함하는 배플 (7); 기체 분배기 (9) 에 연결된 기체 입구 (8); 및 액체 출구 (10) 로 주로 구성된다. 카르보닐화 공정에 반응기를 사용하는 동안, 이 반응기는 액체 노즐 (5) 의 출구 위의 레벨까지, 통상적으로 반응기의 원통형부 (1) 의 상부까지 액체 반응 매체로 충전된다. 액체 반응물 (reactant), 예를 들어 메탄올 및/또는 이의 반응 유도체를 포함하는 스트림 액체 반응 매체는, 스트림이 배플 (7) 에 충돌하도록 액체 노즐 (5) 로부터 하방 유동으로 반응기에 진입한다. 기체 반응물, 예를 들어 일산화탄소는 배플 (7) 위에 위치된 기체 분배기 (9) 를 통하여 반응기에 진입한다. 액체 반응 매체의 하방 스트림은, 기체 반응물이 반응기에 도입되고 그리고 액체 반응 매체의 스트림의 유동이 기체 반응물의 적어도 일부를 이 유동에서 픽업하는 영역을 통하여 유동하고, 그 후 상기 스트림은 배플 (7) 에 충돌한다. 배플 (7) 에 충돌하는 액체 반응 매체의 스트림은, 그리하여 배플 (7) 의 수평방향 베이스 요소 (11) 를 가로질러 그리고 배플 (7) 의 각진 주변 벽 (13) 의 각도와 수직방향 주변 벽 (12) 을 통하여 상방으로 편향되어, 실질적인 후방 혼합을 형성하고 그리고 액체 반응 매체내에서 기체 반응물의 체류 시간을 증가시킨다. 액체 및 기체는 배플 (7) 에 충돌하는 액체 반응 매체의 전술한 하방 유동으로 인해 배플 (7) 위의 반응기 부분에 걸쳐서 혼합 및 순환된다. 반응 생성물들, 예를 들어 카르보닐화 반응의 생성물들을 포함하는 액체 반응 매체는, 반응기의 하부에 위치된 액체 출구 (10) 를 통하여 반응기로부터 인출된다. 배플 (7) 아래에 위치된 액체 출구 (10) 를 통하여 액체 반응 매체를 연속 인출하는 것은, 레벨 제어를 통하여 반응기의 원통형부 (1) 의 상부에서 일정한 액체 레벨을 유지하고, 액체 노즐 (5) 을 침지시켜 유지하며, 그리고 반응기내에 기체 반응물을 함유한 액체 반응 매체의 순환을 형성한다. 일산화탄소 반응물이 감소되고 반응이 일어나지 않는 반응기에서 사 지점들 (dead spots) 이 없도록 또한 과혼합이 발생하지 않도록 전체 반응기에 걸쳐서 완전한 혼합을 보장하도록, 액체 노즐 (5) 을 통하여 반응기에 유입하는 액체의 비율 (rate) 은 조절될 수 있고 뿐만 아니라 배플 (7), 기체 분배기 (9) 및 액체 노즐 (5) 의 위치들도 설정될 수 있다. "과혼합" 이라는 용어는, 반응기에서 액체 반응 매체의 표면이 광범위하게 교반되거나 휘젓게 되는 정도의 기체 및 액체의 혼합을 의미하고, 이러한 과혼합은 반응기에 공급된 기체 반응물이, 반응기의 액상내에 용해되도록 하는 시간없이, 액체 반응 매체의 표면을 통하여 빠져나가는 비율이 증가되게 한다. 기체 출구 (6) 를 통한 기체의 통기는 반응기내의 압력을 제어하는데 사용될 수 있다.
이하의 실시들은 본 실용신안의 보다 상세한 설명을 제공한다.
특별한 실시 1 과 실시 2
전술한 바와 같은 특징들 전부를 가지고 도 1 및 도 2 에 도시된 바와 같이 구성되며 그리고 일산화탄소와 메탄올의 카르보닐화에 의한 아세트산을 제조하기 위한 공정에서 표 1 에 후술되는 바와 같은 치수들을 가진 유체역학 반응기의 사용을 통하여, 반응기내의 액체 반응 매체의 국부화된 체적들에서 일산화탄소가 감소되지 않으면서, 양호한 기체/액체 혼합을 쉽게 달성할 수 있고, 그리하여 반응에 공급된 일산화탄소 및 이용가능한 반응기의 체적의 효율적인 사용을 보장해준다.
Figure utm00001

Claims (10)

  1. 유체역학 반응기의 유형으로서, 상기 유체역학 반응기는 원통형부 (1), 상부 인클로저 (2) 및 하부 인클로저 (3) 를 포함하는 수직방향 원통형 구성체이고, 상기 하부 인클로저 (3) 는 하방으로 연장되는 만곡된 인클로저이며, 상기 유체역학 반응기는 액체 입구 (4), 액체 노즐 (5), 기체 출구 (6), 배플 (7), 기체 입구 (8), 기체 분배기 (9), 및 액체 출구 (10) 를 포함하고:
    - 상기 액체 입구 (4) 는, 상기 유체역학 반응기의 상부에 위치되고, 그리고 상기 유체역학 반응기의 원통형부 (1) 의 상부에서 또는 그 근방에서 반경방향 중심에 위치되고 또한 액체를 하방 방향으로 배출하도록 구성된 액체 노즐 (5) 에 연결되며;
    - 상기 기체 출구 (6) 는 상기 유체역학 반응기의 상기 상부 인클로저에 위치되고;
    - 상기 배플 (7) 은 상기 유체역학 반응기의 상기 하부 인클로저 (3) 에서 반경방향 중심에 위치되고, 상기 배플 (7) 은 수평방향 베이스 요소 (11), 상기 수평방향 베이스 요소 (11) 에 대하여 상방으로 연장되는 수직방향 주변 벽 (12), 및 수평방향 베이스 요소 (11) 와 수직방향 주변 벽 (12) 을 연결하는 각진 주변 벽 (13) 을 포함하며;
    - 상기 기체 입구 (8) 는 상기 유체역학 반응기의 하부에 위치되고 그리고 상기 기체 분배기 (9) 에 연결되고;
    - 상기 기체 분배기 (9) 는: 상기 배플 (7) 의 수직방향 주변 벽 (12) 에 의해 그려진 (described) 직경내에 반경방향 중심에 그리고 상기 수평방향 베이스 요소 (11) 보다 더 낮지 않고 또한 상기 수직방향 주변 벽 (12) 의 상부보다 높지 않은 위치에서 수직방향으로 위치되고; 또는 상기 배플 (7) 의 수직방향 주변 벽 (12) 에 의해 그려진 직경내에 반경방향 중심에 그리고 상기 수직방향 주변 벽 (12) 의 상부 위에 수직하게 위치되고 그리고 상기 기체 분배기 (9) 가 상기 배플 (7) 내에 규정된 체적 쪽으로 기체를 배출하도록 구성되며;
    - 상기 액체 출구 (10) 는 상기 유체역학 반응기의 상기 하부 인클로저 (3) 의 하부에서 반경방향 중심에 위치되고;
    - 상기 유체역학 반응기의 원통형부 (1) 의 높이 (B) 에 대한 상기 유체역학 반응기의 원통형부 (1) 의 직경 (D) 의 비는, 1.5:1 ~ 1:3 의 범위이고, 상기 유체역학 반응기의 전체 높이 (C) 에 대한 상기 유체역학 반응기의 원통형부 (1) 의 높이 (B) 의 비는 1:1 ~ 1:3 의 범위이며;
    - 상기 배플 (7) 의 수직방향 주변 벽 (12) 의 반경 (0) 에 대한 상기 배플 (7) 의 수평방향 베이스 요소 (11) 의 반경 (N) 의 비는 0.3:1 ~ 0.95:1 의 범위이고, 상기 배플 (7) 의 수직방향 주변 벽 (12) 의 반경 (0) 에 대한 상기 배플 (7) 의 수직방향 주변 벽 (12) 의 높이 (J) 의 비는 1:15 ~ 1:5 의 범위이고;
    - 상기 배플 (7) 은, 상기 수직방향 주변 벽 (12) 과 상기 각진 주변 벽 (13) 이 만나는 가장자리와 상기 하부 인클로저 (3) 의 내부 표면 사이에 제 1 갭 (K) 이 제공되도록 그리고 상기 각진 주변 벽 (13) 과 상기 수평방향 베이스 요소 (11) 가 만나는 가장자리와 상기 하부 인클로저 (3) 의 내부 표면 사이에 제 2 갭 (L) 이 제공되도록 위치되며, 상기 제 1 갭 (K) 의 거리에 대한 상기 유체역학 반응기의 원통형부 (1) 의 직경 (D) 의 비는 10:1 ~ 60:1 의 범위이고, 상기 제 2 갭 (L) 의 거리에 대한 상기 유체역학 반응기의 원통형부 (1) 의 직경 (D) 의 비는 10:1 ~ 80:1 범위인, 유체역학적 반응기.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 기체 분배기 (9) 는 상기 배플 (7) 의 상기 수평방향 베이스 요소 (11) 위에 그리고 상기 주변 벽 (12) 의 상부 아래에 수직방향으로 위치되는, 유체역학적 반응기.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 기체 분배기 (9) 는 링 유형의 기체 분배기인, 유체역학적 반응기.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 기체 분배기 (9) 의 반경 (M) 은 상기 배플 (7) 의 상기 수직방향 주변 벽 (12) 의 반경 (O) 보다 작은, 유체역학적 반응기.
  5. 제 3 항 또는 제 4 항에 있어서,
    상기 수직방향 주변 벽 (12) 의 반경 (O) 에 대한 상기 기체 분배기 (9) 의 반경 (M) 의 비는 0.75:1 ~ 0.95:1 의 범위인, 유체역학적 반응기.
  6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 수직방향 주변 벽 (12) 의 반경 (O) 에 대한 상기 배플 (7) 의 상기 수평방향 베이스 요소 (11) 위에 상기 기체 분배기 (9) 의 높이 (E) 의 비는 0.15:1 ~ 0.5:1 의 범위인, 유체역학적 반응기.
  7. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 배플 (7) 의 상기 수평방향 베이스 요소 (11) 는 상기 유체역학 반응기의 원통형부 (1) 의 하부 아래로 제 1 거리 (H) 에 위치되고, 상기 배플 (7) 의 상기 수직방향 주변 벽 (12) 의 상부는 상기 유체역학 반응기의 원통형부 (1) 의 하부 아래로 제 2 거리 (I) 에 위치되며, 상기 유체역학 반응기의 원통형부 (1) 의 높이 (B) 에 대한 상기 제 1 거리 (H) 의 비는 0.15:1 ~ 0.5:1 의 범위이고, 상기 유체역학 반응기의 원통형부 (1) 의 높이 (B) 에 대한 상기 제 2 거리 (I) 의 비는 0.1:1 ~ 0.3:1 범위인, 유체역학적 반응기.
  8. 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 유체역학 반응기의 원통형부 (1) 의 직경 (D) 에 대한 상기 액체 노즐 (5) 의 직경 (G) 의 비는 1:100 ~ 1:5 의 범위이고, 상기 액체 노즐 (5) 은 상기 유체역학 반응기의 원통형부 (1) 의 상부 아래로 거리 (A) 에 위치되며, 상기 유체역학 반응기의 원통형부 (1) 의 높이 (B) 에 대한 거리 (A) 의 비는 1:10 ~ 1:2.5 의 범위인, 유체역학적 반응기.
  9. 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 유체역학 반응기의 원통형부 (1) 의 직경 (D) 에 대한 상기 액체 출구 (10) 의 직경 (F) 의 비는 1:20 ~ 1:5 의 범위인, 유체역학적 반응기.
  10. 제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 상부 인클로저 (2) 는 상방으로 연장되는 반구형 인클로저이고, 상기 하부 인클로저 (3) 는 하방으로 연장되는 반구형 인클로저인, 유체역학적 반응기.
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