KR20160083020A

KR20160083020A - 클러스터형 분리 장치들을 갖는 반응기

Info

Publication number: KR20160083020A
Application number: KR1020167014179A
Authority: KR
Inventors: 마이클 에스 샌다츠; 마이클 에이 스틴; 파올로 팔마스; 사띠트 쿨프라티판자
Original assignee: 유오피 엘엘씨
Priority date: 2013-11-04
Filing date: 2014-10-14
Publication date: 2016-07-11
Also published as: AR098279A1; US8999248B1; TW201527511A; WO2015065690A1; KR102205740B1

Abstract

유동 접촉 분해 반응기는 용기, 이 용기 내에 수용된 챔버 및 용기 내에서 챔버의 외측에 수용되는 복수의 사이클론을 포함한다. 복수의 사이클론은 복수의 사이클론 클러스터로 배치되며, 각 사이클론 클러스터는 챔버와 연통하는 공통 유출 배관을 공유하는 적어도 2개의 사이클론으로 이루어진 그룹을 포함한다. 대안적으로, 유동 촉매 분해 반응기는 용기, 이 용기 내에 수용된 챔버 및 용기 내에서 챔버의 외측에 수용되는 복수의 촉매 분리 장치를 포함한다. 촉매 분리 장치는 유출 배관을 통해 챔버와 연통한다. 바람직하게는, 그 반응기의 촉매 분리 장치는 또한 분리기 가스 유출 배관을 통해 플레넘과 연통한다.

Description

클러스터형 분리 장치들을 갖는 반응기{REACTOR WITH CLUSTERED SEPARATION DEVICES}

우선권의 진술

본 출원은 2013년 11월 4일자로 출원된 미국 특허 출원 번호 제14/071,312호를 우선권 주장하며, 이에 의해 그 전체 내용을 본 명세서에 참조로 원용한다.

기술분야

본 발명은 일반적으로는 복수의 분리 장치를 포함하는 반응기에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 종래 기술의 구성과 비교해 용기의 직경을 감소시킬 수 있도록 반응기 내에 효율적으로 배치될 수 있는 사이클론 또는 제2 스테이지 분리기 등의 복수의 촉매 분리 장치(catalyst separation device)를 포함하는, 유동 접촉 분해(fluid catalytic cracking: FCC) 유닛 등의 처리 유닛에 이용되는 반응기에 관한 것이다. 본 발명은 또한 제2 스테이지 분리기(제2 스테이지 사이클론 등)에 직접 결합되는 제1 스테이지 분리 장치를 포함하는 재생기 등의 재생기에 적용될 수도 있다.

유동 접촉 분해(FCC) 유닛은 촉매 입자의 유동화 스트림에 의해 중질 탄화수소를 경질 탄화수소로 분해하는 프로세스를 수행하도록 함께 작동하는 각종 상이한 구성 요소들을 포함한다. FCC 유닛의 일례가 2012년 7월 24일자로 발행된 미국 특허 제8,266,818호에 개시되어 있으며, 이에 의해 그 전체 내용이 본 명세서 참조로 원용된다. 물론, 수많은 다른 FCC 유닛이 공지되어 있고 본 발명에 이용될 수도 있다. 당업계에 공지된 바와 같이, 반응기 및 재생기는 FCC 유닛의 중요 구성 요소 중 두 가지이다. 반응기의 기능 중 두 가지는, (i) 증기를, 반응기 용기 내의 사이클론, 제2 스테이지 분리기 또는 제3 스테이지 분리기 등의 하나 이상의 촉매 분리 장치를 통과시킴으로써 소비된 촉매로부터 분해 생성물 증기를 분리하는 것과, (ii) 촉매 분리 장치를 통과한 후 소비된 촉매를 촉매 재생기로 돌려보내기 전에 소비된 촉매로부터 탄화수소 증기를 제거하는 것이다. 재생기에서, 촉매는 촉매로부터 코크스를 연소시킴으로써 더욱 분리되고 재생된다.

종래에, 라이저 디스인게이저(rise disengager)(일차 분리기로서)를 갖는 반응기와 같은 FCC 반응기의 경우, 반응기 용기의 직경(D)은 사이클론(이차 분리기로서)의 레이아웃에 의해 정해진다. 역사적으로, 모든 사이클론은, 중심에서 반경(R)에 모두 위치하는 복수의 사이클론(7)을 포함하는 FCC 반응기(5)의 상면도인 도 1의 종래 기술에 도시한 바와 같이, 동일한 반경 상에 있게 배치되어 왔다. 이러한 대칭적 레이아웃에 의해, 복수의 크로스오버 덕트(9)를 통해 모든 사이클론(7)으로의 균일 흐름이 존재할 것이다. 이러한 해법은 일반적으로 소형 내지 중간 크기의 반응기 유닛에 이상적인 것으로 확인되었지만, 대형 유닛(예를 들면, 100,000 bpsd(15,900,000 liters/1일)의 용량을 갖는 유닛)의 경우에 사이클론의 그러한 레이아웃은 사이클론들의 원에서 반경방향 내측에 위치하는 미사용되는 빈 낭비 공간의 양이 과다해지게 한다. FCC 반응기 외에도, 유사한 문제점은 복수의 사이클론을 갖는 다른 종류의 반응기에도 적용될 수 있다.

본 개시의 목적 중 하나는, 용기 직경을 감소시킬 수 있도록 반응기를 사이클론 또는 기타 촉매 분리 장치로 보다 효율적으로 패킹함으로써 반응기 용기 내에 낭비 공간 또는 공극을 최소화하는 다양한 해법을 제공하는 것이다.

본 발명의 특정 실시예는, 용기, 이 용기 내에 수용된 챔버 및 용기 내에서 챔버의 외측에 수용되는 복수의 사이클론을 포함하는 유동 접촉 분해 반응기에 관한 것이다. 복수의 사이클론은 복수의 사이클론 클러스터로 배치되며, 각 사이클론 클러스터는 챔버와 연통하는 공통 유출 배관을 공유하는 적어도 3개의 사이클론으로 이루어진 그룹을 포함한다.

다른 실시예는, 용기, 이 용기 내에 수용된 챔버 및 용기 내에서 챔버의 외측에 수용되는 복수의 사이클론을 포함하는 유동 접촉 분해 반응기에 관한 것이다. 복수의 사이클론은 복수의 사이클론 클러스터로 배치되며, 각 사이클론 클러스터는 복수의 사이클론을 포함한다. 사이클론은 유출 배관을 통해 챔버와 연통하며, 그 유출 배관은, (i) 각 사이클론 클러스터에 하나씩 할당되어, 챔버와 각 사이클론 클러스터 간을 연통시키도록 구성 및 배치되는 일차 유출 파이프, 및 (ii) 하나의 일차 유출 파이프와 하나의 사이클론 간을 연통시키도록 구성 및 배치되어, 각각 사이클론 클러스터에 대해 사이클론의 개수와 동일한 개수의 크로스오버 덕트를 포함한다.

대안적으로, 본 발명은 또한 용기, 이 용기 내에 수용된 챔버 및 용기 내에서 챔버의 외측에 수용되는 복수의 촉매 분리 장치를 포함하는 유동 접촉 분해 반응기의 실시예에 관한 것이다. 촉매 분리 장치는 유출 배관을 통해 챔버와 연통한다. 바람직하게는, 그 반응기의 촉매 분리 장치는 또한 분리기 유출 배관을 통해 플레넘(plenum)과 연통하며, 선택적으로는 촉매 분리 장치의 적어도 일부는 유출 증기 스트림을 적어도 2개의 상이한 분리기 유출 배관 부재로 공급한다.

본 발명의 바람직한 실시예를 도면을 참조하여 설명한다.
도 1은 사이클론들이 통상의 방식으로 공통 반경을 따라 배치되어 있는 것을 도시하는 종래 기술의 반응기 용기의 사이클론 구성의 개략적 상면도이며,
도 2는 본 발명의 사이클론 구성의 하나의 예의 개략적 상면도이고,
도 3은 본 발명의 사이클론 구성의 다른 하나의 예의 개략적 상면도이며,
도 4는 본 발명에 따른 배관 구성의 일례를 도시하는 개략적 단면 입면도이고,
도 5는 본 발명에 따른 배관 구성의 다른 예와 수정된 반응기 용기를 도시하는 개략적 단면 입면도이며,
도 6은 본 발명에 따른 배관 구성의 다른 예를 도시하는 개략적 단면 입면도이고,
도 7은 본 발명에 따른 배관 구성의 다른 예를 도시하는 개략적 단면 입면도이며,
도 8은 본 발명의 분리기 구성을 포함하는 반응기의 일례의 개략적 상면도이며,
도 9는 도 8의 반응기의 개략적 단면도이고,
도 10은 도 9의 각 분리기 용기 내의 복수의 사이클론 장치 중 하나의 개략도이다.

촉매 분리 장치 및 이들 장치 내외로의 배관에 대한 다양한 구성을 갖는 반응기의 예를 도 2 내지 도 10을 참조하여 설명할 것이다. 도 2 내지 도 10은 FCC 반응기에 관한 것이지만, 본 명세서에서 설명하는 개념은 다른 종류의 반응기에도 적용될 수 있다. 게다가, 여러 도면에서 상이한 촉매 분리 장치 구성은 물론 상이한 배관 구성의 예를 도시하고 있다. 본 발명자들은 두 가지 또는 그 이상의 실시예의 특징들을 함께 조합하는 것을 의도하였지만, 간결한 개시를 위하여 그러한 조합 전부를 도면에 도시하진 않았다는 점을 유념해야 할 것이다.

이하, 도 2를 참조하여, 촉매 분리 장치 구성의 일례를 설명한다. 도 2는 용기 벽(14)에 의해 획정되는 용기(12)를 포함하는 FCC 반응기 등의 반응기(10)의 내부의 상면도이다. 도 2에서 알 수 있는 바와 같이, 본 실시예에서의 촉매 분리 장치는 복수의 클러스터(17)로 배치된 사이클론(16)들이다. 본 실시예는 물론 다른 실시예 대부분은 각각 4개의 사이클론으로 이루어진 7개의 클러스터를 포함하지만, 각 클러스터가 4개 이외의 사이클론을 포함하는 경우는 물론 다른 개수의 클러스터(예를 들면 2개 내지 15개 또는 그 이상의 포함하며 이들에 한정되지 않음)도 본 발명의 범위 내에 포함되는 것으로 간주된다. 예를 들면, 클러스터당 4개의 사이클론이 용기 벽(14) 내의 공간을 효율적으로 이용할 수 있게 하는 것으로 확인되었지만, 4개보다 많은 수의 사이클론은 물론 2개 또는 3개의 사이클론을 갖는 클러스터도 가능하다.

도 2의 실시예에서, 각 클러스터(17) 내의 두 사이클론(사이클론(16A, 16B))의 중심점(18A, 18B)은 바람직하게는 대체로 원통형의 측벽을 포함하는 용기 벽(14)을 갖는 반응기 용기(12)의 중심점(20)(평면도에서 볼 때)으로부터 동일한 반경에 있도록 배치된다. 마찬가지로, 다른 두 사이클론(사이클론(16C, 16D))의 중심점(18C, 18D)도 반응기의 중심점(20)으로부터는 동일한 반경에 있지만 중심점(18A, 18B)의 반경과는 상이한 반경에 있도록 배치된다. 이러한 구성은 단일 클러스터(17) 내의 사이클론(16A-16D)들이 배관부(30)의 수직 매니폴드 부분(29)에 대해 대칭을 이루게 하며, 여기서 배관부(30)는 아래에서 보다 상세하게 설명하는 바와 같은 일차 유출 파이프로서 지칭할 것이다. 다시 말해, 사이클론(16A-16D)의 중심점(18A-18D)들은 매니폴드 부분(29)의 중심점으로부터 등거리에 위치한다. 이러한 구성은 또한 사이클론(16)의 수직 연장 배럴(도 4 참조)들이 해당 일차 유출 파이프(30)의 매니폴드 부분(29)에 균일하게 걸쳐지게 한다. 게다가, 반경방향 내측의 사이클론(16C, 16D)은 딥 레그(dip leg)(42)가 유출 파이프(30) 또는 챔버(21)에 의해 가로막히지 않도록 해당 일차 유출 파이프(30)의 대체로 수평한 부분(31)(도 4 참조)으로부터 균일하게 이격된다. 또한, 사이클론(16A-16D)의 중심점(18A-18D)들은 일차 유출 파이프(30)의 대체로 수평한 부분(31)의 중심선(33)에 대해 대칭으로 배치된다.

또한, 각각의 일차 유출 파이프(30)(대체로 수평한 부분(31)과 수직 매니폴드 부분(29))를 포함)는 챔버(21)와 해당 사이클론 클러스터(17)의 사이클론(16) 간을 연통시키지만, 다른 사이클론 클러스터(17)의 사이클론(16)과는 연통하지 않는다.

도 1의 종래 기술과 도 2의 비교로부터 알 수 있는 바와 같이, 복수의 사이클론으로 이루어진 클러스터(17)의 이용은 반응기 용기 내부의 공간을 덜 낭비하게 한다. 도 3의 클러스터 구성은 동일한 수의 사이클론(본 예에서는 28개)을 도 1의 종래 기술의 용기의 직경보다 작은 직경(D)을 갖는 반응기 용기 내에 배치할 수 있게 한다. 단지 예로서, 도 1의 종래 기술의 반응기 용기의 직경(D)이 19900 mm라고 가정하면, 도 2의 반응기 용기 직경은 도 1의 종래 기술에서와 동일한 사이즈를 갖는 동일한 수의 사이클론에 대해 16900 mm로 감소될 수 있어, 용기 직경의 15%의 감소를 달성할 수 있다. 본 명세서에서 설명하는 대형 유닛을 위한 사이클론 클러스터의 효율적 이용은 모든 사이클론이 동일한 반경에 배치되는 종래 기술의 용기 직경의 70% 내지 90%의 용기 직경을 갖게 할 것으로 여겨진다.

이하, 도 3을 참조하여, 촉매 분리 장치 구성의 다른 예를 설명할 것이다. 도 3은 도 2와 유사한 방식으로 용기 벽(14)에 의해 획정되는 용기(12)를 포함하는 FCC 반응기 등의 반응기(10)의 내부의 상면도이다. 또 다시, 본 실시예에서의 촉매 분리 장치는 사이클론(16)이며, 이 사이클론(16)은 복수의 클러스터(17)로 배치되지만, 도 3의 각 클러스터 내에서의 사이클론(16)의 정렬은 도 2와 비교해 변위되어 있다. 예를 들면, 도 3의 실시예에서, 사이클론(16A-16D)은 해당 일차 유출 파이프(30)의 대체로 수평한 부분에 대해 대칭이 아니다. 따라서, 도 3의 실시예에서 하나의 클러스터(17) 내의 4개의 사이클론(16A, 16B, 16C, 16D) 모두의 중심점(18A, 18B, 18C, 18D)들은 반응기 용기(12)의 중심점(20)으로부터 상이한 반경에 배치된다.

도 3의 구성의 이점 중 하나는 하나의 클러스터의 한 사이클론은 인접한 클러스터의 2개의 사이클론 사이에 약간 포개질 수 있다는 점이다. 보다 구체적으로, 도 3의 도면은 하나의 클러스터의 사이클론(18C)을 인접한 클러스터의 사이클론(18A, 18B)들 사이의 공간 내로 어떠한 식으로 끼울 수 있는지를 보여주고 있다. 그러한 구성은 도 2의 실시예 등의 다른 실시예보다 작은 직경의 용기 내에 더 많은 클러스터를 배치할 수 있게 한다. 단지 예시로서, 도 2의 반응기 용기의 직경(D)이 16900 mm라고 가정하면, 도 3의 반응기 용기 직경은 도 2에서와 동일한 사이즈를 갖는 동일한 수의 사이클론에 대해 16300 mm로 감소될 수 있다.

다양한 클러스터 구성에 대해 설명하였으므로, 일차 디스인게이징 챔버 등의 용기 내에 수용된 챔버로부터 사이클론으로의 유출 배관에 대한 다양한 옵션을 도 4 내지 도 7의 입면도를 참조하면서 설명할 것이다. 도 4 내지 도 7의 도면은 촉매 분리 장치 및/또는 관련 배관의 위치 및 배치를 보여주기 위해 소정 구성 요소를 생략한 단지 개략적인 도면이라는 점을 유념해야 할 것이다. 당업자라면 생략한 구성 요소는 물론 원하는 처리 유닛 내의 반응기의 작동에 대해서는 친숙할 것이라고 여겨지며, 이에 따라 그 세부 사항은 본 명세서에서 제시할 필요는 없을 것이다. 또한, 전술한 바와 같이, 본 명세서에서 설명하는 다양한 유출 배관의 구성은 본 명세서에서 설명하는 임의의 클러스터 구성에 이용될 수 있다. 마지막으로, 도 2 및 도 3에 이용되는 것과 동일한 도면 부호가 도 4 내지 도 7의 도면 부호에 대해 이용될 것이다.

먼저, 도 4를 살펴보면, 이 도면은 용기 벽(14)이 반응기 구성 요소를 에워싸도록 용기(12)를 획정하고 있는 반응기(10)를 또 다시 도시하고 있다. 당업계에 공지된 바와 같이, 용기 내의 구성 요소들은 복수의 디스인게이저(23)와 연통하는 라이저(19)를 포함한다. 라이저(19) 및 디스인게이저(23)는 챔버(21)(반응기의 종류에 따라 캔 또는 디스인게이징 챔버로서도 지칭함) 내에 자리하고 있다. 그 챔버는 상부면(22)(또는 상부벽) 및 측면(24)(또는 측벽)을 포함하는 것으로 간주될 수 있다. 본 실시예에서, 상부면(22)은 돔형 표면이며, 측면은 원통형이지만, 다른 구성도 고려될 수 있다. 간략히 말해, 반응기(10) 내에서의 프로세스는 분해 생성물 증기 스트림이 라이저(19)를 통해 위로 이동하고 이어서 디스인게이저(23)를 통해 밖으로 이동하게 하는 것을 포함하며, 그 디스인게이저에서 증기로부터 분리된 촉매는 아래로 떨어지고 증기 스트림은 사이클론(16)을 통해 잔류 촉매 입자를 제거하도록 유출 배관(26)을 통해 이동한다.

이하, 챔버(21)로부터 사이클론(16)으로의 유출 배관(26)의 한 가지 구성의 일례를 설명할 것이다. 유출 배관(26)의 중요 고려사항 중 하나는 각각의 사이클론(16)이 동일 흐름을 받아들여야 한다는 점이며, 이에 따라 각 사이클론으로 가는 전체 유출 배관은 동일한 길이 및 동일한 직경을 갖는 것이 바람직하다. 도시의 편이를 위해 배관이 도 4의 좌측에만 도시되어 있지만, 그 도면의 우측에서도 사이클론(16)을 위해 유사한 배관이 역시 마련될 수 있다는 점을 유념해야 할 것이다. 본 실시예에서, 유출 배관(26)은 챔버(21)의 정상부에서부터 복수의 일차 유출 파이프(30)에 이르는 선택적인 중앙 유출 파이프(28)를 포함하며, 여기서 먼저 반경방향 외측으로 이어서 위쪽을 향해 부분(29)으로 연장하는 유출 파이프(30)가 각 사이클론 클러스터(17)(도 2 및 도 3도 참조)에 하나씩 할당되며, 크로스오버 덕트(32)가 각 사이클론(16)에 하나씩 할당된다. 각 사이클론(16)은 또한 각 사이클론의 출구에서 플레넘(46)으로 연장하는 사이클론 유출 파이프(44)를 더 포함하며, 생성물 증기 스트림은 그 플레넘(46)에서 용기(12)를 빠져나갈 수 있다.

이하, 도 5를 참조하여, 배관의 다른 구성에 대해 설명할 것이다. 도 5의 구성의 특징 중 대다수가 도 4의 구성과 동일하기 때문에, 그 차이점만을 설명할 것이다. 그 차이점 중 하나는 도 5의 구성은 중앙 유출 파이프(예를 들면, 도 4의 중앙 유출 파이프(28)가 없으며, 이에 따라 일차 유출 파이프(30)가 챔버(21)의 상부면(22)으로부터 바로 연장한다. 본 실시예에서, 일차 유출 파이프(30)는 상부면(22)으로부터 소정 각도로 연장한 후 굴곡되어, 각 사이클론(16)(일부만을 도시하거나 부분적으로 도시함)에 스트림을 공급하는 크로스오버 덕트(32)(도 2 및 도 3 참조)와 연결된다.

두 번째 차이점은 도 5의 구성은 공동 플레넘(예를 들면, 도 4의 플레넘(46))이 없고, 그 대신에 각각의 클러스터(17)를 위해 개별 플레넘 배관(48)을 포함한다는 점이다. 개별 플레넘 배관(48)은 도 5의 우측에만 도시하고 있지만, 그러한 배관은 클러스터(17) 각각에 대해 마련된다.

세 번째 차이점은 도 5의 실시예의 반응기 용기(12)는 제1 직경(D)을 갖는 제1 용기 벽 부분과 제2 직경(D')를 갖는 제2 용기 벽 부분(14B)을 포함한다는 점이며, 여기서 제2 직경(D')는 제1 직경(D)보다 크다. 이러한 구성은 사이클론(16)의 나머지 부분에 비해 비교적 가는 딥 레그(42)의 형상 때문에 가능하다. 단지 예시로서, 직경(D)이 15800 mm라고 가정하면, 직경(D')는 13800 mm일 수 있다. 직경 감소 부분(14B)의 직경(D')은 용기 벽의 다른 부분(14A)의 직경(D)의 70% 내지 90%일 것으로 예상된다.

이하, 도 6을 참조하여 다른 구성을 설명할 것이다. 이 도면에서, 딥 레그(예를 들면, 도 4 및 도 5의 딥 레그(42))는 일차 유출 파이프(30)를 보다 명확하게 확인할 수 있도록 도시하지 않았다는 점을 유념해야 할 것이다. 본 구성을 다른 구성과 구별하는 주요 특징 중 하나는 일차 유출 파이프(30)에 관한 것이다. 보다 구체적으로, 본 구성에서, 일차 유출 파이프(30)는 부분적으로는 챔버(21)의 측면(24)으로부터 부분적으로는 상부면(22)으로부터 연장한다(이는 도 5의 구성에서 상부면(22)으로부터만 연장하는 것과는 구별됨). 본 실시예에서, 일차 유출 파이프(30)는 측면(24)으로부터 0°(즉, 수평) 내지 45° 등의 소정 각도로 연장한 후 굴곡되어 수직 부분으로 된다.

도 7(배관 구성을 보다 잘 예시하기 위해 길이가 긴 반응기 용기(12)를 도시함)은 일차 유출 파이프의 두 가지의 상이한 옵션을 도시하는 것으로, 도면의 좌측은 수평 부분으로 시작한 후 사이클론(16) 아래에서 굴곡되어 수직 부분으로 되는 일차 유출 파이프(30A)의 예를 보여주고, 그 도면의 우측은 역시 수평 부분으로 시작하지만 사이클론(16) 위에서 아래쪽을 향해 굴곡되어 수직 부분으로 되는 일차 유출 파이프(30B)의 일례를 보여주고 있다. 두 가지 일차 유출 파이프(30A, 30B) 모두가 하나의 반응기 내에 이용될 수 있지만, 보다 가능성 있는 시나리오는 복수의 유출 파이프(30A)든 복수의 유출 파이프(30B)든 어느 한쪽을 이용하는 것일 수 있다. 일차 유체 파이프(30A 및/또는 30B)를 이용하는 그러한 구성에서는 중앙 유출 파이프(28)의 상단부는 일차 유출 파이프(30A 및/또는 30B)의 수평 부분에 통합되는 편평한 정상부(31)로 끝나는 것이 바람직하다는 점을 유념해야 할 것이다.

이하, 도 8 내지 도 10을 참조하여, (일차 분리기에 후속한) 제2 스테이지 분리기 등의 복수의 촉매 분리 장치를 갖는 반응기 용기에 관한 실시예를 설명하며, 여기서 도 8은 반응기(10)의 개략적 상면도이고, 도 9는 반응기(10)의 개략적 입면도이며, 도 10은 하나의 제2 스테이지 분리기 내의 하나의 사이클론 장치의 개략도이다.

도 8 내지 도 10의 실시예는 전술한 실시예들과 유사한 구성 요소(예를 들면, 용기(12), 용기 벽(14), 라이저(19), 디스인게이저(23), 챔버(21), 플레넘(46) 등)를 포함하며, 따라서 동일한 도면 부호를 사용할 것이며, 그 구성 요소들에 대한 추가적이 설명은 불필요하다. 도 8 내지 도 10의 실시예와 전술한 실시예들 간의 차이점 중 하나는 본 실시예는 촉매 분리 장치(110) 내에 복수의 다중 사이클론 장치(116)를 포함한다는 점으로, 도면(도 8에서 가장 잘 확인 가능)에서는 4개의 제2 스테이지 분리기를 도시하지만, 다른 개수의 촉매 분리 장치도 고려된다.

도 8 및 도 9에서 확인할 수 있는 바와 같이(도 9에서는 증기 스트림과 분리된 촉매의 흐름을 나타내는 화살표를 포함하고 있다), 본 실시예는 라이저(19)와 연통하는 중앙 유출 파이프(128)와 4개의 일차 유출 파이프(130)(각 촉매 분리 장치(110)에 하나씩)를 포함한다. 각 일차 유출 파이프(130)는 중앙 유출 파이프(128)의 출구와 해당 촉매 분리 장치(110)(예를 들면, 제2 스테이지 분리기)의 입구로서 기능한다. 또한, 증기 스트림을 촉매 분리 장치(110)에서 플레넘(46)으로 안내하는 4개의 분리기 가스 유출 파이프(144)가 있다. 도 8에서 화살표로 알 수 있는 바와 같이, 각 촉매 분리 장치(110)는 본 실시예에서 분리기 가스 유출 파이프(144) 중 2개의 내로 증기 스트림을 공급한다. 따라서, 촉매 분리 장치(110)(제2 스테이지 분리기)는 분리기 유출 배관(144)을 통해 플레넘(46)과 연통하며, 각 촉매 분리 장치(110)는 유출 증기 스트림을 적어도 2개의 상이한 분리기 유출 배관 부재(144) 내로 공급한다. 또한, 본 실시예에서 바람직하게는 각 분리기 가스 유출 배관 부재(144)는 적어도 2개의 촉매 분리 장치(110)로부터 유출 증기 스트림을 받아들인다. 하지만, 각 분리기 가스 유출 파이프(144)가 단지 하나의 촉매 분리 장치(110)로부터 유출 증기 스트림을 받아들이거나, 몇몇의 분리기 가스 유출 파이프(144)는 단지 하나의 촉매 분리 장치(110)로부터 유출 증기 스트림을 받아들이고 몇몇의 분리기 가스 유출 파이프(144)는 2개의 상이한 촉매 분리 장치(110)로부터 유출 증기 스트림을 받아들이는 것도 역시 고려할 수 있다. 예를 들면, 3개의 촉매 분리 장치, 즉 스테이지 분리기(110)를 갖는 구성은 2개의 분리기 가스 유출 파이프(144)를 포함할 수 있고, 그 중 하나의 분리기 가스 유출 파이프(144)는 3개의 제2 스테이지 분리기 중 2개로부터 유출 증기 스트림을 받아들이고 다른 하나의 분리기 가스 유출 파이프는 나머지 촉매 분리 장치로부터 유출 증기 스트림을 받아들인다.

간략하게, 본 실시예의 촉매 분리 장치(110)에서의 사이클론 장치(116) 중 하나의 작동을 도 10을 설명할 것이다. 촉매 입자를 포함하는 가스 스트림이 화살표(A)로 나타낸 바와 같이 촉매 장치(116)로 들어가며, 여기서 촉매 입자는 사이클론 작용에 의해 분리되어 화살표(B)로 나타낸 경로를 따라가며, 가스 스트림은 화살표(C)로 나타낸 바와 같이 가스 출구(118)를 통해 사이클론 장치(116)를 빠져나간다. 화살표(B)로 나타낸 경로를 따르는 촉매 입자는 촉매 파이프(138)에 포집될 것이다. 화살표(C)로 나타낸 가스 스트림은 분리가 가스 유출 파이프(144)에서 포집될 것이다. 촉매 장치 전의 혼합된 증기와 촉매 스트림의 처리와 촉매 장치 후의 분리된 증기 스트림과 촉매 입자의 처리는 당업자에게 공지된 바와 같이 임의의 원하는 방식으로 수행될 수 있다.

구체적 실시예

이하에서는 구체적인 실시예와 대해 설명하지만, 그 설명은 전술한 상세한 설명 및 청구 범위의 보호 범위를 예시하고자 하는 것이지 한정하지는 않는다는 점을 이해할 것이다.

본 발명의 제1 실시예는, 용기 벽에 의해 획정되는 용기, 이 용기 내에 수용되고 상부면 및 적어도 하나의 측면에 의해 획정되는 챔버, 용기 내에서 챔버의 외측에 수용되는 복수의 사이클론을 포함하며, 복수의 사이클론은 복수의 사이클론 클러스터로 배치되며, 각각의 사이클론 클러스터는 챔버와 연통하는 공통 유출 배관을 공유하는 적어도 2개의 사이클론으로 이루어진 그룹을 포함하는 것인 유동 접촉 분해 반응기이다. 본 발명의 하나의 실시예는, 유출 배관이 챔버의 상부면에서부터 연장하는, 본 문단에서의 제1 실시예에까지 이르는 본 문단에서의 선행 실시예들 중 하나, 임의의 또는 모든 실시예이다. 본 발명의 하나의 실시예는, 유출 배관이 챔버의 적어도 하나의 측면에서부터 연장하는, 본 문단에서의 제1 실시예에까지 이르는 본 문단에서의 선행 실시예들 중 하나, 임의의 또는 모든 실시예이다. 본 발명의 하나의 실시예는, 유출 배관은 챔버의 상부면에서 시작하고 상부벽과 적어도 하나의 측벽을 포함하는 중앙 유출 파이프, 및 이 중앙 유출 파이프와 하나의 사이클론 클러스터의 사이클론 간을 연통시키도록 각각 구성 및 배치되는 복수의 일차 유출 파이프를 포함하는 본 문단에서의 제1 실시예에까지 이르는 본 문단에서의 선행 실시예들 중 하나, 임의의 또는 모든 실시예이다. 본 발명의 하나의 실시예는, 각각의 일차 유출 파이프는 중앙 유출 파이프의 적어도 하나의 측벽에서부터 연장하는, 본 문단에서의 제1 실시예에까지 이르는 본 문단에서의 선행 실시예들 중 하나, 임의의 또는 모든 실시예이다. 본 발명의 하나의 실시예는, 각각의 유출 파이프는 중앙 유출 파이프의 상부벽에서부터 연장하는, 본 문단에서의 제1 실시예에까지 이르는 본 문단에서의 선행 실시예들 중 하나, 임의의 또는 모든 실시예이다. 본 발명의 하나의 실시예는, 유출 배관은 챔버와 해당 사이클론 클러스터의 사이클론들 간을 연통시키지만 다른 사이클론 클러스터의 사이클론들과는 연통하지 않는 일차 유출 파이프를 포함하는, 본 문단에서의 제1 실시예에까지 이르는 본 문단에서의 선행 실시예들 중 하나, 임의의 또는 모든 실시예이다. 본 발명의 하나의 실시예는, 유출 배관은 복수의 크로스오버 덕트를 더 포함하며, 각각의 크로스오버 덕트는 하나의 사이클론과 해당 사이클론 클러스터의 일차 유출 파이프 간을 연통시키도록 구성 및 배치되는, 본 문단에서의 제1 실시예에까지 이르는 본 문단에서의 선행 실시예들 중 하나, 임의의 또는 모든 실시예이다. 본 발명의 하나의 실시예는, 챔버의 용기 벽은 원통형 측벽을 포함하며, 용기의 원통형 측벽은 제1 직경의 제1 부분과 제2 직경의 제2 부분을 포함하며, 제2 직경이 제1 직경보다 작은, 본 문단에서의 제1 실시예에까지 이르는 본 문단에서의 선행 실시예들 중 하나, 임의의 또는 모든 실시예이다. 본 발명의 하나의 실시예는, 유출 배관은 매니폴드 부분을 갖는 일차 유출 파이프를 포함하며, 클러스터의 모든 사이클론들은 매니폴드 부분에 대해 대칭인, 본 문단에서의 제1 실시예에까지 이르는 본 문단에서의 선행 실시예들 중 하나, 임의의 또는 모든 실시예이다. 본 발명의 하나의 실시예는, 각각의 사이클론 클러스터는 2개의 사이클론 내지 8개의 사이클론을 포함하는, 본 문단에서의 제1 실시예에까지 이르는 본 문단에서의 선행 실시예들 중 하나, 임의의 또는 모든 실시예이다.

본 발명의 제2 실시예는, 용기, 이 용기 내에 수용된 챔버 및 용기 내에서 챔버의 외측에 수용되는 복수의 사이클론을 포함하며, 복수의 사이클론은 복수의 사이클론 클러스터로 배치되며, 각 사이클론 클러스터는 복수의 사이클론을 포함하며, 사이클론은 유출 배관을 통해 챔버와 연통하며, 그 유출 배관은, 각 사이클론 클러스터에 하나씩 할당되어, 챔버와 각 사이클론 클러스터 간을 연통시키도록 구성 및 배치된 일차 유출 파이프를 포함하며, 사이클론 클러스터의 개수는 일차 유출 파이프의 개수와 동일한, 유동 접촉 분해 반응기이다. 본 발명의 하나의 실시예는, 용기는 평면도에 있어서의 용기 중심점을 포함하며, 각 사이클론은 평면도에 있어서의 사이클론 중심점을 포함하며, 하나의 사이클론 클러스터 내의 각 사이클론의 사이클론 중심점은 용기 중심점에 대해 상이한 반경에 있는, 본 문단에서의 제2 실시예에까지 이르는 본 문단에서의 선행 실시예들 중 하나, 임의의 또는 모든 실시예이다. 본 발명의 하나의 실시예는, 용기는 평면도에 있어서의 용기 중심점을 포함하며, 각 사이클론은 평면도에 있어서의 사이클론 중심점을 포함하며, 하나의 사이클론 클러스터 내의 2개의 사이클론의 사이클론 중심점들은 용기 중심점에 대해 동일한 반경에 있는, 본 문단에서의 제2 실시예에까지 이르는 본 문단에서의 선행 실시예들 중 하나, 임의의 또는 모든 실시예이다. 본 발명의 하나의 실시예는, 각각의 사이클론 클러스터는 적어도 3개의 사이클론을 포함하며, 용기는 평면도에 있어서의 용기 중심점을 포함하며, 각 사이클론은 평면도에 있어서의 사이클론 중심점을 포함하며, 하나의 사이클론 클러스터 내의 각 사이클론의 사이클론 중심점은 용기 중심점에 대해 상이한 반경에 있는, 본 문단에서의 제2 실시예에까지 이르는 본 문단에서의 선행 실시예들 중 하나, 임의의 또는 모든 실시예이다. 본 발명의 하나의 실시예는, 각각의 사이클론 클러스터는 짝수개의 사이클론을 포함하며, 용기는 평면도에 있어서의 용기 중심점을 포함하며, 각 사이클론은 평면도에 있어서의 사이클론 중심점을 포함하며, 하나의 사이클론 클러스터 내의 각 사이클론의 사이클론 중심점은 용기 중심점에 대해 2개의 상이한 반경에 있는, 본 문단에서의 제2 실시예에까지 이르는 본 문단에서의 선행 실시예들 중 하나, 임의의 또는 모든 실시예이다. 본 발명의 하나의 실시예는, 각각의 사이클론 클러스터는 적어도 4개의 사이클론을 포함하며, 용기는 평면도에 있어서의 용기 중심점을 포함하며, 각 사이클론은 평면도에 있어서의 사이클론 중심점을 포함하며, 하나의 사이클론 클러스터 내의 인접한 쌍의 사이클론들의 사이클론 중심점은 용기 중심점에 대해 동일한 반경에 있는, 본 문단에서의 제2 실시예에까지 이르는 본 문단에서의 선행 실시예들 중 하나, 임의의 또는 모든 실시예이다.

본 발명의 제3 실시예는, 용기, 이 용기 내에 수용된 챔버 및 용기 내에서 챔버의 외측에 수용되는 복수의 촉매 분리 장치를 포함하며, 촉매 분리 장치는 유출 배관을 통해 챔버와 연통하며, 그 유출 배관은, 각 촉매 분리 장치에 하나씩 할당되어 챔버와 각 촉매 분리 장치 간을 연통시키도록 구성 및 배치된 일차 유출 파이프를 포함하는, 유동 접촉 분해 반응기이다. 본 발명의 하나의 실시예는, 촉매 분리 장치는 분리기 가스 유출 배관을 통해 플레넘과 연통하며, 촉매 분리 장치 중 적어도 하나는 유출 증기 스트림을 적어도 2개의 상이한 분리기 가스 유출 배관 부재로 공급하며, 분리가 유출 배관 부재 중 적어도 하나는 적어도 2개의 상이한 촉매 분리 장치로부터 유출 증기 스트림을 받아드리는, 본 문단에서의 제3 실시예에까지 이르는 본 문단에서의 선행 실시예들 중 하나, 임의의 또는 모든 실시예이다. 본 발명의 하나의 실시예는, 각각의 촉매 분리 장치는 복수의 사이클론을 포함하는, 본 문단에서의 제3 실시예에까지 이르는 본 문단에서의 선행 실시예들 중 하나, 임의의 또는 모든 실시예이다.

전술한 발명의 상세한 설명에서 다수의 모범적인 실시예들 설명하였지만, 매우 많은 수의 변형예가 존재할 수 있다는 점을 이해할 것이다. 또한, 모범적인 실시예는 단지 예시일 뿐, 본 발명의 범위, 용례 또는 그 구성을 어떠한 식으로든 제한하고자 하는 것은 아니라는 점을 이해할 것이다. 오히려, 전술한 상세한 설명은 본 발명의 모범적인 실시예를 실시하는 데에 있어서 당업자들에 지침을 제공할 것이다. 모범적인 실시예에서 설명한 요소들의 기능 및 배치에 있어서의 다양한 변경이 첨부된 청구 범위에 기재된 바와 같은 본 발명의 범위로부터 벗어나지 않고 이루어질 수 있다는 점을 이해할 것이다.

Claims

유동 접촉 분해 반응기(10)로서:
용기 벽(14)에 의해 획정되는 용기(12);
상기 용기(12) 내에 수용되고 상부면(22) 및 적어도 하나의 측면(24)에 의해 획정되는 챔버(21);
상기 용기(12) 내에서 상기 챔버(21)의 외측에 수용되는 복수의 사이클론(16)
을 포함하며, 상기 복수의 사이클론(16)은 복수의 사이클론 클러스터(cyclone cluster)(17)로 배치되며, 각각의 사이클론 클러스터(17)는 상기 챔버(21)와 연통하는 공통 유출 배관(26)을 공유하는 적어도 2개의 사이클론(16)으로 이루어진 그룹을 포함하는 것인 유동 접촉 분해 반응기.
제1항에 있어서, 상기 유출 배관(26)은 상기 챔버(21)의 상부면(22)에서부터 연장하는 것인 유동 접촉 분해 반응기.
제1항에 있어서, 상기 유출 배관(26)은 상기 챔버(21)의 적어도 하나의 측면(24)에서부터 연장하는 것인 유동 접촉 분해 반응기.
제1항에 있어서, 상기 유출 배관(26)은,
상기 챔버(21)의 상부면(22)에서 시작하고 상부벽과 적어도 하나의 측벽을 포함하는 중앙 유출 파이프(28); 및
상기 중앙 유출 파이프(28)와 하나의 사이클론 클러스터(17)의 사이클론(16) 간을 연통시키도록 각각 구성 및 배치되는 복수의 일차 유출 파이프(30)
를 포함하는 것인 유동 접촉 분해 반응기.
제1항에 있어서, 상기 유출 배관(26)은 상기 챔버(21)와 해당 사이클론 클러스터(17)의 사이클론(16)들 간을 연통시키지만 다른 사이클론 클러스터(17)의 사이클론들(16)과는 연통하지 않는 일차 유출 파이프(30)를 포함하는 것인 유동 접촉 분해 반응기.
제5항에 있어서, 상기 유출 배관(26)은 복수의 크로스오버 덕트(32)를 더 포함하며, 각각의 크로스오버 덕트(32)는 하나의 사이클론(16)과 해당 사이클론 클러스터(17)의 일차 유출 파이프(30) 간을 연통시키도록 구성 및 배치되는 것인 유동 접촉 분해 반응기.
제1항에 있어서, 상기 유출 배관(26)은 매니폴드 부분(29)을 갖는 일차 유출 파이프(30)를 포함하며, 클러스터(17)의 모든 사이클론(16)들은 상기 매니폴드 부분(29)에 대해 대칭인 것인 유동 접촉 분해 반응기.
제1항에 있어서, 상기 용기(12)는 평면도에 있어서의 용기 중심점(20)을 포함하며,
각각의 사이클론(16)은 평면도에 있어서의 사이클론 중심점(18A-18D)을 포함하며,
하나의 사이클론 클러스터(17) 내의 각 사이클론의 사이클론 중심점(18A-18D)은 상기 용기 중심점(20)에 대해 상이한 반경에 있는 것인 유동 접촉 분해 반응기.
제1항에 있어서, 상기 용기(12)는 평면도에 있어서의 용기 중심점(20)을 포함하며,
각 사이클론(16)은 평면도에 있어서의 사이클론 중심점(18A-18D)을 포함하며,
하나의 사이클론 클러스터(17) 내의 2개의 사이클론(16A/16B 또는 16C/16D)의 사이클론 중심점들(18A/18B 또는 18C/18D)은 상기 용기 중심점(20)에 대해 동일한 반경에 있는 것인 유동 접촉 분해 반응기.
제1항에 있어서, 각각의 사이클론 클러스터(17)는 적어도 4개의 사이클론(16A, 16B, 16C, 16D)을 포함하며,
상기 용기(12)는 평면도에 있어서의 용기 중심점(20)을 포함하며,
각 사이클론(16A, 16B, 16C, 16D)은 평면도에 있어서의 사이클론 중심점(18A, 18B, 18C, 18D)을 포함하며,
하나의 사이클론 클러스터(17) 내의 인접한 쌍의 사이클론(16A/16B 또는 16C/16D)들의 사이클론 중심점(18A/18B 또는 18C/18D)은 상기 용기 중심점(20)에 대해 동일한 반경에 있는 것인 유동 접촉 분해 반응기.