KR20190138748A - 유동 매체를 담고 있는 챔버에서 다상 혼합물을 분배하기 위한 분배 디바이스 - Google Patents

유동 매체를 담고 있는 챔버에서 다상 혼합물을 분배하기 위한 분배 디바이스 Download PDF

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시나 테비아니안
루도빅 라이날
티에리 고띠에
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아이에프피 에너지스 누벨
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Abstract

반응 챔버 (5) 에서 유동 상태로 중질상 (4) 에서 경질의 유체상 (2) 을 분배하기 위한 분배 디바이스는 상기 경질의 유체상을 이송하기 위한 파이프 (1); 상기 파이프에 형성된 제 1 윈도우들 (7) 및 제 2 윈도우들 (8) 로서, 상기 제 2 윈도우들은 상기 반응 챔버 내로 개방되는, 상기 제 1 윈도우들 (7) 및 상기 제 2 윈도우들 (8); 및 분기부들 (6) 을 포함하고, 분기부들 각각은 제 1 윈도우를 연장하고, 그리고 상기 분기부 (6) 의 상부 벽에서 형성된 중간 윈도우 (9) 를 통해 상기 반응 챔버 내로 개방되는 중심 통로; 및 분기 윈도우들 (11) 의 단부를 통해 상기 반응 챔버 내로 개방되는 2 개의 측방향 통로들 (10) 을 형성하는 적어도 2 개의 별개의 측방향 분기부들로 분할된다.

Description

유동 매체를 담고 있는 챔버에서 다상 혼합물을 분배하기 위한 분배 디바이스{DEVICE FOR DISTRIBUTING A POLYPHASE MIXTURE IN A CHAMBER CONTAINING A FLUIDIZED MEDIUM}
본 명세서는 유체상, 일반적으로 농후한 유체상을 담고 있는 반응 챔버에서 유체상, 일반적으로 경질의 유체상의 분배를 위한 분배기들의 설계를 향상시키는데 기여한다. 일반적으로, 유동층들 (fluidized beds) 과 관련하여, 경질의 유체상은 기체상, 기체-고체상, 기체-액체상, 액체상 또는 액체-고체상이고, 그리고 농후한 유체상은 유동층 자체, 즉 기체 및/또는 액체 중에 분산된 고체 입자들의 현탁액이다.
반응 챔버가 기체 또는 액체 유체, 기체 및 액체 유체들의 혼합물, 또는 현탁액 중에 입자들을 함유하는 기체 또는 액체로 이루어진 의사 유체 (pseudo-fluid) 의 통로에 의해서 의사 유체 상태에서 현탁액에 유지된 고체상을 함유하는 유동층인 경우에, 분배는 모든 상들의 적절한 혼합을 보장하면서 반응 챔버에서 고체의 유동화를 유지하는데 필수적인 역할을 하고, 이를 통해 유동층 내에서 생성물들이 양호한 균질성을 갖는 것을 가능하게 한다.
따라서, 반응 챔버 내로 진입시 유체상들의 양호한 분배를 보장하는 것이 중요하다. 이는 이와 관련해서 프로세스에 불리한 임의의 바이패스 또는 데드존이 회피되기 때문에, 유동층에서 일어나는 화학 반응의 경우에 더욱 중요하다.
특허 US5571482 는 오리피스들이 제공된 버섯 형상 뚜껑 및 상기 뚜껑의 림 상의 노치들을 포함하는 재생기에서 상승 병류식 기체-고체 유동층 반응기 (라이저) 의 상단에 위치된 가스 분배기를 기술한다.
특허 FR3006607 은 뚜껑의 외부 표면 상에 위치된 편향 수단을 포함하는 농후상에서 경질상을 분배하기 위한 분배기를 기술한다.
특허 US5156817 은 단면이 삼각형이고 하부 에지들이 톱니 모양인 복수의 분배 아암들이 제공된 분배기를 기술한다.
특허 US6221318 은 상이한 단부들을 갖는 복수의 분배 아암들이 제공된 분배기를 기술한다.
전술한 상황에서, 본 발명의 제 1 목적은 제 2 유체상 (즉, 중질상) 을 담고 있는 반응 챔버에서 제 1 유체상 (즉, 경질상) 의 더 양호한 분배를 달성할 수 있게 하는 분배 디바이스들을 제공하는 것이고, 상기 제 2 유체상의 밀도는 분배될 경질의 유체상의 밀도 보다 더 크다. 이런 밀도의 차이는 고체의 부피 분율, 또는 상기 상들이 혼합되는 용량에 함유된 상의 액체의 부피 분율 보다 더 작은 분사된 상의 액체의 부피 분율로 인한 것일 수도 있다. 본 발명의 제 2 목적은 상기 상들 사이의 더 양호한 혼합 및 더 양호한 반응 성능을 달성할 수 있게 하는 분배 디바이스들을 제공하는 것이다.
제 1 양태에 따르면, 상기 목적들 및 다른 이점들은 (예를 들면, 유동 상태에서) 중질상을 담고 있는 반응 챔버에서 상기 중질상 내에서 경질의 유체상을 분배하기 위한 분배 디바이스로 얻어지고,
상기 분배 디바이스는,
상기 반응 챔버에 상기 경질의 유체상을 이송하기 위한 파이프로서, 상기 파이프는 특히 상기 반응 챔버 내로 개방되도록 설계되는, 상기 파이프;
상기 파이프의 측벽에 형성된 제 1 윈도우들 및 제 2 윈도우들로서, 상기 제 2 윈도우들은 상기 반응 챔버 내로 직접 개방되는, 상기 제 1 윈도우들 및 상기 제 2 윈도우들; 및
상기 파이프의 대칭 축선에 본질적으로 수직인 분기 축선에서 제 1 윈도우를 각각 연장하는 분기부들을 포함하고,
각각의 분기부는, 상기 파이프의 대칭 축선에 본질적으로 직교하는 평면에서,
상기 분기부의 상부 벽에서 형성된 중간 윈도우를 통해 상기 반응 챔버 내로 개방되는 중심 통로; 및
분기 윈도우들의 단부를 통해 상기 반응 챔버 내로 개방되는 2 개의 측방향 통로들을 형성하는 적어도 2 개의 별개의 측방향 분기부들로 분할된다.
하나 이상의 실시 형태들에 따르면, 제 1 윈도우들은 반응 챔버의 주변에 분배된 경질의 유체상의 제 1 부분이 제 1 속도로 제 1 윈도우들을 통해 나가도록 설계되고, 제 2 윈도우들은 상기 반응 챔버의 중심 부분에 분배된 경질의 유체상의 제 2 부분이 제 2 속도로 제 2 윈도우들을 통해 나가도록 설계되고, 상기 제 1 윈도우들 및 상기 제 2 윈도우들의 통로 섹션들은 상기 제 1 속도 및 상기 제 2 속도가 0.1 × V 내지 30 × V 가 되고, 여기서 V 는 상기 파이프에서의 상기 경질의 유체상의 속도를 지칭하고, 그리고 1 m/s 내지 100 m/s 가 되도록 형성된다.
하나 이상의 실시 형태들에 따르면, 중간 윈도우들은 경질의 유체상의 제 1 부분의 중심 부분이 반응 챔버의 중간 위치에 분배되고 제 3 속도로 상기 중간 윈도우들을 통해 나가도록 설계되고, 분기 윈도우들의 단부는 상기 경질의 유체상의 상기 제 1 부분의 측방향 부분들이 상기 반응 챔버의 외부 위치에 분배되고 제 4 속도로 상기 분기 윈도우들의 단부를 통해 나가도록 설계되고, 상기 중간 윈도우들 및 상기 분기 윈도우들의 단부의 통로 섹션들은 상기 제 3 속도 및 상기 제 4 속도가 0.5 × V2 내지 3 × V2 이고, 여기서 V2 는 상기 제 2 속도가 되도록 형성된다.
하나 이상의 실시 형태들에 따르면, 상기 분기부들의 길이 (a) 는 0.1 × D 내지 0.5 × D 이고, 여기서 D 는 반응 챔버의 직경이다.
하나 이상의 실시 형태들에 따르면, 상기 제 1 윈도우들 및 상기 제 2 윈도우들은 특히 대칭적인 흐름을 보장하기 위하여, 교대로 배열되고, 그리고/또는 짝수로 존재하고, 그리고/또는 동일한 수로 존재한다.
하나 이상의 실시 형태들에 따르면, 상기 분기부에 의해서 형성된 통로 섹션의 폭은 상기 파이프로부터 시작하여 선형, 곡선 또는 총안 무늬 형식 (crenelated fashion) 으로 증가한다.
하나 이상의 실시 형태들에 따르면, 상기 분기부들의 폭은 거리 (f) 에 걸쳐서 2 개의 각도들 (α) 에 따라 상기 분기 축선에서 상기 파이프로부터 시작하여 증가되고, 상기 각도 (α) 는 0° 내지 60° 이고, 상기 거리 (f) 는 0 × a 내지 1 × a 이고, 여기서 a 는 상기 분기부들의 길이이다.
하나 이상의 실시 형태들에 따르면, 상기 분기부에 의해서 형성된 통로 섹션의 높이는 상기 파이프로부터 시작하여 선형, 곡선 또는 총안 무늬 형식으로 감소한다.
하나 이상의 실시 형태들에 따르면, 상기 분기부들의 높이는 거리 (f) 에 걸쳐서 각도 (β) 로 상기 분기 축선에서 상기 파이프로부터 시작하여 감소되고, 상기 각도 (β) 는 0° 내지 85° 이고, 상기 거리 (f) 는 0 × a 내지 1 × a 이고, 여기서 a 는 상기 분기부들의 길이이다.
하나 이상의 실시 형태들에 따르면, 상기 중심 통로와 상기 측방향 통로들로 상기 분기부를 분할하는 중심 벽과 상기 파이프 사이의 상기 분기 축선에서의 거리 (b) 는 0.1 × a 내지 0.9 × a 이고, 여기서 a 는 상기 분기부들의 길이이다.
하나 이상의 실시 형태들에 따르면, 상기 중간 윈도우는 상기 중심 벽의 에지에 위치된다.
제 2 양태에 따르면, 상기 목적들 및 다른 이점들은 상기 제 1 양태에 따른 분배 디바이스를 포함하는 반응기로 얻어진다.
하나 이상의 실시 형태들에 따르면, 상기 반응기는 단일 분배 디바이스를 포함한다. 하나 이상의 실시 형태들에 따르면, 상기 반응기는 복수의 분배 디바이스들을 포함한다.
제 3 양태에 따르면, 상기 목적들 및 다른 이점들은 제 1 재생 영역으로부터 제 2 난류 유동층 재생 영역으로 촉매를 통과시키기 위하여, 제 1 양태에 따른 분배 디바이스를 사용하여, 2 개의 재생 영역들에 의한 촉매 크래킹을 위한 프로세스로 얻어진다.
하나 이상의 실시 형태들에 따르면, 상기 제 1 재생 영역의 반응 조건들은 이하와 같다:
온도: 600℃ 내지 750℃;
압력: 0.15 MPag 내지 0.3 MPag;
기체 표면 속도: 0.5 m/s 내지 1.5 m/s;
FCC 촉매 (제올라이트 및 첨가제를 갖는 실리카-알루미나 매트릭스);
재생기 "충전": 코크스 촉매 (탄소, 수소, 질소 및 황으로 형성된 코크스).
하나 이상의 실시 형태들에 따르면, 상기 제 2 재생 영역의 반응 조건들은 이하와 같다:
온도: 690℃ 내지 750℃;
압력: 0.1 MPag 내지 0.3 MPag;
기체 표면 속도: 0.5 m/s 내지 1.5 m/s;
FCC 촉매 (제올라이트 및 첨가제를 갖는 실리카-알루미나 매트릭스);
재생기 "충전": 코크스 촉매 (탄소, 수소, 질소 및 황으로 형성된 코크스).
제 4 양태에 따르면, 상기 목적들 및 다른 이점들은 유동 매체 내로, 예를 들면, 촉매 열분해 반응기 (catalytic pyrolysis reactor) 내로 기체상 또는 기체-고체 현탁액을 도입하기 위하여, 예를 들면 고체 입자들을 함유하는 유동 매체 내로 수소 및/또는 고체 입자들을 도입하기 위하여, 상기 제 1 양태에 따른 분배 디바이스를 사용하여, 바이오 매스를 처리하기 위한 프로세스로 얻어진다.
하나 이상의 실시 형태들에 따르면, 상기 촉매 열분해 반응기에서의 반응 조건들은 이하와 같다:
온도: 500℃ 내지 650℃;
압력: 0.5 MPag 내지 0.7 MPag;
기체 표면 속도: 0.3 m/s 내지 1.5 m/s;
첨가제를 갖는 실리카-알루미나 매트릭스 촉매;
고체 충전: 바이오 매스.
제 5 양태에 따르면, 상기 목적들 및 다른 이점들은 고체 입자들 (예를 들면, 촉매) 및 선택적으로 처리될 중질의 탄화수소상을 함유하는 유동 매체 내로 수소를 도입하기 위하여, 상기 제 1 양태에 따른 분배 디바이스를 사용하여, 중질의 석유 분획물들을 수소 처리하기 위한 프로세스로 얻어진다.
하나 이상의 실시 형태들에 따르면, 상기 촉매 열분해 반응기에서의 반응 조건들은 이하와 같다:
온도: 390℃ 내지 460℃;
압력: 15 MPag 내지 20 MPag;
기체 표면 속도: 2 m/s 내지 8 m/s;
액체 표면 속도: 2 m/s 내지 8 m/s;
H-oilTM 촉매 (예를 들면, 알루미나상의 VI 족 금속 및 VIII 족 금속);
충전: 대기 잔류물 및/또는 진공 잔류물.
화학 원소들의 족들은 CAS 분류에 따라 주어진다 (CRC Handbook of Chemistry and Physics, published by CRC Press, Editor in Chief D.R.Lide, 81st edition, 2000-2001). 예를 들면, CAS 분류에 따른 VIII 족은 새로운 IUPAC 분류에 따른 8, 9 및 10 열의 금속들에 해당한다.
전술한 양태들에 따른 디바이스들 및 프로세스들의 상기 및 또한 다른 특징들 및 이점들이 언급되는 양태들에 따른 실시 형태들은 단지 예시로서 주어지고 비제한적이면서, 그리고 이하의 도면들을 참조하여, 이하의 상세한 설명을 읽음으로써 명확해질 것이다.
도 1 은 본 명세서의 실시 형태들에 따른 분배 디바이스를 포함하는 반응기의 개략도이다.
도 2a 및 도 2b 는 본 명세서의 실시 형태들에 따른 분배 디바이스의 파이프의 개략도들이다.
도 3 은 본 명세서의 실시 형태들에 따른 분배 디바이스의 분기부들의 개략도이다.
도 4a, 도 4b 및 도 4c 는 본 명세서의 실시 형태들에 따른 분배 디바이스의 분기부의 개략도들이다.
도 5a, 도 5b, 도 5c 및 도 5d 는 본 명세서의 실시 형태들에 따른 분배 디바이스의 분기부의 측방향 통로들의 개략도들이다.
도 6a 및 도 6b 는 본 명세서의 실시 형태들에 따른 분배 디바이스 및 참조 디바이스 각각에 의해서 반응 챔버 내로 도입된 유체의 분산을 나타내는 3D 시뮬레이션들에 의해서 형성된 시각화들이다.
일반적으로, 유사한 요소들은 상기 도면들에서 동일한 참조 부호들로 표시된다.
본 명세서에 따른 분배 디바이스는, 예를 들면, 유동 상태에서, 중질상을 담고 있는 반응 챔버에서 중질상 (즉, 더 높은 밀도의 유체들의 혼합물) 내에서 경질의 유체상을 분배하기 위한 분배 디바이스로서 규정될 수도 있다.
경질의 유체상은 기체상, 기체-고체상, 기체-액체상, 액체상 또는 액체-고체상일 수도 있다. 하나 이상의 실시 형태들에 따르면, 경질의 유체상은 기체-고체상 또는 액체-고체상이다. 하나 이상의 실시 형태들에 따르면, 경질의 유체상은 기체-고체상이다.
중질상은, 예를 들면, 석유 분획물들을 수소 처리하기 위한 프로세스들에서와 같이, 기체-고체 유탁액 또는 심지어 3 상 기체-고체-액체 매체일 수도 있다. 하나 이상의 실시 형태들에 따르면, 중질상과 경질상 간의 부피 질량비는 1.1 내지 5000 이다.
본 명세서에 따른 분배 디바이스는 특히 고체 촉매가 기체 및 액체를 포함하는 반응물 유체들의 혼합물에 의해서 유동화되는 3 상 비등 (ebullated) 유동층 반응기와 같은 유동층 반응기에서 경질의 유체상의 분배를 위하여 설계된다. 본 명세서에 따른 분배 디바이스는 유동층 반응기에서 고온에서 기체-고체상 또는 기체-액체상을 분배하는데 특히 적합하다. 이는, 예를 들면, 잔류물의 변환을 위한 FCC R2RTM 프로세스에서 촉매의 단계적 재생의 경우이고, 상기 촉매는 유동층 반응기에서 제 1 재생 단계를 거친 후, 유동층 반응기에서 제 2 재생 단계를 거치고, 상기 촉매는 특히 연소 반응들을 촉진시키고 온도 차이들을 제한하기 위하여 제 2 재생 단계의 전체 섹션에 걸쳐서 균일하게 분배되는 것이 매우 바람직하다.
본 명세서에 따른 분배 디바이스는, 특히 3 상 유동 반응기를 사용하여 비등층 수소화 변환 단계에서 구현하기 위하여, 경질상이 수소를 포함하는 경우, 그리고 농후한 유체상이 석유 잔류물을 포함하는 경우에 특히 적합하다.
2 개의 재생 단계들에 의한 촉매 크래킹을 위한 프로세스와 관련하여, 본 명세서에 따른 분배 디바이스는 제 1 재생 영역으로부터 제 2 난류 유동층 재생 영역으로 촉매를 이송하는데 사용될 수도 있다.
바이오 매스를 처리하기 위한 프로세스와 관련하여, 본 명세서에 따른 분배 디바이스는 바이오 매스 처리 반응기의 유동 매체 내로 기체상 또는 기체-고체 현탁액을 도입하는데 사용될 수도 있다.
중질의 석유 분획물들을 수소 처리하기 위한 프로세스와 관련하여, 본 명세서에 따른 분배 디바이스는 처리될 중질의 탄화수소상 및 촉매 입자들을 함유하는 유동 매체 내로 수소를 도입하는데 사용될 수도 있다.
보다 일반적으로, 본 명세서에 따른 분배 디바이스는 이하에서 사용될 수도 있다:
- 유동층 촉매 크래킹 (FCC) 프로세스들을 위한 반응기들,
- 촉매들의 재생을 위한, 예를 들면, 촉매들을 촉매 크래킹 (예를 들면, FCC) 하기 위한 반응기들,
- 촉매들의 유동층을 포함하는 반응기들,
- 반응기 챔버의 바닥에서 2 상 기체-액체 또는 기체-고체 흐름의 도입과 함께 상향 흐름으로 작동하는 수소 처리 또는 수소 첨가 분해 반응기들,
- "슬러리" 타입 반응기들 (즉, 유체에 분산된 고체상을 포함함),
- 스트리퍼들, 건조기들, 에어레이터들 또는 가습기들, 및
- 촉매 열분해 반응기들.
보다 정확하게는, 도 1 을 참조하면, 본 명세서에 따른 분배 디바이스는 유동 상태에서 중질상 (4) 을 담고 있는 반응 챔버 (5) 의 하부 부분 내로 돌출하도록 설계되고, 그리고 반응 챔버 (5) 로 경질의 유체상 (2) 을 속도 (V) 로 이송하도록 설계되는 직경 (R) 의 파이프 (1) 를 포함한다.
하나 이상의 실시 형태들에 따르면, 분배 디바이스는 직경 (D) 이 0.5 m 내지 50 m, 바람직하게는 1 m 내지 30 m, 그리고 바람직하게는 2 m 내지 20 m 인 반응 챔버 (5) 내에 설치된다.
하나 이상의 실시 형태들에 따르면, 분배 디바이스는 링 형상일 수도 있는 가스 분사기 (22) 아래 또는 위의 반응 챔버 (5) 에서 경질의 유체상 (2) 을 분배하는데 사용된다.
하나 이상의 실시 형태들에 따르면, 파이프 (1) 는 원통형이다.
하나 이상의 실시 형태들에 따르면, 파이프 (1) 의 상단부는 반응 챔버 (5) 의 대칭 축선 (즉, 수직 중심 축선) 에 본질적으로 중심을 둔다.
하나 이상의 실시 형태들에 따르면, 파이프 (1) 는 수직이다. 파이프 (1) 는 바람직하게는 상기 파이프가 다상의 경질의 유체상 (2) 을 이송하는 경우 수직이다.
하나 이상의 실시 형태들에 따르면, 반응 챔버 (5) 의 직경 (D) 에 대한 파이프 (1) 의 직경 (R) 의 비는 0.005 내지 0.9, 바람직하게는 0.01 내지 0.5, 그리고 바람직하게는 0.1 내지 0.3 이다.
또한, 입구 튜브로도 지칭되는 파이프 (1) 의 상부 부분에서, 제 1 윈도우들 (7) 및 제 2 윈도우들 (8) 은 상기 파이프 (1) 의 측벽에서 형성/개방된다.
파이프 (1) 의 상부 부분에서, 분배기 (3) 는 또한 반응 챔버 (5) 내의 상이한 반경 방향 위치들에서 경질의 유체상 (2) 을 분배하도록 배열된다.
분배기 (3) 는 파이프 (1) 의 대칭 축선에 본질적으로 수직인 분기 축선을 따라서 파이프 (1) 로부터 시작하여 제 1 윈도우 (7) 를 각각 연장하는 (예를 들면, 제 1 윈도우 (7) 로부터 각각 연장되는) 복수의 분기부들 (6) (또한 측방향 파이프들로 지칭됨) 을 포함한다.
도 2a 및 도 2b 를 참조하면, 하나 이상의 실시 형태들에 따르면, 제 1 윈도우들 (7) 및/또는 제 2 윈도우들 (8) 은 본질적으로 직사각형 형상이고, 제 1 윈도우들 (7) 은 폭 (c) 및 높이 (d) (따라서, 통로 섹션 (c × d)) 를 갖고, 제 2 윈도우들 (8) 은 폭 (m) 및 높이 (l) (따라서, 통로 섹션 (m × l)) 를 갖는다. 제 1 윈도우들 (7) 및/또는 제 2 윈도우들 (8) 은 임의의 형상 (예를 들면, 정사각형, 삼각형, 원형 등) 의 개구부들일 수도 있다는 것을 알아야 한다.
하나 이상의 실시 형태들에 따르면, 제 1 윈도우들 (7) 및 제 2 윈도우들 (8) 은 교대로 배열된다. 하나 이상의 실시 형태들에 따르면, 제 1 윈도우들 (7) 및 제 2 윈도우들 (8) 은 합계가 짝수로, 그리고/또는 동일한 수로 존재한다.
하나 이상의 실시 형태들에 따르면, 제 1 윈도우들 (7) 및/또는 제 2 윈도우들 (8) 의 수는 2 내지 48, 바람직하게는 4 내지 24, 그리고 바람직하게는 4 내지 12 이다.
하나 이상의 실시 형태들에 따르면, 제 1 윈도우들 (7) 및 제 2 윈도우들 (8) 의 중심들은 파이프 (1) 의 대칭 축선 (z) 에 걸쳐서 거리 (o) 만큼 분리되고, 그리고/또는 파이프 (1) 의 대칭 축선 (z) 에 직교하는 xy 평면에서 각도 (θ) 만큼 오프셋된다.
하나 이상의 실시 형태들에 따르면, 각도 (θ) 는 0° 내지 180°, 그리고 바람직하게는 0° 내지 90° 이다.
하나 이상의 실시 형태들에 따르면, 제 1 윈도우들 (7) 은 대칭 축선 (z) 상에서 제 2 윈도우들 (8) 아래에 배열된다.
하나 이상의 실시 형태들에 따르면, 제 1 윈도우들 (7) 및 제 2 윈도우들 (8) 의 중심들 사이의 대칭 축선 (z) 에 걸쳐서 거리 (o) 는 0 × d 내지 2 × d 이고, 그리고 바람직하게는 0 × d 내지 1 × d 이다.
하나 이상의 실시 형태들에 따르면, 제 1 윈도우들 (7) 및 제 2 윈도우들 (8) 의 중심들 사이의 대칭 축선 (z) 에 걸쳐서 거리 (o) 는 0 × d 내지 1 × d 이고, 그리고 제 1 윈도우들 (7) 및 제 2 윈도우들 (8) 은 파이프 (1) 에서 교대로 배열된다.
도 3 을 참조하면, 분기부들 (6) 은 반응 챔버 (5) 의 주변에 경질의 유체상 (2) 의 제 1 부분 (12) 을 분배하는 것을 가능하게 한다. 제 2 윈도우들 (8) 은 반응 챔버 (5) 내로 직접 개방되어, 특히 반응 챔버 (5) 의 중심 부분에 경질의 유체상 (2) 의 제 2 부분 (13) 을 분배하는 것을 가능하게 한다.
하나 이상의 실시 형태들에 따르면, 제 1 윈도우들 (7) 및 제 2 윈도우들 (8) 은 제 1 부분 (12) 이 제 1 속도 (V1) 로 제 1 윈도우들 (7) 을 통해 나가서 분기부들 (6) 을 향하여 이동하고, 그리고 제 2 부분 (13) 이 제 2 속도 (V2) 로 제 2 윈도우들 (8) 을 통해 반응 챔버 (5) 내로 직접 나가도록 설계된다.
하나 이상의 실시 형태들에 따르면, 제 1 윈도우들 (7) 및 제 2 윈도우들 (8) 의 통로 섹션들은 제 1 속도 (V1) 및 제 2 속도 (V2) 가 0.1 × V 내지 30 × V, 바람직하게는 0.3 × V 내지 20 × V 이고, 그리고 바람직하게는 0.5 × V 내지 10 × V 이고, 여기서 V 는 파이프 (1) 에서의 상기 경질의 유체상의 속도를 지칭하고, 1 m/s 내지 100 m/s, 그리고 바람직하게는 3 m/s 내지 30 m/s 가 되도록 형성된다.
도 4a, 도 4b 및 도 4c 를 참조하면, 각각의 분기부 (6) 는 분기 축선 (x) 에 본질적으로 수직이고, 그리고 파이프 (1) 의 대칭 축선 (z) 에 직교하는 xy 평면에서 3 개의 통로들로 분기부 (6) 를 분할하는 중심 벽 (16) 을 포함하고, 3 개의 통로들 중 하나는 분기부 (6) 의 상부 벽에 형성된 중간 윈도우 (9) 를 통해 반응 챔버 (5) 내로 개방되는 중심 통로이고, 3개의 통로들 중 2 개는 분기 윈도우들 (11) 의 단부를 통해 반응 챔버 (5) 내로 개방되는, 길이 (n) 의 중심 통로의 양측에 배열된 별개의 측방향 분기부들 (이하, 측방향 통로들 (10) 로 지칭됨) 이다. 하나 이상의 실시 형태들에 따르면, 길이 (n) 는 0.1 × a 내지 0.9 × a 이고, 그리고 바람직하게는 0.4 × a 내지 0.8 × a 이다.
따라서, 경질의 유체상 (2) 의 제 1 부분 (12) 은 3 개의 부분들, 즉 중심 통로를 향하는 중심 부분 (14) 및 2 개의 측방향 통로들 (10) 을 향하는 2 개의 측방향 부분들 (15) 로 분할된다. 하나 이상의 실시 형태들에 따르면, 상기 분배 디바이스는, 예를 들면, 경질의 유체상 (2) 의 제 1 부분 (12) 이 5 개 이상의 부분들로 분할될 수 있도록 추가적인 측방향 통로들 (10) 을 포함한다. 하나 이상의 실시 형태들에 따르면, 중심 통로는 측방향 분기부들과 구별되는 중심 분기부를 형성한다 (예를 들면, 2 개의 수직 벽들에 의해서, 각각의 수직 벽은 중심 분기부와 측방향 분기부 사이에 배열된다).
따라서, 본 명세서에 따른 분배 디바이스는 파이프 (1) 의 대칭 축선 (z) 에 직교하는 xy 평면 위의 3 개의 상이한 위치들에서 반응 챔버 (5) 내로 경질의 유체상 (2) 의 분사를 허용하고, 이는 종래의 버섯 형상과 비교하여 경질의 유체상 (2) 의 더 양호한 분배를 허용한다. 반응 챔버 (5) 에서의 경질의 유체상 (2) 의 더 양호한 분배는 상들 간의 더 양호한 혼합 및 더 양호한 반응 성능을 달성하는 것을 가능하게 한다.
3 개의 분사 위치들은 제 2 윈도우들 (8) 을 통한 파이프 (1) 에 근접한 중심 위치, 중간 윈도우들 (9) 을 통한 중간 위치, 및 분기 윈도우들 (11) 의 단부를 통한 외부 위치이다.
다양한 위치들을 통한 경질의 유체상 (2) 의 분배는 윈도우들 (7, 8, 9 및 11) 의 치수들을 통해 조절된다.
하나 이상의 실시 형태들에 따르면, 분기부들 (6) 의 길이 (a) 는 0.1 × D 내지 0.5 × D, 그리고 바람직하게는 0.2 × D 내지 0.5 × D 이다.
하나 이상의 실시 형태들에 따르면, 분기부 (6) 에 의해서 형성된 통로 섹션은 일정하거나 가변적이다.
하나 이상의 실시 형태들에 따르면, 분기부 (6) 에 의해서 형성된 통로 섹션은 파이프 (1) 로부터 시작하여 선형, 곡선 또는 총안 무늬 형식 (crenelated fashion) 으로 변한다.
하나 이상의 실시 형태들에 따르면, 분기부 (6) 에 의해서 형성된 통로 섹션의 폭은 파이프 (1) 로부터 시작하여 선형, 곡선 또는 총안 무늬 형식으로 증가한다.
하나 이상의 실시 형태들에 따르면, 파이프 (1) 의 대칭 축선 (z) 에 직교하는 xy 평면에서, 분기부들 (6) 은 파이프 (1) 의 제 1 윈도우 (7) 의 레벨에서 폭 (c) 을 갖고, 제 1 윈도우 (7) 로부터 거리 (f) 에서 폭 (u) 을 갖고, u 는 c 보다 더 크다.
하나 이상의 실시 형태들에 따르면, 거리 (f) 는 0 × a 내지 1 × a 이고, 그리고 바람직하게는 0.1 × a 내지 0.6 × a 이다.
하나 이상의 실시 형태들에 따르면, 분기부들 (6) 의 폭 (파이프 (1) 의 대칭 축선 (z) 에 직교하는 xy 평면에서) 은, 예를 들면, 분기부들 (6) 의 폭에서의 갑작스러운 변화를 회피하기 위하여, 거리 (f) 에 걸쳐서 2 개의 각도들 (α) 에 따라 분기 축선 (x) 에서 파이프 (1) 로부터 시작하여 증가한다. 예를 들면, 분기부들 (6) 의 폭은 c (제 1 윈도우들 (7) 의 폭) 로부터 c + 2 × f × tan(α) 까지 변할 수 있다.
하나 이상의 실시 형태들에 따르면, 각도 (α) 는 0° 내지 60°, 바람직하게는 0° 내지 30°, 그리고 바람직하게는 0° 내지 20° 이다.
하나 이상의 실시 형태들에 따르면, 분기부들 (6) 의 하부 섹션은 폐쇄된다.
하나 이상의 실시 형태들에 따르면, 분기부 (6) 에 의해서 형성된 통로 섹션의 높이는 파이프 (1) 로부터 시작하여 선형, 곡선 또는 총안 무늬 형식으로 감소한다.
하나 이상의 실시 형태들에 따르면, 분기부들 (6) 의 높이는 분기 축선 (x) 에서 파이프 (1) 로부터 시작하여 감소되고, 예를 들면, 거리 (f) 에 걸쳐서 각도 (β) 를 갖는 하부 벽 (18) 을 형성하고, 각도 (β) 는 분기 축선 (x) 과 하부 벽 (18) 사이에 형성된다.
하나 이상의 실시 형태들에 따르면, 각도 (β) 는 0° 내지 85°, 바람직하게는 15° 내지 75°, 그리고 바람직하게는 30° 내지 70° 이다.
하나 이상의 실시 형태들에 따르면, 분기부 (6) 의 중심 벽 (16) 은 본질적으로 직사각형 형상이고, 폭 (g) 및 높이 (k) 를 갖고, 그리고 분기 축선 (x) 을 따라서 파이프 (1) 로부터 거리 (b) 에 위치된다. 중심 벽 (16) 은 임의의 형상 (예를 들면, 정사각형, 삼각형, 원형 등) 의 벽일 수도 있다는 것을 알아야 한다.
하나 이상의 실시 형태들에 따르면, 중심 벽 (16) 은 0.1 × u 내지 0.9 × u, 바람직하게는 0.15 × u 내지 0.8 × u, 그리고 바람직하게는 0.3 × u 내지 0.6 × u 의 폭 (g) 을 갖는다.
하나 이상의 실시 형태들에 따르면, 중심 벽 (16) 의 높이 (k) 는 측방향 부분들 (15) 의 속도 (V4) 가 0.5 × V2 내지 3 × V2, 바람직하게는 0.9 × V2 내지 2 × V2 가 되도록 선택된다.
하나 이상의 실시 형태들에 따르면, 중심 벽 (16) 과 파이프 (1) 사이의 거리 (b) 는 0.1 × a 내지 0.9 × a, 그리고 바람직하게는 0.4 × a 내지 0.8 × a 이다.
하나 이상의 실시 형태들에 따르면, 중간 윈도우 (9) 는 본질적으로 직사각형 형상이고, 파이프 (1) 의 분기 축선에 대한 길이 (h), 그리고 폭 (g) (따라서, 통로 섹션 (g × h)) 을 갖는다. 중간 윈도우 (9) 는 임의의 형상 (예를 들면, 정사각형, 삼각형, 원형 등) 의 개구부일 수도 있다는 것을 알아야 한다.
하나 이상의 실시 형태들에 따르면, 분기 축선 (x) 에 대한 중간 윈도우 (9) 의 길이 (h) 는 중심 부분 (14) 의 속도 (V3) 가 0.5 × V2 내지 3 × V2, 그리고 바람직하게는 0.9 × V2 내지 2 × V2 가 되도록 규정된다. 하나 이상의 실시 형태들에 따르면, 길이 (h) 는 0.2 × g 내지 5 × g 이고, 그리고 바람직하게는 0.5 × g 내지 2 × g 이다.
하나 이상의 실시 형태들에 따르면, 중간 윈도우 (9) 는, 특히 중심 벽 (16) 에 의해서 차단되는 경질의 유체상 (2) 의 제 1 부분 (12) 의 중심 부분 (14) 이 파이프 (1) 의 대칭 축선 (z) 에 직교하는 xy 평면에서 분기부 (6) 의 중간 위치에서 속도 (V3) 로 반응 챔버 (5) 로 나갈 수 있도록 중심 벽 (16) 의 에지에서 위치된다.
하나 이상의 실시 형태들에 따르면, 분기부 (6) 의 하부 벽 (18) 및/또는 측방향 통로들 (10) 의 하부 벽 (19) 에는, 특히 분기부들 (6) 및/또는 측방향 통로들 (10) 내부에서 내화물의 설치를 용이하게 하고, 그리고 유닛이 셧다운되는 경우에 촉매의 배출을 허용하기 위하여 개구부가 제공된다.
하나 이상의 실시 형태들에 따르면, 분기부 (6) 의 하부 벽 (18) 은, 특히 분기부들 (6) 에서의 경질의 유체상 (2) 의 제 1 부분 (12) 의 도입을 향상시키는 둥근 형상 (18a) 을 갖는다. 예를 들면, 분기부 (6) 의 하부 벽 (18) 의 내부는 볼록한 형상일 수도 있다.
하나 이상의 실시 형태들에 따르면, 분기부들 (6) 은, 특히 분배기 (3) 의 기계적 강도를 향상시키는 둥근 형상을 갖는 상부 벽들 (20) 을 포함한다. 예를 들면, 상부 벽들 (20) 의 내부는 볼록한 형상일 수도 있다.
하나 이상의 실시 형태들에 따르면, 측방향 통로들 (10) 사이의 공간 (21) 은 적어도 부분적으로 중실이고, 이것은 특히 분배기 (3) 의 기계적 강도를 향상시킨다.
하나 이상의 실시 형태들에 따르면, 분기 윈도우들 (11) 의 단부는 본질적으로 직사각형 형상이고, 특히 경질의 유체상 (2) 의 제 1 부분 (12) 의 측방향 부분들 (15) 이 속도 (V4) 로 반응 챔버 (5) 로 나갈 수 있도록 높이 (k) 및 폭 (i) (따라서, 통로 섹션 (k × i)) 을 갖는다. 분기 윈도우들 (11) 의 단부는 임의의 형상 (예를 들면, 정사각형, 삼각형, 원형 등) 의 개구부들일 수도 있다는 것을 알아야 한다.
하나 이상의 실시 형태들에 따르면, 측방향 통로들 (10) 의 폭 (i) 은 길이 (u) - 길이 (g) 를 모두 2 로 나눈 것과 본질적으로 동일하다. 하나 이상의 실시 형태들에 따르면, 측방향 통로들 (10) 의 높이 (k) 는 0.2 × i 내지 5 × i, 그리고 바람직하게는 0.5 × i 내지 2 × i 이다.
도 5a, 도 5b, 도 5c 및 도 5d 를 참조하면, 하나 이상의 실시 형태들에 따르면, 측방향 통로들 (10) 은 대칭 축선 (z) 에 직교하는 xy 평면에서 분기 축선 (x) 에 대해 각도 (δ) 로 규정된 배향을 갖는다.
하나 이상의 실시 형태들에 따르면, 대칭 축선 (z) 에 직교하는 xy 평면에서 분기 축선 (x) 에 대한 측방향 통로들 (10) 의 배향을 규정하는 각도 (δ) 는 0° 내지 60°, 바람직하게는 0° 내지 45°, 그리고 바람직하게는 0° 내지 25° 이다.
하나 이상의 실시 형태들에 따르면, 측방향 통로들 (10) 에는 미리 결정된 길이에 걸쳐서 각도 (η) 의 확장부와 같은 확장부가 이들 측방향 통로들의 단부에 제공되어, 특히 분기 윈도우의 단부 (11a) 를 통과하는 유체가, 예를 들면, 각도 (η) 값의 함수로서 감속되는 것을 가능하게 한다.
하나 이상의 실시 형태들에 따르면, 측방향 통로들 (10) 의 단부 확대부를 규정하는 각도 (η) 는 0° 내지 80°, 바람직하게는 0° 내지 45°, 그리고 바람직하게는 0° 내지 25° 이다.
하나 이상의 실시 형태들에 따르면, 측방향 통로들 (10) 에는 적어도 하나 또는 2 개의 분기 윈도우들의 측방향 단부 (11b) 가 구비된다.
하나 이상의 실시 형태들에 따르면, 분기 윈도우들의 측방향 단부 (11b) 는 분기 축선 (x) 에 걸쳐서 길이 (p) 를 갖는다.
하나 이상의 실시 형태들에 따르면, 분기 윈도우들의 측방향 단부 (11b) 의 길이 (p) 는 측방향 부분들 (15) 의 속도 (V4) 가 0.5 × V2 내지 3 × V2, 바람직하게는 0.9 × V2 내지 2 × V2 가 되도록 선택된다.
하나 이상의 실시 형태들에 따르면, 분기 윈도우들의 단부 (11c) 는 측방향 통로들 (10) 의 상부 부분에 위치된다.
하나 이상의 실시 형태들에 따르면, 분기 윈도우들의 단부 (11c) 는 분기 축선 (x) 에 걸쳐서 길이 (q) 를 갖는다.
하나 이상의 실시 형태들에 따르면, 분기 윈도우들의 단부 (11c) 의 길이 (q) 는 측방향 부분들 (15) 의 속도 (V4) 가 0.5 × V2 내지 3 × V2, 바람직하게는 0.9 × V2 내지 2 × V2 가 되도록 선택된다.
하나 이상의 실시 형태들에 따르면, 분배기 (3) 는, 특히 제 2 윈도우들 (8) 을 통해 반응 챔버 (5) 의 중심 부분 내로 직접 나오는 제 2 부분 (13) 의 분배를 향상시키기 위하여, 볼록한 헤드 (미도시) 를 가지며, 상기 볼록한 헤드는 상기 분배기의 상부에 장착된다.
하나 이상의 실시 형태들에 따르면, 볼록한 헤드는 이것을 통과하는 분기부들 (6) 을 갖고, 상기 분기부들은 상기 헤드의 원주를 지나서 돌출한다.
하나 이상의 실시 형태들에 따르면, 볼록한 헤드의 직경은 0.05 × D 내지 0.95 × D, 바람직하게는 0.2 × D 내지 0.8 × D, 더 바람직하게는 0.25 × D 내지 0.75 × D 이다.
하나 이상의 실시 형태들에 따르면, 볼록한 헤드는 그 하부 에지를 따라서 규칙적으로 이격되는 노치들을 갖는다.
하나 이상의 실시 형태들에 따르면, 노치들은 본질적으로 삼각형 또는 직사각형 형상이다. 노치들은 임의의 형상 (예를 들면, 정사각형, 원형 등) 의 개구부들일 수도 있다는 것을 알아야 한다.
하나 이상의 실시 형태들에 따르면, 노치들은 본질적으로 직사각형이고, 이들의 폭은 0.01 × F 내지 0.9 × F 이고, 이들의 높이는 0.01 × F 내지 0.9 × F 이고, 여기서, F 는 헤드의 하부 부분의 높이이다.
하나 이상의 실시 형태들에 따르면, 노치들은 본질적으로 삼각형이고, 삼각형의 높이는 0.01 × F 내지 0.9 × F 이고, 그리고 삼각형의 밑변은 0.01 × F 내지 0.9 × F 이고, 여기서, F 는 헤드의 하부 부분의 높이이다.
하나 이상의 실시 형태들에 따르면, 헤드에는 그의 상부 돔 위에 오리피스들이 제공되고, 상기 오리피스들은, 예를 들면, 1 내지 100 mm, 바람직하게는 10 내지 50 mm 의 직경을 갖는다.
실시예들
이하의 실시예들은 본 명세서에 따른 분배 디바이스 및 참조 디바이스에 해당한다. 하기 표 1 은 본 명세서에 따른 분배 디바이스 및 참조 디바이스의 작동 조건들 및 치수들을 나타낸다.
한편으로는, 참조 디바이스, 그리고 다른 한편으로는, 본 명세서에 따른 분배 디바이스의 3 차원 전산 유체 역학 (CFD) 시뮬레이션들이 수행되었고, 그리고 도 6a 및 도 6b 에 각각 도시된다.
도 6a 및 도 6b 는 참조 디바이스의 경우 (도 6a) 와 본 명세서에 따른 분배 디바이스의 경우 (도 6b) 에서, 각각 파이프 (1) 로부터 나오는 중질상 (4) 에서 분배되는 경질의 유체상 (2) 의 경로를 나타낸다. 이를 위해, 이들 도면들은 10% 내지 100% 의 전체 기체상에서 파이프 (1) 에서 나오는 기체의 백분율의 등가적 부피를 보여준다.
본 명세서에 따른 분배 디바이스에 따르면, 파이프 (1) 로부터 나오는 경질의 유체상 (2) 의 분배는 반응 챔버 (5) 의 대부분이 덮여지는 상태로 더 양호하다. 경질의 유체상 (2) 은 참조 디바이스에 대한 30% 와 비교하여, 분배기 (3) 위의 부피의 약 80% 를 차지한다.
따라서, 경질의 유체상 (2) 은 잘 분산되고, 그리고 중질상 (4) 과 더 효과적으로 상호 작용하고, 이는 참조 디바이스와 비교하여 반응 챔버의 성능을 향상시킨다.
Figure pat00001

Claims (15)

  1. 중질상 (4) 을 담고 있는 반응 챔버 (5) 에서 상기 중질상 (4) 내에서 경질의 유체상 (2) 을 분배하기 위한 분배 디바이스로서,
    상기 분배 디바이스는,
    상기 반응 챔버 (5) 에 상기 경질의 유체상 (2) 을 이송하기 위한 파이프 (1);
    상기 파이프 (1) 의 측벽에 형성된 제 1 윈도우들 (7) 및 제 2 윈도우들 (8) 로서, 상기 제 2 윈도우들 (8) 은 상기 반응 챔버 (5) 내로 직접 개방되는, 상기 제 1 윈도우들 (7) 및 상기 제 2 윈도우들 (8); 및
    상기 파이프 (1) 의 대칭 축선 (z) 에 본질적으로 수직인 분기 축선 (x) 에서 제 1 윈도우 (7) 를 각각 연장하는 분기부들 (6) 을 포함하고,
    각각의 분기부 (6) 는, 상기 파이프 (1) 의 대칭 축선 (z) 에 본질적으로 직교하는 평면 (xy) 에서,
    상기 분기부 (6) 의 상부 벽에서 형성된 중간 윈도우 (9) 를 통해 상기 반응 챔버 (5) 내로 개방되는 중심 통로; 및
    분기 윈도우들 (11) 의 단부를 통해 상기 반응 챔버 (5) 내로 개방되는 2 개의 측방향 통로들 (10) 을 형성하는 적어도 2 개의 별개의 측방향 분기부들로 분할되는, 중질상을 담고 있는 반응 챔버에서 상기 중질상 내에서 경질의 유체상을 분배하기 위한 분배 디바이스.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 윈도우들 (7) 은 상기 경질의 유체상 (2) 의 제 1 부분 (12) 이 상기 반응 챔버 (5) 의 주변에 분배되고 제 1 속도 (V1) 로 상기 제 1 윈도우들 (7) 을 통해 나가도록 설계되고,
    상기 제 2 윈도우들 (8) 은 상기 경질의 유체상 (2) 의 제 2 부분 (13) 이 상기 반응 챔버 (5) 의 중심 부분에 분배되고 제 2 속도 (V2) 로 상기 제 2 윈도우들 (8) 을 통해 나가도록 설계되고,
    상기 제 1 윈도우들 (7) 및 상기 제 2 윈도우들 (8) 의 통로 섹션들은 상기 제 1 속도 (V1) 및 상기 제 2 속도 (V2) 가 0.1 × V 내지 30 × V 이고, 여기서 V 는 상기 파이프 (1) 에서의 상기 경질의 유체상 (2) 의 속도를 지칭하고, 1 m/s 내지 100 m/s 가 되도록 형성되는, 중질상을 담고 있는 반응 챔버에서 상기 중질상 내에서 경질의 유체상을 분배하기 위한 분배 디바이스.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 중간 윈도우들 (9) 은 상기 경질의 유체상 (2) 의 상기 제 1 부분 (12) 의 중심 부분 (14) 이 상기 반응 챔버 (5) 의 중간 위치에 분배되고 제 3 속도 (V3) 로 상기 중간 윈도우들 (9) 을 통해 나가도록 설계되고,
    상기 분기 윈도우들 (11) 의 단부는 상기 경질의 유체상 (2) 의 상기 제 1 부분 (12) 의 측방향 부분들 (15) 이 상기 반응 챔버 (5) 의 외부 위치에 분배되고 제 4 속도 (V4) 로 상기 분기 윈도우들 (11) 의 단부를 통해 나가도록 설계되고,
    상기 중간 윈도우들 (9) 및 상기 분기 윈도우들 (11) 의 단부의 상기 통로 섹션들은 상기 제 3 속도 (V3) 및 상기 제 4 속도 (V4) 가 0.5 × V2 내지 3 × V2 이고, 여기서 V2 는 상기 제 2 속도 (V2) 가 되도록 형성되는, 중질상을 담고 있는 반응 챔버에서 상기 중질상 내에서 경질의 유체상을 분배하기 위한 분배 디바이스.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 분기부들 (6) 의 길이 (a) 는 0.1 × D 내지 0.5 × D 이고, 여기서 D 는 상기 반응 챔버 (5) 의 직경인, 중질상을 담고 있는 반응 챔버에서 상기 중질상 내에서 경질의 유체상을 분배하기 위한 분배 디바이스.
  5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제 1 윈도우들 (7) 및 상기 제 2 윈도우들 (8) 은 교대로 배열되고, 그리고/또는 짝수로 존재하고, 그리고/또는 동일한 수로 존재하는, 중질상을 담고 있는 반응 챔버에서 상기 중질상 내에서 경질의 유체상을 분배하기 위한 분배 디바이스.
  6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 분기부 (6) 에 의해서 형성된 통로 섹션의 폭은 상기 파이프 (1) 로부터 시작하여 선형, 곡선 또는 총안 무늬 형식 (crenelated fashion) 으로 증가하는, 중질상을 담고 있는 반응 챔버에서 상기 중질상 내에서 경질의 유체상을 분배하기 위한 분배 디바이스.
  7. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 분기부들 (6) 의 폭은 거리 (f) 에 걸쳐서 2 개의 각도들 (α) 에 따라 상기 분기 축선 (x) 에서 상기 파이프 (1) 로부터 시작하여 증가되고,
    상기 각도 (α) 는 0° 내지 60° 이고,
    상기 거리 (f) 는 0 × a 내지 1 × a 이고, 여기서 a 는 상기 분기부들 (6) 의 길이인, 중질상을 담고 있는 반응 챔버에서 상기 중질상 내에서 경질의 유체상을 분배하기 위한 분배 디바이스.
  8. 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 분기부 (6) 에 의해서 형성된 통로 섹션의 높이는 상기 파이프 (1) 로부터 시작하여 선형, 곡선 또는 총안 무늬 형식으로 감소하는, 중질상을 담고 있는 반응 챔버에서 상기 중질상 내에서 경질의 유체상을 분배하기 위한 분배 디바이스.
  9. 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 분기부들 (6) 의 높이는 거리 (f) 에 걸쳐서 각도 (β) 로 상기 분기 축선 (x) 에서 상기 파이프 (1) 로부터 시작하여 감소되고,
    상기 각도 (β) 는 0° 내지 85° 이고,
    상기 거리 (f) 는 0 × a 내지 1 × a 이고, 여기서 a 는 상기 분기부들 (6) 의 길이인, 중질상을 담고 있는 반응 챔버에서 상기 중질상 내에서 경질의 유체상을 분배하기 위한 분배 디바이스.
  10. 제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 중심 통로와 상기 측방향 통로들 (10) 로 상기 분기부 (6) 를 분할하는 중심 벽 (16) 과 상기 파이프 (1) 사이의 상기 분기 축선 (x) 에서의 거리 (b) 는 0.1 × a 내지 0.9 × a 이고, 여기서 a 는 상기 분기부들 (6) 의 길이인, 중질상을 담고 있는 반응 챔버에서 상기 중질상 내에서 경질의 유체상을 분배하기 위한 분배 디바이스.
  11. 제 1 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 중간 윈도우 (9) 는 상기 중심 벽 (16) 의 에지에 위치되는, 중질상을 담고 있는 반응 챔버에서 상기 중질상 내에서 경질의 유체상을 분배하기 위한 분배 디바이스.
  12. 제 1 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항에 따른 분배 디바이스를 포함하는 반응기.
  13. 제 1 재생 영역으로부터 제 2 난류 유동층 재생 영역으로 촉매를 통과시키기 위하여, 제 1 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항에 따른 분배 디바이스를 사용하여, 2 개의 재생 영역들에 의한 촉매 크래킹을 위한 프로세스.
  14. 유동 매체 내로 기체상 또는 기체-고체 현탁액을 도입하기 위하여, 제 1 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항에 따른 분배 디바이스를 사용하여, 바이오 매스를 처리하기 위한 프로세스.
  15. 제 14 항에 있어서, 고체 입자들을 함유하는 유동 매체 내로 수소 및/또는 고체 입자들을 도입하기 위하여, 바이오 매스를 처리하기 위한 프로세스.
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