KR20220037214A

KR20220037214A - 스파저 및 이를 포함하는 반응기

Info

Publication number: KR20220037214A
Application number: KR1020200119901A
Authority: KR
Inventors: 이홍민; 황문섭; 선민호; 송종훈; 육경석; 이정석
Original assignee: 주식회사 엘지화학
Priority date: 2020-09-17
Filing date: 2020-09-17
Publication date: 2022-03-24
Also published as: US20220379277A1; EP4032608A4; JP2022553997A; JP7378878B2; CN114650875A; WO2022059904A1; EP4032608A1

Abstract

본 발명은 스파저에 관한 것으로, 원판형의 본체; 및 상기 본체에 구비된 서로 다른 크기를 갖는 제1 홀 및 제2 홀을 포함하고, 상기 제2 홀의 직경은 제1 홀의 직경과 비교하여 작은 것인 스파저 및 상기 스파저를 포함하는 반응기를 제공한다.

Description

스파저 및 이를 포함하는 반응기{SPARGER AND REACTOR COMPRISING THE SAME}

본 발명은 스파저에 관한 것으로, 믹싱(mixing) 효과와 파울링(fouling) 방지 효과를 동시에 개선할 수 있는 스파저 및 이를 포함하는 반응기에 관한 것이다.

알파 올레핀(alpha-olefin)은 공단량체, 세정제, 윤활제, 가소제 등에 쓰이는 중요한 물질로 상업적으로 널리 사용되며, 특히 1-헥센과 1-옥텐은 선형 저밀도 폴리에틸렌(LLDPE)의 제조 시, 폴리에틸렌의 밀도를 조절하기 위한 공단량체로 많이 사용되고 있다.

상기 1-헥센 및 1-옥텐과 같은 알파 올레핀은 대표적으로 에틸렌의 올리고머화 반응을 통해 제조되고 있다. 상기 에틸렌 올리고머화 반응은 에틸렌을 반응물로 사용하여 촉매의 존재 하에 에틸렌의 올리고머화 반응(삼량체화 반응 또는 사량체화 반응)에 의하여 수행되는 것으로, 상기 반응을 통해 생성된 생성물은 목적하는 1-헥센 및 1-옥텐을 포함하는 다성분 탄화수소 혼합물뿐 아니라 촉매 반응 중 C20+의 고분자 물질을 포함하는 부산물이 소량 생성된다. 이러한 부산물로 인해 스파저(sparger)의 홀(hole)이 막히는 파울링이 발생하게 되며, 이에 따라, 믹싱 효율 저하 및 유지 보수에 따른 비용 발생에 대한 문제가 있다.

KR 2019-0110958 A

본 발명에서 해결하고자 하는 과제는, 상기 발명의 배경이 되는 기술에서 언급한 문제들을 해결하기 위하여, 믹싱 효율을 높이고, 파울링 발생을 감소시킬 수 있도록 설계한 스파저 및 이를 포함하는 반응기를 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기의 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따르면, 본 발명은 원판형의 본체; 및 상기 본체에 구비된 서로 다른 크기를 갖는 제1 홀 및 제2 홀을 포함하고, 상기 제2 홀의 직경은 제1 홀의 직경과 비교하여 작은 것인 스파저를 제공한다.

또한, 본 발명은 기상의 단량체 스트림이 공급되는 단량체 공급라인; 및 상기 단량체 공급라인을 통해 공급되는 기상의 단량체 스트림을 분산시키기 위한 제1항에 따른 스파저를 포함하는 반응기를 제공한다.

본 발명의 스파저에 따르면, 본체에 크기가 서로 다른 제1 홀 및 제2 홀을 구비하고, 상기 제2 홀의 직경을 제1 홀의 직경과 비교하여 작게 형성함으로써, 믹싱 효율을 개선함과 동시에 세척 주기를 연장할 수 있다.

또한, 본 발명은 스파저에 구비된 제2 홀에 돌출부를 구비함으로써, 제2 홀의 파울링을 최소화할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 스파저를 나타낸 평면도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 스파저를 나타낸 평면도 및 단면도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 반응기를 나타낸 공정 흐름도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 반응기를 나타낸 공정 흐름도이다.
도 5는 비교예에 따른 스파저를 나타낸 평면도이다.

본 발명의 설명 및 청구범위에서 사용된 용어나 단어는, 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여, 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.

본 발명에서 용어 '스트림(stream)'은 공정 내 유체(fluid)의 흐름을 의미하는 것일 수 있고, 또한, 이동 라인(배관) 내에서 흐르는 유체 자체를 의미하는 것일 수 있다. 구체적으로, 상기 '스트림'은 각 장치를 연결하는 배관 내에서 흐르는 유체 자체 및 유체의 흐름을 동시에 의미하는 것일 수 있다. 또한, 상기 유체는 기체(gas), 액체(liquid) 및 고체(solid) 중 어느 하나 이상이 포함된 것을 의미할 수 있다.

본 발명에서 '#'이 양의 정수인 'C#'란 용어는 #개 탄소 원자를 가진 모든 탄화수소를 나타내는 것이다. 따라서, 'C10'란 용어는 10개의 탄소 원자를 가진 탄화수소 화합물을 나타내는 것이다. 또한, 'C#+'란 용어는 #개 이상의 탄소 원자를 가진 모든 탄화수소 분자를 나타내는 것이다. 따라서, 'C10+'란 용어는 10개 이상의 탄소 원자를 가진 탄화수소의 혼합물을 나타내는 것이다.

이하, 본 발명에 대한 이해를 돕기 위하여 하기 도 1 내지 도 4를 참조하여 본 발명을 더욱 상세하게 설명한다.

본 발명에 따르면, 스파저(100)가 제공된다. 상기 스파저(100)로서, 도 1과 같이, 원판형의 본체; 및 상기 본체에 구비된 서로 다른 크기를 갖는 제1 홀(110) 및 제2 홀(120)을 포함할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 스파저(100)는 예를 들어, 반응기(200) 하부에 구비되어, 상기 반응기(200)로 공급되는 기상의 단량체 스트림을 상방향으로 분산시킴과 동시에 상기 반응기(200) 내 액상의 반응 매체를 믹싱(mixing)하여 단량체의 전환율을 향상시킬 수 있다.

상기 스파저(100)의 본체는 반응기(200)의 형태에 따라 자유롭게 설계가 가능하며, 예를 들어, 상기 스파저(100)의 본체는 반응기(200)의 내면과 동일한 구조의 외주면을 갖는 원판형으로 형성될 수 있다. 이 때, 상기 본체의 외주면은 반응기(200)의 내면과 밀착되도록 설계될 수 있다.

상기 본체의 직경은 예를 들어, 100 mm 내지 1500 mm, 100 mm 내지 1000 mm 또는 100 mm 내지 500 mm일 수 있고, 상기 본체의 두께는 예를 들어, 0 mm 내지 100 mm, 1 mm 내지 50 mm 또는 10 mm 내지 30 mm일 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 스파저(100)의 본체는 서로 다른 크기를 갖는 제1 홀(110) 및 제2 홀(120)을 포함할 수 있다. 이 때, 상기 제2 홀(120)의 직경은 제1 홀(110)의 직경과 비교하여 작을 수 있다. 예를 들어, 상기 스파저(100)의 본체에 구비된 제1 홀(110)은 기존의 스파저(100)에 형성되어 있는 것일 수 있고, 상기 제1 홀(110)보다 직경이 작은 제2 홀(120)을 추가로 형성한 것일 수 있다.

상기 제1 홀(110)은 상기 본체의 중심부 및 원주를 따라 등간격으로 복수 개 형성될 수 있다. 구체적으로, 상기 본체의 중심부 및 원주를 따라 등간격으로 형성된 제1 홀(110)을 통해 기상의 단량체 스트림을 반응기(200) 내부로 균일하게 분사할 수 있다.

상기 제1 홀(110)의 직경은 예를 들어, 1 mm 내지 150 mm, 1 mm 내지 130 mm 또는 1 mm 내지 50 mm일 수 있다. 또한, 상기 제1 홀(110)의 직경은 본체 직경의 1% 내지 50%, 1% 내지 30% 또는 1% 내지 10%일 수 있다. 상기 제1 홀(110)을 상기 조건을 만족하도록 구비함으로써, 상기 제1 홀(110)에 파울링이 발생하는 것을 방지할 수 있고, 반응기(200) 내 액상의 반응 매체로 기상의 단량체 스트림을 분사시켜 반응기(200) 내 액상의 반응 매체를 믹싱할 수 있다.

또한, 상기 제2 홀(120)은 제1 홀(110)보다 직경이 작은 것으로서, 상기 제1 홀(110)들 사이 영역에 형성될 수 있다. 예를 들어, 상기 제2 홀(120)은 상기 본체의 중심부에 형성된 제1 홀(110)과 원주에 형성된 제1 홀(110) 사이 및 상기 원주를 따라 등간격으로 형성된 제1 홀(110)들 사이 중 어느 하나 이상의 영역에 형성될 수 있다. 구체적인 예로서, 상기 제2 홀(120)은 상기 본체의 중심부에 형성된 제1 홀(110)과 원주에 형성된 제1 홀(110) 사이 및 상기 원주를 따라 등간격으로 형성된 제1 홀(110)들 사이 각각의 영역에 복수 개로 형성될 수 있다. 이를 통해, 반응기 내 믹싱 효율을 증가시키고, 제1 홀(110)을 통과하는 기체의 높은 부피 유량으로 인하여 제2 홀(120)에 부산물이 쌓이는 것을 방지해 줌으로써 스파저가 파울링될 확률을 낮춰 반응기(200)의 세척 주기를 보다 연장할 수 있다.

상기 제2 홀(120)의 직경은 예를 들어, 1 mm 내지 100 mm, 1 mm 내지 50 mm 또는 1 mm 내지 10 mm일 수 있다. 또한, 상기 제2 홀(120)의 직경은 본체 직경의 0.1% 내지 40%, 0.1% 내지 25% 또는 1% 내지 10%일 수 있다. 상기 제2 홀(120)을 상기 조건을 만족하도록 구비함으로써, 상기 비교적 직경이 큰 제1 홀(110)로 믹싱하지 못하는 부분까지 믹싱이 가능하여 반응기(200) 내 액상의 반응 매체의 믹싱 효율을 증가시킬 수 있다.

또한, 상기 제2 홀(120)의 직경은 제1 홀(110)의 직경의 1% 내지 40%, 5% 내지 40% 또는 10% 내지 30%일 수 있다. 제2 홀(120)의 직경과 제1 홀(110)의 직경 비율을 상기 범위로 형성함으로써, 스파저의 파울링으로 인한 반응기 셧다운(shut down)을 방지함과 동시에 반응기 내 믹싱 효율을 증가시켜 무용 부피(dead volume)을 최소화할 수 있으며, 이를 통해 반응 전환율을 증가시키는 효과를 얻을 수 있다.

다만, 제2 홀(120)과 같이 직경이 비교적 작은 경우, 반응기(200) 내 반응 매체의 믹싱 효율을 증가시킬 수 있으나, 직경이 비교적 큰 제1 홀(110) 대비 파울링될 확률이 증가하게 된다. 그러나, 상기 제2 홀(120)이 파울링 되더라도, 제1 홀(110)을 통해 반응을 진행할 수 있기 때문에, 반응기(200)를 운전 정지(shut down)하고 반응기(200) 내부와 스파저(100) 등의 장치를 세척해야 하는 세척 주기를 연장할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 제2 홀(120)은 도 2와 같이, 외주면을 따라서 상방향으로 형성된 돌출부(121)를 포함할 수 있다. 구체적으로, 상기 제2 홀(120)은 작은 직경으로 인해 파울링될 확률이 제1 홀(110) 대비 큰 편이나, 상기 제2 홀(120)에 돌출부(121)를 형성함으로써, 제1 홀(110)과 높이 차가 생기고, 제1 홀(110)을 통과하는 기체의 부피 유량 증가로 인하여 제2 홀(120)에 부산물이 쌓이는 것을 방지해 줌으로써 스파저가 파울링될 확률을 낮춰 반응기(200)의 세척 주기를 보다 연장할 수 있다.

상기 제2 홀(120)은 외주면을 따라서 상방향으로 형성된 돌출부(121)의 높이는 본체의 두께의 5% 내지 40%, 10% 내지 40% 또는 10% 내지 30%일 수 있다. 상기 돌출부(121)를 상기 범위의 높이로 형성함으로써, 제1 홀(110)과 높이 차를 두어 스파저에 축적되는 부산물에 의한 제2 홀(120)의 파울링을 방지할 수 있으며, 이를 통해 반응기의 셧다운 주기를 늘릴 수 있다.

상기 돌출부(121)는 상방향으로 직경이 일정한 구조로 형성될 수 있다. 구체적으로, 상기 돌출부(121)는 제2 홀(120)의 외주면으로부터 상방향으로 일정 높이를 가지고 돌출된 구조로, 돌출부(121)의 상방향으로 직경이 일정한 구조로 형성될 수 있다. 이를 통해, 스파저를 통과하여 반응기로 공급되는 기상의 단량체 스트림의 선속도를 일정하게 유지하면서 파울링 발생 확률을 낮출 수 있다.

본 발명에 따르면, 상기 스파저(100)를 포함하는 반응기(200)가 제공된다. 구체적으로, 하기 도 3을 보면, 상기 반응기(200)는 기상의 단량체 스트림이 공급되는 단량체 공급라인(210); 및 상기 단량체 공급라인(210)을 통해 공급되는 기상의 단량체 스트림을 분산시키기 위한 본 발명에 따른 스파저(100)를 포함할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 반응기(200)는 연속 공정에 적합한 반응기일 수 있다. 예를 들어, 상기 반응기(200)는 연속흐름 완전혼합　반응기(continuous stirred-tank reactor), 관 흐름 반응기(plug flow reactor) 및 기포탑　반응기(bubble column　reactor)로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나 이상의 반응기를 포함할 수 있다. 구체적인 예로서, 상기 반응기(200)는 기포탑 반응기일 수 있다. 이를 통해 연속적으로 단량체를 반응시킬 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 반응기(200)는 촉매 및 용매의 존재 하에서 단량체를 올리고머화 반응시켜 올리고머를 제조하기 위한 것일 수 있다.

상기 단량체는 에틸렌을 포함할 수 있다. 구체적으로, 에틸렌 단량체를 포함하는 기상의 단량체 스트림을 반응기(200) 하부에 구비된 단량체 공급라인(210)을 통해 반응기(200) 내로 도입하고, 상기 기상의 단량체 스트림은 스파저(100)를 통해 분산되어 반응기(200) 내 반응 매체에서 올리고머화 반응을 걸쳐 목적하는 알파 올레핀 생성물을 제조할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 하기 도 4와 같이, 상기 단량체 공급라인으로부터 연장되어 구비된 분사부(220)를 더 포함할 수 있다. 상기 단량체 공급라인(210)을 통해 이송되는 기상의 에틸렌 단량체는 분사부(220)를 통해 분사되어 스파저(100)를 통과할 수 있다.

상기 분사부(220)는 단량체 공급라인(210)으로부터 연장되어 복수 개의 배관으로 분기되도록 형성될 수 있고, 상기 분기된 복수 개의 배관 각각의 끝단에는 분사 노즐이 형성되어 있을 수 있다. 구체적으로, 상기 단량체 공급라인(210)을 통해 이송되는 기상의 에틸렌 단량체는 분사부(220)의 분사 노즐을 통해 반응기(200)로 도입될 수 있다. 이와 같이, 반응기(200)로 도입된 기상의 에틸렌 단량체는 스파저(100)를 통과하여 반응기(200)의 상방향으로 분사될 수 있다. 이와 같이, 분사부(220)를 구비함으로써, 종래의 전향판 등의 장치가 추가로 필요하지 않으며, 종래의 전향판 사용 시 기상의 단량체 스트림의 선속도를 일정하게 유지하기 어려운 문제를 해결할 수 있다. 이와 같이, 기상의 단량체 스트림의 선속도를 일정하게 유지함으로써, 반응기 내 반응액 및 부산물의 분산 정도를 균일하게 유지함으로써 부산물이 한쪽으로 축적되는 것을 방지할 수 있다.

상기 올리고머화 반응은 반응기(200)의 하부 내지 중부 영역에서 수행되며, 촉매 및 조촉매의 존재 하에 용매에 용해된 액체 상태로 단량체의 올리고머화 반응이 수행될 수 있다.

상기 올리고머화 반응은, 단량체가 소중합되는 반응을 의미할 수 있다. 중합되는 단량체의 개수에 따라 삼량화(trimerization), 사량화(tetramerization)라고 불리며, 이를 총칭하여 다량화(multimerization)라고 한다.

상기 단량체의 올리고머화 반응에 있어서, 반응기(200)에서 미반응된 단량체 및 기화된 용매는 반응기(200) 상부로 배출될 수 있으며, 이는 반응기(200)로 순환시켜 단량체의 올리고머화 반응에 재사용할 수 있다. 또한, 상기 단량체의 올리고머화 반응을 통해 생성된 올리고머는 반응기(200)의 하부 측면을 통해 분리하여 수득할 수 있다.

상기 알파 올레핀은 공단량체, 세정제, 윤활제, 가소제 등에 쓰이는 중요한 물질로 상업 적으로 널리 사용되며, 특히 1-헥센과 1-옥텐은 선형 저밀도 폴리에틸렌(LLDPE)의 제조 시, 폴리에틸렌의 밀도를 조절하기 위한 공단량체로 많이 사용된다. 상기 1-헥센 및 1-옥텐과 같은 알파 올레핀은 예를 들어, 에틸렌 단량체의 삼량체화 반응 또는 사량체화 반응을 통해 제조할 수 있다.

상기 단량체의 올리고머화 반응은, 상기 반응 시스템과 통상의 접촉 기술을 응용하여 용매의 존재 또는 부재 하에서 균질 액상 반응, 촉매가 일부 용해되지 않거나 전부 용해되지 않는 형태인 슬러리 반응, 2상 액체/액체 반응, 또는 생성물이 주 매질로 작용하는 벌크상 반응 또는 가스상 반응으로 수행될 수 있다.

상기 용매, 촉매 및 조촉매는 액상으로 반응기(200)의 하부 측면으로 공급될 수 있다.

상기 촉매는 전이금속 공급원을 포함할 수 있다. 상기 전이금속 공급원은 예를 들어, 크로뮴(III) 아세틸아세토네이트, 크로뮴(III) 클로라이드 테트라하이드로퓨란, 크로뮴(III) 2-에틸헥사노에이트, 크로뮴(III) 트리스(2,2,6,6-테트라메틸-3,5-헵테인디오네이트), 크로뮴(III) 벤조일아세토네이트, 크로뮴(III) 헥사플루오로-2,4-펜테인디오네이트, 크로뮴(III) 아세테이트하이드록사이드, 크로뮴(III) 아세테이트, 크로뮴(III) 부티레이트, 크로뮴(III) 펜타노에이트, 크로뮴(III) 라우레이트 및 크로뮴(III) 스테아레이트로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상을 포함하는 화합물일 수 있다.

상기 조촉매는 예를 들어, 트리메틸 알루미늄(trimethyl aluminium), 트리에틸 알루미늄(triethyl aluminium), 트리이소프로필 알루미늄(triisopropyl aluminium), 트리이소부틸 알루미늄(triisobutyl aluminum), 에틸알루미늄 세스퀴클로라이드(ethylaluminum sesquichloride), 디에틸알루미늄 클로라이드(diethylaluminum chloride), 에틸 알루미늄 디클로라이드(ethyl aluminium dichloride), 메틸알루미녹산(methylaluminoxane), 개질된 메틸알루미녹산(modified methylaluminoxane) 및 보레이트(Borate)로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상을 포함할 수 있다.

상기 단량체의 올리고머화 반응에서 사용되는 용매는 n-펜탄, n-헥산, n-헵탄, 시클로헥산, 메틸시클로헥산, 옥탄, 시클로옥탄, 데칸, 도데칸, 벤젠, 자일렌, 1,3,5-트리메틸벤젠, 톨루엔, 에틸벤젠, 클로로벤젠, 디클로로벤젠 및 트리클로로벤젠으로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상을 포함할 수 있다.

이와 같이, 촉매 및 용매의 존재 하에 단량체를 올리고머화시키는 과정에서는 올리고머 생성물 외에 고분자 등의 점착성을 갖는 부산물이 생성된다. 이와 같은 부산물은 스파저(100)에 형성된 홀을 막아 파울링을 발생시킬 수 있다.

이에 대해, 본 발명에 따른 반응기(200)는 상기 상술한 본 발명에 따른 스파저(100)를 사용함으로써, 파울링으로 인해 스파저(100)의 홀이 막히는 것을 방지하여 반응기(200)의 세척 주기를 연장할 수 있고, 이에 따라 운전 시간 감소에 따른 생산량 감소를 방지하고, 세척 과정에서 소요되는 비용을 절감할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 반응기(200)는 필요한 경우, 밸브, 응축기, 재비기, 펌프, 냉각 시설, 필터, 교반기, 압축기 및 혼합기 등 올리고머 제조에 필요한 장치를 추가적으로 더 설치할 수 있다.

이상, 본 발명에 따른 스파저 및 이를 포함하는 반응기에 대하여 기재 및 도면에 도시하였으나, 상기의 기재 및 도면의 도시는 본 발명을 이해하기 위한 핵심적인 구성만을 기재 및 도시한 것으로, 상기 기재 및 도면에 도시한 공정 및 장치 이외에, 별도로 기재 및 도시하지 않은 공정 및 장치는 본 발명에 따른 스파저 및 이를 포함하는 반응기를 사용하기 위해 적절히 응용되어 이용될 수 있다.

이하, 실시예에 의하여 본 발명을 더욱 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 하기 실시예는 본 발명을 예시하기 위한 것으로 본 발명의 범주 및 기술사상 범위 내에서 다양한 변경 및 수정이 가능함은 통상의 기술자에게 있어서 명백한 것이며, 이들 만으로 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다.

실시예

실시예 1

하기 도 3과 같이, 기포탑 반응기(200)에 본 발명에 따른 도 1에 따른 스파저(100)를 구비하여 에틸렌 단량체의 올리고머화 반응을 수행하였다. 구체적으로, 상기 반응기(200)의 하부 측면으로 용매, 촉매 및 조촉매를 공급하였고, 반응기(200) 하부에 구비된 단량체 공급라인(210) 및 분사부(220)를 통해 기상의 에틸렌 단량체 스트림을 공급하였으며 스파저(100)를 이용하여 상방향으로 분산시켜 반응기(200) 내 액상의 반응 매체 내에서 올리고머화 반응시켰다. 올리고머화 반응으로 생성된 알파 올레핀은 반응기(200) 하부 측면으로 분리하여 수득했으며, 미반응 단량체 및 기화된 용매는 반응기(200) 상부로 배출하였다.

이 때, 상기 스파저(100) 본체의 직경은 300 mm로, 스파저(100) 본체의 두께는 20 mm로, 스파저(100)의 제1 홀(110)의 직경은 20 mm로, 제2 홀(120)의 직경은 5 mm로 형성하였다.

이 경우, 에틸렌 단량체의 믹싱 효율이 증가하여 알파 올레핀의 생산량이 증가하였다. 또한, 스파저(100)의 파울링 발생이 저하되어 반응기(200)의 세척을 위한 셧다운 주기를 연장시킬 수 있었다.

실시예 2

상기 실시예 1에서, 스파저(100)로서, 하기 도 2와 같이, 상방향으로 직경이 일정한 돌출부(121)가 형성된 스파저(100)를 사용한 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일하게 수행하였다. 이 때, 상기 돌출부(121)의 높이는 5 mm로 형성하였다.

이 경우, 실시예 1과 같이 에틸렌 단량체의 믹싱 효율이 증가하여 알파 올레핀의 생산량이 증가하였다. 또한, 돌출부(121)로 인해 파울링이 발생하기 쉬운 제2 홀(120)에 파울링 발생 확률을 낮춰 스파저(100)의 파울링 발생이 저하되어 반응기(200)의 세척을 위한 셧다운 주기가 실시예 1 대비 연장된 것을 확인하였다.

실시예 3

상기 실시예 2에서, 하기 도 4와 같이, 분사부(220)를 구비하여 기상의 에틸렌 단량체를 분사부(220)를 통해 분사시켜 스파저(100)를 통과하도록 공급한 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일하게 수행하였다.

이 경우, 실시예 2와 같이 에틸렌 단량체의 믹싱 효율이 증가하여 알파 올레핀의 생산량이 증가하였고, 스파저(100)의 파울링 발생이 저하되어 반응기(200)의 세척을 위한 셧다운 주기가 연장되었다. 이와 더불어, 분사부(220)를 사용함으로써, 반응기(200)로 공급되는 기상의 에틸렌 단량체의 선속도를 일정하게 유지하여 반응기 내 반응액 및 부산물의 분산 정도를 균일하게 유지함으로써 부산물이 한쪽으로 축적되는 것을 방지하는 효과를 확인하였다.

비교예

비교예 1

상기 실시예 1에서, 스파저(100)로서, 하기 도 5와 같이, 제1 홀(110)만이 형성된 스파저(100)를 사용한 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일하게 수행하였다.

이 경우, 실시예 1 내지 3 대비 실시예 2와 같이 에틸렌 단량체의 믹싱 효율이 감소하여 알파 올레핀의 생산량이 감소하였고, 스파저(100)의 파울링 발생율이 증가하여 반응기(200)의 세척을 위한 셧다운 주기가 짧아지는 문제를 확인하였다.

100: 스파저
110: 제1 홀
120: 제2 홀
121: 돌출부
200: 반응기
210: 단량체 공급라인
220: 분사부

Claims

원판형의 본체; 및
상기 본체에 구비된 서로 다른 크기를 갖는 제1 홀 및 제2 홀을 포함하고,
상기 제2 홀의 직경은 제1 홀의 직경과 비교하여 작은 것인 스파저.
제1항에 있어서,
상기 제1 홀은 상기 본체의 중심부 및 원주를 따라 등간격으로 형성되며,
상기 제2 홀은 제1 홀들 사이 영역에 형성되는 것인 스파저.
제1항에 있어서,
상기 제1 홀의 직경은 1 mm 내지 150 mm이고,
상기 제2 홀의 직경은 1 mm 내지 100 mm인 스파저.
제1항에 있어서,
상기 제2 홀의 직경은 제1 홀의 직경의 1% 내지 40%인 스파저.
제1항에 있어서,
상기 제1 홀의 직경은 본체 직경의 1% 내지 50%이고,
상기 제2 홀의 직경은 본체 직경의 0.1% 내지 40%인 스파저.
제1항에 있어서,
상기 제2 홀은 외주면을 따라서 상방향으로 형성된 돌출부를 포함하는 것인 스파저.
제6항에 있어서,
상기 돌출부의 높이는 본체의 두께의 5% 내지 40%인 스파저.
제6항에 있어서,
상기 돌출부는 상방향으로 직경이 일정한 구조로 형성된 것인 스파저.
기상의 단량체 스트림이 공급되는 단량체 공급라인; 및
상기 단량체 공급라인을 통해 공급되는 기상의 단량체 스트림을 분산시키기 위한 제1항에 따른 스파저를 포함하는 반응기.
제9항에 있어서,
상기 단량체 공급라인으로부터 연장되어 구비된 분사부를 더 포함하는 것인 반응기.
제9항에 있어서,
상기 단량체는 에틸렌 단량체를 포함하고, 상기 반응기는 에틸렌 단량체를 올리고머화 반응시키는 것인 반응기.