KR830002469B1 - Exothermic reaction method of gaseous raw material in contact with granular catalyst layer - Google Patents

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Abstract

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Description

입상 촉매층과 접촉하는 기상 원료물질의 발열 반응방법Exothermic reaction method of gaseous raw material in contact with granular catalyst layer

제 1도는 공지의 반응용기(reaction vessel)의 종단면도.1 is a longitudinal sectional view of a known reaction vessel.

제 2도는 본 발명에 따른 반응용기의 1실시예의 종단면도.2 is a longitudinal sectional view of one embodiment of a reaction vessel according to the present invention.

제 3도는 제 2도에 도시한 반응용기 내의 중앙 및 주변 촉매 리시이버의 배열의 1예를 도시한 확대도.3 is an enlarged view showing one example of the arrangement of the central and peripheral catalyst receivers in the reaction vessel shown in FIG.

제 4도는 제 3도에 도시한 주변 촉매 리시이버의 1예의 횡단면도.4 is a cross-sectional view of an example of the peripheral catalyst receiver shown in FIG.

제 5도는 주변 및 중앙 촉매 리시이버의 구조의 예를 도시하며,5 shows an example of the structure of the peripheral and central catalytic receivers,

제 6도는 중앙 촉매 리시이버의 1예의 횡단면도.6 is a cross-sectional view of one example of a central catalytic receiver.

제 7도는 중앙 촉매 리시이버의 종단면도.7 is a longitudinal sectional view of a central catalytic receiver.

제 8도는 출발가스(startinggas) 예열 열교환기가 본 발명의 반응용기의 중앙부 공간내에 배치된 특정 실시예를 설명하는 도면.8 illustrates a specific embodiment where a startinggas preheating heat exchanger is arranged in the central space of the reaction vessel of the present invention.

본 발명은 촉매와 접촉시킴으로써 기체원료(gaseous raw material)의 반응을 개량한 공정과 이 반응을 행하기 위한 개량된 수직 원통형 반응용기에 관한 것이다.The present invention relates to a process for improving the reaction of gaseous raw materials by contacting a catalyst and to an improved vertical cylindrical reaction vessel for carrying out this reaction.

적당한 압력하에서 기체의 출발물질을 입상 촉매와 접촉시킴으로서 달성된 전환 반응은 현재 암모니아의 합성 메탄올의 합성, 메탄화 및 다른 각종 목적에 활동되고 있다. 많은 경우에, 이 전환 반응을 대기압 이상의 압력하에 행해지는 발열 반응이다. 따라서 가스 및 촉매의 온도는 반응 열에 의해 과도하게 상승되어 화학 평형 때문에 촉매 성능이 저하하며 목적 제품의 농도가 감소한다. 따라서, 가스 및 촉매의 온도의 이런 과도한 상승은 피해야 하며 이것을 위해 종래에 많은 고안이 있었다.The conversion reaction achieved by contacting the starting material of the gas with a particulate catalyst under appropriate pressure is currently active for the synthesis, methanation and other various purposes of synthetic methanol of ammonia. In many cases, this conversion reaction is an exothermic reaction carried out under a pressure above atmospheric pressure. Thus, the temperatures of the gases and catalysts are excessively elevated by the heat of reaction, resulting in lower catalyst performance due to chemical equilibrium and reduced concentrations of the desired product. Therefore, such excessive rise in temperature of the gas and catalyst should be avoided and there have been many designs for this purpose.

반응열을 제거하기 위한 가장 인기있는 방법은 반응열을 촉매층에 공급될 출발가스를 예열하기 위해 활용하는 것이다. 특히, 이 방법에 따라서, 반응을 개시하기 위해 필요한 레벨로 촉매층 내로 도입된 가스의 온도를 상승시키기 위해 촉매층 내로 도입되는 저온 가스와 촉매층으로 부터 떠나거나 또는 층내에 있는 고온 가스 사이에 열교환이 행해진다. 통상적으로, 반응 압력과 실질적으로 동일한 압력하에 열교환이 행해지며, 촉매와 가스-가스 열교환기는 1개 반응용기 내에 배치된다.The most popular method for removing the heat of reaction is to utilize the heat of reaction to preheat the starting gas to be supplied to the catalyst bed. In particular, according to this method, a heat exchange is carried out between the low temperature gas introduced into the catalyst bed and the hot gas leaving or in the bed to raise the temperature of the gas introduced into the catalyst bed to the level necessary to initiate the reaction. . Typically, heat exchange is carried out under substantially the same pressure as the reaction pressure, and the catalyst and gas-gas heat exchangers are arranged in one reaction vessel.

반응열을 활용함으로써 도입된 가스를 예열하기 위한 이 방법에서, 반응열량은 예열에 필요한 열량보다 크며, 촉매층에서 유출측의 온도는 도입측의 온도보다 상당히 높다. 따라서, 전술한 촉매활성도 또는 화학평형에 대해 만족한 잇점이 얻어질 수 있다. 그리고, 이 방법은 과잉 열반응을 충분히 회수하기 위해 별도의 장치가 필요하며, 회수된 열에너지의 레벨이 감소하는 결함이 있다.In this method for preheating the gas introduced by utilizing the heat of reaction, the amount of heat of reaction is greater than the amount of heat required for preheating, and the temperature at the outlet side in the catalyst bed is considerably higher than the temperature at the inlet side. Thus, satisfactory advantages can be obtained with respect to the catalytic activity or chemical equilibrium described above. In addition, this method requires a separate device to fully recover the excess thermal reaction, and has a defect in that the level of recovered thermal energy is reduced.

자주 채택되는 다른 반응 열제거 방법은 적당한 압력하에 액체를 증발시킴으로써 반응열을 제거하는 것이다. 증발액체로서, 다우썸(Downtherm) 또는 적당한 비점을 갖는 탄화수소 혼합물이 사용될 수도 있지만 물이 실용적인 관점에서 가장 많이 채택된다.Another method of reaction heat removal that is frequently employed is to remove the heat of reaction by evaporating the liquid under moderate pressure. As the evaporating liquid, Dowtherm or a hydrocarbon mixture having a suitable boiling point may be used, but water is most adopted from a practical point of view.

이 방법에서는, 촉매온도의 과도한 상승을 방지하기 위해 촉매온도보다 낮은 적당한 비점을 제공하는 압력하에 액체가 증발되는 것이 필수적이며 냉각 액체의 증발에 의해 반응열이 제거된다. 통상적으로, 냉각 액체의 압력은 가스의 압력보다 낮으며, 그 종단면을 설명하는 제 1도에 도시한 구조를 갖는 반응용기가 사용된다.In this method, it is essential that the liquid is evaporated under pressure which provides a suitable boiling point below the catalyst temperature in order to prevent excessive rise of the catalyst temperature and the heat of reaction is removed by evaporation of the cooling liquid. Usually, the pressure of the cooling liquid is lower than the pressure of the gas, and a reaction vessel having a structure shown in FIG. 1 illustrating the longitudinal section thereof is used.

제 1도에서, 상부 관판(2) 및 하부 관판(3)은 압력셀(1)에 기밀되게 고정되며, 다수의 관(5)가 이 관판(2) 및(3)에 기밀되게 고정된다. 망(net)(4)가 촉매를 지지하기 위해 관판(3)의 하방에 배치되며, 촉매층(6)는 각 관(5)의 내부에 충전된다. 반응 압력으로 압축되며 적당한 온도로 예열된 가스는 가스 입구(7)로부터 촉매층(6)을 통과하여 가스 출구(8)로 부터 다음 단계로 공급된다. 가스가 촉매층을 통과하는 동안, 전환 반응이 발생하며, 반응에 의해 발생된 열은 촉매층(6)과 각 관(5)의 벽을 통해 냉각액체 입구(9)로부터 압력셀(1)과 관(5)밖의 관판(2) 및 (3) 사이의 공간으로 전달되며 반응열은 냉각 액체의 증발과 비등에 의해 제거된다. 냉각 액체는 출구(10)로 부터 증기 또는 액체-증기 혼합체의 형태로 방출되며, 증기 또는 액체-증기 혼합체에 의해 점유된 열은 예를들어 출발가스를 압축하기 위해 터어빈을 구동하기 위해 사용된다. 이 냉각 액체 증발형의 반응용기는 반응열의 유효한 활용과 촉매온도의 과도한 상승을 방지하는데 대하여 전술한 가스-가스열 교환형의 반응용기보다 유리하다.In FIG. 1, the upper tube plate 2 and the lower tube plate 3 are hermetically fixed to the pressure cell 1, and a number of tubes 5 are hermetically fixed to these tube plates 2 and 3. A net 4 is disposed below the tube plate 3 to support the catalyst, and the catalyst layer 6 is filled inside each tube 5. The gas compressed to the reaction pressure and preheated to a suitable temperature is fed from the gas inlet 7 through the catalyst bed 6 and from the gas outlet 8 to the next stage. While the gas passes through the catalyst bed, a conversion reaction occurs, and the heat generated by the reaction passes through the pressure cell 1 and the tube (from the cooling liquid inlet 9 through the walls of the catalyst bed 6 and the respective tubes 5). 5) It is transferred to the space between the outer tube plates 2 and 3 and the heat of reaction is removed by evaporation and boiling of the cooling liquid. Cooling liquid is discharged from the outlet 10 in the form of a vapor or liquid-vapor mixture, and the heat occupied by the vapor or liquid-vapor mixture is used, for example, to drive the turbine to compress the starting gas. This cooling liquid evaporation type reaction vessel is advantageous over the gas-gas heat exchange type reaction vessel described above for effective utilization of reaction heat and prevention of excessive rise in catalyst temperature.

그러나, 최근에 증가하는 에너지 절약의 중요성과 단일반응기 크기의 증대필요성의 관점으로 부터, 냉각 액체 증발형의 반응용기에서 새로운 문제가 발생한다.However, in view of the increasing importance of energy saving and the necessity of increasing the size of a single reactor in recent years, a new problem arises in the reaction vessel of the cooling liquid evaporation type.

제 1문제는 반응열의 유도한 활용을 증가하기 위해 고도의 증기온도와 증기 압력이 소망되는 것이다. 예를 들어, 발생된 증기가 수증기이며 그것이 터어빈 내로 도입되며 기계적 에너지로 변활될때, 100kg/㎠G 및 480°의 수증기는 40kg/㎠G로 팽창되어 수증기 톤당 약 50KWH의 에너지는 회수된다. 그러나, 발생된 수증기의 압력이 40kg/㎠G이면, 이 수증기 압력에 상용하는 에너지는 회수되지 않는다. 제 1도에 도시한 구조는 발생된 수증기의 고압이 요구되는 대형 반응 용기에 대해서는 적당하지 않다.The first problem is that high steam temperatures and steam pressures are desired to increase the induced utilization of reaction heat. For example, when the steam generated is water vapor and it is introduced into the turbine and transformed into mechanical energy, 100 kg / cm 2 G and 480 ° water vapor expand to 40 kg / cm 2 G to recover about 50 KWH of energy per tonne of steam. However, if the pressure of the generated steam is 40 kg / cm 2 G, the energy compatible with this steam pressure is not recovered. The structure shown in FIG. 1 is not suitable for large reaction vessels in which high pressure of the generated steam is required.

제 2문제는 반응 압력이 감소하는 것이다. 예를 들어, 암모니아 또는 메탄올의 제조에 있어서, 통상적으로 100내지 300kg/㎠G의 압력이 전환 반응에 대해 체택된다. 이 경우 가스발생 단계에서 20내지 40kg/㎠G의 압력 레벨로 부터 100내지 300kg/㎠G의 레벨까지 원료 가스를 압축할 필요가 있다. 전환 반응을 위한 압력이 100kg/㎠G 이하로 감소하면, 이 압축에 필요한 동력은 현저하게 감소될 수 있다. 화학 평형 때문에, 저온에서 고활성도를 갖는 촉매가 이용가능하면 반응압력의 감소가 가능하다. 그리고, 전환반응의 온도와 압력이 낮을수록 반응에 의해 발생된 열량은 크며 과도한 온도 상승에 의한 활성도의 저하는 저온에서 촉매작용을 발휘하는 촉매에서 현저하다. 따라서, 이 제 2문제를 해결하기 위해 저압력 및 대용적 원료가스의 유동을 위한 가스 통로의 단면적을 증가시키며 촉매층 내부 온도를 완전히 제어하는 것이 필요하다. 그러나, 이것은 제 1도에 도시한 것같은 관내에 배치된 촉매층을 갖는 반응용기의 구조에 의해서는 거의 얻을 수 없다.The second problem is that the reaction pressure is reduced. For example, in the production of ammonia or methanol, pressures of 100 to 300 kg / cm 2 G are typically chosen for the conversion reaction. In this case, it is necessary to compress the raw material gas from the pressure level of 20 to 40 kg / cm 2 G to the level of 100 to 300 kg / cm 2 G in the gas generation step. If the pressure for the conversion reaction decreases below 100 kg / cm 2 G, the power required for this compression can be significantly reduced. Because of chemical equilibrium, it is possible to reduce the reaction pressure if a catalyst with high activity at low temperatures is available. In addition, the lower the temperature and pressure of the conversion reaction, the greater the amount of heat generated by the reaction, and the lower the activity due to excessive temperature rise. Therefore, in order to solve this second problem, it is necessary to increase the cross-sectional area of the gas passage for the flow of low pressure and large volume raw material gas and to fully control the temperature inside the catalyst bed. However, this is hardly obtained by the structure of the reaction vessel having the catalyst layer disposed in the tube as shown in FIG.

제 3문제는 단일 반응기의 크기의 증가에 대해 발생한다. 특히, 제 1도에 도시한 반응용기에서 냉각 매체와 압력이 상이한 유출가스 사이의 누설을 방지하기 위해 용접 또는 다른 수단에 의해 관(5)를 관판(2) 및 (3)에 기밀되게 고정하며 또한 관판(2) 및 (3)을 압력셸(1)에 기밀되게 고정하는 것이 필요하다. 그러나, 관(5)의 온도가 압력셸(1)의 온도와 상이함으로, 관판(2)및 (3) 사이의 수직길이는 운전중 열 팽창이 상이하기 때문에 변화한다. 압력셀(1)의 재료의 열팽창 계수와 실질적으로 동등한 열팽창 계수를 갖는 금속 재료가 일본국 공개특허공고 제49707/73호에 기재된것 같은 관(5)로 사용되더라도, 큰 열팽창 응력이 관판(2) 및 (3)내에 발생된다. 이 열용력은 반응기의 직경과 길이가 증가함에 따라 증가한다. 따라서, 대형 반응기의 설계가 어려워진다.The third problem arises with the increase in the size of a single reactor. In particular, in the reaction vessel shown in FIG. 1, the tube 5 is hermetically fixed to the tube plates 2 and 3 by welding or other means to prevent leakage between the cooling medium and the effluent gas at different pressures. It is also necessary to secure the tube plates 2 and 3 to the pressure shell 1 in an airtight manner. However, since the temperature of the tube 5 is different from the temperature of the pressure shell 1, the vertical length between the tube plates 2 and 3 changes because the thermal expansion during operation is different. Even if a metal material having a thermal expansion coefficient substantially equal to the thermal expansion coefficient of the material of the pressure cell 1 is used as the tube 5 as described in Japanese Laid-Open Patent Publication No. 49707/73, a large thermal expansion stress is applied to the tube plate 2 ) And (3). This heat capacity increases with increasing diameter and length of the reactor. Thus, the design of large reactors becomes difficult.

또 다른 문제는 종래에 지적된 에너지 절약의 관점으로 부터 냉각매체 측의 압력이 상승되며 유출측의 압력이 저하되면, 각 압력셀(1), 관판(2) 및 관(5)의 두께를 증가시켜 대형 반응용기인 경우에 심각한 경제적 불익을 초래한다.Another problem is that from the viewpoint of energy saving, which is pointed out in the related art, when the pressure on the cooling medium side rises and the pressure on the outflow side decreases, the thickness of each pressure cell 1, tube plate 2 and tube 5 increases. In the case of large reaction vessels, this results in serious economic disadvantages.

본 발명의 목적은 기체 완료가 고체 촉매와 접촉하며 반응하는 개량된 공정을 제공하는 것이다.It is an object of the present invention to provide an improved process wherein gas completion is brought into contact with and reacted with a solid catalyst.

본 발명의 다른 목적은 열회수가 개량된 촉매 가스상(catalystic gas-phase) 반응을 위한 개량된 공정을 제공하는 것이다.Another object of the present invention is to provide an improved process for catalytic gas-phase reaction with improved heat recovery.

본 발명의 또 다른 목적은 촉매와 접촉하는 반응 기체 원료를 위한 개량된 반응용기를 제공하는 것이다.It is another object of the present invention to provide an improved reaction vessel for a reactant gas feed in contact with a catalyst.

본 발명의 또 다른 목적은 반응열의 활용이 개량된 열회수 시스템을 포함하는 촉매 가스상 반응을 위한 개량된 반응용기를 제공하는 것이다.It is yet another object of the present invention to provide an improved reaction vessel for catalytic gas phase reactions comprising a heat recovery system with improved utilization of the heat of reaction.

본 발명의 또 다른 목적은 촉매층 내에 최적 온도 분포가 얻어질 수 있는 촉매 가스상 반응을 위한 개량된 반응용기를 제공하는 것이다.Another object of the present invention is to provide an improved reaction vessel for catalytic gas phase reaction in which an optimum temperature distribution in the catalyst bed can be obtained.

본 발명의 또 다른 목적들은 하기 서술로 부터 명백해질 것이다.Still other objects of the present invention will become apparent from the following description.

본 발명에 따라 촉매 가스상 반응을 위한 하기 공정 및 그 장치가 제공된다. 즉, 이 공정은 수직 원통형 반응구역 내에 형성된 입상 촉매층과 기체원료를 접촉시켜 반응시키기 위한 공정으로서, 작은 직경을 갖는 신장된 냉각구역이 수직으로 배치된 상기 촉매층을 통해 상기 기체원료를 실질적으로 반경반향으로 통과시키며, 상기 촉매층 내 반응에 의해 발생된 열을 제거하기 위해 냉각매체를 상기 냉각구역을 통과시켜서 상기 촉매층 내에 최적온도 분포를 얻는 것이다.According to the invention there is provided the following process and apparatus for the catalytic gas phase reaction. That is, this process is a process for contacting and reacting a gaseous raw material with a granular catalyst layer formed in a vertical cylindrical reaction zone, wherein the gaseous raw material is substantially radially reflected through the catalyst layer in which an elongated cooling zone having a small diameter is arranged vertically. In order to remove heat generated by the reaction in the catalyst bed, a cooling medium is passed through the cooling zone to obtain an optimum temperature distribution in the catalyst bed.

이하 첨부 도면을 참고로 본 발명을 상세히 설명한다. 본 발명에 따른 반응용기의 개략이 지금부터 제 2도를 참고로 서술될 것이다. 소정 압력으로 압축되고 적당한 온도로 예열된 가스는 가스입구(7)로 부터 원통형 반응용기 내로 도입된다. 압력셀(1) 내부의 격벽(22)에 의해 한정된 공간(13) 내에서 압력이 균일화 된 후, 가스는 압력셀(1)의 내면에 인접배치된 주변 촉매 리시이버(4-0)상에 형성된 다수의 구멍을 통과하며, 압력셀(1) 내면의 측부상의 환상 수평부를 갖는 공간내로 낙하한다. 그리고, 가스는 수직으로 배치된 다수의 냉각관 사이에 형성된 공간내에 충전된 촉매층 내로 도입되며 가스가 중앙을 향해 실질적으로 수평으로 이동되는 동안 전환 반응이 행해진다. 그리고, 반응된 가스는 반응용기 중아에 가장 근접되게 위치한 그루우프의 냉각관의 내측에 인접되게 배치된 내부 촉매 리시이버(4-1)상에 형성된 구멍을 통과한다. 가스는 반응용기에 중앙부에 형성된 중앙 균압 공간(14)내에 수집되며 격벽(21)에 의해 상부 공간으로 부터 분리되며 가스출구(8)를 통해 반응용기로 부터 방출된다.Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. An outline of the reaction vessel according to the invention will now be described with reference to FIG. 2. The gas compressed to a predetermined pressure and preheated to an appropriate temperature is introduced into the cylindrical reaction vessel from the gas inlet 7. After the pressure is homogenized in the space 13 defined by the partition wall 22 inside the pressure cell 1, the gas is deposited on the peripheral catalyst receiver 4-0 disposed adjacent to the inner surface of the pressure cell 1. It passes through a plurality of holes formed and falls into a space having an annular horizontal portion on the side of the inner surface of the pressure cell 1. The gas is then introduced into a catalyst bed filled in a space formed between a plurality of vertically arranged cooling tubes and a conversion reaction is performed while the gas is moved substantially horizontally toward the center. The reacted gas then passes through holes formed on the inner catalyst receiver 4-1 disposed adjacent to the inside of the cooling tube of the groove, which is located closest to the middle of the reaction vessel. The gas is collected in the central equalization space 14 formed at the center of the reaction vessel and separated from the upper space by the partition wall 21 and discharged from the reaction vessel through the gas outlet 8.

소정온도 및 압력으로 유지된 냉각 매체는 입구(9)로 부터 상승 스트리임의 형태로 환상 제 1분배관(17)내로 도입된 후, 분배되며 제 1 관배관(17)에 연결된 관(23)을 통해 동심적으로 배치된 다수의 제 2분배관(18)내로 도입된다. 그리고, 냉각 매체는 제 2분배관(18)에 연결된 다수의 냉각관(15)내로 상승한다. 각 냉각관(15)내를 상승하는 냉각매체는 냉각관(15) 외부에 배치된 촉매층 내의 전환 반응에 의해 발생된 열을 흡수하며 냉각 매체의 일부는 증발되며 가스-액체 혼합물이 형성된다. 그리고, 가스-액체 혼합물은 촉매층 상방에 동심적으로 배열된 다수의 수집관(19) 내로 도입되며 제 1수집관(19)에 연결된 관(24)를 통해 제 2수집관(20) 내에 수집된다. 그리고, 냉각 매체는 냉각매체 출구(10)을 통해 반응용기로 부터 방출된다. 가스-액체 혼합물의 형태인 반응용기로 부터 방출된 냉각매체는 가스-액체분리기내로 도입되어 증기와 액체로 분리된다. 액체는 냉각됨이 없이 펌프를 사용하여 강제로 또는 펌프를 사용하지 않고 중력에 의해 자연적으로 재순환을 위해 입구(9)로 회수된다. 이 단계는 공지의 방법에 따라 수행되므로, 이 단계는 제 2도에 생략 되었다.The cooling medium maintained at a predetermined temperature and pressure is introduced into the annular first distribution pipe 17 from the inlet 9 in the form of a rising stream, and then distributed and connects the pipe 23 connected to the first pipe piping 17. Is introduced into a plurality of second distribution pipes 18 arranged concentrically. The cooling medium then rises into a plurality of cooling tubes 15 connected to the second distribution pipe 18. The cooling medium rising in each cooling tube 15 absorbs the heat generated by the conversion reaction in the catalyst layer disposed outside the cooling tube 15, and a part of the cooling medium is evaporated and a gas-liquid mixture is formed. The gas-liquid mixture is then introduced into a plurality of collection tubes 19 concentrically arranged above the catalyst bed and collected in the second collection tube 20 via a tube 24 connected to the first collection tube 19. . The cooling medium is then discharged from the reaction vessel through the cooling medium outlet 10. The cooling medium discharged from the reaction vessel in the form of a gas-liquid mixture is introduced into the gas-liquid separator and separated into vapor and liquid. The liquid is returned to the inlet 9 for recirculation naturally by force without the cooling or by gravity without using the pump. Since this step is carried out according to a known method, this step is omitted in FIG.

전술한 본 발명의 특징을 지금부터 상세히 서술한다.The features of the present invention described above will now be described in detail.

본 발명의 제 1특징은 반응열의 제거를 위해 관속은 사용되어도 관판은 사용되지 않는 것이다. 만약 본 발명에 따라 냉각관의 전술한 배열 내에 관판이 사용되면, 높은 인장 강도를 갖는 두껍고 높은 품질의 재료가 관판을 위해 사용되어야 하며, 관판상에 구멍을 형성하고 이 구멍을 통해 관을 삽입하며 관판을 압력셀에 용접하는것 같은 귀잖은 작업이 요구된다. 본 발명에서는 관판에 사용될 재료가 절약될 수 있으며 다수의 공정단계가 감소될 수 있다.The first feature of the present invention is that although the tube bundle is used for the removal of the heat of reaction, the tube plate is not used. If tube plates are used in the aforementioned arrangement of cooling tubes according to the present invention, thick, high quality materials with high tensile strength should be used for the tube plates, forming holes in the tube plates and inserting the tubes through these holes. A decent task is required, such as welding a tube sheet to a pressure cell. In the present invention, the material to be used for the tube sheet can be saved and many process steps can be reduced.

본 발명의 제 2특징은 주로 관형 부재에 의해 형성된 냉각통로는 압력 셀에 고정될 필요가 없고 팽창 벨로오즈 시스템 또는 글랜드 시스템의 공지의 누설방지 신축 수단은 냉각 매체 입구(9) 및 출구(10)이 압력셀(1)의 상부 및 하부 릿(rid)을 관통하는 부분내에만 배치되는 것이다. 이 부분의 직경이 이런 신축수단이 배치되어야 하는 관판(2) 또는 (3)과 압력 셀(1)의 접합부의 직경보다 상당히 작으므로, 이런 신축 수단은 본 발명에서 아주 용이하게 사용 될 수 있다.A second feature of the invention is that the cooling passages formed mainly by the tubular members do not need to be fixed to the pressure cell and the known leak-tight stretching means of the expansion bellows system or the gland system is the cooling medium inlet 9 and outlet 10. ) Is disposed only in the portion penetrating the upper and lower rit (rid) of the pressure cell (1). Since the diameter of this part is considerably smaller than the diameter of the joint of the pressure cell 1 and the tube plate 2 or 3 on which this expansion means should be placed, this expansion means can be used very easily in the present invention.

본 발명의 제 3특징은 가스의 유동 방향을 따른 촉매층의 각 위치의 온도, 즉 온도 분포는 제 1도에 도시한 종래의 반응 용기에서 보다 최적치에 대단히 근접될 수 있는 것이다. 특히, 제 1도에 도시한 공지의 반응용기에서 각 관(5)의 외면은 비등 온도로 유지된 냉각 매체와 접촉하며 수직 방향의 각 위치에서의 비점의 차이는 아주 적다.A third feature of the invention is that the temperature, ie temperature distribution, of each position of the catalyst bed along the flow direction of the gas can be very close to the optimum value in the conventional reaction vessel shown in FIG. In particular, in the known reaction vessel shown in FIG. 1, the outer surface of each tube 5 is in contact with a cooling medium maintained at boiling temperature and the difference in boiling point at each position in the vertical direction is very small.

따라서, 반응에 의해 발생된 열량이 각 관(5)의 촉매층(6)내로 가스가 유동함에 따라 각 위치에서 변하여도 각 위치에서 열 전달 면적이 실질적으로 동등하기 때문에 촉매층 내 각 위치의 온도가 소정 레벨로 유지되도록 반응 용기를 설계 하는 것은 불가능하다. 대조적으로, 본 발명에 따른 반응 용기에서는 가스가 실질적으로 직각으로 냉각관(15)를 가로지르는 수평 방향으로 촉매층을 통과하므로, 가스 스트리임을 따른 각촉매 위치에서 온도 분포는 각 촉매 위치 사이에서 상이한 촉매 활성을 발생시키기 위해 반응 용기의 중앙으로 부터의 거리가 상이한 각 촉매 위치에 배치된 냉각관의 수효와 직경을 적당히 배열함으로써 최적 레벨로 유지 될 수 있다. 이 특징은 아주 중요하며, 감소된 양의 촉매를 사용하여 고전환 비율로 임의양의 가스가 반응될 수 있으며 반응 용기의 크기가 감소될 수 있는 잇점이 있다.Therefore, even if the amount of heat generated by the reaction changes at each position as the gas flows into the catalyst layer 6 of each tube 5, the heat transfer area at each position is substantially equal, so that the temperature at each position in the catalyst layer is predetermined. It is not possible to design the reaction vessel to remain at the level. In contrast, in the reaction vessel according to the invention, since the gas passes through the catalyst bed in a horizontal direction across the cooling conduit 15 at substantially right angles, the temperature distribution at the angular catalyst position along the gas stream differs between the respective catalyst positions. The optimum level can be maintained by appropriately arranging the number and diameter of the cooling tubes disposed at each catalyst position having a different distance from the center of the reaction vessel to generate the activity. This feature is very important, with the advantage that any amount of gas can be reacted at a high conversion rate using a reduced amount of catalyst and the size of the reaction vessel can be reduced.

본 발명의 제 4의 특징은 종래의 반응을 위한 가스 압력이 감소하며 전술한 것 같이 에너지는 절약하기 위해 냉각 매체의 압력이 상승될 때, 압력 셀(1) 또는 냉각관(15)의 재료 두께는 제 1도에 도시한 구조에서 보다 아주 작게 제조될 수 있으며 재료비는 현저히 감소된다.A fourth feature of the invention is that the material thickness of the pressure cell 1 or the cooling tube 15 is reduced when the pressure of the cooling medium is raised to save energy as described above and the gas pressure for the conventional reaction is reduced. Can be made much smaller than in the structure shown in FIG. 1 and the material cost is significantly reduced.

본 발명의 제 5의 특징은 촉매와 충전과 방출이 아주 용이하게 수행될 수 있는 것이다. 제 1도에 도시한 구조에서, 촉매가 촉매의 충전상의 관판(2)의 상방에 있으면, 이 부분내 촉매의 냉각은 불충분해지며 이 부분에서 온도가 상승되어 관판의 강도 유지상에 악영향을 미친다. 각 관(5)에 충전된 촉매량이 균일하지 않으면, 가스 스트리임 내에 편향이 유발된다. 따라서, 종래의 반응 용기에서는 각 관의 양에 동등하게 계량된 촉매를 충전하는 것이 필요하다. 대조적으로, 본 발명에 따른 반응 용기에서는 각 2개 인접관의 주면 사이의 거리는 촉매입자의 직경 보다 크다. 통상의 입자 크기를 갖는 촉매의 경우, 단지 제 2도에 도시할 촉매 피이드 개구부(25)로 부터 필요량의 촉매를 도입시킴으로써 충전은 용이하게 달성될 수 있다. 충전 단계에서, 제 1수집관(19) 상방의 상부 공간내에 촉매가 존재하여도, 가스는 이 공간을 거의 통과하지 않으므로 아무런 문제가 발생하지 않으며 관(24)에 의해 임의의 냉각 용량이 확보된다. 촉매방출 단계에서, 제 1도에 도시한 종래의 반응 용기에서는 촉매 수납망(4)가 외부로 나와 있을때 가스 출구의 부착 위치가 변하고 촉매 방출 개구부가 최하부에 배치되어도 다량의 촉매가 가스 출구에 연결된 대구경 가스 방출관내로 침입하는 것을 방지하는 것은 아주 곤란하다. 따라서, 이 대구경 가스 방출관을 방출하여 이 관으로 부터 촉매를 회수하는 것이 필요하다. 대조적으로, 본 발명에 따른 반응 용기에서는 이런 귀찮은 작업은 필요하지 않고 촉매는 반응 용기로 부터 촉매 방출 개구부(26)을 직접 통해 방출될 수 있다.The fifth feature of the present invention is that the catalyst and the filling and discharging can be carried out very easily. In the structure shown in FIG. 1, if the catalyst is above the tube plate 2 of the packed bed of the catalyst, the cooling of the catalyst in this part is insufficient and the temperature is raised in this part, which adversely affects the strength maintenance of the tube plate. If the amount of catalyst charged in each tube 5 is not uniform, deflection is caused in the gas stream. Therefore, in the conventional reaction vessel, it is necessary to charge the catalyst equally metered in the amount of each tube. In contrast, in the reaction vessel according to the present invention, the distance between the main surfaces of each two adjacent tubes is larger than the diameter of the catalyst particles. In the case of a catalyst having a conventional particle size, filling can be easily accomplished by introducing only the necessary amount of catalyst from the catalyst feed opening 25, which will be shown in FIG. In the filling step, even if the catalyst is present in the upper space above the first collecting pipe 19, the gas rarely passes through this space, so no problem occurs and any cooling capacity is secured by the pipe 24. . In the catalyst discharge step, in the conventional reaction vessel shown in FIG. 1, a large amount of catalyst is connected to the gas outlet even if the attachment position of the gas outlet is changed and the catalyst discharge opening is disposed at the bottom when the catalyst storage network 4 is brought out. It is very difficult to prevent intrusion into large diameter gas discharge tubes. Therefore, it is necessary to discharge this large diameter gas discharge tube and recover the catalyst from the tube. In contrast, in the reaction vessel according to the present invention such troublesome work is not necessary and the catalyst can be discharged directly from the reaction vessel through the catalyst discharge opening 26.

본 발명의 실시예의 특정한 특징이 지금부터 상세히 서술될 것이다. 본 발명의 제 1의 특정한 특징은 촉매층을 통과하는 가스의 통과 방향에 있다. 본 발명에서는, 전술한 바와 같이 가스가 주변부로 부터 중앙을 향해 실질적으로 수평 방향으로 촉매층을 통과하는 실시예 뿐만 아니라 가스가 촉매층을 역방향으로, 즉 중앙으로 부터 주변부를 향해 실질적으로 수평 방향으로 통과하는 실시예도 채택될 수 있다. 전자의 실시예 또는 후자의 실시예가 채택되는지는 주 및 측반응, 압력 및 온도상의 이주 및 측반응의 제품의 화학 평형 최종 농도의 의존도, 유속의 영향의 정도, 주 및 측만응을 증진시키기 위한 촉매 활성상의 가스의 조성과 온도 및 촉매층의 각부에서 발생되고 제거되는 열량같은 종류의 각종 요소에 따라 결정된다. 전술한 냉각관의 특수한 배열을 채택함으로써, 촉매층의 출구에서 제품의 원하는 농도를 얻기 위해 필요한 촉매량을 최소화하는 가스 전진 방향을 따른 촉매층 내 최적온도 분포는 이 요소들에 의존하여 결정될 수 있다. 다시 말하면, 본 발명에 따라 반응 용기의 크기를 감소시킬 수 있다. 예를 들면, 가스 체적이 반응의 진행에 따라 감소되거나 촉매 활성이 촉매층을 통과하는 가스가 증가함에 따라 격렬히 감소될때, 공지의 기술과 같이 반응 비율은 반응의 진행에 따라 감소된다. 이 사실을 고려하면, 제 1도에 도시한 종래의 반응 용기어서 동일한 촉매를 사용함으로써 원료 가스로 부터 동일한 전환 제품이 얻어지는 경우에, 가스의 통과속도는 제품의 농도가 아주 낮은 촉매층의 도입부에서 높으므로 촉매활성은 유효하게 활용될 수 없으며, 가스의 통과속도가 촉매층의 방출부에서 낮지만, 반응 제품의 형성된 양이 증가하기 때문에 반응 비율을 증가시킬 수 없으므로 이 부분에 충전된 촉매량을 증가시킬 필요가 있다. 그리고, 제 1도에 도시한 종래의 구조에서, 비교적 다량의 열이 발생되는 도입부에서, 가스량당의 냉각열 전달면적이 반응열량이 적은 방출부의 냉각 열전달 면적보다 적으므로, 도입부에 대한 최적 열전달 면적이 채택되면, 방출부의 열전달 면적은 과도해지며, 따라서 촉매량 또는 열전달 면적의 손실이 유발된다.Specific features of embodiments of the present invention will now be described in detail. A first particular feature of the invention is in the direction of passage of the gas through the catalyst bed. In the present invention, as described above, the gas passes through the catalyst bed substantially horizontally from the periphery toward the center, as well as the gas passing substantially through the catalyst bed in the reverse direction, ie from the center toward the periphery, substantially horizontally. Embodiments may also be employed. Whether the former or latter examples are employed, dependence of the chemical equilibrium final concentration of the product on the main and side reactions, the migration and side reactions on pressure and temperature, the degree of influence of the flow rate, the catalyst to enhance the main and side reactions The composition and temperature of the gas in the active phase and the amount of heat generated and removed in each part of the catalyst bed are determined by various factors such as the kind. By adopting the special arrangement of the cooling tubes described above, the optimum temperature distribution in the catalyst bed along the gas advancing direction which minimizes the amount of catalyst required to achieve the desired concentration of product at the outlet of the catalyst bed can be determined depending on these factors. In other words, the size of the reaction vessel can be reduced according to the present invention. For example, when the gas volume is reduced as the reaction proceeds or the catalyst activity is drastically reduced as the gas passing through the catalyst bed increases, the reaction rate decreases as the reaction proceeds. In view of this fact, when the same conversion product is obtained from the source gas by using the same catalyst in the conventional reaction vessel shown in FIG. 1, the gas passage rate is high at the inlet of the catalyst layer where the product concentration is very low. Therefore, the catalytic activity cannot be effectively utilized, and although the passage rate of gas is low at the discharge portion of the catalyst layer, it is not necessary to increase the amount of catalyst charged in this portion because the reaction rate cannot be increased because the amount of reaction product formed increases. There is. In the conventional structure shown in FIG. 1, in the introduction portion where a relatively large amount of heat is generated, the cooling heat transfer area per gas amount is smaller than the cooling heat transfer area of the discharge portion with a small amount of reaction heat, so that the optimum heat transfer area for the introduction portion is If adopted, the heat transfer area of the discharge becomes excessive, thus causing a loss of catalyst amount or heat transfer area.

대조적으로, 가스가 주변부로 부터 중앙을 향해 촉매층을 통과하는 실시예가 본 발명에 따른 반응 용기에 대해 채택되면, 촉매층을 통과하는 최초의 단계에서, 촉매활성은 낮은 가스속도로 가장 효율적으로 발휘되며, 반응은 제 1도에 도시한 종래의 반응용기에 보다 적은 량의 촉매로 증진되며 가스의 단위량당 충분히 큰 열전달 면적이 반응에 의해 발생된 열의 제거에 대해 확보된다. 그리고, 촉매량과 열전달 면적이 반응진행에 따라 발생된 반응열과 가스 용적의 감소에 따라 감소하도록 반응용기가 정리되므로, 촉매층의 각 위치에서 최적 냉각 열전달 면적이 정리될 수 있다. 즉, 촉매층 내 온도분포는 선택적으로 세트될 수 있다. 특히, 전체로서 전환 제품의 임의의 양을 얻기 위해 필요한 열전달 면적과 촉매량을 최소화하는 온도분포는 화학 반응의 종류와 촉매 특성에 따라 실현될 수 있으며, 그것은 앞에서 지적한 바와 같이 반응 용기의 설계와 밀접하게 관계가 있다. 그리고 반응 용기의 크기는 감소될 수 있다. 온도 변화에 따른 전환 제품의 화학 평형 농도의 변화가 적을때, 반응 진행에 따른 가스 용적의 감소는 적거나 또는 가스의 통과속도의 변화에 따른 촉매 활성의 변화는 적고, 가스가 중앙으로 부터 주변부로 통과되는 다른 실시예가 채택된다. 이 실시예에서, 중앙부에 공급된 가스의 온도는 촉매 활성의 관점으로 부터 허용할 수 있는 한 낮은 레벨로 유지되며, 냉각관은 촉매층의 가스입구에 근접한 부분에 배치되지 않지만, 냉각관은 이 촉매위치에서 가스 온도가 더욱 증가되지 않도록 가스 온도가 반응열에 의해 촉매에 대해 허용할 수 있는 상부 레벨까지 상승되는 위치의 다음의 위치에 배치된다. 이 배치에 의하여, 촉매층을 통과하는 가스의 속도는 전환 제품의 농도가 증가하는 반응의 최종 단계에서 감소되며, 결과적으로 반응은 단시간에 완료하며 촉매량과 열전달 면적은 감소될 수 있다.In contrast, if an embodiment in which gas passes through the catalyst bed from the periphery towards the center is adopted for the reaction vessel according to the invention, in the first stage of passing through the catalyst bed, catalytic activity is most effectively exerted at low gas velocities, The reaction is enhanced with a smaller amount of catalyst in the conventional reaction vessel shown in FIG. 1 and a sufficiently large heat transfer area per unit amount of gas is ensured for the removal of heat generated by the reaction. Further, since the reaction vessel is arranged so that the amount of catalyst and the heat transfer area decrease as the reaction heat and gas volume generated as the reaction proceeds, the optimum cooling heat transfer area can be arranged at each position of the catalyst bed. That is, the temperature distribution in the catalyst layer can be selectively set. In particular, a temperature distribution that minimizes the amount of heat transfer and the amount of catalyst required to obtain any amount of conversion product as a whole can be realized depending on the type of chemical reaction and the catalyst properties, which, as pointed out above, are closely related to the design of the reaction vessel. There is a relationship. And the size of the reaction vessel can be reduced. When the chemical equilibrium concentration of the conversion product with the change in temperature is small, the decrease in gas volume as the reaction proceeds or the change in catalyst activity due to the change in gas passage rate is small, and the gas is moved from the center to the periphery. Other embodiments to be passed are adopted. In this embodiment, the temperature of the gas supplied to the center portion is kept at a low level as permissible from the viewpoint of the catalytic activity, and the cooling tube is not disposed near the gas inlet of the catalyst bed, but the cooling tube is the catalyst The gas temperature is placed at a position following the position where the gas temperature is raised to an acceptable upper level for the catalyst by the heat of reaction so that the gas temperature is not further increased at the position. By this arrangement, the rate of gas passing through the catalyst bed is reduced in the final stage of the reaction where the concentration of the conversion product is increased, as a result the reaction is completed in a short time and the amount of catalyst and heat transfer area can be reduced.

본 발명의 제 2의 특정한 특징은 냉각관의 배치에 있다. 앞에서 지적한 바와 같이, 본 발명에서, 냉각관은 최적 온도분포가 촉매층 내 반경 방향을 따라 얻어질 수 있도록 사용된 촉매의 특성과 전환 반응의 종류에 따라 배치된다. 가스가 반경 방향으로 유동되는 이 반응 용기에서 각 반경 방향의 가스의 유동량은 동등한 것이 바람직하다. 촉매층 내 냉각관의 존재는 가스 유동에 영향을 미친다. 따라서, 모든 반경 방향의 가스의 유동량을 균일화하기 위해, 냉각관이 동심적으로 배치되는 것이 가장 바람직하다. 그 위에 냉각관이 배치되는 동심원의 적당한 수효는 반응에 의해 발생된 열량과 반응 용기의 크기에 따라 형성된다. 촉매층의 주변과 최외부의 동심원 사이의 거리, 2개의 인접 동심원 사이의 거리 및 최내부의 동심원과 촉매층의 내측 원주 사이의 거리는 촉매층 내에 최적 온도 분포가 발생될 수 있도록 전환 반응의 종류, 사용된 촉매의 특성 및 가스의 유동 방향같은 설계 요소에 따라 결정되어야하며 동등한 거리가 본 발명에서 항상 채택되는 것은 아니다. 본 발명의 효과를 높이기 위해, 반응열을 제거하기 위해 상이한 직경의 냉각관을 채택함으로써 동심원의 위치에 따라 열 전달 면적의 배열 밀도를 조정하는 것이 중요하다.A second particular feature of the invention lies in the arrangement of the cooling tubes. As pointed out above, in the present invention, the cooling tubes are arranged according to the type of conversion reaction and the characteristics of the catalyst used so that the optimum temperature distribution can be obtained along the radial direction in the catalyst bed. In this reaction vessel in which the gas flows in the radial direction, the flow amount of the gas in each radial direction is preferably equal. The presence of cooling tubes in the catalyst bed affects the gas flow. Therefore, in order to equalize the flow amount of all the radial gases, it is most preferable that the cooling tubes are arranged concentrically. The appropriate number of concentric circles on which the cooling tubes are arranged is formed depending on the amount of heat generated by the reaction and the size of the reaction vessel. The distance between the periphery of the catalyst bed and the outermost concentric circles, the distance between two adjacent concentric circles, and the distance between the innermost concentric circle and the inner circumference of the catalyst bed are the type of conversion reaction, so that the optimum temperature distribution can be generated in the catalyst bed It should be determined according to design factors such as the characteristics of the gas and the flow direction of the gas and the equivalent distance is not always adopted in the present invention. In order to enhance the effect of the present invention, it is important to adjust the arrangement density of the heat transfer area according to the position of the concentric circles by adopting cooling tubes of different diameters to remove the heat of reaction.

본 발명에서, 냉각 매체의 유동량은 1개 동심원 상에 배치된 냉각관 사이에서 동등하여야 한다. 이러한 관점에서, 냉각관이 수평으로 또는 경사지게 배치되는 것은 바람직하지 않고 수직으로 배치되는 것이 바람직하다.In the present invention, the flow amount of the cooling medium should be equal between the cooling tubes arranged on one concentric circle. In this respect, it is not preferable that the cooling tubes are arranged horizontally or inclined, but it is preferable that they are arranged vertically.

본 발명의 제 3의 특정한 특징은 냉각 매체 사용 방식에 있다. 냉각 매체로서, 본 발명에서는 임의의 가스, 액체 및 가스-액체 혼합물이 사용될 수 있다. 가스가 사용될 때, 감열은 활용된다. 액체가 사용될 때, 1개 성분 이상을 보유하는 액체의 온도가 반응열을 흡수하기 위해 액체 상태를 유지하는 동안 상승되는 감염 활용 방법과 반응열을 흡수함으로써 액체가 증발되는 잠열 활용 방법이 채택될 수 있다. 가스-액체혼합물이 사용될 때는, 액체의 감열과 액체의 증발 잠열을 활용하는 전술한 2개 방법이 사용될 수 있다. 그리고, 이 경우, 2개의 방식, 즉 액체의 성분이 가스(중기)의 성분의 응축으로 용해 가능한 방식과 액체가 증기의 응축 내에 용해 가능하지 않는 방식이 고려된다. 예를들어, 제 1의 방식은 탄화수소 액체와 탄화수소 가스(중기) 또는 물 또는 수증기의 결합에 적용될 수 있으며, 제 2의 방식은 수증기와 탄화수소 액체의 결합에 적용될 수 있다. 감열을 사용하는 방법이 채택 될 때, 출구에서의 냉각 매체의 온도는 임의의 가스, 액체 및 가스-액체 혼합물이 사용 되드라도 입구에서 냉각 매체의 온도보다 높으며 촉매층의 상부 및 하부 사이에 임의의 온도 차이가 유발된다. 그리고, 감열을 활용하는 방법에서는 잠열을 활용하는 방법에서 보다 많은 양의 냉각 매체를 사용한다. 따라서, 감열을 활용하는 방법은 촉매층의 상부 및 하부에서 임의의 온도 차이가 관찰 되더라고 특정한 불이익이 발생되지 않거나 또는 반응 열량이 비교적 적은 때만에 채택된다. 따라서, 본 발명에서는 발응열을 흡수하기 위하여 증발 잠열을 활용하는 방법을 채택하는 것이 바람직하며, 상기 방법은 앞에서 지적한 것과 같이 액체와 증기가 서로 용해될 수 있는 방식과 액체와 증기가 서로 용해되지 않는 방식으로 분할된다. 이 방식은 이후 상세히 설명될 것이다.A third particular feature of the invention lies in the manner in which the cooling medium is used. As the cooling medium, any gas, liquid and gas-liquid mixture can be used in the present invention. When gas is used, thermal reduction is utilized. When a liquid is used, an infection utilization method in which the temperature of the liquid having one or more components is raised while maintaining the liquid state to absorb the reaction heat and a latent heat utilization method in which the liquid is evaporated by absorbing the reaction heat can be adopted. When a gas-liquid mixture is used, the two methods described above utilizing the heat loss of the liquid and the latent heat of evaporation of the liquid can be used. In this case, two ways, that is, a way in which the components of the liquid are soluble by condensation of the components of the gas (medium) and a way in which the liquid is not soluble in the condensation of steam, are considered. For example, the first mode may be applied to the combination of hydrocarbon liquid and hydrocarbon gas (medium) or water or water vapor, and the second method may be applied to the combination of water vapor and hydrocarbon liquid. When a method using direct heat is adopted, the temperature of the cooling medium at the outlet is higher than the temperature of the cooling medium at the inlet and any temperature between the top and bottom of the catalyst bed, even if any gas, liquid and gas-liquid mixtures are used. The difference is caused. In addition, the method of utilizing thermal uses a larger amount of cooling medium in the method of utilizing latent heat. Therefore, the method utilizing thermal reduction is adopted only when no specific disadvantage occurs or any heat of reaction is relatively small even if any temperature difference is observed at the top and bottom of the catalyst bed. Therefore, in the present invention, it is preferable to adopt a method of utilizing latent heat of evaporation in order to absorb heat of coagulation. Divided in the way. This approach will be described in detail later.

전술한 바와 같이, 냉각 매체를 사용하는 방식에는 각종 방법이 고려된다. 그러나, 어떤 경우에도 앞에서 지적한것 같이 필요 열 전달 면적을 감소시켜야 하며, 이것을 위해서는 냉각관 내부의 냉각 매체의 점성이 낮아야 하는 것이 중요하다. 특히, 본 발명의 목적을 달성하기 위하여서는 냉각 매체의 점성이 1포아즈 보다 낮지 않으면 안된다. 냉각 매체의 감열이 활용될 때는, 냉각 매체가 하향 스트리임의 형태로 냉각관을 통해 유동할 수 있다. 그러나 각 냉각관을 통해 냉각 매체를 균일하게 통과시키기 위해서는 감열을 활용하는 방법 또는 잠열을 활용하는 방법으로 냉각 매체가 상향 스트리임의 형태로 유동하게 하는 것이 바람직하다.As mentioned above, various methods are contemplated in the manner of using the cooling medium. In any case, however, it is important to reduce the required heat transfer area, as noted above, for which the viscosity of the cooling medium inside the cooling tube must be low. In particular, in order to achieve the object of the present invention, the viscosity of the cooling medium must be lower than 1 poise. When the heat of the cooling medium is utilized, the cooling medium can flow through the cooling conduit in the form of a downward stream. However, in order to uniformly pass the cooling medium through each cooling tube, it is preferable to allow the cooling medium to flow in the form of an upstream stream by using a thermal reduction method or using a latent heat.

본 발명의 제 4의 특정한 특징은 촉매의 지지 방식이다. 전술한 바와 같이 본 발명의 반응 용기에서 최외부의 주변부와 중앙부에는 촉매가 존재하지 양으며, 이 2개 부분 사이에는 가스가 통과할 수 있는 공간이 존재하여야 한다. 따라서, 촉매가 제 2도에 도시한 촉매 피이드 개구부(25)로 부터 충전될 때, 촉매 입자가 이 2개 공간 내로 침입되지 않도록 촉매 리시이버가 배치되어야 한다. 각 주변부와 중앙부에 대하여 1개 촉매 리시이버가 배치되어야 한다. 그러나, 주변부에 촉매 리시이버를 배치하는 방식은 중앙부에 촉매 리시이버를 배치하는 방식과는 약간 상이하다. 주변부에 촉매 리시이버를 배치하기 위한 하기의 3개 방식이 채택되기도 한다.A fourth particular feature of the invention is the way of supporting the catalyst. As described above, in the reaction vessel of the present invention, the catalyst is not present at the outermost periphery and the central portion, and there must be a space for gas to pass between the two portions. Therefore, when the catalyst is filled from the catalyst feed opening 25 shown in FIG. 2, the catalyst receiver must be arranged so that the catalyst particles do not penetrate into these two spaces. One catalytic receiver should be arranged for each peripheral and central part. However, the method of arranging the catalytic receiver in the periphery is slightly different from the method of arranging the catalytic receiver in the center. The following three methods for arranging the catalytic receiver in the periphery may be adopted.

제 1방법에 따라, 제 3도와 같이 가스의 필요량이 통과할 수 있도록 그 수효와 개구 면적이 배열된 관통하는 구멍(4-4)를 갖는 원통형판(4-2)는 적당한 수효의 지지판(27)에 의해 압력 셸의 내면으로 부터 임의의 거리고 압력 셀(1)의 내측 원주부에 제거 가능하게 부착된다.According to the first method, the cylindrical plate 4-2 having the through holes 4-4 in which the number and the opening area are arranged so that the required amount of gas can pass as shown in FIG. Is detachably attached to the inner circumference of the pressure cell 1 at any distance from the inner surface of the pressure shell.

이 지지판은 압력 셸(1)의 내측 원주면을 따라 배치되며 가스의 통과를 허용하는데 필요한 거리만큼 서로 이간되어 있다. 적당한 메시 번호를 갖는 1개 이상의 망(4-3)이 다공판(4-2)의 내측 원주면 또는 외주면에 부착되어, 촉매 리시이버가 압력 셀의 내측 원주상에 만들어진다. 원통형 다공판(4-2)의 저부는 압력 셀(1)의 저부 헤드에 달하여 다공판(4-2)의 상부는 냉각 매체를 위한 제 1수집관(19)의 정부단부 넘어로 약간 신장된다. 가스의 지름길 통과를 방지하기 위해, 관통구멍(4-4) 또는 망(4-3)은 다공판(4-2)의 상부 또는 하부의 임의의 구역 내에 위치하지 않는 것이 바람직하다. 이 방법에서, 촉매 리시이버의 구조는 아주 용이하게 촉매 리시이버는 편리하게 사용된다.These support plates are arranged along the inner circumferential surface of the pressure shell 1 and spaced apart from each other by a distance necessary to allow the passage of gas. One or more webs 4-3 with appropriate mesh numbers are attached to the inner circumferential surface or the outer circumferential surface of the perforated plate 4-2 so that a catalytic receiver is made on the inner circumference of the pressure cell. The bottom of the cylindrical porous plate 4-2 reaches the bottom head of the pressure cell 1 so that the top of the porous plate 4-2 extends slightly beyond the top end of the first collecting pipe 19 for the cooling medium. . In order to prevent the short passage of gas, the through hole 4-4 or the web 4-3 is preferably not located in any area above or below the porous plate 4-2. In this method, the structure of the catalytic receiver is very easy, and the catalytic receiver is conveniently used.

제 2 방법에 따라 제 4도와 같이 촉매 리시이버는 제 1방법과 실질적으로 동일한 방식으로 그 주변 또는 내측 원주를 따라 최외부 동심원 상에 배치된 그루우프의 냉각관(15-1)에 고정되게 배치된다.According to the second method, the catalyst receiver is fixedly arranged in the cooling tube 15-1 of the groove which is disposed on the outermost concentric circle along its periphery or inner circumference in substantially the same manner as in the first method according to the second method. .

제 3방법에 따라, 제 5도와 같이 필요량의 가스가 통과할 수 있도록 그 개구 면적과 수효가 정리된 관통구멍(4-4)를 갖는 다공판(4-2)는 중앙원, 주변원 또는 각 2개의 인접 냉각관을 연결하기 위해 최내측 동심원상에 위치하는 그루우프의 냉각관(15-1)의 내측 원주를 따라 배치되면 망(4-3)은 제 1또는 제 2방법과 동일한 방식으로 다공판(4-2)의 내측 또는 외측상에 배치된다.According to the third method, the perforated plate 4-2 having the through-hole 4-4 in which the opening area and the number are arranged so that the required amount of gas can pass through as shown in FIG. If the network 4-3 is arranged along the inner circumference of the grooved cooling conduit 15-1 located on the innermost concentric circle to connect two adjacent cooling conduits, the mesh 4-3 is operated in the same manner as the first or second method. It is arrange | positioned on the inner side or outer side of the porous plate 4-2.

이 3개 방법의 각각에서, 제 3도, 제 4도 및 제 5도에 도시한 다공판(4-2)와 망(4-3)의 상대적 부착위치는 역전되기도 한다. 제 2 및 제 3방법에 따라, 촉매 리시이버의 제조를 위한 공정이 촉진된다.In each of these three methods, the relative attachment positions of the porous plate 4-2 and the network 4-3 shown in FIGS. 3, 4 and 5 may be reversed. According to the second and third methods, the process for the production of the catalyst receiver is facilitated.

중앙부에 배치될 촉매 리시이버가 지금부터 서술될 것이다. 제 3도에 도시한 중앙부에 촉매 리시어버를 배치하기 위한 방법은 주변부에 촉매 리시이버를 배치하기 위한 제 1방법과 상응한다. 이 방법에 따라서, 적당한 메시번호를 갖는 적당한 수효의 망(4-3)는 적당한 개구 면적을 갖는 적당한 수효의 구멍(4-4)과 그 상부에 부착된 격벽판(21)을 갖는 원통형 다공판(4-2)의 주변 또는 내측 원주부에 고정되며, 그 조립체는 가스 방출 노즐(8)이 압력셀(1)의 내부로 돌출된 부분에 부착되거나 또는 이 부분에 용접등에 의해 고정된다. 이 방법을 촉매 리시이버의 사용과 제조에 의해 유리하다. 그리고 주변부 내에 촉매 리시이버를 배치하기 위한 제 2 및 제 3방법에 상응하는 방법이 실용적으로 채택되기도 한다. 특히, 제 6도와 같이 그 개구 면적과 수효가 필요량의 가스가 통과할수록 배치된 관통 구멍(4-4)를 갖는 원통형 다공판(4-2)는 최내측 동심원상에 배치된 그루우프의 냉각관(15-2)의 주변 또는 내측 원주를 따라 배치되며, 망(4-3)은 다공판(4-2)의 내측 또는 외측상에 인접되게 배치되어 중앙부를 위한 촉매 리시이버가 만들어 진다. 그리고, 최내측 동심원상에 위치하는 그루우푸의 냉각관(15-2)가 제 5도에 도시한 주변부에 대한 촉매 리시이버에서와 같은 식으로 개구 면적을 갖는 적당한 수효의 관통 구멍(4-4)를 갖는 밴드형판(4-2)에 의해 서로 연결되는 방법이 채택되기도 하며, 망(4-3)은 관(15-2)의 그루우프의 주변 또는 내측원주를 따라 고정되어 중앙부를 위한 촉매 리시이버가 만들어진다. 중앙부를 위한 이 촉매 리시이버의 각각에는 제 7도에 도시한 것같은 릿(21)이 중앙부를 위한 촉매 리시이버의 상부에 부착되어야 한다. 관통 구멍(4-4)와 중앙부를 위한 촉매 리시이버의 저부 및 상부 단부의 1개 이상의 망(4-3)의 제 1 및 제 2수집관(19) 및 (18)에 대한 위치 관계는 주변부를 위한 촉매 리시이버에서와 실질적으로 동일하다.A catalytic receiver to be placed in the center will now be described. The method for arranging the catalytic receiver in the central part shown in FIG. 3 corresponds to the first method for arranging the catalytic receiver in the periphery. According to this method, a suitable number of nets 4-3 having a suitable mesh number are cylindrical porous plates having a suitable number of holes 4-4 having a suitable opening area and a partition plate 21 attached thereon. It is fixed to the circumferential or inner circumferential portion of (4-2), and the assembly is attached to a portion where the gas discharge nozzle 8 protrudes into the pressure cell 1 or is fixed to this portion by welding or the like. This method is advantageous by the use and manufacture of catalytic receivers. And a method corresponding to the second and third methods for disposing a catalyst receiver in the periphery may be practically adopted. In particular, the cylindrical porous plate 4-2 having the through-hole 4-4 arranged as the opening area and the required number of gases passes as shown in FIG. 6 has a grooved cooling tube arranged on the innermost concentric circle. It is disposed along the periphery or the inner circumference of (15-2), and the net 4-3 is disposed adjacent to the inner or outer side of the porous plate 4-2, so that a catalytic receiver for the center portion is made. Then, the Grufu cooling tube 15-2 located on the innermost concentric circle has an appropriate number of through holes 4-4 having an opening area in the same manner as in the catalytic receiver for the periphery shown in FIG. A method of connecting to each other by a band-shaped plate 4-2 having a) may be adopted, and the network 4-3 is fixed along the periphery or inner circumference of the groove of the tube 15-2 to form a catalyst for the central portion. The receiver is created. On each of these catalyst receivers for the center portion, a litt 21 as shown in FIG. 7 must be attached to the top of the catalyst receiver for the center portion. The positional relationship with respect to the first and second collection tubes 19 and 18 of the at least one web 4-3 of the bottom and top ends of the catalytic receiver for the through hole 4-4 and the central portion is determined by the peripheral portion. It is substantially the same as in the catalytic receiver for.

전술한 촉매 리시이버의 배치에 의해 얻는 제 1 잇점은 제조를 위한 공정이 용이하게 되며, 제 2 잇점은 최내측 또는 최외측 동심원상에 위치하는 각 2개의 인점관(15-1) 또는 (15-2)사이의 거리, 판(4-2)상에 형성된 관통 구멍의 개구면적 및 이 관통 구멍의 분포가 선택적으로 변경 및 조정될 수 있어 단지 1개 벽면의 배치에 의해 통과 가스량이 일본 특허공보 제5925/66호에 기재된 것 같이 가스입구 또는 출구측 상에 촉매측을 한정하는 2개의 벽면을 사용하지 않고 각 촉매층의 높이와 반경 방향에 대해 균일하게 될 수 있게 한다. 전술한 촉매 충전 방법이 채택될 때, 사용된 촉매의 성질에 따라서, 촉매 입자가 촉매층을 통해 균일한 밀도로 충전되지 않는 수가 종종 발생한다. 이런 경우, 전술한 가스의 유동량을 제어하는 기능은 중앙 및 주변부를 위한 촉매 리시이버의 각 원통형 다공판과 가스의 유동량을 제어하기 위한 다공 실린더 또는 각 2개의 인접관 사이가 적은 거리로 동심원 내 배열된 냉각관이 촉매층의 주변과 내측 원주 사이의 1개 또는 2개 중간부분에 배치되게 한다. 가스의 유동량을 제어하기 위한 이 다공 실린더상에 형성된 구멍의 형상은 특히 중요하지는 않지만 제조의 용이성의 관점으로 부터 원형 구멍이 바람직하다.The first advantage obtained by the above-described arrangement of the catalytic receiver facilitates the process for manufacturing, and the second advantage is each of two phosphorus tubes 15-1 or 15 located on the innermost or outermost concentric circles. The distance between -2), the opening area of the through hole formed on the plate 4-2, and the distribution of the through hole can be selectively changed and adjusted so that the amount of gas passing through the arrangement of only one wall surface is It is possible to be uniform with respect to the height and radial direction of each catalyst layer without using two wall surfaces defining the catalyst side on the gas inlet or outlet side as described in 5925/66. When the above-described catalyst filling method is adopted, depending on the nature of the catalyst used, a number often occurs in which the catalyst particles are not charged with uniform density through the catalyst bed. In this case, the function of controlling the flow rate of the above-mentioned gas is arranged in concentric circles with a small distance between each cylindrical perforated plate of the catalytic receiver for the center and the periphery and the perforated cylinder for controlling the flow rate of the gas or each two adjacent tubes. Cooling tubes are arranged in one or two middle portions between the periphery of the catalyst bed and the inner circumference. The shape of the hole formed on this porous cylinder for controlling the flow amount of gas is not particularly important, but a circular hole is preferable from the viewpoint of ease of manufacture.

본 발명의 제 5의 특정한 특징은 분배 및 수집관의 배열에 있다. 어떤 경우에는 냉각관(15)의 총 수효는 적지만, 많은 경우에 다수의 냉각관(15)이 사용된다. 냉각관(15)의 총 수효가 적은 경우에, 전체 냉각관을 제 2도에 도시한 제 1분배관(17)에 연결할 수 있다. 따라서, 제 2분배관(18)은 이 경우에 배치될 필요가 없다. 그러나, 다수의 냉각관(15)가 배치되며 전체 냉각관을 제 1분배관(17)에 접촉할 수 없을때, 제 2분배관(18)이 배치되며 일부 또는 전체 냉각관(15)는 이 제 2분배관(18)이 연결되며 제 2분배관(18)은 연결관(23)을 통해 제 1분배관(17)에 연결된다. 대단히 많은 냉각관(15)가 사용될때, 전술한 바와 같은 식으로 제 3 및 제 4분배관을 배치함으로써, 본 발을 대형 반응 용기에 적용할 수 있다. 제 2도에 도시한 실시예에 제 2분배관이 배치되었다. 물론, 본 발명은 제 2도에 도시한 이 실시예에 국한되지는 않는다. 이 분배관이 배치될때, 각 그루우프의 분배관이 그들을 냉각관(15)에 연결관(23)에 연결하기 위해 충분한 간격으로 동심원상에 배열되는 것이 제조가 용이하고, 반응 용기가 편리하게 사용되므로 바람직하다. 그리고, 냉각 매체를 다수의 냉각관(15) 내에 균일하게 분배하기 위하여, 냉각 매체를 제 1 분 배관에 도입하기 위한 2개 이상의 입구관(9), 제 1분배관(17)을 제 2분배관에 연결하기 위한 2개 이상의 연결판(23) 및 제 2 분배관을 제 3 분배관에 연결하기 위한 2개 이상의 연결관은 중앙측에 대해 대칭적인 위치로 배치되어야 한다.A fifth particular feature of the invention lies in the arrangement of the dispensing and collecting tube. In some cases, the total number of cooling tubes 15 is small, but in many cases multiple cooling tubes 15 are used. When the total number of cooling tubes 15 is small, the entire cooling tube can be connected to the first distribution pipe 17 shown in FIG. Thus, the second distribution pipe 18 does not need to be disposed in this case. However, when a plurality of cooling tubes 15 are arranged and the entire cooling tube cannot be contacted with the first distribution pipe 17, the second distribution pipe 18 is disposed and some or all of the cooling pipes 15 are separated. The second distribution pipe 18 is connected and the second distribution pipe 18 is connected to the first distribution pipe 17 through the connection pipe 23. When too many cooling tubes 15 are used, the foot can be applied to large reaction vessels by arranging the third and fourth distribution lines in the manner described above. In the embodiment shown in FIG. 2, a second distribution pipe is arranged. Of course, the present invention is not limited to this embodiment shown in FIG. When this distribution tube is arranged, it is easy to manufacture, and the distribution vessel of each grooved is arranged concentrically at sufficient intervals to connect them to the cooling tube 15 and the connecting tube 23, and the reaction vessel is conveniently used. It is preferable as it is. In order to uniformly distribute the cooling medium in the plurality of cooling pipes 15, the two or more inlet pipes 9 and the first distribution pipe 17 for introducing the cooling medium into the first minute pipe are divided into two parts. At least two connecting plates 23 for connecting to the pipe and at least two connecting pipes for connecting the second distribution pipe to the third distribution pipe should be arranged in a symmetrical position with respect to the center side.

수집관(19)는 분배관에 대하여 전술한 것과 동일한 식으로 배열된다. 냉각관의 수효가 비교적 적을때, 모든 냉각관은 1개 수집관에 연결될 수 있다. 그러나, 다수의 냉각관이 배치될 때는, 제 1, 2 및 3 수집관을 동심원상에 배치하며 1개 이상의 연결관(24)를 이 수집관을 연결하기 위해 배치할 필요가 있다. 제조 또는 사용의 용이성의 관점으로 부터, 수집관의 수효가 각 그루우프 내에서 점차 감소되는 것이 바람직하다. 그러나, 제 2도의 실시예에서, 냉각 매체를 모든 냉각관에 균등하게 분포하기 위해, 최종 수집관이 배치되며, 이 최종 수집관(20)의 키기 및 형상은 최종 수집관(20) 내에 적당한 유속이 유지되도록 결정되는 것이 통상 바람직하다. 반응 용기가 대단히 크고 반융 열량이 비교적 적을 때, 냉각 매체의 증발작용을 활용하는 전술한 방법이 사용되며 증기로 부터 액체를 분리하는 기능이 최종 수집관에 주어지는 구조가 즐겨 채택되고, 제 2도에 파단선으로 표시된 분리된 액체를 강화시키기 위한 관(28)이 중앙부 내 가스공간에 배치된다. 관(28)은 반응 용기내 냉각 매체의 자연 순환을 위해 1개 이상의 연결관(29)를 통해 제 1분배관(17)에 연결된다. 단지 냉각 매체의 증기가 냉각매체 출구(10)으로 부터 발출되며 출구(10)으로 부터 발출된 증기량에 상응하는 양의 냉각 매체가 냉각매체 입구(9)로 부터 공급된다. 이 실시예에서, 증기-액체 분리기가 반응 용기 외부에 배치된 실시예와 비교하여 구조는 단순화될 수 있고 운전은 편리하게 수행될 수 있으며 증기의 분리후 남은 액체는 재순환되며 중력에 의해 자연적으로 또는 펌프를 사용하여 강제적으로 액체 강하관을 통해 냉각 매체입구(9)에 복귀한다. 압력셀로 부터 절연된 시일된 용기는 전술한 관형부재 대신에 냉각 매제의 분기 또는 수집을 위한 구조로서 사용된다.The collection tube 19 is arranged in the same manner as described above with respect to the distribution tube. When the number of cooling tubes is relatively small, all the cooling tubes can be connected to one collecting tube. However, when a plurality of cooling tubes are arranged, it is necessary to arrange the first, second and third collecting tubes concentrically and to arrange one or more connecting tubes 24 to connect the collecting tubes. From the standpoint of ease of manufacture or use, it is desirable that the number of collection tubes is gradually reduced within each groove. However, in the embodiment of FIG. 2, in order to distribute the cooling medium evenly to all the cooling tubes, a final collecting tube is disposed, and the height and shape of the final collecting tube 20 is a proper flow rate in the final collecting tube 20. It is usually desirable to determine that this is to be maintained. When the reaction vessel is very large and the heat of semi-melting is relatively low, the above-described method of utilizing the evaporation of the cooling medium is used, and the structure is preferably adopted in which the function of separating the liquid from the vapor is given to the final collecting tube. A tube 28 for strengthening the separated liquid, indicated by the broken line, is arranged in the gas space in the center. The tube 28 is connected to the first distribution line 17 through one or more connecting tubes 29 for natural circulation of the cooling medium in the reaction vessel. Only the vapor of the cooling medium is withdrawn from the cooling medium outlet 10 and an amount of cooling medium corresponding to the amount of steam withdrawn from the outlet 10 is supplied from the cooling medium inlet 9. In this embodiment, the structure can be simplified and the operation can be conveniently performed as compared to the embodiment where the vapor-liquid separator is disposed outside the reaction vessel, and the liquid remaining after the separation of the steam is recycled and naturally or by gravity The pump is forcibly returned to the cooling medium inlet 9 through the liquid drop tube. The sealed container insulated from the pressure cell is used as a structure for branching or collecting cooling medium instead of the tubular member described above.

본 발명의 제 6의 특정한 특징은 열팽창 차이에 기인한 열응력을 절제시키기 위한 수단에 있다. 본 발명에 따라 본 반응 용기에서는 전술한 바와 같이, 운전중 촉매층의 온도차이가 종래의 반응 용기에서 보다 상당히 적다. 그러나, 임의의 온도 차이는 불가피하게 관찰된다. 따라서, 예를 들어 분배관(17) 및 (18), 연결관(23), 냉각관(15), 수집관(19) 및 (20) 및 연결관(24) 같은 냉각구조를 구성하는 각 관형부재의 연결부의 온도 차이 때문에 경미한 열응력을 유발된다. 냉각 구조는 관형부재에 의해 구성되므로, 이런 열응력은 각 관에 곡선부를 형성함으로써 분산 및 절재된다. 따라서, 곡선부를 갖는 관에 의해 조립된 냉각 구조가 통상 바람직하다. 압력셀(1)과 냉각구조 사이에 온도 차이가 존재하여도, 이 온도 차이에 의한 열응력의 발생은 제 2도에 도시한 것과 같은 팽창 벨로우즈 또는 글랜드형의 공지의 신축 가스 누설 방지 수단을 냉각매체 입구(9) 및 냉각매체 출구(10) 같은 냉각 구조에 대하여 냉각매체 입구 및 출구관이 압력셀(1)을 관통하는 부분에 적응함으로써 완전하게 방치될 수 있다.A sixth particular feature of the invention lies in the means for relieving thermal stresses due to thermal expansion differences. In the present reaction vessel according to the present invention, as described above, the temperature difference of the catalyst layer during operation is considerably smaller than in the conventional reaction vessel. However, any temperature difference is inevitably observed. Thus, for example, each tubular structure constituting a cooling structure such as the distribution pipes 17 and 18, the connection pipe 23, the cooling pipe 15, the collection pipes 19 and 20, and the connection pipe 24, for example. A slight thermal stress is caused by the temperature difference of the joints of the members. Since the cooling structure is constituted by tubular members, such thermal stress is dispersed and cut by forming curved portions in each tube. Therefore, a cooling structure assembled by a tube having a curved portion is usually preferred. Even if there is a temperature difference between the pressure cell 1 and the cooling structure, the generation of thermal stress due to this temperature difference can be achieved by using a known expansion gas leak prevention means of expansion bellows or gland type as shown in FIG. With respect to cooling structures such as the cooling medium inlet 9 and the cooling medium outlet 10, the cooling medium inlet and outlet tubes can be left completely by adapting to the part passing through the pressure cell 1.

본 발명의 제 7의 특정한 특징은 반응 용기에 도입될 원료 가스의 예열 방식에 있다. 전술한 구조를 갖는 본 발명의 반응 용기가 사용될때, 모든 반응열을 냉각 매체내에 흡수될 수 있으며, 촉매층으로 부터 떠나는 반응 유출가스의 온도는 전술한 온도 분포가 발생하는 촉매층의 출구 온도에 상응하여 이 온도는 촉매층의 입구에서의 원료 가스의 온도보다 약간 높다. 따라서, 촉매층에 도입될 가스는 촉매층으로 부터 떠나는 갓으와 촉매층 내로 도입될 가스 사이의 열교환을 행함으로써 예열될 수 있다. 이 열교환은 반응 용기 외부에 배치된 공지의 열교환기를 사용하여 달성되기도 한다. 그리고, 열교환은 제 8도에 도시한 것같이 반응용기 내부 공간에 열교환기를 배치함으로써 달성될 수 있다. 특히, 제 8도에 도시한 실시예에는 반응 용기의 중앙부의 공간내에 공지의 원통형 다관식 열교환기가 배치되어 있다. 이 열교환기는 주부재로서 다수의 관(30), 관(30)이 고정된 관판(31) 및 열교환기의 셀(32)로 구성된다.A seventh particular feature of the invention lies in the preheating manner of the source gas to be introduced into the reaction vessel. When the reaction vessel of the present invention having the above-described structure is used, all the heat of reaction can be absorbed in the cooling medium, and the temperature of the reaction effluent gas leaving the catalyst layer corresponds to the outlet temperature of the catalyst layer in which the above-described temperature distribution occurs. The temperature is slightly higher than the temperature of the source gas at the inlet of the catalyst bed. Thus, the gas to be introduced into the catalyst bed can be preheated by conducting heat exchange between the lamp leaving the catalyst bed and the gas to be introduced into the catalyst bed. This heat exchange may also be accomplished using a known heat exchanger disposed outside the reaction vessel. And, heat exchange can be achieved by placing a heat exchanger in the reaction vessel internal space as shown in FIG. In particular, in the embodiment shown in FIG. 8, a known cylindrical shell and tube heat exchanger is arranged in the space at the center of the reaction vessel. The heat exchanger is composed of a plurality of tubes 30 as a main member, a tube plate 31 on which the tubes 30 are fixed, and a cell 32 of the heat exchanger.

제 8도에 도시한 실시예에서, 전환하기 위한 출발 가스는 가스 입구(7)로 부터 관(30)의 외면, 관판(31) 및 내측셀(32)에 의해 한정되는 원통형 다관식 열교환기의 셀측상의 공간내로 도입되며, 열교환은 그렇게 도입된 출발가스와 관(30)을 통과하는 촉매층의 출구로 부터 발출된 고온 가스 사이에 행해진다. 이렇게 예열된 가스 분배관(34)를 통과하여 전술한 식으로 촉매층의 입구 공간(13)으로 부터 촉매층 내로 도입된다. 촉매층으로 부터 출구 공간(14)에 방출된 가스는 그 저부 부분으로 부터 관의 내부로 도입되며 이 방출 가스와 방출 가스 온도를 저하시키기 위해 셀측상을 유동하는 출발가스 사이에서 열교환이 행해진다. 그리고, 방출 가스는 반응 용기로 부터 출구공간(33) 및 가스 출구(8)을 통해 방출된다.In the embodiment shown in FIG. 8, the starting gas for switching is from the gas inlet 7 of the cylindrical shell and tube heat exchanger defined by the outer surface of the tube 30, the tube plate 31 and the inner cell 32. It is introduced into the space on the cell side, and the heat exchange is performed between the introduced gas so introduced and the hot gas extracted from the outlet of the catalyst layer passing through the tube 30. Passing through the preheated gas distribution pipe 34, it is introduced into the catalyst bed from the inlet space 13 of the catalyst bed in the manner described above. The gas discharged from the catalyst layer into the outlet space 14 is introduced into the inside of the tube from the bottom portion thereof, and heat exchange is performed between the discharge gas and the starting gas flowing on the cell side to lower the discharge gas temperature. The discharge gas is then discharged from the reaction vessel through the outlet space 33 and the gas outlet 8.

전술한 바와 같이 예열 열교환기가 사용될때, 관판(31)의 외측 및 내측 사이의 압력 차이는 촉매층을 통과할때 유발된 압력 손실에 주로 기인한다. 이 압력 차이는 대단히 적으므로 관판(31)의 배치에 의한 특별한 불이익을 가져오지는 않는다.When the preheat heat exchanger is used as described above, the pressure difference between the outside and the inside of the tube plate 31 is mainly due to the pressure loss caused when passing through the catalyst bed. This pressure difference is so small that it does not bring any special disadvantages due to the arrangement of the tube plates 31.

본 발명에 따라 반응 용기 내로 도입될 원료 가스를 예열하는 방법의 또다른 예는 원료가스가 우선 절연된 예비 반응 위에 도입되며 그 속에 도입된 가스는 어느정도 까지 전환 반응하며 온도가 증가한 후, 이렇게 온도가 증가된 가스는 본 반응의 발명기 내로 도입된다. 원료 가스는 통상 흔적량의 촉매독을 함유한다. 촉매독에 기인한 열화 그 자체는 본 발명에 따른 반응 용기 또는 종래의 반응 용기에서도 방지될 수 없다. 그러나, 원료가스를 소형의 절연된 예비 반응기에 도입하면 예비 반응기의 촉매층상 내 촉매독의 총량을 흡수하여 주 반응 용기로서 작용하는 본 발명에 대른 반응 용기내 촉매수명을 크게 연장시킨다.Another example of the method of preheating the feedstock gas to be introduced into the reaction vessel according to the invention is that the feedstock gas is first introduced over an insulated preliminary reaction and the gas introduced therein is converted to some extent and the temperature is increased and then the temperature is increased. The increased gas is introduced into the present invention of the reaction. The source gas usually contains trace amounts of catalyst poisons. The degradation due to the catalyst poison itself cannot be prevented even in the reaction vessel according to the present invention or in the conventional reaction vessel. However, introduction of source gas into a small insulated pre-reactor absorbs the total amount of catalyst poison in the catalyst bed of the pre-reactor and greatly extends the catalyst life in the reaction vessel according to the present invention serving as the main reaction vessel.

전술한 절연된 예비 반응기의 1차 목적은 촉매독을 제거하며, 적당한 만큼 전환반응 시킴으로써 주 반응 용기 내로 도입되기에 저당한 온도로 원료 가스를 증가시키는데 있다. 따라서, 예비 반응기는 주 반응용기로서 본 발명에 따른 반응 용기와 비교하여 상당히 구조가 소형이며 간단하다.The primary purpose of the insulated preliminary reactor described above is to remove the catalyst poison and increase the feedstock gas to a temperature low enough to be introduced into the main reaction vessel by converting as appropriate. Thus, the preliminary reactor is considerably compact in structure and simple in comparison with the reaction vessel according to the present invention as the main reaction vessel.

원료 가스의 온도가 너무 높아지지 않도록 예비 반응기로 부터 배출된 원료 가스는 주 반응 용기내로 공급될 원료 가스로서 적합한 온도로 냉각된다.The source gas discharged from the preliminary reactor is cooled to a temperature suitable for the source gas to be supplied into the main reaction vessel so that the temperature of the source gas does not become too high.

주 반응 용기내 촉매수명은 크게 연장되며, 또한 원료 가스의 준비를 위한 공정을 포함하는 적체로서의 플랜트의 운전 효율이 예비 반응기 내 촉매가 염화될때 예비 반응기의 운전만이 정지되는 운전 공정에 의해 증가되며 원료 가스는 열교환된 촉매가 교환되는 기간중에만 주 반응 용기 내로 직접 도입된다.The catalyst life in the main reaction vessel is greatly extended, and the operating efficiency of the plant as a backlog containing a process for preparation of source gas is increased by an operation process in which only the operation of the prereactor is stopped when the catalyst in the prereactor is chlorinated. The feedstock gas is introduced directly into the main reaction vessel only during the exchange of the heat exchanged catalyst.

1조의 예비 반응기가 교대로 사용되기 위해 제공되는 것이 바람직하다.It is preferred that a set of preliminary reactors be provided for use alternately.

전환압력, 전환온도, 냉각매체 압력 및 냉각 매체 온도 같은 실제 적용되는 운전 조건하에 유발되는 각종 응력을 저항할 수 있으며 전환반응에 악영향을 미치지 않는 어떤 재료라도 반응 용기의 구조 재료로서 사용될 수 있다.Any material that can resist various stresses induced under actual applied operating conditions such as switching pressure, switching temperature, cooling medium pressure and cooling medium temperature and which does not adversely affect the conversion reaction can be used as the structural material of the reaction vessel.

본 발명에 따른 반응 용기으 적용이 지금부터 서술될 것이다. 본 발명에 따른 반응 용기는 촉매층 내로 도입된 출발 재료와 촉매층으로 부터 떠나는 반응 생성물이 전환 반응을 유발하는 온도와 압력 조건하에서 가스로 유지되는 화학발열 반응에 적용될 수 있으며 촉매층내에 적당한 온도 분포를 발생하거나 촉매층을 통해 엄격한 온도 제어를 행하는 것이 소망된다.Application of the reaction vessel according to the invention will now be described. The reaction vessel according to the present invention can be applied to a chemical exothermic reaction in which the starting material introduced into the catalyst bed and the reaction product leaving the catalyst bed are maintained in gas under temperature and pressure conditions causing a conversion reaction and generate an appropriate temperature distribution in the catalyst bed or It is desired to perform strict temperature control through the catalyst bed.

이와 같은 화학 발열 반응이므로 예컨대, 수소와 질소를 함유하는 출발가스로 부터 암모니아의 제조, 수소와 일산화탄소 및(또는) 이산화탄소를 함유하는 출발가스로 부터 메탄올, 메탄 또는 2이상의 탄소수를 갖는 탄화수소의 제조, 수증기와 일산화탄소를 함유하는 출발가스로 부터 수소의 제조, 탄화수소 및 염소를 함유하는 출발가스를 함유하는 클로로메탄 또는 염화에틸렌과 같은 포화 염소 치환 탄화수소의 제조, 탄화수소 및 산소를 함유하는 출발가스로 부터 산화에틸렌, 말레산 무수물 또는 프탈산 무수물을 제조하는 산화반응, 탄화수소와 염소 및(또는)염화수소와 산소를 함유하는 출발가스로 부터 염화비밀과 같은 불포화 염소치환 탄화수소를 제조하는 옥시염소 치환반응, 탄화수소, 암모니아 및 산소를 함유하는 출발가스로 부터 아크릴로 니트릴 또는 시안산과 같은 시아노겐 화합물을 제조하는 암모산화반응, 불포화 탄화수소 및 수소를 함유하는 출발가스로 부터 시클로헥산과 같은 포화탄화 수소를 제조하는 수첨반응, 불포화탄화수소 및 포화탄화 수소를 함유하는 출발가스로 부터 이소옥탄 또는 이틸벤젠을 제조하는 알킬화반응 및 산소함유 유기 화합물과 산소를 함유하는 출발가스로 부터 포름알데히드 등을 제조하는 산화반응을 들 수 있다. 본 발명에 따른 반응 용기가 사용될 때, 반응열의 활용 효율을 개선함으로써 전 공정 단계를 통한 에너지의 절약, 반응 용기의 설계의 편의 및 반응 용기 제조용 재료비의 감소와 같은 각종 이점이 얻어진다.As such a chemical exothermic reaction, for example, the production of ammonia from the starting gas containing hydrogen and nitrogen, the production of methanol, methane or hydrocarbons having 2 or more carbon atoms from the starting gas containing hydrogen and carbon monoxide and / or carbon dioxide, Preparation of hydrogen from starting gas containing water vapor and carbon monoxide, Preparation of saturated chlorine-substituted hydrocarbons such as chloromethane or ethylene chloride containing starting gas containing hydrocarbon and chlorine, Oxidation from starting gas containing hydrocarbon and oxygen Oxidation reactions to produce ethylene, maleic anhydride or phthalic anhydride, oxychlorine substitution reactions to produce unsaturated chlorine-substituted hydrocarbons such as secreted chloride from starting gases containing hydrocarbons and chlorine and / or hydrogen chloride and oxygen, hydrocarbons, ammonia And acrylics from starting gases containing oxygen Ammoxidation to prepare cyanogen compounds such as nitrile or cyanic acid, hydrogenation reactions to produce saturated hydrocarbons such as cyclohexane from starting gases containing unsaturated hydrocarbons and hydrogen, starting gases containing unsaturated hydrocarbons and saturated hydrocarbons Alkylation reaction for producing isooctane or itylbenzene, and oxidation reaction for producing formaldehyde and the like from a starting gas containing an oxygen-containing organic compound and oxygen. When the reaction vessel according to the present invention is used, various advantages are obtained by improving the utilization efficiency of the reaction heat, such as saving energy through all the process steps, convenience of design of the reaction vessel, and reduction of material cost for producing the reaction vessel.

그리고, 전술한 각 화학 반응에서, 반응층 내 온도 분포가 최적이 되며 촉매층을 통해 온도가 정확하게 제어될 수 있으므로 외도하는 제품의 생산량을 증가하고, 부산물의 형성을 억제하며 촉매의 수명을 연장할 수 있다. 본 발명에 따른 반응 용기가 전술한 화학 반응에 적용될때 촉매의 종류는 특히 중요한 것은 아니며, 의도하는 반응에 적당한 촉매는 사용될 수 있다. 그리고, 가스가 촉매층 내에서 상이한 촉매들과 접촉하도록 촉매 특성이 상이한 2개 이상의 촉매를 배열함으로써 반응 용기의 용량은 증가될 수 있다. 특히, 본 발명이 100kg/㎠G 미만의 압력하에 수행되는 매탄을 또는 암모니아의 대량 생산에 적용될때 막대한 기술적 및 경제적 이점이 얻어질 수 있다.In addition, in each of the above-described chemical reactions, the temperature distribution in the reaction layer is optimized and the temperature can be accurately controlled through the catalyst layer, thereby increasing the yield of the undesired product, suppressing the formation of by-products, and extending the life of the catalyst. have. The kind of catalyst is not particularly important when the reaction vessel according to the present invention is applied to the above-mentioned chemical reaction, and a catalyst suitable for the intended reaction can be used. And the capacity of the reaction vessel can be increased by arranging two or more catalysts with different catalyst properties such that the gas contacts the different catalysts in the catalyst bed. In particular, enormous technical and economic advantages can be obtained when the present invention is applied to the mass production of ammonia or under a pressure of less than 100 kg / cm 2 G.

지금부터 냉각매체에 흡수된 반응열의 활용에 대해 서술 될 것이다. 반응열은 각종 분야에서 활용된다.The use of the heat of reaction absorbed by the cooling medium will now be described. The heat of reaction is utilized in various fields.

냉각매체의 감열을 활용하는 방법의 경우에, 반응 용기는 고온을 요구하는 단계에서 사용될 출발 물질의 온도를 상승 시키기 위해 사용될 수 있다. 또한 냉각매체의 증발 잠열을 활용하는 방법의 경우에도, 흡수된 반응열은 유사하게 활용된다. 예를 들어, 나프타로 부터의 암모니아의 준비에서, 고압수증기 또는 온수내의 나프타 혼합물이 본 발명에 따른 반응 용기내 수증기 또는 증발 나프타를 가열하기 위해 냉각매체로서 사용되어, 고온 가스는 암모니아의 줄발물질로서 수소를 준비하는 단계에 대한 출발물질로서 사용된다. 증발 잠열을 활용하는 방법의 경우에, 반응열이 다른 목적에 대해 활용된다. 예를들어, 증기는 액체로부터 분리된 후 다른 물질을 직접 또는 간접적으로 가열하기 위한 다른 단계로 도입된다. 그리고, 반응열은 가열 후 또는 직접적으로 터어빈 내 증기의 압력을 활용함으로써 기계적 동력으로 전환된다. 그리고, 증기는 반응 용기내에 도입될 가스를 압축하기 위해 활용된다. 반응용기내에서 사용될 냉각매체의 비점은 냉각매체의 유속 또는 입구욘도를 조정하거나 냉각매체에 가해진 압력을 제어함으로써 사용된 촉매의 특성과 전환반응의 종류에 따라 결정된 촉매층 온도보다 약간 낮은 레벨로 조정될 수 있다. 운전 중 열에 의해 거의 열화되지 않으며 반응 용기의 재료상에 부식작용이 없는 어떤 냉각매체로 본 발명에 사용될 수 있다. 냉각매체의 증발 잠열을 활용하는 방법의 경우에는, 냉각매체의 증기에 의해 점유된 에너지의 유효한 활용의 관점으로 부터, 냉각매체로서, 물, 방향족 탄화수소와 같은 방향족 화합물 또는 지방족 탄화수소 획분, 염소화 방향족 탄화수소 또는 산화디페닐 또는 그 혼합믈이 사용되는 것이 바람직하다. 이런 냉각 매체가 증발 잠열을 활용하는 방법에 대해 사용될 때, 촉매층을 통한 온도는 냉각매체의 비점과 냉각매체의 압력을 적당히 조정함으로써 엄격히 제어될 수 있다. 이 방법에서 냉각매체의 허용 압력의 상한은 전술한 자연 수환의 경우는 약 150kg/㎠G 또는 전술한 강제 순환의 경우에는 약 200kg/㎠G 이다. 압력이 이 임계레벨을 초과하면, 냉각관의 냉각용량은 감소된다.In the case of a method of utilizing the heat of the cooling medium, the reaction vessel may be used to raise the temperature of the starting material to be used in the step requiring high temperature. Also in the case of utilizing the latent heat of evaporation of the cooling medium, the heat of reaction absorbed is similarly utilized. For example, in the preparation of ammonia from naphtha, a mixture of naphtha in high pressure steam or hot water is used as the cooling medium to heat the vapor or evaporation naphtha in the reaction vessel according to the invention, so that hot gas is used as a hook material of ammonia. Used as starting material for the step of preparing hydrogen. In the case of a method utilizing latent heat of evaporation, the heat of reaction is utilized for other purposes. For example, the vapor is separated from the liquid and then introduced into another step for heating other materials directly or indirectly. The heat of reaction is then converted to mechanical power after heating or directly by utilizing the pressure of the steam in the turbine. The steam is then utilized to compress the gas to be introduced into the reaction vessel. The boiling point of the cooling medium to be used in the reaction vessel may be adjusted to a level slightly lower than the catalyst bed temperature determined by the characteristics of the catalyst used and the type of conversion reaction by adjusting the flow rate or inlet conductivity of the cooling medium or the pressure applied to the cooling medium. Can be. Any cooling medium that is hardly degraded by heat during operation and has no corrosion on the material of the reaction vessel can be used in the present invention. In the case of utilizing the latent heat of evaporation of a cooling medium, from the viewpoint of the effective utilization of the energy occupied by the vapor of the cooling medium, as a cooling medium, aromatic compounds such as water, aromatic hydrocarbons or aliphatic hydrocarbon fractions, chlorinated aromatic hydrocarbons Or diphenyl oxide or a mixture thereof is preferably used. When such a cooling medium is used for the method utilizing the latent heat of evaporation, the temperature through the catalyst bed can be strictly controlled by appropriately adjusting the boiling point of the cooling medium and the pressure of the cooling medium. In this method, the upper limit of the allowable pressure of the cooling medium is about 150 kg / cm 2 G for the above-mentioned natural ring or about 200 kg / cm 2 G for the aforementioned forced circulation. If the pressure exceeds this threshold level, the cooling capacity of the cooling tube is reduced.

본 발명을 요약하면 다음과 같다.In summary, the present invention is as follows.

1. 냉각매질이 50℃ 이하의 온도에서 액상물질이고 소기의 비점온도를 갖는 액상 또는 증기-액체 혼합상이 생산되는 것과 같은 미리 결정된 수준으로 냉각관내의 압력이 조절됨을 특징으로 하고,1.The pressure in the cooling tube is controlled to a predetermined level such that the cooling medium is a liquid substance at a temperature of 50 ° C. or lower and a liquid or vapor-liquid mixed phase having a desired boiling point temperature is produced.

2. 냉각 매질이 50℃ 이하의 온도에서 액상물질이고 복수개의 냉각관으로 이루어진 각 냉각 대역내의 압력이 소기의 비점을 갖는 액상 또는 증기-액체 혼합상이 생산되는 것과 같은 미리 결정된 수준으로 조걸됨을 특징으로 하고,2. characterized in that the cooling medium is liquid at a temperature below 50 ° C. and the pressure in each cooling zone consisting of a plurality of cooling tubes is squeezed to a predetermined level such that a liquid or vapor-liquid mixed phase with a desired boiling point is produced. and,

3. 냉각매질이 물임이 특징이고,3. The cooling medium is characterized by water,

4. 냉각매질의 압력이 200kg/㎠G 이하의 압력으로 조절됨이 특징이고,4. characterized in that the pressure of the cooling medium is adjusted to a pressure of less than 200kg / ㎠G,

5. 질소및 수소가 100kg/㎠G 이하의 압력에서 반응하여 암모니아를 형성함을 특징으로 하고,5. Nitrogen and hydrogen are reacted at a pressure of less than 100kg / ㎠G to form ammonia,

6. 수소 및 일산화탄소 및/ 또는 이산화탄소가 100kg/㎠G 이하의 압력에서 반응하에 메탄올을 형성함이 특징이고,6. is characterized in that hydrogen and carbon monoxide and / or carbon dioxide form methanol under reaction at a pressure of 100 kg / cm 2 G or less;

7. 기체 원료 물질이 반응열을 제거함이 없이 상기 촉매와 동일한 촉매를 포함하는 예비 반응 대역에서 반응함으로써 기체원료 물질의 온도를 상승시키고 기체원료 물질 중에 포함된 촉매 독을 제거함을 특징으로 하고,7. The gaseous raw material reacts in a preliminary reaction zone including the same catalyst as the catalyst without removing the heat of reaction, thereby raising the temperature of the gaseous raw material and removing the catalyst poison contained in the gaseous raw material,

8. 반응 용기가 수직의 실린더형 셀; 기상원료 물질용 입구 및 반응 유출 기체용 출구; 냉각매질용 입구 및 출구; 양단부에 열려 있으며 그의 벽을 통하여 복수개의 구멍을 갖고 상기 셀의 내부에 수직으로 위치한 실린더형 주번 촉매 리시이버; 그의 벽에 복수개의 구멍을 가지며 상기 주변 촉매 리시이버의 내부에 수직으로 위치한 실린더형 중앙 촉매 리시이버로 이루어지고, 입상 촉매층이 상기 주변 및 중앙 촉매 리시이버 사이의 공간에 충전된 촉매; 그의 한단부가 냉각 매질용 입구에 연결되고 다른 한단부가 냉각매칠용 출구에 연결된 상기 촉매층 내에 위치한 복수개의 수직 확장 냉각관; 상기 셀 및 상기 주변 촉매 리시이버 사이의 첫번째의 주변 균압 공간; 및 두번째 공간이 상기 중앙 촉매 리시이버의 한단부에 위치한 격벽에 의하여 첫번째 공간과 구별되는 상기 중앙 촉매 리시이버 내부의 중앙 균압 공간으로 이루어지고, 발생된 반응열을 제거하면서 상기 기상 원료 물질을 주로 반지름 방향으로 유동시킴으로써 기상 원료 물질을 위한 입구가 상기 공간중의 하나와 연결하여 반지름 방향을 따라 최적 온도 분포를 얻은 다음 기타 공간에 연결된 반응 유출 기체를 위한 출구를 통하여 배출시킴을 특징으로 하고,8. The cylindrical cell in which the reaction vessel is vertical; Inlet for gaseous raw material and outlet for reaction effluent gas; Inlet and outlet for cooling medium; A cylindrical weekly catalytic receiver that is open at both ends and has a plurality of holes through its walls and is located vertically in the interior of the cell; A catalyst having a plurality of holes in its wall and positioned vertically in the interior of the peripheral catalyst receiver, the catalyst having a granular catalyst layer filled in the space between the peripheral and the central catalyst receiver; A plurality of vertically expanding cooling tubes whose one end is connected to the inlet for the cooling medium and the other end is connected to the outlet for the cooling medium; A first peripheral equalization space between the cell and the peripheral catalyst receiver; And a second equal space consisting of a central equalization space inside the central catalyst receiver, which is distinguished from the first space by a partition located at one end of the central catalyst receiver, wherein the gaseous raw material is mainly radially removed while removing the generated reaction heat. Inlet for the gaseous raw material is connected to one of the spaces to obtain an optimum temperature distribution along the radial direction and then discharged through an outlet for the reaction effluent gas connected to the other spaces,

9. 냉각관의 중앙이 적어도 한 원상에 배열되고, 그의 중앙이 적어도 촉매층의 수평단면에서 반응 용기의 중앙과 실제로 공동 수직임이 특징이고,9. The center of the cooling tube is arranged on at least one circle, the center of which is substantially co-perpendicular to the center of the reaction vessel, at least in the horizontal section of the catalyst bed,

10. 반응 용기가 냉각관에 냉각매질을 분포시키고 각각의 냉각관으로 부터 냉각매질을 수집하고 그리고 사용된 냉각매질을 배출시키기 위한 관상 부재를 더 포함함을 특징으로 하고,10. The reaction vessel further comprises a tubular member for distributing the cooling medium in the cooling conduit, collecting the cooling medium from each cooling conduit, and discharging the used cooling medium,

11. 직경이 다른 냉각관이 사용됨이 특징이고,11. It is characterized by the use of cooling tubes of different diameters,

12. 관판의 적어도 한층 이 상기 주변 및 중앙 촉매 리시이버 사이에 위치한 반응 용기가 사용됨이 특징이고,12. A reaction vessel is used in which at least one layer of tube plates is located between the surrounding and central catalyst receivers,

13. 촉매층의 가장자리와 냉각관이 배열된 최외각 동심원 사이의 부피, 냉각관이 배열된 두개의 인접한 매동심원 사이의 부피 및 냉각관이 배열된 최내각 동심원과 촉매층이 적용된 내부 원주 사이의 부피가 반지름 방향이 사용되는 이미 예정된 크기로 조정됨이 특징이고,13. The volume between the edge of the catalyst bed and the outermost concentric circle with the cooling tubes arranged, the volume between two adjacent concentric circles with the cooling tubes arranged, and the volume between the innermost concentric circle with the cooling tubes arranged and the inner circumference with the catalyst bed The radial direction is scaled to the already scheduled size used,

14. 상기 냉각관이 실제로 복수 개의 동심원 내에 배열된 반응 용기가 사용됨이 특징이고,14. The reaction vessel is characterized in that the reaction vessel is actually used arranged in a plurality of concentric circles,

15. 냉각관이 각 등심원 상에 배열되어 매 두개의 인접한 관 사이의 부피가 각 동심원상의 미리 예정된 크기로 조정되도록 반응 용기가 사용됨을 특징으로 하는 기상 원료 물질의 발열반응 방법에 관한 것이다.15. A method of exothermic reaction of a gaseous raw material, characterized in that a cooling vessel is arranged on each circumference so that the reaction vessel is used such that the volume between every two adjacent tubes is adjusted to a predetermined size on each concentric circle.

Claims (1)

기체 원료 물질을 수직 공동(空洞)실린더 내의 입상(粒狀) 촉매층과 접촉시켜 반응시키는 공정에 있어서, 신장된 냉각돤이 수직으로 배치된 상기 촉매층을 통하여 상기 기체원료 물질을 실질적으로 반경 방향으로 통과시키며, 상기 촉매 층내의 반응에 의해 발생한 열을 제거하기 위해 냉각매체를 상기 냉각관을 통과시켜며, 상기 촉매층 내에 반응에 의해 발생한 열을 제거하기 위해 냉각매체를 상기 냉각관을 통과시켜 상기 촉매층내에 기체 유동로를 따라 최적 온도 분포를 얻는것을 특징으로 하는 기상원료 물질의 발열 반응 방법.In a process in which a gaseous raw material is brought into contact with a granular catalyst layer in a vertical cavity cylinder for reaction, an elongated cooling fan passes substantially radially through the gaseous material through the vertically arranged catalyst layer. And a cooling medium is passed through the cooling tube to remove heat generated by the reaction in the catalyst layer, and a cooling medium is passed through the cooling tube to remove the heat generated by the reaction in the catalyst layer. A method of exothermic reaction of gaseous raw material material, characterized by obtaining an optimum temperature distribution along a gas flow path.
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KR101292599B1 (en) * 2005-02-25 2013-08-05 쉘 인터내셔날 리써취 마트샤피지 비.브이. Support system for reactor vessel internals

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