KR19990077100A - 열교환 촉매 반응 장치 - Google Patents
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Abstract
본 발명은, 튜브 유체 입구 구역으로부터 튜브 유체 출구 구역으로 원통을 종방향으로 관통하여 연장되는 복수의 튜브와, 각각의 튜브가 열교환 지대와 열교환되도록 순서에 따라 통과하는 적어도 세 개의 열교환 지대로 상기 입출구 구역이 분할되는 원통에 횡방향으로 연장되는 차단부를 갖는 원통 다관식의 열교환 촉매 방법 및 반응 장치이다. 튜브 유체는 튜브를 통과하며 원통 유체는 열교환부의 열교환 지대를 통과한다. 열교환 지대를 연결하는 전달 통로가 제공되어 원통 유체가 제1 및 제3 지대를 모두 통과하기 전 또는 후에 제2 지대를 통과하도록 배치된다. 원통 열교환 지대 또는 양호하게는 튜브에는 미립 촉매가 배치된다. 상기 방법은 기본적인 상태에서 상변화되지 않는 열교환 매체 특히 물을 사용하고 양호하게는 반응물 스트림이 튜브에 배치된 촉매를 통과하는 동안에 원통 열교환 지대로 공급된다. 상기 방법은 올레핀이 존재하는 경우에 선택적인 수소화 반응에 특히 적용 가능하다.
Description
수소화 반응(hydrogenation), 전이 반응(shift), 메탄화 반응(methanation), 암모니아 합성 또는 메탄 합성 반응 등 발열 반응과, 역 전이 반응(reverse shift) 또는 증기 개질 반응 등 흡열 반응에 상관없이 많은 촉매 반응에서는 반응하는 동안에 반응물 스트림의 온도가 제어되는 것이 양호하다.
이와 같이, 발열 반응에서는 반응물로부터 나온 열을 제거하여 반응의 일방향화(run-away) 및/또는 선택성 감소를 유발할 수도 있는 수용할 수 없을 정도의 온도 상승을 방지하는 것이 양호할 수도 있다. 상기된 바와 같은 목적으로, 적절한 열교환 매체가 촉매 베드(catalyst bed)와 열교환되도록 통과되는 열교환 반응 장치를 채용하는 것은 잘 알려져 있다. 대개, 열교환 매체는 반응물의 유동과 반대 방향으로 유동하며, 영국 특허 제1,587,270호 및 미국 특허 제4,321,234호에는 열교환 반응 장치의 예가 개시되어 있다. 예컨대 상기 미국 특허 제4,321,234호에 기재된 바와 같은 일부의 경우에, 열교환 매체는 열교환의 결과로서 상변화되는 유체이다. 예컨대 비등하는 물 또는 메탄올이 열교환 매체로서 사용될 수도 있다. 상기 시스템을 사용하면 온도를 양호하게 제어하는 것이 가능해지지만, 소정의 온도에서 상변화되는 열교환 매체를 선택하여야 한다. 압력을 변화시키면 상변화가 일어나는 온도가 변하여 소정의 열교환 매체에 필요한 온도를 성취할 수도 있지만, 열교환 매체와 반응물 사이의 압력차가 공학적 측면에서 문제를 발생시키는 소정의 압력을 채용하여야 할 수도 있다. 또한, 필수적으로 열교환 매체의 상변화를 채용하는 상기 시스템은 열교환 매체 루프의 다른 곳에 응축기 또는 증발기를 사용하여야 한다. 상기 장치의 사용으로 인해 비용이 추가된다.
열교환 매체가 상변화되지 않는 시스템은 일반적으로 열교환 매체의 유동 속도가 매우 빠르지 않으면 정확한 온도 제어를 수행하기 어렵다. 우리는 열교환되는 동안에 상변화되지 않는 열교환 매체를 사용하는 대안 시스템을 발명하였다.
본 발명은 원통 다관식 열교환 촉매 반응 장치(heat exchange catalytic reactor of shell-and-tube type)에 관한 것이며, 상기 장치에서는 반응물 스트림과 열교환 매체 사이에 열이 교환되는 동안에 반응물 스트림이 촉매에 접촉되어 촉매 반응을 한다.
도1은 다섯 개의 열교환 지대를 갖는 반응 장치의 개략 단면도이다.
도2는 도1의 선 Ⅱ-Ⅱ를 따른 단면도이다.
본 발명이 관련된 열교환 반응 장치의 형태는 소위 원통 다관식 배열이다. 반응물 스트림 또는 열교환 매체는 튜브를 통해 유동하며 이하에는 이를 튜브 유체라 부르기로 한다. 다른 열교환 매체 및 반응물 스트림은 원통 공간을 통해 유동하며 이하에는 이를 원통 유체라 부르기로 한다. 반응 장치는 튜브 유체 입구 구역으로부터 튜브 유체 출구 구역으로 긴 원통을 종방향으로 관통하여 연장되는 복수의 튜브를 갖는다. 튜브 유체 입구를 통해 튜브 유체 입구 구역으로 튜브 유체가 공급되고 튜브 유체 출구를 통해 튜브 유체가 제거되는 튜브 유체 출구 구역으로 튜브를 통과한다. 원통은 예컨대 상기 영국 특허 제1,578,270호에 기재된 바와 같은 복수의 차단부를 가져서 원통 유체 입구로부터 튜브의 외면을 지나 원통 유체 출구로 이르는 구불구불한 예컨대 지그재그의 통로를 통해 원통 유체를 유동시킨다. 그러나, 가능하면 튜브 유체 입출구 지대로부터 멀어지는 튜브의 소정 지점에서 반대 방향 유동인 경우에는 상기 지점의 하류로 또 동일 방향 유동인 경우에는 상기 지점의 상류로 열교환되는 원통 유체와 튜브 유체가 열교환된다는 의미에서 원통 유체의 유동은 대체로 튜브 유체의 유동과 동일 방향이거나 반대 방향이다. 촉매가 튜브에 배치될 수도 있으며, 상기 경우에 반응물은 튜브 유체를 형성할 것이고 열교환 매체는 원통 유체를 형성할 것이다. 대안으로, 촉매가 원통 공간에 배치되면 반응물은 원통 유체를 형성하고 열교환 매체는 튜브 유체로서 튜브를 통과한다.
본 발명에서는 유동이 동일 방향과 반대 방향 모두가 되도록 배열된다.
따라서, 본 발명은 원통 다관식 열교환 촉매 반응 장치를 제공하며, 상기 장치는, 원통과, 튜브 유체 입구 구역과, 튜브 유체 출구 구역과, 상기 튜브 유체 입구 구역과 연통되어 상기 튜브 유체 입구 구역으로부터 상기 튜브 유체 출구 구역과 연통되어 상기 튜브 유체 출구 구역으로 원통을 종방향으로 관통하여 연장되는 복수의 튜브와, 상기 튜브 유체 입구 구역으로의 튜브 유체 입구와, 상기 튜브 유체 출구 구역으로부터의 튜브 유체 출구와, 상기 튜브가 제1 열교환 지대를 통과한 다음에 제2 열교환 지대를 통과하고 그 다음에 제3 열교환 지대를 통과하도록 배치된 적어도 제1 열교환 지대와 제2 열교환 지대와 제3 열교환 지대를 포함하며 상기 각각의 튜브가 통과하는 복수의 열교환 지대로 상기 튜브 유체 입구와 출구 구역 사이의 원통이 분할되는 원통에 횡단 방향으로 연장되는 차단부들과, 상기 복수의 열교환 지대 중 하나와 연통되는 원통 유체 입구와, 상기 복수의 열교환 지대 중 다른 것과 연통되는 원통 유체 출구와, 상기 복수의 열교환 지대에 연결되어 상기 원통 유체가 상기 원통 유체 입구로부터 상기 복수의 열교환 지대를 통해 상기 원통 유체 출구로 통과할 수 있으며 원통 유체가 제1 및 제3 열교환 지대를 모두 통과하기 전 또는 후에 상기 제2 열교환 지대를 통과하도록 배치된 원통 유체 전달 통로와, 상기 튜브 또는 상기 열교환 지대에 배치된 미립 촉매를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명은 또한 촉매 베드와 기본적인 상태에서(under the prevailing condition) 상변화되지 않은 열교환 매체 사이에 열이 교환되는 동안에 반응물 스트림을 포함하는 촉매 반응이 일어나는 촉매 베드를 반응물 스트림이 통과하는 촉매 열교환 방법에 있어서, 상기 촉매 베드는 순서에 따라 적어도 세 개의 열교환 지대를 통해 연장되며 상기 열교환 매체는 상기 순서에 따라 제1 및 제3 열교환 지대를 모두 통과하기 전 또는 후에 상기 제2 열교환 지대를 통과하는 것을 특징으로 하는 방법을 제공한다.
설명의 간략화를 위해, 발열 반응이며 촉매가 튜브에 배치되는 즉 튜브 유체로서 반응물을 사용하고 원통 유체로서 원통을 통과하는 열교환 매체로서 물을 사용하는 경우에 대해 본 발명을 추가로 설명하기로 한다. 그러나, 흡열 반응이며 촉매가 튜브에 대향으로 원통에 배치된 경우 및/또는 다른 열교환 유체를 사용하는 경우에도 동등하게 적용 가능하다는 것을 이해하여야 한다.
이와 같이, 촉매가 튜브에 배치된 발열 반응의 경우에는 원통 공간이 차단부에 의해 물이 통과하는 적어도 세 개의 열교환 지대로 분할된다. 반응물이 튜브를 통과하면서, 반응물과 제1 지대의 물 사이에 다음에는 반응물과 제2 지대의 물 사이에 그 다음에는 반응물과 제3 지대 사이에 열이 교환된다. 그러나, 물의 유동은 대개의 반대 방향 또는 동일 방향이 아니지만, 제1 및 제3 열교환 지대를 모두 통과하기 전 또는 후에 제2 열교환 지대를 통해 유동한다. 이와 같이, 물이 제3 지대에 공급되면, 물은 제3 지대로부터 제1 지대로 통과한 다음에 제1 지대로부터 제2 지대로 통과한다. 상기 경우에, 물의 유동은 이와 같이 제3 및 제1 지대가 관련되는 한 반대 방향이고 제1 및 제2 지대가 관련되는 한 동일 방향이라는 것을 알 수 있다. 다른 경우에도 마찬가지로, 물의 유동은 역방향일 수도 있으며, 이와 같이 제1 지대(또는 제3 지대)로 유동한 다음에 다른 지대(즉 제3 또는 제1 지대)로 유동하는 제2 지대로 공급된다.
세 개 이상의 열교환 지대가 있을 수도 있으며, 이와 같이 제1 지대의 전방 및/또는 제3 지대의 후방 및/또는 제1 지대와 제2 지대 사이 및/또는 제2 지대와 제3 지대 사이에 하나 이상의 다른 열교환 지대가 있을 수도 있다. 상기 다른 지대 사이의 유동은 동일 방향 또는 반대 방향일 수도 있다. 순서에 따라 튜브가 통과하는 일곱 개의 지대 A B C D E F G를 갖는 시스템에 대해 설명하기로 한다. 원통 유체가 지대 G로 공급되어 E C B A D G F 지대를 통해 순서에 따라 유동한다면, "제2" 지대는 지대 B C D E 또는 F 중 하나라고 생각할 수도 있다. 다음으로, 제1 및 제3 지대는 다음의 표에 도시된 바와 같다.
| 제1 지대 | 제2 지대 | 제3 지대 |
| A | B | D, G 또는 F |
| A 또는 B | C | D, G 또는 F |
| A, B 또는 C | D | E |
| A, B, C 또는 D | E | F 또는 G |
| A, B, C, D 또는 E | F | G |
순서에 따라 상기 지대를 통과하는 원통 유체는 반응의 성질 및 소정의 온도 프로파일에 좌우될 것이다. 많은 경우에는 동일 방향과 반대 방향 유동을 교대하는 것이 양호할 수도 있다. 이와 같이, 순서에 따라 튜브가 통과하는 여섯 개의 지대 A B C D E F를 갖는 다른 예에 대해 설명하기로 하며, 양호한 원통 유체의 유동 순서는 F D B A C E이다.
상기 순서는 반응을 위한 최적 온도가 반응물 입구 온도보다 높은 경우에 특히 양호할 수도 있다. 이와 같이, 반응물 입구 온도에서 촉매와 접촉되면 반응은 단지 천천히 일어날 수도 있으며, 결국 단지 적은 열이 발생된다(발열 반응인 경우). 대부분의 반응(the bulk of the reaction) 즉 발생된 최대 열량이 지대 B, C 및 D에서 발생되면, 가장 차가운 지대인 입구 지대 F로부터 지대 D로 진입되는 상당히 차가운 물 또는 다른 열교환 매체는 지대 D에서 발생된 열을 제거하여 물을 약간 가열시킨다. 지대 D로부터 나온 상기 가열된 물은 반응이 지대 B를 상당히 냉각시키지 않을 수도 있는 지대 B로 진입된다. 다음에, 지대 B로부터 나온 가열된 물은 지대 A로 진입되어 반응에 열을 가해 반응을 개시시키거나 가속시키는 역할을 한다. 다음에, 지대 A로부터 나온 물은 반응이 급속하게 진행되는 지대 C로 진입되어 반응의 선택성이 감소되는 온도 이하로 지대 C의 온도를 유지하는 역할을 한다. 다음에, 지대 C로부터 나온 가열된 물은 반응이 거의 완료되는 지대 E로 통과하며, 지대 E의 가열된 물은 지대 E의 반응을 유지하기에 충분한 온도로 지대 E를 유지하는 역할을 할 수도 있다.
첨부된 도면에는 열교환 반응 장치의 적절한 구성이 도시되어 있다.
본 발명에 따른 반응 장치의 상단부에는 반응물 즉 튜브 유체의 입구 포트(2)가 제공되고 하단부에는 생성물 즉 튜브 유체의 출구 포트(3)가 제공되는 외부 용기(1)를 포함한다. 용기(1)의 상하단부에는 튜브 시트(4, 5)가 배치되어 각각 튜브 유체 입출구 구역(6, 7)을 한정한다. 튜브 유체 입구 및/또는 출구에 튜브를 연결하는 매니폴드 또는 헤더 파이프에 의해 하나 또는 모든 튜브 시트가 교체될 수도 있다. 튜브 시트(4, 5) 사이에는 튜브 유체 입출구 구역(6, 7)과 연통되는 복수의 촉매 충전 튜브(8)가 연장 배치된다. 용기에는 또한 하부 튜브 시트(5)의 직상 위치에 열교환 매체 즉 원통 유체 입구 포트(9)가 제공된다. 밀봉된 튜브(8)의 외부에서 용기(1) 내의 원통 공간을 횡단하여 복수의 횡방향 차단부(10, 11, 12, 13)가 연장 제공된다. 원통 유체 입구 포트(9)의 직상에는 가장 하부의 차단부(10)가 위치되고 상기 차단부(10)에는 입구 포트(9)에 대향인 상향 연장벽(14)이 제공된다. 횡방향 차단부(10), 용기(1)벽 및 튜브 시트(5)는 입구 열교환 지대 E를 한정한다. 상향 연장벽(14)은 차단부(10)와 두번째 가장 하부의 차단부(11) 사이에 연장되어 지대 E로부터 차단부(11)의 상부에 위치된 열교환 지대 C 내로 원통 유체가 통과하는 것을 가능케 하는 전달 통로(15)를 형성한다. 용기(1)벽, 차단부(11) 및 제3 횡방향 차단부(12)에 의해 지대 C가 한정된다. 횡방향 차단부(12)에는 벽(14)을 향한 용기(1)의 대향 측부의 상향 연장벽(16)이 제공된다. 상기 벽(16)은 차단부(12)와 제4 횡방향 차단부(13) 사이에 연장되어 지대 C로부터 차단부(13)의 상부에 위치된 열교환 지대 A 내로 원통 유체가 통과하는 것을 가능케 하는 전달 통로(17)를 형성한다. 용기(1)벽, 차단부(13) 및 상부 튜브 시트(4)에 의해 지대 A가 한정된다. 차단부의 모서리와 용기(1)벽 사이의 차단부(13)에는 도2에 도시된 간극(18)이 제공되어 지대 A로부터 차단부(12, 13), 벽(16) 및 용기(1)벽에 의해 한정되는 열교환 지대 B 내로 원통 유체가 통과하는 것을 가능케 하는 전달 통로를 형성한다. 간극(18)으로부터 용기의 대향 측부에서, 차단부(12)에는 차단부(11, 12)를 연결하는 하향 연장벽(19)이 제공되어 지대 B로부터 차례로 용기(1)벽, 차단부(10, 11) 및 벽(14)에 의해 한정되는 차단부(12, 13) 벽과 용기(1)벽에 의해 한정되는 열교환 지대 D 내로 원통 유체가 통과하는 것을 가능케 하는 전달 구역을 제공한다. 지대 D와 연통되는 용기(1)벽에는 원통 유체 출구 포트(20)가 제공된다.
상기 배열에서, 통로가 튜브 유체 입구 구역(6)으로부터 튜브 유체 출구 구역(7)을 향해 튜브 하부로 아래로 내려가면서, 반응물 즉 튜브 유체는 열교환 지대 A B C D 및 E와 연속적으로 열교환되며, 열교환 매체 즉 원통 유체는 E C A B D의 순서에 따라 열교환 지대를 통해 반대 방향 및 동일 방향으로 유동한다는 것을 알 수 있다.
전달 통로를 한정하도록 벽(14, 16, 19)을 제공하는 대신에, 전달 통로는 용기(1)벽을 통해 연장되고 적절한 열교환 지대를 연결하는 도관일 수도 있다는 것을 이해하여야 한다.
본 발명은 공급된 반응물의 일부만이 실제로 반응하는 발열 반응에 대해 특히 유용하다. 상기 과정의 예로는 올레핀이 존재하는 경우에 아세틸렌에 대한 선택적인 수소화 반응이 있다. 상기 반응을 위해, 촉매는 대개 알루미나 또는 칼슘 알루미네이트 시멘트(aluminate cement) 등 불활성 산화 재료에 지지된 팔라듐 등 귀금속이다. 반응 온도는 주의 깊게 제어되어야 하며, 이와 같이 약 90 ℃를 초과하는 온도에서는 반응의 선택성이 감소되고 올레핀의 상당 부분이 수소화 반응되기 쉽다. 한편, 약 60 ℃ 미만의 온도에서는 촉매가 수소화 반응 활동을 거의 또는 전혀 나타내지 않는다. 반응물 스트림 중 아세틸렌의 비율은 일반적으로 소량(부피 기준 500ppm)이지만, 상기 아세틸렌량에 대한 수소화 반응은 선택성이 감소될 가능성이 있는 온도를 유도하는 상당한 열량을 해제시킨다.
아세틸렌 수소화 반응의 다음 계산된 예에 의해 본 발명을 추가로 설명하기로 한다. 반응물 공급 스트림이 다음의 조성(부피 %)을 갖는 것으로 가정하기로 한다.
| 에틸렌 | 35.00 | 부텐 | 0.30 | 아세틸렌 | 0.50 |
| 에탄 | 30.00 | 부탄 | 0.20 | 메틸 아세틸렌 | 0.10 |
| 메탄 | 10.00 | C5+ | 0.50 | 프로파디엔 | 0.10 |
| 프로필렌 | 4.00 | 일산화탄소 | 0.03 | 부타디엔 | 0.01 |
| 프로판 | 1.00 | 수소 | 잔량 |
총 343 ㎡의 열교환 표면적을 제공하는 내경이 70 ㎜이고 길이가 10.4 m인 튜브를 갖는 도1 및 도2에 도시된 형태의 반응 장치의 입구(2)로 70 ℃의 온도와 30 바아(절대 압력)의 압력으로 가스 반응물 스트림이 공급된다. 튜브는 알루미나에 지지된 팔라듐을 포함하는 촉매를 함유한다. 촉매의 총부피는 6 ㎥이고 반응물의 공급 속도는 50000 ㎏/h이다. 차단부에 의해 반응 장치의 열교환 구역이 동일한 부피의 20개의 열교환 지대 A 내지 Z로 분할되고 가장 하부 지대 Z를 향해 17000 ㎏/h의 속도 및 31.4 ℃의 온도로 냉각수가 공급된다. 튜브는 A-B-C-D-E-F-G-H-I-J-K-L-M-N-O-P-Q-R-S-T의 순서에 따라 열교환 지대를 통과하며, 물은 T-R-P-N-L-J-H-F-D-B-A-C-E-G-I-K-M-O-Q-S의 순서에 따라 열교환 지대를 통해 유동한다.
표A에는 각각의 지대에 대한 출구 아세틸렌 농도와 출구 반응물 및 물의 온도가 도시되어 있다. 반응물 피크 온도는 약 82 ℃이다.
비교를 위해, 냉매가 가장 하부 지대 T의 용기에 진입되어 T-S-R-Q-P-O-N-M-L-K-J-I-H-G-F-E-D-C-B-A의 순서에 따라 지대를 통해 종래 기술에 의한 반대 유동 방향으로 유동되도록 동일한 크기의 반응 장치와 차단부를 제외하고는 동일한 열교환 튜브와 더불어 동일한 반응물 가스, 공급 온도, 압력 및 반응물 가스 유동 속도를 사용하여 계산이 반복되었다.
다음에는 네 개의 비교예를 고려하기로 하며, 표A 및 표B에는 각각의 지대에 대한 출구 아세틸렌 농도, 출구 반응물 및 물의 온도가 도시되어 있다.
비교예 C1
60 ℃ 메탄올에 의해 냉각수가 교체되어 메탄올이 증발한 결과 열교환 매체가 일정한 온도로 유지된다. 이는 본 발명의 방법과 유사한 반응물 피크 온도(약 82℃) 및 출구 아세틸렌 농도(0.2 ppm, 부피 기준)를 제공한다.
비교예 C2
31.4 ℃의 온도 및 17000 ㎏/h의 속도 즉 본 발명의 방법과 동일하게 냉각수가 공급되었다. 이로써 반응의 선택성 감소 즉 에틸렌 비율의 증가로 인해 에탄이 수소화 반응될 약 90 ℃의 상당히 높은 반응물 피크 온도가 제공되었다. 필수적으로 모든 반응은 반응 장치의 상반부에서 일어났고 출구 아세틸렌 농도는 매우 낮았으며(0.01 ppm, 부피 기준), 이는 베드의 하반부가 단지 열교환기로서 작용하고 있었다는 것을 나타낸다.
비교예 C3
본 발명의 예와 유사한 반응물의 피크 온도(약 83 ℃)를 얻기 위해, 냉각수의 공급 속도가 26500 ㎏/h의 속도로 약 56 % 정도 증가되었다. 그러나, 상기 경우의 출구 아세틸렌 농도는 부피 기준으로 약 0.06 ppm 즉 본 발명의 방법으로 얻어진 것의 약 2배였다.
비교예 C4
본 발명의 방법과 동일한 물의 유동 속도와 더불어 반응물의 피크 온도(약 84 ℃) 및 출구 아세틸렌 농도(약 0.3 ppm, 부피 기준)를 얻기 위해, 냉매 입구 온도는 약 7.2 ℃로 감소되었으며, 이와 같이 냉각된 물이 냉매로서 사용되어야 했다.
본 발명의 방법은 냉매로서 비등하는 메탄올을 채용하는 방법에 의해 성취될 수 있는 것과 마찬가지의 온도 프로파일 및 출구 아세틸렌 농도를 제공할 수 있지만, 증발된 메탄올을 취급하거나 재생을 위해 응축할 필요가 없다는 것을 알 수 있다. 냉매로서의 물과 더불어 간단한 반대 방향 반응 장치를 사용하는 방법은 높은 피크 온도를 제공하여 반웅의 선택성이 감소되거나, 높은 출구 아세틸렌 농도를 제공하거나, 냉매로서 냉각된 물의 사용이 요구되었다.
표 A
표 B
Claims (10)
- 원통과,튜브 유체 입구 구역과,튜브 유체 출구 구역과,상기 튜브 유체 입구 구역과 연통되어 상기 튜브 유체 입구 구역으로부터 상기 튜브 유체 출구 구역과 연통되어 상기 튜브 유체 출구 구역으로 원통을 종방향으로 관통하여 연장되는 복수의 튜브와,상기 튜브 유체 입구 구역으로의 튜브 유체 입구와,상기 튜브 유체 출구 구역으로부터의 튜브 유체 출구와,상기 튜브가 상기 제1 열교환 지대를 통과한 다음에 제2 열교환 지대를 통과하고 그 다음에 제3 열교환 지대를 통과하도록 배치된 적어도 제1 열교환 지대와 제2 열교환 지대와 제3 열교환 지대를 포함하며 상기 각각의 튜브가 통과하는 복수의 열교환 지대로 상기 튜브 유체 입구 및 출구 구역 사이의 원통이 분할되는 원통에 횡단 방향으로 연장되는 차단부들과,상기 복수의 열교환 지대 중 하나와 연통되는 원통 유체 입구와,상기 복수의 열교환 지대 중 다른 것과 연통되는 원통 유체 출구와,상기 복수의 열교환 지대에 연결되어 상기 원통 유체가 상기 원통 유체 입구로부터 상기 복수의 열교환 지대를 통해 상기 원통 유체 출구로 통과할 수 있으며 원통 유체가 제1 및 제3 열교환 지대를 모두 통과하기 전 또는 후에 상기 제2 열교환 지대를 통과하도록 배치된 원통 유체 전달 통로와,상기 튜브 또는 상기 열교환 지대에 배치된 미립 촉매를 포함하는 것을 특징으로 하는 원통 다관식 열교환 촉매 반응 장치.
- 제1항에 있어서, 상기 촉매가 튜브에 배치되는 것을 특징으로 하는 열교환 촉매 반응 장치.
- 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 복수의 열교환 지대는 상기 원통 유체가 제1 지대의 전방, 제3 지대의 후방, 상기 제1 지대와 제2 지대 사이 및/또는 상기 제2 지대와 제3 지대 사이를 통과하는 적어도 하나의 열교환 지대를 포함하는 것을 특징으로 하는 열교환 촉매 반응 장치.
- 제3항에 있어서, 적어도 다섯 개의 열교환 지대가 있는 것을 특징으로 하는 열교환 촉매 반응 장치.
- 제3항 또는 제4항에 있어서, 동일 방향의 유동과 반대 방향의 유동을 교대하여 상기 복수의 열교환 지대를 통해 원통 유체를 통과시키도록 원통 유체 전달 통로가 배치되는 것을 특징으로 하는 열교환 촉매 반응 장치.
- 촉매 베드와 기본적인 상태에서 상변화되지 않는 열교환 매체 사이에 열이 교환되는 동안에 반응물 스트림을 포함하는 촉매 반응이 일어나는 촉매 베드를 반응물 스트림이 통과하는 촉매 열교환 방법에 있어서, 상기 촉매 베드는 순서에 따라 적어도 세 개의 열교환 지대를 통해 연장되며 상기 열교환 매체는 상기 순서에 따라 상기 제1 및 제3 열교환 지대를 모두 통과하기 전 또는 후에 상기 제2 열교환 지대를 통과하는 것을 특징으로 하는 방법.
- 제6항에 있어서, 상기 촉매가 열교환 지대를 통해 연장되는 튜브에 배치되며 상기 반응물 스트림이 상기 튜브로 공급되는 것을 특징으로 하는 방법.
- 제6항 또는 제7항에 있어서, 상기 열교환 매체는 제1 지대의 전방, 제3 지대의 후방, 제1 지대와 제2 지대 사이 및/또는 제2 지대와 제3 지대 사이의 적어도 하나의 추가 열교환 지대를 통과하는 것을 특징으로 하는 방법.
- 제6항 내지 제8항 중 한 항에 있어서, 상기 촉매 방법은 올레핀이 존재하는 경우에 아세틸렌에 대한 선택적인 수소화 반응인 것을 특징으로 하는 방법.
- 제6항 내지 제9항에 있어서, 상기 열교환 매체는 물인 것을 특징으로 하는 방법.
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