KR20160077338A - 보강 와이어를 구비한 촉매 스크린 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 다양한 탄화수소 원료의 탈수소화 공정시 고온 반응에서 촉매 스크린이 열에 의해 변형되거나 파손되는 현상을 방지할 수 있는 보강 와이어를 구비한 촉매 스크린에 관한 것으로, 본 발명에 의하면 고온의 열에 의하여 수직 와이어들이 변형되거나 파손되는 현상을 방지할 수 있어 반응기 수명을 연장시킬 수 있다. 또한, 촉매에 가해지는 압력이 줄어들어 촉매 파손에 의한 공정 문제가 감소할 뿐 아니라 촉매 손실 또한 줄일 수 있어 전체적인 공정 운전비를 절약할 수 있다.

Description

보강 와이어를 구비한 촉매 스크린{Catalyst screen with reinforced wires}
본 발명은 다양한 탄화수소 원료의 탈수소화에 유용한 탈수소화 반응기에 사용되는 촉매 스크린에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 고온 반응에서 사용시 스크린이 열에 의해 변형되거나 파손되는 현상을 방지할 수 있는 보강 와이어를 구비한 촉매 스크린에 관한 것이다.
프로판을 프로필렌으로, 이소부탄을 이소부텐으로 탈수소화(dehydrogenation)하는 것과 같은 탈수소화 반응은 탈수소화에 이용되는 상대적 고온에서 특히, 알칸 원료보다 반응성이 강하고 코크 형성이 쉬운 올레핀을 생성한다. 탈수소화 반응기는 직경이 약 5에서 30 피트 이상, 길이는 10에서 100 피트 이상으로 매우 큰 규모의 긴 원주형 수직 구조물이다. 그러한 반응기의 일반적인 구조는 수직 반응기의 하부 중심에 위치한 입구에 반응 가스를 주입할 수 있는데, 이때 가스는 환상구역을 통해 흘러 올라가, 다공성 촉매 베드 또는 다른 적절한 탈수소 촉매를 통해 방사상으로 외향하여 통과한 후 반응기 외곽부의 상부에서 배출되도록 외부 환상 구역을 통해 상향하여 통과한다. 촉매 베드를 지나는 반응 가스 유동이 방사 방향이기 때문에, 이러한 반응기들은 종종 "방사(radial)"반응기로 불린다.
일반적으로, 방사흐름 반응영역은 다양한 공칭 단면적을 가지고 있는 실린더형 구역들로 이루어지는데, 이들 구역은 수직으로 그리고 동축으로 배치되어 반응영역을 형성한다. 전형적으로 방사흐름 반응영역은 둘 다 반응용기와 동축으로 배치되어 있는 실린더형 외부 촉매 함유 스크린과 실린더형 내부 촉매 함유 스크린을 보유하는 실린더형 반응용기를 포함한다. 내부스크린은 외부스크린 보다 공칭 내부단면적이 더 작고, 반응용기보다 공칭 내부단면적이 더 작다. 반응물 스트림은 반응용기의 내벽과 외부스크린의 외부표면 사이에 존재하는 환형 공간내로 도입된다. 반응물 스트림은 외부스크린을 통과하여 외부스크린과 내부스크린 사이에 존재하는 환형공간을 통해 방사방향으로 흐른 후에, 내부스크린을 통과한다. 내부스크린 내측의 실린더형 공간내로 수집된 스트림은 반응용기로부터 회수한다. 반응용기, 외부스크린 및 내부스크린은 실린더형일 수 있지만, 또한 이들은 다양한 디자인, 제조 및 기술적 고려 사항에 따라 임의의 적합한 형태, 예를 들면 삼각형, 정사각형, 타원형 및 다이아몬드형 중에 어느 하나를 취할 수도 있다. 예를 들면, 외부스크린은 연속적인 실린더형 스크린이 아니고 그대신 일명 스캘럽(scallop)이라 불리우는 분리된 타원형의 관상 스크린 장치인 것이 보통인데, 상기 스크린은 반응 용기의 내벽 원주둘레를 따라 배치된다. 내부스크린은 외부원주 둘레를 따라 스크린으로 덮여있는 천공된 중심파이프인 것이 보통이다.
전형적인 스크린은 미국등록특허 제 3,706,536호에 개시된 바와 같이 촉매 입자들을 촉매 베드 내에 유지시키기 위해 사용된다. 도 1은 종래기술에 의한 탈수소화 반응기에 사용되는 촉매 스크린의 일부 사시도이다. 도 1에 의하면, 촉매 스크린(1)은 와이어(2) 및 보강재(3)로 구성되어 있으며, 상기 보강재(3)는 반복적으로 연결되어 있다. 이러한 스크린(1) 구성은 휘는 방향에 따라서 내부 스크린(4) 또는 외부 스크린(5)으로 적용되고 사이에 촉매 입자(6)들이 유지된다. 종래의 촉매 스크린(1)은 반응기를 고온에서 가동시키는 경우, 스크린이 열에 의해 변형되거나 파손될 수 있다는 문제점이 있었다.
본 발명의 목적을 상술한 종래 기술의 문제점을 극복하기 위한 것으로, 본 발명의 하나의 목적은 고온 반응에서 사용시에도 스크린이 열에 의해 변형되거나 파손되는 현상을 방지할 수 있는 탈수소화 반응기용 촉매 스크린을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 탈수소화 반응시 고온에 의해 촉매 스크린이 열변형되는 현상을 줄임으로써 촉매 파손에 의한 공정 문제를 감소시킬 수 있는 탈수소화 반응기를 제공하는 것이다.
상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 하나의 양상은 반응물 스트림을 균일하게 수집하고 분배하기 위한 촉매스크린으로서, 상기 촉매 스크린은
탈수소화 반응기의 길이 방향 축에 대하여 평행하게 상호 고정되는 다수의 수직 와이어 부재들로서, 이웃하는 수직 와이어 부재들 사이에 촉매 유동 통로들을 형성하는 수직 와이어 부재들;
상기 길이 방향 축에 대하여 수직하는 방향으로 반복적으로 연결되는 다수의 "ㄷ"자형 수평 보강재들로서, 상기 "ㄷ"자형 수평 보강재들은 상기 수직 와이어 부재들과 결합되는 한 쌍의 다리부를 구비하여 상기 수직 와이어 부재들을 고정시키는,"ㄷ"자형 수평 보강재들; 및
상기 탈수소화 반응기의 길이 방향으로 상기 한 쌍의 다리부 내측 또는 외측에 위치되고 상기 "ㄷ"자형 수평 보강재들에 웰딩 결합된 한 쌍의 보강 와이어들을 포함하는 촉매 스크린에 관한 것이다.
상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다른 양상은
탈수소화 반응기 내부를 형성하는 하우징, 촉매가 저장 및 투입되는 촉매 유입부, 상기 반응기 내부로 유체 반응물을 공급하기 위한 반응기 유입구, 상기 반응기 중심을 방사상으로 둘러싸고 있으며, 촉매 입자의 촉매 베드를 유지하면서 동심원상의 촉매 스크린에 의하여 한정되는 환상 반응영역 및 상기 반응기 내부로부터 반응물 스트림을 회수하기 위한 반응기 유출구를 포함하는 탈수소화 반응기로서,
상기 촉매 스크린은 탈수소화 반응기의 길이 방향 축에 대하여 평행하게 상호 고정되는 다수의 수직 와이어 부재들로서, 이웃하는 수직 와이어 부재들 사이에 촉매 유동 통로들을 형성하는 수직 와이어 부재들;
상기 길이 방향 축에 대하여 수직하는 방향으로 반복적으로 연결되는 다수의 "ㄷ"자형 수평 보강재들로서, 상기 "ㄷ"자형 수평 보강재들은 상기 수직 와이어 부재들과 결합되는 한 쌍의 다리부를 구비하여 상기 수직 와이어 부재들을 고정시키는,"ㄷ"자형 수평 보강재들; 및
상기 탈수소화 반응기의 길이 방향으로 상기 한 쌍의 다리부 내측 또는 외측에 위치되고 상기 "ㄷ"자형 수평 보강재들에 웰딩 결합된 한 쌍의 보강 와이어들을 포함하는 촉매 스크린인 것을 특징으로 하는 탈수소화 반응기에 관한 것이다.
본 발명에 의한 촉매 스크린은 추가 와이어 보강재들을 포함하여 탈수소화 공정시 고온의 열에 의하여 수직 와이어들이 변형되거나 파손되는 현상을 방지할 수 있어 반응기 수명을 연장시킬 수 있다. 또한, 촉매에 가해지는 압력이 줄어들어 촉매 파손에 의한 공정 문제가 감소할 뿐 아니라 촉매 손실 또한 줄일 수 있어 전체적인 공정 운전비를 절약할 수 있다.
도 1은 종래기술에 의한 탈수소화 반응기에 사용되는 촉매 스크린의 일부 사시도이다.
도 2는 본 발명의 일 구현예에 의한 탈수소화 반응기의 개략단면도이다.
도 3은 본 발명의 일 구현예에 의한 촉매 스크린의 일부 사시도이다.
도 4는 본 발명의 다른 구현예에 의한 촉매 스크린의 일부 사시도이다.
도 5는 본 발명의 다른 구현예에 의한 촉매 스크린의 일부 사시도이다.
도 6은 본 발명의 다른 구현예에 의한 촉매 스크린의 일부 사시도이다.
도 7은 본 발명의 다른 구현예에 의한 촉매 스크린의 일부 사시도이다.
도 8은 본 발명의 다른 구현예에 의한 촉매 스크린의 일부 사시도이다.
본 발명을 첨부도면에 의거하여 보다 상세히 설명하면 다음과 같다. 본 발명에서 사용되는 용어는 가능한 현재 널리 사용되는 일반적인 용어를 선택하였으나, 특정한 경우는 출원인이 임의로 선정한 용어도 있는데 이 경우에는 단순한 용어의 명칭이 아닌 발명의 상세한 설명 부분에 기재되거나 사용된 의미를 고려하여 그 의미가 파악되어야 할 것이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일한 참조 부호는 동일한 구성 요소를 나타낸다.
첨부된 도면들이 본 발명의 탈수소화 반응기의 특정 형상을 기술하고 있다하더라도, 이러한 탈수소화 반응기는 특별한 응용에서 행해지는 특정 환경에 적합한 다양한 형상을 가질 수 있으며, 이후에 설명되는 구체적 실시예로 본 발명의 광범위한 적용을 제한하지 않는다.더욱이, 도면의 숫자는 본 발명의 탈수소화 반응기의 간단한 개략도를 나타낸 것으로 주요 구성요소만 나타내었다. 기타 펌프, 가동관, 밸브, 헤치, 엑세스 출구 및 다른 유사한 구성 요소들은 생략하였다.
설명된 탈수소화 반응기를 변경하기 위해 이러한 구성요소들을 이용하는 것은 당업자에게 공지되어 있으며, 첨부된 청구범위의 범주 및 정신을 벗어나지 않는다.
본원에서 용어 "유체"는 기체, 액체, 또는 분산된 고체를 함유하는 기체 또는 액체이거나 이들의 혼합물을 의미한다. 유체는 분산된 액적(droplet)을 함유하는 기체 형태일 수 있다.
본원에서 용어 "반응영역"은, 반응물이 촉매 베드 상의 촉매와 접촉하는 탈수소화 반응기 내의 공간을 의미한다.
본원에서 하향 또는 중력방향, 즉 직교류 가스에 의한 장치를 통한 고체의 흐름방향이 배향되고, 이에 따라 '하향' 및 '상향'이라는 용어의 사용은 중력방향에 대한 방향을 기준으로 한다.
본원에서 "스크린"이란 용어는 촉매 베드를 가로지르는 반응물 스트림의 유동은 허용하면서 촉매 베드에 촉매를 한정시키는데 적합한 수단을 포함하는 광범위한 의미를 갖고 있다.
도 2는 본 발명의 일 구현예에 의한 탈수소화 반응기(100)의 개략단면도이다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예의 탈수소화 반응기(100)는 탈수소화 반응기 내부를 형성하는 하우징(20), 상기 반응기 내부로 유체 반응물을 공급하기 위한 반응기 유입구(21), 반응기 중심을 방사상으로 둘러싸고 있으며, 촉매 입자(11)의 촉매 베드를 유지하면서 동심원상의 촉매 베드를 포함하고, 촉매 스크린(23,24)에 의하여 한정되는 환상 반응영역(25)및 상기 반응기 내부로부터 반응물스트림을 회수하기 위한 반응기 유출구(26)를 포함한다.상기 반응기 유입구(21)는 상기 반응기의 하단 일측에 형성되고, 상기 반응기 유출구(26)는 상기 반응기 유입구(21)와 동일한 반응기 측면에 형성된다.탈수소화 반응기(100)는 중력 스트림에 의해 환형 촉매 베드로 이동 가능한 촉매입자들과 반응물 스트림을 방사상 스트림으로 접촉시키도록 구성된다.
도 2를 참조하면, 탈수소화 반응기(100)는 외부의 원통형 하우징(20)으로 구성되고 이에 수용되는 촉매 베드가 포함된 환상 반응영역(25)은 서로 방사상으로 일정한 간격을 두고 있다. 상기 하우징(20)의 반응영역의 상부에는 촉매 베드 주위의 공간과 열린 상태로 연결되어 있는 촉매 유입부(10)를 포함한다. 이러한 촉매 유입부(10)는 환상 반응영역(25)의 촉매 베드에 촉매를 공급한다. 촉매 입자(11)는 하우징(20)의 상단의 촉매 유입부(10)로부터 하우징(20)의 상부 부분안으로 개방되는 하나 이상의 유입로(12)를 통과하여 하우징(20)의 상부 부분 안의 환상 반응영역(25)의 촉매 베드로 유입되고, 촉매는 환상 반응영역(25)의 촉매 베드의 하부부분에 위치되는 다수의 촉매 배출관(27)을 통하여 배출된다.
촉매 베드의 내외부에 형성되는 촉매 스크린(23,24)은 내부 스크린(23) 및 외부 스크린(24)으로 구분된다. 내부 스크린(23) 및 외부 스크린(24)은 유동 저항이나 큰 압력강하 없이 유체 유동 스트림이 통과할 수 있을 정도로 크지만 이에 수용된 촉매 입자(11)는 통과하지 못하고 수용된 상태에 놓일 수 있을 정도로 작은 메쉬크기를 갖는 스크린 또는 다공체로 구성된다. 본 발명에서 환형 촉매 베드를 통해 내려가는 촉매 입자들이 다소 약하기 때문에, 촉매를 보유하는 내부 및 외부 스크린들은 촉매 마멸을 감소시키도록 설계한다.
본 발명의 탈수소화 반응기에서 적당한 온도와 압력으로 처리될 탄화수소로 구성되는 반응기 공급물, 즉 반응 가스는 반응기 유입구(21)를 통하여 유입되어 탈수소화 반응기(100)의 촉매 베드를 포함하는 환상 반응영역(25)에 공급된다. 반응 가스는 촉매 베드를 통과한 후 최종적으로 반응기 상부 측면에 형성된 반응물 유출구(26)로 배출된다. 촉매 입자(11)는 환상 반응영역(25) 아래로 흐르고, 환상 반응영역(25)은 촉매베드를 유지하는 입자유지 용적을 형성하는 촉매 스크린(23,24)에 의해 형성된다. 반응 가스는 스크린과 촉매베드를 통해 흘러 촉매와 반응을 일으켜 생성물 유체, 또한 통상적으로 가스를 생성한다. 반응기는 가스가 통과하여 흐르는 스크린을 사용하여 촉매를 내부에 유지한다.
도 3은 본 발명의 일 구현예에 의한 촉매 스크린(23,24)의 일부 사시도이다. 도 3을 참조하면, 촉매 스크린(23,24)은 반응기의 길이 방향 축(l)에 평행하게 상호 고정되어 장착되는 다수의 수직 와이어 부재들(213, 214)을 포함한다. 상기 수직 와이어 부재들(213, 214)은 반응기(100)의 길이 방향 축(l)과 평행하고, 이웃하는 수직 와이어 부재들(213, 214) 사이에 촉매 입자들의 유동 통로들(223,224)을 규정한다. 수직 와이어 부재들(213, 214)은 원기둥, 삼각기둥, 사각기둥 등의 형태로 구성될 수 있으나 반드시 이에 제한되는 것은 아니다.
한편, 반응기(100)의 수평 방향으로 상기 와이어 부재들(213, 214)을 고정시키는 다수의 "ㄷ"자형 수평 보강재들(233,234)이 반복적으로 연결된다. "ㄷ"자형 수평 보강재들(233,234)은 한 쌍의 다리부(243,244)을 구비하여 이웃하는 인접한 한 쌍의 다리부(243,244)끼리 상호 웰딩 결합된다. 도 3에는 일부의 수직 와이어 부재들(213, 214) 만이 도시되었으나, 상기한 쌍의 다리부(243,244)는 반응기의 길이 방향 축(l)에 평행하게 정렬되는 수직 와이어 부재들(213, 214)에 웰딩 결합된다. "ㄷ"자형 수평 보강재들(233,234)은 반응기(100)의 길이 방향 축을 횡단하는 방향으로 서로 인접하여 환형으로 연결되어 수직 와이어 부재들(213,214)을 지지한다.
"ㄷ"자형 수평 보강재들(233,234)은 와이어와 동일한 물질, 예를 들어 스틸(steel) 또는 본 발명이 속하는 분야에서 통상 허용되는 다른 재료로 형성될 수 있으며, 다공판 또는 다공 파이프들을 포함할 수 있다. 형성된 다공의 크기는 스크린(23,24)을 통해 반응물의 스트림을 용이하게 하면서, 촉매 입자들의 통행을 억제할 수 있는 정도의 크기이어야 한다. 다공판의 구멍은 원형, 정방형, 직사각형, 삼각형, 스타(star)형, 십자형, 마름모형또는 수직 슬롯 등의 형태로 구성된다.
도 3에 의하면, 촉매 스크린(23,24)은 플랫(flat) 형상으로, 이와 같은 플랫 형상의 스크린들이 환형으로 다수개 결합하여 전체적인 원통형의 스크린을 형성한다.일 구현예에 있어서, 상기 촉매스크린(23,24)은 반응기(100)의 내측 공간 내로 가스를 확산시키는 오리피스들을 포함하는 수직 실린더일 수 있다. 한편, 본 발명에 사용되는 촉매 스크린(23,24)은 원통형 스크린으로만 제한되는 것이 아니다. 촉매 스크린(23,24)은 촉매 입자들(11)을 보유하기 위해 서로 연결된 평면판을 포함한다.
상술한 바와 같이 본 발명에 의한 촉매 스크린(23,24)은 다수의 수직 와이어 부재들(213,214)로 형성된 표면부 및 다수의 "ㄷ"자형 수평 보강재(233,234)들로 형성된 지지부를 포함하고, "ㄷ"자형 수평 보강재(233,234)들은 서로 어부팅(abutting)된 다리들을 구비하고 수직 와이어 부재들(213,214)과 결합된다.
상기 "ㄷ"자형 수평 보강재(233,234)들과 수직 와이어 부재들(213,214)은 상호 웰딩(welding)결합되거나 "ㄷ"자형 수평 보강재(233,234)들이 수직 와이어 부재들(213,214)과 분리 가능하게 접촉하여 결합된다. 상호 접촉하여 결합되는 경우 밀착하여 접촉되며, 물리적으로 분리 가능하게 결합되어 반응기(100)의 수선시 "ㄷ"자형 수평 보강재(233,234)들과 수직 와이어 부재들(213,214)을 서로 분리할 수 있어 경제적이고 간편하다.
수직 와이어 부재들(213,214)은 반응기(100)의 길이 방향으로 위치되고, "ㄷ"자형 수평 보강재(233,234)들은 반응기(100)의 길이 방향에 수평으로 위치되며,인접하는 단부들끼리 연결되어 후프(hoop)형으로 배열된다.
촉매 스크린(23,24)은 수직 와이어 부재들(213, 214)과 반응기(100) 내부로 대향하여 압연될 수 있고, 이와 반대로 반응기(100) 외부로 대향하여 압연될 수도 있다. 상기 수직 와이어 부재들(213)에 대하여 "ㄷ"자형 수평 보강재들(223)이 반응기의 길이 방향 축에 대하여 내부에 존재하는 경우 내부 스크린(23)으로 불리운다. 이와 반대로, 수직 와이어 부재들(214)에 대하여 "ㄷ"자형 수평 보강재들(224)이 반응기의 길이 방향 축에 대하여 외부에 존재하는 경우 외부 스크린(24)으로 불리운다.
본 발명은 반응기(100)의 길이 방향으로 상기 "ㄷ"자형 수평 보강재들(233,234)의 일단부 및 타단부에 한 쌍의 보강 와이어들(253,254)이 웰딩 결합되는 것을 특징으로 한다. "ㄷ"자형 수평 보강재들(233,234)의 단부에 추가의 보강 와이어들(253,254)이 설치되어 "ㄷ"자형 수평 보강재들(233,234) 및 수직 와이어 부재들(213, 214)을 추가로 지지하기 때문에, 탈수소화 공정시 고온의 열에 의한 변형에 의하여 수직 와이어 부재들(213,214)이 휘거나 파손되는 현상을 방지할 수 있어 반응기 수명이 연장된다. 이러한 보강 와이어들(253,254)을 구비하는 촉매 스크린(23,24)은 탈수소 공정시 가스 반응물의 유동 스트림을 수집하고 균일하게 분산시키는데 효율적이다.또한, 촉매에 가해지는 압력이 감소함에 따라 촉매 손실을 줄일 수 있어 전체적인 공정 운전비를 절약할 수 있다.
보강 와이어들(253,254)은 수직 와이어 부재들(213, 214)과 동일한 물질, 예를 들어, 스틸로 형성될 수 있으며, 한 쌍의 다리부(243,244)의 내측 또는 외측에 위치되고, 반응기(100)의 길이 방향으로 상기 "ㄷ"자형 수평 보강재들(233,234)의 일단부 및 타단부에 소정의 간격을 두고 일정하게 설치된다. 도 3에 의하면, 보강 와이어들(253,254)은 반응기(100)의 길이 방향 축(l)에 대하여 평행하고, 한 쌍의 보강 와이어들(253,254)이 한 쌍의 다리부(243,244)의 내측에 웰딩 결합된다.
도 4는 본 발명의 다른 구현예에 의한 촉매 스크린(23,24)의 일부 사시도이다. 도 4에 의하면, 보강 와이어들(253,254)은 반응기(100)의 길이 방향 축(l)에 대하여 평행하고, 한 쌍의 보강 와이어들(253,254) 중 하나의 보강 와이어(253)는 다리부(243)의 내측에 웰딩 결합되고, 다른 하나의 보강 와이어(254)는 다리부(244)의 외측에 웰딩 결합된다.
도 5는 본 발명의 다른 구현예에 의한 촉매 스크린(23,24)의 일부 사시도이다. 도 5에 의하면, 보강 와이어들(253,254)은 반응기(100)의 길이 방향 축에 대하여 소정의 각도(α)로 기울어지며, 한 쌍의 보강 와이어들(253,254)이 한 쌍의 다리부(243,244)의 내측에 각각 웰딩 결합된다.
도 6는 본 발명의 다른 구현예에 의한 촉매 스크린(23,24)의 일부 사시도이다. 도 6에 의하면, 보강 와이어들(253,254)은 반응기(100)의 길이 방향 축(l)에 대하여 소정의 각도(α)로 기울어지며, 한 쌍의 보강 와이어들(253,254) 중 하나의 보강 와이어(253)는 다리부(243)의 외측에 웰딩 결합되고, 다른 하나의 보강 와이어(254)는 다리부(244)의 내측에 웰딩 결합된다.
도 7은 본 발명의 다른 구현예에 의한 촉매 스크린(23,24)의 일부 사시도이다. 도 7에 의하면, 보강 와이어들(253,254)은 반응기(100)의 길이 방향 축(l)에 대하여 소정의 각도(α)로 기울어지며, 한 쌍의 보강 와이어들(253,254)이 한 쌍의 다리부(243,244)의 내측에 웰딩 결합된다. 도 7의 경우 도 5에 의한 촉매 스크린(23,24)과 비교하여, 보강 와이어들(253,254)이 기울어지는 방향이 좌우 방향으로 반대임을 알 수 있다.
도 8은 본 발명의 다른 구현예에 의한 촉매 스크린(23,24)의 일부 사시도이다. 도 8에 의하면, 보강 와이어들(253,254)은 반응기(100)의 길이 방향 축에 대하여 소정의 각도(α)로 기울어지며, 한 쌍의 보강 와이어들(253,254)이 한 쌍의 다리부(243,244)의 외측에 웰딩 결합된다.
보강 와이어들(253,254)이 반응기(100)의 길이 방향 축(l)에 대하여 기울어지는 경우에, 경사각(α)은 15도 내지 75 도인 것이 바람직하다. 상기 경사각(α) 이 75도를 초과하는 경우, 보강 와이어들(253,254)이 "ㄷ"자형 수평 보강재들(233,234)을 추가로 지지하는 지지력이 감소하여 촉매 스크린(23,24)이 열에 의해 쉽게 변형될 수 있다.
한편, 도 2를 참조하면, 본 발명에 의한 탈수소화 반응기(100)는 촉매 온도가 상승하는 경우에 효율적으로 온도를 제어하기 위해서, 반응기 상부에 환상 디스크형의 열처리부(13)가 설치될 수 있다. 상기 열처리부 내에서 반응물은 열처리 가스주입구(14)를 통하여 들어온 환원가스와의 접촉으로 적당한 온도로 가열 또는 냉각되며, 상기 열 처리 공간 내부를 유동하는 열전달 매체는 공정가스에 열을 공급하거나 또는 공정 가스부터 열을 회수한다.일반적으로, 본 발명의 가열 및 냉각수단은 적어도 하나의 촉매 베드에 대하여 배치된 열처리부(13)로 구성되어 필요에 따라 하나 이상의 촉매 베드에 대하여 방사상으로 유입 또는 유출되는 기체상의 공정 스트림이 가열 또는 냉각될 수 있다. 하나의 실시예에 있어서, 열처리부(13)는 단일 촉매 베드 또는 일련의 방사상으로 간격을 둔 동심원상의 환상 촉매상의 최내측 촉매 베드의 환상부 내측의 반응기 중심영역에 배치될 수 있다.
이하에서 본 발명의 탈수소화 반응기에서의 탈수소화 반응에 대해서 설명한다. 도 2를 참조하면, 반응기 유입구(21)를 통해서 유입된 가스 반응물은 방사상으로 환상 반응영역(25)을 통과함으로써 탄화수소로부터 요구된 최종 생성물로 탈수소화된다. 내부 스크린(23)을 통하여 환상 반응영역(25)으로부터 방사상으로 나오는 반응물 스트림은 수집영역 또는 재가열 또는 냉각 영역이거나 이들 모두인 환상영역으로 이송된다.반응이 완료된 반응물 스트림은 반응기 유출구(26)를 통하여 탈수소화 반응기(100)를 떠나 추가 공정을 위하여 보내어진다.
본 발명을 각종의 상세한 실시예와 관련하여 설명하였으나, 이의 각종 변형이 명세서를 읽은 당해 분야의 통상의 기술자들에게 명백할 것임을 이해하여야 한다. 따라서, 본원에 기술된 발명은 첨부된 청구의 범위의 영역 내에 속하는 것으로서 이러한 변형을 포함하는 것으로 의도된다.
100: 탈수소화 반응기 10: 촉매 유입부
11:반응 촉매 12: 유입로
13:열처리부 14:열처리 가스주입구
20: 하우징 21: 반응물 유입구
22: 퍼지 가스 유입구 23,24: 촉매 스크린
25: 촉매 베드 26: 반응기 유출구
27: 촉매 배출관 213,214: 수직 와이어 부재
223,224: 유동 통로 233,234: "ㄷ"자형 수평 보강재
243,244: 다리부 253,254: 보강 와이어

Claims (13)

  1. 탈수소화 반응기에 사용되는 촉매 스크린으로서, 상기 촉매 스크린은
    탈수소화 반응기의 길이 방향 축에 대하여 평행하게 상호 고정되는 다수의 수직 와이어 부재들로서, 이웃하는 수직 와이어 부재들 사이에 촉매 유동 통로들을 형성하는 수직 와이어 부재들;
    상기 길이 방향 축에 대하여 수직하는 방향으로 반복적으로 연결되는 다수의 "ㄷ"자형 수평 보강재들로서, 상기 "ㄷ"자형 수평 보강재들은 상기 수직 와이어 부재들과 결합되는 한 쌍의 다리부를 구비하여 상기 수직 와이어 부재들을 고정시키는,"ㄷ"자형 수평 보강재들; 및
    상기 탈수소화 반응기의 길이 방향으로 상기 한 쌍의 다리부 내측 또는 외측에 위치되고 상기 "ㄷ"자형 수평 보강재들에 웰딩 결합된 한 쌍의 보강 와이어들을 포함하는 촉매 스크린.
  2. 제1항에 있어서, 상기 "ㄷ"자형 수평 보강재들과 수직 와이어 부재들은 상호 웰딩(welding)결합된 것을 특징으로 하는 촉매 스크린.
  3. 제1항에 있어서, 상기 "ㄷ"자형 수평 보강재들이 수직 와이어 부재들과 분리 가능하게 접촉하여 결합된 것을 특징으로 하는 촉매 스크린.
  4. 제1항에 있어서, 상기 한 쌍의 보강 와이어들은 하나의 "ㄷ"자형 수평 보강재의 일단부 및 타단부에 웰딩 결합된 것을 특징으로 하는 촉매 스크린.
  5. 제 1항에 있어서, 상기 "ㄷ"자형 수평 보강재들은 반응기의 길이 방향 축에 대하여 수평으로 상호 인접하여 환형으로 연결되어 상기 수직 와이어 부재들을 지지하는 것을 특징으로 하는 촉매 스크린.
  6. 제 1항에 있어서, 상기 한 쌍의 보강 와이어들은 반응기의 길이 방향 축(l)에 대하여 평행하고, 상기 한 쌍의 다리부의 내측에 웰딩 결합되는 것을 특징으로 하는 촉매 스크린.
  7. 제 1항에 있어서, 상기 한 쌍의 보강 와이어들은 반응기의 길이 방향 축(l)에 대하여 평행하고, 상기 한 쌍의 보강 와이어들 중 하나의 보강 와이어는 인접하는 다리부의 내측에 웰딩 결합되고, 다른 하나의 보강 와이어는 인접하는 다리부의 외측에 웰딩 결합되는 것을 특징으로 하는 촉매 스크린.
  8. 제 1항에 있어서, 상기 한 쌍의 보강 와이어들은 반응기의 길이 방향 축(l)에 대하여 평행하고, 상기 한 쌍의 보강 와이어들 중 하나의 보강 와이어는 인접하는 다리부의 내측에 웰딩 결합되고, 다른 하나의 보강 와이어는 인접하는 다리부의 외측에 웰딩 결합되는 것을 특징으로 하는 촉매 스크린.
  9. 제 1항에 있어서, 상기 한 쌍의 보강 와이어들은 반응기의 길이 방향 축(l)에 대하여 소정의 각도(α)로 기울어지며, 상기 한 쌍의 다리부의 내측에 웰딩 결합되는 것을 특징으로 하는 촉매 스크린.
  10. 제 1항에 있어서, 상기 한 쌍의 보강 와이어들은 반응기의 길이 방향 축(l)에 대하여 소정의 각도(α)로 기울어지며,상기 한 쌍의 보강 와이어들 중 하나의 보강 와이어는 인접하는 다리부의 내측에 웰딩 결합되고, 다른 하나의 보강 와이어는 인접하는 다리부의 외측에 웰딩 결합되는 것을 특징으로 하는 촉매 스크린.
  11. 제 1항에 있어서, 상기 한 쌍의 보강 와이어들은 반응기의 길이 방향 축(l)에 대하여 소정의 각도(α)로 기울어지며,상기 한 쌍의 다리부의 외측에 웰딩 결합되는 것을 특징으로 하는 촉매 스크린.
  12. 제 9항 내지 11항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 보강 와이어들이 반응기의 길이 방향 축(l)에 대하여 소정의 각도(α)로 기울어지는 정도는 15도 내지 75도인 것을 특징으로 하는 촉매 스크린.
  13. 탈수소화 반응기 내부를 형성하는 하우징, 촉매가 저장 및 투입되는 촉매 유입부, 상기 반응기 내부로 유체 반응물을 공급하기 위한 반응기 유입구, 상기 반응기 중심을 방사상으로 둘러싸고 있으며, 촉매 입자의 촉매 베드를 유지하면서 동심원상의 촉매 스크린에 의하여 한정되는 환상 반응영역 및 상기 반응기 내부로부터 반응물 스트림을 회수하기 위한 반응기 유출구를 포함하는 탈수소화 반응기로서,
    상기 촉매 스크린은 탈수소화 반응기의 길이 방향 축에 대하여 평행하게 상호 고정되는 다수의 수직 와이어 부재들로서, 이웃하는 수직 와이어 부재들 사이에 촉매 유동 통로들을 형성하는 수직 와이어 부재들;
    상기 길이 방향 축에 대하여 수직하는 방향으로 반복적으로 연결되는 다수의 "ㄷ"자형 수평 보강재들로서, 상기 "ㄷ"자형 수평 보강재들은 상기 수직 와이어 부재들과 결합되는 한 쌍의 다리부를 구비하여 상기 수직 와이어 부재들을 고정시키는,"ㄷ"자형 수평 보강재들; 및
    상기 탈수소화 반응기의 길이 방향으로 상기 한 쌍의 다리부 내측 또는 외측에 위치되고 상기 "ㄷ"자형 수평 보강재들에 웰딩 결합된 한 쌍의 보강 와이어들을 포함하는 촉매 스크린인 것을 특징으로 하는 탈수소화 반응기.
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