KR19990067208A - 유동상 반응기를 기초로 하여 탄화수소를 전환시키는방법 및 장치 - Google Patents

유동상 반응기를 기초로 하여 탄화수소를 전환시키는방법 및 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 탄화수소를 전환시키는 방법에 관한 것이다. 본 발명의 방법에 따르면, 기체 또는 액체 탄화수소 공급물은 순환식 유동상 반응기내로 통과되고, 여기에서 공급물은 유동화된 상태로 유지된 미립 물질의 영향하에 고온에서 전환되며, 전환된 탄화수소는 기체 상태로 반응기로부터 제거된다. 본 발명에 따르면, 축방향 환상 횡단면을 가지며 기체상 반응 생성물로부터 미립 물질의 분리용 다중포트 사이클론(14, 17; 52, 63)이 장착된 순환식 유동상 반응기(1-3; 41-43)가 사용된다. 반응 공간은 두 개의 동심에 위치한 원통형 및/또는 원뿔형 엔빌로우프 표면 사이에 형성된 인터셸 상승관 공간(13; 50)을 포함한다. 기체상 반응 생성물로부터 미립 물질의 분리는 루우버 장착 날개가 장착된 다중포트 사이클론에 의해 수행된다.

Description

유동상 반응기를 기초로 하여 탄화수소를 전환시키는 방법 및 장치
본 발명은 탄화수소를 전환시키기 위한 청구항 1의 전제부에 따른 방법에 관한 것이다.
본 발명의 방법에 따르면, 처리하려는 기체 또는 액체 탄화수소 공급물은 유동 상태에 유지된 고형의 순환 물질로 조작된 반응기(이하 "유동상 반응기"라 칭함)내로 유입되며, 여기에서 전환 공정의 에너지 균형을 안정화시킬 수 있는 유동화된 고형 매질의 존재시에 승온에서 전환된다.
본 발명은 또한 탄화수소를 처리하여 전환시키기 위한 청구항 11의 전제부에 따른 장치에 관한 것이다.
일반적으로, 유동상 반응기는 탄화수소의 전환 방법에서 사용된다. 그 안에서, 열교환 및 유동화에 적합한 촉매 또는 이와 유사한 미립 물질은 기체상태의 탄화수소의 상향 흐름에 의해 유동화된 상태에 유지된다. 전형적으로, 최소 유동 흐름은 증기와 같은 기체를 사전에 유동화시키는 수단 또는 생성물 기체의 재순환에 의해 제공된다. 최소 유동화 유속에 근사하도록 조정된 매질의 선형 유속으로 조작된 통상의 유동상 반응기에서, 미립 물질은 탄화수소 흐름과 함께 반응기로부터 상당량 운반되는 대신에 반응기의 유동상에 잔류한다.
이와는 반대로, 최소 유동화 유속 보다 현저하게 높은 유속에서, 유동상의 상위 표면은 사실상 덜 제한적이어서 고형물 함량이 수직축상에서 감소하는 영역을 형성한다. 충분히 높은 유속에서는, 이러한 효과는 실질적으로 모든 미립 물질이 유동 상태를 유지시키는 탄화수소 흐름과 함께 운반될 조건으로 유도한다. 그런 후, 고형물은 사이클론에 의해 반응기를 이탈하는 탄화수소 유출 흐름으로부터 분리되어야 하며, 직접 또는 재생 장치를 거쳐 반응기의 바닥부로 다시 재순환된다. 그러한 시스템은 화학 반응이 현탁된 고형물에서 일어나는 경우 순환식 유동상(CFB), 또는 유사하게는, 순환식 유동상 반응기(CFBR)이라 불린다.
탄화수소의 촉매 열분해 기술분야에서 가장 일반적으로 사용된 반응기 시스템 중의 한 시스템은 주로 가장 빠른 유동 흐름 상태에서 조작되는 상승관(반응기), 희석된 현탁액상에서 조작되는 반응기 생성물로부터 촉매의 사이클론 분리기 및 유동상 상태에서 조작되는 거대 용적 재생기를 포함하는 FCC 장치이다. 그러한 FCC 장치의 예는 미국특허 제 4,957,617호에 도해된 구체예에 의해 대표된다.
촉매 유동상 반응기를 이용하는 그 밖의 적용예로는:
- 촉매 개질,
- 프탈산 무수물 또는 말레산 무수물의 제조,
- 메탄의 산화 이합체화,
- 피셔 트롭슈(Fischer-Tropsch) 합성,
- 탈수소화,
- 메탄, 에탄 및 이와 유사한 알칸의 염소화 및 브롬화, 및
- 올레핀 또는 가솔린으로 메탄올의 전환이 있다.
유동상 반응기를 사용하는 비촉매 방법의 예로는:
- 열분해,
- 촉매 재생, 및
- 기체화 방법이 있다.
적합한 물리적 방법의 예로는:
- 건조,
- 두 기체 사이의 열교환, 및
- 흡착이 있다.
상기 수록된 방법 중에서, 특히 촉매 열분해, 탈수소화, 피셔-트롭슈 합성, 올레핀으로의 메탄올 전환 방법 및, 가능하게는, 아직 실험 단계에 있는 산화 이합체화 방법이 경제적으로 가치가 있다.
통상의 반응 환경은 특정의 본질적 결함을 안고 있다. 예를 들어, 통상의 유동상 반응기의 반응 시간은 조절하기 어렵고, 촉매/고형물 및 반응기 구조체의 부식은 장비에 주된 문제를 일으킨다. 이들 문제점은 공정 조절이 높은 공정 온도와 함께 짧은 잔류 시간을 가정하는 경우에 두드러진다. 대규모 설계에 기초한 화학 반응에서, 기체 및 고체 둘 모두의 잔류 시간은 변화되지 않은 상태로 남아야 한다. 그러나, 보다 큰 반응기 직경에 있어서, 벽 근처의 고체 환류가 증가하기 때문에, 반응기내 고체의 잔류 시간은 보다 길어지는 경향이 있다. 이러한 효과를 없애기 위해서는, 유속이 증가되어야 하며, 이는 기체 잔류 시간이 변하지 않도록 보다 높은 수준의 반응기를 더 필요로 한다.
공정 장치의 필수 부분을 형성하는 고체/촉매 미립 물질로부터 기체의 분리 장치는 하기에 상세하게 기술된 문제에 의해 또한 제한된다:
반응기를 이탈하는 미립 물질 및 생성물 기체는 원심력을 이용하는 사이클론 분리기에서 서로로부터 분리된다. 일반적으로, 사이클론은 단일 포트 구조체를 갖는다. 즉, 이들은 미립 물질 현탁액용으로 단지 하나의 유입 노즐을 갖는다. 실제로, 단일 포트 사이클론의 최대 직경은 약 1m이며, 흐름 용량 요건으로 인해, 다수의 사이클론은 평행하게, 및 더욱이, 기체 흐름 방향과 직렬로 둘 또는 세 개가 연결되어야 한다.
사이클론은 기체 흐름으로부터 15㎛ 직경 미만의 작은 입자를 분리할 수 있는 경우에는 효과적인 것으로 평가된다. 통상적으로, 사이클론 분리기는 코일형 구조체 또는 나선형 구조체를 갖는다. 미립 물질 현탁액은 접선 흐름으로서 사이클론의 원통형 단면내로 유도되어, 흐름이 전형적으로 사이클론내 원통형 단면과 원뿔형 단면내에서 연속적으로 7-9회전 순환하므로 원심력하에서 고체가 분리된다. 또한, 관을 통해서 흐르는 기체가 날개에 의해 순환 운동하게 되는 축 사이클론이 공지되어 있으며, 이로 인해 원심력을 받는 고체는 관벽과 반대 방향으로 유도되고 기체 흐름으로부터 그 위에서 분리된다. 가장 일반적인 사이클론 형태는 사이클론내 일정비율의 상이한 부분이 표준화되어 그래프와 계산식을 기초로하는 사이클론 설계를 허용하는 젠즈(Zenz) 사이클론이라 불리는 사이클론이다. 사이클론의 분리 효율은 사이클론 챔버내에서 다수의 흐름 회전, 유입 노즐에서의 높은 유속, 고밀도의 고체, 유입 노즐 포트의 작은 횡단면 및 기체의 저점도에 의해 증대된다.
통상의 단일 포트 사이클론에서, 고체는 일차 사이클론에서 전형적으로는 20-25m/s, 이차 사이클론에서 약 35m/s, 삼차 사이클론에서 약 40m/s인 유속이 큰 동종 기체 현탁된 분출물로서 사이클론 내벽에 충돌한다. 사이클론 유입 노즐폭(분사폭)이 예를 들어 표준화된 젠즈 사이클론에서 사이클론 직경의 약 ¼이기 때문에, 충돌하는 분출물의 유속은 높아야 하며, 미립 물질은 사이클론 내벽에 근접한 충돌하는 분사물의 전체 폭 이상으로 유입되어야 고체를 분리할 수 있다. 이러한 형태의 사이클론에서, 부식에 가장 민감한 지점은 현탁된 고체 분사물의 충격을 받는 사이클론 내벽 영역이다.
본 발명의 목적은 상기된 종래 기술의 결함을 극복하고, 측면 혼합의 최대 효율을 제공하는 신규한 형태의 유동상 반응기의 유동을 충족시키는 데에 있다. 본 발명의 또 다른 목적은 반응 후 고체가 생성물 기체로부터 최대 속도 및 효율로 분리되는 반응기 구조체를 제공하는 데에 있다.
본 발명에 따르면, 탄화수소 전환은 반응 공간, 즉, 반응기의 유동 공간이 두 개의 동심에 위치한 원통 또는 원뿔 사이에 있는 축방향 횡단면의 내부셸을 포함하는 순환식 유동상 반응기에서 수행되며, 상기 공간에서 공급물, 전형적으로는 액상 형태의 공급물이 촉매 특성을 추가로 가질 수 있는 미립 물질의 존재하에 승온에서 먼저 증발되고, 연속적으로, 반응 생성물로 전환된다. 공급물은 또한 기체상일 수 있다. 반응 생성물은 반응기로부터 빠져나온 후, 다른 방법에 의해 이용할 수 있는 분획으로 증류되거나 정제되는 것이 일반적이다. 신규한 반응기는 예를 들어 촉매 및 열분해, 탈수소화 및 메탄의 산화 이합체화에 적합하다.
또한, 본 발명에 따르면, 미립 물질은 다중 유입구(이하 "다중포트"라 칭함) 사이클론에 의해 반응 기체로부터 분리되며, 축방향 환상 반응기 상승관 공간 위에 직접 위치한다. 다중포트 사이클론이 단일포트 사이클론에 비하여 반응 기체 흐름으로부터 미립 물질의 보다 빠르고 보다 효율적인 분리를 제공하기 때문에, 이러한 배치에 의해 반응의 잔류 시간을 감소시키는 것이 가능해진다. 사이클론으로부터, 미립 물질은 두 개의 동심에 위치한 원통 또는 원뿔 사이에 존재하는 축방향 횡단면의 내부셸 공간에 의해 형성된 고체 회수 채널 또는 하향 회수 다리를 통해 재생기에 재순환될 수 있다.
보다 상세하게는, 본 발명에 따른 발명은 청구항 1의 특징부에 기술된 방법을 특징으로 한다.
더욱이, 본 발명에 따른 장치는 청구항 11의 특징부에 기술된 장치를 특징으로 한다.
본원에서 사용되는 용어 "잔류 시간"은 반응기의 내공급점으로부터 사이클론 유출관까지 탄화수소 분자의 잔류시간을 의미하며,상기 잔류 시간은 0.05 내지 10초, 전형적으로는 0.1 내지 5초 범위이며, 본원에서 사용되는 용어 "승온"은 100 내지 1000℃의 온도 범위를 의미한다. 상기 반응기는 촉매 및 열분해, 탈수소화, 피셔-트롭슈 합성, 말레산 무수물의 제조 및 메탄의 산화 이합체화와 같은 공정에 적합하다.
본원에서 사용되는 용어 "반응 생성물"은 상기된 공정으로부터 생성된 생성물을 언급하는데 사용된다. 따라서, 반응 생성물은, 예를 들어, 주로 프로펜, n-부텐, 이소부텐 및 아밀렌과 같은 경량의 올레핀을 포함하는 열분해 및 탈수소화 생성물을 함유할 수 있다.
본원에서 사용되는 용어 "고형물"은 반응 공간내에서 현탁액을 형성시키는 미립 물질을 언급하는데 사용된다. 미립 물질은 반응기가 촉매 반응에 사용되는 경웨 전형적으로 고형 촉매 입자를 포함한다. 반응기가 열공정에 사용되는 경우, 미립 물질은 열 또는 물질을 반응 공간 또는 이로부터 멀리 떨어진 곳으로 전달하는데 이용되는 불활성 입자에 의해 형성된다. 촉매는 공정에 적합하도록 선택된다. 따라서, 촉매 열분해는 전형적으로 천연 또는 합성 규산알루미늄, 제올라이트 및 알루미나를 사용한다. 통상의 제올라이트는 란탄족 원소에 의해 안정화될 수 있는 제올라이트 X 및 Y를 포함한다. 탈수소화 공정에서는 예를 들어 크롬-알루미늄 산화물 촉매가 사용된다.
일반적으로, 본 발명은 촉매 또는 열분해, 탈수소화, 피셔-트롭슈 합성, MTO 및 메탄의 산화 이합체화와 같은 짧은 잔류 시간을 필요로 하는 고온 발열 및 흡열 공정에 가장 적합하게 적용된다. 제 1 바람직한 구체예에 따르면, 본 발명에 따른 반응기는 촉매 열분해에 사용되며, 여기에서 반응기 공급물은 경량의 올레핀 및/또는 가솔린을 생성시키기 위해 경유, 중유 또는 경량의 바닥 오일일 수 있다. 열분해시에, 공정 온도는 약 520℃ 내지 650℃이며, 잔류 시간은 0.5 내지 5초 범위이다.
제 2 바람직한 구체예에 따르면, 본 발명에 따른 반응기는 열분해하는데 사용되며, 여기에서 바닥 오일 또는 그 밖의 중량의 탄화수소는 열분해 반응기로 공급되어 보다 경량의 탄화수소 분획이 된다. 공정 온도는 650 내지 1000℃이며, 잔류 시간은 0.2 내지 0.5초이다.
제 3 바람직한 구체예에 따르면, 반응기는 650 내지 700℃의 공정 온도 및 0.4 내지 2초 범위의 잔류 시간에서 펜탄, 이소부탄, n-부탄, 프로판 또는 이들의 혼합물을 포함하는 공급물을 탈수소화하여 아밀렌, 이소부텐, n-부텐, 프로펜 또는 이들의 혼합물을 제조하는데 사용된다.
제 4 바람직한 구체예에 따르면, 반응기는 800 내지 900℃의 공정 온도 및 0.08 내지 0.3초의 잔류 시간에서 천연 기체 공급물 형태의 메탄의 산화 이합체화에 사용된다.
제 5 바람직한 구체예에 따르면, 탄화수소를 포함하는 반응기 공급물은 공기 또는 그 밖의 산소 함유 기체를 사용하여 합성 기체, 즉, 적어도 일산화탄소와 수소를 함유하는 기체로 기체화, 즉, 부분적으로 산화된다. 화학반응 평형상태를 달성하는데 본질적으로 충분한 잔류 시간에서 부분적인 열 산화는 1000 내지 1300℃에서 일어나며, 부분적인 촉매 산화는 700 내지 1000℃에서 일어난다. 생성된 합성 기체에서 수소 비율을 증가시키고, 열 평형상태를 달성하기 위해서, 증기가 반응에 추가로 도입될 수 있다.
이후, 본 발명은 상세한 설명 및 몇몇 예시적 구체예의 도움으로 보다 면밀하게 조사될 것이며, 장치 구성은 첨부 도면을 참조로 하여 명백해질 것이다.
도 1은 촉매 열분해 및 열교환 공정에 특히 적합한 장치의 구조의 바람직한 구체예를 도시하는 측면도이다.
도 2는 본 발명에 따른 단순화된 반응기 구체예의 기본 구조를 도시하는 측면도이다.
순환식 유동상 반응기에서 일반적으로 파라핀성 탄화수소 공급물로부터 탄화수소의 전환에 적합한 본 발명에 따른 반응기는 주로 두 개의 동심에 위치하면서 곧바로 선 원통 또는 원뿔 사이에 형성된 반응 공간을 포함하며, 이로 인해 반응 공간 및 하향 회수 다리는 축방향 환상 횡단면을 갖는다. 액체 또는, 특정의 경우에, 기체 공급물이 반응 공간으로 통과되는 내부공급 노즐은 반응 공간의 바닥 단면에 위치한다. 공급 노즐은 통상적으로 상향으로 일렬로 배열된다. 축방향 환상 형태로 반응기를 둘러싸는 불활성 고형물 또는 촉매는 하향 회수 다리를 따라서 반응기의 외부 셸에 제공된 환상 포트 또는, 대안적으로, 반응기 외부 셸에 만들어진 다수의 보다 작은 개구부를 통해 반응기의 바닥에 취해진다. 반응기내로의 고형물 유속은 반응기 외부 셸 주위에 적합한 원통 수단에 의해 조절되는 것이 유리할 수 있으며, 이로 인해 원통의 회전 또는 상승이 고형물 유입 포트의 추력변화를 허용한다. 통상의 밸브가 하향 회수 다리로부터 반응기로 고형물 흐름을 재조절하는데 사용될 수 있다.
본 발명에 따른 반응기가 촉매 열분해에 사용되는 본 발명의 이와 같은 바람직한 구체예에서, 반응기는 또 다른 반응기와 동심을 갖도록 개조될 수 있다. 그런 후, 두 개의 반응기 중 내부 반응기는 열분해 반응기로서 사용되며, 외부 반응기는 촉매가 재생되어 원하는 온도로 가열되는 재생기로 사용된다. 적합한 반응기로부터, 촉매는 축방향 환상 유출 채널, 또는 하향 회수 다리을 통해 재생기에 전달되는데, 상기 채널은 반응기의 유동 공간에 만들어진다. 반응기로의 촉매 회수 채널로도 또한 공지된 하향 회수 다리는 축방향 환상 횡단면을 형성한다.
고형물은 고형물 유입구를 통해 반응 공간으로 흘러서, 고형물이 공급물 유입 노즐 수준으로 축방향 환상 상승관을 통과하는 사전에 유동하는 기체 흐름으로 반응기의 축방향 환상 상승관에 혼합될 것이다. 여기에서, 작은 비말로 세분화되는 액체 공급물이, 미립 물질의 고온 상향 흐름에 부합되도록 증발되며 반응 온도로 가열된다. 공급물 증기화로 인해, 고형물 유속은 증가할 것이다. 유속이 최대 유동 속도보다 실질적으로 큰 경우라도, 고형물은 기체 유속 보다 다소 낮은 속도에서 기체 흐름을 따를 것이다. 반응 공간의 상위 말단부에 위치한, 반응기의 다중포트 사이클론에 의해 형성된 분리 유닛은 고형물 현탁액으로부터 미립 물질의 분리를 수행한다. 사이클론으로부터, 고형물은 재생후 반응기 상승관을 둘러싸는 축방향 환상 하향 회수 다리를 통해 반응기로 다시 통과된다. 반응 생성물 기체는 사이클론의 중심관을 통해 제거된다.
축방향 환상 횡단면을 갖는 상승관 채널은 예를 들어 회전하는 두 개의 동심 원통 표면 사이에서 형성될 수 있으며, 이로 인해 외부 원통 셸의 내표면이 반응 공간의 외벽을 형성하고, 내부 원통 셸의 외표면이 반응 공간의 내벽을 형성한다. 따라서, 두 개의 동심의 수직 원통형 셸로부터 형성된 본 발명에 따른 반응기 구성을 통해 치밀하고 튼튼하며 설치에 용이한 반응기 구조가 생성된다.
수직 방향에서, 반응기 상승관 공간의 축방향 환상 횡단면은 일정하게 될 수 있으며, 이로 인해 수직 원통형 또는 원뿔형 셸에 의해 형성된 반응기 벽의 공간은 반응기 상승관의 높이 전체에 걸쳐서 변화되지 않는다. 또한, 반응기 횡단면은 높이 좌표의 함수에 따라 변화될 수 있는데, 이때의 선택은 반응기의 유동 특성에 영향을 미치는데 사용될 수 있다.
요망에 따라서, 반응기 상승관은 동심 세그멘트들로 축방향으로 분할될 수 있다. 이러한 세그멘트 분할은 추가의 동심 원통형 또는 나선형 배플을 두 개의 동심 원통형 셸 사이에 형성된 반응 공간에 설치함으로써 충족될 수 있다. 감소된 피치각의 나선화된 배플판과 합체된 나선 배플을 사용하게 되면 반응기의 제시된 수준에서 상승관 채널내 탄화수소 및 촉매의 잔류 시간이 증가된다. 또한, 원형으로 일정한 거리로 배치되는 다수의 축방향 정렬된 평행 관들로부터 반응기 상승관 공간을 구성하여도 동일한 결과가 수득된다.
상기 설명을 통해서도 분명하지만, 본원에서 사용되는 용어 "축방향 환상 횡단면"은 반응기 상승관의 횡단면을 형성하는 요소가 적어도 본질적으로는 축방향 환상 반응기 상승관의 경계를 따라서 배열되는 모든 가능한 구체예를 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 반응기 축 횡단면이 반드시 연속적인 원 모양일 필요는 없지만, 이러한 구체예가 유리한 것으로 간주된다. 보다 엄밀하게는, 축방향 환상 반응기 상승관은 예를 들어 배플판 또는 관에 의해 접하거나 축방향으로 평행한 상향 운동 상승관 세그멘트로 분할될 수 있는 축방향 환상 횡단면의 공간을 포함한다.
반응 생성물 흐름으로부터 미립 물질을 제거하는 고형물 분리 유닛으로 사용되는 다중포트 사이클론이 반응기 상승관의 상단면에 연결된다. 이러한 사이클론에서, 처리하려는 고형물 현탁액은 다수의 유입 포트를 통해 사이클론 챔버내로 유입된다. 유입 포트는 수직축 주위에서 원을 따라 서로 대칭적으로 또는 비대칭적으로 공간이 형성될 수 있다. 반응기 상승관 채널이 축방향 환상 횡단면을 갖는데, 이는 상승과 채널의 횡단면 위에서의 흐름 패턴이 균일함을 의미하기 때문에, 상기 포트가 대칭 형태로 배열되는 것이 유리하다. 여기에서, 사이클론에는 원심 분리에 필요한 소용돌이를 일으키기는 날개가 구비되어 있다. 일반적으로, 날개는 사이클론 챔버의 경계 주위에 원 형태로 배열되어 다수의 평해한 기체 유입 포트를 제공하는 루우버(louver)가 형성된다.
본 발명은 많은 장점을 제공한다. 따라서, 축방향 환상 반응기 상승관위에 부착된 다중포트 사이클론은 통상의 배치 및 일반적으로 사용된 단일포트 사이클론에 비하여 흐름 역학 및 공정 공학에 필수적인 장점을 제공한다. 현재, 사이클론은 통상의 다중포트 사이클론, 그러나 가장 유리하게는 환상 루우버가 장착된 유입구를 가장 유리하게 사용하는 다중포트 사이클론과 유사한 형태로 제작될 수 있으며, 이렇게 하여 환상 유입 포트 영역의 최대 부분이 기체 현탁된 고형물 흐름을 유입시키는데 이용될 수 있다. 축방향 환상 횡단면을 갖는 상승관 및 이에 연결된 다중포트 사이클론 둘 모두에 의해 제공되는 본 발명에 따른 구성의 주된 장점은 나중에 분명해질 것이다.
상기에서 주지된 바와 같이, 본 발명에 따른 장치내 고형물의 측면 혼합은 통상의 관형 상승관에서 보다 짧은 거리에 걸쳐 일어난다. 결국, 온도 및 농도차는 관형 반응기에서 보다 동종 형태에서 빠르게 균형을 이루게 되며, 이는 화학적 유동상 반응기에서 중요한 설계 목표이다. 일례로서, 본원에서는 외부 직경이 1.67m이고 내부 직경이 1.35m인 실물 크기의 축방향 환상 상승관에서, 측면 혼합 거리가 160mm인 유동상 반응기가 주목될 수 있다. 이와 대조적으로, 동일 횡단면 영역(0.76m2)의 상승관 내부 직경(측면 혼합 거리)은 983mm이며, 이러한 수치는 상기 수치의 6배에 해당된다. 여기에서, 관 반응기의 보다 작은 측면 혼합 거리가 요망된다면, 반응기 높이는 실질적으로 증가되어야 한다.
짧은 측면 혼합 거리 때문에, 반응기의 횡단면위에서의 공급물 흐름은 일정하게 될 수 있다. 또한, 흐름이 공급 지점 앞에서 안정화되는 사전 유동 영역은 상기된 이유 때문에 보다 얕아질 수 있다.
본 발명에 따른 축방향 환상 상승관이 관형 상승관 보다 작은 유속에서 조작되어 반응기를 이루는 구조 물질의 부식이 감소되고 장치 크기가 보다 용이하면서 보다 성공적으로 비례 축소된다는 점을 주목해야 할 것이다. 또한, 장치는 낮은 높이로 충족될 수 있는데, 이로 인해 구조적 설계 및 열 팽창과 관련된 문제점이 감소된다.
바람직한 구체예에 따르면, 본 발명에 따른 장치는 두 개의 동심 원통형 셸 사이에서 형성된 축방향 환상 횡단면의 상승과 공간을 갖는 내부 반응기, 및 오염된 촉매 고형물 또는 냉각된 열전달 미립 물질이 공정 회수용으로 재생될 수 있는 둘러싸는 외부 재생기를 포함한다. 분명히, 본 발명에 따른 반응 공간 개념은 다양한 공정에도 적용될 수 있으며, 상기된 구성과는 상이한 재생기 구성과 또한 조합될 수 있다. 그러나, 본원에 설명된 재생기 구체예는 고형물 측면 이동 거리가 상당히 짧아져서 아무리 큰 재생기라도 직경에 비하여 짧은 높이로 충족될 수 있기 때문에 특히 유리하여, 보다 작은 족문이 필요로 되며, 재생기의 열팽창 문제점은 본질적으로 감소되고, 반응기-재생기 구조는 치밀하고, 단단하며 설치에 용이한 본체를 형성한다.
본 발명에 따른 구성은 흐름 설계 방법에 의해 부식 문제를 극복하며; 다중포트 사이클론에서 고형물 현탁액 흐름은 단일의 매우 치밀한 고형물 흐름과 같은 유입되지는 않는 다수의 작은 고형물 분사와 같이 사이클론 내표면에서 일어나기 쉬우므로 구조재의 부식이 보다 작으며 보다 평탄하다. 개선된 흐름 역학으로 인해 신규한 사이클론이 (좁은 유입 포트 때문에) 보다 얕게 차수화되기 때문에, 본 발명에 따른 반응기에 연결된 사이클론은 (반감된 잔류 시간을 유발시키는) 표준 사이클론 용적의 절반까지 감소된 높이를 가질 수 있다.
다중포트 구성으로 인해, 사이클론 유입 포트는 좁아질 수 있으며, 이로 인해 촉매층은 얕게 깔리며, 유입 포트에서의 유속은 유입 포트 폭의 감소가 증가된 채널 높이를 필요로 할 통상의 단일포트 사이클론에서 보다 본질적으로 더 작을 수 있으며, 그 결과 보다 높은 사이클론을 초래하며 교통하는 채널을 보다 길면서 불특정 모양이 되게 한다. 감소된 사이클론 유출구 유속을 사용할 수 있는 것은 보다 느려진 부식 속도 때문이며, 4 내지 5 배까지는 유속에 의존한다.
FCC 사전 분리 사이클론에서, 시험은 상승관 상부로부터 사이클론 유출구까지의 기체 잔류 시간이 약 1.0 내지 2.0초 정도인 것을 보여주었으며, 이후에 반응 생성물은 5 내지 40초 동안 승온에서 분리 용기내에 추가로 머무를 것이다. 이러는 동안에, 유용한 화합물은 화학 반응의 결과로서 손실될 것이다. 이와 대조적으로, 본 발명에 따른 구성은 촉매가 상승관 상부의 각 지점으로부터 사이클론에 동시에 유입될 때 정확하게 조절될 수 있는 반응 시간을 제공한다. 필요에 따라, 생성물은 사이클론 유출 노즐의 배출 지점에서 곧바로 냉각될 수 있어서 어떠한 분리 용기도 필요하지 않다.
다중포트 사이클론이 통상의 사이클론과 비교하여 크게 개선된 분리 효율을 달성한다는 사실은 하기 예를 통해서 볼 때 명백하다:
실온에서 전역 유입 포트 및 직선 날개를 갖는 직경이 465mm인 사이클론에 대해 수행된 시험에서, 촉매의 횡단면 질량 흐름 속도가 200kg/m2s일 때, 분리 효율은 5.6m/s 유입 유속에서 99.99%였다. 양립가능한 치수 및 유속을 갖는 통상의 젠즈(Zenz) 사이클론에서, 입자 크기 비율에 의해 계산된 분리 효율은 99.10%였다. 이들 분리 효율의 비교를 통해서 본 발명에 따른 다중의 좁은 유입 포트를 갖는 신규한 사이클론이 부식을 유발시키는 높은 유속을 피하도록 설계된 경우에 보다 우수한 효율을 제공함을 분명하게 알 수 있다.
본 발명에 따른 장치에서 사용된 구조의 상세한 내용은 첨부 도면을 통해 자명하게 될 것이다. 이하 상세한 설명에서, 순환하는 고형물은 약어 "CS"로 나타내어지며, 예시적 공정은 공급물로서 액체 탄화수소를 사용하는 촉매 열분해이다.
도 1을 참조하여, 본 발명에 따른 장치의 바람직한 구체예는 중간 셸(22)에 의해 분리된 두 개의 동심에 개조된 원통형 CS 반응기를 포함하며, 상기 반응기의 내부는 이하 "반응기"라 할 것이며, 외부는 이하 "재생기"라 칭할 것이다.
반응기 유닛은 세 개의 동심 고정된, 본질적으로는, 원통형 관(1,2 및 3)으로부터 제작되며, 원통형 관들 사이의 공간은 축상 환상 횡단면의 공간 (20), (19) 및 (13)을 형성한다. 이들 중에서, 원하는 반응은 공간(13)에서 수행된다. 예를 들어, 강철로 만들어진 관은 동심에서 수직 배열된 세로축으로 고정된다. 외벽에 고정된 루우버 장착된 날개(14)를 갖는 다중포트 사이클론(14, 17)은 관(2 및 3)의 연속으로서 축방향 환상 상승관 공간(13)위에 고정된다. 사이클론은 생성물 기체의 제거용으로 중심관(21)을 구비하고 있으며, 반면에 전달 채널(19 및 20)은 사이클론내에서 기체상으로부터 분리된 고형물을 제거하기 위해 내부 강관(3)의 내부 공간에 구비되어 있다.
반응기 외부 셸(3)의 내부에서, 재생기 유닛은 예를 들어 강철로 만든 세 개의 동심 고정된, 본질적으로는 원통형관(4, 5 및 6)을 포함하며, 이들 관 사이의 공간은 축방향 환상 횡단면의 공간(29, 28 및 24)을 형성한다. 이들 중에서, 촉매 재생은 공간 (24)에서 수행된다. 내부에서, 압력 셸(6)은 절연재층(7)으로 정렬되어 셸의 강도를 높이기 위해 셸 온도를 상당한 수준에 유지시킨다. 반응기에서와 유사한 형태로, 축방향 환상 공간(24)위에 다중포트 사이클론(25, 26)이 고정되며, 이의 날개는 원통형 파이프(5) 또는 압력 셸(6)에 고정된다. 사이클론은 재생기내에 형성된 연도기체 제거용으로 중심관(30)을 구비하고 있으며, 반면에 전달 채널(28 및 29)은 사이클론내에서 기체상으로부터 선택된 고형물 제거용으로 강관(5 및 6)을 갖추고 있다.
반응기의 유동화 기체 흐름은 참조번호 (8)에 의해 다이아그램에 표시되어 있다. 기체 흐름(8)은 밸브(31)를 경유하고 회수 채널(20)을 경유하여 유입되는 고형물과 먼저 반응하고, 이어서 보다 높은 반응기 상승관에서, 공급 파이프(16)의 분무 노즐(17)을 통해 주입된 공급물 흐름(10)과 반응하고, 이렇게 하여 공급물은 고온의 고형물 흐름과 접촉하여 곧바로 기화되는 유동 바닥(12)을 통해 반응 공간에 유입된다. 혼합된 기체 흐름(8 및 10)은 반응기 사이클론의 날개(14)로 포집된 고형물을 동시에 수반하면서 축방향 환상 상승관(13)을 따라서 기체상의 형태로 이동한다. 고형물은 열을 상승관(13)에서 일어나는 반응 또는 그 밖의 공정으로 열을 방출하고 공급물 흐름(10)으로 기화되며, 이렇게 하여 고형물의 온도는 떨어진다. 날개(14)로부터, 기체 및 포집된 고형물은 내부의 반응기 사이클론 챔버(17)의 안쪽으로 접선으로 유입되는데, 여기에서 미립 물질은 사이클론 내벽(18)에 충돌하여 고형물 전달 채널(19 및 20)로 흘러들게 함으로써 분리된다. 필요에 따라서, 일부 고형물이 축방향 환상 채널(19)을 통해 과잉 유출로서 반응기 바닥 단면으로 다시 회수될 수 있다. 채널(19)이 장치의 작용에 필수적이지는 않지만, 일부 경우에 반응의 조작에 유리할 수 있다. 채널(20)에서, 고형물은 밀집 상태로 하향으로 조금씩 떨어지므로, 고형물 전달 채널(20)을 통해 반응기와 재생기 사이에서 혼합 기체 흐름이 방해를 받을 것이다. 반응기 사이클론으로 들어오는 기체 흐름(11)은 내부 사이클론의 중심관(21)을 통해 반응기로 배출된다. 반응기로부터 재생기로의 고형물 흐름은 바(32)에 의해 기계적으로 이동 가능하게 배치된, 원통형 조절 요소가 장착된 밸브(31)에 의해 조절된다.
재생기는 이들 유닛이 밀집 상태의 고형물로 충전된 전달 채널(29)에 의해 서로로부터 분리되도록 반응기 주위에 연결된다. 반응기와 유사한 형태에서, 재생기는 장치 셸 및 셸 내부에 고정된 반응기 관에 의해 형성된 두 개의 원통형 엔빌로우프 표면 사이에 있는 인터셸 공간에 위치한다. 상기 반응기 관과 반응기의 상기 외부 원통형 셸 구조체 사이에는 원통형 벽이 추가로 고정되어 상기 고형물 전달 채널(29)을 제공한다. 산소 함유 기체 흐름(9)은 유동화 분배기(24)를 통해 재생기로 유입되며, 동시에 재생기 사이클론의 날개(25)로 고형물을 운반하는 축방향 환상 상승관 채널(24)에서 상승한다. 재생기에서, 코크스, 가능하게는 고형물의 표면에 축적된 코크스 및 구멍에서 투과된 유기 화합물이 산화되어(즉, 상승관 채널(24)에서 연소되어) 고형물 온도가 상승한다. 재생기 사이클론 챔버(26)는 반응기에서 멀리떨어진 위에 위치한다. 사이클론 챔버(26)에서, 고형물은 사이클론 벽(27)에 충돌시켜 채널(28 및 29)로 떨어지게 함으로써 분리된다. 회수 채널(29)은 고형물을 다시 반응기로 통과시킨다. 회수 채널로 유입되지 못한 초과량의 고형물은 채널(28)을 통해 과잉 유출로서 재생기 바닥 단면에 다시 떨어질 것이다. 촉매 또는 이와 유사한 미립 물질은 내부 회수 채널에서의 통과 동안에 유동 상태에 유지되어 조절 밸브가 과다하도록 하는 것이 바람직하다. 재생기의 연도 기체(12)재생기 사이클론의 중심관(30)을 통해 제거된다. 밀집 형태로 회수 채널(29)에서 밑으로 천천히 떨어지는 고형물은 반응기 및 재생기의 기체 공간 사이의 통과를 억제한다. 재생기로부터 반응기로의 고형물 유속은 기계적으로 연결된 바(34)를 통해 밸브(33)의 원통형 조절 요소를 이동시킴으로써 조절된다.
도 2를 살펴보면, 도시된 장치는 본질적으로 수직으로 배열된 세로축을 갖는 연장된 반응기(41)를 포함한다. 반응기의 가장 깊은 부분은 두 개의 동심 고정된, 본질적으로는 원통형 관(42 및 43)을 포함하는데, 관 사이의 공간은 반응기의 상승관으로 사용되는 축방향 환상 횡단면의 공간(50)을 형성한다. 축방향 환상 공간 위에, 관(42 및 43)의 연장부로서, 다중 포트 사이클론(52)가 고정되며, 루우버 장착된 날개(63)는 이의 외벽에 고정된다. 사이클론은 생성 기체 제거용 중심관(57)을 구비하고 있으며, 반면에 내관(43)은 사이클론에서 기체상으로부터 분리된 오염된 촉매의 중간 저장 사일로, 및 고형물 전달 채널(54)로 작용한다. 외관(42)과 반응기 셸(41) 사이에는 재생된 촉매의 회수를 위한 축방향 환상 횡단면의 회수 채널(60)이 형성된다. 반응기 외부 셸(41)의 바닥 단면에는 반응기 상승관(50)과 통하는 사전 유동화 기체 유입 노즐(44), 사이클론 중심관(57)에 연결된 생성 기체 배출 노즐(44), 액체 탄화수소 내공급 노즐(46), 재생된 촉매의 회수 채널에 연결된 촉매적 고형물 내공급 노즐(47), 및 재생된 촉매와 함께 재생기로부터 운반된 기체가 이동하는 재생 연도 기체 배출 노즐(49)이 연결되어 있다. 회수 채널(60)의 상부 단면에는 예를 들어 재생 촉매가 촉매와 함께 운반된 기체로부터 분리되어 회수 채널에 균일하게 재분포되는 사이클론일 수 있는 촉매 회수 챔버(61)가 추가로 연결될 수 있다. 전달 채널(54)로부터, 오염된 촉매는 배출 노즐(64)을 통해 재생기로 통과된다.
상기된 반응기는 하기 방식으로 열분해하는데 사용된다:
유동화 기체는 노즐(44) 및 유동화 분배기 바닥(48)을 거쳐 축방향 환상 횡단면의 반응기 상승관(50)으로 통과되며, 여기에서 먼저 개구부(62)를 통해 회수 채널(60)로부터 재생된 촉매가 이에 혼합되고, 이어서 분무 노즐을 통해 주입된 탄화수소 공급물(46)이 혼합된다. 액체 탄화수소 공급물은 고온 촉매와 접촉하게 되면 곧바로 기화될 것이다. 촉매는 상승관(50)내의 열을 기화된 액체 탄화수소 공급물 및 열분해 반응으로 방출하여 온도가 떨어진다. 혼합된 기체 흐름은 축방향 환상 상승관(50)을 따라 상향으로 기체상으로 통과되어, 반응기 사이클론의 날개로 촉매를 운반한다. 날개(51)로부터, 기체 및 포집된 촉매 입자는 사이클론 챔버(52)내로 접선으로 통과하고, 여기에서 촉매 입자는 사이클론 챔버 벽(53)에 충돌시킨 후 오염된 촉매 수거용 사일로 및 전달 채널(54)로 떨어지게 함으로써 분리된다. 오염된 촉매는 배출 노즐(64)을 통해 전달 채널(54)로부터 제거되어 재생될 수 있다. 필요에 따라서, 일부 오염된 촉매가 밸브(55)에 의해 조절된 개구부(56)를 통해 반응기로 다시 회수될 수 있다. 회수 개구부(56)는 반응기의 작용에 필수적이지는 않지만, 일부 경우에 반응기로 오염된 촉매의 부분적인 회수를 통해 반응이 촉진될 수 있다. 전달 채널(54)에서, 오염된 촉매는 밀집 상태로 하향으로 이동하므로, 촉매 전달 채널(54)을 통해 반응기와 재생기 사이의 기체 흐름이 방해를 받는다. 기체는 사이클론 중심관(57) 및 노즐(45)을 통해 반응기 사이클론으로부터 제거된다. 노즐(47)을 통해 재생기로부터 반응기로 들어오는 촉매 흐름은 회수 채널(60)을 따라서 통과한다. 촉매 흐름이 유동화된 상태인 경우에, 넘겨받은 기체는 촉매 회수 채널(61)에서 촉매로부터 분리된다. 개구부(62)를 통해 반응기로의 촉매 흐름은 밸브(58)에 의해 조절된다. 원통형의 조절 요소를 갖는 밸브(58)는 이에 연결된 바(59)를 거쳐 기계적으로 움직인다. 일부 적용시에, 기계적인 밸브는 공기 밸브에 의해 대체될 수 있다.
본 발명에 따른 반응기는 하기 반응 등에서 사용될 수 있다:
촉매 열분해
반응 흡열반응
공정 온도 520 - 650℃
반응 시간 0.5 - 5초
촉매 통상적인 또는 가장 최근의 FCC 촉매
공급물 경량의 경유, 중량의 경유, 경량의 바닥 오일
생성물 경량의 올레핀, 가솔린
열분해
반응 흡열반응
공정 온도 650 - 950℃
반응 시간 0.2 - 0.5초
고형물 불활성 미립 물질, 가능하게는 촉매 특성을 갖는 불활성
미립 물질
공급물 바닥 오일, 상당량의 휘발성 분획을 함유하는 그 밖의 중량의
탄화수소 함유 공급물
생성물 경량의 올레핀, 가솔린, 경유
탈수소화반응
반응 흡열반응
공정 온도 600 - 750℃(C4에 대해서 약 650℃, C3에 대해서 약 700℃,
C2에 대해서 약 750℃)
반응 시간 0.4 - 2초
고형물 탈수소화 촉매; 유형 Cr-Al2O3, V-Ca 또는 V-Zr
공급물 이소부탄, n-부탄, 프로판, 에탄
생성물 이소부텐, 부텐, 프로펜, 에텐
메탄의 산화 이합체화
반응 발열반응
공정 온도 800 - 900℃
반응 시간 0.08 - 0.3초
고형물 Zr-La-Sr, La2O3-CaO
공급물 천연기체, 산소
생성물 에텐
기체화
반응 발열반응
공정 온도 1000 - 1300℃(열적 부분 산화)
700 - 1000℃(촉매적 부분 산화)
압력 10 - 40bar(열적 부분 산화)
1 - 10bar(촉매적 부분 산화)
공급물 탄화수소 함유 물질, 예를 들어, 천연기체, 석탄, 바닥 오일
및/또는 생물량
생성물 수소 및 일산화탄소 함유 합성기체

Claims (21)

  1. - 기체 또는 액체 탄화수소 공급물이 순환식 유동상 반응기내로 통과되고, 여기에서 상기 공급물이 유동 상태로 유지된 미립 물질의 영향하에 고온에서 전환되며,
    - 전환된 탄화수소 생성물이 기체상의 형태로 반응기로부터 제거되는 탄화수소 전환 방법으로서,
    - 축방향 환상 횡단면을 가지며 기체상 반응 생성물로부터 미립 물질을 분리하기 위한 다중 유입구 사이클론(14, 17; 52, 63)이 장착된 순환식 유동상 반응기(1-3;41-43)가 사용됨을 특징으로 하는 방법.
  2. 제 1항에 있어서, 반응 공간이 두 개의 동심에 위치한 원통형 및/또는 원뿔형 엔빌로우프 표면 사이에서 형성된 인터셸 상승관 공간(13; 50)을 포함함을 특징으로 하는 방법
  3. 제 1항 또는 제 2항에 있어서, 공정의 잔류 시간이 0.05 내지 10초임을 특징으로 하는 방법.
  4. 제 1항 내지 제 3항 중의 어느 한 항에 있어서, 루우버 날개(14; 63)가 장착된 다중포트 사이클론이 사용됨을 특징으로 하여, 기체상 반응 생성물로부터 미립 물질을 분리하는 방법.
  5. 제 1항 내지 제 4항 중의 어느 한 항에 있어서, 촉매 열분해가 프로펜, 부텐 또는 아밀렌 및/또는 가솔린과 같은 경량의 올레핀을 제조하기 위해 0.5 내지 5초의 잔류 시간을 사용하여 520 내지 65℃의 온도에서 경량의 경유, 중량의 경유 및/또는 경량의 바닥 오일을 함유하는 공급물에서 수행됨을 특징으로 하는 방법.
  6. 제 5항에 있어서, 오염된 촉매가 반응기로부터 재생용 재생기로 전달된 후, 재생 단계 이후에, 재생기로부터 반응기로 다시 회수됨을 특징으로 하는 방법.
  7. 제 6항에 있어서, 오염된 촉매가 축방향 환상 횡단면을 가지며 탄화수소 공급물을 전환시키는데 사용된 반응기와 동심 관계에 있는 또 다른 순환식 유동상 반응기에서 재생됨을 특징으로 하는 방법.
  8. 제 1항 내지 제 4항 중의 어느 한 항에 있어서, 열분해가 보다 경량의 탄화수소를 제조하기 위해 0.2 내지 0.5초 잔류 시간을 사용하여 650 내지 950℃의 온도에서 상당량의 휘발성 분획을 함유하는 바닥 오일 함유 공급물 및/또는 그 밖의 중량의 탄화수소 함유 공급물에서 수행됨을 특징으로 하는 방법.
  9. 제 1항 내지 제 4항 중의 어느 한 항에 있어서, 탈수소화반응이 아밀렌, 이소부텐, 부텐, 프로펜 또는 에텐을 제조하기 위해 0.4 내지 2초 잔류 시간을 사용하여 500 내지 750℃의 공정 온도에서 각각 펜탄, 이소부탄, n-부탄, 프로판 및/또는 에탄을 함유하는 공급물에서 수행됨을 특징으로 하는 방법.
  10. 제 1항 내지 제 4항 중의 어느 한 항에 있어서, 산소와 천연기체의 산화반응이 이합체화 메탄을 제조하기 위해 0.08 내지 0.3초의 잔류 시간을 사용하여 800 내지 900℃의 공정 온도에서 수행됨을 특징으로 하는 방법.
  11. 제 1항 내지 제 4항 중의 어느 한 항에 있어서, 열 또는 촉매 기체화가 합성 기체를 제조하기 위해 700 내지 1300℃의 온도에서 탄화수소 함유 공급물에서 수행됨을 특징으로 하는 방법.
  12. - 적어도 본질적으로 수직 배열된 세로축을 갖는 반응 공간(13; 50),
    - 상기 반응 공간(13; 50)의 바닥 단면에 연결되어 있으며, 사전 유동화 기체가 반응기내로 통과될 수 있는 노즐,
    - 사전 유동화 기체가 반응기 공간내로 통과될 수 있는 유동화 분배기 바닥(12; 48),
    - 상기 반응 공간(13; 50)에 연결되어 있으며, 유동화된 흐름을 형성하는 미립 물질이 사전 유동화 기체 흐름내로 흘려질 수 있는 제 1 세트의 내공급 노즐
    - 상기 반응 공간의 바닥 단면에 연결되어 있으며, 처리하려는 탄화수소 물질이 반응 공간내로 흐를 수 있어서 상기 물질이 반응 공간(13; 50)에서 상기 반응 공간에서 유력한 고온하에서 상기 사전 유동화 기체 및 유동화된 미립 물질의 상향 흐름과 빠르게 반응하여 탄화수소가 전환될 제 2 세트의 내공급 노즐(10; 46)
    - 상기 반응 공간(13; 50)의 상부 말단에 부착되어 있으며, 반응 기체로부터 미립 물질을 분리하기 하기 위한 분리 수단(14, 17; 52, 63), 및
    - 반응기로부터 생성물 기체를 제거하기 위한 반응 기체 배출 노즐(30; 45)을 포함하는, 고온의 유동 상태 미립 물질의 영향하에 탄화수소를 전환시키는 반응기로서,
    - 반응 공간(13; 50)이 축방향 환상 횡단면의 상승관 공간에 의해 형성되며,
    - 미립 물질 분리 수단(14, 17; 52, 63)이 다중포트 사이클론임을 특징으로 하는 반응기.
  13. 제 12항에 있어서, 축방향 환상 횡단면의 상승관 공간(13; 50)이 두 개의 동심에 위치한 원통형 및/또는 원뿔형 엔빌로우프 표면 사이에 형성된 인터쉘 상승관 공간을 포함함을 특징으로 하는 반응기.
  14. 제 12항 또는 제 13항에 있어서, 상승관 공간(13; 50)이 배플을 평행한 흐름 세그멘트로 분배함으로써 분할됨을 특징으로 하는 반응기.
  15. 제 14항에 있어서, 평행한 흐름 세그멘트가 반응기의 세로축에 대하여 본질적으로 또는 정확하게 평행하도록 정렬된 두 개의 동심에 고정된 원통형 엔빌로우프 표면 배플판 사이에서 신축적으로 늘어나게 함으로써 형성됨을 특징으로 하는 반응기.
  16. 제 15항에 있어서, 배플판이 세로축 또는 반응기 상승관을 따라서 나선형으로 감겨지는 방식으로 수행되도록 부착됨을 특징으로 하는 반응기.
  17. 제 14항에 있어서, 본질적으로 축방향 환상 횡단면의 반응기 상승관이 원형태로 일정 간격으로 공간이 형성된 평행한 관에 의해 형성됨을 특징으로 하는 반응기.
  18. 제 12항 내지 제 17항 중의 어느 한 항에 있어서, 사이클론의 날개(14; 63)가 상승관 채널 내부 일부 또는 전부의 사이클론 챔버(17; 52)의 경계 주위에 원형으로 루우버가 장착된 형태로 부착되어 유입 기체 흐름용의 다수의 평행한 유입 채널을 형성시킬 수 있는 루우버로 작용함을 특징으로 하는 반응기.
  19. 제 12항 내지 제 18항 중의 어느 한 항에 있어서, 사이클론(14, 17)이 하향 중심관(21)을 가짐을 특징으로 하는 반응기.
  20. 제 12항 내지 제 19항 중의 어느 한 항에 있어서, 반응기(13)가 환형 채널(20)에 의해 반응기 공간을 동심으로 둘러싸고 있는 축방향 환상 횡단면의 재생기(24)에 연결됨을 특징으로 하는 반응기.
  21. 제 20항에 있어서, 축방향 환상 횡단면의 재생기 채널(24)이 두 개의 원통형 또는 원뿔형 셸 사이에 존재하는 인터셸 상승관에 의해 형성됨을 특징으로 하는 반응기.
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