KR20110006011A - Catalytic reactor - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 촉매 반응기에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 촉매 입구 및 반응체 입구를 통해 촉매와 반응가스가 유입되어 반응한 후, 촉매 출구 및 유출물 출구를 통해 촉매와 반응 유출물이 배출되는 촉매 반응기에 관한 것이다. The present invention relates to a catalytic reactor, and more particularly, after the catalyst and the reaction gas are introduced and reacted through the catalyst inlet and the reactant inlet, the catalyst and the reaction effluent are discharged through the catalyst outlet and the effluent outlet. It is about.
일반적으로 촉매 반응이란 연소, 개질, 산화, 환원 등과 같은 화학 반응을 일으키는 데에 있어서, 이러한 화학반응의 반응 속도를 줄이거나 또는 반대로 가속시키는 반응을 말한다.In general, a catalytic reaction refers to a reaction that causes a chemical reaction such as combustion, reforming, oxidation, reduction, or the like to reduce or accelerate the reaction rate of the chemical reaction.
촉매 반응을 이용하는 촉매 반응기는, 원하는 반응 속도에 적합한 촉매를, 촉매층에 충진한 후에, 반응 물질이 상기 촉매층을 통과하도록 구성한 것이다. In the catalytic reactor using the catalytic reaction, after the catalyst layer is filled with a catalyst suitable for a desired reaction rate, the reaction material is configured to pass through the catalyst layer.
이러한 촉매 반응기는 화학 분야 뿐만 아니라 의학 분야, 농업 분야 등 모든 산업 분야 전반에 걸쳐 광범위하게 사용되고 있다.Such catalytic reactors are widely used not only in the chemical field but also in all industrial fields such as the medical field and the agricultural field.
특히, 차량의 촉매 반응기는 차량 엔진의 연소시 배기 매니폴드를 통하여 배출된 고온 고압의 배출가스들 중, 유해한 성분들인 HC, CO, NOX 등을 촉매의 화학 반응 촉진에 의하여 무해한 가스인 CO2, H2O 등으로 변환시켜서 외부로 배출시키는 장치이다. In particular, the catalytic reactor of the vehicle is a high-temperature, high-pressure exhaust gas discharged through the exhaust manifold when the combustion engine of the vehicle, the harmful components such as HC, CO, NOX by harmless gas by promoting the chemical reaction of the catalyst CO 2 , It is a device that converts into H 2 O and discharges it to the outside.
종래의 촉매 반응기는 미국특허 제4,357,304호에 개시되어 있는 바, 탄화수소의 촉매 처리, 특히 석유 잔류물의 접촉 탈유 및 금속 제거에 매우 적합하게 사용된다.Conventional catalytic reactors are disclosed in US Pat. No. 4,357,304 and are well suited for catalytic treatment of hydrocarbons, in particular catalytic deoiling of petroleum residues and metal removal.
그런데, 이러한 종래의 촉매 반응기는 높은 압력 및 온도에서 수행되어 분리장치의 내부 벽체들이 열응력에 의하여 쉽게 손상되는 문제점이 있다.However, this conventional catalytic reactor has a problem that the inner walls of the separator are easily damaged by thermal stress because it is carried out at high pressure and temperature.
따라서, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 발명한 것으로서, 용기 내에서 촉매 입자가 균일하면서 정체되지 않고 신속히 유동되어 필터링 및 배출과정을 수행토록 함으로써, 지연 유동에 의해 발생하는 열응력에 의한 내부 벽체들의 파손을 방지할 수 있는 촉매 반응기를 제공하고자 한다. Therefore, the present invention is invented to solve the above problems, the catalyst particles in the vessel is uniform and not stagnant flows quickly to perform the filtering and discharge process, due to the thermal stress generated by the delayed flow It is an object of the present invention to provide a catalytic reactor capable of preventing breakage of internal walls.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 상단부에 촉매 입구 및 반응체 입구가 설치됨과 동시에 하단부에 촉매 출구 및 유출물 출구가 설치되어지되, 상기 입구와 출구 사이에 촉매 입자 및 반응 유출물을 분리하는 분리장치를 포함하는 용기로 이루어진 촉매 반응기에 있어서, 상기 분리장치는 용기의 벽부에 연결되는 외측 테두리부와 촉매 출구에 연통하는 중앙 개구부가 상,하부를 이루며, 그 경사부에 배출부를 포함하는 촉매 지지체; 및 상기 촉매 지지체의 상방에 수용되며, 유체가 통과하는 유체 통로부와, 유체를 필터링하는 필터부를 포함하는 유체 필터장치로 구성되어지되, 상기 유체 통로부는 그 하부의 필터부까지 수직으로 이루어진 수직 측벽부를 매개로 연장 형성된 것을 특징으로 한다.In order to achieve the above object, the present invention is provided with a catalyst inlet and a reactant inlet at the upper end and at the same time a catalyst outlet and an effluent outlet are installed at the lower end, separating catalyst particles and reaction effluent between the inlet and the outlet. In the catalytic reactor comprising a vessel comprising a separator, the separator comprises an outer edge connected to the wall portion of the vessel and a central opening communicating with the catalyst outlet forms an upper and a lower portion, and includes a discharge portion at an inclined portion thereof. Catalyst support; And a fluid filter device accommodated above the catalyst support and including a fluid passage portion through which the fluid passes and a filter portion for filtering the fluid, wherein the fluid passage portion is vertical to the filter portion below the vertical side wall. Characterized in that formed extending through the unit.
본 발명은 바람직한 실시예로서, 상기 분리장치는 촉매 및 유출물이 중앙 개구부를 통해 촉매 출구로 배출되지 않도록 상기 중앙 개구부의 상단에 차단부재가 구비된 것을 특징으로 한다.As a preferred embodiment of the present invention, the separation device is characterized in that the blocking member is provided at the top of the central opening so that the catalyst and the effluent are not discharged through the central opening to the catalyst outlet.
상기 유체 통로부의 양측에 형성되어 유체 통로부로 유체가 용이하게 안내되도록 상기 유체 통로부측으로 경사진 경사산부가 구비된 것을 특징으로 한다.Formed on both sides of the fluid passage portion is characterized in that it is provided with an inclined mountain portion inclined toward the fluid passage portion so that the fluid is easily guided to the fluid passage portion.
또한, 상기 유체 통로부와 연통되어 불활성액을 공급하는 공급관이 더 포함된 것을 특징으로 한다.In addition, the fluid passage is characterized in that it further comprises a supply pipe for supplying an inert liquid.
그리고, 상기 촉매 지지체의 배출부와, 유체 필터장치의 유체 통로부는 일정 간격을 두고 방사상으로 복수개가 형성된 것을 특징으로 한다. In addition, the discharge portion of the catalyst support and the fluid passage portion of the fluid filter device is characterized in that a plurality of radially formed at regular intervals.
이상에서 본 바와 같이, 본 발명에 따른 촉매 반응기에 의하면, 유체 통로부가 용기의 벽체에 대하여 수직으로 형성되므로 용기 내에서 촉매 입자가 균일하면서 정체되지 않고 신속히 유동되도록 함으로써, 내부 벽체들의 파손을 방지할 수 있는 효과가 있다.As described above, according to the catalytic reactor according to the present invention, since the fluid passage portion is formed perpendicularly to the wall of the container, the catalyst particles in the container are allowed to flow quickly and uniformly without stagnation, thereby preventing breakage of the inner walls. It can be effective.
이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명의 구성에 대해 상세하게 설명하면 다음과 같다. Hereinafter, the configuration of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
첨부한 도 1은 본 발명에 따른 촉매 반응기를 나타내는 측면도이고, 도 2는 본 발명에 따른 촉매 반응기를 나타내는 하부 단면도이며, 도 3은 도 2의 'A-A'선 단면도이다. 1 is a side view showing a catalytic reactor according to the present invention, FIG. 2 is a bottom sectional view showing a catalytic reactor according to the present invention, and FIG. 3 is a sectional view taken along the line 'A-A' of FIG.
본 발명은 도 1에 도시된 바와 같이, 하우징을 이루는 용기(5)는 그 상단부 에 촉매 입구(7) 및 반응체 입구(8)가 설치됨과 동시에, 그 하단부에 촉매 출구(10)와 유출물 출구(12)가 설치된다. As shown in FIG. 1, the
또한, 상기 용기(5)는 그 용기(5) 내의 하단부에 인접한 위치에 배치되는 분리장치(15)가 구비된다.In addition, the
상기 분리장치(15)는 중심방향으로 경사진 형상의 촉매 지지체(16)가 구비되는 바, 상기 촉매 지지체(16)는 용기(5)의 벽부에 연결되는 외측 테두리부(20)와, 촉매 출구(10)에 직접 연통하는 중앙 개구부(23)가 상부 및 하부를 이루도록 구성된다.The
이러한 촉매 지지체(16)의 상방에는 유체 필터장치(30)가 수용되는 바, 상기 유체 필터장치(30)는 그 하부에 촉매 입자를 여과시키는 필터부(32)가 일정 간격을 두고 방사상으로 복수개가 구비되어 있다.The
상기 필터부(32)에서 여과되고 남은 반응 유출물은 상기 촉매 지지체(16)의 배출부(26)를 통해 배출되고, 용기(5)와 촉매 지지체(16) 사이의 챔버부(13)를 거쳐 용기(5) 하단부에 구비된 유출물 출구(12)를 통해 배출되도록 되어 있다.The reaction effluent remaining after filtering in the
이때, 상기 배출부(26)는 상기 촉매 지지체(16)의 경사부에 일정 간격을 두고 방사상으로 복수개가 형성되어 있어 배출되는 반응 유출물이 그 배출부(26)를 통해 정체없이 균일한 유동을 수행하게 된다. At this time, the
상기 배출부(26)는 일정 간격을 두고 방사상으로 복수개 형성되어 있으며, 그 단일개의 라인 상에 적어도 하나 이상의 구성으로 이루어져 있는 것이 바람직하다. The
또한, 상기 유체 필터장치(30)는 그 상부에 일정 폭을 갖는 유체 통로부(45)와, 상기 유체 통로부(45)의 양측에 형성되어 촉매와 유출물이 유체 통로부(45)로 용이하게 안내될 수 있도록 유체 통로부(45)측으로 경사진 형상의 경사산부(46,47)가 구비된다.In addition, the
상기 유체 통로부(45)는 그 하부의 필터부(32)까지 수직으로 이루어진 수직 측벽부(40)를 매개로 연장 형성되어지되, 도 3에 도시된 바와 같이 방사상으로 형성되어 있다. The
상기 경사산부(46,47)는 용기(5) 내에서 촉매 및 유출물이 유동하는 공간을 분할할 수 있는 분할 커버수단이다.The
상기 분리장치(15)는 촉매 출구(10)와 연통하는 중앙 개구부(23)의 상단에 상기 촉매 및 유출물이 상기 중앙 개구부(23)를 통해 촉매 출구(10)로 직접 배출되지 않도록 차단부재(50)가 구비되는 바, 상기 차단부재(50)는 상부를 이루는 원추 형상의 커버부(51)와, 상기 커버부(51)에 일체 형성되어 하방으로 일정 길이로 연장되어 중앙 개구부(23)의 상단에 결합되는 결합부(53)로 이루어져 있다.The
상기 차단부재(50)는 기체 및 액체의 통로로서 개폐 가능하며, 촉매 입자의 통과 시에는 폐쇄되도록 이루어진 것이 바람직하다.The blocking
한편, 상기 필터부(32)를 통해 여과되는 촉매 입자 이외의 유출물은 촉매 출구(10)를 통해 배출되는 바, 이러한 미(未)제어의 반응으로 인해 케이크(cake)가 발생하게 된다.On the other hand, the effluent other than the catalyst particles filtered through the
이에, 상기 케이크의 발생을 방지하기 위하여 유체 통로부(45)와 연통되어 소정량의 불활성액을 공급하는 공급관(70)이 설치되어 있다.In order to prevent the occurrence of the cake, a
이로써, 상기 촉매 지지체(16)에 불활성액이 충전되어 불활성액과 유출물 사이의 계면 제어를 원활하게 수행 가능하며, 케이크의 형성이 감소되는 효과가 있다.As a result, the
이하, 본 발명에 따른 촉매 반응기의 작용에 대하여 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, the operation of the catalytic reactor according to the present invention will be described.
2개의 촉매상(60,61)과 1개의 재분배장치(63)가 구비된 촉매 반응기에 있어서, 반응체가 용기(5)의 반응체 입구(8)를 통해 촉매상(60,61)에 공급된다.In a catalytic reactor equipped with two catalyst beds (60, 61) and one redistributor (63), the reactants are fed to the catalyst beds (60, 61) via the reactant inlet (8) of the vessel (5). .
상부 촉매상(60)에서 반응이 개시되고 반응체로부터 생성물이 생성되면, 이 반응체와 생성물은 재분배장치(63)과 하부 촉매상(61)로 이동하여 반응을 계속하게 된다.When the reaction is initiated in the
한편, 반응체와 생성물이 반응하여 남은 반응 유출물은 용기(5) 하단부의 유출물 출구(12)를 통해 촉매 반응기로부터 배출되는데, 상기 유출물 출구(12)로 유출물이 배출되기 전에 잔류 반응체와 생성물로 이루어진 유출물은 분리장치(15)를 통과하게 된다.On the other hand, the reaction effluent remaining from the reaction between the reactant and the product is discharged from the catalytic reactor through the
상기 유출물은 유체 필터장치(30) 사이의 유체 통로부(45)로 유입된 다음 필터부(32)를 거치게 된다.The effluent flows into the
상기 필터부(32)를 거친 유출물은 다시 촉매 지지체(16)에 형성된 배출부(26)를 통해 배출된 다음, 유출물 출구(12)를 통해 촉매 반응기 외부로 배출된다.The effluent, which has passed through the
한편, 새로운 촉매를 첨가하고자 할 경우, 촉매 반응기로부터 배출된 촉매만 큼의 새로운 촉매를 촉매 입구(7)로 공급하여 지속적으로 반응되도록 한다.On the other hand, when a new catalyst is to be added, new catalyst is supplied to the catalyst inlet 7 as much as the catalyst discharged from the catalytic reactor to continuously react.
따라서, 본 발명에 따른 촉매 반응기는, 유체 필터장치(30)가 용기(5) 내에 수평 단면이 원형 형상으로 배치되고, 유체 통로부(45)가 용기(5)의 벽체에 대하여 수직으로 형성되므로 용기 내에서 촉매 입자가 균일하면서 정체되지 않고 신속히 하방으로 유동하여 필터링됨으로써, 촉매 입자의 균일한 유동이 확보되어 분리장치(15)에 구비된 내부 벽체들의 파손을 방지할 수 있게 되는 새로운 발명이다. Therefore, in the catalytic reactor according to the present invention, the
이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 도시하고 또한 설명하였으나, 본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 않으며, 특허청구범위에서 청구된 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형 실시가 가능한 것은 물론이고, 그와 같은 변경은 기재된 청구범위 내에 있게 된다.While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is clearly understood that the same is by way of illustration and example only and is not to be taken by way of limitation in the scope of the appended claims. It will be understood by those skilled in the art that various modifications may be made and equivalents may be resorted to without departing from the scope of the appended claims.
도 1은 본 발명에 따른 촉매 반응기를 나타내는 측면도,1 is a side view showing a catalytic reactor according to the present invention,
도 2는 본 발명에 따른 촉매 반응기를 나타내는 하부 단면도,2 is a bottom cross-sectional view showing a catalytic reactor according to the present invention,
도 3은 도 2의 'A-A'선 단면도이다. 3 is a cross-sectional view taken along the line 'A-A' of FIG.
*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명** Description of the symbols for the main parts of the drawings *
5 : 용기 7 : 촉매 입구5: vessel 7: catalyst inlet
8 : 반응체 입구 10 : 촉매 출구8: reactant inlet 10: catalyst outlet
12 : 유출물 출구 13 : 챔버부12: outflow outlet 13: chamber portion
15 : 분리장치 16 : 촉매 지지체15
20 : 외측 테두리부 23 : 중앙 개구부20: outer edge portion 23: center opening
26 : 배출부 30 : 유체 필터장치26: outlet 30: fluid filter device
32 : 필터부 40 : 수직 측벽부32: filter portion 40: vertical side wall portion
45 : 유체 통로부 46,47 : 경사산부45:
50 : 차단부재 51 : 커버부50: blocking member 51: cover
53 : 결합부 60 : 상부 촉매상53: coupling 60: upper catalyst bed
61 : 하부 촉매상 63 : 재분배장치61: lower catalyst bed 63: redistribution device
70 : 공급관70 supply pipe
Claims (6)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR1020090063433A KR20110006011A (en) | 2009-07-13 | 2009-07-13 | Catalytic reactor |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR1020090063433A KR20110006011A (en) | 2009-07-13 | 2009-07-13 | Catalytic reactor |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
KR20110006011A true KR20110006011A (en) | 2011-01-20 |
Family
ID=43612895
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
KR1020090063433A KR20110006011A (en) | 2009-07-13 | 2009-07-13 | Catalytic reactor |
Country Status (1)
Country | Link |
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KR (1) | KR20110006011A (en) |
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2009
- 2009-07-13 KR KR1020090063433A patent/KR20110006011A/en not_active Application Discontinuation
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