KR20180059374A - 충격 저감형 균일흐름 디스크와, 반응기 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 화학물질 처리 장비 분야에 관한 것으로서, 충격 저감형 균일흐름 디스크와, 반응기를 개시한다. 충격 저감형 균일흐름 디스크(impact-reducing uniform-flowing disc)는, 타워 트레이(100), 상기 타워 트레이(100)를 관통하는 물질 낙하 파이프(200), 및 비스듬하게 낙하하는 물질 흐름의 운동에너지를 완충하도록 구성된 충격 감소 장치(300)를 포함하며, 상기 충격 감소 장치(300)는 가이드면을 구성함으로써 상기 가이드면을 따라 흘러서 상기 타워 트레이(100)로 낙하하도록 상기 비스듬하게 낙하하는 물질 흐름을 안내하고, 상기 타워 트레이(100) 위의 상기 물질 낙하 파이프(200)의 일부에는 오버플로우 구멍(201)이 제공되고, 상기 충격 저감형 균일흐름 디스크는 복수의 물질 낙하 파이프(200)와, 상기 복수의 물질 낙하 파이프(200)에 완충 낙하 물질 기능을 제공하도록 구성된 복수의 충격 감소 장치(300)를 포함한다. 상기 충격 감소 장치의 경우, 상기 물질 흐름의 운동에너지가 완충될 수 있고, 낙하 물질 스트림이 형성될 수 있고, 상기 타워 트레이의 평평함의 임의의 오차에 의해 발생되는 불균일한 물질 분배가 회피될 수 있다. 더욱이, 본 발명에 제공된 상기 장치는 잔여 운동에너지에 의해 생성되는 충격력을 제거하여, "웨이브 푸싱" 현상을 회피한다.

Description

충격 저감형 균일흐름 디스크와, 반응기{Impact-Reducing Uniform-Flowing Disc and Reactor}
본 발명은 화학물질 처리 장비 분야, 특히 충격 저감형 균일흐름 디스크와, 반응기에 관한 것이다.
수소화 기술은 더욱더 중요하게 되어 석유 정제 산업에서 점점 더 중요한 역할을 한다. 수소화 반응이 안정되게 동작할 수 있는지의 여부, 수소화 촉매가 그 역할을 충분히 할 수 있는지의 여부 그리고 제품 품질이 높은지의 여부는 수소화 반응기 내의 촉매 베드층에 기체-액체 물질의 분포 균일성에 따라 크게 달라진다. 수소화 반응기는 입구 디퓨저(inlet diffuser), 기체-액체 분배기(gas-liquid distributor), 스케일 트랩 바스켓(scale trap basket), 촉매 베드층 지지 부재(catalyst bed layer supporting members), 저온 수소박스(cold hydrogen box), 출구 수집기(outlet collector), 불활성 세라믹볼(inert ceramic balls) 등을 가지며, 촉매의 효율에 직접적인 영향을 갖고 가장 중요한 구성요소는 기체-액체 분배기 및 저온 수소박스이다. 기체-액체 분배기의 기능은 가스상 원료 및 액상 원료를 분배하여 혼합하고, 촉매 베드층의 표면에 이들 원료를 균일하게 분무함으로써, 촉매 베드층 내의 액상의 흐름 조건을 개선하는 것이다. 기체-액체 분배기를 통한 반응 물질의 분배는 거시적 균일성과, 미시적 균일성을 포함한다.
기체-액체 분배기의 거시적 균일성은, 각 분배기를 통해 흐르는 액상의 양이 분배기를 통해 흐르는 가스상의 양 용적과 동일하여, 촉매 베드층 상에 물질을 "균일"하게 덮도록 보장하는 것으로 정의된다. 액체의 분배에 대한 높은 거시적 균일성을 성취하는 것은 어려운데, 그 이유는 수소화 반응기의 직경이 현재 점점 더 커지고, 분배 타워 트레이(distribution tower tray)가 블록으로부터 조립되어, 분배 플레이트면의 평평함을 정확하게 보장할 수 없기 때문이다. 통상적으로, 분배 플레이트면은 수평방향으로부터 1/8°~1/2°만큼 경사질 수 있고, 그 경사는 설치 오차로 인해 3/2°만큼 높을 수 있다. 타워 트레이가 초기에 평평하게 설치되더라도, 트레이 플레이트면은 작동 동안에 열팽창 및 물질 충격부하의 조합된 작용 하에서 그 평평함을 잃을 수 있다. 따라서, 액상의 분배에 대한 거시적 균일성은 분배기의 구조에 의해 보장되어야 한다.
더욱이, 입구 디퓨저가 배치되기 때문에, 물질 흐름 운반에 대한 잔여 운동에너지가 강한 충격력을 발생시킬 수 있고, 게다가 입구 디퓨저를 통해 물질이 중앙 위치에 공급되기 때문에, 반응기 차폐부 내의 공간에 형성된 물질 흐름의 운동 궤적은 경사 라인이고, 운동에너지를 갖는 액상은 상부 분배기 아래의 타워 트레이 상의 액체층에 "웨이브 푸싱(wave pushing)" 현상을 형성하여, 타워 트레이의 평평함에 의존하는 분배기에 부정적인 입구 조건을 가져온다. 최상의 성능을 갖는 분배기에도 상이한 깊이의 액체층의 조건 하에서 균일한 물질 분배를 제공할 수 없고, 반경방향으로의 온도차의 증가가 불가피하다.
종래기술의 분배기를 통해 물질 분배의 불균일성에 대한 문제점을 해결하기 위해, 본 발명은 충격 저감형 균일흐름 디스크를 제공하여, 물질 흐름을 균일하게 분배할 수 있다.
그 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 일 관점에 의하면, 본 발명은 충격 저감형 균일흐름 디스크(impact-reducing uniform-flowing disc)로서, 타워 트레이(tower tray), 상기 타워 트레이를 관통하는 물질 낙하 파이프(material falling pipe), 및 비스듬하게 낙하하는 물질 흐름의 운동에너지를 완충하도록 구성된 충격 감소 장치(impact-reducing device)를 포함하며, 상기 충격 감소 장치는 가이드면을 구성함으로써 상기 가이드면을 따라 흘러서 상기 타워 트레이로 낙하하도록 상기 비스듬하게 낙하하는 물질 흐름을 안내하고, 상기 타워 트레이 위의 상기 물질 낙하 파이프의 일부에는 오버플로우 구멍(overflow holes)이 제공되고, 상기 충격 저감형 균일흐름 디스크는 복수의 물질 낙하 파이프와, 상기 복수의 물질 낙하 파이프에 완충 낙하 물질 기능(buffering falling material function)을 제공하도록 구성된 복수의 충격 감소 장치를 포함하는, 충격 저감형 균일흐름 디스크를 제공한다.
본 발명의 다른 관점에 의하면, 본 발명은 입구 디퓨저와, 본 발명에 제공된 충격 저감형 균일흐름 디스크를 포함하는 반응기로서, 상기 충격 저감형 균일흐름 디스크는 상기 반응기의 상부 차폐부 내에 또는 상기 반응기의 반응기 쉘의 상단부에 배치되고, 상기 입구 디퓨저는 상기 충격 저감형 균일흐름 디스크에 상기 물질을 공급하도록 구성되는, 반응기를 제공한다.
상술한 기술적 스킴에 의해, 상기 충격 감소 장치는 물질 흐름의 운동에너지를 완충하고 그리고/또는 낙하 물질 흐름이 물질 낙하 파이프 내로 직접 들어가는 것을 방지할 수 있고; 그 대신에, 상기 물질 흐름은 타워 트레이 상으로 낙하하여 오버플로우 구멍을 통해 분배되기 전에 소정의 깊이로 액체층을 형성하므로, 타워 트레이의 평평함에 대한 오차로 발생되는 물질 분배 불균일성이 회피될 수 있다. 더욱이, 물질 흐름이 우선 액체층을 형성한 다음, 오버플로우 구멍을 통해 분배되기 때문에, 잔여 운동에너지에 의해 생성되는 충격력이 제거되고, "웨이브 푸싱(wave pushing)" 현상이 회피된다. 따라서, 본 발명에 제공된 충격 저감형 균일흐름 디스크는 물질 흐름을 균일하게 분배할 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 충격 저감형 균일흐름 디스크의 제1 실시예에 대한 개략적인 구조도,
도 2는 도 1에 도시한 충격 감소 장치의 부분 확대도,
도 3은 도 2에 도시한 충격 감소 장치에 의해 성취되는 충격 감소에 대한 기능적 다이아그램,
도 4는 본 발명에 따른 충격 저감형 균일흐름 디스크의 제2 실시예에 대한 개략적인 구조도,
도 5는 도 4에 도시한 충격 감소 장치의 부분 확대도,
도 6은 도 4에 도시한 충격 감소 장치의 또 다른 예에 대한 부분 확대도,
도 7은 도 5에 도시한 장치의 평면도,
도 8은 도 4에 도시한 물질 낙하 파이프의 단면도,
도 9는 도 4에 도시한 충격 감소 장치에 의해 성취되는 충격 감소에 대한 기능적 다이아그램,
도 10은 본 발명에 따른 충격 저감형 균일흐름 디스크의 제3 실시예에 대한 개략적인 구조도,
도 11은 도 10에 도시한 충격 감소 장치의 부분 확대도,
도 12는 도 10에 도시한 충격 감소 장치에 의해 성취되는 충격 감소에 대한 기능적 다이아그램,
도 13은 본 발명에 따른 충격 저감형 균일흐름 디스크의 제4 실시예에 대한 개략적인 구조도,
도 14는 도 13에 도시한 충격 감소 장치의 부분 확대도,
도 15는 도 14에 도시한 장치의 평면도,
도 16은 도 13에 도시한 충격 감소 장치에 의해 성취되는 충격 감소에 대한 기능적 다이아그램,
도 17은 본 발명에 따른 충격 저감형 균일흐름 디스크의 제5 실시예에 대한 개략적인 구조도,
도 18은 도 17에 도시한 장치의 외관도,
도 19는 도 18에 도시한 원통형 부재의 구조도,
도 20은 도 17에 도시한 충격 감소 장치에 의해 성취되는 충격 감소에 대한 기능적 다이아그램,
도 21은 본 발명에 따른 충격 저감형 균일흐름 디스크의 제6 실시예에 대한 개략적인 구조도,
도 22는 도 21에 도시한 충격 감소 플레이트와 물질 낙하 파이프에 대한 평면도,
도 23은 도 21에 도시한 충격 감소 장치에 의해 성취되는 충격 감소에 대한 기능적 다이아그램,
도 24는 본 발명에 따른 충격 저감형 균일흐름 디스크의 제7 실시예에 대한 개략적인 구조도,
도 25는 도 24에 도시한 충격 감소 장치의 부분 확대도,
도 26은 도 25에 도시한 장치의 평면도,
도 27은 도 24에 도시한 충격 감소 장치에 의해 성취되는 충격 감소에 대한 기능적 다이아그램,
도 28은 도 27에 도시한 장치의 평면도,
도 29는 본 발명에 따른 충격 저감형 균일흐름 디스크의 제8 실시예에 대한 개략적인 구조도,
도 30은 도 29에 도시한 충격 감소 장치의 부분 확대도,
도 31은 도 30에 도시한 장치의 평면도,
도 32는 도 29에 도시한 충겨 감소 장치에 의해 성취되는 충격 감소에 대한 기능적 다이아그램,
도 33은 도 32에 도시한 장치의 평면도,
도 34는 본 발명에 따른 충격 저감형 균일흐름 디스크의 제9 실시예에 대한 개략적인 구조도,
도 35는 도 34에 도시한 충격 감소 장치의 부분 확대도,
도 36은 도 35에 도시한 장치의 평면도,
도 37은 도 34에 도시한 충겨 감소 장치에 의해 성취되는 충격 감소에 대한 기능적 다이아그램,
도 38은 참조예 및 실시예에서 베드층 상에서 반경방향으로의 온도 측정 위치를 도시한 개략도적인 다이아그램,
이하, 본 발명의 일부 실시예를 참조한 도면을 참조하여 기술할 것이다. 본원에 기술된 실시예는 본 발명을 기술 및 설명하도록 제공되었을 뿐, 본 발명에 대한 임의의 제한을 구성할 의도의 것이 아니다.
본 발명의 일 관점에 의하면, 본 발명은 충격 저감형 균일흐름 디스크로서, 타워 트레이(100), 상기 타워 트레이(100)를 관통하는 물질 낙하 파이프(200), 및 비스듬하게 낙하하는 물질 흐름의 운동에너지를 완충하도록 구성된 충격 감소 장치(300)를 포함하며, 상기 충격 감소 장치(300)는 가이드면을 구성함으로써 상기 가이드면을 따라 흘러서 상기 타워 트레이(100)로 낙하하도록 상기 비스듬하게 낙하하는 물질 흐름을 안내하고, 상기 타워 트레이(100) 위의 상기 물질 낙하 파이프(200)의 일부에는 오버플로우 구멍(201)이 제공되고, 상기 충격 저감형 균일흐름 디스크는 복수의 물질 낙하 파이프(200)와, 상기 복수의 물질 낙하 파이프(200)에 완충 낙하 물질 기능을 제공하도록 구성된 복수의 충격 감소 장치(300)를 포함하는, 충격 저감형 균일흐름 디스크를 제공한다.
본 발명에 제공된 충격 저감형 균일흐름 디스크는 물질 흐름의 운동에너지를 완충하도록 충격 감소 장치(300)를 이용하여, 물질 흐름이 가이드면을 따라 흘러서, 타워 트레이(100) 상에 낙하하고, 오버플로우 구멍(201)을 통해 분배되기 전에 소정의 깊이로 액체층을 형성하므로, 타워 트레이의 평평함에서의 오차에 의해 발생되는 물질 분배 불균일성이 회피될 수 있다. 더욱이, 물질 흐름이 우선 액체층을 형성한 다음, 오버플로우 구멍(201)을 통해 분배되기 때문에, 잔여 운동에너지에 의해 생성되는 충격력이 제거되고, "웨이브 푸싱" 현상이 회피된다. 따라서, 본 발명에 제공된 충격 저감형 균일흐름 디스크는 물질 흐름을 균일하게 분배할 수 있다.
사용시에, 물질 흐름이 오버플로우 구멍(201)을 통해 물질 낙하 파이프(200) 내로 들어간 후에, 물질 낙하 파이프(200)를 통해 안내되어 수직방향으로 낙하함으로써, 원래의 경사 흐름 상태가 수직방향 흐름 상태로 변경되고, 물질이 자연스럽게 흐르므로, 충격 저감형 균일흐름 디스크 아래의 분배 트레이 상의 액체층에 대한 물질 흐름의 "웨이브 푸싱" 현상이 제거된다. 더욱이, 충격 감소 장치(300)에 의해 완충되는 물질 흐름은 타워 트레이(100)로 낙하하여, 오버플로우 구멍(201)을 통해 분배 트레이로 낙하하기 전에 균일한 깊이로 액체층을 형성하므로, 분배 트레이에 대한 매끄럽고, 안정되며, 균일한 입구 조건이 제공되고, 유체 흐름 조건이 개선되고, 예비의 물질 분배가 구현된다.
여기서, 복수의 물질 낙하 파이프(200) 각각에 대한 낙하 물질을 위한 완충 기능을 제공할 수 있는 복수의 충격 감소 장치가 있다. 본 발명의 상이한 실시예에 의하면, 각각의 물질 낙하 파이프(200)는 대응하는 충격 감소 장치(300)(예컨대, 도 1에 도시한 실시예)를 구비할 수 있거나, 또는 복수의 물질 낙하 파이프(200)는 동일한 충격 감소 장치(300)(예컨대, 도 17에 도시한 실시예)를 구비할 수 있다. 하기에, 본 발명에 제공된 충격 감소 장치(300)의 상이한 실시예를 첨부한 도명을 참조하여 기술할 것이다.
물질 낙하 파이프(200)로부터 경사지게 낙하하는 물질 흐름에 완충 기능을 제공하기 위해, 충격 감소 장치(300)는 물질 낙하 파이프(200) 위에 배치되며 물질 낙하 파이프(200)의 상단부를 덮도록 구성된 플레이트(310)를 포함할 수 있다. 이에 따라, 물질 흐름은 우선 플레이트(310)로 낙하한 다음, 플레이트(310)를 따라 흐르고, 플레이트(310)의 측부를 따라 플레이트(310)의 에지로부터 타워 트레이(100)로 낙하(그 경우, 측부는 가이드면이고, 물질 흐름은 가이드면에 의해 안내되어 수직방향으로 흘러서 타워 트레이(100)로 낙하함)하므로, 플레이트(310)는 물질 흐름을 차단하여 물질 흐름의 운동에너지를 완충하고, 물질 흐름이 물질 낙하 파이프(200) 내로 동시에 직접 들어오는 것을 방지한다.
바람직하게, 도 1-3에 도시한 바와 같이, 충격 감소 장치(300)는 플레이트(310)의 에지로부터 상측방향으로 연장되는 측벽(320)을 포함하고; 그 경우, 수직방향 측벽(320)은 가이드면이고, 물질 흐름은 가이드면을 따라 수직방향으로 흐르도록 안내된다. 이에 따라, 물질 흐름이 플레이트(310)로 낙하하여 액체층이 측벽(320)에 의해 사전결정된 높이로 축적된 후에, 물질 흐름은 측벽(320) 위로 흐른 다음, 타워 트레이(100)로 낙하할 수 있다. 이러한 구성의 경우, 수직방향을 제외한 다른 방향으로 물질 흐름의 운동에너지가 제거될 수도 있음으로써, 물질 흐름은 타워 트레이(100)로 낙하할 때 자연 낙하에 의해 발생된 운동에너지만을 갖는다.
또한, 측벽(320)의 상부 에지의 적어도 일부 상에는 제1 치형 슬롯(321)이 제공될 수 있다. 이에 따라, 플레이트(310)로 낙하한 물질 흐름은 오버플로우되어, 제1 치형 슬롯(321)의 치형 루트의 높이로 물질이 축적될 때 낙하한다. 제1 치형 슬롯(321)의 경우, 물질 흐름은 제1 치형 슬롯(321)을 통해 충격 감소 장치(300)를 따라 균일하게 오버플로우하도록 더욱 양호하게 제어될 수 있다. 도 2에 도시한 바와 같이, 몇 개의 제1 치형 슬롯(321)이 측벽(320)의 상부 에지 상에 간격을 두고 배치될 수 있으므로, 측벽(320)의 상부 에지를 따라 물질이 균일하게 낙하할 수 있다.
본 발명의 또 다른 실시예에 의하면, 도 4-7, 9 및 10-12에 도시한 바와 같이, 충격 감소 장치(300)는 플레이트(310)로부터 상측방향으로 연장되며 낙하 물질 흐름에 면하는 복수의 배플부(330)를 포함할 수 있으며, 배플부(330)는 플레이트(310)의 일측부로부터 타측부로 연장되고, 인접한 배플부(330)들 사이에는 물질 배출 채널이 형성된다. 이에 따라, 물질 배출 채널을 통해 물질이 사전결정된 위치에 낙하할 수 있다. 이러한 경우, 플레이트(310)의 측면은 가이드면이고, 물질 흐름은 가이드면을 따라 수직방향으로 흐르도록 안내된다.
여기서, 복수의 배플부(330)는 서로 평행하고, 그 플레이트면은 서로 간격을 두고 이격되어, 규칙적인 물질 배출 채널(material discharge channel)을 형성할 수 있다. 더욱이, 배플부(330)는 플레이트(310)로부터 수직방향 상측으로 연장되어, 열화된 물질 낙하 효율을 야기할 수 있는 낙하 물질에 대한 임의의 추가적인 간섭을 회피한다.
또한, 바람직하게, 도 6 및 11에 도시한 바와 같이, 배플부(330)를 관통하는 연통 구멍(331)을 구비함으로써, 연통 구멍(331)을 통해 서로 연통하는 인접한 물질 배출 채널을 통해 물질이 본질적으로 동일한 물질 유량으로 낙하할 수 있다.
여기서, 충격 감소 장치(300)는 임의의 적절한 방식으로 장착 및 고정될 수있다. 예컨대, 도 10-12에 도시한 실시예에 있어서, 물질 낙하 파이프(200)의 상단부는 노치를 가짐으로써, 상단부가 상부면(210)과, 상기 상부면(210) 아래의 노치면(220)을 가지고, 플레이트(310)는 상부면(210)에 연결된다. 이에 따라, 한편으로, 물질 낙하 파이프(200)는 충격 감소 장치(300)를 위한 설치 베이스로서 이용될 수 있고, 다른 한편으로, 물질 흐름을 위한 가스상 채널이 노치를 통해 형성될 수 있으므로, 물질 흐름 내의 가스상 물질이 물질 흐름의 나머지와 함께 오버플로우 구멍(201)을 통해 들어가기보다는 노치를 통해 물질 낙하 파이프(200) 내로 신속하게 들어갈 수 있다.
선택적으로, 도 1 및 4에 도시한 실시예에서, 플레이트(310)는 제1 연결 부재(310)를 통해 물질 낙하 파이프(200)에 연결된다. 더욱이, 물질 낙하 파이프(200)의 상단부와 플레이트(310) 사이에는 간극이 존재하여 가스상 채널을 형성함으로써, 물질 흐름 내의 가스상 물질의 일부가 물질 흐름의 나머지와 함께 오버플로우 구멍(201)을 통해 들어가기보다는 간극을 통해 물질 낙하 파이프(200) 내로 신속하게 들어갈 수 있다.
본 발명의 또 다른 실시예에 의하면, 도 13-16에 도시한 바와 같이, 충격 감소 장치(300)는 물질 낙하 파이프(200) 위에 배리어 격자(340)를 포함한다. 배리어 격자(340)는 플레이트(310)의 효과와 유사한 효과를 제공하여, 물질 흐름의 운동에너지를 완충할 수 있고, 물질 낙하 파이프(200) 내로 물질 흐름이 동시에 직접 들어가는 것을 방지할 수 있다.
여기서, 배리어 격자(340)는 물질 낙하 파이프(200)의 연장방향에 대해 비스듬하게 배치되며 낙하 물질 흐름에 면하는 복수의 격자 플레이트(341)를 포함할 수있고, 복수의 격자 플레이트(341)는 서로 평행하고, 그 플레이트면은 서로 간격을 두고 이격된다. 이에 따라, 한편으로, 격자 플레이트(341)는 물질 흐름의 운동에너지를 완충하여 물질 낙하 파이프(200) 내로 물질 흐름이 직접 들어가는 것을 방지하고, 다른 한편으로, 격자 플레이트(341)로 낙하하는 물질 흐름은 격자 플레이트(341)를 따라 흘러서 격자 플레이트(341)의 에지로부터 타워 트레이(100)로 자연 낙하할 수 있다. 이러한 경우, 격자 플레이트(341)의 플레이트면은 가이드면이고, 물질 흐름은 가이드면을 따라 격자 플레이트(314)의 에지로 흐르도록 안내된 다음, 수직방향으로 자연 낙하한다.
설치의 편의를 위해, 도 15에 도시한 바와 같이, 배리어 격자(340)는 복수의 격자 플레이트(341)를 연결하는 연결 로드(342)를 포함하므로, 연결 로드(342)를 장착 및 조절함으로써, 격자 플레이트(341)가 장착될 수 있어 그 위치가 일체로 조절될 수 있다.
여기서, 그릴형 격자 플레이트(341)로 낙하한 물질 흐름이 격자 플레이트(341)를 따라 소정 거리에 걸쳐 경사지게 흐르기 때문에, 격자 플레이트(341)의 에지로부터 낙하할 때 수직방향과 더불어 다른 방향으로 물질 흐름이 속도 및 운동 에너지를 갖는다. 격자 플레이트(341)의 치수 및 경사 각도를 적절하게 배치함으로써, 이와 같이 바람직하지 못한 운동에너지가 최소화되는 한편, 낙하 물질이 완충된다. 구체적으로, 연결 로드(342)는 수평방향, 타워 트레이(100)에 평행하게 배치될 수 있고, 격자 플레이트(341)와 연결 로드(341) 사이의 각도(α)는 10°~170 °, 바람직하게 20°~45°일 수 있다. 격자 플레이트(341)의 폭(B)은 10~200mm, 바람직하게 50~120mm일 수 있다. 인접한 격자 플레이트(341)들 사이의 이격거리(L)는 10~300mm, 바람직하게 50~150mm일 수 있다.
마찬가지로, 물질 낙하 파이프(200)는 충격 감소 장치(300)를 위한 설치 베이스로서 시용될 수 있고, 배리어 격자(340)는 제2 연결 부재(343)를 통해 물질 낙하 파이프(200)에 연결된다. 도 14에 도시한 실시예에서, 연결 로드(341)는 제2 연결 부재(343)를 통해 물질 낙하 파이프(200)에 연결되고; 변형적으로, 격자 플레이트(341) 중 일부는 제2 연결 부재(343)를 통해 물질 낙하 파이프(200)에 연결될 수 있다. 더욱이, 물질 낙하 파이프(200)의 상단부와 배리어 격자(340) 사이에 간극이 존재하여 가스상 채널을 형성함으로써, 물질 흐름 내의 가스상 물질의 일부가 물질 흐름의 나머지와 함께 오버플로우 구멍(201)을 통해 들어가기보다는 간극을 통해 물질 낙하 파이프(200) 내로 신속하게 들어갈 수 있다.
본 발명의 또 다른 실시예에 의하면, 충격 감소 장치(300)는 물질 흐름의 운동에너지, 특히 수직방향을 제외한 다른 방향으로의 물질 흐름의 운동에너지를 완충하는데 주로 이용된다. 도 17-20에 도시한 바와 같이, 충격 감소 장치(300)는 서로 순차적으로 슬리브 형성되는 복수의 원통형 부재(350)를 포함하고, 원통형 부재(350)의 하부는 타워 트레이(100)의 트레이면에 연결되고, 복수의 물질 낙하 파이프(200)는 인접한 원통형 부재(350)들 사이에 제공되고, 원통형 부재(350)의 상부는 상기 물질 낙하 파이프(200)의 상단부보다 더 높다. 이에 따라, 물질 흐름이 낙하할 때, 우선 원통형 부재(350)를 가격하여 운동에너지가 제거된 다음, 물질은 원통형 부재(350)의 측벽(가이드면)을 따라 타워 트레이(100)로 슬라이딩하고; 액체층이 사전결정된 높이로 축적된 후에, 물질은 오버플로우 구멍(201)을 통해 물질 낙하 파이프(200) 내로 흐른다. 원통형 부재(350)는 물질 낙하 파이프에 차폐 기능을 제공하여, 물질 흐름이 물질 낙하 파이프(200) 내로 직접 들어하는 것을 본질적으로 방지할 수 있는데, 그 이유는 원통형 피스(350)의 상부가 물질 낙하 파이프(200)의 상단부보다 더 높기 때문이다.
여기서, 원통형 부재(350)의 측벽을 따라 슬라이딩하도록 물질 흐름이 안내될 때 수직방향을 제외한 임의의 다른 방향으로 운동에너지의 증가를 회피하기 위해, 원통형 부재(350)는 트레이면에 수직으로 배치된다.
더욱이, 바람직하게, 원통형 부재(350)의 원통벽은, 원통벽을 관통하는 관통구멍(351)을 구비하여, 서로 슬리브 형성되는 원통형 부재(350)가 서로에 유체 연결됨으로써, 상이한 원통형 부재(350) 사이의 물질 흐름이 대응하는 물질 낙하 파이프(200) 내로 본질적으로 동일한 물질 유량으로 들어갈 수 있다.
타워 트레이(100) 상에 균일한 액체층을 형성하기 위해, 복수의 관통구멍(351)이 제공되어 원통형 부재(350)의 원주방향으로 배치된다. 더욱이, 관통구멍(351)의 높이는 오버플로우 구멍(201)의 높이에 대응함으로써, 상이한 물질 낙하 파이프(200)의 위치에서의 액체층이 실시간으로 동일함을 보장할 수 있다.
양호한 물질 완충 기능을 제공하기 위해, 원통형 부재(350)의 치수는 적절하게 설계될 수 있다. 예컨대, 인접한 2개의 원통형 부재(350) 간의 이격거리는 원통형 부재(350)의 높이의 0.5~1.5배, 바람직하게 원통형 부재(350)의 높이의 0.8~1.1배일 수 있다.
본 발명의 또 다른 실시예에 의하면, 충격 감소 장치(300)는 낙하 물질에 면하는 물질 낙하 파이프(200)의 측부에 배치된 충격 감소 플레이트(360)를 포함할 수 있고, 충격 감소 플레이트(360)의 상부는 물질 낙하 파이프(200)의 상단부보다 더 높다. 낙하 물질은 우선 충격 감소 플레이트(360)를 가격하고(충격 감소 플레이트(360)의 플레이트면이 가이드면임), 충격 감소 플레이트(360)를 따라 타워 트레이(100)로 슬라이딩한 다음, 오버플로우 구멍(201)을 통해 물질 낙하 파이프(200) 내로 들어간다.
충격 감소 플레이트(360)가 낙하 물질에 면하는 물질 낙하 파이프(200)의 측부에 배치되기 때문에, 한편으로, 충격 감소 플레이트(360)는 비스듬하게 낙하하는 무질 흐름의 운동에너지를 완충하는 효과를 제공하고; 다른 한편으로, 충격 감소 플레이트(360)는 물질 낙하 파이프(200)를 차폐하여 물질 흐름이 물질 낙하 파이프(200) 내로 직접 낙하하는 것을 방지할 수 있다.
여기서, 충격 감소 플레이트(360)를 따라 물질 흐름이 아래로 슬라이딩하도록 안내될 때 수직방향을 제외한 임의의 다른 방향으로 증가하는 운동에너지를 회피하기 위해, 바람직하게, 충격 감소 플레이트(360)는 타워 트레이의 트레이면에 수직으로 배치된다.
물질 낙하 파이프(200)에 차폐 효과를 제공하기 위해, 충격 감소 플레이트(360)는 물질 낙하 파이프(200)의 상부에 고정될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 도 21-23에 도시한 바와 같이, 충격 감소 플레이트(360)는 평탄 플레이트(361)이다. 본 발명의 또 다른 실시예에 의하면, 도 24-28에 도시한 바와 같이, 충격 감소 플레이트(360)는 물질 낙하 파이프(200)를 둘러싸는 제1 만곡 플레이트(362)이다. 도 21-28에 도시한 실시예에서, 오버플로우 구멍(201)은 물질 낙하 파이프(200)의 임의의 위치에 배치될 수 있고; 물질 흐름은 평탄 플레이트(361) 또는 제1 만곡 플레이트(362)를 가격한 후에, 평탄 플레이트(361) 또는 제1 만곡 플레이트(362)를 따라 하측방향으로 흐름으로써, 액체층이 축적된 다음, 물질이 오버플로우 구멍(201)을 통해 물질 낙하 파이프(200) 내로 흐를 것이다.
본 발명의 또 다른 실시예에 의하면, 도 29-33에 도시한 바와 같이, 충격 감소 플레이트(360)는 물질 낙하 파이프(200)를 둘러싸는 제2 만곡 플레이트(363)이고, 제2 만곡 플레이트(363)의 만곡 에지의 단부는 내측방향으로 흐르는 물질을 안내하는 지향면(363a)으로 형성되고, 오버플로우 구멍(201)은 제2 만곡 플레이트(363)로부터 떨어진 물질 낙하 파이프(200)의 일부에 제공되고, 제2 만곡 플레이트(363)의 상단부는 물질 낙하 파이프(200)의 상단부보다 낮지 않다. 이에 따라, 낙하 물질은 우선 제2 만곡 플레이트(363)를 가격하고 제2 만곡 플레이트(363)를 따라 타워 트레이(100)로 하측방향으로 흐른 다음, 물질 흐름은 지향면(363a)에 의해 안내되어 제2 만곡 플레이트(363)에 의해 둘러싸인 공간을 향해 흐르고, 물질 낙하 파이프(200) 내의 오버플로우 구멍(201)을 통해 물질 낙하 파이프(200)로 흐른다.
여기서, 제2 만곡 플레이트(363)의 상단부는 물질 낙하 파이프(200)의 상단부보다 낮지 않는, 즉 제2 만곡 플레이트(363)의 상단부는 물질 낙하 파이프(200)의 상단부와 동일 평면 상에 있거나 더 높을 수 있다. 제2 만곡 플레이트(363)의 상단부가 물질 낙하 파이프(200)의 상단부보다 더 높은 경우, 제2 만곡 플레이트(363)는 운동에너지 완충 기능을 제공할 수 있을 뿐만 아니라, 물질 낙하 파이프(200)의 상단부를 차페하여 물질 흐름이 물질 낙하 파이프(200) 내로 직접 낙하하는 것을 방지할 수 있다.
본 발명의 또 다른 실시예에 의하면, 도 34-37에 도시한 바와 같이, 충격 감소 장치(300)는 물질 낙하 파이프(200)의 상부 위로 슬리브 형성되는 충격 감소 슬리브(370)를 포함하고, 충격 감소 슬리브(370)의 상부는 물질 낙하 파이프의 상부보다 더 높고, 충격 감소 슬리브(370)와 물질 낙하 파이프(200) 사이에는 측면 간극이 있다. 이에 따라, 낙하 물질 흐름은 충격 감소 슬리브(370)를 가격하여 충격 감소 슬리브(370)의 측벽(가이드면)을 따라 타워 트레이(100)로 아래로 슬라이딩한 다음, 오버플로우 구멍(201)을 통해 물질 낙하 파이프(200) 내로 들어갈 것이다.
특히, 충격 감소 슬리브(370)가 물질 낙하 파이프(200)의 상부 위로 피팅되고, 물질 낙하 파이프(200)의 연장부로서, 물질 흐름이 충격 감소 슬리브(370)에 의해 본질적으로 차단되어 충격 감소 슬리브(370)를 따라 아래로 슬라이딩할 것이기 때문에, 충격 감소 슬리브(370) 내로 들어간 물질 흐름까지도 차단되어 충격 감소 슬리브(370)의 내벽을 따라 슬라이딩한 다음, 충격 감소 슬리브(370)와 물질 낙하 파이프(200) 사이의 측면 간극을 통해 흐르고, 타워 트레이(100)로 낙하할 것이다. 이에 따라, 물질 흐름이 물질 낙하 파이프(200) 내로 직접 들어가는 상황이 본질적으로 회피된다. 더욱이, 충격 감소 슬리브(370)와 물질 낙하 파이프(200) 사이의 측면 간극을 배치함으로써, 가스상 채널이 형성될 수 있고, 물질 흐름 내의 가스상 물질의 일부는 물질 흐름의 나머지와 함께 오버플로우 구멍(201)을 통해 들어가는 것보다는 간극을 통해 물질 낙하 파이프(200)의 상단부로부터 물질 낙하 파이프(200) 내로 신속하게 들어갈 수 있다.
여기서, 충격 감소 슬리브(370)는 제3 연결 부재(371)를 통해 물질 낙하 파이프(200)에 고정될 수 있다. 제3 연결 부재(371)는 충격 감소 슬리브(370)와 물질 낙하 파이프(200)를 연결하여 그들 사이의 측면 간극을 보유할 수 있는 한, 로드 형상과 같은 임의의 적절한 형상일 수 있다.
더욱이, 바람직하게, 충격 감소 슬리브(370)의 상단부의 에지는 제2 치형 슬롯으로 배치될 수 있다. 제2 치형 슬롯을 배치함으로써, 비스듬하게 낙하하는 물질 흐름이 완충될 때, 물질 흐름 중 일부가 충격 감소 슬리브(370)의 일측부에서 외벽을 가격하여 외벽을 따라 낙하할 수 있는 한편, 물질 흐름의 다른 부분은 제2 치형 슬롯의 치형부들 사이의 간극을 통과하여, 충격 감소 슬리브(370)의 대향측부에서 내벽을 가격하고 내벽을 따라 낙하할 수 있으므로, 완충될 수 있는 물질 흐름부는 2개의 부분, 즉 충격 감소 슬리브(370)를 일측부와 대향측부로 상술된 분리의 반경방향에 의해 외벽에 의해 차단되는 부분과, 내벽에 의해 차단되는 부분으로 교대로 분리되고; 더욱이, 외벽과 내벽으로 차단되는 2개의 부분에서, 물질 흐름은 수평방향 간격으로 낙하하여, 타워 트레이(100) 상의 액체층으로의 충격이 감소될 것이다.
이러한 실시예에서, 충격 감소 슬리브(370)는 물질 낙하 파이프(200)의 상단부에 연결될 수 있거나, 또는 물질 낙하 파이프(200)의 상부와 부분적으로 축방향으로 중첩될 수 있다. 상술한 물질 흐름 완충 효과는 충격 감소 슬리브(370)의 반경방향 치수와, 물질 낙하 파이프(200)보다 더 높은 부분의 치수를 배치함으로써 보장될 수 있다.
또한, 바람직하게, 본 발명에 기술된 물질 낙하 파이프(200)는 필터 기능을 갖는 구조체이므로, 오버플로우 구멍(201)을 통해 물질 낙하 파이프(200) 내로 들어가는 물질 흐름에 프리-필터링 효과를 제공할 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 의하면, 물질 낙하 파이프(200)는 메쉬 필터 부재(mesh filter member)에 의해 형성되고, 메쉬 필터 부재의 메쉬는 오버플로우 구멍(201)으로서 기능할 수 있다. 선택적으로, 유지보수 작업의 편의를 위해, 물질 낙하 파이프(200)는 파이프 바디(230)와, 상기 파이프 바디(230)의 원주 상에 둘러싸인 필터 스크린(240)을 포함할 수 있다. 여기서, 오버플로우 구멍(201)은 파이프 바디(230) 내에 배치되고, 필터 스크린(240)은 오버플로우 구멍(201)을 덮을 수 있다. 이에 따라, 필터 스크린(240)이 막히면, 세정을 위해 교체 또는 제거될 수 있다. 설치 및 유지보수의 편의를 위해, 필터 스크린(240)은 탄성 물질로 이루어지고 파이프(230)에 부착되는 환형 피스일 수 있다. 이에 따라, 필터 스크린(240)은 환형 피스의 반경방향으로의 탄성변형에 의해 장착 또는 제거될 수 있다.
또한, 설치의 편의를 위해, 타워 트레이(100)는 조립체로서 설계될 수 있다. 특히, 도 1, 4, 10, 13, 17, 21, 24, 29 및 34에 도시한 바와 같이, 타워 트레이(100)는 피팅 부재(120)를 통해 조립되는 복수의 타워 트레이부(110)를 포함하여 타워 트레이의 트레이면을 형성하고, 타워 트레이(100)는 트레이면을 지지하는 지지 부재(130)를 더 포함한다.
더욱이, 도 1, 4, 10, 13, 21, 24, 29 및 34에 도시한 실시예에서, 복수의 충격 감소 장치가 있을 수 있고, 물질 낙하 파이프(200)는 물질 낙하 파이프 각각에 대응하여, 모든 물질 낙하 파이프(200)에 물질 완충 기능을 제공한다. 여기서, 물질 낙하 파이프(200) 및 대응하는 충격 감소 장치(300)는 적절한 원리 하에서 타워 트레이(100) 상에 분배될 수 있다. 예컨대, 물질 낙하 파이프(200) 및 대응하는 충격 감소 장치(300)는 삼각형, 사각형 또는 원형 레이아웃으로 배치될 수 있다. 여기서, 바람직하게, 충격 감소 장치(300)의 최소 개수에 의해 타워 트레이(100) 위의 영역을 가능한 한 덮기 위해, 물질 낙하 파이프(200) 및 대응하는 충격 감소 장치(300)는 등변삼각형 레이아웃으로 배치될 수 있다.
타워 트레이(100)로 낙하한 물질 흐름이 오버플로우 구멍(201)을 통해 물질 낙하 파이프(200) 내로 성공적으로 들어가게 하기 위해, 오버플로우 구멍(201)의 위치가 적절하게 배치될 수 있고, 타워 트레이의 에지는 상측방향으로 만곡된 만곡 에지(140)로 배치되어, 요구된 액체층을 형성할 수 있다. 오버플로우 구멍(201)의 중심선으로부터 타워 트레이의 상부면까지의 거리는 5~100mm, 바람직하게 30~50mm일 수 있고, 만곡 에지(140)의 높이는 5~100mm, 바람직하게 30~50mm일 수 있다.
더욱이, 오버플로우 구멍(201)의 치수는 적절하게 배치되어, 물질 흐름이 물질 낙하 파이프(200)를 통해 요구된 유량 및 유속으로 제공될 수 있음을 보장할 수 있다. 예컨대, 각 물질 낙하 파이프(200)의 오버플로우 구멍(201)의 총 단면적은 물질 낙하 파이프(200)의 단면적의 10%~100%, 바람직하게 물질 낙하 파이프(200)의 단면적의 30%~50%일 수 있다. 더욱이, 물질 낙하 파이프(200)의 직경은 10~ 200mm, 바람직하게 20~110mm일 수 있다. 물질 낙하 파이프(200)의 높이는 20~300mm, 바람직하게 50~120mm일 수 있다.
특정한 구조 및 변수가 상이한 실시예를 위해 요구된 바와 같이 설계될 수 있다.
구체적으로:
도 1에 도시한 실시예에서, 플레이트(310)의 단면적은 물질 낙하 파이프(200)의 단면적의 1~10배, 바람직하게 물질 낙하 파이프(200)의 단면적의 2~5배일 수 있다. 플레이트(310)는 원형 디스크 구조 또는 다각형 구조일 수 있고; 특히, 플레이트(310)는 원형 디스크 구조, 마름모꼴 디스크 구조, 삼각형 디스크 구조, 정방형 구조 또는 사다리꼴 디스크 구조, 바람직하게 40~300mm, 바람직하게 60~120mm의 직경인 원형 디스크 구조일 수 있다. 플레이트(310)의 최하측 에지와 물질 낙하 파이프(200)의 최상측 에지 사이에는 간극이 존재하여, 상술한 가스상 채널을 형성한다. 그 간극은 5~200mm, 바람직하게 10~50mm일 수 있다. 플레이트(310)의 측벽(320)의 높이는 5~80mm, 바람직하게 30~50mm일 수 있다. 제1 치형 소켓 슬롯(321)은 삼각형, 사각형 또는 원호 형상, 바람직하게 삼각형일 수 있다. 제1 치형 소켓 슬롯(321)의 높이는 측벽(320)의 높이의 5%~100%, 바람직하게 측벽(320)의 높이의 30%~60%일 수 있다.
도 4에 도시한 실시예에서, 배플부(330)의 높이는 5-200mm, 바람직하게 30-80mm일 수 있고, 인접한 배플부(330)들 간의 이격거리는 5-100mm, 바람직하게 20-80mm일 수 있다. 배플부(330)의 하부 에지는 간극 없이 플레이트(310)의 상부면에 연결되고, 배플부(330)의 하부 에지에는 연통 구멍(331)이 배치되고, 연통 구멍(331)의 중심선으로부터 플레이트(310)의 상부면까지의 거리는 배플부(330)의 높이의 30% 이하이고, 인접한 2개의 배플부(330) 내의 연통 구멍(331)은 수평방향으로 서로 지그재그되어 오정렬됨으로써, 모든 연통 구멍(331)의 선형 배치를 직선으로 한 결과로서 불균일한 분배와, 직선을 따라 물질 흐름을 회피한다. 여기서, 연통 구멍(331)은 다각형 형상(특히, 삼각형 또는 사각형 형상), 반원형 형상 또는 원형 형상, 바람직하게 반원형 형상일 수 있다. 배플부(330)의 중심점을 길이방향으로 통과하는 법선은 물질 낙하 파이프(200)의 중심선에 수직하여 교차한다. 플레이트(310)의 하부면과 물질 낙하 파이프(200)의 최상측 에지 사이에는 간극이 존재하고, 그 간극은 10-200mm, 바람직하게 30-80mm일 수 있다. 충격 감소 장치(300)의 중심선은 물질 낙하 파이프(200)의 축방향선을 따르거나 또는 따르지 않고 연장되고, 바람직하게 물질 낙하 파이프(200)의 축방향선을 연장될 수 있다. 물질 낙하 파이프(200)는 존슨 스크린(Johnson screen)으로 제조되거나, 또는 필터 스크린(240)으로 외측에 감싸진 금속 파이프 바디(230)로 제조될 수 있고, 필터 스크린(240) 중 하나 이상의 층이 제공될 수 있다. 물질 낙하 파이프(200)가 존슨 스크린으로 제조된 경우, 슬릿들 간의 이격거리는 0.01~.0.1mm, 바람직하게 0.05~0.8mm일 수 있고; 물질 낙하 파이프(200)가 필터 스크린(240)으로 외측에 감싸진 금속 파이프 바디(230)로 제조된 경우, 오버플로우 구멍(201)은 파이프 바디(230) 내에 1~25% 다공성, 바람직하게 15~20%로 배치되고; 필터 스크린(240)의 메쉬 개수는 20~300 메쉬, 바람직하게 50~120 메쉬일 수 있다.
도 10에 도시한 실시예에서, 충격 감소 장치(300)의 구조 및 변수는 도 4에 도시한 실시예의 것과 유사하며, 물질 낙하 파이프(200)의 상단부에는 비스듬하게 절단된 노치가 배치되고, 타원형 단면이 거기에 형성되고, 상단부에서의 노치의 단면과 수평방향 평면 사이의 각도는 5°~70°, 바람직하게 20°~45°일 수 있다.
도 13에 도시한 실시예에서, 배리어 그릴 격자(340)의 전체의 수평방향 돌출 형상은 (에컨대 사각형 절단에 의해 형성되는) 사각형 또는 원형 형상이다. 원형 형상인 경우, 격자 플레이트(341)의 수평방향 돌출 형상은 40~300mm, 바람직하게 60~120mm의 직경일 수 있다. 배리어 격자(340)는 복수의 격자 플레이트(341)와 연결 로드(342)를 포함하고, 복수의 격자 플레이트(341)는 연결 로드(342)를 통해 함께 연결되고, 연결 로드(342)는 수평방향으로 연장되고, 격자 플레이트(341)와 연결 로드(342) 사이의 각도(α)는 10°~170°, 바람직하게 20°~45°일 수 있다. 격자 플레이트(341)의 폭은 10~200mm, 바람직하게 50~120mm일 수 있고; 인접한 격자 플레이트(341)들 사이의 이격거리는 10~300mm, 바람직하게 50~150mm일 수 있다.
도 17에 도시한 실시예에서, 원통형 부재(350)는 타워 트레이(100) 상에 동심 형태로 배치될 수 있고, 원통형 부재(350)는 2~30층, 바람직하게 8~20층으로 배치될 수 있고; 원통형 부재(350)의 높이는 10~400mm, 바람직하게 80~200mm일 수 있고; 원통형 부재(350)의 하부 에지에는 몇 개의 관통구멍(351)이 배치되고, 관통구멍(351)은 반원형, 원형, 사각형 또는 역삼각형 구조, 바람직하게는 반원형 구조일 수 있고; 각 원통형 부재(350) 내에 배치된 관통구멍(351)의 총 단면적은 반응기의 입구 파이프의 단면적의 0.5~1.8배, 바람직하게 반응기의 입구 파이프의 단면적의 0.8~1.2배일 수 있고; 각 원통형 부재(350) 내에 배치된 인접한 2개의 관통구멍(351)들 간의 원주방향으로의 이격거리는 30mm~200mm, 바람직하게 50mm~120mm일 수 있고; 인접한 2개의 관통구멍(351)들 간의 반경방향으로의 이격거리는 관통구멍(351)의 높이의 0.5~1.5배, 바람직하게 관통구멍(351)의 높이의 0.8~1.1배일 수 있다.
도 21에 도시한 실시예에서, 충격 감소 플레이트(360)는 스트립 형상의 플레이트이고, 스트립 형상의 플레이트의 폭은 20~300mm, 바람직하게 80~200mm일 수 있고; 스트립 형상의 플레이트의 길이는 50~300mm, 바람직하게 80~220mm일 수 있다.
도 24에 도시한 실시예에서, 충격 감소 플레이트(360)는 대칭적으로 만곡된 플레이트이고, 충격 감소 플레이트(360)의 만곡 각도는 보통 15°~180°, 바람직하게 90°~120°이고; 충격 감소 플레이트(360)의 총 측면 길이는 20mm~200mm, 바람직하게 60mm~120mm일 수 있고; 충격 감소 플레이트(360)의 높이는 보통 30mm~200mm, 바람직하게 60mm~120mm이다. 충격 감소 플레이트(360)의 하부 에지는 물질 낙하 파이프(200)의 상부 에지에 연결되거나, 또는 충격 감소 플레이트(360)는 물질 낙하 파이프(200)와 부분적으로 중첩될 수 있다. 충격 감소 플레이트(360)의 하부 에지가 물질 낙하 파이프(200)와 부분적으로 중첩되는 경우, 중첩부의 높이는 물질 낙하 파이프(200)의 높이의 10%~100%, 바람직하게 물질 낙하 파이프(200)의 높이의 5%~20%일 수 있다. 충격 감소 플레이트(360)의 만곡 각도의 중심 평면은 물질 낙하 파이프(200)의 중심선을 통해 연장된다.
도 29에 도시한 실시예에서, 충격 감소 플레이트(360)는 대칭적으로 만곡된 플레이트이고, 충격 감소 플레이트(360)의 만곡 각도는 보통 15°~180°, 바람직하게 90°~120°이고; 충격 감소 플레이트(360)의 총 측면 길이는 보통 20mm~200mm, 바람직하게 60mm~120mm이다. 충격 감소 플레이트(360)의 상부 에지는 물질 낙하 파이프(200)의 상부 에지와 동일 평면 상에 있거나 약간 더 높고, 물질 낙하 파이프(200)의 상부 에지보다 더 높은 부분의 높이는 보통 물질 낙하 파이프(200)의 높이의 30%를 초과하지 않는다(타워 트레이 위의 부분). 본 발명에서, 충격 감소 플레이트(360)의 상부 에지는 보통 물질 낙하 파이프(200)의 상단부면보다 60mm 만큼 더 높지 않다. 충격 감소 플레이트(360)의 상부 에지가 물질 낙하 파이프(200)의 상부 에지보다 더 높은 경우, 충격 감소 플레이트(360)의 하부 에지는 보통 타워 트레이(100)의 상부면에 부착된다. 여기서, 충격 감소 플레이트(360)의 만곡 각도의 중심 평면은 물질 낙하 파이프(200)의 중심선을 통해 연장된다.
도 34에 도시한 실시예에서, 충격 감소 슬리브(370)의 높이는 보통 30~400mm, 바람직하게 100~300mm이고; 충격 감소 슬리브(370)의 직경은 보통 30~260mm, 바람직하게 80~150mm이다. 바람직하게, 충격 감소 슬리브(370)의 상부 에지에서의 개구에는 제2 치형 슬롯이 배치되고, 제2 치형 슬롯은 삼각형, 장방형 또는 원호 형상, 바람직하게 삼각형이다. 제2 치형 슬롯의 높이는 충격 감소 슬리브(370)의 높이의 1%~20%, 바람직하게 충격 감소 슬리브(370)의 높이의 2%~10%일 수 있다. 충격 감소 슬리브(370)와 물질 낙하 파이프(200) 사이의 수평방향으로 간극이 존재하여(예컨대, 동심으로 배치) 가스상 채널로서 기능하고, 그 간극의 폭은 보통 5~200mm, 바람직하게 10~50mm이다. 충격 감소 슬리브(370)의 단면적은 물질 낙하 파이프(200)의 단면적의 1~8배, 바람직하게 물질 낙하 파이프(200)의 단면적의 2~6배일 수 있다. 충격 감소 슬리브(370)의 하부 에지는 물질 낙하 파이프(200)의 상부 에지에 연결되거나, 또는 충격 감소 슬리브(370)는 물질 낙하 파이프(200)와 중첩되어 충격 감소 슬리브(370)의 설치 강도를 증가시키고, 충격 감소 슬리브(370)와 물질 낙하 파이프(200)의 총 높이를 감소시킨다. 충격 감소 슬리브(370)가 물질 낙하 파이프(200)와 부분적으로 중첩되는 경우, 중첩부의 높이는 물질 낙하 파이프(200)의 높이는 보통 5%~30%, 바람직하게 물질 낙하 파이프(200)의 높이의 10%~25%이다.
본 발명의 또 다른 관점에 의하면, 본 발명은 입구 디퓨저와, 본 발명에 제공된 충격 저감형 균일흐름 디스크를 포함하는 반응기로서, 상기 충격 저감형 균일흐름 디스크는 상기 반응기의 상부 차폐부 내에 또는 상기 반응기의 반응기 쉘의 상단부에 배치되고, 상기 입구 디퓨저는 상기 충격 저감형 균일흐름 디스크에 상기 물질을 공급하도록 구성되는, 반응기를 제공한다.
입구 디퓨저에 의해 제공되는 비스듬하게 낙하하는 물질 흐름은 타워 트레이(100)로 낙하하여, 우선 액체층을 소정 높이로 형성한 다음, 오버플로우 구멍(201)을 통해 분배되므로, 타워 트레이의 평평함에서의 오차에 의해 발생되는 불균일한 물질 분배가 회피될 수 있다. 더욱이, 물질 흐름이 우선 액체층을 형성한 다음, 오버플로우 구멍을 통해 분배되기 때문에, 잔여 운동에너지에 의해 생성되는 충격력이 제거되고, "웨이브 푸싱(wave pushing)" 현상이 회피된다. 따라서, 본 발명에 제공된 반응기는 충격 저감형 균일흐름 디스크를 통해 물질 흐름을 균일하게 분배하므로, 후속적인 반응의 효율을 개선시킬 수 있다.
더욱이, 반응기의 상류 위치에 물질 흐름을 균일하게 분배하기 위해, 충격 저감형 균일흐름 디스크는 반응기의 최상측 분배 트레이 위의 반응기의 반응기 쉘의 상단부에 배치된다.
본 발명에 제공된 반응기는 입구 디퓨저 또는 비스듬하게 낙하하는 물질 흐름을 갖는 한, 적절한 타입일 수 있다. 예컨대, 반응기는 수소화 반응기일 수 있다.
이하, 본 발명에 제공된 반응기의 이점을 실시예 및 참고예를 참조하여 기술한다.
참조예 1
수소화 반응기가 이용되고, 그 반응기의 직경은 3.2m이고, 상측 차폐부 내의 공간은 자유롭고, 최상측 촉매 베드층으로의 입구에는 상부 분배 트레이가 배치되고, 당해기술에서의 종래 ERI 버블 캡 기체-액체 분배기가 상부 분배 트레이에 이용되고, 수소화 원료는 코커 나프타(coker naphtha)이고, 그 촉매는 Fushun Petrochemical Research Institute로부터의 FGH-21 하이드로파이닝 촉매이고, 반응기의 처리 조건에서, 수소의 부분압은 2.0MPa, 용적측정의 공간 속도는 2.0h-1, 수소 대 오일의 용적비는 300:1, 반응기의 입구 온도는 280℃이다.
예 1
참조예 1에 비해, 본 발명의 예 1에서, 본 발명의 도 1에 도시한 실시예에서의 충격 감소 장치(300)는 수소화 반응기의 상측 차폐부 내의 공간에 배치되고, 종래의 ERI 버블 캡 기체-액체 분배기의 타워 트레이와 물질 낙하 파이프를 조합하여 이용되며, 오버플로우 구멍(201)은 물질 낙하 파이프(200) 내에 배치된다. 충격 감소 장치(300)의 변수에서, 플레이트(310)는 120mm의 직경의 원형 디스크 구조이고; 측벽(320)의 높이는 30mm이고; 삼각형 형상의 제2 치형 슬롯(321)은 측벽(320) 상에 배치되고, 제2 치형 슬롯(321)의 높이는 측벽(320)의 높이의 30%이다. 플레이트(310)의 하부 에지와 물질 낙하 파이프(200)의 상부 에지 사이의 간극은 40mm이고; 충격 감소 장치(300)는 물질 낙하 파이프(200)와 동일한 양이고, 플레이트(310)의 중심선은 물질 낙하 파이프(200)의 중심선과 일치하고, 플레이트(310)의 단면적은 물질 낙하 파이프(200)의 단면적의 2배이다.
예 2
본 예는 실시예 1과 본질적으로 동일하지만, 수소화 반응기 내의 당해기술의 종래의 ERI 기체-액체 분배기가 없고; 그 대신에, 도 1에 도시한 실시예에서의 충격 저감형 균일흐름 디스크가 이용된다. 물질 낙하 파이프(200)의 높이는 120mm이고; 2개의 원형 오버플로우 구멍(201)이 물질 낙하 파이프(200)의 파이프벽 내에서 수평방향으로 배치되고, 오버플로우 구멍(201)의 총 단면적은 물질 낙하 파이프(200)의 단면적의 30%이고; 오버플로우 구멍(201)의 중심선으로부터 타워 트레이(100)의 상부면까지의 거리는 50mm이고, 만곡 에지(140)의 높이는 50mm이다. 타워 트레이(100)는 9개의 타워 트레이부(110)에 의해 제조되고, 그 각각은 2개의 물질 낙하 파이프(200) 및 대응하는 충격 감소 장치(300)로 배치된다. 물질 낙하 파이프(200) 및 충격 감소 장치(300)는 타워 트레이(100) 상에 삼각형 레이아웃으로 배치된다.
예 1 및 2와, 참조예 1에서의 베드층 내의 반경방향으로의 온도값 및 온도차 값이 표 1에 도시되며, 지점(a-e)의 위치는 도 38에 도시된다.
표 1
Figure pat00001
예 2
참조예 1에 비해, 그 차이에서, 반응기는 4.6m의 직경이고, 촉매는 Fushun Petrochemical Research Institute로부터의 FH-5A 하이드로파이닝 촉매이고, 수소의 부분압은 6.5MPa이고, 용적측정의 공간 속도는 1.5h-1, 수소 대 오일의 용적비는 400:1, 반응기의 입구 온도는 320℃이다.
예 3
참조예 2에 비해, 본 발명의 예 3에서, 본 발명의 도 4에 도시한 실시예에서의 충격 감소 장치(300)는 수소화 반응기의 상측 차폐부 내의 공간에 배치되고, 종래의 ERI 버블 캡 기체-액체 분배기의 타워 트레이와 물질 낙하 파이프를 조합하여 이용되며, 오버플로우 구멍은 물질 낙하 파이프 내에 배치된다. 충격 감소 장치(300)의 변수에서, 플레이트(310)는 120mm의 직경의 원형 디스크 구조이고; 배플부(330)의 높이는 50mm이고; 인접한 배플부(330)들 간의 이격거리는 80mm이고; 연통 구멍(331)은 반원형이고, 반원형 형상의 개구 직경은 수직방향이고, 개구의 중심으로부터 플레이트(310)까지의 거리는 배플부(330)의 높이의 20%이고, 인접한 2개의 배플부(330) 내의 연통 구멍(331)은 수평방향으로 서로 오정렬된다. 플레이트(310)의 하부 에지와 물질 낙하 파이프(200)의 상부 에지 사이의 간극은 30mm이고; 충격 감소 장치(300)는 물질 낙하 파이프(200)와 동일한 양이고, 플레이트(310)의 중심선은 물질 낙하 파이프(200)의 중심선과 일치한다.
예 4
본 예는 실시예 3과 본질적으로 동일하지만, 수소화 반응기 내의 당해기술의 종래의 ERI 기체-액체 분배기가 없고; 그 대신에, 도 4에 도시한 실시예에서의 충격 저감형 흐름-균질화 디스크가 이용된다. 물질 낙하 파이프(200)의 높이는 300mm이고; 물질 낙하 파이프(200)는 80mm의 직경의 존슨 스크린으로 제조되고, 슬릿들 간의 이격거리는 0.2mm이고; 만곡 에지(140)의 높이는 50mm이다. 타워 트레이(100)는 9개의 타워 트레이부(110)에 의해 제조되고, 그 각각은 2개의 물질 낙하 파이프(200) 및 대응하는 충격 감소 장치(300)로 배치된다. 물질 낙하 파이프(200) 및 충격 감소 장치(300)는 타워 트레이(100) 상에 삼각형 레이아웃으로 배치된다.
예 5
본 예는 실시예 3과 본질적으로 동일하지만, 물질 낙하 파이프는 필터 스크린(240)으로 외측에 감싸진 금속 파이프 바디(230)로 제조되고, 오버플로우 구멍(201)은 파이프 바디(230) 내에 15% 다공성으로 배치되고, 파이프(230)는 필터 스크린(240)의 2개의 층으로 감싸지고, 필터 스크린(240)의 메쉬 개수는 100 메쉬이다.
예 3-5와, 참조예 2에서의 베드층 내의 반경방향으로의 온도값 및 온도차 값이 표 2에 도시되며, 지점(a-e)의 위치는 도 38에 도시된다.
표 2
Figure pat00002
참조예 3
참조예 1에 비해, 그 차이에서, 반응기는 4.6m의 직경이고, 수소화 원료는 디젤 오일이고, 디젤 오일의 밀도는 860kg/m3이고, 디젤 오일 내의 유황분은 1.7wt%이고; 촉매는 RS-2000 하이드로파이닝 촉매이고; 반응기의 처리 조건에서, 수소의 부분압은 6.8MPa (G)이고, 용적측정의 공간 속도는 1.9h-1, 수소 대 오일의 용적비는 400:1, 반응기의 입구 온도는 365℃이다.
예 6
참조예 3에 비해, 본 발명의 예 6에서, 본 발명의 도 10에 도시한 실시예에서의 충격 감소 장치(300)는 수소화 반응기의 상측 차폐부 내의 공간에 배치되고, 종래의 ERI 버블 캡 기체-액체 분배기의 타워 트레이와 물질 낙하 파이프를 조합하여 이용되며, 오버플로우 구멍은 물질 낙하 파이프 내에 배치된다. 충격 감소 장치(300)의 변수에서, 플레이트(310)는 120mm의 직경의 원형 디스크 구조이고; 배플부(330)의 높이는 50mm이고; 인접한 배플부(330)들 간의 이격거리는 80mm이고; 슬롯 형태의 연통 구멍(331)은 배플부(330)의 하부와 플레이트(310)의 상부 사이에 배치되고, 슬롯의 높이는 20mm이다. 타원형 단면을 갖는 노치는 물질 낙하 파이프(200)의 상단부에서 비스듬하게 절단함으로써 형성되고, 그 노치의 단면은 수평면으로부터 45°이고; 충격 감소 장치(300)는 물질 낙하 파이프(200)와 동일한 양이고, 플레이트(310)의 중심선은 물질 낙하 파이프(200)의 중심선과 일치한다.
예 7
본 예는 실시예 6과 본질적으로 동일하지만, 수소화 반응기 내의 당해기술의 종래의 ERI 기체-액체 분배기가 없고; 그 대신에, 도 10에 도시한 실시예에서의 충격 저감형 흐름-균질화 디스크가 이용된다. 물질 낙하 파이프(200)의 높이는 100mm이고, 직경은 50mm이고; 2개의 원형 오버플로우 구멍(201)이 물질 낙하 파이프(200)의 파이프벽 내에 수평방향으로 배치되고, 오버플로우 구멍(201)의 총 단면적은 물질 낙하 파이프(200)의 단면적의 30%이고; 오버플로우 구멍(201)의 중심선으로부터 타워 트레이(100)의 상부면까지의 거리는 30mm이고; 만곡 에지(140)의 높이는 50mm이다. 타워 트레이(100)는 9개의 타워 트레이부(110)에 의해 제조되고, 그 각각은 2개의 물질 낙하 파이프(200) 및 대응하는 충격 감소 장치(300)로 배치된다. 물질 낙하 파이프(200) 및 충격 감소 장치(300)는 타워 트레이(100) 상에 삼각형 레이아웃으로 배치된다.
예 6 및 7과, 참조예 3에서의 베드층 내의 반경방향으로의 온도값 및 온도차 값이 표 3에 도시되며, 지점(a-e)의 위치는 도 38에 도시된다.
표 3
Figure pat00003
참조예 4
참조예 1에 비해, 그 차이에서, 반응기는 3.0m의 직경이고, 수소화 원료는 나프타 프렉션(naphtha fraction)이고, 촉매는 Fushun Petrochemical Research Institute로부터의 FGH-21 하이드로파이닝 촉매이고; 반응기의 처리 조건에서, 작동압은 1.85MPa이고, 용적측정의 공간 속도는 2.5h-1, 수소 대 오일의 용적비는 355:1, 반응기의 입구 온도는 285℃이다.
예 9
참조예 4에 비해, 본 발명의 예 9에서, 본 발명의 도 13에 도시한 실시예에서의 충격 감소 장치(300)는 수소화 반응기의 상측 차폐부 내의 공간에 배치되고, 종래의 ERI 버블 캡 기체-액체 분배기의 타워 트레이와 물질 낙하 파이프를 조합하여 이용되며, 오버플로우 구멍은 물질 낙하 파이프 내에 배치된다. 충격 감소 장치(300)의 변수에서, 배리어 격자의 하부면과 물질 낙하 파이프의 최상측 에지 사이에는 공간이 존재하고, 그 공간의 높이는 50mm이다. 각 배리어 격자(340)는 격자 플레이트(341)와 1개의 연결 로드(342)를 포함하고, 격자 플레이트(341)는 서로에 수평방향으로 평행하게 배치되고 수평면에 대해 30°의 경사 각도로 비스듬하게 배치된다. 격자 플레이트(341)의 단면은 장방형이고, 격자 플레이트(341)의 폭은 100mm이고; 인접한 배리어 격자(340)들 간의 이격거리는 100mm이다.
예 10
본 예는 실시예 9와 본질적으로 동일하지만, ERI 기체-액체 분배기가 없고; 그 대신에, 도 13에 도시한 실시예에서의 충격 저감형 흐름-균질화 디스크가 이용된다. 물질 낙하 파이프(200)의 높이는 120mm이고; 2개의 원형 오버플로우 구멍(201)이 물질 낙하 파이프(200)의 파이프벽 내에 수평방향으로 배치되고, 오버플로우 구멍(201)의 총 단면적은 물질 낙하 파이프(200)의 단면적의 30%이고; 오버플로우 구멍(201)의 중심선으로부터 타워 트레이(100)의 상부면까지의 거리는 50mm이다. 만곡 에지(140)의 높이는 50mm이다. 타워 트레이(100)는 9개의 타워 트레이부(110)에 의해 제조되고, 그 각각은 2개의 물질 낙하 파이프(200) 및 대응하는 충격 감소 장치(300)로 배치된다. 물질 낙하 파이프(200) 및 충격 감소 장치(300)는 타워 트레이(100) 상에 삼각형 레이아웃으로 배치된다.
예 9 및 10과, 참조예 4에서의 베드층 내의 반경방향으로의 온도값 및 온도차 값이 표 4에 도시되며, 지점(a-e)의 위치는 도 38에 도시된다.
표 4
Figure pat00004
참조예 5
참조예 1에 비해, 그 차이에서, 반응기는 4.6m의 직경이고, 수소화 원료는 디젤 오일이고, 촉매는 Fushun Petrochemical Research Institute로부터의 FH-5A 하이드로파이닝 촉매이고; 반응기의 처리 조건에서, 수소의 부분압은 6.5MPa이고, 용적측정의 공간 속도는 1.5h-1, 수소 대 오일의 용적비는 400:1, 반응기의 입구 온도는 320℃이다.
예 11
참조예 5에 비해, 본 발명의 예 11에서, 본 발명의 도 17에 도시한 실시예에서의 충격 감소 장치(300)는 수소화 반응기의 상측 차폐부 내의 공간에 배치되고, 종래의 ERI 버블 캡 기체-액체 분배기의 타워 트레이와 물질 낙하 파이프를 조합하여 이용되며, 오버플로우 구멍은 물질 낙하 파이프 내에 배치된다. 충격 감소 장치(300)의 변수에서, 원통형 부재(350)는 동심으로 배치되어 용접에 의해 타워 트레이에 고정되고, 원통형 부재(350)의 높이는 80mm이고; 관통구멍(351)으로서, 반원형 구멍이 원통형 부재(350)의 하부 에지에 배치되고, 각 원통형 피스(350) 내의 관통구멍(351)의 총 단면적은 반응기의 입구 파이프의 단면적의 0.8배이고; 2개의 인접한 관통구멍(351)들 사이의 원주방향으로의 이격거리는 50mm이고; 인접한 관통구멍(351)들 사이의 반경방향으로의 이격거리는 원통형 부재(350)의 높이의 0.8배이다.
예 12
본 예는 실시예 11과 본질적으로 동일하지만, ERI 기체-액체 분배기가 없고; 그 대신에, 도 17에 도시한 실시예에서의 충격 저감형 흐름-균질화 디스크가 이용된다. 물질 낙하 파이프(200)의 높이는 120mm이고; 2개의 원형 오버플로우 구멍(201)이 물질 낙하 파이프(200)의 파이프벽 내에 수평방향으로 배치되고, 오버플로우 구멍(201)의 총 단면적은 물질 낙하 파이프(200)의 단면적의 30%이고; 오버플로우 구멍(201)의 중심선으로부터 타워 트레이(100)의 상부면까지의 거리는 50mm이다. 만곡 에지(140)의 높이는 50mm이다. 타워 트레이(100)는 9개의 타워 트레이부(110)에 의해 제조되고, 그 각각은 2개의 물질 낙하 파이프(200) 및 대응하는 충격 감소 장치(300)로 배치된다. 물질 낙하 파이프(200) 및 충격 감소 장치(300)는 타워 트레이(100) 상에 삼각형 레이아웃으로 배치된다.
예 11 및 12와, 참조예 5에서의 베드층 내의 반경방향으로의 온도값 및 온도차 값이 표 5에 도시되며, 지점(a-e)의 위치는 도 38에 도시된다.
표 5
Figure pat00005
참조예 6
참조예 1에 비해, 그 차이에서, 반응기는 4.6m의 직경이고, 수소화 원료는 디젤 오일이고, 디젤 오일의 밀도는 860kg/m3이고, 디젤 오일 내의 유황분은 1.7wt%이고; 촉매는 RS-2000 하이드로파이닝 촉매이고; 반응기의 처리 조건에서, 수소의 부분압은 6.8MPa (G)이고, 용적측정의 공간 속도는 1.9h-1, 수소 대 오일의 용적비는 400:1, 반응기의 입구 온도는 365℃이다.
예 13
참조예 6에 비해, 본 발명의 예 13에서, 본 발명의 도 21에 도시한 실시예에서의 충격 감소 장치(300)는 수소화 반응기의 상측 차폐부 내의 공간에 배치되고, 종래의 ERI 버블 캡 기체-액체 분배기의 타워 트레이와 물질 낙하 파이프를 조합하여 이용되며, 오버플로우 구멍은 물질 낙하 파이프 내에 배치된다. 충격 감소 장치(300)의 변수에서, 충격 감소 플레이트(360)의 높이는 충격 감소 플레이트(360)와 물질 낙하 파이프(200)의 총 높이의 40%이고, 충격 감소 플레이트(360)의 폭은 50mm이고, 충격 감소 플레이트(360)의 길이는 80mm이다.
예 14
본 예는 실시예 13과 본질적으로 동일하지만, ERI 기체-액체 분배기가 없고; 그 대신에, 도 21에 도시한 실시예에서의 충격 저감형 흐름-균질화 디스크가 이용된다. 물질 낙하 파이프(200)의 높이는 50mm이고; 2개의 원형 오버플로우 구멍(201)이 물질 낙하 파이프(200)의 파이프벽 내에 수평방향으로 배치되고, 오버플로우 구멍(201)의 총 단면적은 물질 낙하 파이프(200)의 단면적의 30%이고; 오버플로우 구멍(201)의 중심선으로부터 타워 트레이(100)의 상부면까지의 거리는 40mm이다. 만곡 에지(140)의 높이는 50mm이다. 타워 트레이(100)는 9개의 타워 트레이부(110)에 의해 제조되고, 그 각각은 2개의 물질 낙하 파이프(200) 및 대응하는 충격 감소 장치(300)로 배치된다. 물질 낙하 파이프(200) 및 충격 감소 장치(300)는 타워 트레이(100) 상에 삼각형 레이아웃으로 배치된다.
예 13 및 14와, 참조예 6에서의 베드층 내의 반경방향으로의 온도값 및 온도차 값이 표 6에 도시되며, 지점(a-e)의 위치는 도 38에 도시된다.
표 6
Figure pat00006
참조예 7
참조예 1에 비해, 그 차이에서, 반응기는 4.6m의 직경이고, 수소화 원료는 디젤 오일이고, 디젤 오일의 밀도는 860kg/m3이고, 디젤 오일 내의 유황분은 1.7wt%이고; 촉매는 RS-2000 하이드로파이닝 촉매이고; 처리 조건에서, 수소의 부분압은 6.8MPa (G)이고, 용적측정의 공간 속도는 1.9h-1, 수소 대 오일의 용적비는 400:1, 반응기의 입구 온도는 365℃이다.
예 15
참조예 7에 비해, 본 발명의 예 15에서, 본 발명의 도 24에 도시한 실시예에서의 충격 감소 장치(300)는 수소화 반응기의 상측 차폐부 내의 공간에 배치되고, 종래의 ERI 버블 캡 기체-액체 분배기의 타워 트레이와 물질 낙하 파이프를 조합하여 이용되며, 오버플로우 구멍은 물질 낙하 파이프 내에 배치된다. 충격 감소 장치(300)의 변수에서, 충격 감소 플레이트(360)의 만곡 각도는 120°이고; 충격 감소 플레이트(360)는 대칭적으로 만곡되고, 총 측면 길이는 120mm이고; 충격 감소 플레이트(360)의 높이는 60mm이다. 충격 감소 플레이트(360)는 물질 낙하 파이프(200)와 부분적으로 중첩되고, 중첩부의 높이는 물질 낙하 파이프(200)의 높이의 20%이다.
예 16
본 예는 실시예 15와 본질적으로 동일하지만, ERI 기체-액체 분배기가 없고; 그 대신에, 도 24에 도시한 실시예에서의 충격 저감형 흐름-균질화 디스크가 이용된다. 물질 낙하 파이프(200)의 높이는 120mm이고; 2개의 원형 오버플로우 구멍(201)이 물질 낙하 파이프(200)의 파이프벽 내에 수평방향으로 배치되고, 오버플로우 구멍(201)의 총 단면적은 물질 낙하 파이프(200)의 단면적의 30%이고; 오버플로우 구멍(201)의 중심선으로부터 타워 트레이(100)의 상부면까지의 거리는 50mm이다. 만곡 에지(140)의 높이는 50mm이다. 타워 트레이(100)는 9개의 타워 트레이부(110)에 의해 제조되고, 그 각각은 2개의 물질 낙하 파이프(200) 및 대응하는 충격 감소 장치(300)로 배치된다. 물질 낙하 파이프(200) 및 충격 감소 장치(300)는 타워 트레이(100) 상에 삼각형 레이아웃으로 배치된다.
예 15 및 16과, 참조예 7에서의 베드층 내의 반경방향으로의 온도값 및 온도차 값이 표 7에 도시되며, 지점(a-e)의 위치는 도 38에 도시된다.
표 7
Figure pat00007
참조예 8
참조예 1에 비해, 그 차이에서, 반응기는 4.6m의 직경이고, 3개의 촉매 베드층을 구비한다. 제1 촉매 베드층과 제2 촉매 베드층 사이에서, 종래기술에서의 균일하게 천공된 분무 타워 트레이(즉, 평탄 천공형 타워 트레이 구조)가 저온 수소박스와 재분배 플레이트 사이에 이용되고; 마찬가지로, 제2 촉매 베드층과 제3 촉매 베드층 사이에서, 평탄 천공형 타워 트레이 구조가 저온 수소박스와 재분배 플레이트 사이에도 이용되고, 타워 트레이는 3mm의 직경의 균등하게 분배된 원형 구멍을 갖고, 타워 트레이의 다공성은 8%이다. 수소화 원료는 (2.0wt%의 유황분을 갖는) 왁스 오일이고, 촉매는 수소처리된 촉매 3936이고, 처리 조건에서, 수소의 부분압은 9.0MPa (G)이고, 용적측정의 공간 속도는 1.5h-1, 수소 대 오일의 용적비는 700:1, 반응기의 입구 온도는 260℃이다.
예 17
참조예 8에 비해, 본 발명의 예 17에서, 평탄 천공형 타워 트레이 구조는 본 발명의 도 29에 도시한 충격 감소 흐름-균질화 디스크로 대체되고, 충격 감소 흐름-균질화 디스크의 변수에서, 충격 감소 플레이트(360)의 만곡 각도는 90°이고, 충격 감소 플레이트(360)는 대칭적으로 만곡되고, 총 측면 길이는 60mm이다. 충격 감소 플레이트(360)의 높이는 타워 트레이(100) 위로 돌출하는 물질 낙하 파이프(200)의 일부의 높이와 동일하고, 충격 감소 플레이트(360)의 만곡 각도의 중심 평면은 물질 낙하 파이프(200)의 축방향 라인을 통해 연장되고, 물질 낙하 파이프(200)의 높이는 60mm이다. 2개의 원형 오버플로우 구멍(201)이 물질 낙하 파이프(200)의 파이프벽 내에 수평방향으로 배치되고, 오버플로우 구멍(201)의 총 단면적은 물질 낙하 파이프(200)의 단면적의 30%이고; 오버플로우 구멍(201)의 중심선으로부터 타워 트레이(100)의 상부면까지의 거리는 20mm이다. 만곡 에지(140)의 높이는 50mm이다. 타워 트레이(100)는 9개의 타워 트레이부(110)에 의해 제조되고, 그 각각은 2개의 물질 낙하 파이프(200) 및 대응하는 충격 감소 장치(300)로 배치된다. 물질 낙하 파이프(200) 및 충격 감소 장치(300)는 타워 트레이(100) 상에 삼각형 레이아웃으로 배치된다.
예 17과, 참조예 8에서의 베드층 내의 반경방향으로의 온도값 및 온도차 값이 표 8에 도시되며, 지점(a-e)의 위치는 도 38에 도시된다.
표 8
Figure pat00008
참조예 9
참조예 1에 비해, 그 차이에서, 반응기는 3.0m의 직경이고, 상부 분배 트레이는 최상측 촉매 베드층으로의 입구에 배치되고, 수소화 원료는 나프타 프렉션이고, 촉매는 Fushun Petrochemical Research Institute으로부터의 FGH-21 하이드로파이닝 촉매이고, 반응기의 처리 조건에서, 작동압은 1.85MPa이고, 용적측정의 공간 속도는 2.5h-1, 수소 대 오일의 용적비는 355:1, 반응기의 입구 온도는 285℃이다.
예 18
참조예 9에 비해, 본 발명의 예 18에서, 본 발명의 도 34에 도시한 충격 감소 장치(300)가 이용되고, 종래의 ERI 버블 캡 기체-액체 분배기의 타워 트레이와 물질 낙하 파이프를 조합하여 이용되며, 오버플로우 구멍은 물질 낙하 파이프 내에 배치된다. 충격 감소 장치(300)의 변수에서, 충격 감소 슬리브(370)의 높이는 300mm이고; 충격 감소 슬리브(370)의 직경은 150mm이고, 충격 감소 슬리브(370)의 상부 에지에는 삼각형 치형 슬롯이 배치되고, 치형 슬롯의 높이는 충격 감소 슬리브(370)의 높이의 10%이다. 충격 감소 슬리브(370)는 물질 낙하 파이프(200) 위에 동심으로 슬리브 형성되고, 그들 간의 수평방향으로의 간극은 30mm이고; 충격 감소 슬리브(370)의 단면적은 물질 낙하 파이프(200)의 단면적의 5배이고; 충격 감소 슬리브(370)의 하부는 물질 낙하 파이프(200)와 부분적으로 중첩되고, 중첩부의 높이는 물질 낙하 파이프(200)의 높이의 20%이고; 물질 낙하 파이프(200)의 높이는 120mm이고; 2개의 원형 오버플로우 구멍(201)이 물질 낙하 파이프(200)의 파이프벽 내에 수평방향으로 배치되고, 오버플로우 구멍(201)의 총 단면적은 물질 낙하 파이프(200)의 단면적의 30%이고; 오버플로우 구멍(201)의 중심선으로부터 타워 트레이(100)의 상부면까지의 거리는 50mm이다. 만곡 에지(140)의 높이는 50mm이다. 타워 트레이(100)는 9개의 타워 트레이부(110)에 의해 제조되고, 그 각각은 2개의 물질 낙하 파이프(200) 및 대응하는 충격 감소 장치(300)로 배치된다. 물질 낙하 파이프(200) 및 충격 감소 장치(300)는 타워 트레이(100) 상에 삼각형 레이아웃으로 배치된다.
예 19
본 예는 실시예 18과 본질적으로 동일하지만, ERI 기체-액체 분배기가 없고; 그 대신에, 도 34에 도시한 실시예에서의 충격 저감형 흐름-균질화 디스크가 이용된다.
예 18 및 19와, 참조예 9에서의 베드층 내의 반경방향으로의 온도값 및 온도차 값이 표 9에 도시되며, 지점(a-e)의 위치는 도 38에 도시된다.
표 9
Figure pat00009
100 - 타워 트레이
110 - 타워 트레이부
120 - 피팅 부재
130 - 지지 부재
140 - 만곡 에지
200 - 물질 낙하 파이프;
201 - 오버플로우 구멍
210 - 상부면
220 - 노치면
230 - 파이프 바디
240 - 필터 스크린
300 - 충격 감소 장치
310 - 플레이트
311 - 제1 연결 부재
320 - 측벽
321 - 제1 치형 슬롯
330 - 배플부
331 - 연통 구멍
340 - 배리어 격자
341 - 격자 플레이트
342 - 연결 로드
343 - 제2 연결 부재
350 - 원통형 부재
351 - 관통구멍
360 - 충격 감소 플레이트
361 - 평탄한 플레이트
362 - 제1 만곡 플레이트
363 - 제2 만곡 플레이트
363a - 지향면
370 - 충격 감소 장치
371 - 제3 연결 부재

Claims (31)

  1. 충격 저감형 균일흐름 디스크(impact-reducing uniform-flowing disc)에 있어서,
    타워 트레이(100), 상기 타워 트레이(100)를 관통하는 물질 낙하 파이프(200), 및 비스듬하게 낙하하는 물질 흐름의 운동에너지를 완충하도록 구성된 충격 감소 장치(300)를 포함하며,
    상기 충격 감소 장치(300)는 가이드면을 구성함으로써 상기 가이드면을 따라 흘러서 상기 타워 트레이(100)로 낙하하도록 상기 비스듬하게 낙하하는 물질 흐름을 안내하고, 상기 타워 트레이(100) 위의 상기 물질 낙하 파이프(200)의 일부에는 오버플로우 구멍(201)이 제공되고,
    상기 충격 저감형 균일흐름 디스크는 복수의 물질 낙하 파이프(200)와, 상기 복수의 물질 낙하 파이프(200)에 완충 낙하 물질 기능을 제공하도록 구성된 복수의 충격 감소 장치(300)를 포함하는
    것을 특징으로 하는,
    충격 저감형 균일흐름 디스크.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 충격 감소 장치(300)는 상기 물질 낙하 파이프(200) 위에 제공되며 상기 물질 낙하 파이프(200)의 상단부를 덮도록 구성된 플레이트(310)를 포함하는,
    충격 저감형 균일흐름 디스크.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 충격 감소 장치(300)는 상기 플레이트(310)의 에지로부터 상측방향으로 연장되는 측벽(320)을 포함하는,
    충격 저감형 균일흐름 디스크.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 측벽(320)의 상부 에지의 적어도 일부 상에는 제1 치형 슬롯(321)이 제공되는,
    충격 저감형 균일흐름 디스크.
  5. 제2항에 있어서,
    상기 충격 감소 장치(300)는 상기 플레이트(310)로부터 상측방향으로 연장되어 상기 낙하 물질 흐름에 면하는 복수의 배플부(330)를 포함하며, 상기 배플부(330)는 상기 플레이트(310)의 일측부로부터 상기 플레이트(310)의 타측부로 연장되고, 인접한 배플부(330)들 사이에는 물질 배출 채널이 형성되는,
    충격 저감형 균일흐름 디스크.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 복수의 배플부(330)는 서로 평행하고, 그 플레이트면은 서로 간격을 두고 이격되고, 그리고/또는 상기 배플부(330)는 상기 플레이트(310)로부터 수직방향 상측으로 연장되는,
    충격 저감형 균일흐름 디스크.
  7. 제5항에 있어서,
    상기 배플부(330)는, 상기 배플부(330)를 관통하는 연통 구멍(331)을 구비하는,
    충격 저감형 균일흐름 디스크.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 물질 낙하 파이프(200)의 상단부는, 상기 상단부가 상부면(210)과, 상기 상부면(210) 아래의 노치면(220)을 갖도록 노치를 갖고, 상기 플레이트(310)는 상기 상부면(210)에 연결되는,
    충격 저감형 균일흐름 디스크.
  9. 제2항에 있어서,
    상기 플레이트(310)는 제1 연결 부재(311)를 통해 상기 물질 낙하 파이프(200)에 연결되고, 그리고/또는 상기 물질 낙하 파이프(200)의 상단부와 상기 플레이트(310) 사이에는 간극이 있는,
    충격 저감형 균일흐름 디스크.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 충격 감소 장치(300)는 상기 물질 낙하 파이프(200) 위에 위치된 배리어 격자(340)를 포함하는,
    충격 저감형 균일흐름 디스크.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 배리어 격자(340)는 상기 물질 낙하 파이프(200)의 연장방향에 대해 비스듬하게 배치되며 상기 낙하 물질 흐름에 면하는 복수의 격자 플레이트(341)를 포함하고, 상기 복수의 격자 플레이트(341)는 서로 평행하고, 그 플레이트면은 서로 간격을 두고 이격되는,
    충격 저감형 균일흐름 디스크.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 배리어 격자(340)는, 상기 복수의 격자 플레이트(341)를 연결하는 연결 로드(342)를 포함하는,
    충격 저감형 균일흐름 디스크.
  13. 제10항에 있어서,
    상기 배리어 격자(340)는 제2 연결 부재(343)를 통해 상기 물질 낙하 파이프(200)에 연결되고, 그리고/또는 상기 물질 낙하 파이프(200)의 상단부와 상기 배리어 격자(340) 사이에는 간극이 있는,
    충격 저감형 균일흐름 디스크.
  14. 제1항에 있어서,
    상기 충격 감소 장치(300)는 서로 위에 순차적으로 슬리브 형성되는 복수의 원통형 부재(350)를 포함하고, 상기 원통형 부재(350)의 하부는 상기 타워 트레이(100)의 트레이면에 연결되고, 상기 복수의 물질 낙하 파이프(200)는 인접한 원통형 부재(350)들 사이에 제공되고, 상기 원통형 부재(350)의 상부는 상기 물질 낙하 파이프(200)의 상단부보다 더 높은,
    충격 저감형 균일흐름 디스크.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 원통형 부재(350)는 상기 트레이면에 수직으로 배치되는,
    충격 저감형 균일흐름 디스크.
  16. 제14항에 있어서,
    상기 원통형 부재(350)의 원통벽은, 상기 원통벽을 관통하는 관통구멍(351)을 구비하는,
    충격 저감형 균일흐름 디스크.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 원통형 부재(350) 둘레에는 원주방향으로 복수의 관통구멍(351)이 제공되고, 그리고/또는 상기 관통구멍(351)의 높이는 상기 오버플로우 구멍(201)의 높이에 대응하는,
    충격 저감형 균일흐름 디스크.
  18. 제1항에 있어서,
    상기 충격 감소 장치(300)는 상기 낙하 물질에 면하는 상기 물질 낙하 파이프(200)의 측부에 제공된 충격 감소 플레이트(360)를 포함하고, 상기 충격 감소 플레이트(360)의 상부는 상기 물질 낙하 파이프(200)의 상단부보다 더 높은,
    충격 저감형 균일흐름 디스크.
  19. 제18항에 있어서,
    상기 충격 감소 플레이트(360)는 상기 타워 트레이의 트레이면에 수직으로 배치되는,
    충격 저감형 균일흐름 디스크.
  20. 제19항에 있어서,
    상기 충격 감소 플레이트(360)는 상기 물질 낙하 파이프(200)의 상부에 고정되고,
    상기 충격 감소 플레이트(360)는 평탄 플레이트(361)이거나, 또는 상기 충격 감소 플레이트(360)는 상기 물질 낙하 파이프(200)를 둘러싸는 제1 만곡 플레이트(362)인,
    충격 저감형 균일흐름 디스크.
  21. 제19항에 있어서,
    상기 충격 감소 플레이트(360)는 상기 물질 낙하 파이프(200)를 둘러싸는 제2 만곡 플레이트(363)이고, 상기 제2 만곡 플레이트(363)의 만곡 에지의 단부는 내측방향으로 흐르는 상기 물질을 안내하는 지향면(363a)으로 형성되고, 상기 오버플로우 구멍(201)은 상기 제2 만곡 플레이트(363)로부터 떨어진 상기 물질 낙하 파이프(200)의 일부에 제공되고, 상기 제2 만곡 플레이트(363)의 상단부는 상기 물질 낙하 파이프(200)의 상단부보다 낮지 않은,
    충격 저감형 균일흐름 디스크.
  22. 제1항에 있어서,
    상기 충격 감소 장치(300)는 상기 물질 낙하 파이프(200)의 상부 위로 슬리브 형성되는 충격 감소 슬리브를 포함하고, 상기 충격 감소 슬리브(370)의 상부는 상기 물질 낙하 파이프의 상부보다 더 높고, 상기 충격 감소 슬리브(370)와 상기 물질 낙하 파이프(200) 사이에는 측면 간극이 있는,
    충격 저감형 균일흐름 디스크.
  23. 제22항에 있어서,
    상기 충격 감소 슬리브(370)는 제3 연결 부재(371)를 통해 상기 물질 낙하 파이프(200)에 고정되고, 그리고/또는 상기 충격 감소 슬리브(370)의 상단부의 에지는 제2 치형 슬롯을 구비하는,
    충격 저감형 균일흐름 디스크.
  24. 제1항 내지 제23항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 물질 낙하 파이프(200)는 필터 기능을 갖는 구조체인,
    충격 저감형 균일흐름 디스크.
  25. 제24항에 있어서,
    상기 물질 낙하 파이프(200)는 메쉬 필터 부재에 의해 형성되거나, 또는 상기 물질 낙하 파이프(200)는 파이프 바디(230)와, 상기 파이프 바디(230)의 원주 상에 둘러싸인 필터 스크린(240)을 포함하는,
    충격 저감형 균일흐름 디스크.
  26. 제1항 내지 제23항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 타워 트레이(100)는 피팅 부재(120)를 통해 상기 타워 트레이(100)의 트레이면을 형성하는 복수의 타워 트레이부(110)를 포함하고, 상기 타워 트레이(100)는 상기 트레이면을 지지하는 지지 부재(130)를 더 포함하는,
    충격 저감형 균일흐름 디스크.
  27. 제1항 내지 제13항 및 제18항 내지 제23항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 물질 낙하 파이프(200) 각각에 대응하는 복수의 충격 감소 장치(300)가 각각 있는,
    충격 저감형 균일흐름 디스크.
  28. 제1항 내지 제23항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 타워 트레이의 에지는 상측방향으로 만곡된 만곡 에지(140)로 형성되는,
    충격 저감형 균일흐름 디스크.
  29. 입구 디퓨저와, 제1항 내지 제28항 중 어느 한 항에 따른 충격 저감형 균일흐름 디스크를 포함하는 반응기에 있어서,
    상기 충격 저감형 균일흐름 디스크는 상기 반응기의 상부 차폐부 내에 또는 상기 반응기의 반응기 쉘의 상단부에 배치되고, 상기 입구 디퓨저는 상기 충격 저감형 균일흐름 디스크에 상기 물질을 공급하도록 구성되는,
    반응기.
  30. 제29항에 있어서,
    상기 충격 저감형 균일흐름 디스크는 상기 반응기의 반응기 쉘의 상단부에 제공되고, 상기 반응기의 최상측 분배 트레이 위에 있는,
    반응기.
  31. 제29항 또는 제30항에 있어서,
    상기 반응기는 수소화 반응기인,
    반응기.
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