WO2017039207A1 - 분배기 및 이를 포함하는 하강류 촉매 반응기 - Google Patents

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WO2017039207A1
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downcomer
flow
slot
down pipe
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PCT/KR2016/009288
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이준영
송영수
임예훈
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주식회사 엘지화학
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    • B01J2208/00796—Details of the reactor or of the particulate material
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    • B01J2208/00938—Flow distribution elements

Definitions

  • the present invention relates to a distributor and a downflow catalytic reactor comprising the same.
  • Downstream catalytic reactors generally involve a gas-liquid mixing process.
  • the liquid phase is mixed with the gas or vapor phase and the mixture takes place as it passes through the solid packed bed phase in the reactor.
  • the gas and liquid phases must be properly mixed and uniformly distributed before contacting the solid packed catalyst bed.
  • FIG. 1 is a conceptual diagram illustrating a general downflow catalytic reactor 10.
  • the reactor 10 includes a housing 12 having an inlet 11, a distribution tray 20 disposed in the housing 12, and a plurality of distributors 30 provided in the distribution tray 20.
  • the dispersion tray 20 here has a plurality of holes through which the liquid phase can pass.
  • the dispenser 30 also includes a chimney 31 and a cap 32 provided to surround the chimney 31.
  • the chimney 31 has a cylindrical structure having a hollow portion into which a gas phase can enter.
  • the gas is introduced through the space between the chimney 31 and the cap 32 and flows downward through the chimney 31 through the dispersion tray 20.
  • the inlet of the chimney 31 is blocked, and gas cannot flow below the dispersion tray 20 through the inside of the needle 31. As a result, a problem arises in that the distribution and distribution efficiency is lowered.
  • An object of the present invention is to provide a distributor having a high mixing and distribution efficiency and a downflow catalytic reactor including the same.
  • the inner down pipe having a first flow space, and disposed to surround at least a portion of the inner down pipe, the inner lower An outer down pipe having a second flow space partitioned from the first flow space of the steel pipe, and having a plurality of first slots, and allowing the fluid passing through the first slot to flow into the first flow space.
  • a dispenser is provided that has a mounted outer cap and a plurality of second slots and includes an inner cap mounted to the outer downcomer so that fluid passing through the second slot can flow into the second flow space.
  • the inner cap is disposed inside the outer cap such that fluid passing through the first slot moves through the second slot into the second flow space.
  • a downflow catalytic reactor comprising a housing having an inlet and a distribution tray disposed inside the housing, and a plurality of distributors mounted to the distribution tray. do.
  • Each distributor includes an inner down pipe having a first flow space, an outer down pipe having a second flow space defined to surround at least a portion of the inner down pipe, and a second flow space partitioned from the first flow space of the inner down pipe. And an outer cap mounted to the inner downcomer so that fluid having passed through the first slot can flow into the first flow space, and having a plurality of second slots, passing through the second slot. And an inner cap mounted to the outer downcomer so that one fluid can flow into the second flow space.
  • the distributor and the downflow catalytic reactor including the same according to an embodiment of the present invention have high mixing efficiency and distribution efficiency.
  • FIG. 1 is a conceptual diagram showing a general downflow catalytic reactor.
  • FIG. 2 is a conceptual diagram illustrating a dispenser associated with one embodiment of the present invention.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view of the dispenser shown in FIG. 2.
  • FIG. 4 is an exploded perspective view of the distributor shown in FIG. 2.
  • 5 and 6 are conceptual diagrams for explaining an operating state of the distributor according to the present invention.
  • each component member may be exaggerated or reduced. Can be.
  • FIG. 2 is a conceptual view illustrating a distributor according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 3 is a cross-sectional view of the distributor shown in FIG. 2
  • FIG. 4 is an exploded perspective view of the distributor shown in FIG. 2.
  • FIG. 5 and 6 are conceptual views for explaining an operation state of the distributor according to the present invention
  • FIG. 7 is a simulation result of the distributor shown in FIG. 2.
  • the downflow catalytic reactor according to an embodiment of the present invention is disposed in the housing 12 (see FIG. 1) having an inlet (see FIG. 1) and inside the housing 12, and has a plurality of flow holes 21. And a plurality of distributors 100 mounted on the dispersion tray 20 and the distribution tray 20.
  • Dispenser 100 includes an inner down pipe 110 and the outer down pipe 120, the outer cap 130 and the inner cap 140.
  • the inner down pipe 110 has a first flow space 111.
  • the inner down pipe 110 has a first diameter and a first height.
  • the inner down pipe 110 has a hollow cylinder shape.
  • the first flow space 111 is provided so that both ends are opened in the height direction of the inner down pipe 110, respectively.
  • the outer down pipe 120 is disposed to surround at least a portion of the inner down pipe 110.
  • the outer down pipe 120 is provided to have a second diameter larger than the first diameter and a second height smaller than the first height.
  • the outer down pipe 120 has a first flow space 111 and a second flow space 121 partitioned.
  • the second flow space 121 may be defined as a space between the outer circumferential surface of the inner down pipe 110 and the inner circumferential surface of the outer down pipe 120.
  • the first flow space 111 may have a circular cross section
  • the second flow space 121 may have a ring cross section.
  • the outer down pipe 120 has a hollow cylinder shape.
  • the second flow space 121 is provided so that both ends are opened in the height direction of the outer down pipe 120, respectively.
  • the inner down pipe 110 and the outer down pipe 120 may be disposed such that each central axis is located on the same axis.
  • both the inner down pipe 110 and the outer down pipe 120 are disposed to be positioned on the distribution tray 20.
  • Both the inner down pipe 110 and the outer down pipe 120 may be mounted to the distribution tray 20.
  • the above-mentioned first height and second height are both heights defined based on the distribution tray 20.
  • the outer cap 130 has a plurality of first slots 131.
  • the plurality of first slots 131 may be provided along the circumferential direction of the outer cap 130, respectively.
  • each of the first slots 131 may be elongated along the height direction of the outer cap 130.
  • the height direction of each cap 130 and 140 and the height direction of each downcomer 110 and 120 are used to mean the same direction.
  • the outer cap 130 is mounted to the inner down pipe (110). In addition, the outer cap 130 is mounted to the inner down pipe 110 so that the fluid passing through the first slot 131 flows into the first flow space 111. In addition, the outer cap 130 is formed to have a larger diameter than the outer down pipe (120).
  • the distributor 100 is fixed to the first cap for fixing the outer cap 130 and the inner down pipe (110).
  • Element 150 may be included.
  • the first fixing element 150 may be provided in plural numbers, and thus, the distributor 100 may include a plurality of first fixing elements 150. That is, the outer cap 130 is mounted and fixed to the inner down pipe 110 through the plurality of first fixing elements 150.
  • the first fixing element 150 may have a pillar-like shape, and the outer cap 130 and the inner side may be disposed at regular intervals (eg, 90 °) along the circumferential direction of the inner down pipe 110. Down pipe 110 may be connected.
  • the first fixing element 150 may be provided to fix the outer cap 130 and the inner down pipe 110 in a spaced state.
  • the fluid passing through the first slot 131 of the outer cap 130 is raised to the upper region of the inner downcomer 110.
  • the raised fluid is moved to the first flow space 111 through the spaced space between the inner down pipe 110 and the outer cap 130.
  • a descending flow of the fluid introduced in the first flow space 111 is performed, and the fluid flows through the distribution tray 20 (a plurality of flow holes) to flow below the distribution tray 20.
  • the inner cap 140 has a plurality of second slots 141.
  • the plurality of second slots 141 may be provided along the circumferential direction of the inner cap 140, respectively.
  • each of the second slots 141 may be formed long along the height direction of the inner cap 140.
  • the inner cap 140 is mounted to the outer downcomer 120.
  • the inner cap 140 is mounted to the outer down pipe 120 so that the fluid passing through the second slot 141 can flow into the second flow space 121.
  • the inner cap 140 is disposed inside the outer cap 130 such that the fluid passing through the first slot 131 passes through the second slot 141 to the second flow space 121.
  • the inner cap 140 is formed to have a smaller diameter than the outer cap 130.
  • the inner cap 140 is formed to have a larger diameter than the outer down pipe (120).
  • the structure of the inner cap 140 is mounted and fixed to the outer down pipe 120 in detail, the distributor 100 is a second fixing for fixing the inner cap 140 and the outer down pipe 120. Element 160 may be included.
  • the second fixing element 160 may be provided in plural numbers, and thus, the distributor 100 may include a plurality of second fixing elements 160. That is, the inner cap 140 is mounted and fixed to the outer down pipe 120 through the plurality of second fixing elements 160.
  • the second fixing element 160 may have a pillar-like shape, and the inner cap 140 and the outer side may be disposed at regular intervals (eg, 90 °) along the circumferential direction of the outer downcomer 120.
  • the downcomer 120 may be connected.
  • the second fixing element 160 may be provided to fix the inner cap 140 and the outer down pipe 120 in a spaced state.
  • the fluid having passed through the first slot 131 of the outer cap 130 passes through the second slot 141 of the inner cap 140 in turn, and then the upper region of the outer downcomer 120. Is raised.
  • the raised fluid is moved to the second flow space 121 through the spaced space between the outer down pipe 120 and the inner cap 140.
  • a descending flow of the fluid introduced in the second flow space 121 is made, and the fluid flows through the distribution tray 20 (a plurality of flow holes) and flows below the distribution tray 20.
  • the outer cap 130 may be disposed to surround at least some regions of the inner cap 130, the outer down tube 120, and the inner down tube 110, respectively.
  • the inner cap 130 is disposed to surround the outer downcomer 120.
  • the outer downcomer 120 is disposed to surround at least a portion of the inner downcomer 110.
  • the inner down pipe 110 may be provided to penetrate the inner cap 140, the inner down pipe 110 may be formed integrally with the inner cap 130.
  • the inner cap 140 is provided to have a height smaller than the outer cap 130.
  • the second slot 141 has a shorter open length than the first slot 131.
  • the first slot 131 is formed along the height direction of the outer cap 130.
  • the plurality of first slots 131 may be formed at regular intervals along the circumferential direction of the outer cap 130.
  • Each of the first slots 131 may be elongated along the height direction of the outer cap 130.
  • the first slot 131 is preferably provided to open from the lower end of the outer cap 130 to the height between the inner down pipe 110 and the outer down pipe 120.
  • the outer cap 130 may be disposed such that the lower end is spaced apart from the distribution tray 20.
  • the second slot 141 is formed along the height direction of the inner cap 140.
  • the plurality of second slots 141 may be formed at regular intervals along the circumferential direction of the inner cap 140.
  • Each second slot 141 may be formed long along the height direction of the inner cap 140.
  • the second slot 141 is preferably provided to open to a height later than the height of the outer down pipe 120 from the lower end of the inner cap 140.
  • the inner cap 140 may be disposed such that the lower end thereof is spaced apart from the distribution tray 20.
  • lower ends of the second slot 141 and the first slot 131 of the inner cap 140 and the outer cap 130 may be provided at the same height with respect to the distribution tray 20.
  • the distributor 100 connects a first flow path connecting the first slot 131 and the first flow space 111 and the first slot 131, the second slot 141, and the second flow space 121. It has a 2nd flow path to make.
  • the first flow path may be formed longer than the length of the second flow path based on the specific position of the first slot 131.
  • liquid when the liquid-gas mixture is supplied into the housing, liquid may accumulate on the dispersion tray 20 and the level of the liquid on the dispersion tray 20 may be high.
  • the gas when the liquid level W1 of the liquid on the dispersion tray 20 is lower than the height of the outer downcomer 120, the gas may be at least one of the first flow path (see G1) and the second flow path (see G2). It flows downward through the dispersion tray 20 through one. At this time, the liquid flows downward through the flow hole 21 of the dispersion tray 20 (see L1).
  • the gas when the liquid-gas mixture is supplied into the housing, and the liquid level W2 of the liquid on the dispersion tray 20 is higher than the height of the outer downcomer 120, the gas may flow in the first flow path G1. It flows below the dispersion tray 20 through the liquid, and the liquid flows below the distribution tray 20 through the 2nd flow path (refer to L2).
  • the gas may pass through the first flow path G1. It flows below the dispersion tray 20, and liquid flows below the distribution tray 20 through the 2nd flow path (refer to L2).
  • the liquid-gas mixture is supplied into the housing, and the liquid level W2 of the liquid on the dispersion tray 20 is higher than the height of the inner downcomer 120, the liquid is discharged through the first and second flow paths. 20) will flow downward.
  • reference numeral L1 denotes a liquid flow moving below the dispersion tray 20 through the flow hole 21 of the dispersion tray 20.
  • Dispensers and downflow catalytic reactors comprising the same according to an embodiment of the present invention have high mixing efficiency and distribution efficiency.

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Abstract

본 발명은 분배기 및 이를 포함하는 하강류 촉매 반응기에 관한 것으로, 본 발명의 일 측면에 따르면, 제1 유동공간을 갖는 내측 하강관; 내측 하강관의 적어도 일부 영역을 둘러싸도록 배치되며, 내측 하강관의 제1 유동공간과 구획된 제2 유동공간을 갖는 외측 하강관; 복수 개의 제1 슬롯을 가지며, 제1 슬롯을 통과한 유체가 제1 유동공간으로 유동할 수 있도록 상기 내측 하강관에 장착된 외측 캡; 및 복수 개의 제2 슬롯을 가지며, 제2 슬롯을 통과한 유체가 제2 유동공간으로 유동할 수 있도록 상기 외측 하강관에 장착된 내측 캡을 포함하는 분배기가 제공된다.

Description

분배기 및 이를 포함하는 하강류 촉매 반응기
본 발명은 분배기 및 이를 포함하는 하강류 촉매 반응기에 관한 것이다.
본 출원은 2015년 8월 28일자 한국 특허 출원 제10-2015-0121687호에 기초한우선권의 이익을 주장하며, 해당 한국 특허 출원의 문헌에 개시된 모든 내용은 본 명세서의 일부로서 포함된다.
일반적으로 하강류 촉매 반응기는 기체(gas)-액체(liquid)의 혼합 공정을 수반한다. 이러한 공정에서, 액체상이 기체(gas) 또는 증기(vapor) 상과 혼합되고, 혼합물은 반응기 내의 고체 충전층(packed bed) 상을 통과하면서 반응이 일어난다. 상기 반응기에서는, 기체 및 액체 상이 고체 상의 촉매 충전 층과 접촉하기 이전에 적절히 혼합되고, 균일하게 분배되어야 한다.
도 1은 일반적인 하강류 촉매 반응기(10)를 나타내는 개념도이다.
상기 반응기(10)는 유입구(11)를 갖는 하우징(12)과 하우징(12) 내에 배치된 분산 트레이(20)와 상기 분산 트레이(20)에 마련된 복수 개의 분배기(30)를 포함한다.
여기서 상기 분산 트레이(20)는 액체 상이 통과할 수 있는 복수 개의 홀(hole)을 갖는다.
또한, 상기 분배기(30)는 침니(chimney)(31)와 상기 침니(31)를 둘러싸도록 마련되는 캡(cap)(32)을 포함한다. 상기 침니(31)는 상부를 통하여 기체 상이 들어갈 수 있는 중공부를 갖는 실린더형 구조를 갖는다. 또한, 기체는, 상기 침니(31)와 캡(32) 사이의 공간을 통해 유입되고, 침니(31)를 통해 분산 트레이(20) 하방으로 유동한다. 한편, 분산 트레이(20) 상에 액체 수위가 높아지면, 침니(31) 입구가 막히고 되고, 기체가 침내(31)를 통해 분산 트레이(20) 하방으로 유동하지 못한다. 이에 따라 분배 및 분산효율이 떨어지는 문제가 발생한다.
본 발명은 혼합 및 분배 효율이 높은 분배기 및 이를 포함하는 하강류 촉매 반응기를 제공하는 것을 해결하고자 하는 과제로 한다.
상기한 과제를 해결하기 위하여, 본 발명의 일 측면에 따르면, 본 발명의 일 측면에 따르면, 제1 유동공간을 갖는 내측 하강관과, 내측 하강관의 적어도 일부 영역을 둘러싸도록 배치되며, 내측 하강관의 제1 유동공간과 구획된 제2 유동공간을 갖는 외측 하강관과, 복수 개의 제1 슬롯을 가지며, 제1 슬롯을 통과한 유체가 제1 유동공간으로 유동할 수 있도록 상기 내측 하강관에 장착된 외측 캡, 및 복수 개의 제2 슬롯을 가지며, 제2 슬롯을 통과한 유체가 제2 유동공간으로 유동할 수 있도록 상기 외측 하강관에 장착된 내측 캡을 포함하는 분배기가 제공된다.
내측 캡은, 제1 슬롯을 통과한 유체가 제2 슬롯을 통과하여 제2 유동공간으로 이동하도록 외측 캡 내부에 배치된다.
또한, 본 발명의 또 다른 측면에 따르면, 유입구를 갖는 하우징과 상기 하우징 내부에 배치되며, 복수 개의 유동홀을 갖는 분산 트레이 및 상기 분산 트레이에 장착되는 복수 개의 분배기를 포함하는 하강류 촉매 반응기가 제공된다.
각각의 분배기는, 제1 유동공간을 갖는 내측 하강관과, 내측 하강관의 적어도 일부 영역을 둘러싸도록 배치되며, 내측 하강관의 제1 유동공간과 구획된 제2 유동공간을 갖는 외측 하강관과, 복수 개의 제1 슬롯을 가지며, 제1 슬롯을 통과한 유체가 제1 유동공간으로 유동할 수 있도록 상기 내측 하강관에 장착된 외측 캡, 및 복수 개의 제2 슬롯을 가지며, 제2 슬롯을 통과한 유체가 제2 유동공간으로 유동할 수 있도록 상기 외측 하강관에 장착된 내측 캡을 포함한다.
또한, 하강류 촉매 반응기는, 하우징 내로 액체-기체 혼합물이 공급되면, 제1 유동공간으로는 제1 슬롯을 통과한 기체가 유동하고, 제2 유동공간으로는 분산 트레이 상의 액체의 수위에 따라 제1 및 제2 슬롯을 차례로 통과한 기체 또는 액체가 유동하도록 마련된다.
이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명의 일 실시예와 관련된 분배기 및 이를 포함하는 하강류 촉매 반응기는, 높은 혼합 효율 및 분배 효율을 갖는다.
도 1은 일반적인 하강류 촉매 반응기를 나타내는 개념도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예와 관련된 분배기를 나타내는 개념도이다.
도 3은 도 2에 도시된 분배기의 단면도이다.
도 4는 도 2에 도시된 분배기의 분리 사시도이다.
도 5 및 도 6은 본 발명과 관련된 분배기의 일 작동상태를 설명하기 위한 개념도들이다.
도 7은 도 2에 도시된 분배기의 시뮬레이션 결과이다.
이하, 본 발명의 일 실시예에 따른 분배기 및 이를 포함하는 하강류 촉매 반응기를 첨부된 도면을 참고하여 상세히 설명한다.
또한, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 대응되는 구성요소는 동일 또는 유사한 참조번호를 부여하고 이에 대한 중복 설명은 생략하기로 하며, 설명의 편의를 위하여 도시된 각 구성 부재의 크기 및 형상은 과장되거나 축소될 수 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시예와 관련된 분배기를 나타내는 개념도이고, 도 3은 도 2에 도시된 분배기의 단면도이며, 도 4는 도 2에 도시된 분배기의 분리 사시도이다.
또한, 도 5 및 도 6은 본 발명과 관련된 분배기의 일 작동상태를 설명하기 위한 개념도들이고, 도 7은 도 2에 도시된 분배기의 시뮬레이션 결과이다.
본 발명의 일 실시예와 관련된 하강류 촉매 반응기는 유입구(11, 도 1 참조))를 갖는 하우징(12, 도 1 참조)과 상기 하우징(12) 내부에 배치되며, 복수 개의 유동홀(21)을 갖는 분산 트레이(20) 및 상기 분산 트레이(20)에 장착되는 복수 개의 분배기(100)를 포함한다.
본 발명의 일 실시예와 관련된 분배기(100)는 내측 하강관(110)과 외측 하강관(120)과 외측 캡(130) 및 내측 캡(140)을 포함한다.
상기 내측 하강관(110)은 제1 유동공간(111)을 갖는다. 또한, 내측 하강관(110)은 제1 직경 및 제1 높이를 갖는다. 또한, 내측 하강관(110)은 중공의 실린더 형상을 갖는다. 또한, 상기 제1 유동공간(111)은 내측 하강관(110)의 높이방향을 따라 양 단부가 각각 개방되도록 마련된다.
외측 하강관(120)은 상기 내측 하강관(110)의 적어도 일부 영역을 둘러싸도록 배치된다. 여기서 외측 하강관(120)은 제1 직경보다 큰 제2 직경 및 제1 높이보다 작은 제2 높이를 갖도록 마련된다. 상기 외측 하강관(120)은 제1 유동공간(111)과 구획된 제2 유동공간(121)을 갖는다. 제2 유동공간(121)은 내측 하강관(110)의 외주면과 외측 하강관(120)의 내주면 사이의 공간으로 정의될 수 있다. 예를 들어, 상기 제1 유동공간(111)은 단면이 원 형상일 수 있고, 상기 제2 유동공간(121)은 단면이 링 형상일 수 있다. 또한, 외측 하강관(120)은 중공의 실린더 형상을 갖는다. 또한, 상기 제2 유동공간(121)은 외측 하강관(120)의 높이방향을 따라 양 단부가 각각 개방되도록 마련된다.
또한, 내측 하강관(110)과 외측 하강관(120)은 각각의 중심축이 동일 축 상에 위치하도록 배치될 수 있다. 또한, 내측 하강관(110)과 외측 하강관(120)은 모두 분산 트레이(20) 상에 위치하도록 배치된다. 내측 하강관(110) 및 외측 하강관(120)은 모두 분산 트레이(20)에 장착될 수 있다. 또한, 전술한 제1 높이와 제2 높이는 모두 분산 트레이(20)를 기준으로 정의되는 높이이다.
상기 외측 캡(130)은 복수 개의 제1 슬롯(131)을 갖는다. 일예로, 복수 개의 제1 슬롯(131)은 외측 캡(130)의 둘레방향을 따라 각각 마련될 수 있다. 또한, 각각의 제1 슬롯(131)은 외측 캡(130)의 높이방향을 따라 길게 형성될 수 있다. 본 문서에서 각각의 캡(130, 140)의 높이방향과 각각의 하강관(110, 120)의 높이방향은 동일한 방향을 의미하는 것으로 사용된다.
상기 외측 캡(130)은 내측 하강관(110)에 장착된다. 또한, 외측 캡(130)은 제1 슬롯(131)을 통과한 유체가 제1 유동공간(111)으로 유동할 수 있도록 상기 내측 하강관(110)에 장착된다. 또한, 외측 캡(130)은 외측 하강관(120) 보다 큰 직경을 갖도록 형성된다.
또한, 외측 캡(130)이 내측 하강관(110)에 장착 및 고정된 구조를 구체적으로 설명하면, 분배기(100)는 외측 캡(130)과 내측 하강관(110)을 고정시키기 위한 제1 고정요소(150)를 포함할 수 있다.
여기서 상기 제1 고정요소(150)는 복수 개로 구비될 수 있고, 따라서 분배기(100)는 복수 개의 제1 고정요소(150)를 포함할 수 있다. 즉, 외측 캡(130)은 복수 개의 제1 고정요소(150)를 통해 내측 하강관(110)에 장착 및 고정된다. 예를 들어, 제1 고정요소(150)는 기둥과 같은 형태를 가질 수 있으며, 내측 하강관(110)의 둘레방향을 따라 일정한 간격(예를 들어, 90°)으로 외측 캡(130)과 내측 하강관(110)을 연결할 수 있다.
또한, 제1 고정요소(150)는 외측 캡(130)과 내측 하강관(110)을 이격된 상태로 고정시키도록 마련될 수 있다. 이와 같은 구조에서, 외측 캡(130)의 제1 슬롯(131)을 통과한 유체는, 내측 하강관(110)의 상부 영역으로 상승된다. 이때, 상승한 유체는, 내측 하강관(110)과 외측 캡(130)의 이격 공간을 통해 제1 유동공간(111)으로 이동된다. 이후, 제1 유동공간(111)에서 유입된 유체의 하강 유동이 이루어지고, 상기 유체는 상기 분산 트레이(20)를 통과(복수 개의 유동홀)하여 분산 트레이(20) 하방으로 유동한다.
한편, 상기 내측 캡(140)은 복수 개의 제2 슬롯(141)을 갖는다. 일예로, 복수 개의 제2 슬롯(141)은 내측 캡(140)의 둘레방향을 따라 각각 마련될 수 있다. 또한, 각각의 제2 슬롯(141)은 내측 캡(140)의 높이방향을 따라 길게 형성될 수 있다.
상기 내측 캡(140)은 외측 하강관(120)에 장착된다. 또한, 내측 캡(140)은 제2 슬롯(141)을 통과한 유체가 제2 유동공간(121)으로 유동할 수 있도록 상기 외측 하강관(120)에 장착된다. 또한, 내측 캡(140)은, 제1 슬롯(131)을 통과한 유체가 제2 슬롯(141)을 통과하여 제2 유동공간(121)으로 이동하도록 외측 캡(130) 내부에 배치된다. 이를 위하여, 내측 캡(140)은 외측 캡(130)보다 작은 직경을 갖도록 형성된다. 또한, 내측 캡(140)은 외측 하강관(120) 보다 큰 직경을 갖도록 형성된다.
또한, 내측 캡(140)이 외측 하강관(120)에 장착 및 고정된 구조를 구체적으로 설명하면, 분배기(100)는 내측 캡(140)과 외측 하강관(120)을 고정시키기 위한 제2 고정요소(160)를 포함할 수 있다.
여기서 상기 제2 고정요소(160)는 복수 개로 구비될 수 있고, 따라서 분배기(100)는 복수 개의 제2 고정요소(160)를 포함할 수 있다. 즉, 내측 캡(140)은 복수 개의 제2 고정요소(160)를 통해 외측 하강관(120)에 장착 및 고정된다. 예를 들어, 제2 고정요소(160)는 기둥과 같은 형태를 가질 수 있으며, 외측 하강관(120)의 둘레방향을 따라 일정한 간격(예를 들어, 90°)으로 내측 캡(140)과 외측 하강관(120)을 연결할 수 있다.
한편, 제2 고정요소(160)는 내측 캡(140)과 외측 하강관(120)을 이격된 상태로 고정시키도록 마련될 수 있다. 이와 같은 구조에서, 외측 캡(130)의 제1 슬롯(131)을 통과한 유체는, 내측 캡(140)의 제2 슬롯(141)을 차례로 통과한 후, 외측 하강관(120)의 상부 영역으로 상승된다. 이때, 상승한 유체는, 외측 하강관(120)과 내측 캡(140)의 이격 공간을 통해 제2 유동공간(121)으로 이동된다. 이후, 제2 유동공간(121)에서 유입된 유체의 하강 유동이 이루어지고, 상기 유체는 상기 분산 트레이(20)를 통과(복수 개의 유동홀)하여 분산 트레이(20) 하방으로 유동한다.
또한, 외측 캡(130)은 내측 캡(130)과 외측 하강관(120) 및 내측 하강관(110)의 적어도 일부 영역을 각각 둘러싸도록 배치될 수 있다. 또한, 내측 캡(130)은 외측 하강관(120)을 둘러싸도록 배치된다. 또한, 외측 하강관(120)은 내측 하강관(110)의 적어도 일부 영역을 둘러싸도록 배치된다. 또한, 내측 하강관(110)은 내측 캡(140)을 관통하도록 마련될 수 있고, 내측 하강관(110)은 내측 캡(130)과 일체로 형성될 수 있다.
한편, 분산 트레이(20)를 기준으로, 내측 캡(140)은 외측 캡(130)보다 작은 높이를 갖도록 마련된다. 또한, 제2 슬롯(141)은 제1 슬롯(131)보다 개방된 길이가 짧게 형성된다.
구체적으로 상기 제1 슬롯(131)은 외측 캡(130)의 높이방향을 따라 형성된다. 또한, 복수 개의 제1 슬롯(131)은 외측 캡(130)의 둘레방향을 따라 일정한 간격을 두고 형성될 수 있다. 각각의 제1 슬롯(131)은 외측 캡(130)의 높이방향을 따라 길게 형성될 수 있다. 또한, 상기 제1 슬롯(131)은 상기 외측 캡(130)의 하단부로부터, 내측 하강관(110)과 외측 하강관(120) 사이 높이까지 개방되도록 마련되는 것이 바람직하다. 또한, 외측 캡(130)은 하단부가 분산 트레이(20)로부터 이격되도록 배치될 수 있다.
한편, 상기 제2 슬롯(141)은 내측 캡(140)의 높이방향을 따라 형성된다. 또한, 복수 개의 제2 슬롯(141)은 내측 캡(140)의 둘레방향을 따라 일정한 간격을 두고 형성될 수 있다. 각각의 제2 슬롯(141)은 내측 캡(140)의 높이방향을 따라 길게 형성될 수 있다. 또한, 상기 제2 슬롯(141)은 상기 내측 캡(140)의 하단부로부터, 외측 하강관(120)의 높이보다 늦은 높이까지 개방되도록 마련되는 것이 바람직하다. 또한, 내측 캡(140)은 하단부가 분산 트레이(20)로부터 이격되도록 배치될 수 있다. 아울러, 내측 캡(140)과 외측 캡(130)의 제2 슬롯(141)과 제1 슬롯(131)의 하단부가 분산 트레이(20)를 기준으로 동일 높이에 위치하도록 마련될 수 있다.
상기 분배기(100)는 제1 슬롯(131)과 제1 유동공간(111)을 연결하는 제1 유로 및 제1 슬롯(131)과 제2 슬롯(141) 및 제2 유동공간(121)을 연결하는 제2 유로를 갖는다. 여기서 제1 슬롯(131)의 특정 위치를 기준으로, 제1 유로는 제2 유로의 길이보다 길게 형성될 수 있다.
도 5 및 도 6을 참조하면, 하우징 내로 액체-기체 혼합물이 공급되면, 분산 트레이(20) 상에 액체가 축적되며 분산 트레이(20) 상의 액체의 수위가 높아질 수 있다.
도 5를 참조하면, 분산 트레이(20) 상의 액체의 수위(W1)가 외측 하강관(120)의 높이보다 낮으면, 기체는 제1 유로(G1 참조) 및 제2 유로(G2 참조) 중 적어도 하나를 통해 분산 트레이(20) 하방으로 유동한다. 이때, 액체는 분산 트레이(20)의 유동홀(21)을 통해 분산 트레이 하방으로 유동한다(L1 참조).
도 6을 참조하면, 하우징 내로 액체-기체 혼합물이 공급되고, 분산 트레이(20) 상의 액체의 수위(W2)가 외측 하강관(120)의 높이보다 높으면, 기체는 제1 유로(G1 참조)를 통해 분산 트레이(20) 하방으로 유동하고, 액체는 제2 유로(L2 참조)를 통해 분산 트레이(20) 하방으로 유동한다.
구체적으로, 분산 트레이(20) 상의 액체의 수위(W2)가 외측 하강관(120)의 높이보다 높고, 내측 하강관(120)의 높이보다 낮으면, 기체는 제1 유로(G1 참조)를 통해 분산 트레이(20) 하방으로 유동하고, 액체는 제2 유로(L2 참조)를 통해 분산 트레이(20) 하방으로 유동한다.
물론, 하우징 내로 액체-기체 혼합물이 공급되고, 분산 트레이(20) 상의 액체의 수위(W2)가 내측 하강관(120)의 높이보다 높으면, 액체는 제1 유로 및 제2 유로를 통해 분산 트레이(20) 하방으로 유동할 것이다.
한편, 미설명 부호 L1은 분산 트레이(20)의 유동홀(21)을 통해 분산 트레이(20) 하방으로 이동하는 액체 유동을 나타낸다.
정리하면, 상기 하강류 촉매 반응기는, 하우징 내로 액체-기체 혼합물이 공급되면, 제1 유동공간(111)으로는 제1 슬롯(131)을 통과한 기체가 유동하고, 제2 유동공간(121)으로는 분산 트레이(20) 상의 액체의 수위에 따라 제1 및 제2 슬롯(131, 141)을 차례로 통과한 기체 또는 액체가 유동하도록 마련된다.
위에서 설명된 본 발명의 바람직한 실시예는 예시의 목적을 위해 개시된 것이고, 본 발명에 대한 통상의 지식을 가지는 당업자라면 본 발명의 사상과 범위 안에서 다양한 수정, 변경, 부가가 가능할 것이며, 이러한 수정, 변경 및 부가는 하기의 특허청구범위에 속하는 것으로 보아야 할 것이다.
본 발명의 일 실시예와 관련된 분배기 및 이를 포함하는 하강류 촉매 반응기는, 높은 혼합 효율 및 분배 효율을 갖는다.

Claims (23)

  1. 제1 유동공간을 갖는 내측 하강관;
    내측 하강관의 적어도 일부 영역을 둘러싸도록 배치되며, 내측 하강관의 제1 유동공간과 구획된 제2 유동공간을 갖는 외측 하강관;
    복수 개의 제1 슬롯을 가지며, 제1 슬롯을 통과한 유체가 제1 유동공간으로 유동할 수 있도록 상기 내측 하강관에 장착된 외측 캡; 및
    복수 개의 제2 슬롯을 가지며, 제2 슬롯을 통과한 유체가 제2 유동공간으로 유동할 수 있도록 상기 외측 하강관에 장착된 내측 캡을 포함하는 분배기.
  2. 제 1 항에 있어서,
    내측 캡은, 제1 슬롯을 통과한 유체가 제2 슬롯을 통과하여 제2 유동공간으로 이동하도록 외측 캡 내부에 배치된 분배기.
  3. 제 1 항에 있어서,
    내측 하강관은 제1 직경 및 제1 높이를 가지고,
    외측 하강관은 제1 직경보다 큰 제2 직경 및 제1 높이보다 작은 제2 높이를 갖도록 마련된 분배기.
  4. 제 1 항에 있어서,
    내측 하강관은 내측 캡을 관통하도록 마련된 분배기.
  5. 제 4 항에 있어서,
    내측 하강관은 내측 캡과 일체로 형성된 분배기.
  6. 제 1 항에 있어서,
    내측 캡은 외측 캡보다 작은 높이를 갖도록 마련되고,
    제2 슬롯은 제1 슬롯보다 개방된 길이가 짧게 형성된 분배기.
  7. 제 1 항에 있어서,
    외측 캡과 내측 하강관을 고정시키기 위한 제1 고정요소를 포함하며,
    제1 고정요소는 외측 캡과 내측 하강관을 이격된 상태로 고정시키도록 마련된 분배기.
  8. 제 1 항에 있어서,
    내측 캡과 외측 하강관을 고정시키기 위한 제2 고정요소를 포함하며,
    제2 고정요소는 내측 캡과 외측 하강관을 이격된 상태로 고정시키도록 마련된 분배기.
  9. 제 1 항에 있어서,
    내측 하강관과 외측 하강관은 각각 중공의 실린더 형상을 가지며,
    각각의 중심축이 동일 축 상에 위치하도록 배치된 분배기.
  10. 유입구를 갖는 하우징;
    상기 하우징 내부에 배치되며, 복수 개의 유동홀을 갖는 분산 트레이; 및
    상기 분산 트레이에 장착되는 복수 개의 분배기를 포함하며,
    각각의 분배기는, 제1 유동공간을 갖는 내측 하강관;
    내측 하강관의 적어도 일부 영역을 둘러싸도록 배치되며, 내측 하강관의 제1 유동공간과 구획된 제2 유동공간을 갖는 외측 하강관;
    복수 개의 제1 슬롯을 가지며, 제1 슬롯을 통과한 유체가 제1 유동공간으로 유동할 수 있도록 상기 내측 하강관에 장착된 외측 캡; 및
    복수 개의 제2 슬롯을 가지며, 제2 슬롯을 통과한 유체가 제2 유동공간으로 유동할 수 있도록 상기 외측 하강관에 장착된 내측 캡을 포함하는 하강류 촉매 반응기.
  11. 제 10 항에 있어서,
    내측 캡은, 제1 슬롯을 통과한 유체가 제2 슬롯을 통과하여 제2 유동공간으로 이동하도록 외측 캡 내부에 배치된 하강류 촉매 반응기.
  12. 제 10 항에 있어서,
    내측 하강관은 제1 직경 및 제1 높이를 가지고,
    외측 하강관은 제1 직경보다 큰 제2 직경 및 제1 높이보다 작은 제2 높이를 갖도록 마련된 하강류 촉매 반응기.
  13. 제 10 항에 있어서,
    내측 하강관은 내측 캡을 관통하도록 내측 캡과 일체로 형성된 하강류 촉매 반응기.
  14. 제 10 항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 슬롯은 외측 캡 및 내측 캡의 높이방향을 따라 각각 형성되며,
    상기 제1 슬롯은 상기 외측 캡의 하단부로부터, 내측 하강관과 외측 하강관 사이 높이까지 개방되도록 마련된 하강류 촉매 반응기.
  15. 제 14 항에 있어서,
    제2 슬롯은 상기 내측 캡의 하단부로부터, 외측 하강관의 높이보다 낮은 높이까지 개방되도록 마련된 하강류 촉매 반응기.
  16. 제 10 항에 있어서,
    상기 분배기는, 제1 슬롯과 제1 유동공간을 연결하는 제1 유로 및 제1 슬롯과 제2 슬롯 및 제2 유동공간을 연결하는 제2 유로를 갖는 하강류 촉매 반응기.
  17. 제 16 항에 있어서,
    제1 슬롯의 특정 위치를 기준으로, 제1 유로는 제2 유로의 길이보다 길게 형성된 하강류 촉매 반응기.
  18. 제 16 항에 있어서,
    하우징 내로 액체-기체 혼합물이 공급되고, 분산 트레이 상의 액체의 수위가 외측 하강관의 높이보다 낮으면, 기체는 제1 유로 및 제2 유로 중 적어도 하나를 통해 분산 트레이 하방으로 유동하는 하강류 촉매 반응기.
  19. 제 16 항에 있어서,
    하우징 내로 액체-기체 혼합물이 공급되고, 분산 트레이 상의 액체의 수위가 외측 하강관의 높이보다 높으면, 기체는 제1 유로를 통해 분산 트레이 하방으로 유동하고, 액체는 제2 유로를 통해 분산 트레이 하방으로 유동하는 하강류 촉매 반응기.
  20. 제 10 항에 있어서,
    외측 캡과 내측 하강관을 고정시키기 위한 복수 개의 제1 고정요소를 포함하며,
    제1 고정요소는 외측 캡과 내측 하강관을 이격된 상태로 고정시키도록 마련된 하강류 촉매 반응기.
  21. 제 10 항에 있어서,
    내측 캡과 외측 하강관을 고정시키기 위한 복수 개의 제2 고정요소를 포함하며,
    제2 고정요소는 내측 캡과 외측 하강관을 이격된 상태로 고정시키도록 마련된 하강류 촉매 반응기.
  22. 제 10 항에 있어서,
    내측 하강관과 외측 하강관은 각각 중공의 실린더 형상을 가지며,
    각각의 중심축이 동일 축 상에 위치하도록 배치된 하강류 촉매 반응기.
  23. 유입구를 갖는 하우징과 상기 하우징 내부에 배치되며, 복수 개의 유동홀을 갖는 분산 트레이 및 상기 분산 트레이에 장착되는 복수 개의 분배기를 포함하는 하강류 촉매 반응기에 있어서,
    각각의 분배기는, 제1 유동공간을 갖는 내측 하강관;
    내측 하강관의 적어도 일부 영역을 둘러싸도록 배치되며, 내측 하강관의 제1 유동공간과 구획된 제2 유동공간을 갖는 외측 하강관;
    복수 개의 제1 슬롯을 가지며, 제1 슬롯을 통과한 유체가 제1 유동공간으로 유동할 수 있도록 상기 내측 하강관에 장착된 외측 캡; 및
    복수 개의 제2 슬롯을 가지며, 제2 슬롯을 통과한 유체가 제2 유동공간으로 유동할 수 있도록 상기 외측 하강관에 장착된 내측 캡을 포함하고,
    하우징 내로 액체-기체 혼합물이 공급되면, 제1 유동공간으로는 제1 슬롯을 통과한 기체가 유동하고, 제2 유동공간으로는 분산 트레이 상의 액체의 수위에 따라 제1 및 제2 슬롯을 차례로 통과한 기체 또는 액체가 유동하는 하강류 촉매 반응기.
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