(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１流動空間を有する内側下降管と、
内側下降管の少なくとも一部の領域を取り囲むように配置され、内側下降管の第１流動空間と仕切られた第２流動空間を有する外側下降管と、
複数個の第１スロットを有し、第１スロットを通過した流体が第１流動空間に流動できるように、前記内側下降管に装着される外側キャップと、
複数個の第２スロットを有し、第２スロットを通過した流体が第２流動空間に流動できるように、前記外側下降管に装着される内側キャップと、を含み、
内側下降管は、第１直径及び第１高さを有し、
外側下降管は、第１直径より大きい第２直径及び第１高さより小さい第２高さを有するように設けられ、
内側キャップは、外側キャップより小さい高さを有するように設けられ、
第１スロット及び第２スロットは、外側キャップ及び内側キャップの高さ方向に沿ってそれぞれ形成され、
第１スロットは、外側キャップの下端部から、内側下降管と外側下降管との間の高さまで開放されるように設けられ、
第２スロットは、内側キャップの下端部から、外側下降管の高さより低い高さまで開放されるように設けられる、分配器。
【請求項２】
内側キャップは、第１スロットを通過した流体が第２スロットを通過し、第２流動空間に移動するように外側キャップの内部に配置される請求項１に記載の分配器。
【請求項３】
内側下降管は、内側キャップを貫通するように設けられる請求項１又は２に記載の分配器。
【請求項４】
内側下降管は、内側キャップと一体に形成される請求項３に記載の分配器。
【請求項５】
外側キャップと内側下降管を固定させるための第１固定要素を含み、
第１固定要素は、外側キャップと内側下降管を離隔された状態で固定させるように設けられる請求項１〜４のいずれかに記載の分配器。
【請求項６】
内側キャップと外側下降管を固定させるための第２固定要素を含み、
第２固定要素は、内側キャップと外側下降管を離隔された状態で固定させるように設けられる請求項１〜５のいずれかに記載の分配器。
【請求項７】
内側下降管及び外側下降管は、それぞれ中空のシリンダー形状を有し、
それぞれの中心軸が同一軸上に位置するように配置される請求項１〜６のいずれかに記載の分配器。
【請求項８】
流入口を有するハウジングと、
前記ハウジングの内部に配置され、複数個の流動ホールを有する分散トレーと、
前記分散トレーに装着される複数個の分配器と、を含み、
それぞれの分配器は、第１流動空間を有する内側下降管と、
内側下降管の少なくとも一部の領域を取り囲むように配置され、内側下降管の第１流動空間と仕切られた第２流動空間を有する外側下降管と、
複数個の第１スロットを有し、第１スロットを通過した流体が第１流動空間に流動できるように、前記内側下降管に装着される外側キャップと、
複数個の第２スロットを有し、第２スロットを通過した流体が第２流動空間に流動できるように、前記外側下降管に装着される内側キャップと、を含み、
内側下降管は、第１直径及び第１高さを有し、
外側下降管は、第１直径より大きい第２直径及び第１高さより小さい第２高さを有するように設けられ、
内側キャップは、外側キャップより小さい高さを有するように設けられ、
第１スロット及び第２スロットは、外側キャップ及び内側キャップの高さ方向に沿ってそれぞれ形成され、
第１スロットは、外側キャップの下端部から、内側下降管と外側下降管との間の高さまで開放されるように設けられ、
第２スロットは、内側キャップの下端部から、外側下降管の高さより低い高さまで開放されるように設けられる、下降流触媒反応器。
【請求項９】
内側キャップは、第１スロットを通過した流体が第２スロットを通過し、第２流動空間に移動するように、外側キャップの内部に配置される請求項８に記載の下降流触媒反応器。
【請求項１０】
内側下降管は、内側キャップを貫通するように内側キャップと一体に形成される請求項８又は９に記載の下降流触媒反応器。
【請求項１１】
前記分配器は、第１スロットと第１流動空間を連結する第１流路と、第１スロットと第２スロット及び第２流動空間を連結する第２流路と、を有する請求項８〜１０のいずれかに記載の下降流触媒反応器。
【請求項１２】
第１スロットの特定な位置を基準に、第１流路は、第２流路の長さより長く形成される請求項１１に記載の下降流触媒反応器。
【請求項１３】
ハウジング内に液体−気体混合物が供給され、分散トレー上の液体の水位が外側下降管の高さより低いと、気体は、第１流路及び第２流路のうち少なくとも一つを介して分散トレーの下方に流動する請求項１１に記載の下降流触媒反応器。
【請求項１４】
ハウジング内に液体−気体混合物が供給され、分散トレー上の液体の水位が外側下降管の高さより高いと、気体は、第１流路を介して分散トレーの下方に流動し、液体は、第２流路を介して分散トレーの下方に流動する請求項１１に記載の下降流触媒反応器。
【請求項１５】
外側キャップと内側下降管を固定させるための複数個の第１固定要素を含み、
第１固定要素は、外側キャップと内側下降管を離隔された状態で固定させるように設けられる請求項８〜１４のいずれかに記載の下降流触媒反応器。
【請求項１６】
内側キャップと外側下降管を固定させるための複数個の第２固定要素を含み、
第２固定要素は、内側キャップと外側下降管を離隔された状態で固定させるように設けられる請求項８〜１５のいずれかに記載の下降流触媒反応器。
【請求項１７】
内側下降管及び外側下降管は、それぞれ中空のシリンダー形状を有し、
それぞれの中心軸が同一軸上に位置するように配置される請求項８〜１６のいずれかに記載の下降流触媒反応器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、分配器及びこれを含む下降流触媒反応器に関する。
本出願は、２０１５年８月２８日付け韓国特許出願第１０−２０１５−０１２１６８７号に基づく優先権の利益を主張し、当該韓国特許出願の文献に開示されたすべての内容は、本明細書の一部として含まれる。
【背景技術】
【０００２】
一般的に、下降流触媒反応器は、気体（ｇａｓ）−液体（ｌｉｑｕｉｄ）の混合工程を伴う。このような工程で、液体相が気体（ｇａｓ）又は蒸気（ｖａｐｏｒ）相と混合され、混合物は、反応器内の固体充填層（ｐａｃｋｅｄ  ｂｅｄ）上を通過しながら反応が起こる。前記反応器において、気体及び液体相が固体相の触媒充填層と接触する前に適切に混合され、均一に分配されなければならない。
【０００３】
図１は、一般的な下降流触媒反応器１０を示す概念図である。
前記反応器１０は、流入口１１を有するハウジング１２と、ハウジング１２内に配置される分散トレー２０と、前記分散トレー２０に設けられる複数個の分配器３０とを含む。
【０００４】
ここで、前記分散トレー２０は、液体相が通過できる複数個のホール（ｈｏｌｅ）を有する。
【０００５】
また、前記分配器３０は、チムニー（ｃｈｉｍｎｅｙ）３１と、前記チムニー３１を取り囲むように設けられるキャップ（ｃａｐ）３２とを含む。前記チムニー３１は、上部を介して気体相が入ることができる中空部を有するシリンダー型構造を有する。また、気体は、前記チムニー３１とキャップ３２との間の空間を介して流入され、チムニー３１を介して分散トレー２０の下方に流動する。一方、分散トレー２０上に液体水位が高くなると、チムニー３１の入口が目詰まりして、気体がチムニー３１を介して分散トレー２０の下方に流動しない。これにより、分配及び分散効率が劣る問題が発生する。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、混合及び分配効率が高い分配器及びこれを含む下降流触媒反応器を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
前記目的を解決するために、本発明の一態様によれば、第１流動空間を有する内側下降管と、内側下降管の少なくとも一部の領域を取り囲むように配置され、内側下降管の第１流動空間と仕切られた第２流動空間を有する外側下降管と、複数個の第１スロットを有し、第１スロットを通過した流体が第１流動空間に流動できるように、前記内側下降管に装着される外側キャップと、複数個の第２スロットを有し、第２スロットを通過した流体が第２流動空間に流動できるように、前記外側下降管に装着される内側キャップとを含む分配器が提供される。
【０００８】
内側キャップは、第１スロットを通過した流体が第２スロットを通過し、第２流動空間に移動するように、外側キャップの内部に配置される。
【０００９】
また、本発明の他の態様によれば、流入口を有するハウジングと、前記ハウジングの内部に配置され、複数個の流動ホールを有する分散トレーと、前記分散トレーに装着される複数個の分配器とを含む下降流触媒反応器が提供される。
【００１０】
それぞれの分配器は、第１流動空間を有する内側下降管と、内側下降管の少なくとも一部の領域を取り囲むように配置され、内側下降管の第１流動空間と仕切られた第２流動空間を有する外側下降管と、複数個の第１スロットを有し、第１スロットを通過した流体が第１流動空間に流動できるように、前記内側下降管に装着される外側キャップと、複数個の第２スロットを有し、第２スロットを通過した流体が第２流動空間に流動できるように、前記外側下降管に装着される内側キャップとを含む。
【００１１】
また、下降流触媒反応器は、ハウジング内に液体−気体混合物が供給されると、第１流動空間には、第１スロットを通過した気体が流動し、第２流動空間には、分散トレー上の液体の水位によって第１及び第２スロットを順に通過した気体又は液体が流動できるように設けられる。
【発明の効果】
【００１２】
以上説明したように、本発明の一実施例に係る分配器及びこれを含む下降流触媒反応器は、高い混合効率及び分配効率を有する。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】図１は、一般的な下降流触媒反応器を示す概念図である。
【図２】図２は、本発明の一実施例に係る分配器を示す概念図である。
【図３】図３は、図２に示された分配器の断面図である。
【図４】図４は、図２に示された分配器の分離斜視図である。
【図５】図５は、本発明に係る分配器の作動状態を説明するための概念図である。
【図６】図６は、本発明に係る分配器の作動状態を説明するための概念図である。
【図７】図７は、図２に示された分配器のシミュレーション結果である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明の一実施例に係る分配器及びこれを含む下降流触媒反応器を添付の図面を参照して詳しく説明する。
【００１５】
また、図面の参照符号に関係なく、同一又は対応の構成要素は、同一又は類似の参照番号を付与し、これに対する重複説明は省略し、説明の便宜のために、図示された各構成部材のサイズ及び形状は、誇張されるか、又は縮小され得る。
【００１６】
図２は、本発明の一実施例に係る分配器を示す概念図であり、図３は、図２に示された分配器の断面図であり、図４は、図２に示された分配器の分離斜視図である。
【００１７】
また、図５及び図６は、本発明に係る分配器の作動状態を説明するための概念図であり、図７は、図２に示された分配器のシミュレーション結果である。
【００１８】
本発明の一実施例に係る下降流触媒反応器は、流入口１１（図１参照）を有するハウジング１２（図１参照）と、前記ハウジング１２の内部に配置され、複数個の流動ホール２１を有する分散トレー２０と、前記分散トレー２０に装着される複数個の分配器１００とを含む。
【００１９】
本発明の一実施例に係る分配器１００は、内側下降管１１０と外側下降管１２０と外側キャップ１３０及び内側キャップ１４０を含む。
前記内側下降管１１０は、第１流動空間１１１を有する。また、内側下降管１１０は、第１直径及び第１高さを有する。また、内側下降管１１０は、中空のシリンダー形状を有する。また、前記第１流動空間１１１は、内側下降管１１０の高さ方向に沿って両端部がそれぞれ開放されるように設けられる。
【００２０】
外側下降管１２０は、前記内側下降管１１０の少なくとも一部の領域を取り囲むように配置される。ここで、外側下降管１２０は、第１直径より大きい第２直径及び第１高さより小さい第２高さを有するように設けられる。前記外側下降管１２０は、第１流動空間１１１と仕切られた第２流動空間１２１を有する。第２流動空間１２１は、内側下降管１１０の外周面と外側下降管１２０の内周面との間の空間として定義され得る。例えば、前記第１流動空間１１１は、断面が円形状であることができ、前記第２流動空間１２１は、断面がリング形状であることができる。また、外側下降管１２０は、中空のシリンダー形状を有する。また、前記第２流動空間１２１は、外側下降管１２０の高さ方向に沿って両端部がそれぞれ開放されるように設けられる。
【００２１】
また、内側下降管１１０と外側下降管１２０は、それぞれの中心軸が同一軸上に位置するように配置され得る。また、内側下降管１１０と外側下降管１２０は、いずれも分散トレー２０上に位置するように配置される。内側下降管１１０及び外側下降管１２０は、いずれも分散トレー２０に装着され得る。また、前述した第１高さ及び第２高さは、いずれも分散トレー２０を基準に定義される高さである。
【００２２】
前記外側キャップ１３０は、複数個の第１スロット１３１を有する。一例として、複数個の第１スロット１３１は、外側キャップ１３０の周り方向に沿ってそれぞれ設けられることができる。また、それぞれの第１スロット１３１は、外側キャップ１３０の高さ方向に沿って長く形成され得る。本明細書においてそれぞれのキャップ１３０、１４０の高さ方向とそれぞれの下降管１１０、１２０の高さ方向は、同一の方向を意味する。
【００２３】
前記外側キャップ１３０は、内側下降管１１０に装着される。また、外側キャップ１３０は、第１スロット１３１を通過した流体が第１流動空間１１１に流動できるように、前記内側下降管１１０に装着される。また、外側キャップ１３０は、外側下降管１２０より大きい直径を有するように形成される。
【００２４】
また、外側キャップ１３０が内側下降管１１０に装着及び固定された構造を具体的に説明すると、分配器１００は、外側キャップ１３０と内側下降管１１０を固定させるための第１固定要素１５０を含むことができる。
【００２５】
ここで、前記第１固定要素１５０は、複数個で具備され得、したがって、分配器１００は、複数個の第１固定要素１５０を含むことができる。すなわち、外側キャップ１３０は、複数個の第１固定要素１５０を介して内側下降管１１０に装着及び固定される。例えば、第１固定要素１５０は、柱のような形態を有することができ、内側下降管１１０の周り方向に沿って一定の間隔（例えば、９０゜）をもって外側キャップ１３０と内側下降管１１０を連結できる。
【００２６】
また、第１固定要素１５０は、外側キャップ１３０と内側下降管１１０を離隔された状態で固定させるように設けられることができる。このような構造において、外側キャップ１３０の第１スロット１３１を通過した流体は、内側下降管１１０の上部領域に上昇する。この際、上昇した流体は、内側下降管１１０と外側キャップ１３０の離隔空間を介して第１流動空間１１１に移動する。その後、第１流動空間１１１で流入された流体の下降流動が行われ、前記流体は、前記分散トレー２０を通過（複数個の流動ホール）し、分散トレー２０の下方に流動する。
【００２７】
なお、前記内側キャップ１４０は、複数個の第２スロット１４１を有する。一例として、複数個の第２スロット１４１は、内側キャップ１４０の周り方向に沿ってそれぞれ設けられることができる。また、それぞれの第２スロット１４１は、内側キャップ１４０の高さ方向に沿って長く形成され得る。
【００２８】
前記内側キャップ１４０は、外側下降管１２０に装着される。また、内側キャップ１４０は、第２スロット１４１を通過した流体が第２流動空間１２１に流動できるように、前記外側下降管１２０に装着される。また、内側キャップ１４０は、第１スロット１３１を通過した流体が第２スロット１４１を通過し、第２流動空間１２１に移動するように、外側キャップ１３０の内部に配置される。このために、内側キャップ１４０は、外側キャップ１３０より小さい直径を有するように形成される。また、内側キャップ１４０は、外側下降管１２０より大きい直径を有するように形成される。
【００２９】
また、内側キャップ１４０が外側下降管１２０に装着及び固定された構造を具体的に説明すると、分配器１００は、内側キャップ１４０と外側下降管１２０を固定させるための第２固定要素１６０を含むことができる。
【００３０】
ここで、前記第２固定要素１６０は、複数個で具備され得、したがって、分配器１００は、複数個の第２固定要素１６０を含むことができる。すなわち、内側キャップ１４０は、複数個の第２固定要素１６０を介して外側下降管１２０に装着及び固定される。例えば、第２固定要素１６０は、柱のような形態を有することができ、外側下降管１２０の周り方向に沿って一定の間隔（例えば、９０゜）をもって内側キャップ１４０と外側下降管１２０を連結できる。
【００３１】
なお、第２固定要素１６０は、内側キャップ１４０と外側下降管１２０を離隔された状態で固定させるように設けられることができる。このような構造で、外側キャップ１３０の第１スロット１３１を通過した流体は、内側キャップ１４０の第２スロット１４１を順に通過した後、外側下降管１２０の上部領域に上昇する。この際、上昇した流体は、外側下降管１２０と内側キャップ１４０の離隔空間を介して第２流動空間１２１に移動する。その後、第２流動空間１２１で流入された流体の下降流動が行われ、前記流体は、前記分散トレー２０を通過（複数個の流動ホール）し、分散トレー２０の下方に流動する。
【００３２】
また、外側キャップ１３０は、内側キャップ１３０と外側下降管１２０及び内側下降管１１０の少なくとも一部の領域をそれぞれ取り囲むように配置され得る。また、内側キャップ１３０は、外側下降管１２０を取り囲むように配置される。また、外側下降管１２０は、内側下降管１１０の少なくとも一部の領域を取り囲むように配置される。また、内側下降管１１０は、内側キャップ１４０を貫通するように設けられることができ、内側下降管１１０は、内側キャップ１３０と一体に形成され得る。
【００３３】
なお、分散トレー２０を基準に、内側キャップ１４０は、外側キャップ１３０より小さい高さを有するように設けられる。また、第２スロット１４１は、第１スロット１３１より開放された長さが短く形成される。
【００３４】
具体的に、前記第１スロット１３１は、外側キャップ１３０の高さ方向に沿って形成される。また、複数個の第１スロット１３１は、外側キャップ１３０の周り方向に沿って一定の間隔をもって形成され得る。それぞれの第１スロット１３１は、外側キャップ１３０の高さ方向に沿って長く形成され得る。また、前記第１スロット１３１は、前記外側キャップ１３０の下端部から、内側下降管１１０と外側下降管１２０との間の高さまで開放されるように設けられることが好ましい。また、外側キャップ１３０は、下端部が分散トレー２０から離隔され得るように配置され得る。
【００３５】
なお、前記第２スロット１４１は、内側キャップ１４０の高さ方向に沿って形成される。また、複数個の第２スロット１４１は、内側キャップ１４０の周り方向に沿って一定の間隔をもって形成され得る。それぞれの第２スロット１４１は、内側キャップ１４０の高さ方向に沿って長く形成され得る。また、前記第２スロット１４１は、前記内側キャップ１４０の下端部から、外側下降管１２０の高さより低い高さまで開放されるように設けられることが好ましい。また、内側キャップ１４０は、下端部が分散トレー２０から離隔されるように配置され得る。また、内側キャップ１４０と外側キャップ１３０の第２スロット１４１と第１スロット１３１の下端部が分散トレー２０を基準に同一高さに位置するように設けられることができる。
【００３６】
前記分配器１００は、第１スロット１３１と第１流動空間１１１を連結する第１流路及び第１スロット１３１と第２スロット１４１及び第２流動空間１２１を連結する第２流路を有する。ここで、第１スロット１３１の特定の位置を基準に、第１流路は、第２流路の長さより長く形成され得る。
【００３７】
図５及び図６を参照すると、ハウジング内に液体−気体混合物が供給されると、分散トレー２０上に液体が蓄積され、分散トレー２０上の液体の水位が高くなることができる。
【００３８】
図５を参照すると、分散トレー２０上の液体の水位Ｗ１が外側下降管１２０の高さより低いと、気体は、第１流路（Ｇ１参照）及び第２流路（Ｇ２参照）のうち少なくとも一つを介して分散トレー２０の下方に流動する。この際、液体は、分散トレー２０の流動ホール２１を介して分散トレーの下方に流動する（Ｌ１参照）。
【００３９】
図６を参照すると、ハウジング内に液体−気体混合物が供給され、分散トレー２０上の液体の水位Ｗ２が外側下降管１２０の高さより高いと、気体は、第１流路（Ｇ１参照）を介して分散トレー２０の下方に流動し、液体は、第２流路（Ｌ２参照）を介して分散トレー２０の下方に流動する。
【００４０】
具体的に、分散トレー２０上の液体の水位Ｗ２が外側下降管１２０の高さより高くて、内側下降管１２０の高さより低いと、気体は、第１流路Ｇ１参照を介して分散トレー２０の下方に流動し、液体は、第２流路（Ｌ２参照）を介して分散トレー２０の下方に流動する。
【００４１】
もちろん、ハウジング内に液体−気体混合物が供給され、分散トレー２０上の液体の水位Ｗ２が内側下降管１２０の高さより高いと、液体は、第１流路及び第２流路を介して分散トレー２０の下方に流動する。
【００４２】
なお、参照符号Ｌ１は、分散トレー２０の流動ホール２１を介して分散トレー２０の下方に移動する液体流動を示す。
【００４３】
つまり、前記下降流触媒反応器は、ハウジング内に液体−気体混合物が供給されると、第１流動空間１１１には第１スロット１３１を通過した気体が流動し、第２流動空間１２１には分散トレー２０上の液体の水位によって第１及び第２スロット１３１、１４１を順に通過した気体又は液体が流動できるように設けられる。
【００４４】
以上で説明された本発明の好ましい実施例は、例示の目的のために開示されたものであり、本発明に関する通常の知識を有する当業者であれば、本発明の思想と範囲内で多様な修正、変更、付加が可能であり、このような修正、変更及び付加は、下記の特許請求範囲に属するものと見なすべきである。
【産業上の利用可能性】
【００４５】
本発明の一実施例に係る分配器及びこれを含む下降流触媒反応器は、高い混合効率及び分配効率を有する。
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【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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