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KR100193318B1 - 켈린더 반응기와 열 전달 유체의 흐름을 적층시키기위한 수단을 포함하는 반응 챔버 - Google Patents

켈린더 반응기와 열 전달 유체의 흐름을 적층시키기위한 수단을 포함하는 반응 챔버 Download PDF

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KR100193318B1
KR100193318B1 KR1019910000949A KR910000949A KR100193318B1 KR 100193318 B1 KR100193318 B1 KR 100193318B1 KR 1019910000949 A KR1019910000949 A KR 1019910000949A KR 910000949 A KR910000949 A KR 910000949A KR 100193318 B1 KR100193318 B1 KR 100193318B1
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KR
South Korea
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individual
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KR1019910000949A
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당 뷔 꽝
프랭코위아크 시쥐스몽
그레예르 알랭
바쉐 필립
뷔르징스키 장-삐에르
Original Assignee
엘마레, 알프레드
앵스띠뛰 프랑세 뒤 뻬뜨롤
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Publication date
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Abstract

공급원료를 유입하기 위한 장치(4), 처리된 공급원료를 회수하기 위한 장치(6), 각각 공급원료 개별 분배기, 처리된 공급원료의 개별 회수기 및 촉매층을 포함하는 서로 비연속적인 적어도 2개의 단일 단계 반응 셀(52)(각 셀은 체널(51)에 의해 서로 분리됨)을 포함한 켈린더 반응기(5).
각 채널(51)내에 열-운반 유체를 순환시키기 위한 적어도 하나의 장치(V).
열-운반 유체유동의 적어도 n개의 베딩(bedding)장치(S)(n는 1이상의 정수).
상기 열-운반 유체를 가열하기 위한 적어도 n+1개의 장치(T)를 포함하는 반응 챔버(E)에 관한 발명으로서, 상기 챔버는 저압하에 나프타족의 촉매 개질반응을 수행하는 데 사용하며 제1도에 도식하였다.

Description

캘린더 반응기와 열 전달 유체의 흐름을 적층시키기 위한 수단을 포함하는 반응 챔버
제1도는 본 발명의 반응 챔버(E)를 도시한 개략도이다.
제2도는 제1도에 도시된 반응 챔버(E)를 축 AA를 따라 절단한 횡단면도이다.
제3도는 2개의 이웃한 격자형 촉매 반응 셀(cell) 사이에 함유된 공간(또는 채널)에서 단면을 취한 반응 챔버(E)의 종단면도이다.
제4도는 반응 셀의 레벨에서 단면을 취한 반응 챔버(E)의 종단면도이다.
제5도는 본 발명의 개질 방법에 사용할 수 있는 반응 챔버(E)에 포함된 반응기(5)의 바람직한 유형을 도시한 도면이다.
제6도는 반응기(5)에 포함된 주요 부품 중의 하나인 기본 접촉 반응 셀의 바람직한 변형예를 도시한 도면이다.
제7도는 축 AA선을 따라 절단한 제5도의 반응기(5)의 횡단면도이다.
제8도는 기본 접촉 반응 셀에서 단면을 취한 제5도의 반응기(5)의 종단면도이다.
제9도는 2개의 이웃한 기본 접촉 반응 셀 사이에 함유된 공간(또는 채널)에서 단면을 취한 제5도의 반응기(5)의 종단면도이다.
제10도(a), 제10도(b) 및 제10도(c)는 2개의 이웃한 기본 접촉 반응 셀 사이에 함유된 공간 또는 채널에 사용될 수 있는 도관의 양상을 예로서 도시한 도면이다.
제11도는 제5도에 도시한 것과 동일한 유형의 반응기(5)의 종단면도이다.
본 발명은 반응기와 상기 반응기내에서 수행하고자 하는 반응 과정에 필요한 열의 양을 상기 반응기의 각 레벨에서 소요되는 값으로, 접촉 반응의 경우에는, 당해 레벨에서 촉매의 활성에 따라서 조정하기 위한 수단을 포함하는 반응 챔버에 관한 것이다.
또한, 본 발명의 목적은 상기 반응 챔버를 1종 이상의 촉매의 존재 하에 저압 하에서 탄화수소 유분(특히, 나프타류)의 접촉 개질 반응을 수행하기 위한 반응챔버로서 사용하는 것이다. 본 발명의 다른 목적은 탄화수소 파라핀계 유분의 탈수소화 반응, 바람직하게는 프로판의 프로필렌으로의 탈수소화 반응을 수행하는 데 상기 반응 챔버를 사용하는 것이다. 또한, 본 발명은 알칸류의 방향족 화합물로의 폐환 반응 또는 탈수 폐환 반응을 수행하는 데 상기 반응 챔버를 사용하는 것을 목적으로 한다. 마지막으로, 본 발명은 상기 반응 챔버에서 수행되는 접촉 개질 반응, 탈수소화 반응 및 탈수 폐환 반응 등 전반적인 흡열 반응의 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
더욱 구체적으로, 본 발명은 첨부한 도면 제1도 내지 제11도에 도시된 실시 태양과 관련하여 설명할 반응 챔버에 관한 것으로, 첨부 도면은 예시적인 것에 불과할 뿐, 본 발명의 범위를 한정하는 것은 아니다.
첨부 도면과 관련하여 부연 설명하자면, 제5도의 반응기 유형은 본 출원인의 1988년 7월 22일자 프랑스 특허 출원 제88/10,039호에 개시된 것에 대응하며, 상기 특허 공보는 본 명세서에 참고 인용하고 있다. 제11도는 기본 접촉 반응 셀의 레벨에서 단면을 취한 단면도이며, 반응기(5)의 경우 상기 반응 셀은 개별 분배기(52.1) 및 개별 회수기(52.3)를 포함하고, 본 발명에 있어서 바람직한 반응 셀의 형태는 거의 프리즘 형태이다.
도면상에서, 문자(C)와 화살표(C)는 공급 원료와 처리하고자 하는 공급 원료 및 처리된 공급 원료의 경로를 나타내며, 문자(G)와 화살표(G)는 유체 및 열전달 유체의 경로를 나타낸다.
본 발명은 제1도와 제2도에 도시한 반응 챔버(E)의 한 유형의 실시 태양에 관한 것으로서, 상기 반응 챔버는 하기 a), b), c) 및 d)를 포함한다:
a)제1단부에는 처리하고자 하는 액상 또는 기체상의 공급 원료(C)를 유입하기 위한 1개 이상의 수단을 포함하고, 제2단부에는 처리된 공급 원료를 회수하기 위한 1개 이상의 수단(6)을 포함하며, 2개 이상의 기본 반응 셀(52)을 포함하는 길다란 형태의 캘린더 반응기(5)로서, 상기 셀은 서로 인접하지 않고 상기 반응기의 벽(53, 54)(대개 거의 수직 형태 벽)과 인접하지 않으며, 상기 각 셀의 한 단부는 대개 공급 원료 포괄 분배기(41)를 통해 상기 공급 원료를 유입하기 위한 수단(4)에 연결되어 있고, 상기 각 셀의 다른 한 단부는 포괄 회수기(61)를 통해 처리된 공급 원료를 회수하기 위한 수단(6)에 연결되어 있으며, 상기 반응 셀(52)은 그 체적의 적어도 일부분에 1종 이상의 분말상 고체를 함유하며, 상기 셀은 적어도 상기 반응 셀내에 함유된 상기 분말상 고체가 연장하는 길이와 적어도 동일한 길이에 걸쳐 연장하는 채널 또는 텅빈 내부 공간(열 교환기; 51)에 의해 서로, 그리고 반응기 벽으로부터 분리되어 있는 것인 반응기(5);
b) 상기 반응기(5)의 각 채널(51)내에서, 상기 반응기(5)내에서 처리하고자 하는 공급 원료의 전체적인 흐름 방향에 대해 거의 횡방향으로, 상기 반응 챔버내에 함유되어 있는, 1종 이상의 열 전달 유체를 순환시키기 위한 하나 이상의 수단(V)로서, 상기 순환 수단은 대개 통풍기이며 상기 열 전달 유체는 대개 가스(또는 가스 혼합물)인 것인 수단(V);
c) 열 전달 유체의 흐름을 적층시키기 위한 n개 이상의 수단(S)로서, 상기 수단(S)은 상기 열 전달 유체가 상기 채널에 유입되어 통과하는 채널의 면(51)으로부터 보아서, 상기 반응기에서 처리하고자 하는 공급 원료의 전체적인 순환 방향에 대하여 거의 수직으로, 그리고 상기 열 전달 유체의 순환 방향에 대하여 상류에 배치되어 있으며, 상기 n은 1이상의 정수, 대개는 2이상인 것의 수단(S);
d) 상기 각 열 전달 유체의 일부분의 엔탈피를 변경시키는 n+1개 이상의 열적 수단(T)로서, 상기 각 수단(T)은 상기 각 열 전달 유체가 상기 채널에 유입되어 통과하는 채널 면으로부터 보아서, 상기 열 전달 유체의 순환 방향에 대하여 상류에, 그리고 상기 적층 수단(S)중 하나에 의해 한정된 평면의 어느 한 면상에 배치되며, 상기 열적 수단(T)(예를 들며, T1및 T2)의 동력 공급은 대개 1개 이상의 도관(80), 예를 들면 도관(80.1) 및 도관(80.2)를 통해 달성되는 것인 수단(T)(제1도 참조).
상기 열적 수단(T)은 열 전달 유체가 반응기(5)를 가로지르면서 채널(51)을 통해 유동하는 시간에 대류에 의해 열량을 열 전달 유체에 제공하는 일반적인 수단(즉, 가열수단)이다. 다양한 가열 수단, 예를 들면 전기 레지스턴스 또는 버너를 사용할 수 있다. 버너는, 예를 들면 복사관이 바람직하게는 열 전달의 유체의 순환 평면에 배치된 복사열 버너(예, 파이로코어(Pyrocore)형)이 가장 자주 사용된다. 따라서, 가장 일반적인 형태의 반응 챔버(E)는 거의 수직인 반응기(5), 거의 수평 축을 갖는 통풍기와 같은 1개 이상의 수단(V) 및 거의 수평한 n개 이상의 적층 수단(S)를 포함하며, 상기 복사관(들)은 거의 수평이고, 거의 수평인 방식으로 순환하는 열 전달 가스의 흐름내에 배치된다. 사용되는 버너에는 대개 기체, 액체 또는 고체 연료, 바람직하게는 기체 또는 고체 연료가 하나 이상의 도관(80)을 통해 공급된다. 열 전달 유체를 냉각시키기 위한 1개 또는 여러 개의 열적 수단을 이용할 수 있는 가능성도 본 발명의 범위에 포함된다.
본 발명의 반응 챔버(E)는 캘린더 반응기(5)를 포함하는데, 상기 반응기의 반응 셀(52)은 그 체적의 적어도 일부에 대부분 촉매 고체이거나 촉매 고체의 일부를 함유하는 1종 이상의 분말상 고체를 포함한다. 상기 고체층 또는 촉매층은 고정층, 이동층, 비등층 또는 유동층일 수 있다. 공급 원료는 챔버(E)와 반응기(5)가 거의 수직일 때 상기 고체층의 수직, 경사 또는 수평 방향으로 교차하여 공급될 수 있다.
반응 챔버(E)의 가장 통상적인 유형의 실시 태양, 예를 들면 제1도의 투시도, 제2도의 축 AA에 따른 횡단면도, 제3도의 채널(51)의 레벨 및 제4도의 반응셀(52)의 레벨에서의 종단면도에 도시된 것에 있어서, 반응기(5)는 전체적으로 직각 평행 6면체 형태이며, 열전달 유체를 순환시키기 위한 수단(V)은 상기 평행 6면체의 면들중 4면을 통과하는 평면들 사이에 함유된 체적 내에서 반응기(5)의 연장부에 배치되며, 상기 열 전달 유체의 일부분의 엔탈피를 변경시키는 열적 수단(T)과 적층 수단(S)은 상기 순환 수단(V)과 열 전달 유체가 유입되어 통과하는 직각 평행 6면체의 면 사이에 함유된 체적 내에 배치된다. 제1도에 도시된 것과 같은 예에 있어서, 거의 평행 6면체형이고 수직인 반응기(5)는 대칭면을 가지며, 그 대칭면에는 이 대칭면에 대하여 수직인 축을 갖는 통풍기(V)가 배치되어 있고, 적층 수단(S)은 벽(53)과 벽(54) 사이에서 반응기(5)의 폭 전체에 걸쳐 수평으로 연장하며, 열적 수단(T1)과 열적 수단(T2)은 통풍기(V)와 적층수단(S)에 의해 한정된 평면의 한 면상에서 반응기의 벽(54)의 평면 레벨에 배치되어 있는 적층 수단의 한 단부 사이의 자유공간에 배치된다.
반응 챔버(E)는 열 전달 유체를 순환시키기 위한 단일의 수단(V) 또는 여러개의 순환 수단(V)를 포함하며, 이들 수단은 거의 대부분 통풍기로서, 단 하나의 통풍기를 사용하는 경우, 통풍기의 직경은 그 높이, 또는 반응기(5)내의 공급 원료 주입구(4)와 처리된 공급 원료의 배출구(6) 사이의 거리와 거의 유사한 것이 바람직하며, 여러 개의 통풍기를 사용하는 경우(그 수는 n+1인 것이 바람직함), 각 통풍기는 상기 (n+1)개의 적충 수단 중 하나에 의해 한정된 평면의 한 면상에 배치되는 것이 바람직하다.
접촉 개질 반응과 같이 전체적으로 흡열 반응인 경우에 특히 적합한 실시 태양에 있어서, 본 발명의 반응 챔버(E)는 제5도에 도시한 바와 같은 반응기(5)를 포함한다. 이러한 반응기(5)(제5도 내지 제11도 참조)는 제1도 내지 제4도와 관련하여 전술한 바와 같은 주요 부재, 바람직하게는 하기 a) 내지 f)를 포함한다;
a) 공급 원료를 유입하기 위한 수단(4)에 인접하며, 상기 반응기의 상부에서 분말상 고체(예를 들면, 새로운 촉매)를 유입하기 위한 1개 이상의 수단(5a),
b) 처리된 공급 원료를 회수하기 위한 수단(6)에 인접하며, 상기 반응기의 하부에서 분말상 고체(이하, 촉매로 명명함)를 배출하기 위한 1개 이상의 수단(5b),
c) 서로 거의 평행하며, 서로 분리되어 있고, 또한 거의 평행 6면체인 채널(51)을 통해 상기 반응기(5)의 벽(53, 54)으로부터 분리되어 있으며, 각각 하기 3개의 구역(제6도 참고)를 포함하는 2개 이상의 기본 반응 셀(52).
-공급 원료의 개별 분배기(52.1),
-처리된 공급 원료의 개별 회수기(52.3),
-각각의 분배기와 회수기 사이에 삽입된 촉매층(예를 들면 이동층)(52.2).
상기 층(52.2)은 전체가 얇고 거의 수직인 면(F1)상에서 상기 개별 분배기(52.1) 쪽으로 개방되어 있고, (F1)에 거의 평행인 전체가 얇은 면(F'1)상에서 상기 개별 회수기(52.3) 쪽으로 개방되어 있다. 상기 얇은 면(F1)과 면(F'1)은 각각 유체 투과성 및 고체 촉매 입자 불투과성인 벽에 의해 한정된다(예를 들면, 죤슨형의 창살 또는 와이어형 또는 기타 등가의 수단을 이용함).
상기 층(52.2)의 2개의 넓고 거의 수직인 면은 각각 단단한 벽에 의해 폐쇄되며, 상기 층(52.2)을 너머 연장된 상기 벽의 연장부는 개별 분배기(52.1)와 개별회수기(52.3)에 대응하는 단단한 벽을 구성한다.
기본 접촉 반응 셀(52)의 면 또는 벽은, 예를 들면 편평한 사이트 철이나 기타 등가의 수단으로 제조할 수 있다.
각각의 층(52.2)이 이동층인 경우, 이 이동층은 상부의 얇고 거의 수평인 면(F2)을 통하여 새로운 촉매를 유입시키기 위한 수단(5a)과 연결되며, 하부의 얇고 거의 수평인 면(F'2)을 통하여 사용된 촉매를 회수하기 위한 수단(5b)과 연결된다.
특히, 제5도에 도시한 실시 태양에 따른 반응기(5)는 하기 a) 와 b)를 포함한다:
a) 공급 원료를 유입하기 위한 수단(4)에 연결되고, 얇고 거의 수평인 면 중 하나를 통해 개별 공급 원료 분배기(52.1) 전부에 연결된 1개 이상의 공급 원료 포괄 분배기(41)와,
b) 처리된 공급 원료를 배출하기 위한 수단(6)에 연결되고, 얇고 거의 수평인 면 중 하나를 통해 처리된 공급 원료의 개별 회수기(52.3) 전부에 연결된 1개 이상의 처리된 공급 원료 포괄 회수기(6)(상기 얇고 거의 수평인 면은 대응하는 촉매 층(52.2)의 중앙에 대하여 거의 대각선으로 대향하고 있는 상응하는 개별 분배기(52.1)의 얇고 거의 수평인 면이며, 그 면을 통해 개별 분배기는 포괄 분배기(41)에 연결됨).
또한, 상기 반응기(5)는 다음과 같은 부재를 포함한다.
- 상기 넓은 면 중 거의 수평인 상면을 2개의 이웃한 촉매층(52.2)에 연결하는 1개 이상의 단단한 벽,
- 상기 넓은 면 중 거의 수평인 하면을 2개의 이웃한 촉매층(52.2)에 연결하는 1개 이상의 단단한 벽,
-상기 반응기의 각각의 벽(53 또는 54)에 가장 근접한 촉매층(52.2)의 넓은 면중 거의 수평한 상면을 상기 반응기의 벽에 연결하는 1개 이상의 단단한 벽(상기 벽(53, 54)은 거의 수직이고 상기 층에 대해 거의 평행함), 및
- 상기 반응기의 각각의 벽(53 또는 54)에 가장 근접한 촉매층(52.2)의 넓은 면 중 거의 수평인 하면을 상기 벽에 연결하는 1개 이상의 단단한 벽(상기 벽(53.54)은 거의 수직이고 상기 층에 대해 거의 평행함).
상기 4가지 유형의 단단한 벽은, 예를 들면 얇은 시이트 철, 바람직하게는 골함석으로 제조하며, 각각의 벽의 표면은 이들이 함께 연결시킨 촉매층의 수직 벽(예를 들면, 시이트 철로 된 벽) 표면의 1배 내지 500배, 바람직하게는 2배 내지 50배인 것이 유리하다.
개별 분리기(52.1) 및 개별 회수기(52.3)는 촉매층(52.2)과 동일한 두께 ℓ3및 동일한 높이 ℓ1을 갖는 것이 유리하다.
격자형 반응 셀(52)은 대개 거의 평행 6면체이고 서로(또한, 상기 반응기의 벽(53과 54)에 대하여) 거의 평행하다. 제6도는 직각 평행 6면체 형태로 된 기본 촉매 셀의 투시도를 도시한 것이다. 제6도에 도시된 실시 태양에 따른 상기 셀은 다음과 같은 거의 평행한 6면체(제6도에서는 직각으로 표시됨)로 된 3개의 구역을 포함한다:
- 공급 원료 개별 분배기(52.1),
- 처리된 공급 원료 개별 회수기(52.3),
- 상기 개별 분배기와 회수기 사이에 삽입된 분말상 고체층(52.2)(촉매).
상기 유형의 반응 셀의 분배기 및 회수기는 본 발명에 따른 반응 챔버(E)의 반응 셀(52)의 레벨에서의 종단면을 나타낸 제8도를 통해 파악할 수 있으며, 상기 반응 챔버(E)는 제5도에 도시된 것과 같은 반응기(5)와 열 전달 유체를 적충하기 위한 2개의 수단(S1) 및 수단(S2)을 포함한다.
제9도는 채널 또는 텅빈 내부 공간(51)(열 교환기)의 레벨에서의 동일한 반응 챔버(E)의 종단면을 도시한 것이다.
촉매층에 공급 원료를 더욱 원활히 분배시키는 바람직한 실시 태양에 있어서, 처리하고자 하는 공급 원료의 개별 분배기(52.1)는 각각 거의 프리즘 형태로서, 수평면을 따라서 취한 그 단면이 처리된 공급원료의 포괄 회수기(61)에 인접한 것보다 공급 원료 포괄 분배기(41)에 인접한 더 큰 표면을 나타내며, 처리하고자 하는 공급 원료의 개별 회수기(52.3)는 거의 직각 평행 6면체 형태로서, 거의 수평면을 따라서 취한 그 단면이 공급 원료 포괄 분배기(41)에 인접한 것과 처리된 공급 원료의 포괄 회수기(61)에 인접한 거의 동일한 표면을 나타내거나, 또는 바람직하게는 거의 프리즘 형태(제11도에 도시한 반응 셀(52)의 레벨에서 반응 챔버(E)의 종단면상에서 확인할 수 있음)로서, 거의 수평면을 따라서 취한 그 단면이 공급 원료 포괄 회수기(61)에 인접한 것보다 공급원료 포괄 분배기(41)에 인접한 더 작은 표면을 나타낸다. 이 경우, 상기 개별 분배기와 개별회수기 사이에 삽입된 상기 분말상 고체층(52.2)은 거의 대부분 직각 평행 6면체이다.
제5도에 따른 반응기(5)의 실시 태양에 있어서, 거의 평행 6면체인 각 채널 또는 텅빈 내부 공간(열 교환기)(51)은 2개의 셀(52)사이에 배치되거나 반응기의 거의 수직인 벽(53 또는 54)과 그 벽에 가장 인접하고 상기 벽에 거의 평행한 셀(52)은 2개의 무촉매 공간 사이에 개재한다. 이러한 공간 또는 채널(51)은 반응기의 거의 수직인 측벽(53과 54)에 대하여 거의 수직인 모든 표면(face)상에서 개방되어, 열 전달 유체(예를 들면, 가열 가스를 주성분으로 함)를 반응기로 유입시킨 후에 셀(52) 사이에서 순환시키고, 최종족으로 반응기로부터 배출시키는 역할을 한다.
반응 챔버(E)의 바람직한 실시 태양에 있어서, 반응기(5)는 각 촉매층(52.2)의 높이 ℓ1, 폭ℓ2및 두께 ℓ3가 다음의 조건과 일치되도록 설계되어 있다(1 mm = 10-3m).
.ℓ1ℓ2ℓ3, 바람직하게는 ℓ1≥2ℓ2,
. 50mm≤ℓ2≤10,000 mm, 바람직하게는 100mm≤ℓ2≤5,000mm,
.2mm≤ℓ3≤2,000 mm, 바람직하게는 5mm≤ℓ3≤500mm.
폭 ℓ2가 너무 작으면 촉매층 사이의 시약 분배도를 저하시키므로 바람직하지 못한 반면 폭 ℓ2가 너무 크면 촉매내의 평균압력을 증가시키는 경향이 있어서 마찬가지로 바람직하지 못하다.
접촉 개질 반응에 사용하는 경우, 본 발명의 반응 챔버(E)를 사용하는 동안 가솔린의 우수한 전환율을 수득하기 위해서는, 각 촉매층(52.2)의 두께 ℓ3(또한, ℓ3은 채널 또는 텅빈 내부 공간(51)(열교환기)사이의 거리에 해당함)이 다음 조건을 만족하는 것이 바람직할 수 있다.
Figure kpo00002
상기 조건에서, dpm은 평균 촉매 입자 크기로 표시되는 촉매 입자의 평균수력(hydraulic) 직경에 해당한다(
Figure kpo00003
)
촉매 입자가 구형인 경우, dpm은 상기 구형 입자의 평균 직경을 나타낸다.
제10도를 참조하면, 2개의 이웃한 기본 촉매 반응 셀(52)사이에 배치된 거의 평행 6면체인 각각의 채널 또는 텅빈 내부 공간(51)내에, 그리고 반응기의 벽(53, 54)과 이 벽에 가장 인접하고 상기 벽에 거의 평행한 접촉 반응 셀(52) 사이에 배치된 거의 평행 6면체인 각각의 채널 또는 공간(51)내에, 서로에 대해 거의 평행하고 바람직하게는 처리하고자 하는 공급 원료의 전체적인 순환 방향에 대해 거의 수직(즉, 예를 들면 제5도에 도시된 것과 같은 거의 수직인 반응기(5)를 포함하는 거의 수직인 반응 챔버(E)의 경우 거의 수평임)인 인접한 도관들이 장착될 수 있다. 이러한 도관은 골 함석으로 제조될 수 있으며, 상기 도관의 단면은, 다음의 형태, 즉 삼각형(제10도(b)), 정사각형, 직사각형, 다각형(제10도(a)) 또는 일부가 곡선인 형태(제10도) 중에 하나인 것이 바람직하다.
또한, 본 발명의 목적은 저압 하에서 고옥탄가를 갖는 가솔린을 제조하기 위한 탄화수소 유분(특히, 나프타)의 접촉 개질 반응과, 올레핀을 제조하기 위한 탄화수소 파라핀 유분의 탈수소화 반응, 예를 들면 프로판의 프로필렌으로의 전환 반응과, 또한 알칸류의 방향족 화합물로의 폐환 반응 또는 탈수 폐환 반응을 수행하는데 상기 반응 챔버(E)를 사용하는 것에 있다.
본 발명에 따른 반응 챔버(E), 특히, 연속적으로 새로운 촉매를 유입시키기 위한 1개의 이상의 수단(5a)과 사용한 촉매를 연속적으로 배출하기 위한 1개 이상의 수단(5b)을 포함한 제6도에 도시된 것과 같은 반응기(5)를 포함하는 반응 챔버(E)는 탄화수소 유분의 접촉 개질 반응을 수행하는데 특히 적당하다.
또한, 본 발명은 또한 전술한 바와 같은 반응 챔버(E) 내에서 수행되는 접촉 개질 방법에 관한 것으로, 상기 방법에서는 탄화수소 공급 원료를 수소 존재 하에서 개질 조건 하에 압력이 0.05 MPa 내지 2.0 MPa, 바람직하게는 0.05 MPa 내지 1.0 MPa 인 반응 영역(제1도 내지 제11도 참조)을 통해 순환시키며, 상기 영역은 다음과 같은 부분을 포함한다.
- 바람직하게는 거의 평행 6면체인 2개 이상의 인접하지 않은 기본 접촉 반응 공간(52)으로서, 바람직하게는 개별 분배 영역(52.1), 개별 회수 영역(52.3) 및 상기 2개의 영역(52.1 과 52.3) 사이에 삽입된 촉매층(52.2)로 각각 구성되어 있고, 바람직하게는 상기 모든 영역들이 거의 평행 6면체인 공간(52) ; 및
- 바람직하게는 거의 평행 6면체인 텅빈 내부 공간(51).
상기 기본 접촉 반응 공간(52)와 상기 텅빈 내부 공간(51)은 바람직하게는 서로에 대해 거의 수직으로 또는 거의 평행하게 배열되며, 각 기본 접촉 반응 공간(52)은 2개 이상의 텅빈 내부 공간(51) 사이에 개재되는데, 상기 공간(51)에서는 개질 반응에 필요한 열을 공급하는 열 전달 유체(앞에서 가열 가스로 정의함)가 거의 수평으로 유동하는 것이 바람직하다.
이러한 개선된 방법에 있어서, 열 전달 유체는 n개의 층으로 분할되며, 각층의 엔탈피는 열 투입량에 의해 필요한 값으로 조정되며, 상기 열의 투입은 열 전달 유체를 텅빈 내부 공간(51)으로 유입시키기 이전에 적층 영역에서 또는 그 부근에서 수행되고, 열 전달 유체의 상기 층들은 개질 반응에 필요한 각각의 열을 전달한다. 상기 방법은 이외에도 다음과 같은 단계들을 포함한다.
- 탄화수소 공급 원료를 포괄 분배 영역(41) 내로 공급하는 단계.
- 포괄 분배 영역(41)으로부터 유래한 상기 공급 원료를 기본 접촉 반응 공간(52)의 개별 분배 영역(52.1)에 급송하는 단계.
-상기 공급 원료를 각 개별 분배 영역(52.1)로부터 공급 원료를 거의 수평으로 유동시키는 상응하는 각각의 촉매층(52.2) 내로 공급하여, 공급 원료와 열 전달 유체를 거의 평행하게 병류 방식으로 순환시키는 단계,
- 각 촉매층(52.2)의 배출구에서, 처리된 공급 원료를 상응하는 개별 회수 영역(52.3) 내로 회수하는 단계,
- 처리된 공급 원료를 각 개별 회수 영역(52.3)으로부터 추후 상기 처리된 공급 원료를 회수하는 포괄 회수영역(61)내로 운반하는 단계.
또한, 각각의 격자형 접촉 반응 공간(52)에 있어서, 개별 분배 영역(52.1)내의 공급 원료 주입 위치는 상응하는 촉매층(52.2)의 중심에 대하여, 상응하는 개별 회수영역(52.3)으로부터 처리된 공급 원료의 배출 위치와 대각선으로 거의 반대편에 존재한다.
각각의 촉매층(52.2)은 이동층인 것이 바람직하며, 촉매 입자는, 예를 들면 각 촉매층(52.2)의 상부에서 연속적으로 유입되어, 각 촉매층(52.2) 내부로 하향 순환한 후, 각 촉매층(52.2)의 하부에서 연속적으로 회수된다.
이어서, 촉매 입자는 예를 들면 상단부가 아래를 향하는 원추형 또는 피라미드형의 컵 모양 영역의 하단에서 회수할 수 있으며, 상기 영역은 각 촉매층(52.2)의 하부에 연결되어 있다.
열 전달 유체는 각각의 텅빈 내부 공간(51)내부에서, 바람직하게는 골 함석을 주성분으로 하는 거의 수평인 인접한 도관(제10도 참조)내에서 순환하는 것이 유리하며, 상기 도관의 단면은 삼각형(제10도(b)), 정사각형, 직사각형, 다각형(제10도(a)) 또는 일부가 곡선형인 형태(제10도(c)) 중에 하나인 것이 바람직하다. 특히, 이러한 도관은 모든 텅빈 내부 공간(51)내에서 열 전달 유체를 더욱 균일하게 순환시키고, 지속적으로 촉매층(52.)내의 공급원료의 순환에 대해 거의 평행하게 상기 유체를 순환시킬 수 있다.
본 발명에 의한 방법의 바람직한 실시 태양에 있어서, 각각의 촉매층(52.2)은 다음 조건을 만족하도록 높이 ℓ1, 폭 ℓ2및 두께 ℓ3를 갖는다(1mm=10-3m).
.ℓ1ℓ2ℓ3, 바람직하게는 ℓ1≥2ℓ2,
. 50mm≤ℓ2≤10,000mm, 바람직하게는 100mm≤ℓ2≤5,000mm,
. 2mm≤ℓ3≤2,000mm, 바람직하게는 5mm≤ℓ3≤500mm.
본 발명에 따른 방법의 효율을 증가시키기 위해서는, 각 촉매층(52.2)의 두께ℓ3(또는 ℓ3은 채널 또는 텅빈 내부 공간(51)(열 교환기) 사이의 거리에 해당함)가 다음 조건을 만족하는 것이 바람직할 수 있다.
Figure kpo00004
상기 조건에서, dpm은 평균 촉매 입자의 크기를 나타내는 촉매 입자의 평균 수력 직경에 해당한다.
또한, 본 발명은 또한 접촉 개질 방법에 관한 것으로서, 상기 방법에서는 탄화수소 공급 원료(대개, 액상임)를 수소 존재 하에 개질 조건 하에서, 2개의 반응영역, 즉 상술한 바와 같은 반응을 수행하는 적어도 제1 영역을 통해 연속적으로 순환 시킨다.
본 발명의 다른 방법에 있어서, 처리하고자 하는 탄화수소 공급 원료의 시간당 유량(g/h)은 반응 영역(들)내에 존재하는 촉매의 총 중량에 보통 1배 내지 10배, 바람직하게는 2배 내지 5배이다.
사용된 열 전달 유체가 발연 물질(또는 가열 가스)로 구성되는 경우, 이러한 가열 가스를 회수하여 그 일부분을 제거(예를 들면, 제1도에서 도시한 굴뚝(100) 수단에 의해 제거)하고, 가열 가스의 재순환 비율(재순환되는 가열 가스 대 회수되어 재순환되지 않는 가열 가스의 증량비)은 대개 약 0.5 내지 약 200이며, 바람직하게는 약 2내지 약 50인 것이 유용하다.
본 발명에 따른 개질 방법의 바람직한 실시 태양에 있어서, 열 전달 유체는 2개의 적층 수단(S1과 S2)에 의해 3층으로 나누어지며, 각 층은 다음과 같은 방식으로, 즉 체널(51)에 거의 대향하는 열 전달 유체의 배출 영역내에서 반응기의 거의 수직은 측벽(53 또는 54)에 거의 수직인 평면내의 각 층의 레벨에서 측정된 열전달 유체의 배출 온도가, 처리된 공급 원료의 포괄 회수기(61)에 인접하여 배치된 하층의 온도가 Ts 3이고, 공급 원료 포괄 분배기(41)에 인접하여 배치된 상층의 온도가 Ts 1이며, 전술한 2개의 층 사이에 위치한 중간층에서는 온도 Ts 2가 되고, 상기 온도 Ts 3는 Ts 2보다 높거나 동일하고 Ts 2는 Ts 1보다 높거나 동일하며, Ts 3는 Ts 1보다 높게 되도록 가열된다.
적층 수단(S)에 의해 한정된 층은 거의 동일한 부피를 갖는 것이 바람직하다.
참고로, 개질시키고자 하는 탄화수소 공급 원료 중의 하나는 보통 파라핀계 탄화수소 35 부피% 내지 80 부피%, 나프텐계 탄화수소 14 부피% 내지 51 부피% 및 방향족 탄화수소 2 부피% 내지 18 부피%를 포함할 수 있다. 일반적으로, 이 공급 원료는 주로 가솔린으로 제조된다. 이러한 공급 원료의 예로는 약 55℃ 내지 약 225℃ 사이에서 증류되는 나프타가 있다.
본 발명에 의한 개질 반응은 상기 공급 원료와 재순환된 수소(또는 재순환 수소)의 혼합물에 대하여 수행되며, 수소와 처리하고자 하는 탄화수소 공급 원료의 몰비(H2/HC)는 대개 1내지 100, 바람직하게는 2내지 10이다.
상기 개질 반응은 온도 약 300℃ 내지 700℃, 바람직하게는 약 400℃ 내지 600℃에서 수행한다.
당해 기술 분야의 업자들에게 공지된 모든 개질 반응 촉매는, 입자, 예를 들면 거의 구형인 입자라는 조건 하에서 사용할 수 있다.
원소 주기율표의 VIII 족으로부터 선택된 1종 이상의 귀금속을 주성분으로 하는 지지된 촉매, 예를 들면 일반적으로 백금을 사용하고, 바람직하게는 인듐, 게르마늄, 이리듐(US-A-2,848,377호), 레늄(US-A-3,415,737호), 주석(US-A-3,700,588호)와 같은 1종 이상의 조촉매로 도핑된 백금을 사용할 수 있다. 일반적으로 염소 또는 플루오르와 같은 할로겐(FR-B-2,600,668)을 촉매와 혼합한다.
개질 반응 촉매의 지지체는 대개 원소 주기율표의 II족, III족 및/또는 IV족 금속의 산화물중에서 선택하며, 그 예로는 마그네슘 산화물, 알루미늄 산화물, 티탄 산화물, 지르코늄 산화물, 토륨 산화물 또는 실리콘 사화물 단독, 이들의 혼합물 또는 원소 주기율표의 다른 원소(예를 들면, 보론)의 산화물과의 혼합물이 있다. 석탄도 사용할 수 있다. 또한 X형 또는 T형의 제올라이트 또는 분자체 또는 포우저사이트(faujasite) 또는 모데나이트형의 제올라이트 또는 분자체 또는 그 밖에 ZSM-5, ZSM-4, ZSM-8L 등의 제올라이트 또는 분자체 뿐만 아니라 제올라이트 물질과 II족, III족 및/또는 IV족의 금속 산화물과의 혼합물을 사용할 수도 있다.
알루미나를 주성분으로 하는 지지체를 사용하는 것이 바람직하며, 다시 말하면 지지체의 알루미나는 지지체의 총 중량에 대하여 50 중량%이상, 바람직하게는 80 중량% 이상이며, 더욱 바람직하게는 알루미나만을 단독으로 사용할 수 있다.
개질시키고자 하는, 바람직하게는 탈황시키고자 하는 탄화수소 공급 원료, 예를 들면 미정제 오일을 직접 증류하고/하거나 열 분해 또는 접촉 분해된 오일 생성물을 증류하여 얻은 가솔린류 혼합물을 개질 반응 유니트로 공급하여, 이 유니트에서는 상기 처리하고자 하는 탄화수소 공급 원료를 그 공급 원료 1몰당 수소 약 1몰 내지 100몰, 바람직하게는 2몰 내지 10몰 범위로 수소와 혼합시킨다.
이어서, 형성된 혼합물을 본 발명에 의해 압력 0.05MPa 내지 2.0MPa, 바람직하게는 0.05MPa 내지 1.0MPa 하에 온도 약 300℃ 내지 700℃, 유리하게는 약 400℃ 내지 600℃에서 간접적으로 예열 처리하는 것이 바람직하다.
이어서, 상기 혼합물을 도관(4)를 통하여 후술되는 본 발명의 반응기(5)내로 유동시키며, 상기 반응기는 앞에서 정의한 개질 반응 촉매를 포함한다.
반응기(5)에서, 가솔린류를 개질하여, 이들 분자를 탈수소화 반응, 이성질화 반응, 임으로 탈수 폐환 반응 및 분해 반응에 의하여 적어도 부분적으로 안티노크(antiknock) 성질이 현저하게 개질된 화합물로 전환시킨다.
상기 반응에 의해 다량의 수소가 생성되고 높은 열량 수요가 초래된다.
단열 반응기가 장착된 통상적인 유니트에 있어서, 개질 반응을 계속하기 위해서는 반응의 흡열 정도가 온도를 급속 하강시키므로, 1개 또는 여러 개의 외부요로에 반응물을 급송함으로써 1회 이상의 중간 재가열을 할 필요가 있다.
특히, 본 발명의 방법은 열 전달 유체, 바람직하게는 탄화수소 액체 또는 기체 혼합물, 예를 들면 천연 가스, 정제 가스를 공기 연소시켜 얻은 발연 물질(또는 가열 가스)을 주성분으로 하는 열 전달 유체를 반응기(5)내에 함유된 촉매층 사이에 순환시킴으로써, 개질 반응에 필요한 열을 직접 반응기 내로 유입시키는 것을 특징으로 한다. 열 전달 유체의 순환 회로는 반응 시스템을 향해 열려있지 않다.
코우크스의 지나친 축척을 방지하기 위해서는, 촉매를 계속 재생시킬 수 있다. 이를 위하여, 사용된 촉매는, 예를 들면 반응기(5)의 바닥 쪽으로 계속 회수하고, 반응기(5)의 상단쪽으로 유입되는 새로운 촉매(및/또는 재생된 촉매)로 대체시킨다(이것은 이동층 작업으로 명명됨).
본 발명에 따른 개질 반응의 실시 태양에 있어서, 반응 시스템은 단독 반응기(5)를 포함하며, 반응 유출물은 도관(6)을 통해 상기 반응기로부터 유출되어 열 교환기를 통해 혼합물(탄화수소+수소)를 예열한다.
경우에 따라서, 정련업자의 필요에 따라 반응기(5)에 이어서 그 반응기(5)와 동일한 유형 또는 단열형중에 하나인 제2 반응기(5')를 사용하는 것이 유리하며, 이 경우에 반응기(5)에서 나온 반응 유출물은 반응기(5')로 유입되고, 반응기(5')의 배출구에서, 반응 유출물은 혼합물(탄화수소+수소)을 예열하는 열 교환기를 통해 유동한다.
제2 반응기(5')내에서는 제1 반응기(5)에서 사용한 온도보다 5℃ 내지 100℃, 바람직하게는 10℃ 내지 50℃ 더 높은 평균 온도에서 작동시키는 것이 유리하다.
제2 반응기(5')는 단열형일 수 있다. 그러나, 반응기(5)와 동일한 유형의 등온 반응기를 이용하는 것이 유리하며, 또한 개질 반응에 필요한 열은, 열 전달 유체, 바람직하게는 예를 들면 탄화수소의 액체 또는 기체 혼합물을 공기 연소시켜 얻은 발연 물질(또는 가열 가스)을 주성분으로 하는 열 전달 유체를 반응기(5')내에 포함된 촉매층 사이에 순환시킴으로써, 상기 반응기(5')내로 직접 공급된다(상기 열전달 유체는 반응기(5)내를 순환하는 것과 동일하거나 상이한 것일 수 있음).
또한, 상기 제2 반응기(5')는 이동층으로 작용할 수 있으며, 이를 위하여 사용된 촉매는, 예를 들면 반응기(5')의 바닥쪽으로 연속적으로 회수하고 연속적으로 상기 반응기(5')의 상단쪽으로 유입되는 새로운(및/또는 재생된 촉매) 촉매로 대체 시킨다.
열 교환기에서는, 반응 유출물을 냉각시키고, 리서치 옥탄가(RON)가 약 100인 가솔린을 적어도 부분적으로 응축시킨다.
이어서 상기 유출물을, 예를 들면 가솔린을 최종적으로 응축시키는 최종 응축기 내로 운반한다.
상기 응축기의 배출구에서, 유출물은, 예를 들면 분리기로 유동시켜 수소 농후 가스 혼합물로부터 개질물을 분리한다.
분리기의 바닥으로부터, 개질물을 구성하는 가솔린류를 회수하고, 바람직하게는 안정화 영역으로 운반한다.
수소 농후 가스 혼합물은 분리기의 상단을 향해 위치한 도관을 통해 분리기로부터 유출된다. 수소는 회수하여 공급 원료 혼합 영역내의 압축기에 의해 재순환 시킨다.
반응기(5)(도면 참조)에서, 개질 반응에 필요한 열은, 전술한 내용에서 알 수 있듯이, 열 전달 유체, 바람직하게는 발연 물질(또는 가열 가스 또는 발연 가스)을 주성분으로 하는 열 전달 유체에 의해 공급된다.
이를 위하여, 공기를 유입시켜 보통 온도 60℃내지 300℃, 바람직하게는 100℃ 내지 250℃ 범위로 예열한다.
이어서, 예열된 공기는 도관을 통하여 반응 챔버(E)에 포함된 버너(T) (연소 영역) 내로 유입시키며, 상기 연소 영역에서는 탄화수소 혼합물, 예를 들면 도관을 통해 유입된 천연 가스를 연료로서 사용한다(이들 도관은 단독 라인(80)으로 간략하게 도시하였음).
사용된 공기의 양은 사용된 탄화수 혼합물의 연소시키는 데 필요한 공기의 화학양론적 양의 1배 내지 5배, 바람직하게는 1배 내지 3.2 배이다.
발연 가스(또는 가열 가스)의 온도는 일반적으로 400℃ 내지 900℃이고, 바람직하게는 450℃ 내지 750℃인 온도로 설정하는 것이 바람직하며, 온도는 반응기내에서 공급 원료의 유입 영역의 레벨에 대한 층의 레벨에 따라 조정한다.
제1 반응기(5)와 동일한 유형은 제2 반응기(5')를 사용하는 경우에도, 반응기(5')에서 개질 반응에 필요한 열은, 열 전달 유체, 바람직하게 발연 물질(또는 발연 가스 또는 가열 가스)을 주성분으로 하는 열 전달 유체에 의해 공급될 수 있다. 열 전달 유체의 형성 및 경로는, 예를 들면 반응기(5)에 대해 전술한 바와 유사하다.
이하에서는 실시예에 의해 본 발명을 설명하고자 하나, 후술하는 실시예가 본 발명의 범위를 제한하는 것은 아니다.
실시예1(비교예)
반응기가 제5도 내지 제9도 및 제10도(a)에 도시된 바와 같은 것이고, 그 촉매층은 이동층(ℓ1=2,500mm, ℓ2=800mm, ℓ3=90mm, 및 ℓ3/dpm=15)이었지만, 그 반응 챔버(E)는 적층 수단을 갖지 않으나 3개의 버너(T1, T2및 T3)를 포함하는 것인 실험적인(pilot) 접촉 개질 유니트에서, 후술하는 촉매를 사용하고, 조성이 하기와 같이 주어진 공급 원료(나프xk)를 몰비=4로 수소와 혼합하여 주입하였다.
사용된 촉매는 백금, 염소 및 레늄(0.35 중량% Pt, 0.25 중량% Re, 1.12 중량% Cl)을 주성분으로 하였으며, 알루미나(비표면적이 200 ㎡/g이고, 기공 부피가 0.57㎠/g임)에 의해 지지시켰다.
처리하고자 하는 탄화수소 공급 원료의 조성은 다음과 같다.
파라핀족 : 55.3%
나프텐족 : 38.7%
방향족 : 6.0%
공급 원료는 450℃에서 반응기(제5도)에 유입시켰으며, 그 온도는 요로(furnace)의 발연 물질을 상기 반응기의 배출구 발연 물질(510℃)과 혼합시킴으로써 주입구 온도를 650℃로 유지시키는 발연 가스의 유속에 의해 설정하였다.
발연 물질의 재순환 비율(중량비)는 약 9이었고, 사용된 과량의 공기는 약10%이었다.
배출구에서, 얻은 개질 생성물은 응축시키고, 주입구에서 혼합물에 필요한 수소는 재순환시키고, 제조된 가스의 퍼어지(purge)를 조절하여 배출구 압력 0.23 MPa를 얻었다.
공급 원료의 시간당 유량은 98 RON 개질 생성물을 얻을 수 있도록 조절하였다.
이 경우에, 다음과 같은 결과를 얻을 수 있었다.
- 시간당 유입된 유량과 반응기 내에 함유된 촉매의 중량간의 비율은 3.3이었다.
- 반응기 주입구의 압력은 0.25MPa이었다.
- 반응물의 온도는, 배출구의 온도 495℃와 동일할 수 잇지만, 반응기 내에서 최소값 420℃이었다.
- 수율을 다음과 같았다(공급 원료에 대한 중량%로 표시함).
. H2: 3.6%
. C1-2: 2.2%
. C3-4: 4.6%
. 개질 생성물(C5+) : 89.6%
주입구 온도가 낮을지라도(450℃), 등온 반응 시스템에 의해 작동하는 저압 때문에, 우수한 개질 생성물과 수소 수율을 얻을 수 있었다.
실시예2(본 발명에 의한 실시예)
가열 가스를 적층시키기 위한 2개의 수단(S1과 S2)을 포함하는 반응 챔버를 사용하였고, 상기 수단의 평면을 버너(T1)과 버너(T2) 사이에, 그리고 버너(T2)와 버너(T3) 사이에 각각 배치시켰다는 것을 제외하고는, 상기 실시예1을 반복하였다(제8도 및 제9도 참조).
또한, 공급 원료를 450℃에서 반응기(5)에 유입시켰고, 그 온도는 주입구 온도를 650℃로 유지시키는 발연 물질의 동일한 유속을 사용하여 설정하였다.
버너는 각각의 층(Ts3, Ts2, Ts1)의 레벨에서 반응기(5)로부터 나오는 발연 가스의 배출 온도가 각각 515℃, 510℃ 및 505℃가 되도록 조절하였다.
발연 물질의 재순환 비율은 약 9이었으며, 사용된 과량의 공기는 약 10%이었다.
배출구에서, 얻은 개질 생성물은 응축시키고, 주입구에서 혼합물에 필요한 수소는 재순환시키고, 제조된 가스의 퍼어지(purge)를 조절하여 배출구 압력 0.23MPa를 얻었다.
공급원료의 시간당 유량은 98RON 개질 생성물을 수득할 수 있도록 조절하였다.
이 경우에는, 다음과 같은 결과를 얻을 수 있었다.
- 시간당 주입된 유량과 반응기 내에 함유된 촉매의 중량간의 비율은 3.3이었다.
- 반응기 주입구의 압력은 0.25 MPa 이었다.
- 제1 층의 중심 레벨에서, 제2 층의 중심 레벨에서, 그리고 제3 층의 중심레벨에서, 촉매층의 배출구에서 반응물의 온도는 각각 490℃, 495℃ 및 500℃이었다.
- 수율은 다음과 같았다(공급 원료에 대한 중량%로 표시함).
. H2: 3.8%
. C1-2: 2.0%
. C3-4: 4.2%
. 개질 생성물(C5+) : 90.0%
따라서, 더욱 우수한 개질 생성물과 수소 수율을 얻을 수 있었다..

Claims (12)

  1. 제1단부에는 처리하고자 하는 공급 원료를 주입하기 위한 1개 이상의 수단을 포함하고, 제2단부에는 처리된 공급 원료를 배출시키기 위한 1개 이상의 수단을 포함하며, 2개 이상의 기본 반응 셀을 포함하는 길다란 형태의 캘린더 반응기로서, 상기 셀은 서로 인접하지 않고 상기 반응기의 벽에 대해서 인접하지 않으며, 각각의 셀은 그들의 한 단부로부터 상기 공급 원료를 주입하기 위한 수단에, 그리고 그들의 다른 한 단부로부터 처리된 공급 원료를 배출시키기 위한 수단에 연결되어 있으며, 상기 기본 반응 셀은 그 체적의 적어도 일부분에 1종 이상의 분말상 고체를 함유하며, 상기 기본 반응 셀은 그 내부에 함유된 상기 분말상 고체가 연장하는 길이와 적어도 동일한 길이에 걸쳐 연장하는 채널에 의해 상기 반응기 벽으로부터 분리될 뿐만 아니라 서로 분리되어 있는 캘린더 반응기, 상기 반응기의 각각의 채널 내에서, 상기 반응기 내에서 처리하고자 하는 공급 원료의 전체적인 순환 방향에 대해 거의 횡 방향으로 상기 반응 챔버내에 함유된 1종 이상의 열 전단 유체를 순환시키기 위한 1개 이상의 수단, 상기 열 전달 유체가 상기 채널대로 유입되어 통과하는 채널의 면으로부터 보아서 상기 열 전달 유체의 순환 방향에 대하여 상류에, 또한 상기 반응기에서 처리하고자 하는 공급 원료의 전체적인 순환 방향에 대하여 거의 수직으로 배치되어 있는, 상기 열 전달 유체의 흐름을 적층시키기 위한 n개 이상의 수단(n은 1이상의 정수임), 및 상기 열 전달 유체의 일부분의 엔탈피를 변경시키기 위한 n+1개 이상의 열적 수단으로서, 각각의 상기 열 전달 유체가 상기 채널에 유입되어 통과하는 채널의 면으로부터 보아서 상기 열 전달 유체의 순환 방향에 대하여 상류에, 그리고 상기 적충 수단 중 하나에 의해 한정된 평면의 한 측면상에 배치되어 있는 열적 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 반응 챔버.
  2. 제1항에 있어서, 상기 열 전달 유체를 순환시키기 위한 수단은 통풍기이며, 상기 유체는 가스이고, 상기 챔버는 열 전달 유체의 흐름을 적충시키기 위한 2개의 수단과 열 전달 유체의 일부분의 엔탈피를 변경시키기 위한 3개의 열적 수단을 포함하는 것인 챔버.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 열 전달 유체의 일부분의 엔탈피를 변경시키는 열적 수단이 가열 수단인 것인 챔버.
  4. 제3항에 있어서, 상기 가열 수단이 기체상, 액상 또는 고체상 연료가 공급되는 버너인 것인 챔버.
  5. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 반응기는 전체적으로 직각 평행 6면체 형태이며, 상기 열 전달 유체를 순환시키기 위한 수단은 상기 직각 평행 6면체의 4개의 면을 통과하는 평면들 사이에 포함된 체적 내에서 상기 반응기의 연장부에 배치되며, 상기 열 전달 유체의 일부분의 엔탈피를 변경시키는 상기 열적 수단과 상기 적층 수단은, 상기 순화 수단과 상기 열 전달 유체가 유입되어 통과하는 직각 평행 6면체의 면과의 사이에 포함된 체적 내에 배치되는 것인 챔버.
  6. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 반응기가 처리하고자 하는 공급 원료를 유입하기 위한 수단에 근접한 상기 반응기의 상부에서 분말상 고체를 유입하기 위한 1개 이상의 수단, 처리된 공급 원료를 회수하기 위한 수단에 근접한 상기 반응기의 하부에서 분말상 고체를 배출시키기 위한 1개 이상의 수단, 거의 수직이고, 평행 6면체이며, 서로 거의 평행하고, 평행 6면체 채널에 의해서 서로 분리되어 있고, 상기 반응기의 벽으로부터도 분리되어 있으며, 각각 하기 a), b) 및 c)의 3개의 구역을 포함하는 2개 이상의 기본 반응 셀: a) 공급 원료의 개별 분배기, b) 처리된 공급 원료의 개별 회수기, c) 상기 개별 분배기와 상기 개별 회수기 사이에 삽입된 분말상 고체층으로서, 상기 층은 전체가 얇고 거의 수직인 면(F1) 상에서 상기 개별 분배기쪽으로 개방되어 있고, (F1)에 거의 평행한 전체가 얇은 면(F'1)는 상기 개별 회수기 쪽으로 개방되어 있으며, 상기 얇은 면(F1)과 면(F'1)은 각각 유체 투과성 및 고체 입자 불투과성인 벽에 의해 한정되고, 상기 층은 상부의 얇고 거의 수평인 면(F2)을 통하여 상기 고체 입자를 유입하기 위한 수단과 연결되며, (F2)와 거의 평행한 하부의 얇고 거의 수평인 면(F'2)을 통하여 상기 고체 입자를 회수하기 위한 수단과 연결되고, 상기 층은 2개의 넓고 거의 수직인 면이 각각 단단한 벽에 의해 폐쇄되고, 상기 층 너머로 연장된 상기 단단한 벽의 연장부가 상기 개별 분배기와 개별 회수기의 단단한 벽을 형성하도록 되어 있는 것인 분말상 고체층, 넓은 면 중 거의 수평인 상면을 2개의 이웃한 고체층에 연결하는 1개 이상의 단단한 벽, 넓은 면 중 거의 수평이 하면을 2개의 이웃한 고체층에 연결하는 1개 이상의 단단한 벽, 상기 반응기의 각각의 벽에 가장 인접하고 이 벽에 거의 평행한 고체층의 넓은 면중 거의 수평인 상면을 상기 반응기의 벽에 연결하는 1개 이상의 단단한 벽, 상기 반응기의 각각의 벽에 가장 인접하고 이 벽에 거의 평행한 고체 층의 넓은 면중 거의 수평인 하면을 상기 반응기의 벽에 연결하는 1개 이상의 단단한 벽, 상기 공급 원료를 유입하기 위한 수단에 연결되고, 얇고 거의 수평인 면 중 하나에 의해 공급 원료 개별 분배기 전부에 연결된 1개 이상의 공급 원료 포괄 분배기, 상기 처리된 공급 원료를 배출시키기 위한 수단에 연결되고, 얇고 거의 수평인 면 중 하나에 의해 처리된 공급 원료의 개별 회수기 전부에 연결된 1개 이상의 처리된 공급 원료 포괄 회수기(상기 얇고 수평인 면은 대응하는 고체층의 중앙에 대하여 거의 대각선으로 대향하고 있는 개별 분배기의 얇고 거의 수평인 면이며, 그 면을 통해 개별 분배기는 포괄 분배기에 연결되어 있음)를 더 포함하는 것인 챔버.
  7. 제6항에 있어서, 상기 반응기가 2개 이상의 기본 반응 셀을 포함하며, 상기 각 셀이 거의 평행 6면체형인 하기 3개의 구역을 포함하는 것인 챔버: a) 공급 원료의 개별 분배기, b) 처리된 공급 원료의 개별 회수기, c) 상기 개별 분배기와 개별 회수기 사이에 삽입된 분말상 고체층.
  8. 제6항에 있어서, 상기 반응기가 2개 이상의 기본 반응 셀을 포함하며, 상기 각 셀이 하기 3개의 영역을 포함하는 것인 챔버: a) 거의 프리즘 형태로서, 거의 수평인 평면을 따라서 취한 그 단면이 처리된 공급 원료의 포괄 회수기에 인접한 것보다 공급 원료 포괄 분배기에 인접한 더 큰 표면을 가지는 공급 원료 개별 분배기, b) 거의 직각 평행 6면체 형태로서, 거의 수평인 평면을 따라서 취한 그 단면이 공급 원료 포괄 분배기와 공급 원료 포괄 회수기에 인접한 동일한 표면을 갖거나, 또는 거의 프리즘 형태로서, 거의 수평인 평면을 따라서 취한 그 단면이 공급 원료 포괄 회수기에 인접한 것보다 공급 원료 포괄 분배기에 인접한 더 작은 표면을 갖는 공급 원료 개별 회수기, 및 c) 상기 개별 분배기와 상기 개별 회수기 사이에 삽입된 분말상 고체층.
  9. 제1항 또는 제8항에 있어서, 2개의 이웃한 기본 반응 셀들 사이, 또는 반응기 벽과 이 벽에 가장 인접한 격자형 셀과의 사이에 배치된 상기 반응기의 각 채널 내에, 서로 거의 평행한 인접한 도관들이 배열도며, 상기 도관의 단면은 삼각형, 정사각형, 직사각형, 다각형 또는 일부가 곡선형인 형태를 갖는 것인 챔버.
  10. 제1항에 기재된 반응 챔버 내에서 수행하는 접촉 개질 방법으로서, 상기 챔버에서, 수소 존재 하에 개질 반응 조건 하에서 압력이 0.05MPa 내지 2.0 MPa 인 반응 영역을 통해 탄화수소 공급 원료를 순환시키며, 상기 반응 영역은 각각 개별 분배 영역, 개별 회수 영역 및 상기 두 영역 사이에 삽입된 촉매층으로 이루어진 2개 이상의 인접하지 않은 기본 접촉 반응 공간과 텅빈 내부 공간을 포함하고, 상기 격자형 접촉 반응 공간과 텅빈 내부 공간은 서로에 대해 거의 평행하게 수직으로 배열되어 있으며, 각 격자형 접촉 반응 공간은 열 전달 유체가 거의 수평으로 순환하는 2개 이상의 텅빈 내부 공간 사이에 삽입되어 있고, 상기 열 전달 유체는 n개의 층으로 분할되며, 각 층의 엔탈피는 열 투입에 의해 필요한 값으로 조정되고, 상기 열의 투입은 열전달 유체를 텅빈 내부 공간내로 유입시키기 이전에 적층 영역내에서, 또는 그 부근에서 수행하며, 상기 열 전달 유체 층은 개질 반응에 필요한 각각의 열을 제공하고, 상기 방법은, 탄화수소 공급원료를 포괄 분배 영역 내로 공급하는 단계, 포괄 분배 영역으로부터 유출된 상기 공급 원료를 각 격자형 접촉 반응 공간의 개별 분배 영역에 급송하는 단계, 상기 공급 원료를 각 개별 분배 영역으로부터 그 공급 원료를 거의 수평으로 통과시키는 상응하는 각 촉매층내로 공급하여, 열 전달 유체와 공급 원료를 병류 방식으로 순환시키는 단계, 처리된 공급 원료를 각 촉매층의 배출구에서 상응하는 개별 회수 영역내로 회수하는 단계, 및 처리된 공급원료를 각각의 개별 회수 영역으로부터 추후 상기 처리된 공급 원료를 회수하는 포괄 회수 영역내로 운반하는 단계를 포함하며, 상기 각 격자형 접촉 반응 공간에서 개별 분배 영역내의 공급 원료 주입 위치는 상응하는 촉매층의 중앙에 대하여 상응하는 개별 회수 영역으로부터 배출되는 처리된 공급 원료의 배출구의 위치와 거의 대각선 방향으로 대향하여 존재하는 것인 방법.
  11. 제10항에 있어서, 각 촉매층이 이동층이며, 촉매 입자는 각 층의 상부에서 연속적으로 유입시키고, 각 층 내부를 하향 순환시킨 후에 각 층의 하부에서 점차 연속적으로 회수하는 것인 방법.
  12. 제10항 또는 제11항에 있어서, 상기 열 전달 유체가 각각의 텅빈 내부 공간 내부에서 골 함석을 주성분으로 하는 거의 수평한 인접 도관내에서 순환하는 가스 또는 가스류의 혼합물이며, 상기 도관의 단면은 삼각형, 정사각형, 직사각형, 다각형 또는 일부가 곡선형인 형태 중 하나인 것인 방법.
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