KR100338130B1 - 용액이송관 - Google Patents

Abstract

응고성 물질을 운송하는 파이프라인은 과압방출 안전 시스템을 갖고 있는 바, 이 안전시스템은 파이프라인의 돌출부에 위치하는 파열디스크를 갖고있으며, 디스크는 그 표면이 파이프라인의 측벽의 일부를 형성하도록 지지구에 설치되어 있어서 디스크의 표면은 파이프라인을 통과하는 물질에의하여 세정되게 되었음.

Description

용액 이송관

압력 용기에 압력배출 안전장치를 설치하는 것은 이미 알려졌다. 압력배출 안전장치의 일반적인 형태는 파열판을 포함한다. 파열판은 압력 용기의 내부압력이 통상적인 작동압력보다 높으면서 용기 자체가 파열되기 직전의 압력으로 될 때 파열되거나 또는 그 지지구로부터 떨어져 나가는 막으로 구성된다.

이러한 파열판은 압력 용기에서 돌출된 소형 지관에 설치하거나 또는 압력 용기의 측벽에 측벽의 일부를 구성하도록 형성하는 것이 보통이다.

본 발명자들은 응고성 셀룰로우스 용액을 이송하는 이송관 내부에는 과압이 발생하기 때문에 이러한 이송관에 전술한 안전장치를 설치하는 것은 문제점이 있음을 알게 되었다. 본 발명은 내부에 과압이 발생할 가능성이 있는 응고성 용액을 이송하는 이송관에 사용되는 과압 배출장치에 관계된다. 과압은 이송관 자체 내에서 발생할 수도 있고 이송관 내부로 가하여지는 외부 압력의 증가에 의하여 발생할 수도 있다.

본 발명은 이송관에 관계되는 것으로서, 특히 수성 유기 용매중의 셀룰로우스로 조성된 응고성 용액을 이송하기 위한 이송관에 관한 것이다.

본 발명에서 "응고성 용액"이란 용어는 온도, 압력, 유동상태의 변화나 변성등의 결과에 의하여 이송될수 없는 물질인 실질적인 고형물로 될 수 있는 용액을 의미한다.

본 발명은 응고성 페이스트나 슬러리 같은 발열 반응을 일으킬 수 있는 응고성 셀룰로우스 용액에 유용하게 이용된다. 특히 본 발명은 셀룰로우스 3급 아민 N-옥사이드 및 물과 같은 셀룰로우스 비용매로 조성된 혼합물을 이송하기 위한 용액 이송관에 유용하게 이용된다.

제1도는 지관과 플렌지를 포함하는 이송관의 요부 사시도.

제2도는 파열판이 결합된 제1도에 도시된 공지된 이송관의 단면도.

제3도는 본 발명에 의한 파열판이 결합된 이송관의 단면도.

제4도는 제3도 IV로 지적된 원 내부의 확대 단면도이다.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

1... 이송관 1a... 이송관 내주벽 2... 지관 3... 플렌지

8... 지지관 플렌지 9... 지지관 10... 지지관 내단부

11... 파열판 12... 홈 12a... 용접부 14... 플렌지

15... 연결관 16... 공간부 17... 지지구

본 발명은 압력의 작용으로 변형되어 배기구를 형성하는 가변성 안전판을 갖고 있는 최소한 하나의 과압 배출장치가 설치되어 있는 수성 유기 용매중의 응고성 셀룰로우스 용액 이송용 이송관에서, 안전판이 최소한 일부 표면이 이송관을 통과하는 용액에 의하여 세정되도록 이송관의 주벽에 위치하고 있음을 특징으로 하는 이송관으로 구성된다.

전술한 안전판은 파열판으로서 판의 표면이 이송관의 측벽 내주면과 동일 평면상에 위치하도록 이송관의 지관에 삽입된 지지구에 의하여 지지된다. 이송관의 지관은 플렌지를 갖고 있고 이 플렌지에 지지구의 플렌지가 보울트 등에 의하여 결합될 수 있다. 파열판은 스테인레스스틸로 형성될 수 있으며 지지구의 내단부에 전기용접방법과 같은 용접방법으로 고정될 수 있다.

지관은 외단부의 플렌지에 회수용기를 연결하여 파열판이 파열할 때 지관을 통하여 배출되는 용액을 회수할 수 있도록 할 수도 있다. 지관은 80℃ 이상의 온도로 유지되도록 하는 것이 바람직하다.

본 발명은 응고성 용액이 발열 반응을 일으키는 용액, 특히 물을 포함하는 셀룰로우스와 3급 아민 N-옥사이드로 조성된 용액인 경우에 유용하게 이용된다. 전술한 3급 아민 N-옥사이드는 N-메틸모르폴린 N-옥사이드일 수 있다.

본 발명에서 사용한 "세정"이란 용어는 파열판 표면의 최소한 일부가 이송관 내의 용액 응고조건하에서도 응고된 물질이 부착되지 아니하는 상태로 유지되도록 함을 의미한다. 필수적으로 파열판은 이 파열판과 이송관내의 응고성 용액의 흐름이 직접 접촉하여 파열판과 용액 사이에 공간부가 형성되지 않도록 이송관에 설치되어야 한다. 용액과 파열판 사이에 공간부가 형성되면 응고된 물질이 공간부에 부착되어 고체 블럭을 형성하므로 이송관 내부에 과압이 발생할 때 전술한 고체 블럭이 파열판의 작동압력을 변경시키므로 파열판이 요구하는 압력에서 파열되지 않게되는 문제점이 나타나게 된다. 더구나 응고현상이 나타나서 응고될 물질이 변성되고 이 변성된 응고 물질이 주 용액의 흐름 속으로 이행되면 필터를 통한 용액의 흐름이 차단되거나 용액으로 제조되는 최종 제품의 품질이 저하될 수도 있다. 그리고 파열판에 부착된 응고물의 블럭은 파열판을 통한 압력 배출을 방해한다.

이하 본 발명을 도면에 의하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.

제1도는 응고성 용액이 이송되는 이송관(1)을 도시한 것이다. 이 이송관(1)은 N-메틸모르폴린 N-옥사이드같은 3급 아민 N-옥사이드 중의 셀룰로우스 용액을 이송하기 위하여 사용되는 이송관일수 있다. 전기한 용액은 미국특허 제4,246,221호에 의하여 제조될 수 있는 소량의 물을 함유하는 셀룰로우스 용액일 수 있다.

이송관(1)을 통과하는 용액은 일반적으로 100 내지 120℃의 온도로 이송관을 통하여 압송되는데 냉각되면 응고될 수 있다. 유기 용액인 전기한 용액은 분해되어 이송관의 내주면에 부착되는 단단한 화합물을 형성할 수 있는 용액이다.

용액내의 발열반응 등에 의한 이송관 내의 급격한 압력 증가로부터 이송관을 보호하기 위하여 이송관에 하나 또는 그 이상의 과압 배출장치가 설치된다.

물론 이러한 과압 배출장치는 잘 알려져 있다. 예를 들면 제1도에 도시된 바와 같이 이송관(1)에 일체로 된 플렌지(3)를 갖고 있는 지관(2)을 형성하고 과압배출장치를 기관(2)의 플렌지(3)에 부착할 수도 있다.

제2도는 평판 형태의 파열판(4)이 보울트(7)에 의하여 결합되는 플렌지(3)와 지지관(6)의 플렌지(5)사이에 지지된 공지된 과압 배출장치를 도시한 것이다. 이러한 과압 배출장치는 이송관을 통과하는 내부 물질의 발열반응에 의하여 급격하게압력이 상승하는 응고성 물질을 수송하는 이송관에 사용하는데는 부적당함을 알게 되었다. 제2도에 도시된 전술한 과압 배출장치는 비록 가스나 액체를 이송하는데는 만족스럽게 작동하지만 응고성 용액에 사용할 때는 불만족스럽게 작동함을 알게 되었다. 즉, 제2도에 도시된 장치는 이송관(1) 내부의 과압에 노출되었을 때 파열판이 개방되지 않을 수도 있음을 알게 되었다. 이러한 문제점은 본 발명에 의한 제3도 및 제4도에 도시된 장치에 의하여 해결된다.

제3도에서도 이송관(1)은 플렌지(3)가 형성된 지관(2)을 갖고 있다. 그러나 제3도에서는 파열판(11)이 지지구(17)에 의하여 플렌지(3)에 결합되었다. 제3도 및 제4도에 따르면, 지지구(17)는 플렌지(8)를 갖고 있는 지지관(9)으로 형성되었으며 지지관(9)의 내단부(10)에 스테인레스스틸로 제조된 파열판(11)이 용접되었다. 제4도에는 지지관(9)의 내단부(10)와 파열판(11)이 구체적으로 도시되어 있는데, 지지관(9)의 내단부(10)에는 홈(12)이 형성되었고 이 홈(12)에 파열판(11)이 삽입되어 전기용접된 용접부(12a)가 형성되었다. 파열판(11)은 필요에 따라 평판요입판 또는 융출판의 형태로 형성될 수 있으며, 내면은 이송관(1) 내부로 흐르는 용액으로 세정되도록 되었다.

파열판(11)은 이송관(1)의 측벽(1a)의 내주면과 동일 평면으로 되도록 길이 방향으로 연속적으로 이어져 있어서 이송관(1) 내부로 흐르는 용액과 연속적으로 접촉하도록 되었으므로 파열판(11)의 내주면은 이송관(1)의 내부에서 흐르는 용액에 의하여 연속적으로 세정되게 되고 그 결과 파열판(11)의 내주면에 응고물이 부착되지 않게 된다. 반면 제2도에 도시된 장치에서는 파열판(4)과 이송관 측벽 사이에 형성되는 지관(2)의 공간부(13)에 용액이 들어가서 부착되고 응고 또는 분해되면서 고체 블럭을 형성하게 된다. 따라서 이송관(1) 내에 과압이 나타나도록 전술한 고체 블럭이 파열디스크(4)의 파열을 방지하게 되므로 요구하는 압력에서 파열판이 파열되지 않게 된다. 그러나 제3도와 제4도에 도시된 본 발명에 따르면 파열판(11) 표면이 흐르는 용액에 의하여 세정되므로 파열판 표면의 최소한 일부는 응고물이 없는 깨끗한 상태를 유지하게 되고, 그 결과 파열판(11)이 표면의 최소한 일부가 응고물이 없는 상태에서 이송관(1) 내부의 압력에 노출되므로 이송관(1) 내에 과압이 나타나면 파열판(11)이 파열될 수 있게 된다.

지지구(17)의 플렌지(8)는 지관(2)의 플렌지(3)와 연결관(15)의 플렌지(14)사이에 지지될수 있다. 지지관(15)은 80℃ 이상(예를들면 100℃까지)으로 가열될 수 있다. 그리고 이 연결관(15)을 적당한 회수용기(도시하지 않았음)에 연결하면 이송관(1) 내에 과압이 나타나서 파열판(11)이 파열되었을 때 배출되는 용액이 회수용기로 회수될 수 있게 된다. 필요에 따라서는 지지구(17)내의 공간부(16)에 질소가스를 충전할 수도 있고, 공간부(16) 내에 파열판의 상태를 점검하는 검출기를 설치할 수도 있다.

수성 3급 아민옥사이드, 특히 N-메틸모르폴린 N-옥사이드중의 셀룰로우스 응고성 용액의 온도가 80℃ 이상으로 유지되는 경우에는 용액 이송에 사용되는 이송관의 길이를 따라 충분한 간격을 두고 다수의 압력 배출장치를 설치할 수도 있다.

이송관내에서 발열반응이 일어나면 이송관의 내용물에 충격을 주므로 압력 배출장치들을 넓은 간격으로 설치하는 것이 유리할 수도 있다. 셀룰로우스 용액은틱소트로픽 도프를 형성하므로 충격은 도프의 점도를 감소시키고 발열반응에서 발생한 가스가 묽은 용액 속으로 통과하게 된다. 도프 내부의 가스 이동은 점도를 낮춤과 동시에 이송관 내부로 흐르는 도프내에 기포를 형성한다. 따라서 과압 배출장치들은 27m 정도 떨어지고 포텐샬 엑소덤으로부터 13.5m 정도 떨어지게 설치하여 제품이 안전하게 배출되게 하는 것이 좋다. 경우에 따라서는 과압 배출장치들이 더 멀리 떨어지게 설치하여 포텐샬 엑소덤으로부터 30m 정도 떨어지게 설치할 수도 있다. 일반적으로는 과압 배출장치가 엑스덤의 포텐샬 소오스에 근접하게 설치하는 것이 좋지만 본 발명을 발열 조건하에서 도프로부터 제품을 생산하는데 이용하는 경우에는 예상되는 거리보다 더 멀리 떨어지게 설치하는 것이 제품을 안전하게 배출할 수 있게 한다.

Claims (5)

1. 과압하에서 이송관의 배출구를 형성하도록 변형될 수 있는 안전판을 갖고 있는 최소한 하나의 과압 배출장치가 설치되고 지관을 갖고 있는 수성 유기 용매중의 응고성 셀룰로우스 용액 이송용 이송관에서, 전술한 안전판은 파열판으로 구성되고 이 파열판은 이송관의 지관에 삽입된 지지구에 설치되었으며 전술한 파열판은 그 표면의 일부가 이송관을 통과하는 용액에 의하여 세정되도록 이송관의 측벽 내주면과 동일 평면에 위치하고 있음을 특징으로 하는 이송관.
2. 제1항에서, 지관이 외단부에서 회수용기에 연결되어 파열판이 파열되었을 때 파열판을 통하여 배출되는 용액이 회수 용기로 배출되게 되었음을 특징으로 하는 이송관.
3. 제2항에서, 지관이 80℃ 이상의 온도로 유지됨을 특징으로 하는 이송관.
4. 제1항에서, 다수의 과압 배출장치가 0.5 내지 30m의 간격으로 배치되었음을 특징으로 하는 이송관.
5. 이송관을 통하여 수성 3급 아민옥사이드중의 셀룰로우스 응고성 용액을 이송하는 방법에서 용액이 80℃ 이상의 온도로 유지되고, 전술한 이송관은 배출구를 형성하도록 변형될 수 있는 안전판을 갖고 있고 전술한 안전판은 파열판으로 구성되고 이 파열판은 이송관의 지관에 삽입된 지지구에 설치되었으며 전술한 파열판은 그 표면의 일부가 이송관을 통과하는 용액에 의하여 세정되도록 이송관의 측벽 내주면과 동일 평면에 위치하고 있음을 특징으로 하는 응고성 용액 이송 방법.