KR100550470B1 - A heating and cooling exchange apparatus and method system using one exchange fluid in the chemical reactor - Google Patents
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Abstract
본 발명은 반응기에 온도자동제어장치를 설치하되, 반응기 내부물질의 가열 및 냉각을 수행하기 위해 유출입되는 열교환매체의 온도편차를 통괄적으로 정밀제어함으로써 반응생성물의 수율을 향상시키고, 흡열 및 발열반응등에 즉각적으로 대처할 수 있는 화학공정 반응기용 단일매체를 이용한 온도조절장치 및 방법에 관한 것이다.The present invention is to install a temperature automatic control device in the reactor, to improve the yield of the reaction product by comprehensively precisely controlling the temperature deviation of the heat exchange medium flowing in and out to perform the heating and cooling of the material inside the reactor, the endothermic and exothermic reaction The present invention relates to a temperature control device and a method using a single medium for a chemical process reactor that can immediately cope with the back.
본 발명은, 유입구 및 유출구를 가지고 반응기의 둘레에 설치되어 그의 내부에 충전된 반응물 온도를 열교환매체와 교환하기 위한 자켓; 상기 자켓에 연결되어 열교환매체가 순환하도록 순환 경로를 제공하는 열교환매체 순환라인; 상기 열교환매체 순환라인을 통해 자켓에 열교환매체를 공급하기 위한 열교환매체 공급수단; 상기 열교환매체 순환라인상의 소정위치에 설치되어 열교환매체 공급수단으로부터 제공되는 열교환매체를 소정 온도로 히팅시켜 상기 자켓측으로 공급하기 위한 히팅수단; 상기 열교환매체 순환라인상의 소정위치에 설치되며, 순환하는 열교환매체를 외부의 냉각탑으로부터 제공되는 제1 냉매에 의해 소망하는 상온온도로 열교환하여 상기 자켓측으로 공급하기 위한 제1 열교환매체 냉각수단; 상기 열교환매체 순환라인상의 소정위치에 설치되며, 순환하는 열교환매체를 외부의 냉동기로부터 제공되는 제2 냉매에 의해 소망하는 영하온도로 열교환하여 상기 자켓측으로 공급하기 위한 제2 열교환매체 냉각수단; 상기 제1 열교환매체 냉각수단과 제2 열교환매체 냉각수단을 각각 연결하는 열교환매체 순환라인에 설치되어 열교환매체의 이동경로를 변환시키는 이동경로 변환수단; 및 상기 열교환매체 순환라인으로 순환되는 열교환매체의 온도를 제어하며, 각 제반기기의 작동을 제어하는 제어수단을 포함하는 것을 특징으로 한다.The present invention comprises a jacket having an inlet and an outlet and installed around the reactor for exchanging the reactant temperature charged therein with a heat exchange medium; A heat exchange medium circulation line connected to the jacket to provide a circulation path for circulation of the heat exchange medium; Heat exchange medium supply means for supplying a heat exchange medium to the jacket through the heat exchange medium circulation line; Heating means installed at a predetermined position on the heat exchange medium circulation line and configured to heat the heat exchange medium provided from the heat exchange medium supply means to a predetermined temperature and supply the same to the jacket side; First heat exchange medium cooling means installed at a predetermined position on the heat exchange medium circulation line, and configured to heat the circulating heat exchange medium to a desired normal temperature by a first refrigerant provided from an external cooling tower to supply to the jacket side; Second heat exchange medium cooling means installed at a predetermined position on the heat exchange medium circulation line and configured to heat the circulating heat exchange medium to a desired subzero temperature by a second refrigerant provided from an external refrigerator to supply to the jacket side; Moving path converting means installed in a heat exchange medium circulation line connecting the first heat exchanging medium cooling means and the second heat exchanging medium cooling means, respectively, to convert a moving path of the heat exchanging medium; And controlling means for controlling the temperature of the heat exchanging medium circulated to the heat exchanging medium circulation line and controlling the operation of each of the various devices.
열교환기, 열교환매체, 반응기, 온도콘트롤 유니트, 전기히터, 3방향밸브Heat exchanger, heat exchange medium, reactor, temperature control unit, electric heater, 3-way valve
Description
도1은 종래기술에 따른 화학공정 반응기용 열교환시스템의 구성을 나타낸 개략도.1 is a schematic diagram showing the configuration of a heat exchange system for a chemical process reactor according to the prior art.
도2는 본 발명에 의한 화학공정 반응기용 단일매체를 이용한 온도조절장치의 일실시예 구성을 나타낸 개략 공정도.Figure 2 is a schematic process diagram showing an embodiment of a temperature control device using a single medium for a chemical process reactor according to the present invention.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명* Explanation of symbols for the main parts of the drawings
1: 자켓 2: 확장용기1: jacket 2: expansion container
3: 오일 순환라인 4: 모터펌프3: oil circulation line 4: motor pump
5: 전기히터 6, 7: 제1 및 제2 열교환기5:
8: 3방향 밸브 9, 10: 제1 및 제2 오일온도센서8: 3-
11: 온도콘트롤 유니트 12: 냉각 매체라인11: Temperature control unit 12: Cooling medium line
13: 급냉각 매체 라인 14: 솔레노이드 밸브13: quenching medium line 14: solenoid valve
15: 온도콘트롤 밸브 16, 17: 제1 및 제2 밸브15:
100: 반응기100: reactor
본 발명은 화학공정 반응기에 사용되는 열교환시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 열교환매체로서 단일의 유체만을 사용하되, 온도제어유니트를 통해 반응기내의 온도를 최적화상태로 열교환할 수 있는 화학공정 반응기용 단일매체를 이용한 온도조절장치 및 방법에 관한 것이다. The present invention relates to a heat exchange system used in a chemical process reactor, and more specifically, a single fluid for a chemical process reactor, which uses only a single fluid as a heat exchange medium, and can heat exchange the temperature in the reactor to an optimized state through a temperature control unit. It relates to a temperature control device and a method using a medium.
일반적으로, 제약 플랜트 또는 정밀화학 플랜트등에서 합성반응의 흐름은 전체적으로 설비의 수동조작에서 반자동화를 거쳐 자동화단계로 가고 있는 추세에 있다. 이는 시험생산 및 대량생산에서 필수적으로 생산의 효율을 증대시키기 위함이다.In general, the flow of the synthesis reaction in a pharmaceutical plant or a fine chemical plant, etc., generally goes from the manual operation of the equipment to semi-automation to the automation stage. This is essential to increase the efficiency of production in pilot production and mass production.
따라서, 화학공정 반응기에서는 균일한 생성물을 생산하고, 생산효율을 증대시키며, 품질의 안정을 위해서는 반응온도를 정밀하게 제어해 줄 필요가 있다. 이러한 반응기들은 반응공정에 따라 다소 차이가 있으나, 통상적으로 내부 온도를 제어하기 위해 열교환 방식을 취하고 있으며, 온도제어를 위한 열교환 설비로는 스팀(hot water), 냉각수(cooling water), 냉각용 오일(brine)설비를 기본설비로 하고 있다.Therefore, in the chemical process reactor, it is necessary to precisely control the reaction temperature in order to produce a uniform product, increase production efficiency, and stabilize quality. These reactors are somewhat different depending on the reaction process, but usually take a heat exchange method to control the internal temperature, heat exchange equipment for temperature control, such as steam (hot water), cooling water (cooling water), cooling oil ( brine) facilities as basic equipment.
그러면, 종래 기술에 따른 화학공정 반응기용 열교환시스템에 대하여 도1을 참조하여 간략히 설명하면 다음과 같다.Then, a brief description of the heat exchange system for a chemical process reactor according to the prior art with reference to FIG.
도면에 도시된 바와 같이 반응기(100)의 둘레에는 반응기 내부의 반응물을 가열 또는 냉각시키기 위해 열교환매체를 순환시키는 자켓(101)이 설치되어 있으며, 이 자켓(101)에는 냉매, 스팀, 냉각수등의 열교환매체를 유출입시키기 위한 메인이송라인(102)이 연결되어 있다. 상기 메인이송라인(102)에는 일반공업용수를 냉각매체로 하여 공급하는 냉각탑(111), 냉각용 오일(brine)을 냉동매체로 하는 냉동기(112) 및 지하수를 스팀으로 변환시켜 공급하는 스팀발생기(113)가 각각 연결되어 있다. 또한, 상기 메인이송라인(102)과 분기라인에는 열교환매체의 공급을 제어하는 매뉴얼밸브(115)가 설치되어 있다. 상기 메인이송라인(102)에는 온도센서(116)가 각각 설치되어 있으며, 이들 온도센서(116)에서 출력되는 신호는 메인콘트롤 룸(120)에 입력된다.As shown in the figure, a
상기와 같이 구성된 종래의 반응기 온도조절장치는 반응기(100)와 열교환매체 공급장치가 멀리 떨어져 설치되어 있으며, 메인콘트롤 룸(120)에 입력된 온도감지신호에 따라 반응기(100)에 공급되는 열교환매체의 온도를 체크한 후, 각 메인이송라인(102)과 분기라인에 설치된 매뉴얼밸브(115)를 숙련자가 수동으로 조작하여 열교환매체의 공급을 조절함으로써 열교환매체와 열교환하는 반응기의 온도를 조절하고 있다.In the conventional reactor temperature control device configured as described above, the
이와 같이 종래의 반응기 온도조절장치는 하기와 같은 여러가지 문제점을 내포하고 있다. As such, the conventional reactor temperature controller includes various problems as described below.
첫재, 숙련자의 밸브 수동조작에 의한 열교환매체의 공급조절로 반응기내의 온도를 ±10℃범위내에서 제어하고 있다. 따라서, 숙련자마다 매뉴얼밸브를 개폐하는 경험치가 다르고 제어절차에 따라 제어능력이 크게 달라질 수 있어 반응기내의 온도를 균일하게 제어할 수 없다. 이는 반응생성물의 동일한 재현성 실현이 어려워 반응생성물의 수율과, 정밀도에 커다란 영향을 미친다. Firstly, the temperature in the reactor is controlled within the range of ± 10 ° C by controlling the supply of heat exchange medium by manual operation of a valve by a skilled worker. Therefore, the experience value of opening and closing the manual valve is different for each skilled person, and the control ability can vary greatly according to the control procedure, so that the temperature in the reactor cannot be uniformly controlled. This makes it difficult to realize the same reproducibility of the reaction product, which greatly affects the yield and precision of the reaction product.
둘째, 반응적정온도를 위한 지속적인 수작업 제어가 필요하므로 현장에 숙련자가 항시 상주해야만 하기 때문에 유지관리비용이 많이 소요되고, 열특성 변화와 최적의 운영조건 유지를 위하여 냉각용 오일의 정기적 교환이 필요하고 이에 따른 환경처리비용이 발생한다. Secondly, continuous manual control for the reaction temperature is required, so a skilled worker must always be present at the site, which requires a lot of maintenance cost, and regular replacement of cooling oil is necessary to change thermal characteristics and maintain optimal operating conditions. This incurs environmental treatment costs.
셋째, 매뉴얼밸브 조작시 급격한 온도의 변화로 온도 쇼크가 발생하여 반응기의 손상을 유발할 수 있다. Third, when the manual valve is operated, a sudden temperature change may cause a temperature shock, which may cause damage to the reactor.
넷째, 반응기내의 반응 물질에 따라 냉각용 오일(brine), 냉각수, 증기등의 열교환매체 종류를 달리하여 이용하여야만 하며, 이에 따른 사용가능범위가 -52℃ ∼ 150℃으로 한정적이다. 또한, 250℃에서의 증기압력(통상 10㎏/㎠)이 크므로 위험성이 크며, 열교환매체에 산화성물질이 함유되어 배관의 부식에 대한 영향을 크게 미치므로, 2년마다 교체해주어야 한다. Fourth, the heat exchange medium such as cooling oil, cooling water, steam, etc. should be used according to the reaction materials in the reactor, and the usable range is limited to -52 ° C to 150 ° C. In addition, since the vapor pressure (normally 10㎏ / ㎠) at 250 ℃ is large, there is a high risk, and since the oxidizing material is contained in the heat exchange medium greatly affects the corrosion of the pipe, should be replaced every two years.
다섯째, 다양한 종류의 열교환매체를 이용하므로, 이들 열교환매체중에는 유독성 물질을 함유하고 있어 음식물 제조공정이나 임상실험용 약제 제조공정에는 사용할 수 없고, 단지 인체에 관련이 없거나 무해한 반응물을 생성하는 반응공정에만 제한적으로 적용할 수 있다. Fifth, since various types of heat exchange media are used, these heat exchange media contain toxic substances and thus cannot be used in food manufacturing or clinical laboratory pharmaceutical manufacturing processes, and are only limited to reaction processes that produce unrelated or harmless reactants. Can be applied as
따라서, 본 발명은 상기한 바와 같은 제반 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로, 반응기에 온도자동제어장치를 설치하되, 반응기 내부물질의 가열 및 냉각기능을 수행하기 위해 유출입되는 열교환매체의 온도편차를 통괄적으로 정밀제어함으로써 반응생성물의 수율을 향상시키고, 흡열 및 발열반응등에 즉각적으로 대처할 수 있는 화학공정 반응기용 단일매체를 이용한 온도조절장치 및 방법을 제공함에 그 목적이 있다.Therefore, the present invention has been proposed to solve the above problems, and install a temperature automatic control device in the reactor, the overall temperature deviation of the heat exchange medium flows in and out to perform the heating and cooling function of the material inside the reactor The purpose of the present invention is to provide a temperature control device and a method using a single medium for a chemical process reactor that can improve the yield of the reaction product and immediately cope with endothermic and exothermic reactions by precise control.
또한, 본 발명은 반응기내의 반응물질에 상관없이 열교환매체로서 인체에 무해한 알킬벤젠이나 실리콘 오일과 같은 단일 유체를 이용함으로써 반응 온도범위를 기존보다 넓게 형성할 수 있어 다양한 반응생성물을 얻을 수 있고, 음식물 제조공정이나 임상물 실험 제조공정에도 적용할 수 있는 화학공정 반응기용 단일매체를 이용한 온도조절장치 및 방법을 제공함에 다른 목적이 있다.
In addition, the present invention can form a wide range of reaction temperature than conventional by using a single fluid, such as alkylbenzene or silicone oil, which is harmless to the human body as a heat exchange medium, regardless of the reactants in the reactor to obtain a variety of reaction products, food Another object of the present invention is to provide a temperature control device and a method using a single medium for a chemical process reactor that can be applied to a manufacturing process or a clinical product experiment manufacturing process.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 유입구 및 유출구를 가지고 반응기의 둘레에 설치되어 그의 내부에 충전된 반응물 온도를 열교환매체와 교환하기 위한 자켓; 상기 자켓에 연결되어 열교환매체가 순환하도록 순환 경로를 제공하는 열교환매체 순환라인; 상기 열교환매체 순환라인을 통해 자켓에 열교환매체를 공급하기 위한 열교환매체 공급수단; 상기 열교환매체 순환라인상의 소정위치에 설치되어 열교환매체 공급수단으로부터 제공되는 열교환매체를 소정 온도로 히팅시켜 상기 자 켓측으로 공급하기 위한 히팅수단; 상기 열교환매체 순환라인상의 소정위치에 설치되며, 순환하는 열교환매체를 외부의 냉각탑으로부터 제공되는 제1 냉매에 의해 소망하는 상온온도로 열교환하여 상기 자켓측으로 공급하기 위한 제1 열교환매체 냉각수단; 상기 열교환매체 순환라인상의 소정위치에 설치되며, 순환하는 열교환매체를 외부의 냉동기로부터 제공되는 제2 냉매에 의해 소망하는 영하온도로 열교환하여 상기 자켓측으로 공급하기 위한 제2 열교환매체 냉각수단; 상기 제1 열교환매체 냉각수단과 제2 열교환매체 냉각수단을 각각 연결하는 열교환매체 순환라인에 설치되어 열교환매체의 이동경로를 변환시키는 이동경로 변환수단; 및 상기 열교환매체 순환라인으로 순환되는 열교환매체의 온도를 제어하며, 각 제반기기의 작동을 제어하는 제어수단을 포함하는 화학공정 반응기용 단일매체를 이용한 온도조절장치를 제공한다.The present invention for achieving the above object, the inlet and outlet having a jacket installed around the reactor for filling the inside of the reactant temperature exchanged with the heat exchange medium; A heat exchange medium circulation line connected to the jacket to provide a circulation path for circulation of the heat exchange medium; Heat exchange medium supply means for supplying a heat exchange medium to the jacket through the heat exchange medium circulation line; Heating means installed at a predetermined position on the heat exchange medium circulation line to heat the heat exchange medium provided from the heat exchange medium supply means to a predetermined temperature and supply the same to the jacket side; First heat exchange medium cooling means installed at a predetermined position on the heat exchange medium circulation line, and configured to heat the circulating heat exchange medium to a desired normal temperature by a first refrigerant provided from an external cooling tower to supply to the jacket side; Second heat exchange medium cooling means installed at a predetermined position on the heat exchange medium circulation line and configured to heat the circulating heat exchange medium to a desired subzero temperature by a second refrigerant provided from an external refrigerator to supply to the jacket side; Moving path converting means installed in a heat exchange medium circulation line connecting the first heat exchanging medium cooling means and the second heat exchanging medium cooling means, respectively, to convert a moving path of the heat exchanging medium; And it provides a temperature control apparatus using a single medium for a chemical process reactor including a control means for controlling the temperature of the heat exchange medium circulated to the heat exchange medium circulation line, and controls the operation of each of the various equipment.
또한, 본 발명은 확장용기내에 충전된 열교환매체를 열교환매체 순환라인을 통해 반응기 둘레에 설치된 자켓측으로 공급하는 제1 단계; 열교환매체 순환라인상에 흐르는 열교환매체의 온도를 감지하여 온도콘트롤 유니트에 입력하고, 이 입력된 열교환매체 순환라인의 유출라인에 흐르는 열교환매체의 온도와 반응기내의 온도 편차를 제어하여 3방향 밸브를 선택적으로 개폐시키는 제2 단계; 상기 반응기내의 반응물을 고온상태로 유지하고자 할 경우, 온도콘트롤 유니트의 제어신호에 의해 히터를 가동시켜, 열교환매체 순환라인을 통해 흐르는 열교환매체를 소정온도로 가열한 후, 자켓에 공급하여 반응기내의 반응물과 열교환하는 제3 단계; 상기 반응기내의 반응물을 상온으로 유지하고자 할 경우, 온도콘트롤 유니트의 제어신호에 의해 히터의 가동을 정지시키고, 3방향 밸브의 개폐경로를 제1 열교환기 라인측 경로로 변환하는 제4 단계; 제4 단계 수행후, 자켓을 순환하는 열교환매체를 제1 열교환기에 유입시켜 냉각탑에서 제공되는 상온의 냉매와 열교환시킨 후, 자켓으로 송출하는 제5 단계; 상기 반응기내의 반응물을 급냉시키고자 할 경우, 온도콘트롤 유니트의 제어신호에 의해 히터의 가동을 정지시키고, 3방향 밸브의 개폐경로를 제2 열교환기 라인측 경로로 변환하는 제6 단계; 및 제6 단계 수행후, 자켓을 순환하는 열교환매체를 제2 열교환기에 유입시켜 냉동기에서 제공되는 영하의 냉매와 열교환시킨 후, 자켓으로 송출하는 제7 단계를 포함하는 화학공정 반응기용 단일매체를 이용한 온도조절방법을 제공한다.In addition, the present invention is a first step of supplying a heat exchange medium filled in the expansion vessel to the jacket side installed around the reactor through a heat exchange medium circulation line; It detects the temperature of the heat exchange medium flowing on the heat exchange medium circulation line and inputs it to the temperature control unit, and selects a 3-way valve by controlling the temperature of the heat exchange medium flowing in the outlet line of the input heat exchange medium circulation line and the temperature deviation in the reactor. A second step of opening and closing with; When the reactant in the reactor is to be maintained at a high temperature, the heater is operated by a control signal of a temperature control unit, the heat exchange medium flowing through the heat exchange medium circulation line is heated to a predetermined temperature, and then supplied to the jacket to supply the reactant in the reactor. A third step of heat exchange with; A fourth step of stopping the operation of the heater by a control signal of a temperature control unit and converting the opening / closing path of the three-way valve to the first heat exchanger line side path when the reactant in the reactor is to be maintained at room temperature; A fifth step of performing a fourth step, introducing a heat exchange medium circulating through the jacket into the first heat exchanger, exchanging heat with the refrigerant at room temperature provided by the cooling tower, and then sending the heat exchange medium to the jacket; A sixth step of quenching the reactants in the reactor, stopping the operation of the heater by a control signal of a temperature control unit, and converting an opening / closing path of the three-way valve to a second heat exchanger line side path; And after performing the sixth step, introducing a heat exchange medium circulating through the jacket into the second heat exchanger to exchange heat with the sub-zero refrigerant provided by the freezer, and then sending the heat exchange medium to the jacket. Provide temperature control method.
상술한 목적, 특징들 및 장점은 첨부된 도면과 관련한 다음의 상세한 설명을 통하여 보다 분명해 질 것이다. 이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.The above objects, features and advantages will become more apparent from the following detailed description taken in conjunction with the accompanying drawings. Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
본 발명에 의한 화학공정 반응기용 단일매체를 이용한 온도조절장치 및 방법은 반응기내의 반응물 온도를 소정온도차 범위내에서 열교환되도록 자동적으로 제어하여 반응 생성물의 수율을 향상시키고, 반응기의 수명을 연장할 수 있도록 구현한 것이다.Temperature control device and method using a single medium for a chemical process reactor according to the present invention to automatically control the reaction temperature in the reactor to heat exchange within a predetermined temperature difference range to improve the yield of the reaction product and to extend the life of the reactor It is an implementation.
본 발명의 실시예에서는 단일의 열교환매체를 사용한다. 즉, 기존에는 고온매체로서 지하수를 스팀으로 변환시킨 열교환매체와, 냉각매체로서 일반공업용수를 이용하는 냉각매체 및 급냉각매체로서 냉동기에서 급냉각시킨 냉각용 오일을 이용하고 있음에 반하여, 본 발명에서는 -100℃ ∼ 360℃의 범위에서 열교환할 수 있는 알킬벤젠이나 실리콘(이하, "오일"이라 칭함)중 선택된 하나를 열교환매체로 이용한 구조를 제시하고 있다. In the embodiment of the present invention, a single heat exchange medium is used. In other words, in the present invention, a heat exchange medium that converts groundwater into steam as a high temperature medium, a cooling medium using general industrial water as a cooling medium, and a cooling oil quenched in a freezer as a quenching medium are used. A structure using a selected one of alkylbenzene and silicon (hereinafter referred to as "oil") capable of heat exchange in the range of -100 ° C to 360 ° C as a heat exchange medium is disclosed.
본 발명에서는 도2에 도시된 바와 같이, 유입구(1a) 및 유출구(1b)를 가지고 반응기(100)의 둘레에 설치되어 그의 내부에 충전된 반응물 온도를 오일온도와 열교환하기 위한 자켓(1)과; 상기 오일을 내재하여 자켓(1)에 공급하기 위한 확장용기(2)와; 상기 확장용기(2)에서 제공되는 오일을 상기 자켓(1)에 공급하고, 상기 자켓에서 배출된 오일이 순환하여 자켓으로 재유입될 수 있도록 순환 경로를 제공하는 오일 순환라인(3)과; 상기 오일 순환라인(3) 상에 설치되어 확장용기(2)에서 공급되는 오일을 송출하기 위한 모터펌프(4)와; 상기 모터펌프(4) 일측의 오일순환라인(4) 상에 설치되어 오일을 소정온도로 가열하여 자켓(1)측으로 송출하기 위한 전기히터(5)와; 상기 모터펌프(4)의 타측 오일 순환라인(5)에 각각 병렬로 연결되어 순환되는 오일을 소망하는 온도로 열교환하여 자켓측으로 송출하는 제1 및 제2 열교환기(6, 7)와; 상기 모터펌프(4)와 제1 및 제2 열교환기(6, 7) 사이의 오일 순환라인(3)상에 설치되며, 전기히터(5), 제1 및 제2 열교환기(6, 7)를 거친 오일의 이동경로를 선택적으로 제어하는 3방향 밸브(8)와; 상기 오일순환라인(3)의 유입측 라인과 배출측 라인상에 각각 설치되어 순환하는 오일의 온도를 감지하는 제1 및 제2 오일온도센서(9, 10)와; 상기 제1 및 제2 오일온도센서(9, 10)의 감지신호를 인가받아 전기히터(5)의 가동과 3방향 밸브(8)의 개폐를 제어하는 온도콘트롤 유니트(11)을 포함한다.In the present invention, as shown in Figure 2, having an inlet (1a) and an outlet (1b) is installed around the
상기 제1 열교환기(6)에는 냉각탑(도시하지 않음)으로부터 냉각수를 공급하 기 위한 냉각 매체라인(12)이 연결되고, 제2 열교환기(7)에는 냉동기(도시하지 않음)로부터 냉매를 공급하기 위한 급냉각 매체 라인(13)이 연결된다. 상기 이들 냉각 매체 라인(12)과 급냉각 매체라인(13)을 통한 냉각수의 흐름은 제1 및 제2 열교환기(6, 7) 각각을 거친후 배출되는 구조로 되어 있어 제1 및 제2 열교환기(6, 7)를 통과하는 오일과 열교환한다.The
또한, 상기 제1 및 제2 열교환기(6, 7)와 3방향밸브(8)를 연결하는 라인구간상에는 열교환된 오일을 공급을 제어할 수 있도록 개폐하는 제1 및 제2 밸브(16, 17)가 설치된다.In addition, on the line section connecting the first and
본 실시예에서 상기 냉각 매체라인(12)을 통과하는 냉각매체로는 일반 냉각수나 공업용수가 사용되며, 급냉각 매체 라인(13)을 통과하는 급냉각매체로는 냉각용 오일(brine)이 사용된다. 상기 냉각 매체라인(12)의 유입측 라인상에는 외부의 제어신호에 의해 개폐동작하는 솔레노이드 밸브(14)가 설치되고, 급냉각 매체라인(13)의 유입측 라인상에도 마찬가지로 외부의 제어동작에 의해 동작하는 온도콘트롤 밸브(15)가 설치된다. 여기서, 상기 솔레노이드 밸브(14)와 온도콘트롤 밸브(15)는 온도콘트롤 유니트(11)의 제어신호에 의해 자동적으로 개폐작동이 제어될 수 있다.In the present exemplary embodiment, general cooling water or industrial water is used as the cooling medium passing through the
상기와 같이 냉각탑에서 제공되는 냉각 매체와 냉동기에서 제공되는 급냉각매체는 제1 및 제2 열교환기(6, 7)만을 거치고 배출되는 구조이므로, 오일순환라인(3)에 스케일이 끼이거나 부식되지 않아 배관교체주기를 길게할 수 있으며, 오일온도의 제어를 신뢰적으로 이룰 수 있게 된다. As described above, since the cooling medium provided in the cooling tower and the quenching medium provided in the freezer are discharged after passing through only the first and
상기와 같이 구성된 본 발명의 작용상태를 설명하면 다음과 같다.Referring to the working state of the present invention configured as described above are as follows.
먼저, 확장용기(2)에는 히팅(heating) 또는 쿨링(cooling)하기 위한 열교환매체인 오일(oil)이 내재되는데, 이 오일은 모터펌프(4)의 가동에 의해 오일순환라인(3)을 통해 자켓(1)측으로 공급된다. First, in the expansion container 2, oil, which is a heat exchange medium for heating or cooling, is embedded. The oil is supplied through the
상기 반응기(100)내의 반응물이 고온상태를 유지하여야 할 경우에는, 온도콘트롤 유니트(11)의 제어신호에 의해 전기히터(5)가 가동되며, 오일순환라인(3)을 통해 흐르는 오일이 전기히터(5)에서 가열되어 자켓(1)의 유입구(1a)에 유입된다. 상기 전기히터(5)에서 가열된 오일은 제1 온도센서(9)에 의해 감지되고, 이 감지신호는 온도콘트롤 유니트(1)에 인가되어 전기히터(5)의 가동을 제어하게 된다. 즉, 상기 반응기(1)내의 반응물온도를 소망하는 고온으로 열교환하기 위해 온도콘트롤 유니트(11)가 전기히터(5)의 가동에 따른 온도를 제어함으로써 소망하는 열교환 목표온도에 도달할 때까지 전기히터(5)의 가동을 제어하게 되는 것이다.When the reactant in the
상기 전기히터(5)에서 가열된 오일은 자켓(1)에 유입되어 반응기(1)내의 반응물에 흡열반응으로 열교환하게 되며, 이후에 자켓(1)의 배출구(1b)를 통해 오일순환라인(3)의 유출라인으로 순환된다. 상기 오일순환라인(3)의 유출라인을 통해 흐르는 오일은 제2 온도센서(10)에 감지되고, 이 감지신호는 온도콘트롤 유니트(11)로 인가된다. The oil heated in the electric heater (5) is introduced into the jacket (1) to heat exchange with the endothermic reaction to the reactants in the reactor (1), and then through the outlet (1b) of the jacket (1) oil circulation line (3) Circulation to the outlet line. The oil flowing through the outflow line of the
상기 오일순환라인(3)에서 순환하는 오일은 3방향밸브(8)를 통해 이동경로가 제어된다. 즉, 상기 전기히터(5)가 가동중에는 제1 열교환기(6)측과 제2 열교환기(7)측에 연결된 라인 모두가 차폐된 상태가 되며, 오직 전기히터(5)의 가동에 의해 가열된 오일만이 자켓(1)으로 순환된다.The oil circulating in the
다음에, 상기 반응기(100)내의 반응물 온도를 상온상태로 냉각할 경우에는, 즉 전기히터(5)에 의해 가열되어 고온상태를 유지한 반응물의 온도를 상온으로 냉각하고자 할 경우에, 온도콘트롤 유니트(11)에 입력된 유출라인상의 오일온도와 반응기내의 온도 편차를 제어하게 된다. 이때, 상기 전기히터(5)의 가동이 정지되고, 3방향밸브(8)는 히팅오일 공급라인 경로를 차폐함과 동시에, 냉각오일 공급라인 경로를 개방하게 되며, 이에 따라 유출순환라인으로 흐르는 오일은 제1 열교환기와 제2 열교환기로 유입된다. Next, in the case of cooling the reactant temperature in the
또한, 상기 냉각탑과 제1 열교환기(6)를 연결하는 냉각매체 라인상에 설치된 솔레노이드 밸브(12) 및 제1 열교환기(6)와 3방향밸브(8)를 연결하는 라인상에 설치된 제1 밸브(16)가 온도콘트롤 유니트(11)의 제어신호에 의해 개방된다. 반면에 급냉각매체 라인상에 연결된 온도콘트롤 밸브(15)와 제2 밸브(17)는 차폐된 상태를 유지하므로 제2 열교환기(7)로 유입된 오일은 열교환되지 않으며, 3방향 밸브(8)측으로도 흐르지 못하게 된다.In addition, a
이와 같이 상기 솔레노이드밸브(12)의 개방에 의해 제1 열교환기(6)내로 냉각수가 유입되어 오일과의 열교환을 수행하며, 이 열교환된 오일은 3방향 밸브(8)를 통해 자켓(1)에 송출되어 반응기(100)내의 반응물과 열교환함으로써 상기 반응물은 상온을 유지하게 된다.As such, the coolant flows into the
상기 반응기(100)내의 반응물 온도를 급냉시키고자 할 경우에도, 온도콘트롤 유니트(11)는 입력된 유출라인상의 오일온도와 반응기(100)내의 온도 편차를 제어 하게 된다. 이때, 상기 전기히터(5)의 가동정지와 3방향밸브(8)의 냉각오일 공급라인 경로 개방상태는 계속 유지하게 된다. 그리고, 솔레노이드 밸브(12)와 제1 밸브(16)는 차폐되고, 온도콘트롤밸브(13)와 제2 밸브(17)가 개방된다. 이에 따라 유출순환라인으로 흐르는 오일은 제1 열교환기와 제2 열교환기로 유입되지만, 제1 열교환기를 거친 오일은 제1 밸브(16)의 차폐에 의해 3방향 밸브측으로 흐르지 못하고, 오직 제2 열교환기(7)를 거친 오일만이 3방향 밸브(8)측으로 흐르게 된다. In the case of quenching the reactant temperature in the
이와 같이 상기 온도콘트롤 밸브(13)의 개방에 의해 제2 열교환기(6)내로 급냉각매체인 냉각용 오일이 유입되어 오일과의 열교환을 수행하며, 이 열교환된 오일은 3방향 밸브(8)를 통해 자켓(1)에 송출되어 열교환함으로써 반응기(100)내의 반응물을 급냉시키게 된다.As such, the cooling oil, which is a quenching medium, flows into the
상기의 작동과정에서 알수 있듯이, 반응기(100)내의 반응물을 히팅 또는 냉각시키는 매체를 단일의 오일만을 사용하되, 상기 오일의 히팅 및 냉각은 전기히터(5)와 제1 및 제2 열교환기(6, 7)의 가동에 의해 정밀제어된다. As can be seen in the above operation, only a single oil is used as the medium for heating or cooling the reactants in the
이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 통상의 지식을 가진자에게 있어 명백할 것이다.The present invention described above is not limited to the above-described embodiment and the accompanying drawings, and will be apparent to those skilled in the art without departing from the technical spirit of the present invention.
전술한 바와 같이 본 발명에 따르면, 반응기에 설치된 온도콘트롤 유니트에 의해 열교환매체의 온도편차를 통괄적으로 정밀제어함으로써 반복생산시 생성결과 물을 일치시킬 수 있어 시험생산이나 대량생산시 반응생성물의 수율을 향상시킬 수 있고, 생산시 발생할 수 있는 오류를 최소화할 수 있을 뿐만 아니라, 흡열 및 발열반응등에 즉각적으로 대처할 수 있는 효과를 가진다.As described above, according to the present invention, by controlling the temperature deviation of the heat exchange medium by the temperature control unit installed in the reactor, it is possible to match the resultant product during repeated production, so that the yield of the reaction product during the test production or mass production It can improve the performance, minimize the errors that can occur during production, and have the effect of dealing with the endothermic and exothermic reactions immediately.
또한, 본 발명은 반응기내의 반응물질에 상관없이 반응온도범위가 -100℃∼360℃에서의 반응공정을 수행할 수 있어 다양한 반응생성물을 얻을 수 있고, 인체에 무해한 단일의 열교환매체만을 사용함으로써 음식물 제조공정이나 임상물 실험 제조공정에도 적용할 수 있을 뿐만 아니라, 고온에서의 증기압력 범위를 기존보다 낮게 유지하여 신뢰적으로 안정성을 확보할 수 있고, 환경에 영향이 미치지 않는 다른 효과를 가진다. In addition, the present invention can perform a reaction process in the reaction temperature range of -100 ℃ to 360 ℃ irrespective of the reactants in the reactor to obtain a variety of reaction products, food by using only a single heat exchange medium harmless to the human body Not only can be applied to the manufacturing process or clinical product manufacturing process, but also to maintain the steam pressure range at high temperature lower than before to ensure the stability and have other effects without affecting the environment.
또한, 본 발명은 온도콘트롤 유니트에 의해 단일의 유체 온도를 조절하기 때문에 유지관리비용을 절감할 수 있을 뿐만 아니라, 반응기의 정기적 교체주기를 연장할 수 있는 또 다른 효과를 가진다.In addition, the present invention not only reduces maintenance costs because of controlling a single fluid temperature by the temperature control unit, but also has another effect of extending the periodic replacement cycle of the reactor.
또한, 본 발명은 전기히터에 의해 가열된 열교환매체를 낮은 압력(통상 4.21㎏/㎠)으로 제어할 수 있어 안정적으로 운전할 수 있는 또 다른 효과를 가진다.In addition, the present invention can control the heat exchange medium heated by the electric heater at a low pressure (usually 4.21kg / ㎠) has another effect that can be operated stably.
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