KR101423233B1 - High efficiency chemical reaction method and apparatus - Google Patents

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백재호
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Abstract

The present invention provides a method and an apparatus for a high efficiency chemical reaction, which are easily applicable to a case, such as a hydrogenation reaction which requires a reaction process under a high pressure environment. Since the present invention combines a batch type reaction system (12) and a circulation type reaction system (13) to conduct various kinds of chemical reactions and applies the circulation type reaction system (13) which may easily increase a pressure compared to the batch type reaction system (12) to perform a reaction process under an environment of high pressure, a reaction rate is enhanced compared to a typical batch type reactor and thus, productivity may be improved easily. Besides, since the present invention is configured to install a circulation type reaction system on a batch type reaction system, an existing chemical reaction facility may be utilized, an additional utility is unnecessary so maintenance costs may be reduced, and an impurity formation is reduced due to an increase in a reaction rate. In addition, since a continuous reactor is able to be designed in multi stage in a circulation type reaction system, the invention enhances the reaction rate easily, makes the overall configuration of the system be on a small scale, diminishes space restriction and simplifies the installation of the system.

Description

고효율 화학반응 방법 및 장치{HIGH EFFICIENCY CHEMICAL REACTION METHOD AND APPARATUS}TECHNICAL FIELD [0001] The present invention relates to a high-efficiency chemical reaction method and apparatus,

본 발명은 고효율 화학반응 방법 및 장치에 관한 것으로, 좀 더 구체적으로는 수소 첨가반응과 같이 고압환경에서의 반응공정이 요구되는 경우 용이하게 적용할 수 있도록 하는 고효율 화학반응 방법 및 장치에 관한 것이다.
The present invention relates to a high-efficiency chemical reaction method and apparatus, and more particularly, to a high-efficiency chemical reaction method and apparatus that can be easily applied when a reaction process in a high-pressure environment such as a hydrogenation reaction is required.

인류는 오래전부터 화학반응(Chemical reaction)을 이용하여 유용한 물질을 만들고자 노력해 왔다. 고대의 제련, 주조 기술에서부터 값싼 금속에서 금을 만들고자 했던 중세의 연금술에 이르기까지 축적된 화학 지식을 바탕으로 현대의 화학이 발전했다. 인공적인 화학반응으로 원하는 물질을 만드는 화학 합성을 통해 의약품, 플라스틱과 같은 물질을 만들어내거나, 연소를 이용하여 에너지를 얻는다.
Humans have long sought to produce useful materials by using chemical reactions. Modern chemistry has developed on the basis of accumulated chemistry, from ancient smelting and casting techniques to medieval alchemy, which tried to make gold from cheap metals. Through chemical synthesis that produces the desired substance with an artificial chemical reaction, it produces substances such as medicines and plastics, or uses combustion to obtain energy.

이와 같은 화학반응은 반응기(reactor)를 사용하여 진행된다. 이 반응기는 반응을 자유롭게 제어할 수 있게 만들어져 있다. 반응기는 조작방식에 따라 회분식(回分式, 배치식, batch type), 연속식(유통식, 플로식, continues type) 및 반회분식 등으로 분류된다. 회분식은 한 번 원료를 넣으면 목적을 달성할 때까지 반응을 계속하는 방식이고, 연속식은 계속해서 원료를 공급하고, 제품을 끌어내는 방식이며, 반회분식은 처음에 원료를 넣고 반응이 진행됨에 따라 다른 원료를 첨가하는 방법이다.
Such a chemical reaction proceeds using a reactor. The reactor is designed to allow the reaction to be controlled freely. Reactors are classified into batches (batch type, batch type), continuous type (flow type, flow type, continues type) and semi-batch type depending on the operation mode. Batch type is a method in which the reaction is continued until the object is achieved by adding the raw material once, and the continuous type is a method of continuously feeding the raw material and pulling out the product. In the semi-batch type, And the raw material is added.

이와 같은 반응기를 사용한 기술과 관련하여 대한민국 등록특허공보 등록번호 제10-0349476호 "연속 3상 슬러리 가수소화 반응용 2단계 반응기 및 작업 방법"은 연속 교반 탱크 반응기와 버블 칼럼 반응기가 쌍을 이루어 연속 공정, 예컨대 가수소화 공정(이때, 기체 반응물은 액체와 혼합됨)의 전환율을 향상시키기 위한 기술을 제안하고 있다.
Regarding the technology using such a reactor, Korean Registered Patent Publication No. 10-0349476 entitled " Two-stage Reactor for Continuous Three Phase Slurry Hydrolysis Reaction and Method of Operation "describes a continuous stirred tank reactor and a bubble column reactor paired Proposes a technique for improving the conversion rate of the process, for example, the hydrolysis process (in which the gaseous reactant is mixed with the liquid).

등록번호 제10-0830718호 "알킬케텐다이머의 수소화 반응에 의한 알킬 β-락톤의제조방법"은 알킬케텐다이머의 수소화 반응시 종래의 회분식 반응기 대신에 입상형의 금속촉매가 장착된 고정층 반응기를 사용하는 연속공정을 수행하는 기술을 제안하고 있다.
Registration No. 10-0830718 entitled " Method for producing alkyl beta -lactone by hydrogenation of alkyl ketene dimer "is a method in which a fixed bed reactor equipped with a granular metal catalyst is used in place of the conventional batch reactor in the hydrogenation reaction of alkylketene dimer And the like.

등록번호 제10-0926854호 "수소화 방향족 폴리카르복시산의 제조방법 및 수소화 방향족 폴리카르복시산 무수물의 제조방법"은 (1) 방향족 폴리카르복시산을 로듐 혹은 팔라듐 또는 이들 양쪽을 모두 포함하는 귀금속이 방향족 폴리카르복시산 100중량부당 0.5 내지 10중량부의 비율로 함유된 촉매의 존재하에 회분식 시스템에서 1MPa이상의 수소분압에서 수소화하고, 또한 (2) 방향족 폴리카르복시산을 로듐 혹은 팔라듐 또는 이들 양쪽을 모두 포함하는 귀금속이 함유된 촉매가 충전된 충전층에 1 내지 100h-1 WHSV로 공급하여 상기 폴리카르복시산을 연속유동식 시스템에서 1MPa 이상의 수소분압하에 수소화함으로써 수소화 방향족 폴리카르복시산을 제조하는 방법, 및 상술한 방법으로 수득된 수소화 방향족 폴리카르복시산을 수소화 방향족 폴리카르복시산의 카르복시기에 대해 0.64 내지 5.7배 몰의 무수 아세트산을 이용하여 탈수반응시켜 수소화 방향족 폴리카르복시산 무수물을 제조하는 방법을 제안하고 있다.
No. 10-0926854 entitled " Process for producing a hydrogenated aromatic polycarboxylic acid and process for producing a hydrogenated aromatic polycarboxylic acid anhydride "(1) is a process for producing a hydrogenated aromatic polycarboxylic acid anhydride by reacting an aromatic polycarboxylic acid with rhodium or palladium or a noble metal containing both of the aromatic polycarboxylic acid and an aromatic polycarboxylic acid (2) a catalyst containing a noble metal containing rhodium or palladium or both of them is charged in the batch system in the presence of a catalyst in the ratio of from 0.5 to 10 parts by weight at a hydrogen partial pressure of at least 1 MPa and 1 to 100h -1 WHSV to supply a method for producing a hydrogenated aromatic polycarboxylic acid by the hydrogenation under a hydrogen partial pressure of at least 1MPa the polycarboxylic acid in a continuous flow system, and hydrogenation of the hydrogenated aromatic polycarboxylic acid obtained by the above-described method to the charged layer Aromatic polycarboxylic acid Using acetic anhydride of 0.64 to 5.7 times mole based on a time reubok proposes a method for producing a hydrogenated aromatic polycarboxylic anhydride by dehydration reaction.

등록번호 제10-1038724호 "1-부텐의 제조방법"은 납사 크래커에서 생산되는 C4-유분으로부터 이소부텐을 추출하여 t-부탄올(tert-butyl alcohol, TBA)을 제조하는 공정에서 얻은 7% 이상의 이소부텐을 함유하는 C4 유분인 라피네이트-II를 이용하여 적절한 수화반응 및 수소첨가반응을 통해, t-부탄올을 추가적으로 생산하고 동시에 1-부텐을 최적 조건으로 생산 가능한 1-부텐의 제조방법을 제안하고 있다.
No. 10-1038724 entitled " 1-Butene Production Method "refers to a process for producing 1-butene, which comprises extracting isobutene from C4-olefins produced from naphtha crackers to obtain tertiary butyl alcohol (TBA) We have proposed a process for the production of 1-butene, which is capable of additionally producing t-butanol and simultaneously producing 1-butene through optimal hydration and hydrogenation reaction using raffinate-II, a C4 fraction containing isobutene .

한편, 화학반응에서 첨가반응(addition reaction)은 불포화 결합에 다른 분자가 결합하는 반응으로, 이중 결합이나 삼중 결합이 있는 화합물은 첨가반응을 할 수 있으며, 고분자를 만드는 데에도 유용하게 쓰여 우리 생활에 널리 사용되는 고분자를 생산하고 있다. 이와 같은 첨가반응은 이중 결합이 있는 에텐(에틸렌)을 예로 들어 수소가 첨가될 때, 할로젠이 첨가될 때, 물이 첨가될 때의 반응 실례를 들 수 있다.
On the other hand, the addition reaction in the chemical reaction is a reaction in which another molecule binds to the unsaturated bond, and a compound having a double bond or a triple bond can be additionally reacted, and is also useful for making a polymer. It produces widely used polymers. Such an addition reaction is exemplified by ethene (ethylene) having a double bond, examples of reaction when hydrogen is added, when hydrogen is added, and when water is added.

이와 같은 첨가 반응과 관련하여 대한민국 공개특허공보 공개번호 특1995-0014046호 "CCl₄를 이용한 CHCl₃제조방법"은 Pt나 Pd 지지촉매와 하나 이상의 용매존재하에서 액상으로 CCI4를 촉매 수소첨가 반응하여 CHCI3를 제조하고, 환원반응은 연속식 및 회분식으로 실행하며 CHCI3 공업생산에도 응용할 수 있도록 하는 기술을 제안하고 있다.
In this regard and as reaction Republic of Korea Patent Application Laid-Open Publication No. 1995-0014046 Patent No. "CHCl₃ method using CCl₄" is Pt or Pd supported catalysts with a liquid with CHCI 3 in response to the CCI 4 hydrogenation catalyst in the presence one or more solvents And the reduction reaction is carried out continuously and batchwise, and the technology is proposed to be applicable to industrial production of CHCI 3 .

공개특허공보 공개번호 제10-2012-0102055호 "폴리아미드의 제조방법"은 분축기를 구비한 회분식 반응조를 이용하여, 디카르복실산 성분에 파라크실릴렌디아민을 20몰% 이상 포함하는 크실릴렌디아민을 70몰% 이상 포함하는 디아민 성분을 첨가하여 중축합시키는 폴리아미드의 회분식 제조방법과 관련하여 반응계 전체가 유동 상태를 유지하면서 가압 하에서 디아민 성분을 첨가하고, 첨가를 계속하면서 특정한 몰비 사이로 압력을 저하시키는 폴리아미드의 제조방법을 제안하고 있다.
Open No. 10-2012-0102055 "Process for producing polyamide" discloses a process for producing polyamide by using a batch-type reaction tank equipped with a partial condenser, in which a dicarboxylic acid component contains a para- A diamine component containing 70 mol% or more of silylenediamine is added and polycondensation is carried out. The diamine component is added under pressure while maintaining the entire reaction system in a fluidized state, Thereby lowering the pressure of the polyamide.

등록특허공보 등록번호 제10-0685535호 "폴리아미드의 제조방법"은 배치식(batch-wise) 조정탱크 내에서 적절한 밸런스로 디아민 성분과 디카르복실산 성분 간의 몰밸런스(molar balance)를 정확히 조정하는 단계와, 실질적으로 아미드화 반응이 일어나지 않는 슬러리액을 제조하는 단계를 포함하고, 이렇게 제조된 슬러리액은 배치식 또는 연속식 중합반응기에 공급되고, 발포, 고체화 등과 같은 문제를 발생시키는 일 없이 아미드화 반응이 진행되어 원하는 밸런스의 디아민 성분과 디카르복실산 성분을 갖는 폴리아미드가 용이하게 제조되도록 하는 기술을 제안하고 있다.
Registered Patent Publication No. 10-0685535 entitled " Process for the production of polyamides "is a method for accurately adjusting the molar balance between a diamine component and a dicarboxylic acid component in an appropriate balance in a batch- And a step of preparing a slurry liquid substantially free of an amidation reaction. The slurry liquid thus prepared is fed to a batch type or continuous type polymerization reactor and is fed to a polymerization reactor without causing problems such as foaming and solidification Amidation reaction proceeds so that a polyamide having a desired balance of a diamine component and a dicarboxylic acid component can be easily produced.

이와 같은 종래기술에 따른 화학반응은 배치식 반응기, 연속식 반응기 및 반회분식 반응기 중 하나의 반응기를 이용하여 이루어지거나, 여러 종류의 반응기를 일렬로 연결시켜 순차적으로 반응공정이 이루어지도록 하여 생산성을 높이고자 하고 있다. 그러나, 이 경우 기존 설비의 사용이 어려워 설비 비용부담이 증가하고, 설비의 점유면적이 증가하여 설치 공간에서 제약되는 문제점이 있으며, 처리 속도를 증가시키는데 한계를 갖는 등의 문제점이 있다.
Such a conventional chemical reaction may be carried out using one of a batch type reactor, a continuous type reactor and a semi-batch type reactor, or a plurality of types of reactors may be connected in series so that a reaction process can be sequentially performed, . However, in this case, there is a problem that the existing facility is difficult to use, the burden on the facility cost is increased, the occupied area of the facility is increased, so that the installation space is limited and there is a limit to increase the processing speed.

따라서, 본 발명은 이와 같은 종래기술의 문제점을 해결하기 위해 제안된 것으로, 다양한 화학반응에 용이하게 적용할 수 있도록 하는 새로운 형태의 고효율 화학반응 방법 및 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
SUMMARY OF THE INVENTION Accordingly, it is an object of the present invention to provide a novel high-efficiency chemical reaction method and apparatus which can be easily applied to various chemical reactions.

특히, 본 발명은 수소 첨가반응과 같이 고압환경에서 이루어지는 화학반응을 효과적으로 실시할 수 있도록 하는 새로운 형태의 고효율 화학반응 방법 및 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
In particular, it is an object of the present invention to provide a novel high-efficiency chemical reaction method and apparatus capable of effectively performing a chemical reaction in a high-pressure environment such as a hydrogenation reaction.

또한, 본 발명은 종래기술의 문제점을 개선하여 제한된 반응설비에서 반응 속도를 증가시켜 불순물 형성의 감소와 함께 생산성을 향상시키고, 유지비용을 절감시킬 수 있으며, 필요시 반응 속도의 증가가 용이하도록 하는 새로운 형태의 고효율 화학반응 방법 및 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
The present invention also improves the problems of the prior art to increase the reaction rate in a limited reaction facility, thereby improving the productivity as well as the reduction of the impurity formation, the maintenance cost, and facilitating the increase of the reaction rate It is an object of the present invention to provide a novel high-efficiency chemical reaction method and apparatus.

또한, 본 발명은 종래기술에서 화학반응 설비에서 기존 설비의 사용이 어려워 설비 비용부담이 증가하고, 설비의 점유면적이 증가하여 설치 공간에서 제약되는 문제점이 있으며, 처리 용량을 증감시키는데 한계를 갖는 문제점을 해결할 수 있는 새로운 형태의 고효율 화학반응 방법 및 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
Further, the present invention has a problem in that it is difficult to use an existing facility in a chemical reaction facility in the prior art, thereby increasing a facility cost burden and increasing an occupied area of the facility, thereby limiting installation space, Which is capable of solving the above-mentioned problems.

상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징에 따른 고효율 화학반응 방법은 배치형 반응 시스템(12)에 반응물을 넣고, 지정된 압력 범위를 갖는 환경에서 생성물을 얻기 위한 반응공정을 진행하는 배치 반응공정 단계와; 상기 배치형 반응 시스템(12)과 폐회로를 형성하도록 설치되는 순환형 반응 시스템(13)에 상기 배치형 반응 시스템(12)내에서 배치 반응공정이 진행되는 반응물을 순환시키면서 반응공정이 이루어지도록 하되, 상기 배치 반응공정 단계의 지정된 압력 범위보다 높은 압력 범위를 갖는 환경에서 반응공정이 이루어지도록 하는 순환 반응공정 단계 및; 상기 순환형 반응 시스템(13)으로의 순환을 정지하고, 상기 배치형 반응 시스템(12)내의 생성물을 외부로 배출시키는 단계를 구비한다.
In order to accomplish the above object, a high-efficiency chemical reaction method according to the present invention is a batch reaction process step in which a reactant is put into a batch type reaction system (12) and a reaction process for obtaining a product in an environment having a specified pressure range is performed Wow; A reaction process is performed while circulating a reaction product in the batch type reaction system (12) and a circulation type reaction system (13) installed to form a closed circuit in the batch type reaction system (12) A circulation reaction process step in which the reaction process is performed in an environment having a pressure range higher than the designated pressure range of the batch reaction process step; And stopping the circulation to the circulation type reaction system 13 and discharging the product in the batch type reaction system 12 to the outside.

이와 같은 본 발명에 따른 고효율 화학반응 방법에서 상기 배치 반응공정 단계와 순환 반응공정 단계의 각 압력 범위는 상기 배치형 반응 시스템(12)의 반응물이 상기 순환형 반응 시스템(13)으로 흐르도록 하는 유입 수단(30)과, 상기 순환형 반응 시스템(13)의 반응물이 상기 배치형 반응 시스템(12)으로 흐르도록 하는 유출 수단(40)에 의해 나누어질 수 있다.
In the high-efficiency chemical reaction method according to the present invention, the respective pressure ranges of the batch reaction process step and the circulation reaction process step are such that the reactants of the batch type reaction system 12 flow into the circulation type reaction system 13 Means 30 and outlet means 40 for allowing the reactants of the circulating reaction system 13 to flow into the batch reaction system 12.

이와 같은 본 발명에 따른 고효율 화학반응 방법에서 상기 배치 반응공정 단계는 상기 배치형 반응 시스템(12)에 반응물을 넣은 후, 첨가 반응물을 넣어 생성물을 얻기 위한 반응공정을 진행하고, 상기 순환 반응공정 단계는 상기 배치형 반응 시스템(12)로부터 공급되는 반응물에 상기 첨가 반응물을 넣어 반응공정이 이루어지도록 할 수 있다.
In the high-efficiency chemical reaction method according to the present invention, the batch reaction process step may include a step of introducing a reactant into the batch type reaction system (12), a reaction step of adding a reaction product to obtain a product, The reactant supplied from the batch type reaction system 12 may be added to the reaction product to perform the reaction process.

이와 같은 본 발명에 따른 고효율 화학반응 방법에서 상기 첨가 반응물은 기체로서, 상기 배치형 반응 시스템(12)과 순환형 반응 시스템(13)의 내부 압력 범위는 상기 기체에 의해 조절될 수 있다.
In the high-efficiency chemical reaction method according to the present invention, the addition reaction product is a gas, and the internal pressure range of the batch type reaction system 12 and the circulation type reaction system 13 can be controlled by the gas.

이와 같은 본 발명에 따른 고효율 화학반응 방법에서 상기 순환 반응공정 단계는 상기 배치형 반응 시스템(12)과 폐회로를 형성하도록 설치되는 연결 라인(15)상에 배치되는 연속식 반응기(14)를 통해 이루어지도록 할 수 있다.
In the high-efficiency chemical reaction method according to the present invention, the circulation reaction process step is performed through the continuous reaction unit 14 disposed on the connection type reaction system 12 and the connection line 15 installed to form a closed circuit .

이와 같은 본 발명에 따른 고효율 화학반응 방법에서 상기 첨가 반응물은 기체로서, 상기 배치형 반응 시스템(12)과 순환형 반응 시스템(13)의 내부 압력 범위는 상기 기체에 의해 조절될 수 있다.
In the high-efficiency chemical reaction method according to the present invention, the addition reaction product is a gas, and the internal pressure range of the batch type reaction system 12 and the circulation type reaction system 13 can be controlled by the gas.

이와 같은 본 발명에 따른 고효율 화학반응 방법에서 상기 연속식 반응기(14)는 교반(mixing) 기능을 갖는 교반형 반응기(50)를 구비하고, 상기 순환 반응공정 단계는 반응물이 상기 교반형 반응기(50)를 통과중에 연속적인 교반이 이루어지도록 할 수 있다.
In the high-efficiency chemical reaction method according to the present invention, the continuous reactor 14 includes an agitating type reactor 50 having a mixing function, and the circulating reaction step is a step in which the reactants are supplied to the agitating type reactor 50 So that successive agitation can be achieved.

이와 같은 본 발명에 따른 고효율 화학반응 방법에서 상기 연속식 반응기(14)는 분산(dispersion) 기능을 갖는 확산형 반응기(60)를 구비하고, 상기 순환 반응공정 단계는 상기 확산형 반응기(60)를 통해 반응물의 분산이 이루어지도록 할 수 있다.
In the high-efficiency chemical reaction method according to the present invention, the continuous reactor 14 is provided with a diffusion type reactor 60 having a dispersion function, and the circulation reaction step is performed in the diffusion type reactor 60 So that the reaction product can be dispersed.

이와 같은 본 발명에 따른 고효율 화학반응 방법에서 상기 연속식 반응기(14)는 상기 연결 라인(15)상에 연이어 설치되는 복수개 이상의 반응기를 구비하고, 상기 순환 반응공정 단계는 상기 복수개 이상의 반응기를 순차적으로 통과하면서 이루어지도록 할 수 있다.
In the high-efficiency chemical reaction method according to the present invention, the continuous-type reactor 14 includes a plurality of reactors installed in series on the connection line 15, and the circulating reaction step includes sequentially connecting the plurality of reactors It can be made to pass through.

이와 같은 본 발명에 따른 고효율 화학반응 방법에서 상기 연속식 반응기(14)의 복수개 이상의 반응기는 교반(mixing) 기능을 갖는 교반형 반응기(50) 및, 분산(dispersion) 기능을 갖는 확산형 반응기(60)를 구비하여, 상기 순환 반응공정 단계는 상기 교반형 반응기(50)를 통과중에 연속적인 교반이 이루어진 후, 상기 확산형 반응기(60)를 통해 반응물의 분산이 이루어지도록 할 수 있다.
In the high-efficiency chemical reaction method according to the present invention, the plurality of reactors of the continuous reactor 14 may include a stirring type reactor 50 having a mixing function and a diffusion type reactor 60 having a dispersion function. And the circulation reaction process step may be such that the reactants are dispersed through the diffusion type reactor 60 after continuous stirring is performed while passing through the stirring type reactor 50.

상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다른 특징에 따른 고효율 화학반응 장치는 반응물을 넣고, 지정된 압력 범위를 갖는 환경에서 반응공정이 완료될 때까지 공정이 계속 진행되도록 하며, 반응공정이 완료된 생성물을 한꺼번에 배출시키도록 구성되는 배치형 반응 시스템(12) 및; 상기 배치형 반응 시스템(12)과 폐회로를 형성하도록 설치되고, 상기 배치형 반응 시스템(12)에 수용되어 반응공정이 진행되는 반응물을 순환시키면서 반응공정이 이루어지도록 하되, 상기 배치형 반응 시스템(12)의 지정된 압력 범위보다 높은 압력 범위를 갖는 환경에서 반응공정이 이루어지도록 하는 순환형 반응 시스템(13)를 구비한다.
In order to achieve the above-mentioned object, a high-efficiency chemical reaction apparatus according to another aspect of the present invention includes a reaction product, a process for continuously progressing the reaction process in an environment having a specified pressure range, A batch type reaction system (12) configured to exhaust at a time; Type reaction system (12) and a reaction type reaction system (12) which is installed to form a closed circuit and is accommodated in the batch type reaction system (12) And a pressure range higher than the designated pressure range of the pressure control valve.

이와 같은 본 발명에 따른 고효율 화학반응 장치는 상기 배치형 반응 시스템(12)의 반응물을 상기 순환형 반응 시스템(13)으로 흐르도록 하는 유입 수단(30) 및; 상기 순환형 반응 시스템(13)의 반응물을 상기 배치형 반응 시스템(12)으로 흐르도록 하는 유출 수단(40)을 더 포함하고; 상기 유입 수단(30)과 유출 수단(40)은 상기 배치형 반응 시스템(12)과 순환형 반응 시스템(13)의 각 압력 범위가 유지되도록 할 수 있다.
The high-efficiency chemical reaction apparatus according to the present invention comprises inlet means (30) for flowing the reactants of the batch type reaction system (12) into the circulation type reaction system (13); Further comprising outlet means (40) for allowing the reactants of said recirculating reaction system (13) to flow into said batch reaction system (12); The inlet means 30 and the outlet means 40 can maintain the respective pressure ranges of the batch type reaction system 12 and the circulation type reaction system 13.

이와 같은 본 발명에 따른 고효율 화학반응 장치에서 상기 순환형 반응 시스템(13)은 상기 배치형 반응 시스템(12)과 폐회로를 형성하도록 설치되는 연결 라인(15) 및, 상기 연결 라인(15) 상에서 설치되는 연속식 반응기(14)를 구비할 수 있다.
In the high-efficiency chemical reaction apparatus according to the present invention, the circulation type reaction system 13 includes a connection line 15 installed to form a closed circuit with the batch type reaction system 12, A continuous reactor 14 may be provided.

이와 같은 본 발명에 따른 고효율 화학반응 장치에서 상기 유입 수단(30)은 상기 연결 라인(15)상에서 상기 연속 반응기(14)의 전단에 설치되는 펌프(32) 및, 상기 펌프(32)와 상기 연속 반응기(14) 사이에 설치되는 유입 흐름 및 압력 제어밸브(34)를 구비하고, 상기 유출 수단(40)은 상기 연속 반응기(14)의 후단에 설치되는 액레벨 조정기(42) 및, 상기 액레벨 조정기(42)와 배치형 반응 시스템(12) 사이에 설치되는 유출 흐름 및 압력 제어밸브(44)를 구비할 수 있다.
In the high-efficiency chemical reaction apparatus according to the present invention, the introduction means 30 includes a pump 32 installed at the front end of the continuous reactor 14 on the connection line 15, And a pressure control valve (34) installed between the reactor (14) and the outlet means (40) comprises a liquid level regulator (42) installed at the downstream end of the continuous reactor (14) An outlet flow and a pressure control valve 44 installed between the regulator 42 and the batch type reaction system 12.

이와 같은 본 발명에 따른 고효율 화학반응 장치에서 상기 배치형 반응 시스템(12) 및 순환형 반응 시스템(13)은 반응물을 넣은 후, 첨가 반응물을 공급시키기 위해 설치되는 첨가 반응물 공급 유니트(16)를 더 구비할 수 있다.
In the high-efficiency chemical reaction apparatus according to the present invention, the batch type reaction system 12 and the circulation type reaction system 13 may further include an addition reaction product supply unit 16 installed to feed the reaction product after the reaction product is loaded .

이와 같은 본 발명에 따른 고효율 화학반응 장치에서 상기 배치형 반응 시스템(12) 및 순환형 반응 시스템(13)은 반응물을 넣은 후, 첨가 반응물을 공급시키기 위해 설치되는 첨가 반응물 공급 유니트(16)를 더 구비하되; 상기 첨가 반응물 공급 유니트(16)는 첨가 반응물로 기체를 공급함으로써, 상기 배치형 반응 시스템(12)과 순환형 반응 시스템(13)의 내부 압력 범위가 상기 기체에 의해 조절되도록 할 수 있다.
In the high-efficiency chemical reaction apparatus according to the present invention, the batch type reaction system 12 and the circulation type reaction system 13 may further include an addition reaction product supply unit 16 installed to feed the reaction product after the reaction product is loaded ; The addition reactant supply unit 16 can supply gas to the addition reactant so that the internal pressure range of the batch type reaction system 12 and the circulation type reaction system 13 can be controlled by the gas.

이와 같은 본 발명에 따른 고효율 화학반응 장치에서 상기 연속식 반응기(14)는 반응물이 통과중에 연속적인 교반이 이루어지도록 하는 교반(mixing) 기능을 갖는 교반형 반응기(50)를 구비할 수 있다.
In the high-efficiency chemical reaction apparatus according to the present invention, the continuous-type reactor 14 may include an agitating type reactor 50 having a mixing function for continuously stirring the reactants during the passage.

이와 같은 본 발명에 따른 고효율 화학반응 장치에서 상기 연속식 반응기(14)는 반응물의 분산이 이루어지도록 하는 분산(dispersion) 기능을 갖는 확산형 반응기(60)를 구비할 수 있다.
In the high-efficiency chemical reaction apparatus according to the present invention, the continuous reactor 14 may include a diffusion-type reactor 60 having a dispersion function for dispersing reactants.

이와 같은 본 발명에 따른 고효율 화학반응 장치에서 상기 연속식 반응기(14)는 상기 연결 라인(15)상에 연이어 설치되는 복수개 이상의 반응기를 구비할 수 있다.
In the high-efficiency chemical reaction apparatus according to the present invention, the continuous-type reactor 14 may include a plurality of reactors successively installed on the connection line 15.

이와 같은 본 발명에 따른 고효율 화학반응 장치에서 상기 연속식 반응기(14)는 반응물이 통과중에 연속적인 교반이 이루어지도록 하는 교반(mixing) 기능을 갖는 교반형 반응기(50) 및, 상기 연속식 반응기(14)는 반응물의 분산이 이루어지도록 하는 분산(dispersion) 기능을 갖는 확산형 반응기(60)를 구비할 수 있다.
In the high-efficiency chemical reaction apparatus according to the present invention, the continuous reactor (14) includes an agitating type reactor (50) having a mixing function for continuously stirring the reactant while passing therethrough, and a continuous type reactor 14 may include a diffusion type reactor 60 having a dispersion function for dispersing the reactants.

이와 같은 본 발명에 따른 고효율 화학반응 장치에서 상기 연결 라인(15)은 상기 복수개 이상의 반응기 각각에 각 반응기의 전단과 후단을 연결함으로써, 상기 연결 라인(15)을 통해 흐르는 반응물이 각 반응기를 통과하여 흐르도록 하는 바이패스 라인을 더 구비할 수 있다.
In the high-efficiency chemical reaction apparatus according to the present invention, the connection line 15 connects the front end and the rear end of each reactor to each of the plurality of the reactors, so that the reactant flowing through the connection line 15 passes through each reactor A bypass line may be further provided.

본 발명에 의한 고효율 화학반응 방법 및 장치에 따르면, 배치형 반응 시스템(12)과 순환형 반응 시스템(13)을 조합하여 다양한 종류의 화학반응을 수행할 수 있도록 하고, 배치형 반응 시스템(12)에 비해 압력을 용이하게 높일 수 있는 순환형 반응 시스템(13)을 적용하여 고압의 환경에서 반응공정이 이루어지도록 함으로써, 기존 배치식 반응기에 비해 반응 속도를 증가시킬 수 있어 용이하게 생산성을 향상시킬 수 있다. 특히, 기본적으로 배치식 반응기를 적용하는 배치형 반응 시스템(12)에 연속식 반응기(14)를 적용하는 순환형 반응 시스템(13)을 설치하여 이루어지므로, 기존 화학반응설비의 활용이 가능하고, 부가 유틸리티가 불필요하여 유지비용을 절감할 수 있으며, 반응속도의 상승으로 불순물의 형성이 감소된다. 또한, 순환형 반응 시스템(13)에서 연속 반응기(14)의 다단 설계가 가능하므로 반응 속도의 증대가 용이하여 서로 다른 액체를 반응시키거나 반응물에 수소 등의 기체를 첨가하여 생성물을 얻는 다양한 화학반응에 용이하게 적용할 수 있고, 반응 속도의 증가로 생산성이 향상되므로 전체적인 화학 반응장치(10)의 구성을 소규모로 하여 공간 제약을 줄이면서 설치가 간단해진다.
According to the high-efficiency chemical reaction method and apparatus of the present invention, it is possible to perform various kinds of chemical reactions by combining the batch type reaction system 12 and the circulation type reaction system 13, The reaction rate can be increased as compared with the conventional batch type reactor, so that the productivity can be easily improved. In addition, the reaction rate can be easily increased by using the circulation type reaction system (13) have. Particularly, since the circulation type reaction system 13 for applying the continuous type reactor 14 to the batch type reaction system 12 to which the batch type reactor is basically installed is provided, it is possible to utilize the existing chemical reaction facility, The additional utility is unnecessary and the maintenance cost can be reduced, and the formation of the impurities is reduced due to the increase of the reaction speed. In addition, since the continuous reactor 14 can be designed in a multi-stage in the circulation type reaction system 13, it is possible to easily increase the reaction rate to react with different liquids or to add various gases such as hydrogen, And the productivity is improved by increasing the reaction rate. Therefore, the overall structure of the chemical reaction apparatus 10 can be made small, thereby simplifying the installation while reducing space constraints.

도 1은 본 발명의 기술 사상에 따른 고효율 화학반응 방법 및 장치를 설명하기 위한 도면;
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 고효율 화학반응 방법 및 장치를 설명하기 위한 도면;
도 3은 도 2에서 보인 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 고효율 화학반응 방법 및 장치의 변형례를 설명하기 위한 도면;
도 4는 본 발명의 바람직한 다른 실시예에 따른 고효율 화학반응 방법 및 장치를 설명하기 위한 도면;
도 5는 본 발명의 바람직한 또 다른 실시예에 따른 고효율 화학반응 방법 및 장치를 설명하기 위한 도면;
도 6은 도 5에서 보인 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 고효율 화학반응 방법 및 장치의 변형례를 설명하기 위한 도면;
도 7은 본 발명의 바람직한 또 다른 실시예에 따른 고효율 화학반응 방법 및 장치를 설명하기 위한 도면;
도 8은 도 7에서 보인 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 고효율 화학반응 방법 및 장치의 변형례를 설명하기 위한 도면;
도 9는 수소 첨가반응을 위해 구성되는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 고효율 화학반응 방법 및 장치를 설명하기 위한 도면이다. 1 is a view for explaining a high-efficiency chemical reaction method and apparatus according to a technical idea of the present invention;
2 is a view for explaining a high-efficiency chemical reaction method and apparatus according to a preferred embodiment of the present invention;
FIG. 3 is a view for explaining a modification of the high-efficiency chemical reaction method and apparatus according to the preferred embodiment of the present invention shown in FIG. 2;
4 is a view for explaining a high-efficiency chemical reaction method and apparatus according to another preferred embodiment of the present invention;
5 is a view for explaining a high-efficiency chemical reaction method and apparatus according to another preferred embodiment of the present invention;
FIG. 6 is a view for explaining a modification of the high-efficiency chemical reaction method and apparatus according to the preferred embodiment of the present invention shown in FIG. 5;
7 is a view for explaining a high-efficiency chemical reaction method and apparatus according to another preferred embodiment of the present invention;
FIG. 8 is a view for explaining a modification of the high-efficiency chemical reaction method and apparatus according to the preferred embodiment of the present invention shown in FIG. 7;
FIG. 9 is a view for explaining a high-efficiency chemical reaction method and apparatus according to a preferred embodiment of the present invention configured for a hydrogenation reaction.

도 1은 본 발명의 기술 사상에 따른 고효율 화학반응 방법 및 장치를 설명하기 위한 도면이다.
1 is a view for explaining a high-efficiency chemical reaction method and apparatus according to the technical idea of the present invention.

도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 고효율 화학반응 장치(10)는 배치형 반응 시스템(12)에 수용되는 반응물이 순환할 수 있도록 하는 순환형 반응 시스템(13)이 배치형 반응 시스템(12)과 폐회로를 형성하도록 설치되어 이루어진다. 여기서, 배치형 반응 시스템(12)은 반응물을 넣고, 지정된 압력 범위를 갖는 환경에서 반응공정이 완료될 때까지 공정이 계속 진행되도록 하고, 반응공정이 완료된 생성물을 한꺼번에 배출시키도록 구성된다. 그리고, 순환형 반응 시스템(13)은 배치형 반응 시스템(12)과 폐회로를 형성하도록 설치되어 배치형 반응 시스템(12)에 수용되어 반응공정이 진행되는 반응물을 순환시키면서 반응공정이 이루어지도록 하되, 배치형 반응 시스템(12)의 지정된 압력 범위보다 높은 압력 범위를 갖는 환경에서 반응공정이 이루어지도록 한다.
1, a high-efficiency chemical reaction apparatus 10 according to the present invention includes a batch type reaction system 12 in which a circulation type reaction system 13 for allowing a reactant accommodated in a batch type reaction system 12 to circulate, And a closed circuit. Here, the batch type reaction system 12 is configured to put the reactants, allow the process to continue until the reaction process is completed in an environment having the specified pressure range, and discharge the completed products at once. The circulation type reaction system 13 is installed to form a closed loop with the batch type reaction system 12 so as to be accommodated in the batch type reaction system 12 so that the reaction process is carried out while circulating the reaction product, So that the reaction process is performed in an environment having a pressure range higher than the designated pressure range of the batch type reaction system 12. [

이와 같은 구성을 통해 본 발명은 배치형 반응 시스템(12)과 순환형 반응 시스템(13)을 조합하여 다양한 종류의 화학반응을 수행할 수 있도록 하고, 배치형 반응 시스템(12)에 비해 압력을 용이하게 높일 수 있는 순환형 반응 시스템(13)을 적용하여 고압의 환경에서 반응공정이 이루어지도록 함으로써, 기존 배치식 반응기에 비해 반응 속도를 증가시킬 수 있어 용이하게 생산성을 향상시킬 수 있다. 또한, 이와 같은 고압의 순환형 반응 시스템(13)의 적용은 배치식 반응기의 설비 규모를 줄여 초기 비용을 낮춤과 동시에 용량을 줄이면서도 유지 및 보수의 편리함을 유지하면서 생산효율을 높일 수 있는 장점을 갖는다.
The present invention allows a variety of chemical reactions to be performed by combining the batch type reaction system 12 and the circulation type reaction system 13, The reaction rate can be increased and the productivity can be easily improved as compared with the conventional batch type reactor. In addition, the application of such a high-pressure circulation type reaction system (13) has the advantage of reducing the initial cost by reducing the size of the batch type reactor and improving the production efficiency while maintaining the convenience of maintenance and repair while reducing the capacity .

이때, 폐회로의 형성은, 도 4 내지 도 9을 통해 보인 본 발명의 바람직한 실시예와 같이, 필요한 길이로 연장되어 배치형 반응 시스템(12)에 양단이 연결됨으로써 배치형 반응 시스템(12)으로부터 반응물이 유출되고 다시 유입되도록 하는 연결 라인(15)상에 연속식 반응기(14)를 설치하여 이루어질 수 있다. 물론, 이와 같은 연결 라인(15)은 순환형 반응 시스템(13)의 필요에 따라 다양한 경로와 길이로 설치될 수 있을 것이고, 액-액 화학반응, 기-액 화학반응 등 다양한 종류의 반응물을 순환시키고, 흐름을 제어하기 위한 다양한 밸브류, 계측기류, 센서류, 안전장치류 등이 설치될 것이다. 특히, 본 발명의 바람직한 실시예와 같이, 기체 첨가반응(대표적으로 수소화 반응)의 경우, 사용되는 기체로 압력을 조절할 수 있도록 함으로, 고압의 기체를 공급하고, 안전하게 외부로 배기(vent)시키기 위한 구성과, 고압에 의한 안전을 확인하기 위한 각종 안전장치들이 설치될 것이다.
At this time, the formation of the closed circuit can be performed by arranging the reactant (s) from the batch type reaction system 12 by connecting both ends to the batch type reaction system 12 by extending to a required length as in the preferred embodiment of the present invention shown in Figs. A continuous reactor 14 may be installed on the connection line 15 for allowing the liquid to flow out and to flow in again. Of course, such a connection line 15 may be installed in various paths and lengths depending on the needs of the circulation type reaction system 13, and may circulate various kinds of reactants such as a liquid-liquid chemical reaction, a gas- Various kinds of valves for controlling the flow, measuring instruments, sensors, safety devices and the like will be installed. In particular, as in the preferred embodiment of the present invention, in the case of a gas addition reaction (typically, a hydrogenation reaction), the pressure can be controlled by a gas to be used, thereby supplying a gas at a high pressure and venting the gas safely to the outside And various safety devices for confirming the safety due to the high pressure will be installed.

또한, 본 발명에 따른 고효율 화학반응 장치(10)는 일반적인 화학반응 장치와 같이 컨트롤러(제어부)를 통해 제어되도록 구성될 것이다. 특히, 반응 장치의 조작에 필요한 모든 사항에 대하여 한 곳에서 모두 모니터링하고 제어할 수 있도록 중앙제어하는 컨트롤러가 적용될 수 있을 것이다. 예컨대, 원료투입에 대한 밸브 on/off, 배치형 반응 시스템(12) 및 순환형 반응 시스템(13)에 대한 압력 조절, 순환형 반응 시스템(13)으로 반응물을 옮기기 위한 펌프(32; 도 5, 도 6 및 도 9 참조)의 조절, 반응물이 순환되는데 있어서 유속의 조절, 배치형 반응 시스템(12) 및 순환형 반응 시스템(13)에서 수소 주입(도 3, 도 6 및 도 9 참조)에 대한 on/off, 액레벨 조절기(34; 도 5, 도 6 및 도 9 참조)의 액레벨 조절, 가스 방출(vent)에 대한 밸브 on/off 등에 대한 제어를 한 곳에서 모두 할 수 있도록 제어부를 구성하는 것이다. 이와 같은 제어부는 안전을 위해 일정 이상 압력이 되면 자동으로 가스 방출(gas vent) 밸브가 열림되도록 최대 압력치를 설정할 수 있고, 반응조건 설정을 위해 교반속도, 반응온도 설정 등을 할 수 있도록 한다.
In addition, the high-efficiency chemical reaction apparatus 10 according to the present invention may be configured to be controlled through a controller (controller) like a general chemical reaction apparatus. Particularly, a controller for central control can be applied to monitor and control all the items necessary for the operation of the reaction apparatus in one place. For example, a valve 32 for transferring the reactants to the circulation type reaction system 13, a valve on / off for feedstock input, a batch type reaction system 12 and a pressure regulation for the circulation type reaction system 13, (See FIGS. 6 and 9), the control of the flow rate of the reactants to be cycled, the batch type reaction system 12 and the hydrogen injection (see FIGS. 3, 6 and 9) in the circulating type reaction system 13 on / off control of the liquid level of the liquid level controller 34 (see FIGS. 5, 6 and 9), valve on / off of the gas vent, etc. . For safety, the control unit can set the maximum pressure value so that the gas vent valve is automatically opened when the pressure is higher than a certain level, and the stirring speed and the reaction temperature can be set for the reaction condition setting.

본 발명에서 배치형 반응 시스템(12)은 반응물을 넣고 반응공정이 완료될 때까지 공정이 계속 진행되도록 하고, 반응공정이 완료된 생성물을 한꺼번에 배출시키도록 구성된다. 순환형 반응 시스템(13)은 배치형 반응 시스템(12)과 폐회로를 형성하도록 설치되고, 배치형 반응 시스템(12)에 수용되어 반응공정이 진행되는 반응물을 순환시키면서 반응공정이 이루어지도록 한다. 즉, 순환형 반응 시스템(13)은 독립적으로 보았을 때, 계속해서 원료를 공급하고, 제품을 끌어내는 방식인 일반적인 연속식 반응기와 같은 개념을 갖는다.
In the present invention, the batch type reaction system 12 is configured to put the reactants and allow the process to continue until the reaction process is completed, and to discharge the completed products at once. The circulating reaction system 13 is installed to form a closed loop with the batch type reaction system 12 and is accommodated in the batch type reaction system 12 so that the reaction process can be performed while circulating the reaction product in which the reaction process proceeds. That is, the circulating reaction system 13 has the same concept as a general continuous reactor in which, when viewed independently, the raw material is continuously supplied and the product is drawn out.

본 발명에 따른 고효율 화학반응 방법은 배치형 반응 시스템(12)에 반응물을 넣고, 지정된 압력 범위를 갖는 환경에서 생성물을 얻기 위한 반응공정을 진행하는 배치 반응공정 단계(①)와, 배치형 반응 시스템(12)과 폐회로를 형성하도록 설치되는 순환형 반응 시스템(13)에 배치형 반응 시스템(12)내에서 배치 반응공정이 진행되는 반응물을 순환시키면서 반응공정이 이루어지도록 하되, 상기 배치 반응공정 단계의 지정된 압력 범위보다 높은 압력 범위를 갖는 환경에서 반응공정이 이루어지도록 하는 순환 반응공정 단계(②) 및, 생성물이 형성되었을 때(반응공정이 완료되었을 때) 순환형 반응 시스템(13)로의 순환을 정지하고, 상기 배치형 반응 시스템(12)내의 생성물을 외부로 배출시키는 단계(③)를 구비하여 이루어진다.
The high-efficiency chemical reaction method according to the present invention comprises a batch reaction process step (1) in which reactants are put into a batch type reaction system (12) and a reaction process is carried out to obtain a product in an environment having a specified pressure range, (12) and a circulation type reaction system (13) installed so as to form a closed circuit, a reaction process is carried out while circulating a reaction product in which the batch reaction process is carried out in the batch type reaction system (12) A circulation reaction process step (2) in which the reaction process is performed in an environment having a pressure range higher than the designated pressure range, and a circulation reaction process step (2) when the product is formed (when the reaction process is completed) , And discharging the product in the batch reaction system (12) to the outside (3).

이와 같은 본 발명에 따른 고효율 화학반응 방법은 액-액 반응은 물론, 본 발명의 바람직한 실시예와 같이 (기체; 특히, 수소) 첨가반응을 진행할 수 있도록 구성되고, 도 4 내지 도 9에서 보인 바와 같이, 순환형 반응 시스템(13)에서 연속식 반응기(14)를 연결 라인(15)상에 순차적으로 다단으로 설치하여 다양한 순환 반응공정을 통해 반응 속도를 증가시켜 생산성을 향상시킬 수 있도록 한다.
The high-efficiency chemical reaction method according to the present invention is configured to be capable of performing the (gas, particularly hydrogen) addition reaction as well as the liquid-liquid reaction and the preferred embodiment of the present invention, Likewise, in the circulation type reaction system 13, the continuous type reaction system 14 is sequentially installed on the connection line 15 in a multi-stage manner, and the reaction rate is increased through various circulation reaction processes to improve the productivity.

한편, 본 발명에 따른 고효율 화학반응 장치(10)에서 순환형 반응 시스템(13)의 연속식 반응기(14)는 반응물을 스트림(stream) 상태로 반응공정을 진행할 수 있도록 하는 반응기로서, 다양한 형태가 적용될 수 있다. 예컨대, 본 발명의 바람직한 실시예에서 순환형 반응 시스템(13)의 연속식 반응기(14)에는 교반형 반응기(50; 도 7 내지 도 9 참조)와 확산형 반응기(60; 도 7 내지 도 9 참조)가 적용되는 예를 보이고 있는데, 본 발명의 고효율 화학반응 장치(10)의 순환형 반응 시스템(13)에는 반응물을 흐르도록 함으로써 반응물의 연속적인 스트림 상태에서 반응공정이 진행되도록 하는 다양한 반응기가 적용될 수 있을 것이다.
Meanwhile, in the high-efficiency chemical reaction apparatus 10 according to the present invention, the continuous reactor 14 of the circulation type reaction system 13 is a reactor capable of conducting a reaction process in a stream state, Can be applied. For example, in the preferred embodiment of the present invention, the continuous reactor 14 of the circulating reaction system 13 is provided with a stirring type reactor 50 (see FIGS. 7 to 9) and a diffusion type reactor 60 ). In the circulation type reaction system 13 of the high-efficiency chemical reaction apparatus 10 of the present invention, various reactors for allowing the reaction process to proceed in a continuous stream state of the reactants are applied It will be possible.

여기서, 교반형 반응기(50)는 유체가 흐르는 관의 내부에 설치되어 액의 흐름에 방해를 주지 않으면서 액의 교반 효율을 높여주는 반응기로서, 반응물이 통과하며 반응물 사이의 접촉 효율을 높이고, 고속 교반을 통해 반응이 원활하게 일어나게 한다. 이와 같은 교반형 반응기(50)의 대표적인 구조는 관의 내부가 나선형(스크류형) 구조로 되어있고, 반응액이 나선형을 통과하면서 반응물이 섞이는 형태를 갖는데, 나선형은 액이 통과할 수 있는 폭 및 나선의 회전수에 따라 교반속도가 변하게 된다. 따라서, 본 발명에 따른 교반형 반응기(50)는 유체의 흐름에 방해를 주지 않으면서 반응액의 교반을 원활하게 하는 다양한 종류의 반응기가 적용될 수 있는 것이다.
Here, the stirrer type reactor 50 is installed inside the pipe through which the fluid flows, thereby enhancing the stirring efficiency of the liquid without interfering with the flow of the liquid. The reactant passes through the reactor, enhances the contact efficiency between the reactants, Allow the reaction to proceed smoothly with stirring. A typical structure of the stirring type reactor 50 is such that the inside of the tube has a spiral (screw) structure, and the reactant has a form in which reactants are mixed while passing through the spiral, The stirring speed varies depending on the number of revolutions of the spiral. Accordingly, the stirrer-type reactor 50 according to the present invention can be applied to various types of reactors that smoothly stir the reaction liquid without disturbing the flow of the fluid.

또한, 확산형 반응기(60)는 충진물(Packing)과 같은 내부 구성(Column Internals)을 통해 순환되는 반응물의 머무름 시간(retention time)을 증가시키며, 액상의 반응물의 표면적을 확장시켜 반응물 분포를 용이하게 하고, 반응물 사이의 접촉면적을 넓혀 반응이 원활하게 일어날 수 있게 한다. 이와 같은 확산형 반응기(60)의 내부에는 액상 반응물의 액적을 늘릴 수 있는 액분산장치, 표면적 확장을 위한 장치, 머무름 시간(retention time)을 증가시킬 수 있는 장치 등을 포함하여 구성된다.
The diffusion reactor 60 also increases the retention time of reactants circulated through internal column internals such as packing and facilitates the distribution of reactants by extending the surface area of the liquid reactants And the contact area between the reactants is widened so that the reaction can occur smoothly. Inside the diffusion-type reactor 60, a liquid dispersion device capable of increasing the droplet size of the liquid reaction product, an apparatus for expanding the surface area, an apparatus for increasing the retention time, and the like are included.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면 도 2 내지 도 12에 의거하여 상세히 설명한다. 한편, 각 도면에서 종래기술로부터 용이하게 확인할 수 있는 연속식, 배치식 및 반배치식 반응공법과 시스템의 구성 및 공정 제어관련기술, 기체첨가반응이 적용되는 반응물 및 첨가 반응물의 종류 및 그에 따른 공정조건, 화학반응 시스템을 안전운영하기 위한 밸브, 센서, 제어장치 등 통상 본 발명에 적용되는 분야의 종사자들 및 그들이 관련분야의 종사자들을 통해 통상적으로 알 수 있는 부분들의 도시 및 상세한 설명은 생략하고, 본 발명과 관련된 부분들을 중심으로 도시 및 설명하였다.
Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings 2 to 12. On the other hand, in each of the drawings, the continuous, batch and semi-batch reaction method, system configuration and process control related technology that can be easily ascertained from the prior art, types of reactants and addition reactants to which the gas addition reaction is applied, Conditions, and valves, sensors, control devices and the like for safely operating the chemical reaction system, and the ordinarily detailed description thereof will be omitted, With reference to the accompanying drawings.

도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 고효율 화학반응 방법 및 장치를 설명하기 위한 도면이고, 도 3은 도 2에서 보인 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 고효율 화학반응 방법 및 장치의 변형례를 설명하기 위한 도면이다.
FIG. 2 is a view for explaining a high-efficiency chemical reaction method and apparatus according to a preferred embodiment of the present invention, and FIG. 3 is a view for explaining a high-efficiency chemical reaction method and apparatus according to a preferred embodiment of the present invention shown in FIG. Fig.

도 2 및 도 3을 참조하면, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 고효율 화학반응 방법은 배치형 반응 시스템(12)에 반응물을 넣고, 지정된 압력 범위를 갖는 환경에서 생성물을 얻기 위한 반응공정을 진행하는 배치 반응공정 단계, 배치형 반응 시스템(12)과 폐회로를 형성하도록 설치되는 순환형 반응 시스템(13)에 배치형 반응 시스템(12)내에서 배치 반응공정이 진행되는 반응물을 순환시키면서 반응공정이 이루어지도록 하되, 배치 반응공정 단계의 지정된 압력 범위보다 높은 압력 범위를 갖는 환경에서 반응공정이 이루어지도록 하는 순환 반응공정 단계, 반응공정이 완료되었을 때 순환형 반응 시스템(13)으로의 순환을 정지하고, 배치형 반응 시스템(12)내의 생성물을 외부로 배출시키는 단계로 이루어진다.
2 and 3, a high-efficiency chemical reaction method according to a preferred embodiment of the present invention includes the steps of placing a reactant in a batch type reaction system 12 and conducting a reaction process for obtaining a product in an environment having a specified pressure range A batch reaction process step, a batch type reaction system 12 and a circulation type reaction system 13 installed to form a closed circuit, a reaction process is carried out while circulating the reaction product in the batch type reaction system 12 A circulation reaction process step for allowing the reaction process to be carried out in an environment having a pressure range higher than the specified pressure range of the batch reaction process step, a step of stopping the circulation to the circulation reaction system 13 when the reaction process is completed, And discharging the product in the batch type reaction system 12 to the outside.

이와 같이 본 실시예에 따른 고효율 화학반응 방법은 기본적인 배치형 반응 시스템(12)에 폐회로의 순환형 반응 시스템(13)을 구성하여, 반응물을 순환시키면서 반응공정을 진행하도록 하되, 배치형 반응 시스템(12)에 비해 상대적으로 적은 장치비용으로 고압의 환경을 용이하게 형성할 수 있는 순환형 반응 시스템(13)을 통해 상대적으로 고압 환경에서의 반응공정이 가능하도록 함으로써, 설비의 부담을 낮추면서 반응공정의 효율을 높이도록 한다.
As described above, in the high-efficiency chemical reaction method according to the present embodiment, the closed loop type reaction system 13 is formed in the basic batch type reaction system 12, and the reaction process is performed while circulating the reactants, 12), a reaction process in a relatively high-pressure environment can be performed through a circulation-type reaction system (13) capable of easily forming a high-pressure environment with a relatively low apparatus cost, Thereby increasing the efficiency.

이때, 본 실시예에 따른 고효율 화학반응 장치(10)는 유입 수단(30)과 유출 수단(40)을 구비하여, 화학반응 방법에서 배치 반응공정 단계와 순환 반응공정 단계의 각 압력 범위가 나누어지고, 유지되도록 한다. 이때, 유입 수단(30)은 배치형 반응 시스템(12)의 반응물이 순환형 반응 시스템(13)으로 흐르도록 하고, 유출 수단(40)은 순환형 반응 시스템(13)의 반응물이 배치형 반응 시스템(12)으로 흐르도록 한다.
At this time, the high-efficiency chemical reaction apparatus 10 according to the present embodiment includes the inlet means 30 and the outlet means 40 so that the respective pressure ranges of the batch reaction process step and the circulation reaction process step in the chemical reaction method are divided , Respectively. At this time the inlet means 30 allow the reactants of the batch type reaction system 12 to flow into the circulation type reaction system 13 and the outlet means 40 allow the reactants of the circulation type reaction system 13 to flow into the batch type reaction system 13. [ (12).

또한, 본 실시예에 따른 고효율 화학반응 장치(10)는, 도 3에서 보는 바와 같이, 첨가 반응물 공급 유니트(16)를 구비하여, 배치형 반응 시스템(12) 및 순환형 반응 시스템(13)은 반응물을 넣은 후, 첨가 반응물을 공급시킬 수 있도록 한다. 이를 통해 본 실시예의 고효율 화학반응 방법에서 배치 반응공정 단계는 배치형 반응 시스템(12)에 반응물을 넣은 후, 첨가 반응물을 넣어 생성물을 얻기 위한 반응공정을 진행하고, 순환 반응공정 단계는 배치형 반응 시스템(12)로부터 공급되는 반응물에 첨가 반응물을 넣어 반응공정이 이루어지도록 한다.
3, the high-efficiency chemical reaction apparatus 10 according to the present embodiment includes an addition reactant supply unit 16, and the batch reaction system 12 and the circulation reaction system 13 After adding the reaction product, the addition reaction product can be supplied. Accordingly, in the high-efficiency chemical reaction method of the present embodiment, the batch reaction process step is a step in which the reaction product is introduced into the batch type reaction system 12, the reaction product is obtained by adding the addition reaction product, The addition reaction product is added to the reaction product supplied from the system 12 so that the reaction process is performed.

도 4는 본 발명의 바람직한 다른 실시예에 따른 고효율 화학반응 방법 및 장치를 설명하기 위한 도면이고, 도 5는 본 발명의 바람직한 또 다른 실시예에 따른 고효율 화학반응 방법 및 장치를 설명하기 위한 도면이며, 도 6은 도 5에서 보인 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 고효율 화학반응 방법 및 장치의 변형례를 설명하기 위한 도면이다.
FIG. 4 is a view for explaining a high-efficiency chemical reaction method and apparatus according to another preferred embodiment of the present invention, and FIG. 5 is a view for explaining a high-efficiency chemical reaction method and apparatus according to another preferred embodiment of the present invention And FIG. 6 is a view for explaining a modification of the high-efficiency chemical reaction method and apparatus according to the preferred embodiment of the present invention shown in FIG.

도 4 내지 도 6을 참조하면, 본 실시예에 따른 고효율 화학반응 방법은 배치형 반응 시스템(12)과 폐회로를 형성하도록 설치되는 연결 라인(15)상에 배치되는 연속식 반응기(14)를 통해 순환 반응공정 단계가 이루어지도록 함으로써, 배치형 반응 시스템(12)으로부터 흐르는 반응물이 연결 라인(15)을 통해 흐르도록 하면서 반응효율을 높이는 다양한 순환 반응공정을 실시할 수 있도록 한다.
4 to 6, the high-efficiency chemical reaction method according to the present embodiment includes a batch type reaction system 12 and a continuous type reactor 14 disposed on a connection line 15 installed to form a closed circuit By allowing the cyclic reaction process steps to be carried out, it is possible to carry out various cyclic reaction processes which increase the reaction efficiency while allowing the reactants flowing from the batch type reaction system 12 to flow through the connection line 15. [

본 실시예에서 고효율 화학반응 장치(10)의 유입 수단(30)은 펌프(32)와 유입 흐름 및 압력 제어밸브(34)로 이루어지고, 유출 수단(40)은 액레벨 조정기(42)와 유출 흐름 및 압력 제어밸브(44)로 이루어진다. 이때, 펌프(32)는 연속 반응기(14)의 전단에 설치되고, 유입 흐름 및 압력 제어밸브(34)는 펌프(32)와 연속 반응기(14) 사이에 설치된다. 그리고, 유출 수단(40)의 액레벨 조정기(42)는 연속 반응기(14)의 후단에 설치되고, 유출 흐름 및 압력 제어밸브(44)는 액레벨 조정기(42)와 배치형 반응 시스템(12) 사이에 설치된다. 물론, 유입 수단(30)의 펌프(32), 유입 흐름 및 압력 제어밸브(34) 및 유출 수단(40)의 유출 흐름 및 압력 제어밸브(44)는 중앙 컨트롤러(제어부)에 의해 제어되어 배치형 반응 시스템(12)과 순환형 반응 시스템(13) 간의 압력차를 유지시키면서 반응물이 순환되도록 한다.
The introduction means 30 of the high efficiency chemical reaction apparatus 10 in this embodiment comprises a pump 32 and an inflow flow and pressure control valve 34. The outflow means 40 includes a liquid level regulator 42, Flow and pressure control valve 44. At this time, the pump 32 is installed at the front end of the continuous reactor 14, and the inflow flow and the pressure control valve 34 are installed between the pump 32 and the continuous reactor 14. The liquid level regulator 42 of the outlet means 40 is installed at the rear end of the continuous reactor 14 and the outlet flow and the pressure control valve 44 are connected to the liquid level regulator 42 and the batch type reaction system 12, Respectively. Of course, the outflow of the pump 32, the inflow flow and the pressure control valve 34 and the outflow means 40 of the inflow means 30 and the pressure control valve 44 are controlled by the central controller (control section) Allowing the reactants to circulate while maintaining a pressure differential between the reaction system 12 and the circulating reaction system 13.

도 7은 본 발명의 바람직한 또 다른 실시예에 따른 고효율 화학반응 방법 및 장치를 설명하기 위한 도면이고, 도 8은 도 7에서 보인 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 고효율 화학반응 방법 및 장치의 변형례를 설명하기 위한 도면이다.
FIG. 7 is a view for explaining a high-efficiency chemical reaction method and apparatus according to another preferred embodiment of the present invention, and FIG. 8 is a view showing a high-efficiency chemical reaction method and a modification of the apparatus shown in FIG. 7 according to a preferred embodiment of the present invention Fig.

도 7 및 도 8을 참조하면, 본 실시예에 따른 고효율 화학반응 방법에서 순환 반응공정 단계는 교반형 반응기(50)와 확산형 반응기(60)로 이루어지는 연속 반응기(14)를 통해 수행된다. 이때, 교반형 반응기(50)는 교반(mixing) 기능을 갖는 반응기로서, 순환 반응공정 단계는 교반형 반응기(50)를 통해 층류의 유체를 난류유체로 변환시켜 주면서 통과중에 연속적인 교반이 이루어지도록 한다. 그리고, 확산형 반응기(60)는 분산(dispersion) 기능을 갖는 반응기로서, 순환 반응공정 단계는 확산형 반응기(60)를 통해 상이 다른 유체의 접촉을 용이하게 하는 반응물의 분산이 이루어지도록 한다.
Referring to FIGS. 7 and 8, in the high-efficiency chemical reaction method according to the present embodiment, the circulation reaction process step is performed through the continuous reactor 14 comprising the stirrer type reactor 50 and the diffusion type reactor 60. In this case, the stirring type reactor 50 is a reactor having a mixing function. In the circulation reaction step, the liquid in the laminar flow is converted into the turbulent fluid through the stirring type reactor 50, do. And, the diffusion type reactor 60 is a reactor having a dispersion function, and the circulation reaction processing step allows the dispersion of the reactants to facilitate contact of the other fluid through the diffusion type reactor 60.

한편, 이와 같은 본 발명의 바람직한 실시예의 고효율 화학반응 방법에서 순환 반응공정 단계는 단일의 연속 반응기(14)가 적용될 수도 있고, 연속식 반응기(14)가 연결 라인(15)상에 연이어 설치되는 복수개 이상의 반응기로 이루어지도록 하여, 복수개 이상의 반응기를 순차적으로 통과하면서 이루어지도록 할 수 있다. 즉, 전술한 교반(mixing) 기능을 갖는 교반형 반응기(50)와 분산(dispersion) 기능을 갖는 확산형 반응기(60)를 연결 라인(15)상에 연이어 설치되도록 하여 순환 반응공정 단계가 교반형 반응기(50)를 통해 층류의 유체를 난류유체로 변환시켜 주면서 통과중에 연속적인 교반이 이루어진 후, 확산형 반응기(60)를 통해 상이 다른 유체의 접촉을 용이하게 하는 반응물의 분산이 이루어지도록 함으로써, 반응속도를 더욱 높일 수 있도록 하는 것이다. 물론, 이와 같은 연속 반응기(14)를 이루는 반응기의 순서, 개수는 설비의 필요에 따라 다양하게 구성할 수 있는 것이다.
Meanwhile, in the high-efficiency chemical reaction method of the preferred embodiment of the present invention, a single continuous reactor 14 may be applied to the circulation reaction process step, and a plurality of continuous reactors 14 may be provided on the connection line 15 Or more of the reactors, so that the reactors can be sequentially passed through the plurality of reactors. That is, the stirring type reactor 50 having the above-described mixing function and the diffusion type reactor 60 having the dispersion function are successively installed on the connection line 15, By allowing the dispersing of the reactants facilitating the contacting of the different fluids through the diffusion type reactor 60 after successive agitation during the passage while converting the fluid of the laminar flow into the turbulent fluid through the reactor 50, So that the reaction rate can be further increased. Of course, the order and number of the reactors constituting the continuous reactor 14 may be variously configured according to the requirements of the facility.

한편, 도 8에서 보는 바와 같이, 본 실시예에 따른 고효율 화학반응 장치(10)는 연결 라인(15)에 바이패스 라인(15a, 15b)을 설치하여 더욱 다양한 공정형태를 적용할 수 있도록 한다. 이때, 바이패스 라인(15a, 15b)은 복수개 이상의 반응기{본 실시예에서는 교반형 반응기(50)와 확산형 반응기(60)} 각각에 각 반응기의 전단과 후단을 연결함으로써, 연결 라인(15)을 통해 흐르는 반응물이 각 반응기를 통과하여 흐르도록 한다. 이와 같은 바이패스 라인(15a, 15b)은 두 반응기의 공정을 선택적으로 적용할 필요가 있는 경우 유용하게 적용할 수 있다.
Meanwhile, as shown in FIG. 8, the high-efficiency chemical reaction apparatus 10 according to the present embodiment is provided with bypass lines 15a and 15b in the connection line 15 so that more various process forms can be applied. At this time, the bypass lines 15a and 15b are connected to the connection line 15 by connecting the front end and the rear end of each reactor to a plurality of the reactors (the stirring type reactor 50 and the diffusion type reactor 60 in this embodiment) Thereby allowing the reactant flowing through the reactor to flow through each reactor. Such bypass lines 15a and 15b can be usefully applied when it is necessary to selectively apply the processes of two reactors.

다시, 도 4 내지 도 8을 참조하면, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 고효율 화학반응 장치(10)는 전술한 바와 같은 화학반응 공정을 수행할 수 있도록 하기 위해 압력 환경을 달리하는 배치형 반응 시스템(12)과 순환형 반응 시스템(13)을 구비한다. 이때, 배치형 반응 시스템(12)은 반응물을 넣고 지정된 압력 범위를 갖는 환경에서 생성물을 얻기 위한 반응공정이 완료될 때까지 공정이 계속 진행되도록 하고, 반응공정이 완료된 생성물을 한꺼번에 배출시키도록 구성된다. 순환형 반응 시스템(13)은 배치형 반응 시스템(12)과 폐회로를 형성하도록 설치되고, 배치형 반응 시스템(12)에 수용되어 반응공정이 진행되는 반응물을 순환시키면서 반응공정이 이루어지도록 하되, 배치 반응공정 단계의 지정된 압력 범위보다 높은 압력 범위를 갖는 환경에서 반응공정이 이루어지도록 한다.
4 to 8, a high-efficiency chemical reaction apparatus 10 according to a preferred embodiment of the present invention includes a batch type reaction system 10 having a different pressure environment to perform the chemical reaction process as described above, (12) and a circulating reaction system (13). At this time, the batch type reaction system 12 is configured to allow the process to continue until the reaction process for adding the reactants and to obtain the product in the environment having the specified pressure range is completed, and to discharge the completed products at once . The circulation type reaction system 13 is installed to form a closed loop with the batch type reaction system 12 and is accommodated in the batch type reaction system 12 so as to allow the reaction process to be performed while circulating the reaction product, Allowing the reaction process to take place in an environment having a pressure range higher than the specified pressure range of the reaction process step.

본 실시예에 따른 고효율 화학반응 장치(10)에서 순환형 반응 시스템(13)은 연속식 반응기(14)와 연결 라인(15)을 구비하는데, 연결 라인(15)은 배치형 반응 시스템(12)과 폐회로를 형성하도록 설치되고, 연속식 반응기(14)는 연결 라인(15) 상에서 설치된다. 이와 같이 배치형 반응 시스템(12)과 폐회로를 형성하도록 설치되는 연결 라인(15)상에 연속식 반응기(14)를 배치하여 설치하도록 함으로써, 설계의 편의성을 높이고, 설계자 또는 사용자의 필요에 따라 더욱 다양한 설계 및 제작이 가능하도록 한다.
The circulation type reaction system 13 in the high efficiency chemical reaction apparatus 10 according to the present embodiment includes a continuous type reactor 14 and a connection line 15, And a continuous reactor 14 is installed on the connection line 15. The continuous reactor 14 is installed on the connecting line 15 to form a closed loop. By arranging the continuous type reactor 14 on the connection type reaction system 12 and the connection line 15 provided so as to form a closed circuit, it is possible to enhance the convenience of the design and further improve the design convenience Various design and production are possible.

한편, 본 실시예의 고효율 화학반응 장치(10)에서 연속식 반응기(14)는 대표적으로 교반형 반응기(50)와 확산형 반응기(60)가 적용될 수 있다. 이때, 교반형 반응기(50)는 층류의 유체를 난류의 유체로 변환시켜 주면서 통과중에 연속적인 교반이 이루어지도록 하는 교반(mixing) 기능을 갖고, 확산형 반응기(60)는 상이 다른 유체의 접촉을 용이하게 하는 반응물의 분산이 이루어지도록 하는 분산(dispersion) 기능을 갖는다.
On the other hand, in the high-efficiency chemical reaction apparatus 10 of the present embodiment, the continuous type reactor 14 is typically a stirred type reactor 50 and a diffusion type reactor 60. At this time, the stirring type reactor 50 has a mixing function for converting the fluid of the laminar flow into the fluid of the turbulent flow while allowing the continuous stirring to be performed in the passage, and the diffusion type reactor 60 has the function of And a dispersing function for facilitating the dispersion of the reactants.

본 실시예에서 연속식 반응기(14)를 이루는 이들 반응기(40, 50)는 각각 별개로 사용되거나 연결 라인(15)상에 연이어 설치되어 복수개 이상이 사용될 수 있다. 예컨대, 본 실시예는 연속식 반응기(14)로 교반형 반응기(50)와 확산형 반응기(60)를 예로 보였는데, 이들은 각각이 복수개로 적용되거나 다른 종류의 연속식 반응기가 적용될 수 있는 것이다.
In the present embodiment, the reactors 40 and 50 constituting the continuous reactor 14 may be used separately or a plurality of the reactors 40 and 50 may be used successively on the connection line 15. For example, in the present embodiment, the continuous type reactor 14 is exemplified by the agitated type reactor 50 and the diffusion type reactor 60, each of which can be applied in plural or in which different kinds of continuous type reactors can be applied.

한편, 도 3, 도 6을 참조하면, 본 실시예에 따른 고효율 화학반응 방법은 배치 반응공정 단계에서 배치형 반응 시스템(12)에 반응물을 넣은 후, 첨가 반응물을 넣어 생성물을 얻기 위한 반응공정을 진행하고, 순환 반응공정 단계는 배치형 반응 시스템(12)로부터 공급되는 반응물에 첨가 반응물을 넣어 반응공정이 이루어지도록 한다.
3 and 6, in the high-efficiency chemical reaction method according to the present embodiment, a reaction process for adding a reaction product to a batch type reaction system 12 in a batch reaction process step, And the circulation reaction process step is carried out by adding the addition reagent to the reactant supplied from the batch type reaction system 12 to perform the reaction process.

이를 위해 본 실시예에 따른 고효율 화학반응 장치(10)는 배치형 반응 시스템(12) 및 순환형 반응 시스템(13)에는 반응물을 넣은 후, 첨가 반응물을 공급시키기 위해 설치되는 첨가 반응물 공급 유니트(16)가 설치된다. 이때, 순환형 반응 시스템(13)에서 첨가 반응물 공급 유니트(16)는 교반형 반응기(50)와 확산형 반응기(60) 각각에 첨가 반응물이 균일하게 공급될 수 있도록 다양한 형태로 구성될 수 있을 것이다. To this end, the high-efficiency chemical reaction apparatus 10 according to the present embodiment is characterized in that the reaction type reaction system 12 and the circulation type reaction system 13 are provided with an additive reactant supply unit 16 Is installed. At this time, the addition reactant supply unit 16 in the circulation type reaction system 13 may be configured in various forms so that the addition reactants can be uniformly supplied to the stirring type reactor 50 and the diffusion type reactor 60, respectively .

이와 같은 본 실시예에 따른 고효율 화학반응 방법은 액상의 반응물을 2가지 이상 혼합시켜 이루어지는 액-액 반응, 액상의 반응물에 수소(H2), 이산화탄소(CO2), 메탄(CH4) 등의 기체를 첨가시키는 기-액 반응 등 다양한 첨가 반응공정을 진행할 수 있도록 한다.
Such as a solution reaction, the hydrogen in the reaction liquid (H 2), carbon dioxide (CO 2), methane (CH 4) - In this way a high efficiency chemical reaction according to this embodiment is the solution consisting of by mixing the reactants in the liquid phase of two or more Gas-liquid reaction in which a gas is added, and so on.

다시, 도 5 및 도 6을 참조하면, 본 실시예에 따른 고효율 화학반응 방법은 순환형 반응 시스템(13)의 내부 압력이 배치형 반응 시스템(12)의 내부 압력보다 크게 작용되도록 하여 순환 반응공정을 진행하도록 함으로써, 반응효율을 더욱 높이도록 한다.
5 and 6, the high-efficiency chemical reaction method according to the present embodiment allows the internal pressure of the circulation type reaction system 13 to be greater than the internal pressure of the batch type reaction system 12, So that the reaction efficiency is further increased.

이와 같은 고효율 화학반응 방법은 배치형 반응 시스템(12)에 비해 압력을 상대적으로 용이하게 높게 가져가도록 할 수 있는 순환형 반응 시스템(13)을 적용함으로써, 반응 장치의 제조비용 및 유지비용을 낮추면서도 더욱 높은 반응 효율을 기대할 수 있도록 한다.
Such a high-efficiency chemical reaction method can reduce the manufacturing cost and the maintenance cost of the reaction apparatus by applying the circulation type reaction system 13 that can bring the pressure relatively easily higher than the batch type reaction system 12 So that higher reaction efficiency can be expected.

이를 위해 본 실시예에 따른 고효율 화학반응 장치(10)는 펌프(32)와 액레벨 조정기(42)를 설치하여 이루어진다. 이때, 펌프(32)는 연결 라인(15)상에서 순환형 반응 시스템(13)의 연속 반응기(14)의 전단에 설치되어 배치형 반응 시스템(12)으로부터 반응물이 연결 라인(15)으로 흐르도록 한다. 이때, 펌프(32)의 후단에는 유입 흐름 제어 밸브(34)가 설치된다. 펌프(32)에 의해 연결 라인(15)을 통해 연속식 반응기(14)로 유입되는 반응물에는 첨가 반응물 공급 유니트(16)에 의해 수소 가스와 같은 첨가 반응물이 공급되어 순환형 반응 시스템(13)내의 압력을 고압으로 상승 및 유지하게 된다. 이와 같은 순환형 반응 시스템(13)내의 고압은 펌프(32) 후단의 유입 흐름 밸브(34)부터 액레벨 조정기(42) 후단의 유출 흐름 및 압력 제어밸브(44)까지 걸리게 된다. 액레벨 조정기(42)는 연결 라인(15)상에서 연속 반응기(14)의 후단에 설치되어 순환형 반응 시스템(13)의 내부 압력이 유지되는 상태에서 유출 흐름 및 압력 제어밸브(44)를 열어 반응물이 배치형 반응 시스템(12)으로 흐를 수 있도록 한다.
To this end, the high-efficiency chemical reaction apparatus 10 according to the present embodiment is provided with a pump 32 and a liquid level regulator 42. At this time the pump 32 is installed on the connecting line 15 at the front end of the continuous reactor 14 of the circulating reaction system 13 to allow the reactant to flow from the batch reaction system 12 to the connecting line 15 . At this time, an inflow flow control valve 34 is provided at the rear end of the pump 32. An additive reactant such as hydrogen gas is supplied to the reactant introduced into the continuous reactor 14 through the connection line 15 by the pump 32 by the additive reactant supply unit 16 to be supplied into the circulating reaction system 13 The pressure is raised and maintained at a high pressure. The high pressure in the circulation type reaction system 13 is caught from the inflow flow valve 34 at the rear end of the pump 32 to the outflow flow at the rear end of the liquid level regulator 42 and the pressure control valve 44. The liquid level regulator 42 is installed on the connection line 15 at the rear end of the continuous reactor 14 to open the outlet flow and the pressure control valve 44 with the internal pressure of the circulation type reaction system 13 maintained, To flow into the batch type reaction system (12).

좀 더 구체적으로 보면, 본 실시예에 따른 고효율 화학반응 장치(10)는 배치형 반응 시스템(12)은 저압{순환형 반응 시스템(13)에 대한 상대적인 압}으로 반응공정이 진행되도록 하고, 순환형 반응 시스템(13)은 고압으로 반응공정이 진행되도록 하되, 순환형 반응 시스템(13)의 고압이 유지되도록 하기 위해{즉, 순환형 반응 시스템(13)에 공급되는 수고 가스와 같은 기체가 배치형 반응 시스템(12)으로 유입되는 것을 방지} 순환되어지는 반응액이 액레벨 조정기(42)에 모여지게 되는데, 이 액레벨 조정기(42)에 연동되어있는 유출 흐름 (자동)제어밸브(44)의 조절에 의해 액레벨 조정기(42)에 모이게 되는 반응액에 의해 유체의 흐름을 막고, 하나의 독립된 계로 만들게 된다. 그리고, 펌프(32)에서는 계속 반응물을 연속식 반응기(14) 방향으로 밀고 있기 때문에 순환형 반응 시스템(13)은 고압상태를 유지하고, 배치형 반응 시스템(12)은 저압상태를 유지하여 서로 독립된 공간으로 닫힌 계가 된다. 반응 압력은 각각의 반응기에 들어가는 수소압으로 조절하고, 각각의 독립된 계이기 때문에 압력을 따로 분리하여 사용할 수 있다.
More specifically, the high efficiency chemical reaction apparatus 10 according to the present embodiment allows the batch reaction system 12 to allow the reaction process to proceed with low pressure (relative pressure to the circulating reaction system 13) Type reaction system 13 is configured to allow the reaction process to proceed at a high pressure so that a high pressure of the circulation type reaction system 13 is maintained (i.e., a gas such as a gas to be supplied to the circulation type reaction system 13) The reaction liquid to be circulated is collected in the liquid level regulator 42. The liquid level regulator 42 controls the flow rate (automatic) control valve 44 interlocked with the liquid level regulator 42, The flow of the fluid is blocked by the reaction liquid collected in the liquid level regulator 42 by the adjustment of the liquid level regulator 42 and made into one independent system. Since the pump 32 continuously pushes the reactant toward the continuous reactor 14, the circulating reaction system 13 maintains the high pressure state and the batch type reaction system 12 maintains the low pressure state, It becomes a closed system with space. The reaction pressure is controlled by the hydrogen pressure in each reactor, and the pressure can be separately used because it is a separate system.

따라서, 액레벨 조정기(42)에는 반응액의 높이를 조절하여야 하기 때문에 항상 일정한 높이 이상으로 반응액이 채워져 있도록 하고, 공정의 진행에 따라 반응액의 높이가 높아지면 액레벨 조정기(42)와 연동되어진 유입 흐름 및 압력 제어밸브(34)를 이용하여 일정한 액높이를 유지하게 된다.
Accordingly, since the height of the reaction liquid must be adjusted in the liquid level regulator 42, the reaction liquid is always filled at a predetermined height or higher. When the height of the reaction liquid increases with the progress of the process, The inflow flow and the pressure control valve 34 are used to maintain a constant liquid level.

도 9는 수소 첨가반응을 위해 구성되는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 고효율 화학반응 방법 및 장치를 설명하기 위한 도면;
FIG. 9 is a view for explaining a high-efficiency chemical reaction method and apparatus according to a preferred embodiment of the present invention configured for a hydrogenation reaction;

도 9를 참조하면, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 고효율 화학반응 방법은 액상의 반응물을 2가지 이상 혼합시켜 이루어지는 액-액 반응, 액상의 반응물에 수소(H2), 이산화탄소(CO2), 메탄(CH4) 등의 기체를 첨가시키는 기-액 반응 등 다양한 반응공정을 진행할 수 있도록 한다.
9, a high-efficiency chemical reaction method according to a preferred embodiment of the present invention is a liquid-liquid reaction in which two or more reactants in a liquid phase are mixed, hydrogen (H 2 ), carbon dioxide (CO 2 ) And a gas-liquid reaction in which a gas such as methane (CH 4 ) is added.

이와 같은 본 실시예에 따른 고효율 화학반응 방법은 기본적으로 배치형 반응 시스템(12)에 반응물을 넣고, 지정된 압력 범위를 갖는 환경에서 생성물을 얻기 위한 반응공정을 진행하는 배치 반응공정 단계와, 배치형 반응 시스템(12)와 폐회로를 형성하도록 설치되는 순환형 반응 시스템(13)에 배치형 반응 시스템(12)내에서 배치 반응공정이 진행되는 반응물을 순환시키면서 반응공정이 이루어지도록 하되 배치 반응공정 단계의 지정된 압력 범위보다 높은 압력 범위를 갖는 환경에서 반응공정이 이루어지도록 하는 순환 반응공정 단계 및, 생성물이 형성되었을 때 순환형 반응 시스템(13)로의 순환을 정지하고, 배치형 반응 시스템(12)내의 생성물을 외부로 배출시키는 단계로 이루어진다.
The high-efficiency chemical reaction method according to this embodiment basically includes a batch reaction process step in which reactants are introduced into the batch type reaction system 12 and a reaction process is carried out to obtain a product in an environment having a specified pressure range, The reaction system 12 and the circulation type reaction system 13 provided to form a closed circuit are allowed to perform the reaction process while circulating the reaction product in the batch type reaction system 12, A circulation reaction process step for causing the reaction process to take place in an environment having a pressure range higher than the specified pressure range and for stopping the circulation to the circulation reaction system 13 when the product is formed, To the outside.

이때, 본 실시예에 따른 배치형 반응 시스템(12)으로부터 반응물이 유출되어 다시 유입되도록 폐회로를 형성하는 연결 라인(15)에는 교반형 반응기(50), 확산형 반응기(60)가 설치된다. 특히, 본 실시예는 두개의 교반형 분산 반응기(50a, 50b)가 연결 라인(15)상에서 연속적으로 설치된다. 교반형 반응기(50)의 전단의 연결 라인(15)에는 반응물을 순환형 반응 시스템(13)으로 흐르도록 하기 위한 펌프(32), 펌프(32) 전단에서 순환형 반응 시스템(13)내의 고압을 유지하도록 하기 위한 유입 흐름 및 압력 제어밸브(34), 반응물의 흐름상태를 확인하도록 하는 레벨 게이지, 교반형 반응기(50) 전단의 압력을 확인하도록 하는 압력 케이지가 설치된다. 그리고, 확산형 반응기(60)의 후단의 연결 라인(15)에는 액레벨 조정기(42)와, 배치형 반응 시스템(12)으로의 반응물의 흐름을 제어하는 유출 흐름 및 압력 제어밸브(44)가 설치된다.
At this time, the stirring type reactor 50 and the diffusion type reactor 60 are installed in the connection line 15 forming the closed circuit to allow the reactants to flow out from the batch type reaction system 12 according to the present embodiment. Particularly, in the present embodiment, two stirring type dispersion reactors 50a and 50b are continuously installed on the connection line 15. The connection line 15 at the front end of the stirring type reactor 50 is provided with a pump 32 for causing the reactant to flow to the circulation type reaction system 13 and a high pressure inside the circulation type reaction system 13 at the upstream side of the pump 32 A pressure gauge for confirming the flow state of the reactant, and a pressure cage for confirming the pressure at the front end of the agitating type reactor 50 are provided. The liquid level regulator 42 and the outlet flow and pressure control valve 44 for controlling the flow of reactants to the batch type reaction system 12 are connected to the connection line 15 at the rear end of the diffusion type reactor 60 Respectively.

또한, 본 실시예에 따른 고효율 화학반응 장치(10)는 교반형 반응기(50)와 확산형 반응기(60)에 바이패스라인(15a, 15b)를 설치하여 필요시 교반형 반응기(50)와 확산형 반응기(60)를 선택적으로 적용하여 반응공정을 진행할 수 있도록 한다.
The high-efficiency chemical reaction apparatus 10 according to the present embodiment is provided with bypass lines 15a and 15b in an agitation type reactor 50 and a diffusion type reactor 60, Type reactor 60 is selectively applied to allow the reaction process to proceed.

또한, 본 실시예에 따른 고효율 화학반응 장치(10)는 기체 첨가반응이 가능하도록 배치형 반응 시스템(12) 및 순환형 반응 시스템(13)은 반응물을 넣은 후, 첨가 반응물을 공급시키기 위해 첨가 반응물 공급 유니트(16)가 설치된다. 이때, 본 실시예에서는 수소 첨가반응을 위해 질소를 공급하기 위한 질소 공급 유니트(18)가 함께 구성된다. 첨가 반응물 공급 유니트(16)와 질소 반응물 공급 유니트(18)는 각각 배치식 반응 시스템(12)의 반응기(도시 않음), 교반형 반응기(50) 및 확산형 반응기(60)와 접속되어 수소와 질소를 각각 공급한다. 그리고, 수소와 같이 폭발성이 있는 첨가반응의 경우, 수소를 안전하게 배기하기 위해콘덴서(72), 포집기(74) 등을 구비하는 벤트 유니트(70)가 설치된다.
In addition, in the high-efficiency chemical reaction apparatus 10 according to the present embodiment, the batch-type reaction system 12 and the circulation-type reaction system 13 are arranged such that the reactants are charged, A supply unit 16 is installed. At this time, in this embodiment, a nitrogen supply unit 18 for supplying nitrogen for the hydrogenation reaction is constituted. The addition reactant supply unit 16 and the nitrogen reactant supply unit 18 are connected to a reactor (not shown), a stirred reactor 50 and a diffusion reactor 60 of the batch reaction system 12, respectively, Respectively. In addition, in the case of explosive addition reaction such as hydrogen, a vent unit 70 having a condenser 72, a collector 74 and the like is installed for safely exhausting hydrogen.

본 실시예에 따른 고효율 화학반응 방법은 순환 반응공정 단계가 연이어 설치되는 복수개 이상의 연속 반응기(14)를 통해 이루어지도록 한다. 즉, 전술한 교반형 반응기(50)와 확산형 반응기(60)를 연속적으로 배치하여 반응물의 스트림(stream)이 교반과 분산이 연이어 이루어지도록 함으로써, 반응시간을 단축시켜 생산효율을 높이도록 한다.
The high-efficiency chemical reaction method according to the present embodiment allows a plurality of continuous reactors 14 to be successively installed in a circulation reaction process step. That is, the above-described stirring type reactor 50 and the diffusion type reactor 60 are continuously disposed so that the stream of the reactant is continuously stirred and dispersed, thereby shortening the reaction time and improving the production efficiency.

한편, 본 실시예에 따른 고효율 화학반응 방법은 수소 첨가반응과 같이 기체를 첨가시켜 이루어지는 반응공정을 진행할 수 있도록 한다. 이와 같은 첨가반응의 경우, 배치 반응공정 단계는 배치형 반응 시스템(12)에 반응물을 넣은 후, 첨가 반응물을 넣어 생성물을 얻기 위한 반응공정을 진행하고, 순환 반응공정 단계는 배치형 반응 시스템(12)로부터 공급되는 반응물에 첨가 반응물을 넣어 반응공정이 이루어지도록 한다.
Meanwhile, the high-efficiency chemical reaction method according to the present embodiment allows a reaction process to be performed by adding a gas, such as a hydrogenation reaction. In the case of such an addition reaction, in the batch reaction process step, the reactants are put into the batch type reaction system 12, the reaction process for obtaining the product is carried out by adding the addition reaction product, The reaction is carried out by adding an addition reaction product to the reaction product.

그리고, 본 실시예에 따른 고효율 화학반응 방법에서 순환 반응공정 단계는 순환형 반응 시스템(13)의 내부 압력이 배치형 반응 시스템(12)의 내부 압력보다 크게 작용되도록 함으로써, 운용비용을 절감시키면서 반응 시간을 감소시켜 생산효율을 높이도록 한다.
In the high-efficiency chemical reaction method according to the present embodiment, the circulation reaction process step causes the internal pressure of the circulation reaction system 13 to be larger than the internal pressure of the batch reaction system 12, Thereby reducing production time and increasing production efficiency.

이하, 본 발명의 실험예 및 비교예를 통하여 보다 상세히 설명하기로 한다.
Hereinafter, Experimental Examples and Comparative Examples of the present invention will be described in more detail.

<< 실험예Experimental Example 1>  1> 프로필렌글리콜의Of propylene glycol 제조 Produce

먼저, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 고효율 화학반응 장치의 배치형 반응 시스템에 글리세롤(glycerol) 78.4kg과 H2O 19.6kg을 투입하고, 배치형 반응 시스템의 온도를 60℃로 설정한 후, 100rpm으로 교반시키며 반응물을 완전히 용해시켰다. 다음으로, 반응물이 완전히 용해된 후, 배치형 반응 시스템의 온도를 70℃로 설정한 뒤, 70℃에 도달시 촉매(CuO/Cr2O4)를 3.9kg을 투입하고, 촉매 투입 후 배치형 반응 시스템을 완전히 밀폐하였다. 그리고, 상기 촉매를 반응물에 충분히 분산시킨 후, 배치형 반응 시스템의 밸브를 열어 펌프를 이용해 배치형 반응 시스템의 반응물을 순환형 반응 시스템의 교반형 반응기와 확산형 반응기로 순환시키는 데, 이 때 순환되는 반응물의 양을 유량계 밸브로 조절하여 10~15L/min으로 유지하였다. 용해된 반응물을 순환시키면서 배치형 및 순환형 반응 시스템 내부에 질소를 밀어 넣어 각 반응기 및 반응물에 잔존하는 산소를 제거한 후, 배치형 및 순환형 반응 시스템 내부를 수소 분위기로 만들기 위해 수소를 밀어 넣어 질소를 제거하였다. 이렇게 하여 반응기 내부가 수소 분위기가 된 후, 반응기 온도를 반응온도인 300℃로 설정한 뒤, 배치형 및 순환형 반응 시스템 내부 수소 압력을 5bar로 올려주고, 배치형 및 순환형 반응 시스템 내부 수소압력이 5bar에 도달한 뒤, 순환형 반응 시스템 내부의 수소 압력을 14bar로 올려주어, 300℃에서 반응기 내부 수소 압력을 배치형 반응 시스템 5bar, 순환형 반응 시스템 14bar로 유지하며 교반속도 300rpm 조건하에 글리세롤의 수소화 반응을 진행하였다.First, 78.4 kg of glycerol and 19.6 kg of H 2 O were fed into a batch-type reaction system of a high-efficiency chemical reaction apparatus according to a preferred embodiment of the present invention, the temperature of the batch type reaction system was set to 60 ° C, The reaction was stirred at 100 rpm and the reaction was completely dissolved. Next, after the reaction is completely dissolved, then the temperature of the batch type reaction system to 70 ℃, put into 3.9kg of catalyst (CuO / Cr 2 O 4) upon reaching 70 ℃ and type arranged after the catalyst In The reaction system was completely sealed. After the catalyst is fully dispersed in the reactants, the valves of the batch type reaction system are opened and the reactants of the batch type reaction system are circulated to the stirring type reactor and the diffusion type reactor of the circulation type reaction system using a pump, The amount of reactant was controlled by a flow meter valve and maintained at 10 to 15 L / min. Nitrogen was pushed into the batch type and the circulation type reaction system while circulating the dissolved reactants to remove oxygen remaining in each reactor and the reactant, and hydrogen was pushed in to make the inside of the batch type and circulation type reaction system hydrogen, . After the inside of the reactor became a hydrogen atmosphere, the reactor temperature was set to 300 ° C. as the reaction temperature. Then, the hydrogen pressure in the batch type and circulation type reaction system was increased to 5 bar, and hydrogen pressure After reaching 5 bar, the hydrogen pressure inside the circulation type reaction system was raised to 14 bar, and the hydrogen pressure inside the reactor was maintained at 300 ° C. by the batch type reaction system 5 bar and the circulation type reaction system 14 bar. Hydrogenation reaction proceeded.

반응 종료 후 순환형 반응 시스템 내부 반응물을 배치형 반응 시스템 내부로 배출(drain)하였다. 반응 후 생성된 생성물은 촉매와 혼합되어 있으며, 이 촉매의 분리를 위하여 생성물을 필터 베슬(도시 않음)로 이송하여 생성물과 촉매를 분리하였다. 이때, 배치형 반응 시스템 내부 생성물의 온도 및 필터 베슬 온도를 90℃로 유지하며 액체 상태로 필터 베슬로 이송하고 촉매분리 후, 필터 베슬에 얻어진 여과액에는 생성물인 프로필렌글리콜이 H2O에 용해되어진 상태로 존재한다. 이때 반응 종결시까지 걸리는 시간은 총 12시간이 소요되었다.
After completion of the reaction, the reactants inside the circulating reaction system were drained into the batch reaction system. The product formed after the reaction is mixed with the catalyst, and the product is transferred to a filter bed (not shown) to separate the product and the catalyst for separation of the catalyst. At this time, the temperature of the internal product of the batch type reaction system and the temperature of the filter vessel were maintained at 90 ° C and transferred to the filter vessel in the liquid state. After the catalyst was separated, the filtrate obtained in the filter vessel contained propylene glycol dissolved in H 2 O Lt; / RTI &gt; At this time, it takes 12 hours to complete the reaction.

<< 비교예Comparative Example 1>  1> 프로필렌글리콜의Of propylene glycol 제조 Produce

종래 기술에 따른 배치형 반응시스템에 글리세롤(glycerol) 78.4kg과 H2O 19.6kg을 투입하고, 배치형 반응 시스템의 온도를 60℃로 설정한 후, 100rpm으로 교반시키며 반응물을 완전히 용해시켰다. 다음으로 반응물이 완전히 용해된 후 배치식 반응기의 온도를 70℃로 설정한 뒤, 70℃에 도달 시 촉매(CuO/Cr2O4)를 3.9kg을 투입하고, 촉매 투입 후 배치형 반응 시스템을 완전히 밀폐하였다. 상기 촉매를 반응물에 충분히 분산시킨 후, 배치형 반응 시스템 내부에 질소를 밀어 넣어 반응기 및 반응물에 잔존하는 산소를 제거하고, 배치형 반응 시스템 내부를 수소 분위기로 만들기 위해 수소를 밀어 넣어 질소를 제거하였다. 이렇게 하여 배치형 반응 시스템 내부가 수소 분위기가 된 후, 반응기 온도를 반응온도인 300℃로 설정한 뒤, 내부 수소 압력을 14bar로 올려주어 배치형 반응시스템을 14bar로 유지하며 교반속도 300rpm 조건하에 글리세롤의 수소화 반응을 진행하였다. 반응 후 생성된 생성물은 촉매와 혼합되어 있으며, 이 촉매의 분리를 위하여 생성물을 필터 베슬로 이송하여 생성물과 촉매를 분리하였다. 이때, 배치형 반응시스템 내부 생성물의 온도 및 필터 베슬 온도를 90℃로 유지하며 액체 상태로 필터 베슬로 이송한다. 그리고, 촉매분리 후, 필터 베슬에 얻어진 여과액에는 생성물인 프로필렌글리콜이 H2O에 용해되어진 상태로 존재한다. 이때 반응 종결시까지 걸리는 시간은 총 17시간이 소요되었다.
78.4 kg of glycerol and 19.6 kg of H 2 O were fed into a batch type reaction system according to the prior art, the temperature of the batch type reaction system was set to 60 ° C, and the reaction was completely dissolved by stirring at 100 rpm. After the reaction was completely dissolved, the temperature of the batch reactor was set to 70 ° C., and when the temperature reached 70 ° C., 3.9 kg of catalyst (CuO / Cr 2 O 4 ) was added. Completely sealed. After the catalyst was sufficiently dispersed in the reactants, nitrogen was pushed into the batch type reaction system to remove oxygen remaining in the reactor and the reactants, and nitrogen was pushed in by pushing hydrogen to make the inside of the batch type reaction system into hydrogen atmosphere . After the inside of the batch type reaction system became hydrogen atmosphere, the reactor temperature was set to 300 ° C., and the internal hydrogen pressure was increased to 14 bar to maintain the batch type reaction system at 14 bar. While the stirring rate was 300 rpm, Hydrogenation reaction was carried out. After the reaction, the resulting product is mixed with the catalyst. To separate the catalyst, the product is transferred to a filter bed to separate the product and the catalyst. At this time, the temperature of the internal product of the batch type reaction system and the filter vessel temperature are maintained at 90 占 폚 and transferred to the filter vessel in a liquid state. After the catalyst separation, the filtrate obtained in the filter vessel is present in a state in which propylene glycol as a product is dissolved in H 2 O. At this time, it took 17 hours to complete the reaction.

상기 실험예 1및 비교예 1에 따른 프로필렌글리콜의 합성 결과를 비교하여 하기 표 1에 나타내었다. The results of the synthesis of propylene glycol according to Experimental Example 1 and Comparative Example 1 are shown in Table 1 below.

전환율Conversion Rate 선택도Selectivity 수율yield 반응시간Reaction time 실험예 1Experimental Example 1 80 %80% 88 %88% 70.4 %70.4% 12 시간12 hours 비교예 1Comparative Example 1 70 %70% 80 %80% 56 %56% 17 시간17 hours

상기 표 1에서 나타난 바와 같이, 글리세롤의 수소화반응에 의한 프로필렌글리콜의 합성시 본 발명에 다른 고효율 화학반응 방법 및 장치를 적용하는 경우, 기존 배치형 반응시스템에 순환형 반응시스템을 도입하여 순환반응을 추가시킴으로써, 압력 및 교반속도의 향상에 의하여 반응속도가 향상되고, 이에 따라 전환율 및 반응수율이 현저하게 향상됨을 나타내었고, 뿐만 아니라 선택도가 증가되어 불순물이 감소하여 고순도의 생성물을 얻을 수 있게 됨을 확인할 수 있었다.
As shown in Table 1, when the high-efficiency chemical reaction method and apparatus according to the present invention are applied to the synthesis of propylene glycol by the hydrogenation reaction of glycerol, a circulating reaction system is introduced into a conventional batch- It has been shown that the reaction rate is improved by the improvement of the pressure and the stirring speed and thus the conversion and the reaction yield are remarkably improved. In addition, the selectivity is increased and the impurities are reduced, I could confirm.

<실험예 2> 프로필렌 카보네이트의 제조&Lt; Experimental Example 2 > Preparation of propylene carbonate

본 발명의 바람직한 실시예에 따른 고효율 화학반응 장치의 배치형 반응 시스템에 플로필렌옥사이드(propylene oxide) 75kg을 투입하고, 배치형 반응 시스템의 온도를 110℃로 설정한 후, 300rpm으로 교반하였다. 상기 반응물을 교반하면서 촉매(ZnCl2)를 26.2kg을 투입하고, 촉매 투입 후 배치형 반응 시스템을 완전히 밀폐하였다. 상기 촉매를 반응물에 충분히 분산시킨 후, 배치형 반응 시스템의 밸브를 열어 펌프를 이용해 배치형 반응 시스템의 반응물을 순환형 반응 시스템의 교반형 반응기와 확산형 반응기로 순환시키고, 이때, 순환되는 반응물의 양을 유량계 밸브로 조절하여 10~15L/min으로 유지하였다. 상기 용해된 반응물을 순환시키면서 배치형 및 순환형 반응 시스템 내부에 질소를 밀어 넣어 각 반응기 및 반응물에 잔존하는 산소를 제거하고, 배치형 및 순환형 반응 시스템 내부를 CO2 분위기로 만들기 위해 CO2를 밀어 넣어 질소를 제거하였다. 이렇게하여 반응기 내부가 CO2 분위기가 된 후, 반응기 온도를 유지하면서, 배치형 및 순환형 반응 시스템 내부 CO2 압력을 5bar로 올려주어, 배치형 및 순환형 반응 시스템 내부 CO2 압력이 5bar에 도달한 뒤, 순환형 반응 시스템 내부의 수소 압력을 15bar로 올려주었다. 110℃에서 반응기 내부 수소 압력을 배치형 반응 시스템 5bar, 순환형 반응 시스템 15bar로 유지하며 교반속도 300rpm 조건하에 프로필렌옥사이의 CO2 첨가반응을 진행하였으며, 반응 종료 후 순환형 반응 시스템 내부 반응물을 배치형 반응 시스템 내부로 배출(drain)하였다. 반응 후 생성된 생성물은 촉매와 혼합되어 있으며, 이 촉매의 분리를 통하여 최종 생성물인 플로필렌 카보네이트(propylene carbonate)를 수득하였다. 이때 반응 종결시까지 걸리는 시간은 총 3시간이 소요되었다.
75 kg of propylene oxide was introduced into a batch-type reaction system of a high-efficiency chemical reaction apparatus according to a preferred embodiment of the present invention, the temperature of the batch-type reaction system was set at 110 ° C, and the mixture was stirred at 300 rpm. 26.2 kg of the catalyst (ZnCl 2 ) was added while stirring the reactants, and the batch type reaction system was completely closed after the catalyst was charged. After the catalyst is fully dispersed in the reactants, the valves of the batch type reaction system are opened and the reactants of the batch type reaction system are circulated to the stirring type reactor and the diffusion type reactor of the circulation type reaction system using a pump, The amount was controlled by a flow meter valve and maintained at 10 ~ 15L / min. While the dissolved reactants are circulated, nitrogen is pushed into the batch type and the circulation type reaction system to remove oxygen remaining in each reactor and the reactants. In order to make the inside of the batch type and circulation type reaction system CO 2 atmosphere, CO 2 The nitrogen was pushed in to remove it. In this manner inside the reactor is given up to, batch type and circulation type reaction system inside the CO 2 pressure while maintaining the reactor temperature after the CO 2 atmosphere at 5bar, batch type and circulation type reaction system inside the CO 2 pressure is reached 5bar After that, the hydrogen pressure in the circulating reaction system was increased to 15 bar. The hydrogen pressure inside the reactor was maintained at 5 bar and the circulation type reaction system at 15 bar at 110 ° C. and the addition of CO 2 to propylene oxide was carried out at a stirring speed of 300 rpm. After the completion of the reaction, And drained into the reaction system. The product formed after the reaction was mixed with the catalyst, and the final product, propylene carbonate, was obtained through separation of the catalyst. At this time, it takes 3 hours to complete the reaction.

<비교예 1> 프로필렌 카보네이트의 제조&Lt; Comparative Example 1 > Preparation of propylene carbonate

종래 기술에 따른 배치형 반응시스템에 프로필렌 옥사이드(propylene oxide) 75kg을 투입하고, 배치형 반응시스템의 온도를 110℃로 설정한 후, 300rpm으로 교반하였다. 반응물을 교반하면서 촉매(ZnCl2)를 26.2kg을 투입하고, 상기 촉매 투입 후 반응기를 완전히 밀폐하였다. 상기 촉매를 반응물에 충분히 분산시킨 후, 반응기 내부에 질소를 밀어 넣어 반응기 및 반응물에 잔존하는 산소를 제거하였다. 그리고 반응기 내부를 CO2 분위기로 만들기 위해 CO2를 밀어 넣어 질소를 제거하여 반응기 내부가 CO2 분위기가 된 후, 반응기 온도를 유지하면서, 반응기 내부 CO2 압력을 15bar로 올려주었다. 이와 같이 110℃에서 반응기 내부 수소 압력을 15bar로 유지하며 교반속도 300rpm 조건하에 프로필렌 옥사이드의 CO2 첨가반응을 진행하였으며, 반응 종료 후 생성된 생성물은 촉매와 혼합되어 있으며, 이 촉매의 분리를 통하여 최종 생성물인 프로필렌 카보네이트를 수득하였다. 이때 반응 종결시까지 걸리는 시간은 총 6시간이 소요되었다.
75 kg of propylene oxide was charged into a batch type reaction system according to the prior art, the temperature of the batch type reaction system was set at 110 DEG C, and the mixture was stirred at 300 rpm. 26.2 kg of catalyst (ZnCl 2) was added while stirring the reaction product, and the reactor was completely closed after the catalyst was charged. After sufficiently dispersing the catalyst in the reactant, nitrogen was pushed into the reactor to remove oxygen remaining in the reactor and the reactant. In order to make the inside of the reactor CO 2 atmosphere, CO 2 was pushed in to remove the nitrogen and the inside of the reactor became CO 2 atmosphere. Then, the reactor internal CO 2 pressure was raised to 15 bar while maintaining the reactor temperature. In this way, the CO 2 addition reaction of propylene oxide was carried out at 110 ° C. while maintaining the hydrogen pressure in the reactor at 15 bar and the stirring speed was 300 rpm. The product produced after the completion of the reaction was mixed with the catalyst, The product, propylene carbonate, was obtained. At this time, it took 6 hours to complete the reaction.

상기 실험예 2및 비교예 2에 따른 프로필렌 카보네이트의 합성 결과를 비교하여 하기 표 2에 나타내었다. The results of the synthesis of propylene carbonate according to Experimental Example 2 and Comparative Example 2 are shown in Table 2 below.

수율yield 순도water 반응시간Reaction time 실험예 2Experimental Example 2 80 %80% 95 %95% 3 시간3 hours 비교예 2Comparative Example 2 70 %70% 87 %87% 6 시간6 hours

상기 표 2에서 나타난 바와 같이, 프로필렌 옥사이드의 이산화탄소 첨가반응에 의한 프로필렌 카보네이트의 합성에 있어서, 본 발명에 다른 고효율 화학반응 방법 및 장치를 적용하는 경우, 기존 배치형 반응시스템에 순환형 반응시스템을 도입하여 순환반응을 추가시킴으로써, 반응수율 및 반응속도가 현저하게 향상됨을 나타내었는 바, 특히 반응속도가 2배로 향상됨을 확인할 수 있었다. 뿐만 아니라 선택도가 증가되어 불순물이 감소하여 고순도의 생성물을 얻을 수 있게 됨을 확인할 수 있었다.
As shown in the above Table 2, when the high-efficiency chemical reaction method and apparatus according to the present invention are applied to the synthesis of propylene carbonate by the carbon dioxide addition reaction of propylene oxide, a circulating reaction system is introduced into the conventional batch reaction system The reaction yield and the reaction rate were remarkably improved by adding the circulation reaction, and it was confirmed that the reaction rate was doubled in particular. In addition, it was confirmed that the selectivity was increased and the impurities were reduced to obtain a product of high purity.

<실험예 3> 1-니트로-2-부탄올의 제조Experimental Example 3 Preparation of 1-nitro-2-butanol

먼저, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 고효율 화학반응 장치의 배치형 반응 시스템에 니트로메탄(nitromethane) 71.7kg과 프로피온알데히드(propionaldehyde) 3.3kg을 투입하고, 배치형 반응 시스템의 온도를 25℃로 설정한 후, 100rpm으로 교반시키며 반응물을 완전히 섞은 다음, 반응물을 교반하면서 촉매(chloroaluminate ionic liquid)를 11.3kg을 투입하였다. 상기 촉매 투입 후 배치형 반응 시스템을 완전히 밀폐하고 촉매를 반응물에 충분히 분산시킨 다음, 배치형 반응 시스템의 밸브를 열어 펌프를 이용해 배치형 반응 시스템의 반응물을 순환형 반응 시스템의 교반형 반응기와 확산형 반응기로 순환시켰다. 이때, 순환되는 반응물의 양을 유량계 밸브로 조절하여 10~15L/min으로 유지하였다. 상기 용해된 반응물을 순환시키면서 배치형 및 순환형 반응 시스템 내부에 질소를 밀어 넣어 각 반응기 및 반응물에 잔존하는 산소를 제거한 후 상압 상태에서 반응을 진행하였다. 반응 종료 후 순환형 반응 시스템 내부 반응물을 배치형 반응 시스템 내부로 배출(drain)하였다. 반응 후 생성된 생성물은 1-니트로-2-부탄올(1-nitro-2-butanol)이며 이를 분리하기 위하여 물과 에틸 아세테이트(ethyl acetate)를 이용하여 상분리하여 에틸 아세테이트 층 위에서 순수한 1-니트로-2-부탄올을 얻었다. 이때 반응 종결시까지 걸리는 시간은 총 11시간이 소요되었다.
First, 71.7 kg of nitromethane and 3.3 kg of propionaldehyde are introduced into a batch-type reaction system of a high-efficiency chemical reaction apparatus according to a preferred embodiment of the present invention, and the temperature of the batch reaction system is set to 25 ° C After stirring at 100 rpm, the reaction mixture was thoroughly mixed, and 11.3 kg of a chloroaluminate ionic liquid was added while stirring the reaction mixture. After the introduction of the catalyst, the batch-type reaction system is completely closed, the catalyst is fully dispersed in the reactants, and then the valves of the batch type reaction system are opened and the reactants of the batch type reaction system are introduced into the stirring type reactor of the circulation type reaction system, Lt; / RTI &gt; At this time, the amount of the circulating reactant was controlled by a flow meter valve and maintained at 10 to 15 L / min. Nitrogen was pushed into the batch type and circulation type reaction system while circulating the dissolved reactants to remove oxygen remaining in the reactors and reactants, and the reaction was carried out at normal pressure. After completion of the reaction, the reactants inside the circulating reaction system were drained into the batch reaction system. After the reaction, the resulting product was 1-nitro-2-butanol. To separate the product, water and ethyl acetate were separated to obtain pure 1-nitro-2 -Butanol. At this time, it takes 11 hours to complete the reaction.

<비교예 3> 1-니트로-2-부탄올의 제조Comparative Example 3 Preparation of 1-nitro-2-butanol

종래기술에 따른 배치형 반응시스템 니트로메탄 71.7kg과 프로피온알데히드 3.3kg을 투입하고, 배치형 반응시스템의 온도를 25℃로 설정한 후, 100rpm으로 교반시키며 반응물을 완전히 섞은 다음, 반응물을 교반하면서 촉매(chloroaluminate ionic liquid)를 11.3kg을 투입하였다. 상기 촉매 투입 후 배치형 반응 시스템을 완전히 밀폐하고 촉매를 반응물에 충분히 분산시킨 다음, 배치형 반응 시스템 내부에 질소를 밀어 넣어 각 반응기 및 반응물에 잔존하는 산소를 제거한 후 상압 상태에서 반응을 진행하였다. 반응 후 생성된 생성물은 1-니트로-2-부탄올이며 이를 분리하기 위하여 물과 에틸 아세테이트를 이용하여 상분리하여 에틸 아세테이트 층 위에서 순수한 1-니트로-2-부탄올을 수득하였다. 이때 반응 종결시까지 걸리는 시간은 총 16시간이 소요되었다.
Batch type reaction system according to the prior art 71.7 kg of nitromethane and 3.3 kg of propionaldehyde were charged and the temperature of the batch type reaction system was set at 25 DEG C and the mixture was stirred at 100 rpm and the reactants were thoroughly mixed, (chloroaluminate ionic liquid). After the introduction of the catalyst, the batch type reaction system was completely closed and the catalyst was fully dispersed in the reactants. Then, nitrogen was pushed into the batch type reaction system to remove oxygen remaining in the reactors and reactants, and the reaction was carried out at normal pressure. The product produced after the reaction was 1-nitro-2-butanol, which was separated using water and ethyl acetate to obtain pure 1-nitro-2-butanol on the ethyl acetate layer. At this time, it took 16 hours to complete the reaction.

상기 실험예 3 및 비교예 3에 따른 1-니트로-2-부탄올의 합성 결과를 비교하여 하기 표 3에 나타내었다. The results of the synthesis of 1-nitro-2-butanol according to Experimental Example 3 and Comparative Example 3 are shown in Table 3 below.

수율yield 순도water 반응시간Reaction time 실험예 3Experimental Example 3 78 %78% 90 %90% 11 시간11 hours 비교예 3Comparative Example 3 69 %69% 81 %81% 16 시간16 hours

상기 표 3에서 나타난 바와 같이, 니트로메탄과 프로피온알데히드를 반응시켜 1-니트로-2-부탄올을 합성하는 액체-액체 반응에 있어서, 본 발명에 다른 고효율 화학반응 방법 및 장치를 적용하는 경우, 기존 배치형 반응시스템에 순환형 반응시스템을 도입하여 순환반응을 추가시킴으로써, 반응수율 및 반응속도가 현저하게 향상되는 것으로 나타났고, 뿐만 아니라 선택도가 증가되어 불순물이 감소하여 보다 고순도의 생성물을 얻을 수 있게 됨을 확인할 수 있었다.
As shown in Table 3 above, in the case of applying the high-efficiency chemical reaction method and apparatus according to the present invention in the liquid-liquid reaction in which 1-nitro-2-butanol is synthesized by reacting nitromethane with propionaldehyde, The reaction yield and the reaction rate were remarkably improved by introducing a circulating reaction system into the reaction system of the present invention, and furthermore, the selectivity was increased and the impurities were decreased, .

이와 같이 본 발명에 따른 고효율 화학반응 방법 및 장치는 배치형 반응 시스템(12)을 통해 반응공정이 이루어지도록 하는 반응물을 순환형 반응 시스템(13)으로 순환시켜 배치형 반응 시스템(12)보다 고압의 환경에서 추가적인 반응공정이 이루어지도록 함으로써, 반응 속도의 증가로 불순물의 형성을 감소시키면서 생산성을 향상시킬 수 있게 된다.
As described above, the high-efficiency chemical reaction method and apparatus according to the present invention can circulate the reactants through the batch type reaction system 12 to the reaction type circulation type reaction system 13, By allowing an additional reaction process to take place in the environment, the productivity can be improved while reducing the formation of impurities by increasing the reaction rate.

뿐만 아니라, 본 발명에 따른 고효율 화학반응 방법 및 장치는 부가적인 유틸리티가 불필요하여 유지비용을 절감시키며, 처리효율을 높이면서도 반응설비의 규모를 작게 가져갈 수 있어 공간적 제약을 덜 받으면서 설치가 용이하도록 한다. 물론, 종래 배치식 반응 방법 및 반응기를 이용하여도 본 발명에 따른 고효율 화학반응 방법 및 장치와 동일한 효과를 볼 수 있으나, 종래 배치식 반응 방법 및 반응기로 본 발명에 따른 고효율 화학반응 방법 및 장치와 동일한 효율을 보기 위하여 부가되어져야 하는 설비의 비용과 공정비용이 높아지게 되는 것이다.
In addition, the high-efficiency chemical reaction method and apparatus according to the present invention does not require any additional utility, thereby reducing the maintenance cost, reducing the scale of the reaction facility while improving the treatment efficiency, . Of course, the conventional batch-type reaction method and reactor can also provide the same effects as those of the high-efficiency chemical reaction method and apparatus according to the present invention. However, the conventional batch-type reaction method and reactor can be applied to the high- The cost of the equipment to be added and the cost of the process increase in order to see the same efficiency.

좀 더 구체적으로 보면, 반응 조건이 10bar일 경우, 종래기술은 배치식 반응기를 10bar로 설계하여야 하는 반면, 본 발명은 배치형 반응 시스템(12)의 반응기{일반적인 배치식 반응기와 대응}를 5bar로 설계를 하고, 순환형 반응 시스템(13)의 연속식 반응기(14) {즉, 교반형 반응기(50)와 확산형 반응기(60)}를 10bar로 설계를 하면 배치형 반응 시스템(12)의 반응기에 대하여 반응기에 소요되는 자재 및 설계 단가가 낮아지는 것이다. 즉, 배치형 반응 시스템(12)의 반응기를 전체 허용압력이 높은 압력으로 제작하는 것과, 배치형 반응 시스템(12)의 반응기는 낮은 압력으로 제작하고, 순환형 반응 시스템(13)의 연속식 반응기(14)만 높은 압력으로 제작하면 제작 단가면에서 많은 이점이 있는 것이다.
More specifically, in the case of a reaction condition of 10 bar, the prior art requires a batch reactor to be designed at 10 bar, whereas the present invention requires a reactor of batch reaction system 12 (corresponding to a conventional batch reactor) Designing 10 bar of the continuous reactor 14 of the circulation type reaction system 13 (that is, the stirring type reactor 50 and the diffusion type reactor 60) The cost of material and design cost for the reactor is lowered. That is, the reactor of the batch type reaction system 12 is manufactured at a high pressure at a total permissible pressure, the reactor of the batch type reaction system 12 is manufactured at a low pressure and the continuous reactor of the circulation type reaction system 13 (14), there are many advantages at the fabrication stage.

또한, 일반적으로 화학반응에서 반응성 향상의 핵심은 혼합되어지는 반응물의 접촉효율의 극대화로부터 오는 향상으로 볼 수 있는데, 이는 반응기의 교반속도를 향상시킴으로서 개선할 수 있다. 종래기술에 따른 배치식 반응기의 경우, 현재 산업적으로 적용할 수 있는 교반 속도는 최대 300rpm 정도로서, 300rpm보다 높게 가져갈 수 있으나, 그에 따른 제작비가 많이 상승하게 된다. 이에 반해 본 발명에 따른 고효율 화학반응 장치(10)는 배치형 반응 시스템(12)의 반응기를 300rpm으로 하고, 순환형 반응 시스템(13)의 연속식 반응기(14)로 순환을 시키면서 반응공정을 진행시키면 종래 배치식 반응기의 교반속도보다 훨씬 더 좋은 효과를 볼 수 있는 것이다.
In general, the key to improving the reactivity in a chemical reaction can be seen as an improvement from the maximization of contact efficiency of mixed reactants, which can be improved by improving the stirring speed of the reactor. In the batch type reactor according to the prior art, the agitation speed applicable at present in the industry is about 300 rpm at maximum, which can be higher than 300 rpm, but the production cost is increased accordingly. In contrast, the high-efficiency chemical reaction apparatus 10 according to the present invention performs the reaction process while circulating the batch type reaction system 12 to the continuous type reactor 14 of the circulation type reaction system 13 at 300 rpm It is possible to obtain a much better effect than the stirring speed of the conventional batch type reactor.

또한, 생산량이 10,000ton/yr 이라고 한다면, 종래 배치식 반응기는 10톤짜리 반응기 3대를 이용하여 하루에 1 ~ 1.5 batch를 생산하여야 하지만, 본 발명에 따른 고효율 화학반응 방법 및 장치를 이용하면 반응속도가 상승하기 때문에 10톤짜리 반응기 2대를 이용하여 하루에 2.5 ~ 3 batch를 생산하면 된다. 그러면 초기 설비 투자비용에 대하여 반응기 1대분만큼 제작비용을 절약할 수 있으며, 가동 중에도 반응기 1대분의 공정 운전 비용을 절약할 수 있는 것이다. 그리고, 전처리 장비 및 후처리 장비도 반응기 대수에 맞는 전처리 장비 및 후처리 장비를 구비하면 됨으로 전체적인 공정비용을 절약할 수 있어 최종 제품에 대한 가격 경쟁력의 우위를 점할 수 있는 것이다.
Also, if the production amount is 10,000 ton / yr, the conventional batch type reactor should produce 1 to 1.5 batches per day by using three 10-ton reactors. However, by using the high efficiency chemical reaction method and apparatus according to the present invention, Because of the increase in speed, it is possible to produce 2.5 to 3 batches per day using two 10-ton reactors. This saves production costs by the amount of one reactor per initial facility investment and saves the operating costs of one reactor during operation. Also, the pretreatment equipment and the post-treatment equipment can be equipped with the pretreatment equipment and the post-treatment equipment suited to the number of the reactors, so that the overall process cost can be saved and the price competitiveness of the final product can be obtained.

또한, 본 발명에 따른 고효율 화학반응 장치(10)는 부가 유틸리티가 불필요하여 유지비용을 절감할 수 있다. 이때, 부가 유틸리티는 반응 장치를 운용하는데 있어 필요한 부수적인 장치를 지칭한다. 예컨대, 반응 조건을 유지하기 위하여, 대표적인 부가 유틸리티인 가열 및 냉각 시스템(Heat & Cooling system)이 있는데, 본 발명에 따른 고효율 화학반응 장치(10)의 경우 배치형 반응 시스템(12)의 반응기에 가열 및 냉각 시스템이 이루어져 있으므로, 순환형 반응 시스템(13)에 가열 및 냉각 시스템을 설치하지 않아도 되고, 순환형 반응 시스템(13)의 용량을 고려하여 액의 유속을 결정할수 있으므로 순환형 반응 시스템(13)에서는 따로 반응 조건을 조절할 수 있는 부가 유틸리티가 필요가 없다. 예컨대, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 고효율 화학반응 장치(10)의 실험결과 연속식 반응기(14)로 유입되는 액의 온도와 연속식 반응기(14)에서 나오는 부분의 액의 온도 편차가 없었다.
Further, the high-efficiency chemical reaction apparatus 10 according to the present invention does not require an additional utility and can reduce the maintenance cost. At this time, the additional utility refers to an additional apparatus necessary for operating the reaction apparatus. For example, in order to maintain the reaction conditions, there is a typical heating and cooling system, which is a supplementary utility. In the case of the high-efficiency chemical reaction apparatus 10 according to the present invention, It is not necessary to provide a heating and cooling system in the circulation type reaction system 13 and the flow rate of the liquid can be determined in consideration of the capacity of the circulation type reaction system 13, ), There is no need for an additional utility that can control the reaction conditions separately. For example, in the experiment of the high-efficiency chemical reaction apparatus 10 according to the preferred embodiment of the present invention, there was no temperature difference between the temperature of the liquid flowing into the continuous type reactor 14 and the liquid flowing from the continuous type reactor 14.

상술한 바와 같은, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 고효율 화학반응 방법및 장치를 상기한 설명 및 도면에 따라 도시하였지만, 이는 예를 들어 설명한 것에 불과하며 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 변화 및 변경가능하다는 것을 이 분야의 통상적인 기술자들은 잘 이해할 수 있을 것이다.
While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed embodiments, but, on the contrary, It will be understood by those skilled in the art that changes and modifications may be made.

10 : 고효율 화학반응 장치 12 : 배치형 반응 시스템
13 : 순환형 반응 시스템 14 : 연속식 반응기
15 : 연결 라인 15a, 15b : 바이패스 라인
16 : 첨가 반응물 공급 유니트 30 : 유입 수단
32 : 펌프
34 : 유입 흐름 및 압력 제어벨브 40 : 유출 수단
42 : 액레벨 조정기
44 : 유출 흐름 및 압력 제어벨브 50 : 교반형 반응기
60 : 확산형 반응기10: high efficiency chemical reaction apparatus 12: batch reaction system
13: circulating type reaction system 14: continuous type reactor
15: connection line 15a, 15b: bypass line
16: addition reactant supply unit 30:
32: Pump
34: inlet flow and pressure control valve 40: outlet means
42: liquid level regulator
44: effluent flow and pressure control valve 50: agitated reactor
60: diffusion type reactor

Claims (21)

삭제delete 배치형 반응 시스템(12)에 반응물을 넣고, 지정된 압력 범위를 갖는 환경에서 생성물을 얻기 위한 반응공정을 진행하는 배치 반응공정 단계와;
상기 배치형 반응 시스템(12)과 폐회로를 형성하도록 설치되는 순환형 반응 시스템(13)에 상기 배치형 반응 시스템(12)내에서 배치 반응공정이 진행되는 반응물을 순환시키면서 반응공정이 이루어지도록 하되, 상기 배치 반응공정 단계의 지정된 압력 범위보다 높은 압력 범위를 갖는 환경에서 반응공정이 이루어지도록 하는 순환 반응공정 단계 및;
상기 순환형 반응 시스템(13)으로의 순환을 정지하고, 상기 배치형 반응 시스템(12)내의 생성물을 외부로 배출시키는 단계를 포함하되;
상기 배치 반응공정 단계와 순환 반응공정 단계의 각 압력 범위는 상기 배치형 반응 시스템(12)의 반응물이 상기 순환형 반응 시스템(13)으로 흐르도록 하는 유입 수단(30)과, 상기 순환형 반응 시스템(13)의 반응물이 상기 배치형 반응 시스템(12)으로 흐르도록 하는 유출 수단(40)에 의해 나누어지는 것을 특징으로 하는 고효율 화학반응 방법.
A batch reaction process step of putting the reactants into the batch type reaction system 12 and carrying out a reaction process for obtaining products in an environment having a specified pressure range;
A reaction process is performed while circulating a reaction product in the batch type reaction system (12) and a circulation type reaction system (13) installed to form a closed circuit in the batch type reaction system (12) A circulation reaction process step in which the reaction process is performed in an environment having a pressure range higher than the designated pressure range of the batch reaction process step;
Stopping the circulation to the circulating reaction system (13) and discharging the product in the batch reaction system (12) to the outside;
Wherein each pressure range of the batch reaction process step and the circulation reaction process step includes inlet means (30) for allowing reactants of the batch reaction system (12) to flow into the circulation reaction system (13) (40) which allows the reactants of the reaction system (13) to flow into the batch type reaction system (12).
제 2 항에서,
상기 배치 반응공정 단계는 상기 배치형 반응 시스템(12)에 반응물을 넣은 후, 첨가 반응물을 넣어 생성물을 얻기 위한 반응공정을 진행하고, 상기 순환 반응공정 단계는 상기 배치형 반응 시스템(12)로부터 공급되는 반응물에 상기 첨가 반응물을 넣어 반응공정이 이루어지도록 하는 것을 특징으로 하는 고효율 화학반응 방법.
3. The method of claim 2,
In the batch reaction process step, the reactant is introduced into the batch type reaction system 12, and a reaction process is performed to obtain a product by adding an addition reaction product. And adding the addition reaction product to the reaction product to perform a reaction process.
제 3 항에 있어서,
상기 첨가 반응물은 기체로서, 상기 배치형 반응 시스템(12)과 순환형 반응 시스템(13)의 내부 압력 범위는 상기 기체에 의해 조절되는 것을 특징으로 하는 고효율 화학반응 방법.
The method of claim 3,
Wherein the additive reactant is a gas, and the internal pressure range of the batch reaction system (12) and the circulating reaction system (13) is controlled by the gas.
제 3 항에 있어서,
상기 순환 반응공정 단계는 상기 배치형 반응 시스템(12)과 폐회로를 형성하도록 설치되는 연결 라인(15)상에 배치되는 연속식 반응기(14)를 통해 이루어지도록 하는 것을 특징으로 하는 고효율 화학반응 방법.
The method of claim 3,
Characterized in that the circulation reaction process step is carried out via a continuous type reactor (14) arranged on a connection line (15) arranged to form a closed circuit with the batch type reaction system (12).
제 5 항에 있어서,
상기 첨가 반응물은 기체로서, 상기 배치형 반응 시스템(12)과 순환형 반응 시스템(13)의 내부 압력 범위는 상기 기체에 의해 조절되는 것을 특징으로 하는 고효율 화학반응 방법.
6. The method of claim 5,
Wherein the additive reactant is a gas, and the internal pressure range of the batch reaction system (12) and the circulating reaction system (13) is controlled by the gas.
제 5 항 또는 제 6 항에 있어서,
상기 연속식 반응기(14)는 교반(mixing) 기능을 갖는 교반형 반응기(50)를 구비하고, 상기 순환 반응공정 단계는 반응물이 상기 교반형 반응기(50)를 통과중에 연속적인 교반이 이루어지도록 하는 것을 특징으로 하는 고효율 화학반응 방법.
The method according to claim 5 or 6,
The continuous reactor 14 is provided with an agitating reactor 50 having a mixing function and the circulating reactor process step is carried out such that the reactants are continuously stirred while passing through the agitating reactor 50 Wherein the chemical reaction is carried out in the presence of a catalyst.
제 5 항 또는 제 6 항에 있어서,
상기 연속식 반응기(14)는 분산(dispersion) 기능을 갖는 확산형 반응기(60)를 구비하고, 상기 순환 반응공정 단계는 상기 확산형 반응기(60)를 통해 반응물의 분산이 이루어지도록 하는 것을 특징으로 하는 고효율 화학반응 방법.
The method according to claim 5 or 6,
The continuous reactor 14 is provided with a diffusion type reactor 60 having a dispersion function and the circulation reaction step is a step of dispersing the reactants through the diffusion type reactor 60 High-efficiency chemical reaction method.
제 5 항 또는 제 6 항에 있어서,
상기 연속식 반응기(14)는 상기 연결 라인(15)상에 연이어 설치되는 복수개 이상의 반응기를 구비하고, 상기 순환 반응공정 단계는 상기 복수개 이상의 반응기를 순차적으로 통과하면서 이루어지도록 하는 것을 특징으로 하는 고효율 화학반응 방법.
The method according to claim 5 or 6,
Characterized in that said continuous reactor (14) comprises a plurality of reactors successively installed on said connection line (15), said circulation reaction step being carried out while sequentially passing said plurality of reactors Reaction method.
제 9 항에 있어서,
상기 연속식 반응기(14)의 복수개 이상의 반응기는 교반(mixing) 기능을 갖는 교반형 반응기(50) 및,
분산(dispersion) 기능을 갖는 확산형 반응기(60)를 구비하여,
상기 순환 반응공정 단계는 상기 교반형 반응기(50)를 통과중에 연속적인 교반이 이루어진 후, 상기 확산형 반응기(60)를 통해 반응물의 분산이 이루어지도록 하는 것을 특징으로 하는 고효율 화학반응 방법.
10. The method of claim 9,
The plurality of reactors of the continuous reactor 14 may include an agitating reactor 50 having a mixing function,
A diffusion type reactor 60 having a dispersion function is provided,
Wherein the circulating reaction process step is such that the reactants are dispersed through the diffusion type reactor (60) after continuous stirring is performed while passing through the stirring type reactor (50).
삭제delete 반응물을 넣고, 지정된 압력 범위를 갖는 환경에서 반응공정이 완료될 때까지 공정이 계속 진행되도록 하며, 반응공정이 완료된 생성물을 한꺼번에 배출시키도록 구성되는 배치형 반응 시스템(12) 및;
상기 배치형 반응 시스템(12)과 폐회로를 형성하도록 설치되고, 상기 배치형 반응 시스템(12)에 수용되어 반응공정이 진행되는 반응물을 순환시키면서 반응공정이 이루어지도록 하되, 상기 배치형 반응 시스템(12)의 지정된 압력 범위보다 높은 압력 범위를 갖는 환경에서 반응공정이 이루어지도록 하는 순환형 반응 시스템(13)를 포함하되;
상기 배치형 반응 시스템(12)의 반응물을 상기 순환형 반응 시스템(13)으로 흐르도록 하는 유입 수단(30) 및;
상기 순환형 반응 시스템(13)의 반응물을 상기 배치형 반응 시스템(12)으로 흐르도록 하는 유출 수단(40)을 더 포함하고;
상기 유입 수단(30)과 유출 수단(40)은 상기 배치형 반응 시스템(12)과 순환형 반응 시스템(13)의 각 압력 범위가 유지되도록 하는 것을 특징으로 하는 고효율 화학반응 장치.
A batch type reaction system (12) configured to add reactants, to allow the process to continue until the reaction process is completed in an environment having a specified pressure range, and to discharge the completed products at once;
Type reaction system (12) and a reaction type reaction system (12) which is installed to form a closed circuit and is accommodated in the batch type reaction system (12) (13) for allowing the reaction process to be carried out in an environment having a pressure range higher than the specified pressure range of the reaction system (13);
An inlet means (30) for allowing the reactants of the batch type reaction system (12) to flow into the circulation type reaction system (13);
Further comprising outlet means (40) for allowing the reactants of said recirculating reaction system (13) to flow into said batch reaction system (12);
Wherein the inlet means (30) and the outlet means (40) maintain the respective pressure ranges of the batch type reaction system (12) and the circulation type reaction system (13).
제 12 항에 있어서,
상기 순환형 반응 시스템(13)은 상기 배치형 반응 시스템(12)과 폐회로를 형성하도록 설치되는 연결 라인(15) 및,
상기 연결 라인(15) 상에서 설치되는 연속식 반응기(14)를 구비하는 것을 특징으로 하는 고효율 화학반응 장치.
13. The method of claim 12,
The circulation type reaction system (13) includes a connection line (15) installed to form a closed circuit with the batch type reaction system (12)
And a continuous reactor (14) installed on the connection line (15).
제 13 항에 있어서,
상기 유입 수단(30)은 상기 연결 라인(15)상에서 상기 연속 반응기(14)의 전단에 설치되는 펌프(32) 및,
상기 펌프(32)와 상기 연속 반응기(14) 사이에 설치되는 유입 흐름 및 압력 제어밸브(34)를 구비하고,
상기 유출 수단(40)은 상기 연속 반응기(14)의 후단에 설치되는 액레벨 조정기(42) 및,
상기 액레벨 조정기(42)와 배치형 반응 시스템(12) 사이에 설치되는 유출 흐름 및 압력 제어밸브(44)를 구비하는 것을 특징으로 하는 고효율 화학반응 장치.
14. The method of claim 13,
The inflow means 30 comprises a pump 32 installed on the connection line 15 at the front end of the continuous reactor 14,
And an inflow flow and a pressure control valve (34) installed between the pump (32) and the continuous reactor (14)
The outlet means (40) includes a liquid level regulator (42) installed at the rear end of the continuous reactor (14)
And an outlet flow and a pressure control valve (44) installed between the liquid level regulator (42) and the batch type reaction system (12).
제 12 항 내지 제 14 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 배치형 반응 시스템(12) 및 순환형 반응 시스템(13)은 반응물을 넣은 후, 첨가 반응물을 공급시키기 위해 설치되는 첨가 반응물 공급 유니트(16)를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 고효율 화학반응 장치.
15. The method according to any one of claims 12 to 14,
Wherein the batch type reaction system (12) and the circulation type reaction system (13) further comprise an addition reaction product supply unit (16) installed to feed the reaction product after the reaction product is loaded.
제 12 항 내지 제 14 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 배치형 반응 시스템(12) 및 순환형 반응 시스템(13)은 반응물을 넣은 후, 첨가 반응물을 공급시키기 위해 설치되는 첨가 반응물 공급 유니트(16)를 더 구비하되;
상기 첨가 반응물 공급 유니트(16)는 첨가 반응물로 기체를 공급함으로써, 상기 배치형 반응 시스템(12)과 순환형 반응 시스템(13)의 내부 압력 범위가 상기 기체에 의해 조절되도록 하는 것을 특징으로 하는 고효율 화학반응 장치.
15. The method according to any one of claims 12 to 14,
The batch type reaction system (12) and the circulation type reaction system (13) further include an addition reaction product supply unit (16) installed to feed the reaction product after adding the reaction product;
Characterized in that the addition reactant supply unit (16) supplies gas to the addition reactant such that the internal pressure range of the batch type reaction system (12) and the circulation type reaction system (13) is controlled by the gas. Chemical reaction device.
제 13 항 및 제 14 항에 있어서,
상기 연속식 반응기(14)는 반응물이 통과중에 연속적인 교반이 이루어지도록 하는 교반(mixing) 기능을 갖는 교반형 반응기(50)를 구비하는 것을 특징으로 하는 고효율 화학반응 장치.
The method according to claim 13 or 14,
Characterized in that said continuous reactor (14) comprises an agitated reactor (50) having a mixing function to allow continuous agitation of the reactants during passage therethrough.
제 13 항 및 제 14 항에 있어서,
상기 연속식 반응기(14)는 반응물의 분산이 이루어지도록 하는 분산(dispersion) 기능을 갖는 확산형 반응기(60)를 구비하는 것을 특징으로 하는 고효율 화학반응 장치.
The method according to claim 13 or 14,
Wherein the continuous reactor (14) comprises a diffusion type reactor (60) having a dispersion function for dispersing the reactants.
제 13 항 및 제 14 항에 있어서,
상기 연속식 반응기(14)는 상기 연결 라인(15)상에 연이어 설치되는 복수개 이상의 반응기를 구비하는 것을 특징으로 하는 고효율 화학반응 장치.
The method according to claim 13 or 14,
Characterized in that said continuous reactor (14) comprises a plurality of reactors arranged in series on said connection line (15).
제 19 항에 있어서,
상기 연속식 반응기(14)는 반응물이 통과중에 연속적인 교반이 이루어지도록 하는 교반(mixing) 기능을 갖는 교반형 반응기(50) 및,
상기 연속식 반응기(14)는 반응물의 분산이 이루어지도록 하는 분산(dispersion) 기능을 갖는 확산형 반응기(60)를 구비하는 것을 특징으로 하는 고효율 화학반응 장치.
20. The method of claim 19,
The continuous reactor (14) includes an agitating reactor (50) having a mixing function for allowing continuous stirring of reactants during passage,
Wherein the continuous reactor (14) comprises a diffusion type reactor (60) having a dispersion function for dispersing the reactants.
제 19 항에 있어서,
상기 연결 라인(15)은 상기 복수개 이상의 반응기 각각에 각 반응기의 전단과 후단을 연결함으로써, 상기 연결 라인(15)을 통해 흐르는 반응물이 각 반응기를 통과하여 흐르도록 하는 바이패스 라인을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 고효율 화학반응 장치.20. The method of claim 19,
The connection line 15 may further include a bypass line connecting the front end and the rear end of each reactor to each of the plurality of the reactors so that the reactant flowing through the connection line 15 flows through each reactor Characterized by high efficiency chemical reaction apparatus.
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