KR101431600B1 - 혼합 장치 - Google Patents

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Abstract

적어도 두 가지의 유체를 혼합하기 위한 혼합 장치(100)가 제공되는데, 그 혼합 장치(100)는 자체의 길이방향 축(121) 주위로 회전가능한 샤프트(120), 개별적으로 축방향으로 이격되어 샤프트(120) 상에 장착되고 방사상으로 연장된 제1 임펠러(122) 및 제2 임펠러(124)를 포함하고, 제1 임펠러(122)는 축방향에서 제2 임펠러(124)를 향하여 상기 유체들을 이동시키도록 작동될 수 있는 복수의 곡선화된 블레이드(125)들을 포함하며, 제2 임펠러(124)는 축방향에서 제1 임펠러(122)를 향하여 상기 유체들을 이동시키도록 작동될 수 있는 복수의 곡선화된 블레이드(125)들을 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

혼합 장치{Mixing apparatus}
본 발명은 혼합 장치에 관한 것이다. 특히, 본 발명은 가스를 액체 내에 분산시키는 장치에 관한 것이지만, 이에 국한되는 것은 아니다.
예를 들어, 발효(fermentation), 수소처리(hydrogenation), 염소처리(chlorination), 산화(oxidation), and 카르보닐화(carbonylation)를 위한 공정들과 같은 많은 산업적 공정들이 임펠러 구동식 혼합 시스템(impeller driven mixing system)과 관련된다.
임펠러 구동식 혼합 시스템은, 회전 샤프트 상에 장착된 하나의 임펠러를 포함하는 것이 일반적이다. 그러한 시스템은, 회전 샤프트의 축에 평행한 축 길이방향 유동, 및/또는 샤프트 상에 장착되고 방사상으로 연장된 블레이드(blade)들에 평행한 방사류를 갖는다고 일컬어질 수 있다. 따라서, 임펠러는 예를 들어 케미니어 BT-6™ 터빈(Chemineer BT-6™ turbine)과 같이 임펠러가 수용되는 챔버의 벽을 향하여 유체를 방사상 방향으로 추진시키는 방사류 임펠러이거나, 또는 대안적으로, 임펠러는 유체 유동을 축 방향으로 지향시키도록 소정의 각도를 펼쳐지고 방사상으로 연장된 블레이드들을 포함하는 축류 임펠러(axial flow impeller)일 수 있다. 축류 임펠러의 예로서는, 선박 임펠러들과 수중익 임펠러들이 있다. 혼합류 시스템(mixed flow system)들도 알려져 있는바, 여기에서 임펠러는 축 방향 및 방사 방향 둘 다의 유동을 유발시킨다. 혼합류 임펠러의 예로서는, 45°피치(pitch)의 블레이드 터빈이 있다. 이러한 혼합 시스템은, 액체-액체, 액체-고체, 또는 액체-가스 반응에 이용될 수 있다.
용기 내에서 액체 내에 가스를 분산시키기 위한 듀얼 임펠러 시스템(dual impeller system)이 알려져 있다. 구체적으로, 쿠보이(Kuboi)에 의하여 씌여지고 "가스 상태 및 비가스 상태 하의 듀얼 임펠러 시스템에 의하여 인출되는 동력(The Power Drawn by Dual Impeller Systems Under Gassed and Ungassed Conditions)"의 표제를 가진 문헌(혼합에 관한 4차 유럽 회의, 1982년 4월 27-29일)에는 축방향으로 이격되고 45°피치를 갖는 두 개의 블레이드 터빈의 조합이 기재되어 있는데, 여기에서는 제1 임펠러가 공통 샤프트 상에서 제2 임펠러 아래에 장착된다. 임펠러 블레이드(impeller blade)들의 방위는, 제1 임펠러가 액체를 상향 및 외향으로 추진시키고 제2 임펠러가 액체를 하향 및 외향으로 추진시키도록 정해진다. 가스 상태(gassed condition) 하에서, 가스가 용기 내로 도입됨에 따라서, 제1 임펠러는 기포(gas bubble)들의 유입되는 유동이 나뉘도록 유발하여, 그 유동의 일부는 용기의 벽들을 향해 방사상 외향으로 떠밀리고, 일부는 제2 임펠러를 향하여 축방향의 상향으로 떠밀린다.
가스 상태 하에서 2 임펠러 시스템의 효과는 임펠러들의 회전 속도에 의존한다. 낮은 속도에서는, 제1 임펠러에 의하여 상향으로 추진된 기포들이 제2 임펠러에 의하여 영향을 받지 않는 것이 가능하다. 제2 임펠러는 부력을 극복할 수 없 고, 따라서 제2 임펠러는 액체 내에 가스를 분산시키는 것에 있어서 아무런 역할을 하지 못한다. 제2 임펠러의 회전 속도가 증가된 때에만 부력이 증가된다. 바람직하지 못하게, 액체 내에 가스가 불균일하게 분산되는 것으로 귀결된다. 이것은 본 출원의 도 1 에 도시되어 있다. 균일한 분산을 달성하기 위하여, 더 바람직하지 못하게는, 제2 임펠러의 회전 속도가 급격히 증가되어야 한다.
산업용 공정에 있어서는 완전히 균일한 분산을 달성할 수 있는 것이 매우 바람직하다. 가스/액체의 물질 전달(mass transfer)이 본질적인 사항인 산업용 공정에 있어서는, 이것이 제어성을 보조하고 반응기(reactor)의 성능을 향상시킨다. 그러한 공정들에 있어서, 가스가 잘 분산된 때에는, 알맞게 균일한 난류성 동적 소용돌이 소산(turbulent kinetic eddy dissipation)의 영역이 임펠러들 사이와 주위의 액체 내에 존재할 수 있는데, 그 임펠러들은 기포들의 합체(coalescence)와 분리를 통제한다. 가스 분산이 매우 불균일하면, 바람직하지 못한 합체가 기포 크기에 있어서의 급격한 증가를 초래할 수 있고, 따라서 경계면 물질 전달(interface mass transfer)이 일어나는 표면 면적은 감소된다. 유리하게, 제어된 난류성 동적 에너지 소산 장(controlled turbulent kinetic energy dissipation field)이 임펠러 비동력(impeller specific power)의 범위에 걸쳐서 좁은 기포 크기의 분포를 귀결시킨다.
본 발명의 목적은, 유체 또는 고체의 제어가능한 혼합을 가능하게 하면서도 동시에 효과적인 혼합 환경을 제공하는 혼합 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 제1 형태에 따르면 적어도 두 가지의 유체를 혼합하기 위한 혼합 장치가 제공되는데, 그 혼합 장치는 자체의 길이방향 축 주위로 회전가능한 샤프트, 개별적으로 축방향으로 이격되어 샤프트 상에 장착되고 방사상으로 연장된 제1 임펠러 및 제2 임펠러를 포함하고, 제1 임펠러는 축방향에서 제2 임펠러를 향하여 상기 유체들을 이동시키도록 작동될 수 있는 복수의 곡선화된 블레이드들을 포함하며, 제2 임펠러는 축방향에서 제1 임펠러를 향하여 상기 유체들을 이동시키도록 작동될 수 있는 복수의 곡선화된 블레이드들을 포함하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 각 임펠러 상의 블레이드들이 임펠러들 사이의 공간 내로 내향 펌프질을 한다. 그러므로, 실질적으로 수직인 샤프트의 경우, 하측 임펠러는 상향 펌프질을 하고, 상측 임펠러는 하향 펌프질을 한다. 바람직하게는, 각 임펠러 상의 블레이드들이 수중익 블레이드들이다. 적합한 수중익 블레이드는 케미니어(Chemineer) 맥스플로 더블유(Maxflo™ W)이다. 대안적으로는 라이트닌(Lightnin) A315™, A320™, 또는 A340™ 이 이용될 수 있다.
유리하게는, 제1 임펠러와 제2 임펠러에 의하여 생성되는 반대의 축류들 때문에, 상기 임펠러들 사이의 중앙 혼합 구역에서 고 난류(high turbulence)의 영역이 관찰된다. 고 난류는 이 구역 내에 유지되고, 따라서 난류 에너지 소산(turbulence energy dissipation)에는 변화가 별로 없다. 따라서, 기포 크기에 있어서는 최소의 편차가 있가 되며, 이것은 중앙 혼합 구역 내에서의 기포들의 좁은 크기 분포로 귀결된다. 유리하게는, 좁은 기포 크기 분포로 인하여 공정 또는 화학 반응이 보다 용이하게 제어될 수 있게 된다. 이 영역은 적어도 두 가지의 유체들이 혼합될 수 있도록 합쳐지는 구역을 제공한다. 그러므로, 중앙 혼합 구역 내에서 화학 반응이 용이하게 될 수 있다. 그 유체들은 액체-고체, 액체-액체, 또는 액체-가스일 수 있다. 바람직하게는, 상기 적어도 두 가지의 유체들이 액체와 가스를 포함한다.
기포 크기가 대부분 임펠러 비동력에 대해 독립적인 가스/액체 혼합 환경을 제공하는 것이 유리하다. 그러한 시스템에서는 액체 혼합 시간이 기포 크기에 대해 독립적으로 변화될 수 있다.
제1 임펠러 및 제2 임펠러 각각은 둘 이상의 곡선화된 블레이드들을 포함하는 것이 바람직하고, 셋 이상의 곡선화된 블레이드들을 포함하는 것이 더 바람직하다. 가장 바람직하게는, 임펠러들이 네 개의 곡선화된 블레이드들을 구비한다. 임펠러에 많은 수의 곡선화된 블레이드들을 제공하는 것은, 대형 기포를 파괴하는 작용을 하는 전단력을 증가시킨다. 생성된 소형 기포는, 적은 수의 곡선화된 블레이드들을 구비한 제1 임펠러 및/또는 제2 임펠러에 의하여 생성된 것들보다 작은 평균 기포 직경을 가지고, 그러므로 반응이 일어나기 위하여 가용한 표면적은 증가된다.
바람직하게는, 제1 임펠러의 직경이 제2 임펠러의 직경과 동일하다. 바람직하게는 각 임펠러의 직경이, 상기 임펠러가 장착되는 용기의 직경의 실질적인 절반 정도이다.
유리하게는, 임펠러의 직경이 작을 수록 주어진 동력에서 생성되는 전단력이 크게 되고, 따라서 다수의 소형 기포들이 생성되는데, 이것은 반응이 일어남에 가용한 표면적의 증가로 이어진다.
바람직하게는, 제1 임펠러 및 제2 임펠러 사이의 축방향 거리는 적어도 하나의 임펠러의 직경 정도이다. 이 구성형태에서, 대향하는 임펠러들에 의하여 생성되는 난류는 중앙 혼합 구역 내에서의 평형인데, 이것은 기포 크기의 예상과 일어나는 반응의 제어를 가능하게 한다.
임펠러들의 조합에 의하여 인출되는 총 동력은 낮은 것이 바람직하다. 바람직하게는, 임펠러들이 낮은 동력 수(power number)에서 작동하고, 바람직하게는 실질적으로 1 내지 5 사이에서 작동하며, 더 바람직하게는 실질적으로 1 내지 3 사이에서 작동하고, 가장 바람직하게는 실질적으로 1.75 에서 작동한다. 그렇게 함에 있어서, 시스템은 통상적으로 3.2 인 동력 수에서 작동하는 종래의 시스템보다 적은 에너지를 소비한다. 동력은 예를 들어 스트레인 게이지(strain gauge)와 같은 종래의 장비를 이용하여 측정될 수 있다.
바람직하게는, 낮은 동력 수에서 작동하는 때에 완전히 균일하게 분산된 상 분포가 얻어진다. 이것은 매우 바람직하고, 바람직하게는 수중이 블레이드들인 블레이드들의 에너지 효율 때문이다.
이론에 의하여 제한받지 아니하고, 본 발명의 효율에 관한 하나의 가능한 설명을 제시하면, 수중익 블레이드들의 이용으로 인하여 팁 와동(tip vortices)이 저감되고 또한 더 많은 샤프트 에너지가 난류성 운동 에너지가 아닌 유동으로 변환되어 완전한 분산을 돕는다.
바람직하게는, 제1 임펠러와 제2 임펠러가 회전하는 때에 이용되는 비동력은 실질적으로 50W/m3 내지 900W/m3 사이이고, 더 바람직하게는 실질적으로 100W/m3 내지 800W/m3 사이이다.
바람직하게는, 듀얼 대향 맥스플로형 임펠러들이 시스템에 이용되는 때에, 바람직한 비동력은 실질적으로 50W/m3 내지 900W/m3 사이이다. 바람직하게는, BT-6 형 임펠러가 이용되는 때에, 바람직한 비동력은 실질적으로 400W/m3 내지 3200W/m3 사이이다. 그러한 비동력에서, 좁은 기포 크기 분포가 유지되고 반응이 제어된다.
바람직하게는, 듀얼 대향 맥스플로 임펠러(dual opposed Maxflo impeller)들이 이용되는 때에, 산술 평균 크기(arithmetic mean size; d10)가 실질적으로 250㎛ 내지 550㎛ 사이이고, 표면 체적 평균 직경(surface volume mean diameter; d32)은 실질적으로 400㎛ 내지 750㎛ 사이이다. 실질적으로 750rpm 으로 작동하는 때에, d10 은 실질적으로 250㎛ 내지 350㎛ 사이인 것이 바람직하고, 실질적으로 296㎛ 인 것이 가장 바람직하며, d32 는 실질적으로 400㎛ 내지 500㎛ 사이인 것이 바람직하고, 실질적으로 450㎛ 인 것이 가장 바람직하다. 실질적으로 991rpm 으로 작동하는 때에, d10 은 실질적으로 300㎛ 내지 400㎛ 사이인 것이 바람직하고, 실질적으로 330㎛ 인 것이 가장 바람직하며, d32 는 실질적으로 460㎛ 내지 560㎛ 사이인 것이 바람직하고, 실질적으로 510㎛ 인 것이 가장 바람직하다. 실질적으로 1200rpm 으로 작동하는 때에, d10 은 실질적으로 350㎛ 내지 450㎛ 사이인 것이 바람직하고, 실질적으로 394㎛ 인 것이 가장 바람직하며, d32 는 실질적으로 450㎛ 내지 550㎛ 사이인 것이 바람직하고, 실질적으로 500㎛ 인 것이 가장 바람직하다.
바람직하게는, BT-6 형태의 임펠러들이 이용되는 때에, d10 은 실질적으로 250㎛ 내지 1500㎛ 사이이다. 특히 실질적으로 251rpm 으로 작동하는 때에, d10 은 실질적으로 550㎛ 내지 650㎛ 사이인 것이 바람직하고, 실질적으로 633㎛ 인 것이 가장 바람직하며, d32 는 실질적으로 800㎛ 내지 1000㎛ 사이인 것이 바람직하고, 실질적으로 978㎛ 인 것이 가장 바람직하다. 실질적으로 380rpm 으로 작동하는 때에, d10 은 실질적으로 800㎛ 내지 900㎛ 사이인 것이 바람직하고, 실질적으로 841㎛ 인 것이 가장 바람직하며, d32 는 실질적으로 1000㎛ 내지 1500㎛ 사이인 것이 바람직하고, 실질적으로 1345㎛ 인 것이 가장 바람직하다. 실질적으로 500rpm 에서, d10 은 실질적으로 500㎛ 내지 600㎛ 사이인 것이 바람직하고, 실질적으로 597㎛ 인 것이 가장 바람직하며, d32 는 실질적으로 700㎛ 내지 800㎛ 사이인 것이 바람직하고, 실질적으로 721㎛ 인 것이 가장 바람직하다. 실질적으로 765rpm 으로 작동하는 때에, d10 은 실질적으로 300㎛ 내지 400㎛ 사이인 것이 바람직하고, 실질적으로 378㎛ 인 것이 가장 바람직하며, d32 는 실질적으로 400㎛ 내지 500㎛ 사이인 것이 바람직하고, 실질적으로 445㎛ 인 것이 가장 바람직하다.
교반되는 액체 매질 내로 가스가 살포되는 반응기 내에서, 바람직하게는 50rpm 내지 1200rpm 사이, 가장 바람직하게는 실질적으로 50rpm 내지 200rpm의 임펠러 속력에서, 살포되는 가스 유량은 실질적으로 0.05 내지 1.0 m3/s 사이인 것이 바람직하고, 실질적으로 0.1 내지 0.5 m3/s 사이인 것이 바람직하며, 실질적으로 0.13 m3/s 인 것이 가장 바람직하다.
가스-액체 혼합 시스템의 설계에 이용되는 주된 파라미터(key parameter)는, 임계 분산 속력(critical dispersion speed)이다. 이것은, 기포들의 균일한 분산을 보장하기 위하여 필요한 최소 임펠러 속력이다. 바람직하게는 실질적으로 1 내지 10m, 더 바람직하게는 실질적으로 2 내지 5m의 직경을 갖는 용기 내의 듀얼 대향 유동 수중익 시스템에서 분산을 달성하기 위한 임계 분산 속력은 실질적으로 1 내지 100rpm 사이인 것이 바람직하고, 실질적으로 5 내지 50rpm 사이인 것이 바람직하며, 실질적으로 10 내지 20rpm 사이인 것이 더 바람직하고, 실질적으로 14rpm 인 것이 가장 바람직하다.
따라서, 본 발명이 다른 형태에 따르면, 액체 상(liquid phase) 및 액체 상 내로 유체를 혼합시키기 위한 본 발명의 제1 형태에 따른 혼합 장치를 포함하는 화학 반응 시스템이 제공된다. 바람직하게는, 상기 유체가 고체이거나, 또는 가장 바람직하게는 상기 유체가 가스이다.
바람직하게는, 액체 상은, 적어도 하나의 액체 상 반응 생성물(liquid phase reaction product)뿐만 아니라, 액체 상 내로 도입되는 가스와 반응하는 적어도 하나의 액체 상 반응물을 포함한다. 바람직하게는, 액체 상이 그 안에 도입된 가스를 포함한다. 바람직하게는, 상기 가스가 상기 하나 이상의 반응물과 반응할 수 있는 하나 이상의 반응물을 포함한다. 바람직하게는, 액체 상이 촉매 시스템을 포함한다. 바람직하게는, 반응 시스템이 함께 출원 중인 영국 특허출원 GB 0516556.8 또는 유럽 특허와 특허출원인 EP-A-0055875, EP-A-04489472, EP-A-0106379, EP-A-0235864, EP-A-0274795, EP-A-0499329, EP-A-0386833, EP-A-0441447, EP-A-0489472, EP-A-0282142, EP-A- 0227160, EP-A-0495547, EP-A-0495548, EP-A-1651587, EP-A-1565425, EP-A-1554039, EP-A-1534427, EP-A-1527038, EP-A-1204476, WO2005118519, 및 WO2005079981 에 기재된 것과 같은 카르보닐화 반응 시스템이다.
바람직하게는, 반응 시스템이 에틸렌성 불포화 화합물(ethylenically unsaturated compound)을 히드록실기의 공급원(source of hydroxyl groups)(바람직하게는, 메탄올)의 존재 하에서 일산화탄소(carbon monoxide)로 카르보닐화하는 것을 포함하는 카르보닐화 공정이고, 촉매 시스템은 (a) 바이덴테이트 포스핀(바이덴테이트 포스핀), 아르신(arsine) 또는 스티빈(stibine) 리간드(ligand), 및 (b) 8, 9, 또는 10 그룹의 금속 또는 그들의 화합물로부터 선택된 촉매 금속(catalytic metal)(바람직하게는, 팔라듐(palladium))을 포함한다. 바람직하게는, 포스핀 리간드가, 1,2-비스(bis)-(디(di)-테르트(tert)-부틸포스피노메틸(butylphosphinomethyl))벤젠(benzene), 1,2-비스-(디-테르트-펜틸포스피노메틸(pentylphosphinomethyl))벤젠, 1,2-비스-(디-테르트-부틸포스피노메틸)나프탈렌(naphthalene), 1,2 비스(디아다만틸포스피노메틸(diadamantylphosphinomethyl))벤젠, 1,2 비스(디-3,5-디메틸아다만틸포스피노메틸(dimethyladamantylphosphinomethyl))벤젠, 1,2 비스(디-5-테르트-부틸아다만틸포스피노메틸(butyladamantylphosphinomethyl))벤젠, 1,2 비스 (1-아다만틸 테르트-부틸-포스피노메틸)벤젠, 1-(디아다만틸포스피노메틸)-2-(디-테르트-부틸포스피노메틸)벤젠, 1-(디-테르트-부틸포스피노메틸)-2-(디콩그레실포스피노메틸(dicongressylphosphinomethyl))벤젠, 1-(디-테르트-부틸포스피노메틸)-2-(포스파(phospha)-아다만틸-피(P)-메틸)벤젠, 1-(디아다만틸포스피노메틸)-2-(포스파-아다만틸-피-메틸)벤젠, 1-(테르트-부틸아다만틸포스피노메틸)-2-(디아다만틸포스피노메틸)벤젠, 및 1-[(피-(2,2,6,6,-테트라(tetra)-메틸포스피난(methylphosphinan)-4-원(one))포스피노메틸)]-2-(포스파-아다만틸-피-메틸)벤젠으로부터 선택되는데, 여기에서 "포스파-아다만틸"은 2-포스파-1,3,5,7-테트라메틸(tetramethyl)-6,9,10-트리옥스아다만틸(trioxadamantyl), 2-포스파-1,3,5-트리메틸(trimethyl)-6,9,10 트리옥스아다만틸, 2-포스파-1,3,5,7-테트라(트리플루오로메틸(트리플루오로methyl))-6,9,10-트리옥스아다만틸 또는 2-포스파-1,3,5-트리(tri)(트리플루오로메틸)-6,9,10-트리옥스아다만틸; 1,2-비스-(디메틸아미노메틸(dimethylaminomethyl))페로신(ferrocene), 1,2-비스-(디테르트부틸포스피노메틸)페로신, l-하이드록시메틸(hydroxymethyl)-2-디메틸아미노메틸페로신, 1,2-비스-(디테르트부틸포스피노메틸)페로신, 1-하이드록시메틸-2,3-비스-(디메틸아미노메틸)페로신, 1,2,3-트리스(tris)-(디테르트부틸포스피노메틸)페로신, 1,2-비스-(디싸이클로헥실포스피노메틸(dicyclohexylphosphinomethyl))페로신, 1,2-비스-(디-이소(iso)-부틸포스피노메틸)페로신, 1,2-비스-(디싸이클로펜틸포스피노메틸)페로신, 1,2-비스-(디에틸포스피노메틸(diethylphosphinomethyl))페로신, 1,2-비스(디-이소프로필포스피노메틸(isopropylphosphinomethyl))페로신, 1,2-비스-(디메틸포스피노메틸(dimethylphosphinomethyl))페로신, 1,2-비스-(디-(1,3,5,7-테트라메틸-6,9,10-트리옥사(trioxa)-2-포스파-아다만틸메틸))페로신, 1,2-비스-(디메틸아미노메틸)페로신-비스메틸 요오다이드(bismethyl iodide), 1,2-비스(디하이드록시메틸포스피노메틸)페로신, 1,2-비스(디포스피노메틸(diphosphinomethyl))페로신, 1,2-비스-α,α-(피-(2,2,6,6,-테트라메틸포스피난-4-원))디메틸페로신, 및 1,2-비스-(디-1,3,5,7-테트라메틸-6,9,10-트리옥사-2-포스파-아다만틸메틸))벤젠; 씨스(cis)-1,2-비스(디-티(t)-부틸포스피노메틸)-4,5-디메틸 싸이클로헥산(dimethyl cyclohexane); 씨스-1,2-비스(디-티-부틸포스피노메틸)-5- 메틸싸이클로펜탄(methylcyclopentane); 씨스-1,2-비스(2-포스피노메틸(phosphinomethyl)-1,3,5,7-테트라메틸-6,9,10-트리옥사-아다만틸)-4,5-디메틸싸이클로헥산(dimethylcyclohexane); 씨스-1,2-비스(2-포스피노메틸-1,3,5,7-테트라메틸-6,9,10-트리옥사-아다만틸) 5-메틸싸이클로펜탄; 씨스-1,2-비스(디-아다만틸포스피노메틸)-4,5 디메틸싸이클로헥산; 씨스-1,2-비스(디-아다만틸포스피노메틸) -5-메틸싸이클로펜탄; 씨스-1- (피, 피 아다만틸, 티-부틸포스피노메틸)-2-(디-티-부틸포스피노메틸)-4,5-디메틸싸이클로헥산; 씨스-1- (피, 피 아다만틸, 티-부틸포스피노메틸)-2-(디-티-부틸포스피노메틸)-5-메틸싸이클로펜탄; 씨스-1-(2-포스피노메틸-1,3,5,7-테트라메틸-6,9,10-트리옥사-아다만틸) -2- (디-티-부틸포스피노메틸) 4,5- 디메틸싸이클로헥산; 씨스-1- (2-포스피노메틸-1,3,5,7-테트라메틸-6,9,10-트리옥사-아다만틸) - 2 - (디-티-부틸포스피노메틸)-5-메틸 싸이클로펜탄; 씨스-1-(2-포스피노메틸-1,3,5,7-테트라메틸-6,9,10-트리옥사-아다만틸) -2- (디아다만틸포스피노메틸)-5-메틸 싸이클로헥산; 씨스-1- (2-포스피노메틸-1,3,5,7-테트라메틸-6,9,10-트리옥사-아다만틸) -2- (디아다만틸포스피노메틸)-5-메틸 싸이클로펜탄; 씨스-1- (2-포스피노메틸-1,3,5,7-테트라메틸-6,9,10-트리옥사-아다만틸)-2-(디아다만틸포스피노메틸) 싸이클로부탄(cyclobutane); 씨스-1-(디-티-부틸포스피노메틸)-2- (디아다만틸포스피노메틸)- 4,5-디메틸 싸이클로헥산; 씨스-1-(디-티- 부틸포스피노메틸)-2- (디아다만틸포스피노메틸)-5- 메틸 싸이클로펜탄; 씨스-1,2-비스(2-포스파-1,3,5- 트리메틸-6,9,10-트리옥사트리싸이클로(trioxatricyclo)-{3.3.1.1[3.7]}데실(decyl))-4,5- 디메틸 싸이클로헥산; 씨스-1,2-비스(2-포스파-1,3,5- 트리메틸-6,9,10-트리옥사트리싸이클로-{3.3.1.1[3.7]}데실)-5- 메틸 싸이클로펜탄; 씨스-1-(2-포스파-1,3,5-트리메틸-6,9,10-트리옥사트리싸이클로-{3.3.1.1[3.7]}데실)-2-(디-티-부틸포스피노메틸)-4,5-디메틸 싸이클로헥산; 씨스-1- (2-포스파-1,3,5-트리메틸-6,9,10-트리옥사트리싸이클로-{3.3.1.1[3.7]}데실)-2-(디-티-부틸포스피노메틸)-5- 메틸 싸이클로펜탄; 씨스-1-(2-포스파-1,3,5-트리메틸-6,9,10-트리옥사트리싸이클로-{3.3.1.1[3.7]}데실)-2-(디아다만틸포스피노메틸)-4,5-디메틸 싸이클로헥산; 씨스-1-(2-포스파-1,3,5-트리메틸-6,9,10-트리옥사트리싸이클로-{3.3.1.1[3.7]}데실)-2-(디아다만틸포스피노메틸)-5-메틸 싸이클로펜탄; 씨스-1,2-비스-퍼플루오로(perfluoro)(2-포스파-1,3,5,7-테트라메틸-6,9,10-트리옥사트리싸이클로{3.3.1.1[3.7]}-데실)-4,5-디메틸 싸이클로헥산; 씨스-1,2-비스-퍼플루오로(2-포스파-1,3,5,7-테트라메틸-6,9,10- 트리옥사트리싸이클로{3.3.1.1[3.7]}데실)-5-메틸 싸이클로펜탄; 씨스-1,2-비스- (2-포스파-1,3,5,7-테트라(트리플루오로(trifluoro)-메틸)- 6,9,10-트리옥사트리싸이클로{3.3.1.1[3.7]}데실)-4,5-디메틸 싸이클로헥산; 씨스-1,2-비스- (2-포스파-1,3,5,7- 테트라(트리플루오로-메틸)-6,9,10- 트리옥사트리싸이클로{3.3.1.1[3.7]}데실)-5-메틸 싸이클로펜탄; 씨스-1,2-비스(디-티-부틸포스피노메틸)싸이클로헥산; 씨스-1,2-비스(디-티-부틸포스피노메틸)싸이클로펜탄; 씨스-1,2-비스(디-티-부틸포스피노메틸)싸이클로부탄; 씨스-1,2-비스(2-포스피노메틸-1,3,5,7-테트라메틸-6,9,10-트리옥사-아다만틸)싸이클로헥산; 씨스-1,2-비스(2-포스피노메틸-1,3,5,7-테트라메틸-6,9,10-트리옥사-아다만틸)싸이클로펜탄; 씨스-1,2-비스(2-포스피노메틸-1,3,5,7-테트라메틸-6,9,10-트리옥사-아다만틸)싸이클로부탄; 씨스-1,2-비스(디아다만틸포스피노메틸)싸이클로헥산; 씨스-1,2-비스(디아다만틸포스피노메틸)싸이클로펜탄; 씨스-1,2-비스(디아다만틸포스피노메틸)싸이클로부탄; 씨스-1- (피,피-아다만틸, 티-부틸-포스피노메틸)-2-(디-티-부틸포스피노메틸)싸이클로헥산; 씨스-1- (피,피-아다만틸, 티-부틸-포스피노메틸)-2-(디-티-부틸포스피노메틸)싸이클로펜탄; 씨스-1- (피,피-아다만틸, 티-부틸-포스피노메틸) -2-(디-티-부틸포스피노메틸)싸이클로부탄; 씨스-1- (2-포스피노메틸-1,3,5,7-테트라메틸-6,9,10-트리옥사-아다만틸) - 2 - (디-티-부틸포스피노메틸) 싸이클로헥산; 씨스-1- (2-포스피노메틸-l,3,5,7-테트라메틸-6,9,10-트리옥사-아다만틸) - 2 - (디-티- 부틸포스피노메틸) 싸이클로펜탄; 씨스-1- (2-포스피노메틸-1,3,5,7-테트라메틸-6,9,10-트리옥사- 아다만틸) - 2 - (디-티-부틸포스피노메틸) 싸이클로부탄; 씨스-1-(2-포스피노메틸-1,3,5,7-테트라메틸-6,9,10-트리옥사-아다만틸) -2-(디아다만틸포스피노메틸) 싸이클로헥산; 씨스-1-(2-포스피노메틸-1,3,5,7-테트라메틸-6,9,10-트리옥사-아다만틸)-2-(디아다만틸포스피노메틸)싸이클로펜탄; 씨스-1-(2-포스피노메틸-1,3,5,7-테트라메틸-6,9,10-트리옥사-아다만틸)-2-(디아다만틸포스피노메틸)싸이클로부탄; 씨스-1-(디-티-부틸포스피노메틸)-2-(디아다만틸포스피노메틸)싸이클로헥산; 씨스-1-(디-티-부틸포스피노메틸)-2-(디아다만틸포스피노메틸)싸이클로펜탄; 씨스-1-(디-티-부틸포스피노메틸)-2-(디아다만틸포스피노메틸)싸이클로부탄; 씨스-1,2-비스(2-포스파-1,3,5-트리메틸-6,9,10-트리옥사트리싸이클로-{3.3.1.1[3.7]}데실)싸이클로헥산; 씨스-1,2-비스(2-포스파-1,3,5-트리메틸-6,9,10-트리옥사트리싸이클로-{3.3.1.1[3.7]}데실)싸이클로펜탄; 씨스-1,2-비스(2-포스파-1,3,5-트리메틸-6,9,10-트리옥사트리싸이클로-{3.3.1.1[3.7]}데실)싸이클로부탄; 씨스-1-(2-포스파-1,3,5-트리메틸-6,9,10-트리옥사트리싸이클로-{3.3.1.1[3.7]}데실)-2-(디-티-부틸포스피노메틸)싸이클로헥산; 씨스-1-(2-포스파-1,3,5-트리메틸-6,9,10-트리옥사트리싸이클로-{3.3.1.1[3.7]}데실)-2-(디-티-부틸포스피노메틸)싸이클로펜탄; 씨스-1-(2-포스파-1,3,5-트리메틸-6,9,10-트리옥사트리싸이클로-{3.3.1.1[3.7]}데실)-2-(디-티-부틸포스피노메틸)싸이클로부탄; 씨스-1-(2-포스파-1,3,5-트리메틸-6,9,10-트리옥사트리싸이클로-{3.3.1.1[3.7]}데실)-2-(디아다만틸포스피노메틸)싸이클로헥산; 씨스-1-(2-포스파-1,3,5-트리메틸-6,9,10-트리옥사트리싸이클로-{3.3.1.1[3.7]}데실)-2-(디아다만틸포스피노메틸)싸이클로펜탄; 씨스-1-(2-포스파-1,3,5-트리메틸-6,9,10-트리옥사트리싸이클로-{3.3.1.1[3.7]}데실)-2-(디아다만틸포스피노메틸)싸이클로부탄; 씨스-l,2-비스-퍼플루오로(2-포스파-1,3,5,7-테트라메틸-6,9,10-트리옥사트리싸이클로{3.3.1.1[3.7]}-데실)싸이클로헥산; 씨스-1,2-비스-퍼플루오로(2-포스파-1,3,5,7-테트라메틸-6,9,10-트리옥사트리싸이클로{3.3.1.1[3.7]}데실)싸이클로펜탄; 씨스-1,2-비스-퍼플루오로(2-포스파-1,3,5,7-테트라메틸-6,9,10-트리옥사트리싸이클로{3.3.1.1[3.7]}데실)싸이클로부탄; 씨스-1,2-비스- (2-포스파-1,3,5,7-테트라(트리플루오로-메틸)-6,9,10-트리옥사트리싸이클로{3.3.1.1[3.7]}데실)싸이클로헥산; 씨스-1,2-비스- (2-포스파-1,3,5,7-테트라(트리플루오로-메틸)-6,9,10-트리옥사트리싸이클로{3.3.1.1[3.7]}데실)싸이클로펜탄; 및 씨스-1,2-비스- (2-포스파-1,3,5,7-테트라(트리플루오로-메틸)-6,9,10-트리옥사트리싸이클로{3.3.1.1[3.7]}데실)싸이클로부탄; (2-엑소(exo), 3-엑소)-바이싸이클로(bicyclo)[2.2.1]헵탄(heptane)-2,3-비스(디-테르트-부틸포스피노메틸) 및 (2-엔도(endo), 3-엔도)-바이싸이클로[2.2.1]헵탄-2,3-비스(디-테르트-부틸포스피노메틸)로 부터 선택된다.
본 발명에 의해 생성되는 기포 크기는 작을 수 있고, 그러므로 경계면 물질 전달이 일어나기 위한 큰 표면적이 제공된다. 더욱이, 기포 크기 분포가 작은 차이를 가지고 좁기 때문에, 카르보닐화 반응이 제어될 수 있다.
여기에 설명된 모든 사항들은 상기의 형태들 중 임의의 것과 조합될 수 있는바, 그 조합이 상호간에 배타적인 것이 아닌한 임의의 조합으로 될 수 있다.
이제 하기의 첨부된 도면들을 참조로 하여 본 발명의 실시예를 예시적으로서만 설명한다.
도 1 은 종래 기술의 혼합 장치의 개략적 측단면도이고;
도 2 는 본 발명에 따른 혼합 장치의 개략적 측단면도이고;
도 3 은 사용 중에 있는 본 발명에 따른 혼합 장치의 개략적 측단면도이고;
도 4 는 사용 중에 있는 본 발명에 따른 혼합 장치의 다른 개략적 측단면도이다.
도 1 에는 액체(14)를 담고 있는 용기(12) 내에서 사용되는 종래 기술의 혼합 장치(10)가 도시되어 있다. 용기(12)는 액체(14)내로 가스(18)가 살포되는 통로가 되는 유입구(inlet; 16)를 구비한다. 혼합 장치(10)는 길이방향 축(21) 주위로 회전가능한 수직의 긴 샤프트(vertical elongate shaft; 20)를 포함하는데, 상기 샤프트에는 제1 임펠러(22) 및 제2 임펠러(24)가 이격된 관계로 고정적으로 장착된다. 제1 임펠러(22)는 제2 임펠러(24) 위에 장착된다. 제1 임펠러(22) 및 제2 임펠러(24) 둘 다는 45° 피치의 블레이드 터빈(45° pitched blade turbine)이다.
사용시, 상기 임펠러들은 동일한 속력으로 회전하여야 한다. 제1 임펠러(22)는 들어오는 기포(26)들이 축방향 및 방사방향 둘 다로 유동하도록 야기한다. 유동의 축방향 성분은 모멘텀(momentum)을 발생시키는바, 이것은 부력과 함께 제2 임펠러(24)가 효과적으로 작동하는 것을 방해한다. 모멘텀 및 부력은 임펠러들(22, 24)의 속력을 증가시킴에 의하여만 극복될 수 있다. 이 속력의 증가는, 도 1 에 선 A 에 의하여 도시된 바와 같이, 액체 내 가스(18)의 완전한 분산을 유발한다. 가스(18) 내 액체(14)의 불균일한 분산은 바람직하지 못한데, 이것은 혼합 공정이 제어될 수 없기 때문이다.
도 2 에는 본 발명에 따른 혼합 장치(100)가 도시되어 있다. 혼합 장치(100)는 길이방향 축(121) 주위로 회전가능한 수직의 긴 샤프트(120)를 포함하는데, 그 샤프트 상에는 제1 임펠러(122) 및 제2 임펠러(124)가 이격된 배치로 고정적으로 장착된다. 제1 임펠러(122) 및 제2 임펠러(124) 둘 다는, 다수의 수중익 블레이드(hydrofoil blade; 125)들을 포함한다. 각 임펠러(122, 124)는, 사용시 샤프트의 길이방향 축 주위로의 함께 작동하는 회전을 위하여 샤프트(120) 상에 고정적으로 장착되고 방사상으로 연장된 네 개의 블레이드(125)들을 포함한다. 각 임펠러(122, 124) 상의 각 블레이드(125)는, 주위의 유체를 축방향으로 다른 임펠러의 방향으로 강제하도록 배치된 수중익 블레이드이다. 따라서, 제1 임펠러 또는 하측 임펠러(122)는 상향-펌프식 임펠러(up-pumping impeller)이고, 제2 임펠러 또는 상측 임펠러(124)는 하향-펌프식 임펠러(down-pumping impeller)이다. 도면에는 두 개의 블레이드(125)들만이 보이고 있으나, 본 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 상기 임펠러들 각각에 다수, 예를 들어 3, 4, 또는 6 개의 블레이드들이 이용될 수 있다는 것을 이해할 것이다. 특히 적합한 상용 임펠러로서는, 맥스플로(Maxflo™) W, A315, A320, 또는 A340 임펠러로 알려진 것들이 있다.
제1 및 제2 임펠러들(122, 124) 각각은 측방향에서 볼 때 원호의 형상을 갖는 곡선화된 수중익 블레이드를 구비하고, 상기 제1 임펠러(122)의 곡선화된 블레이드의 상기 원호 형상의 오목면과 상기 제2 임펠러(124)의 곡선화된 블레이드의 상기 원호 형상의 오목면은 서로 마주보도록 배치된다. 즉, 제1 임펠러(122)는, 블레이드(125)들의 오목면이 상측 방향을 향하도록 샤프트(120) 상에 장착되고, 제2 임펠러(124)는 샤프트(120)를 따라 이격되되 블레이드(125)들의 오목면이 하측 방향을 향하도록 장착된다. 제1 임펠러(122)와 제2 임펠러(124) 사이의 거리는 상기 임펠러들(122, 124) 중 어느 하나의 직경 정도이다.
도 3 에는 원통형 용기(112) 내에 있는 혼합 장치(100)가 도시되어 있다. 가스 유입구(116)는 베이스(base; 132)에 인접한 용기(112)의 바닥벽(132)에 위치한다. 용기(112)는 임의의 적합한 대안적인 구성형태를 가질 수 있다는 것이 이해될 것인바, 예를 들어 용기는 호퍼(hopper)일 수 있다. 혼합 장치(100)는 용기(112) 내의 중앙에 떠 있게 된다.
도 3 에는 하나의 혼합 장치(100)만이 도시되어 있으나, 챔버(112) 내에는 임의의 갯수의 혼합 장치(100)가 이용될 수 있다는 것이 이해될 것이다. 예를 들어, 2, 3, 또는 4 개의 혼합 장치(100)가 챔버(112) 내에 장착될 수 있다.
임의의 갯수의 제1 임펠러(122) 또는 제2 임펠러(124)가 본 발명의 목적에 맞게 샤프트(120) 상에 장착될 수 있다는 것도 이해될 것이다. 예를 들어, 도 4 에 도시된 구성(200)에 있어서는, 일련의 제1 임펠러(222)들 및 일련의 제2 임펠러(224)들이 샤프트(220) 상에 장착되어 있다. 임의의 갯수의 임펠러들(222, 224)이 샤프트(220) 상에 제공될 수 있다.
대안적 구성형태는 샤프트 상에 장착된 임펠러의 쌍들을 포함할 것이다. 각 쌍은 제1 임펠러와 제2 임펠러를 포함할 것이다. 임의의 주어진 샤프트 상에 예를 들어 2, 3, 또는 4 개일 수 있는 다수의 임펠러 쌍들이 있을 수 있다. 그러한 구성의 경우, 예를 들어 가스인 유체가 제1 임펠러의 아래에서 제1 임펠러를 향하여 지향되도록 챔버의 측벽 또는 베이스를 통하여 챔버 내로 도입될 수 있다.
제1 임펠러 또는 제2 임펠러는 개별의 구동 수단에 의하여 구동될 수 있는바, 예를 들어 제1 임펠러의 회전 속력은 다른 임펠러의 회전 속력과 상이할 수 있다.
제1 임펠러 및 제2 임펠러의 직경은 도시된 실시예들 중의 어느 경우에서도 반드시 동일할 필요는 없다. 또한, 두 개의 임펠러들 간의 최적 거리는, 용기의 기하형태와 상기 임펠러들의 직경에 의존한다.
예시되는 카르보닐화 반응에서와 같이, 사용시, 용기(112, 212)는 유체(114, 214)로 채워진다. 그 후 가스(118, 218)가 가스 유입구(116, 216)를 통하여 용기(112, 212) 내로 보내진다. 샤프트(120, 220)는 적합한 구동 수단(미도시)에 의하여 회전되는바, 이로써 제1 임펠러(122, 222) 및 제2 임펠러(124, 224)가 액체(114) 내에서 샤프트(120, 220)의 길이방향 축(121, 221) 주위로 회전하도록 야기된다.
가스(118, 218)는 대형 기포(150, 215)로서 용기(112, 212) 내로 들어간다. 제1 임펠러(122, 222)의 회전이 대형 기포(150, 215)들로 하여금 블레이드(125, 225)들을 향해 축방향으로 움직이도록 야기한다. 대형 기포(150, 250)들은 블레이드(125, 225)들에 부딪치고 높은 난류성 에너지 소산의 영역에서 다수의 소형 기포(152, 252)들로 분쇄된다. 소형 기포들은 액체 유동 경로를 따라 움직이는바, 그 경로는 초기에는 축방향이었다가 방사방향으로 된다.
제2 임펠러(124, 224)는 축류가 아래 방향으로 제1 임펠러(122, 222)를 향하도록 유발한다. 상기 임펠러들에 의하여 생성되는 반대의 축류 경로들 때문에, 중앙 구역(central zone; 160, 260) 또는 높은 난류성 에너지 소산 구역(high turbulent energy dissipation zone)이 수립된다. 중앙 구역(160, 260)은, 액체(114, 214) 내의 반응물(reactant)들과 가스(118, 218) 내의 반응물들 간의 반응을 허용하기 위하여, 높은 인터페이스 면적을 갖는 상대적으로 균일한 높은 난류성 에너지 소산의 영역을 포함한다. 나아가, 중앙 구역(160, 260) 내의 난류성 에너지 소산이 큰 변화없이 유지되기 때문에, 소형 기포들의 좁은 크기 분포가 생성된다. 그러한 좁은 크기 분포는 반응기 성능이 예상되고 제어되는 것을 가능하게 한다.
혼합 장치(100, 200)는 특히 카르보닐화 공정들에 적합하다.
표 1 은 다양한 속력들과 4.2mm/sec 에서 작동하는 듀얼 대향 맥스플로 임펠러 시스템을 위한 결과적인 기포 크기의 예를 나타낸다. 기포 크기는 통상적인 이미지 포착 카메라를 이용하여 판별되었다.
N (rpm) 750 991 1200
d10 (㎛) 296 330 394
d32 (㎛) 450 510 500
두 가지의 유체, 특히 액체와 가스 간에 일어나는 반응을 제어할 수 있다는 것은 현저한 장점이다. 또한, 적어도 두 가지의 유체들 간의 상간(interphase) 물질 전달과 효과적이고 효율적인 혼합을 증진시킬 수 있다는 것은 특히 유리하다. 산업 공정들에 적용될 때에는, 그러한 장점들이 높은 상업적 가치를 갖는다.
독자는, 본 출원과 관련하여 이 명세서와 함께 또는 이 명세서 이전에 제출되고 또한 이 명세서와 함께 공중에게 열람이 제공되는 모든 문서들 및 문헌들에도 유의하여야 할 것이며, 그러한 모든 문서들 및 문헌들의 내용은 여기에 참조로서 포함된다.
(첨부된 청구범위, 요약서, 및 도면을 포함하여) 이 명세서에 기재된 사항들 모두 및/또는 여기에 기재된 임의의 방법 또는 공정의 단계들 모두는, 그러한 사항들 및/또는 단계들의 적어도 일부가 상호 배타적인 경우를 제외하고는, 임의의 조합으로 조합될 수 있다.
(첨부된 청구범위, 요약서, 및 도면을 포함하여) 이 명세서에 기재된 각 특징은, 명시적으로 다르게 표현되지 않는한, 동일, 동등, 또는 유사한 목적을 달성하는 위한 대안적인 사항들에 의하여 교체될 수 있다. 따라서, 명시적으로 달리 언급되지 않는다면, 기재된 각 사항은 동등 또는 유사한 사항들의 일반적인 종류들 중의 일 예일뿐이다.
본 발명은 앞선 실시예(들)의 상세사항들에 국한되지 않는다. 본 발명은 (첨부된 청구범위, 요약서, 및 도면을 포함하여) 이 명세서에 기재된 사항들 중 임의의 신규한 것 또는 임의의 신규한 조합, 또는 그렇게 기재된 임의의 방법 또는 공정의 단계들 중 임의의 신규한 것 또는 임의의 신규한 조합을 포괄한다.
본 발명은 혼합 장치에 이용될 수 있다. 특히, 본 발명은 가스를 액체 내에 분산시키는 장치에 이용될 수 있다.

Claims (19)

  1. 적어도 두 가지의 유체를 혼합하기 위한 혼합 장치로서, 상기 적어도 두 가지의 유체는 액체와 가스를 포함하고, 상기 혼합 장치는 자체의 길이방향 축 주위로 회전가능한 샤프트, 개별적으로 축방향으로 이격되어 샤프트 상에 장착되고 방사상으로 연장된 제1 임펠러 및 제2 임펠러를 포함하고, 제1 임펠러는 축방향에서 제2 임펠러를 향하여 상기 유체들을 이동시키도록 작동될 수 있는 복수의 곡선화된 블레이드들을 포함하며, 제2 임펠러는 축방향에서 제1 임펠러를 향하여 상기 유체들을 이동시키도록 작동될 수 있는 복수의 곡선화된 블레이드들을 포함하고, 각각의 임펠러의 상기 곡선화된 블레이드들은 측방향에서 볼 때 원호의 형상을 갖는 수중익 블레이드(hydrofoil blade)이고, 상기 제1 임펠러의 곡선화된 블레이드의 상기 원호 형상의 오목면과 상기 제2 임펠러의 곡선화된 블레이드의 상기 원호 형상의 오목면은 서로 마주보도록 배치된 것을 특징으로 하는, 혼합 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    각 임펠러 상의 블레이드들은 임펠러들 사이의 공간 내로 내향으로 펌프질(pumping)하는 것을 특징으로 하는, 혼합 장치.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    제1 임펠러 및 제2 임펠러 각각은 둘 이상의 곡선화된 블레이드들을 포함하는 것을 특징으로 하는, 혼합 장치.
  4. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    제1 임펠러의 직경은 제2 임펠러의 직경과 동일한 것을 특징으로 하는, 혼합 장치.
  5. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    제1 임펠러와 제2 임펠러 사이의 축방향 거리는 적어도 임펠러 하나의 직경만큼인 것을 특징으로 하는, 혼합 장치.
  6. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 임펠러들은 1.75 인 동력수(power number)에서 작동하는 것을 특징으로 하는, 혼합 장치.
  7. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    제1 임펠러와 제2 임펠러가 회전할 때에 이용되는 비동력(specific power)은 lOOW/m3 내지 800W/m3 사이인 것을 특징으로 하는, 혼합 장치.
  8. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    듀얼 대향 맥스플로 임펠러(dual opposed Maxflo impeller)들이 이용되는 때에는, 산술 평균 크기(arithmetic mean size; d10)가 250㎛ 내지 550㎛ 사이이고, 표면 체적 평균 직경(surface volume mean diameter; d32)은 400㎛ 내지 750㎛ 사이인 것을 특징으로 하는, 혼합 장치.
  9. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    BT-6 형태의 임펠러가 이용되는 때에, d10 는 250㎛ 내지 1500㎛ 사이인 것을 특징으로 하는, 혼합 장치.
  10. 제 9 항에 있어서,
    765rpm 으로 작동하는 때에, d10 는 378㎛ 이고, d32 는 445㎛ 인 것을 특징으로 하는, 혼합 장치.
  11. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    살포되는 가스 유량(sparged gas rate)은 0.05 내지 1.0 m3/s 사이인 것을 특징으로 하는, 혼합 장치.
  12. 제 11 항에 있어서,
    50rpm 내지 200rpm의 임펠러 속도에서, 살포되는 가스 유량은 0.13m3/s 인 것을 특징으로 하는, 혼합 장치.
  13. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    2 내지 5m 사이의 직경을 갖는 용기 내의 임계 분산 속력(critical dispersion speed)은 10 내지 20rpm 사이인 것을 특징으로 하는, 혼합 장치.
  14. 액체 상(liquid phase), 및 액체 상 내로 유체를 혼합시키기 위한 제 1 항 또는 제 2 항에 따른 혼합 장치를 포함하는, 화학 반응 시스템.
  15. 제 14 항에 있어서,
    액체 상은, 적어도 하나의 액체 상 반응 생성물(liquid phase reaction product)뿐만 아니라, 액체 상 내로 도입되는 가스와 반응하는 적어도 하나의 액체 상 반응물을 포함하는 것을 특징으로 하는, 화학 반응 시스템.
  16. 제 14 항에 있어서,
    액체 상은 촉매 시스템을 포함하는 것을 특징으로 하는, 화학 반응 시스템.
  17. 제 14 항에 있어서,
    반응 시스템은 에틸렌성 불포화 화합물(ethylenically unsaturated compound)을 히드록실기 공급원(source of hydroxyl groups)의 존재 하에서 일산화탄소(carbon monoxide)로 카르보닐화하는 것을 포함하는 카르보닐화 공정이고, 촉매 시스템은 (a) 바이덴테이트 포스핀(bidentate phosphine), 아르신(arsine) 또는 스티빈(stibine) 리간드(ligand), 및 (b) 8, 9, 또는 10 그룹의 금속 또는 그들의 화합물로부터 선택된 촉매 금속(catalytic metal)을 포함하는 것을 특징으로 하는, 화학 반응 시스템.
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