KR101788164B1

KR101788164B1 - 사염화티탄 유동층 반응기에서 간접 접촉식 차압 측정 장치

Info

Publication number: KR101788164B1
Application number: KR1020170067667A
Authority: KR
Inventors: 김진호; 황윤후; 이동현
Original assignee: 인천화학 주식회사
Priority date: 2017-05-31
Filing date: 2017-05-31
Publication date: 2017-11-15

Abstract

TiCl₄ 유동층 반응기에서 간접 접촉식 차압 측정 장치가 제공된다. TiCl₄유동층 반응기에서 간접 접촉식 차압 측정 장치는 TiCl₄유동층 반응기의 상부로부터의 고온의 TiCl₄가스를 함유하는 부식성 가스를 제공받아 TiCl₄를 함유하는 용액으로 응축하는 응축기; 일단이 응축기에 연결되고 타단이 기준 수위에 해당하는 높이를 갖고 TiCl₄를 함유하는 용액을 수용하는 U-자형 관; U-자형 관에 수용된 TiCl₄를 함유하는 용액을 기준 수위로 유지 저장하는 제1 저장 탱크; 제1 저장 탱크의 내부에 저장된 TiCl₄를 함유하는 용액이 기준 수위를 초과하는 지를 확인하도록 하는 제1 사이트 글래스; 상기 기준 수위를 초과하지 않도록 제1 저장 탱크에 저장된 상기 TiCl₄를 함유하는 용액을 이동시킬 때 이 용액을 수용하는 제2 저장 탱크; 상기 제1 저장 탱크와 상기 제2 저장 탱크를 연결하는 연결 파이프; 및 일측이 U-자형 관의 타단에 연결되고 타측이 배관을 통하여 TiCl₄유동층 반응기의 하부에 연결되어 TiCl₄유동층 반응기의 상부로부터의 상기 TiCl₄를 함유하는 용액의 압력과 TiCl₄유동층 반응기의 하부의 압력 간의 차이를 측정하는 차압 센서를 포함한다.

Description

사염화티탄 유동층 반응기에서 간접 접촉식 차압 측정 장치{INDIRECT CONTACT DEVICE FOR MEASURING PRESSURE DIFFERENCE IN TiCl4 FLUIDIZED BED REACTOR}

본 발명은 사염화티탄 유동층 반응기에 관한 것으로, 보다 상세하게는 사염화티탄 유동층 반응기에서 차압을 측정하는 간접 접촉식 차압 측정 장치에 관한 것이다.

TiCl₄는 주로 유동층 반응기를 사용하여 제조하는데 이때 유동층 반응기 내의 차압을 정확히 측정해야만 반응기 내부의 유동층의 높이라던가 반응 가스의 Bubbling 상태 등을 알 수 있게 된다. 하지만, 차압을 측정하기 위하여 차압 센서 등을 유동층 반응기의 상부에 장치하게 되면 응축성 고온의 TiCl₄ 가스를 주성분으로 하는 부식성 가스에 노출되게 되어 센서의 수명과 정확성, 오동작 등을 예측하기 어려워진다.

특허 공개 번호 제 10-2014-0127038 호{공개일: 2014년 11 03일}

본 발명은 상기와 같은 요구에 부응하기 위하여 안출된 것으로, 사염화티탄 유동층 반응기의 외부에 설치된 차압 센서에 의한 사염화티탄 유동층 반응기의 상부 및 하부 간 압력 차이 측정을 간접 접촉식으로 수행하여 응축성 고온 부식성 가스로부터의 노출을 방지하면서도 정확한 차압 측정이 가능하도록 하는 사염화티탄 유동층 반응기에서 간접 접촉식 차압 측정 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명에 따른 TiCl₄ 유동층 반응기에서 간접 접촉식 차압 측정 장치는 TiCl₄유동층 반응기의 상부로부터의 고온의 TiCl₄가스를 함유하는 부식성 가스를 제공받아 TiCl₄를 함유하는 용액으로 응축하는 응축기; 일단이 상기 응축기에 연결되고 타단이 기준 수위에 해당하는 높이를 갖고 상기 응축기로부터의 상기 TiCl₄를 함유하는 용액을 수용하는 U-자형 관; 상기 U-자형 관에 인접하게 설치되어 상기 U-자형 관에 수용된 상기 TiCl₄를 함유하는 용액을 기준 수위로 유지 저장하는 제1 저장 탱크; 상기 제1 저장 탱크의 내부에 설치되어 상기 제1 저장 탱크의 내부에 저장된 상기 TiCl₄를 함유하는 용액이 상기 기준 수위를 초과하는 지를 확인하도록 하는 제1 사이트 글래스; 상기 기준 수위를 초과하지 못하도록 상기 제1 저장 탱크에 저장된 상기 TiCl₄를 함유하는 용액을 이동할 경우 수용하는 제2 저장 탱크; 상기 제1 저장 탱크와 상기 제2 저장 탱크를 연결하는 연결 파이프; 및 일측이 상기 U-자형 관의 타단에 연결되고 타측이 배관을 통하여 TiCl₄유동층 반응기의 하부에 연결되어 상기 TiCl₄유동층 반응기의 상부로부터의 상기 TiCl₄를 함유하는 용액의 압력과 상기 TiCl₄유동층 반응기의 하부의 압력 간의 차이를 측정하는 차압 센서를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 기준 수위는 상기 제1 저장 탱크의 최고 높이를 항상 유지한다. 제1 저장 탱크의 액위가 상기 기준수부보다 높아지지 않도록 응축액을 제2 저장 탱크로 이동시킨다. 상기 사염화티탄 유동층 반응기에서 간접 접촉식 차압 측정 장치는 상기 U-자형 관으로부터 분기되어 상기 기준 수위와 동일한 높이로 연장되는 분기 파이프를 더 포함할 수 있다. 상기 사염화티탄 유동층 반응기에서 간접 접촉식 차압 측정 장치는 상기 제2 저장 탱크의 내부에 설치되어 상기 TiCl₄를 함유하는 용액을 확인하도록 하는 제2 사이트 글래스를 더 포함할 수 있다.

본 발명의 다른 실시예에 따른 사염화티탄 유동층 반응기에서 간접 접촉식 차압 측정 장치는 TiCl₄유동층 반응기의 상부로부터의 고온의 TiCl₄ 가스를함유하는 부식성 가스를 제공받아 TiCl₄를 함유하는 용액으로 응축하는 응축기; 일단이 상기 응축기에 연결되고 타단이 기준 수위에 해당하는 높이를 갖고 상기 응축기로부터의 상기 TiCl₄를 함유하는 용액을 수용하는 U-자형 관; 상기 U-자형 관에 인접하게 설치되어 상기 U-자형 관에 수용된 상기 TiCl₄를 함유하는 용액을 기준 수위로 유지 저장하는 제1 저장 탱크; 상기 U-자형 관으로부터 분기되어 상기 기준 수위와 동일한 높이로 연장되는 분기 파이프; 상기 제1 저장 탱크의 내부에 상기 분기 파이프의 일부를 덮도록 설치되어 상기 제1 저장 탱크의 내부에 저장된 상기 TiCl₄를 함유하는 용액이 상기 기준 수위를 초과하는 지를 확인하도록 하는 제1 사이트 글래스; 상기 기준 수위를 초과하는 상기 제1 저장 탱크에 저장된 상기 TiCl₄를 함유하는 용액을 수용하는 제2 저장 탱크; 상기 제2 저장 탱크의 내부에 설치되어 상기 TiCl₄를 함유하는 용액을 확인하도록 하는 제2 사이트 글래스; 상기 제1 저장 탱크와 상기 제2 저장 탱크를 연결하는 연결 파이프; 상기 연결 파이프에 설치되어 상기 제1 저장 탱크의 내부에 저장된 상기 TiCl₄를 함유하는 용액이 상기 기준 수위를 초과하지 못하도록 제2 저장 탱크로 이동할 때 개방되는 수동 볼 밸브; 및 일측이 상기 U-자형 관의 타단에 연결되고 타측이 배관을 통하여 TiCl₄유동층 반응기의 하부에 연결되어 상기 TiCl₄유동층 반응기의 상부로부터의 상기 TiCl₄를 함유하는 용액의 압력과 상기 TiCl₄유동층 반응기의 하부의 압력 간의 차이를 측정하는 차압 센서를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명은 TiCl₄유동층 반응기의 상부로부터의 고온의 TiCl₄가스를 주성분으로 하는 부식성 가스는 응축기를 통해 액상의 TiCl₄를 함유하는 용액으로 응축하여 U-자형 관을 통해 제1 저장 탱크에 내부에 분기 파이프 위로 흘러 넘쳐 제1 저장 탱크에 모이게 되고 TiCl₄를 함유하는 용액이 계속 모여서 제1 저장 탱크 내 액의 높이가 분기 파이프 꼭대기에 이르기 전에 사용자의 조작에 의해 수동 볼 밸브를 열어 제1 저장 탱크로부터 제2 저장 탱크로 빼어 주면 안정적으로 차압 측정이 가능하므로, 사염화티탄 유동층 반응기의 외부에 설치된 차압 센서에 의한 사염화티탄 유동층 반응기의 상부 및 하부 간 압력 차이 측정을 간접 접촉식으로 수행하여 응축성 고온의 TiCl₄가스를 함유하는 부식성 가스로부터의 노출을 방지하면서도 정확한 차압 측정이 가능하다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 TiCl₄ 유동층 반응기를 나타낸 단면도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 TiCl₄ 유동층 반응기에서 간접 접촉식 차압 측정 장치의 구성을 나타낸 도면이다.

이하, 본 발명의 실시예에 따른 TiCl₄ 유동층 반응기에서 간접 접촉식 차압 측정 장치를 첨부 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 TiCl₄ 유동층 반응기를 나타낸 단면도이다.

도 1을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 TiCl₄ 유동층 반응기는 루타일이나 일메나이트 등 티타늄광과 코크스 및 염소를 이용하여 TiCl₄를 제조한다.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 TiCl₄ 유동층 반응기에서 간접 접촉식 차압 측정 장치의 구성을 나타낸 도면이다.

본 발명의 실시예에 따른 TiCl₄ 유동층 반응기에서 간접 접촉식 차압 측정 장치는 응축기(210), U-자형 관(220), 제1 저장 탱크(230), 분기 파이프(240), 제1 사이트 글래스(250), 제2 저장 탱크(260), 제2 사이트 글래스(270), 연결 파이프(280), 수동 볼 밸브(290), 및 차압 센서(310)를 포함한다.

응축기(210)는 제1 배관(212)을 통하여 TiCl₄유동층 반응기(100)의 상부에 연결되어 TiCl₄유동층 반응기(100)의 상부로부터의 고온의 TiCl₄가스를 함유하는 부식성 가스를 제공받아 TiCl₄를 함유하는 용액으로 응축한다. 염소 환경 속에서 루타일, 일메나이트 등 산화티타늄을 함유하고 있는 티타늄광과 코크스를 혼합하여 900℃ 내지 1100℃에서 가열하면 얻어지는 무색 액체로서 사염화티탄이라고도 한다. 화학식은 TiCl₄, 녹는점 -23℃, 끓는점 136.4℃, 굴절률 1.61, 유전 상수는 2.73(24℃)이다. 기체 분자의 구조는 Ti를 중심으로 정사면체형으로서, 결합 길이는 Ti-Cl은 2.18Å(1Å=10^-10m) 정도이다. 여기서 생산된 TiCl₄를 산화시켜 산화티타늄을 만들어 도료, 화장품 등의 백색 안료로 사용하거나 금속 티타늄 스폰지를 만들어 여러 가지 합금소재로 쓰인다. 또한 찌글러 촉매의 한 성분으로도 사용된다.

U-자형 관(220)은 일단이 상기 응축기(210)에 연결되고 타단이 기준 수위에 해당하는 높이를 갖고 상기 응축기(210)로부터의 상기 TiCl₄를 함유하는 용액을 수용한다. 제1 저장 탱크(230)는 상기 U-자형 관(220)에 인접하게 설치되어 상기 U-자형 관(220)에 수용된 상기 TiCl₄를 함유하는 용액을 기준 수위로 유지 저장한다. 상기 기준 수위는 상기 제1 저장 탱크(230) 내에 있는 분기 파이프(240)의 최 정점과 항상 일치한다.

분기 파이프(240)는 상기 U-자형 관(220)으로부터 분기되어 상기 기준 수위와 동일한 높이로 연장된다. 제1 사이트 글래스(250)는 상기 제1 저장 탱크(230)의 내부에 상기 분기 파이프(240)의 일부를 덮도록 설치되어 상기 제1 저장 탱크(230)의 내부에 저장된 상기 TiCl₄를 함유하는 상기 용액이 상기 기준 수위를 초과하는 지를 확인하도록 한다.

제2 저장 탱크(260)는 상기 기준 수위를 초과하는 상기 제1 저장 탱크(230)에 저장된 상기 TiCl₄를 함유하는 상기 용액을 수용한다. 제2 사이트 글래스(270)는 상기 제2 저장 탱크(260)의 내부에 설치되어 상기 TiCl₄를 함유하는 용액을 확인하도록 한다. 상기 제1 저장 탱크(230)와 상기 제2 저장 탱크(260)를 연결한다.

수동 볼 밸브(290)는 상기 연결 파이프(260)에 설치되어 상기 제1 저장 탱크(230)의 내부에 저장된 상기 TiCl₄를 함유하는 용액이 상기 기준 수위를 결정하는 분기 파이프(240) 최정점을 통해 흘러 넘쳐 제1 저장 탱크에 쌓여 상기 분기 파이프(240)의 최정점에 이르기 전에 사용자의 조작에 의해 개방된다. 차압 센서(310)는 일측이 상기 U-자형 관(220)의 타단에 연결되고 타측이 제2 배관(320)을 통하여 TiCl₄유동층 반응기(100)의 하부에 연결되어 상기 TiCl₄유동층 반응기(100)의 상부로부터의 상기 TiCl₄를 함유하는 용액의 압력과 상기 TiCl₄유동층 반응기(100)의 하부의 압력 간의 차이를 측정한다.

본 발명의 실시예에 따른 TiCl₄ 유동층 반응기에서 간접 접촉식 차압 측정 장치의 작용을 설명한다.

TiCl₄유동층 반응기(100)의 상부로부터의 고온의 TiCl₄가스를 함유하는 부식성 가스는 응축기(210)를 통해 액상의 TiCl₄를 함유하는 용액으로 응축하여 U-자형 관(220)을 통해 제1 저장 탱크(230)에 내부에 분기 파이프 위로 흘러 넘쳐 제1 저장 탱크(230)에 모이게 되고 TiCl₄를 함유하는 용액이 계속 모여서 제1 저장 탱크(230) 내 액의 높이가 분기 파이프 꼭대기에 이르기 전에 사용자의 조작에 의해 수동 볼 밸브(290)를 열어 제1 저장 탱크로(230)부터 제2 저장 탱크(260)로 빼어 주면 상기 제1 저장 탱크(230) 내에 분기 파이프(240)를 이용해 상기 기준 수위를 유지하게 되어 차압 센서(310)로 직접 고온의 TiCl₄가스를 함유하는 부식성 가스에 접촉하지 않고 안정적으로 차압 측정이 가능하다.

접촉식 차압측정 장치의 안정 된 조작을 위해 상기 U자형 관(220)에 TiCl₄유동층 반응기(100)의 상부로부터의 고온의 TiCl₄가스를 함유하는 부식성 가스가 응축기(210)를 통해 액상의 TiCl₄를 함유하는 용액으로 응축하여 U-자형 관(220)에 채워지기 전에 미리 TiCl₄용액을 분기 파이프(240) 꼭대기를 통해 제1 저장 탱크(230)로 흘러넘칠 때까지 채워 넣을 수 있다.

한편, 본 발명의 상세한 설명 및 첨부도면에서는 구체적인 실시예에 관해 설명하였으나, 본 발명은 개시된 실시예에 한정되지 않고 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하다. 따라서, 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 안되며 후술하는 특허청구범위뿐만 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들을 포함하는 것으로 해석되어야 할 것이다.

100: TiCl₄ 유동층 반응기 210: 응축기
212: 제1 배관 220: U-자형 관 230: 제1 저장 탱크
240: 분기 파이프 250: 제1 사이트 글래스 260: 제2 저장 탱크
270: 제2 사이트 글래스 280: 연결 파이프 290: 수동 볼 밸브
310: 차압 센서 312: 제1 배관

Claims

사염화티탄유동층 반응기의 상부로부터의 고온의 사염화티탄가스를 함유하는 부식성 가스를 제공받아 사염화티탄을 함유하는 용액으로 응축하는 응축기;
일단이 상기 응축기에 연결되고 타단이 기준 수위에 해당하는 높이를 갖고 상기 응축기로부터의 상기 사염화티탄을 함유하는 하는 상기 용액을 수용하는 U-자형 관;
상기 U-자형 관에 인접하게 설치되어 상기 U-자형 관에 수용된 상기 사염화티탄을 함유하는 상기 용액을 기준 수위로 유지 저장하는 제1 저장 탱크;
상기 제1 저장 탱크의 내부에 설치되어 상기 제1 저장 탱크의 내부에 저장된 상기 사염화티탄을 함유하는 상기 용액이 상기 기준 수위를 초과하는 지를 확인하도록 하는 제1 사이트 글래스;
상기 기준 수위를 초과하지 못하도록 상기 제1 저장 탱크에 저장된 상기 사염화티탄을 함유하는 상기 용액을 이동시킬 때 상기 용액을 수용하는 제2 저장 탱크;
상기 제1 저장 탱크와 상기 제2 저장 탱크를 연결하는 연결 파이프; 및
일측이 상기 U-자형 관의 타단에 연결되고 타측이 배관을 통하여 상기 사염화티탄유동층 반응기의 하부에 연결되어 상기 사염화티탄 유동층 반응기의 상부로부터의 상기 사염화티탄을 함유하는 상기 용액의 압력과 상기 사염화티탄유동층 반응기의 하부의 압력 간의 차이를 측정하는 차압 센서를 포함하는 사염화티탄 유동층 반응기에서 간접 접촉식 차압 측정 장치.
삭제
제1 항에 있어서, 제1 저장 탱크의 액면 높이가 기준 수위를 초과하지 못하도록 제1 저장 탱크에 채워진 상기 사염화티탄을 함유하는 상기 용액을 제2 저장 탱크로 이동시킬 때 시스템 내 압력의 교란 없이 이동시킬 수 있도록 제1 저장 탱크와 제2 저장 탱크 사이를 차단하는 수동 볼 밸브를 더 포함하는 사염화티탄 유동층 반응기에서 간접 접촉식 차압 측정 장치.
제1 항에 있어서, 상기 U-자형 관으로부터 분기되어 상기 기준 수위와 동일한 높이로 연장되는 분기 파이프를 더 포함하는 사염화티탄 유동층 반응기에서 간접 접촉식 차압 측정 장치.
제1 항에 있어서, 상기 제2 저장 탱크의 내부에 설치되어 상기 사염화티탄을 함유하는 상기 용액을 확인하도록 하는 제2 사이트 글래스를 더 포함하는 사염화티탄 유동층 반응기에서 간접 접촉식 차압 측정 장치.
사염화티탄 반응기의 상부로부터의 고온의 사염화티탄가스를 함유하는 부식성 가스를 제공받아 사염화티탄을 함유하는 용액으로 응축하는 응축기;
일단이 상기 응축기에 연결되고 타단이 기준 수위에 해당하는 높이를 갖고 상기 응축기로부터의 상기 사염화티탄을 함유하는 상기 용액을 수용하는 U-자형 관;
상기 U-자형 관에 인접하게 설치되어 상기 U-자형 관에 수용된 상기 사염화티탄을 함유하는 상기 용액을 기준 수위로 유지 저장하는 제1 저장 탱크;
상기 U-자형 관으로부터 분기되어 상기 기준 수위와 동일한 높이로 연장되는 분기 파이프;
상기 제1 저장 탱크의 내부에 상기 분기 파이프의 일부를 덮도록 설치되어 상기 제1 저장 탱크의 내부에 저장된 상기 사염화티탄을 함유하는 상기 용액이 상기 기준 수위를 초과하는 지를 확인하도록 하는 제1 사이트 글래스;
상기 기준 수위를 초과하지 못하도록 상기 제1 저장 탱크에 저장된 상기 사염화티탄을 함유하는 용액을 이동시킬 때 이 용액을 수용하는 제2 저장 탱크;
상기 제2 저장 탱크의 내부에 설치되어 상기 사염화티탄을 함유하는 상기 용액을 확인하도록 하는 제2 사이트 글래스;
상기 제1 저장 탱크와 상기 제2 저장 탱크를 연결하는 연결 파이프;
상기 연결 파이프에 설치되어 상기 제1 저장 탱크의 내부에 저장된 상기 사염화티탄을 함유하는 용액이 상기 기준 수위를 초과하지 못하도록 제1 저장 탱크에 들어 있는 상기 사염화티탄을 함유하는 상기 용액을 제2 저장 탱크로 시스템 교란 없이 옮길 때 개방되는 수동 볼 밸브; 및
일측이 상기 U-자형 관의 타단에 연결되고 타측이 배관을 통하여 상기 사염화티탄유동층 반응기의 하부에 연결되어 상기 사염화티탄유동층 반응기의 상부로부터의 상기 사염화티탄을 함유하는 상기 용액의 압력과 상기 사염화티탄유동층 반응기의 하부의 압력 간의 차이를 측정하는 차압 센서를 포함하는 사염화티탄 유동층 반응기에서 간접 접촉식 차압 측정 장치.
제6 항에 있어서, 상기 제1 저장 탱크의 내부에 있는 분기 파이프의 최 정점을 상기 기준 수위로 하는 사염화티탄 유동층 반응기에서 간접 접촉식 차압 측정 장치.